JP2004237249A

JP2004237249A - Method for treating exhaust gas

Info

Publication number: JP2004237249A
Application number: JP2003031352A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamashita; 一夫山下; Masayuki Ishihara; 正行石原
Original assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Current assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP4713062B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for treating exhaust gas, in which acid gas can be removed efficiently even when the moisture content of exhaust gas is low, the concentration of the acid gas to be discharged can be lowered, the usage of an acid gas treating agent can be reduced and such a problem does not occur that dioxins are synthesized again. <P>SOLUTION: When an acid gas component in the exhaust gas generated from a trash incinerator, a boiler of a thermal power plant or the like is treated by using the acid gas treating agent containing slaked lime, the acid gas treating agent is blown into a flue through which the exhaust gas of 250-800°C, preferably, 300-400°C is made to pass. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、酸性ガス成分を含有する排ガス、特にごみ焼却排ガスや発電所ボイラーガス等の排ガス中の酸性ガス成分を効率よく除去できる酸性ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉、火力発電所その他のボイラー等から生じる排ガスは、一般に硫黄酸化物、塩化水素等の酸性ガス成分を多量に含有するため、通常はこれを排ガス煙道中において消石灰などの塩基性物質粉体からなる酸性ガス処理剤と接触させて硫酸塩や塩化物の粉体とし、これをバグフィルターや電気集塵器で分離した後にガス分を大気中に放出している。
【０００３】
酸性ガス処理剤として用いられる消石灰は、通常、集塵装置の直前の煙道に吹き込まれ、排ガス中の酸性ガス成分と反応し、排ガス処理が行われる。消石灰と酸性ガス成分との反応性は、反応場所の温度や水分などの環境の影響を受け、一般に反応温度は低いほうが反応性は良好であり、水分は多いほうが反応性が良好である。
【０００４】
排ガス処理の温度については、近年、ごみ焼却炉から生じる排ガス中に含まれる猛毒物質であるダイオキシン類の低減のために、また排ガスを利用した熱回収ボイラー導入の結果として、低く抑えられるようになってきた。具体的には、ダイオキシン類は、２５０℃から３００℃付近において再合成されるといわれているため、近年のごみ焼却炉の集塵設備は、このダイオキシン類の再合成を防止するために排ガス温度１５０℃〜１８０℃でバグフィルターを使用する、低温バグフィルター方式が採られている。
【０００５】
排ガス中の水分については、従来、直接水噴射による排ガスの減温方法の場合の４０％程度であったが、熱回収ボイラーを利用する設備が増え、２０％程度に減少している。従って、近年の環境では、温度が低くなってきていることにより反応性が良くなっている反面、水分が減少している部分については反応性が悪くなる方向になっている。
【０００６】
また消石灰を用いた排ガス処理において、ＳＯ_２の除去性能が悪くなるという問題がある。これは酸性ガス成分としてＨＣｌ、ＳＯ_２が混在する場合に、反応性が高いＨＣｌと消石灰が先に反応し、その結果ＳＯ_２と消石灰の反応が不十分になるためであり、ＳＯ_２の排出濃度を低減させるためにはさらに多くの消石灰を吹き込む必要があった。
さらにＨＣｌと消石灰は反応するとＣａＣｌ_２になるが、ＣａＣｌ_２は潮解性物質であるため、温度が低くなると潮解し、バグフィルターの濾布に付着してしまう恐れがある。
【０００７】
一方、発電所ボイラーなどの排ガスの酸性ガス成分の中の硫黄酸化物の処理については、炭酸カルシウムスラリーと接触させて処理する湿式法が行われているが、湿式法は設備の運転や維持管理の面で費用がかかり、また水分の蒸発による排ガス量が増大するなどの欠点があった。
また、どちらの場合においても、大気中に放出するときに排ガス中水分が凝集し白煙が発生してしまうので、それを防ぐために排ガスを再加熱する必要があるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記の従来の酸性ガス処理方法がもつ問題点を解決し、酸性ガス中の酸性ガス成分を効率よく除去できる排ガス処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ガス中水分が低い条件における排ガス処理方法について鋭意研究を重ねた結果、２５０℃以上の高温雰囲気では、消石灰とＨＣｌやＳＯ_２などの酸性ガス成分の反応が、ガス中水分が低い条件であっても反応性が向上することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、酸性ガス処理剤である消石灰を排ガス温度が２５０℃〜８００℃である煙道中に吹き込むことを特徴とする排ガス処理方法を提供するものである。
本発明の排ガス処理方法において、好適には排ガス温度３００℃〜４００℃の煙道中に吹き込む。また本発明の排ガス処理方法は、水分量が２０％以下の排ガス処理に好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排ガス処理方法について詳細に説明する。
【００１２】
本発明の排ガス処理方法で対象とする排ガスは、特に限定されるものではないが、ごみ焼却炉、発電ボイラー等から排出される高温の排ガスで、ガス中に炭酸ガスのほか、亜硫酸、二酸化硫黄等の硫黄酸化物や塩化水素等の酸性ガスを含有するものであり、このような排ガスが送られる煙道において本発明の処理方法が適用される。
【００１３】
本発明の排ガス処理方法において、酸性ガス処理剤としては、消石灰を含む塩基性物質粉体を用いる。消石灰１００％でもよいが、炭酸水素ナトリウム等の塩基性物質を含有していてもよい。
消石灰は、工業用消石灰でもよいが、本発明の方法において酸性ガス成分の除去効率をより向上させ、充分な能力を発揮するために、ＢＥＴ比表面積が３５ｍ^２／ｇ以上および細孔容積が０．１５ｃｍ^３／ｇ以上である高反応性消石灰を使用するのが好適である。
【００１４】
