JP6066191B2

JP6066191B2 - 排ガス中の水銀回収方法

Info

Publication number: JP6066191B2
Application number: JP2013047683A
Authority: JP
Inventors: 修一中野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-03-11
Also published as: JP2014171986A

Description

本発明は、排ガス中の水銀回収方法に関し、特に、活性コークスを用いた乾式脱硫脱硝装置を利用して燃焼排ガス中の水銀を回収する方法に関する。

発電用ボイラ、高炉又は焼成炉等からの排ガス等を処理する装置として、吸着塔内に導入された活性コークスに排ガスを接触させ、ＳＯｘ（硫黄酸化物）やＮＯｘ（窒素酸化物）等といったガス中の有害物質を活性コークスに吸着させて除去する乾式脱硫脱硝装置が知られている。この装置では、排ガス中のＳＯｘは、硫酸として活性コークス（炭素質触媒）に吸着されて除去される。また、前処理として排ガス中にアンモニアを注入した場合には、ＳＯｘはアンモニウム塩として吸着されるとともに、ＮＯｘは窒素に還元されて無害化される。さらに、排ガス中に水銀のような重金属を含有する場合にも、活性コークスに吸着される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−０７５６７０号公報

上述のように、乾式脱硫脱硝装置において排ガス中の水銀を活性コークスに吸着させて回収することができるが、水銀が環境に与える影響を極力小さくするため、また、水銀をより低コストで回収するため、さらに効率よく水銀を回収する方法の開発が求められていた。

そこで、本発明は、活性コークスを用いた乾式脱硫脱硝装置を利用して燃焼排ガス中の水銀を回収するにあたって、さらに効率よく水銀を回収する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、排ガス中の水銀回収方法であって、活性コークスを用いた燃焼排ガスの乾式脱硫脱硝装置に付設されている活性コークス再生塔から排出されたガスを水で洗浄することで、該ガスに含まれるダストと水銀とを前記水に回収すると共に該ダストで該水中の水銀を吸着し、前記水銀を吸着したダストと残りの水銀とを含む水に水銀吸着剤を添加して該残りの水銀を吸着し、該水銀吸着剤が添加された水を固液分離することで、前記水銀を吸着したダストと水銀吸着剤とを固体側に回収することを特徴とする。

そして、本発明によれば、従来廃棄するか、原料や燃料の一部として再利用されていた、活性コークス再生塔から排出されたガスに含まれるダストを回収し、該ダストから水銀（金属水銀）を回収するため、従来より水銀を効率よく低コストで回収することができる。また、活性コークス再生塔から排出されたガスに含まれるダストを、このガスを洗浄して得られた廃液に含まれるイオン性水銀を吸着した吸着物と共に回収することができる。

前記活性コークス再生塔から排出されたガスに水を噴霧することにより、該ガスを洗浄することができ、簡単な装置で容易に水銀を含むダストを回収することができる。

前記乾式脱硫脱硝装置は、発電用ボイラ、高炉又はエコセメントを焼成するセメントキルンの排ガスを処理することができ、これらの装置から低コストで水銀を回収することができる。

以上のように、本発明によれば、活性コークスを用いた乾式脱硫脱硝装置を利用して燃焼排ガス中の水銀を回収するにあたって、さらに効率よく水銀を回収する方法を提供することができる。

本発明に係る排ガス中の水銀回収方法を適用したエコセメントキルン排ガスの処理装置を示す全体構成図である。図１のエコセメントキルン排ガスの処理装置の排ガス洗浄工程を示す全体構成図である。図１のエコセメントキルン排ガスの処理装置の水銀回収工程を示す全体構成図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係る方法を、エコセメントを焼成するセメントキルンに付設された乾式脱硫脱硝装置に適用した場合を例にとって説明する。

