JP3820027B2

JP3820027B2 - 塩化水素、二酸化硫黄の除去装置

Info

Publication number: JP3820027B2
Application number: JP08064898A
Authority: JP
Inventors: 均宮本; 勝久小嶋; 学宮本; 新一滝本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11276851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中の塩化水素及び／又は二酸化硫黄の除去装置に関し、さらに詳しくは、ゴミ，カーシュレッダーダスト等の塩素又は硫黄を含む物質の焼却炉、溶融炉等から発生するガスの浄化方法に関し、また、一般の廃棄物焼却炉，廃棄物乾留炉，廃棄物溶融炉等から発生する塩化水素，二酸化硫黄を含むガスの除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ等の塩素又は硫黄を含む廃棄物を燃焼させる場合、排ガス中には塩化水素や二酸化硫黄ガスが含まれているため、そのまま環境（大気中）には放出できない。そのため、従来は、排ガスを大気中に放出する前に、塩化水素を除去する脱塩装置や二酸化硫黄を除去する脱硫装置が設置されていた。図４及び５に、この設置形態を示す。
図４は、脱塩・脱硫のために、排ガス中に消石灰Ｃａ（ＯＨ）₂をスラリー状又は粉体状で噴霧し、気相中で脱塩・脱硫反応を行わせた後、バグフィルタで除去する形態の一例を示す。
また、図５には、ＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）₂を含む水を排ガスに循環噴射して脱塩・脱硫する湿式スラリージェット法を用いた排ガス処理の一例を示す。
【０００３】
しかしながら、これらの従来法による脱塩・脱硫装置の操作許容温度は、通常１５０〜２５０℃である。よって、低温であることが必要なために、予めボイラーにて熱を回収し、冷却する形態となっている。このような方法による場合には、ボイラーの腐食が著しい等の問題点があった。
一方、排ガス中の塩化水素あるいは二酸化硫黄を除去することに対する環境的あるいは社会的要請は、益々強くなってきており、ゴミ，カーシュレッダーダスト等の塩素又は硫黄を含む物質の焼却炉、溶融炉等から発生する有害物質を、より効率的かつ確実に低減すべき要請が高まっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記問題点等に鑑み、極めて効果的に反応を起こして排ガス中の塩化水素、二酸化硫黄を除去し、塩化水素ガスや二酸化硫黄をほとんど含まない清浄な高温ガスをボイラーに導くことで、環境への有害物質の低減は勿論、ボイラーの伝熱管等の腐食を抑制することができる装置を開発すべく鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、上下にガス流通路を備えた容器に、粒状の脱塩・脱硫剤を充填し、排ガス温度を３５０〜５５０℃の範囲に保つような特定の除去装置によって、かかる問題点が解決されることを見い出した。
本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、上下にガス流通路を備えた容器に、粒状の脱塩・脱硫剤を充填し、このガス流通路に排ガスを容器の下部から通気させる一方、容器の上部に脱塩・脱硫剤の投入機構、下部に排出機構を設け、脱塩・脱硫剤を投入機構から連続的または間欠的に投入し、その投入量に見合う量を排出機構から抜き出し、排ガスと脱塩・脱硫剤とを向流接触させるとともに、排ガス温度を３５０〜５５０℃の範囲に保つことを特徴とする排ガス中の塩化水素、二酸化硫黄の除去装置を提供するものである。
また、本発明は、上記脱塩・脱硫剤を充填した容器が２つ以上（複数）設けられており、該容器が相互に切り替え可能になっている塩化水素、二酸化硫黄の除去装置を提供するものである。この場合、複数基の容器は、一定時間経過後に排ガスを順次切り替えることにより、連続的に排ガスを処理することができる。そして、排ガスを切り替えた後、上記容器内に充填した脱塩・脱硫剤については全量排出した後、新しい脱塩・脱硫剤に入れ換えることができる。
