JP2006043632A

JP2006043632A - 燃焼排ガスの処理方法及びその装置

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Publication number: JP2006043632A
Application number: JP2004230735A
Authority: JP
Inventors: Tomoyo Inoue; Shizuo Kataoka; Ryoji Samejima; 智代井上; 静夫片岡; 良二鮫島
Original assignee: Takuma Co Ltd; 株式会社タクマ
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】乾式処理と湿式処理を組み合せして成る排ガスの処理装置において、排ガス処理設備の小型化及びメンテナンスの簡単化等を図ると共に、処理効率の一層の向上と排水処理負荷の軽減等を図る。
【解決手段】減温水の噴霧により所定の温度にまで減温をした排ガス内へ重曹及び活性炭を吹き込み、当該重曹及び活性炭を吹き込みした排ガスをバグフィルタ装置へ導入して排ガス内の有害物質を除去すると共に、バグフィルタ装置からの排ガスを触媒脱硝装置へ導入してＮＯｘを除去し、更に触媒脱硝装置からの排ガスを湿式ガス洗浄装置へ導入して水又は低濃度の中和液により洗浄すると共に当該湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水を前記減温水として高温排ガス内へ噴霧し、前記湿式ガス洗浄装置により浄化をした排ガスを白煙防止の可能な温度にまで昇温したあと大気中へ放散する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ごみ処理設備やボイラ設備等で利用されるものであり、燃焼装置から排出される燃焼排ガスの処理方法に関するものである。

都市ごみや重油等を燃料とする燃焼装置の排ガスには、酸性ガスやダイオキシン類、ＮＯｘ等が含まれているため、環境保全の観点からこれ等有害物質の排出量が厳しく規制されている。

そのため、例えば都市ごみ燃焼炉に於いては、
（イ）乾式法と集じん装置との組み合せ、（ロ）乾式法と集じん装置と湿式法との組み合せ、（ハ）乾式法と集じん装置と湿式法と脱硝塔との組み合せ等の排ガス処理システムを適宜に採用することにより、有害物質の放散による環境汚染が防止されている。

図２は、上記（ハ）に示した排ガス処理システムの一例を示すものであり、排熱回収をされた後のごみ焼却炉（図示省略）からの燃焼排ガスＧ_O（温度２５０℃〜４００℃）は、減温塔１内で減温水２の噴霧により減温され、約２００℃〜２５０℃の排ガスＧ₁となって流出する。

次に、この減温された排ガスＧ₁に活性炭Ａが吹き込まれ、排ガスＧ₁内のダイオキシン類を活性炭Ａに吸着させると共に、ダイオキシン類を吸着した活性炭Ａがバグフィルタ装置３で除去される。尚、バグフィルタ装置３では、排ガス内の媒塵や重金属類等も除去されることは勿論であり、排ガスＧ₁の温度が低いほどダイオキシン類や重金属類等の除去効率は向上する。

バグフィルタ装置３で処理された排ガスＧ₂は、引き続き湿式ガス洗浄装置４へ流入し、ここで苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）Ｆ等の水溶液（洗浄水）Ｃｏにより洗浄されることにより、ＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスＢや水銀Ｅが除去される。

又、排ガスＧ₂を洗浄したあとの酸性ガスＢや水銀Ｅを含んだ洗浄排水Ｃ₁は、その全量が別途に設けた排水処理設備８へ送られ、ここで浄化処理をされたあと、外部へ排出されて行く。

酸性ガスＢ等が除去された低温排ガスＧ₃は、再加熱器５で触媒脱硝装置６の作動に適した２００℃程度の温度まで加熱されたあと、触媒脱硝装置６へ流入する。そして、流入した排ガスＧ₄内のＮＯｘは還元性ガスの存在下で所謂触媒の作用で分解され、Ｎ₂となって除去される。

触媒脱硝装置６でＮＯｘが除去された排ガスＧ₅は清浄ガスとなっており、煙突７を通して大気中へ放散されて行く。
尚、排ガスＧ₅は再加熱器５において約２００℃に加熱されているため、排ガスの放散時に白煙が生ずることは無い。
また、触媒脱硝装置６の出口側には誘引通風機（図示省略）が設けられており、排ガスＧ₀〜Ｇ₅は適宜の吸引力でもって誘引されている。
更に、図２において、８は排水処理設備、Ｄはバグフィルタ装置３での除去物、Ｈ₁〜Ｈ₃は酸性ガス濃度等の測定点である。