図１は、エコセメントキルン排ガスの処理装置を示し、この排ガス処理装置１は、ロータリキルン２からのキルン排ガスを冷却する冷却塔３と、冷却塔３からの排ガスＧ１を固気分離するサイクロン４と、サイクロン４からの排ガスＧ２に含まれる微粉を回収する第１バグフィルタ５と、第１バグフィルタ５からの排ガスＧ３に消石灰粉等の酸性ガス処理剤ＧＴを添加した後にダストを回収する第２バグフィルタ６と、第２バグフィルタ６の排ガスＧ４を脱硫・脱硝する脱硫塔８及び脱硝塔９と、脱硫塔８から排出された活性コークスＡＣを加熱再生する再生塔１１と、再生塔１１の排ガスＧ７を洗浄する排ガス洗浄工程１２と、洗浄後の排ガスから水銀を回収する水銀回収工程１３と、高濃度の塩化物を含有するダストＤ１〜Ｄ３をゼロエミッション思想に基づいて処理するＨＭＸ処理工程１４と、最終排水処理工程１５とで構成される。

サイクロン４は、排ガスＧ１に含まれる粗粉ダストを回収するために備えられ、回収されたダストＤ１は、ＨＭＸ処理工程１４に送られる。

第１バグフィルタ５は、サイクロン４からの排ガスＧ２に含まれる微粉ダストを回収するために備えられ、回収されたダストＤ２は、ＨＭＸ処理工程１４に送られる。

第２バグフィルタ６は、排ガスＧ３に脱硫剤としての消石灰粉等の酸性ガス処理剤ＧＴを添加した後、この排ガスＧ３に含まれるダストＤ３を回収するために備えられ、回収されたダストＤ３は、ＨＭＸ処理工程１４に送られる。

脱硫塔８は、活性コークスＡＣに排ガスＧ４を接触させ、排ガスＧ４に含まれるＳＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去するために設けられる。排ガス中のＳＯｘは、硫酸として活性コークスＡＣに吸着されて除去される。

脱硝塔９は、脱硫塔８からの排ガスＧ５にアンモニアガス（ＮＨ₃）を注入した後、活性コークスＡＣに排ガスＧ５を接触させ、ＮＨ₃によってＮＯｘを窒素に還元して無害化すると共に、排ガスＧ５に残留するＮＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去するために設けられる。

再生塔１１は、活性度が低下した活性コークスＡＣを再生するために備えられ、硫酸、アンモニウム塩等の吸着物質を熱風によって加熱して脱離させて活性度を元に戻す。加熱再生の際には、活性コークスＡＣからの脱離物をパージするため窒素ガスが供給される。

排ガス洗浄工程１２は、再生塔１１からの排ガスＧ７を洗浄するために備えられ、図２に示すように、排ガスＧ７を循環水ＣＷを用いて冷却するガス冷却塔２１と、ガス冷却塔２１の排ガスＧ８を循環水ＣＷで洗浄する第１洗浄塔２２と、第１洗浄塔２２の排ガスＧ９をさらに循環水ＣＷで洗浄する第２洗浄塔２３等で構成される。

ガス冷却塔２１は、再生塔１１での加熱により温度上昇した排ガスＧ６に循環水ＣＷを噴霧して冷却するために備えられる。

第１洗浄塔２２は、ガス冷却塔２１の排ガスＧ７に循環水ＣＷを噴霧して排ガスＧ７に含まれる活性コークスＡＣのダストを回収するために備えられ、固液分離能力に優れたミュースクラバー等が設置される。

