(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素等の除去、および／または燃焼灰を利活用する、装置および方法の提供。【解決手段】燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置５に通し前記燃焼排ガスから硫黄酸化物を除去して二酸化炭素を含むガスを得、得られた二酸化炭素を含むガスを、燃焼灰を含む水スラリに接触させて、該ガスから二酸化炭素を除去して燃焼排ガスを浄化処理する。ならびに水、またはカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に燃焼灰を懸濁させて燃焼灰を含む水スラリを得、得られた燃焼灰を含む水スラリに、湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを接触させて、炭酸処理灰を含む水スラリを得、炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して取り出し燃焼灰を中和処理する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に通し前記燃焼排ガスから硫黄酸化物を除去して二酸化炭素を含むガスを得、
得られた二酸化炭素を含むガスを、燃焼灰を含む水スラリに接触させて、該ガスから二酸化炭素を除去することを含む、
燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【請求項２】
燃焼灰を含む水スラリが、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリまたは水溶液に燃焼灰を添加し懸濁させたものである、請求項１に記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【請求項３】
燃焼灰が、石炭灰、バイオマス灰または石炭灰とバイオマス灰との混合物である、請求項１または２に記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【請求項４】
湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【請求項５】
湿式排煙脱硫装置が、石膏を分離除去する装置を含む、請求項４に記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【請求項６】
水、またはカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に燃焼灰を懸濁させて、燃焼灰を含む水スラリを得、
得られた燃焼灰を含む水スラリに、湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを接触させて、炭酸処理灰を含む水スラリを得、
炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して取り出すことを含む、
燃焼灰を中和処理する方法。
【請求項７】
燃焼灰が、バイオマス灰を含むものである、請求項６に記載の燃焼灰を中和処理する方法。
【請求項８】
湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、請求項６または７に記載の燃焼灰を中和処理する方法。
【請求項９】
炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して得られる液を、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に添加することを含む、請求項８に記載の燃焼灰を中和処理する方法。
【請求項１０】
火炉、湿式排煙脱硫装置、二酸化炭素除去装置、火炉から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導くための煙道、および湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを二酸化炭素除去装置に導くための煙道を有し、
二酸化炭素除去装置は、燃焼灰を含む水スラリを具備し、二酸化炭素を含むガスを燃焼灰を含む水スラリと接触させて該ガスからの二酸化炭素の除去を促す、
燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
【請求項１１】
湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリまたは水溶液に燃焼灰を添加し懸濁させて燃焼灰を含む水スラリを得るための装置をさらに有する、請求項１０に記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
