(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有し、セメントキルンの燃焼排ガス中のダストを集塵する電気集塵機と、
該電気集塵機を通過した排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類をチタン・バナジ
ウム系触媒で分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀をチタン・バナジウム系触媒で酸化する触媒装置と、
該触媒装置を通過した排ガスに酸化剤を添加する酸化剤添加装置と、
該酸化剤が添加された排ガス中の水溶性成分、ダスト及び水分を捕集する湿式集塵機と
を備えることを特徴とする燃焼排ガス処理装置。
【請求項２】
前記電気集塵機を通過した排ガスにアンモニアを添加するアンモニア添加装置を備え、
該アンモニアが添加された排ガスを前記触媒装置に導入することを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガス処理装置。
【請求項３】
前記湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機と、
該固液分離機で分離されたろ液中の水銀を吸着する水銀除去装置とを備えることを特徴
とする請求項１又は２に記載の燃焼排ガス処理装置。
【請求項４】
前記触媒装置は、前記電気集塵機を通過した排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を分解除去する第１触媒装置と、
該第１触媒装置を通過した排ガス中に残存するダイオキシン類を分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を酸化する第２触媒装置であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の燃焼排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第１触媒装置を通過した排ガスに塩化水素を添加する塩化水素添加装置を備え、
該塩化水素が添加された排ガスを前記第２触媒装置に導入することを特徴とする請求項４に記載の燃焼排ガス処理装置。
【請求項６】
セメントキルンの燃焼排ガス中のダストを、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有する
電気集塵機を用いて集塵し、                                                        該ダスト集塵後の排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類をチタン・バナジウム系触媒を用いて分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を該チタン・バナジウム系触媒を用いて酸化し、
該金属水銀酸化後の排ガス中の水溶性成分、ダスト及び水分を湿式集塵機で捕集し、 該湿式集塵機の排ガスの水銀濃度に応じて前記金属水銀酸化後の排ガスに酸化剤を添加し、該酸化剤が添加された排ガスを前記湿式集塵機に導入することを特徴とする燃焼排ガス処理方法。
【請求項７】
前記ダスト集塵後の排ガスにアンモニアを添加し、該アンモニアが添加された排ガス中のＮＯｘを前記チタン・バナジウム系触媒を用いて分解除去することを特徴とする請求項６に記載の燃焼排ガス処理方法。
【請求項８】
前記ダスト集塵後の排ガス中のＮＯｘの量が所定値以下に低下しないように、前記アンモニアの添加量を制御することを特徴とする請求項７に記載の燃焼排ガス処理方法。
【請求項９】
前記ＮＯｘ又は／及びダイオキシン類の分解除去後の排ガスに塩化水素を添加し、該塩化水素が添加された排ガス中の金属水銀を前記チタン・バナジウム系触媒を用いて酸化することを特徴とする請求項６、７又は８に記載の燃焼排ガス処理方法。
【請求項１０】
前記水溶性成分、ダスト及び水分の捕集により得られるスラリーを固液分離し、
該固液分離で分離されたろ液中の水銀を吸着することを特徴とする請求項６乃至９の
いずれかに記載の燃焼排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンの燃焼排ガス中の水銀、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去するための燃焼排ガス処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物の再資源化の推進により、セメント製造用の原料として都市ごみ焼却灰、石炭灰、汚泥等の各種廃棄物が多く使用されている。これらの廃棄物は、重金属類を含むことが多いため、セメント製造工程に持ち込まれる重金属類の量が増大することが予想される。その場合、水銀のように揮発性の高い重金属は、セメント製造工程の高温部であるセメント焼成装置で揮発し、水銀蒸気となって排ガスに含まれる。
