JPH11290640A - 腐食性ガスの高温除去剤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼炉の排ガス中の腐食性ガスを高温下で除
去することの可能な除去剤を提供する。 【解決手段】 炭酸カルシウムと水ガラスと重曹とを混
練し、加熱乾燥して粒状などに造粒する。このようにし
て得られる高温除去剤１，１…を、該高温除去剤１，１
…の粒径よりも目の細かい２枚の金属製メッシュ板２，
２を枠体３により所定の間隔をもって接合し、この２枚
の金属製メッシュ板２，２間に形成される空間Ｓ内に充
填して触媒フィルタ４とする。これを１枚もしくは複数
枚連続して燃焼炉の排ガス管（図示せず）内に設置す
る。これにより、こにより排ガス中の腐食性ガスを炭酸
カルシウムにより除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩素ガスなどの腐
食性ガスを高温下で除去することの可能な除去剤の製造
方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、エネルギーの有
効利用が求められるようになってきており、産業廃棄物
や一般廃棄物、あるいはこれらから製造されるごみ固形
燃料( ＲＤＦ) などを焼却する際の熱発電や熱源などに
利用することが行われるようになってきている。このよ
うな廃棄物による発電のためのボイラは、廃棄物を燃焼
させて熱を発生させる燃焼炉と、ボイラ本体と、熱交換
器などとを備えるが、廃棄物を燃焼した排ガス中には塩
化水素ガス、塩素ガスなどの塩素系のガスやＮＯｘ、Ｓ
Ｏｘのなどの腐食性のガスが含まれているため、ボイラ
チューブや排ガスが流通する各種配管に通常の炭素鋼を
使用したのでは３２０℃近辺で急速に熱腐食が進行する
ためボイラの蒸気条件を高温高圧化するのが困難であ
り、発電効率が低くコスト的に見合わないという問題点
があった。このため、管材にＳＴＢ３４０Ｅなどの鋼材
にニッケルベースの自溶性合金の溶射皮膜を形成したも
のなどを用いたり、特殊なボイラ装置を用いたりしてい
る。

【０００３】しかしながら、このような対策によっても
完全に熱腐食を防止できないばかりか、ボイラ装置自体
が非常に高価なものとなるため、このことが廃棄物によ
る発電が中小規模の施設にまで普及していない原因とな
っていた。

【０００４】そこで、排ガス中から腐食性のガスを除去
してやることが考えられるが、通常塩素系ガスなどの補
集に使用されるバグフィルターは、その耐用温度が２０
０℃程度であるので高温となる燃焼炉周辺には使用でき
ないという問題点がある。したがって、燃焼炉の出口付
近で腐食性ガスを除去することができれば、廃棄物によ
る発電を通常のボイラ装置で行うことができその普及の
拡大が期待できて望ましい。また、ダイオキシンの合
成、分解温度よりも高温で腐食性ガスである塩素を除去
することができれば、ダイオキシンの生成を抑制でき
る。

【０００５】本発明はこれらの課題に鑑みてなされたも
のであり、腐食性ガスを高温下で除去することの可能な
除去剤を製造する方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果本発明者は、炭酸カルシウムや消石灰を水ガラス
とともに混練するとゲル状物が得られ、これを所望の大
きさとして加熱しながら乾燥させて粒状あるいはペレッ
ト状に造粒して得られる造粒物を除去剤とし、これを用
いて触媒フィルタとすれば、炭酸カルシウムや消石灰に
より高温下でも塩素系ガスなどを塩化カルシウムなどと
して補集することができることを見出した。また、本発
明者は、この炭酸カルシウムや消石灰と水ガラスとにさ
らに高温で炭化する有機質材などを多孔質化剤として配
合し、加熱すればこの多孔質化剤が除去されて多孔質化
され、除去剤の表面積を増大させることができることを
見出した。特に炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の場合に
は、約９００℃で、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）の場合に
は５５０〜６５０℃程度の温度で加熱すれば生石灰（Ｃ
ａＯ）に変成し、良好な腐食性ガスの除去効果を発揮す
ることを見出した。これらに基づき本発明に想到した。

