(57)【要約】【課題】排ガス中のダストに含まれる水銀を回収除去することに加え、アンモニアも同時に回収し、これを排ガス処理に再使用し得る、排ガスダストの処理方法及び装置を提供する。  【解決手段】本発明は、アンモニウム塩と水銀を含む排ガスダストの処理方法において、同ダストを加熱し、ダスト中のアンモニウム塩を熱分解してアンモニアガスを生じさせると共に水銀を揮散させる加熱工程と、加熱工程から来るダストを、アンモニアガスと揮散水銀を含む加熱ガスから分離する分離工程と、分離された加熱ガスを冷却し、同ガスから凝縮水を生じさせる冷却工程と、上記凝縮水をガスから分離して蓄え、貯水中に金属水銀を生成させて回収する水銀回収工程と、水銀除去後のガスからアンモニアを回収するアンモニア回収工程とを含む、排ガスダストの処理方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニウム塩と水銀を含む排ガスダストの処理方法において、
同ダストを加熱し、ダスト中のアンモニウム塩を熱分解してアンモニアガスを生じさせると共に水銀を揮散させる加熱工程と、
加熱工程から来るダストを、アンモニアガスと揮散水銀を含む加熱ガスから分離する分離工程と、
分離された加熱ガスを冷却し、同ガスから凝縮水を生じさせる冷却工程と、
上記凝縮水をガスから分離して蓄え、貯水中に金属水銀を生成させて回収する水銀回収工程と、
水銀除去後のガスからアンモニアを回収するアンモニア回収工程とを
含む、排ガスダストの処理方法。
【請求項２】
回収したアンモニアを排ガス処理用として再使用する、請求項ｌ記載の排ガスダストの処理方法。
【請求項３】
分離工程で加熱ガスから分離されたダストを冷却し処理灰を生じさせる、請求項１または２に記載の排ガスダストの処理方法。
【請求項４】
冷却工程において、加熱ガスをスプレー塔で直接冷却し、および／または、少なくとも一基のコンデンサで間接的に冷却する、請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスダストの処理方法。
【請求項５】
冷却工程において、加熱ガスを温度５〜１０℃に冷却する、請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスダストの処理方法。
【請求項６】
水銀回収工程において、ｐＨ８〜１２に調整した上記凝縮水を水銀回収タンクに蓄える、請求項１〜５のいずれかに記載の排ガスダストの処理方法。
【請求項７】
アンモニウム塩と水銀を含む排ガスダストの処理装置において、
同ダストを加熱し、ダスト中のアンモニウム塩を熱分解してアンモニアガスを生じさせると共に水銀を揮散させる加熱手段と、
加熱手段から来るダストを、アンモニアガスと揮散水銀を含む加熱ガスから分離する分離手段と、
分離された加熱ガスを冷却し、同ガスから凝縮水を生じさせる冷却手段と、
上記凝縮水をガスから分離して蓄え、貯水中に金属水銀を生成させて回収する水銀回収タンクと、
水銀除去後のガスからアンモニアを回収するアンモニア回収手段とを
具備する、排ガスダストの処理装置。
【請求項８】
冷却手段がスブレー塔とその後段に設けられた少なくとも一基のコンデンサとからなる請求項７に記載の排ガスダストの処理装置。
【請求項９】
冷却手段が加熱ガスを温度５〜１０℃に冷却する請求項７または８に記載の排ガスダストの処理装置。
【請求項１０】
水銀回収タンクが、ｐＨ８〜１２に調整した上記凝縮水を蓄える、請求項７〜９のいずれかに記載の排ガスダストの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセメント焼成キルン、石炭火力発電所や医療廃棄物焼却装置、下水汚泥の焼却処理装置などの施設から出る排ガス中に含まれるダストの処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境中への水銀排出をさらに削減することが求められている。また、石炭灰のセメント原料化などのように事業活動で発生する廃棄物のリサイクルの努力が進められている。
【０００３】
例えば、セメント焼成キルンにおける排ガスは、原料の予熱装置および集塵機を経て煙突から排出される。予熱装置では、石灰石や粘土などのセメント原料粉末が高温の排ガスと熱交換して予熱、仮焼処理される。集塵機で捕集するダストは焼成キルンに戻されて原料として再使用される。セメント焼成キルンにおいては、近年さまざまな廃棄物を原料として受け入れるようになってきたこともあり、このダストに含まれる水銀が再び焼成キルンに戻され系内を循環蓄積されることが問題となってきている。
【０００４】
そこで、これら水銀を除去するために、例えば、原料に含まれる水銀及び水銀化合物をガス化して吸着除去する方法などが行われている（特許文献１など）。
