JP2005103404A

JP2005103404A - 排ガス処理方法

Info

Publication number: JP2005103404A
Application number: JP2003338929A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mochizuki; 望月　　淳; Kenichi Aoyanagi; 健一青柳; Satoshi Kono; 吏志河野
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】特に潮解性物質による濾材の目詰まりを防止することができる。
【解決手段】下水汚泥の焼却灰の溶融により発生した排ガスをバグフィルタ２０の濾材４２Ａに通して排ガスに含まれる飛灰Ｇを除去する排ガス処理方法であって、濾過助剤Ａをバグフィルタ２０手前で間欠的に供給して、常に濾材４２Ａの表面に濾過助剤Ａからなる層を形成・保持させることにより、飛灰Ｇの濾材４２Ａへの接触を防止し飛灰Ｇによる濾材４２Ａの目詰まりを防止する構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、下水汚泥の焼却灰の溶融により発生した排ガスをバグフィルタの濾材に通して排ガスに含まれる飛灰を除去する排ガス処理方法に関する。

下水汚泥の焼却灰の溶融により発生した排ガスに含まれる飛灰を除去する排ガス処理方法として、排ガスをバグフィルタに通して排ガス中の飛灰を除去することが知られている。
図６に示すように、この排ガス処理方法では、バグフィルタには濾材１００が配置されており、排ガス中に濾過助剤１０２を連続的に供給して排ガス中に濾過助剤１０２を同伴させ、飛灰Ｇとともに濾材１００で捕集していた。濾材１００で捕集した飛灰Ｇは、逆洗パルス（濾材１００への圧縮空気の噴射）により濾材１００から剥離させ除去していた。この排ガス処理方法では、飛灰Ｇを濾過助剤１０２と共に捕集することにより、逆洗パルス時に濾材１００からの飛灰Ｇの剥離性を向上させていた。

特開平５−２１７号公報特開平９−１０８５４１号公報特開平１１−１９２４１４号公報

下水汚泥焼却灰の飛灰の中にはりん酸塩などの潮解性物質が含まれているため、濾過助剤を連続的に供給している場合、濾過助剤の供給量が少ないと、潮解性物質が濾材に直接接触し濾材上で潮解を起こし、濾材を目詰まりさせる問題があった。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、少量の濾過助剤で濾材の表面に濾過助剤の層を形成させ、飛灰、特に潮解性物質の濾材への接触を防止し濾材の目詰まりを防ぐことを目的とする。

