JP2010075784A

JP2010075784A - 燃焼排ガスの水銀除去方法

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Publication number: JP2010075784A
Application number: JP2008244183A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Araki; 泰輔荒木; Masayoshi Konishi; 正芳小西
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP4932807B2

Abstract

【課題】セメント製造設備の石炭乾燥粉砕手段を用いることにより、新たに水銀捕集剤を用いたり、水銀除去装置や石炭乾留装置を新たに設置することなく、既存の設備を有効利用することで燃焼排ガス中の水銀を容易に除去することができる燃焼排ガスの水銀除去方法を提供する。
【解決手段】石炭Ｃ１を石炭乾燥粉砕装置６内にて粉砕して微粉炭Ｃ２とし、次いで、セメント製造設備のサスペンションプレヒータ１の最上段のサイクロン１ｄから排出される燃焼排ガスＧ１を石炭乾燥粉砕装置６に導入し、この燃焼排ガスＧ１に含まれる水銀を微粉炭Ｃ２に吸着させ、これら水銀が吸着された微粉炭Ｃ２’及び水銀が除去された燃焼排ガスＧ２をバグフィルタ７に導入し、微粉炭Ｃ２’のみを捕集して回収するとともに、水銀が除去された燃焼排ガスＧ２を清浄化された排ガスとして煙突８から排出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガスの水銀除去方法に関し、更に詳しくは、燃焼排ガスに含まれる水銀の除去装置として、セメント製造設備の付帯設備である石炭乾燥粉砕手段を用いることにより、新たに水銀捕集剤を用いたり、あるいは水銀除去装置を新たに設置することなく、低コストにて容易に除去することが可能な燃焼排ガスの水銀除去方法に関するものである。

従来、都市ごみ焼却炉、産業廃棄物焼却炉、下水汚泥焼却炉等から排出される燃焼排ガス、あるいはセメント製造設備等から排出される燃焼排ガスに含まれる水銀を除去する方法としては、乾式除去方法と湿式除去方法がある。
乾式除去方法は、燃焼排ガスに含まれる水銀を炭素粉末等の固体吸着剤等に吸着させて除去する方法であり、湿式除去方法は、燃焼排ガスを過マンガン酸カリウムやチオ硫酸ナトリウム等の水溶液中に導入して、燃焼排ガスに含まれる水銀を水溶液に移行させ、この水溶液中の水銀を析出させて除去する方法である。

この乾式除去方法としては、石炭を乾留して得られた石炭乾留物を、各種プロセス排ガス中に吹込み、この石炭乾留物に排ガス中のダイオキシン、ＳＯｘ、水銀等の有害成分を吸着し、この石炭乾留物を集塵装置により回収することにより、排ガスを浄化する方法（特許文献１）等が提案されている。
特開２０００−２３７５２８号公報

ところで、従来の水銀の除去方法においては、炭素粉末を噴射する噴射装置や水溶性の水銀を湿式吸収する装置等が別途必要となるが、セメント製造設備等のような排出ガスの排出量が多い製造設備においては、水銀除去装置が大型化するために、新たな水銀除去装置の設置は、場所的制約及び経済的な理由から難しいという問題点があった。
また、石炭乾留物に排ガス中のダイオキシン、ＳＯｘ、水銀等の有害成分を吸着し、この石炭乾留物を集塵装置により回収する方法では、石炭を乾留する装置が別途必要になり、また、回収した石炭乾留物自体の取り扱いに手間が掛かるという問題点もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、燃焼排ガスに含まれる水銀を除去する装置として、セメント製造設備の付帯設備である石炭乾燥粉砕手段を用いることにより、新たに水銀捕集剤を用いたり、あるいは水銀除去装置や石炭乾留装置を新たに設置することなく、既存の設備を有効利用することで容易に除去することができる燃焼排ガスの水銀除去方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、次の様な燃焼排ガスの水銀除去方法を提供した。
すなわち、本発明の燃焼排ガスの水銀除去方法は、燃焼排ガスに含まれる水銀をセメント製造設備の石炭乾燥粉砕装置を用いて除去する方法であって、前記燃焼排ガスを前記石炭乾燥粉砕装置内の石炭微粉中を通過させ、前記燃焼排ガスに含まれる水銀を前記石炭微粉に吸着させて除去することを特徴とする。