【０００３】
そこで、特許文献１には、セメントキルン排ガス中の水銀を除去するため、セメントキルン排ガスの少なくとも一部を塩素含有塩溶液に接触させることにより、排ガス中の金属水銀を酸化して塩化水銀に変化させ、塩化水銀を、調湿塔内で排ガス中のダスト粒子表面に凝縮・析出させ、調湿塔で回収したダストの一部又は全部を抜き出している。
【０００４】
一方、セメントキルン排ガス中には、ＮＯｘ等の酸性ガスや、ダイオキシン類等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）が含まれているため、それらの有害物質を除去する目的で、セメントキルン排ガス用の集塵機を従来の電気集塵機からバグフィルタへ置換したり、触媒装置を導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３１９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法では、排ガス中の水銀蒸気を水銀含有物質としてセメント原料粒子上に析出させ、集塵機で集塵ダストとして捕集しているが、セメント原料廃棄物の水銀含有率が高い場合には、ダストとして十分に集塵できず、セメント焼成装置及び集塵機を通る循環経路内に水銀含有物質が残存したり、大気中に放出される水銀蒸気が増加することが考えられる。
【０００７】
また、セメントキルン排ガス中の有害物質を除去するためにバグフィルタを使用すると、ろ布の交換等の維持費が高いため、セメント製造コストの増加に繋がる。さらに、触媒装置の使用は、ＮＯｘやダイオキシン類等の除去には有効であるが、水銀等を除去する場合には、吸着法以外の方法では酸化剤コストが高く、実用化が遅れていた。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルンの燃焼排ガス中の水銀、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を効率よく低コストで除去することのできる燃焼排ガス処理装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、燃焼排ガス処理装置であって、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有し、セメントキルンの燃焼排ガス中のダストを集塵する電気集塵機と、該電気集塵機を通過した排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類をチタン・バナジウム系触媒で分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀をチタン・バナジウム系触媒で酸化する触媒装置と、該触媒装置を通過した排ガスに酸化剤を添加する酸化剤添加装置と、該酸化剤が添加された排ガス中の水溶性成分、ダスト及び水分を捕集する湿式集塵機とを備えることを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明によれば、電気集塵機を用いることで集塵機の維持費を低く抑えることができる。また、バグフィルタを用いた場合、セメントキルンの燃焼排ガスに含まれている塩化水素がバグフィルタのろ過層で吸着されて下流側に行き着かないが、電気集塵機を用いることで、燃焼排ガスに含まれている塩化水素を触媒装置に導入することができるため、触媒装置で排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を分解除去するだけでなく、触媒存在下で塩化水素を用いることにより、排ガスに含まれる金属水銀を、捕捉・除去が容易な塩化水銀に変換することができ、水銀、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を効率よく低コストで除去することができる。さらに、電気集塵機は、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有するため、後段の触媒装置におけるＮＯｘの分解効率を高めることができる。
【００１３】
上記燃焼排ガス処理装置に、前記電気集塵機を通過した排ガスにアンモニアを添加するアンモニア添加装置を備え、該アンモニアが添加された排ガスを前記触媒装置に導入し、アンモニアを脱硝剤として使用することができる。
【００１６】
上記燃焼排ガス処理装置に、前記湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機と、該固液分離機で分離されたろ液中の水銀を吸着する水銀除去装置とを設け、水銀を回収することができる。
【００１８】
