JP3375341B2 - 排ガス処理方法 - Google Patents
排ガス処理方法Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、ごみ焼却炉や燃焼炉などから排出される排
ガス中から塩化物や硫化物を除去する排ガス処理方法お
よび装置に関する。 発明の背景 従来、たとえば一般廃棄物および産業廃棄物の焼却設
備において、廃棄物の焼却時に発生する酸性ガスを除去
する方式として、水噴射された洗浄塔内に排ガスを通過
させて洗浄する（ガス吸収により酸性になった噴射水は
カ性ソーダで中和）湿式洗浄方式や、集塵装置（電気集
塵機、バグフィルタ）の前段上流側で排ガス中にアルカ
リ溶液を吹き込み、酸性ガスと反応させて固形化合物を
生成し、これを集塵装置に捕集させる半乾式洗浄方式、
集塵装置の前段上流側で排ガス中にアルカリ粉末を吹き
込み、酸性ガスと反応させて固形化合物を生成し、これ
を集塵装置に捕集させる乾式洗浄方式がある。ここで、
下流に集塵装置を配置した半乾式洗浄方式と乾式洗浄方
式とを検討する 上記半乾式洗浄方式は、酸性ガスの除去性能に若干優
れているものの、吹き込み部でアルカリ溶液、たとえば
消石灰Ca（OH）２の成分が堆積したり、または吹き込み
ノズルの閉塞が発生しやすいという問題がある。このた
め、乾式洗浄方式を採用するプラントが多い。 一方、乾式洗浄方式は、アルカリ粉末と排ガスとの固
気反応であるため、反応効率が若干落ち、除去効率が劣
る。このため、有害ガス排出規制の厳しいプラントで
は、アルカリ粉末の吹き込み量が多くなり、結果として
処理灰の量が多くなるという問題がある。 発明の開示 本発明は、上記問題点を解決して、ノズルに詰まりの
問題のない乾式洗浄を採用し、さらに反応効率を向上さ
せることができる排ガス処理方法を提供することを目的
とする。 この目的を達成するために、本発明の排ガス処理方法
は、集塵装置の前段上流側で排ガス中に、排ガス中の酸
性ガスと反応して固形化合物を生成するアルカリ粉末を
吹き込み、生成された固形化合物を下流側で集塵装置に
より捕集するに際し、 焼却炉の二次燃焼室出口と集塵装置の間の排ガス経路
で、アルカリ粉末の吹き込み位置の上流側近傍または下
流側近傍から排ガス中に、排ガスの温度の±50℃の範囲
でかつ100〜200℃の範囲の高圧の水蒸気を吹き込み、排
ガス経路内での急激な減圧作用により、瞬間的に水蒸気
から微細な水滴を生成させて、これら微細水滴を介して
アルカリ粉末と酸性ガスを固液反応させるとともに、ア
ルカリ粉末を分散させて酸性ガスとの反応面積を拡大さ
せて、アルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率を向上させ
ることを特徴とする。 上記排ガス経路において、排ガスの水分量が高いと、
アルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率が良くなること
が、各種ごみ焼却炉の運転結果から判明している。しか
し、通常排ガスダストの上流側で排ガスの冷却に使用さ
れる水噴射を多量に行うことで排ガス中の水分量を増加
させる場合、排ガス中に均一に分散させて水分量を増加
させるのは極めて困難であり、しかも排ガスの温度を局
部的に下げる恐れがある。そうすると、排ガスダクト内
に水滴が付着して露点腐食を発生させたり、また集塵装
置のろ布を目詰まりさせる恐れがある。 上記構成によれば、水を蒸気として使用することによ
り、排ガスの水分量を均一に増大させて酸性ガスとアル
カリ粉末との反応効率を向上させることができ、露点腐
食やろ布の目詰まりの恐れもない。さらに高圧の蒸気を
排ガス中に吹き込むことにより、急激な減圧作用で極短
時間（瞬間的）に微細な水滴を生成する。すると酸性ガ
スで水と反応しやすい塩化水素等が反応してアルカリ粉
末と接触し、固気反応よりも効率のよい固液反応し、効
率良く固形化合物が生成される。また蒸気とアルカリ粉
末の気送空気とが接触する部分においても同様に微細水
滴が発生して微細水滴と酸性ガスとアルカリ粉末が瞬時
共存する状態が形成され、固液反応によりアルカリ粉末
の反応効率が向上される。さらに、アルカリ粉末が水蒸
気により効果的に分散されることになり、酸性ガスとア
ルカリ粉末との接触面積が増大されて固気反応が促進さ
れる。これにより、アルカリ粉末の反応効率が向上され
てその使用量を減少させることができ、その結果集塵装
置で捕集される飛灰量も減少され、重金属の溶出を防止
するための中和剤の使用量や埋立地の占有量を減少させ
ることができる。焼却炉の二次燃焼室出口と集塵装置の