このような酸性ガス処理剤を、酸性ガス成分を含む排ガスを送る煙道中に吹き込む。煙道中を送られる排ガスの温度は、徐々に低下するが、本発明の方法においては排ガス温度が２５０℃から８００℃の範囲である煙道中に酸性ガス処理剤を吹き込むことが重要である。このような温度範囲で高い処理性能を得ることができる。排ガス中の水分量が少ない場合には、温度２５０℃未満では、消石灰と酸性ガス、特に硫黄酸化物との反応性が低下し、処理効率が悪くなる傾向がある。また８００℃より高い温度でも処理性能が低下するが、これは、消石灰から脱水して生成した生石灰粒子が熱変成を受けて溶融し、粒子構造が変化するためと推察される。
【００１５】
ごみ焼却炉や発電所ボイラー等の燃焼排ガスのようにＣＯ_２が多く含まれている排ガスの場合には、排ガス温度が３００℃から４００℃の範囲内で処理を行うことが好適である。即ち、排ガス温度が４００℃を超えると、消石灰とＣＯ_２との反応が他の酸性ガス成分との反応に比べて優先的に起こるため、他の酸性ガス成分を処理するためには更に酸性ガス処理剤を吹き込む必要が生じ、酸性ガス処理剤の量、それに伴う生成煤塵量が多くなる。
【００１６】
一方、ダイオキシン類の再合成問題を回避するためには、集塵機における排ガス温度は３００℃以上であることが好ましく、３５０℃以上であるとより好ましい。
なお、酸性ガス処理剤の吹き込みは、煙道のように連続的に排ガスが流れる系では、空気輸送により行なうことが一般的である。
【００１７】
このように本発明の排ガス処理方法では、所定の温度範囲で消石灰を含む酸性ガス処理剤と酸性ガスとを反応させることを特徴とするものであるが、このような温度範囲内に酸性ガス処理剤を長時間にわたって滞留させることを目的としてセラミックフィルターなどの高温対応型濾過式集塵機を使用すると効果的である。従って、集塵機は排ガス温度が３００℃から４００℃の範囲の煙道内に設置することが好ましい。
【００１８】
このような高い排ガス温度の領域に集塵機を設けることにより、酸性ガス成分と酸性ガス処理剤の接触時間を長くし、酸性ガス処理剤の反応性を向上させることができる。
また、高温時に酸性ガス処理剤を含む排ガス中煤塵を集塵することで、ダイオキシン類の再合成や反応物の潮解による装置への不具合を起こす危険が低減される。さらに排ガスの温度を必要以上に下げる必要がなくなるため、排ガスの再加熱も不要になる。
【００１９】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。尚、以下の実施例において「％」は特に断らない限り「重量％」を意味するものとする。
【００２０】
＜実施例及び比較例＞
図１に示すように、ガス混合部１１と、酸性ガス処理剤を耐熱性の網状部材内に固定した酸性ガス処理剤固定層１３を内部に設けた反応部１２とを有する試験装置を用意した。各ガス供給部（図示せず）と混合部１１との導管及び混合部１１と反応部１２との導管は加熱導管とし、また反応部１２にも加熱装置を設置し、酸性ガス処理剤固定層１３を所定の温度に加熱した。この状態で、酸性ガス成分を含む原ガスと所定水分を含むガスを混合部１１にて混合して反応ガスとし、その反応ガスを加熱導管で加熱し、反応部１２で、あらかじめ所定温度に加熱してある酸性ガス処理剤固定層１３に通じて酸性ガス成分と反応させ、反応後の処理ガスの濃度を分析計１４で測定し、酸性ガス除去率を求めた。
【００２１】
酸性ガス成分としてはＳＯ_２ガスを、酸性ガス処理剤としてはＪＩＳ特号消石灰（ＢＥＴ比表面積１５ｍ^２／ｇ、細孔容積０．０７ｃｍ^３／ｇ、奥多摩工業社製）と高反応性消石灰「タマカルク‐スポンジアカル（ＴＫ−ＳＰ）」（ＢＥＴ比表面積４５ｍ^２／ｇ、細孔容積０．２０ｃｍ^３／ｇ、奥多摩工業社製）を用いた。
排ガス中のＳＯ_２ガス濃度は１５００ｐｐｍ、反応時間は２時間とした。
【００２２】
＜酸性ガス処理剤及び反応温度による処理の比較＞
まず、上記の各酸性ガス処理剤３７２ｍｇを用いて、排ガス中の水分８％の条件において温度を種々変化させて処理を行い、処理後のＳＯ_２量からＳＯ_２除去率を求めた。結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
＜ガス中水分及び処理温度による処理の比較＞
次に、酸性ガス処理剤としてＴＫ−ＳＰ１１１６ｍｇを用いて、排ガス中のＳＯ_２ガス濃度１５００ｐｐｍ、ＣＯ_２濃度９％の条件において、水分及び温度を種々変化させて処理したときのＳＯ_２除去率を求めた。結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
以上の結果からも分かるように、本発明の処理方法によれは、排ガス中水分が低い条件であっても効率的に酸性ガスを除去できた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、酸性ガス成分を含む高温の排ガス中に酸性ガス処理剤を吹き込むことで、排ガス中水分が低い条件であっても酸性ガスを効率的に除去できるため、酸性ガス排出濃度を低減するとともに酸性ガス処理剤使用量を低減することができる。特に、所定の排ガス温度の領域に集塵機を設置することにより、高温時に酸性ガス処理剤を含む排ガス中煤塵を集塵することができ、ダイオキシン類の再合成や反応物の潮解による装置への不具合を起こす危険が低減される。また排ガスの温度を必要以上に下げる必要がなくなるため、排ガスの再加熱も不要になるメリットがある。
また、炭酸カルシウムスラリーを利用した湿式法と比べて、排ガス量が増えることも無く、設備費用や運転費用も少なく、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で用いた装置の概要を示す図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an acid gas treatment method capable of efficiently removing an acid gas component in an exhaust gas containing an acid gas component, particularly an exhaust gas such as a waste incineration exhaust gas or a power plant boiler gas.
[0002]
[Prior art]
Exhaust gas generated from refuse incinerators, thermal power plants, and other boilers generally contains a large amount of acidic gas components such as sulfur oxides and hydrogen chloride. It is made into a powder of sulfate or chloride by contacting it with an acid gas treating agent composed of a body, which is separated by a bag filter or an electric dust collector, and then the gas is released into the atmosphere.
[0003]