【０００７】すなわち、本発明の請求項１記載の腐食性
ガスの高温除去剤の製造方法は、廃棄物を焼却炉中で燃
焼させ、この際生じる高温の排ガス中から腐食性ガスを
除去する腐食性ガスの高温除去剤の製造方法であって、
炭酸カルシウムと水ガラスと重曹とを混練し、加熱乾燥
して造粒物とするものである。

【０００８】また、請求項２記載の腐食性ガスの高温除
去剤の製造方法は、廃棄物を焼却炉中で燃焼させ、この
際生じる高温の排ガス中から腐食性ガスを除去する腐食
性ガスの高温除去剤の製造方法であって、消石灰と水ガ
ラスとを混練し、加熱乾燥して造粒物とするものであ
る。

【０００９】請求項３記載の腐食性ガスの高温除去剤の
製造方法は、請求項１または２記載の腐食性ガスの高温
除去剤の製造方法において、さらに多孔質化剤を配合す
るものである。

【００１０】さらに、請求項４記載の腐食性ガスの高温
除去剤の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか１項記
載の腐食性ガスの高温除去剤の製造方法であって、前記
加熱乾燥を５５０〜１０００℃の温度で行うものであ
る。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本発明の腐食性ガスの高温除
去剤の製造方法について詳細に説明する。本発明の製造
方法は、その出発原料を炭酸カルシウムとするか、消石
灰とするかによりその製法が異なるため、以下前者を用
いる場合を第一の製造方法、後者を用いる場合を第二の
製造方法として説明する。

【００１２】まず、本発明の腐食性ガスの高温除去剤の
第一の製造方法について説明する。第一の製造方法にお
いては、基本的には炭酸カルシウムと水ガラスと重曹と
を使用する。

【００１３】本発明で使用する炭酸カルシウムは、天然
炭酸カルシウム、合成炭酸カルシウムのいずれも用いる
ことができ、天然炭酸カルシウムとしては、貝殻、石灰
石、方解石、大理石などを用いることができる。その比
表面積などは特に制限されない。また、本発明において
使用する水ガラスは、前記炭酸カルシウムを造粒するた
めのものであり、汎用の水溶性ケイ酸塩、例えばケイ酸
ソーダ、ケイ酸カリウムなどが挙げられる。そのモル比
（ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ：Ｍはアルカリ金属）は、通常の市
販品の範囲、すなわち０．５〜４．２の範囲内で任意に
選択することができる。このような水ガラスとしては特
にケイ酸ソーダが好ましく、濃度２〜30％程度の水溶液
を使用し、必要に応じて水ガラスに対して等量〜１０倍
量程度の水を添加して後述する炭酸カルシウムとの混練
性を調整することができる。ただし、水ガラスの濃度が
あまり低くなりすぎると造粒するのが困難となる。さら
に、第一の製造方法においては、炭酸カルシウムと水ガ
ラスとを混練した際にゲル状化するために重曹（炭酸水
素ナトリウム）を配合する。

【００１４】上述したような炭酸カルシウムと水ガラス
と重曹との配合割合は、炭酸カルシウム１００重量部に
対して、水ガラス（濃度10の水溶液換算）５〜２０重量
部とするのが好ましい。水ガラスが５重量部未満では炭
酸カルシウムを造粒するのが困難となる一方、２０重量
部を超えると、後述する加熱乾燥に時間がかかるため好
ましくない。また、重曹の配合割合は炭酸カルシウム１
００重量部に対して１〜５重量部程度とするのが好まし
い。重曹が１重量部未満では、混合物がゲル化せず造粒
するのが困難となる一方、５重量部を超えると、ゲル化
速度が速くなりすぎてかえって造粒するのが困難とな
る。

