JP2994789B2

JP2994789B2 - 燃焼排ガス中の水銀除去方法

Info

Publication number: JP2994789B2
Application number: JP3120314A
Authority: JP
Inventors: 惠志田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH04346822A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は都市ごみ焼却炉、産廃焼
却炉、し尿・下水汚泥焼却炉の排ガス及びその他の燃焼
装置よりの排ガス中の水銀及び水銀化合物の除去方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼排ガス中の水銀及び水銀化合物の除
去方法として従来より湿式除去法と乾式除去法とがあ
り、これらの概要を以下に示す。

【０００３】（１）湿式除去法；この方法は水銀吸収液
として過マンガン酸カリウム−硫酸混液、次亜塩素酸−
食塩溶液、チオ尿素、硫化ソーダ、チオ硫酸ソーダ等の
水溶液を用い、気液接触によりガス中の水銀を液側へ移
行させるものである。

【０００４】（２）乾式除去法；この方法は活性炭、無
機系担体に、硫黄または硫黄化合物、水銀とアマルガム
を生成する金属またはその金属のハロゲン化物を担持
し、これらの吸着・反応剤と水銀含有排ガスを接触させ
て水銀を捕捉・除去するものである。これらの吸着・反
応剤は通常固定層または移動層式の反応器内に収められ
使用されるか、あるいは直接煙道中に噴射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の湿式除去法は水
銀を含有する排水の処理が必要となる。また従来の乾式
除去法は次に示す問題点がある。

【０００６】（１）ガスとの接触面積を大きくとるため
に必然的に装置が大型化する。

【０００７】（２）反応器出口の水銀濃度が許容値以上
になる前に吸着・反応剤を交換する操作とそのための設
備が必要となる。

【０００８】（３）吸着・反応剤の成分は大部分が担体
成分であり、これらを再生しないで用いる場合には経済
的に不利であるし、再生する場合にも水銀を脱着して回
収する設備が必要となる。

【０００９】（４）上述したような欠点を解消するため
に、本出願人は１０〜３００メッシュに調整した硫黄ま
たは硫黄化合物を１２０〜４００℃の燃焼排ガスの煙道
中に粉体状で噴射し、排ガス中の水銀及び水銀化合物を
化学的に安定な硫化水銀の粉末とし、噴射後流側の集じ
ん装置で排ガス中より燃焼ばいじんと一緒に除去する方
法を提案（特願昭６０−５９７５、特願昭６０−６００
８）したが、これらの方法の水銀除去率は５０〜６０％
であり、除去率が十分でなかった。

【００１０】本発明は従来の乾式除去法におけるような
欠点のない排ガス中の水銀及び水銀化合物の乾式除去方
法を提供せんとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は１２０〜３００
℃の燃焼排ガスの煙道中に、１０〜３００メッシュに調
整した炭素粉末を、燃焼ばいじん中の未燃炭素との合計
量が捕集灰に対して２〜６重量％の範囲になるように噴
射し、前記排ガス中の水銀及び水銀化合物を化学的に安
定な塩化第一水銀とし、噴射後流側に集じん器を設けて
排ガス中より燃焼ばいじんと一緒に除去することを特徴
とする燃焼排ガス中の水銀及び水銀化合物の除去方法で
ある。

【００１２】本発明において使用される集じん器として
は、ろ過式集じん器、電気集じん器のいずれでもよい。
また炭素粉末としては活性炭、コークス粉末、褐炭など
が使用しうる。

【００１３】

【作用】燃焼排ガス中の水銀は８０〜９０％が塩化第二
水銀の形態で存在し、残りは金属水銀が大半を占めてい
ると考えられている。又、これらは大半がガス状態で存
在するため、集じん器での捕集が困難である。ところが
炭素粉末及び燃焼ばいじん中の未燃炭素は水銀及び水銀
化合物との親和性が強く、還元反応（塩化第一水銀を生
成）もしくは吸着作用（金属水銀）によって、炭素粉末
及び未燃炭素を含む捕集灰に水銀及び水銀化合物が固定
されるので集じん器での捕集が容易になる。