Slaked lime used as an acid gas treating agent is usually blown into a flue immediately before a dust collector, reacts with an acid gas component in exhaust gas, and performs exhaust gas treatment. The reactivity between slaked lime and acidic gas components is affected by the environment such as the temperature of the reaction site and moisture. Generally, the lower the reaction temperature, the better the reactivity, and the higher the moisture, the better the reactivity.
[0004]
In recent years, the temperature of exhaust gas treatment has been kept low to reduce dioxins, which are highly toxic substances contained in exhaust gas generated from refuse incinerators, and as a result of introducing heat recovery boilers using exhaust gas. Have been. Specifically, it is said that dioxins are resynthesized from about 250 ° C. to about 300 ° C. Therefore, the dust collection equipment of a refuse incinerator in recent years requires an exhaust gas temperature to prevent the resynthesis of dioxins. A low temperature bag filter system using a bag filter at 150 ° C. to 180 ° C. is employed.
[0005]
Conventionally, the water content in the exhaust gas was about 40% in the case of the method for reducing the temperature of the exhaust gas by direct water injection. However, equipment using a heat recovery boiler has increased, and has been reduced to about 20%. Therefore, in the recent environment, the reactivity has been improved due to the lowering of the temperature, but the reactivity has become worse in the portion where the water content has been reduced.
[0006]
Further, in the exhaust gas treatment using slaked lime, there is a problem that the SO ₂ removal performance is deteriorated. This HCl as acid gas components, when the SO ₂ is mixed, high HCl and lime reactivity reacts earlier is because the resulting reaction between SO ₂ and slaked lime is insufficient, discharge of SO ₂ More slaked lime had to be blown in to reduce the concentration.
Furthermore, HCl reacts with slaked lime to form CaCl _2. However, since CaCl ₂ is a deliquescent substance, it deliquesces when the temperature decreases, and may adhere to the filter cloth of the bag filter.
[0007]
On the other hand, for the treatment of sulfur oxides in acid gas components of exhaust gas from power plant boilers, etc., a wet method is used in which treatment is carried out by contacting with a calcium carbonate slurry. However, there are drawbacks in that the cost is high in the aspect of the present invention and the amount of exhaust gas is increased due to evaporation of water.
Further, in both cases, there is a problem that the water in the exhaust gas coagulates and emits white smoke when released into the atmosphere, so that it is necessary to reheat the exhaust gas in order to prevent this.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional acid gas treatment method and to provide an exhaust gas treatment method capable of efficiently removing an acid gas component in an acid gas.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on an exhaust gas treatment method under a condition where the moisture content in the gas is low. As a result, in a high temperature atmosphere of 250 ° C. or more, the reaction between slaked lime and acidic gas components such as HCl and SO ₂ causes It was found that the reactivity was improved even under low conditions, and the present invention was completed based on this finding.
[0010]
