JP2021194578A

JP2021194578A - 燃焼排ガス処理方法及び燃焼排ガス処理装置

Info

Publication number: JP2021194578A
Application number: JP2020101794A
Authority: JP
Inventors: 拓也緑川; Takuya Midorikawa; 光義紺野; Mitsuyoshi Konno; 幸裕大岡; Yukihiro Ooka; 洋平草野; Yohei Kusano; 正敏加藤; Masatoshi Kato
Original assignee: Kureha Ecology Management Co Ltd
Current assignee: Kureha Ecology Management Co Ltd
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-12-27

Abstract

【課題】燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を低減する。【解決手段】燃焼排ガス処理方法は、ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給工程を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガス処理方法及び燃焼排ガス処理装置に関する。

水銀のような重金属類成分が含まれる廃棄物を焼却した際に発生する燃焼排ガスには、ガス状の重金属類成分が含まれ得る。このような燃焼排ガスは、環境への配慮から、重金属類成分を除去する処理を施してから排気される。

燃焼排ガスを処理する方法として、湿式急冷洗浄方法、湿式電気集塵器を用いる方法、燃焼排ガスを苛性ソーダ水溶液等により洗浄する方法等が知られている。また、特許文献１及び２には、燃焼排ガスにキレート剤を噴霧して水銀を粒子状にすることで、燃焼排ガスから水銀を除去する方法が記載されている。

特開平５−２０８１１７号公報特開平５−９２１２２号公報

上述した従来の燃焼排ガス処理方法には、以下に示す問題がある。すなわち、湿式急冷洗浄及び湿式電気集塵器では、燃焼排ガス中の水銀成分を十分に除去できず、取り除かれる水銀成分はごく僅かである。苛性ソーダ水溶液、燃焼排ガスを次亜塩素酸水溶液等の溶液により燃焼排ガスを洗浄する方法では、洗煙装置や排水処理により水銀を分離するための装置が極めて大型であり、設備費用、保守点検、維持管理等の問題がある。また、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を、より効率よく低減できる方法が望まれている。

本発明の一態様は、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を低減させることを目的とする。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給工程を含む。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理装置は、ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給部を備えている。

本発明の一態様によれば、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法を実施する焼却システムの概要を説明する図である。実施例１におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。実施例１におけるキレート供給量及び水銀濃度の経時変化を示す図である。参考例１におけるキレート供給量及び水銀濃度の経時変化を示す図である。比較例１におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。比較例１におけるキレート供給量及び水銀濃度の経時変化を示す図である。比較例２におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。比較例２におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。

以下、本発明に係る燃焼排ガス処理方法の実施の形態について説明する。ただし、以下に説明する燃焼排ガス処理方法は、本発明に係る燃焼排ガス処理方法の一態様であって、本発明に係る燃焼排ガス処理方法は以下の態様に限定されない。

〔燃焼排ガス処理方法〕
本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、重金属類成分を含む燃焼対象物を燃焼処理した際に放出される燃焼排ガスを処理する方法である。燃焼排ガス処理方法は、廃棄物焼却施設、セメント製造工場、火力発電所、非鉄金属精錬工場等で用いられる各種燃焼装置から放出される燃焼排ガスの処理に用いられる。

本実施形態においては、燃焼対象物が重金属類成分を含む廃棄物であり、廃棄物を燃焼処理した際に放出される燃焼排ガスの処理を例として、燃焼排ガス処理方法を説明する。このような焼却処理は、図１に示すような焼却システム１００において実施される。したがって、本実施形態では、燃焼排ガス処理方法を、図１に示す焼却システム１００における焼却処理により放出される燃焼排ガスの処理に適用した形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法を実施する焼却システム１００の概要を説明する図である。図１に示すように、焼却システム１００は、焼却炉１、急冷塔２、洗浄塔３、集塵部４、誘引通風機５、煙突６、排水処理部７、及び供給部８を備えている。また、焼却システム１００において、燃焼排ガスの処理を行う、急冷塔２、洗浄塔３、集塵部４、誘引通風機５、煙突６、排水処理部７、及び供給部８を併せて、燃焼排ガス処理装置１０と称する。焼却システム１００に含まれる燃焼排ガス処理装置１０は、例えば、湿式の燃焼排ガス処理装置であり得る。