【請求項１２】
燃焼灰が、石炭灰、バイオマス灰または石炭灰とバイオマス灰との混合物である、請求項１０または１１に記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
【請求項１３】
湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、請求項１０〜１２のいずれかひとつに記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
【請求項１４】
湿式排煙脱硫装置が、石膏を分離除去する装置を含む、請求項１３に記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
【請求項１５】
湿式排煙脱硫装置、燃焼灰炭酸処理装置、炭酸処理灰分離装置、および湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを燃焼灰炭酸処理装置に導くための煙道を有し、
燃焼灰炭酸処理装置は、燃焼灰を含む水スラリの調製装置を具備し、前記調製装置で得られる燃焼灰を含む水スラリに二酸化炭素を含むガスを接触させて燃焼灰を含む水スラリから炭酸処理灰を含むスラリへの転化を促し、
炭酸処理灰分離装置は、炭酸処理灰を含む水スラリからの固形分の分離取出しを促す、
燃焼灰を中和処理するための装置。
【請求項１６】
燃焼灰が、バイオマス灰を含むものである、請求項１５に記載の燃焼灰を中和処理するための装置。
【請求項１７】
湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、請求項１５または１６に記載の燃焼灰を中和処理するための装置。
【請求項１８】
炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して得られる液を、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に添加するための配管をさらに有する、請求項１７に記載の燃焼灰を中和処理するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素等を除去するためのガス浄化処理に係るおよび／または燃焼灰を利活用若しくは廃棄するための燃焼灰中和処理に係る、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発展途上国の経済発展に伴って、全世界的な人間活動の影響が増大し、それが、地球規模での環境変化、例えば地球温暖化など、を齎すのではないかとの懸念が増大している。そのような中、地球温暖化の原因の一つと考えられている二酸化炭素の排出量を減らすことが求められている。一方で、バイオマス、石炭などを燃やした際に生じる灰は強塩基性であるのでこれを安全に処分することが求められている。
【０００３】
特許文献１は、燃焼排ガス処理に適用される湿式石灰石−石膏法による排煙脱硫装置からの排水を濃縮し、回収水分は排煙脱硫装置に戻し、該濃縮水に石炭灰を添加してスラリ化した後、該スラリ中の水分を蒸発させて、排水中の溶解成分と石炭灰との水和反応生成物を含む降下物を生成させることにより上記排水を排煙脱硫装置系外に出さないことを特徴とする湿式石灰石−石膏法による排煙脱硫装置の排水処理法を開示している。
【０００４】
特許文献２は、燃焼排ガスを吸収塔に導き、吸収剤スラリにより排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する湿式排煙脱硫方法において、吸収塔より吸収剤スラリを一部抜き出し、石炭灰、消石灰を添加し混合した後、加熱して無公害な固形物を得ることを特徴とする湿式排煙脱硫方法を開示している。
【０００５】
特許文献３は、燃焼排ガス中の硫黄酸化物をアルカリ性物質を含む脱硫剤で吸収除去する湿式排煙脱硫方法において、石炭燃焼灰を含む排ガスを４０℃以下に冷却して、その凝縮水中に石炭燃焼灰を混入させ、この石炭燃焼灰と凝縮水とのスラリに脱硫剤を添加した脱硫吸収液により排ガス中の硫黄酸化物を分離除去することを特徴とする脱塵脱硫同時処理方法を開示している。
【０００６】
特許文献４は、排ガスラインに設置される湿式石灰石一石膏法による脱硫装置の吸収塔から系外に脱硫排水を排出する脱硫排水処理法において、吸収塔内を循環する吸収液中の塩素イオン濃度を検出し、吸収塔からの吸収液の抜き出し量と系外からの補給水量の調整により吸収液中の塩素イオン濃度を所定濃度に濃縮し、吸収塔内から系外に抜き出す吸収液を石膏回収装置に送り、石膏を分離回収した残りの吸収液を排ガスラインに設置する濃縮塔に送り、燃焼排ガスと接触させることで該濃縮塔内の循環液中の塩素イオン濃度を設定濃度まで濃縮させる二段階の塩素濃縮工程を備え、該濃縮塔から抜き出した液に石炭灰、石灰、セメントの少なくとも一物質以上を添加した後に乾燥するようにしたことを特徴とする脱硫排水の石炭灰固化処理方法を開示している。
