(57)【要約】【課題】バグフィルター中の濾布の通気抵抗を増大することなく排ガス処理設備から排出されるダイオキシン類を安価で効率良く除去する。【解決手段】製鉄所のコークス乾式消火設備で発生するCDQ粉単体、もしくは前記CDQ粉を７０質量％以上含有した排ガス処理剤を、ダイオキシンを含有する排ガス中に吹き込む。排ガス処理に使用した後に集塵機でダイオキシンを吸着した前記排ガス処理剤からダイオキシンを分離除去した後、ダイオキシンを分離除去した後の前記排ガス処理剤を金属酸化物の還元剤及び燃料として使用する。【効果】排ガス処理設備から排出されるダイオキシン類を安価で効率良く除去することができる。その際、バグフィルター中の濾布の通気抵抗が増大することもない。また、集塵機から回収されたCDQ粉を金属酸化物の還元剤、及び燃料として再利用でき、ランニングコストを抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス乾式消火設備で発生する飛灰集塵粉単体、もしくは前記飛灰集塵粉を７０質量％以上含有したものであることを特徴とする排ガス処理剤。
【請求項２】
酸性ガス中和剤を混合したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理剤。
【請求項３】
前記飛灰集塵粉は、
平均粒子径が５０μm以下、BET法で測定した比表面積が１００m2／g以下、平均細孔径が１０nm以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス処理剤。
【請求項４】
コークス乾式消火設備で発生する飛灰集塵粉単体、もしくは前記飛灰集塵粉を７０質量％以上含有した排ガス処理剤を、ダイオキシンを含有する排ガス中に吹き込み、排ガス処理に使用した後に集塵機でダイオキシンを吸着した前記排ガス処理剤からダイオキシンを分離除去した後、ダイオキシンを分離除去した後の前記排ガス処理剤を金属酸化物の還元剤及び燃料として使用することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項５】
前記排ガス処理剤の吹き込み量が３００〜１５００mg／m3Nであることを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼に用いる電気炉、焼結鉱の製造に用いる焼結炉、亜鉛回収に用いる溶融炉、ゴミ等の焼却施設、等から排出される排ガス中のダイオキシン類を除去する際に使用する排ガス処理剤、及びこの排ガス処理剤を用いた排ガス処理方法に関するものである。以下、前記各炉や焼却施設等を、単に排ガス処理設備という。
【背景技術】
【０００２】
排ガス処理設備から排出される排ガスには、甚大な健康影響被害をもたらすダイオキシン類等の汚染物質が含まれている。汚染物質のうち、特にダイオキシン類は非常に強い急性毒性を有する有害物質であり、最近では発癌性物質であることも確認されている。
【０００３】
ダイオキシン類を除去する方法として、従来は、排ガス中に活性炭を吹込んでダイオキシン類を吸着し、ダイオキシン類を吸着した活性炭を排ガス処理系に設置したバグフィルターで活性炭とダイオキシン類に分離除去する方法が一般的である（例えば特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、活性炭によってダイオキシン類を吸着する方法は、多額のランニングコストが必要になる。また、バグフィルターを使用するので、排ガス中に存在する塩化亜鉛等の潮解性塩素系化合物が濾布目詰まりを起こして通気抵抗が増大する。従って、濾布保護のために、多量の活性炭が必要となり、前記活性炭吹込みのためのランニングコストをさらに上昇させる一因となる。
【０００５】
そこで、排ガス中に含まれるダイオキシン類を処理する方法に関して、従来から数多くの提案がなされている。
【０００６】
例えば特許文献２では、処理炉から集塵装置に至る排ガス処理系で沈降した排ガス中のダストを分析した結果、下記表１に示すように、吸着能を有するさまざまな酸化物を含むことを知見したことから成された発明が提案されている。すなわち、前記排ガス中のダストを系外へ取り出して前記排ガス処理系に返送することにより、排ガス中のダイオキシン類を除去する方法である。
【０００７】
【表１】
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【０００８】
しかしながら、特許文献２で提案された方法は、集塵装置でダストとダイオキシン類を分離除去した後、集塵装置から回収されたダストの処理方法が確立されていないという問題を有している。
【０００９】
