JPS62140628A - 燃焼排ガス中の水銀除去法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は都市ごみ焼却炉、産廃焼却炉、し尿・下水汚泥
焼却炉の排ガス及びその他の燃焼装置よシの排ガス中の
水銀及び水銀化合物の除去法に関する。

〔従来の技術〕

燃焼排ガス中の水銀及び水銀化合物の除去方法として従
来より湿式除去法と乾式除去法とがアシ、これらの概要
を以下に示す。

（１）湿式除去法；この方法は水銀吸収液として過マン
ガン酸カリウム−硫酸混液、次亜塩素酸−食塩溶液、チ
オ尿素、硫化ソーダ、チオ硫酸ソーダ等の水溶液を用い
、気液接触によりガス中の水銀を源側へ移行させるもの
である。

（２）乾式除去法；この方法は活性炭、無機系担体に硫
黄または硫黄化合物、水銀とアマルガムを生成する金属
またはその金属のノ・ロゲン化物等を担持し、これらの
吸着・反応剤と水銀含有排ガスを接触させて水銀を捕捉
・除去するものである。これらの吸着・反応剤は通常、
固定層または移動層式の反応器内に収められ使用される
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の湿式除去法は水銀を含有する排水の処理が必要と
なる。また従来の乾式除去法は次に示す問題点がある。

（１）　　ガスとの接触面積を大きくとるために必然的
に装置が大型化する。

（２）反応器出口の水銀濃度が許容値以上になる前に吸
着・反応剤を交換する操作とそのための設備が必要とな
る。

（３）吸着・反応剤の成分は大部分が担体成分でアシ、
これらを再生しないで用いる場合には経済的に不利であ
るし、再生する場合にも水銀を脱着して回収する設備が
必要となる。

本発明は従来の除去法における欠点を解消した排ガス中
の水銀及び水銀化合物の除去方法を提供せんとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は排ガス中の水銀及び水銀化合物を化学的に安定
な硫化水銀の粉末として除去するために、 （１）　　有効な反応剤を水溶液もしくはスラリーで、
反応塔へ噴霧する。

（２）未反応の反応剤をバグフィルタ上に保持させ、バ
グフィルタ上での固気反応によりさらに水銀除去効率を
高める。

（３）　　反応によって生じた排ガス中の硫化水銀粉末
をバグフィルタによって効率よく捕集除去する。

ことを特徴とするものである。

すなわち本発明は燃焼排ガス煙道に反応塔全設置し、こ
の反応塔を通過する１２０〜６００℃の水銀及び水銀化
合物を含有する排ガス中に１０〜３００メツシユに調整
され次硫黄又は水不溶性硫黄化合物ｔ−１〜１５ｗｔ％
の水スラリーとしたもの、もしくは硫黄ゾル又は水溶性
硫黄化合物の１〜１５　ｗｔ％水溶液を噴霧して排ガス
中から水銀及び水銀化合物を除去し、同反応塔後方に表
面を１２０℃以上に保持したろ過式集じん装置を設けて
排ガス中よシ燃焼ばいじんと一緒に系外に排出すること
を特徴とする燃焼排ガス中の水銀除去方法である。

〔作用〕

燃焼排ガス中の水銀及び水銀化合物は大半がガス状態で
存在するためバグフィルタでの捕集が困難である。とこ
ろが、Ｓ　、　Ｆｅｅ　、　ＺｎＳ　。

ＯａＳ　、　ＣｕＳ並びに硫黄ゾル、チオ尿素、チオ硫
酸塩、ジチオカルバミン酸は水銀及び水銀化合物との親
和性が強く、反応（主に硫化水銀を生成）もしくは吸着
作用によって、バグフィルタで集じんできる粉末のがた
ちに、水銀及び水銀化合物全固定できるので、バグフィ
ルタでの捕集が可能となる。

