JPH0611376B2 - 排ガス中の硫黄化合物およびハロゲン化合物除去方法 - Google Patents

排ガス中の硫黄化合物およびハロゲン化合物除去方法

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JPH0611376B2
JPH0611376B2 JP59153220A JP15322084A JPH0611376B2 JP H0611376 B2 JPH0611376 B2 JP H0611376B2 JP 59153220 A JP59153220 A JP 59153220A JP 15322084 A JP15322084 A JP 15322084A JP H0611376 B2 JPH0611376 B2 JP H0611376B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、産業廃棄物および都市ごみ等の焼却処理にお
ける排ガス中の硫黄化合物(以下SOxという)、なら
びにハロゲン化合物(HCl、Cl、HF等で、以下
HClと略称する)を吸収除去する方法に関し、さらに
詳しくはCaまたはMg等の炭酸塩を主成分とする脱硫
吸収剤を用い、流動層方式で高温脱硫処理を行つた後、
廃棄物焼却灰と、酸化物の形態に変化し活性化された未
反応吸収剤を含む脱硫吸収剤との混合物を使用して噴霧
方式で排ガス中のハロゲン化合物を吸収除去し、同一吸
収剤で合理的かつ有効に脱SOxならびに脱HClを行
なう方法に関する。
〔発明の背景〕
従来の産業廃棄物や都市ごみなどの焼却処理はストーカ
方式(火格子燃焼方式)による焼却がその主流を占めて
いたが、最近では操作性ならびに熱経済性の向上をはか
るために、被焼却物を流動させて燃焼する流動層燃焼方
式に移ってきている。いずれにしても、廃棄物焼却処理
によって発生する燃焼排ガス中の公害成分、すなわちS
OxやHCl、Cl、HF等のハロゲン化合物の排出
を規制値以下に抑えることが必要である。
産業廃棄物等の燃焼排ガス中のSOxおよびハロゲン化
合物の除去処理において、当初は湿式法が採用され高い
公害成分除去率を達成したが、反面、脱SOxおよび脱
HCl操業におけるランニングコストが高くつき、かつ
装置構造材の激しい腐食問題が起こり、長期の連続連転
に耐えることができないという致命的な欠陥が発生し
た。この湿式法に代わって、現在固体吸収剤使用による
乾式法が採用されるに至り、その代表的な方法として、
熱媒体と脱硫吸収剤とを兼ねた粒状の石灰石等を用いる
流動層式廃棄物燃焼方法が主流をなしてきている。この
方法は、被焼却物である産業廃棄物を高温に保持された
流動層式燃焼炉内で脱硫吸収剤である固体粒状の石灰石
と共に流動燃焼させて、流動層内で脱硫反応を行わせる
方法であって、脱硫処理のための反応装置を別途設ける
必要がなく、また湿式法における腐食問題等のトラブル
はほとんど発生しないという利点がある。しかし、脱硫
吸収剤としての固体粒状の石灰石は、表面ではSOxと
反応してもその内部にまでなかなか脱硫反応が進行しな
い。すなわち、脱硫吸収剤粒子の固体内へ脱硫反応が拡
散(浸透)していく速さが脱硫反応の律速段階となる。
このために、脱硫剤である石灰石自身の反応率、換言す
れば石灰石の利用率が悪くなりランニングコストの面
と、脱硫処理済の石灰石廃棄物の処理量を増大させる結
果となり、今後解決しなければならない問題として認識
されている。
一方、脱HCl装置であるが、脱硫装置と同様に湿式法
においては、装置構造材の腐食ならびに排水処理に多大
の経費を必要とすることから、粉状吸収剤を装置内へ噴
霧するという乾式法が試みられたが、HCl除去率が基
礎実験において得られる程度のレベルに到達せず、特に
