JP2004024979A - 排ガス処理方法および装置 - Google Patents

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Keizo Hamaguchi
浜口 敬三
Hiroshi Yamaguchi
山口 宏
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Jfe Engineering Kk
Jfeエンジニアリング株式会社
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Abstract

【課題】ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を高い水準で除去できるとともに、中和剤の消費量を節約でき、付帯する集塵飛灰の無害化処理を低減できる優れた排ガス処理方法および装置を提供する。
【解決手段】有害成分を含む排ガスを無害化処理する際に、イ)排ガスを第一のバグフィルタ装置3に導入して排ガス中の煤塵を除去する第一の工程と、ロ)第一の工程を経た排ガスを吸着剤充填層装置6に導入して排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物を除去する第二の工程と、ハ)第二の工程を経た排ガスを第二のバグフィルタ装置4に導入して中和剤噴霧とともに該排ガス中の酸性成分を除去する第三の工程、とからなる。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシンで代表される有機ハロゲン化合物、煤塵、酸性成分等の有害成分を含む排ガスを無害化処理する際の排ガス処理方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
都市ごみ、産業廃棄物等の可燃性廃棄物の焼却、ガス化、溶融の各種工程から排出される排ガス、スクラップ溶解やアルミ精錬等の各種金属精錬過程で排出される排ガス、さらには各種製造工場、化学工場、発電設備等で排出される排ガスには、煤塵、HClやSOx等の酸性成分、窒素酸化物、水銀等の重金属、ダイオキシン類およびその前駆物質等の有機ハロゲン化合物など、さまざまな有害物質が含まれている。
これらの有害成分はその除去方法の代表例として、HCl等の酸性成分および煤塵は中和剤吹込による200℃以下の反応バグフィルタによって処理されていた。また、窒素酸化物は炉内の燃焼改善または無触媒脱硝、脱硝塔により処理されていた。また、水銀等の重金属は、活性炭吹込法により前記バグフィルタにより処理されていた。
【0003】
さて、かねてより社会問題となっている毒性の強い微量有害物質であるダイオキシン類およびこれらを含めた有機ハロゲン化合物は、その低減方法として、例えば、焼却炉の燃焼管理による発生抑制、排ガス温度管理による再合成防止、触媒による酸化分解、吸着剤による吸着除去などにより処理されている。さらに近年は、環境省および厚生労働省により、上記ダイオキシン類の排出規制がさらに強化され、高度な水準のダイオキシン除去が求められるようになった。
また、ダイオキシン類は、従来から知られるように、250〜350℃域の温度で再合成が発生するので、排ガスの集塵処理において、この温度域での電気集塵機の起用は敬遠され、200℃以下の温度域でバグフィルタ装置が採用されるようになった。
【0004】
一方、前述の各施設から排出されるダイオキシンは、排ガス中のダイオキシンだけでなく、バグフィルタなどの集塵機から排出される飛灰(煤塵、ダスト)にもダイオキシンが含まれており、飛灰中のダイオキシン処理も近年の大きな課題となっている。
飛灰中のダイオキシンは、飛灰を300〜500℃程度で加熱脱塩素処理する方法、1200℃以上で電気抵抗式等の溶融処理を実施する方法等が提案されている。
【0005】
排ガス中の煤塵、HCl、SOx等の酸性成分、NOx等の窒素酸化物、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を除去する方法として、例えば図4に示す従来方法を呈示できる。
図4は飛灰処理を含めた従来の排ガス処理フローの一例を示す図である。廃棄物焼却炉等の排ガス発生源31からの800℃以上の排ガスは図示しないボイラ等の熱回収手段により例えば250℃まで冷却され、その後、図示しない排ガス減温塔の水噴霧作用により、ダイオキシン類の発生の少ない200℃以下の例えば180℃に急冷される。排ガス減温塔を経た排ガスは第一のバグフィルタ33に導入され、排ガスに含まれる煤塵(飛灰)が除去され、続いて中和剤噴霧装置37より消石灰粉が排ガス流路に噴霧され、第二のバグフィルタ34内で排ガスに含まれるHCl等の酸性成分が除去される。このとき、中和剤噴霧装置37による消石灰噴霧とともに、必要に応じて活性炭粉が排ガスに噴霧され、酸性成分とともに排ガス中のダイオキシンが第二のバグフィルタ34内で除去される。第二のバグフィルタ34を経た排ガスは、活性炭粒が充填された吸着剤充填層装置36に導入され、排ガス中のダイオキシンが除去される。