JP3692378B2

JP3692378B2 - 排ガス処理助剤及びこれを用いた排ガスの処理方法

Info

Publication number: JP3692378B2
Application number: JP23387699A
Authority: JP
Inventors: 浩一室屋; 浩樹石橋
Original assignee: 浩樹石橋
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: JP2001054720A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、都市ゴミなどの一般廃棄物、産業廃棄物、あるいは下水汚泥を焼却、溶融、あるいはガス化などの処理をする際に発生する排ガス中の有害物を処理、除去する際に用いる排ガス処理助剤及びこれを用いた排ガスの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミなどの一般廃棄物、産業廃棄物、あるいは下水汚泥を焼却、溶融、あるいはガス化などの処理をする際に発生する排ガス中には、塩化水素、硫黄酸化物、あるいは窒素酸化物等の酸性ガス、ダイオキシン類や水銀等が含まれている。そこで、焼却、溶融、あるいはガス化などの処理設備と、バグフィルターとの間の排ガスダクト内に中和剤を吹き込み、排ガス中の塩化水素、硫黄酸化物等を中和し、その中和塩を飛灰と共にバグフィルターで捕集する。
【０００３】
また、中和剤に加えて、活性炭や活性コークスなどの粉末吸着剤を排ガスダクト内に併せて吹き込み、ダイオキシン類や水銀も捕集される。また、中和塩を飛灰と共に捕集除去した排ガスに、活性炭や活性コークスなどの粉末吸着剤を排ガスダクト内に併せて吹き込み、バグフィルターでダイオキシン類や水銀等も捕集される。例えば、特開平１１−１９２４１４号には活性炭とパーライトを混合した、有害物除去方法が示されている。また、特開平９−１０８５４１号には、有害物除去剤としてパーライト粉砕物等と活性炭等の混合粉末が示され、パーライト粉砕物は黒曜岩、真珠岩等の天然ガラスを発泡させ粉砕したものとしている。特開昭５７−１３２５３２号には、バグフィルターに補集された反応物質や、未反応粉体をバグフィルター上から払い落としし易くするために、アルミナ、珪砂、岩石粉などの付着性が乏しく、かつ離脱性の優れた粉状物質を供給する事が示されている。
【０００４】
また、特開昭５６−１２６４２５号には、バグフィルターに微粉末濾過助剤をプレコートすることが示されている。ここで、微粉末濾過助剤としては、珪藻土、活性白土、ゼオライト、バーミキュライト、繊維粉、活性炭が示されており、特に珪藻土、活性白土が好ましいとしている。ここで用いられる微粉末濾過助剤の粒径は、１〜５０μであり、１μ以下では濾布を通過し、５０μ以上では微粉末層にアルカリ性物質が混入するので好ましくないとしている。また、微粉末層の厚さとしては、１〜３ｍｍとするのが一般的で、この程度の厚さとすると、アルカリ層が潮解したときに、バグフィルターからアルカリ層のみを払い落とすことができ、更に圧損が大きくなると微粉末層も容易に除去できるとしている。
【０００５】
特開平４−３６３１１６号、特開平５−２１７号には、パーライト等の助剤の吹き込みにより、バグフィルターの濾布の表面が保護されると共に、逆洗時に煤塵等が簡単に剥離・脱落するとしている。また、特開昭６０−９００２８号には、排ガス処理助剤として、珪藻土を主成分として、パーライトを副成分とする混合物を用いることが示されている。また、パーライト単独では、供給装置のホッパー等で詰まりを生じ、また定量供給機からの排出が不安定で、排ガスダクト内に安定した定量供給が出来ないことが指摘されている。