上記図２に示した排ガス処理システムは、現在の大都市における排ガス排出規制（例えばＨＣｌ＜２０ｐｐｍ、ＳＯｘ＜２０ｐｐｍ、水銀除去）にも比較的容易に適合することができ、高い実用的価値を具備するものである。
しかし、当該図２の排ガス処理システムにも解決すべき多くの問題が残されており、その中でも次の（イ）〜（ニ）のような問題点の解決が急がれている。

（イ）排ガスＧｏ内の酸性ガス濃度が高いため、必然的に洗浄排水Ｃ₁の排出量が大量となる。その結果、大型の排水処理設備８が必要になると共に、放流路等が別途に必要になること。
（ロ）湿式ガス洗浄装置４のメンテナンスに多くの手数を必要とすること。
（ハ）触媒脱硝装置６での脱硝効率を高めるために、湿式ガス洗浄装置４からの低温排ガスＧ₃を再加熱器５で６０〜７０℃から２００℃位にまで昇温させる必要があり、エネルギー損失が大量になること。
（ニ）排水処理設備８等を併設しなければならないため、広大な設置場所を必要とすること。

一方、上述のような湿式ガス洗浄装置４を利用することの不利を避けるため、前記「乾式処理法と集塵装置」との組み合せに係る排ガス処理システムも多用されている。例えば、消石灰を排ガスＧ₁内へ吹き込む型式の乾式処理法は、排水処理設備８が不要になるうえ、排ガス処理システム自体のメンテナンスも比較的簡単になる等の多くの利点を有している。

しかし、前記乾式処理法には、酸性ガスの除去率に一定の限度があり、乾式処理法のみで酸性ガスＢの濃度を排出規制値以下のレベルにまで除去するのは困難である。
そのため、乾式処理設備を２段構成にする必要があり、その結果、薬剤の使用量が増加してバグフィルタ装置３における除去物Ｄが激増すると云う問題がある。

また、乾式処理法により水銀を除去するためには、排ガスＧ₁の温度を大幅に引き下げると共に活性炭Ａを大量に吹き込む必要があり、現実には様々な困難な問題が起生することになる。

このように、乾式処理法のみによって大都市のごみ処理設備等における燃焼排ガスＧ₁を処理することは困難である。そのため、大都市に設けるごみ処理設備等では、湿式処理法を基本としてこれに乾式処理法や触媒脱硝装置を有機的に組み合せることにより、排ガス処理効率の大幅な向上を図ると共に湿式処理法に不可欠の排水処理設備の負担を軽減させ、更に、排ガス処理システム全体のエネルギー効率を高めてそのランニングコストの引下げを図ると共に、建設費の削減を現実化することが不可欠になって来ている。

特開２００４−１４１７１８号特開平１１−６３４６８号特開平９−２４８４１９号

本願発明は、大都市部に設けられるごみ処理設備等の排ガス処理システムにおける上述の如き問題、即ち（ａ）従前の「乾式処理法と湿式処理法との組み合せ」に係る排ガス処理システムでは、排水処理設備８の大型化が不可避であるうえ省エネルギーを図り難いこと、また（ｂ）「乾式処理法を主体」とする排ガス処理システムでは、大都市部における有害物質の排出量規制をクリアーすることが容易でないこと等の問題を解決せんとするものであり、「乾式処理法と湿式処理法」とを有機的に組み合せすることにより、排水処理設備の小型化や省エネルギー、排ガス処理効率の向上等を可能にした新規な排ガス処理設備と排ガス処理方法を提供することを発明の主たる目的とするものである。

請求項１の発明は、乾式処理方法と湿式処理方法を組み合せした排ガスの処理方法において、減温水の噴霧により所定の温度にまで減温をした排ガス内へ重曹及び活性炭を吹き込み、当該重曹及び活性炭を吹き込みした排ガスをバグフィルタ装置へ導入して排ガス内の有害物質を除去すると共に、バグフィルタ装置からの排ガスを触媒脱硝装置へ導入してＮＯｘを除去し、更に触媒脱硝装置からの排ガスを湿式ガス洗浄装置へ導入して水又は低濃度の中和液により洗浄すると共に当該湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水を前記減温水として高温排ガス内へ噴霧し、前記湿式ガス洗浄装置により浄化をした排ガスを白煙防止の可能な温度にまで昇温したあと大気中へ放散するようにしたことを発明の基本構成とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水の全量を減温水として活用するようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水の一部を減温水として活用すると共に洗浄排水の残部を排水処理したあと、外部へ放出するようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、低濃度の中和液を希アルカリ水溶液とするようにしたものである。

