(57)【要約】【課題】流動性が高く、安定使用が可能であり、さらに、バッグフィルターを用いて飛灰を集塵する際、フィルターへの圧密が十分かつバッグフィルターの差圧が過大にならず、酸性ガスの除去効果の高い粉末状排ガス処理剤、及び、これを用いた排ガス処理方法を提供する。【解決手段】珪酸カルシウム水和物及び消石灰を混合してなる粉末状排ガス処理剤であって、該珪酸カルシウム水和物の粒径が１ｍｍ以下であり、該排ガス処理剤の圧縮度が１０〜３０％であることを特徴とする粉末状排ガス処理剤。かかる粉末状排ガス処理剤６を、焼却炉１とバッグフィルター３の間の煙道内で、排ガス４に供給して接触させる排ガス処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸カルシウム水和物及び消石灰を混合してなる粉末状排ガス処理剤であって、該珪酸カルシウム水和物の粒径が１ｍｍ以下であり、該排ガス処理剤の圧縮度が１０〜３０％であることを特徴とする粉末状排ガス処理剤。
【請求項２】
排ガス処理剤中の珪酸カルシウム水和物の含有量が１０〜３８質量％であり、珪酸カルシウム水和物および消石灰との合計が排ガス処理剤の９５質量％以上である請求項１に記載の粉末状排ガス処理剤。
【請求項３】
珪酸カルシウム水和物が多孔性であり、かつ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである請求項１又は２に記載の粉末状排ガス処理剤。
【請求項４】
珪酸カルシウム水和物の平均粒径は１００〜４００μｍであり、消石灰の粒子は、その９５質量％以上が１００μｍ以下の粒径を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉末状排ガス処理剤。
【請求項５】
圧縮度が１５〜２５％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉末状排ガス処理剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉末状排ガス処理剤を排ガスと接触させて酸性ガスを捕捉する排ガス処理方法。
【請求項７】
焼却炉及びバッグフィルターを有する排ガス処理設備において、焼却炉とバッグフィルターの間の煙道内で、粉末状排ガス処理剤を排ガスに供給して接触させる請求項６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、廃棄物焼却設備等から排出されるＨＣｌ、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の酸性ガスに優れた捕捉性能を発揮する粉末状排ガス処理剤及びこれを用いた排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、問題視されている大気汚染の主な原因の一つは、廃棄物焼却設備等から排出される排ガスであり、かかる排ガス中の有害物質の除去が切望されている。排ガス中に含まれる主な有害物質である、ＨＣｌ、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の酸性ガス、ダイオキシン類、及び重金属類を除去するための吸着剤として、強塩基性のカリウム、ナトリウム、カルシウム等の化合物からなる化学吸着剤、及びゼオライト、活性炭等の物理吸着剤が知られている。
【０００３】
上記化学吸着剤として、一般的には消石灰が使用されているが、排ガス中の酸性成分との反応率が低いため理論必要量の数倍も必要となり、生成する廃棄物量も多くなるという問題があった。また、特許文献１には、珪酸カルシウム水和物からなる塩化水素ガス捕捉材が開示されているが、珪酸カルシウム水和物のみでは、各種酸性排ガスの捕捉性能に限界があった。
【０００４】
そこで、消石灰、珪酸カルシウム水和物、及び活性炭を組み合わせた排ガス処理剤が提案されている。例えば、特許文献２には、珪酸カルシウム水和物、アルカリ化合物、活性炭、及び消石灰からなる粉末状ガス吸着剤が記載されている。また、特許文献３や特許文献４には、珪酸カルシウム水和物粒子、消石灰粒子、及び活性炭粒子を含む排ガス処理剤が記載されている。
【０００５】
これらの排ガス処理剤は、その成分として活性炭を必須成分として含んでいる。活性炭は比表面積が大きく、様々な有毒ガスを吸着することが一般的に知られており、物理吸着剤として広く使用されている。しかしながら、活性炭を排ガス処理剤として使用する場合、バッグフィルター等で捕集した飛灰の畜熱量が大きくなり、発熱、発火する場合がある。そして、この発熱は活性炭と消石灰との混合比率によっては発熱の危険性はさらに高められる。
