JP4701865B2 - 排ガスの処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物等を燃焼させた際に発生する排ガス中に含まれる酸性成分を除去する排ガスの処理方法に関する。

一般廃棄物や産業廃棄物等を焼却した際に発生する排ガスを処理するために、分散剤含有水酸化カルシウムスラリーを排ガスに添加することが特開平９−１２２４７１号に記載されている。特開平１１−１０４４４０号〜特開平１１−１０４４４３号には、水酸化マグネシウム又は酸化マグネシウムを排ガスに添加することが記載されている。
特開平９−１２２４７１号 特開平１１−１０４４４０号 特開平１１−１０４４４１号 特開平１１−１０４４４２号 特開平１１−１０４４４３号

本発明は、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムを用いて効率よく排ガスを処理することができる排ガスの処理方法を提供することを目的とする。

請求項１の排ガス処理方法は、排ガス処理剤を廃棄物焼却施設の排ガスに添加する排ガスの処理方法において、該排ガス処理剤が、排ガス中の酸性成分と反応して該酸性成分を排ガス中から除去するための酸性成分除去剤と、該酸性成分除去剤を水中に分散させるための分散剤とを含有するスラリーよりなる排ガス処理剤であり、前記酸性成分除去剤が水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムであり、前記廃棄物処理施設は集塵器を備えており、該集塵器よりも上流側の箇所に前記排ガス処理剤を添加し、該集塵器直前の煙道において重曹を添加することを特徴とするものである。

請求項２の排ガス処理方法は、請求項１において、前記廃棄物焼却施設はガス冷却塔又は減温塔を備えており、該ガス冷却塔又は減温塔において前記排ガス処理剤を添加することを特徴とするものである。

請求項３の排ガス処理方法は、請求項２において、前記廃棄物焼却施設のうち、２００〜６００℃の箇所において前記排ガス処理剤を添加することを特徴とするものである。

請求項４の排ガス処理方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記分散剤が、カルボキシル基を含有する水溶性ポリマー、該水溶性ポリマーの塩、ホスホン酸、ホスホン酸塩、ポリリン酸、及びポリリン酸塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするものである。

排ガスに本発明の排ガス処理剤を添加することにより、亜硫酸ガス（ＳＯ_２）等の酸性成分が水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムと反応して除去される。

水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムは主として微細粒子として排ガス処理剤のスラリー中に分散しているが、この排ガス処理剤が分散剤を含有しているので、排ガス処理剤の供給ラインや、煙道内への供給用ノズル等での水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムの分散性が向上して酸性成分の中和除去能力が向上する。また、ガス冷却塔あるいは減温塔内部での排ガス処理剤由来あるいは酸性成分との反応生成物由来のスケールの付着量を減少させることができる。

水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムは、酸性成分１分子あたりの中和除去に必要な添加量が苛性ソーダや消石灰などと比較して少ない。例えば、水酸化マグネシウムの場合、１モルのＳＯ_２に対する当量は５８．３ｇであり、苛性ソーダの８０ｇや消石灰の７４．１ｇと比較して２１〜２７％程度少ない。

また、水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムのスラリーと酸性成分との反応生成物は、苛性ソーダ水溶液や消石灰スラリーとの反応生成物に比べてスケールトラブルが起こりにくく、より高濃度、高添加量で用いることが出来る。

本発明の排ガス処理剤は、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの微粒子を分散剤によって水中に分散させたものである。

水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムは、なるべく粒径が小さいことが好ましく、具体的には平均粒径が３０μｍ以下であることが好ましく、１〜１０μｍであることがより好ましい。

スラリー中の水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムの濃度は、薄いとスラリーの添加量が多くなり、濃いと薬剤供給ラインやノズルを閉塞させる恐れがあるため、０．１〜４５重量％特に８〜２０重量％であることが好ましい。

分散剤としては、カルボキシル基を含有する水溶性ポリマー又はその塩、ホスホン酸又はその塩、ポリリン酸又はその塩などから選ばれる１種以上であることが好ましい。具体的に例えば、カルボキシル基を有する水溶性ポリマー又はその塩としてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などの重合性不飽和結合を有する不飽和カルボン酸の単独重合体、共重合体もしくはこれらと共重合可能な他の単量体との共重合体又はそれらのナトリウム塩などの塩である。共重合可能な他の単量体としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルアルコール、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシ−３−アリルオキシ−１−プロパンスルホン酸、イソブチレンなどが好適である。ホスホン酸又はその塩としては、ニトリロトリメチレンホスホン酸（ＮＴＭＰ）、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸（ＨＥＤＰ）、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸（ＥＤＴＰ）、ホスホノブタントリカルボン酸（ＰＢＴＣ）及びこれらの塩などがある。ポリリン酸又はその塩としては、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム及びこれらの塩などが好適である。