また、特許文献３では、カーボンブラックを吹き込むことにより、ダイオキシン類を吸着する方法が提案されている。
【００１０】
排ガス処理設備から排出される排ガス中のダイオキシン類を全て吸着するには多量のカーボンブラックが必要になるが、カーボンブラックは高価であるため、多額のランニングコストがかかって多量に吹き込めない。従って、濾過集塵機の濾布の通気抵抗が増大するという問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−１８３０５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７０５４号公報
【特許文献３】特開平１１ー２７６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の処理剤は、集塵装置から回収した後の処理方法が確立されていなかったり、高価であるために多額のランニングコストがかかって多量に吹き込めず、濾過集塵機の濾布の通気抵抗が増大するという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の排ガス処理方法は、
バグフィルター等を用いた濾過式集塵工程において、固気分離を行うと共にバグフィルター中の濾布の通気抵抗が増大することなく排ガス処理設備から排出されるダイオキシン類を安価で効率良く除去するために、
製鉄所のコークス乾式消火設備で発生する飛灰集塵粉（以下、CDQ粉という。）単体、もしくは前記CDQ粉を７０質量％以上含有した本発明の排ガス処理剤を、ダイオキシンを含有する排ガス中に吹き込み、排ガス処理に使用した後に集塵機でダイオキシンを吸着した前記排ガス処理剤からダイオキシンを分離除去した後、ダイオキシンを分離除去した後の前記排ガス処理剤を金属酸化物の還元剤及び燃料として使用することを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、前記の本発明排ガス処理剤を活性炭の代替品として使用するので、排ガス処理設備から排出されるダイオキシン類を安価で効率良く除去することができる。その際、CDQ粉が濾布保護剤としても作用するので、バグフィルター中の濾布の通気抵抗が増大することもない。
【００１５】
また、集塵機から回収されたCDQ粉を金属酸化物の還元剤、及び燃料として再利用できるので、ランニングコストを抑制できる。
【００１６】
さらに、本発明は前記の本発明排ガス処理剤を使用するので、消石灰と同時に使用することができ、酸性排ガス処理の分野での利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明で使用するCDQ粉の粒度分布の一例を示す図である。
【図２】焼却設備の概要及び本発明の排ガス処理方法を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明では、バグフィルター中の濾布の通気抵抗を増大することなく排ガス処理設備から排出されるダイオキシン類を安価で効率良く除去するという目的を、ダイオキシンを含有する排ガス中にCDQ粉を吹き込むことによって実現した。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の着想から課題解決に至るまでの過程と共に本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて説明する。
【００２０】
従来、CDQ粉は、燃料、還元剤等として使用されており、活性炭及び活性コークスに換えてダイオキシン類を吸着しようとした場合、吸着作用が低いと考えられていた。
【００２１】
しかしながら、発明者らは、比表面積、及び平均細孔径から、CDQ粉もダイオキシン類の吸着作用を有すると考えて鋭意検討を進めた結果、効率良くダイオキシン類を吸着させる方法を完成させた。また、排ガス処理設備において、濾過式集塵機の通気抵抗を増大することなく、作業性が向上できることを見出した。
【００２２】
本発明は、上記の知見等に基づいてなされたものであり、CDQ粉単体、もしくはCDQ粉を７０質量％以上含有した排ガス処理剤を、ダイオキシンを含有する排ガス中に吹き込み、バグフィルター等を用いた濾過式集塵工程で固気分離を行うものである。このようにすることで、濾過式集塵機の通気抵抗を増大することなく、効率良く、ダイオキシン類の除去を実現するものである。
【００２３】
すなわち、CDQ粉を用いた本発明の排ガス処理方法は、濾過式集塵工程を有する排ガス処理方法であって、前記濾過式集塵工程において、CDQ粉を噴霧することを特徴としている。
【００２４】
