JP2008012498A - 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、特別な反応助剤を用いずに、かつバグフィルタの通風抵抗を低減することができる排ガス処理方法及び排ガス処理装置の提供を目的とする。
【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を排ガス中に導入し、集塵手段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排ガス処理方法であって、所定の粒径範囲に粉砕した薬剤と未粉砕の薬剤とを集塵手段の上流側に導入することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は排ガス処理方法と排ガス処理装置に関し、詳しくは、ゴミ焼却時などに発生する排ガス中の酸性ガス成分の無害化処理を乾式で行う排ガス処理方法と排ガス処理装置に関する。

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。

このような排ガス処理設備として、例えば、乾式法では焼却炉から排出された排ガスは、減温塔あるいは節炭器に導入されてから、バグフィルタ等からなる集塵機にダクトを経由して供給され、その途中で単体あるいは２種類以上の混合物からなる薬剤が吹き込まれて、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て清浄化され、煙突から大気に放出される。

例えば、ゴミ焼却施設や灰溶融施設における排ガス処理において、バグフィルタによる集塵設備を有し、この集塵設備の入り口側で、中和剤（アルカリ剤、消石灰等）と反応助剤（ケイ素、アルミニウムが主成分）とが一緒に供給される構成のものが公知である（特許文献１参照）。この処理方法では、中和剤は排ガス中の酸性成分を中和するために投入される。反応助剤はバグフィルタのフィルタ上の圧力損失の上昇を抑制するとともに、酸性ガスの除去効率を高めるために投入される。

また、薬剤として重曹を用い、この薬剤貯槽から所定量だけ供給できるように定量供給機を設置し、次いで、定量供給された重曹を粉砕機によって微粉砕し、吸引ファンあるいはブロワにより、空気と共に集塵機の上流側の排ガス経路であるダクトに吹き込む構成が公知である。この公知の構成によれば、排ガス経路に導入する直前で、重曹を微細粉処理することで、薬剤貯槽内での重曹のブリッジ形成を無くし、かつ高い中和処理性能を発揮できるものである。

さらには、排ガスの酸性ガス成分の中和処理に際して、薬剤（重曹）供給量の変動に対しても比較的均一な薬剤を吹き込み、反応効率の良い中和処理が可能な排ガス処理方法及びその設備として、集塵手段の上流側に薬剤の導入を行うと共に、この導入の直前に、薬剤（重曹）の粒度調整（平均粒径を１０〜５０μｍに調整）を行いつつ粉砕するように構成した排ガス処理方法及びその設備が公知である（特許文献２参照）。

特開２００４−２１６３０３号公報（請求項１、段落番号００１９） 特開２００３−２０００２０号公報（請求項１）

しかしながら、上記特許文献１の排ガス処理方法では、中和剤（消石灰）と反応助剤を同時に用いないと安定運転および所望の性能（中和処理性能）を発揮しえない。一方、上記特許文献２の排ガス処理方法では、反応助剤を用いずに薬剤（重曹）のみで高い中和処理性能を発揮できる。しかし、特許文献２の排ガス処理方法では、特許文献１の中和剤（消石灰）を用いた場合と比較して、バグフィルタの入口と出口との圧力差（圧損）が高くなる傾向にあり、排ガス排出経路の誘引通風機の動力を大きく設定する必要があり、装置コスト、ランニングコストの観点、バグフィルタの耐用年数、メンテナンス等の観点からも、その改善が望まれていた。

そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、特別な反応助剤を用いずに、かつバグフィルタの通風抵抗を低減することができる排ガス処理方法及び排ガス処理装置の提供を目的とする。

上記課題は、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排ガス処理方法であって、
所定の粒径範囲に粉砕した前記薬剤と未粉砕の前記薬剤とを前記集塵手段の上流側に導入することを特徴とする。

この構成による作用効果は以下のとうりである。すなわち、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する工程において、所定の粒径範囲に粉砕した薬剤と未粉砕の薬剤とを集塵手段の上流側に導入することによって、特別な反応助剤を用いずに、バグフィルタの通風抵抗を低減することができる。

