JP3293472B2 - 廃棄物焼却排ガスからの製鋼用脱硫剤の製造方法 - Google Patents

廃棄物焼却排ガスからの製鋼用脱硫剤の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみなどの廃
棄物を焼却した際に発生する排ガスを浄化処理すること
により得られる製鋼用脱硫剤の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ等の廃棄物はその多くが焼却処
理されているが、焼却炉で発生した排ガス中には、塩化
水素などの有害なガスや媒塵が含まれているので、廃棄
物の焼却時には、排ガスの浄化処理が行われる。この排
ガスの浄化処理法の一つとして、排ガス中に消石灰粉を
吹き込んで塩化水素などの酸性ガスを吸収させる乾式法
による除去方法がある。
【0003】都市ごみ焼却設備において、上記乾式法に
よる排ガスの浄化処理は、従来、図2に示されている方
法によって行われている。この排ガス処理方法において
は、焼却炉1で発生した排ガスが、まず、減温塔などの
ガス冷却装置20へ導入されて冷却される。次いで、こ
の排ガス中に消石灰粉が吹き込まれ、排ガス中の塩化水
素などが消石灰と反応して吸収される。この消石灰粉が
吹き込まれた排ガスは集塵機21へ導入され、消石灰粉
の吹き込みによって生成した塩化カルシウムなどの反応
生成物や未反応消石灰が廃棄物焼却炉から飛散してきた
媒塵と共に捕集され除去される。このようにして浄化さ
れた排ガスは大気放出される。
【0004】一方、集塵機21の捕集物は有害な重金属
類を含んでおり、特別管理一般廃棄物に指定されている
ものであるので、厚生大臣が指定する4方法、すなわ
ち、溶融固化処理、セメント固化処理、薬剤による安定
化処理、または酸抽出による安定化処理のうちの何れか
の方法によって処理された後、廃棄処分される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の排ガス
浄化処理は、消石灰を粉体の状態で吹き込む乾式法によ
るものであり、酸性ガスと消石灰の反応率が低いので、
消石灰粉は大過剰に吹き込まれる。このため、上記の排
ガス浄化処理を行った際に集塵機から排出する捕集物中
には、有害物質が含まれている上に、多量の未反応消石
灰や塩化カルシウムが含まれており、その処理・処分に
おいては、幾つかの解決すべき問題がある。
【0006】まず、上記捕集物の廃棄処分に際しては、
種々の問題が起こる。すなわち、上記捕集物は、媒塵と
カルシウム化合物の混合物であって、未反応消石灰や塩
化カルシウムなどのカルシウム化合物を約50%以上も
含んでいるので、これを安定化処理する場合、上記カル
シウム化合物を含んでいる分だけ処理量が増加してしま
う。
【0007】また、その安定化処理を上記何れの方法に
よって行っても、未反応消石灰や塩化カルシウムによっ
て次に記すような問題が引き起こされる。
【0008】溶融固化処理においては、その溶融法が
電気抵抗式溶融炉を用いる方法であるときには、塩化カ
ルシウムの溶融物が多量に生成し、これが分離して溶融
塩層を形成するので、電極間に流れる電流が溶融塩層に
集中する障害が発生し、溶融炉の操業が著しく阻害され
る。
【0009】また、セメント固化処理においては、固
化物が廃棄された後に、固化物中の塩化カルシウムが溶
解し、固化物が徐々に崩壊してしまうので、有害な重金
属などが流出する恐れがある。
【0010】そして、薬剤による安定化処理において
は、廃棄処分後に、未反応消石灰が溶解し、アルカリ排
水が流出する恐れがある。
【0011】さらに、酸抽出による安定化処理におい
ては、酸類によって重金属を抽出する際に、未反応の消
石灰を中和しなければならないので、多量の酸類が消費
され、処理コストが非常に高くなる。
【0012】このように、集塵機の捕集物に含まれてい
る多量のカルシウム化合物は、捕集物を廃棄処分する際
