JP3335725B2 - 排ガスの処理方法及びその装置 - Google Patents

排ガスの処理方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塩化水素等の酸性物質
及び煤塵などの有害物質を含む排ガスを湿式洗浄除害す
る方法及び装置に関し、特に焼却炉排ガスの処理方法及
び処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】産業廃棄物等を焼却する焼却炉から排出
される排ガスには、多量の塩化水素をはじめとして、硫
黄酸化物、フッ化水素及び煤塵等の有害物質が含まれる
ことが多い。従来、このような有害物質を排ガスより除
去する方法として、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を中和剤と
して用いる湿式除害方法が知られている。この方法で
は、除去された有害物質は、水溶液中に塩化ナトリウ
ム、硫酸ナトリウム、フッ化ナトリウムなどの反応生成
物となって溶解し、排水されるのが通例であり、煤塵は
この排水中より分離され、別途処理される。このような
湿式法は、炉内または煙道中に消石灰等の中和剤を吹き
込む乾式法に比べ、有害物質を高い効率で除去すること
ができる利点がある。
【０００３】しかし、この方法は高価な苛性ソーダを使
用するため処理費が高いという難点がある。このため、
近年、中和剤として苛性ソーダに代えて、特開昭６３−
２４２３２２号記載のように、安価な水酸化マグネシウ
ムを使用する方法が提案されるようになってきた。水酸
化マグネシウムを中和剤とする方法においては排ガス中
の成分と中和剤との反応によって生成する塩化マグネシ
ウム、硫酸マグネシウムなどがナトリウム塩と同様に無
害であり、且つ溶解度が高いため水溶液として排水でき
るので、手間を要せず、また環境上問題がない。更に、
苛性ソーダ法では生成するフッ化ナトリウムが水溶性で
あるために、有害なフッ素イオンが排水中に混入してく
るが、水酸化マグネシウムを中和剤とする場合には生成
するフッ化マグネシウムが難溶性であるため、排水中に
溶解する有害なフッ化物の濃度を低くすることができる
という利点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水酸化
マグネシウムは水への溶解度が極めて低く、苛性ソーダ
法に比べて酸性物質との中和反応速度が遅いためガス吸
収の効率が低いという難点がある。このため、前記提案
においても中和剤の全量を水酸化マグネシウムに転換し
得ず、吸収を２段階に分け、前段階において、水酸化マ
グネシウムで塩化水素を除去し、後段階において、苛性
ソーダで硫黄酸化物を除去する方法をとっている。
【０００５】従って、反応性の低い水酸化マグネシウム
のみを中和剤として使用し、且つコンパクトな装置で排
ガス中の有害物質を効率良く除害する方法は未だ知られ
ていない。本発明者等は、苛性ソーダに比べて、反応性
の劣る水酸化マグネシウムを効率良く使用する方法を種
々検討した結果、排ガスと吸収液とを接触させる方式に
よってこの効率が大きく異なることを見出し、本発明に
至った。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】すなわち、本発明によ
れば、酸性物質及び煤塵などの有害物質を含む排ガスを
水酸化マグネシウムを含む吸収液と接触させて、排ガス
中の前記有害物質を吸収除去する排ガスの処理方法にお
いて、無堰の多孔板を複数段に設けた吸収帯域で排ガス
と吸収液とを向流にて接触させるとともに、吸収帯域最
下段より流下する吸収液ｐＨが一定となるように吸収帯
域に供給される吸収液への水酸化マグネシウムの供給量
を調整することを特徴とする排ガスの処理方法が提供さ
れる。
【０００７】また、本発明によれば、排ガスと水酸化マ
グネシウムを含む吸収液とを向流接触させるための無堰
の多孔板を複数段配設した吸収帯域と、吸収帯域に供給
