JP4846939B2

JP4846939B2 - 排ガス処理装置

Info

Publication number: JP4846939B2
Application number: JP2001250077A
Authority: JP
Inventors: 邦則古山
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; J Power EnTech Inc
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; J Power EnTech Inc
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-08-21
Also published as: JP2003053135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質を含有する各種の排ガスを炭素質吸着材を充填した吸着塔を用いて処理する乾式排ガス処理装置に関し、更に詳述すれば吸着塔と再生装置との間の炭素質吸着材の輸送に際し、空気輸送手段を用いる乾式排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種のボイラ排ガス、製鉄所の焼結炉排ガス、都市ゴミの焼却炉排ガス等、多くの排ガスには、ダスト、硫黄酸化物、窒素酸化物、重金属、ダイオキシン類等の有害物質が含まれている。
【０００３】
これらの排ガスの処理方法として、粒状の炭素質吸着材を充填した吸着塔に排ガスを導入し、排ガスを吸着材と接触させることにより、有害物質を除去する方法がある。
【０００４】
図４に、この排ガス処理装置の概要を示す。図４中、有害物質を含有する排ガスは排ガス供給ライン１０を通り、粒状の炭素質吸着材３０が充填された吸着塔２０に送られ、ここで有害物質が除去された後、処理排ガス排出ライン１２を通って外部に排出される。
【０００５】
即ち、排ガス中に含まれるダスト、硫黄酸化物、重金属、ダイオキシン類等の有害物質は、吸着塔２０の内部に充填された炭素質吸着材に吸着されて除去される。
【０００６】
また、排ガス中に含まれる窒素酸化物は、排ガス中にアンモニアを添加することにより、炭素質吸着材の触媒作用によって窒素と水に分解される。
【０００７】
排ガス処理時間が経過するに従って、炭素質吸着材は有害物質の吸着により処理性能が低下するので、排ガスの処理を更に継続して行うためには、吸着材の再生処理を行う必要がある。
【０００８】
即ち、吸着塔２０に充填された吸着材３０は、吸着塔底部２２から再生装置４０へ送られてここで処理された後、再生された吸着材は再び吸着塔頂部２４へ戻される。
【０００９】
このような方法で再生処理を行うために、吸着塔２０内に充填された吸着材は、吸着塔頂部から吸着塔底部に向って緩やかに流下する移動層を形成することになる。
【００１０】
再生装置４０で行われる再生処理としては、主として２つの処理がある。
【００１１】
第１の処理は、吸着材を高温に加熱することにより、吸着した硫黄酸化物等の有害物質を脱離する加熱処理である。有害物質の中には、ダイオキシン類等のように加熱再生処理により分解して消滅するものもある。
【００１２】
第２の処理は、粒状の吸着材から微粉を除去するための分級処理である。除去する微粉としては、捕集したダストと粉化した吸着材等がある。
【００１３】
再生処理としては、その他の処理も含まれるが、本発明において「再生処理」とは、少なくとも上記の加熱処理及び分級処理の何れか一つを含む処理を指すこととする。従って、再生装置４０は、ここで定義した再生処理を行う装置である。
【００１４】
上記再生処理を行うために、吸着材３０は吸着塔２０と再生装置４０との間を循環することになる。そこで、吸着材３０を循環させるためには、吸着塔２０の底部２２から再生装置４０へ吸着材を送るための輸送手段３１と、再生装置４０から吸着塔２０の頂部２４へ吸着材を送るための輸送手段３２が必要になる。
【００１５】
これらの輸送手段としては、シュ−トを用いて重力で輸送する部分も含まれるが、全体的には、吸着塔２０の底部２２から頂部２４に向って吸着材を輸送することになるので、動力を用いて下から上に持ち上げる揚程を備えた輸送手段が必要になる。