請求項１に記載の発明は、下水汚泥の焼却灰の溶融により発生した排ガスをバグフィルタの濾材に通して前記排ガスに含まれる飛灰を除去する排ガス処理方法であって、濾過助剤をバグフィルタ手前で間欠的に供給して、常に前記濾材の表面に濾過助剤からなる層を形成・保持させることにより、前記飛灰の前記濾材への接触を防止し前記飛灰による前記濾材の目詰まりを防止することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、バグフィルタ手前で、濾過助剤を圧縮空気と共に噴霧供給し濾材の表面に濾過助剤からなる層を形成する。層が形成された濾材に排ガスが通されると、排ガス中の飛灰が濾過助剤の層上で補促される。これにより、飛灰を濾材に直接接触させることなく捕集することができる。
なお、所定時間の経過後、逆洗パルス（濾材への圧縮空気の噴射）により、濾材の表面に形成された濾過助剤の層を飛灰とともに濾材から剥離させる。
以上のように、本発明の排ガス処理方法によれば、常に濾材の表面に濾過助剤からなる層を形成・保持させることにより、排ガス中の飛灰が濾材に接触することを防ぐことができるため、潮解性のある飛灰でも、濾材の目詰まりを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス処理方法において、前記濾過助剤を３０分以上９０分以下の時間で供給し、前記層の厚みを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、発明者らは、どのような設定条件にすれば濾材の目詰まりを効果的に防止することができるかについて、設定条件を変化させて試験を繰り返した。その結果、濾過助剤を３０分以上９０分以下の時間で供給し、層の厚みを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすると、濾材の目詰まりを効果的に防止できることが判明した。
逆に、濾過助剤の供給時間を３０分未満とすると、供給時間が短過ぎるため、濾材の表面に層が形成されにくく、不適当となる。
また、濾過助剤の供給時間を９０分より長くすると、濾過助剤の層が形成されていない状態で濾材表面が長時間排ガスに曝されることになり、排ガス中の飛灰（特に潮解性物質）が濾材と接触し濾材の目詰まりの原因となるため、不適当となる。
さらに、層の厚みを２．０ｍｍ未満とすると、排ガス中の飛灰と濾材との接触を防止することができず、濾材の目詰まりの原因となるため、不適当となる。
また、層の厚みを５．０ｍｍより厚くすると、排ガスの飛灰と濾材との接触を防止することができるものの、濾過助剤の供給過多になり、コストが上昇するため、不適当となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の排ガス処理方法において、前記濾過助剤を、圧縮空気により前記濾材に噴霧することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、濾過助剤を圧縮空気により濾材に噴霧させることにより、濾過助剤が濾材に付着し易くなる。これにより、濾材に層を確実かつ容易に形成させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の排ガス処理方法において、前記濾過助剤を逆洗パルスと連動して間欠的に噴霧することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、濾過助剤の供給は濾材表面に付着している濾過助剤の層と飛灰を逆洗パルスにより払い落とした後に行うため、間欠供給となる。このように、濾過助剤を間欠的に供給することにより、濾過助剤を連続的に供給する場合と比較して、濾過助剤の供給量を少なくすることができるため、コストを低減できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排ガス処理方法において、前記濾過助剤は、パーライトであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、パーライトを濾過助剤として用いることにより、確実かつ容易に濾材の表面に層を形成することができ、濾材の目詰まりを効果的に防止することができる。

請求項１に記載の発明は、濾材の表面に濾過助剤からなる層を形成させることにより、排ガス中に含まれる飛灰が濾材に直接接触することを防止することができるため、飛灰に潮解性物質が含まれている場合でも、濾材の目詰まりを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、濾過助剤を３０分以上９０分以下の時間で供給し、層の厚みを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることにより、濾材の目詰まりを効果的に防止できる。

請求項３に記載の発明は、濾過助剤を圧縮空気により濾材に噴霧させることにより、濾材に層を確実かつ容易に形成させることができる。

請求項４に記載の発明は、濾過助剤を間欠的に供給することにより、濾過助剤を連続的に供給する場合と比較して、濾過助剤の供給量を少なくすることができるため、コストを低減できる。

請求項５に記載の発明は、パーライトを濾過助剤として用いることにより、確実かつ容易に濾材の表面に層を形成することができ、濾材の目詰まりを効果的に防止することができる。

次に、本発明の一実施形態の排ガス処理方法について、図面を参照して説明する。

先ず、本発明の一実施形態に係る排ガス処理方法に用いる排ガス処理装置について説明する。図１に焼却灰溶融設備の排ガス処理設備のフローを示す。溶融炉１２は、第１のダクト１４を介して冷却塔１６と接続されている。また、冷却塔１６は、第２のダクト１８を介してバグフィルタ２０と接続されている。また、バグフィルタ２０は、第３のダクト２２を介してスクラバ２４と接続されている。さらに、スクラバ２４は、第４のダクト２６を介して煙突２８に接続されている。なお、第４のダクト２６の途中には、誘引ファン３０が接続されている。

また、図２に示すように、バグフィルタ２０の上流側には、内部にパーライト（濾過助剤）Ａを収容したパーライト供給機（図１では省略）３２が配置されている。パーライト供給機３２はパーライト噴霧用の圧縮空気配管３５が接続されており、これによりパーライト供給機３２より切り出されたパーライトＡは、ホース３４を介して第２のダクト１８に輸送される。また、ホース３４の端部にはパーライトＡを噴霧するための噴霧ノズル３６が接続されている。
以上のように、パーライト供給機３２によりホース３４内部に供給されたパーライトＡが圧縮空気により噴霧ノズル３６からバグフィルタ２０に向けて噴霧される。