吸着剤充填層装置36を経た排ガスは煙突を介して大気放散される。一方、第一のバグフィルタ33から排出されるダイオキシンを含む集塵飛灰は、灰溶融装置43に送られて溶融処理されるか、ダイオキシンを加熱分解する飛灰加熱装置40にまず送られてダイオキシンを分解したのち、飛灰に含まれる重金属をキレート等により固定処理する重金属処理装置41に送られて重金属を固定したのち、管理型の埋め立て処理42に供される。第二のバグフィルタ34から排出される集塵飛灰は、主に消石灰と反応生成物(CaCl等)からなるが、排ガスの気相中に含まれるダイオキシンや重金属が該集塵飛灰に吸着されているため、ダイオキシンや重金属を含み、さらに反応生成物である塩類が多いため、溶融処理で通電障害等を引き起こす恐れがあるので、溶融処理に供されることは少なく、上記と同様に飛灰加熱装置40、重金属処理装置41、埋め立て処理42にて処理される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の図4に例示した処理方法は、次の問題点を指摘できる。すなわち、第二のバグフィルタで集塵され排出される飛灰は、主に消石灰と反応生成物(CaCl等)からなるが、排ガスの気相中に含まれるダイオキシンや低沸点重金属が該飛灰に吸着されるため、該飛灰はダイオキシン汚染飛灰と言える。このため、飛灰加熱装置でダイオキシンを分解する必要があり、設備費が甚大となること、加熱のための余分な熱源を必要とする欠点があった。またさらに、該飛灰は排ガス中の酸性成分と中和剤との反応生成物である塩類が多いため、電気抵抗式溶融処理で通電障害等を引き起こす恐れがあるので、溶融処理に供することが困難である問題点と、前述のとおり有害なダイオキシンや重金属を含むため、未反応の中和剤を多く含んでいても第二のバグフィルタに再噴霧するといった循環使用ができない問題点を生じていた。すなわち、中和剤の有効利用ができないので、結果として中和剤の消費量が大きくなる問題点を生じていた。
【0007】
さて、排ガスに含まれるダイオキシンをさらに低減するためには、例えば中和剤である消石灰粉とともに活性炭粉を噴霧することが考えられるが、この方式は設備費や吹込量に係る運転費を含めた費用対効果の問題として扱うことができ、排ガス中のダイオキシンの低減にはそれ相当の効果があると言える。しかしながら、極めて高い水準の除去を目的とする場合は、活性炭の吹込量を大幅に増大せねばならず、これに伴い、ダイオキシンを含む無害化処理対象の集塵飛灰の量が増大するといった不利益を被ることとなる。
【0008】
本発明は、上述の問題点を克服し、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を高い水準で除去できるとともに、中和剤の消費量を節約でき、付帯する集塵飛灰の無害化処理を低減できる優れた排ガス処理方法および装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、有害成分を含む排ガスを無害化処理する際に、イ)排ガスを第一のバグフィルタ装置に導入して排ガス中の煤塵を除去する第一の工程と、ロ)第一の工程を経た排ガスを吸着剤充填層装置に導入して排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物を除去する第二の工程と、ハ)第二の工程を経た排ガスを第二のバグフィルタ装置に導入して中和剤噴霧とともに該排ガス中の酸性成分を除去する第三の工程、とからなる排ガス処理方法である。
【0010】
そして、上記発明は、有害成分を含む排ガスを無害化処理する際に、イ)排ガス中の煤塵を除去する第一のバグフィルタ装置と、ロ)前記バグフィルタ装置を経た排ガスを吸着剤と接触させて排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物を除去する吸着剤充填層装置と、ハ)前記吸着剤充填層装置を経た排ガス中の酸性成分を除去する中和剤噴霧装置を備えた第二のバグフィルタ装置、とからなる排ガス処理装置を構成すること(請求項4に係る発明)によって確実に実施でき、後述する作用を得ることができる。
【0011】
このように、煤塵を除去する工程において、排ガス中に固相として存在するダイオキシンおよび重金属を第一のバグフィルタ装置により除去したあとに、排ガス中の気相に存在するダイオキシンおよび重金属を吸着剤充填層装置にて除去するので、引き続く第二のバグフィルタ装置にはダイオキシンおよび重金属が到達しないで済み、第二のバグフィルタ装置から排出される中和剤反応生成物はダイオキシンおよび重金属が含まれないので、その中和剤反応生成物の有効利用が可能となる。すなわち、第二のバグフィルタ装置で、消石灰や重曹といった中和剤を噴霧する際に排出される集塵飛灰は、未反応中和剤と、反応生成物(CaCl等)からなるが、この集塵飛灰にはダイオキシンや重金属が含まれないので、循環使用することが可能であり、以て中和剤の消費量を節約することが可能となる。言い換えると、ダイオキシンや重金属を含んでいないため、従来必要であった、飛灰加熱処理、重金属固化処理等の煩雑なプロセスを回避することができるとともに、前記有害物を含有していないので、反応生成物の再生処理を容易にするとともに、循環使用が可能となる。
