(57)【要約】【課題】水銀、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を含む燃焼排ガスを低コストで処理する。【解決手段】燃焼排ガスＧ１中のダストを捕集する電気集塵機２と、電気集塵機を通過した排ガスＧ２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４と、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、金属水銀を酸化する第２触媒装置６と、第２触媒装置を通過した排ガスＧ３に水銀吸着剤Ａを添加する水銀吸着剤添加装置７と、水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストＤを捕集する乾式集塵機８とを備える燃焼排ガス処理装置１。乾式集塵機から排出されたダストを水洗する水洗装置１１と、水洗装置から排出されたスラリーＳを固液分離する固液分離装置１２と、固液分離装置で分離されたろ液Ｌ中の水銀を除去する水銀除去装置１３とを備えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガス中のダストを捕集する電気集塵機と、
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分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を酸化する触媒装置と、
該触媒装置を通過した排ガスに水銀吸着剤を添加する水銀吸着剤添加装置と、
該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを捕集する乾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】
燃焼排ガス中のダストを捕集する電気集塵機と、
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、金属水銀を酸化する第２触媒装置と、
該第２触媒装置を通過した排ガスに水銀吸着剤を添加する水銀吸着剤添加装置と、
該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを捕集する乾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３】
前記乾式集塵機から排出されたダストを水洗する水洗装置と、
該水洗装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置と、
該固液分離装置で分離されたろ液中の水銀を除去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】
前記固液分離装置で分離されたケークを乾燥させる乾燥装置と、
該乾燥装置から排出された乾燥ケークを前記第２触媒装置を通過した排ガスに添加する添加装置とを備えることを特徴とする請求項３に記載の燃焼排ガス処理装置。
【請求項５】
前記燃焼排ガスは、セメントキルン排ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼排ガス処理装置。
【請求項６】
燃焼排ガス中のダストを捕集し、
該ダスト捕集後の排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を触媒を用いて分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を該触媒を用いて酸化し、
該金属水銀酸化後の排ガスに水銀吸着剤を添加し、
該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを乾式集塵することを特徴とする燃焼排ガス処理方法。
【請求項７】
燃焼排ガス中のダストを捕集し、
該ダスト捕集後の排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を第１の触媒を用いて分解除去し、
該ＮＯｘ又は／及びダイオキシン類の分解除去後の排ガス中に残存するダイオキシン類を第２の触媒を用いて分解除去すると共に、金属水銀を該第２の触媒を用いて酸化し、
該金属水銀酸化後の排ガスに水銀吸着剤を添加し、
該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを乾式集塵することを特徴とする燃焼排ガス処理方法。
【請求項８】
前記乾式集塵により得られるダストを水洗し、
該水洗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除去することを特徴とする請求項６又は７に記載の燃焼排ガス処理方法。
【請求項９】
前記乾式集塵により得られるダストを次亜塩素酸塩水溶液、塩素水、オゾン水又は過酸化水素水で水洗することを特徴とする請求項８に記載の燃焼排ガス処理方法。
【請求項１０】
前記固液分離で分離されたケークを乾燥させ、
該乾燥ケークを前記水銀吸着剤として再利用することを特徴とする請求項８又は９に記載の燃焼排ガス処理方法。
【請求項１１】
前記燃焼排ガスは、セメントキルン排ガスであることを特徴とする請求項６乃至１０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、セメントキルン排ガス等の燃焼排ガスに含まれる水銀、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、廃棄物の再資源化が推進されている。例えば、セメント産業では、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類は、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】
また、セメントキルン排ガス中には、上記重金属類の他に、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）も僅かに含まれる。
【０００４】
