JP2004000866A - 排ガス処理方法と排ガス処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】減温することなく中和薬剤の中和効率を高く維持でき、それでいて脱硝設備における脱硝触媒が被毒する悪影響を回避でき、脱硝設備の上流側で排ガスを再加熱する必要がない、熱エネルギー効率の高い排ガス処理方法と排ガス処理設備を提供する。
【解決手段】排ガス中の酸性ガス成分を中和処理するための薬剤１４を排ガス中に導入し、集塵器３により排ガス中の飛灰および／又は反応生成物を処理すると共に、次いで脱硝設備６により脱硝する。薬剤としてナトリウム系薬剤を用いる排ガス処理方法と排ガス処理設備。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス処理方法と排ガス処理設備に関し、詳しくは、熱エネルギー効率の高い排ガス処理方法と排ガス処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却処理施設などにおいて設けられている排ガス処理設備は、焼却によって生じる排ガスに、ＨＣｌ，ＳＯｘなどの酸性ガスからなる有害成分が含まれているため、これらを除去してから大気に放出するようにしている。
【０００３】
このような排ガス処理設備として、例えば、乾式法では図５に示すような排ガス処理設備がある。すなわち、焼却炉（図示略）から排出された排ガスは、まず節炭器１に導入され、つぎに減温塔２に導入されて減温される。そして、バグフィルター等からなる集塵器３にダクトを経由して供給され、その途中で消石灰などの薬剤４が吹き込まれて、酸性ガス成分を中和・除去すると共に、飛灰などが取り除かれる。
【０００４】
更に、脱硝触媒の被毒現象を回避し脱硝効率を高めるために排ガスは再加熱器５により加熱されて、必要に応じて脱硝設備６により脱硝されて清浄化され、誘引通風機７により送給されて煙突８から大気に放出される。又、煙突８から大気中に排ガスを放出するに当たり、白煙が煙突から飛散するのを防止するため、白煙防止設備９が設けられている。消石灰は、原料コストが安価であるため、排ガス処理コストを低くできる利点があり、排ガスの中和処理に多用されている。
【０００５】
ところが、中和用薬剤として用いる消石灰は、２００℃以上の温度域では酸性ガス除去能が大きく低下するため、排ガスは集塵器３に導入される前に、上記したように、その温度を１７０℃程度にまで下げるべく減温塔２に導入されて減温される。減温塔２での減温は、一般に、減温水を排ガスに噴霧する方法でなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本来的にある程度高い温度を有する排ガスを、中和薬剤の中和効率を低くしないために減温し、再度、脱硝設備５での脱硝触媒が被毒する悪影響を避けるため、脱硝設備５の上流側で排ガスを再加熱することは、熱エネルギー的に極めて非効率であり、全体としての処理コストを高いものにしており、改善の要請は強いものがあった。しかも、減温塔２での減温水の使用により、排ガス中に水分量が増加するため、白煙防止設備９では電気容量を大きくせざるを得ず、改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、減温することなく中和薬剤の中和効率を高く維持でき、それでいて脱硝設備における脱硝触媒が被毒する悪影響を回避でき、従って、脱硝設備の上流側で排ガスを再加熱する必要がない、熱エネルギー効率の高い排ガス処理方法と排ガス処理設備を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る排ガス処理方法の特徴構成は、排ガス中の酸性ガス成分を中和処理するための薬剤を排ガス中に導入し、集塵手段により前記排ガス中の飛灰および／又は反応生成物を処理すると共に、次いで脱硝設備により脱硝する方法において、前記薬剤としてナトリウム系薬剤を用いることにある。