の処理量の増加をもたらすと共に、処理時に新たな問題
を発生させたり、あるいは廃棄処分後にもトラブルを引
き起こすものであり、上記捕集物を処分する際の阻害物
質になっている。
【0013】ところが、未反応消石灰や塩化カルシウム
の扱いを資源リサイクルの面からみた場合、上記捕集物
を廃棄処分することによって、その中に含まれている多
量のカルシウム源が廃棄されてしまうことになる。この
ため、上記捕集物中の未反応消石灰や塩化カルシウムな
どのカルシウム化合物を使用可能な状態で回収すること
ができる方法の開発、およびその回収物の用途開発が望
まれている。
【0014】本発明は、消石灰粉の吹き込みによって生
成した反応生成物や未反応消石灰などよりなるカルシウ
ム化合物を良好な製鋼用の脱硫剤として回収することが
できる方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、廃棄物焼却炉で発生した排ガ
スを集塵処理して媒塵を除去し、次いで、この媒塵が除
去された排ガス中に消石灰粉を吹き込んで酸性ガスを吸
収させ、この消石灰粉が吹き込まれた排ガスを集塵処理
し、カルシウム化合物を主体とする粉体を捕集して該補
修物を製鋼用の脱硫剤として得る製鋼用脱硫剤の製造方
法である。
【0016】上記のように、集塵処理を2段階で行う
と、最初の集塵処理においては、廃棄物焼却炉から飛散
してきた媒塵が捕集され、2回目の集塵処理において
は、塩化水素を吸収した際の反応生成物である塩化カル
シウムや未反応の消石灰などのカルシウム化合物が捕集
される。すなわち、法の定めに従って処理しなくてはな
らない媒塵と通常の化学物質として扱うことができるカ
ルシウム化合物の粉体が別々に捕集される。
【0017】しかし、2回目の集塵処理で捕集された粉
体は未反応消石灰と塩化カルシウムを主体とするもので
はあるが、この粉体を塩化カルシウム源として使用しよ
うとしても、消石灰源として使用しようとしても、何れ
の場合にも、困難な問題に直面する。例えば、上記粉体
を塩化カルシウム源として使用しようとした場合、塩化
カルシウムはごく限られた用途にしか使用されないもの
である上に、捕集物中には多量の消石灰が混在してお
り、その用途はさらに狭められてしまうので、工業的レ
ベルで、上記粉体を使用することはできない。また、上
記粉体を消石灰源(アルカリ源)として使用しようとし
た場合、水溶性塩類である塩化カルシウムが多量に含ま
れているので、濃厚な塩類溶液が生成したり、あるいは
塩化水素が発生したり、あるいは塩化カルシウムによる
腐食が起こったりする不都合が生じ、上記粉体の工業的
レベルでの使用は難しい。
【0018】このように、上記粉体は、有害な重金属が
含まれていなくても、従来の用途においては、工業的レ
ベルで使用することはできないものである。
【0019】そこで、本発明者は、上記粉体の用途開発
をするための検討と試験を種々行った結果、上記粉体
が、製鉄所の製鋼工程において溶銑の脱硫処理をする際
に添加する脱硫剤として使用可能なものであるとの結論
を得た。すなわち、上記粉体を溶銑中に添加すると、未
反応の消石灰は脱硫剤として作用し、有効に消費され
る。一方、塩化カルシウムはフラックスとしての働きを
なし、スラグの流動性を上げるので、溶銑とスラグとの
接触、すなわち上記粉体中の消石灰と溶銑との接触がよ
くなり、脱硫反応の進行が促進される。
【0020】従って、排ガス中の塩化水素を吸収した際
に生成するカルシウム化合物の粉体と廃棄物焼却炉から
飛散してきた媒塵を別々に捕集すれば、上記カルシウム
化合物の粉体は製鋼用の脱硫剤として使用可能なものと
なるばかりでなく、これを脱硫剤として使用した場合に
は、塩化カルシウムがフラックスとしての働きをするの
で、別途にフラックスを添加する必要がない。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る実施の形態の
