JP2008237959A

JP2008237959A - 燃焼排ガス処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP2008237959A
Application number: JP2007078110A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kondo; 尚近藤; Shinichiro Saito; 紳一郎齋藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀、ダイオキシン類等の有害物質の濃度を低減する。
【解決手段】未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を選択し、該石炭灰を燃焼排ガスに吹き込んで、該燃焼排ガス中の有害物質を吸着させ、有害物質を吸着した石炭灰を回収する。有害物質吸着能力に優れた石炭灰を燃焼排ガスに吹き込むことにより、より効率的に有害物質を吸着することができる。前記未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰の選択を、微粉炭焚きボイラーにおける集塵位置の選択、微粉炭焚きボイラーで集塵した石炭灰の分級、未燃カーボン除去装置を用いた未燃カーボン含有率の高い石炭灰の回収によって行うことができる。石炭灰の吹込み位置の燃焼排ガスの温度を１６０℃以下とし、未燃カーボンに吸着した水銀の再脱離、ダイオキシン類の再合成を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガス処理方法及び処理装置に関し、特に、石炭灰を利用してセメントキルン排ガス等の燃焼排ガスに含まれる水銀等の有害物質を吸着除去する方法及び装置に関する。

セメントキルンの排ガスには、微量の金属水銀（Ｈｇ）が含まれている。その起源は、セメントの主原料である石灰石等の天然原料が含有する水銀の他、フライアッシュ等の多品種にわたるリサイクル資源に含まれる水銀である。近年、廃棄物のセメント原料化及び燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルン排ガス中の水銀濃度も増加する傾向にある。また、水銀以外にも、ダイオキシン類（ＤＸＮｓ）や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害物質の排出量の増加が懸念される。

しかし、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる有害物質を、多量の排ガスから除去することは極めて困難であり、セメントキルンの排ガス中の有害物質の濃度が増加すると、大気汚染の原因となるおそれがあるとともに、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となるおそれもある。

ところで、特許文献１乃至３には、ごみ焼却工場からの高温の排ガス中の水銀等の有害物質を安価に、かつ特別な装置を使用することなく高効率で除去するため、ごみ焼却工場で捕集された飛灰や、塩化カルシウムと吸着能物質とを排ガス中に散布したり、焼却炉飛灰が堆積したバグフィルターにそのまま送って有害物質を捕集除去する方法が開示されている。

また、特許文献４には、石炭燃焼排ガス中の水銀等の有害物質を除去するにあたり、排ガスを脱硝処理した後、空気予熱器に導入して熱回収し、冷却された排ガスにプレコート剤としてのフライアッシュ等を添加し、バグフィルターに導入して集塵する方法が記載されている。
特開平８−１１７５５４号公報特開平９−１７３７７１号公報特開平１０−５５４３号公報特開平９−１７３７６８号公報

本発明は、上記の状況下においてなされたものであって、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の有害物質の濃度を低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、石炭灰に吸着された水銀、硫黄酸化物（硫酸ミストを含む）、比較的分子量の大きいダイオキシン類、揮発性有機化合物のほとんどは、石炭灰中の未燃カーボン中に含まれることを見出し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は、燃焼排ガス処理方法であって、未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を選択し、該石炭灰を燃焼排ガスに吹き込んで、該燃焼排ガス中の有害物質を吸着させ、有害物質を吸着した石炭灰を回収することを特徴とする。ここで、選択される石炭灰の未燃カーボン含有率は、可能な限り高いことが好ましく、未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰の選択にあたっては、取得する石炭灰の場所的な選択、取得した石炭灰に何らかの処理を施すことによる選択等種々の選択方法を含むものとする。

そして、本発明によれば、水銀等の有害物質吸着能力に優れた未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を燃焼排ガスに吹き込むことにより、より効率的に有害物質を吸着することができ、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の有害物質の濃度を低減することができる。

前記燃焼排ガス処理方法において、前記未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰の選択を、微粉炭焚きボイラーにおける集塵位置の選択、微粉炭焚きボイラーで集塵した石炭灰の分級、未燃カーボン除去装置を用いた未燃カーボン含有率の高い石炭灰の回収によって行うことができる。

さらに、前記燃焼排ガス処理方法において、前記石炭灰の吹込み位置の燃焼排ガスの温度を１６０℃以下とすることができる。排ガス温度が１６０℃以下でないと、未燃カーボンに吸着した水銀が再脱離して効率的に除去できず、ダイオキシン類も再合成されるため好ましくない。