また、未反応の反応剤がバグフィルタ上にケーキ層を形
成するので、その層を排ガスが通過するとき、更に、水
銀及び水銀化合物との固気反応が進行し、水銀除去効率
が高まる。

なおバグフィルタ上の反応温度は排ガス（普通酸性を有
する。）の低温腐食防止の観点から１２０℃以上とする
必要がある。またバグフィルタの耐熱性の問題から好ま
しくは３００’Ｃ以下とする。

硫黄又は水不溶性硫黄化合物であるＦｅＳ。

ＺｎＳ　、　Ｃ！ａｓ　、　ＯｕＳは１〜１　ｓ　ｗｔ
％の水スラリーとして、硫黄ゾル又は水溶性硫黄化合物
であるチオ尿素、チオ硫酸塩、ジチオカルバミン酸は１
〜１５　ｗｔ％の水溶液として用いる。スラリー及び水
溶液噴霧によって排ガス温度が降下するので排ガス条件
によって噴霧水量が制限されること、並びにスラリー及
び水溶液の貯蔵輸送、噴霧ノズルの取扱い（例えばノズ
ル、配管の閉塞や、スケーリング防止など）の点から、
これら反応剤の濃度は上記範囲にするのがよい。

本発明で使用する硫黄又は水不溶性硫黄化合物と、水銀
又は水銀化合物との反応は下記の通シでるる。

（１）水銀（Ｈｇ） Ｓ　＋　Ｈｇ　−＋　ＨｇＳ　　（硫化物）ＦｅＳ　＋
　Ｈｇ　−＋　ＦｅＳ　−Ｈｇ　（吸着又は吸収）マ０
２ 又は　　ＨｇＳ　＋　ＦθＯＸ（酸化物）上記のように
Ｈｇ　　は硫化水銀（ＨｇＳ）が、あるいは硫黄化合物
に吸着又は吸収されて粉体中に固定される。

（１１）水銀化合物（例えばＨｇＯでは）Ｓ　＋　Ｈｇ
Ｏ４ＨｇＳ　＋　ｙ２０２＋０２ ＦｅＳ　＋　Ｈｇ０−＋ＨｇＳ　＋　ＦｅＯｘＺｎＳ　
＋　ＨｇＯ−＋　ＨｇＳ　＋　Ｚｎ０ＣａＳ　＋　Ｈｇ
Ｏ４ＨｇＳ　＋　Ｃａ０ＯｕＳ　＋　Ｈｇｏ　−＋　Ｈ
ｇ８　＋　０ｕＯ（ｉｉｉ）　　水銀化合物（例えばＨ
ｇ０２２では）Ｓ　＋　ＨｇＣｔ２→ＨｇＳ　＋　０１
２ＦｅＳ＋　ＨｇＣｌ２−＋ＨｇＳ　＋　Ｆｅ０ｔ２Ｚ
ｎＳ　＋　ＨｇＣ！ｔ２−＋ＨｇＳ　＋　ＺｎＣ４Ｃａ
５　＋　　Ｈｇｃｔ２−＋ＨｇＳ　＋　　ＣａＣ４ｃｕ
ｓ　＋　Ｈｇ０６２−＋　ＨｇＳ　＋　　０ｕＣ４２前
記各種粉体のスラリーと、水銀及び水銀化合物の反応は
、気液吸収、成因反応が中心となシ、スラリー中の水分
が蒸発した後は固気反応が生ずる。従って反応を促進さ
せるためには粉体の表面積を大きくする必要がある。こ
の表面積を大きくするには粉体の粒子を極力小さくする
必要があるので、その大きさを１０〜３００メツシユと
した。本発明では粉体スラリーは反応塔へ噴霧して気流
にのせる必要があることから、実際には２００〜３００
メツシユが好適である。そしてスラリー濃度は１〜１５
ｗｔ％とするのがよい。