この燃焼排ガスの水銀除去方法では、燃焼排ガスを石炭乾燥粉砕装置内の石炭微粉中を通過させることで、この燃焼排ガスに含まれる水銀を石炭微粉に吸着させて除去する。
これにより、この燃焼排ガスに含まれる水銀は、石炭微粉に吸着されて除去され、この燃焼排ガス中の水銀の濃度は大幅に減少する。

この燃焼排ガスの水銀除去方法では、前記燃焼排ガスは、前記セメント製造設備のセメントキルン、サスペンションプレヒータ、仮焼炉のうちの１つまたは２つ以上から排出される燃焼排ガスであることが好ましい。
水銀が除去された前記燃焼排ガス及び前記石炭微粉を、分離手段を用いて水銀が除去された燃焼排ガスと石炭微粉とに分離することが好ましい。
前記燃焼排ガスを、前記石炭乾燥粉砕装置の乾燥用熱源として利用することが好ましい。

本発明の燃焼排ガスの水銀除去方法によれば、燃焼排ガスを石炭乾燥粉砕手段内の石炭微粉中を通過させ、この燃焼排ガスに含まれる水銀を石炭微粉に吸着させて除去するので、燃焼排ガス中の水銀の濃度を大幅に減少させることができる。したがって、セメント製造設備の付帯設備である石炭乾燥粉砕手段を用いることにより、新たに水銀除去用の装置を設置することなく、燃焼排ガスの浄化を容易に行うことができる。

本発明の燃焼排ガスの水銀除去方法を実施するための最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、本形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態の燃焼排ガスの水銀除去方法に用いられるセメント製造設備を示す模式図であり、図において、１は多段のサイクロン１ａ〜１ｄからなるサスペンションプレヒータ、２は仮焼炉、３はセメントキルン、４はクリンカクーラ、５は石炭貯蔵庫、６は石炭乾燥粉砕装置（石炭乾燥粉砕手段）、７はバグフィルタ（分離手段）、８は煙突である。
これら石炭乾燥粉砕装置６及びバグフィルタ７により本実施形態の燃焼排ガスの水銀除去装置９が構成されている。

石炭乾燥粉砕装置６は、石炭貯蔵庫５から送り出された塊状の石炭Ｃ１を粒子径３００μｍ以下、好ましくは９０μｍ以下に粉砕するとともに、熱風あるいは加熱により乾燥して微粉炭（石炭微粉）Ｃ２とする装置であり、粉砕と乾燥とを同時に実施することのできることが必要である。このような装置としては、例えば、熱風あるいは加熱による乾燥と粉砕とを同時に行うことのできる竪型ローラーミルが好適に用いられる。

この石炭乾燥粉砕装置６では、サスペンションプレヒータ１、仮焼炉２、セメントキルン３のうち１つまたは２つ以上から排出される燃焼排ガスＧ１（５０〜１００μｇ／ｍ^３Ｎの水銀を含む）を導入して乾燥粉砕された微粉炭Ｃ２中を通過させ、この燃焼排ガスＧ１に含まれる水銀を微粉炭Ｃ２に吸着させて除去し、この水銀が吸着された微粉炭Ｃ２’及び水銀が除去された燃焼排ガスＧ２を後段のバグフィルタ７に送るようになっている。

バグフィルタ７は、通気性を有する不織布からなる袋状のフィルタにより構成され、石炭乾燥粉砕装置６から排出される水銀が吸着された微粉炭Ｃ２’及び水銀が除去された燃焼排ガスＧ２から微粉炭Ｃ２’と燃焼排ガスＧ２とを分離するもので、これら微粉炭Ｃ２’及び燃焼排ガスＧ２から微粉炭Ｃ２’のみを捕集し回収して燃料として利用するとともに、水銀が除去された燃焼排ガスＧ２を煙突８に向けて排出する装置であり、導入される燃焼排ガスＧ２の温度は、概ね１００℃〜２００℃である。

このバグフィルタ７は、必要に応じて電気集塵機等と併用してもよい。
電気集塵機は、導入された燃焼排ガス中のダスト（塵埃）を、負極線による放電で帯電させ、この燃焼排ガスを一対の正極板間に導入することにより、この燃焼排ガス中の帯電したダストを正極板に吸着させて集塵する装置である。