上記燃焼排ガス処理装置において、前記触媒装置を、前記電気集塵機を通過した排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を分解除去する第１触媒装置と、該第１触媒装置を通過した排ガス中に残存するダイオキシン類を分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を酸化する第２触媒装置とすることができる。
さらに、前記第１触媒装置を通過した排ガスに塩化水素を添加する塩化水素添加装置を備え、該塩化水素が添加された排ガスを前記第２触媒装置に導入することができる。これによって、燃焼排ガスに含まれていた塩化水素が脱硝剤のアンモニアと反応して塩化アンモニウムが生成され、第２触媒装置に導入される塩化水素の量が充分でない場合に容易に対応することができる。
【００１９】
また、本発明は、燃焼排ガス処理方法であって、セメントキルンの燃焼排ガス中のダストを、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有する電気集塵機を用いて集塵し、該ダスト集塵後の排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類をチタン・バナジウム系触媒を用いて分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を該チタン・バナジウム系触媒を用いて酸化し、該金属水銀酸化後の排ガス中の水溶性成分、ダスト及び水分を湿式集塵機で捕集し、該湿式集塵機の排ガスの水銀濃度に応じて前記金属水銀酸化後の排ガスに酸化剤を添加し、該酸化剤が添加された排ガスを前記湿式集塵機に導入することを特徴とする。
【００２０】
そして、本発明によれば、チタン・バナジウム系触媒を用い、セメントキルン燃焼排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を分解除去するだけでなく、排ガスに含まれる金属水銀を、排ガスに含まれる塩化水素により、捕捉・除去が容易な塩化水銀に変換することができ、水銀、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を効率よく低コストで除去することができる。また、電気集塵機は、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有するため、後段の触媒装置で触媒にチタン・バナジウム系触媒を用いた場合にＮＯｘの分解効率を高めることができる。さらに、酸化しきれなかった金属水銀の酸化を酸化剤によって補うことができる。
【００２２】
上記燃焼排ガス処理方法において、前記ダスト集塵後の排ガスにアンモニアを添加し、該アンモニアが添加された排ガス中のＮＯｘを前記チタン・バナジウム系触媒を用いて分解除去し、アンモニアを脱硝剤として使用することができる。
【００２３】
上記燃焼排ガス処理方法において、前記ダスト集塵後の排ガス中のＮＯｘの量が所定値以下に低下しないように、前記アンモニアの添加量を制御することができる。アンモニアは、塩化水素と反応して塩化アンモニウムとなり、塩化水素による金属水銀の酸化を妨害する虞がある。そこで、排ガス中のＮＯｘの量に応じてアンモニアの添加量を制御することで、排ガス中に残留する余剰アンモニアの量を最小限に抑え、塩化アンモニウムの発生を最小限に抑えることができる。
【００２４】
上記燃焼排ガス処理方法において、前記ＮＯｘ又は／及びダイオキシン類の分解除去後の排ガスに塩化水素を添加し、該塩化水素が添加された排ガス中の金属水銀を前記チタン・バナジウム系触媒を用いて酸化することができ、排ガス中の塩化水素の量が充分でない場合に塩化水素を添加する。
【００２６】
上記燃焼排ガス処理方法において、前記水溶性成分、ダスト及び水分の捕集により得られるスラリーを固液分離し、該固液分離で分離されたろ液中の水銀を吸着し、水銀を回収することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、水銀、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を含むセメントキルンの燃焼排ガスを効率よく低コストで処理することが可能な燃焼排ガス処理装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明に係る燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示し、この排ガス処理装置１は、セメント焼成装置２１からのセメントキルン排ガス（プレヒータ２２の排ガスＧ１）を処理するために設けられ、排ガスＧ１中のダストを集塵する電気集塵機２と、電気集塵機２を通過した排ガスＧ２中のＮＯｘやダイオキシン類を分解除去する触媒装置（第１触媒装置）４と、触媒装置４を通過した排ガス中の金属水銀を酸化する触媒装置（第２触媒装置）６と、触媒装置６を通過した排ガスＧ３中の水溶性成分及びダストを捕集する湿式集塵機９と、排ガスＧ３から熱回収する熱回収器７と、湿式集塵機９を通過した排ガスＧ４を加熱する再加熱器１２と、湿式集塵機９から排出されたスラリーＳを固液分離する固液分離機１６と、固液分離機１６で分離されたろ液Ｌ中の水銀を吸着する水銀除去装置１７等で構成される。