【０００６】
本発明の装置によれば、ガスと脱塩剤，脱硫剤が向流接触等を行うことにより、ガスは常に新しい脱塩剤，脱硫剤と出口において高温で接触することとなる。これにより、極めて効果的に反応を起こし、塩化水素及び／又は二酸化硫黄を除去することが可能になる。
そして、本発明によれば、塩化水素ガスや二酸化硫黄をほとんど含まない清浄な高温ガスをボイラーに導くことができるので、環境への有害物質の低減は勿論、高価なボイラーの伝熱管等の腐食を抑制することができる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面（図１〜図３）を参照しながら、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
実施の形態（その１）
図１は、本発明の一実施形態の概要をブロック図で示したもので、除去対象成分である塩化水素や二酸化硫黄を含む高温ガスを温度３５０〜５００℃で下部から供給し、脱塩材は上部から供給する構造となっている。
図１中、８は塩化水素や二酸化硫黄を発生する装置であり、例えば、乾留炉や燃焼炉等が挙げられる。より具体的には、例えばカーシュレッダーダストやプラスチック廃棄物を投入して温度を上げ、可燃性ガスを取り出す乾留炉、あるいは都市ゴミを燃やして焼却する焼却炉等が該当する。乾留炉は、通常５００℃付近で運転される。ここで発生するガス６の成分としては、水素，窒素，一酸化炭素等の他、塩化水素ガスや二酸化硫黄ガスが含まれる。このガス６は、温度を下げることなく、脱塩・脱硫塔１へ通気される。
焼却炉は通常８００℃以上で運転されるが、この排ガスにも塩化水素ガスや二酸化硫黄が含まれる。このガスを脱塩・脱硫塔１へと導く。
【０００８】
図１中の１は脱塩・脱硫塔であり、下部に脱塩剤２の脱落防止の格子が設けられている。その内部には、粒径が通常２００μｍ〜５ｍｍ，好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍである脱塩・脱硫剤２が充填されている。この塔の下部から、入口に塩化水素あるいは二酸化硫黄を含むガス６を通気する。
脱塩・脱硫剤２としては、具体的には、例えばＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）₂，ＣａＣＯ₃等が用いられる。
脱塩・脱硫剤２の投入方法としては、例えば塔の上部に設けられたシリンダーを用いて押し出し装置等の投入（注入）機構３によって行い、抜き取りは塔の下部に設けられた同様な押し出し装置等の排出機構４によって行う。ここで、脱塩・脱硫剤２の投入は、連続的に行っても間欠的に行ってもよく、投入量（補給量）に見合う量を下部の排出機構から抜き出す。
一方、塩化水素、二酸化硫黄を含む処理対象ガス６は、脱塩脱硫塔１内で反応，処理された後、処理ガス５として排ガスボイラー９に送られる。このように、排ガスボイラー９の前に脱塩脱硫装置が設置されることにより、塩化水素ガスや二酸化硫黄ガスによる高価なボイラーの伝熱管等の腐食の問題を回避することができる。
【０００９】
本実施の形態における作用は、以下の通りである。
排ガス中に含まれる塩化水素ガス，二酸化硫黄ガスは、以下の反応式でＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）₂又はＣａＣＯ₃等の脱塩脱硫剤と反応して、排ガス中から除去される。
ＣａＯの場合：
ＣａＯ＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ・・・ ▲１▼
ＣａＯ＋ＳＯ₂ ＝ＣａＳＯ₃ ・・・ ▲２▼
Ｃａ（ＯＨ）₂の場合：
Ｃａ（ＯＨ）₂＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ・・・ ▲３▼
Ｃａ（ＯＨ）₂＋ＳＯ₂ ＝ＣａＳＯ₃ ・・・ ▲４▼
