(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス中の重金属類の微粒子及びPM2.5やPM1.0のような極めて微細な微粒子を効率よく捕集除去することができる排ガスの処理装置を提供する。【解決手段】排ガス処理装置１は、熱処理炉２から排ガスを受けてダストを除去する第一集塵装置としてのバグフィルタ１０と、該バグフィルタ１０から排出される排ガスをガス状の重金属類が凝縮される温度にまで冷却して該重金属類の微粒子を生成させる冷却装置２０と、該冷却装置２０から排ガスを受けて上記重金属類の微粒子を含む微粒子状物質を除去する第二集塵装置としてのＨＥＰＡフィルタ３０とを備えている。【選択図】図１
2010227750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属類を含む排出源からの排ガスの処理装置において、
該排出源から排ガスを受けてダストを除去する第一集塵装置と、
該第一集塵装置から排出される排ガスをガス状の重金属類が凝縮される温度にまで冷却して該重金属類の微粒子を生成させる冷却装置と、
該冷却装置から排ガスを受けて上記重金属類の微粒子を含む微粒子状物質を除去する第二集塵装置とを備え、
該第二集塵装置は、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタである
ことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
重金属類を含む排出源からの排ガスの処理装置において、
該排出源から排ガスを受けてダストを除去する第一集塵装置と、
該第一集塵装置から排出される排ガスをガス状の重金属類が凝縮される温度にまで冷却して該重金属類の微粒子を生成させる冷却装置と、
該冷却装置から排ガスを受けて上記重金属類の微粒子を含む微粒子状物質を除去する第二集塵装置とを備え、
該第二集塵装置は、バグフィルタと、該バグフィルタの下流側に設けられたＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタとを有している
ことを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類を含む排ガスの処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物焼却施設や製鋼精錬施設などにおける、燃焼炉装置、溶融装置、加熱装置等の熱処理プロセスから排出される排ガス中に含まれる重金属類を除去して排ガスを無害化することが検討されている。重金属類は、生成し得る化合物形態によって蒸気圧が異なるため、排ガス処理プロセスにおける温度および雰囲気条件によってはガス状になっている。ガス状の重金属類は、従来から使用されている集塵装置を通過してしまうので、該集塵装置では捕捉することが困難である。集塵装置を通過したガス状の重金属類は煙道内や大気放散後に凝縮して極めて粒径の小さい微粒子となり、人体有害性を有することとなる。
【０００３】
また、排ガスに含まれる微粒子状物質のうち上記重金属類の微粒子以外の微粒子も人体有害性を有しており、該微粒子の粒径が小さいほど人体内に侵入した場合の到達深度が深くなり、人体有害性が高まると言われている。近年では、自動車のディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるPM2.5と呼ばれる2.5μm未満の粒径をもつ微粒子が人体有害性の無視できない粒子として問題になっている。また、さらに微細な微粒子であるPM1.0（1.0μm未満の粒径をもつ微粒子状物質）や、ナノレベルサイズの微粒子も、より深刻な人体有害性を有する微粒子として注目されている。上記ディーゼルエンジンの排ガスと同様に、熱処理プロセスから排出される排ガスにおいても上記PM2.5やPM1.0のような微粒子の有害性が問題になっており、上記重金属類の微粒子に加え、上記PM2.5やPM1.0のような微粒子の排ガス中における数を低減することも必要とされている。
【０００４】
排ガスを大気に放出する前に重金属類を排ガスから除去する対策として、特許文献１では、排ガスを集塵装置に導入してダストを除去した後、減温塔にてガス状の重金属類を凝縮させて微粒子化させ、さらに過冷却域まで冷却して重金属類の微粒子を水の凝集力により肥大化させて、後続のバグフィルタ又は電気集塵機により除去する排ガス処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９２６４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気相形態から生成した重金属類の微粒子は非常に小さいものであり、過冷却により微粒子が肥大化されても、従来のバグフィルタや電気集塵機で十分に捕集できる程度の大きさにはならない。したがって、特許文献１に記載の排ガス処理方法では、バグフィルタや電気集塵機によって重金属類の微粒子を十分に捕集することができず、該微粒子の高い除去率を達成することが困難である。また、該特許文献１の排ガス処理方法では、PM2.5やPM1.0のような極めて微細な微粒子も効率よく捕集することができない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中の重金属類の微粒子及びPM2.5やPM1.0のような極めて微細な微粒子を効率よく捕集除去することができる排ガスの処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜第一発明＞