【００３１】
セメント焼成装置２１は、プレヒータ２２、仮焼炉２３、セメントキルン２４、クリンカクーラー２５等を備え、原料供給系（不図示）からセメント原料Ｒがプレヒータ２２に投入され、プレヒータ２２における予熱、仮焼炉２３における仮焼、及びセメントキルン２４における焼成を経てセメントクリンカＣｌが製造される。このセメントクリンカＣｌは、クリンカクーラー２５において冷却された後、仕上げ工程において粉砕される。
【００３２】
電気集塵機２は、プレヒータ２２からの排ガスＧ１中のダストを集塵するために備えられる。この電気集塵機２は、後段の触媒装置４で触媒にチタン・バナジウム系触媒を用いた場合、排ガスＧ１が高温である方がＮＯｘの分解効率を高めることができて好ましいため、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有し、例えば、特開２０１０−１１５６１８号公報に記載されたような古河産機システムズ株式会社製フィルタ式電気集塵装置等を使用することができる。
【００３３】
アンモニア添加装置３は、電気集塵機２を通過した排ガスＧ２にアンモニア（ＮＨ3）を添加するために備えられ、このアンモニアは、後段の触媒装置４において、脱硝剤として機能する。
【００３４】
触媒装置４は、電気集塵機２を通過した排ガスＧ２中のＮＯｘやダイオキシン類を分解
除去するために備えられる。触媒には、チタン・バナジウム系触媒を用いる。
【００３５】
塩化水素添加装置５は、触媒装置４を通過した排ガスに塩化水素（ＨＣｌ）を添加するために備えられ、排ガスに含まれる塩化水素の量が充分でない場合に対応することができる。
【００３６】
触媒装置６は、触媒装置４を通過した排ガス中に残存するダイオキシン類を分解除去すると共に、排ガス中の金属水銀を酸化するために備えられる。触媒には、触媒装置４と同様に、チタン・バナジウム系触媒を用いる。
【００３７】
熱回収器（熱媒体加熱手段）７は、触媒装置６から排出された排ガスＧ３と再加熱器１２からのガスＧ６との熱交換を行うものであり、排ガスＧ３から回収した熱を再加熱器１２で利用する。
【００３８】
酸化剤添加装置８は、触媒装置６から排出された排ガスＧ３に酸化剤Ｏを添加するために備えられ、酸化剤Ｏによって触媒装置６で酸化しきれなかった金属水銀の酸化を行う。
【００３９】
湿式集塵機９は、排ガスＧ３中の水溶性成分及びダストを捕集するために備えられ、塩化水銀、ダスト、硫酸ミストに加え、残留した塩化水素等を回収することができる。この湿式集塵機９には、例えば、ミキシングスクラバー（株式会社ミューカンパニーリミテッド製ミュースクラバー等）を用いることができる。
【００４０】
湿式集塵機９の下方には、循環液槽１０が配置され、湿式集塵機９と循環液槽１０の間にポンプ１１が設けられ、湿式集塵機９で発生したスラリーＳを循環液槽１０及びポンプ１１を介して循環させることができる。
【００４１】
再加熱器（排ガス加熱手段）１２は、湿式集塵機９から排出された排ガスＧ４を熱回収器７で昇温されたガスＧ７で加熱するために備えられる。
【００４２】
固液分離機１６は、湿式集塵機９から排出されたスラリーＳを固液分離するものであって、マイクロフィルター等を使用することができる。
【００４３】
水銀除去装置１７は、固液分離機１６で分離されたろ液Ｌ中の水銀を吸着するために備えられる。排水処理設備１８は、ろ液Ｌから水銀を吸着した後の回収水Ｗを処理するために備えられる。処理された回収水Ｗは、河川等へ放流したり、湿式集塵機９等で再利用することができる。
【００４４】
次に、上記構成を有する燃焼排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００４５】
プレヒータ２２において脱硫されたセメントキルン２４からの排ガスＧ１は、電気集塵機２にもたらされ、排ガスＧ１中のダストが集塵される。排ガスＧ１を電気集塵機２に通過させる際のガス温度は、後段の触媒装置４における排ガスＧ２の脱硝及びダイオキシン類の分解を１７０℃〜５００℃で行うことが好ましいため、触媒装置４の触媒の分解性能と耐久性を考慮し、１８０℃以上、好ましくは、２３０℃〜２７０℃程度とする。
【００４６】
