JP2013173106A - 排ガス中の水銀回収方法及び回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置・運転コストを低く抑えながら排ガス中の水銀を回収する。
【解決手段】排ガスＧ１中の水銀を活性コークスＡＣに吸着させ、活性コークスを循環使用した際に活性コークスの摩耗により生じた活性コークスのダストを含む排ガスＧ７からダストを回収し、回収したダストに含まれる水銀を回収する。活性コークスのダストを含む排ガスＧ７は、脱硫脱硝設備３に付設されている活性コークス再生塔４から排出されたガスとすることができ、水銀回収のために特別な装置を設けずに水銀を回収することができる。活性コークスのダストを含む排ガスに向流で水を噴霧することにより、該ダストを回収することができる。水銀を含む排ガスＧ１をエコセメントを焼成するセメントキルンの排ガスとすることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス中の水銀回収方法及び回収装置に関し、特に、エコセメントを焼成するセメントキルン等の排ガスから水銀を回収する方法及び装置に関する。

セメントキルン排ガスには、極微量の金属水銀（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、焼却灰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。今後、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に含まれる水銀濃度が増加する可能性が考えられる。

排ガス中の水銀を回収する一般的な方法として、排ガス中へ活性炭等の吸着材を吹き込み、水銀を吸着した後、吸着材ごと回収する活性炭吸着法が知られている。

また、特許文献１には、排ガス中のダストの一部を捕集した後、水銀等を含む排ガスを得て、得られた排ガス中の水銀等を吸着塔において活性炭等に吸着させ、この活性炭等を加熱炉にて不活性ガス雰囲気中で３５０℃以上に加熱して水銀及び有機塩素化合物を除去し、水銀等を除去した後の活性炭等をセメントキルンに投入する工程とを含むセメントキルンの排ガスの処理方法が提案されている。

一方、特許文献２には、ガス中に含まれる各種物質のうちの少なくともＳＯｘと水銀とを活性コークスに吸着させる吸着塔と、活性コークスを不活性ガスと接触させて吸着物質を脱離させる再生塔と、吸着塔と再生塔との間で活性コークスを循環させる循環流路とが設けられた乾式脱硫装置において、活性コークスを乾式脱硫装置外へと排出可能な排出流路と、再生塔内からの活性コークスの流れを循環流路方向と排出流路方向とに切替可能な二股シュートとを備え、再生塔内の水銀等が蓄積した特定箇所の活性コークスを適宜前記排出流路から排出して水銀を回収する乾式脱硫装置が提案されている。

特開２００６−０９６６１５号公報 特開２００６−０７５６７０号公報

しかし、活性炭吸着法は、高い水銀除去率を得ることができるが、排ガス等に活性炭を添加するための装置が必要になると共に、大量の活性炭が必要となるため、運転コストが高くなる。また、焼却灰等を原料とするエコセメント焼成装置のように、系外に排出する廃棄物を発生させないような運転を行う装置には採用することができない。

さらに、上記特許文献１に記載のセメントキルンの排ガスの処理方法では、加熱炉等を含む大掛かりな設備が必要となるため、設備コストが高くなると共に、上記活性炭吸着法の場合と同様の問題がある。

また、特許文献２に記載の乾式脱硫装置でも、循環流路方向と排出流路方向とに切替可能な二股シュートを設け、適宜活性コークスを排出流路から排出して水銀を回収する必要があるため、装置・運転コストの両面で改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来の排ガスの処理方法等における問題点に鑑みてなされたものであって、装置・運転コストを低く抑えながら排ガス中の水銀を回収することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、排ガス中の水銀回収方法であって、排ガス中の水銀を活性コークスに吸着させ、該活性コークスを循環使用した際に該活性コークスの摩耗により生じた該活性コークスのダストを含む排ガスから該ダストを回収し、該回収したダストに含まれる水銀を回収することを特徴とする。

そして、本発明によれば、活性炭を利用する必要がなく、排ガスから活性コークスを含む該ダストを回収するだけで済むため、水銀を吸着した活性コークスを排出するための装置を設ける必要がなく、そのような活性コークスを排出する操作も不要となり、装置・運転コストを低く抑えながら排ガス中の水銀を回収することができる。

上記排ガス中の水銀回収方法において、前記活性コークスのダストを含む排ガスは、脱硫脱硝設備に付設されている活性コークス再生塔から排出されたガスとすることができる。これにより、水銀回収のために特別な装置を設ける必要がなく、装置コストが不要となる。

上記排ガス中の水銀回収方法において、前記活性コークスのダストを含む排ガスに向流で水を噴霧することにより、該ダストを回収することができ、簡単な装置で容易に水銀を含むダストを回収することができる。

上記排ガス中の水銀回収方法において、前記水銀を含む排ガスをエコセメントを焼成するセメントキルンの排ガスとすることができ、エコセメント焼成装置から低コストで水銀を回収することができる。