間の排ガス経路で、アルカリ粉末の吹き込み位置の上流
側近傍または下流側近傍から排ガス中に、排ガスの温度
の±50℃の範囲でかつ100〜200℃の範囲の高圧の水蒸気
を吹き込み、排ガス経路内での急激な減圧作用により、
瞬間的に水蒸気から微細な水滴を生成させて、これら微
細水滴を介してアルカリ粉末と酸性ガスを固液反応させ
るとともに、アルカリ粉末を分散させて酸性ガスとの反
応面積を拡大させアルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率
を向上させることができる。これにより、アルカリ粉末
の使用利用を低減させて未反応のアルカリ粉末を含む飛
灰の捕集量を低減することができる。 さらに、水蒸気の温度を排ガスの温度の±50℃の範囲
でかつ100〜200℃の範囲とすることにより、排ガスの大
幅な温度低下を防止することができ、ろ布の目詰まりな
どのおそれがなく、集塵装置の分離性能を低下させた
り、損傷させることもない。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る排ガス処理装置の実施の形態を
示す概略構成図である。 図２は、同排ガス処理装置の排ガスダストを示す部分
断面図である。 図３は、同排ガス処理装置の実験１を行った装置を示
す説明図でる。 図４は、同実験装置の時間経過に伴うフィルタ室の差
圧と、塩酸濃度の変動を示すグラフである。 図５は、同排ガス処理装置の実験２を行った装置を示
す説明図である。 図６は、同排ガス処理装置の実験２の結果を示すCa比
と脱塩率との関係を示すグラフである。 実施例の説明 本発明に係る排ガス処理方法を実施する排ガス処理装
置の実施例を図1,図２に基づいて説明する。 ごみ焼却炉１から排出される排ガス経路には、排ガス
から熱回収するためのボイラ２と、排ガスに水を噴射し
て排ガスの温度を下げるための排ガス冷却装置である減
温塔３と、排ガス中に含まれる塩化水素や亜硫酸ガスと
反応して固形化合物を生成するアルカリ粉末、たとえば
消石灰Ca（OH）２や水酸化マグネシウムMg（OH）２など
の粉末と反応助剤を、減温塔３下流側の排ガスダスト４
内で粉末供給ノズル5aから排ガス中に吹き込むアルカリ
粉末供給装置５と、粉末供給ノズル5aの上流側近傍また
は下流側近傍で蒸気ノズル6aから排ガス中に排ガス温度
の±50℃の範囲で高圧（数気圧）の水蒸気を吹き込んで
アルカリ粉末の反応を促進させる蒸気供給装置６と、排
ガス中の塵埃および排ガス中の塩化水素や亜硫酸ガスと
アルカリ粉末との反応により生成された塩化物、硫化物
を除去する集塵装置であるバグフィルタ７と、排気ファ
ン８と、排気用煙突９とが具備されている。 上記蒸気供給装置６において、蒸気供給装置６から排
ガス中に吹き込む水蒸気の温度を、排ガス温度の±50℃
の範囲、たとえば排ガスが150℃とすると水蒸気の温度
を100〜200℃程度としたのは、100℃未満では、排ガス
温度が低下して含まれる水分がバグフィルタ７のろ布に
付着し、通気性を損なうとともに分離能力が低下される
ためであり、また200℃を越えると、排ガスの温度が上
昇してバグフィルタ７のろ布を損傷させるおそれがある
からである。 通常、炉の出口に水管ボイラを配置して熱回収し、さ
らに減温塔３で冷却水を噴射してバグフィルタ７を通過
可能な温度に冷却するボイラ式焼却炉の場合、排ガスの
水分量は20〜25％であり、またボイラにより熱回収しな
いで、炉の出口の排ガス冷却装置で排ガス中に冷却水を
噴射して冷却する水噴射式焼却炉の場合、排ガスの水分
量は約40％である。また水管ボイラの熱媒を気体とした
ガスクーラーを設置する焼却炉の場合には、ボイラ式焼
却炉よりも排ガスの水分量が少ないものと推測される。
このように排ガスの冷却方式により排ガスの水分量が異
なるが、これらも排ガス中にアルカリ粉末を吹き込んで
その固形化合物を集塵装置で捕集することが行われてお
り、このような場合では、排ガス中の水分量によりアル
カリ粉末の反応効率が異なり、水分量が高いほうが反応
効率が良いという結果が得られている。 このような見地から、排ガスに吹き込む冷却水の量を
増大して排ガスの水分量を増加させることも考えられる
が、排ガス全体に均一に水分量を増加させることは極め
て困難であり、局部的に水分量が増加すると水滴が発生
してダクトや機器類に付着し露点腐食の原因となる恐れ
があり、また水滴がバグフィルタのろ布に付着すると、
排ガスのろ過能力が低下する恐れがある。 しかしながら、本発明ではこれを排ガス中に水蒸気を
吹き込むことにより解決している。そして、この水蒸気
を吹き込む位置は、ごみ焼却炉１の二次燃焼室出口とバ