される吸収液中に含まれる水酸化マグネシウム量を制御
して吸収帯域最下段より流下する吸収液ｐＨを所定値に
制御するｐＨ制御手段とを有することを特徴とする排ガ
ス処理装置が提供される。
【０００８】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の構成
上の特徴は、少なくとも塩化水素、硫黄酸化物、フッ化
水素等の酸性ガス（物質）、及び煤塵などの有害物質を
含む排ガスに、水酸化マグネシウムを含む吸収液を接触
させるに際し、無堰の多孔板を複数段に設けた吸収帯域
において排ガスと吸収液とを向流にて接触させることに
ある。水酸化マグネシウムが苛性ソーダと異なる点は、
水酸化マグネシウムは水に難溶性であるためスラリー状
で吸収反応をさせる必要があり、そのため、排ガス中の
酸性物質の種類により反応性に差が生じる結果となるこ
とである。そこで、この点が酸性物質の吸収効率とどの
ように関係するのかを説明する。
【０００９】本発明において除害の対象とする主な有害
物質は、塩化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯ2 、Ｓ
Ｏ3 ）、フッ化水素（ＨＦ）、煤塵などである。この内
ＨＣｌ、ＳＯ2 及びＨＦはガス状であり、強酸を生成
するＨＣｌは水に対して最も吸収され易く、次いでＳＯ
2、ＨＦの順に吸収され難くなる。すなわち、ＨＣｌを
吸収するためには吸収液のｐＨが２以上に維持されてい
れば十分であるが、ＳＯ2 、ＨＦを吸収するためには、
ｐＨを４以上に維持する必要がある。一方ＳＯ3 、煤塵
はガス状ではないため、排ガスと吸収液との物理的衝突
のみによって除去率が決定され、吸収液のｐＨには関係
がない。
【００１０】このような吸収特性の違いをもつ各成分を
同時に吸収する際、中和剤が苛性ソーダであれば溶解度
が大きいため、全成分を吸収するために必要なｐＨ域に
維持することは容易であり、吸収方式の種類によって除
去効率に差を生じることは殆どない。しかし、中和剤が
水酸化マグネシウムである場合には溶解度が低いため、
各成分を同時に吸収するためには、適切な吸収方式を選
択する必要がある。すなわち水酸化マグネシウムは、吸
収液中ではスラリーとして存在するが、酸性ガスの中和
のためには水に溶解する必要があり、その溶解のために
ある程度の時間を要する。このため、酸性ガスの吸収の
場において水酸化マグネシウムをできるだけ溶解させる
ようにすることが好ましく、吸収方式としては吸収液の
吸収帯域内での滞留時間を長くとれるものが好ましい。
【００１１】排ガスの吸収方式は、スプレー塔、充填塔
または段塔を用いる方式に大別されるが、この順に吸収
液の吸収帯域内滞留時間が長くなり、吸収帯域内での水
酸化マグネシウムの溶解量を多くすることができる。一
方、排ガス中の煤塵も吸収液に捕集され、吸収液は煤塵
のスラリーとなるが、この煤塵が装置内で沈積、固着す
るのを回避する必要がある。この場合、バブルキャップ
トレイ塔などの段上滞留液層を確保するための堰及びダ
ウンカマーを持つ段塔、またはテラレットなどの充填材
を使用した充填塔では、煤塵の沈積、固着が起こり易
く、長期安定運転には問題がある。
【００１２】以上の観点を基礎にして種々の吸収方式を
比較検討した結果、本発明者等は、無堰の多孔板を複数
段に設けた吸収帯域において排ガスと吸収液とを向流に
て接触させる（上部から下方に吸収液を、下部から上方
へ排ガスを送入する）方式には下記の特徴があり、最も
好ましいことを見出したのである。 （１）吸収液の吸収帯域内滞留時間を比較的長くとれる
ので、吸収帯域内での水酸化マグネシウムの溶解量が多
く、酸性ガス（物質）の吸収に伴う吸収液のｐＨ低下が
少ない。 （２）このため、ＨＣｌはもとよりＳＯ2 、ＨＦを同時
に吸収除去することができる。すなわち、吸収帯域下部
では主としてＨＣｌを、吸収帯域上部では主としてＳＯ
2 、ＨＦを吸収除去するように、吸収帯域出口における
吸収液のｐＨを２〜６、好ましくは４〜５．５の範囲の