【特許文献１】特開２００３−１９２４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のようなセメント焼成キルンのみならず、石炭火力発電所や医療廃棄物焼却装置などから出る排ガス中は、ＮＯｘなどの有害成分を含むため、そのまま外部に排出することができない。そのため、排ガス処理では、高温部に還元剤として尿素などのアンモニア源を吹き込むことが一般的に行われている（無触媒脱硝）。この場合には排ガス中のアンモニアは温度降下に伴い排ガス中の酸性ガス（ＨＣｌ、ＳＯｘなど）と反応しアンモニウム塩として捕集ダスト中に取り込まれる。
【０００６】
排ガス中のダストに含まれる水銀を回収除去することは、前記のように一般的に行われているが、排ガス中のアンモニアについては、そのまま外部に排出されるのが実状である。
【０００７】
そこで、本発明は、排ガス中のダストに含まれる水銀を回収除去することに加え、アンモニアも同時に回収し、これを排ガス処理に再使用し得る、排ガスダストの処理方法及び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】
請求項１に係る発明は、アンモニウム塩と水銀を含む排ガスダストの処理方法において、
同ダストを加熱し、ダスト中のアンモニウム塩を熱分解してアンモニアガスを生じさせると共に水銀を揮散させる加熱工程と、
加熱工程から来るダストを、アンモニアガスと揮散水銀を含む加熱ガスから分離する分離工程と、
分離された加熱ガスを冷却し、同ガスから凝縮水を生じさせる冷却工程と、
上記凝縮水をガスから分離して蓄え、貯水中に金属水銀を生成させて回収する水銀回収工程と、
水銀除去後のガスからアンモニアを回収するアンモニア回収工程とを
含む、排ガスダストの処理方法である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、回収したアンモニアを排ガス処理用として再使用する、請求項ｌ記載の排ガスダストの処理方法である。
【００１０】
請求項３に係る発明は、分離工程で加熱ガスから分離されたダストを冷却し処理灰を生じさせる、請求項１または２に記載の排ガスダストの処理方法である。
【００１１】
請求項４に係る発明は、冷却工程において、加熱ガスをスプレー塔で直接冷却し、および／または、少なくとも一基のコンデンサで間接的に冷却する、請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスダストの処理方法である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、冷却工程において、加熱ガスを温度５〜１０℃に冷却する、請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスダストの処理方法である。
【００１３】
請求項６に係る発明は、水銀回収工程において、ｐＨ８〜１２に調整した上記凝縮水を水銀回収タンクに蓄える、請求項１〜５のいずれかに記載の排ガスダストの処理方法である。
【００１４】
請求項７に係る発明は、アンモニウム塩と水銀を含む排ガスダストの処理装置において、
同ダストを加熱し、ダスト中のアンモニウム塩を熱分解してアンモニアガスを生じさせると共に水銀を揮散させる加熱手段と、
加熱手段から来るダストを、アンモニアガスと揮散水銀を含む加熱ガスから分離する分離手段と、
分離された加熱ガスを冷却し、同ガスから凝縮水を生じさせる冷却手段と、
上記凝縮水をガスから分離して蓄え、貯水中に金属水銀を生成させて回収する水銀回収タンクと、
水銀除去後のガスからアンモニアを回収するアンモニア回収手段とを
具備する、排ガスダストの処理装置である。
【００１５】
請求項８に係る発明は、冷却手段がスブレー塔とその後段に設けられた少なくとも一基のコンデンサとからなる請求項７に記載の排ガスダストの処理装置である。
【００１６】
請求項９に係る発明は、冷却手段が加熱ガスを温度５〜１０℃に冷却する請求項７または８に記載の排ガスダストの処理装置である。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、水銀回収タンクが、ｐＨ８〜１２に調整した上記凝縮水を蓄える、請求項７〜９のいずれかに記載の排ガスダストの処理装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アンモニウム塩と水銀を含む排ガスダストを加熱し、ダスト中のアンモニウム塩を熱分解してアンモニアガスを生じさせると共に水銀を揮散させる、次いで