また、前記燃焼排ガス処理方法において、前記燃焼排ガスを、電気集塵機、バグフィルタ、サイクロン又は移動式集塵機によって除塵した後のセメントキルン排ガスとすることができ、本発明によって、石炭灰を有効に利用しながら、多量のセメントキルン排ガスに低濃度で含まれる水銀等の有害物質を除去することができる。

さらに、前記燃焼排ガス処理方法において、前記石炭灰中の未燃カーボンが、前記燃焼排ガスに、０．１ｇ／Ｎｍ³以上５ｇ／Ｎｍ³以下含まれるように吹き込むことができ、これによって、例えば、排ガス中に存在する水銀を９５％程度、ダイオキシン類を９０％程度除去することができる。

前記燃焼排ガス処理方法において、前記回収した石炭灰から未燃カーボンを分離し、最終処分場に埋め立て処理してもよく、回収した石炭灰から未燃カーボンを分離した後、灰分をセメント原料又はセメント混合材として利用し、回収した未燃カーボンを不活性ガスによる昇温脱離装置、又は酸化剤を用いた溶出分離又は分解装置で吸着した有害物質を処理した後、再利用することもできる。ここで、前記回収した石炭灰から未燃カーボンを分離するにあたり、浮遊選鉱、静電分離等を利用した未燃カーボン除去装置を用いることができる。

また、本発明は、燃焼排ガス処理装置であって、燃焼炉からの排ガスに、選択的に取得した未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を吹き込む吹込装置と、該燃焼排ガス中の有害物質を吸着した石炭灰を回収する集塵装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、より効率的に有害物質を吸着し、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の有害物質の濃度を低減することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる燃焼排ガス処理方法及び処理装置によれば、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の有害物質の濃度を低減することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示し、この燃焼排ガス処理装置１は、大別して、受け入れた未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を一時的に貯蔵する石炭灰タンク２と、図示しないセメントキルンの後段に配設された電気集塵機２０から排出された燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機３と、ミストセパレーター４と、循環液槽５と、循環液槽５から排出されたスラリーＳから未燃カーボンを分離回収する浮選機７と、浮選機７から排出されたフロスＦ及びテールＴを固液分離する竪型プレス９、１０と、循環水槽１１と、ファン１３と、煙突１４等で構成される。

石炭灰タンク２は、微粉炭焚きボイラー等より排出される石炭灰のうち、未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を選択して一時的に貯蔵するために備えられる。この石炭灰タンク２には、貯蔵した石炭灰を電気集塵機２０と湿式集塵機３との間のガスダクトに吹き込むための、図示しない吹込装置が付設される。

湿式集塵機３は、燃焼排ガスＧ中の水溶性成分及びダストを捕集するために備えられ、水銀、硫黄酸化物、ダイオキシン類、揮発性有機化合物等の有害物質を吸着した石炭灰等を含むダスト、及び水溶性塩素化合物を捕集する。この湿式集塵機３の下方には、循環液槽５が設けられ、さらに、循環液槽５内の集塵ダストスラリーの一部を浮選機７に供給するためのポンプ６が配置される。また、循環液槽５の下流側には、ミストセパレーター４が配置される。

浮選機７は、湿式集塵機３の循環液槽５から排出されたスラリーＳから未燃カーボンを分離するために備えられ、浮遊選鉱法によって石炭灰中の未燃カーボンを気泡に付着させて浮上させ、スラリーＳを、未燃カーボンを含むフロスＦと、灰分を含むテールＴとに分離する。

竪型プレス９、１０は、浮選機７から排出されたフロスＦと、テールＴを各々別々に固液分離し、フロスＦから未燃カーボンを得るとともに、テールＴから石炭灰の灰分を得る。竪型プレス９、１０の後段には、固液分離された液相を蓄えるとともに、この液相を湿式集塵機３に戻すための循環水槽１１及びポンプ１２が設けられる。

次に、上記構成を有する燃焼排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、燃焼排ガス処理装置１によってセメントキルンの排ガスを処理する場合を例にとって説明する。

まず、微粉炭焚きボイラー等から選択的に取得した未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を石炭灰タンク２に受け入れ、この石炭灰を電気集塵機２０と湿式集塵機３との間のガスダクトに吹き込む。これにより、石炭灰中の未燃カーボンに燃焼排ガスＧの有害物質が吸着される。ここで、石炭灰中の未燃カーボンを、燃焼排ガスに、０．１ｇ／Ｎｍ³以上５ｇ／Ｎｍ³以下含むように制御する。また、上記吹込み位置の燃焼排ガスの温度は、１００℃程度であり、未燃カーボンに吸着した水銀が再脱離したり、ダイオキシン類が再合成されることはないため好ましい。