ＣａＣＯ₃の場合：
ＣａＣＯ₃＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ ・・・ ▲５▼
ＣａＣＯ₃＋ＳＯ₂ ＝ＣａＳＯ₃＋ＣＯ₂ ・・・ ▲６▼
したがって、徐々にＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）₂又はＣａＣＯ₃は、反応に従ってＣａＣｌ₂あるいはＣａＳＯ₃になって活性を失う。
【００１０】
そのため、本発明においては図１に示すように、充填装置の上部からは新しいＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）₂あるいはＣａＣＯ₃を供給し、装置の下部からは上記反応式▲１▼〜▲６▼により生成したＣａＣｌ₂又はＣａＳＯ₃を排出する。
このように本発明においては、ガスと脱塩剤，脱硫剤は向流接触を行うため、ガスは常に新しい脱塩剤，脱硫剤と出口において接触することができる。
【００１１】
また、本発明の方法では、高温にて、ガスと脱塩剤，脱硫剤を接触させることにより、効果的に反応を起こすことができる。
例えば、上記▲１▼の反応の活性化エネルギーは、５ｋｃａｌ／ｍｏｌ程度であるので、２５０℃で反応させる場合に比べて、３５０℃で反応させれば反応速度は２倍、５５０℃で反応させれば反応速度は約６倍にも達し、効果的に反応を促進できる。なお、本実施の形態については、後述の実施例１で実際にその効果を確認する。
【００１２】
実施の形態（その２）
図３は、本発明の一実施形態の概要をブロック図で示したもので、脱塩・脱硫塔が複数設けられており、切り替えを行うことが特徴である。図３は、脱塩・脱硫塔が３塔設置された場合を示している。その他の部分は、図１の上記実施の形態（その１）と同様である。
図３中、８は塩化水素や二酸化硫黄を発生する装置であり、例えば、乾留炉や燃焼炉等が挙げられる。より具体的には、例えばカーシュレッダーダストやプラスチック廃棄物を投入して温度を上げ、可燃性ガスを取り出す乾留炉、あるいは都市ゴミを燃やして焼却する焼却炉等が該当する。乾留炉は、通常５００℃付近で運転される。ここで発生するガス６の成分としては、水素，窒素，一酸化炭素等の他、塩化水素ガスや二酸化硫黄ガスが含まれる。このガス６は、温度を下げることなく、脱塩・脱硫塔１へ通気される。
焼却炉は通常８００℃以上で運転されるが、この排ガスにも塩化水素ガスや二酸化硫黄が含まれる。このガスを脱塩・脱硫塔１へと導く。
【００１３】
図３中の１−１，１−２，１−３は脱塩・脱硫塔であり、各々、下部に脱塩剤２の抜き出しのための仕切り機構が設けられている。その内部に、脱塩及び脱硫剤２である粒径約２ｍｍのＣａＯが充填されている。この塔の下部から、入口に塩化水素あるいは二酸化硫黄を含むガス６を通気する。
脱塩・脱硫剤の投入方法としては、例えば塔の上部に設けられたシリンダーを用いて押し出し装置等の投入（注入）機構によって行い、抜き取りは塔の下部に設けられた仕切り弁を開放することによって行う。また、脱塩・脱硫剤の投入については、連続的に行っても間欠的に行ってもよい。
【００１４】
本実施の形態における作用は、以下の通りである。
排ガス中に含まれる塩化水素ガス，二酸化硫黄ガスは、上記実施の形態（その１）（図１）と同様の作用にて、排ガス中から除去される。
図３においては、次のようなメリーゴーラウンド方式と呼ばれる方式により、各塔を順次切り替えして使用する。
第１ステップ：
塔１ → 塔２ → 塔３
第２ステップ（塔１の脱塩材の交換）：
塔１の脱塩材は、塩化水素等の吸着によって交換の必要が生じてくるため、塔１を切り離す。
塔２ → 塔３
塔１の脱塩材を下部から排出した後、塔１に新しい脱塩材を上部から入れる。続いて、塔３の後に入れる。塔２ → 塔３ → 塔１
第３ステップ（塔２の脱塩材の交換）：
上記第２ステップの塔１と同様に、塔２を切り離し、塔３を先頭に持ってきて、脱塩材の交換後、塔２を最後に持ってくる。
【００１５】