このように、本発明では、活性炭に換えてCDQ粉を使用してダイオキシン類を除去するので、自社で発生する産業廃棄物を無駄なく再利用することができる。また、CDQ粉と酸性ガス中和剤を同時に使用すれば、HCl、SOxなどの酸性ガスを除去することもできる。
【００２５】
また、バグフィルター等を用いた濾過式集塵工程にCDQ粉を一定量吹き込むことで、濾布保護剤としても利用できるため、排ガスの通気抵抗を抑制することができる。
【００２６】
また、バグフィルター等を用いた濾過式集塵工程から回収された排ガス処理剤をダスト還元炉において金属酸化物の還元剤、及び燃料として再利用できるので、ランニングコストを抑えて効率の良いリサイクル処理が可能である。
【００２７】
以下、本発明の排ガス処理方法に用いるCDQ粉について説明する。ここで、本発明の排ガス処理方法に使用するCDQ粉は、例えばコークス炉において、無酸素状態下、石炭を約１０００℃で蒸し焼きにし、コークス乾式消火設備で冷却捕集することにより得ることができる。このCDQ粉の基本成分を、図１及び下記表２に示す。表２中の平均値、範囲は典型値である。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
本発明の排ガス処理方法に使用するCDQ粉は、炭素含有量が６０質量％以上であることが好ましい。炭素含有量が６０質量％未満であると、ダイオキシン類を除去する効果が減少してしまうので、多量に吹き込む必要があり好ましくないからである。炭素含有量は、７０質量％以上であることがより好ましい。
【００３０】
また、本発明の排ガス処理方法に使用するCDQ粉は、平均粒子径が５０μm以下であることが望ましい。平均粒子径が５０μmを超えるとバグフィルター等に保持され難くなり、潮解性ダストの付着により通気抵抗が増大するので好ましくないからである。なお、平均粒子径とは、図１で示されるように、積算値が５０％を示す粒子径である。
【００３１】
また、本発明の排ガス処理方法に使用するCDQ粉は、JIS Z-8830（気体吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法）に示された Brenauer,Emmrtt及びTellerの方法（BET法）で測定した比表面積が１００m2／g以下であることが望ましい。BET法で測定した比表面積が１００m2／gを超えるCDQ粉を製造することは困難であるが、通常に得られるCDQ粉であれば、比表面積としてはダイオキシン処理に問題ない範囲であるからである。
【００３２】
また、本発明の排ガス処理方法に使用するCDQ粉は、平均細孔径が１０nm以下であることが望ましい。平均細孔径が１０nmを超える場合は、ダイオキシン類を除去する効果が減少してしまうので好ましくないからである。
【００３３】
平均細孔径とは、液体窒素温度（−１９６℃＝７７K）における窒素の吸着量からBET法（窒素の単分子層を求めて表面積を算出する方法）で吸着等温線を求め、この吸着等温線からBJH（Barret,Joyer,Haqlenda）式で求めた平均細孔径である。
【００３４】
本発明の排ガス処理方法においては、濾過集塵工程の排ガス温度が１５０〜２５０℃であることが好ましい。濾過集塵工程の排ガス温度が１５０℃未満であると、塩化マグネシウムや塩化カルシウム等が潮解して通気抵抗を増大させるからである。また、排ガス温度が２５０℃を超えると、ダイオキシン類の再合成が起こる可能性を有するからである。より好ましい範囲は１５０〜２００℃である。排ガス温度が上記範囲でない場合は、温度調整することが望ましい。
【００３５】
本発明の排ガス処理方法においては、排ガス処理剤の吹き込み量は３００〜１５００mg／m3Nであることが望ましい。前記吹き込み量が３００mg／m3N未満の場合は、濾過集塵機の通気抵抗が増大するからである。また、前記吹き込み量が１５００mg／m3Nを超える場合は集塵機から排ガス処理剤が漏れ出てしまう可能性があるからである。
【００３６】
本発明の排ガス処理方法に使用する本発明の排ガス処理剤では、CDQ粉は単体で用いても良いし、CDQ粉を主たる構成成分として、更に他の排ガス処理剤等と混合して使用しても良い。
【００３７】
但し、CDQ粉を主たる構成成分として、更に他の排ガス処理剤等と混合して使用する場合、CDQ粉を７０質量％以上含有したものとする。本発明において、少なくともCDQ粉を７０質量％以上含有したものとするのは、CDQ粉が７０質量％未満であれば、排ガス処理剤中に含まれる炭素含有量が少なくなって、ダイオキシン類を除去する効果が減少し、多量に吹き込む必要があり好ましくないからである。
【００３８】
本発明の排ガス処理剤に混合するものとしては、例えば粉体状の消石灰や水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。これらを混合した場合、排ガス中の酸性ガスを除去することができる。必要に応じて、活性炭や活性コークス等を混合しても良い。
