专利名称：燃烧排气处理装置及处理方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧排气处理装置及处理方法，特别是涉及一种用于除去来自水泥窑等的燃烧炉的燃烧排气中的灰尘、NOX及二恶英类等的有害物质的燃烧排气处理装置及处理方法。
背景技术：
在来自焚烧都市垃圾等的焚烧炉的燃烧排气中，除了SOX、NOX之外，还含有微量毒性强的二恶英类等，为了除去该二恶英类等提出了各种技术。
例如，在专利文献1中，为了除去燃烧炉排气中含有的灰尘、SOX、NOX、二恶英类等，公开了如下的一种技术，该技术在使燃烧炉的排气通过第一热交换器并进行回收后，利用旋风除尘器与电气集尘机回收灰尘，并用涤气器除去SOX及NOX，再利用第二热交换器将排气温度升高至100□200℃，然后添加活性炭粉末吸附有害成分，并利用袋滤器回收已过滤的活性炭粉末。
另外，在专利文献2中公开了一种排气处理装置，该装置在从来自垃圾焚烧炉等的排气源的排气中除去灰尘、二恶英类及如PCB类等的卤化有机化合物那样的有害物质时，使用活性炭等的吸附剂，并且即使在排气中的灰尘浓度高时也可有效地使用吸附剂，该装置包括用于除去如混入在来自排气源的排气中的灰分等的灰尘的电气集尘装置；可对由电气集尘装置除去灰尘的排气添加如活性炭等的吸附剂的吸附剂添加装置；及使添加有吸附剂的排气通过并过滤的袋滤器。
除了使用上述活性炭等的吸附法以外，在专利文献3及专利文献4中还公开了一种排气处理装置，该装置用于氧化、分解处理由焚烧炉等的排气发生源排出的排气中的二恶英类，该装置使臭氧含于水中，并通过在降温筒内配置有含有臭氧的水的喷嘴，对流过降温筒内的排气进行粒状喷雾。
此外，在专利文献5中提出了一种排气处理方法，该方法用于除去都市垃圾焚烧炉等所产生的排气中的NOX及二恶英类等，该方法冷却排气，再将冷却排气导入袋滤器中，并在收集含有固体状的二恶英类的灰尘后，进行再加热，使该排气与氨等的脱硝用还原剂一起接触蜂窝状触媒，以同时分解、除去氮氧化物及二恶英类等的毒性氯化物。
另一方面，如图3所示，水泥烧成设备21由预热装置22、煅烧炉23、水泥窑24及熟料冷却器25等构成，将从原料供给系统投入到预热器22中的水泥原料R，在预热器22中进行预热，接着在煅烧炉23中煅烧，并将在水泥窑24中烧成制造的熟料Cl在熟料冷却器25中冷却。在此，来自水泥窑24的燃烧排气的处理，由于主原料的石灰石具有吸附SOX的特性，所以可以进行在预热器22中的脱硫及由电气集尘机26进行的灰尘回收，处理后的燃烧排气经过鼓风机27与烟囱28向大气中排放。
专利文献1特开2001-272023号公报专利文献2特开2003-117343号公报专利文献3特开2000-185217号公报专利文献4特开2003-24746号公报专利文献5特开平7-75720号公报发明内容如上所述，对于都市垃圾焚烧炉等，为了除去二恶英等的有害物质，已经提出了各种技术，但若使用活性炭等的吸附剂，则吸附有二恶英类的活性炭会作为废弃物而排出，具有必须处理用过的活性炭的问题。并且，在都市垃圾焚烧炉等中，虽然使用脱硝剂来降低NOX，但若使用量较多会使运转成本提高。
近年来，为对应再生资源应用的要求，在第3图所示的水泥烧成设备21中，在原料系统中投入各种再生资源，但是今后，若再生资源的投入量持续增加，则与上述都市垃圾焚烧炉等相同，会产生有害物质的排出量及操作成本的增加。尤其是由于在水泥烧成设备1中产生的燃烧排气量很大，因此即使所含的有害物质是微量的，用于除去有害物质的设备也必须扩大规模，还可能导致设备成本及操作成本增加。
于是，本发明就是鉴于上述以往技术中的问题点而提出的，其目的在于提供一种可应用于都市垃圾焚烧炉、水泥窑等中，并可解决上述问题点的燃烧排气处理装置及处理方法。
为了达到上述目的，本发明的燃烧排气处理装置，其特征在于，包括收集燃烧排气中的灰尘的集尘机；收集通过该集尘机的燃烧排气中的水溶性成份及灰尘的湿式集尘机；及分解并除去通过该湿式集尘机的燃烧排气中的NOX及/或二恶英类的触媒塔。
根据本发明，除了可通过湿式集尘机收集通过集尘机的燃烧排气的水溶性成份及灰尘，并除去对后段触媒塔的寿命造成很大影响的灰尘、硫酸雾、氯化氢(HCL)、汞(Hg)等，此外，还可以在触媒塔中分解NOX、二恶英类等，因此与在燃烧装置等的高温部分中投入尿素等的脱硝剂的无触媒脱硝相比，本发明可用低价的设备降低脱硝剂的使用量，并可在分解NOX、二恶英类时，将二次处理所需的吸附剂等的使用量抑制到最低。又，由于在前述集尘机中使用电气集尘机、袋滤器等，因此不会使无用的灰尘成为湿灰，也可再利用。
