JP2008023484A - バグフィルタによる乾式脱塩方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乾式脱塩方法を用いてバグフィルタの運転条件選定および適正仕様にすることで安定して１０ｐｐｍ以下にするバグフィルタによる乾式脱塩方法を提供する
【解決手段】排ガス中に薬剤を吹き込んで該薬剤をバグフィルタのろ布に付着させ、該ろ布に前記排ガスを通過させて排ガス中の塩化水素ガスを除去するバグフィルタによる乾式脱塩方法において、前記排ガスが通過する前記バグフィルタのろ布通過前の圧力と通過後の圧力の差が０．５〜１．２ｋＰａの間、排ガスを０．５〜０．２ｍ／ｍｉｎで通過させることを特徴とする。上記ろ布を通過する排ガス温度を１４０〜１６０℃とし、前記アルカリ剤に高反応薬剤を使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、廃棄物処理施設において排ガス中の塩化水素ガスを除去するバグフィルタによる乾式脱塩方法に関する。

都市ごみ焼却炉などの排ガスには炭酸ガス、水蒸気、窒素、酸素のほかに規制物質であるばいじん、塩化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、ダイオキシン類などが含まれており、これらの規制物質については大気汚染防止法などによりその排出濃度あるいは排出総量などが規制されている。

また、地方自治体は、その施設の立地条件によって規制値の上乗せが認められており、最近の施設では前記防止法よりかなり厳しい規制値を課せられている。特に大都市圏においては塩化水素ガスの規制値を国の規制値よりさらに低い値の１０ｐｐｍ以下に指定する地方自治体も少なくない。

図１は乾式脱塩方式のプロセスを示す図である。

図１において、燃焼排ガス１は、排ガス冷却塔２によりバグフィルタ３の適正温度（１５０〜２００℃）まで減温される。乾式法では粉末の消石灰などのアルカリ剤を薬剤供給装置４によりバグフィルタ手前の煙道５に気流噴霧し、バグフィルタ３内において、主にろ布６上で中和反応させるものである。その反応生成物は、ダストと共にダスト排出装置７にて系外搬出される。この時バグフィルタ入口温度が低温であるほど塩化水素除去効率が高いとされている。また、バグフィルタのろ過速度は、約０．８ｍ／ｍｉｎで設計される。バグフィルタ３でばいじんを捕集したのちの塩化水素ガスを含む排ガスは、誘引通風機８を経由して脱硝触媒塔９による窒素酸化物及びダイオキシン類の除去が行われた後、煙突１０より排出される（特許文献１参照）。

この乾式法により除去された後の排ガス中の塩化水素ガス濃度は通常２０〜３０ｐｐｍが限界である。

そこで、塩化水素ガスを１０ｐｐｍ以下にするために各種の方式が提案されている。

図４（ａ）は塩化水素ガスを１０ｐｐｍ以下にするための湿式脱塩方法のプロセスの１例を示す図、（ｂ）は湿式洗煙塔の拡大図である。

図４（ａ）において、燃焼排ガス１は、排ガス冷却塔２によりバグフィルタ３の適正温度（１５０〜２００℃）まで減温され、バグフィルタ３でばいじんを捕集したのちの塩化水素ガスを含む排ガスは、誘引通風機８を経由して塩化水素除去装置である湿式洗煙塔１１へと導入される。なお、本事例は１塔式の湿式洗煙塔１１の場合を示したものである。

湿式洗煙塔１１の排ガスは脱硝触媒塔９による窒素酸化物及びダイオキシン類の除去が行われるが、排ガス温度が６５〜８０℃のため脱硝及びダイオキシン類除去に適した排ガス温度（１８０℃以上）に昇温するため昇温装置１２を装備する。その後、排ガスは、煙突１０より排出される。

なお、湿式洗煙塔１１では塩化水素の他に硫黄酸化物や重金属類の除去も可能となる。また、バグフィルタ３のダスト剥離性を確実に行うために薬剤供給装置４を装備しバグフィルタ手前の煙道より気流輸送にて助剤噴霧が必要な場合もある。

図４（ｂ）において、湿式洗煙塔１１は冷却吸収部１１ａと減湿部１１ｂとに分けられている。まず、誘引通風機８からの排ガスは冷却吸収部１１ａに入り、ガス冷却とアルカリ剤（苛性ソーダ）１３による塩化水素除去が同時に行われる。この時の排ガスは水分を多く含んだ６５〜８０℃程度となる。冷却吸収部１１ａに制御装置１４を経て供給されたアルカリ剤１３は冷却吸収部１１ａを循環し、一部は系外ブローにより排水処理設備１５へ送られる。

