燃焼プロセスにおける水銀の挙動解明と炉内制御技術に関する研究

汞在燃烧过程中的行为及堆内控制技术研究

• 批准号: 02F00373
• 负责人: 成瀬 一郎
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00373/
• 关键词: 燃焼; 石炭; 廃棄物; 水銀; 微量金属; 微粒子; 捕捉剤; 下水汚泥

近年、燃焼や焼却プロセスから石炭や廃棄物等の固体燃料に含有している水銀を含む微量金属成分の一部が排ガスとして大気中へ放出されている現状が明らかになり、米国等では水銀を含む微量金属成分に関する新たな大気環境規制が施行されつつある。そこで本研究では、燃焼プロセスにおける水銀を含む微量金属成分の放出機構解明とともに、できる限り高温条件における微量金属捕捉技術の開発を試みている。具体的には、熱天秤による各種微量金属化合物の放出特性および鉱物質による各種微量金属化合物の基礎捕捉実験を行っている。得られた基礎結果は、化学平衡論に基づく解析結果と比較しその妥当性を考察している。このような基礎研究で得られた最適微量金属捕捉剤を実際の石炭あるいは乾燥下水汚泥燃焼場に微量添加し、燃焼場における微量金属成分の放出機構と捕捉特性解明も目的にしている。当該研究の第2年度である平成15年度は、熱天秤によって、様々な乾燥下水汚泥および石炭中の水銀含有量の測定を実施し、乾燥下水汚泥中の水銀濃度は石炭の約10倍であることを明らかにした。つぎに、これらの試料を、熱天秤を用いて、燃焼および熱分解させ、水銀の放出特性に及ぼす温度の影響を実験した。結果として、水銀の放出開始温度は、石炭の方が下水汚泥よりも高温であり、これは、試料中の硫黄含有量に相関することを明らかにした。また、水銀化合物が炭素質に吸着あるいは吸収される場合、水銀の化合物形態が重要であることから、水銀の化合物形態変化に関する化学平衡計算を実施した。その結果、反応雰囲気中の硫黄および塩素濃度の差異によって、形成される水銀化合物が異なることを明らかにした。また、燃焼あるいは焼却過程は必ずしも平衡論が成立しないので、水銀に関する反応速度解析を行うために必要となる素反応速度データの収集も行った。

近年来，人们已经清楚，煤和废物等固体燃料中含有的一些微量金属成分（包括汞）会作为燃烧和焚烧过程的废气释放到大气中，在美国和其他国家，汞关于微量金属成分的新空气环境法规正在实施。因此，在本研究中，我们试图阐明燃烧过程中汞等微量金属成分的释放机制，并开发在尽可能高温条件下捕获微量金属的技术。具体来说，我们正在进行使用热天平的各种微量金属化合物的释放特性的基础实验和使用矿物质的各种微量金属化合物的基础捕获实验。将所得的基本结果与基于化学平衡理论的分析结果进行了比较，并讨论了其有效性。目的是将通过此类基础研究获得的最佳微量金属清除剂微量添加到实际的煤炭或干污泥燃烧场地中，阐明燃烧场地中微量金属成分的释放机制和捕集特性。 2003年，即这项研究的第二年，我们使用热天平测量了各种干燥污泥和煤炭中的汞含量，发现干燥污泥中的汞浓度约为煤炭的10倍。接下来，使用热天平将这些样品燃烧并热分解，并测试温度对汞释放特性的影响。结果表明，煤中汞释放的起始温度高于污水污泥中的汞释放起始温度，并且这与样品中的硫含量相关。另外，由于当汞化合物被碳质材料吸附或吸收时，汞的化合物形式很重要，因此进行了关于汞化合物形式的变化的化学平衡计算。结果表明，形成的汞化合物根据反应气氛中的硫和氯浓度而不同。此外，由于平衡理论在燃烧或焚烧过程中不一定成立，因此我们还收集了分析汞反应速率所需的基本反应速率数据。