【０００７】
特許文献５は、燃焼排ガスを石炭灰水スラリ又は石炭灰水溶出液に気液接触させ、該燃焼排ガス中の二酸化炭素と反応吸収させて、炭酸塩として固定化することを特徴とする二酸化炭素の吸収固定化方法を開示している。
【０００８】
特許文献６は、灰分を含む燃料、ごみ及びバイオマスの少なくともいずれかを燃焼炉に投入して燃焼させ、燃焼排ガスの顕熱を熱回収した後、熱回収後の燃焼排ガスをＣＯ2固定化反応器に導入するとともに、燃焼炉からの燃焼灰をこのＣＯ2固定化反応器に導入し、ＣＯ2固定化反応器内で燃焼排ガスと燃焼灰とを接触させて、燃焼排ガス中の二酸化炭素を燃焼灰中の金属酸化物により炭酸化し炭酸塩として固定化するとともに、炭酸化の際に発生する反応熱を回収し、回収した熱を発電に利用することを特徴とする二酸化炭素の固定化方法を開示している。
【０００９】
特許文献７は、石炭を粉砕する石炭用竪型粉砕機と、バイオマスを含む固体燃料を粉砕するバイオマス用竪型粉砕機と、粉砕された前記石炭と前記固体燃料を燃焼させるボイラと、前記ボイラから排出された燃焼排ガス中の灰を除去するための集塵装置と、を備えたバイオマス混焼ボイラシステムにおいて、前記集塵装置の燃焼排ガス流れ後流側から前記燃焼排ガスの一部を抜き出して前記バイオマス用竪型粉砕機へ導く排ガス投入ラインを設け、前記集塵装置で捕集された石炭灰と、脱硫部分としてのアルカリ塩と、を含んだ脱硫スラリを製造するスラリ製造装置を設け、前記脱硫スラリを前記バイオマス用竪型粉砕機へ導くスラリ供給ラインを設けることを特徴とするバイオマス混焼ボイラシステムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−８４１１号公報
【特許文献２】特開平４−１４１２１６号公報
【特許文献３】特開平６−１２６１２７号公報
【特許文献４】特開平９−２９０５８号公報
【特許文献５】特開２００４−２６１６５８号公報
【特許文献６】特開平１１−１９２４１６号公報
【特許文献７】特開２０１２−１３７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素等を除去するための燃焼排ガス浄化処理に係るおよび／または燃焼灰を利活用若しくは廃棄するための燃焼灰中和処理に係る、装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
【００１３】
〔１〕  燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に通し前記燃焼排ガスから硫黄酸化物を除去して二酸化炭素を含むガスを得、
得られた二酸化炭素を含むガスを、燃焼灰を含む水スラリに接触させて、該ガスから二酸化炭素を除去することを含む、
燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【００１４】
〔２〕  燃焼灰を含む水スラリが、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリまたは水溶液に燃焼灰を添加し懸濁させたものである、〔１〕に記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
〔３〕  燃焼灰が、石炭灰、バイオマス灰または石炭灰とバイオマス灰との混合物である、〔１〕または〔２〕に記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
〔４〕  湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
〔５〕  湿式排煙脱硫装置が、石膏を分離除去する装置を含む、〔４〕に記載の燃焼排ガスを浄化処理する方法。
【００１５】
〔６〕  水、またはカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に燃焼灰を懸濁させて、燃焼灰を含む水スラリを得、
得られた燃焼灰を含む水スラリに、湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを接触させて、炭酸処理灰を含む水スラリを得、
炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して取り出すことを含む、
燃焼灰を中和処理する方法。
【００１６】
〔７〕  燃焼灰が、バイオマス灰を含むものである、〔６〕に記載の燃焼灰を中和処理する方法。