グフィルタ７の間の排ガスダクト４であれば、どの位置
でもそれなりの効果が得られる。しかし、排ガスダクト
４の任意位置でも、より反応効率を向上させるために、
本発明の実施例では粉末供給ノズル5aの上流側または下
流側の近傍としている。 上記構成における排ガス処理方法を説明する。減温塔
３で冷却水の噴射により150℃ぐらいに温度を下げられ
た排ガス中に、アルカリ粉末供給ノズル5aから排ガス中
にアルカリ粉末、たとえば消石灰が吹き込まれると、排
ガス中の塩化水素や亜硫酸ガスとの固気反応により、 2HCl＋Ca（OH）２→CaCl2＋2H2O SO2＋Ca（OH）２→CaSO3＋H2O 塩化水および亜硫酸ガスから固形化合物が生成される。
その時、その上流側または下流側近傍で高圧の水蒸気が
大気圧の排ガス中に吹き込まることにより、急激な減圧
作用で瞬間的に微細な水滴を生成する。するとこの微細
水滴と酸性ガス（特に反応しやすい塩化水素等）が反応
して酸性液体（塩酸等）が生成され、これとアルカリ粉
末とが接触して固気反応よりも効率のよい固液反応が起
こり、効率良く固形化合物が生成される。また同様にア
ルカリ粉末の気送空気と蒸気とが接触する部分において
も、微細水滴が発生され微細水滴と酸性ガスとアルカリ
粉末が共存する状態が瞬間的に形成され、この固液反応
によりアルカリ粉末の反応効率がさらに向上される。な
お、水蒸気を微細水滴化しやすくしてこの状態を効果的
に作り出すためには、水蒸気の温度が幾分低い方がより
効果的である。さらに水蒸気によりアルカリ粉末が効果
的に分散されることにより、アルカリ粉末と酸性ガスと
の接触面積が増大されてより固気反応が促進される。 上記実施の形態によれば、アルカリ粉末供給ノズル5a
の近傍で、排ガス中に水蒸気を吹き込むことにより、排
ガス中の水分濃度を上げて周辺装置に悪影響を及ぼすこ
となく、排ガスに含まれる酸性ガスとアルカリ粉末との
反応効率を向上させることができる。また水蒸気の減圧
および気送空気との接触による微細水滴と酸性ガスとア
ルカリ粉末の共存状態による固液反応、ならびにアルカ
リ粉末の拡散効果による固気反応の促進により、塩化水
素や亜硫酸ガスなどの有害物質を固形化反応を促進し
て、固形化合物をバグフィルタ７で捕集することができ
る。このように排ガスの脱塩、脱硫効果を向上させるこ
とができることから、アルカリ粉末の使用量を低減する
ことができ、ランニングコストを減少することができ
る。また、その結果副次的にバグフィルタ７による飛灰
の捕集量を低減することができ、飛灰用重金属固定薬剤
の使用量や埋立地の必要量を少なくてすむ。また、この
乾式洗浄＋バグフィルタの方式を採用することによりダ
イオキシンの捕集も行うことができる。 なお、上記実施例では集塵装置にバグフィルタ７を使
用したが、これに替えて電気式集塵装置を使用すること
もできる。 実験例１ 図３に示す実験装置を使用して、脱塩効果を実証し
た。 この実験装置は、入口排ガスダクト11がごみ焼却設備
の排ガス経路の電気集塵機上流側に接続され、排ガスが
バグフィルタ12に導入されている。この排ガス成分は表
１の通りで、その含有率は体積率である。またこの時の
排ガスは、出口排ガスダクト15のポイントＢにおいて、
温度が170℃、排ガス量が78.8m3/h（湿ガスベース）で
ある。 また、入口ダクト11には、アルカリ粉末供給装置13か
ら供給されたアルカリ粉末を灰ガス中に吹き込む粉末供
給ノズル13aが配設されている。ここで使用されるアル
カリ粉末は、一例として市販の消石灰粉末（JIS特号）
を使用し、その供給量は、排ガス中の800ppmの塩化水素
と50ppmの亜硫酸ガスを中和するのに必要な量、すなわ
ち水蒸気を加えない時は、215g/h、水蒸気を加える時は
188g/hで、気送空気量は15リットル/min（０℃、１気
圧）である。 さらにこの粉末供給ノズル13aの上流側と下流側には
それぞれ蒸気供給装置である電気ボイラ14から供給され
る水蒸気を、上流ポイントＤおよび下流ポイントＥでそ
れぞれ排ガス中に吹き込む蒸気ノズル14a,14bが配設さ
れる。ここで使用した水蒸気の温度は、170℃、150℃、
130℃の３種類で、さらに水蒸気の供給量は6kg/hであ
り、水蒸気が供給されることにより、排ガスの水分量が
約30％となる。ポイントＡは、ポイントＤと粉末供給ノ
ズル13aとの間の入口ダクト11に設けられた上流側の塩
酸濃度の計測地点で、第１計測器20Aが設けられてい
る。 バグフィルタ12は、フィルタ室12aに直径116mm、長さ
1295mmのフェルト製のバグ筒（ろ布）12bを２本備え、
ガスの入口近傍の測定地点Ｃで排ガスの温度が約170℃