That is, the present invention provides an exhaust gas treatment method characterized by blowing slaked lime as an acid gas treating agent into a flue having an exhaust gas temperature of 250 ° C to 800 ° C.
In the exhaust gas treatment method of the present invention, the gas is preferably blown into a flue at an exhaust gas temperature of 300 ° C to 400 ° C. Further, the exhaust gas treatment method of the present invention is suitable for treating an exhaust gas having a water content of 20% or less.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the exhaust gas treatment method of the present invention will be described in detail.
[0012]
The exhaust gas targeted in the exhaust gas treatment method of the present invention is not particularly limited, but is a high-temperature exhaust gas discharged from a refuse incinerator, a power generation boiler, or the like. The treatment method of the present invention is applied to a flue to which such an exhaust gas is sent.
[0013]
In the exhaust gas treatment method of the present invention, a basic substance powder containing slaked lime is used as the acid gas treating agent. Although it may be 100% slaked lime, it may contain a basic substance such as sodium bicarbonate.
The slaked lime may be industrial slaked lime, but in order to further improve the efficiency of removing the acidic gas component and to exert a sufficient ability in the method of the present invention, the BET specific surface area is 35 m ² / g or more and the pore volume is 0. It is preferred to use a highly reactive slaked lime that is at least .15 cm ³ / g.
[0014]
Such an acid gas treating agent is blown into a flue that sends exhaust gas containing an acid gas component. Although the temperature of the exhaust gas sent through the flue gradually decreases, it is important in the method of the present invention to blow the acid gas treating agent into the flue where the exhaust gas temperature ranges from 250 ° C to 800 ° C. High processing performance can be obtained in such a temperature range. When the amount of water in the exhaust gas is small, if the temperature is lower than 250 ° C., the reactivity between slaked lime and acid gas, particularly sulfur oxide, tends to decrease, and the treatment efficiency tends to deteriorate. Further, the treatment performance is lowered even at a temperature higher than 800 ° C., which is presumed to be because the quicklime particles produced by dehydration from slaked lime undergo thermal transformation and melt to change the particle structure.
[0015]
If the exhaust gas contains many CO ₂ as a combustion exhaust gas, such as refuse incinerator and power plants boiler, it is preferable that the exhaust gas temperature is carried out a process in the range from 300 ° C. to 400 ° C.. That is, if the temperature of the exhaust gas exceeds 400 ° C., the reaction between slaked lime and CO ₂ occurs preferentially over the reaction with other acidic gas components. It becomes necessary to inject the treating agent, and the amount of the acid gas treating agent and the amount of generated dust associated therewith increase.
[0016]
On the other hand, in order to avoid the problem of resynthesis of dioxins, the exhaust gas temperature in the dust collector is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher.
In addition, the blowing of the acidic gas treating agent is generally performed by pneumatic transportation in a system in which exhaust gas flows continuously, such as a flue.