【0012】
また、排ガスを除塵してから、吸着剤充填層装置に排ガスを導入するので、ダスト(煤塵、飛灰)が充填層内の吸着剤に蓄積して通気抵抗を増大させてしまうことを回避できる利点と、吸着剤を再利用する際の篩い分け等のダスト分離手段による煩わしい操作を回避できる利点と、ダストに含まれる金属成分や前駆物質がダイオキシンの再合成を引き起こしてしまう危険性を回避できる利点とが得られる。
【0013】
また、本発明では、吸着剤充填層装置を第一バグフィルタ装置のあとに設置したので、従来広く採用されている活性炭吹込法によるダイオキシン除去を実施しなくとも、上述のとおり高い水準のダイオキシン除去が可能であり、従来の活性炭吹込による無害化対象の集塵飛灰量の増大を回避できる。
吸着剤充填層装置に充填する吸着剤は、例えば粒状活性炭、活性コークスなどの炭素質吸着剤が用いられ、特にダイオキシンで代表される分子径に相当するミクロボアを有し、かつBET比表面積がある程度高いものが好適であるが、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を主に吸着作用により除去できる吸着剤であれば採用でき、ゼオライト、ドロマイトなどの鉱物系の吸着剤や、炭素質吸着剤にアルカリ処理等を施したものなど各種の吸着剤が採用できる。炭素質の吸着剤を用いると、充填層内で、剤に含まれる可燃性揮発分の部分的蓄積とガス変動等による高温域(ヒートスポット)の発生が懸念されが、これを確実に回避するためには、熱伝導率が1W/m℃、さらに望ましくは2W/m℃となる炭素質の吸着剤を用いることが望ましいが、これに限定されるものではない。
【0014】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の吸着剤充填層装置において、その充填層は、主に吸着作用により有機ハロゲン化合物を吸着除去する吸着剤と、主に触媒作用により前記化合物を分解除去する触媒剤とを共存させてなる排ガス処理方法である。
【0015】
このように、吸着剤と触媒剤を充填層内に共存させて充填層を構成するので、吸着剤により有機ハロゲン化合物を吸着除去できる作用と、触媒剤により有機ハロゲン化合物を分解除去できる作用とが同時に得られ、排ガス負荷変動等により不所望にダイオキシンが流出してしまう場合でもダイオキシンを確実に除去でき、より高い水準のダイオキシン除去を達成できる。吸着剤と触媒剤を共存させる方法として、ひとつの充填層に混合物として構成する方法、充填層を複数に仕切り、一方を主に吸着剤からなる層、他方を主に触媒剤からなる層として構成する方法が挙げられるが、時間遅れがごく少ない態様で両者に排ガスが接触する構造であればよい。また、処理対象とする気相中のダイオキシン濃度はごく低濃度であるので、吸着剤および触媒剤は所定期間まで入れ替える必要のない固定床とすることが簡便であるが、必要に応じて移動層や流動層とすることもできる。
【0016】
吸着剤充填層装置に充填する触媒剤は、チタン、バナジウム、アルミニウムから選ばれる酸化物に、タングステン、白金、モリブデンから選ばれる貴金属を担持したもので粒状のものが用いられるが、成分および担持方法は、特に限定されるものでなく、脱硝用に用いられる触媒を用いても同等の効果が得られる。
【0017】
請求項3に係る発明は、請求項1記載の前記中和剤はNa系の薬剤であることを特徴とする排ガス処理方法である。
【0018】
中和剤としてCa系薬剤である消石灰粉に対して、NaCOやNaHCOなどのNa系薬剤を使用すれば、第二のバグフィルタ装置から排出されるダイオキシン等の有害物質を含まない反応生成物(集塵飛灰)の湿式再生処理を容易にすることができるとともに、NaCl等を有価物として回収することが容易となる。もちろん、Ca系薬剤として消石灰を用いると薬剤の有効利用としての循環使用は可能であるが、湿式の再生処理ではスラリ状となり、操作上、処理がやや難しくなる欠点があるため、再生処理や有価物回収処理においてNa系薬剤が有利である。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態の一例を示す図、図2は本発明の実施の形態の別の一例を示す図、図3は本発明の構成要素である吸着剤充填層装置の一例を示す図である。
ここで、図1〜図3において、1は排ガス排出源、2は排ガス減温塔、3は第一のバグフィルタ装置、4は第二のバグフィルタ装置、6は吸着剤充填層装置、7は中和剤噴霧装置、10は飛灰加熱装置、11は重金属処理装置、12は灰溶融装置、13は灰溶融装置、14は再生装置、(以上、図1、図2)、21は吸着剤充填層装置(本体)、22は充填層、24は仕切板、25は吸着剤供給バルブ、26は吸着剤排出バルブ、27は排ガス導入ダクト、28は排ガス排出ダクト、110は吸着剤貯槽、111は吸着剤層、112は触媒剤層、(以上、図3)である。但し、これらの図は排ガス処理および飛灰処理の概略フローを示すものであり、説明の都合上、周辺機器、制御機器等の詳細機器の記述を省略してある。