次に、本実施形態の燃焼排ガスの水銀除去方法について、図１に基づき説明する。
本実施形態の燃焼排ガスの水銀除去方法は、燃焼排ガスＧ１に含まれる水銀をセメント製造設備の石炭乾燥粉砕装置６を用いて除去する方法であり、燃焼排ガスＧ１を石炭乾燥粉砕装置６内の微粉炭Ｃ２中を通過させ、燃焼排ガスＧ１に含まれる水銀を微粉炭Ｃ２に吸着させて除去する方法である。

これらの各工程について、さらに詳細に説明する。
ここでは、燃焼排ガスＧ１としては、セメント製造設備のサスペンションプレヒータ１の最上段のサイクロン１ｄから排出される燃焼排ガス、仮焼炉２から排出される燃焼排ガス、セメントキルン３から排出される燃焼排ガス等のいずれか１種、または２種以上を混合した燃焼排ガスを用いる。
一方、石炭Ｃ１としては、燃料として用いられる石炭であれば、特に限定されないが、水銀を吸着することを考慮すると、燃料比（炭素成分／水素成分）の高い石炭が好ましい。

まず、塊状の石炭Ｃ１を石炭貯蔵庫５から石炭乾燥粉砕装置６に搬入し、この石炭乾燥粉砕装置６内にて粉砕し、粒子径３００μｍ以下、好ましくは９０μｍ以下の微粉炭（石炭微粉）Ｃ２とする。
ここで、粒子径を３００μｍ以下とした理由は、燃焼排ガスに含まれる水銀の吸着量をできるだけ多くするために、できるだけ微粉化してその比表面積をできるだけ大きくする必要があるからである。なお、粒子径が３００μｍを超えると、その微粉の比表面積が小さくなり、水銀を充分に吸着することが難しくなり、その結果、石炭乾燥粉砕装置６から排出される燃焼排ガス中に水銀が残留する虞が生じることとなるので、好ましくない。

次いで、燃焼排ガスＧ１を石炭乾燥粉砕装置６に導入する。この燃焼排ガスＧ１に含まれる水銀は、微粉炭Ｃ２と接触することにより、微粉炭Ｃ２に吸着され、燃焼排ガスＧ１から除去される。
導入される際の燃焼排ガスＧ１の温度は、この燃焼排ガスＧ１中の水銀を微粉炭Ｃ２に充分に吸着させることができ、しかも一旦吸着した水銀が蒸発しないように充分に低い必要があり、具体的には２００℃以下が好ましく、より好ましくは１５０℃以下である。
一方、微粉炭Ｃ２は燃焼排ガスＧ１により７０℃以下に加熱され、乾燥することとなる。このように、燃焼排ガスＧ１は石炭乾燥粉砕装置６の乾燥用熱源としても有効利用される。

この石炭乾燥粉砕装置６から排出された水銀が吸着された微粉炭Ｃ２’及び水銀が除去された燃焼排ガスＧ２は、バグフィルタ７に導入されて微粉炭Ｃ２’のみが捕集されて回収される。
一方、水銀が除去された燃焼排ガスＧ２は、バグフィルタ７を通過することで清浄化された排ガスとなり、最終的には煙突８から排出される。

石炭乾燥粉砕装置６から回収された水銀が吸着された微粉炭Ｃ２’は、再度、仮焼炉２、セメントキルン３のうちいずれか、または双方の各バーナーへ送られ、燃料として用いられる。この燃焼工程では、微粉炭Ｃ２’に吸着された水銀は、微粉炭Ｃ２’が燃焼する過程で蒸発し、燃焼排ガス中に再度移行する。
これら一連の工程を循環することで、微粉炭Ｃ２’に吸着される水銀の濃度は循環毎に高くなり、水銀の吸着量が飽和することになる。
この水銀の吸着量が飽和した微粉炭Ｃ２’は、セメント製造設備の系外に取り出し、所定の処理が施され、水銀が吸着していない微粉炭Ｃ２として再利用される。