しかしながら、これら公知技術に係る排ガス処理助剤を用いても、供給装置のホッパー等で詰まりを生じ、また定量供給機からの排出が不安定で、排ガスダクト内に安定した定量供給が出来ないとの問題点は十分解消されていない。このため、排ガス処理効率にバラツキが生じるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、供給装置のホッパー等で詰まりを生じることがなく、また定量供給機からの排出が安定しており、排ガスダクト内に安定した定量供給が出来、従って排ガス処理効率にバラツキが生じない排ガス処理助剤を提供することにある。また、この排ガス処理助剤をもちいた排ガス処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、排ガス処理助剤が供給装置のホッパー等で詰まりを生じることを防止し、また定量供給機での安定した供給を検討するため、排ガス処理助剤の流動性を評価した。また、排ガス処理助剤をホッパーに受け入れ、ホッパー下部に設置した定量供給機を介して下部空間に落としこみ、下部空間と排ガスダクトを結ぶ輸送管を通じ、圧縮空気で排ガスダクトに吹き込んでいるが、これら一連の工程についても調査した。その結果、ホッパー下部の空間に圧縮空気の背圧がかかり、プラス圧力を呈していることから、軽い粉体であると定量供給機から下部空間への落下が阻害されることを確認した。そこで、排ガス処理助剤の流動性と相まって、排ガス処理助剤の受け入れ、定量供給、排出、空気圧送等の設備を勘案して、一定以上の重さを有するパーライトが排ガス処理助剤として、安定した定量供給に有効であるとの知見に基づき、本発明に至った。
【０００８】
本発明の排ガス処理助剤は、排ガスの中和剤である消石灰と共に排ガス中に投入する排ガス処理助剤であり、該排ガス処理助剤が、単位容積質量が０．１７〜０．３０ kg ／ｌであって、外に閉じた気孔と外に開いた気孔とを、真密度が１．０〜２．０５ kg ／ｌとなるように形成した、通気係数が、０．０５〜０．２ cm ／ sec であるパーライトであることを特徴としている。また、本発明の排ガスの処理方法は、排ガスに、中和剤である消石灰と排ガス処理助剤とを吹き込むバグフィルター方式の排ガス処理方法において、該排ガス処理助剤として、単位容積質量が０．１７〜０．３０ kg ／ｌであって、外に閉じた気孔と外に開いた気孔とを、真密度が１．０〜２．０５ kg ／ｌとなるように形成した、通気係数が、０．０５〜０．２ cm ／ sec であるパーライトを用いることを特徴としている。
単位容積質量が軽いパーライトは、膨張の程度が高く肉薄であることから、排ガス処理助剤として好適に用いられる。即ち、排ガス処理助剤には、中和反応を促進する。通気抵抗の増加を軽減する。中和物（塩化カルシウム）の潮解による通気抵抗の増加を軽減する。ケーキの払い落としを容易とする。などの効果が期待される。しかし、単位容積質量が０．１５kg／ｌ未満では、排ガス処理助剤の安定した定量供給が確保できず、本発明におけるパーライトの単位容積質量は、０．１７kg／ｌ以上である。また、排ガス処理助剤の使用量は、その作用機構が容積量に依存することから、容積を基準に決められる。そのため、単位容積質量が重いほど排ガス処理助剤の使用量が増加し、従って使用後の廃棄質量も増える。単位容積質量が０．３０kg／ｌを超えると、排ガス処理助剤の効果は特に向上することもなく、廃棄質量が増加し、好ましくない。
【０００９】
なお、排ガス処理助剤に求められる機能は、パーライトの単位容積質量を、０．１７〜０．３０kg／ｌとすることであるが、このように単位容積質量を限定するのみでは達成できない。排ガス処理助剤に必要な外に開放された微細な気孔を多数持たせる為、更に真密度を規定する必要がある。例えば、天然ガラスを焼成した膨張パーライトは、外に閉じた気孔と、外に開いた気孔を有している。単位容積質量が０．１０kg／ｌ程度の膨張パーライトは閉気孔が比較的多く、真密度は０．５kg／ｌ程度である。これを閉気孔が完全に消失するまで破砕すると、真密度が２．３〜２．４kg／ｌとなる。本発明のパーライトからなる排ガス処理助剤は、ある程度の閉気孔を許容し真密度は１．０kg／ｌ以上とする。閉気孔を多少存在させることにより、嵩高とすることが容易となり、排ガス処理助剤に好適に用いられる。