第２洗浄塔２３は、第１洗浄塔２２の排ガスＧ９に循環水ＣＷ及び水酸化ナトリウム溶液を噴霧して排ガスＧ９に含まれる硫酸又は亜硫酸を中和するために備えられる。

図３に示すように、水銀回収工程１３は、排ガス洗浄工程１２からの廃液Ｗ１に含まれる水銀を回収するために備えられ、廃液Ｗ１のｐＨを調整するｐＨ調整槽３１と、ｐＨ調整後の廃液Ｗ３中の水銀を含む重金属を沈降させる沈降槽３２と、沈降槽３２からの廃液Ｗ３に水銀キレート剤ＣＨを添加して撹拌する反応槽３３と、沈降槽３２の沈降物及び反応槽３３での反応生成物からなるスラリーＳ１を貯留する汚泥槽３４と、汚泥槽３４からのスラリーＳ２を固液分離する繊維ろ過器３５と、繊維ろ過器３５で分離されたろ液を貯留する処理水槽３６と、繊維ろ過器３５で分離された濃縮汚泥（水銀汚泥）を貯留する濃縮槽３７等で構成される。

図１に戻り、ＨＭＸ処理工程１４は、高濃度の塩化物を含有するダストＤ１〜Ｄ３から、塩化物及びアルカリを除去し、鉛や亜鉛等を非鉄金属精錬原料として回収すると共に、カルシウムを主成分とした回収後の残渣も同時にセメント原料として再利用することができるように処理してゼロエミッションを図る工程である。

次に、上記構成を有する排ガス処理装置１の動作について、図１〜図３を参照しながら説明する。

ロータリキルン２の燃焼排ガスは、まず、冷却塔で冷却し、サイクロン４によって排ガスＧ１に含まれる粗粉（ダストＤ１）を回収し、第１バグフィルタ５によってサイクロン４からの排ガスＧ２に含まれる微粉（ダストＤ２）を回収する。

次に、第１バグフィルタ５からの排ガスＧ３に脱硫剤として消石灰粉等の酸性ガス処理剤ＧＴを添加して排ガスＧ３中のＳＯｘ濃度を低下させ、第２バグフィルタ６によって排ガスＧ３に含まれるダストＤ３を回収する。

上記回収されたダストＤ１〜Ｄ３は、ＨＭＸ処理工程１４において、塩化物及びアルカリを除去した後、鉛や亜鉛等を非鉄金属精錬原料として回収し、カルシウムを主成分とした回収後の残渣をセメント原料として再利用する。

一方、脱硫塔８において、活性コークスＡＣに第２バグフィルタ６からの排ガスＧ４を接触させ、排ガスＧ４に含まれるＳＯｘを活性コークスＡＣに硫酸として吸着させて除去する。さらに、脱硫塔８からの排ガスＧ５にアンモニアガス（ＮＨ₃）を注入し、ＮＨ₃によってＮＯｘを窒素に還元して無害化すると共に、活性コークスＡＣに排ガスＧ５を接触させ、排ガスＧ５に残留するＮＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去する。この際、排ガスＧ４に含まれる水銀も活性コークスＡＣに吸着される。清浄化された排ガスＧ６は、煙突から大気へ放出される。

次に、再生塔１１に熱風を導入し、脱硫塔８から排出された活性コークスＡＣを加熱再生する。これによって、活性コークスＡＣから硫酸、水銀、アンモニウム塩等が脱離する。また、活性コークスＡＣは、脱硫塔８と再生塔１１との間を循環移動するが、その際摩耗して活性コークスＡＣの一部がダスト状となり、排ガスＧ６と共に再生塔１１から排出される。

次いで、再生塔１１から硫酸、水銀、アンモニウム塩等を含む排ガスＧ７を排ガス洗浄工程１２に導入し、図２のガス冷却塔２１で排ガスＧ７を冷却した後、第１洗浄塔２２で排ガスＧ８に水を噴霧して排ガスＧ７に含まれている水銀と活性コークスＡＣのダストが廃液Ｗ１へ移行して、廃液Ｗ１内で水銀が活性コークスＡＣのダストへ吸着する。これによって、廃液Ｗ１に水銀を吸着した活性コークスＡＣのダストが回収される。一方、第１洗浄塔２２の排ガスＧ９には、第２洗浄塔２３において、循環水ＣＷ及び水酸化ナトリウム溶液を噴霧し、排ガスＧ９に含まれる硫酸又は亜硫酸を中和した後、排ガスＧ１０としてロータリキルン２の排ガス処理系に戻す。