都市ごみ焼却炉では焼却するごみ中の塩素化合物量が大
きく変動することから、塩素化合物の濃度が高いときの
焼却処理の場合に、排出規制値である430ppm以下に
達しないなど実用面での問題が発生した。これに対応す
るために、固体粒状吸収剤を用いた移動層方式の脱HC
l装置が開発された。この移動層式脱HCl装置では、
脱HCl反応層において、固体粒状吸収剤の移動速度を
調整することによって脱HCl反応を充分に行わせ、排
ガス中に含まれるHClの濃度を排出規制値以下に維持
する方法である。しかしこの方法では、上述した固体粉
状吸収剤を噴霧して脱HCl反応を起させる噴霧方式と
比較して、吸収剤の反応率(利用率)が低下するためラ
ンニングコスト面では不利になるという欠点があった。
以上説明したごとく、脱SOxおよび脱HCl法は、固
体吸収剤使用による乾式法がその主流を占めるに至って
いるが、その共通の課題はいかにして吸収剤の反応率を
高めて運転コストを下げるかにある。そして脱HCl反
応は、脱SOx反応と異なり、高温では排ガス中のH
OとCOの影響を受け、平衡論的に言って高い除去率
が期待できないため、通常は約400℃以下の低温度域
で反応させることが望ましく、また吸収剤の反応性もよ
り高いものが要求されることになり、運転コストおよび
反応性の両面を満足させる脱HCl処理方法でなければ
ならない。このために、本発明者らは先に、SOxおよ
びHCl等の酸性ガス吸収剤として、石灰石類とセメン
ト類とを混練水和し固化させた安価で反応性の高い固体
吸収剤を提案した(特願昭57−59713)。しか
し、この固体吸収剤は非常に反応性の高い優れた吸収剤
であるが、原料である石灰石等に比べるといまだコスト
高であり、コスト面で十分に満足できる吸収剤とは言え
ないところがある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消し、
産業廃棄物や都市ごみ等の燃焼排ガス中に含まれるSO
xおよびHCl等の酸性ガスを低コストで効率よく除去
する方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
要するに本発明は、流動層式廃棄物燃焼処理炉におい
て、被焼却物である産業廃棄物等を高温に保持された流
動層内で、CaまたはMg等の炭酸塩を主成分とする固
体粒状の脱硫吸収剤と共に流動燃焼させ、高温の流動層
内で燃焼生成ガス中のSOx等を吸収除去する脱硫反応
を行わせたあと、一定の割合で炉外に排出される廃棄物
焼却灰と、内部が炭酸塩から酸化物に変化し活性化され
た未反応吸収剤を含む反応性にすぐれた脱硫吸収剤との
混合物を粉砕して微粉化し、排ガス系の低温領域に設け
たハロゲン化合物除去装置において、微粉化した吸収剤
を噴霧させて排ガス中に含まれるHCl、Cl、HF
等のハロゲン化合物を充分に吸収除去する方法であっ
て、同一吸収剤を有効に活用する極めて安価な排ガス処
理方法である。
〔発明の実施例〕
以下本発明の具体的な実施例を説明する前に、本発明の
方法を実施する場合の代表的な一例である排ガスの脱
硫、脱ハロゲン化合物処理プロセスについて図面に基づ
いて説明する。
第1図は本発明により排ガス中に含まれる硫黄化合物お
よびハロゲン化合物を吸収除去するプロセスを示す系統
図である。図から明らかなごとく、各種廃棄物のピット
1からライン11を通り流動層式廃棄物燃焼炉2に投入
された廃棄物は、所定の高温に維持された流動層内で、
流動層の下部から流動化空気21によって流動燃焼され
る。この場合、流動層を形成する熱媒体は主として固体
粒状吸収剤(石灰石等)を用い、この吸収剤は吸収剤ホ
ルダ3からライン31により流動層式廃棄物燃焼炉2内
に供給される。流動層式廃棄物燃焼炉2内で発生した廃
棄物の燃焼生成物は、固体状のものと気体状のものとに