【００１４】本発明で使用する炭素粉末及び未燃炭素と
水銀または水銀化合物との反応は下記の通りである。

【００１５】（ｉ）水銀（Ｈｇ）Ｃ＋Ｈｇ → Ｃ・・・Ｈｇ（吸着）上記のようにＨｇは炭素表面に吸着されて粉体中に固定
される。

【００１６】（ii）水銀化合物（例えば、ＨｇＣｌ₂では）Ｃ＋ＨｇＣｌ₂ → Ｈｇ₂Ｃｌ₂

【００１７】すなわち、塩化第二水銀は炭素によって塩
化第一水銀に還元され、塩化第一水銀の蒸気圧は塩化第
二水銀に比べて極めて低く、１２０〜３００℃の温度域
では固体状になり、炭素粉末及び未燃炭素を含む捕集灰
に固定される。

【００１８】また、燃焼ばいじん中の未燃炭素は被燃焼
物の性状及び燃焼状態によって異なるが、一般に燃焼ば
いじんに対して１〜６重量％含有されている。

【００１９】炭素粉末の粒径は１０〜３００メッシュと
した。この理由は前記粉体と水銀及び水銀化合物の反応
は固気相反応（固体・・・炭素粉末、気相・・・水銀及
び水銀化合物）であるので、反応を促進させるために
は、固体、すなわち炭素粉末の表面積を大きくする必要
がある。この表面積を大きくするには、炭素粉末の粒子
を極力小さくする必要があり、１０〜３００メッシュと
した。また、本発明方法では、炭素粉末は排ガス中へ噴
射して、気流に乗せる必要があることから、実際には２
００〜３００メッシュが好適である。

【００２０】通常の燃焼排ガスの露点は１００〜１２０
℃以上あり、それ以下では結露を生じて、炭素粉末が濡
れ現象を起し、炭素粉末の固着・付着やノズルの閉塞現
象が起るので、１２０℃以上での操作が必要である。ま
た使用する炭素粉末は高温で燃焼するので、燃焼温度以
下での操作が必要であり、３００℃が上限である。この
ことから、反応温度は１２０〜３００℃としたが、好適
には１５０〜２５０℃である。

【００２１】捕集灰中の炭素含有量は２〜６重量％好適
には３〜５重量％である。炭素含有量が低い場合には前
述の還元反応が不十分となって、水銀除去率が低くな
り、逆に炭素含有量が多すぎても除去効率は変わらない
が経済的に問題があるからである。

【００２２】本発明の一実施態様を図１に従って詳述す
る。図１において、１は燃焼排ガス発生源（例えば都市
ごみ焼却炉、産廃焼却炉、し尿・下水汚泥焼却炉）、２
は排ガスダクト、３は電気集じん器、４は排気ファン、
５は煙突、６は炭素粉末供給ノズル、７は炭素粉末噴射
ダクト絞り部、８は炭素粉末サイロ、９は炭素粉末定量
供給機、１０は炭素粉末輸送空気ファン、１１は捕集灰
である。

【００２３】燃焼排ガス発生源１で発生した水銀及び水
銀化合物を含む燃焼排ガス中に、電気集じん器３のガス
流れ前方の排ガスダクト２に設けた炭素粉末噴射ダクト
絞り部７で、炭素粉末供給ノズル６によって炭素粉末を
噴射する。炭素粉末及び燃焼ばいじん中の未燃炭素は迅
速に排ガス中の水銀及び水銀化合物と反応し、水銀をガ
ス側から粉体側へ固定する。水銀を固定した炭素粉末と
燃焼ばいじんは電気集じん器３で捕集され、捕集灰１１
として系外へ排出される。水銀及び水銀化合物が取り除
かれた燃焼排ガスは排気ファン４を経由して煙突５より
排出される。