【００１６】
即ち、輸送手段３１又は輸送手段３２の少なくとも一方には、揚程を備えた輸送手段が必要である。
【００１７】
従来、揚程を備えた輸送手段としては、バケットコンベアが用いられている。粒状の炭素質吸着材は輸送中に壊れやすいので、吸着材の破壊をできる限り少なくするためには、バケットコンベアが最も実用的であると従来考えられていた。しかしながら、バケットコンベアは非常に高価である。また、機体が大きいため、コンベア自身が大きな設置スペ−スを必要とし、その結果周囲に配置する他の装置や機器類の配置にも大きな制約を与える。
【００１８】
更に、バケットコンベアは比較的故障やトラブルの多い機械である。特に、排ガスがコンベア機体内に流入すると故障やトラブルの原因となることが多い。排ガス中の水分が機体内で凝縮することにより、機体内に微粉の付着や堆積を起こし、また、排ガス中の酸性物質により機体内が腐蝕を起こすからである。従って、機体内に排ガスが流入することを完全に防止する必要があり、このために多くの付帯設備を備えることが要求される。
【００１９】
その上、実際にバケットコンベアを使用してみると、吸着材の破壊は予想以上に大きいことが分かった。吸着材がバケットに収まって輸送されている間は破壊されないが、吸着材がバケットに乗り移る供給部や、バケットから払い出される排出部において吸着材の破壊が引き起されるためである。
【００２０】
輸送過程等で破壊されて微粉となった吸着材は、粒子状吸着材から分離して系外に取り出す必要がある。微粉となった吸着材が分離されること無く吸着塔内に戻されると、処理排ガス中にダストとして混入するからである。
【００２１】
一方、微粉となった吸着材が系外に排出されると、その量だけ新しい吸着材が補給されなければならない。従って、その微粉化の大小は設備の経済性に大きく影響を与える。従来、吸着材の補給量は、循環する吸着材量の１〜２質量％である場合が実用的な許容範囲であるとされている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は従来のバケットコンベアに代る輸送手段を検討した結果、空気輸送に着目し、これについて具体的な検討を行うことにした。
【００２３】
空気輸送とは、管路内の気流により微粒体を浮遊させて輸送する装置である。管路内に流す気体は空気に限定されないが、空気を用いることが非常に多いので、空気輸送と呼ばれている。空気輸送は、その主要部が送風機と配管だけであるため、安価なものである。また、バケットコンベアのように、配置上の制約が全くない。更に、故障やトラブルが少ない輸送手段である。
【００２４】
本発明者は、吸着材の輸送手段として空気輸送を採用すると、吸着材の破壊が非常に多いと考えていた。しかし、実際にテストを行って、空気輸送における吸着材の破壊の程度を調べてみると、それほど極端に多くないことがわかった。
【００２５】
また、空気輸送では配管の曲り部や終端の排出部において破壊が多く発生するので、配管の曲り部をできる限り少なくし、これらの材質や形状等に対して適当な配慮をすることにより、破壊を抑制できることを確認した。
【００２６】
更に、検討の結果、空気輸送は非常に大きな利点があることを発見し、本発明を完成するに至った。
【００２７】
空気輸送を採用する本発明の利点は次のとおりである。
▲１▼吸着材の補給量は、循環する吸着材量の１〜２質量％とすることが可能であり、従来のバケットコンベアと同程度である。このため、空気輸送が本来安価であること、配置上の制約を生じないこと等の多くの利点を十分に享受できる。
▲２▼間欠的な空気輸送方法を採用することにより、１台の送風機を複数の輸送ラインで共用することが可能になり、設備を大幅に簡略化することができる。
▲３▼排ガスの流入防止対策は必要であるが、バケットコンベアと比較して排ガスの流入防止用付帯設備が簡素化でき、設備を大幅に簡略化できる。
▲４▼設備全体が簡略化されることにより、設備の信頼性が向上し、自動化が容易となり、運転操作の容易な設備とすることができる。
【００２８】