焼却システム１００において、焼却炉１から放出される燃焼排ガスは、図１中破線矢印に示すように、まず、急冷塔２に送られる。そして、燃焼排ガスは、図１中破線矢印に示すように、急冷塔２、洗浄塔３、集塵部４、及び誘引通風機５の順に送られ、煙突６から大気中に排気される。

焼却炉１では、廃棄物を焼却することによって、高温環境下で分解するダイオキシン類等の有害物質を分解して無害化し、さらに、廃棄物の容積を低減する。焼却炉１において廃棄物を加熱した際に放出される燃焼排ガスには、廃棄物に含まれていた、高温環境下で分解しない水銀等の重金属類成分が、ガス状又はイオン状の状態で含有される。燃焼排ガス処理方法は、このような燃焼排ガス中に含有されるガス状又はイオン状の重金属類成分を燃焼排ガスから分離することで、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を低減する。

焼却する廃棄物は、焼却前にその含有成分を分析し、焼却により排出される燃焼排ガス中の重金属類成分の種類や含有量を測定してもよい。これにより、燃焼排ガス処理方法において、燃焼排ガス中の重金属類成分の種類や含有量に応じた処理を行うことができる。また、焼却炉１における焼却後に放出された燃焼排ガスを、燃焼排ガス処理方法に供する前に分析して、重金属類成分の種類や含有量を測定してもよい。

焼却炉１は、例えば、ストーカ式焼却炉、ロータリーキルン型焼却炉、それらを併用した焼却炉等であり得る。廃棄物は、コンベヤ等の搬送装置を用いて連続的に焼却炉１に供給されてもよいし、クレーン等の搬送装置を用いて断続的に焼却炉１に供給されてもよい。焼却炉１における焼却温度と焼却時間は廃棄物の量および含有成分によって調整してもよい。

（供給工程）
燃焼排ガス処理方法は、ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給工程を含む。

供給工程においては、焼却炉１の直後に配置された急冷塔２の入口２ａにおいて、供給部８から矢印Ａに示すように燃焼排ガスに薬剤を供給する。急冷塔２の入口２ａは、急冷塔２の焼却炉１側の開口であり、焼却炉１から排出された直後の燃焼排ガスが流入する。焼却炉１において、重金属類成分を含有する廃棄物は、例えば、８００℃以上で焼却される。この焼却処理により焼却炉１から排出される燃焼排ガスの温度は、８００℃以上であり、例えば、９５０℃以下である。焼却炉１から排出された燃焼排ガスは直ちに急冷塔２に送られるため、急冷塔２の入口２ａにおける燃焼排ガスの温度は、８００℃以上であり、例えば、９５０℃以下である。したがって、供給工程における燃焼排ガスの温度は、８００℃以上であり、例えば、９５０℃以下である。

燃焼排ガス中には、重金属類成分を含有する廃棄物に由来する重金属類成分が含まれている。供給工程における燃焼排ガスの温度は８００℃以上であるので、燃焼排ガスに含まれる重金属類成分の多くはガス状又はイオン状である。このガス状又はイオン状の重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を燃焼排ガスに供給することで、燃焼排ガス中のガス状又はイオン状の重金属類成分と薬剤とを接触させる。これにより、燃焼排ガス中のガス状又はイオン状の重金属類成分と薬剤とが反応し、固体状の重金属類化合物が生成する。このように、燃焼排ガス中のガス状又はイオン状の重金属類成分を固体状の重金属類化合物とすることで、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を低減することができる。

また、供給工程を実施する急冷塔２においては、燃焼排ガスを冷却し、冷却した燃焼排ガスを洗浄塔３側の開口である出口２ｂから流出させる。急冷塔２の出口２ｂ近傍における燃焼排ガスの温度が、例えば、７０℃程度まで低下する。すなわち、供給工程においては、８００℃以上の温度の燃焼排ガスを冷却しながら薬剤を供給する。燃焼排ガスの冷却方法は、特に限定されないが、冷却水を供給する方法が挙げられる。