そこで、特許文献１には、セメントキルン排ガス中のダストを捕集し、ダスト捕集後の排ガス中のＮＯｘやダイオキシン類を触媒を用いて分解除去し、金属水銀を触媒を用いて酸化し、金属水銀酸化後の排ガス中の塩化第二水銀等の水溶性成分、ダスト及び水分を湿式集塵する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−８６０８７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、燃焼排ガスに含まれる水銀等の有害物質を除去することができるものの、湿式集塵機が大規模なものとなると共に、煙突から排出される排ガスが白煙となることを防止するために熱回収器及び再加熱器を設置しているため、設備コスト及び運転コストが高くなり、改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、セメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀等の有害物質を低コストで除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る燃焼排ガス処理装置は、燃焼排ガス中のダストを捕集する電気集塵機と、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分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を酸化する触媒装置と、該触媒装置を通過した排ガスに水銀吸着剤を添加する水銀吸着剤添加装置と、該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを捕集する乾式集塵機とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る燃焼排ガス処理装置は、燃焼排ガス中のダストを捕集する電気集塵機と、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、金属水銀を酸化する第２触媒装置と、該第２触媒装置を通過した排ガスに水銀吸着剤を添加する水銀吸着剤添加装置と、該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを捕集する乾式集塵機とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、燃焼排ガスに含まれる水銀等の有害物質を除去することができると共に、触媒装置を通過した排ガスに水銀吸着剤を添加した後、排ガス中のダストを乾式集塵機で捕集するため、大規模な湿式集塵機を設置する必要がなく、また、乾式集塵機を通過したガスは温度が低下していないため煙突から排出されるガスが白煙となることもなく、熱回収器及び再加熱器を設置する必要もない。そのため、設備コスト及び運転コストを大幅に低減することができる。
【００１１】
上記燃焼排ガス処理装置に、前記乾式集塵機から排出されたダストを水洗する水洗装置と、該水洗装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置と、該固液分離装置で分離されたろ液中の水銀を除去する水銀除去装置とを設け、水銀を除去した上でろ液を排水することができる。
【００１２】
上記燃焼排ガス処理装置に、前記固液分離装置で分離されたケークを乾燥させる乾燥装置と、該乾燥装置から排出された乾燥ケークを前記第２触媒装置を通過した排ガスに添加する添加装置とを設け、乾燥ケークを水銀吸着剤として再利用することができる。
【００１３】
上記燃焼排ガス処理装置において、前記燃焼排ガスをセメントキルン排ガスとすることができ、セメントキルン排ガス中の水銀、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が可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る燃焼排ガス処理方法は、燃焼排ガス中のダストを捕集し、該ダスト捕集後の排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を触媒を用いて分解除去すると共に、該排ガス中の金属水銀を該触媒を用いて酸化し、該金属水銀酸化後の排ガスに水銀吸着剤を添加し、該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを乾式集塵することを特徴とする
【００１５】
さらに、本発明に係る燃焼排ガス処理方法は、燃焼排ガス中のダストを捕集し、該ダスト捕集後の排ガス中のＮＯｘ又は／及びダイオキシン類を第１の触媒を用いて分解除去し、該ＮＯｘ又は／及びダイオキシン類の分解除去後の排ガス中に残存するダイオキシン類を第２の触媒を用いて分解除去すると共に、金属水銀を該第２の触媒を用いて酸化し、該金属水銀酸化後の排ガスに水銀吸着剤を添加し、該水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを乾式集塵することを特徴とする。
【００１６】
上記本発明に係る燃焼排ガス処理方法によれば、燃焼排ガスに含まれる水銀等の有害物質を除去することができると共に、水銀吸着剤添加後の排ガス中のダストを乾式集塵するため、大規模な湿式集塵を回避し、集塵後の排ガスを再加熱する必要がなく、設備コスト及び運転コストを大幅に低減することができる。
【００１７】
上記燃焼排ガス処理方法において、前記乾式集塵により得られるダストを水洗し、該水洗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除去し、ろ液を排水することができる。
【００１８】
また、上記燃焼排ガス処理方法において、前記乾式集塵により得られるダストを次亜塩素酸塩水溶液、塩素水、オゾン水又は過酸化水素水で水洗することで、水銀吸着剤から水銀を効率よく脱離させることができる。
【００１９】
さらに、上記燃焼排ガス処理方法において、前記固液分離で分離されたケークを乾燥させ、該乾燥ケークを前記水銀吸着剤として再利用することができる。
【００２０】
上記燃焼排ガス処理方法において、前記燃焼排ガスをセメントキルン排ガスとすることができ、セメントキルン排ガス中の水銀等の有害物質を効率よく低コストで除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、水銀等の有害物質を含む燃焼排ガスを低コストで処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】
【００２３】
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中のダストを捕集する電気集塵機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に水銀吸着剤を添加する水銀吸着剤添加装置７と、排ガスＧ３中のダストを捕集する乾式集塵機としてのバグフィルタ８と、バグフィルタ８から排出されたダストＤを水洗する水洗装置１１と、スラリーＳを固液分離する固液分離装置１２と、固液分離装置１２で分離されたろ液Ｌ中の水銀を除去する水銀除去装置１３等で構成される。