【００１５】上述したような各成分からなるゲル化物
は、その水分が蒸発することにより多孔質化するが、さ
らに、本発明においては多孔質化剤を配合することがで
きる。この多孔質化剤とは、常温では固形状であるが所
定の温度以上に加熱すると、炭化や気化することにより
容積が大幅に減少して空隙を形成し、得られる腐食性ガ
スの高温除去剤を多孔質化するためのものであり、有機
粉末や低沸点固体などを用いることができる。具体的に
は、木粉、コーヒー、コーンスターチ、大豆などの絞り
粕などの廃物を利用することができる。上述したような
多孔質化剤の配合割合は、炭酸カルシウム１００重量部
に対して、５〜20重量部程度でよい。

【００１６】そして、上述したような炭酸カルシウム、
水ガラス及び重曹と、必要に応じて添加される多孔質化
剤とをそれぞれ所定の割合で配合し、十分に混練するこ
とによりゲル状組成物を調整し、このゲル状組成物を加
熱乾燥することにより、炭酸カルシウムのまま２〜30ｍ
ｍ程度の大きさの粒状物としての除去剤として使用する
ことができるが、好ましくは約９００℃に加熱して乾燥
することにより、炭酸カルシウムを生石灰に変成して除
去剤として使用する。また、前述したゲル状組成物をス
ティック状に成形して裁断した後加熱乾燥することによ
りペレット状物とすることもできる。

【００１７】次に、本発明の腐食性ガスの高温除去剤の
第二の製造方法について説明する。第二の製造方法にお
いては、基本的には消石灰と水ガラスとを使用する。本
発明で使用する消石灰としては、通常用いられているＪ
ＩＳ特号消石灰、あるいは他の市販品を用いることがで
き、その比表面積などは特に制限されない。また、本発
明において使用する水ガラスは、前述した第一の方法と
同じものを用いることができる。

【００１８】上述したような消石灰と水ガラスとの配合
割合は、炭酸カルシウム１００重量部に対して、水ガラ
ス（濃度10％の水溶液換算）５〜２０重量部とするのが
好ましい。水ガラスが５重量部未満では消石灰を造粒す
るのが困難となる一方、２０重量部を超えると、乾燥に
時間がかかるため好ましくない。

【００１９】さらに、本発明においては多孔質化剤を配
合することができる。この多孔質化剤としては前述した
第一の腐食性ガスの高温除去剤と同じものを用いること
ができ、その配合量も同じでよい。

【００２０】そして、上述したような各種成分からなる
第二の腐食性ガスの高温除去剤は、前述した消石灰及び
水ガラスと、必要に応じて添加される多孔質化剤とをそ
れぞれ所定の割合で配合し、十分に混練することにより
ゲル状組成物を調整し、このゲル状組成物を加熱乾燥す
ることにより、消石灰のまま２〜30ｍｍ程度の大きさの
粒状物としての除去剤として使用することができるが、
好ましくは約５５０〜６５０℃、特に約６００℃に加熱
して乾燥することにより、消石灰を生石灰に変成して除
去剤として使用する。また、前述したゲル状組成物をス
ティック状に成形して裁断した後加熱乾燥することによ
りペレット状物とすることもできる。

【００２１】このような本発明の第一及び第二の製造方
法により得られる腐食性ガスの高温除去剤は、例えば、
４００〜７００℃の高温下で塩素ガスなどの腐食性ガス
と接触すると、生石灰（ＣａＯ）が塩素ガス（Ｃｌ２）
と反応して塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）としてその表
面にこれを固定化するため排ガス中の塩素系ガスを除去
することができる。また、ＮＯｘなども類似する反応に
より除去することができる。そして、ある程度塩化カル
シウムを収着したら、水蒸気などによりわずかな量の水
分を供給すると、表面部分を主体として大幅に脆化して
崩壊するという特性を有するので新たな表面が露出する
ため、前述した腐食性ガスの収着性を再現することがで
きる。この繰り返しにより、除去剤の粒径が所定の大き
さ例えば２ｍｍ未満となったらふるい落として、少しず
つ新しい除去剤を加えてやればよい。