〔８〕  湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、〔６〕または〔７〕に記載の燃焼灰を中和処理する方法。
〔９〕  炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して得られる液を、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に添加することを含む、〔８〕に記載の燃焼灰を中和処理する方法。
【００１７】
〔１０〕  火炉、湿式排煙脱硫装置、二酸化炭素除去装置、火炉から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導くための煙道、および湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを二酸化炭素除去装置に導くための煙道を有し、
二酸化炭素除去装置は、燃焼灰を含む水スラリを具備し、二酸化炭素を含むガスを燃焼灰を含む水スラリと接触させて該ガスからの二酸化炭素の除去を促す、
燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
〔１１〕  湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリまたは水溶液に燃焼灰を添加し懸濁させて燃焼灰を含む水スラリを得るための装置をさらに有する、〔１０〕に記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
〔１２〕  燃焼灰が、石炭灰、バイオマス灰または石炭灰とバイオマス灰との混合物である、〔１０〕または〔１１〕に記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
〔１３〕  湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、〔１０〕〜〔１２〕のいずれかひとつに記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
〔１４〕  湿式排煙脱硫装置が、石膏を分離除去する装置を含む、〔１３〕に記載の燃焼排ガスを浄化処理するための装置。
【００１８】
〔１５〕  湿式排煙脱硫装置、燃焼灰炭酸処理装置、炭酸処理灰分離装置、および湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを燃焼灰炭酸処理装置に導くための煙道を有し、
燃焼灰炭酸処理装置は、燃焼灰を含む水スラリの調製装置を具備し、前記調製装置で得られる燃焼灰を含む水スラリに二酸化炭素を含むガスを接触させて燃焼灰を含む水スラリから炭酸処理灰を含むスラリへの転化を促し、
炭酸処理灰分離装置は、炭酸処理灰を含む水スラリからの固形分の分離取出しを促す、
燃焼灰を中和処理するための装置。
〔１６〕  燃焼灰が、バイオマス灰を含むものである、〔１５〕に記載の燃焼灰を中和処理するための装置。
〔１７〕  湿式排煙脱硫装置が、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む、〔１５〕または〔１６〕に記載の燃焼灰を中和処理するための装置。
〔１８〕  炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して得られる液を、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に添加するための配管をさらに有する、〔１７〕に記載の燃焼灰を中和処理するための装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃焼排ガス浄化処理法および装置によると、石炭やバイオマス燃料の燃焼によって副生する燃焼灰と、必要に応じて燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物の除去において副生するカルシウムを含む水スラリまたは水溶液などとを利用して、二酸化炭素を効率的に除去することができる。
【００２０】
本発明の燃焼灰中和処理法および装置によると、燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物の除去によって得られる二酸化炭素を含むガスと、燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物の除去において副生するカルシウムを含む水スラリまたは水溶液とを、利用して塩基性の燃焼灰を効率的に中和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ボイラシステムの一例を示す図である。