【0020】
(実施の形態1)
図1にもとづいて本発明の請求項1、4に係る実施の形態を説明する。図1は本発明の排ガス処理フローの一例を示す図である。
1は排ガス発生源で、都市ごみ、汚泥、産業廃棄物、焼却残査、汚染土壌などを処理する廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉、廃棄物ガス化炉をはじめ、スクラップ溶解炉、電炉、転炉、高炉、アルミ溶解炉などの各種金属精錬炉、各種発電ボイラ、各種化学薬品製造炉、その他、有害成分を含む200℃以上の排ガスを発生する装置を示す。
【0021】
焼却炉等の排ガス発生源1から排出される800℃以上の排ガスは必要に応じて図示しないボイラ等の熱回収装置、水噴霧式排ガス減温塔を経て例えば180℃の排ガスとなって、第一のバグフィルタ装置3に導入され、排ガスに含まれる煤塵(飛灰、ダスト)が除去される。この集塵過程で主に固相状のダイオキシンおよび重金属が除去され、続いて排ガスは、粒状の活性炭が充填された吸着剤充填層装置6に導入され、排ガス中の気相状のダイオキシンおよび低沸点重金属が吸着除去される。続いて、ダイオキシンや重金属を含まない排ガスは、中和剤噴霧装置7より中和剤としての消石灰粉が排ガス流路に噴霧されて第二のバグフィルタ装置4のろ過集塵過程で、排ガス中のHCl等の酸性成分が除去される。第二のバグフィルタ装置4を経た排ガスは、煙突を介して大気放散される。
【0022】
一方、第一のバグフィルタ装置3から排出される飛灰はダイオキシンや重金属を含有しているので、例えば、飛灰加熱装置10に搬送されてダイオキシンを熱分解したあと、キレート剤等の重金属固化による重金属処理装置11に導入され、重金属が処理され、埋め立て処理12に供される。また、該飛灰には中和剤噴霧によるCa塩やNa塩が多く含まれていないので、施設内に電気抵抗式の灰溶融設備を有する場合は、塩類による通電障害を引き起こすことのない安定稼働が達成でき、灰溶融装置13にてスラグ化処理がなされる。
【0023】
第二バグフィルタ装置4から排出される飛灰は、ダイオキシンや重金属を含んでいないので、未反応中和剤と反応生成物からなる該飛灰は、繰り返し使用が可能であり、第二バグフィルタ装置4入口の煙道にその一部または全量が噴霧される。また、中和剤として重曹などのNa系薬剤を用いた場合は、湿式再生処理が容易となり、再生装置14にて中和剤の活性を回復させたあと、再利用してもよいし、NaCl等の反応生成物を有価物として回収してもよい。
なお、図1の構成では脱硝処理プロセスを記載しなかったが、第一のバグフィルタ装置3に排ガスを導入する以前に脱硝処理を実施してもよいし、図1のプロセスとプロセスの間に脱硝処理を実施してもよいし、プロセスに同時脱硝を組み込んでもよく、これらは必要に応じて実施される。
【0024】
また、中和剤噴霧装置7からの中和剤を、図中点線で示したように、第一のバグフィルタ装置3のガス流路にも噴霧してもよいが少量であることが望ましい。すなわち、第一のバグフィルタ装置3で回収される飛灰を電気抵抗式の溶融装置13に供する際に、通電障害を生じない程度の塩濃度とすることが必要であり、中和剤噴霧量は、酸性成分を中和するに必要な当量の0.5倍以下、あるいは、第二のバグフィルタ装置4にて噴霧する中和剤の量の1/5以下とする。逆にこの範囲の中和剤噴霧量とすれば、溶融処理において通電障害のない安定操業が達成できる。第一のバグフィルタ装置3にて、少量の中和剤を噴霧するので、バグフィルタ装置3の内壁が酸性成分による腐食を防止できるとともに、後続の吸着剤充填層装置6の吸着剤が酸性成分により被毒することを防止できる。
【0025】
このように、煤塵を除去する工程において、排ガス中に主に固相として存在するダイオキシンおよび重金属を第一のバグフィルタ装置3により除去したあとに、排ガス中の気相に存在するダイオキシンおよび重金属を吸着剤充填層装置6にて除去するので、引き続く第二のバグフィルタ装置4にはダイオキシンおよび重金属が到達しないで済み、第二のバグフィルタ装置4から排出される中和剤反応生成物はダイオキシンおよび重金属が含まれないので、その中和剤反応生成物の有効利用が可能となる。すなわち、第二のバグフィルタ装置で、消石灰や重曹といった中和剤を噴霧する際に排出される集塵飛灰は、未反応中和剤と、反応生成物(CaCl等)からなるが、この集塵飛灰にはダイオキシンや重金属が含まれないので、循環使用することが可能であり、以て中和剤の消費量を節約することが可能となる。言い換えると、ダイオキシンや重金属を含んでいないため、従来必要であった、飛灰加熱処理、重金属固化処理等の煩雑なプロセスを回避することができるとともに、前記有害物を含有していないので、反応生成物の再生処理を容易にするとともに、循環使用が可能となる。
【0026】
また、排ガスを除塵してから、吸着剤充填層装置6に排ガスを導入するので、ダスト(煤塵、飛灰)が充填層内の吸着剤に蓄積して通気抵抗を増大させてしまうことを回避できる利点と、吸着剤を再利用する際の篩い分け等のダスト分離手段による煩わしい操作を回避できる利点と、ダストに含まれる金属成分や前駆物質がダイオキシンの再合成を引き起こしてしまう危険性を回避できる利点とが得られる。