本発明において、薬剤は、炭酸水素ナトリウム（以下で重曹と称することもある）が好ましい。また、粉砕した薬剤（炭酸水素ナトリウム）の平均粒径は、１０μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。また、未粉砕の薬剤（炭酸水素ナトリウム）の平均粒径は、１００μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。

また、本発明において、粉砕した薬剤（例えば、炭酸水素ナトリウム）の導入量を全薬剤の導入量の８０重量％〜９７重量％に、未粉砕の薬剤（例えば、炭酸水素ナトリウム）の導入量を全薬剤の導入量の３重量％〜２０重量％に構成することが好ましい実施態様である。

これによって、中和処理の性能を低下することなく、かつバグフィルタの圧力損失の問題も生じない排ガス処理方法となる。

また、上記発明の排ガス処理方法を実施するための好適な一実施形態の排ガス処理装置は、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排ガス処理装置であって、
所定の粒径範囲に薬剤を粉砕する粉砕手段と、
粉砕手段によって粉砕された薬剤及び未粉砕の薬剤とを集塵手段の上流側に導入する導入手段とを備えることを特徴とする。

この構成の作用効果は以下のとうりである。すなわち、本発明の目的達成のために、排ガス処理装置は、所定の粒径範囲に薬剤を粉砕する粉砕手段と、この粉砕手段によって粉砕された薬剤及び未粉砕の薬剤とを集塵手段の上流側に導入する導入手段とを備える。これによって、特別な反応助剤を用いずに、バグフィルタの通風抵抗を低減することができる排ガス処理装置を提供することができる。また、特別な反応助剤を用いないのでそのコスト削減効果が大きく、さらには、反応助剤用の貯蔵タンク等の設備が不要となるので設備コストを削減できるので好ましい。また、バグフィルタの目詰まりが軽減されるので、バグフィルタの逆洗回数を減少できる。また、バグフィルタの圧力損失を低減できるので、誘引通風機等の輸送手段の動力を低く設定できる。さらには、バグフィルタの濾布への負荷軽減が可能となるので濾布のメンテナンス回数、交換回数を削減できる。

本発明において、導入手段は、
薬剤貯留手段から粉砕手段を介して薬剤を排ガス経路に輸送するための第１の導入経路と、薬剤貯留手段から粉砕手段を介さずに薬剤を排ガス経路に輸送するための第２の導入経路と、第１の経路と第２の経路を通って、薬剤を排ガス経路に輸送する輸送手段とを備えることが好ましい実施態様である。

この構成によれば、第１の導入経路を通って粉砕された薬剤を排ガス経路に輸送し、第２の経路を通って未粉砕の薬剤を排ガス経路に輸送することができる。ここで第２の経路で粉砕手段を介さずに薬剤を輸送できるように構成され、いわゆるバイパス路として機能する。そしてこの構成を採用することで、好適に粉砕された薬剤及び未粉砕の薬剤を、集塵手段の上流側に導入することが可能となる。

また、第１の経路から第２の経路を分岐するように経路分岐手段を設け、この経路分岐手段は、第１の経路に全導入量の８０重量％〜９７重量％の薬剤を、第２の経路に全導入量の３重量％〜２０重量％の薬剤を供給可能に構成することが好ましい実施態様である。

これによって、中和処理の性能を低下することなく、かつバグフィルタの圧力損失の問題も生じない排ガス処理装置を提供することができる。

本発明に係る実施形態を、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装置の概略の一例について説明する図である。図２、３は、薬剤を導入する工程例を示す図である。

（排ガス処理方法）
本発明の排ガス処理方法は、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排ガス処理方法であって、所定の粒径範囲に粉砕した薬剤と未粉砕の薬剤とを集塵手段の上流側に導入する。

（薬剤）
本発明において、薬剤は、炭酸水素ナトリウムが好ましい。また、粉砕した薬剤（炭酸水素ナトリウム）の平均粒径は、１０μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、１５μｍ〜３０μｍの範囲がより好ましく、１８μｍ〜２３μｍの範囲が特に好ましい。また、未粉砕の薬剤（炭酸水素ナトリウム）の平均粒径は、１００μｍ〜２００μｍの範囲が好ましく、１２０μｍ〜１８０μｍの範囲がより好ましく、１４０μｍ〜１６０μｍの範囲が特に好ましい。