本発明に係る排ガス処理装置は、重金属類を含む排出源からの排ガスを処理するための装置である。
【０００９】
かかる排ガス処理装置において、本発明では、排出源から排ガスを受けてダストを除去する第一集塵装置と、該第一集塵装置から排出される排ガスをガス状の重金属類が凝縮される温度にまで冷却して該重金属類の微粒子を生成させる冷却装置と、該冷却装置から排ガスを受けて上記重金属類の微粒子を含む微粒子状物質を除去する第二集塵装置とを備え、該第二集塵装置は、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタであることを特徴としている。
【００１０】
本発明では、排ガス中の微粒子状物質を除去する第二集塵装置として、集塵性能の高いエアフィルタであるＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）又はＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter）を設けることとしたので、排ガス中に含まれる微粒子状物質、すなわち重金属類の微粒子やPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子が該ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタによって捕集される。
【００１１】
＜第二発明＞
本発明に係る排ガス処理装置も、重金属類を含む排出源からの排ガスを処理するための装置である。
【００１２】
かかる排ガス処理装置において、本発明では、排出源から排ガスを受けてダストを除去する第一集塵装置と、該第一集塵装置から排出される排ガスをガス状の重金属類が凝縮される温度にまで冷却して該重金属類の微粒子を生成させる冷却装置と、該冷却装置から排ガスを受けて上記重金属類の微粒子を含む微粒子状物質を除去する第二集塵装置とを備え、該第二集塵装置は、バグフィルタと、該バグフィルタの下流側に設けられたＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタとを有していることを特徴としている。
【００１３】
本発明では、排ガス中の微粒子状物質を除去する第二集塵装置にて、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタを設けることとしたので、第一発明と同様に、排ガス中に含まれる微粒子状物質、すなわち重金属類の微粒子やPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子が該ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタによって除去される。また、本発明における第二集塵装置では、該ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタの上流側にバグフィルタが設けられているので、排ガスに含まれる微粒子状物質のうち粒径が比較的大きい微粒子状物質は下流側のＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタに到達する前に上流側のバグフィルタで捕集される。したがって、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタの早期の目詰まりが抑制され、微粒子の捕集性能が長期間維持される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、集塵性能の高いフィルタであるＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタが集塵装置として設けられているので、排ガス中に含まれている重金属類の微粒子やPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子を効率よく捕集除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第二実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る排ガス処理装置の実施形態を説明する。