減湿部１１ｂへは減湿液１６が減湿冷却塔１７を経て供給され、白煙防止及びミスト飛散防止を目的に水分凝縮とミスト回収が行われる。

図５は半乾式脱塩方式（スラリー噴霧方式）のプロセスを示す図である。

図５において、燃焼排ガス１は、排ガス冷却塔２によりバグフィルタ３の適正温度（１５０〜２００℃）まで減温される。粉末の消石灰などのアルカリ剤をスラリー化し、スラリー供給装置１８で排ガス冷却塔２の噴霧ノズル１９から噴霧して中和反応させる。バグフィルタ３の排ガスは、誘引通風機８を経由して脱硝触媒塔９による窒素酸化物及びダイオキシン類の除去が行われた後、煙突１０より排出される
特開２０００−１０２７２１号公報

塩化水素ガスを１０ｐｐｍ以下にするために、図４に示す湿式脱塩法である湿式洗煙塔には下記の課題がある。

複雑な制御装置が必要である。具体的には、循環系をｐＨ５〜６に維持する必要があるためｐＨ維持調節計で苛性ソーダ液の補給による調整を行い、かつ系内の塩濃度の上昇をさけるため塩濃度指示調節計によりその濃度を１０％以下に維持するよう塩濃度を検出し調節弁で制御を行い系外ブローが必要である。また、系外ブローされた廃液は、適正処理を行うため重厚な排水処理設備を装備する必要がある。さらに、排ガス温度が６５〜８０℃となるため白煙防止及び次の排ガス処理工程のための大規模な昇温装置も必要となる。したがって、莫大な建設費および維持管理費が必要となる。

また、塩化水素ガスを１０ｐｐｍ以下にするために図５に示す半乾式脱塩方式（スラリー噴霧方式）には下記の課題がある。

半乾式法は乾式法よりも塩化水素除去効率が高いとされているが、安定した塩化水素１０ｐｐｍ以下の達成は難しい。また、噴霧ノズル１９にてスラリー噴霧することによる噴霧ノズル閉塞や冷却塔塔２内でのダスト付着トラブルなどが起こり易く、設備の安定運転に難があることに加え、粉末のアルカリ剤（消石灰など）をスラリー化し供給する装置が必要となる。

以上のとおり、従来の乾式脱塩方法や半乾式脱塩法では莫大な建設費および維持管理費が必要となり、安定して１０ｐｐｍ以下の塩化水素に維持することが困難であった。

そこで、本発明は、乾式脱塩方法を用いてバグフィルタの運転条件選定および適正仕様にすることで安定して１０ｐｐｍ以下にするバグフィルタによる乾式脱塩方法を提供するものである。

本発明は、排ガス中に薬剤を吹き込んで該薬剤をバグフィルタのろ布に付着させ、該ろ布に前記排ガスを通過させて排ガス中の塩化水素ガスを除去するバグフィルタによる乾式脱塩方法において、前記排ガスが通過する前記バグフィルタろ布の通過前の圧力と通過後の圧力の差（以下「ろ布差圧」という。）が０．５〜１．２ｋＰａの間、排ガスを０．５〜０．２ｍ／ｍｉｎ以下で通過させることを特徴とする。また、上記ろ布を通過する排ガス温度を１４０〜１６０℃とし、前記アルカリ剤に高反応薬剤を使用する。

薬剤（消石灰など）はバグフィルタ手前の煙道内に噴霧されるが、塩化水素ガスとの反応はろ布上の薬剤を含むダスト層を通過するときに進むことから、ろ布の差圧が０．５ｋＰａ以上となるダスト層厚を確保しつつ塩化水素ガスを含む排ガスのろ布通過速度（以下「ろ過速度」という。）を０．５ｍ／ｍｉｎ以下となるろ過面積とすることで十分な反応時間が確保され１０ｐｐｍ以下の濃度にすることができる。但し、０．２ｍ／ｍｉｎ以下の領域では塩化水素ガスの除去効果は飽和状態となりろ過面積を増すだけで実用的ではない。また、ろ布の差圧が１．２ｋＰａ以上の領域でも同様で通風のための動力損失を招くに過ぎない。

ろ布に付着したダスト（薬剤および反応生成物を含む）は、ろ布の目詰まり防止のため定期的にダスト払落し装置にて払い落とされるが、その制御方法を先に出願した特願２００６−０９９０９４の「ろ過式集じん器の制御装置および制御方法」を用いることによりろ布上のダスト層（薬剤含む）を常に一定量保持することで反応効率の向上を図る。その制御方法とは、ろ布における圧損係数を監視することで、ろ布への薬剤を含むダスト層量を把握することができる。即ち、圧損係数に基づいて操業することで（圧損係数が閾値以上となるまで）、ろ布に対し薬剤を常に一定量付着させることができ薬剤と塩化水素ガスとの反応が促進し塩化水素ガスの除去率の向上が図れるというものである。