【００２４】燃焼排ガス中に捕集灰中の炭素含有量が２
〜６重量％になるように炭素粉末を噴射することにより
最高８８％の水銀除去ができる。すなわち、炭素含有量
が水銀の除去には有効であって炭素粉体の形態例えば活
性炭であるとか未燃炭素であるとかには関係がない。

【００２５】以上の実施態様は集じん器として電気集じ
ん器を使用した例であるが、電気集じん器の代りに、ろ
過集じん器（バグフィルタ）を使用することもできる。
この場合、水銀を固定した炭素粉末と燃焼ばいじんはバ
グフィルタ上に捕集され、逆洗操作によって払い落され
て系外に排出される。未反応の炭素粉末が一緒にバグフ
ィルタ上にケーキ層を形成するので、その層を燃焼ばい
じんを含む排ガスが通過するとき、更に、水銀及び水銀
化合物と炭素粉末との固気反応が進行し、水銀除去効率
が高まる。

【００２６】燃焼排ガス中に炭素粉末を燃焼ばいじん中
の未燃炭素との合計量が捕集灰に対して２〜６重量％に
なるように噴射し、バグフィルタ上で捕集することによ
り最高９８％の水銀除去ができる。なおバグフィルタ上
の反応温度は排ガス（酸性を有する）の低温腐食防止の
観点から１２０℃以上とする必要がある。またバグフィ
ルタの耐熱性の問題から好ましくは３００℃以下とする
のがよい。

【００２７】

【実施例】（例１）２００〜２５０℃のごみ焼却炉排ガ
ス（水銀濃度０．５ｍｇ／Ｎｍ³、灰中未燃炭素３．４
重量％）に、粒度２００〜３００メッシュの活性炭を噴
射し、電気集じん器で捕集したところ、図２の白丸印の
結果が得られた。

【００２８】（例２）２００〜２５０℃のごみ焼却炉排
ガス（水銀濃度０．３ｍｇ／Ｎｍ³、灰中未燃炭素１．
４重量％）に、粒度５０〜１００メッシュの活性炭を噴
射し、電気集じん器で捕集したところ、図２の黒丸印の
結果が得られた。

【００２９】（例３）２００〜２５０℃のごみ焼却炉排
ガス（水銀濃度０．５ｍｇ／Ｎｍ³、灰中未燃炭素３．
４重量％）に、粒度２００〜３００メッシュの活性炭を
噴射し、後流に設置したガラス繊維よりなるバグフィル
タ（該温度２３０℃）にて微粒物を捕集した。その結
果、図３の白丸印の結果が得られた。

【００３０】（例４）２００〜２５０℃のごみ焼却炉排
ガス（水銀濃度０．３ｍｇ／Ｎｍ³、灰中未燃炭素１．
４重量％）に、粒度５０〜１００メッシュの活性炭を排
ガス中に１ｇ／Ｎｍ³になるように噴射し、例３と同じ
バグフィルタで微粒物を捕集した。その結果、図３の黒
丸印の結果が得られた。

【００３１】

【発明の効果】燃焼排ガス中に炭素粉末を噴射し、燃焼
ばいじん中の未燃炭素と併せてガス状態にある水銀及び
水銀化合物を反応させ、水銀をガス側から粉体側へ固定
すると共に、水銀を固定した粉体は燃焼ばいじんと共に
集じん器で捕集して系外へ排出するので、燃焼排ガスか
ら水銀及び水銀化合物を除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様の説明図

【図２】電気集じん器を使用した本発明の実施例の結果
を示す図表

【図３】バグフィルタを使用した本発明の実施例の結果
を示す図表

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１２０〜３００℃の燃焼排ガスの煙道中
に、１０〜３００メッシュに調整した炭素粉末を、燃焼
ばいじん中の未燃炭素との合計量が捕集灰に対して２〜
６重量％の範囲になるように噴射し、前記排ガス中の水
銀及び水銀化合物を化学的に安定な塩化第一水銀とし、
噴射後流側に集じん器を設けて排ガス中より燃焼ばいじ
んと一緒に除去することを特徴とする燃焼排ガス中の水
銀及び水銀化合物の除去方法。