【図２】本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置の一例を示す図である。
【図３】本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置の一例を示す図である。
【図６】本発明の燃焼灰を中和処理するための装置の一例を示す図である。
【図７】本発明の燃焼灰を中和処理するための装置の一例を示す図である。
【図８】本発明の燃焼灰を中和処理するための装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔燃焼排ガスを浄化処理する方法〕
本発明の燃焼排ガス浄化処理法は、燃焼排ガスから、硫黄酸化物を除去（排煙脱硫）し、次いで二酸化炭素を除去（排煙脱炭酸）することを含む。
【００２３】
燃焼排ガスは、石炭、液化天然ガス、石油などの化石燃料；木くず、わら、木質廃材、動物糞、生ごみなどのバイオマス燃料；化石燃料とバイオマス燃料との混合物などを燃やしたときに排出されるガスである。このような燃焼排ガスは、窒素酸化物、硫黄酸化物、二酸化炭素などの環境に影響を及ぼすと考えられている酸性物質が含まれている。本発明は、特に、ボイラなどに設置される火炉における燃焼で排出されるガスを対象とすることが好ましい。なお、火炉の底から燃焼灰（クリンカアッシュ）を得ることができる。また、節炭器または空気予熱器の底から燃焼灰（フライアッシュ）を得ることができる。
【００２４】
本発明の燃焼排ガス浄化処理法は、好ましくは、燃焼排ガスから窒素酸化物を除去すること、すなわち、排煙脱硝、をさらに含む。
排煙脱硝は、例えば、アンモニアなどの還元剤の存在下に燃焼排ガスを脱硝触媒に接触させることによって行うことができる。使用する脱硝触媒として、特に制限されず、酸化チタン系脱硝触媒、ゼオライト系脱硝触媒、それらの混合系脱硝触媒などを挙げることができる。排煙脱硝は、後述する排煙集塵、排煙脱硫の前に行うことが好ましい。
【００２５】
本発明の燃焼排ガス浄化処理法は、好ましくは、燃焼排ガスから燃焼灰を除去すること、すなわち排煙集塵、をさらに含む。
排煙集塵は、例えば、サイクロン分離機、電気集塵機、バグフィルタなどの集塵装置に燃焼排ガスを通すことによって行うことができる。排煙集塵によって、燃焼灰（フライアッシュ）を燃焼排ガスから除去することができる。燃焼灰（フライアッシュ）は適宜に集め、後述する二酸化炭素の除去に使用できる。
【００２６】
排煙脱硫は、燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置5に通すことによって行う。湿式排煙脱硫の代表的な方法としては、石灰−石膏法、水酸化マグネシウム法、ソーダ法などを挙げることができる。本発明に用いられる、湿式排煙脱硫装置は、石灰石（ＣａＣＯ3）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）または生石灰（ＣａＯ）を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含むことが好ましい。このガス吸収装置によって燃焼排ガス中の硫黄酸化物が、水スラリ中の石灰石、消石灰または生石灰と反応して亜硫酸カルシウムに、それが酸化されて硫酸カルシウム（石膏）に成る。石膏を分離除去する装置にて、ガス吸収装置から排出される石膏スラリー（カルシウムを含む水スラリ）から石膏を分離除去する。この石膏の分離除去によって石膏脱水ろ液（カルシウムを含む水溶液）が得られる。一方、湿式排煙脱硫装置から二酸化炭素を含むガスが排出される。
【００２７】
排煙脱炭酸は、前述の湿式排煙脱硫によって得られた二酸化炭素を含むガスを、燃焼灰を含む水スラリに接触させることによって行う。
燃焼灰は、火炉の底から得られるボトムアッシュ、節炭器若しくは空気予熱器の底から得られるフライアッシュ、若しくは排煙集塵において得られるフライアッシュ、または他の焼却炉、火力発電所、工場などで得られる燃焼灰であってもよい。これらのうち水スラリの調製し易さの観点からフライアッシュが好ましく用いられる。また、燃焼灰は、石炭灰、バイオマス灰または石炭灰とバイオマス灰との混合物であることが好ましい。水スラリに含まれる燃焼灰の量は、特に限定されないが、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜１５質量％である。
燃焼灰を含む水スラリの調製に用いられる水は、特に制限されず、工業用水；河川池湖の水、海の水；カルシウムを含む水スラリまたは水溶液などを挙げることができる。燃焼灰を含む水スラリの調製に用いられる水は、二酸化炭素の吸収力の観点から、硬水、またはカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液が好ましく、二酸化炭素の吸収力および運転コストの観点から、前述の湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液（例えば、石膏脱水ろ液など）が好ましい。