従って、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した排ガス処理装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は以下に記載するものである。
【００３０】
〔１〕排ガス中の有害物質除去用炭素質吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、有害物質の除去性能が低下した吸着材を再生処理する再生装置と、吸着塔から再生装置へ有害物質の除去能力が低下した吸着材を送る輸送手段と、再生した吸着材を再生装置から吸着塔へ送る輸送手段とを備える排ガス処理装置において、前記各輸送手段の少なくとも一部が送風機と連結した空気輸送ラインからなることを特徴とする排ガス処理装置。
【００３１】
〔２〕前記空気輸送ラインと送風機との間に弁を介装してなり、前記弁を開閉することにより吸着材の輸送を間欠的に行う〔１〕に記載の排ガス処理装置。
【００３２】
〔３〕２以上の空気輸送ラインをそれぞれ弁を介して１台の送風機に連結してなり、各弁を切替えることにより１台の送風機を２以上の空気輸送ラインで共用する〔２〕に記載の排ガス処理装置。
【００３３】
〔４〕前記再生装置が、吸着材から微粉を除去する風力分級機を備えると共に、前記送風機と分級機とを連結する分級用空気供給ラインを備えてなり、１台の送風機で空気輸送ライン用空気と風力分級機の分級用空気とを供給する〔２〕又は〔３〕に記載の排ガス処理装置。
【００３４】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
バケットコンベアの場合は、連続的な輸送を行う必要がある。間欠的な輸送を行うと、輸送速度が遅いために変動に対する対応が間に合わなくなる制御上の問題を生ずるからである。
【００３６】
一方、空気輸送は、輸送速度が速いために間欠的な輸送に適しており、間欠輸送を採用することにより多くの利点が得られる。
【００３７】
例えば、間欠輸送を採用することにより、１台の送風機を複数の輸送ラインで共用して使用できる。これによって、設備全体を一層コンパクトにすることができる。
【００３８】
図１は、図４の従来装置における輸送手段３１と輸送手段３２の両方に空気輸送を採用した例を示す。
【００３９】
輸送手段３１は、送風機６０、ライン６１、ホッパ−７１及びライン６３で構成している。輸送手段３２は、送風機６０、ライン６２、ホッパ−７２及びライン６４で構成している。
【００４０】
ライン６１及び６２の分岐部下流側に設けた自動弁３５、３６を所定のプログラムで開閉することにより、送風機６０を両方のライン６１、６２で交互に使用することが可能となる。これによって、輸送手段３１及び３２を交互に間欠運転できる。
【００４１】
ホッパ−７１及び７２は、吸着材と空気とを分離する機能を備えている。分離した空気は、ライン６３及びライン６４を通して外部に排出するが、微粉を含むためにバグフィルタ−（不図示）等で処理する。或は、焼却炉排ガスの処理の場合には、そのまま焼却炉へ送って微粉を焼却してもよい。
【００４２】
補給用の吸着材は、吸着材ホッパ−５０からライン６２に供給し、循環する吸着材と共に吸着塔２０へ空気輸送する。
図２は、本発明排ガス処理装置の他の例を示すもので、この例においては再生処理を分級機のみで構成し、分級機として風力分級機４１を備えている場合を示す。
【００４３】
ここでは、図４で説明した輸送手段３１と輸送手段３２のうち、輸送手段３１に空気輸送を採用し、輸送手段３２はシュ−ト等の空気輸送以外の手段を採用している。
【００４４】
輸送手段３１は、送風機６０、ライン６１、ホッパ−７１及びライン６３で構成している。
【００４５】
風力分級機４１において、吸着材３０に含まれる微粉を風力によって除去する。即ち、吸着材３０を、ホッパ−７１から分級機４１に供給し、輸送手段３２によって分級機４１から排出させる。同時に、分級用の空気を送風機６０からライン６５通して分級機４１に送り、風力による分級を行う。
【００４６】
除去した微粉は、空気と共にライン６６を通して排出させ、さらに不図示のバグフィルタ−等で処理する。或は、焼却炉排ガスの処理である場合には、焼却炉へ送って焼却してもよい。