次に、燃焼排ガスＧ中の有害物質が吸着された未燃カーボンを含む石炭灰は、湿式集塵機３に供給されて湿式集塵され、循環液槽５でスラリー状となった後、ポンプ６を介して浮選機７に導入される。尚、循環液槽５から排出された燃焼排ガスＧは、ミストセパレーター４においてミストが除去された後、ファン１３、煙突１４を介して大気へ放出される。

循環液槽５から浮選機７に供給されたスラリーＳを、浮遊選鉱法によって未燃カーボンを含むフロスＦと、灰分を含むテールＴとに分離する。フロスＦは、竪型プレス９に供給して固液分離し、有害物質を吸着した未燃カーボンと、液相とに分離する。分離された未燃カーボンは、最終処分場に埋め立て処理してもよく、不活性ガスによる昇温脱離装置、又は酸化剤を用いた溶出分離又は分解装置で吸着した有害物質を処理した後、補助燃料としてセメントキルン等で再利用してもよい。一方、テールＴについても、竪型プレス１０に供給して固液分離し、石炭灰の灰分と、液相とに分離する。この灰分は、セメント原料又はセメント混合材として利用する。また、竪型プレス９、１０の各々から排出された液相は、ポンプ１２によって循環水として湿式集塵機３に戻して再利用する。

尚、上記実施の形態においては、セメントキルンの後段に配置された電気集塵機２０の下流側に未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を吹き込んだが、セメントキルンの後段に配置されたバグフィルタ、サイクロン、移動式集塵機等の下流側に吹き込むようにしてもよい。また、有害物質を吸着した未燃カーボンを含む石炭灰を集塵するにあたって乾式の集塵装置を用いることもでき、石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離するにあたっても、浮遊選鉱法以外に静電分離を利用した方法等を用いることもできる。

次に、上記構成を有する燃焼排ガス処理装置１の試験例について説明する。

集塵装置によってダストが捕集された最終キルン排ガスを試験装置に導入し、該試験装置の入口排ガスに対して１ｇ／Ｎｍ³相当量の未燃カーボン量となるように石炭灰を吹き込み、試験装置出入口の排ガス中の水銀及びダイオキシン類の濃度をモニタリングして除去率を確認した。この結果、入口排ガス中の水銀量の９５％程度除去できる結果が得られた。また、ダイオキシン類についても、９０％程度除去できる結果が得られた。尚、使用した石炭灰の未燃カーボン含有率は２％、吹込み位置の排ガス温度は１００℃であった。

本発明にかかる燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１燃焼排ガス処理装置
２石炭灰タンク
３湿式集塵機
４ミストセパレーター
５循環液槽
６ポンプ
７浮選機７
８ポンプ
９竪型プレス
１０竪型プレス
１１循環水槽
１２ポンプ
１３ファン
１４煙突
２０電気集塵機

Claims

未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を選択し、
該石炭灰を燃焼排ガスに吹き込んで、該燃焼排ガス中の有害物質を吸着させ、
有害物質を吸着した石炭灰を回収することを特徴とする燃焼排ガス処理方法。
前記未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰の選択を、微粉炭焚きボイラーにおける集塵位置の選択、微粉炭焚きボイラーで集塵した石炭灰の分級、未燃カーボン除去装置を用いた未燃カーボン含有率の高い石炭灰の回収によって行うことを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記石炭灰の吹込み位置の燃焼排ガスの温度が１６０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記燃焼排ガスは、電気集塵機、バグフィルタ、サイクロン又は移動式集塵機によって除塵した後のセメントキルン排ガスであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記石炭灰中の未燃カーボンが、前記燃焼排ガスに、０．１ｇ／Ｎｍ³以上５ｇ／Ｎｍ³以下含まれるように吹き込むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼排ガス処理方法。
前記回収した石炭灰から未燃カーボンを分離し、最終処分場に埋め立て処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼排ガス処理方法。
前記回収した石炭灰から未燃カーボンを分離した後、灰分をセメント原料又はセメント混合材として利用し、回収した未燃カーボンを不活性ガスによる昇温脱離装置、又は酸化剤を用いた溶出分離又は分解装置で吸着した有害物質を処理した後、再利用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼排ガス処理方法。
未燃カーボン除去装置によって前記回収した石炭灰から未燃カーボンを分離することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の燃焼排ガス処理方法。
燃焼炉からの排ガスに、選択的に取得した未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を吹き込む吹込装置と、
該燃焼排ガス中の有害物質を吸着した石炭灰を回収する集塵装置とを備えることを特徴とする燃焼排ガス処理装置。