真密度は、試料の質量を試料の真の容積で除した値とし、単位をkg/lとする。真の容積は、試料の外表面で包まれた容積から外に開いた気孔の容積を引いた容積であって、外に閉じた気孔を含む容積である。試料の質量は、１０５℃乾燥後の質量とする。真の容積の測定は、ＡＳＴＭＤ２８５６ Open Cellcontent of rigid cellular plastics by the air pecnometer ４項規定のBeckman空気比較式比重計により乾燥後の試料につき測定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用するパーライトは、原料として、天然ガラスに属する黒曜岩、真珠岩、あるいは松脂岩また、天然ガラスを含有する火山灰、シラス、白土等の堆積天然ガラスを用い、これを粉砕・精製・分級し調整した精石を焼成して得られた膨張パーライトを更に、破砕・分級して単位容積質量と真密度を調整したものである。また、前記膨張パーライトの製造工程で発生する微粉、あるいは低温液化ガスの貯蔵容器や空気分離器等の断熱材として使用した後の回収パーライトを必要に応じて破砕・分級して調整することもできる。
【００１１】
単位容積質量の測定方法は、ＪＩＳＡ５００７パーライト５．２項の試験方法による。即ち、小型ショベルで予め乾燥した試料をすくい、約２リットルの容器に落差をつけないで、かつ、大小粒が分離しないように移し、あふれるまで満たす。試料の表面を定規でならし、試料の質量をはかる。容器は、予めその容積を正確に測定する。単位容積質量は、こうして得られたパーライト粒集合体の質量を容器の容積で除した値とし、単位をｋｇ／ｌとする。
【００１２】
【実施例】
実施例１
真珠岩を粉砕、精製、分級して得られた精石を焼成して膨張パーライトとした。この膨張パーライトを更に破砕、分級して、単位容積質量が０．１９７ｋｇ／ｌ、真密度が２．０５ｋｇ／ｌのパーライトとした。これを排ガス処理助剤として受入ホッパーに入れ、受入ホッパーから定量供給機を通して、焼却能力２５００ｋｇ／ｈの流動床焼却設備の排ガスダクト内に、圧力２０００ｍｍＨ₂Ｏの圧縮空気で送り込んだ。その際、排ガス処理助剤は５ｋｇ／ｈ、消石灰は１０ｋｇ／ｈの割合で投入した。この場合、排ガス処理助剤は受入ホッパー内での流動性が良く、定量供給機から下部空間への落下も良好で、安定した定量供給ができた。また、排ガス（１３７１１Ｎｍ³／ｈ）中に塩化水素を９．４６ｋｇ／ｈ含んでいたが、運転時間４時間の間、バグフィルター入り口と出口の圧力差は５５から１２０ｍｍＨ₂Ｏと安定していた。また、バグフィルター出口の塩化水素は３．４８ｋｇ／ｈとなり、安定した除去率が得られた。
【００１３】
また、ここで用いたパーライトの通気係数、粒度分布及び平均粒子径を表１に示す。通気係数は、大起理化工業（株）製の土壌通気性測定器ＤＩＫ−５００１を用いた。直径５０ｍｍ、高さ２５．５ｍｍの容器に、試料を落差１２ｍｍで５０回タッピング充填する。次に、一定圧力の空気を容器に送り込み、その流入した空気量（ｃｍ³）、時間（ｓｅｃ）、及び空気圧力（水柱ｃｍ）から通気係数を算出する。ここで用いたパーライトの通気係数は、０．０６８ｃｍ／ｓｅｃであったが、焼却炉で発生する飛灰の通気係数が０．０１〜０．０３ｃｍ／ｓｅｃ程度であるのに対して、通気性に優れている。
【００１４】
また、粒度分布は、ＪＩＳＺ８８０１に規定する網ふるいを用いて測定した。乾燥した試料を秤りとり、質量（Ａ）を測定した。次に、試料を網ふるいに乗せ、清水をかけ、流出水に濁りが目視できなくなるまで洗浄した。網ふるいにとどまった試料を乾燥して、質量（Ｂ）を測定した。網ふるいにとどまる率（Ｃ）を下記式で計算した。
Ｃ＝（Ｂ／Ａ）×１００
なお、４５μｍの網ふるいを通過した粒子については、液相沈降法（（株）セイシン企業製ＳＭＣ−２０００ＳＲ型）で水を媒体として粒度分布を測定し、その結果を表１に示した。表１に示すように、１５０μｍを超える粒子を含み、特開昭６０−９００２８号での好ましい粒径１０〜５０μｍ、特開昭５６−１２６４２５号での好ましい粒径１〜５０μｍよりも粗い粒子を含むことが特徴である。
