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発明の名称 排ガス処理方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−179052(P2001−179052A)
公開日 平成13年7月3日(2001.7.3)
出願番号 特願平11−370305
出願日 平成11年12月27日(1999.12.27)
代理人 【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹 (外2名)
【テーマコード(参考)】
4D002
4D012
【Fターム(参考)】
4D002 AA19 AA21 AB01 BA03 BA04 BA14 CA08 CA11 DA05 DA06 DA11 DA12 DA16 DA41 EA08 EA14 FA02 
4D012 CA12 CC07 CD03 CG01 CG05 CH01 CH10
発明者 渡部 輝雄
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 燃焼排ガス中の有機塩素化合物を除去する排ガス処理方法であって、前記排ガス中にアルカリ薬剤を添加して、前記排ガス中の酸性成分と反応させて固形の反応生成物を得る工程と、前記反応生成物を含む固形分を集塵器により除去する工程と、前記集塵器を通過した排ガス中に粉状の炭素質吸着剤を注入して粒子状の有機塩素化合物を該炭素質吸着剤に吸着させる工程と、前記粉状の炭素質吸着剤を含む排ガスを粒状の炭素質吸着剤が充填されている移動層式の吸着塔に導いて通過させることにより、前記粉状の炭素質吸着剤と前記排ガス中のガス状の有機塩素化合物を除去する工程と、前記吸着塔から取り出した前記炭素質吸着剤を脱離・再生する工程と、脱離・再生後の粒状の炭素質吸着剤を前記吸着塔に返送する工程と、を備えている排ガス処理方法。
【請求項2】 前記脱離・再生後の炭素質吸着剤を粒径により区分する工程をさらに備え、分離した粉状の炭素質吸着剤を前記集塵器を通過した排ガス中に注入する請求項1記載の排ガス処理方法。
【請求項3】 前記集塵器を通過した排ガス中に高活性を有する粉状の炭素質吸着剤を追加注入する請求項1あるいは2に記載の排ガス処理方法。
【請求項4】 燃焼排ガス中の有機塩素化合物を除去する排ガス処理装置であって、前記排ガス中にアルカリ薬剤を添加するアルカリ薬剤添加手段と、前記アルカリ薬剤添加後の排ガスが導かれる集塵器と、前記集塵器を通過した排ガス中に粉状の炭素質吸着剤を注入する炭素質吸着剤注入手段と、粒状の炭素質吸着剤が充填されており、前記粉状の炭素質吸着剤注入後の排ガスが導かれる移動層式の吸着塔と、前記吸着塔内の炭素質吸着剤を脱離・再生する脱離・再生器と、脱離・再生後の粒状の炭素質吸着剤を前記吸着塔に返送する第一の返送手段と、を備えている排ガス処理装置。
【請求項5】 前記脱離・再生後の炭素質吸着剤を粒径により区分する分離手段と、分離した粉状の炭素質吸着剤を前記炭素質吸着剤注入手段へと導く第二の返送手段と、をさらに備えている請求項4記載の排ガス処理装置。
【請求項6】 高活性を有する粉状の炭素質吸着剤を前記炭素質吸着剤注入手段に導く炭素質吸着剤供給手段をさらに備えている請求項4あるいは5に記載の排ガス処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスの処理方法及び装置に関し、特に、ダイオキシン類等の有害塩素化合物を含有する排ガスの処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】焼却炉、特に一般廃棄物の焼却炉の排ガスにはダイオキシン類やその前駆物質となる塩化水素等が含まれる。こうした有害塩素化合物を除去する方法としては、特開平9−234333号公報や特開平11−114374号公報に開示されているような消石灰と活性炭粉を煙道内に注入し、消石灰と塩化水素との反応によって塩化カルシウムを生成して固形化するとともにダイオキシン類を活性炭によって吸着したのちに、固形物をバグフィルター等の集塵器で除去する方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらの方法によれば、排ガス中のダイオキシン濃度が高い場合には、大量の活性炭粉を注入する必要があるため、ランニングコストが増大するという欠点がある。同時に、ダイオキシンを吸着した大量の活性炭粉の後処理も問題となる。
