JP4009483B2 - 排ガス中の特定成分回収方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス中に含まれる特定成分を回収する回収方法に関し、特に、ガス状態の硼酸類及び酸化砒素類を固体として析出させ、回収する回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラス溶解炉からの排ガスは、図４に示すように、水を噴霧して完全蒸発させることにより水の気化熱として熱を奪って排ガスＧを冷却する方法または、排ガスＧに冷却用の空気を混合することで冷却する方法による乾式冷却塔１で排ガス温度を１５０〜２００℃に下げた後、バグフィルター２で排ガスＧ中に含まれる特定成分を回収する方法が行われている。しかし、排ガスＧ中のガラス原料や他の固化された成分は回収されても１５０〜２００℃の温度領域では排ガスＧ中の硼酸類及び酸化砒素類はほぼ１００％がガス状であるため、バグフィルター２では捕集することができずに通過して大気中に放出されることになる。
【０００３】
また、図５に示すように、ガラス溶解炉からの排ガスＧを水噴霧により排ガスＧ中の水分を飽和状態で冷却する湿式冷却塔３により排ガスＧの温度を６５℃まで冷却し、湿式電気集塵機４、４で回収する方法では、ガス状の硼酸類及び酸化砒素類は固体として１００％析出されるが、ガス中の水分が飽和していて、さらに湿式電気集塵機４で処理するため、捕集された硼酸類及び酸化砒素類は水に溶解しているのでガラス原料として回収するには、さらに別の乾燥処理設備等が必要になる。
【０００４】
一方、排ガスの冷却方法で空気のみを混合する方法では、大量の冷却空気を使用することになるので、冷却後の排ガス量が膨大な量となり排ガス処理設備への負荷が大きくなる。例えば、温度が５００℃、ガス流量が２，５００ｍ^３Ｎ／ｈの排ガスを６５℃に下げるには、温度が３５℃の冷却用空気を使用すると、５２，５００ｍ^３Ｎ／ｈの空気流量が必要となり、冷却後の総排ガス量はもとの２２倍になり、後段の排ガス処理設備への負荷が非常に大きいものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ガラス溶解炉の排ガス中に含まれるガス状の硼酸類及び酸化砒素類を固体として析出させ、乾燥状態で回収することにより原料としてリサイクル可能なものとし、さらに大気中に放出される硼酸類及び酸化砒素類の量を減らし環境改善を図ると共に、冷却後の排ガス量を抑制して、排ガス処理設備への負荷を減らすものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る排ガス中の特定成分回収方法は、排気ガスに水を噴霧する水噴霧式冷却手段、および前記排気ガスに空気を混合して当該排気ガスを冷却する空気混合式冷却手段を併用して、７０℃を超えた温度でガス状の硼酸類及び酸化砒素類を含む前記排ガスに前記空気を混合して混合後の排ガスを６５℃以下に冷却し、かつ混合後の排ガス中の水分量を１５ｖｏｌ％以下にすることにより、ガス状の前記硼酸類及び酸化砒素類を固体として析出させ、前記排ガスから前記硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収することを特徴とする。
【０００７】
排ガスを冷却する際の温度が、７０℃を超えると、硼酸類及び酸化砒素類がほとんど析出せず、その大半が大気中に放出されることになる。また、湿式電気集塵機等で回収すると、捕集された硼酸類及び酸化砒素類は水に溶解しているのでガラス原料として回収するには、さらに別の処理設備を必要としコスト高となる。本発明では、硼酸類及び酸化砒素類を含む排ガスを７０℃以下に冷却することが重要である。一方、排ガスが６０℃以下になると排ガス中の水分が凝縮し始め乾燥状態で析出させることが困難となり、他方で、６５℃を超えると析出する結晶温度を超えて回収率も下がる。硼酸類及び酸化砒素類をほぼ完全に析出させて大気汚染を防止する上で、排ガスを６５℃以下に冷却することが好ましく、且つ、析出した硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収する上で、排ガスを６０℃以上に維持することがガラス原料として再利用する上で好ましい。また、前記水噴霧式冷却手段により水が噴霧された前記排ガス、および前記空気混合式冷却手段により取りこまれた空気を混合して、前記水噴霧式冷却手段による水噴霧量と、前記空気混合式冷却手段により取り込む前記空気の量とを設定することにより、混合後の排ガス中の水分量を１５ｖｏｌ％以下にするものである。
【０００８】
また、本発明に係る排ガス中の特定成分回収方法は、排気ガスに水を噴霧する水噴霧式冷却手段と、前記排気ガスに空気を混合して当該排気ガスを冷却する空気混合式冷却手段とを有する水冷乾燥式冷却塔を使用することを特徴とする。