特許文献１及び２に示したような従来の乾式の燃焼排ガス処理方法においては、ボイラーにおける燃焼排ガスの温度が９００℃程度であり、その後、エコノマイザーを通して２００℃〜３００℃まで減温される。そして、従来の乾式の燃焼排ガス処理方法においては、２００℃〜３００℃まで減温された燃焼排ガスに対してキレート剤を噴霧することで、水銀粒子を燃焼排ガスから分離している。

一方、供給工程においては、急冷塔２の入口２ａにおいて、重金属類成分の多くがガス状又はイオン状である８００℃以上の高温の燃焼排ガスに、供給部８から薬剤を供給する。これにより、薬剤と重金属類成分とがより反応しやすい。したがって、薬剤を供給してから燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量が低減するまでの時間が短く、反応性が高い。それと同時に、供給工程においては、燃焼排ガスを冷却するので、薬剤の熱分解が防止される。すなわち、供給工程によって、重金属類成分と薬剤との反応性の向上、及び、薬剤の熱分解防止というトレードオフの関係の両方を充足する燃焼排ガス処理を実現している。

供給工程において、薬剤を供給する方法は特に限定されないが、例えば、急冷塔２の入口２ａ近傍から、薬剤を溶解させた水溶液や粒子状の薬剤を噴霧する方法が挙げられる。これにより、急冷塔２に流入する燃焼排ガスに効率よく薬剤を供給することができる。

また、供給工程において、燃焼排ガスを冷却する冷却水と共に、薬剤を燃焼排ガスに供給してもよい。燃焼排ガスを冷却する冷却水と共に薬剤を供給することで、燃焼排ガスの冷却と燃焼排ガスと薬剤との接触を同時に行うことができる。これにより、薬剤の熱分解を防止しつつ、薬剤と燃焼排ガス中の重金属類成分とを効率よく反応させることができる。さらに、冷却水と共に薬剤を供給することで、薬剤と反応して固体状となった重金属類化合物を水と共に洗い流し、燃焼排ガスから重金属類化合物を効率よく分離することができる。また、冷却水により燃焼排ガス中の埃や塵等の他の不純物も洗い流される。

薬剤と共に供給した冷却水は、重金属類化合物と共に急冷塔２から排出され、排水処理部７に送られる。排水処理部７には、急冷塔２、洗浄塔３、及び集塵部４から排出された洗煙排水が貯水される。排水処理部７に貯水された洗煙排水は、重金属類化合物を除去した後に、循環冷却水として急冷塔２に戻されてもよい。

＜重金属類成分＞
燃焼排ガスに含まれる重金属類成分は、焼却炉や燃焼装置から排出された燃焼排ガスに含まれる重金属類成分であり、排出基準等により燃焼排ガスを大気中に放出させる際の含有量が規制されている成分であり得る。このような重金属類成分は、例えば、水銀、鉛、銅、亜鉛、ヒ素、クロム、及びカドミウムからなる群から選択される１つ以上の成分であり得る。上記の重金属類は、２０２０年現在、日本の大気汚染防止法において定められる「ばい煙発生施設」の排出基準において、「有害物質」、又は「有害大気汚染物質」として定められている。

＜薬剤＞
供給工程において供給する薬剤は、ガス状又はイオン状の重金属類成分と反応して、固体状の重金属類化合物を生成する薬剤である。このような薬剤は、燃焼排ガス中に含まれる重金属類成分の種類や量に応じて適宜選択することができる。

供給工程において供給する薬剤は、キレート剤であることが好ましい。キレート剤を用いることにより、ガス状又はイオン状の重金属類成分と反応して、好適に固体状の重金属類化合物を生成することができる。

また、キレート剤は、ジチオカルバミン酸基を有する化合物であることが好ましい。具体的には、キレート剤は、ジチオカルバミン酸ナトリウム系化合物、ジチオカルバミン酸アンモニウム系化合物および脂肪族ポリジチオカルバミン酸系化合物からなる群から選択される１つ以上の化合物であることが好ましい。これらのキレート剤を用いることで、好適に固体状の重金属類化合物を生成することができる。

また、供給工程において供給する薬剤は、キレート剤以外にも、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウムのようなアルカリ剤、硫化物、活性炭等の他の薬剤を含んでもよい。