薬剤の粒径は、例えば、ＬＤＶ（レーザードップラー流速形）で測定できる。

また、本発明において、粉砕した薬剤（炭酸水素ナトリウム）の導入量を全薬剤の導入量の８０重量％〜９７重量％に、未粉砕の薬剤（炭酸水素ナトリウム）の導入量を全薬剤の導入量の３重量％〜２０重量％に構成することが好ましく、粉砕の炭酸水素ナトリウム：未粉砕の炭酸水素ナトリウムの重量比が、９０重量％〜９７重量％：３重量％〜１０重量％の比率（全量で１００重量％となる）がより好ましい。

（排ガス処理装置）
排ガス処理装置１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排ガス処理装置である。以下では公知の構成については簡単に説明し、本発明に特有の構成を詳細に説明する。また、薬剤に炭酸水素ナトリウムを用いるものとして説明する。

排ガス処理装置１は、減温塔２３（あるいは節炭器）、ろ過式集塵機２４（集塵手段に相当する）、誘引通風機２５、排ガス経路（配管）、薬剤貯槽１１（薬剤貯槽手段に相当する）、定量供給機１２、粉砕機１３（粉砕手段に相当する）、吹込用送風機１４（輸送手段に相当する）、薬剤の導入経路（例えば、第１の導入経路１６，第２の導入経路１７）等を主に備える。

図２に示すように、焼却炉２１から排出された排ガスが、廃熱ボイラ２２を介し減温塔２３に導入される。次いで、排ガスが、ろ過式集塵機２４にダクト（不図示）を経由して供給されるようになっている。そして、その途中で炭酸水素ナトリウムが導入経路（配管）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、誘引通風機２５によって清浄になった排ガスが煙突２６から大気に放出される。

また、図３に示すように、溶融炉３１から排出された排ガスが、燃焼室３２を介し減温塔２３に導入され、以下図２と同様の工程をたどる。

図２及び図３に示すように、ろ過式集塵機２４の上流側で炭酸水素ナトリウムが吹き込まれることになる。この炭酸水素ナトリウムが薬剤貯槽１１から所定期間当たり所定量だけ供給されるように定量供給機１２が設置される。なお、この所定量の設定値は、排ガスの処理量に依存して適宜設定される。次いで、この定量供給機１２によって供給された炭酸水素ナトリウムを微粉砕する粉砕機１３が配置される。更に、供給する薬剤の粒度を調整する手段が設けられている場合もある（この薬剤粒度調節手段は、特開２００３−２０００２０号公報、段落番号００３４〜００３７に記載され、本発明に採用できる）。そして、粉砕された炭酸水素ナトリウムは吹込用送風機１４により、空気と共にろ過式集塵機２４の上流側の排ガス経路であるダクト（不図示）に吹き込まれる。

粉砕機１３としては、市販の各種粉砕機を使用できるが、特に、分級機を内蔵した衝撃式微粉砕機（例えば、ホソカワミクロン株式会社製の商品名「ＡＣＭパルベライザＡ型」等）を好適に使用できる。また、加熱状態にあるろ過式集塵機２４後の排ガスを一部循環通流させて、粉砕・分級を行うようにした分散型粉砕機（例えば、ホソカワミクロン株式会社製の商品名「ドライマイスタ」等）を好適に使用できる。粉砕機のみでは所定の粒度に達しない場合は、これに分級機を接続して使用することが好ましい。この粉砕機で処理された炭酸水素ナトリウムを導入すると、この粉砕機により、例えば、当初平均粒径１５０μｍ程度の炭酸水素ナトリウムを平均粒径１０μｍ〜５０μｍ程度の微粉砕化を容易にできて都合がよく、しかも炭酸水素ナトリウムがダクト内で加熱状態に晒されるので、多孔質化で進み反応性を高めることができる。