又、本発明で使用する硫黄ゾル又は水溶性硫黄化合物と
の反応は下記の通りである。

匈φ　水銀（Ｈｇ） Ｓ（ゾル）　＋　Ｈｇ　−＋　Ｈｇ５（値化物）（Ｈ２
Ｎ）２０Ｂ　＋　Ｈｇ→（Ｈ２Ｎ）２０Ｂ　−Ｈｇ（吸
着又は吸収） （ＮＨ４）２８２０３”　Ｈｇ　−（ＩＪＨ４）ｚ８ｚ
ｏ３−　Ｈｇ（同上）（同上） （■）水銀化合物（例えば１ｑｇｃｔｚ）Ｓ（ゾル）＋
　ＨｇＣ／！ｚ→Ｈｇｓ　＋　０４（Ｈ２Ｎ）２０Ｓ＋
　ＭｇＣｔ２→（Ｈ２Ｎ）２Ｃ８・・・Ｈｇ＋０４２（
ＮＨ４）２８２０３　”　Ｈｇ０４ →（Ｎ）ｉ４）２ＳｚＯ３・・・Ｈｇ、　＋　Ｃ１ｚ上
記硫黄ゾル又は水解性硫黄化合物と、水銀又は水銀化合
物の反応は気液吸収、液−液反応で水分が蒸発した後は
固気反応が生ずる。硫黄ゾル又は水溶性１１１ｆ黄化合
物は１〜１５ｗｔ％濃度の水溶液として使用するのがよ
い。

通常の燃焼排ガスの露点は１００〜１２０℃以上あシ、
それ以下では結露を生じて、反応剤が嬬れ現象を起し、
反応剤の固着・付着やノズルの閉塞現象が起るので、１
２０℃以上での操作が必要である。

また使用する反応剤は高温で熱分解を起すので、熱分解
温度以下での操作が必要である。

反応剤の使用温度の上限は４００℃であるが、本発明で
は、反応剤はスラリーもしくは水溶液で噴霧するので、
排ガス温度が低下するため、上限は６００℃である。

このことから、反応温度は１２０〜６００℃とした。好
適には３００〜４００℃である。

本発明の一実施態様を第１図に従って詳述する。

第１図において、１は燃焼排ガス発生源（例えば都市ご
み焼却炉、産廃焼却炉、し尿・下水汚泥焼却炉）、２は
反応塔、３はバグフィルタ、４は排気ファン、５は煙突
、６は反応剤水溶液又はスラリータンク、７は供給ポン
プ、８は噴霧用圧縮空気、９は捕集灰である。

燃焼排ガス発生源１で発生した水銀及び水銀化合物を含
む燃焼排ガス金、まず反応塔２へ通す７、この反応塔２
では、供給ポンプ７にて、反応剤水溶液又はスラリータ
ンク６よシ送られる反応剤の水溶液又はスラリーを噴霧
して、燃焼排ガスとの気液接触を図ると共に、水溶液又
はスラリーの蒸発を行なっている。燃焼排ガスと水溶液
又はスラリーが接触するとき、燃焼排ガス中の水銀及び
水銀化合物は、水銀反応剤と反応し、反応剤の側へ移行
する。同時に水分の蒸発が進行して、反応剤は粉体とし
て残り、水銀を包含・固定した状態で燃焼排ガスの流れ
に乗って、後流のバグフィルタ５へと流れる。水分が蒸
発して粉体となった反応剤は未反応部が残っているので
、反応塔２を出てバグフィルタ３に到るまでに更に、水
銀及び水銀化合物と反応する。水銀を固定した反応剤と
未反応の反応剤及び燃焼ばいじんは後流に位置するバグ
フィルタ６上に捕集され、逆洗操作によって払い落され
て系外へ排出される。未反応の反応剤が一緒にバグフィ
ルタ−上にケーキ層ヲ形成するので、その層を排ガスが
通過するとき、更に、水銀及び水銀化合物と反応剤との
固気反応が進行し、水銀除去効率が高まる。