[0017]
As described above, the exhaust gas treatment method of the present invention is characterized by reacting an acid gas treating agent containing slaked lime with an acid gas in a predetermined temperature range. It is effective to use a high temperature-compatible filtration type dust collector such as a ceramic filter for the purpose of retaining the agent for a long time. Therefore, it is preferable that the dust collector is installed in a flue whose exhaust gas temperature ranges from 300 ° C to 400 ° C.
[0018]
By providing the dust collector in such a high exhaust gas temperature range, the contact time between the acidic gas component and the acidic gas treating agent can be lengthened, and the reactivity of the acidic gas treating agent can be improved.
Further, by collecting dust and soot in the exhaust gas containing the acid gas treating agent at a high temperature, the risk of causing troubles to the apparatus due to resynthesis of dioxins and deliquescing of reactants is reduced. Further, since it is not necessary to lower the temperature of the exhaust gas more than necessary, reheating of the exhaust gas becomes unnecessary.
[0019]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, "%" means "% by weight" unless otherwise specified.
[0020]
<Examples and comparative examples>
As shown in FIG. 1, a test apparatus having a gas mixing section 11 and a reaction section 12 having an acid gas treatment agent fixing layer 13 in which an acid gas treatment agent was fixed in a heat-resistant net-like member was provided. . The conduit between each gas supply unit (not shown) and the mixing unit 11 and the conduit between the mixing unit 11 and the reaction unit 12 are heating conduits, and a heating device is also installed in the reaction unit 12 so that the acid gas treating agent fixed layer 13 was heated to a predetermined temperature. In this state, a raw gas containing an acid gas component and a gas containing a predetermined moisture are mixed in a mixing section 11 to form a reaction gas, and the reaction gas is heated by a heating conduit, and heated to a predetermined temperature in a reaction section 12 in advance. The reaction gas passed through the acid gas treating agent fixed layer 13 and reacted with the acid gas component. The concentration of the treated gas after the reaction was measured by the analyzer 14 to determine the acid gas removal rate.
[0021]
As the acid gas component, SO ₂ gas is used. As the acid gas treating agent, JIS special lime slaked lime (BET specific surface area 15 m ² / g, pore volume 0.07 cm ³ / g, manufactured by Okutama Industry Co., Ltd.) and highly reactive slaked lime “ Tamacalc-Spondiacal (TK-SP) "(BET specific surface area 45 m ² / g, pore volume 0.20 cm ³ / g, manufactured by Okutama Kogyo KK) was used.
The concentration of SO ₂ gas in the exhaust gas was 1500 ppm, and the reaction time was 2 hours.
[0022]
<Comparison of treatment with acid gas treating agent and reaction temperature>
First, using 372 mg of each of the above-mentioned acid gas treating agents, the treatment was carried out at various temperatures under the condition of 8% moisture in the exhaust gas, and the SO ₂ removal rate was determined from the amount of SO ₂ after the treatment. Table 1 shows the results.
[0023]
[Table 1]