【0027】
また、本発明では、吸着剤充填層装置6を第一バグフィルタ装置3のあとに設置したので、従来広く採用されている活性炭吹込法によるダイオキシン除去を実施しないくとも、上述のとおり高い水準のダイオキシン除去が可能であり、従来の活性炭吹込による無害化対象の集塵飛灰量の増大を回避できる。
【0028】
吸着剤充填層装置6に充填する吸着剤は、例えば粒状活性炭、活性コークスなどの炭素質吸着剤が用いられ、特にダイオキシンで代表される分子径に相当するミクロボアを有し、かつBET比表面積がある程度高いものが好適であるが、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を主に吸着作用により除去できる吸着剤であれば採用でき、ゼオライト、ドロマイトなどの鉱物系の吸着剤や、炭素質吸着剤にアルカリ処理等を施したものなど各種の吸着剤が採用できる。炭素質の吸着剤を用いると、充填層内で、剤に含まれる可燃性揮発分の部分的蓄積とガス変動等による高温域(ヒートスポット)の発生が懸念されが、これを確実に回避するためには、熱伝導率が1W/m℃、さらに望ましくは2W/m℃となる炭素質の吸着剤を用いることが望ましいが、これに限定されるものではない。
【0029】
また、中和剤としてCa系薬剤である消石灰粉に対して、NaCOやNaHCOなどのNa系薬剤を使用すれば、第二のバグフィルタ装置4から排出されるダイオキシン等の有害物質を含まない反応生成物(集塵飛灰)の湿式再生処理を容易とすることができるとともに、NaCl等を有価物として回収することが容易となる。もちろん、Ca系薬剤として消石灰を用いると薬剤の有効利用としての循環使用は可能であるが、湿式の再生処理ではスラリ状となり、操作上、処理がやや難しくなる欠点があるため、再生処理や有価物回収処理においてNa系薬剤が有利である。
【0030】
(実施の形態2)
図2にもとづいて本発明の図1とは別の実施の形態を説明する。図2は本発明の排ガス処理フローの一例を示す図である。図1と同一の構成部分の説明は省略する。1は排ガス発生源で、図1のものと同等である、都市ごみ、汚泥、産業廃棄物、焼却残査、汚染土壌などを処理する廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉、廃棄物ガス化炉をはじめ、スクラップ溶解炉、電炉、転炉、高炉、アルミ溶解炉などの各種金属精錬炉、各種発電ボイラ、各種化学薬品製造炉、その他、有害成分を含む200℃以上の排ガスを発生する装置を示す。2は排ガス冷却手段の一例としての排ガス減温塔である。
【0031】
焼却炉等の排ガス発生源1から排出される800℃以上の排ガスは必要に応じて図示しないボイラ等の熱回収装置を経て、例えば400℃の排ガスとなって、高温仕様の第一のバグフィルタ装置3に導入され、排ガスに含まれる煤塵(飛灰、ダスト)が除去される。
第一のバグフィルタ装置3のろ過集塵体は、高温仕様のセラミック材質で構成され、繊維状のろ布体やキャンドル型のろ過体として構成される。導入する排ガス温度は、ダイオキシンの再合成温度である250〜350℃の温度域よりも高温の350〜500℃の温度域が選ばれる。500℃以上とすると、廃棄物焼却排ガスの場合は、煤塵(飛灰)に含まれる低溶融点物質によりろ過体が閉塞する危険性があるので好ましくない。この第一のバグフィルタ装置3による集塵過程で、ダイオキシンが再合成されることなく、煤塵を集塵するので、集塵飛灰は実質的にダイオキシンを含まないか、許容値以下のごく低濃度となっているので、ダイオキシンを分解する必要がなく、図1の飛灰加熱装置10を省略できる利点が得られる。第一のバグフィルタ装置3を経た排ガスは、水噴霧式の排ガス減温塔2に導入され、排ガスを例えば160℃まで急冷する。この急冷過程で、排ガスの気相にわずかに含まれるダイオキシンの再合成を確実に回避し、結果としてダイオキシンを抑制することができる。次に、160℃に冷却され、ごくわずかにダイオキシンを含む排ガスは、吸着剤充填層装置6に導入され、排ガス中のダイオキシンを確実に吸着除去する。吸着剤充填層装置6を経た排ガスは、図1と同様に第二のバグフィルタ装置4に導入されて酸性成分が除去されたあと、大気放散される。なお、排ガス減温塔2の代わりにエコノマイザ等の熱回収手段を用いて熱エネルギーの回収を行ってもよいし、エコノマイザと排ガス減温塔2を併設してもよい。
【0032】
上述のとおり、第一のバグフィルタ装置3から排出される飛灰はダイオキシンを実質的に含んでいないので、飛灰加熱装置10(図1)を経ることなく、キレート剤等の重金属固化による重金属処理装置11に導入され、重金属が処理され、埋め立て処理12に供される。また、該飛灰には中和剤噴霧によるCa塩やNa塩が多く含まれていないので、施設内に電気抵抗式の灰溶融設備を有する場合は、塩類による通電障害を引き起こすことのない安定稼働が達成でき、灰溶融装置13にてスラグ化処理が図1と同様になされる。
【0033】