分散剤の添加量は、スラリー中に含有される水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの重量の０．００１〜１０％特に０．１〜１０％が好ましい。

本発明の排ガス処理剤は廃棄物焼却施設のうち、集塵器よりも上流側の箇所に添加することが好ましく、特にガス冷却塔又は減温塔などスラリー中の水分が瞬時に蒸発し、排ガス処理剤と酸性成分との反応生成物や排ガス処理剤の未反応分が固体として排出される箇所がより好ましい。本発明の排ガス処理剤が添加される箇所の温度としては、２００〜６００℃程度が好ましく、特に２５０〜５００℃がより好ましい。

本発明の排ガス処理剤は、廃棄物焼却施設における排ガスの酸性成分除去剤として単独で用いることも可能であるが、他の酸性成分除去剤と併用してもよい。例えば、本発明の排ガス処理剤をガス冷却塔や減温塔に添加する場合、ガス冷却塔や減温塔よりも下流側にある集塵器の手前の煙道において排ガス中に炭酸水素ナトリウムのアルカリ粉体を噴霧すると、より確実に排ガス中の酸性成分を除去することができる。

本発明のスラリー状の排ガス処理剤の添加量は、焼却炉から排出される排ガス中に含まれる塩化水素や硫黄酸化物などの酸性成分濃度に応じて決定するが、削減したい酸性成分濃度に対して水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムを１当量以上添加することが好ましい。また、本発明のスラリー状排ガス処理剤の添加位置よりも上流あるいは下流側の酸性成分の濃度によって添加量の制御を行うと、最小限の添加量で効率良く酸性成分の中和除去ができる上、反応生成物によるスケールトラブルを最小限に抑えることが可能となる。

この水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムと酸性成分との反応生成物である硫酸マグネシウムや亜硫酸マグネシウムは、消石灰と酸性成分との反応により生じる硫酸カルシウムや、苛性ソーダ又は重曹と酸性成分との反応により生じる硫酸ナトリウムと比較して溶解度が高いため、スケールトラブルが比較的少ない。因みに、これらの溶解度（ｇ／１００ｃｃ−水２０℃）は、石膏；０．２０５、硫酸ナトリウム（芒硝）；１６．０、硫酸マグネシウム；２５．２である。

ガス冷却塔あるいは減温塔で添加された水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムの粉体あるいはスラリーや、これらと酸性成分との反応生成物の多くは、下流側の集塵器にて飛灰とともに捕集される。水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムの粉体あるいはスラリーや、これらと酸性成分との反応生成物にはｐＨ緩衝性があるため、苛性ソーダや消石灰のように急激に飛灰のｐＨを上げることはない。例えば、未反応の苛性ソーダが飛灰側に移行した場合、飛灰のｐＨは１２．５を超えることがあり、鉛以外にもひ素やセレンなどの重金属が溶出しやすくなるが、水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムの粉体あるいはスラリーを用いた場合には、ｐＨ緩衝性があるためこのような問題は発生しない。

水酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウムを煙道に供給した場合、苛性ソーダを供給した場合と比較して煙道のアルカリ腐食が軽減される。

以下、実施例及び比較例について説明する。以下の実施例及び比較例では、図１に示す産業廃棄物焼却施設において、下記のようにして焼却排ガスに排ガス処理剤を添加し、集塵器であるバグフィルターにて飛灰を補集した。この飛灰の成分含有量と環境庁告示１３号試験の結果を表１に示す。また、各例における煙突排ガス中のＳＯ_２濃度の測定結果を表１に併せて示す。

比較例１
１０ｗｔ％水酸化マグネシウムスラリーにアクリル酸−２−ヒドロキシ−３−アリロキシプロパンスルホン酸共重合体Ｎａ塩３０ｗｔ％水溶液を１ｗｔ％混合した排ガス処理剤を１８Ｌ／分の割合（固形分として、約１００ｋｇ／ｈ）で減温塔内（約３００℃）に添加した。水酸化マグネシウムの平均粒径は約２μｍである。排ガス量は、約３５０００Ｎｍ^３／ｈであった。

比較例２
比較例１における水酸化マグネシウムスラリーの添加に加えて、バグフィルター手前煙道に消石灰粉末（平均粒径約１０μｍ）を０．６ｇ／Ｎｍ^３（約２０ｋｇ／ｈ）の割合で添加した。

実施例１
バグフィルター手前煙道に消石灰の代りに重曹（炭酸水素ナトリウム）粉末（平均粒径約１０μｍ）を０．６ｇ／Ｎｍ^３（約２０ｋｇ／ｈ）の割合で添加したこと以外は比較例２と同様とした。