電気集塵機２を通過した排ガスＧ２には、アンモニア添加装置３よりアンモニアが添加され、アンモニア添加後の排ガスＧ２は、触媒装置４に供給され、排ガスＧ２中のＮＯｘやダイオキシン類が、触媒存在下でアンモニア等と反応して分解される。上述のように、触媒装置４内の温度は、排ガスＧ２の脱硝及びダイオキシン類の分解に適する温度に制御する。ここで、アンモニアは、排ガスＧ２中の塩化水素と反応して塩化アンモニウムとなり、塩化水素による金属水銀の酸化を妨害する虞があるが、排ガスＧ２中のＮＯｘの量が所定値以下に低下しないように、排ガスＧ２中のＮＯｘの量に応じてアンモニアの添加量を制御することで、排ガスＧ２中に残留する余剰アンモニアの量を最小限に抑え、塩化アンモニウムの発生を最小限に抑えることができる。
【００４７】
触媒装置４を通過した排ガスＧ２は、触媒装置６に導入され、残存するダイオキシン類を分解除去されると共に、排ガスＧ２中の塩化水素により金属水銀が酸化されて塩化水銀に変化する。触媒装置６では、触媒装置４におけるダイオキシン類の分解除去に伴って発生した塩化水素を上記水銀の酸化に利用することができる。尚、排ガスＧ２中の塩化水素の量が金属水銀を酸化するのに充分ではない場合には、排ガスＧ２を触媒装置６に導入する前に、塩化水素添加装置５から塩化水素を添加する。
【００４８】
触媒装置６の後段には、熱回収器７が配置されているため、触媒装置４、６内の温度を高く制御することができ、触媒装置４、６の運転温度をできるだけ上昇させることにより、触媒装置４、６の効率が上昇し、触媒の使用量を低減することができる。
【００４９】
触媒装置６を通過した排ガスＧ３は、温度が８０℃程度に下がった状態で湿式集塵機９に導入される。ここでは、排ガスＧ３中の水溶性成分及びダストが捕集され、上記金属水銀から変化した塩化水銀、硫酸ミスト、ダストの他、余剰の塩化水素等が除去される。また、排ガスＧ３を湿式集塵機９に導入する際に、酸化剤添加装置８から酸化剤Ｏを添加する。これにより、触媒装置６で酸化されなかった金属水銀を酸化することができる。酸化剤Ｏとして、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ等を用いることができる。
【００５０】
湿式集塵機９で発生したスラリーＳは、循環液槽１０及びポンプ１１を介して循環し、排ガスＧ３と液体との接触が充分に行われるため、排ガスＧ３中の上記水溶性成分やダストを効率よく回収することができる。また、湿式集塵機９において、水を循環させると共に、その一部を抜いて固液分離機１６に供給するが、この循環水は、水溶性成分の再揮散が問題とならない程度に排水する。
【００５１】
次に、湿式集塵機９で水溶性成分、ダスト等が除去された排ガスＧ４を再加熱器１２で１１０℃程度まで加熱する。再加熱器１２の熱源には、触媒装置６の排ガスＧ３を用いる。触媒装置６から排出された排ガスＧ３を、熱回収器７において再加熱器１２から導入されたガスＧ６と熱交換し、ガスＧ７に回収した熱を再加熱器１２で利用する。
【００５２】
再加熱器１２で加熱された排ガスＧ５は、ファン１３及び煙突１４を経て大気に放出される。ここで、ファン１３の出口の排ガスＧ５の温度は、１１０℃程度に制御されているため、煙突１４から排出される排ガスＧ５が、ガス中に含まれている水分によって白煙となるのを防止することができるだけでなく、再加熱器１２での排ガスＧ４の昇温に要するエネルギー消費を低減することができる。
【００５３】
一方、循環液槽１０から排出されたスラリーＳは、固液分離機１６によってケークＣとろ液Ｌとに固液分離され、分離されたろ液Ｌ中の水銀は、クロロ錯イオン（ＨｇＣｌ42-）として水に溶解し、これを水銀除去装置１７で吸着した後、系外で処理する。水銀が除去された後の回収水Ｗは、排水処理設備１８で処理され、湿式集塵機９で再利用する他、セメントキルン２４の排ガスＧ１の冷却等に利用することができる。
【００５４】
尚、上記実施の形態においては、触媒装置４、６の２台の触媒装置を用いたが、触媒装置を１台だけ設け、電気集塵機２を通過した排ガスＧ２中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を触媒を用いて分解除去し、触媒中のＮＯｘの量が零に近づいた場所から塩化水素を添加し、水銀を触媒を用いて酸化するように構成することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１  燃焼排ガス処理装置
２  電気集塵機
３  アンモニア添加装置
４  （第１）触媒装置
５  塩化水素添加装置
６  （第２）触媒装置
７  熱回収器
８  酸化剤添加装置
９  湿式集塵機
１０  循環液槽
１１  ポンプ
１２  再加熱器
１３  ファン
１４  煙突
１６  固液分離機
１７  水銀除去装置
１８  排水処理設備
２１  セメント焼成装置
２２  プレヒータ
２３  仮焼炉
２４  セメントキルン
２５  クリンカクーラー
Ｃ  ケーク
Ｃｌ  セメントクリンカ
Ｇ１〜Ｇ５  排ガス
Ｇ６、Ｇ７  ガス
Ｌ  ろ液
Ｏ  酸化剤
Ｒ  セメント原料
Ｓ  スラリー
Ｗ  回収水
【図１】
0005877578.tif 000002