前後になるように外部ヒータ（図示せず）により温度調
節される。また、バグ筒12bの表面にダストや消石灰が
付着すると、排ガスが通過しにくくなるため、出口排ガ
スダクト15のポイントＢが第２計測器20Bにより排ガス
流量と塩酸濃度が計測され、ブロワー16入口のバルブの
開度が調節される。さらに、バグ筒12bの通気抵抗を計
測する差圧計18が設けられ、フィルタ室12aの入口側空
間と出口側空間との差圧が100mmH2Oに達した時点で、パ
ルスジェットブロー管19から逆洗用空気がバグ筒12bに
噴射されてろ布膨張を与え、ろ布表面に付着したダスト
や性石灰を落とす。 ここで、差圧計18で計測された時間経過に伴うフィル
タ室12aの入口側空間と出口側空間との差圧と、ポイン
トＡおよびポイントＢの塩酸濃度の変動を図４に示す。
またここでの評価区間における塩酸除去性能を表２に示
す。ここで脱塩率は式に基づいて計算した。 脱塩率＝（１−パルス間の平均出口HCl濃度／パルス
間の平均入口HCl濃度）×100 … なお、出口の濃度測定はポイントＢ（乾ベース）、入口
の濃度測定はポイントＡ（乾ベース）である。ここでパ
ルス間とは、図５に示すように、パルスジェットによる
払い落とし間に相当する評価区間のことである。 上記実験結果によれば、粉末供給ノズル13aから消石
灰を排ガス中に吹き込むと同時に、ポイントＤまたはＥ
から水蒸気を吹き込むことにより、脱塩率を約10％以上
向上させることができた。また、結果的には、粉末供給
ノズル13a下流側のポイントＥから水蒸気を吹き込むほ
うが、上流側から吹き込むのに比べて脱塩率を数％改善
できた。さらに、水蒸気温度は、温度が低いほど脱塩率
が高いという結果が得られ、これは気送空気と水蒸気と
の接触により、瞬間的に微細水滴を生成するのには、低
温の水蒸気が適していると判明した。 実験例２ 次に別の実験例を図５に示す装置を使用し、脱塩効果
の確認と、脱塩剤の供給量（Ca比）に対する脱塩率の変
化を求めた。 この実験装置では、脱塩剤であるアルカリ粉末は、実
験例１と同じ消石灰粉末（JIS特号）と助剤（消石灰吹
込量の20％）とを使用し、アルカリ粉末供給装置５から
入口排ガスダクト11内に供給した。その供給量は、式
で表される量で、図６では水酸化カルシウムの当量比
（Ca比）で表した。 Ｗ＝Ｑ×Ｃ×（A/2＋Ｂ）×10-4×74/22.4×（100/E）
… ここで、W:消石灰吹込量 （kg/h） Q:乾き排ガス流量 （m3N/h） A:HCl実濃度、乾きガス （ppm） B:SOx実濃度、乾きガス （ppm） C:消石灰吹込当量比 E:消石灰純度 （％）である。 その上流側近傍の蒸気ノズル14aから排ガス中の水分
量が約８％程度上昇（水分22〜25％→30〜32％）するよ
うに温度175℃の蒸気を供給した。 バグフィルタ12は、フィルタ室12aに直径116mm、長さ
1295mmのバグ筒12bが４本配置されたものが使用され
た。そして、バグフィルタ７の入口におけるポイントＧ
における排ガス温度は181℃で、蒸気吹き込み時は177
℃、バグ筒12Bの中間部の排ガス温度はポイントＨで172
℃、出口の排ガス温度はポイントＩで160℃であった。
また排ガスの条件は表３の通りである。 上記実験例２の結果を示す図６によれば、蒸気を吹き
込まない○で示す従来の脱塩性能に比べて、蒸気を吹き
込んだ●で示す本発明の脱塩性能の方が優れており、特
にCa比の低い場合に顕著にあらわれている。たとえば脱
塩率93％前後を目標値とすると、従来ではCa比が約2.1
であるが、本発明ではCa比が約1.3程度となり、この結
果、消石灰の消費量が約38％程度節約できることが分か
る。
ガス中から塩化物や硫化物を除去する排ガス処理方法お
よび装置に関する。 発明の背景 従来、たとえば一般廃棄物および産業廃棄物の焼却設
備において、廃棄物の焼却時に発生する酸性ガスを除去
する方式として、水噴射された洗浄塔内に排ガスを通過
させて洗浄する（ガス吸収により酸性になった噴射水は
カ性ソーダで中和）湿式洗浄方式や、集塵装置（電気集
塵機、バグフィルタ）の前段上流側で排ガス中にアルカ
リ溶液を吹き込み、酸性ガスと反応させて固形化合物を
生成し、これを集塵装置に捕集させる半乾式洗浄方式、
集塵装置の前段上流側で排ガス中にアルカリ粉末を吹き
込み、酸性ガスと反応させて固形化合物を生成し、これ
を集塵装置に捕集させる乾式洗浄方式がある。ここで、
下流に集塵装置を配置した半乾式洗浄方式と乾式洗浄方
式とを検討する 上記半乾式洗浄方式は、酸性ガスの除去性能に若干優
れているものの、吹き込み部でアルカリ溶液、たとえば
消石灰Ca（OH）２の成分が堆積したり、または吹き込み