【特許文献１】特許第２７６９２７３号公報
【特許文献２】特開平９−２４８４４７号公報
【特許文献３】特開２００１−２０５０４７号公報
【特許文献４】特開２００２−５８９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの従来技術では達成が困難であった、排ガス中の酸性物質の除去性が高く、かつ流動性に優れ、安定使用が可能であり、さらに、バッグフィルターを用いて飛灰を集塵する際、フィルターへの圧密が十分であり、かつバッグフィルターの差圧が過大にならず、飛灰の畜熱による問題も回避できるため、酸性ガスの除去効果の高い粉末状排ガス処理剤の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の目的を達成すべく研究を重ねたところ、珪酸カルシウム水和物及び消石灰を必須の成分とし、活性炭は必ずしも含まない成分からなる粉末状排ガス処理剤であっても、珪酸カルシウム水和物として適切な粒径を選び、かつ下記に定義する圧縮度が所定の範囲を有することにより、排ガス中の酸性物質の除去性が高く、かつ流動性が高く、安定使用が可能であり、酸性ガスの除去効果の高い粉末状排ガス処理剤となりうることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下を要旨とする粉末状排ガス処理剤及び排ガス処理方法にある。
（１）珪酸カルシウム水和物及び消石灰を混合してなる粉末状排ガス処理剤であって、該珪酸カルシウム水和物の粒径が１ｍｍ以下であり、該排ガス処理剤の圧縮度が１５〜３０％であることを特徴とする粉末状排ガス処理剤。
（２）排ガス処理剤中の珪酸カルシウム水和物の含有量が１０〜３８質量％であり、珪酸カルシウム水和物および消石灰の合計が排ガス処理剤の９５質量％以上である請求項１に記載の粉末状排ガス処理剤。
（３）珪酸カルシウム水和物が多孔性であり、かつ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである上記（１）又は（２）に記載の粉末状排ガス処理剤。
（４）珪酸カルシウム水和物の平均粒径は１００〜４００μｍであり、消石灰の粒子その９５質量％以上が１００μｍ以下である上記（１）〜（３）いずれかに記載の粉末状排ガス処理剤。
（５）圧縮度が１５〜２５％である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の粉末状排ガス処理剤。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の粉末状排ガス処理剤を排ガスと接触させて酸性ガスを捕捉する排ガス処理方法。
（７）焼却炉及びバッグフィルターを有する排ガス処理設備において、焼却炉とバッグフィルターの間の煙道内で、粉末状排ガス処理剤を排ガスに供給して接触させる上記（６）に記載の排ガス処理方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排ガス中の酸性物質の除去性が高く、流動性に優れ、安定使用が可能であり、さらに、バッグフィルターを用いて飛灰を集塵する際、フィルターへの圧密が十分であり、かつバッグフィルターの差圧が過大にならず、飛灰の畜熱に基づく問題も回避できるため、酸性ガスの除去効果の高い粉末状排ガス処理剤を実現できる。本発明の粉末状排ガス処理剤は、排ガス捕捉率が高い。
【００１０】
本発明において、活性炭を必ずしも必須成分として含まなくとも、何故に上記の如き優れた効果が達成できるかについては、必ずしも明らかではないが、ほぼ次のように推定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の粉末状排ガス処理剤における珪酸カルシウム水和物としては、その結晶形や水和量などについて特に制限はなく、公知のものを使用できる。例えば、珪石などの珪酸質原料とセメント、消石灰などの石灰質原料とを混合したスラリー状物に、発泡剤、気泡剤等の気泡生成剤を添加、混合した後、発泡、硬化させ、高温高圧水蒸気養生してなる無機多孔質の人工鉱物を好ましい例として挙げることができる。珪酸カルシウム水和物の具体的成分としては、トバモライト、ゾノトライト、ＣＳＨゲル等の珪酸カルシウム水和物の一種または二種以上を主成分とするものが挙げられる。特に、トバモライト結晶を主成分とする軽量発泡コンクリートの粉末が好ましい。