【００４７】
従って、送風機６０は、吸着材の空気輸送用と分級機の分級用の送風に共有しており、空気輸送と分級操作とを交互に間欠的に行っている。これによって、装置全体を一層コンパクトにすることができる。
【００４８】
なお、補給用の吸着材は、吸着材ホッパ−５０からライン６１に供給することにより吸着塔２０から排出する吸着材と一緒になり、ホッパー７１、分級機４１を通って吸着塔２０に送られる。
【００４９】
（排ガスの流入防止）
前述のように、バケットコンベアを用いた場合には、排ガスの流入防止に多くの付帯設備を必要としたが、本発明においては大幅に簡略化することができる。
【００５０】
その例として、吸着塔２０に充填された吸着材３０を、吸着塔底部２２から輸送手段３１に供給するための付帯機器を図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００５１】
図３（ａ）は従来の付帯機器を示すものであり、この機器は次の操作を自動的に行う。
▲１▼自動弁９１を開、９２を閉として、定量供給機８１を運転する。これにより、吸着塔２０からホッパ−７３に吸着材３０を抜出す。
▲２▼次に、定量供給機８１を停止し、自動弁９１を閉、９２を開とする。これにより、ホッパ−７３内の吸着材がホッパ−７４に移動する。
▲３▼定量供給機８２は連続的に運転し、自動弁９３は開としておく。これにより、ホッパ−７４から、吸着材を連続的にバケットコンベアに供給できることになる。
【００５２】
ここで、自動弁９１又は９２は、常にどちらか一方を閉としているので、排ガスが輸送手段３１内に流入することを防ぐことができる。
【００５３】
図３（ｂ）は本発明において用いる付帯機器の一例を示すもので、次の操作を自動的に行う。
▲１▼自動弁９１を開、９２を閉として、定量供給機８１を運転する。これにより、吸着塔２０からホッパ−７３に吸着材３０を抜出す。
▲２▼次に、ライン６１に輸送用空気を流した状態で、定量供給機８１を停止し、自動弁９１を閉、９２を開とする。これにより、ホッパ−７３内の吸着材が空気輸送される。
【００５４】
ここで、自動弁９１又は９２は、常にどちらか一方を閉としているので、排ガスが輸送手段３１内に流入することを防ぐことができる。
【００５５】
図３（ａ）と、図３（ｂ）とを比較すると、明らかに本発明において用いる付帯機器（図３（ｂ））の方が簡略である。
【００５６】
付帯機器が簡略化できる理由は次の通りである。図３（ａ）に示す付帯機器は、２つのホッパ−７３、７４を設けている。これは、バケットコンベアの特性から、吸着材を連続的に輸送する必要があるためである。即ち、排ガスの流入を防止し、かつ連続的に吸着材を輸送するという２つの条件を満たすために、２つのホッパ−を設ける必要がある。
【００５７】
これに対して図３（ｂ）に示す付帯機器は、１つのホッパ−７３のみとすることができる。これは、空気輸送の特性から、間欠輸送の採用が可能であるためである。
【００５８】
更に、図３（ａ）に示す付帯機器は、吸着材をホッパ−７４からバケットコンベアに供給するために、定量供給機８２を必要とする。定量供給機８２を省略すると、バケットコンベアに供給する吸着材量を一定に制御できないことによる。
【００５９】
これに対して図３（ｂ）に示す付帯機器は、定量供給機を必要とせず、吸着材をホッパ−７３から直接輸送配管に供給できる。これは、空気輸送の場合は、空気の流れによって自然に定量的に排出するからであり、ホッパ−の排出口の大きさを適宜選定することにより、吸着材を定量的に排出することができる。
【００６０】
以上、空気輸送を採用することにより、吸着塔２０の吸着塔底部２２における付帯機器が簡略化できることを説明した。
【００６１】
簡略化は上記に限られず、例えば吸着塔頂部などの他の箇所においても同様に簡略化を図ることができる。
【００６２】
本発明において用いる炭素質吸着材としては特に制限がないが、活性炭や活性コークスを例示できる。空気輸送量等は、吸着塔、再生装置の能力に応じて決定される当業者の設計事項である。
【００６３】
本発明排ガス処理装置の吸着塔の構造、再生装置の構造等は従来公知のもので、これらの運転条件等も、従来公知の排ガス処理装置の運転条件に準じる。