【0004】本発明は上記の問題点に鑑みて、高濃度のダイオキシン類を含む排ガスからダイオキシン類を確実に除去できるとともに、除去後の後処理も容易となる排ガス処理方法及び装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明に係る排ガス処理方法は、(1)排ガス中にアルカリ薬剤を添加して、この排ガス中の酸性成分と反応させて固形の反応生成物を得る工程と、(2)この反応生成物を含む固形分を集塵器により除去する工程と、(3)集塵器を通過した排ガス中に粉状の炭素質吸着剤を注入して粒子状の有機塩素化合物をこの炭素質吸着剤に吸着させる工程と、(4)粉状の炭素質吸着剤を含む排ガスを粒状の炭素質吸着剤が充填されている移動層式の吸着塔に導いて通過させることにより、粉状の炭素質吸着剤と排ガス中のガス状の有機塩素化合物を除去する工程と、(5)吸着塔から取り出した炭素質吸着剤を脱離・再生する工程と、(6)脱離・再生後の粒状の炭素質吸着剤を吸着塔に返送する工程と、を備えていることを特徴とする。
【0006】一方、本発明に係る排ガス処理装置は、(1)排ガス中にアルカリ薬剤を添加するアルカリ薬剤添加手段と、(2)アルカリ薬剤添加後の排ガスが導かれる集塵器と、(3)集塵器を通過した排ガス中に粉状の炭素質吸着剤を注入する炭素質吸着剤注入手段と、(4)粒状の炭素質吸着剤が充填されており、粉状の炭素質吸着剤注入後の排ガスが導かれる移動層式の吸着塔と、(5)吸着塔から取り出された炭素質吸着剤を脱離・再生する脱離・再生器と、(6)脱離・再生後の粒状の炭素質吸着剤を吸着塔に返送する第一の返送手段と、を備えていることを特徴とする。
【0007】本発明によれば、排ガス中にアルカリ薬剤を添加することで、まず、塩化水素等の酸性成分がアルカリ薬剤と反応して固形の反応生成物を生成し、集塵器により除去される。この集塵器で集められた固形分にはダイオキシン類はほとんど含まれないので後処理は容易である。処理後の排ガスに粉状の炭素質吸着剤を注入することで、排ガス中のダイオキシン類のうち、主として粒子状のダイオキシン類がこの粉状の炭素質吸着剤に吸着される。続いて、この排ガスを移動層式の吸着塔へと導くことにより、排ガス中のダイオキシン類のうち残るガス状のダイオキシン類が吸着塔内の粒子状の炭素質吸着剤に吸着されるとともに、粒子状のダイオキシン類を吸着している粉状の炭素質吸着剤も吸着除去される。ダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤を脱離・再生塔で加熱することで、ダイオキシン類は熱分解され、炭素質吸着剤の再生も行われる。ダイオキシン類の全てを粉状の炭素質吸着剤で吸着する必要がないので、ダイオキシン類の濃度が高い場合でも粉状の炭素質吸着剤の投入量が少なくて済む。また、排ガスからの除去後の固形物、炭素質吸着剤の後処理が容易となる。
【0008】本発明は、脱離・再生後の炭素質吸着剤を粒径により区分する工程をさらに備え、分離した粉状の炭素質吸着剤を集塵器を通過した排ガス中に注入する排ガス処理方法、脱離・再生後の炭素質吸着剤を粒径により区分する分離手段と、分離した粉状の炭素質吸着剤を炭素質吸着剤注入手段へと導く第二の返送手段と、をさらに備えている排ガス処理装置であってもよい。粉状の炭素質吸着剤を脱離・再生後に再使用することにより、さらにランニングコストを下げることができる。