第二バグフィルタ装置4から排出される飛灰は、ダイオキシンや重金属を含んでいないので、図1と同様に、未反応中和剤と反応生成物からなる該飛灰は、繰り返し使用が可能であり、第二のバグフィルタ装置4入口の煙道にその一部または全量が噴霧される。また、中和剤として重曹などのNa系薬剤を用いた場合は、湿式再生処理が容易となり、再生装置14にて中和剤の活性を回復させたあと、再利用してもよいし、NaCl等の反応生成物を有価物として回収してもよい。
なお、図2の構成では脱硝処理プロセスを記載しなかったが、第一のバグフィルタ装置3に排ガスを導入する以前に脱硝処理を実施してもよいし、図2のプロセスとプロセスの間に脱硝処理を実施してもよいし、プロセスに同時脱硝を組み込んでもよく、これらは必要に応じて実施される。
【0034】
また、中和剤噴霧装置7からの中和剤を、図中点線で示したように、第一のバグフィルタ装置3のガス流路にも噴霧してもよいが少量であることが望ましい。すなわち、第一のバグフィルタ装置3で回収される飛灰を電気抵抗式の溶融装置13に供する際に、通電障害を生じない程度の塩濃度とすることが必要であり、中和剤噴霧量は、酸性成分を中和するに必要な当量の0.5倍以下、あるいは、第二のバグフィルタ装置4にて噴霧する中和剤の量の1/5以下とする。逆にこの範囲の中和剤噴霧量とすれば、溶融処理において通電障害のない安定操業が達成できる。第一のバグフィルタ装置3にて、少量の中和剤を噴霧するので、バグフィルタ装置3の内壁が酸性成分による腐食を防止できるとともに、後続の吸着剤充填層装置6の吸着剤が酸性成分により被毒することを防止できる。
【0035】
また、実施の形態2(図2)による作用・効果は、上記以外に実施の形態1(図1)で述べた作用・効果が得られる。
【0036】
次に、本発明(実施の形態1および2)に用いる吸着剤充填層装置6は、以下の態様とすることが可能である。
すなわち、吸着剤充填層装置6の充填層は、主に吸着作用により有機ハロゲン化合物を吸着除去する吸着剤と、主に触媒作用により前記化合物を分解除去する触媒剤とを共存させてなる排ガス処理方法である。(請求項2に係る発明)
【0037】
図3に示したものは、このような吸着剤充填層装置の実施の形態例である。以下、図3にもとづいて、実施形態を説明する。
図3(a)は、吸着剤充填層装置(本体)21を断面角形の縦型の固定層としたものである。少なくとも第一のバグフィルタ装置3を経た、ごく低濃度のダイオキシンを含む排ガスは、排ガス導入ダクト27を介して吸着剤充填層装置(本体)21に導入される。吸着剤充填層装置21内の充填層22は、排ガスに含まれるダイオキシン類で代表される有機ハロゲン化合物を主に吸着作用により吸着除去する粒状の吸着剤と、前記化合物を主に触媒作用により分解する粒状の触媒剤との混合物として構成される。充填層22の上面、下面は通気性を有する板で構成され、排ガスが通過できるよう構成されている。排ガス導入ダクト27から導入された排ガスは吸着剤と触媒剤の混合物で構成される前記充填層22に導入され、該充填層22と排ガスとの接触過程で、排ガスにごく微量に含まれるダイオキシン等の有機ハロゲン化合物は充填層22内の吸着剤に吸着されるとともに、共存する触媒剤により確実に分解されて、除去される。充填層22を経た清浄な排ガスは排ガス排出ダクト28を経て系外に排出される。
【0038】
図3(b)は、吸着剤充填層装置(本体)21を断面角形の縦型の固定層として充填層22を2つに分割したものである。少なくとも第一のバグフィルタ装置3を経たごく低濃度のダイオキシンを含む排ガスは、排ガス導入ダクト27を介して吸着剤充填層装置(本体)21に導入される。吸着剤充填層装置(本体)21内の充填層22は、通気性を有するパンチングメタル態様の仕切枚24により、上下の2層に分割されており、上面および下面は仕切板と同等の通気性を有する板で構成されている。排ガスに含まれるダイオキシン類で代表される有機ハロゲン化合物を主に吸着作用により吸着除去する粒状の吸着剤が充填された吸着剤層111は排ガス導入部側に配置され、前記化合物を主に触媒作用により分解する粒状の触媒剤が充填された触媒剤層112が吸着剤層111に仕切板24を介して隣接して配置される。導入された排ガスは、まず、吸着剤層111内の主に吸着剤と接触してごくわずかに含まれるダイオキシンおよび共存成分が吸着除去され、続いて触媒剤層112内の主に触媒と接触して吸着剤層111から排出または揮散の恐れのあるごく微量のダイオキシンが分解除去される。触媒剤層112を経た清浄ガスは排ガス排出ダクト28を経て系外に放出される。
【0039】
図3(c)は、吸着剤充填層装置(本体)21を、横型の移動層としたものである。少なくとも第一のバグフィルタ装置3を経たごく低濃度のダイオキシンを含む排ガスは、排ガス導入ダクト27を介して、吸着剤充填層装置(本体)21に導入される。吸着剤充填層装置(本体)21内の充填層22は、通気性を有するパンチングメタル態様の仕切板24により、左右の2層に分割されており、両側面は仕切板と同等の通気性を有する板で構成されている。もちろん、両側面には多段ルーバを設置してもよい。排ガス導入部側に吸着剤層111、排出側に触媒剤層112を隣接して配置している。導入された排ガスは、図2と同様に、まず、吸着剤層111内の主に吸着剤と接触してごくわずかに残留するダイオキシンおよび共存成分が吸着除去され、続いて触媒剤層112内の主に触媒と接触して吸着剤層111から排出または揮散の恐れのあるごく微量のダイオキシンが分解除去される。触媒剤層112を経た清浄ガスは排ガス排出ダクト28を経て系外に放出される。