分けられ、固体状の燃焼生成物のうち粒径の細かいもの
はダストとして炉外へ燃焼排ガスと共に排出され、気体
状のうち有害成分であるSOxは流動層内で固体粒状脱
硫吸収剤と反応してガス成分から除去される。この場合
に添加装入する脱硫吸収剤は、所定のSOx除去率を維
持するために所定の割合でライン31から燃焼炉2内へ
供給する必要があり、この結果、廃棄物の燃焼により生
成した粗粒の残渣(主として灰分)と共に、脱硫吸収剤
は反応、未反応にかかわらず流動層レベルを一定にする
ために、余剰分として流動層からライン23より廃棄物
燃焼炉2外へ排出される。
流動層式廃棄物燃焼炉2のライン22により排出される
燃焼排ガスは、HCl、Cl、HF等のハロゲン化合
物を含有したまま、熱回収器4を通りライン41から除
じん器5に入り、排ガス中のダストを除去した後、ライ
ン51を経てハロゲン化合物除去装置(脱HCl装置)
6に入る。この脱HCl装置6には上述の流動層から脱
硫反応を済ませた酸化物の形に変化し活性化された未反
応の吸収剤を含む脱硫吸収剤と、廃棄物の焼却残渣との
混合物を取出して粉砕機で粉砕して微粉末となし、ライ
ン23より搬送し供給して、ライン51の排ガス中に含
まれるハロゲン化合物の濃度に見合った吸収剤の供給を
行い吸収反応を行わせた後、脱HCl装置6の下部にあ
るライン62より反応済みの吸収剤を取出す。ハロゲン
化合物を吸収除去された排ガスはライン61を通りファ
ン7によってライン71から系外に排出される。
以上説明したごとく本発明の骨子とするところは、廃棄
物燃焼炉の流動層から排出される脱硫吸収剤と廃棄物の
燃焼残渣のうち、脱硫吸収剤中には未反応の吸着剤が含
まれること、また廃棄物焼却残渣中にはCa分などHC
l吸収剤として有効な物質が含まれていることなどに着
目して、これらをHCl吸収剤として再利用し吸収剤の
コスト低減をはかったものである。
以下さらに、具体的な実験例をあげ本発明の効果につい
て詳細に説明する。
石灰石をSOxの吸収剤として使用している実用規模の
流動層ボイラから排出される吸収剤と石炭の燃焼灰との
混合物を脱HCl吸収剤として用い、これによるHCl
除去率を調べた。上記脱HCl吸収剤の組成は、未反応
CaO分が22.3重量%で、その他の主な成分として
は、SiO、AlおよびCaSOであった。
この吸収剤を粒子径0.59〜1.19mmに整粒したも
のを4g、17mmφの石英製の反応管に充填し、350
℃の温度に保持したうえ、HCl2400ppm、CO
10容積%、HO10容積%含むNガスを、11/
minの割合で流通し、吸収剤出口側のHCl濃度を分析
して脱HCl率を求めた。第2図は反応経過時間(h)
と脱HCl率(%)の関係を示すグラフである。図に示
すごとく、HCl除去率90%以上のレベルを約30分
維持しており、従来は脱硫廃棄物として処分していたも
のが有効に活用でき、しかもHCl吸収剤を別途用意す
る必要がなく、脱硫吸収剤として用いたものをそのまま
有効に流用できることを実証している。
通常の石灰石をHCl吸収剤とし、流動層での平均的な
温度である約800℃で30分間脱CO処理を行った
もの(B)と、未処理の石灰石(A))とを、上記実験
例と同じ方法によってHCl除去率を比較した。その結
果を、第3図に示す。図に示すごとく、石灰石、すなわ
ちCaCOの状態(A)ではHClとの反応性が悪く
脱HCl率50%レベルが30分も続かず、その反面脱
CO処理を行いCaOに活性化した(B)ではHCl
除去率90%以上が約1.5hも続いており、反応性の
すぐれたHCl吸収剤としての特性を持つことが分か
る。この結果は、上述の実験例で用いた流動層ボイラか
らの排出物は、流動層の温度が780〜840℃の範囲
で操作されていたもので、未反応の石灰石はCaOの形