【０００９】
一方で、冷却塔が乾式の場合、非常に大量の冷却空気を使用することになるので、冷却後の排ガス量が膨大な量となり排ガス処理設備への負荷が大きくなる。他方、水噴霧式冷却手段のみを備える冷却塔では、排ガス中の水分が多く、捕集された硼酸類及び酸化砒素類はそのままではガラス原料として再利用ができない。本発明の装置は、排ガスから硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収する上で、水噴霧式冷却手段及び空気混合式冷却手段を併用して硼酸類及び酸化砒素類を含む排ガスを７０℃以下に冷却する水冷乾燥式冷却塔を備えていることが重要であり、硼酸類及び酸化砒素類をほぼ完全に析出させることが大気汚染を防止し、且つ、析出した硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収してガラス原料として再利用する上で、６０〜６５℃に冷却する水冷乾燥式冷却塔を備えていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る排ガス中の特定成分回収方法は、荷電設備保護用の吹込みエアー温度が、前記吹き込みエアーの露点を超え且つ７０℃以下であり、ヒータ容量が機器の単位表面積当たり０．０７±０．００５ｋＷ／ｍ^２のホッパー加温用のヒータを有する乾式電気集塵機を使用して、７０℃を超えた温度でガス状の硼酸類及び酸化砒素類を含む前記排ガスから固体として析出させた硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収するものである。
【００１１】
荷電設備の碍子保護用の吹込みエアー温度が露点以下、例えば排ガス中の水分量が１５ｖｏｌ％ではその露点である５５℃以下になると、荷電設備の碍子に結露して運転に支障が生じる。一方、７０℃を超えると硼酸類及び酸化砒素類の結晶化を妨げてしまい荷電設備にダストが付着して短絡現象が生じる。又、メンテナンスの頻度が高くなり実用的でない。本発明では、長期間安定した稼働を実現する上で、荷電設備の碍子保護用の吹込みエアー温度としてはその露点を超え且つ７０℃以下であることが重要である。また、ホッパー加温用のヒータのヒータ容量が機器の単位表面積当たり０．０６５ｋＷ／ｍ^２未満であると、排ガスから析出した固体の硼酸類及び酸化砒素類を十分に乾燥状態を維持することができなくなる。本発明では、乾燥状態で硼酸類及び酸化砒素類を回収する事を実現する上で、ホッパー加温用のヒータのヒータ容量が機器の単位表面積当たり０．０７±０．００５ｋＷ／ｍ^２であることが重要である。
【００１２】
【作用】
上記構成を有する本発明に係る排ガス中の特定成分回収方法は、水冷乾燥式冷却塔により排ガス温度を７０℃以下に下げてガス状の硼酸類及び酸化砒素類を固体として十分に析出させることにより、排ガス中の硼酸類及び酸化砒素類の濃度を所望値以下とすることが可能であり、且つ、固体となった硼酸類及び酸化砒素類を乾式電気集塵機により乾燥状態で回収することができるので、原料としてリサイクルが容易となる。また、硼酸類及び酸化砒素類を回収処理後の排ガスの量を大幅に抑えることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に使用する排ガス中の特定成分回収装置は、図１に示すように、ガラス溶解炉からの排ガスを冷却する水冷乾燥式冷却塔１１と、乾式電気集塵機１２とを備えているものである。
【００１４】
次に、水冷乾燥式冷却塔１１の構成を図２に示す。水冷乾燥式冷却塔１１は、炉からの排ガスＧを導入する入口ダクト１３と、排ガスを排出する出口ダクト１４と、冷却水を噴霧するスプレーノズル１５と、空気を取り込む吸込ノズル１６と、析出した硼酸類及び酸化砒素類の固体を排出する排出機１７とから構成される。本発明で使用する水冷乾燥式冷却塔１１では、排ガスＧの温度を７０℃以下の例えば６５℃に冷却するためのスプレーノズル１５からの水噴霧量は、吸込ノズル１６からの空気の量を、混合後の出口排ガス中の水分量が１５ｖｏｌ％以下になるように設定し、ガス中の水分が結露しないようにする。この時の排ガスとの反応時間は水噴霧部で６秒以上、空気混合部で３秒以上とする。
【００１５】
次に、乾式電気集塵機１２の構成を図３に示す。乾式電気集塵機１２は、排ガスを導入する入口ダクト１８と、排ガスを排出する出口ダクト１９と、析出した固体を捕集する集塵部２０と、捕集した固体を排出する排出部２１と、碍子を保護する碍子保護ファン２２及び碍子保護ヒータ２３と、ホッパーを加温するホッパーヒータ２４と、外部保温２５とから構成される。本発明で使用する乾式電気集塵機１２は、その内部で排ガス中の水分量が１５ｖｏｌ％の露点温度である５５℃以下の部分ができないように碍子保護エアー温度を６５℃に保ち、機器の全体表面積に対して０．０７ｋＷ／ｍ^２の容量のホッパーヒータ２１を設置しているものである。