塩化水素ガスと薬剤（消石灰など）との反応は化学平衡における可逆反応であるが、低温域になるほど平衡定数が大きくなって順方向の反応が促進されやすい特性であることから、バグフィルタに導入する排ガス温度を低温度域の１４０〜１６０℃に設定する。但し、反応効率、酸性ガス腐食及び灰の潮解性などの観点から１５０℃が望ましい。

塩化水素ガス除去に使用される薬剤は、一般的に工業用消石灰のＪＩＳ特号品であるが、現在は高反応消石灰と称される酸性ガス（塩化水素、硫黄酸化物）用の専用薬剤が流通及び販売されている。塩化水素の反応性を高めた高反応消石灰は、細孔容積を大きくすることで比表面積を高め、反応性が改善され、粒子径も、従来品同等以上のためろ布の日詰まりもない。表１に高反応消石灰Ａと工業用消石灰ＪＩＳ特号品Ｂの物理的特性を示す。

図３に示すように、高反応消石灰の性能は、確実にＪＩＳ特号品と比較して高いものである。当該薬品を使用し反応効率の向上を図ることができる。なお、消石灰をベースとしたカルシウム系薬剤の他にナトリウム系薬剤を使用しても効果は得られる。

本発明の乾式脱塩方法は、従来の湿式脱塩方法と比較して設備機器点数が激減することで設備費及び維持管理費が安価となる。

また、危険性薬品の取り扱い（苛性ソーダや排水処理設備で使用する各種薬品）がないため安全である。

操業が容易である。

本発明は、塩化水素１０ｐｐｍ以下にのみ適用するものではなく、例えば一般的な排ガス規制（３０〜１００ｐｐｍ）にも応用され、その場合は薬剤の使用量削減に大きく寄与できる。

本発明は、硫黄酸化物除去にも有効である。

図１に示すプロセスにより、乾式脱塩方法を実施した。

図２はガス化溶融炉の燃焼排ガスにて実施した運転データである。

運転条件としては、（１）ろ過速度：０．４ｍ／ｍｉｎ、（２）ろ布差圧：０．８kPa、（３）排ガス温度：１６０℃、（４）ダスト払落し回数：３回／列・日、（４）使用薬剤：高反応消石灰である。

図２が示すとおり、安定して塩化水素濃度を１時間平均値において常時１０ｐｐｍ以下にすることができた。

乾式脱塩方式のプロセスを示す図である。 本発明の実績例を示す図である。 ＪＩＳ特号消石灰と高反応薬剤の塩化水素除去性能を比較したグラフである。 （ａ）は塩化水素ガス１０ｐｐｍ以下にするための湿式脱塩方法のプロセスを示す図、（ｂ）は湿式洗煙塔の拡大図である。 半乾式脱塩方式（スラリー噴霧方式）のプロセスを示す図である。

符号の説明

１：燃焼排ガス
２：排ガス冷却塔
３：バグフィルタ
４：薬剤供給装置
５：煙道
６：ろ布
７：ダスト排出装置
８：誘引通風機
９：脱硝触媒塔
１０：煙突
１１：湿式洗煙塔
１１ａ：冷却吸収部
１１ｂ：減湿部
１２：昇温装置
１３：苛性ソーダ
１４：制御装置
１５：排水処理設備
１６：減湿液
１７：減湿冷却塔
１８：スラリー供給装置
１９：噴霧ノズル

Claims (3)

1. 排ガス中に薬剤を吹き込んで該薬剤をバグフィルタのろ布に付着させ、該ろ布に前記排ガスを通過させて排ガス中の塩化水素ガスを除去するバグフィルタによる乾式脱塩方法において、
   前記排ガスが通過する前記バグフィルタのろ布の通過前の圧力と通過後の圧力の差が０．５〜１．２ｋＰａの間、排ガスを０．５〜０．２ｍ／ｍｉｎ以下で通過させることを特徴とするバグフィルタによる乾式脱塩方法。
2. 上記ろ布を通過する排ガス温度を１４０〜１６０℃とすることを特徴とする請求項１記載のバグフィルタによる乾式脱塩方法。
3. 前記アルカリ剤に高反応薬剤を使用することを特徴とする請求項１又は２記載のバグフィルタによる乾式脱塩方法。

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