本実施の形態では、複数の塔を有するので、一定時間経過後に排ガスを順次切り替えることにより、連続的に排ガスを処理することができる。排ガスを切り替えた後には、それまで流通させていた容器内に充填した脱塩・脱硫剤については全量排出した後、新しい脱塩・脱硫剤に入れ換えることができる。
そして、上記のような一連の操作を繰り返すことにより、排ガスは、常に最後に新鮮な脱塩材を充填した塔を通過することになり、出口の塩化水素等の濃度は低く抑えられるという効果がある。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
【００１６】
【実施例】
実施例１
直径４００ｍｍ，高さ４００ｍｍの大きさの脱塩塔を３５０℃に保たれた電気炉内５に設置し、入口に塩化水素１０００ｐｐｍ，二酸化硫黄１００ｐｐｍを含むガス６を塔の下部から通気した。
粒径約２ｍｍのＣａＯの投入は、塔の上部に設けられたシリンダーを用いた押し出し装置３によって行い、抜き取りは塔の下部に設けられた同様な押し出し装置４によって行った。
ＣａＯの充填，抜き出しは、５０時間に１回入れ換えできるように、平均的には１０ｍｍ／時間の速度とした。試験は５６時間実施したが、出口ガス７の塩化水素濃度は１０ｐｐｍ以下、二酸化硫黄ガスの濃度も１ｐｐｍ以下を保った。
【００１７】
同様な試験を温度５５０℃に上昇して実施したが、性能に変化はなかった。
試験後、塔内のＣａＯを層毎にサンプリングし、ＣａＣｌ₂を分析した結果を、図２に示す。これにより、装置の下部では高濃度の塩化水素と接するため、ＣａＣｌ₂は高濃度となり、塔の上部では逆に新しいＣａＯが供給されていることと、既に塔の下部において、塩化水素は吸着されて低濃度となっていることもあり、ＣａＣｌ₂はほとんど存在しない。
このように本発明によれば、塩化水素ガスや二酸化硫黄をほとんど含まない清浄な高温ガスをボイラーに導くことができるので、環境への有害物質の低減は勿論、高価なボイラーの伝熱管等の腐食を抑制することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、ガスと脱塩剤，脱硫剤が向流接触等を行うことにより、ガスは常に新しい脱塩剤，脱硫剤と出口において高温で接触するため、極めて効果的に反応を起こし、塩化水素及び／又は二酸化硫黄を除去することができる。
また、本発明によれば、塩化水素ガスや二酸化硫黄をほとんど含まない清浄な高温ガスをボイラーに導くことにより、環境への有害物質の低減は勿論のこと、高価なボイラーの伝熱管等の腐食を予防，防止できるので、産業上極めて大きな意義を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る塩化水素、二酸化硫黄の除去装置の実施の形態の１つを示す配置図である。
【図２】図２は、実施例１における塔内のＣａＯを層毎にサンプリングし、ＣａＣｌ₂の吸着量を分析した結果を示す図である。
【図３】図３は、本発明に係る塩化水素、二酸化硫黄の除去装置の他の１つの実施の形態を示す配置図である。
【図４】図４は、バグフィルタを用いた排ガス処理の従来技術を示す配置図である。
【図５】図５は、湿式スラリージェット法を用いた排ガス処理の従来技術を示す配置図である。
【符号の説明】
１(1-1,1-2,1-3) 脱塩・脱硫塔
２脱塩材（脱塩剤）
３投入（注入）機構
４排出機構
５処理ガス
６処理対象ガス
８乾留炉、燃焼炉
９排ガスボイラー
１０バグフィルタ
１１スラリージェット

Claims

上下にガス流通路を備えた容器に、粒状の脱塩・脱硫剤が充填されており、該ガス流通路に排ガスを該容器の下部から通気させる一方、該容器の上部に該脱塩・脱硫剤の投入機構、下部に排出機構が設けられており、該脱塩・脱硫剤を該投入機構から連続的または間欠的に投入し、その投入量に見合う量を該排出機構から抜き出し、該排ガスと該脱塩・脱硫剤とを向流接触させるとともに、排ガス温度を３５０〜５５０℃の範囲に保つことを特徴とする塩化水素、二酸化硫黄の除去装置。
上記脱塩・脱硫剤を充填した容器が２つ以上設けられており、該容器が相互に切り替え可能になっていることを特徴とする請求項１記載の塩化水素、二酸化硫黄の除去装置。