【００１２】
本発明の粉末状排ガス処理剤における消石灰としては、所謂、ＪＩＳの特号、１号、2号などのいずれのものも使用できる。
本明細書において、「圧縮度（％）」とは、ゆるめ嵩比重と固め嵩比重とから次の式により」算定される値を言う。
圧縮度（％）＝（Ｂ−Ａ）／Ｂ×１００
ここで、ゆるめ嵩比重（Ａ）とは、試料１００ｇをメスシンダー内に落下させ、そのときの容積を測定し、単位容積あたりの重さを言い、また、固め嵩比重（Ｂ）とは、上記のようにして試料１００ｇをメスシンダー内に落下させた後、メスシリンダーをタッピングさせてメスシリンダー内の試料の占める容積がそれ以上小さくならない安定した場合の容積を測定し、単位容積あたりの重さを言う。圧縮度の数値が小さいほど流動性が高く、大きいほどバッグフィルターへの圧密度が高いことを示す。
【００１３】
本発明の粉末状排ガス処理剤の圧縮度は、１０〜３０％であることが必要である。１０％未満であると、バッグフィルターへの圧密が十分に成されず、排ガスの捕捉効果が低下する。また、３０％を超えると、過剰な圧密度によりバッグフィルターの差圧が上昇し、焼却炉からの風量の低下、不完全な燃焼を引き起こし、安定的な排ガス処理が難しくなる。
【００１４】
本発明の粉末状排ガス処理剤の圧縮度である１０〜３０％という数値範囲は、良好な流動性を有し、そのため排ガス中への安定的な噴霧供給が可能であることを意味する。それとともに、差圧の過剰な上昇を招くことなくバッグフィルターへの圧密が十分となり、排ガスと接触できるため、高い排ガス捕捉効果が得られる。なかでも、圧縮度は、１５〜２５％が特に好ましい。
【００１５】
珪酸カルシウム水和物の粒径は１ｍｍ以下である。これは、焼却炉にて発生した高温の排ガスに粉末状排ガス処理剤を噴霧した場合、粒径が１ｍｍを超えると、排ガスの気流に乗らずに配管中に堆積してしまい、排ガスとともにバッグフィルターにて回収できない懸念がある。さらに、バッグフィルターまで到達したとしても、十分にフィルターに付着せず、排ガスの捕捉効果が十分得られない。本発明で、珪酸カルシウム水和物の粒径が１ｍｍ以下とは、珪酸カルシウム水和物粒子の９５質量％以上が、孔径１ｍｍの篩を通過する粒径を意味する。
【００１６】
本発明の粉末状排ガス処理剤は、粒径の大きな珪酸カルシウム水和物粒子中に、粒径の小さな消石灰粒子が取り込まれて、上記範囲の圧縮度を達成しているものである。上記範囲の圧縮度を有する粉末状排ガス処理剤を実現しやすいという点で、珪酸カルシウム水和物の平均粒径は好ましくは、１００〜４００μｍ、特に好ましくは２００〜３００μｍである。ここで珪酸カルシウム水和物の平均粒径は、次のようにして求めた値である。珪酸カルシウム水和物５０ｇをロータップシェーカーにセットされたＪＩＳ標準篩に投入し、１５分間振動させ、所定の目開きの篩を通過した質量を測定し、その割合を算出する。その割合が５０質量％となる篩の目開きを粒度分布曲線から求め、これを平均粒径とする。また、消石灰の粒子は、好ましくは、その９５質量％以上が１００μｍ以下であり、特に好ましくは、その９８質量％以上が１００μｍ以下であるのが好適である。
【００１７】
また、珪酸カルシウム水和物は多孔性であり、比表面積が好ましくは２０〜５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは２５〜４０ｍ２／ｇが好適である。比表面積が２０ｍ２／ｇ以上であると、排ガスとの接触面積が十分確保されるため、高い排ガス捕捉効果が得られるが、５０ｍ２／ｇを超えると、珪酸カルシウム水和物の製造コウストが増大し、経済的でないからである。
【００１８】
本発明の粉末状排ガス処理剤における珪酸カルシウム水和物の含有量は、排ガス処理剤中好ましくは１０〜３８質量％、特に好ましくは１５〜３５質量％である。１０質量％未満であると、珪酸カルシウム水和物の有する排ガス捕捉効果が十分に発揮できず、また、３８質量％を超えると、これにより得られる排ガス処理剤を使用した場合、ホッパーからの排ガス処理剤の円滑な流出が困難となり、安定操業ができにくくなるためである。また、粉末状排ガス処理剤における、珪酸カルシウム水和物および消石灰の合計が排ガス処理剤の９５質量％であることが好ましく、９８質量％以上であるのが特に好ましい。上記の含有比率が９５質量％より小さい場合には、排ガス処理性能が低下し好ましくない。
