JP3773668B2

JP3773668B2 - 焼却炉排ガスの高度処理方法

Info

Publication number: JP3773668B2
Application number: JP26897998A
Authority: JP
Inventors: 正憲伊藤; 義彦工藤
Original assignee: Kureha Engineering Co Ltd
Current assignee: Kureha Engineering Co Ltd
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: JP2000079320A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質として塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素、煤塵およびダイオキシン類を含む高温の焼却炉排ガスを湿式で処理する方法に関し、特に産業廃棄物焼却炉排ガスの処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物を焼却した高温の排ガスには多量の塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素、煤塵とともにダイオキシン類が含まれている。これらの有害物質を排ガスから除去するためには単一の処理操作では不可能であり、それぞれの有害物質の物性に適合した処理が必要となる。すなわち、塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素などの酸性物質に対しては消石灰、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム等の塩基性物質による中和処理が必要であり、煤塵に対してはバグフィルターまたは電気集塵機による除塵、ダイオキシン類に対しては活性炭による吸着または触媒による分解等の処理がそれぞれに有効であるが、更にこれらの処理を適正な温度で行うためには、排ガスを冷却することも必要である。この冷却を不適正な温度領域、速度で行うとダイオキシン類の増加を招くことがある。これは他の有害物質と異なりダイオキシン類に特有な現象であって、デノボ(de novo) 合成として知られている。
【０００３】
上記の処理を総合的に行う方法の代表例としては、高温の排ガスを廃熱回収ボイラー又は水スプレーにより２００℃以下に冷却した後、消石灰粉末と活性炭粉末を吹き込み、次いでバグフィルターで除塵するいわゆる乾式法が知られている。乾式法は装置が比較的簡単であると言う利点はあるものの有害物質、特に塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素を高度に除去することが困難である。
これに対し、湿式法は、個々の要素、技術は知られているものの前記有害物質を高度にかつ合理的に処理する総合的方法は未だ知られていない。すなわち、個々の技術としては、排ガスを急速冷却するための装置として例えば、上端部に液溜部、溢流堰を有し、下部に吸収液貯槽を有する濡れ壁塔内に、排ガスを上部より導入する煙管末端部がベンチュリー型の絞り管をなし、この絞り管のスロート部の入り口近傍に冷却吸収液噴霧ノズルを備えた装置が特開平９−２６２４３３号公報に開示されている。この装置を用いて高温の排ガスを冷却吸収液と直接接触させることにより瞬時に水蒸気飽和温度まで冷却することができる。このような冷却方法はダイオキシン類のデノボ合成を阻止するために効果的である。また、塩化水素などの酸性物質を洗浄除去する方法としては例えば、特許２５９２７６０号公報、特開平７−８８３２５号公報に水酸化マグネシウムを用いる湿式法が開示されている。湿式法は乾式法に比べ塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素の除去効率が高く、かつ、中和剤の過剰消費が少ない点で優れている。
中和剤として水酸化マグネシウムを用いることにより、水酸化ナトリウムを用いる場合の排水中のフッ素濃度が高くなる不都合が解消され、また消石灰を用いる場合の硫酸カルシウム二水塩の生成によるスケーリングトラブルの問題も解消される。
ダイオキシン類の湿式吸着に用いる装置としては、特開平４−３６７７０９号公報には内部に多孔隔壁を設けた濾過装置の上部より水および活性炭を供給しながら、活性炭と体積割合で３０〜４０％の水と混合された中に多孔隔壁の下側から排ガスを通してダイオキシン類を活性炭に吸着させる装置、また特開平７−２６５６５７号公報には、濾過装置の内部に活性炭、平炉用コークスなどの濾材層を多段に設け、この濾材層に水を循環させながら排ガスを通過させる装置が開示されている。しかし、これらの装置を用いた場合のダイオキシン類の除去効率および他の有害物質の影響と相互作用などについては開示されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上述のような現状に鑑み、従来知られている各要素技術をもとにダイオキシン類を含む前記有害物質を高度にかつ合理的に処理する方法を探索した結果、焼却炉排ガスの冷却条件を適正にし、水酸化マグネシウムと活性炭粉末とを含む洗浄液を使用することにより、ダイオキシン類を含む前記有害物質を総合的に除去処理する本発明に至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有害物質として塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素、煤塵およびダイオキシン類を含む高温の焼却炉排ガス処理する方法であって、
(1) 有害物質を含む高温排ガスを水酸化マグネシウムを含む洗浄液と直接接触させることにより100 ℃以下かつ水蒸気飽和温度に冷却する排ガスの急冷工程、
(2) 急冷された排ガスを無堰多孔板吸収塔で水酸化マグネシウムと粉末活性炭を含む洗浄液により向流洗浄する排ガスの洗浄工程、
(3) 洗浄された排ガスを湿式電気集塵機又は湿式フィルターで除塵する排ガスの除塵工程、