【００２８】
二酸化炭素を含むガスと燃焼灰を含む水スラリとの接触は、例えば、気泡搭、気泡槽、泡鐘塔などにて前記水スラリ中に前記ガスを吹き込むこと、充填塔、濡れ壁塔などにて前記水スラリを流しそこに前記ガスを流すこと、スプレー塔などにて前記ガスを流しそこに前記水スラリをスプレーすること、などによって行うことができる。接触時の温度は、二酸化炭素の溶解しやすさの観点から、低い温度が好ましく、具体的には、１０〜８０℃が好ましく、３０〜６０℃がより好ましい。
二酸化炭素の除去されたガスは、飛沫を同伴することがあるので、必要に応じてデミスタ等を通すことが好ましい。そして、煙突から大気に排出することができる。
【００２９】
〔燃焼灰を中和処理する方法〕
本発明の燃焼灰中和処理法は、水、またはカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に燃焼灰を添加し懸濁させて燃焼灰を含む水スラリを得、得られた燃焼灰を含む水スラリに二酸化炭素を含むガスを接触させて、炭酸処理灰を含む水スラリを得、得られた炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して取り出すことを含む。
【００３０】
本発明の燃焼灰中和処理法に用いられる水は、硬水、軟水のいずれであってもよいが、硬水が好ましい。また、本発明の燃焼灰中和処理法に用いられるカルシウムを含む水スラリまたは水溶液は湿式排煙脱硫装置から排出されるもの（例えば、石膏脱水ろ液など）であることが好ましい。湿式排煙脱硫装置としては、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含むものが好ましい。
【００３１】
本発明の燃焼灰中和処理法を適用できる燃焼灰は、特に限定されないが、バイオマス灰を含むものが好ましい。バイオマス灰は、石炭灰などに比べて塩基性が高く、セメント等への再利用に不向きであり、処理コストが嵩むということがあった。本発明の燃焼灰中和処理法によって燃焼灰を安価に中和でき再利用に向いた材料にすることができる。バイオマス灰はボトムアッシュおよびフライアッシュのいずれであってもよい。また燃焼灰はバイオマス灰と石炭灰の混合物であってもよい。水スラリに含ませることができる燃焼灰の量は、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜１５質量％である。
【００３２】
中和は、燃焼灰を含む水スラリに二酸化炭素を含むガスを接触させることによって行う。二酸化炭素を含むガスは、湿式排煙脱硫装置から排出されるガスが好ましい。燃焼灰を含む水スラリと二酸化炭素を含むガスとの接触は、気泡搭、気泡槽、泡鐘塔などにて行うことができる。中和時の温度は、特に限定されないが、低い温度が好ましく、具体的には、１０〜８０℃が好ましく、３０〜６０℃がより好ましい。この中和によって炭酸処理灰を含む水スラリを得ることができる。
【００３３】
得られた炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して取り出す。固形分の分離は、通常の固液分離操作によって行うことができる。取り出された固形分（炭酸処理灰を主成分とするもの）は、ｐＨが７近辺のものであるので、セメント等に再利用ができる。
炭酸処理灰を含む水スラリから固形分を分離して得られる液は、湿式排煙脱硫装置において使用する石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリの調製に使用することができ、若しくは燃焼灰を含む水スラリの調製に使用することができ、または湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液（例えば、脱硫排水など）に添加することができる。
【００３４】
〔燃焼排ガスを浄化処理するための装置〕
本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置は、火炉1、湿式排煙脱硫装置5、二酸化炭素除去装置11、火炉から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導くための煙道7、および湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを二酸化炭素除去装置に導くための煙道14を有する。火炉から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導くための煙道7には、排煙脱硝装置2および／または集塵装置4が設置されていることが好ましい。
