JPH06104182B2 - ごみ焼却炉の排ガス中からの水銀除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ごみ焼却炉から出た排ガス中から水銀を除
去する方法に関する。

［従来の技術］ ごみ焼却炉から出た排ガス中には毒性の強い水銀が含ま
れているので、これを除去する必要性がある。従来、ご
み焼却炉から出た排ガス中からの水銀の除去は、煙道に
配置された固体捕集剤を用いて行う方法により実施され
ている。この方法に用いる固体捕集剤としては、金属硫
化剤や同塩化物、特に銅の硫化物が効果的であることが
知られている。そして、捕集効果を高める目的で、これ
らの捕集剤を粉末状にして用いたり、担体に担持して用
いたりしている。前者の方法は、捕集剤の表面積を大き
くして排ガス中の水銀と反応する露出表面積を大きく
し、後者の方法は捕集剤の量を多くして捕集効果を高め
るものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の方法では、捕集剤を粉砕して微粉
末にするためのコストが高くなるという問題があった。
また、後者の方法では、捕集剤を担持した担体を取り扱
う必要があり、取り扱う固体の量が、担体の分だけ増え
て面倒であるという問題があった。

この発明の目的は、上記問題を解決したごみ焼却炉の排
ガス中からの水銀除去方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明によるごみ焼却炉の排ガス中からの水銀除去方
法は、ごみ焼却炉から出た排ガス中に、重金属を含む水
溶液および硫化剤を含む水溶液を、それぞれ噴射ノズル
を用いて両水溶液が混合するように噴射して重金属硫化
物をつくり、この重金属硫化物に蒸気状水銀を付着させ
て固定化し、除去することを特徴とするものである。

上記において、重金属の水溶液は、重金属塩を水に溶か
すことによって得られる。重金属塩としては、たとえば
Fe、Cu、Pb、Mn等の水溶液化合物が用いられる。また、
硫化剤としては、NaSH、Na₂S、多硫化ナトリウム等が用
いられる。また、重金属および硫化剤の水溶液の噴射
は、排ガス中において水が完全に蒸発する微粒子噴射が
好ましいが、必ずしも水が完全に蒸発する必要はなく、
生成した重金属硫化物の表面に水が付着した状態であっ
てもよい。

［作用］ ごみ焼却炉から出た排ガス中に、重金属を含む水溶液お
よび硫化剤を含む水溶液を、それぞれ噴射ノズルを用い
て両水溶液が混合するように噴射すると、重金属の硫化
物が生成する。そして、蒸気状水銀が重金属硫化物に付
着し、固定化される。蒸気状水銀の付着した重金属硫化
物はフライアッシュに付着し、このフライアッシュが集
塵機で集塵され、適宜処理される。

この方法では、排ガス中に２種の水溶液を噴射するので
あるから、従来のように固体捕集剤を微粉末に粉砕する
作業が必要なく、しかも取り扱うのは液体だけでよい。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図はこの発明によるプロセスフローを示し、第２図
はこの発明のプロセスにおける水銀除去原理を模式的に
示す。第１図において、ごみ焼却炉（１）で焼却され、
その排ガスが水銀捕集装置（２）に送られる。排ガス中
には、第２図（ａ）に示すように、フライアッシュ
（Ａ）および蒸気状水銀（Ｂ）が含まれている。水銀捕
集装置（２）において、排ガスに、重金属を含む水溶液
および硫化剤を含む水溶液が、それぞれ噴射ノズルを用
いて両水溶液が混合物するように噴射される。両水溶液
が混合することにより、第２図（ｂ）に示すように、重
金属硫化物（Ｃ）が生成する。そして、第２図（ｃ）に
示すように、この重金属硫化物（Ｃ）に蒸気状水銀
（Ｂ）が付着し、蒸気状水銀（Ｂ）の付着した重金属硫
化物（Ｃ）がフライアッシュ（Ａ）に付着する。このフ
ライアッシュ（Ａ）を含む排ガスは、集塵機（３）に送
られ、ここで集塵処理が施された後、煙突（４）から大
気中に排出される。集塵灰は灰ピット（５）に送られて
集塵された後、適宜処理される。

第３図および第４図は水銀捕集装置（２）を示す。以下
の説明において、左右は第３図および第４図の左右をい
うものとする。同図において、水銀捕集装置（２）は、
混合反応容器（10）と、先端吹出口が混合アンモニウム
容器（10）内を向くように、混合反応容器（10）の周壁
（10a）に取り付けられ、かつ軸線が同一直線上に位置
する重金属含有水溶液噴射ノズル（11）および硫化剤含
有水溶液噴射ノズル（12）とを備えている。混合反応容
器（10）の底壁（10b）にはごみ焼却炉（１）からのび
た煙道（13）が接続されている。また、混合反応容器
（10）の周壁（10a）の上部には、排ガスを集塵機
（３）に送る煙道（14）が接続されている。混合反応容
器（10）の中間部にオリフィス部（10c）が設けられて
いる。オリフィス部（10c）よりも下方において、混合
反応容器（10）の周壁（10a）における同一直線上に
は、重金属含有水溶液噴射口（15）および硫化剤含有水
溶液噴射口（16）が形成されており、これらの噴射口
（15）（16）を囲むように、周壁（10a）外面にそれぞ
れ排ガスチャンバ（17）（18）が設けられている。各排
ガスチャンバ（17）（18）には、煙道（13）から分岐し
た排ガス供給路（19）（20）が接続されている。