ノズルの閉塞が発生しやすいという問題がある。このた
め、乾式洗浄方式を採用するプラントが多い。 一方、乾式洗浄方式は、アルカリ粉末と排ガスとの固
気反応であるため、反応効率が若干落ち、除去効率が劣
る。このため、有害ガス排出規制の厳しいプラントで
は、アルカリ粉末の吹き込み量が多くなり、結果として
処理灰の量が多くなるという問題がある。 発明の開示 本発明は、上記問題点を解決して、ノズルに詰まりの
問題のない乾式洗浄を採用し、さらに反応効率を向上さ
せることができる排ガス処理方法を提供することを目的
とする。 この目的を達成するために、本発明の排ガス処理方法
は、集塵装置の前段上流側で排ガス中に、排ガス中の酸
性ガスと反応して固形化合物を生成するアルカリ粉末を
吹き込み、生成された固形化合物を下流側で集塵装置に
より捕集するに際し、 焼却炉の二次燃焼室出口と集塵装置の間の排ガス経路
で、アルカリ粉末の吹き込み位置の上流側近傍または下
流側近傍から排ガス中に、排ガスの温度の±50℃の範囲
でかつ100〜200℃の範囲の高圧の水蒸気を吹き込み、排
ガス経路内での急激な減圧作用により、瞬間的に水蒸気
から微細な水滴を生成させて、これら微細水滴を介して
アルカリ粉末と酸性ガスを固液反応させるとともに、ア
ルカリ粉末を分散させて酸性ガスとの反応面積を拡大さ
せて、アルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率を向上させ
ることを特徴とする。 上記排ガス経路において、排ガスの水分量が高いと、
アルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率が良くなること
が、各種ごみ焼却炉の運転結果から判明している。しか
し、通常排ガスダストの上流側で排ガスの冷却に使用さ
れる水噴射を多量に行うことで排ガス中の水分量を増加
させる場合、排ガス中に均一に分散させて水分量を増加
させるのは極めて困難であり、しかも排ガスの温度を局
部的に下げる恐れがある。そうすると、排ガスダクト内
に水滴が付着して露点腐食を発生させたり、また集塵装
置のろ布を目詰まりさせる恐れがある。 上記構成によれば、水を蒸気として使用することによ
り、排ガスの水分量を均一に増大させて酸性ガスとアル
カリ粉末との反応効率を向上させることができ、露点腐
食やろ布の目詰まりの恐れもない。さらに高圧の蒸気を
排ガス中に吹き込むことにより、急激な減圧作用で極短
時間（瞬間的）に微細な水滴を生成する。すると酸性ガ
スで水と反応しやすい塩化水素等が反応してアルカリ粉
末と接触し、固気反応よりも効率のよい固液反応し、効
率良く固形化合物が生成される。また蒸気とアルカリ粉
末の気送空気とが接触する部分においても同様に微細水
滴が発生して微細水滴と酸性ガスとアルカリ粉末が瞬時
共存する状態が形成され、固液反応によりアルカリ粉末
の反応効率が向上される。さらに、アルカリ粉末が水蒸
気により効果的に分散されることになり、酸性ガスとア
ルカリ粉末との接触面積が増大されて固気反応が促進さ
れる。これにより、アルカリ粉末の反応効率が向上され
てその使用量を減少させることができ、その結果集塵装
置で捕集される飛灰量も減少され、重金属の溶出を防止
するための中和剤の使用量や埋立地の占有量を減少させ
ることができる。焼却炉の二次燃焼室出口と集塵装置の
間の排ガス経路で、アルカリ粉末の吹き込み位置の上流
側近傍または下流側近傍から排ガス中に、排ガスの温度
の±50℃の範囲でかつ100〜200℃の範囲の高圧の水蒸気
を吹き込み、排ガス経路内での急激な減圧作用により、
瞬間的に水蒸気から微細な水滴を生成させて、これら微
細水滴を介してアルカリ粉末と酸性ガスを固液反応させ
るとともに、アルカリ粉末を分散させて酸性ガスとの反
応面積を拡大させアルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率
を向上させることができる。これにより、アルカリ粉末
の使用利用を低減させて未反応のアルカリ粉末を含む飛
灰の捕集量を低減することができる。 さらに、水蒸気の温度を排ガスの温度の±50℃の範囲
でかつ100〜200℃の範囲とすることにより、排ガスの大
幅な温度低下を防止することができ、ろ布の目詰まりな
どのおそれがなく、集塵装置の分離性能を低下させた
り、損傷させることもない。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る排ガス処理装置の実施の形態を
示す概略構成図である。 図２は、同排ガス処理装置の排ガスダストを示す部分
断面図である。 図３は、同排ガス処理装置の実験１を行った装置を示