【００３９】
以上の本発明によれば、濾過式集塵行程から回収されたCDQ粉を金属酸化物の還元剤、及び燃料として再利用することでさらにランニングコストを抑えることができる。
【００４０】
以下、実際の焼却炉で本発明の方法を適用した場合の効果を確認するために行った試験及びその結果について説明するが、これは本発明の内容を限定するものではない。
【００４１】
試験は、下記の発明例１〜４と比較例１〜３について、燃焼方式がロータリーキルン方式、濾過集塵工程はバグフィルターのパルスジェット方式（以下、BFと略す。）の溶融還元炉を用いて行った。
【００４２】
・発明例１：CDQ粉の吹き込み量を８００mg／m3Nで行った場合。
・発明例２：CDQ粉の吹き込み量を１０００mg／m3Nで行った場合。
・発明例３：CDQ粉：消石灰の比率が９５：５になるようにした排ガス処理剤の吹き込み量を８００mg／m3Nで行った場合。
・発明例４：CDQ粉：消石灰の比率が９０：１０になるようにした排ガス処理剤の吹き込み量を８００mg／m3Nで行った場合。
【００４３】
・比較例１：活性炭の吹き込み量を３００mg／m3Nで行った場合。
・比較例２：カーボンブラックの吹き込み量を３００mg／m3Nで行った場合。
・比較例３：消石灰の吹き込み量を３００mg／m3Nで行った場合。
【００４４】
試験に供した溶融還元炉の仕様と排ガスの測定濃度等を下記に示す。
【００４５】
〔ロータリーキルン方式溶融還元炉〕
・燃焼方式：重油バーナー
・処理量：ステンレスダスト７．０t／hr、廃プラスチック１．０t／hr
・重油使用量：１５００L／hr
・炉内燃焼温度：１３５０℃
【００４６】
・排ガス量：６００００Nm3／hr
・排ガス温度：１７０℃
・水分濃度：１２％
・SOx濃度：５０ppm（バグフィルター入口部）
・HCl濃度：２０ppm（バグフィルター入口部）
・排ガス分析計：非分散型赤外線ガス分析計（富士電機器株式会社）
・ダイオキシン分析方法：ガスクロマトグラフィー質量分析法
【００４７】
図２に示すように、バグフィルターの上流で、ダイオキシンを含有した排ガス中にCDQ粉等の排ガス処理剤を吹き込んで排ガス処理を行い、バグフィルターでダイオキシンを吸着した非ガス処理剤からダイオキシンを分離除去した。その際、発明例と比較例では、排ガス量等の溶融還元炉の運転条件等は略同じ条件とした。
【００４８】
試験期間は各々１ヶ月とし、そのダイオキシン類除去率やバグフィルターの差圧、或いは濾布の通気保持率、引張強度を測定した。今回、比較例及び実施例で使用した排ガス処理剤の物性は、下記表３の通りである。また、その結果を下記表４に示す。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
【表４】
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【００５１】
表４に示したダイオキシン類除去率は、７０％以上を○、３０〜７０％を△、３０％以下を×とした。また、濾布通気性評価は、JIS  L−1096  6.27.1Ａ法により評価し、○は通気度保持率が８０％以上、△は５０〜８０％、×は５０％以下である。
【００５２】
表４より明らかなように、本発明の排ガス処理剤を使用した本発明の排ガス処理方法である発明例１〜４は、何れの場合もダイオキシン除去評価、濾布通気性評価共に良好な結果が得られた。
【００５３】
一方、本発明の排ガス処理剤を使用しなかった比較例１〜３の場合は、何れも濾布通気性評価が良くなかった。排ガス処理剤として消石灰を使用した場合は、ダイオキシン除去評価も良くなかった。
【００５４】
本発明排ガス処理方法で使用された後にダイオキシン類と分離回収された、発明例で得られたCDQ粉を含む集塵ダストを、鉄分を含むダストに１５質量％混合し、ロータリーキルン方式溶融還元炉で上記の試験条件で熱処理した結果を、下記表５に示す。
【００５５】
【表５】
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【００５６】
表５より明らかなように、回収されたCDQ粉を含む集塵ダストを、鉄分を含むダストと混合して熱処理した場合は、金属酸化物が還元されて減少していることが分かる。
【００５７】
本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【図１】
2011025152.tif 000008
【図２】
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