この粉砕機１３によって、薬剤、例えば、炭酸水素ナトリウムの粒度を平均粒径１０μｍ〜５０μｍの範囲に適宜設定できる。

（導入手段）
本発明における薬剤の導入手段は、排ガス経路に薬剤を輸送する動力源となる吹込用送風機１４（例えば、吸引ファンあるいはブロワ）を備え、さらに、定量供給機１２から直接に粉砕機１３を介して薬剤を輸送するための第１の導入経路１６と、定量供給機１２から粉砕機１３を介さずに薬剤を輸送するための第２の導入経路１７（バイパス路）を形成して構成される。また、第１の経路１６から第２の経路１７を分岐するための経路分岐手段１５を設置して、各々の経路で輸送される薬剤（例えば、炭酸水素ナトリウム）の量を適宜調節できるように構成される。

経路分岐手段１５は、例えば、コック、バンパー等の分岐弁、ダンパ、或いはオリフィス等で構成でき、第１の経路１６への薬剤量と第２の経路１７への薬剤量を所定の比率（第１の経路への薬剤量：第２の経路への薬剤量＝８０〜９７重量％：２０〜３重量％（全量で１００重量％））に調節できるように構成される。

例えば、経路分岐手段１５として分岐弁を用いる場合、薬剤量が所定比率になるように第１の経路１６への開口面積と、第２の経路１７への開口面積を適宜調節（例えば、９：１の面積比）することができる。

また、定量供給機１２と経路分岐手段１５を制御することで、第１の経路１６への薬剤量と第２の経路１７への薬剤量を調節することができる。例えば、第１の経路側に開口面積１００％となるように分岐弁を設定し、定量供給機１２から所定期間内における全導入量の８０重量％〜９７重量％の量（例えば、１０分間あたりの全導入量が１ｋｇであれば、０．８０ｋｇ〜０．９７ｋｇの量）を排出させて、第１の経路１６を通って粉砕機で所定量に粉砕させた後、排ガス経路に輸送する。次いで、第２の経路側に開口面積１００％となるように分岐弁を設定し、定量供給機１２から所定期間内における全導入量の３重量％〜２０重量％の量（例えば、１０分間あたりの全導入量が１ｋｇであれば、０．０３ｋｇ〜０．２０ｋｇの量）を排出させ、第２の経路１７を通って排ガス経路に輸送する。この繰り返し動作により、第１の経路１６への薬剤量と第２の経路１７への薬剤量を調節することができる。かかる制御手段として、定量供給機１２及び経路分岐手段１５（分岐弁）を制御するソフトウエアプログラムと、そのソフトウエアプログラムを格納するＲＯＭ、ＣＰＵ、メモリ等のハードウエア資源の構成、専用回路の構成、又はファームウエアの構成が例示できる。

以上の本実施形態によれば、未粉砕の炭酸水素ナトリウムと、所定の平均粒径に粉砕した炭酸水素ナトリウムを所定の割合にして、中和剤とすることで、特別な反応助剤を用いずに、ろ過式集塵機内部のバグフィルタの通風抵抗を低減することができる排ガス処理装置を提供することができる。

［実施例１］
薬剤貯槽１１に平均粒径１５０μｍ（ＬＤＶによる測定）の炭酸水素ナトリウムが貯えられている。所定量の炭酸水素ナトリウムを第１の経路１６を通って粉砕機１３に送り、平均粒径２０μｍに粉砕する。粉砕された炭酸水素ナトリウムは、吹込送風機１４側に送られる。一方、所定量の炭酸水素ナトリウムが第２の経路１７を通って粉砕機１３を介さずに吹込送風機１４側に送られる。吹込送風機１４手前で、粉砕後と未粉砕の炭酸水素ナトリウムが合流し、共にろ過式集塵機２４の上流側の排ガス経路に送られ投入される。経路分岐手段１５によって、第１の経路１６に送られる量と第２の経路１７に送られる量が調節され、本実施例では、第１の経路１６への薬剤量：第２の経路１７への薬剤量＝９４重量％：６重量％である。