＜薬剤の供給量＞
供給工程において供給する薬剤の量は、燃焼排ガス中に含まれる重金属類成分の種類や量に応じて適宜選択するが、コスト削減や環境への配慮から、適切な量を薬剤の量を算出して供給することが好ましい。供給工程において供給する薬剤の量は、例えば、回帰分析により求められる回帰式により求められる。当該回帰式は、薬剤の供給量と重金属類成分の除去濃度との散布図を作成し、散布図上のプロットから直接求めることができる。例えば、当該散布図において、最小二乗法により回帰直線を求め、求めた回帰直線から回帰式を得る。

すなわち、まず、燃焼排ガスに薬剤を供給した際の重金属類成分の除去濃度を、以下の式（１）に基づいて、算出する。

重金属類成分の除去濃度＝（キレート剤供給前の重金属類成分濃度−キレート剤供給後の重金属類成分濃度）／キレート剤供給前の重金属類成分濃度・・・（１）
そして、得られた重金属類成分の除去濃度とキレート剤の供給量との散布図を作成し、以下の式（２）の回帰式を求める。Ｘは、回帰分析により求められる係数である。
薬剤添加量＝重金属類成分の除去濃度／Ｘ・・・（２）

これにより、式（２）に求める重金属類成分の除去濃度を当てはめれば、それを達成するために必要な薬剤添加量を算出することができる。例えば、水銀の場合、大気防止汚染法における水銀排出施設である廃棄物焼却炉は、２０２０年現在、大気中に放出される燃焼排ガス中の基準含有量は５０μｇ／Ｎｍ^３となっている。そのため、キレート剤供給前の水銀濃度から基準含有量を引いた値を重金属類成分の除去濃度として式（２）に当てはめれば、必要な薬剤添加量が算出される。このように、燃焼排ガス中の重金属類成分の基準含有量に基づき必要な薬剤供給量を設定することで、大気汚染防止法等で定められた排出基準を遵守しつつ、キレート剤の供給量を最小限に抑えることが可能である。なお、廃棄物の加熱が進行して燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量が増加するのに従って、供給工程において供給する薬剤の量も段階的に増加させてもよい。

供給工程においては、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を、５０μｇ／Ｎｍ^３以下に低減することが好ましく、３０μｇ／Ｎｍ^３以下に低減することがより好ましい。また、供給工程においては、燃焼排ガス中の重金属類成分の８０％以上を除去することが好ましく、８５％以上を除去することがより好ましい。

なお、最終的に煙突６から大気中に放出される際の燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量が、排出基準を満たしていればよい。例えば水銀の場合、煙突６から大気中に放出される燃焼排ガス中の基準含有量は５０μｇ／Ｎｍ^３以下となっていれば、供給工程の直後、すなわち、急冷塔２の出口２ｂにおける重金属類成分の含有量が基準含有量より多くてもよい。

供給工程において、重金属類成分の含有量が低減した燃焼排ガスは、急冷塔２の出口２ｂから洗浄塔３に送られ、その後の処理が施される。

（洗浄工程）
燃焼排ガス処理方法は、供給工程の後に、さらに洗浄工程を含んでもよい。洗浄工程は、供給工程において重金属類成分の含有量が低減された燃焼排ガスを洗浄し、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量をさらに低減する。洗浄工程は、洗浄塔３において行われ、急冷塔２の出口２ｂから排出され、洗浄塔３に流入した燃焼排ガスを洗浄する。また、洗浄工程においては、燃焼排ガスに含まれる埃や塵等の他の不純物も取り除かれる。

洗浄工程における燃焼排ガスの洗浄方法は特に限定されないが、例えば、燃焼排ガスに水を噴霧して、重金属類成分を洗煙排水と共に洗い流す方法が挙げられる。燃焼排ガスを洗浄した洗煙排水は、重金属類成分と共に洗浄塔３から排出され、排水処理部７に送られる。また、燃焼排ガスに塩素等のハロゲン成分が含有される場合には、燃焼排ガスに苛性ソーダ水溶液等を噴霧することで、燃焼排ガス中のハロゲン成分を除去することができる。