【００３５】
二酸化炭素除去装置11は、燃焼灰を含む水スラリを具備し、二酸化炭素を含むガスを燃焼灰を含む水スラリに接触させて該ガスからの二酸化炭素の除去を促す。二酸化炭素除去装置として、気泡搭、気泡槽、泡鐘塔などを用いることができる。本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置は、湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリまたは水溶液（例えば、石膏脱水ろ液など）に燃焼灰を添加し懸濁させて燃焼灰を含む水スラリを得るための装置をさらに有することが好ましい。
【００３６】
湿式排煙脱硫装置5は、好ましくは、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含み、石膏を分離除去する装置をさらに含む。このガス吸収装置は、充填塔、濡れ壁塔、スプレー塔などであることができる。石膏を分離除去する装置は、公知の水処理装置であることができる。水処理装置では、凝集、凝結、脱水などが行われる。
【００３７】
図２〜５に本発明の燃焼排ガスを浄化処理するための装置の一例をそれぞれ示す。
図２に示す燃焼排ガス浄化処理装置は、工水供給管13を経て供給される工業用水に、電気集塵機4にて回収され、次いでベルトコンベア、スクリューフィーダなどの燃焼灰供給装置にて供給される燃焼灰（フライアッシュ）を懸濁させて水スラリを得、該水スラリを具備する二酸化炭素除去装置11に湿式排煙脱硫装置5を通過したガスの一部を通して二酸化炭素を除去し、二酸化炭素の除去されたガスを煙突6を経て大気へ放出するものである。
【００３８】
図３に示す燃焼排ガス浄化処理装置は、工業用水の代わりに石膏脱水ろ液供給管20を経て供給される石膏脱水ろ液を用いる以外は図２に示す装置と同じである。石膏脱水ろ液は、湿式排煙脱硫装置のガス吸収装置において硫黄酸化物を含むガスと石灰石、生石灰または消石灰を含む水スラリとの接触で得られる石膏を含む水スラリから濾過などによって石膏を除去した際に得られる液である。この液はカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液として得られる。
【００３９】
図４に示す燃焼排ガス浄化処理装置は、燃焼灰を含む水スラリの調製においてバイオマス灰供給装置21を経て供給されるバイオマス灰を用いる以外は図３に示す装置と同じである。このバイオマス灰は、他所にあるバイオマス燃料を燃焼させる装置にて得られ、輸送されてきたものであってもよい。
【００４０】
図５に示す燃焼排ガス浄化処理装置は、石膏脱水ろ液を水処理設備22で清澄化してなる水を燃焼灰を含む水スラリの調製に用いること以外は図４に示す装置と同じである。水処理設備は、アルカリ剤を添加し撹拌するためのｐＨ調整槽と、凝集剤を添加しフロックを生成させる凝集槽と、フロックを沈降させる沈降槽25とを有する。
【００４１】
〔燃焼灰を中和処理するための装置〕
本発明の燃焼灰を中和処理するための装置は、湿式排煙脱硫装置5、燃焼灰炭酸処理装置10、炭酸処理灰分離装置9、および湿式排煙脱硫装置から排出される二酸化炭素を含むガスを燃焼灰炭酸処理装置に導くための煙道14を有する。
【００４２】
燃焼灰炭酸処理装置は、燃焼灰を含む水スラリの調製装置を具備し、前記調製装置で得られる燃焼灰を含む水スラリに二酸化炭素を含むガスを接触させて燃焼灰を含む水スラリから炭酸処理灰を含むスラリへの転化を促す。燃焼灰炭酸処理装置においては、燃焼灰を含む水スラリと二酸化炭素を含むガスとの接触のために、気泡搭、気泡槽、泡鐘塔などを用いることができる。
【００４３】
炭酸処理灰分離装置は、炭酸処理灰を含む水スラリからの固形分の分離取出しを促す。湿式排煙脱硫装置は、好ましくは、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置を含む。炭酸処理灰分離装置において、炭酸処理灰を含む水スラリからの固形分の分離によって得られる液を、石灰石、消石灰または生石灰を含む水スラリの調製に使用するために輸送するための、若しくは燃焼灰を含む水スラリの調製に使用するために輸送するための、または湿式排煙脱硫装置から排出されるカルシウムを含む水スラリ若しくは水溶液に添加するための配管をさらに有することが好ましい。
【００４４】
図６〜８に本発明の燃焼灰を中和処理するための装置の一例をそれぞれ示す。
図６に示す燃焼灰中和処理装置は、バイオマス燃料を燃焼させる装置にて得られ、輸送されてきたバイオマス灰をホッパー21aに貯留し、それを石膏脱水ろ液に懸濁させて水スラリを得、それに湿式排煙脱硫装置5を通過してきたガスを通してバイオマス灰を中和することができる。中和された水スラリから、炭酸処理灰分離装置9にて、炭酸処理灰8を抜き出す。炭酸処理灰は塩基性が低いので、セメントなどを製造する際の副材料として利用することができる。炭酸処理灰分離装置9にて分離された液は、脱硫排水槽18に戻され、湿式排煙脱硫または燃焼灰炭酸処理に使用できる。