重金属水溶液噴射口（15）の排ガスチャンバ（17）の右
側壁（17a）に、重金属水溶液噴射ノズル（11）が、先
端が噴射口（15）内に臨むように貫通固定されている。
噴射ノズル（11）の排ガスチャンバ（17）内に存在する
部分の周囲には、筒体（21）が配置されている。筒体
（21）の左端部は噴射口（15）内に配置さてて混合反応
容器（10）の周壁（10a）に固定された支持リング（2
2）に固定されて混合反応容器（10）内に連通させら
れ、右端部は排ガスチャンバ（17）の右側壁（17a）に
固定されて右端開口が閉鎖されている。筒体（21）の右
端寄りの部分には排ガス導入口（21a）が形成されてい
る。また、筒体（21）内面における左端寄りの部分に
は、筒体（21）内に流入した排ガスを渦流としこれを混
合反応容器（10）内に供給するための螺旋状ガイドベー
ン（23）が設けられている。重金属水溶液噴射ノズル
（11）は、第５図に示すように内外の２重筒構造であ
り、外筒（24）の右端部内に圧縮空気が送り込まれ、内
筒（25）の右端部内に重金属水溶液が送り込まれるよう
になされている。ノズル（11）の左端部に、中心部に重
金属水溶液通過孔（26a）が形成されるとともに、その
周囲に円周方向に所定間隔をおいて複数の圧縮空気通過
孔（26b）が形成されたプラグ部材（26）が、両筒（2
4）（25）の左端開口を塞ぐように固着されている。プ
ラグ部材（26）に、中心部に重金属水溶液吸引孔（27
a）が形成されるとともに、その周囲に円周方向に所定
間隔をおいて複数の圧縮空気噴出孔（27b）が形成され
た中子（27）、および複数の噴孔（28a）を有するノズ
ルチップ（28）が、キャップ（29）により取付けられて
おり、中子（27）とノズルチップ（28）との間に混合室
（30）が形成されている。混合室（30）は、重金属水溶
液吸引孔（27a）によりプラグ部材（26）の重金属水溶
液通過孔（26a）と連通させられるとともに、圧縮空気
噴出孔（27b）によりプラグ部材（26）の圧縮空気通過
孔（26b）と連通させられている。そして、外筒（24）
からプラグ部材（26）の圧縮空気通過孔（26b）および
中子（27）の圧縮空気噴出孔（27b）を通って混合室（3
0）内に噴射される圧縮空気によって、重金属水溶液が
内筒（25）内から通過孔（26a）および吸引孔（27a）を
通って混合室（30）に吸引され、混合室（30）で混合さ
せられてノズルチップ（28）の噴孔（28a）から噴射さ
れる。その後、筒体（21）の左端開口から流出する排ガ
スの渦流とともに混合反応容器（10）内に吹き出され
る。硫化剤水溶液噴射ノズル（12）の構造は、重金属水
溶液噴射ノズル（11）と同様な構造であり、これと左右
逆向きに配置されている。

このような構成において、焼却炉（１）から送られてき
た排ガスは、混合反応容器（10）内に底部から噴出す
る。また、排ガス供給路（19）（20）を通って排ガスチ
ャンバ（17）（18）内に入り、筒体（21）の先端から渦
流として混合反応容器（10）に噴出される。一方、両ノ
ズル（11）（12）から噴射されかつ排ガスの渦流に乗っ
た重金属水溶液の微粒子と硫化剤水溶液の微粒子とが衝
突し、これにより両水溶液が混合することによって重金
属硫化物（Ｃ）が生じる。そして、この重金属硫化物
（Ｃ）に排ガス中の蒸気状水銀（Ｂ）が付着し、蒸気状
水銀（Ｂ）の付着した重金属硫化物（Ｃ）がフライアッ
シュ（Ａ）に付着する。