在上述燃烧排气处理装置中，在上述触媒塔的前段，可以设置加热从上述湿式集尘机排出的燃烧排气的再加热器。由此，能够将触媒塔的入口的燃烧排气的温度升高至170℃或170℃以上，能够在触媒塔中更有效地进行脱硝及二恶英类的分解。
在上述燃烧排气处理装置中，可以设置将氧化剂添加到已通过上述集尘机的燃烧排气中的氧化剂添加装置。由此，在氧化水银等之后，能够进行燃烧排气的后段的湿式集尘机的吸收。此外，在氧化剂中可以使用次氯酸钠及/或臭氧等。在使用臭氧的情况下，由于在碱性环境中分解速度提高，因此需要添加用于将循环水的pH值保持在5左右以下的酸性的药剂。
在上述燃烧排气处理装置中，可以具有将从上述湿式集尘机排出的浆体进行固液分离的固液分离机；及吸附通过该固液分离机分离的液体中的水银的水银吸附塔。由此，可吸附并回收燃烧排气中所包含的水银。
在上述燃烧排气处理装置中，可以在上述触媒塔的后段，设置使用从该触媒塔排出的燃烧排气来提高从上述再加热器供给的气体的温度的热回收器。由此，能够降低向再加热器供给的辅助蒸气量，并可降低运转成本。
在上述燃烧排气处理装置中，可以在上述湿式集尘机中使用混合涤气器。通过使用混合涤气器等的高效的涤气器，可以高效地去除对后段的触媒塔的寿命有较大影响的灰尘、硫酸雾、氯化氢(HCL)、水银(Hg)等。
在上述燃烧排气处理装置中，上述燃烧排气可以为水泥窑排气。由此，在将各种再生资源投入到原料系统中的水泥制造设备中，可以抑制有害物质的排出量及运转成本的增加。
另外，本发明的燃烧排气处理方法，其特征在于，收集燃烧排气中的灰尘；湿式收集集尘后的燃烧排气中的水溶性成份及灰尘；使用触媒分解、除去湿式收集后的燃烧排气中的NOX及/或二恶英类。由此，如上述，在通过低价的设备降低脱硝剂的使用量并分解NOX、二恶英类时，可以将二次处理所需的吸附剂等的使用降低到最小限度。
在使用触媒分解、除去上述燃烧排气中的NOX及/或二恶英类之前，可以加热上述燃烧排气。由此，在触媒塔中，可以更有效地进行脱硝及二恶英类的分解。
在上述集尘后的燃烧排气中添加氧化剂，在氧化水银等之后，可以进行燃烧排气的后段的湿式集尘机的吸收。而且，在氧化剂中可以使用次氯酸钠及/或臭氧等。
可以将通过上述湿式收集而产生的浆体固液分离，并吸附除去已分离的液体中的水银。另外，在上述湿式集尘机中的上述排气的滞留时间为大于等于1秒、小于等于10秒，可以避免装置过大型化。另外，将水泥窑排气作为上述燃烧排气进行处理。
如上所述，通过本发明，可抑制在水泥窑等中有害物质的排出量及运转成本的增加。
图1是表示本发明的燃烧排气处理装置的一个实施方式的流程图。
图2是表示本发明的燃烧排气处理装置的湿式集尘机的种类与在脱硝塔中的脱硝率的关系的图表。
图3是表示以往的水泥烧成设备的一例的流程图。
具体实施例方式
图1表示本发明的燃烧排气处理装置及处理方法的一个实施方式，在下述说明中，将以适用于由水泥烧成设备的水泥窑所产生的燃烧排气的处理的情形为例，说明本发明的燃烧排气处理装置及处理方法。
如背景技术中所述，水泥烧成设备1包括预热器2、煅烧炉3、水泥窑4、熟料冷却器5等，从未图示的原料供给系统将水泥原料R投入预热器2，并经过在预热器2中的预热、在煅烧炉3中的煅烧及在水泥窑4中的烧成，制造水泥熟料Cl。该水泥熟料Cl在熟料冷却器5中进行冷却后，在精制工序中进行粉碎。
该燃烧排气处理装置包含有配置于在水泥烧成设备1的后段的电气集尘机6、收集燃烧排气中的水溶性成份及灰尘的湿式集尘机7、再加热器11、分解并除去NOX等的触媒塔12、热回收器13、可将从湿式集尘机7排出的浆体进行固液分离的固液分离机16、及可吸附在固液分离机16中所分离的液体中的水银的水银吸附塔17等。
电气集尘机6为了收集来自预热器2的燃烧排气G中的灰尘而进行设置。另外，也可使用袋滤器代替电气集尘机6，还可并设前述两者。
湿式集尘机7为了收集燃烧排气G中的水溶性成分及灰尘而进行设置，可除去对后段的触媒塔12的寿命造成很大影响的灰尘、硫酸雾、氯化氢(HCL)、水银(Hg)等。在该湿式集尘机7中，可使用例如混合涤气器(MU Static Mixing Technology株式会社制的MU-涤气器等)。且，所谓的混合涤气器是如下的装置，即，其特征在于，在筒体内配置多个在气体与液体以逆流或顺流方式在该筒体内移动的过程中，可使该流体旋转的引导叶片，并使气体与液体接触，以进行反应及收集灰尘等。此外，最好气体与液体处于顺流状态，并交替配置使该流体向右旋转的引导叶片及使之向左旋转的引导叶片。此外，为避免装置过于大型化，将湿式集尘机7的燃烧排气的滞留时间设定在1秒～10秒。