（集塵工程）
燃焼排ガス処理方法は、供給工程の後に、さらに集塵工程を含んでもよい。集塵工程は、供給工程において重金属類成分の含有量が低減された燃焼排ガス中に含まれる固体状の重金属類化合物を集塵して、重金属類化合物を燃焼排ガスからさらに分離する。集塵工程は、集塵部４において行われ、洗浄塔３から排出され、集塵部４に流入した燃焼排ガス中の成分を集塵して燃焼排ガスから分離する。また、集塵工程においては、燃焼排ガスに含まれる埃や塵等を含む他の固体状の不純物も併せて集塵し、燃焼排ガスから分離する。

集塵工程における燃焼排ガスからの集塵方法は特に限定されないが、例えば、湿式電気集塵機を用いて脱塵処理する方法、バグフィルターを用いる方法、このような複数の装置を組み合わせて用いる方法が挙げられる。集塵工程において集塵された重金属類化合物は、水と共に集塵部４から排出され、排水処理部７に送られる。

（分析工程）
供給工程、洗浄工程、集塵工程等において燃焼排ガス処理された燃焼排ガスは、誘引通風機５により流量を調整しながら煙突６から放出される。煙突６から燃焼排ガスを放出する前に、煙突６の出口６ａにおいて燃焼排ガスの重金属類成分の含有量を測定する分析工程を行ってもよい。これにより、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量が十分に少なければ問題なしとし、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量が十分に少なくなければ、供給工程における薬剤の添加量を増やしたり、洗浄工程及び集塵工程を増やしたりすればよい。

〔燃焼排ガス処理装置〕
本発明の燃焼排ガス処理装置は、ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給部を備えている。すなわち、本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理装置は、上述した本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法を実施する燃焼排ガス処理装置１０の一態様である。したがって、本発明の燃焼排ガス処理装置の詳細については、上述した本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法の説明に準じる。

〔廃棄物の焼却方法及び焼却システム〕
上述したように、本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、重金属類成分を含む廃棄物の焼却方法において利用されるものである。また、本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理装置は、重金属類成分を含む廃棄物の焼却システムに含まれるものである。したがって、燃焼排ガス処理方法を含む、重金属類成分を含む廃棄物の焼却方法、及び、燃焼排ガス処理装置を備えた、重金属類成分を含む廃棄物の焼却システムについても、本発明の範疇に含まれる。

〔まとめ〕
本発明を以下のように表現することもできる。

上記の構成によれば、燃焼排ガス中のガス状又はイオン状の重金属類成分を固体状の重金属類化合物とすることで、燃焼排ガス中の重金属類成分の含有量を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、前記供給工程において、前記燃焼排ガスを冷却しながら前記薬剤を供給してもよい。

上記の構成によれば、重金属類成分と薬剤との反応性が向上すると共に、薬剤の熱分解を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、前記供給工程において、前記燃焼排ガスを冷却する冷却水と共に、前記薬剤を前記燃焼排ガスに供給してもよい。

上記の構成によれば、燃焼排ガスの冷却と燃焼排ガスと薬剤との接触を同時に行うことができると共に、薬剤と反応して固体状となった重金属類化合物を水と共に洗い流し、燃焼排ガスから重金属類化合物を効率よく分離することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、前記重金属類成分が、水銀、鉛、銅、亜鉛、ヒ素、クロム、及びカドミウムからなる群から選択される１つ以上の成分であってもよい。

上記の構成によれば、燃焼排ガス中のガス状又はイオン状の水銀、鉛、銅、亜鉛、ヒ素、クロム、及びカドミウムのいずれかの成分を固体状の化合物とすることで、燃焼排ガス中のこれらの成分の含有量を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、前記薬剤がキレート剤であってもよい。

上記の構成によれば、好適に固体状の重金属類化合物を生成することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼排ガス処理方法は、前記キレート剤が、ジチオカルバミン酸ナトリウム系化合物、ジチオカルバミン酸アンモニウム系化合物および脂肪族ポリジチオカルバミン酸系化合物からなる群から選択される１つ以上の化合物であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以下に本発明の実施例を説明する。なお、説明する実施例は一例であり、本発明は本実施例の構成には限定されない。