請求項５の発明は、燃焼装置からの燃焼排ガスを減温する減温塔と、減温塔からの排ガス内へ所定量の重曹及び活性炭を供給する重曹供給機構及び活性炭供給機構と、前記重曹及び活性炭を混入した排ガスを浄化処理するバグフィルタ装置と、バグフィルタ装置からの排ガスを浄化処理する触媒脱硝装置と、触媒脱硝装置からの排ガスを洗浄する湿式ガス洗浄装置と、湿式ガス洗浄装置からの排ガスを白煙防止可能な温度にまで昇温させる再加熱器と、前記湿式ガス洗浄装置から排出した洗浄排水を減温塔内へ噴霧する減温水供給機構とを発明の基本構成とするものである。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、湿式ガス洗浄装置に水又は希アルカリ水溶液を洗浄水として供給する機構を設けるようにしたものである。

請求項７の発明は、請求項５の発明において、湿式ガス洗浄装置の洗浄排水の一部を浄化するようにしたものである。

本発明においては、バグフィルタ装置３の入口側において排ガスＧ₁内へ重曹Ｉ及び活性炭Ａを混入すると共に、バグフィルタ装置３の直近の下流位置に触媒脱硝装置６を設け、触媒脱硝装置６からの比較的低濃度の酸性ガス及び水銀を含む排ガスを湿式ガス洗浄装置４に於いて洗浄（洗煙）する構成としている。その結果、湿式ガス洗浄装置４から排出する洗浄排水Ｃ₁の汚損度は極めて低い値となり、これを減温水１０として使用しても減温水１０内の汚染物質は下流側のバグフィルタ装置３によって略完全に捕捉することができる。

即ち、湿式ガス洗浄装置４からの洗浄排水Ｃ₁の大部分が減温水１０として利用されるため、排水処理設備の大幅な小型化が可能になると共に、排水処理設備のメンテナンス等も大幅に軽減されることになる。
また、運転条件によっては、湿式ガス洗浄装置４からの洗浄排水Ｃ₁の全量を減温水１０として活用することが可能となり、所謂洗浄排水Ｃ₁を外部へ排出しない完全なクローズドシステムの構築が可能となる。

更に、本発明においては、触媒脱硝装置６を湿式ガス洗浄装置４の上流側に配設しているため、湿式ガス洗浄装置４からの排ガスＧ₄の昇温は白煙防止が可能な温度までの昇温（約１５０℃）でよく、従前の触媒脱硝用の排ガスの加熱のように高温度（約２００℃以上）にまで昇温させる必要がない。
その結果、大幅な省エネルギーが可能となり、プラントの総合的な熱効率の向上が可能となる。

本発明においては、重曹を脱酸性ガス剤として、また活性炭をダイオキシン類の除去剤として利用することにより、酸性ガスの除去効率が向上すると共に水銀の除去も同時に行えることになり、大都市に於ける環境保全上の規制値をも十分にクリアーすることが可能となる。

また、従前の消石灰等を酸性ガスの除去剤とする場合に比較して薬剤の使用量を大幅に低減することができ、バグフィルタ装置３からの排出物Ｄの処分量が大幅に少なくなる。

上述のように、本願発明は、従前の排ガス処理システムに比較して設備の大型化や建設費の高騰を招くことなしに、より経済的に且つ高効率でもって排ガスの浄化処理を行えると云う優れた実用的効用を奏するものである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態を示す全体系統図であり、図１に於いて１は減温塔、３はバグフィルタ装置、４は湿式ガス洗浄装置、６は触媒脱硝装置、７は煙突、８は排水処理設備、Ｇ₀〜Ｇ₅は排ガス、Ａは活性炭、Ｃ₀は洗浄水、Ｃ₁は洗浄排水、Ｄはバグフィルタ装置での除去物であり、従来例を示す図１の場合と同一の部位、部材には同じ参照番号が使用されている。
また、図１において、９は白煙防止用の再加熱器、１０は減温水、Ｉは重曹、Ｊは低濃度の中和液（希アルカリ水溶液）である。

本発明においては、（イ）減温排ガスＧ₁内へ、重曹供給機構によって重曹Ｉ及び活性炭供給機構によって活性炭Ａを夫々混入し、バグフィルタ装置３においてダイオキシン類等を吸着した活性炭Ａと、酸性ガスと重曹との反応生成物と、媒塵等の除去を行うようにした点、（ロ）触媒脱硝装置６をバグフィルタ装置３の出口側の直近に配設した点、（ハ）洗浄排水Ｃ₁の大部分を減温水１０として利用するようにした点、（ニ）再加熱器９を白煙防止用のものとした点及び（ホ）洗浄水Ｃｏを水又は低濃度の中和液（希アルカリ水溶液）Ｊとした点で従前の排ガス処理システムと異なっており、その他の点は図１のシステムと実質的に同一である。