特定な値に制御することにより、一塔でコンパクトな装
置により水酸化マグネシウムを吸収剤とする場合でもす
べての有害物質の除去が可能となる。吸収帯域出口で吸
収液のｐＨを２以下とすると、吸収帯域下部でＨＣｌの
吸収が不十分となり、吸収帯域上部の方まで吸収液のｐ
Ｈが低下し、ＳＯ2 ガスが吸収し切れなくなることが起
こる。一方、吸収帯域最下部での吸収液ｐＨを６以上に
高くすると、貯留槽内での吸収液中の未溶解の水酸化マ
グネシウムの量が多くなり、吸収液の一部を排水として
系外に抜き出したときに、そこに含まれている水酸化マ
グネシウムが無駄に系外に抜き出されてしまう。 （３）さらに図２に示すように、各多孔板５上ではスラ
リー状の吸収液６が常に流動状態にあり、部分的にも滞
留することがないので、煤塵の沈積、固着を生じないと
考えられる。
【００１３】本発明においては、吸収帯域に設ける多孔
板は無堰であることが必要である。前述のように、堰を
有する多孔板やバブルキャップトレイなどを用いると、
煤塵の沈積、固着が生じ長期安定運転が困難となり好ま
しくない。多孔板は吸収帯域内に複数段設ける。その段
数は特に限定されるものではなく、吸収帯域の塔径、上
下多孔板間の距離にもよるが、通常３〜１０段設置され
ることが好ましい。多孔板の開口率も特に制限されるも
のではないが、通常２５〜５０％が好ましい。また、多
孔板の孔径も制限されるものではなく、通常４〜１５ｍ
ｍが好ましい。本発明の方法及び装置で処理される排ガ
スは、焼却炉排ガスなどの高温排ガスの場合が多い。本
発明では吸収帯域の材質などが十分に高温且つその雰囲
気に耐えられるものであれば、特に制限はない。しか
し、ガス吸収は温度が低い方が効率がよいこと、高温酸
性湿潤雰囲気に耐える材料は高価であることなどから、
通常は高温ガスは吸収帯域に導入される前に冷却され
る。有害物質の吸収液による吸収除去処理に先だって、
高温排ガスの冷却方法は、従来ある技術のいずれでも良
い。このような冷却方法として、垂直煙道部を高温ガス
が流下するようにし、その頂部より冷却水をガス流れ方
向に噴霧または散水し、煙道内壁には濡れ壁を形成する
ように冷却水を流すようにした断熱型冷却法が好ましく
採用できる。この場合の濡れ壁形成用冷却水として有害
物吸収液と同じまたは類似の流体を使用することができ
る。冷却の程度は、吸収塔の材質や吸収操作条件に関連
し、選択される。本発明では１００℃以下、好ましくは
８０℃以下に冷却してから、吸収部に導くのが望まし
い。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施態様を図示例に
基づいて説明するが、本発明は図示例に限定されるもの
ではない。図１において、４は吸収塔で、２は吸収塔４
の排ガス上流側に設置する冷却塔を示す。本発明で吸収
除去の対象とする排ガス１は、主として焼却炉から発生
するものであり、その温度は７００〜１０００℃と比較
的高温である。そのため、ガス吸収に先立ち排ガスを冷
却することが好ましい。この冷却には種々の方法が知ら
れているが、図１に示すように、冷却塔２内の水スプレ
ー３と、冷却塔２の内壁に水又は吸収液６を流下させる
濡れ壁方式とを併用して排ガスを断熱冷却する方法が好
ましい。この結果排ガスの温度は通常８０℃以下とな
る。
【００１５】冷却と共に増湿もされた排ガスは吸収塔４
下部の吸収帯域下部に導入され、多段の無堰多孔板５を
配した吸収帯域を上昇する間に、上部から流下してくる
水酸化マグネシウムを含む吸収液６と向流接触して有害
成分は除去され、有害物質を除去された排ガス７は、図
示しないデミスター及び電気集塵装置を通り煙突より排
出される。吸収液６は後述の循環ライン９より循環され
て散液装置１１の散布により吸収塔４の最上段の多孔板
５上に略均一に供給され、吸収塔４の吸収帯域内を流下
しつつ酸性ガス（物質）を吸収する。
【００１６】吸収塔４には水酸化マグネシウムを含む吸
収液６が供給される。吸収帯域では、多孔板５の段数、