[0024]
<Comparison of treatment by gas moisture and treatment temperature>
Next, using 1116 mg of TK-SP as an acid gas treating agent, the SO ₂ removal rate when the treatment was performed by changing the moisture and temperature variously under the conditions of an SO ₂ gas concentration of 1500 ppm in the exhaust gas and a CO ₂ concentration of 9%. I asked. Table 2 shows the results.
[0025]
[Table 2]

[0026]
As can be seen from the above results, according to the treatment method of the present invention, the acidic gas was able to be efficiently removed even under the condition that the moisture in the exhaust gas was low.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, by blowing an acidic gas treating agent into a high-temperature exhaust gas containing an acidic gas component, the acidic gas can be efficiently removed even under a condition where the moisture in the exhaust gas is low. It is possible to reduce the amount of the acid gas treating agent used while reducing the amount. In particular, by installing a dust collector in the area of a predetermined exhaust gas temperature, it is possible to collect soot in exhaust gas containing an acid gas treating agent at high temperatures, which causes problems in the equipment due to resynthesis of dioxins and deliquescing of reactants. The danger of causing is reduced. Further, since it is not necessary to lower the temperature of the exhaust gas more than necessary, there is an advantage that reheating of the exhaust gas is not required.
In addition, compared with the wet method using a calcium carbonate slurry, the amount of exhaust gas does not increase, the equipment cost and the operating cost are small, and the method is economical.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an apparatus used in an embodiment of the present invention.

Claims

A method for treating acidic gas components in exhaust gas generated from a refuse incinerator or a thermal power plant boiler, wherein an acidic gas treating agent containing slaked lime is blown into a flue having an exhaust gas temperature of 250 ° C to 800 ° C. Processing method.

The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein the exhaust gas temperature is 300C to 400C.

3. The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein the moisture in the exhaust gas is 25% by weight or less.

The exhaust gas treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein a filter-type dust collector is installed in the flue.

The exhaust gas treatment method according to claim 4, wherein the dust collecting device is installed in a flue having an exhaust gas temperature of 300 ° C or higher.

The exhaust gas treatment method according to claim 4, wherein the dust collector is installed in a flue having an exhaust gas temperature of 350 ° C or higher.

The exhaust gas treatment method according to any one of claims 1 to 6, wherein slaked lime having a BET specific surface area of 35 m ² / g or more and a pore volume of 0.15 cm ³ / g or more is used as the slaked lime.

The treatment method according to any one of claims 1 to 7, wherein the acidic gas component contains a sulfur oxide.