特許 7074425 排ガスからの水銀除去方法及びこの方法を用いた廃棄物処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】排ガスからの水銀除去方法及びこの方法を用いた廃棄物処理装置

(51)【国際特許分類】

   F23J 15/00 20060101AFI20220517BHJP

【ＦＩ】

F23J15/00 J

F23J15/00 F

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017028068

(22)【出願日】2017-02-17

(65)【公開番号】P2018132276

(43)【公開日】2018-08-23

【審査請求日】2019-10-03

【審判番号】

【審判請求日】2021-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】特許業務法人なじま特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三島 俊一

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 正人

(72)【発明者】

【氏名】山本 昌幸

【合議体】

【審判長】林 茂樹

【審判官】河内 誠

【審判官】山崎 勝司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２３７０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０２１０５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１３６１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１４０６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０２１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３２６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－３３０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－９７３２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F23J 15/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物焼却炉からの排ガスを洗煙水と接触させてＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘを洗煙水に吸収させて除去する排煙処理塔の後段に水銀吸着塔を配置して、排ガスに含まれる水銀を除去する排ガスからの水銀除去方法であって、
排煙処理塔よりも後段で排ガス中の水銀濃度を測定し、水銀濃度が設定値を超えたときに、高温空気により水銀吸着塔を加熱しつつ、水銀吸着塔に排ガスを供給し、かつ、水銀吸着塔に排ガスを供給するに先立ち、水銀吸着塔で処理された排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの誘引力を通常運転時より強くしておくことを特徴とする排ガスからの水銀除去方法。

【請求項2】

水銀吸着塔と並列にバイパスラインを設け、排ガス中の水銀濃度が設定値よりも低いときには、このバイパスラインを通じて排ガスを煙突に送ることを特徴とする請求項１に記載の排ガスからの水銀除去方法。

【請求項3】

前記水銀吸着塔及び前記バイパスラインを、排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの出口側に接続し、結露の発生を防止することを特徴とする請求項２に記載の排ガスからの水銀除去方法。

【請求項4】

排ガス中の水銀濃度の測定を、煙突で行うことを特徴とする請求項１に記載の排ガスからの水銀除去方法。

【請求項5】

前記高温空気として、白煙防止空気を用いることを特徴とする請求項１に記載の排ガスからの水銀除去方法。

【請求項6】

廃棄物焼却炉と、廃棄物焼却炉からの排ガスを洗煙水と接触させてＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘを洗煙水に吸収させて除去する排煙処理塔とを含む廃棄物処理装置であって、
排煙処理塔の後段に配置された水銀吸着塔と、
排煙処理塔よりも後段に配置された水銀濃度計と、
排ガス中の水銀濃度が設定値を超えたときに、高温空気により水銀吸着塔を加熱しつつ、水銀吸着塔に排ガスを供給する制御装置とを備え、
この制御装置は、水銀吸着塔に排ガスを供給するに先立ち、水銀吸着塔で処理された排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの誘引力を通常運転時より強くしておく機能を備えたものであることを特徴とする廃棄物処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物焼却炉の排ガスからの水銀除去方法及びこの方法を用いた廃棄物処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

廃棄物焼却炉の排ガス中には、廃棄物由来の水銀が含まれていることがある。このような排ガス中に含まれる水銀を除去するために、活性炭などの吸着剤を用いることが一般的である。例えば特許文献１には、キルンで発生した排ガスを吸着塔に導いて水銀などの有害物質を吸着させる方法が開示されている。またこの特許文献１には、吸着塔を複数台並列に配置し、排ガス中の水銀の測定結果に基づいて流路を切り替えることも記載されている。

【0003】

一般に、水銀の吸着塔は使用温度が高くないことや、予め排ガス中から灰分等を取り除いておく必要があることなどの理由によって、排煙処理塔（スクラバ）の後段に配置されることが多い。しかし排煙処理塔の出口では排ガス中の水蒸気が飽和状態となるため、わずかでも温度が低下すると吸着剤の表面で結露が発生し、結露水が水銀の吸着を阻害してしまうという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２０２１０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、排煙処理塔の後段に水銀吸着塔を配置した場合にも、結露水による水銀の吸着阻害を生ずることのない排ガスからの水銀除去方法及びこの方法を用いた廃棄物処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するためになされた本発明は、廃棄物焼却炉からの排ガスを洗煙水と接触させてＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘを洗煙水に吸収させて除去する排煙処理塔の後段に水銀吸着塔を配置して、排ガスに含まれる水銀を除去する排ガスからの水銀除去方法であって、排煙処理塔よりも後段で排ガス中の水銀濃度を測定し、水銀濃度が設定値を超えたときに、高温空気により水銀吸着塔を加熱しつつ、水銀吸着塔に排ガスを供給し、かつ、水銀吸着塔に排ガスを供給するに先立ち、水銀吸着塔で処理された排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの誘引力を通常運転時より強くしておくことを特徴とするものである。