【００１７】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態に係る排ガス処理装置１の構成を示すブロック図である。該排ガス処理装置１は、排ガスの排出源である熱処理炉２からの排ガスを排ガス処理装置１に導入しても支障のない温度にまで冷却する減温塔３と該排ガスを大気中に放出する煙突３との間に設けられている。上記熱処理炉２は、例えば、廃棄物焼却施設や製鋼精錬施設などにおける燃焼炉、溶融炉、加熱装置等である。また、本実施形態では排ガスを冷却するために減温塔３を設けたが、これに代えて、例えば、ボイラー、エコノマイザー等を設けてもよい。
【００１８】
上記排ガス処理装置１に導入される排ガスには、ダスト、ガス状の重金属類、重金属類の微粒子以外のPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子が含まれている。本実施形態では、説明の便宜上、粒径１０μｍ以下の微粒子を「微粒子状物質」と呼称し、該「微粒子状物質」には、重金属類の微粒子や重金属類の微粒子以外のPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子が含まれる。
【００１９】
上記排ガス処理装置１は、減温塔３からの排ガスを受けて該排ガスに含まれるダストを捕集する第一集塵装置としてのバグフィルタ１０と、該排ガスに含まれるガス状の重金属類を凝縮させる温度にまで該排ガスを冷却して該重金属類の微粒子を生成させる冷却装置２０と、該冷却装置２０から排出された排ガス中に含まれる重金属類の微粒子およびPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子を捕集する第二集塵装置としてのＨＥＰＡフィルタ３０とを有している。
【００２０】
冷却装置２０は、例えば、水噴霧によるスクラバー、サイクロンスクラバーなど、各種湿式冷却装置の他、熱交換器による間接冷却装置で構成することが可能である。また、該冷却装置２０は、排ガス温度よりも低温の冷却用ガスを排ガスに混合することによって排ガス温度を低下させる、いわゆる希釈冷却を行うこととしてもよい。本実施形態では、第一集塵装置としてバグフィルタ１０を設けたが、これに代えてセラミックフィルタ、電気式集塵機、サイクロン等を設けてもよい。
【００２１】
第二集塵装置として設けられたＨＥＰＡフィルタ３０は、超高性能のエアフィルタであり、ＪＩＳ  Ｚ８１２２によって、「定格風量において粒径０．３μｍのＤＯＰ粒子（dioctyl phthalate particle）の捕集効率が９９．９７％以上で、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能を有するエアフィルタ」と規定されているフィルタである。該ＨＥＰＡフィルタ３０は、例えばクリーンルームの最終フィルタとして用いられるものである。
【００２２】
本実施形態では、第二集塵装置として上記ＨＥＰＡフィルタ３０を設けたが、これに代えて、さらに集塵性能の高いエアフィルタであるＵＬＰＡフィルタを設けてもよい。該ＵＬＰＡフィルタは、ＪＩＳ  Ｚ８１２２によって、「定格風量において粒径０．１５μｍのＤＯＰ粒子の捕集効率が９９．９９９５％以上で、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能を有するエアフィルタ」と規定されているフィルタである。該ＵＬＰＡフィルタ３０は、例えばクリーンルームの最終フィルタとして用いられるものである。
【００２３】
以下、本実施形態に係る排ガス処理装置１の動作を説明する。熱処理炉２から排出されて減温塔３で冷却された排ガスが排ガス処理装置１に導入されると、まず、バグフィルタ１０にて排ガス中のダストが捕集される。該バグフィルタ１０を通過した排ガスは冷却装置２０で冷却され、該排ガスに含まれているガス状の重金属類が凝縮されて該重金属類の微粒子が生成される。次に、冷却装置２０からの排ガスがＨＥＰＡフィルタ３０に導入され、該排ガスに含まれる重金属類の微粒子および該重金属類以外のPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子が捕集される。該ＨＥＰＡフィルタ３０から排出された排ガスは煙突４から大気中に放出される。
【００２４】
本実施形態では、排ガス中の微粒子状物質を除去する第二集塵装置として、集塵性能の高いエアフィルタであるＨＥＰＡフィルタを設けることとしたので、排ガス中に含まれる微粒子状物質、すなわち重金属類の微粒子やPM2.5，PM1.0のような極めて微細な微粒子を該ＨＥＰＡフィルタによって捕集することができる。この結果、煙突４から大気中へ放出される排ガス中に含まれる微粒子状物質の濃度を低減させることができる。
【００２５】