図１を参照して、例えばごみ焼却処理施設等では、廃熱回収をされた後の約２２０〜２５０℃の排ガスＧｏが減温塔１へ供給され、ここで湿式ガス洗浄装置４からの洗浄排水Ｃ₁を減温水１０として排ガスＧｏ内へ噴霧することにより、排ガスＧｏは略２００℃の温度にまで減温される。

減温された排ガスＧ₁内へは、重曹供給機構により酸性ガス処理剤として重曹（炭酸水素ナトリウム・ＮａＨＣＯ₃）Ｉが、酸性ガスの当量比で約１．１〜１．３の量だけ投入される。当該重曹Ｉの投入により、酸性ガスの約９８％が重曹と所謂吸収中和反応をする。尚、酸性ガスと重曹との上記吸収中和反応は、例えば特開平１１−６３４６８号等によって周知であり、ここではその説明を省略する。

また、排ガスＧ₁内へ活性炭供給機構により活性炭Ａを吹き込むことにより、ダイオキシン類やその他の微量有害物質がこれに吸着され、粉末活性炭Ａを少量（排ガス１ｍ³Ｎに対して約０．１５ｇｒ）吹き込むことにより、排ガスＧ₁の温度が２００℃以下であれば、約９７％〜９８％のダイオキシン類が活性炭Ａに吸着され、バグフィルタ装置３内で除去されることになる。

前記重曹Ｉと酸性ガスＢとの反応生成物やダイオキシン類や重金属類（水銀等）を吸着した活性炭Ａ、煤塵等はバグフィルタ装置３で除去される。また、これらの除去物Ｄは別途に外部へ搬送され、これに溶融や固定化等の安全化処理が施される。

バグフィルタ装置３で浄化された排ガスＧ₂は、引き続き触媒脱硝装置６へ導入され、ここで排ガスＧ₂内のＮＯｘが、アンモニア等還元剤の存在下で触媒材の作用によって分解され、Ｎ₂ガスとなって除去される。
尚、本発明においては、触媒脱硝装置６をバグフィルタ装置３の出口側直近に配置しているため、排ガスＧ₂を従前の排ガス処理システムの場合のように再加熱する必要はない。
何故なら、バグフィルタ装置３からの排ガスＧ₂の温度は、約１６０℃〜２００℃に保持されているからである。

触媒脱硝装置６でＮＯｘを除去された排ガスＧ₃は、引き続き湿式ガス洗浄装置４へ導入され、前記バグフィルタ装置３で除去し切れなかった水銀や低濃度の酸性ガスが、水又は低濃度の中和液（希アルカリ水）Ｊから成る洗浄水Ｃｏにより洗浄（洗煙）され、これによって排ガスＧ₃内の有害物質はほぼ完全に除去される。

尚、本発明においては、湿式ガス洗浄装置４の上流側で酸性ガスやダイオキシン、ＮＯｘ等が除去されているため、洗浄水Ｃｏの汚損度が比較的少なく、その結果、洗浄排水Ｃ₁は、そのまま配管ライン１１を通して減温塔１へ供給し、減温水１０として排ガスＧｏ内へ噴霧することができる。汚損度が少ないため、洗浄排水Ｃ₁内の汚染物質は、下流のバグフィルタ装置３で完全且つ十分に除去できるからである。

また、運転条件によっては、前記洗浄排水Ｃ₁の略１００％を減温塔１へ供給できる。その結果、排水処理設備８の容量を極く小容量にすることができ、排水処理設備８の負荷が格段に軽減されると共に、減温水１０内の汚染物質は前述の通りバグフィルタ装置３で捕捉、除去できるため、好都合である。尚、条件が整えば、排水処理設備８を不要にしてこれを除去することも可能となる。
尚、前記洗浄排水Ｃ₁は、配管路１１やこれに介設した圧送ポンプ（図示省略）等から成る減温水供給機構により行われる。