【0007】

本発明においては、水銀吸着塔に排ガスを供給するに先立ち、水銀吸着塔で処理された排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの誘引力を通常運転時より強くしておく。また本発明においては、水銀吸着塔と並列にバイパスラインを設け、排ガス中の水銀濃度が設定値よりも低いときには、このバイパスラインを通じて排ガスを煙突に送ることが好ましく、このバイパスライン及び水銀吸着塔を、排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの出口側に接続し、結露の発生を防止することがより好ましい。また、排ガス中の水銀濃度の測定を、煙突で行うことができる。なお、前記高温空気として、白煙防止空気を用いることができる。

【0008】

さらに、上記の課題を解決するためになされた本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物焼却炉と、廃棄物焼却炉からの排ガスを洗煙水と接触させてＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘを洗煙水に吸収させて除去する排煙処理塔とを含む廃棄物処理装置であって、排煙処理塔の後段に配置された水銀吸着塔と、排煙処理塔よりも後段に配置された水銀濃度計と、排ガス中の水銀濃度が設定値を超えたときに、高温空気により水銀吸着塔を加熱しつつ、水銀吸着塔に排ガスを供給する制御装置とを備え、この制御装置は、水銀吸着塔に排ガスを供給するに先立ち、水銀吸着塔で処理された排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの誘引力を通常運転時より強くしておく機能を備えたものであることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の排ガスからの水銀除去方法によれば、排ガス中の水銀濃度が設定値を超えたときに、高温空気により水銀吸着塔を加熱しつつ水銀吸着塔に排ガスを供給するため、吸着剤に結露が発生することがなくなり、吸着剤が乾燥した状態で排ガス中の水銀を吸着させることができる。したがって結露水による水銀の吸着阻害を生ずることがない。しかも、排ガス中の水銀濃度が設定値を超えない場合には水銀吸着塔に排ガスは供給されないので、吸着剤の寿命を延ばすことができる。

【0010】

また、水銀吸着塔に排ガスを供給するに先立ち、水銀吸着塔で処理された排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの誘引力を通常運転時より強くしておくことにより、切り替え時における廃棄物焼却炉の急激な圧力変動を緩和することができる。さらに、水銀吸着塔と並列に設けたバイパスラインを排ガスを煙突に誘引する誘引ファンの出口側に接続すれば、誘引ファンの断熱圧縮効果により排ガス温度が上昇するので、結露の発生を防止することができる。

【0011】

また本発明の廃棄物処理装置は、排ガスを洗煙水と接触させてＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘを洗煙水に吸収させて除去する排煙処理塔の後段に配置された水銀吸着塔と、排煙処理塔よりも後段に配置された水銀濃度計と、排ガス中の水銀濃度が設定値を超えたときに、高温空気により水銀吸着塔を加熱しつつ、水銀吸着塔に排ガスを供給する制御装置とを備えたものであるため、上記した排ガスからの水銀除去を確実に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態を説明する概略図である。

【図2】本発明の第２の実施形態を説明する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の概略図であり、１は廃棄物焼却炉、２はこの廃棄物焼却炉１に廃棄物である汚泥を投入するための汚泥ポンプである。本実施形態の廃棄物焼却炉１は下水脱水汚泥を８５０℃以上の高温で焼却する流動床炉であり、炉底部の散気手段３から流動空気を吹き込むことにより流動媒体を流動させて高温の砂層を形成し、投入された脱水汚泥を瞬時に燃焼させるものである。しかし本発明においては廃棄物焼却炉１の種類は流動床炉に限定されるものではなく、任意の形式の焼却炉とすることができる。

【0014】

廃棄物焼却炉１からの排ガスは、まず流動空気予熱器４において流動空気ブロワ５から供給される流動空気を加熱し、次に白煙防止器６において白煙防止ファン７から供給される白煙防止空気を加熱する。加熱された流動空気は前記した散気手段３に供給され、加熱された白煙防止空気はダクト８により後段に送られ、高温空気として使用される。

【0015】

流動空気予熱器４と白煙防止器６とにおいて空気を加熱することにより排ガスは熱を奪われ温度が低下するが、その温度はなお数百℃であるため、冷却塔９においてさらに冷却される。冷却塔９はノズル１０から工水を散布し、その蒸発熱を排ガスから奪うことによって排ガスを冷却する塔である。この冷却塔９により冷却された排ガスは集塵機１１に送られる。