次に、第１洗浄塔２２から排出された廃液Ｗ１に、図３に示すように、ｐＨ調整槽３１においてアルカリ（ＮａＯＨ等）を添加し、廃液Ｗ１に含まれる、ＳＯ₂が水に溶けて生じた亜硫酸又は硫酸による後段の装置の腐食を防止し、沈降槽３２において、活性コークスＡＣのダストを沈降させる。

反応槽３３において、沈降槽３２からの廃液Ｗ３に水銀キレート剤ＣＨを添加して撹拌し、沈降槽３２の沈降物及び反応槽３３での反応生成物からなるスラリーＳ１を汚泥槽３４に貯留し、汚泥槽３４からのスラリーＳ２を繊維ろ過器３５で固液分離する。繊維ろ過器３５で分離されたろ液を処理水槽３６に貯留し、分離された濃縮汚泥（水銀汚泥）を濃縮槽３７に貯留する。処理水槽３６に貯留したろ液は、繊維ろ過器３５において再利用する。また、繊維ろ過器３５での水銀キレートを含む逆洗水ＲＷは、濃縮槽３７に貯留し、水銀汚泥Ｗ４として系外で処理する。

以上のように、本実施の形態では、活性コークスＡＣを用いた脱硫塔８に付設されている再生塔１１から排出された排ガスＧ７に含まれるダストを回収し、回収したダストに含まれる水銀（金属水銀）を回収することができる。

尚、上記実施の形態においては、エコセメントキルンの排ガス中の水銀を回収する場合を例示したが、本発明は、上記脱硫塔８及び脱硝塔９を標準装備している発電用ボイラ、高炉等にも適用することができ、従来廃棄するか、原料や燃料の一部として再利用されていた、活性コークス再生塔から排出されたガスに含まれるダストを回収し、該ダストから水銀（金属水銀）を回収することで、従来より水銀を効率よく低コストで回収することができる。

１排ガス処理装置
２ロータリキルン
３冷却塔
４サイクロン
５第１バグフィルタ
６第２バグフィルタ
８脱硫塔
９脱硝塔
１０煙突
１１再生塔
１２排ガス洗浄工程
１３水銀回収工程
１４ＨＭＸ処理工程
１５最終排水処理工程
２１ガス冷却塔
２２第１洗浄塔
２３第２洗浄塔
３１ｐＨ調整槽
３２沈降槽
３３反応槽
３４汚泥槽
３５繊維ろ過器
３６処理水槽
３７濃縮槽
ＡＣ活性コークス
ＣＨ水銀キレート剤
ＣＷ循環水
Ｄ１〜Ｄ３ダスト
Ｇ１〜Ｇ９排ガス
ＧＴ酸性ガス処理剤
Ｓ１〜Ｓ４スラリー
ＲＷ逆洗水
Ｗ１〜Ｗ４廃液

Claims

活性コークスを用いた燃焼排ガスの乾式脱硫脱硝装置に付設されている活性コークス再生塔から排出されたガスを水で洗浄することで、該ガスに含まれるダストと水銀とを前記水に回収すると共に該ダストで該水中の水銀を吸着し、
前記水銀を吸着したダストと残りの水銀とを含む水に水銀吸着剤を添加して該残りの水銀を吸着し、
該水銀吸着剤が添加された水を固液分離することで、前記水銀を吸着したダストと水銀吸着剤とを固体側に回収することを特徴とする排ガス中の水銀回収方法。
前記活性コークス再生塔から排出されたガスに水を噴霧することにより、該ガスを洗浄することを特徴とする請求項１に記載の排ガス中の水銀回収方法。
前記乾式脱硫脱硝装置は、発電用ボイラ、高炉又はエコセメントを焼成するセメントキルンの排ガスを処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス中の水銀回収方法。