【0009】集塵器を通過した排ガス中に高活性を有する新品の粉状炭素質吸着剤を追加注入する排ガス処理方法、高活性を有する新品の粉状炭素質吸着剤を炭素質吸着剤注入手段に導く炭素質吸着剤供給手段をさらに備えている排ガス処理装置であってもよい。再生された炭素質吸着剤は、再生に伴い吸着性能が低下するが、高活性の炭素質吸着剤を追加投入することで、全体的な吸着性能を維持することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明に係る排ガス処理装置の好適な実施形態を示す概略図である。
【0011】この装置は、集塵器10と吸着反応器20と煙突30とがラインL11とL12により直列に接続されて構成されている。集塵器10にはラインL10を介して処理対象の排ガスが導入されるものであり、例えばバグフィルタや電気式集塵器などの乾式集塵器である。ラインL10には、アルカリ薬剤供給装置40からアルカリ薬剤を導入するラインL30が接続されている。このアルカリ薬剤としては例えば、消石灰(Ca(OH)2)が用いられる。一方、ラインL11には、炭素質吸着剤供給装置23から粉状の炭素質吸着剤、例えば平均粒径が1mm以下の活性炭を導入するラインL25が接続されている。そして、この炭素質吸着剤供給装置23は、炭素質吸着剤貯留タンク24とラインL24で接続されている。
【0012】吸着反応器20は内部に粒状の炭素質吸着剤、例えば平均粒径が4mm以上、好ましくは8〜9mmの活性炭が充填されており、これを導入された排ガスと直交する方向に移動させながら排ガスと接触させる直交流移動層式の吸着反応器である。吸着反応器20の下部はラインL20を介して脱離・再生器21へと接続される。脱離・再生器21は、導入された活性炭を移動させながら不活性ガス雰囲気中で加熱する構造を有する。この脱離・再生器21は、ラインL21を介して分離器22に接続されている。分離器22は、導入された活性炭を粒径に応じて粒状の活性炭と粉状の活性炭とに分離するものであり、粒状の活性炭を吸着反応器22へ戻すラインL22と粉状の活性炭を炭素質吸着剤供給装置へと導くラインL23とが接続されている。さらに、脱離・再生器21から延びるガスラインL40は、ラインL10のラインL30との接続部より上流に接続されている。
【0013】続いて、本実施形態の動作、すなわち、本発明に係る排ガス処理方法について説明する。ラインL10を流れる排ガスにアルカリ薬剤供給装置40からラインL30を介して消石灰が導入される。これにより、排ガス中の酸性ガス、特に塩化水素と消石灰が反応して不溶性の塩化カルシウムを始めとするカルシウム塩が生成され、ガス中で固形化する。こうして処理した排ガスを集塵器10に導いて通過させることにより、排ガス中のダストと固形化された酸性ガス成分が除去される。除去したダストとカルシウム塩は別途処理される。このとき、ダスト、カルシウム塩中には、ダイオキシン類がほとんど含まれないのでその後処理は容易である。
【0014】集塵器10を通過した排ガスはラインL11を流れる間に、炭素質吸着剤供給装置23からラインL25を介して送られる活性炭粉と混合される。これにより、排ガス中の主として粒子状のダイオキシン類が活性炭粉に吸着される。処理後の排ガスは吸着反応器20へと導入され、活性炭粉と排ガス中に残っているガス状のダイオキシン類が吸着反応器20内の粒状の活性炭の表面に付着あるいは吸着される。この結果、ダイオキシン類の大部分を除去することができる。こうして処理された排ガスは、ラインL12、煙突30を介して大気中へと放出される。
【0015】吸着反応器20内でダイオキシン類を吸着した活性炭(活性炭粉を含む)は、ラインL20を介して脱離・再生器21へと送られ、不活性ガス中で加熱されることにより、吸着されていたダイオキシン類を始めとする有害物質が脱離・分解されることで、活性炭自体が再生される。塩素ガス、亜硫酸ガス等を含む脱離ガスは、ラインL40を介してラインL10へと送られ、アルカリ薬剤の添加によってカルシウム塩として固形化され、集塵器10で回収・除去される。
【0016】再生された活性炭(活性炭粉を含む)は、分離器22へ送られ、粒状の活性炭と粉状の活性炭とに分けられる。粒状の活性炭はラインL22を介して吸着反応器20の上部へと戻されることで循環され、粉状の活性炭はラインL23を介して炭素質吸着剤供給装置23へと戻されることで、こちらも循環される。活性炭は脱離・再生に伴い吸着性能が低下するため、その性能低下を補償するため、新品の高活性の活性炭粉を炭素質吸着剤貯留タンク24からラインL24を介して炭素質吸着剤供給装置23へと供給することが好ましい。