【０００９】
この構成によれば、中和薬剤としてのナトリウム系薬剤が、従来技術で使用していた消石灰と異なり、１４０〜３００℃の範囲で中和効率が高いため、２００℃以上でも中和効率を高く維持でき、例えば、節炭器から排出される排ガス（例えば、２１０〜２４０℃程度となっている）を、そのまま減温することなく中和処理して排ガス中のＨＣｌ，ＳＯｘなどの酸性ガスを効率よく除去することができるので、後工程の脱硝設備の脱硝触媒に対する被毒の影響を顕著に低減できて、脱臭設備に送給される排ガスを再加熱する必要がない。
【００１０】
その結果、減温することなく中和薬剤の中和効率を高く維持でき、それでいて脱硝設備における脱硝触媒が被毒する悪影響を回避でき、従って、脱硝設備の上流側で排ガスを再加熱する必要がなく、熱エネルギー効率の高い排ガス処理方法を提供することができた。
【００１１】
前記ナトリウム系薬剤の導入の直前に、その平均粒径が１０〜５０μｍになるよう粒度調整を行いつつ粉砕することが好ましい。
【００１２】
ナトリウム系薬剤の平均粒径がこの範囲であると、反応性が高く、排ガス中の酸性成分の除去効率を一層高くできて都合がよい。ナトリウム系薬剤の平均粒径が１０μｍ未満であると、反応性を高めることはできるが、後工程の配管あるいは集塵手段にバグフィルター等を使用すると、詰まりを生じる可能性があり、又、ナトリウム系薬剤の平均粒径が５０μｍを越えると、酸性成分の除去効率が低下する。ナトリウム系薬剤の平均粒径は、１０〜３０μｍがより好ましく、１０〜２０μｍが更に好ましい。
【００１３】
又、本発明に係る排ガス処理設備の特徴構成は、排ガス中の酸性ガス成分を中和処理するための薬剤を排ガス中に供給する薬剤供給手段と、前記排ガス中の飛灰および／又は反応生成物を処理する集塵手段と、集塵された排ガスを脱硝する脱硝設備とを備えていて、前記薬剤がナトリウム系薬剤であることにある。
【００１４】
この構成によれば、減温することなく中和薬剤の中和効率を高く維持でき、それでいて脱硝設備における脱硝触媒が被毒する悪影響を回避でき、脱硝設備の上流側で排ガスを再加熱する必要がなく、熱エネルギー効率の高い排ガス処理設備を提供することができる。のみならず、減温器や再加熱器を必要としないので、処理設備全体が省スペースを達成できる。
【００１５】
前記薬剤供給手段が、前記集塵手段の上流側に接続されていると共に、供給する前記ナトリウム系薬剤の粒度を調整する調整手段と、前記ナトリウム系薬剤を粉砕する粉砕手段とが設けられていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、薬剤供給量と粉砕時の粒度に関する測定結果に基づいて、目的に応じた最適な粒径分布のナトリウム系薬剤を必要量だけ送給できるので、排ガス中の酸性成分を効率よく、しかも確実に中和処理できる。その場合、薬剤供給量と粉砕時の粒度に関する測定結果により、薬剤供給速度と量を、粉砕手段の駆動機構とを連動させて調整するようにしてもよいし、粒度計を設けて、この粒度計の測定結果に基づいて、粉砕手段の回転数などを制御するようにしてもよい。更には、薬剤供給量と送給された薬剤の濃度（粒子個数）との測定結果から粒径を算出し、この算出結果に基づいて粉砕手段の回転数などの粉砕条件を制御するようにしてもよい。もとより粉砕手段に分級機構が並設あるいは内蔵されていると、一層効率のよい排ガス処理が可能となる。
【００１７】
前記調整手段が、前記薬剤供給量と粉砕時の粒度とに関し予め測定する測定手段と、この測定手段の測定結果に基づいて、前記薬剤供給量と粉砕条件とを調整することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、薬剤供給量の過剰な供給を防止して、排ガス中の酸性成分を効率よく、しかも確実に中和処理できる。