【００２４】
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。
【００２５】
電気集塵機２は、プレヒータ２２からの排ガスＧ１に含まれるダストを捕集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℃以上の耐熱性を有することが望ましく、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機等を使用することができる。
【００２６】
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る。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。
【００２７】
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ことができる。
【００２８】
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、この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。
【００２９】
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ことができる。
【００３０】
水銀吸着剤添加装置７は、触媒装置６を通過した排ガスＧ３に水銀吸着剤Ａを添加するために備えられる。水銀吸着剤Ａには活性炭等を用いることができ、水銀を吸着することができれば吸着物質の種類は問わない。
【００３１】
バグフィルタ８は、排ガスＧ３中のダストＤを捕集するために備えられ、このダストＤには、水銀を吸着した水銀吸着剤Ａ、及び後述する水銀吸着剤として利用される乾燥ケークＣ２も含まれる。
【００３２】
水洗装置１１は、バグフィルタ８から排出されるダストＤを水洗するために備えられる。水洗により、ダストＤに含まれる塩化水銀、すなわち水銀吸着剤Ａ及び乾燥ケークＣ２に吸着された塩化水銀を水に溶解させることができる。
【００３３】
固液分離装置１２は、水洗装置１１から排出されたスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタープレス等を使用することができる。
【００３４】
水銀除去装置１３は、固液分離装置１２で分離されたろ液Ｌ中の水銀を除去するために備えられ、水銀を吸着除去するキレート樹脂等で構成される。
【００３５】
排水処理設備１４は、ろ液Ｌから水銀を除去した後の排水Ｗを必要に応じて処理するために備えられる。
【００３６】
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。
【００３７】
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中のダストが捕集される。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。
【００３８】
電気集塵機２を通過した排ガスＧ２に、アンモニア添加装置３よりアンモニアを添加し、アンモニア添加後の排ガスＧ２を触媒装置４に供給し、排ガスＧ２中のＮＯｘやダイオキシン類を、触媒存在下でアンモニア等と反応させて分解する。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。
【００３９】
触媒装置４を通過した排ガスＧ２を触媒装置６に導入し、残存するダイオキシン類を分解除去すると共に、排ガスＧ２中の塩化水素により金属水銀を酸化して塩化水銀に変化させる。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。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。
【００４０】
触媒装置６を通過した排ガスＧ３に水銀吸着剤添加装置７より水銀吸着剤Ａを添加し、排ガスＧ３に含まれる水銀を水銀吸着剤Ａによって吸着する。
【００４１】
水銀吸着剤Ａを添加した後の排ガスＧ３をバグフィルタ８に導入し、排ガスＧ３中の水銀吸着剤を含むダストを補集する。バグフィルタ８を通過する排ガスＧ４は清浄であるため、ファン９及び煙突１０を経て大気に放出する。ここで、本発明では湿式集塵を採用せず、触媒装置６を通過した排ガスＧ３をバグフィルタ８に通過させるため、温度低下が少なく、煙突１０からの排ガスが白煙となることはない。
【００４２】
バグフィルタ８で捕集したダストＤを水洗装置１１で水洗し、ダストＤ中に含まれる塩化水銀を水に溶解させる。ここで、ダストＤに含まれる水銀吸着剤Ａから塩化水銀が脱離しにくい場合には、次亜塩素酸塩水溶液、塩素水、オゾン水又は過酸化水素水等を用いて水洗することで水銀を脱離させ易くすることができる。
【００４３】
水洗装置１１で発生したスラリーＳを固液分離装置１２によってケークＣ１とろ液Ｌとに分離する。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１３で除去した後、系外で処理する。水銀が除去された後の排水Ｗは、必要に応じて排水処理設備１４で処理した後、河川等へ放流する。
【００４４】
一方、分離したケークＣ１を乾燥設備１５に供給して乾燥させ、乾燥ケークＣ２を水銀吸着剤として再利用する。
【００４５】
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。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る燃焼排ガス処理装置をセメントキルン排ガスを処理するために用いた場合について説明したが、セメントキルン排ガスの処理以外にも、発電所等、他の燃焼装置から排出される燃焼排ガスに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
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  水銀吸着剤添加装置
８  バグフィルタ
９  ファン
１０  煙突
１１  水洗装置
１２  固液分離装置
１３  水銀除去装置
１４  排水処理設備
１５  乾燥設備
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
Ａ  水銀吸着剤
Ｃ１、Ｃ２  ケーク
ＣＬ  セメントクリンカ
Ｄ  ダスト
Ｇ１〜Ｇ４  排ガス
Ｌ  ろ液
Ｒ  セメント原料
Ｓ  スラリー
Ｗ  排水
【図１】
2015213857.tif 000003