前記湿式ガス洗浄装置４で浄化された温度が６０〜７０℃の低温排ガスＧ₄は、白煙防止用再加熱器９で約１５０℃に昇温されたあと、煙突７より大気中へ放散されて行く。

表１は、都市ごみ焼却量２５０Ｔｏｎ／Ｄａｙのストーカ式ごみ焼却炉から排出される燃焼排ガスＧｏを処理対象として、図２の従前の排ガス処理システムと本発明による排ガス処理システムとで処理した場合の排水処理量及び使用薬剤量を比較したものである。
尚、本比較試験においては、ごみ焼却炉からの廃熱回収後の排ガスＧｏの温度を約２７０℃〜３００℃としている。

表１からも明らかなように、本願発明の排ガス処理システムにおいては、排水処理量が従前の２０％〜３０％位いに、また薬剤使用量が従前の３〜４％に夫々減少する。

表２及び表３は、前記表１の排ガス処理条件下における図１及び図２のＨ₁〜Ｈ₃点に於ける排ガス内有害物質の濃度分析値である。尚、前記表１及び表２の各数値は、夫々実測値を示すものである。

（図１の本発明による排ガス処理システム）

（図2の従前の排ガス処理システム）

表２及び表３の対比からも明らかなように、本願発明では、湿式ガス洗浄装置４の出口における酸性ガス濃度が従前の排ガス処理システムの場合の１／１０以下となり、しかも従前の排ガスシステムの場合と同等の水銀除去率を得ることが出来ることが判る。

本発明は、都市ごみ焼却設備のみならず、発電設備や工場用ボイラ設備等の燃焼排ガスを排出する設備全般に適用できるものである。

本発明の実施形態に係る排ガス処理システムの全体系統図である。従前の排ガス処理システムの一例を示す全体系統図である。

符号の説明

Ｇ₀〜Ｇ₅は排ガス、Ａは活性炭、Ｂは酸性ガス、Ｃｏは洗浄水、Ｃ₁は洗浄排水、Ｄはバグフィルタ装置での除去物、Ｅは水銀、Ｆは苛性ソーダ等、Ｈ₁〜Ｈ₃は測定点、Ｉは重曹、Ｊは低濃度中和液（希アルカリ水溶液）１は減温塔、２は減温水、３はバグフィルタ装置、４は湿式ガス洗浄装置、５は再加熱器、６は触媒脱硝装置、７は煙突、８は排水処理設備、９は白煙防止用再加熱器、１０は減温水、１１は減温水供給管。

Claims

乾式処理方法と湿式処理方法を組み合せした排ガスの処理方法において、減温水の噴霧により所定の温度にまで減温をした排ガス内へ重曹及び活性炭を吹き込み、当該重曹及び活性炭を吹き込みした排ガスをバグフィルタ装置へ導入して排ガス内の有害物質を除去すると共に、バグフィルタ装置からの排ガスを触媒脱硝装置へ導入してＮＯｘを除去し、更に触媒脱硝装置からの排ガスを湿式ガス洗浄装置へ導入して水又は低濃度の中和液により洗浄すると共に当該湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水を前記減温水として高温排ガス内へ噴霧し、前記湿式ガス洗浄装置により浄化をした排ガスを白煙防止の可能な温度にまで昇温したあと大気中へ放散する構成としたことを特徴とする燃焼排ガスの処理方法。
湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水の全量を減温水として活用する構成とした請求項１に記載の燃焼排ガスの処理方法。
湿式ガス洗浄装置からの洗浄排水の一部を減温水として活用すると共に洗浄排水の残部を排水処理したあと、外部へ放出する構成とした請求項１に記載の燃焼排ガスの処理方法。
低濃度の中和液を希アルカリ水溶液とした請求項１に記載の燃焼排ガスの処理方法。
燃焼装置からの燃焼排ガスを減温する減温塔と、減温塔からの排ガス内へ所定量の重曹及び活性炭を供給する重曹供給機構及び活性炭供給機構と、前記重曹及び活性炭を混入した排ガスを浄化処理するバグフィルタ装置と、バグフィルタ装置からの排ガスを浄化処理する触媒脱硝装置と、触媒脱硝装置からの排ガスを洗浄する湿式ガス洗浄装置と、湿式ガス洗浄装置からの排ガスを白煙防止可能な温度にまで昇温させる再加熱器と、前記湿式ガス洗浄装置から排出した洗浄排水を減温塔内へ噴霧する減温水供給機構とから構成したことを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
湿式ガス洗浄装置に水又は希アルカリ水溶液を洗浄水として供給する機構を設けた請求項５に記載の燃焼排ガスの処理装置。
湿式ガス洗浄装置の洗浄排水の一部を浄化する排水処理設備を付設した請求項５に記載の燃焼排ガスの処理装置。