【００１９】
粉砕された前記ナトリウム系薬剤の粒径を測定するＬＤＶ（レーザードップラー流速計）を備えると共に、このＬＤＶによる測定結果に基づいて前記ナトリウム系薬剤の供給条件および／又は前記粉砕手段の粉砕条件を制御することが好ましい。
【００２０】
ＬＤＶの測定精度および測定速度が優れているので、正確かつ速い情報に基づいて的確に供給薬剤の粒度を調整することができ、排ガス中の酸性成分の中和処理を一層効率良く行える。
【００２１】
前記集塵手段が複数個直列されていて、前記集塵手段間に前記薬剤の導入を行うことが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、前段の集塵機で飛灰が除去されるために、酸性ガスとナトリウム系薬剤との接触効率が高まり、多孔質化したナトリウム系薬剤の反応性が高くなって都合がよい。
【００２３】
前記集塵手段の上流側に、節炭器と、この節炭器から排出された排ガスから熱回収する脱気ヒータとを備えることが好ましい。
【００２４】
この構成によっても、減温器や再加熱器を必要とすることがないので、熱効率を高くできると共に、処理設備全体の省スペースを達成できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る排ガス処理設備の概略全体構成を示す。図５に示す従来の排ガス処理設備と基本的に異なる点は、節炭器１の下流側に設置されていた減温器と、脱硝設備６の上流側に配置されていた再加熱器が除かれていると共に、排ガスに対する中和薬剤としてナトリウム系薬剤（主成分：炭酸水素ナトリウム等）１４が供給されることにある。
【００２６】
すなわち、この排ガス処理設備は、焼却炉（図示略）などから排出された排ガスが、節炭器１に導入されてから、減温器を通すことなく、バグフィルター等からなる集塵手段である集塵器３にダクト２０を経由して供給されるようになっており、その途中でナトリウム系薬剤の主成分である炭酸水素ナトリウムが配管１９を通して吹き込まれ、排ガス中の酸性ガス成分を中和処理すると共に、飛灰などを取り除き、次いで脱硝設備６によって排ガスの脱硝処理がなされる。その後、誘引通風機７を介して、ＨＣｌ，ＳＯｘ，ＮＯｘなど、さらにはダイオキシン類などが除去されて清浄になった排ガスを、煙突８から大気に放出する。因みに、炭酸水素ナトリウムを用いて処理すると、ＨＣｌ，ＳＯｘについては、容易に１０ｐｐｍ以下程度にすることができる。従って、下流側の脱硝設備における脱硝触媒に対するＳＯｘによる被毒の影響を極めて小さくでき、脱硝性能を長く維持できるものとなる。
【００２７】
もっとも、煙突８から大気中に放出するに当たり、白煙が煙突から飛散するのを防止するため、従来技術同様、煙突８の上流側に白煙防止設備９が設けられている。しかし、従来技術では節炭器の次に減温器を設けていたので、減温に少なくない水を用いており、その結果、白煙防止設備として比較的大きい電気容量のヒータを使用していたが、本実施形態の場合、減温器を使用しないので、その分、白煙防止設備に用いるヒータは小さい電気容量のもので済む。
【００２８】
中和薬剤である炭酸水素ナトリウムは、図１、３に示すように、薬剤貯槽１６から所定量だけ供給されるべく、薬剤供給手段の１種の定量供給機１７を介して、配管１９途中に設けられた吸引ファンあるいはブロワ（図示略）により、空気と共に集塵器３の上流側の排ガス経路であるダクト２０に吹き込まれる。炭酸水素ナトリウムの供給を行う薬剤貯槽１６とこの薬剤貯槽１６からの炭酸水素ナトリウムを定量供給可能な定量供給機１７の次に、この供給された炭酸水素ナトリウムを微粉砕する粉砕手段Ｃが配置されていることが好ましい。更に、粉砕手段Ｃには、供給する薬剤の粒度を調整する調整手段が設けられていてもよい。