す説明図でる。 図４は、同実験装置の時間経過に伴うフィルタ室の差
圧と、塩酸濃度の変動を示すグラフである。 図５は、同排ガス処理装置の実験２を行った装置を示
す説明図である。 図６は、同排ガス処理装置の実験２の結果を示すCa比
と脱塩率との関係を示すグラフである。 実施例の説明 本発明に係る排ガス処理方法を実施する排ガス処理装
置の実施例を図1,図２に基づいて説明する。 ごみ焼却炉１から排出される排ガス経路には、排ガス
から熱回収するためのボイラ２と、排ガスに水を噴射し
て排ガスの温度を下げるための排ガス冷却装置である減
温塔３と、排ガス中に含まれる塩化水素や亜硫酸ガスと
反応して固形化合物を生成するアルカリ粉末、たとえば
消石灰Ca（OH）２や水酸化マグネシウムMg（OH）２など
の粉末と反応助剤を、減温塔３下流側の排ガスダスト４
内で粉末供給ノズル5aから排ガス中に吹き込むアルカリ
粉末供給装置５と、粉末供給ノズル5aの上流側近傍また
は下流側近傍で蒸気ノズル6aから排ガス中に排ガス温度
の±50℃の範囲で高圧（数気圧）の水蒸気を吹き込んで
アルカリ粉末の反応を促進させる蒸気供給装置６と、排
ガス中の塵埃および排ガス中の塩化水素や亜硫酸ガスと
アルカリ粉末との反応により生成された塩化物、硫化物
を除去する集塵装置であるバグフィルタ７と、排気ファ
ン８と、排気用煙突９とが具備されている。 上記蒸気供給装置６において、蒸気供給装置６から排
ガス中に吹き込む水蒸気の温度を、排ガス温度の±50℃
の範囲、たとえば排ガスが150℃とすると水蒸気の温度
を100〜200℃程度としたのは、100℃未満では、排ガス
温度が低下して含まれる水分がバグフィルタ７のろ布に
付着し、通気性を損なうとともに分離能力が低下される
ためであり、また200℃を越えると、排ガスの温度が上
昇してバグフィルタ７のろ布を損傷させるおそれがある
からである。 通常、炉の出口に水管ボイラを配置して熱回収し、さ
らに減温塔３で冷却水を噴射してバグフィルタ７を通過
可能な温度に冷却するボイラ式焼却炉の場合、排ガスの
水分量は20〜25％であり、またボイラにより熱回収しな
いで、炉の出口の排ガス冷却装置で排ガス中に冷却水を
噴射して冷却する水噴射式焼却炉の場合、排ガスの水分
量は約40％である。また水管ボイラの熱媒を気体とした
ガスクーラーを設置する焼却炉の場合には、ボイラ式焼
却炉よりも排ガスの水分量が少ないものと推測される。
このように排ガスの冷却方式により排ガスの水分量が異
なるが、これらも排ガス中にアルカリ粉末を吹き込んで
その固形化合物を集塵装置で捕集することが行われてお
り、このような場合では、排ガス中の水分量によりアル
カリ粉末の反応効率が異なり、水分量が高いほうが反応
効率が良いという結果が得られている。 このような見地から、排ガスに吹き込む冷却水の量を
増大して排ガスの水分量を増加させることも考えられる
が、排ガス全体に均一に水分量を増加させることは極め
て困難であり、局部的に水分量が増加すると水滴が発生
してダクトや機器類に付着し露点腐食の原因となる恐れ
があり、また水滴がバグフィルタのろ布に付着すると、
排ガスのろ過能力が低下する恐れがある。 しかしながら、本発明ではこれを排ガス中に水蒸気を
吹き込むことにより解決している。そして、この水蒸気
を吹き込む位置は、ごみ焼却炉１の二次燃焼室出口とバ
グフィルタ７の間の排ガスダクト４であれば、どの位置
でもそれなりの効果が得られる。しかし、排ガスダクト
４の任意位置でも、より反応効率を向上させるために、
本発明の実施例では粉末供給ノズル5aの上流側または下
流側の近傍としている。 上記構成における排ガス処理方法を説明する。減温塔
３で冷却水の噴射により150℃ぐらいに温度を下げられ
た排ガス中に、アルカリ粉末供給ノズル5aから排ガス中
にアルカリ粉末、たとえば消石灰が吹き込まれると、排
ガス中の塩化水素や亜硫酸ガスとの固気反応により、 2HCl＋Ca（OH）２→CaCl2＋2H2O SO2＋Ca（OH）２→CaSO3＋H2O 塩化水および亜硫酸ガスから固形化合物が生成される。
その時、その上流側または下流側近傍で高圧の水蒸気が
大気圧の排ガス中に吹き込まることにより、急激な減圧
作用で瞬間的に微細な水滴を生成する。するとこの微細
水滴と酸性ガス（特に反応しやすい塩化水素等）が反応
して酸性液体（塩酸等）が生成され、これとアルカリ粉
末とが接触して固気反応よりも効率のよい固液反応が起
こり、効率良く固形化合物が生成される。また同様にア
ルカリ粉末の気送空気と蒸気とが接触する部分において
も、微細水滴が発生され微細水滴と酸性ガスとアルカリ