【0017】本発明では、粒状のダイオキシン類の除去効率が高い活性炭粉とガス状のダイオキシン類の除去効率が高い粒状の活性炭とを併用することにより、粒状、ガス状いずれのダイオキシン類も効率良く除去することができるとともに、活性炭粉、粒状の活性炭を単独で使用する場合に比べてそれぞれの使用量を減らすことができ、装置もコンパクトなもので済むという利点が有る。
【0018】活性炭粉は本実施形態のように循環させることなく、使用済みの活性炭粉を焼却炉に導いて処理してもよい。また、ダイオキシン濃度が高くない場合には、新品の活性炭の追加は省いてもよい。
【0019】炭素質吸着剤としては、石炭等の炭素含有物質にバインダーを添加して成形後、熱処理又は水蒸気、空気などで賦活して得られた活性炭、活性コークス、活性チャー、あるいは、これらにバナジウム、鉄、銅等の化合物を担持させた炭素質吸着剤を好適に用いることができる。また、アルカリ薬剤としては、カルシウム、マグネシウムの水酸化物、これらの酸化物、これらの炭酸塩あるいは石灰石、ドロマイト等のこれらの化合物を含む鉱物やダストを用いることができる。
【0020】
【実施例】本発明者は、本発明に係る排ガス処理装置及び排ガス処理方法のダイオキシン除去効率の向上及び炭素質吸着剤の使用量低減効果を確認する比較実験を行ったので、以下、その結果について説明する。
【0021】実施例図1に示される装置でダイオキシン類を80ng/m3(Normal)含む排ガス(約40000m3/h)に消石灰を0.8〜1.6g/m3(Normal)投入し、活性炭粉(平均粒径15μm)を80〜100mg/m3(Normal)投入して処理した。吸着反応器には、平均粒径4mmの粒状活性炭を40000リットル充填し、その滞留時間は300〜600時間とした。脱離・再生器では、400〜450℃で滞留時間1〜2時間で処理した。
【0022】集塵器で回収したダスト中のダイオキシン濃度は0.05〜0.1ng/gダスト、吸着反応器通過後のダイオキシン濃度は検出限界の0.016ng/m3(Normal)以下であり、脱離・再生器での分解率は99.9%であった。
【0023】比較例1消石灰と活性炭粉を混合して実施例と同一組成、流量の排ガスに導入して集塵器で回収処理した。集塵器で回収したダスト中のダイオキシン濃度は0.5ng/gダスト、集塵器通過後のダイオキシン濃度は3〜8ng/m3(Normal)であった。処理後の排ガス中のダイオキシン濃度を実施例と同等に低下させるために、必要な活性炭粉の注入量は300〜350mg/m3(Normal)で、実施例の3〜4倍必要であった。
【0024】比較例2図1の装置において、活性炭粉を導入せずに排ガス処理を行った。その他の条件は実施例と同じに設定した。
【0025】集塵器で回収したダスト中のダイオキシン濃度は0.05〜0.1ng/gダスト、吸着反応器通過後のダイオキシン濃度は0.1ng/m3(Normal)であり、脱離・再生器での分解率は99.9%であった。
【0026】以上の比較実験結果から、本発明によるダイオキシン除去効率の向上及び活性炭(炭素質吸着剤)の使用量低減効果が確認された。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排ガスにアルカリ薬剤を添加して塩化水素を始めとする酸性ガスを固形化して集塵器で除去した後に、粉状の炭素質吸着剤を導入して排ガス中の粒状のダイオキシン類を吸着せしめ、粉状の炭素質吸着剤とガス状のダイオキシン類とを移動層式の吸着反応器に充填された粒状の炭素質吸着剤に吸着若しくは付着させて除去するので、ダイオキシン類を効率良く除去することができるとともに、後処理も容易でかつ、吸着剤等の使用量を低減することができる。




 

 


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