【００２９】
このように、排ガス処理を集塵処理する直前に、排ガス中の酸性成分を中和処理する炭酸水素ナトリウムを、必要量だけ微細にして投入するようにすると、微細にした炭酸水素ナトリウムを貯槽中に保持することによる弊害（ブリッジの形成など）が生じることがなく、微細にした炭酸水素ナトリウムが吸湿して変質することもない。反応性の高い微細な炭酸水素ナトリウムが、加熱されて二酸化炭素およびＨ_２Ｏを放出して、多孔質の炭酸ナトリウムとなり、排ガス中の酸性成分と中和反応することになり、効率的となる。その場合、定量供給機１７から配管１９への薬剤の供給量と粉砕手段Ｃによる粉砕時の薬剤粒度とに関し、予め測定データを求めておくことが好ましい。この測定データに基づいて、定量供給機１７の薬剤供給を行う電動モータＭ１の回転速度と、粉砕手段Ｃの駆動モータＭ２の回転速度とを連動させて、送給される薬剤粒度を目的に応じた最適条件となるように調整する。このようにすることにより、排ガス中の酸性成分を効率良く中和処理できることになる。尚、図１で図番１０は、粉砕手段Ｃに投入された薬剤を粉砕するハンマー又はピンである。
【００３０】
〔別実施の形態〕
（１）図２に示すように、節炭器の下流側に脱気ヒータ１５を設けるようにしてもよい。この脱気ヒータ１５は熱交換器からなり、脱気ヒータ１５により回収された熱エネルギーを、他の設備に利用できることになる。もっとも、脱気ヒータ１５を経由した排ガスは、減温されることになる（例えば、出口温度は１９０℃程度）が、ナトリウム系薬剤の吹き込みによって排ガス中のＨＣｌ，ＳＯ_ｘなどは効果的に十分低減されているので、脱硝設備におれる脱硝触媒に対する被毒の影響はほとんどない。従って、このようにしても、節炭器の下流側に減温器を省くことができると共に、脱硝設備に導入される排ガスを再加熱する再加熱器を設ける必要がない。
【００３１】
（２）供給されるナトリウム系薬剤の粒度調整を、薬剤供給量と粉砕時の粒度とに関し予め測定した結果に基づいて、定量供給機１７の薬剤供給を行う電動モータＭ１の回転速度と、粉砕手段Ｃの駆動モータＭ２の回転速度とを連動させるようにして行う代わりに、図３に示すようにしてもよい。
【００３２】
すなわち、粉砕手段Ｃの下流側の配管１９にＬＤＶ１１のような測定器を設けて、粉砕された薬剤の粒径を測定し、その測定結果に基づいて粉砕手段Ｃの駆動モータＭ２の回転数（回転速度）を制御するようにして調整してもよい。この場合の粒径測定方法には、ミー（Ｍｉｅ）散乱法などを採用できる。又、粉砕手段Ｃに分級機構が並設あるいは内蔵されていると、一層好ましい。
【００３３】
ＬＤＶは、配管１９内を通過する薬剤粒子に対して所定波長のレーザー光をプローブ１２から照射すると、焦点を通過する個々の粒子の流速と個数とを測定でき、これらの測定結果からミー（Ｍｉｅ）散乱法により精度の高い平均粒径データを容易に算出できる。この場合、ＬＤＶは測定手段を構成する。
【００３４】
（３）更に、図４に示すように、定量供給機１７から送給される薬剤供給量データと、粉砕手段Ｃの下流側配管１９に設けられたＬＤＶ１１による配管中の粒子濃度（粒子個数）の測定結果とから、演算処理装置（ＣＰＵ）１３により粒径を算出し、この算出結果に基づいて、粉砕手段Ｃの回転数などの粉砕条件を制御するようにしてもよい。この場合、薬剤供給量データ（定量供給機の周波数など）と、ＬＤＶ１１による粒子数データに基づいて、薬剤供給量と粒子数との関係データをグラフ化しておく。そして、実際の操業時に、測定された粒子個数が演算された粒子個数より少ない場合には、粉砕手段Ｃの回転数を上げるように演算処理装置（ＣＰＵ）１３から指示し、逆の場合には、粉砕手段Ｃの回転数を下げるように、演算処理装置（ＣＰＵ）１３から指示する。この場合も、粉砕手段Ｃに分級機構が並設あるいは内蔵されていると、より好ましい。