【００２２】上述したような本発明の方法により得られ
る腐食性ガスの高温除去剤は、例えば図１に示すよう
に、高温除去剤１，１…を、該高温除去剤１，１…の粒
径よりも目の細かい２枚の金属製メッシュ板２，２を枠
体３により所定の間隔をもって接合し、この２枚の金属
製メッシュ板２，２間に形成される空間Ｓ内にこれを充
填して触媒フィルタ４とし、これを１枚、もしくは複数
枚連続して燃焼炉の排ガス管（図示せず）内に設置する
ことにより前述した機構により排ガス中の腐食性ガスを
除去することができる。しかも、枠体３を耐熱性の材質
とすることにより、この触媒フィルタ４を高温下にさら
すことができるので、これを焼却炉などの出口の直後に
設けることにより配管などの熱腐食を防止することがで
きる。

【００２３】以上、本発明の腐食性ガスの高温除去剤の
製造方法について説明してきたが、本発明においては、
ゲル状組成物から加熱乾燥して造粒しているので、この
加熱乾燥の前に他の触媒物質、例えば脱硝触媒や脱硫触
媒などの粉末を混合することが可能であり、腐食性ガス
の高温除去剤の性能の向上及び多機能化が容易に図れる
という効果も有する。

【００２４】

【実施例】以下の具体的実施例により本発明をさらに詳
細に説明する。実施例１〜４ 炭酸カルシウム１３０重量部と、重曹２重量部と、濃度
５０％の水ガラス２０重量部と、水３０重量部を配合
し、十分に混練してゲル状組成物を調整した。そして、
このゲル状組成物を約９００℃で乾燥させながら造粒
し、平均粒径２０ｍｍの粒状の腐食性ガスの高温除去剤
を製造した。

【００２５】この除去剤を図２に示すように直径１００
ｍｍφ（約８０ｃｍ２）の筒体11内の途中に１０ｃｍの
間隔をあけて厚さ３０ｃｍに２層に充填して除去層12を
形成した。この筒11の下方から、１５、２０、２５及び
３０リットル／分の流量で塩酸溶液中を通過させた約６
５０℃のエアＡを流通させ、この上部から排出されてき
たエアＡ１酸性度をＰＨメータにより測定した。結果を
表１に示す。なお、このＰＨメータの測定値は、その値
が小さいほど酸性を示すが、相対値であって各流量間
（実施例間）での数値の大小は関連性を有しない。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、本発明の製造方
法により選られた除去剤を通過してきたエアＡ１のＰＨ
メータの値は安定しており、急激な酸性度の上昇は認め
られなかった。これは、除去層12を通過する間に塩酸に
由来する塩素系のガスが除去されているためであると思
われる。なお、前記各実施例において、筒体11の下端
（入口）と上端（出口）との圧力差は、ほぼ２００ｍｍ
Ａｑであった。実施例５〜７ 消石灰１３０重量部と、濃度５０％の水ガラス３０重量
部と、水２０重量部を配合し、十分に混練してゲル状組
成物を調整した。そして、このゲル状組成物を約６００
℃で乾燥させながら造粒し、平均粒径２０ｍｍの粒状の
腐食性ガスの高温除去剤を製造した。また、この高温除
去剤を粉砕して粉状の高温除去剤を製造した。