粉末が共存する状態が瞬間的に形成され、この固液反応
によりアルカリ粉末の反応効率がさらに向上される。な
お、水蒸気を微細水滴化しやすくしてこの状態を効果的
に作り出すためには、水蒸気の温度が幾分低い方がより
効果的である。さらに水蒸気によりアルカリ粉末が効果
的に分散されることにより、アルカリ粉末と酸性ガスと
の接触面積が増大されてより固気反応が促進される。 上記実施の形態によれば、アルカリ粉末供給ノズル5a
の近傍で、排ガス中に水蒸気を吹き込むことにより、排
ガス中の水分濃度を上げて周辺装置に悪影響を及ぼすこ
となく、排ガスに含まれる酸性ガスとアルカリ粉末との
反応効率を向上させることができる。また水蒸気の減圧
および気送空気との接触による微細水滴と酸性ガスとア
ルカリ粉末の共存状態による固液反応、ならびにアルカ
リ粉末の拡散効果による固気反応の促進により、塩化水
素や亜硫酸ガスなどの有害物質を固形化反応を促進し
て、固形化合物をバグフィルタ７で捕集することができ
る。このように排ガスの脱塩、脱硫効果を向上させるこ
とができることから、アルカリ粉末の使用量を低減する
ことができ、ランニングコストを減少することができ
る。また、その結果副次的にバグフィルタ７による飛灰
の捕集量を低減することができ、飛灰用重金属固定薬剤
の使用量や埋立地の必要量を少なくてすむ。また、この
乾式洗浄＋バグフィルタの方式を採用することによりダ
イオキシンの捕集も行うことができる。 なお、上記実施例では集塵装置にバグフィルタ７を使
用したが、これに替えて電気式集塵装置を使用すること
もできる。 実験例１ 図３に示す実験装置を使用して、脱塩効果を実証し
た。 この実験装置は、入口排ガスダクト11がごみ焼却設備
の排ガス経路の電気集塵機上流側に接続され、排ガスが
バグフィルタ12に導入されている。この排ガス成分は表
１の通りで、その含有率は体積率である。またこの時の
排ガスは、出口排ガスダクト15のポイントＢにおいて、
温度が170℃、排ガス量が78.8m3/h（湿ガスベース）で
ある。 また、入口ダクト11には、アルカリ粉末供給装置13か
ら供給されたアルカリ粉末を灰ガス中に吹き込む粉末供
給ノズル13aが配設されている。ここで使用されるアル
カリ粉末は、一例として市販の消石灰粉末（JIS特号）
を使用し、その供給量は、排ガス中の800ppmの塩化水素
と50ppmの亜硫酸ガスを中和するのに必要な量、すなわ
ち水蒸気を加えない時は、215g/h、水蒸気を加える時は
188g/hで、気送空気量は15リットル/min（０℃、１気
圧）である。 さらにこの粉末供給ノズル13aの上流側と下流側には
それぞれ蒸気供給装置である電気ボイラ14から供給され
る水蒸気を、上流ポイントＤおよび下流ポイントＥでそ
れぞれ排ガス中に吹き込む蒸気ノズル14a,14bが配設さ
れる。ここで使用した水蒸気の温度は、170℃、150℃、
130℃の３種類で、さらに水蒸気の供給量は6kg/hであ
り、水蒸気が供給されることにより、排ガスの水分量が
約30％となる。ポイントＡは、ポイントＤと粉末供給ノ
ズル13aとの間の入口ダクト11に設けられた上流側の塩
酸濃度の計測地点で、第１計測器20Aが設けられてい
る。 バグフィルタ12は、フィルタ室12aに直径116mm、長さ
1295mmのフェルト製のバグ筒（ろ布）12bを２本備え、
ガスの入口近傍の測定地点Ｃで排ガスの温度が約170℃
前後になるように外部ヒータ（図示せず）により温度調
節される。また、バグ筒12bの表面にダストや消石灰が
付着すると、排ガスが通過しにくくなるため、出口排ガ
スダクト15のポイントＢが第２計測器20Bにより排ガス
流量と塩酸濃度が計測され、ブロワー16入口のバルブの
開度が調節される。さらに、バグ筒12bの通気抵抗を計
測する差圧計18が設けられ、フィルタ室12aの入口側空
間と出口側空間との差圧が100mmH2Oに達した時点で、パ
ルスジェットブロー管19から逆洗用空気がバグ筒12bに
噴射されてろ布膨張を与え、ろ布表面に付着したダスト
や性石灰を落とす。 ここで、差圧計18で計測された時間経過に伴うフィル
タ室12aの入口側空間と出口側空間との差圧と、ポイン
トＡおよびポイントＢの塩酸濃度の変動を図４に示す。
またここでの評価区間における塩酸除去性能を表２に示
す。ここで脱塩率は式に基づいて計算した。 脱塩率＝（１−パルス間の平均出口HCl濃度／パルス
間の平均入口HCl濃度）×100 … なお、出口の濃度測定はポイントＢ（乾ベース）、入口
の濃度測定はポイントＡ（乾ベース）である。ここでパ
ルス間とは、図５に示すように、パルスジェットによる
払い落とし間に相当する評価区間のことである。 上記実験結果によれば、粉末供給ノズル13aから消石