【００３５】
（４）図１では、集塵器３を１台配置された排ガス処理設備の例を示したが、集塵器の配置数に限定はなく、複数台を並列あるいは直列に配置してもよい。その場合、複数台の集塵器に薬剤を微粉砕する粉砕手段Ｃを１台設ける構成としてもよいし、各集塵器毎に設ける構成としてもよい。
【００３６】
（５）本発明に適用されるナトリウム系薬剤としては、炭酸水素ナトリウム以外に、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、天然ソーダ等あるいはこれらの複合剤を採用できる。
【００３７】
（６）薬剤の吹込み手段としては、吸引ファンに限定されるものではなく、粉砕機のタイプによっては押込ファンであってもよく、又、集塵手段としては、パルスジェット式あるいは逆洗式などのバグフィルター装置、電気集塵器などを使用することができ、特に限定されるものではない。
【００３８】
（７）本発明が実施される排ガス処理は、各種焼却炉から発生するもののみならず、ストーカ炉、ガス化溶融炉から発生するもの等、酸性成分を含む排ガスの発生源に対して広く適用可能であり、発生源に特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス処理設備の概略全体構成ブロック図
【図２】別実施形態に係る排ガス処理設備の概略部分構成ブロック図
【図３】更に別実施形態に係る排ガス処理設備の薬剤粒度調整手段を説明する概略構成図
【図４】更に別実施形態に係る排ガス処理設備の薬剤粒度調整手段を説明する概略構成図
【図５】従来技術の排ガス処理設備の概略全体構成ブロック図
【符号の説明】
１　　　　節炭器
３　　　　集塵手段
６　　　　脱硝設備
１４　　　　ナトリウム系薬剤
１５　　　　脱気ヒータ
１７　　　　薬剤供給手段
Ｃ　　　　粉砕手段

Claims (7)

1. 排ガス中の酸性ガス成分を中和処理するための薬剤を排ガス中に導入し、集塵手段により前記排ガス中の飛灰および／又は反応生成物を処理すると共に、次いで脱硝設備により脱硝する排ガス処理方法において、前記薬剤としてナトリウム系薬剤を用いることを特徴とする排ガス処理方法。
2. 前記ナトリウム系薬剤の導入の直前に、その平均粒径が１０〜５０μｍになるよう粒度調整を行いつつ粉砕する請求項１の排ガス処理方法。
3. 排ガス中の酸性ガス成分を中和処理するための薬剤を排ガス中に供給する薬剤供給手段と、前記排ガス中の飛灰および／又は反応生成物を処理する集塵手段と、集塵された排ガスを脱硝する脱硝設備とを備える排ガス処理設備において、前記薬剤がナトリウム系薬剤であることを特徴とする排ガス処理設備。
4. 前記薬剤供給手段が、前記集塵手段の上流側に接続されていると共に、供給する前記ナトリウム系薬剤の粒度を調整する調整手段と、前記ナトリウム系薬剤を粉砕する粉砕手段とが設けられている請求項３の排ガス処理設備。
5. 前記調整手段が、前記薬剤供給量と粉砕時の粒度とに関し予め測定する測定手段と、この測定手段の測定結果に基づいて、前記薬剤供給量と粉砕条件とを調整する請求項４の排ガス処理設備。
6. 粉砕された前記ナトリウム系薬剤の粒径を測定するＬＤＶを備えると共に、このＬＤＶによる測定結果に基づいて前記ナトリウム系薬剤の供給条件および／又は前記粉砕手段の粉砕条件を制御する請求項４又は５の排ガス処理設備。
7. 前記集塵手段の上流側に、節炭器と、この節炭器から排出された排ガスから熱回収する脱気ヒータとを備える請求項３〜６のいずれか１の排ガス処理設備。

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