また、本発明は、排ガス中の水銀回収装置であって、排ガス中の水銀を吸着する活性コークスと、該活性コークスを循環使用した際に該活性コークスの摩耗により生じた該活性コークスのダストを含む排ガスから該ダストを回収するダスト回収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、活性炭を利用せずに、装置・運転コストを低く抑えながら排ガス中の水銀を回収することができる。

以上のように、本発明によれば、装置・運転コストを低く抑えながら排ガス中の水銀を回収することができる。

本発明に係る排ガス中の水銀回収装置の一実施の形態を示す全体構成図である。 図１の排ガス中の水銀回収装置で廃液をろ過するにあたって、ろ過器と沈降槽とを組み合わせた構成を示す図であって、（ａ）は下部にコーン部を有する沈降槽を、（ｂ）は円筒状の沈降槽を用いた場合を示す。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明を、エコセメントを焼成するためのセメントキルンの排ガスに適用した場合を例にとって説明する。

図１は、本発明を適用したエコセメントキルン排ガスの処理装置を示し、この排ガス処理装置１は、キルン排ガスＧ１に後段の第２洗浄塔７からの排ガスＧ２が合流した排ガスＧ３を集塵するバグフィルタ２と、バグフィルタ２の排ガスＧ４を脱硫・脱硝する脱硫・脱硝装置３と、脱硫・脱硝装置３から排出された活性コークスＡＣを加熱再生する活性コークス再生塔４と、活性コークス再生塔４の排ガスＧ６を冷却するガス冷却塔５と、ガス冷却塔５の排ガスＧ７を洗浄する第１洗浄塔６と、第１洗浄塔６の排ガスをさらに洗浄する第２洗浄塔７と、第１洗浄塔６から排出された廃液Ｗ１をろ過するろ過器８等で構成される。

バグフィルタ２は、排ガスＧ３に含まれるダストを回収するために備えられ、回収されたダストＤは、キルン系に戻して再利用される。

脱硫・脱硝装置３は、活性コークスＡＣに排ガスＧ４を接触させ、排ガスＧ４に含まれるＳＯｘ（硫黄酸化物）やＮＯｘ（窒素酸化物）を活性コークスＡＣに吸着させて除去するために設けられる。排ガス中のＳＯｘは、硫酸として活性コークスＡＣに吸着されて除去され、排ガスＧ４にアンモニアを注入した場合には、ＳＯｘはアンモニウム塩として吸着され、ＮＯｘは窒素に還元されて無害化される。

活性コークス再生塔４は、活性度が低下した活性コークスＡＣを再生するために備えられ、硫酸、アンモニウム塩等の吸着物質を熱風によって加熱して脱離させて活性度を元に戻す。加熱再生の際には、活性コークスＡＣからの脱離物をパージするため窒素ガスが供給される。

ガス冷却塔５は、活性コークス再生塔４での加熱により温度上昇した排ガスＧ６に水を噴霧して冷却するために備えられる。

第１洗浄塔６は、ガス冷却塔５の排ガスＧ７に水を噴霧して排ガスＧ７に含まれる活性コークスＡＣのダストを回収するために備えられる。

第２洗浄塔７は、第１洗浄塔６の排ガスＧ８に水酸化ナトリウム溶液を噴霧して排ガスＧ８に含まれる硫酸あるいは亜硫酸を中和するために備えられる。

ろ過器８は、廃液Ｗ１をろ過して廃液Ｗ１に含まれる活性コークスＡＣのダストをろ過物として回収するために備えられる。

次に、上記構成を有する排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

エコセメントキルンの排ガスＧ１は、第２洗浄塔７からの排ガスＧ２と合流し、合流後の排ガスＧ３をバグフィルタ２に導入する。バグフィルタ２によってダストＤが除去された排ガスＧ４にアンモニアを注入した後、脱硫・脱硝装置３に導入し、活性コークスＡＣに排ガスＧ４に含まれるＳＯｘをアンモニウム塩として吸着し、ＮＯｘを窒素に還元して無害化する。この際、排ガスＧ４に含まれる水銀も活性コークスＡＣに吸着される。ＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀が除去されて清浄化された排ガスＧ５は、煙突から大気へ放出される。

次に、活性コークス再生塔４に熱風を導入し、脱硫・脱硝装置３から排出された活性コークスＡＣを加熱再生する。これによって、活性コークスＡＣから硫酸、アンモニウム塩等が脱離するが、水銀は脱離せずに活性コークスＡＣに残る。