【００１９】
本発明の粉末状排ガス処理剤は、珪酸カルシウム水和物及び消石灰を必須の成分とするものであるが、必要に応じて他の成分も含有することができる。例えば、活性炭、ゼオライト、珪藻土などを任意に含有させられる。
【００２０】
本発明の粉末状排ガス処理剤の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、珪酸カルシウム水和物と消石灰を、ブレンダー等により上記した圧縮度が１０〜３０％となるように混合攪拌する方法が挙げられる。
【００２１】
本発明の粉末状排ガス処理剤を使用した排ガス処理方法は、粉末状排ガス処理剤を排ガスと接触させて酸性ガスを捕捉する方法である。
【００２２】
図１は、本発明の排ガス処理方法の一例を示す模式図である。１は焼却炉、２は冷却塔、３はバッグフィルター、４は排ガス、５は大気、６は粉末状排ガス処理剤を示す。焼却炉１から排出された排ガス４は、冷却塔２を経てバッグフィルター３に導入され、バッグフィルター３にてろ過された後、大気５に開放される。
【００２３】
本発明の排ガス処理方法の一例としては、図１のように、焼却炉１とバッグフィルター３の間の煙道内、好ましくは冷却塔２とバッグフィルター３の間の煙道内で、粉末状排ガス処理剤６を排ガス４に噴霧し、接触させる方法が挙げられる。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはもちろんである。例１〜３は実施例、例４〜６は比較例である。
[例１]
１ｍｍ以下に篩分けられた珪酸カルシウム水和物（平均粒径：２３０μｍ、比表面積：３５ｍ２／ｇ）と消石灰（９７質量％が粒径１００μｍ以下）とを十分にブレンダーで混合攪拌することにより、珪酸カルシウム水和物の含有率が全体の２２質量％、珪酸カルシウム水和物と消石灰との合計含有率が全体の１００質量％、圧縮度２１％の粉末状排ガス処理剤を得た。
[例２〜４]
珪酸カルシウム水和物と消石灰の混合割合、圧縮度を変えたこと以外は例１と同様にして、粉末状排ガス処理剤を得た。
[例５]
例１で使用した消石灰（９７質量％が粒径１００μｍ以下）のみをブレンダーで攪拌し、粉末状排ガス処理剤を得た。
[例６]
例１で使用した消石灰（９７質量％が粒径１００μｍ以下）と活性炭（９７質量％が粒径１００μｍ以下）とを十分にブレンダーで混合攪拌して、粉末状排ガス処理剤を得た。
【００２５】
例１〜例６において得られたこれらの粉末状排ガス処理剤の物性値を表１に示す。表１において、混合割合は、質量％である。
【００２６】
【表１】
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得られた粉末状排ガス処理剤を、図１のような設備において、冷却塔２とバッグフィルター３の間の煙道内で、ＨＣｌ，ＳＯｘ，ＮＯｘを含む排ガスに噴霧した。噴霧条件は、排ガス風量１Ｎｍ3／時wetに対し、排ガス処理剤１ｇの割合で噴霧した。排ガスの成分ごとに、粉末状排ガス処理剤の噴霧前の量に対し、バッグフィルター通過後の量を測定し、除去率を算出した。
【００２７】
噴霧特性：○：流動性が良好で、安定的に噴霧可能であった。
△：流動性に劣り、安定的な噴霧が不可能であった。
×：配管中に堆積してしまい、排ガスとともにバッグフィルターにて回収できなかった。
バッグフィルター状態：○：圧密度が十分であり、差圧も適当であった。
△：圧密度が不十分であった。
×：圧密度は十分であったが、差圧が過剰となった。
【００２８】
排ガス除去率及び評価結果を表２に示す。なお、例４の場合、排ガス処理剤のホッパーからの円滑な流出が困難になり、安定な操業ができ難たかった。
【００２９】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は排ガス中に含まれる塩素化合物、窒素酸化物、イオウ酸化物等の酸性有害物質が効率的に除去できるために、ゴミ焼却炉、ガラス溶解炉、
溶鉱炉などからの排出ガスの除去に広範に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の排ガス処理方法の一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００３２】
１：焼却炉、２：冷却塔、３：バッグフィルター、４：排ガス、５：大気、６：粉末状排ガス処理剤
【図１】
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