在湿式集尘机7的下方配置循环槽7a，并在湿式集尘机7与循环槽7a之间设置泵9，可经由循环槽7a及泵9，使在湿式集尘机7中产生的浆体循环。
氧化剂添加装置10是为了添加作为可氧化燃烧排气G中所含的水银等的氧化剂的次氯酸钠、臭氧等而设置的。
再加热器11是为了加热从雾分离器8排出的燃烧排气G而设置的。加热燃烧排气G，是为了在触媒塔中更有效地进行脱硝及分解二恶英类等。在该再加热器11的入口侧，添加在后段的触媒塔12中作为还原剂使用的氨(NH3)。在触媒塔12的前段添加氨，是为了利用叶片及再加热器11的混合效果，且可在从再加热器11的入口侧以外的湿式集尘机7的出口到触媒塔12的入口之间，添加至可利用前述混合效果的位置。
触媒塔12是为了分解、去除通过电气集尘机6的燃烧排气G中的NOX及二恶英类而设置的。该触媒塔12构成为蜂窝状，即使在处理大量燃烧排气时，也可构成为较小型。
热回收器13用于进行从触媒塔12排出的燃烧排气G与来自再加热器11的气体的热交换，并在再加热器11中利用从燃烧排气G回收的热。
并且，在从触媒塔12排出的燃烧排气G中回收热时，也可以用热管代替热回收器13及再加热器11，以在同一导管的蒸发部吸收从触媒塔12排出的燃烧排气G的热，并在设置于触媒塔12入口侧的同一导管的冷凝部释放热。又，也可使用容格斯特洛姆(登记商标)式热交换器(ALSTOM株式会社制造)代替热管。
固液分离机16可将从湿式集尘机7排出的浆体固液分离，并可使用微滤器等。
水银吸附塔17是为了吸附在固液分离机16中分离的液体中的水银而设置的，而排水处理设备18处理吸附水银后的液体并排放至河流等中。在此处的水处理中，可以考虑适用例如由臭氧进行的氧化分解处理。又，也可将通过水银吸附塔17后的排水的一部分，在湿式集尘机7中再利用。另外，也可将来自湿式集尘机7的排水用于水泥窑4的燃烧排气W的冷却等。
接着，参照图1，说明具有上述结构的燃烧排气处理装置的操作。
来自在预热器2中已经脱硫的水泥窑4的燃烧排气G，被带到电气集尘机6中，并回收燃烧排气G中的灰尘。通过电气集尘机6的燃烧排气G被导入湿式集尘机7中，在此收集燃烧排气G中的水溶性成份及灰尘，并除去对后段的触媒塔的寿命造成很大影响的灰尘、硫酸雾、氯化氢(HCL)、水银(Hg)等。
在湿式集尘机7中产生的浆体，由于经由循环槽7a及泵9进行循环，因此可充分地进行燃烧排气W与液体的接触，且可高效地进行由从氧化剂添加装置10供给的次氯酸钠等进行的水银等的氧化，以及水溶性成份和灰尘的回收。且，在湿式集尘机7中，可使水循环并抽出一部分的水供给至固液分离机16，该循环水可排水至使水溶性成份的再挥发不成为问题的程度。
已经除去水溶性成份、灰尘等的燃烧排气G，从雾分离器8导入再加热器11进行加热。加热燃烧排气G时，最好是在170～500℃下进行触媒塔12中的燃烧排气G的脱硝及二恶英类的分解，又，若考虑触媒分解性能与耐久性，则以230～270℃左右左右的温度下进行分解为佳。
如上所述，在湿式集尘机7中，虽已除去对后段的触媒塔12的寿命造成很大影响的灰尘、硫酸雾、氯化氢(HCL)、水银(Hg)等，但与已往的水平型涤气器相比较，如图2所示，可通过使用混合涤气器(本试验中，使用MU Static Mixing technology株式会社制的MU-涤气器)，较长地保持触媒塔12中的触媒的寿命，防止脱硝率降低。
在再加热器11的热源方面，使用从触媒塔12排出的燃烧气体G。使从触媒塔12排出的燃烧气体G在热回收器13中，与从再加热器11导入的气体进行热交换，并在再加热器11利用已回收的热。由于仅通过由热回收器13回收的热，无法供给在再加热器11中所消耗的热量，因而将辅助蒸汽S导入再加热器11中。并在再加热器11的入口侧，注入作为在触媒塔12中使用的脱硝剂的氨(NH3)。且，如上所述，氨可从再加热器11的入口侧以外的湿式集尘机7出口添加至在触媒塔12的入口间可利用混合效果之处。
接着，燃烧排气G供给至触媒塔12，以分解NOX、二恶英类。如上所述，触媒塔12内的温度，控制在170～500℃，最好在230～270℃以适合燃烧排气G的脱硝及二恶英类的分解。在此，由于在触媒塔12的后段配置热回收器13，因此可以较高地控制触媒塔12内的温度，并尽可能地提高触媒塔12的运转温度，由此触媒塔12的效率提高，可降低触媒的使用量。