比較例３
水酸化マグネシウムスラリーの代りに減温塔（約３００℃）に６ｗｔ％の苛性ソーダ水溶液を３０Ｌ／分の割合（固形分として約１００ｋｇ／ｈ）で添加したこと以外は、比較例１と同様とした。

比較例４
水酸化マグネシウムスラリーの代りに減温塔（約３００℃）に６ｗｔ％の苛性ソーダ水溶液を３０Ｌ／分の割合（固形分として約１００ｋｇ／ｈ）で添加したこと以外は、比較例２と同様とした。

比較例５
水酸化マグネシウムスラリーの代りに減温塔（約３００℃）に６ｗｔ％の苛性ソーダ水溶液を３０Ｌ／分の割合（固形分として約１００ｋｇ／ｈ）で添加したこと以外は、実施例１と同様とした。

表１の通り、減温塔に苛性ソーダを添加した比較例３〜５では、未反応の苛性ソーダがバグフィルターまで到達したことが原因で、捕集された飛灰の溶出液ｐＨは１３．０を超える値であった。このように高ｐＨであることにより、鉛の溶出濃度が高く、また、砒素やセレンも溶出する傾向であった。

一方、比較例１では、水酸化マグネシウムにｐＨ緩衝性があるため、苛性ソーダを添加した場合と比べて、飛灰の溶出液ｐＨを低く抑えることができている。比較例２，実施例１においてもバグフィルター手前煙道に添加したアルカリ剤のｐＨに影響されるのみであった。このとき、砒素およびセレンの溶出は検出下限値以下であった。比較例２では、バグフィルター手前煙道に添加した消石灰の影響により溶出液ｐＨが１２以上となり、鉛の溶出が認められた。実施例１では、バグフィルター手前煙道に添加した重曹のｐＨ緩衝性も影響し、鉛の溶出が比較例２および比較例４、５と比較して著しく少ない。

また、表１に示す通り、水酸化マグネシウムスラリーを添加した比較例１における煙突排ガス中のＳＯ_２濃度は、苛性ソーダを添加した比較例３の結果と同等であり、水酸化マグネシウムスラリーを吹込むことにより酸性ガス削減効果が十分に得られることがわかる。比較例２および実施例１においては、バグフィルター手前の煙道にアルカリ剤を添加することにより、より低濃度まで酸性ガスの除去が行えていることがわかる。

［参考例］
分散剤を水酸化マグネシウムスラリーに添加した際のスラリーの安定性について試験した。濃度８ｗｔ％の水酸化マグネシウムスラリーに表２に示す分散剤をスラリーに対し１、３、５又は１０ｗｔ％の割合で添加し、メスシリンダー中に液面高さ５ｃｍとなるように注いだ。このスラリー中の水酸化マグネシウム層の沈降高さを経時的に計測した。この結果を表２に示す。

対比のために、分散剤を全く添加しなかった場合における濃度８ｗｔ％、１０ｗｔ％、２０ｗｔ％、４０ｗｔ％水酸化マグネシウムスラリーの水酸化マグネシウム層の沈降高さの経時変化を併せて表２に示す。

表２より、Ｎｏ．２〜６のように分散剤を添加することにより、無添加のＮｏ．１に比べスラリー中の固形分の沈降が十分に抑制されることが認められる。

実施例に使用した焼却施設のフロー図である。

Claims (4)

1. 排ガス処理剤を廃棄物焼却施設の排ガスに添加する排ガスの処理方法において、該排ガス処理剤が、排ガス中の酸性成分と反応して該酸性成分を排ガス中から除去するための酸性成分除去剤と、該酸性成分除去剤を水中に分散させるための分散剤とを含有するスラリーよりなる排ガス処理剤であり、
   前記酸性成分除去剤が水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムであり、
   前記廃棄物処理施設は集塵器を備えており、該集塵器よりも上流側の箇所に前記排ガス処理剤を添加し、該集塵器直前の煙道において重曹を添加することを特徴とする排ガス処理方法。
2. 請求項１において、前記廃棄物焼却施設はガス冷却塔又は減温塔を備えており、該ガス冷却塔又は減温塔において前記排ガス処理剤を添加することを特徴とする排ガス処理方法。
3. 請求項２において、前記廃棄物焼却施設のうち、２００〜６００℃の箇所において前記排ガス処理剤を添加することを特徴とする排ガス処理方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記分散剤が、カルボキシル基を含有する水溶性ポリマー、該水溶性ポリマーの塩、ホスホン酸、ホスホン酸塩、ポリリン酸、及びポリリン酸塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする排ガス処理方法。

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