に脱CO反応が起こり、HClの吸収能力が高められ
ていたことが容易に推定できる。このように、本発明の
特徴は、安価な石灰石を脱硫剤として用い、その結果と
して反応性の高いCaOが未反応の状態で残るため、こ
れをHCl吸収剤として有効に利用するところにある。
本発明の実施例を以下に示す。すなわち、上述した本発
明の脱硫および脱ハロゲン化合物処理プロセスにおいて
は、流動層から排出される活性化された未反応吸着剤を
含む脱硫吸着剤と廃棄物焼却残渣との混合物を粉砕機で
粉砕して微粉末となし、これを従来から採用されている
乾式噴霧方式によって、排ガスと噴霧状の吸収剤とを直
接接触させることにより脱HCl反応を起こさせHCl
を吸収除去することが可能となる。この方法によると、
すでに乾式噴霧方式の装置が設けてある焼却設備におい
ては、吸収剤噴霧装置がそのまま利用でき、設備費を節
約することができる利点がある。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したごとく、本発明による排ガス中の硫
黄化合物およびハロゲン化合物を除去するプロセスは、
次に示す顕著な効果がある。
(1)従来の流動層式廃棄物燃焼炉における乾式脱硫方法
は、脱硫吸収剤の利用率が高くないために運転コストが
高く、かつ廃棄する吸収剤の量が多くなるという問題点
があったが、本発明の方法によると脱硫吸収剤をハロゲ
ン化合物吸収剤として有効に再利用できるので大幅なラ
ンニングコストの低減をはかることができる。
(2)また、従来の乾式ハロゲン化合物除去方法は、移動
層方式で吸収剤として粒状の生石灰を使用しているが、
コスト面においてその反応率を考慮しても石灰石に比べ
て高いこと、危険物として消防法が適用されることなど
不利な点が多い。これに対して本発明による方法は、流
動層式廃棄物燃焼炉内で活性化された未反応の吸収剤を
再利用することができるので、コスト面および安全面で
有利であり、しかも吸収剤の貯蔵に要する設備を軽減す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による排ガス中の硫黄化合物およびハロ
ゲン化合物を除去するプロセスを示す系統図、第2図は
流動層ボイラから排出された脱硫吸収剤のHCl吸収性
能を示すグラフ、第3図は吸収剤として石灰石および脱
CO処理をした石灰石を用いた場合のHCl吸収性能
の比較を示すグラフである。 1……廃棄物のピット 2……流動層式廃棄物燃焼炉 3……吸収剤ホルダ、4……熱回収器 5……除じん器 6……ハロゲン化合物除去装置 7……ファン、21……流動化空気 11、22、23、31、41、51、61、62、7
1……ライン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高温に保持された流動層内に、所定の割合
    で被焼却処理物である廃棄物と、固体粒状の脱硫吸収剤
    とを、連続または間欠的に供給して廃棄物を流動燃焼さ
    せると同時に、排ガス中の硫黄化合物を吸収除去する流
    動層式廃棄物燃焼炉を有する廃棄物焼却処理システムに
    おいて、上記流動層式廃棄物燃焼炉から所定の割合で連
    続または間欠的に排出される廃棄物焼却灰と、活性化さ
    れた未反応吸収剤を含む脱硫吸収剤との混合物を粉砕し
    て微粉化し、上記廃棄物処理システムの排ガスラインの
    低温領域に設けたハロゲン化合物除去装置において、上
    記微粉化した吸収剤を噴霧させてハロゲン化合物を吸収
    除去することを特徴とする排ガス中の硫黄化合物および
    ハロゲン化合物除去方法。
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