開口率、孔径、塔径などを適宜選択して吸収液６の吸収
帯域内滞留時間が調節される。吸収帯域から出た吸収液
６は、ｐＨ検知装置１０にてそのｐＨが検知され、その
値が２〜６の範囲内の特定値となるように、吸収液６の
循環ライン９に必要量の水酸化マグネシウムスラリー１
４が制御されて添加されることにより、調節される。こ
の水酸化マグネシウムスラリー１４は通常３０〜４０重
量％のスラリーとして入手できる。このようにして吸収
帯域を通過した吸収液６は、貯留槽１２（撹拌機付）に
入り、ポンプ１３により、循環ライン９を経て、吸収塔
４上部の散液装置１１から多孔板５上に循環供給され
る。
【００１７】吸収帯域最上段に供給される吸収液６中に
含まれる水酸化マグネシウムは、吸収帯域内を流下する
間に大部分が溶解し、酸性物質と反応して消費される
が、吸収帯域最下段を通過しても一部は溶解せずに残留
しているので、攪拌機付きの吸収液貯留槽１２内で溶解
させる。また、焼却炉排ガスの特性として、これに含ま
れる酸性ガスの流量は急激に変動することが多い。この
変動に対し水酸化マグネシウムスラリー１４の供給量を
スムーズに追従させるため、吸収液６のｐＨの検知は吸
収帯域最下段を通過した吸収帯域出口で行うことが好ま
しい。吸収液６のｐＨの検知を貯留槽１２以降のライン
で行うと、時間遅れが生じ、的確なｐＨ制御が困難とな
る。
【００１８】さらに、貯留槽１２から出た吸収液６の一
部は系外へ排水８として抜き出される。排水８の抜き出
し流量は、酸性ガスと吸収液６中の水酸化マグネシウム
が反応して生成した吸収液６中の塩化マグネシウム又は
硫酸マグネシウムが飽和値を越えて析出しないように、
または煤塵スラリー濃度が高くなり過ぎないような範囲
に設定する。
【００１９】以下、本発明のさらに具体的な実施結果を
説明する。 （実施例）産業廃棄物焼却炉より発生した温度７５０℃
の排ガス１（組成…Ｏ2 ：１０％、 ＣＯ2 ：８％、Ｈ
2Ｏ ：１５％、 ＨＣｌ：４０００ｐｐｍ（乾量基
準）、ＳＯ2 ：５００ｐｐｍ（乾量基準）、 ＨＦ：４
５ｐｐｍ（乾量基準）、 煤塵：２．５ｇ／Ｎｍ3（乾
量基準））１０，０００Ｎｍ3／Ｈを、図１に示す構造
の排ガス処理装置の冷却塔２に導入した。冷却塔２にお
いて排ガス１を、５ｍ3 ／Ｈの水スプレー３及び循環ラ
イン９からの吸収液６による液量１５ｍ3 ／Ｈの濡れ壁
によって７５℃に断熱冷却した後、塔径１．３ｍ、多孔
板５の孔径８ｍｍ，多孔板開口率３０％、多孔板の段数
が７段で構成される吸収帯をもつ吸収塔４の下部に導入
した。
【００２０】一方、吸収帯域出口１０における吸収液６
のｐＨコントロール設定値を５．０とし、容量４ｍ3 の
攪拌機付き貯留槽１２以降の循環ライン９に３０重量％
の水酸化マグネシウムスラリー１４を添加しつつｐＨ調
節した吸収液６を１７ｍ3 ／Ｈの供給量にて、散液装置
１１より吸収塔４の最上段の多孔板５上に給液し、吸収
帯域において吸収液６と排ガス１を向流接触させた。吸
収帯域の圧損は約１３０ｍｍＨ2Ｏ であった。なお、循
環ライン９中の吸収液６の一部を排水８として３１０Ｋ
ｇ／Ｈで系外に抜き出した。以上の排ガス処理を１ヶ月
行った。この結果、吸収塔４から排出された浄化ガスの
組成および系外に排出された排水８の性状は下記の通り
であった。
【００２１】（浄化ガス７の組成）
【００２２】（排水８の組成）
【００２３】上記の結果から明らかなように、排ガスか
らのＨＣｌ、ＳＯ2 、ＨＦ及び煤塵の浄化率は高く、ま
た１ヵ月間の試験中、吸収塔の圧損上昇や除去性能の低
下は見られず、安定した運転が継続できた。更に、この
試験後吸収塔の内部点検をおこなったが、スケーリング
や煤塵の堆積、詰まりは認められなかった。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素及び煤塵等の有害物
質を含む排ガスの処理に当り、安価な水酸化マグネシウ
ムのみを用い、スラリー、煤塵等の沈積、固着を生ずる
