JP2001149748A - 排ガス浄化法およびその装置 - Google Patents

排ガス浄化法およびその装置

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JP2001149748A
JP2001149748A JP37609799A JP37609799A JP2001149748A JP 2001149748 A JP2001149748 A JP 2001149748A JP 37609799 A JP37609799 A JP 37609799A JP 37609799 A JP37609799 A JP 37609799A JP 2001149748 A JP2001149748 A JP 2001149748A
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liquid
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武史 畑中
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation Of Particles Using Liquids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラー、焼却炉、火炉、ディーゼル車等の
排ガスを低コストで効果的に清浄可能な排ガス浄化法お
よびその装置を提供することを目的とする。 【構成】 排ガス11中に吸着液20aのミストをミス
ト発生手段27、28により生成し、旋回手段40によ
り旋回され、トラップ手段48からなる分離手段50に
より汚染ミストを分離し、これを偏向部材53に衝突さ
せることにより吸着液20aの液面に接触させて吸着液
として回収する。回収液は循還手段32を介してミスト
発生手段28に循還される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 この発明は燃焼装置用排ガス処
理装置に関し、とくに、各種ボイラーや火炉、廃棄物焼
却炉用の燃焼装置ならびにガスタービンや内燃機関等の
燃焼装置用の排ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来技術】 近年、個々の工場・事業所・車輛の排ガ
スに起因するばいじんによる大気汚染と健康被害が深刻
化している。また、自動車によるNOX等の汚染物質も
問題となり、その対策として米国特許第4,727,8
49号、同第4,942,860号、同第5,201,
303号、同第5,443,547号および同第5,6
32,144号には排ガス還流装置(EGR)により排
ガス中の汚染物質を低減することが提案されている。な
お、エンジンの排気パイプに触媒装置(DPF)を取り
付けることにより、黒煙やPMを除去することも提案さ
れているが、これらは構造が複雑で、触媒効果が不充分
であり、寿命が短く、高価である。しかも、構造上排ガ
スの流路抵抗が大きく、エンジンの排気圧が高くなって
燃費が著しく悪化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 従来のEGR装置お
よびDPF装置は黒煙やPMおよび窒素酸化物(NO
X)や黄硫酸化物(SOX)等の汚染物質を効果的に低
コストで低減することができない。しかも、とくにDP
F装置はエンジンの燃費を5〜10%悪化させるため、
環境対策上、最善策といえない上、ドライバーのコスト
負担が著しく上昇する欠点がある。このような理由か
ら、従来装置を広く普及させて大気汚染を防止すること
が困難となっている。
【0004】 本発明の目的はエンジンの燃費を損うこ
となく、排ガス中の汚染物質を高効率で浄化可能な排ガ
ス浄化法およびその装置を提供することにある。
【0005】 本発明の他の目的は小型高性能で低コス
トであり、しかも、長寿命の排ガス浄化装置を提供する
ことにある。
【0006】
【問題を解決するための手段】 本発明の排ガス浄化法
は、汚染物質を含有する排ガスの通路に汚染物質吸着液
のミストを供給する工程(a)と、ミストと排ガスを混
合することによりミストに汚染物質を吸着させて汚染ミ
ストを生成する工程(b)と、汚染ミストを排ガスから
分離して1次清浄ガスを生成する工程(c)と、1次清
浄ガスを排出する工程(d)と、汚染ミストを液化して
吸着液を回収する工程(e)と、吸着液を工程(a)に
循還する工程(f)とからなることにより達成される。
【0007】 本発明の排ガス浄化装置は、汚染物質含
有排ガスを導入するインレットと、排ガスを浄化して1
次清浄排ガスを生成する排ガス浄化部と、1次清浄排ガ
スを排出するアウトレットと、排ガス浄化部の外側に配
置されたトラップ用膨張室と、膨張室と連通する吸着液
溜めとを備え、排ガス浄化部が排ガスの通路に吸着液の
ミストを供給してミストに汚染物質を吸着させるミスト
発生手段と、ミストと排ガスとの混合ガスから汚染ミス
トを分離してこれを膨張室に排出して清浄ガスをアウト
レットに供給する分離手段と、ミスト発生手段と吸着液
溜めとの間に配置された吸着液循還手段とを備え、膨張
室が汚染ミストを液化して吸着液を吸着液溜めに回収循
還することにより達成される。
【0008】
【作用】 本発明の排ガス浄化法およびその装置におい
て、排ガス通路内に汚染物質を吸着するためのミストを
発生させて、ミストと排ガスとの混合ガスを生成し、汚
染物質を吸着した汚染ミストを排ガスから分離し、汚染
ミストからトラップ液を分離してこれをミスト発生用に
循還利用可能としたものである。しかも、1次処理され
た清浄ガスをさらにプラズマ処理することによりNO
X、SOXを還元して無害化するようにしたものであ
る。
【0009】
【実施例】 以下、本発明の望ましい実施例につき図面
を参照して詳細に説明すると、図1および図2は発電プ
ラントのボイラー、火炉、焼却炉用の燃焼装置ならびに
ガスタービンや内燃機関等の燃焼装置の排ガス処理用と