＜第二実施形態＞
本実施形態は、第二集塵装置がバグフィルタおよび該バグフィルタの下流側に設けられたＨＥＰＡフィルタを有している点で、第二集塵装置がＨＥＰＡフィルタのみで構成されている第一実施形態と異なっている。本実施形態では、第一実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００２６】
図２は、第二実施形態に係る排ガス処理装置１’の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る排ガス処理装置１’において、第二集塵装置はバグフィルタ４１および該バグフィルタ４１の下流側に設けられたＨＥＰＡフィルタ４２を有している。本実施形態では、後述するように、第二集塵装置として、バグフィルタ４１とＨＥＰＡフィルタ４２とを組み合わせることにより、それぞれの欠点を互いに補完し合い、両方のフィルタの利点を活用している。
【００２７】
バグフィルタ４１は、微粒子が付着したフィルタの面とは反対側の面に対して払落としガスを噴射することによって、フィルタに付着した微粒子の払い落としを行うことができ、長時間にわたる除塵性能の維持が可能であるという利点を有している。一方、該バグフィルタ４１には、粒径約１μｍ未満の極めて微細な微粒子の捕集率があまり高くないという欠点がある。
【００２８】
ＨＥＰＡフィルタ４２は、粒径約１μｍ未満の微粒子の捕集性能が非常に高いという利点を有している。一方、該ＨＥＰＡフィルタ４２は、ダストの払い落としが不可能であるため、一定量の粒子が付着した段階に到ると目詰まりが生じて圧力損失が増大し、微粒子の捕集性能を維持できなくなり、フィルタ自体の交換を要するという欠点を有している。
【００２９】
本実施形態における、第二集塵装置４０では、まず、粒径が比較的大きい、粒径約１μｍ以上の微粒子状物質の大部分をバグフィルタ４１により除塵することにより、ＨＥＰＡフィルタ４２に導入される排ガス中の微粒子状物質の量を極めて少なくした後、さらに、ＨＥＰＡフィルタ４２により粒径が比較的小さい、例えば粒径約１μｍ未満の微粒子状物質を捕集する。このように、ＨＥＰＡフィルタ４２の上流側にバグフィルタを設けることにより、ＨＥＰＡフィルタ４２の負荷を軽減でき、また、目詰まりが生じるまでの時間を長くすることができるので該ＨＥＰＡフィルタ４２の寿命を長期間保つことが可能となる。
【００３０】
本実施形態に係る排ガス処理装置１’によれば、第二集塵装置４０にて微粒子状物質を高効率でほぼ完全に捕集できるため、排ガス中に含まれる重金属類の微粒子をはじめPM2.5やPM1.0のような極めて微細な微粒子を長時間安定的に高い除去効率で除去することができる。該排ガス処理装置１’は、特に、冷却装置２０にて形成される微粒子状物質の濃度が高い場合に有効である。
【００３１】
本実施形態では、第二集塵装置４０は、バグフィルタ４０の下流側にＨＥＰＡフィルタを設けることとしたが、該ＨＥＰＡフィルタに代えて、ＵＬＰＡフィルタを設けてもよい。
【実施例】
【００３２】
従来の排ガス処理装置により排ガス処理を行った比較例１および比較例２および本発明に係る排ガス処理装置により排ガス処理を行った実施例を以下に示す。ここでは、廃棄物焼却炉からの排ガスを処理した後、廃棄物焼却施設の煙突部における排ガス中の微粒子状物質濃度を計測することにより、比較例１，２と実施例とを比較した。
【００３３】
＜比較例１＞
廃棄物焼却炉からの排ガスをボイラーおよび冷却塔で冷却してからバグフィルタを通過させた後の排ガス中の微粒子状物質濃度を計測したところ、0.04 mg/m3Nであった。
【００３４】
＜比較例２＞
廃棄物焼却炉からの排ガスを、ボイラーおよび冷却塔で冷却してから一段目のバグフィルタを通過させた後、スクラバーにて再度冷却し、二段目のバグフィルタを通過させた後の排ガス中の微粒子状物質濃度を計測したところ、0.025mg/m3Nであった。
【００３５】
＜実施例＞
廃棄物焼却炉からの排ガスを、ボイラーおよび冷却塔で冷却してからバグフィルタを通過させた後、スクラバーにて再度冷却し、ＨＥＰＡフィルタを通過させた後の排ガス中の微粒子状物質濃度を計測したところ、計測限度の0.01mg/m3N以下であり、微粒子状物質を極めて低い濃度にまで低減できた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ガス中の微粒子状物質を除去する産業分野で利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’  排ガス処理装置
２  熱処理炉（排出源）
１０  バグフィルタ（第一集塵装置）
２０  冷却装置
３０  ＨＥＰＡフィルタ（第二集塵装置）
４０  第二集塵装置
４１  バグフィルタ
４２  ＨＥＰＡフィルタ
【図１】
2010227750.tif 000003
【図２】
2010227750.tif 000004