【００４５】
図７に示す燃焼灰中和処理装置は、バイオマス灰の代わりに電気集塵機4にて回収した燃焼灰を用いること以外は図６に示す装置と同じである。
【００４６】
図８に示す燃焼灰中和処理装置は、石膏脱水ろ液を水処理設備22で清澄化してなる水を燃焼灰を含む水スラリの調製に用いること、およびバイオマス灰供給装置21によってバイオマス灰を水スラリ調製のために補給することができること以外は図７に示す装置と同じである。
【００４７】
以下に、本発明の装置および方法による効果を実施例によって示す。
【００４８】
（燃焼灰のｐＨ）
燃焼灰０．１ｇを純水１００ｍｌに懸濁させ、煮沸した。室温に戻して懸濁液のｐＨを測定した。
（燃焼灰のアルカリ度）
中和滴定によってアルカリ度を測定した。
（燃焼灰のカルシウム濃度）
キレート滴定によってカルシウム濃度を測定した。
【００４９】
（例１）
ｐＨ１０．８４で、アルカリ度４．３モル／ｋｇで且つＣａ濃度２．５モル／ｋｇである石炭灰１０質量部を塩素濃度１０ｇ／Ｌの石膏脱水ろ液９０質量部に懸濁させて水スラリを得た。該水スラリ４００ｇを反応器に入れ、温度２０〜２５℃に調整して、撹拌した。二酸化炭素１５容量部および空気８５容量部の混合ガスを水スラリに２．０Ｌ／分にて、エアストーン経由にて吹き込み、炭酸処理を行った。水スラリを所定時間間隔でサンプリングして、それを濾過し、４０℃で２時間乾燥させて、固形分を得、該固形分に含まれる炭酸成分の濃度を測定した。固形分に含まれる炭酸成分の濃度に変化が無くなったところで二酸化炭素の吹き込みを止めた。炭酸処理済み水スラリのｐＨは６．７、二酸化炭素の固定量は７ｋｇ-ＣＯ2／ｔ-灰であった。
【００５０】
（例２）
石膏脱水ろ液を工業用水に変えた以外は、例１と同じ方法で炭酸処理を行った。炭酸処理済み水スラリのｐＨは７．３、二酸化炭素の固定量は５．９ｋｇ-ＣＯ2／ｔ-灰であった。
【００５１】
（例３）
石炭灰１０質量部を、ｐＨ１０．８４で、アルカリ度４．３モル／ｋｇで且つＣａ濃度２．５モル／ｋｇである石炭灰８質量部およびｐＨ１１．７４で、アルカリ度１０．０モル／ｋｇで且つＣａ濃度５．２モル／ｋｇであるゴム古木燃焼灰２質量部からなる混合灰に変えた以外は、例２と同じ方法で炭酸処理を行った。炭酸処理済み水スラリのｐＨは９．２、二酸化炭素の固定量は３７．９ｋｇ-ＣＯ2／ｔ-灰であった。
【００５２】
（例４）
石炭灰を、ｐＨ９．４５で、アルカリ度０．２１モル／ｋｇで且つＣａ濃度０．１５モル／ｋｇである燃焼灰に代えた以外は、例２と同じ方法で炭酸処理を行った。炭酸処理済み水スラリのｐＨは６．４、二酸化炭素の固定量は０．２ｋｇ-ＣＯ2／ｔ-灰であった。
【００５３】
（例５）
石炭灰を、ｐＨ１１．７４で、アルカリ度１０．０モル／ｋｇで且つＣａ濃度５．２モル／ｋｇであるゴム古木燃焼灰に代えた以外は、例２と同じ方法で炭酸処理を行った。炭酸処理済み水スラリのｐＨは８．１、二酸化炭素の固定量は１５５．７ｋｇ-ＣＯ2／ｔ-灰であった。
【００５４】
（例６）
石炭灰を、ｐＨ１１．７４で、アルカリ度１０．０モル／ｋｇで且つＣａ濃度５．２モル／ｋｇであるゴム古木燃焼灰に代えた以外は、例１と同じ方法で炭酸処理を行った。炭酸処理前の水スラリをサンプリングして、それをろ過し、４０℃で２時間乾燥させた。得られた燃焼灰は、Ｎａイオン濃度が２．８ｇ／ｋｇ、Ｋイオン濃度が１８１ｇ／ｋｇであった。コンクリートの耐久性を低下させるアルカリシリカ反応の原因となるアルカリ金属の量が大幅に少なくなっていた。炭酸処理済み水スラリのｐＨは７．９、二酸化炭素の固定量は１９３．８ｋｇ-ＣＯ2／ｔ-灰であった。
【符号の説明】
【００５５】
1：火炉
2：排煙脱硝装置
3：空気予熱器
4：電気集塵装置
5：湿式排煙脱硫装置
6：煙突
7：煙道
8：炭酸処理済灰
9：炭酸処理灰分離装置
10：燃焼灰炭酸処理装置
11：二酸化炭素除去装置
12：燃焼灰供給装置
13：工水供給管
14：ＣＯ2含有ガス誘導用煙道
15：石膏
16：石膏分離器（脱水器）
17：石膏脱水ろ液槽
18：脱硫排水槽
19：石灰石スラリ調製槽
20：石膏脱水ろ液供給管
21：バイオマス灰供給装置
21a：バイオマス灰ホッパー
22：水処理設備
23：アルカリ剤Feed
24：凝集剤Feed
25：沈降槽
26：水処理済み排水供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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