以上説明したように、本実施形態の燃焼排ガスの水銀除去方法によれば、燃焼排ガスＧ１を石炭乾燥粉砕装置６内の微粉炭Ｃ２中を通過させ、この燃焼排ガスＧ１に含まれる水銀を微粉炭Ｃ２に吸着させて除去するので、燃焼排ガスＧ１中の水銀の濃度を大幅に減少させることができる。
また、セメント製造設備の付帯設備である石炭乾燥粉砕装置６を用いて燃焼排ガスＧ１から水銀を除去するので、水銀固体吸着剤吹き込み装置及び水銀含有固体吸着剤除去装置、あるいは水銀吸着用の固体吸着物充填塔等の水銀除去装置を別途設ける必要が無く、既存の設備のみで燃焼排ガスＧ１から水銀を効率良く除去することができる。

以下、本発明の燃焼排ガスの水銀除去方法について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。

（実施例１）
セメント製造設備のサスペンションプレヒータ１の最上段のサイクロン１ｄから排出される燃焼排ガスを石炭乾燥粉砕装置６に導入し、この石炭乾燥粉砕装置６内の微粉炭と接触させた。
この石炭乾燥粉砕装置６から排出された微粉炭を含む燃焼排ガスを、バグフィルタ７に導入し、バグフィルタ７から排出された燃焼排ガス中の水銀濃度を測定したところ、１．９μｇ／ｍ^３Ｎであった。
これにより、燃焼排ガス中の水銀濃度を大幅に低減することができることが分かった。

（比較例１）
セメント製造設備のサスペンションプレヒータ１の最上段のサイクロン１ｄから排出される燃焼排ガスを調湿塔及び電気集塵装置を通過させることにより、燃焼排ガス中の水銀を吸着除去した。
処理後の燃焼排ガス中の水銀濃度を測定したところ、１４．４μｇ／ｍ^３Ｎであった。

（比較例２）
セメント製造設備のサスペンションプレヒータ１の最上段のサイクロン１ｄから排出される燃焼排ガスを石灰石乾燥装置及び電気集塵装置を通過させることにより、燃焼排ガス中の水銀を吸着除去した。
処理後の燃焼排ガス中の水銀濃度を測定したところ、１１．７μｇ／ｍ^３Ｎであった。

（比較例３）
セメント製造設備のサスペンションプレヒータ１の最上段のサイクロン１ｄから排出される燃焼排ガスを粘土乾燥装置及び電気集塵装置を通過させることにより、燃焼排ガス中の水銀を吸着除去した。
処理後の燃焼排ガス中の水銀濃度を測定したところ、９．９μｇ／ｍ^３Ｎであった。
これらの燃焼排ガス中の水銀濃度を表１に示す。

以上により、実施例１にて処理された燃焼排ガスでは、比較例１〜３にて処理された燃焼排ガスと比べて、水銀濃度を大幅に低減することができることが分かった。

本発明の一実施形態の燃焼排ガスの水銀除去方法に用いられるセメント製造設備を示す模式図である。

符号の説明

１サスペンションプレヒータ
１ａ〜１ｄサイクロン
２仮焼炉
３セメントキルン
４クリンカクーラ
５石炭貯蔵庫
６石炭乾燥粉砕装置
７バグフィルタ
８煙突
９燃焼排ガスの水銀除去装置

Claims

燃焼排ガスに含まれる水銀をセメント製造設備の石炭乾燥粉砕手段を用いて除去する方法であって、
前記燃焼排ガスを前記石炭乾燥粉砕手段内の石炭微粉中を通過させ、前記燃焼排ガスに含まれる水銀を前記石炭微粉に吸着させて除去することを特徴とする燃焼排ガスの水銀除去方法。
前記燃焼排ガスは、前記セメント製造設備のセメントキルン、サスペンションプレヒータ、仮焼炉のうちの１つまたは２つ以上から排出される燃焼排ガスであることを特徴とする請求項１記載の燃焼排ガスの水銀除去方法。
水銀が除去された前記燃焼排ガス及び前記石炭微粉を、分離手段を用いて水銀が除去された燃焼排ガスと石炭微粉とに分離することを特徴とする請求項１または２記載の燃焼排ガスの水銀除去方法。
前記燃焼排ガスを前記石炭乾燥粉砕手段の乾燥用熱源として利用することを特徴とする請求項１、２または３記載の燃焼排ガスの水銀除去方法。