また、図３に示すように、バグフィルタ２０の内部は、Ａ室４０Ａ、Ｂ室４０Ｂ、Ｃ室４０Ｃの３つの部屋からなる３室オフラインパルス構造となっている。各室４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃには１０本のろ布（濾材）４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃがそれぞれ配置されており、バグフィルタ２０全体で合計３０本のろ布４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが収容されている。

ここで、本実施形態の排ガス処理方法に用いるパーライトＡの品質について詳細に説明する。
パーライトの粒度分布として、＋４０(μｍ)が０（ｗｔ％）、４０〜２０(μｍ)が９（ｗｔ％）、２０〜１０(μｍ)が２０（ｗｔ％）、１０〜５(μｍ)が２４（ｗｔ％）、５〜２(μｍ)が３１（ｗｔ％）、２〜０(μｍ)が１６（ｗｔ％）であり、平均粒子径が５(μｍ)である。
篩残分として、＋０．１ｍｍ（＋１５０メッシュ）がｔｒ（ｗｔ％）、＋４５μｍ（＋３２５メッシュ）が３（ｗｔ％）以下である。
嵩密度として、ＪＩＳＫ５１０１にて０．０６〜０．０９（ｇ／ｃｍ^３）である。
吸水量として、１１０〜１７０（ｇ／１００ｇ）である。
外観は、白色〜淡赤褐色の微粒粉末である。

なお、本実施形態の排ガス処理方法では、濾過助剤として上記成分のパーライトＡを用いたが、パーライトＡに限られるものではない。ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの表面に付着し、排ガス中の飛灰（特に、潮解性物質）を捕集するものであれば、他の周知の濾過助剤を用いてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る排ガス処理方法について説明する。

図１及び図２に示すように、下水汚泥の焼却灰が溶融炉１２に連続供給される。この溶融炉１２において焼却灰が所定の条件のもとで溶融される。焼却灰の溶融炉１２での溶融に伴い、飛灰を含む排ガスが発生する。

この排ガスは、第1のダクト１４を通って冷却塔１６に導かれる。冷却塔１６に導かれた排ガスは所定の温度まで冷却される。その後、排ガスが第２のダクト１８を通ってバグフィルタ２０に導かれる。

ここで、パーライト供給機３２からパーライトＡがホース３４の内部に供給され、このパーライトＡが圧縮空気配管３５から送られた圧縮空気とともに噴霧ノズル３６に導かれ、噴霧ノズル３６からバグフィルタ２０のろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに向かって噴霧される。このとき、噴霧ノズル３６によるパーライトＡの供給は、逆洗パルスと連動し間欠的に行われる。

このとき、噴霧ノズル３６によるパーライトＡの供給は、３０分以上９０分以下という比較的短時間で供給され、これにより各ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの表面に厚み２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下のパーライト層４６が形成される。

図４に示すように、飛灰Ｇを含んだ排ガスはパーライト層４６の形成されているろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを通り抜ける。このとき、排ガスに含まれる飛灰Ｇがパーライト層４６上で捕捉されることにより、排ガス中から飛灰Ｇを除去することができる。ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの表面に形成されたパーライト層４６は、所定の期間飛灰Ｇを捕集した後、ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの内側から圧縮空気を噴射することによって飛灰Ｇと共に剥離させ、バグフィルタ２０の下部へ落下させる。

バグフィルタ２０により飛灰Ｇを除去した排ガスは、第３のダクト２２を通ってスクラバ２４に導かれ、さらに、第４のダクト２６を通って煙突２８から外部に排出される。

以上のように、本発明の排ガス処理方法によれば、常時ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの表面にパーライトＡからなるパーライト層４６を形成させることにより、排ガス中の飛灰Ｇがろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに直接接触することを防ぐことができるため、潮解性のある飛灰Ｇでも、ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの目詰まりを防止することができる。この結果、バグフィルタ２０の差圧上昇を防止でき、安定した運転が可能となる。