ダストを、アンモニアガスと揮散水銀を含む加熱ガスから分離し、分離加熱ガスを冷却して同ガスから凝縮水を生じさせ、同水をガスから分離して蓄えて貯水中に金属水銀を生成させて回収し、水銀除去後のガスからアンモニアを回収することで、ダスト中の水銀成分のほぼ全量を金属状態で回収することができると共に、加熱ガスからアンモニアを回収して排ガス処理における脱硝用として再使用することができる。
【００１９】
加えて、ダストから生じる処理灰はセメント原料等に再使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例を示す。
【００２１】
実施例１
本発明による処理プロセスは、ダストの加熱器→ダストフィルタ→スプレー塔→コンデンサ→循環ファンからなる循環ガス処理装置を主体として構成される（図１参照）。加熱器では供給されるダストを３５０〜４００℃に加熱することによりダスト中に含まれる水分、水銀、ＶＯＣ、および、アンモニウム塩の熱分解により生じたアンモニアガス（例えばＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋ＨＣｌ）などを循環ガス中に放出させる。
【００２２】
図２は、実際のダストを用いた水銀の揮散性を調べた結果を示す。同図から分かるように、処理温度が３５０℃以上であれば、ダスト中に存在する水銀のほぼ全量を揮散させることができる。
【００２３】
ダストフィルタでは圧縮空気によってエレメントの逆洗を行うが、この空気は循環ファンにより加熱器→ダストフィルタ→スプレー塔→コンデンサを循環して、前述の水銀、ＶＯＣ、アンモニアのキャリアとして作用する。
【００２４】
高度な水銀回収効率を得るためにはコンデンサは図１に記すように２段階で設置するのが望ましい。すなわち、まず循環ガスをコンデンサ前段で冷却水により温度３０〜４０℃にまで間接冷却したのち、さらにコンデンサ後段でチラー水により温度５〜１０℃まで間接冷却する。
【００２５】
図３は水銀における蒸気圧と温度との関係を示すグラフである。この図において、１ｏｇＰが−１より大きければ、水銀の揮散がし易いことが知られている（例えば；日立造船技報、第３７巻、第３号）。これは、１ｏｇＰが−１より小さければ水銀は液体状態で安定であることを示している。よって、前記循環ガスの冷却温度は、１ｏｇＰが−１より小さくなるように、低くすることが好ましいが、冷却による水銀回収率と、冷却手段などを冷却に要するコストを考慮すると、前記冷却温度の範囲とすることが好ましい。
【００２６】
コンデンサで疑縮した水分および水銀やＶＯＣはドレンタンクに送られる。ドレンタンクでは水銀が金属状態で沈降分離する。スプレー塔ではドレンタンクの上澄水（以下ドレン水と称する）が循環しており、このドレン水が循環ガスと液ガス接蝕して循環ガス中に含まれる水溶性のＨｇＣｌ２をドレン水中に吸収除去する。ＨｇＣｌ２はドレンタンク内に滞留する間に還元され、やがて金属状態で沈降分離する。
【００２７】
ドレン水はｐＨ＝８〜１２、好ましくはｐＨ＝９〜１１で維持されており、加熱器で加熱分解して生じたアンモニアガスは、これを含む循環ガスとドレン水の液ガス接蝕ではアルカリ性のドレン水中には吸収されない。
【００２８】
図１に示すように、ダストフィルタで逆洗用として供給される圧縮空気と、ダストが持ち込む水分により余剰となる循環ガスを、圧力調整弁を介してセメント製造設備のセメントキルンへ戻し、このガス中のアンモニアを同クルンから出る排ガスの無触媒脱硝処理に再使用する。
【００２９】
スプレー塔を通過した循環ガスは水分飽和状態になっているので、以降減温に伴い水分凝縮を生じる。従ってコンデンサで塩類析出による閉塞といった問題を生じることが全くない。ここで、ドレン水のｐＨはアルカリ性であることが必須であるが、１０程度であれば水銀の還元およびアンモニアガスの吸収のいずれの観点からも充分な効果が得られる。もちろんｐＨが高くても同様の効果は得られるが、極度にｐHを高くすることは、アルカリ薬剤を無駄に消費するのみで不経済であると共に、装置の腐食などの問題が発生するため、これらを考慮すると、前記ｐH範囲にすることが好ましい。
【００３０】
他方、加熱器を通過した加熱ダストは以降のハンドリングに支障のないように冷却器で冷却され、生じた処理灰はセメント製造装置へ送られ、セメント原料等に再使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による排ガスダストの処理方法および装置の例を示すフローシートである。
【図２】温度と水銀の揮散率の関係を示すグラフである。
【図３】水銀における蒸気圧と温度の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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