【００１６】
図１の装置を使用した本実施の形態に係る排ガス中の特定成分回収方法は、ガラス溶解炉からの排ガスを水冷乾燥式冷却塔１１により排ガス温度を６５℃に下げて、排ガス中のガス状硼酸類及び酸化砒素類を固体として析出させる。この温度領域では硼酸類及び酸化砒素類は排ガス中から完全に析出する。この硼酸類及び酸化砒素類が固化した析出物の電気抵抗率は８×１０^９Ω・ｃｍ程度であり、後段の乾式電気集塵機１２で容易に捕集することができる。乾式電気集塵機１２で処理した後の排ガス中の硼酸類及び酸化砒素類の濃度は、硼酸類はＢ_２Ｏ_３として５ｍｇ／ｍ^３Ｎ以下、酸化砒素類はＡｓとしては０．０１ｍｇ／ｍ^３Ｎ以下とすることが可能である。また、この方法で、温度５００℃、ガス量２，５００ｍ^３Ｎ／ｈ、水分量６７ｖｏｌ％の排ガスを６５℃に冷却した後の排ガス量は２３，０００ｍ^３Ｎ／ｈに抑えられる。
【００１７】
また、排ガス中の特定成分回収装置は、６ヶ月間の長期にわたってほとんどメンテナンスを要せず上記の回収性能を発揮することができた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る排ガス中の特定成分回収方法によれば、排ガスの温度を７０℃以下に下げて処理することにより排ガス中に含まれるガス状の硼酸類及び酸化砒素類を固体として完全に析出させて除去することができ、大気環境が改善されるものである。また、析出した硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収することにより、原料として容易にリサイクル利用することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る排ガス中の特定成分回収方法によれば、排ガスの冷却方法を水噴霧式及び空気混合式を併用することにより、排ガス量の抑制ができ排ガス処理設備への負荷が軽減でき、排ガス処理に要するコストを大幅に削減することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の特定成分回収方法では、荷電設備の碍子保護用の吹込みエアー温度が５５℃以上で且つ７０℃以下であり、ヒータ容量が機器の単位表面積当たり０．０７±０．００５ｋＷ／ｍ^２のホッパー加温用のヒータを有し、硼酸類及び酸化砒素類を回収する乾式電気集塵機を使用するので、排ガス中の硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で長期間安定して完全に回収することが可能となる実用上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる排ガス中の特定成分回収装置の構成図。
【図２】本発明で用いる回収装置に使用される水冷乾燥式冷却塔の構成図。
【図３】本発明で用いる回収装置に使用される乾式電気集塵機の構成図。
【図４】従来の排ガス中の特定成分回収装置の構成図。
【図５】従来の他の排ガス中の特定成分回収装置の構成図。
【符号の説明】
１１ 水冷乾燥式冷却塔
１２ 乾式電気集塵機
１３、１８ 入口ダクト
１４、１９ 出口ダクト
１５ スプレーノズル
１６ 吸込ノズル
１７ 排出機
２０ 集塵部
２１ 排出部
２２ 碍子保護ファン
２３ 碍子保護ヒータ
２４ ホッパーヒータ
２５ 外部保温
Ｇ 排ガス

Claims (3)

1. 排気ガスに水を噴霧する水噴霧式冷却手段、および前記排気ガスに空気を混合して当該排気ガスを冷却する空気混合式冷却手段を併用して、７０℃を超えた温度でガス状の硼酸類及び酸化砒素類を含む前記排ガスに前記空気を混合して混合後の排ガスを６５℃以下に冷却し、かつ混合後の排ガス中の水分量を１５ｖｏｌ％以下にすることにより、ガス状の前記硼酸類及び酸化砒素類を固体として析出させ、前記排ガスから前記硼酸類及び酸化砒素類を乾燥状態で回収することを特徴とする排ガス中の特定成分回収方法。
2. 排気ガスに水を噴霧する水噴霧式冷却手段と、前記排気ガスに空気を混合して当該排気ガスを冷却する空気混合式冷却手段とを有する水冷乾燥式冷却塔を使用することを特徴とする請求項１に記載の排ガス中の特定成分回収方法。
3. 荷電設備保護用の吹込みエアー温度が、前記吹き込みエアーの露点を超え且つ７０℃以下であり、ヒータ容量が機器の単位表面積当たり０．０７±０．００５ｋＷ／ｍ^２のホッパー加温用のヒータを有する乾式電気集塵機を使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス中の特定成分回収方法。

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