特に、パーライトＡを３０分以上９０分以下の比較的短時間で供給し、パーライト層４６の厚みを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とするとこにより、ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの飛灰Ｇによる目詰まりを効果的に防止できる。

また、パーライトＡを圧縮空気によりろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに噴霧させることにより、パーライトＡがろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに付着し易くすることができる。これにより、ろ布４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃにパーライト層４６を確実かつ容易に形成させることができる。さらに、パーライトＡを逆洗パルスと連動させ間欠的に供給することにより、パーライトＡを連続的に供給する場合と比較して、パーライトＡの供給量を少なくすることができるため、コストを低減できる。

ここで、発明者らは設定条件を変化させて種々の試験を重ね、本発明の排ガス処理方法はどのような条件で行えば、最も効果的かについて検討を行った。試験の結果は、以下の通りである。

(試験例1)
バクフィルタの内部の濾材が３０本（１０本／室）とし、全濾材の全面積を３０ｍ^３、ろ過速度を０．３ｍ／ｍｉｎ（２００℃、３００Ｎｍ^３／ｈ）、パーライト供給量を３ｋｇ／室（３００ｇ／ｍ^２）、濾材としてミクロテックスを用い、パーライト供給時間の調査を行った。パーライト供給時間を２５〜１３０分の間で変化させ、各時間における濾材へのパーライト付着状態を調査した。また、図５に示すように、濾材へのパーライト層の形成は、まず長期間排ガス中の飛灰を捕集したパーライト層を逆洗パルスで剥離させた後、速やかにパーライトを濾材へ供給することにより行う。また、パーライト層の形成は、Ａ室、Ｂ室、Ｃ室の順に１室毎に実施し、Ａ室からＣ室までを１セットとすると、これを合計７セット繰り返し行った。
試験例１の結果は、表１に示すようになった。

試験例１では、表１に示すように、パーライト３ｋｇを３０分以内で供給すると濾材へのパーライトの付着量が１８０ｇ／ｍ^２となり、パーライト３ｋｇを６０分以上かけて供給するとパーライトの付着量が２５０〜２８０ｇ／ｍ^２以上となった。
パーライトを噴霧ノズルにより３ｋｇ／室の量を約６０分かけて供給すると、濾材へのパーライト付着量は２．８ｋｇ／室（２８０ｇ／ｍ^２）となることが確認された。このため、上記設定条件により運転すると、パーライト供給量の約９３％のパーライトが濾材に付着することになる。

（試験例２）
濾材の表面からパーライト層を剥離させるための逆洗パルスの間隔（パルス間隔）の調査を行った。
設定条件として、３室構造のバクフィルタの濾材本数を３０本（１０本／室）全濾過面積３０ｍ^２（１０ｍ^２／室）、濾過速度０．３ｍ／ｍｉｎ、パーライト供給量を３ｋｇ／室（３００ｇ／ｍ^２）、濾材にはミクロテックスを用い、パーライト供給時間２５〜１３０分の間、パルス間隔を８時間〜８６時間の間で実施した。また、図５に示すように、Ａ室の濾材にパルスを打った直後にＡ室にパーライトを供給し、次にＢ室の濾材にパルスを打った直後にＢ室にパーライトを供給し、次にＣ室の濾材にパルスを打った直後にＣ室にパーライトを供給し、これを合計７セット繰り返した。なお、逆洗パルスはダンパを閉めて排ガスの流れを止めてから行い、逆洗パルスの終了後、ダンパを開け、通ガス状態にしてパーライトの供給を行う。
試験例２の結果は、上記表１に示すようになった。

試験例２では、パルス間隔が長くなればなるほど、捕集されたダスト（本明細書では「パーライト＋飛灰」を意味する。）の色は、赤褐色の割合が増し、小さな固まりも増加することが判明した。
また、図７に示すように、定常運転時のバグフィルタの差圧は、約０．１０ｋＰａ前後で安定した運転が行えることを確認した。