以下の実施例１、参考例１、および比較例１〜２では、焼却システム１００を用いて、水銀成分を含有する廃棄物を焼却した際に排出される燃焼排ガス中の水銀成分の除去量を評価した。

〔実施例１〕
数１０〜数１００ｍｇ／ｋｇの濃度で水銀を含有する廃棄物を、ロータリーキルン型の焼却炉１において、時間当たりの水銀量１５ｇ/ｈを投入し、１，０００〜１，１００℃で連続的に焼却し、水銀成分を含有する燃焼排ガスを排出させた。

焼却炉１から排出され、入口２ａから急冷塔２に流入した燃焼排ガスの、入口２ａ近傍における温度は、９００℃前後であった。急冷塔２の入口２ａ近傍において、供給部８からキレート剤としてジチオカルバミン酸ナトリウム系化合物（オリエンタル技研工業社製オリトールＳＴ）を供給した。キレート剤の供給量を段階的に変化させて供給し、６０分毎に約０．１ｍＬ／Ｎｍ^３ずつ増加させた。キレート剤は、室温の水で希釈し供給した。キレート剤供給後の出口２ｂにおける燃焼排ガスの温度は、約７０℃であった。

煙突６の出口６ａに設けたモニタリング水銀計により、燃焼排ガス中の水銀濃度をリアルタイムで測定した。煙突６におけるガス流量を、５１０００Ｎｍ^３／ｈに調整した。キレート剤供給前の燃焼排ガス中の水銀濃度は、１３７．４μｇ／Ｎｍ^３であり、これをブランクとした。

急冷塔２においてキレート剤を供給したタイミングにおける、煙突６における水銀濃度とブランクの水銀濃度とに基づき、キレート剤の供給による水銀除去率を以下の式（３）及び（４）に基づき算出した。
除去水銀濃度＝ブランク濃度−測定した水銀濃度・・・（３）
除去率＝除去水銀濃度／ブランク濃度・・・（４）
キレート供給量と、キレート供給時の除去水銀濃度及び除去率とを表１に示す。

また、キレート供給量と除去水銀濃度との関係をプロットしたグラフを図２に示し、キレート供給量と測定水銀濃度との経時変化をプロットしたグラフを図３に示す。図２は、実施例１におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。図３は、実施例１におけるキレート供給量及び水銀濃度の経時変化を示す図である。

表１、図２及び図３に示すように、急冷塔２の入口２ａにおいてキレート剤を供給した場合、最大水銀除去率は約８０％であった。また、キレート剤を供給した直後から水銀濃度が低下した。さらに、０．８２５ｍＬ／Ｎｍ^３以上の供給量でキレート剤を供給しても除去水銀濃度に変化がなかったことから、このキレート剤により除去可能な水銀濃度上限は約１１５μｇ／Ｎｍ^３であったと考えられる。

〔参考例１〕
実施例１において得られた、キレート供給量と除去水銀濃度との関係をプロットした散布図から、最小二乗法により回帰直線を求めたところ、図２に示す回帰直線が得られた。図２に示す回帰直線から、目標とする水銀含有量基準を満たすために必要なキレート供給量を算出するための以下の回帰式（５）が得られた。
キレート供給量＝除去水銀濃度／１９２.２８・・・（５）

排出基準を満たす水銀の基準含有量は５０μｇ／Ｎｍ^３であるため、水銀のブランク濃度から５０μｇ／Ｎｍ^３を引いた値を除去水銀濃度として式（５）に当てはめれば、基準を満たすために必要なキレート供給量が算出される。

参考例１において、実施例１と同様に同様の実験系を用いて水銀のブランク濃度を測定したところ、８１．４μｇ／Ｎｍ^３であった。水銀の基準含有量は５０μｇ／Ｎｍ^３であるため、８１．４μｇ／Ｎｍ^３から５０μｇ／Ｎｍ^３を引いた値が除去水銀濃度となる。この値を式（５）に当てはめたところ、基準を満たすために必要なキレート供給量は０．１５８μｇ／Ｎｍ^３と算出された。したがって、０．１５８μｇ／Ｎｍ^３以上の供給量でキレート剤を供給することで、燃焼排ガス中の水銀濃度が基準含有量を上回ることはないと考えられる。