の各工程よりなる焼却炉ガスの高度処理方法を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で処理対象とする焼却炉排ガスの代表例は、塩化水素数千ｐｐｍ、硫黄酸化物数百ｐｐｍ、フッ化水素数十ｐｐｍ、煤塵数ｇ／Ｎｍ³と共にダイオキシン類を含み、温度800 〜1000℃である。ダイオキシン類は燃焼条件によって大きく左右されるが、適正な燃焼を行うことにより0.1ng-TEQ/Nm³以下にすることができる。しかし、さらに低減することが望ましい。このような排ガスを高度に処理するにあたり、まず急冷工程Ａに導き、少なくとも水酸化マグネシウムを含む洗浄液を直接接触させ急速に100 ℃以下かつ水蒸気飽和温度に冷却する。この排ガスの冷却の目的は、後段の湿式吸収を効果的に行うことと、ダイオキシン類の新たな生成を避けることにある。すなわち、本発明の急冷工程では、排ガス温度を低くすることにより洗浄液のもつ酸性ガス分圧を小さくし、急冷工程においても酸性物質の吸収効率を上げ、全体としての装置を適正にすることができる。またこの冷却により排ガスは増湿され水蒸気飽和となるためスケーリングを起こす可能性が小さくなる。また、燃焼排ガスは200 〜400 ℃域に滞留させると未燃有機物よりダイオキシン類が新たに合成されること(de novo合成) が知られているが、急速に冷却して150 ℃以下にすることによりde novo 合成を事実上避けることができる。更に、この湿式冷却の際、結果的に煤塵の大部分が除去され、また塩基性物質を洗浄液に共存させpH調整することにより塩化水素等の酸性ガスも除去できる。塩基性物質としては水酸化マグネシウムが好ましい。燃焼排ガスを急速冷却する装置としては、例えば特開平9-262433号公報に開示されるようなスプレーと濡れ壁を併用する装置、あるいは多段スプレー装置が適している。
【０００７】
急冷工程で100 ℃以下の水蒸気飽和温度にまで冷却された排ガスは、少なくとも水酸化マグネシウムをと活性炭粉末を含む洗浄液と接触させる洗浄工程Ｂに導かれる。
洗浄工程の洗浄液には、中和用の塩基性物質として水酸化マグネシウムを０．１〜２ｇ／ｌ含ませた液を用いる。塩基性物質として水酸化マグネシウムを用いることにより、フッ化水素は難溶性のフッ化マグネシウムとして捕捉できるので排水への移行を低減できる。
さらに、この洗浄液には活性炭粉末を０．１〜１０ｇ／ｌ含ませることにより、排ガス中のダイオキシン類を塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素とともに同時に除去できる。この理由は活性炭がダイオキシン類を吸着する結果、洗浄液中のダイオキシン類の濃度が低下し、ダイオキシン類ガスが洗浄液に溶解する速度が大きくなるためである。
洗浄液に水酸化マグネシウムと粉末活性炭が共存することは相互に何ら障害とならず、その必要量も増加しない。水酸化マグネシウムを含み活性炭を含まない洗浄液でまず有害酸性物質を除去し、ついで活性炭スラリーでダイオキシン類を除去するという二重の手間を要しない。同じ理由で急冷工程の洗浄液が粉末活性炭を含んでいることも差し支えなく、洗浄塔排出液を急冷工程を経由して排水することが好ましい。
【０００８】
排ガスと洗浄液を接触させる装置としては、無堰多孔板塔が最も好ましい。無堰多孔板塔はスプレー塔に比べ洗浄液の塔内滞留時間を長くとれ難溶性の水酸化マグネシウムの溶解が促進されるとともに、活性炭へのダイオキシン類の吸着も促進される。また、ダウンカマーを持つ段塔、テラレット等の充填塔では煤塵および活性炭粉末の沈積、固着が生じ好ましくない。無堰多孔板は孔径８〜１５ｍｍ、開口率２０〜４０％であることが好ましく、無堰多孔板の段数は要求される酸性ガスの除去率に応じて設定される。なお、この際煤塵も段数に応じてある程度除去される。
ついで排ガスは除塵工程Ｃに導かれ、誘引ファンを経て大気中に放出される。この際ファンは除塵工程の前段に置いても差し支えない。ここでは排ガス中に残存している煤塵を高度に除去する。また、ダイオキシン類の一部は煤塵に吸着されているので、煤塵を高度に除去することがダイオキシン類の高度の除去につながる。装置としては圧力損失の少ない湿式電気集塵機（ミストコットレル）が最も好ましいが、特許第１８９５８６９号に開示される湿式フィルターも使用できる。
次に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
【０００９】
【実施例】
産業廃棄物焼却炉より発生した温度９００℃の排ガス７０，０００Ｎｍ³／ｈ（組成：Ｏ₂ １２％、ＣＯ₂ ７％、Ｈ₂Ｏ７％、その他有害成分は後記）を図に示す構成の装置にて処理した。
塔径３ｍの急冷塔ａにおいて排ガス1 を１００ｍ³／ｈの洗浄液スプレー21及び１００ｍ³／ｈの濡れ壁液22によって断熱冷却した。ガス温度は８０℃となった。この際、洗浄液貯槽11のｐＨが５．５となるよう水酸化マグネシウムスラリー31を補給した。また、洗浄液より蒸発して失われる水分を補給水ライン32より補給し、貯槽11のレベルを一定に保った。また、排水41を１５ｍ³／ｈで抜き出した。この排水は固液分離その他の処理を行ったあと放流した（図示せず）。
続いて、急冷塔出排ガス2 を塔径５ｍ、無堰多孔板（孔径１０ｍｍ、開口率３１％）４段で構成される洗浄塔ｂの下部に導入した。同時に、多孔板上部より洗浄液23を２５０ｍ³／ｈで散液し、排ガスと向流にて接触させた。この際、洗浄液貯槽12のｐＨが５．５となるよう水酸化マグネシウムスラリー33を供給すると共に活性炭粉末３．５ｋｇ／ｈを５％水スラリー34として供給した。
続いて洗浄塔出排ガス3 を電気集塵機ｃに導入した。この際、電気集塵機の集塵電極を洗浄水35にて洗浄した。水量は平均して２．５ｍ³／ｈとした。この排出液24は洗浄液貯槽12に注入した。この結果、貯槽12内の洗浄液は余剰となるのでオーバーフローライン25により、さらに急冷塔下の貯槽11に移した。
このように処理された排ガス4 を誘引ファンによって煙突を通して大気に放出した( 図示せず) 。以上の運転操作により排ガス中の有害物質は下記の通り高度に処理された。