【００６４】
【実施例】
実施例１
下記排ガスを処理するため、図２に示すフローの排ガス処理装置を製造した。
【００６５】
（排ガス）
処理量：１９２００ｍ³Ｎ／ｈ（Wet Base)
温度：１７０℃
水分：３１．５％(Wet Base)
（排ガス処理装置）
吸着材：活性コークス
吸着塔：３．６ｍ（幅）ｘ２．５ｍ（厚さ）ｘ１０．３ｍ（高さ）
ＳＶ値：１０００ｈ^-1
再生装置：分級機のみ
送風機：６００ｍ³Ｎ／ｈ（空気）
製造した装置は空気輸送を採用しているのでコンパクトであった。
【００６６】
【発明の効果】
本発明排ガス処理装置においては、吸着材の輸送手段として空気輸送を採用したので、輸送手段が簡素化でき、排ガス処理装置全体が小型化できる。更に、空気輸送は、故障が少なく、自動化が簡単で効率の良い排ガス処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明排ガス処理装置の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明排ガス処理装置の他の例を示すフロー図である。
【図３】吸着塔の付帯機器の構成例を示す説明図で、（ａ）は従来の付帯機器の例、（ｂ）は本発明に用いる付帯機器の一例を示す。
【図４】従来の排ガス処理装置の構成例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０排ガス供給ライン
１２排出ライン
２０吸着塔
２２吸着塔底部
２４吸着塔頂部
３０炭素質吸着材
３１、３２輸送手段
３５、３６自動弁
４０再生装置
４１風力分級機
５０、７１、７２、７３、７４ホッパ−
６０送風機
６１、６２、６３、６４、６５、６６ライン
８１、８２定量供給機
９１、９２、９３自動弁

Claims

排ガス中の有害物質除去用炭素質吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、有害物質の除去性能が低下した吸着材を再生処理する再生装置と、吸着塔から再生装置へ有害物質の除去能力が低下した吸着材を送る輸送手段と、再生した吸着材を再生装置から吸着塔へ送る輸送手段と、前記再生装置に備えられた吸着材から微粉を除去する風力分級機及び前記送風機と分級機とを連結する分級用空気供給ラインとを備える排ガス処理装置において、前記各輸送手段の少なくとも一部が送風機と連結した空気輸送ラインからなり、前記空気輸送ラインと送風機との間に介装してなる弁を開閉することにより吸着材の輸送を間欠的に行うと共に、前記送風機で空気輸送ライン用空気と風力分級機の分級用空気を供給することを特徴とする排ガス処理装置。
２以上の空気輸送ラインをそれぞれ弁を介して１台の送風機に連結してなり、各弁を切替えることにより１台の送風機を２以上の空気輸送ラインで共用する請求項１に記載の排ガス処理装置。
排ガス中の有害物質除去用炭素質吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、有害物質の除去性能が低下した吸着材を再生処理する再生装置と、吸着塔から再生装置へ有害物質の除去能力が低下した吸着材を送る輸送手段と、再生した吸着材を再生装置から吸着塔へ送る輸送手段とを備える排ガス処理装置において、前記各輸送手段の少なくとも一部が送風機と連結した空気輸送ラインからなり、前記空気輸送ラインと送風機との間に弁を介装してなり、前記弁を開閉することにより吸着材の輸送を間欠的に行い、前記吸着塔に充填された吸着材を吸着塔底部から輸送手段に供給するために吸着塔底部の下方に設けた排ガス流入防止用の付帯機器のホッパーを１つのみとすることを特徴とする排ガス処理装置。
２以上の空気輸送ラインをそれぞれ弁を介して１台の送風機に連結してなり、各弁を切替えることにより１台の送風機を２以上の空気輸送ラインで共用する請求項３に記載の排ガス処理装置。
前記再生装置が、吸着材から微粉を除去する風力分級機を備えると共に、前記送風機と分級機とを連結する分級用空気供給ラインを備えてなり、１台の送風機で空気輸送ライン用空気と風力分級機の分級用空気とを供給する請求項３又は４に記載の排ガス処理装置。