【0016】

集塵機１１はフィルタエレメントとして濾布を使用するバグフィルタ、またはフィルタエレメントとして多孔質セラミックを使用するセラミックフィルタである。バグフィルタに較べてセラミックフィルタは耐熱性に優れるため、冷却塔９を必要としないこともある。排ガス中の焼却灰は集塵機１１のフィルタエレメントによりろ過されて分離され、下方に取り出される。しかし、ＳＯ_Ｘ、ＮＯ_Ｘなどのガス成分は集塵機１１を通過し、排煙処理塔１２で除去される。

【0017】

排煙処理塔１２は、廃棄物焼却炉１からの排ガスを処理する設備である。排煙処理塔１２は塔上部から噴霧される洗煙水と排ガスとを接触させ、ＳＯ_Ｘ、ＮＯ_Ｘなどを洗煙水に吸収させて除去する。このように排ガスは洗煙水と接触するため、排煙処理塔１２を通過した排ガスは水蒸気が飽和状態となっている。

【0018】

排煙処理塔１２の後段には水銀吸着塔１３と、これに並列なバイパスライン１４とが設置されている。水銀吸着塔１３には吸着剤が充填されており、排ガス中の水銀を吸着する。しかし前記したように水銀吸着塔１３に供給される排ガスは水蒸気が飽和状態にあり、結露を生じるおそれがある。そこで本発明ではダクト８を分岐させて高温空気の一部を水銀吸着塔１３に送って加熱し、結露の発生を防止している。

【0019】

本発明では、排煙処理塔１２よりも後段で排ガス中の水銀濃度を測定する。この実施形態では煙突１７に水銀濃度計１８が設置されており、大気中に放出される最終段階における排ガス中の水銀濃度を測定している。測定された水銀濃度が設定値を超えたときに、制御装置２０がバイパスライン１４のバルブ１５を閉じ、水銀吸着塔１３のバルブ１６を開いて水銀吸着塔１３に排ガスを供給し、水銀を吸着除去する。しかし測定された水銀濃度が設定値よりも低い時には、排ガスは水銀吸着塔１３に供給されず、バイパスライン１４を通過して誘引ファン１９により煙突１７に送られ大気中に排出される。

【0020】

このように、本発明では排ガスを水銀吸着塔１３に供給するときにのみ制御装置２０が高温空気の一部を水銀吸着塔１３に送って吸着剤の結露を防止するが、その他の通常運転時にはダクト８を流れる高温空気（白煙防止空気）の全てを煙突１７に供給し、白煙を防止する。このため水銀吸着塔１３を加熱するために別の熱源は不要であり、しかも白煙防止効果が損なわれることもない。

【0021】

なお、水銀濃度計１８により測定された排ガス中の水銀濃度が上昇し始めたときに、制御装置２０は誘引ファン１９の出力を所定値まで徐々に高めておくものとする。このように水銀吸着塔１３に排ガスを供給するに先立ち、誘引ファン１９の誘引力を通常運転時より強くしておけば、排ガスをバイパスライン１４から水銀吸着塔１３に切り替えたときの、水銀吸着塔１３の圧損の影響をなくし、廃棄物焼却炉１の急激な圧力変動を緩和することができる利点がある。

【0022】

以上に説明した第１の実施形態では、バイパスライン１４の出口は排ガスを煙突１７に誘引する誘引ファン１９の入口側に接続されている。しかし図２に示す第２の実施形態では、水銀吸着塔１３及びバイパスライン１４を誘引ファン１９の出口側に接続した。これにより、ブロワの容量と消費電力を低減することができる。また、誘引ファン１９の出口側では誘引ファンの断熱圧縮効果により排ガス温度が入り口側より上昇するので、その温度上昇分だけ高温空気の使用を減らすことができ、高温空気の更なる有効活用ができる。

【0023】

以上に説明したように、本発明によれば、排ガスを洗煙水と接触させてＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘを洗煙水に吸収させて除去する排煙処理塔１２の後段に水銀吸着塔１３を配置した場合にも結露の発生がなくなり、結露水による水銀の吸着阻害を生ずることなく、排ガス中の水銀を効率よく吸着除去することができる。

【符号の説明】

【0024】

１ 廃棄物焼却炉
２ 汚泥ポンプ
３ 散気手段
４ 流動空気予熱器
５ 流動空気ブロワ
６ 白煙防止器
７ 白煙防止ファン
８ ダクト
９ 冷却塔
１０ ノズル
１１ 集塵機
１２ 排煙処理塔
１３ 水銀吸着塔
１４ バイパスライン
１５ バルブ
１６ バルブ
１７ 煙突
１８ 水銀濃度計
１９ 誘引ファン
２０ 制御装置

【図1】

【図2】