【0040】
吸着剤層111は、ここでは移動層とし、未使用または再生処理後の吸着剤が吸着剤貯槽110から一定時間ごとに吸着剤供給バルブ25を介して吸着剤が供給され、一定時間ごとに吸着剤排出バルブ26を介して使用済み吸着剤が排出される。一方、触媒剤層112は固定層としている。吸着剤層111を移動層としたので、長期にわたる運転の過程で、吸着剤が不所望に吸着被過に到達してしまう危険性を回避できる。触媒剤層112を移動層としてもよいが、吸着剤層111を移動層としたので、触媒はより長時間活性を保持することができ、長期にわたり交換する必要がない。
【0041】
以上の例示のとおり、吸着剤充填層装置(本体)21を構成する。但し、上記の例示に限定されるものではない。
このように、吸着剤と触媒剤を充填層内に共存させて充填層を構成するので、吸着剤により有機ハロゲン化合物を吸着除去できる作用と、触媒剤により有機ハロゲン化合物を分解除去できる作用とが同時に得られ、排ガス負荷変動等により不所望にダイオキシンが流出してしまう場合でもダイオキシンを確実に除去でき、より高い水準のダイオキシン除去を達成できる。吸着剤と触媒剤を共存させる方法として、上述の例示のとおりひとつの充填層に混合物として構成する方法、充填層を複数に仕切り、一方を主に吸着剤からなる層、他方を主に触媒剤からなる層として構成する方法が挙げられるが、時間遅れがごく少ない態様で両者に排ガスが接触する構造であればよい。また、処理対象とするダイオキシン濃度はごく低濃度であるので、吸着剤および触媒剤は所定期間まで入れ替える必要のない固定床とすることが簡便であるが、必要に応じて移動層や流動層とすることもできる。
【0042】
吸着剤充填層装置に充填する触媒剤は、チタン、バナジウム、アルミニウムから選ばれる酸化物に、タングステン、白金、モリブデンから選ばれる貴金属を担持したもので粒状のものが用いられるが、成分および担持方法は、特に限定されるものでなく、脱硝用に用いられる触媒を用いても同等の効果が得られる。
【0043】
次に、本発明(実施の形態1および2)に用いる中和剤をNa系の薬剤とすることができ、以下の作用が得られる。
すなわち、中和剤としてCa系薬剤である消石灰粉に対して、NaCOやNaHCOなどのNa系薬剤を使用すれば、第二のバグフィルタ装置から排出されるダイオキシン等の有害物質を含まない反応生成物(集塵飛灰)の湿式再生処理を容易にすることができるとともに、NaCl等を有価物として回収することが容易となる。もちろん、Ca系薬剤として消石灰を用いると薬剤の有効利用としての循環使用は可能であるが、湿式の再生処理ではスラリ状となり、操作上、処理がやや難しくなる欠点があるため、再生処理や有価物回収処理においてNa系薬剤が有利である。
【0044】
本発明で言及した排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物とは、厚生労働省、環境省により特定施設への規制値や環境基準が毒性換算値により指定されているダイオキシン類およびコプラナPCB、さらにダイオキシン類の前駆物質、関連物質と称されるクロロベンゼン、クロロフェノール、PCB類、塩素化された多環芳香族炭化水素類(PAH)などや、塩素以外のハロゲン元素で一部が置換されたこれら化学物質の総称である。さらに、ダイオキシン類とは、ポリジペンゾバラジオキシンとポリジベンゾフランの総称であって、通常毒性換算濃度によって算定されるものである。
【0045】
本明細書においては、上記の有機ハロゲン化合物を単にダイオキシン(類)と略記している場合があることを付け加えておく。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、有害成分を含む排ガスを無害化処理する際に、イ)排ガスを第一のバグフィルタ装置に導入して排ガス中の煤塵を除去する第一の工程と、ロ)第一の工程を経た排ガスを吸着剤充填層装置に導入して排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物を除去する第二の工程と、ハ)第二の工程を経た排ガスを第二のバグフィルタ装置に導入して中和剤噴霧とともに該排ガス中の酸性成分を除去する第三の工程、とからなる排ガス処理方法を採用するので、以下の作用・効果が得られる。
【0047】