そこで、算出されたキレート供給量により、実際に、基準含有量を満たすように水銀の含有量を低減することができるかを評価した。実施例１と同様の実験系において、煙突ガス流量４４０００Ｎｍ^３／ｈとし、０．２２９μｇ／Ｎｍ^３の供給量でキレート剤を供給した。結果を表２及び図４に示す。図４は、参考例１におけるキレート供給量及び水銀濃度の経時変化を示す図である。

表２及び図４に示すように、上述した式（５）に基づき算出したキレート供給量以上でキレート剤を供給すれば、水銀濃度が基準含有量である５０μｇ／Ｎｍ^３を下回ることが示された。

〔比較例１〕
比較例１では、実施例１と同様の実験系において、急冷塔２の出口２ｂ近傍においてキレート剤を供給した。比較例１では、３０分毎に約０．１ｍＬ／Ｎｍ^３ずつキレート剤を増加させた。キレート剤を供給する急冷塔２の出口２ｂにおける燃焼排ガスの温度は、約７０℃であった。煙突６におけるガス流量を４８０００Ｎｍ^３／ｈに調整した。キレート剤供給前の燃焼排ガス中の水銀濃度は、４０．２μｇ／Ｎｍ^３であり、これをブランクとした。

実施例１と同様に除去率を算出した結果を表３、図５及び図６に示す。図５は、比較例１におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。図６は、比較例１におけるキレート供給量及び水銀濃度の経時変化を示す図である。

表３、図５及び図６に示すように、急冷塔２の出口２ｂ近傍においてキレート剤を供給したところ、実施例１よりも水銀除去率は低く、また、キレート供給量を増やしても水銀の除去率は上がらなかった。なお、除去水銀濃度がマイナスの値をとなる場合があったが、焼却する廃棄物に含まれる成分の影響が考えられる。

〔比較例２〕
比較例２では、実施例１と同様の実験系において、急冷塔２の出口２ｂ近傍においてキレート剤を供給した。比較例２では、６０分毎に約０．１ｍＬ／Ｎｍ^３ずつキレート剤を増加させた。キレート剤を供給する急冷塔２の出口２ｂにおける燃焼排ガスの温度は、約７０℃であった。煙突６におけるガス流量を４７０００ｍ^３／ｈに調整した。キレート剤供給前の燃焼排ガス中の水銀濃度は、６０．３μｇ／Ｎｍ^３であり、これをブランクとした。

実施例１と同様に水銀除去率を算出した結果を表４、図７及び図８に示す。図７は、比較例２におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。図８は、比較例２におけるキレート供給量と除去水銀濃度との関係を示す図である。

表４、図７及び図８に示すように、急冷塔２の出口２ｂ近傍においてキレート剤を供給したところ、実施例１よりも水銀除去率は低かった。

本発明は、燃焼排ガスに含有される重金属類を燃焼排ガスから減ずる方法およびその装置に利用することができる。

１焼却炉
２急冷塔
３洗浄塔
４集塵部
５誘引通風機
６煙突
７排水処理部
８供給部
１０燃焼排ガス処理装置
１００焼却システム

Claims

ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給工程を含む、燃焼排ガス処理方法。
前記供給工程において、前記燃焼排ガスを冷却しながら前記薬剤を供給する、請求項１に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記供給工程において、前記燃焼排ガスを冷却する冷却水と共に、前記薬剤を前記燃焼排ガスに供給する、請求項２に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記重金属類成分が、水銀、鉛、銅、亜鉛、ヒ素、クロム、及びカドミウムからなる群から選択される１つ以上の成分である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記薬剤がキレート剤である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼排ガス処理方法。
前記キレート剤が、ジチオカルバミン酸ナトリウム系化合物、ジチオカルバミン酸アンモニウム系化合物および脂肪族ポリジチオカルバミン酸系化合物からなる群から選択される１つ以上の化合物である、請求項５に記載の燃焼排ガス処理方法。
ガス状又はイオン状の重金属類成分を含有する８００℃以上の温度の燃焼排ガスに、前記重金属類成分と反応して固体状の重金属類化合物を生成する薬剤を供給する供給部を備えた、燃焼排ガス処理装置。