［実施例２］
第１の経路への薬剤量：第２の経路への薬剤量＝９０重量％：１０重量％とする以外、実施例１と同様である。

［実施例３］
第１の経路への薬剤量：第２の経路への薬剤量＝９７重量％：３重量％とする以外、実施例１と同様である。

［比較例１］
薬剤として消石灰と助剤（ケイ素、アルミニウムが主成分）を用い、粉砕をせずにそのままろ過式集塵機の上流側に投入した。

［比較例２］
薬剤として炭酸水素ナトリウムを用い、全量粉砕した炭酸水素ナトリウム（平均粒径２０μｍ）をろ過式集塵機の上流側に投入した。

［結果］
実施例１〜３と比較例１，２の結果を表１に示す。評価項目として、バグフィルタの圧力損失（ａｔ １ｍ／ｍｉｎ）、ＨＣＬ除去率、ＳＯｘ除去率、当量比を用いた。圧力損失の測定方法は、ＪＩＳ Ｂ８８０８に記載の圧力損失試験に準じて行なった。

表１の結果から、本発明に係る実施例１〜３は、比較例２と比較して圧力損失が少なく、比較例１と同程度のものとなった。また、実施例１〜３は、ＨＣＬ除去率、ＳＯｘ除去率において比較例２と同程度のものであり、少ない当量比で高い除去率であった。

従って、本発明に係る実施例１〜３は、特別な反応助剤（消石灰と共に用いられる助剤）を用いずとも、ＨＣＬ、ＳＯｘガスの除去性能を低下させず、バグフィルタの通風抵抗を低減することができるものである。

［別実施形態］
薬剤として、炭酸水素ナトリウムを単独で用いる構成を説明したが、本発明は、炭酸水素ナトリウムを主成分として他の薬剤を適宜添加する構成も採用できる。例えば、炭酸水素ナトリウムを主成分とするBICAR（商品名）が例示される。

排ガス処理装置の一例について説明する図 薬剤を導入する工程例ついて説明する図 薬剤を導入する工程例ついて説明する図

符号の説明

１ 排ガス処理装置
１１ 薬剤貯槽
１２ 定量供給機
１３ 粉砕機
１４ 吹込用送風機
１５ 経路分岐手段
１６ 第１の経路
１７ 第２の経路
２１ 焼却炉
２２ 廃熱ボイラ
２３ 減温塔
２４ ろ過式集塵機
２５ 誘引通風機
２６ 煙突
３１ 溶融炉
３２ 燃焼室

Claims (6)

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排ガス処理方法であって、
   所定の粒径範囲に粉砕した前記薬剤と未粉砕の前記薬剤とを前記集塵手段の上流側に導入することを特徴とする排ガス処理方法。
2. 前記薬剤が炭酸水素ナトリウムであり、
   前記粉砕した薬剤の平均粒径が１０μｍ〜５０μｍの範囲であり、
   前記未粉砕の薬剤の平均粒径が１００μｍ〜２００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
3. 前記粉砕した薬剤の導入量を全導入量の８０重量％〜９７重量％に、未粉砕の薬剤の導入量を全導入量の３重量％〜２０重量％に構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス処理方法。
4. 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排ガス処理装置であって、
   所定の粒径範囲に前記薬剤を粉砕する粉砕手段と、
   前記粉砕手段によって粉砕された薬剤及び未粉砕の前記薬剤とを前記集塵手段の上流側に導入する導入手段と、
   を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
5. 前記導入手段は、
   薬剤貯留手段から粉砕手段を介して薬剤を排ガス経路に輸送するための第１の導入経路と、
   薬剤貯留手段から粉砕手段を介さずに薬剤を排ガス経路に輸送するための第２の導入経路と、
   前記第１の経路と第２の経路を通って、薬剤を排ガス経路に輸送する輸送手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理装置。
6. 前記第１の経路から前記第２の経路を分岐するように経路分岐手段を設け、
   経路分岐手段は、第１の経路に全導入量の８０重量％〜９７重量％の薬剤を、第２の経路に全導入量の３重量％〜２０重量％の薬剤を供給可能に構成したことを特徴とする請求項５に記載の排ガス処理装置。

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