来自于触媒塔12的燃烧排气G，经过热回收器13、鼓风机14及烟囱15被排放至大气中。又，鼓风机14的出口的燃烧排气G的温度控制在110℃左右。因此，再加热器11中的燃烧排气G的升温所需的能源消耗，仅增加损失部分即可。
另一方面，从循环槽7a排出的浆体，经由固液分离机16进行固液分离，已经分离的液体中的水银，作为氯络合离子(HgCl42-)溶解在水中，在通过水银吸附塔17将其吸附后，在系统外进行处理。已经除去水银的液体，可以用排水处理设备18进行处理，并在湿式集尘机7中进行再利用，也可用于水泥窑4的燃烧排气G的冷却等。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种燃烧排气处理装置，其特征在于，包括不必添加活性炭而收集燃烧排气中的灰尘的集尘机；收集通过该集尘机的燃烧排气中的水溶性成份及灰尘的湿式集尘机；及分解并除去通过该湿式集尘机的燃烧排气中的NOX及二恶英类的触媒塔。
2.如权利要求1所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，在上述触媒塔的前段，具有加热从上述湿式集尘机排出的燃烧排气的再加热器。
3.如权利要求1或2所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，具有将氧化剂添加到已通过上述集尘机的燃烧排气中的氧化剂添加装置。
4.如权利要求1、2或3所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，还包括将从上述湿式集尘机排出的浆体进行固液分离的固液分离机；及吸附通过该固液分离机分离的液体中的水银的水银吸附塔。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，在上述触媒塔的后段，具有使用从该触媒塔排出的燃烧排气来提高从上述再加热器供给的气体的温度的热回收器。
6.如权利要求3、4或5所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，上述氧化剂包含次氯酸钠及/或臭氧。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，上述湿式集尘机为混合涤气器。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，上述燃烧排气为水泥窑排气。
9.一种燃烧排气处理方法，其特征在于，不必添加活性炭而收集燃烧排气中的灰尘；
湿式收集集尘后的燃烧排气中的水溶性成份及灰尘；使用触媒分解、除去湿式收集后的燃烧排气中的NOX及二恶英类。
10.如权利要求9所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，在使用触媒分解、除去上述燃烧排气中的NOX及/或二恶英类之前，加热上述燃烧排气。
11.如权利要求9或10所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，在上述集尘后的燃烧排气中添加氧化剂。
12.如权利要求9、10或11所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，将通过上述湿式收集而产生的浆体固液分离；吸附除去已分离的液体中的水银。
13.如权利要求9至12中的任一项所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，在上述湿式集尘机中的上述排气的滞留时间为大于等于1秒、小于等于10秒。
14.如权利要求11、12或13所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，上述氧化剂包含次氯酸钠及/或臭氧。
15.如权利要求9至14中的任一项所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，上述燃烧排气为水泥窑排气。
PCT第19条修改说明权利要求1明确了在集尘机中，不添加活性炭而对燃烧排气中的灰尘进行集尘；和在触媒塔中，分解通过湿式集尘机的燃烧排气中的NOX及二恶英类。