一例を示す図である。図1において、1はごみ焼却炉、
2は廃熱ボイラ、3は減温塔、4は第一の集塵機、5は
第二の集塵機を示す。また、6、7、8、9は上記機器
類を連結する煙道を示す。
【0022】ごみ焼却炉1で発生した排ガスは廃熱ボイ
ラ2へ導入されて冷却された後、減温塔3へ導入され
て、水が噴霧され、120〜230℃の間の設定された
温度まで冷却される。
【0023】この冷却された排ガスは第一の集塵機4へ
導入されて集塵処理され、焼却炉1から飛散してきた媒
塵が捕集される。この捕集物は抜き出され、前述のよう
な無害化処理がされた後、廃棄処分される。
【0024】媒塵の除去処理がなされた排ガスは煙道9
を通って第二の集塵機5へ送られる。そして、煙道9を
通過中の排ガスに対して消石灰粉が吹き込まれ、排ガス
と消石灰粉の混合が行われる。消石灰粉の吹き込みは、
排ガス中に含まれる酸性ガスの分析値(通常はHClの
値)に基づく所定量を消石灰貯槽10から定量的に抜き
出した後、空気によって気流輸送し、煙道9内へ噴出さ
せる操作によって行われる。吹き込まれた消石灰粉は排
ガス中の塩化水素などの酸性ガスと反応しながら気流輸
送され、その反応生成物や未反応の消石灰粉は排ガスと
共に第二の集塵機5へ入る。これらのカルシウム化合物
は第二の集塵機5で捕集される。塩化水素などの酸性ガ
スが除去され、カルシウム化合物の粉体が捕集されて除
かれた排ガスは煙突へ送られ、大気放散される。
【0025】そして、第二の集塵機5で捕集された粉体
は有害な重金属を含んでおらず、CaCl2 とCa(O
H)2 を主体とするものであるので、通常の化学物質と
して取り扱われ、製鋼用の脱硫剤として回収される。
【0026】なお、前記減温塔3出口における排ガスの
温度範囲は、次のようにして決められた。塩化水素など
の酸性ガスの吸収においては、排ガスの温度が低いほど
良好な結果が得られるが、その温度を適切な範囲に設定
しないと、種々の不具合が生ずる。まず、排ガスの温度
を250〜300℃付近にしておくと、排ガス中にはダ
イオキシン類の前駆物質となる有機物が残留しているの
で、媒塵の触媒作用によってダイオキシン類が再合成さ
れる。このため、排ガス温度の上限は230℃程度にす
るのが適当であるものとした。また、排ガス温度を12
0℃付近より低下させると、酸露点になって装置の腐食
が起こるので、その下限温度を120℃とした。しか
し、排ガス温度のより好ましい範囲は140〜200℃
である。
【0027】また、第二の集塵機5で捕集されたものの
中には多量の未反応消石灰が含まれているので、この捕
集物を再び煙道9中へ吹き込んで循環させれば、酸性ガ
スの除去率が向上する。この際の好ましい循環比は、消
石灰粉の吹き込み量に対し0.5〜3.0程度である。
【0028】また、本発明を実施する際に使用すること
ができる集塵機は、その型式が限定されるものではな
く、バグフィルタ、電気集塵機、あるいはサイクロンな
どであってもよい。しかし、上記のうち、特に、濾過式
集塵機であるバグフィルタが望ましい。バグフィルタを
第一の集塵機4として使用した場合には、高い集塵効率
が安定的に得られると共に、その濾布表面に媒塵の捕集
層が形成され、排ガスが上記捕集層を通過する間にダイ
オキシン類の吸着が促進される。また、バグフィルタを
第二の集塵機5として使用した場合には、その濾布表面
に未反応消石灰を含むカルシウム化合物の捕集層が形成
されるので、排ガスがこの捕集層を通過する間に酸性ガ
スの吸収が効率よく行われる。
【0029】
【実施例】図1に示す本発明の方法によって、ごみ焼却
排ガスの浄化処理を行いながら、製鋼用の脱硫剤を得
た。この試験においては、第一の集塵機4および第二の
集塵機5の双方をバグフィルタにした。試験の実施条件
は次の通りにした。
【0030】減温塔3出口の排ガス温度を200℃に
した。 消石灰粉の吹き込み量は、減温塔出口における排ガス
中の塩化水素量の2倍当量相当とし、排ガスに対し2.