【００１０】
【比較例】
なお、上記実施例の処理においては、洗浄液貯槽12のｐＨが５．５となるよう水酸化マグネシウムスラリー33を供給すると共に活性炭粉末３．５ｋｇ／ｈを５％水スラリー34として供給したが、この活性炭を添加しなかった場合の処理後のダイオキシン類は0.05ngTEQ/Nm³ であった。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素、煤塵およびダイオキシン類を含む高温の焼却炉排ガスを高度にかつ安定して処理することが可能である。用いる装置もコンパクトになるほか、操作性も優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明焼却炉排ガス処理の一例のを示すフローシートである。
【符号の説明】
ａ急冷塔
ｂ洗浄塔
ｃ湿式電気集塵機
１、２、３、４排ガス
１１、１２洗浄液貯槽
２１洗浄液スプレー
２２濡れ壁液
２３洗浄液
２４集塵機排出液
２５洗浄塔排出液
３１、３３水酸化マグネシウムスラリー
３２補給水
３４活性炭スラリー
３５洗浄水
４１排水

Claims

有害物質として塩化水素、硫黄化合物、フッ化水素、煤塵およびダイオキシン類を含む高温の焼却炉排ガスを処理する方法であって、
（１）該高温排ガスを水酸化マグネシウムと活性炭を含む洗浄液を循環させながら洗浄液と直接接触させることにより１００℃以下かつ水蒸気飽和温度に冷却する排ガスの急冷工程、
（２）急冷された排ガスを無堰多孔板吸収塔で水酸化マグネシウムと洗浄液１Ｌに対して０．１〜１０ｇの粉末活性炭を含む洗浄液を循環させかつ急冷工程に戻しながら、洗浄液により向流洗浄する排ガスの洗浄工程、
（３）洗浄された排ガスを湿式電気集塵機又は湿式フィルターを用いて除塵する排ガスの除塵工程
の各工程よりなる焼却炉排ガスの高度処理方法。