在引用文献1(JP7-204604A)中，在集尘机中添加活性炭是不可缺少的，但在权利要求1所述的发明中，即使不使用活性炭也可以出去二恶英类等的有害物质。另外，在引用文献1中，在触媒塔中仅除去NOX，但在权利要求1所述的发明中，则可以除去NOX及二恶英类。
另外，在权利要求9中，基于与上述相同的理由，明确了不添加活性炭而对燃烧排气中的灰尘进行集尘；及使用触媒分解、除去湿式收集后的燃烧排气中的NOX及二恶英类。
权利要求
1.一种燃烧排气处理装置，其特征在于，包含有收集燃烧排气中的灰尘的集尘机；收集通过该集尘机的燃烧排气中的水溶性成份及灰尘的湿式集尘机；及分解并除去通过该湿式集尘机的燃烧排气中的NOX及/或二恶英类的触媒塔。
2.如权利要求1所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，在上述触媒塔的前段，具有加热从上述湿式集尘机排出的燃烧排气的再加热器。
3.如权利要求1或2所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，具有将氧化剂添加到已通过上述集尘机的燃烧排气中的氧化剂添加装置。
4.如权利要求1、2或3所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，还包含有将从上述湿式集尘机排出的浆体进行固液分离的固液分离机；及吸附通过该固液分离机分离的液体中的水银的水银吸附塔。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，在上述触媒塔的后段，具有使用从该触媒塔排出的燃烧排气来提高从上述再加热器供给的气体的温度的热回收器。
6.如权利要求3、4或5所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，上述氧化剂包含次氯酸钠及/或臭氧。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，上述湿式集尘机为混合涤气器。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的燃烧排气处理装置，其特征在于，上述燃烧排气为水泥窑排气。
9.一种燃烧排气处理方法，其特征在于，收集燃烧排气中的灰尘；湿式收集集尘后的燃烧排气中的水溶性成份及灰尘；使用触媒分解、除去湿式收集后的燃烧排气中的NOX及/或二恶英类。
10.如权利要求9所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，在使用触媒分解、除去上述燃烧排气中的NOX及/或二恶英类之前，加热上述燃烧排气。
11.如权利要求9或10所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，在上述集尘后的燃烧排气中添加氧化剂。
12.如权利要求9、10或11所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，将通过上述湿式收集而产生的浆体固液分离；吸附除去已分离的液体中的水银。
13.如权利要求9至12中的任一项所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，在上述湿式集尘机中的上述排气的滞留时间为大于等于1秒、小于等于10秒。
14.如权利要求11、12或13所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，上述氧化剂包含次氯酸钠及/或臭氧。
15.如权利要求9至14中的任一项所述的燃烧排气处理方法，其特征在于，上述燃烧排气为水泥窑排气。
全文摘要
本发明可抑制在水泥窑等中有害物质的排出量及运转成本的增加。本发明的燃烧排气(G)处理装置包含有收集燃烧排气(G)中的灰尘的集尘机(6)；收集通过该集尘机(6)的燃烧排气(G)中的水溶性成份及灰尘的湿式集尘机(7)；分解并除去通过该湿式集尘机(7)的燃烧排气(G)中的NO
文档编号B01D47/06GK1812828SQ20048001807
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月28日 优先权日2003年7月10日
发明者斋藤绅一郎 申请人:太平洋水泥株式会社