9g/Nm3 の割合にした。
【0031】なお、この試験の実施中に測定した装置各
所における排ガス中の塩化水素および媒塵の平均濃度は
表1の通りであった。
【0032】
【表1】
【0033】上記条件で実施した試験の結果は、次の通
りであった。まず、排ガスの浄化処理状況については、
HCl除去率の平均は90%であった。
【0034】次に、第一の集塵機4で捕集された粉体の
分析値を表2に、第二の集塵機5で捕集された粉体の分
析値を表3に示す。また、表3の分析値から求めた第二
の集塵機の捕集粉体中の消石灰および塩類の含有率を表
4に示す。
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】第二の集塵機で捕集された粉体の組成は、
表3および表4に記載のように、カルシウム化合物を主
体とするものであり、重金属の含有量はごく微量であっ
た。
【0039】そして、上記粉体を製鋼用の脱硫剤として
使用する試験を行った結果は、次の通りであった。上記
粉体を窒素ガスをキャリアガスとして1400℃の溶銑
中へ、溶銑トン当たり32kg(CaOとして、8kg)の
割合で吹き込み、脱硫処理をしたところ、処理前に0.
03%であった溶銑中硫黄含有率が0.002%まで低
下し、脱硫率は93%であった。
【0040】この脱硫率は、生石灰を脱硫剤とし、フラ
ックスとして螢石を添加(CaO:CaF2 =95:
5)して脱硫処理をした場合の値と略同じであり、良好
の結果であった。
【0041】このように、第二の集塵機5で捕集された
粉体は製鋼用の脱硫剤として使用可能なものであるばか
りでなく、高価な螢石(フラックス)を添加しなくて
も、良好な結果が得られる脱硫剤であることが確認され
た。
【0042】次に、比較のために、図2に示した従来の
方法によって、ごみ焼却排ガスの浄化処理を行った。こ
の試験においては、集塵機21をバグフィルタにした。
そして、集塵処理を1段で行ったこと以外の条件は、実
施例の場合と同じにした。
【0043】なお、この試験の実施中に測定した装置各
所における排ガス中の塩化水素および媒塵の平均濃度は
表1の通りであった。
【0044】上記条件で実施した試験の結果は、次の通
りであった。まず、有害ガスの除去状況については、H
Cl除去率の平均が84%であり、実施例の値には及ば
ない結果になった。
【0045】そして、集塵機で捕集された粉体の分析値
は表5の通りであった。また、表5の分析値から求めた
集塵機の捕集粉体中の消石灰および塩類の含有率を表6
に示す。
【0046】
【表5】
【0047】
【表6】
【0048】表5および表6に記載のように、1段の集
塵装置で捕集された粉体には、有害な重金属が規制値以
上の含有率で含まれており、この粉体はその分析値から
算定される消石灰と塩化カルシウムの含有率が50%以
上にも達するものであるにもかかわらず、カルシウム源
として使用することができないものであった。
【0049】
【発明の効果】本発明においては、廃棄物焼却炉で発生
した排ガスを集塵処理して媒塵を除去し、次いで、この
排ガス中に消石灰粉を吹き込んで酸性ガスを吸収させた
のち集塵処理するので、有害な重金属を含む媒塵と、消
石灰粉の吹き込みによって生成した塩化カルシウムや未
反応消石灰などのカルシウム化合物を主体とする粉体が
別々に捕集される。このように、分別されて捕集された
カルシウムと化合物を主体とする粉体が、脱硫反応を行
う消石灰の他にフラックスとして働く塩化カルシウムを
含むものであるので、この粉体を、フラックスの添加を
要しない製鋼用の脱硫剤として回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態の一例を示す図であ
る。
【図2】従来から行われている廃棄物焼却排ガスの処理
方法を示す図である。
【符号の説明】
1 ごみ焼却炉 2 廃熱ボイラ 3 減温塔 4 第一の集塵機 5 第二の集塵機 6,7,8,9 煙道 10 消石灰貯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−117549(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 1/02 B01D 46/02 B01D 53/70 C21C 7/04 C22B 7/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物焼却炉で発生した排ガスを集塵処
    理して媒塵を除去し、次いで、この媒塵が除去された排
    ガス中に消石灰粉を吹き込んで酸性ガスを吸収させ、こ
    の消石灰粉が吹き込まれた排ガスを集塵処理し、カルシ
    ウム化合物を主体とする粉体を捕集することにより得ら
    れる廃棄物焼却排ガスからの製鋼用脱硫剤の製造方法。
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