活性コークスＡＣは、脱硫・脱硝装置３と活性コークス再生塔４との間を循環移動するが、その際摩耗して活性コークスＡＣの一部がダスト状となり、排ガスＧ６と共に活性コークス再生塔４から排出される。そこで、ガス冷却塔５で排ガスＧ６を冷却した後、第１洗浄塔６で排ガスＧ７に水を噴霧して排ガスＧ７に含まれる活性コークスＡＣのダストを回収する。これによって、廃液Ｗ１に水銀を吸着した活性コークスＡＣのダストが回収される。

次に、第１洗浄塔６から排出された廃液Ｗ１に適宜アルカリ（水酸化ナトリウム等）ＡＬを添加した後、ろ過器８によって廃液Ｗ１をろ過し、水銀を含むろ過物Ｆを廃棄する。廃液Ｗ１にアルカリＡＬを添加するのは、上記排ガスＧ６にはＳＯ₂が多量に含まれ、廃液Ｗ１は、ＳＯ₂が水に溶けて亜硫酸又は硫酸となっているため、後段の配管やろ過器８の腐食を防止するためである。ろ過物Ｆを取り除いた後の廃液Ｗ３は再利用する。

一方、第１洗浄塔６によって活性コークスＡＣのダストを取り除いた後の排ガスＧ８から第２洗浄塔７によって硫酸あるいは亜硫酸分を除去し、第２洗浄塔７の排ガスＧ２をバグフィルタ２の前段に戻すと共に、第２洗浄塔７から排出された廃液Ｗ２を再利用する。

以上のように、本実施の形態では、水銀を吸着した活性コークスＡＣが脱硫・脱硝装置３と活性コークス再生塔４との間を循環移動する際に、その一部が摩耗してダスト状となり、このダスト状の活性コークスＡＣの一部が排ガスＧ６と共に活性コークス再生塔４から排出され、このダスト状の活性コークスＡＣを回収することで水銀を回収することができる。そのため、水銀を吸着した活性コークスを排出するための装置を設けたり、活性コークスを排出する操作も不要となり、装置・運転コストを低く抑えながら排ガス中の水銀を回収することができる。

また、上記実施の形態では、排ガスＧ２を排ガスＧ１に合流させてバグフィルタ２の入口側に戻し、ダストＤをキルン系へ戻し、廃液Ｗ２、Ｗ３も再利用するため、排ガス処理装置１から系外に排出されるのは、排ガスＧ５とろ過物Ｆのみであり、ろ過物Ｆを回収することで、水銀の系外への漏洩のおそれは極めて僅かとなる。

尚、上記実施の形態においては、エコセメントキルンの排ガス中の水銀を回収する場合を例示したが、本発明によって、ボイラ、焼却炉、焼成炉、焼結炉等の排ガス中の水銀を回収することも可能である。

また、上記実施の形態においては、ろ過器８のみで廃液Ｗ１をろ過したが、図２に示すように、ろ過器８と、下部にコーン部を有する沈降槽８ａ（図２（ａ）参照）、又は円筒状の沈降槽８ｂ（図２（ｂ）参照）とを組み合わせ、沈降槽８ａ、８ｂにおいて活性コークスＡＣのダストを沈殿させた後、沈殿物Ｐをろ過器８でろ過することで、より効率よく水銀を含むろ過物Ｆを回収することもできる。この際、ろ過器８で発生したろ液Ｌは、廃液Ｗ３と共に再利用する。

１ 排ガス処理装置
２ バグフィルタ
３ 脱硫・脱硝装置
４ 活性コークス再生塔
５ ガス冷却塔
６ 第１洗浄塔
７ 第２洗浄塔
８ ろ過器
８ａ、８ｂ 沈降槽
ＡＣ 活性コークス
Ｄ ダスト
Ｆ ろ過物
Ｇ１〜Ｇ８ 排ガス
Ｌ ろ液
Ｐ 沈殿物
Ｗ１〜Ｗ３ 廃液

Claims (5)

1. 排ガス中の水銀を活性コークスに吸着させ、
   該活性コークスを循環使用した際に該活性コークスの摩耗により生じた該活性コークスのダストを含む排ガスから該ダストを回収し、
   該回収したダストに含まれる水銀を回収することを特徴とする排ガス中の水銀回収方法。
2. 前記活性コークスのダストを含む排ガスは、脱硫脱硝設備に付設されている活性コークス再生塔から排出されたガスであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス中の水銀回収方法。
3. 前記活性コークスのダストを含む排ガスに向流で水を噴霧することにより、該ダストを回収することを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス中の水銀回収方法。
4. 前記水銀を含む排ガスは、エコセメントを焼成するセメントキルンの排ガスであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排ガス中の水銀回収方法。
5. 排ガス中の水銀を吸着する活性コークスと、
   該活性コークスを循環使用した際に該活性コークスの摩耗により生じた該活性コークスのダストを含む排ガスから該ダストを回収するダスト回収装置とを備えることを特徴とする排ガス中の水銀回収装置。

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