以上のように、試験例１の結果から、パーライト供給時間については、３ｋｇ／室のパーライトをバグフィルタに供給するのに、３０分程度で行うと、このうち１．８ｋｇ程度のパーライトしか濾材に付着させることができなかったが、パーライトを６０分程度で供給すると、このうち２．５〜２．８ｋｇ程度のパーライトを濾材に付着させることができた。これにより、排ガスの飛灰が濾材に接触することを防止できる量のパーライトを濾材に付着させるための供給時間として６０分が最適である。６０分程度で行った場合、パーライト付着量は２．８ｋｇ／室（パーライト層の厚み約３．５ｍｍ）となり、排ガス中の飛灰が濾材に接触することなく、かつ、パーライト供給過多になることもなく、適切な値になった。
なお、上記効果を奏するためには、パーライトの供給時間は６０分が最適であるが、３０分以上９０分以下のパーライト供給時間であれば略同様の効果を得ることができる。
さらに、試験例２の結果から、パルス間隔については、８時間〜８６時間の間で試験を行い、バグフィルタの下部から排出されるダスト（パーライト＋飛灰）の性状・色、差圧、維持管理性等から総合的に判断した結果、１室当りのパルス間隔は７２時間が妥当であることが判明した。７２時間経過後は、ダスト（パーライト＋飛灰）に粘性のある小さな固まりの比率が高くなってきたので、それ以上時間を延ばすのは不適当である。また、１室当りのパルス間隔を７２時間とすると、３室構造のバグフィルタでは２４時間に１回パルスを行えばよく、設備の維持管理がし易く便利である。これにより、パルス間隔は、１室当りの７２時間とすることが妥当である。また、この場合の１回の逆洗パルスにより濾材から剥離するダスト量は約７．３ｋｇ（パーライト２．８ｋｇ、飛灰４．５ｋｇ）となった。

（試験例３）
次に、以下の設定条件の下、本発明の排ガス処理方法を長期間実施し、本発明の排ガス処理方法の効果を確認した。
設定条件として、パーライト供給量を３ｋｇ／室、パーライト供給時間を６０分、パルス間隔７２時間（１室当り２４時間）、パルス圧０．４ＭＰａの下で、長期間（約３ヶ月間）、連続運転したが、濾材の目詰まりはなく、また、バグフィルタの差圧の上昇は確認されていない。

本発明の一実施形態に係る排ガス処理方法で用いる排ガス処理装置のシステム図である。本発明の一実施形態に係る排ガス処理方法で用いる排ガス処理装置のバグフィルタ近傍の構成図である。排ガス処理装置の内部に配置された各濾材の配列状態を示すモデル図である。濾材にパーライト層が形成された状態のモデル図である。本発明の一実施形態に係る排ガス処理方法のサイクルを示すモデル図である。従来の排ガス処理方法における排ガスの飛灰を濾材で捕集するときのモデル図である。試験例中の差圧、温度、流量の変化を示したグラフである。

符号の説明

１０排ガス処理装置
２０バグフィルタ
４２Ａろ布（濾材）
４２Ｂろ布（濾材）
４２Ｃろ布（濾材）
４６パーライト層（層）
Ａパーライト（濾過助剤）
Ｇ飛灰

Claims

下水汚泥の焼却灰の溶融により発生した排ガスをバグフィルタの濾材に通して前記排ガスに含まれる飛灰を除去する排ガス処理方法であって、
濾過助剤をバグフィルタ手前で間欠的に供給して、常に前記濾材の表面に濾過助剤からなる層を形成・保持させることにより、前記飛灰の前記濾材への接触を防止し前記飛灰による前記濾材の目詰まりを防止することを特徴とする排ガス処理方法。
前記濾過助剤を３０分以上９０分以下の時間で供給し、前記層の厚みを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
前記濾過助剤は、圧縮空気により前記濾材に噴霧することを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
前記濾過助剤は、逆洗パルスと連動して間欠的に噴霧することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理方法。
前記濾過助剤は、パーライトであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排ガス処理方法。