水銀及び水銀化合物がＪＢＩ除かれた燃焼排ガスは、排
気７７ン４を経由して煙突５よυ排出される。

反応剤として１０〜３００メツシユに調整した８　、　
ＦｅＳ、　ＺｎＢ　、　Ｃａ＆　、　ＣｕＳ　ｆ　１〜
１５　ｗｔ％スラリーで反応塔へ噴霧し、バグフィルタ
上で捕集することによシ最高９０チの水銀除去ができる
。又、硫黄ゾル、チオ尿素、チオ硫酸塩、ジチオカルバ
ミン酸の１〜１５ｗｔ％濃度の水溶液で反応塔へ噴霧す
ることによシ上記と同様の水銀除去ができる。

実施例１ ３００〜３５０℃のごみ焼却炉排ガス（水銀濃度α５　
ｍ９／Ｎｍ３）に、粒度２００〜３００メツシュのＺｎ
　粉末を１〜１５ｗｔ％含むスラリーを噴射したところ
、第２図の結果が得られた。

Ｆｅｅ　、　ＯａＳ　、　ＣｕＳ粉末をスラリー化して
実施したところ、上記と同様の結果が得られた。

実施例２ 吸着・反応剤として粒度が２００〜３００メツシユの硫
黄粉末を１〜５　ｗｔ％のスラリーとして、上記と同じ
排ガスに噴霧したところ、第３図に示すようにスラリー
濃度の増大に伴って水銀除去率も増大した。

実施例５ 吸着・反応剤として、１〜１５ｗｔ％のジチオカルバミ
ン酸水溶液ｋ　０．３ｍｇ／Ｈｍ３の水銀を含む排ガス
中ＫＩ’Ｊｔ霧したところ、第４図に示すように水溶液
濃度の増大に伴って水銀除去率も増大した。

〔発明の効果〕

（リ　反応塔内で、燃焼排ガス中に水銀反応剤を水溶液
もしくはスラリーを噴霧することにより、反応剤と水銀
及び水銀化合物を反応させ、水銀をガス側から粉体側へ
固定するとともに、水銀も固定した粉体は燃焼ばいじん
と共に濾過集じん器で捕集して系外に排出するので、燃
焼排ガスから水銀及び水銀化合物を除去できる。

（２）バグフィルタ−上で、未反応の反応剤と水銀及び
水銀化合物との反応を促進させるので、水銀除去効率が
高まる。

（３）　　可溶性の水銀化合物（例えばＨｇＣＬｚ　）
　’に多く含む排ガスを対象にするときには、吸着・反
応剤をスラリー又は水溶液の水銀化合物の吸収が著しい
ので、吸着・反応剤を粉体で供給する場合に比べ、吸着
・反応剤と水銀化合物の反応量が増大する。

（４）捕集灰中の水銀は硫化水銀のかたちで固定される
ので、灰からの溶出は殆んどなく、セメント又はアスフ
ァルト固化処理が有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様のフロー全示す図、第２
〜４図は本発明の実施列の結果を示すグラフである。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 復代理人　　安　西　篤　夫 第１図 第２図 反応剤スラリー濃度（Ｗも２） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼排ガス煙動に反応塔を設置し、この反応塔を通過す
   る１２０〜６００℃の水銀及び水銀化合物を含有する排
   ガス中に１０〜３００メッシュに調整された硫黄又は水
   不溶性硫黄化合物を１〜１５ｗｔ％の水スラリーとした
   もの、もしくは硫黄ゾル又は水溶性硫黄化合物の１〜１
   ５ｗｔ％水溶液を噴霧して排ガス中から水銀及び水銀化
   合物を除去し、同反応塔後方に表面を１２０℃以上に保
   持したろ過式集じん装置を設けて排ガス中より燃焼ばい
   じんと一緒に系外に排出することを特徴とする燃焼排ガ
   ス中の水銀除去方法。