ことなく、排ガスを効率的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス処理装置の一実施例を示す
概略構成図である。
【図２】本発明の無堰の多孔板上における排ガスと吸収
液との接触状況を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 排ガス、２ 冷却塔、３ 水スプレー、４ 吸収
塔、５ 多孔板、６ 吸収液、７ 浄化ガス、８ 排
水、９ 循環ライン、１０ ｐＨ検知装置、１１散液装
置、１２ 貯留槽、１３ ポンプ、１４ 水酸化マグネ
シウムスラリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/77 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｄ (56)参考文献 特開 平３−26316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−157329（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−4919（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−39463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−104436（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/34

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素及び
    煤塵を含む焼却炉排ガスを水酸化マグネシウムを含む吸
    収液と接触させて、排ガス中の有害物質を吸収除去する
    排ガスの処理方法において、無堰の多孔板を複数段に設
    けた吸収帯域で排ガスと吸収液とを向流にて接触させ、
    接触後の吸収液を循環ラインにより前記吸収帯域に循環
    させるとともに、吸収帯域最下段より流下する吸収液の
    ｐＨを吸収帯域出口において検知し、当該ｐＨが一定の
    範囲となるように循環ラインに水酸化マグネシウムを供
    給し、当該水酸化マグネシウムの供給量を、検知された
    ｐＨに基づいて調整することを特徴とする焼却炉排ガス
    の処理方法。
  2. 【請求項２】 排ガスを冷却帯域で予め水スプレー及び
    濡れ壁により冷却した後、吸収帯域に送入して吸収液と
    接触させる請求項１記載の排ガスの処理方法。
  3. 【請求項３】 吸収帯域最下段より流下する吸収液ｐＨ
    が２〜６の範囲内の特定値とする請求項１または請求項
    ２記載の排ガスの処理方法。
  4. 【請求項４】 塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素及び
    煤塵を含む焼却炉排ガスを処理する焼却炉排ガス処理装
    置であって、前記焼却炉排ガスと水酸化マグネシウムを
    含む吸収液とを向流接触させるための無堰の多孔板を複
    数段配設した吸収帯域と、接触後の吸収液を吸収帯域に
    循環させる循環ラインと、吸収帯域最下段を通過した吸
    収液のｐＨを吸収帯域出口で検知する検知手段と、前記
    検知手段により検知されたｐＨに基づいて、循環ライン
    に水酸化マグネシウムを供給することにより吸収帯域に
    供給される吸収液中に含まれる水酸化マグネシウム量を
    制御して吸収帯域最下段を流下する吸収液ｐＨを制御す
    るｐＨ制御手段とを有することを特徴とする排ガス処理
    装置。
JP23614193A 1993-09-22 1993-09-22 排ガスの処理方法及びその装置 Expired - Fee Related JP3335725B2 (ja)

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