第６図は水銀捕集装置の変形例を示し、第７図は重金属
水溶液噴射ノズルおよび硫化剤水溶液噴射ノズルの変形
例を示す。第６図において、混合反応容器（40）の下方
には、これに連なって渦流発生室（41）が設けられてお
り、この渦流発生室（41）に煙道（13）が接続されてい
る。また、混合反応容器（40）の頂壁（40a）に、下向
きの重金属水溶液および硫化剤水溶液噴射ノズル（42）
が配置されている。ノズル（42）は、第７図に示すよう
に、重金属水溶液噴射ノズルおよび硫化剤水溶液噴射ノ
ズルが一体化されたものであって、４重筒構造となって
いる。そして、最内筒（43）の上端部内に重金属水溶液
が供給され、内側から２番目の筒（44）の上端部内に重
金属水溶液噴霧用圧縮空気が供給され、外側から２番目
の筒（45）の上端部内に硫化剤水溶液が供給され、最外
筒（46）の上端部内に硫化剤水溶液噴霧用圧縮空気が供
給されるようになっている。ノズル（42）の下端部に
は、中心部に重金属水溶液通過孔（47a）が形成され、
その周囲に円周方向に所定間隔をおいて複数の硫化剤水
溶液通過孔（47b）が形成され、その周囲に円周方向に
所定間隔をおいて複数の圧縮空気通過孔（47c）が形成
され、その周囲に円周方向に所定間隔をおいて複数の圧
縮空気通過孔（47d）が形成されているプラグ部材（4
7）が、すべての筒（43）〜（46）の下端開口を塞ぐよ
うに固着されている。プラグ部材（47）に、中心部に重
金属水溶液吸引孔（48a）が形成され、その周囲に円周
方向に所定間隔をおいて複数の圧縮空気噴出孔（48b）
が形成され、その周囲に円周方向に所定間隔をおいて複
数の硫化剤水溶液吸引孔（48c）が形成され、その周囲
に円周方向に所定間隔をおいて複数の圧縮空気噴出孔
（48d）が形成されている中子（48）、および複数の噴
孔（49a）（49b）を有するノズルチップ（49）が、キャ
ップ（50）により取付けられており、中子（49）とノズ
ルチップ（50）との間の内外２つの混合室（51）（52）
が形成されている。そして、内側から２番目の筒（44）
からプラグ部材（47）の圧縮空気通過孔（47b）および
中子（48）の圧縮空気噴出孔（48b）を通って内側の混
合室（51）内に噴射される圧縮空気により、重金属水溶
液が筒（43）内から通過孔（47a）および吸引孔（48a）
を通って混合室（51）に吸引され、混合室（51）で混合
させられてノズルチップ（49）の噴孔（49a）から混合
反応容器（40）内に噴射される。また、最外側の筒（4
6）からプラグ部材（47）の圧縮空気通過孔（47d）およ
び中子（48）の圧縮空気噴出孔（48d）を通って外側の
混合室（52）内に噴射される圧縮空気により、硫化剤水
溶液が筒（45）内から通過孔（47c）および吸引孔（48
c）を通って混合室（52）に吸引され、混合室（52）で
混合させられてノズルチップ（49）から混合反応容器
（40）内に噴射される。

このような構成において、焼却炉（１）から送られてき
た排ガスは、渦流室（41）内で渦流とされた後、混合反
応容器（40）内に底部から噴出せしめられる。また、ノ
ズル（42）から噴射された重金属水溶液の微粒子と硫化
剤水溶液の微粒子とが衝突し、これにより両水溶液が混
合することによって重金属硫化物（Ｃ）が生じる。そし
て、この重金属硫化物（Ｃ）に排ガス中の蒸気状水銀
（Ｂ）が付着し、蒸気状水銀（Ｂ）の付着した重金属硫
化物（Ｃ）がフライアッシュ（Ａ）に付着する。

重金属含有水溶液および硫化剤水溶液の噴射ノズルは、
上記２種類のものに限定されず、適宜変更可能である。

［発明の効果］ この発明のごみ焼却炉の排ガス中からの水銀除去方法に
よれば、上述のようにして、ごみ焼却炉から出た排ガス
中に、重金属を含む水溶液および硫化剤を含む水溶液
を、それぞれ噴射ノズルを用いて両水溶液が混合するよ
うに噴射して重金属硫化物を生成させ、蒸気状水銀を重
金属硫化物に付着させるとともに、蒸気状水銀の付着し
た重金属硫化物をフライアッシュに付着させるのである
から、効率良く水銀を除去することができる。

しかも、排ガス中に２種の水溶液を噴射するのであるか
ら、固体捕集剤を微粉末に粉砕して用いる従来方法に比
べてコストが安くなる。らに、取り扱うのは液体だけで
あるので、固体捕集剤を担体に担持して用いる従来方法
に比べて取扱が容易になり、作業が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すフローシート、第２図
はこの発明の実施例における水銀除去原理を模式的に示
す図、第３図はこの発明の実施例に用いる水銀捕集装置
を示す垂直断面図、第４図は第３図の部分拡大図、第５
図は第３図の水銀捕集装置に用いる噴射ノズル先端部の
拡大縦断面図、第６図はこの発明の実施例に用いる水銀
捕集装置の変形例を示す垂直断面図、第７図は第６図の
水銀捕集装置に用いる噴射ノズル先端部の拡大縦断面図
である。 （１）……ごみ焼却炉、（11）（12）（42）……噴射ノ
ズル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱 利雄 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 太田 完志 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 平田 直子 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−216630（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−31820（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−8475（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ごみ焼却炉から出た排ガス中に、重金属を
   含む水溶液および硫化剤を含む水溶液を、それぞれ噴射
   ノズルを用いて両水溶液が混合するように噴射して重金
   属硫化物をつくり、この重金属硫化物に蒸気状水銀を付
   着させて固定化し、除去することを特徴とするごみ焼却
   炉の排ガス中からの水銀除去方法。