灰を排ガス中に吹き込むと同時に、ポイントＤまたはＥ
から水蒸気を吹き込むことにより、脱塩率を約10％以上
向上させることができた。また、結果的には、粉末供給
ノズル13a下流側のポイントＥから水蒸気を吹き込むほ
うが、上流側から吹き込むのに比べて脱塩率を数％改善
できた。さらに、水蒸気温度は、温度が低いほど脱塩率
が高いという結果が得られ、これは気送空気と水蒸気と
の接触により、瞬間的に微細水滴を生成するのには、低
温の水蒸気が適していると判明した。 実験例２ 次に別の実験例を図５に示す装置を使用し、脱塩効果
の確認と、脱塩剤の供給量（Ca比）に対する脱塩率の変
化を求めた。 この実験装置では、脱塩剤であるアルカリ粉末は、実
験例１と同じ消石灰粉末（JIS特号）と助剤（消石灰吹
込量の20％）とを使用し、アルカリ粉末供給装置５から
入口排ガスダクト11内に供給した。その供給量は、式
で表される量で、図６では水酸化カルシウムの当量比
（Ca比）で表した。 Ｗ＝Ｑ×Ｃ×（A/2＋Ｂ）×10-4×74/22.4×（100/E）
… ここで、W:消石灰吹込量 （kg/h） Q:乾き排ガス流量 （m3N/h） A:HCl実濃度、乾きガス （ppm） B:SOx実濃度、乾きガス （ppm） C:消石灰吹込当量比 E:消石灰純度 （％）である。 その上流側近傍の蒸気ノズル14aから排ガス中の水分
量が約８％程度上昇（水分22〜25％→30〜32％）するよ
うに温度175℃の蒸気を供給した。 バグフィルタ12は、フィルタ室12aに直径116mm、長さ
1295mmのバグ筒12bが４本配置されたものが使用され
た。そして、バグフィルタ７の入口におけるポイントＧ
における排ガス温度は181℃で、蒸気吹き込み時は177
℃、バグ筒12Bの中間部の排ガス温度はポイントＨで172
℃、出口の排ガス温度はポイントＩで160℃であった。
また排ガスの条件は表３の通りである。 上記実験例２の結果を示す図６によれば、蒸気を吹き
込まない○で示す従来の脱塩性能に比べて、蒸気を吹き
込んだ●で示す本発明の脱塩性能の方が優れており、特
にCa比の低い場合に顕著にあらわれている。たとえば脱
塩率93％前後を目標値とすると、従来ではCa比が約2.1
であるが、本発明ではCa比が約1.3程度となり、この結
果、消石灰の消費量が約38％程度節約できることが分か
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 濱 利雄
大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 長井 健一
大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 村川 忠夫
大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 草野 康弘
大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28
号 日立造船株式会社内
(56)参考文献 特開 昭50−150675（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−114718（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−154615（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 53/14 - 53/18
B01D 53/34 - 53/85
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】集塵装置の前段上流側で排ガス中に、排ガ
ス中の酸性ガスと反応して固形化合物を生成するアルカ
リ粉末を吹き込み、生成された固形化合物を下流側で集
塵装置により捕集するに際し、 焼却炉の二次燃焼室出口と集塵装置の間の排ガス経路
で、アルカリ粉末の吹き込み位置の上流側近傍または下
流側近傍から排ガス中に、排ガスの温度の±50℃の範囲
でかつ100〜200℃の範囲の高圧の水蒸気を吹き込み、排
ガス経路内での急激な減圧作用により、瞬間的に水蒸気
から微細な水滴を生成させて、これら微細水滴を介して
アルカリ粉末と酸性ガスを固液反応させるとともに、ア
ルカリ粉末を分散させて酸性ガスとの反応面積を拡大さ
せて、アルカリ粉末と酸性ガスとの反応効率を向上させ
る ことを特徴とする排ガス処理方法。
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