▲1▼煤塵を除去する工程において、排ガス中に固相として存在するダイオキシンおよび重金属を第一のバグフィルタ装置により除去したあとに、排ガス中の気相に存在するダイオキシンおよび重金属を吸着剤充填層装置にて除去するので、引き続く第二のバグフィルタ装置にはダイオキシンおよび重金属が到達しないで済み、第二のバグフィルタ装置から排出される中和剤反応生成物はダイオキシンおよび重金属が含まれないので、その中和剤反応生成物の有効利用が可能となる。すなわち、第二のバグフィルタ装置で、消石灰や重曹といった中和剤を噴霧する際に排出される集塵飛灰は、未反応中和剤と、反応生成物(CaCl等)からなるが、この集塵飛灰にはダイオキシンや重金属が含まれないので、循環使用することが可能であり、以て中和剤の消費量を節約することが可能となる。言い換えると、ダイオキシンや重金属を含んでいないため、従来必要であった、飛灰加熱処理、重金属固化処理等の煩雑なプロセスを回避することができるとともに、前記有害物を含有していないので、反応生成物の再生処理を容易にするとともに、循環使用が可能となる。
【0048】
▲2▼排ガスを除塵してから、吸着剤充填層装置に排ガスを導入するので、ダスト(煤塵、飛灰)が充填層内の吸着剤に蓄積して通気抵抗を増大させてしまうことを回避できる利点と吸着剤を再利用する際の篩い分け等のダスト分離手段による煩わしい操作を回避できる利点と、ダストに含まれる金属成分や前駆物質がダイオキシンの再合成を引き起こしてしまう危険性を回避できる利点とが得られる。
【0049】
▲3▼吸着剤充填層装置を第一バグフィルタ装置のあとに設置したので、従来広く採用されている活性炭吹込法によるダイオキシン除去を実施しなくとも、上述のとおり高い水準のダイオキシン除去が可能であり、従来の活性炭吹込による無害化対象の集塵飛灰量の増大を回避できる。
【0050】
また、本発明によれば、上記の吸着剤充填層装置の充填層は、主に吸着作用により有機ハロゲン化合物を吸着除去する吸着剤と、主に触媒作用により前記化合物を分解除去する触媒剤とを共存させてなる排ガス処理方法としたので、以下の作用・効果が得られる。
【0051】
▲4▼吸着剤と触媒剤を充填層内に共存させて充填層を構成するので、吸着剤により有機ハロゲン化合物を吸着除去できる作用と、触媒剤により有機ハロゲン化合物を分解除去できる作用とが同時に得られ、排ガス負荷変動等により不所望にダイオキシンが流出してしまう場合でもダイオキシンを確実に除去でき、より高い水準のダイオキシン除去を達成できる。
【0052】
また、本発明によれば、上記の中和剤をNa系の薬剤としたので、以下の作用・効果が得られる。
【0053】
▲5▼中和剤としてCa系薬剤である消石灰粉に対して、NaCOやNaHCOなどのNa系薬剤を使用すれば、第二のバグフィルタ装置から排出されるダイオキシン等の有害物質を含まない反応生成物(集塵飛灰)の湿式再生処理を容易にすることができるとともに、NaCl等を有価物として回収することが容易となる。
【0054】
以上のとおり、本発明は、近年のダイオキシン排出規制強化に十分対応できる優れた排ガス処理方法および装置を提供できるのでその工業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態の別の一例を示す図である。
【図3】本発明の構成要素である吸着剤充填層装置の一例を示す図である。
【図4】従来の排ガス処理フローの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 排ガス排出源
2 排ガス減温塔
3 第一のバグフィルタ装置
4 第二のバグフィルタ装置
6 吸着剤充填層装置
7 中和剤噴霧装置
11 重金属処理装置
12 灰溶融装置
13 灰溶融装置
14 再生装置
21 吸着剤充填層装置(本体)
22 充填層
24 仕切板
25 吸着剤供給バルブ
26 吸着剤排出バルブ
27 排ガス導入ダクト
28 排ガス排出ダクト
110 吸着剤貯槽
111 吸着剤層
112 触媒剤層

Claims (4)

  1. 有害成分を含む排ガスを無害化処理する際に、イ)排ガスを第一のバグフィルタ装置に導入して排ガス中の煤塵を除去する第一の工程と、ロ)第一の工程を経た排ガスを吸着剤充填層装置に導入して排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物を除去する第二の工程と、ハ)第二の工程を経た排ガスを第二のバグフィルタ装置に導入して中和剤噴霧とともに該排ガス中の酸性成分を除去する第三の工程、とからなることを特徴とする排ガス処理方法。
  2. 請求項1記載の前記吸着剤充填層装置において、その充填層は、主に吸着作用により有機ハロゲン化合物を吸着除去する吸着剤と、主に触媒作用により前記化合物を分解除去する触媒剤とを共存させてなることを特徴とする排ガス処理方法。
  3. 請求項1記載の前記中和剤はNa系の薬剤であることを特徴とする排ガス処理方法。
  4. 有害成分を含む排ガスを無害化処理する際に、イ)排ガス中の煤塵を除去する第一のバグフィルタ装置と、ロ)前記バグフィルタ装置を経た排ガスを吸着剤と接触させて排ガスに含まれる有機ハロゲン化合物を除去する吸着剤充填層装置と、ハ)前記吸着剤充填層装置を経た排ガス中の酸性成分を除去する中和剤噴霧装置を備えた第二のバグフィルタ装置、とからなることを特徴とする排ガス処理装置。
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