【００２８】この除去剤を図３に示すように直径１００
ｍｍφ（約８０ｃｍ２）の筒体11の下方に厚さ１０ｃｍ
の粉状の除去剤層13を形成し、さらに１０ｃｍの間隔を
あけて厚さ２０ｃｍに粒状の除去剤層14を形成した。こ
の筒11の下方から、３０、３５及び４０リットル／分の
流量で塩酸溶液中を通過させた約６５０℃のエアＡを流
通させ、この上部から排出されてきたエアＡ１の酸性度
をＰＨメータにより測定した。結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２から明らかなように、本発明の製造方
法により選られた除去剤を通過してきたエアＡ１のＰＨ
メータの値は安定しており、急激な酸性度の上昇は認め
られなかった。これは、除去層14を通過する間に塩酸に
由来する塩素系のガスが除去されているためであると思
われる。なお、前記実施例５及び６において、筒体11の
下端（入口）と上端（出口）との圧力差はほぼ３００ｍ
ｍＡｑであり、実施例７では粉状の除去剤層13からエア
が抜けているのが認められた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の腐食性ガスの高
温除去剤の製造方法は、廃棄物を焼却炉中で燃焼させ、
この際生じる高温の排ガス中から腐食性ガスを除去する
腐食性ガスの高温除去剤の製造方法であって、炭酸カル
シウムと水ガラスと重曹とを混練し、加熱乾燥して造粒
物とするものであるので、得られる除去剤においては、
炭酸カルシウムが粒状などある程度の塊状の生石灰とな
るため、これを触媒として高温となる燃焼炉周辺の排ガ
ス流路に設けることにより排ガス中の腐食性ガスを除去
することができる。これにより、ボイラチューブや排ガ
スが流通する各種配管の熱腐食が抑制されるので、廃棄
物による発電を通常のボイラ装置で行うことが可能とな
る。

【００３２】また、請求項２記載の腐食性ガスの高温除
去剤の製造方法は、廃棄物を焼却炉中で燃焼させ、この
際生じる高温の排ガス中から腐食性ガスを除去する腐食
性ガスの高温除去剤の製造方法であって、消石灰と水ガ
ラスとを混練し、加熱乾燥して造粒物とするものである
ので、得られる除去剤においては、消石灰が粒状などあ
る程度の塊状の生石灰となるため、これを触媒として高
温となる燃焼炉周辺の排ガス流路に設けることにより排
ガス中の腐食性ガスを除去することができる。これによ
り、ボイラチューブや排ガスが流通する各種配管の熱腐
食が抑制されるので、廃棄物による発電を通常のボイラ
装置で行うことが可能となる。

【００３３】請求項３記載の腐食性ガスの高温除去剤の
製造方法は、請求項１または２記載の腐食性ガスの高温
除去剤の製造方法において、さらに多孔質化剤を配合す
るものであるので、得られる除去剤は多孔質化されてお
り、排ガス中の腐食性ガスをさらに効率よく除去するこ
とができる。

【００３４】さらに、請求項４記載の腐食性ガスの高温
除去剤の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか１項記
載の腐食性ガスの高温除去剤の製造方法において、前記
加熱乾燥を５５０〜１０００℃の温度で行うものである
ので、炭酸カルシウムや消石灰を効率よく、生石灰に変
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の腐食性ガスの高温除去剤を用いた触媒
フィルタを示す部分破断斜視である。

【図２】実施例１乃至４で使用した装置を示す概略図で
ある。

【図３】実施例５乃至７で使用した装置を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 高温除去剤 ４ 触媒フィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を焼却炉中で燃焼させ、この際生
   じる高温の排ガス中から腐食性ガスを除去する腐食性ガ
   スの高温除去剤の製造方法であって、炭酸カルシウムと
   水ガラスと重曹とを混練し、加熱乾燥して造粒物とする
   ことを特徴とする腐食性ガスの高温除去剤の製造方法。
2. 【請求項２】 廃棄物を焼却炉中で燃焼させ、この際生
   じる高温の排ガス中から腐食性ガスを除去する腐食性ガ
   スの高温除去剤の製造方法であって、消石灰と水ガラス
   とを混練し、加熱乾燥して造粒物とすることを特徴とす
   る腐食性ガスの高温除去剤の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の腐食性ガスの高温
   除去剤の製造方法において、さらに多孔質化剤を配合す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の腐食性ガスの
   高温除去剤の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項記載の腐
   食性ガスの高温除去剤の製造方法において、前記加熱乾
   燥を５５０〜１０００℃の温度で行うことを特徴とする
   腐食性ガスの高温除去剤の製造方法。