【００１５】
また、平均粒子径は、上記の網ふるい法と、液相沈降法によって得られた結果を総合して、５０％通過径をもって算出したところ、表１に示すように２０μｍであった。
【００１６】
【表１】

【００１７】
実施例２
真珠岩を粉砕、精製、分級して得られた精石を焼成して膨張パーライトとした。この膨張パーライトを更に破砕、分級して、単位容積質量が０．１７０ｋｇ／ｌ、真密度が１．６５ｋｇ／ｌのパーライトとした。これを排ガス処理助剤として受入ホッパーに入れ、受入ホッパーから定量供給機を通して、焼却能力２５００ｋｇ／ｈの流動床焼却設備の排ガスダクト内に、圧力２０００ｍｍＨ2Ｏの圧縮空気で送り込んだ。その際、排ガス処理助剤は５ｋｇ／ｈ、消石灰は１０ｋｇ／ｈの割合で投入した。この場合、排ガス処理助剤は受入ホッパー内での流動性が良く、定量供給機から下部空間への落下も良好で、安定した定量供給ができた。また、排ガス（１３７１１Ｎｍ3／ｈ）中に塩化水素を９．４６ｋｇ／ｈ含んでいたが、運転時間４時間の間、バグフィルター入り口と出口の圧力差は５５から１２０ｍｍＨ₂Ｏと安定していた。また、バグフィルター出口の塩化水素は３．７５ｋｇ／ｈとなり、安定した除去率が得られた。また、ここで用いたパーライトの通気係数、粒度分布及び平均粒子径を実施例１と同様に測定し、その結果を表１に示す。
【００１８】
比較例１
真珠岩を粉砕、精製、分級して得られた精石を焼成して膨張パーライトとした。この膨張パーライトを更に破砕、分級して、単位容積質量が０．１１８ｋｇ／ｌ、真密度が１．９０ｋｇ／ｌのパーライトとした。これを排ガス処理助剤として消石灰と共に受入ホッパーに入れ、受入ホッパーから定量供給機を通して、焼却能力２５００ｋｇ／ｈの流動床焼却設備の排ガスダクト内に、圧力２０００ｍｍＨ₂Ｏの圧縮空気で送り込んだ。その際、排ガス処理助剤は５ｋｇ／ｈ、消石灰は１０ｋｇ／ｈの割合で投入した。この場合、排ガス処理助剤は受入ホッパー内での流動性が悪く、定量供給機から排ガスダクト内へは時により落下しないことがあり、安定した定量供給ができなかった。また、排ガス（１３７１１Ｎｍ³／ｈ）中に塩化水素を９．４６ｋｇ／ｈ含んでいたが、運転時間４時間の間、バグフィルター入り口と出口の圧力差は５５ｍｍＨ₂Ｏ近くなったり、あるいは急激に２００ｍｍＨ₂Ｏ近くまで圧力上昇した。また、バグフィルター出口の塩化水素は６．４６ｋｇ／ｈ〜４．９７ｋｇ／ｈと変動した。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排ガス処理助剤を用いることにより、供給装置のホッパー等で詰まりを生じることがなく、また定量供給機からの排出が安定しており、排ガスダクト内に安定した定量供給が出来る。これにより、排ガス処理効率にバラツキが生じない、信頼性の高い排ガスの処理が可能となる。また、焼却飛灰、消石灰、粉末活性炭や粉末活性コークスは、通気係数が０．００５〜０．０３ｃｍ／ｓｅｃ程度と通気性が悪いためバグフィルター表面にこれら粉末の層を形成すると、急速に通気抵抗が増すのに対して、本発明の排ガス処理助剤の通気係数は０．０５〜０．２ｃｍ／ｓｅｃ程度と高く、これを併用すると、バグフィルターの急速な通気抵抗の増加を防ぐことができる。

Claims

排ガスの中和剤である消石灰と共に排ガス中に投入する排ガス処理助剤であり、該排ガス処理助剤が、単位容積質量が０．１７〜０．３０kg／ｌであって、外に閉じた気孔と外に開いた気孔とを、真密度が１．０〜２．０５kg／ｌとなるように形成した、通気係数が、０．０５〜０．２ cm/sec であるパーライトであることを特徴とする排ガス処理助剤。
排ガスに、中和剤である消石灰と排ガス処理助剤とを吹き込むバグフィルター方式の排ガス処理方法において、該排ガス処理助剤として、単位容積質量が０．１７〜０．３０kg／ｌであって、外に閉じた気孔と外に開いた気孔とを、真密度が１．０〜２．０５kg／ｌとなるように形成した、通気係数が、０．０５〜０．２ cm/sec であるパーライトを用いることを特徴とする排ガスの処理方法。