して有効な排ガス浄化装置10を示す。排ガス浄化装置
10は黒煙や粒子状物質(PM)ならびにNOXやSO
X(以下、汚染物質と称する)を含有する排ガス11を
導入するインレット12と、排ガス浄化部13と、清浄
排ガスを排出するためのアウトレット14を有するケー
シング16を備える。ケーシング16は排ガス浄化部1
3からオフセットした位置、すなわち、排ガス浄化部1
3の外側に形成されたトラップ用膨張室18および吸着
液溜め20を有する。膨張室18は、この中に侵入した
ミストおよび排ガスの一部を膨張させて低温低圧にして
汚染ミストを効率的に冷却液化して吸着液溜め20に回
収する。これらはインレット12およびアウトレット1
4との間において、共通のケーシング16内に形成され
ているため、全体的に構造がシンプルで、しかも、装置
の小型化を可能にしている。
【0010】 ケーシング16はその上部に吸着液投入
口22と密閉キャップ24を備え、下部には定期的にト
ラップした汚染物質を含有する吸着液(以下、汚染吸着
液と称する)を排出するための排出弁26を備える。汚
染吸着液は公知のフイルタ等で不純物を取り除いた後、
投入口22から投入して再利用しても良い。排ガス中の
黒煙やPMを効果的に吸着するためには、一例として、
潤滑油や食用油等のオイルが望ましいが、家庭用中性洗
剤等の界面活性剤を水道水に5〜15重量%混合した水
溶液もしくはオイルと水溶液との混合物でも可能であ
る。これらはミスト状態で黒煙やPMならびにNOX、
SOX等を効率良く吸着する。吸着液溜め20は定期的
にこの水溶液を利用して内部のPMを取り除くように洗
浄することにより、排ガス浄化装置10を常時高性能に
維持できる。
【0011】 排気浄化部13はガス流動による圧力
差、すなわち、低圧を発生させるためにインレット12
内に配置されたベンチュリ27等の差圧発生手段と、ベ
ンチュリ28に形成された少くとも1つの吸着液噴射ノ
ズル28とからなるミスト発生手段と、フィード・バッ
クパイプ29からなるフィード・バック手段とを備え
る。噴射ノズル30はパイプ32およびフイルタ33を
介して吸着液溜め20内に述びていて、ベンチュリ28
の差圧を利用してインレット12の後部に吸着液のミス
ト31を発生させる。ベンチュリ28には円垂状外壁3
4が連結され、これと同心的に円垂状内壁36が支持さ
れ、その中間に円垂状通路35が形成される。円垂状通
路35の後部にはケーシング16の内側で円筒部材4
4、46間に形成された環状通路42が連通し、その中
にスクリューからなる旋回手段40が配置される。旋回
手段40は排ガス11と吸着液のミストとを攪拌混合し
ながら、互いの接触効率を高め、均一な混合ガスを生成
しながら旋回流を与え、ミスト11bに遠心力を与え
る。排ガスはケーシング16内の前部に移動して環状通
路42内を排ガスが旋回する間に排ガス中の汚染物質は
外筒44の内壁44aと何度も衝突しながら、排ガス中
に均一に分散した吸着液のミストによりトラップまたは
吸着される。このように、排ガス中の微粒子成分は吸着
前に比べて吸着後はサイズが比較的大きくなって比重が
増加した汚染ミスト11bとなる。
【0012】 排気浄化部13は環状通路42の後部に
これと交差するように外筒44と一体的に成形されたト
ラップ・ウォール48からなるミスト分離手段50を備
える。トラップ・ウォール48は膨張室18に連通する
少くとも1つのミスト排出口52を備えていて、排ガス
中の汚染ミストを遠心力を利用して膨張室18内に排出
する。このとき、汚染ミスト11bとともに膨張室18
内に侵入した排ガス11aおよび汚染ミストはケース1
6内においてトラップ・ウォール48に隣接して上部に
配置された偏向部材53に衝突して流れを偏向し、排ガ
ス11aおよび汚染ミスト11bを吸着液面20aに衝
突させる。清浄排ガスはフィードバック手段29を介し
てベンチュリ27内にフィードバックされ、排ガス11
と合流する。このように、ミスト分離手段50は1次清
浄ガス11cを生成する。1次清浄ガス11cはインレ
ット12内に流入する排ガス11とは逆方向に流れ、第
1環状通路42の内側にこれと同心的に形成された第2
環状通路54内に流入する。第2環状通路54は第1環
状通路42の内筒46と、アウトレット14と一体的に
成形された円筒部材56により形成される。第2環状通
路54の後部には1次清浄排ガス中の残留成分であるN
OX、SOX等の有害成分をさらに酸化・還元して無害
化処理するためのプラズマ処理手段58が配置される。
【0013】 プラズマ処理手段58は旋回手段40の
円垂状内壁36の内側に支持された絶縁ディスク60
と、この中に支持されたディスク電極62と、ディスク
電極62の周方向に等間隔で配置されて第1プラズマ群
63を形成する複数の第1放射電極64と、ディスク電
極62の中心に支持されて第1プラズマ群63の後流側
に第2プラズマ65を形成する第2放射電極66と、円
筒部材56に絶縁電極68を介して支持された周囲電極
70と、周囲電極70の表面にコートされた誘電体層7
2と、プラズマ反応室74とを備える。放射電極64、
66と対向電極70との間にパルスピーク電圧1kV〜
30kV、パルス周波数10Hz〜30kH、パルス幅
1ナノ秒〜20マイクロ秒、立ち上り時間100kV/
ナノ秒〜100V/ナノ秒の高電圧パルスを印加してプ
ラズマ反応室74内に非平衡プラズマ63、64を発生
させるために高周波パルス電源74が接続される。プラ
ズマ63、64は1次清浄排ガス中のNOX、SOXを
分離して無害化する。排ガスがごみ焼却炉の排ガスから
なる場合、排ガス中のダイオキシン類等の有害成分も分
解されて無害化される。このようにプラズマ室74で2
次処理された清浄排ガスはアウトレット14から大気に
放出される。
【0014】 以上より明らかなように、本発明の排ガ
ス浄化法は次の工程から構成される。第1工程におい
て、インレット12に導入された排ガス11内にミスト
発生手段29によって吸着液のミストを供給する。第2
工程において、排ガスとミストとの混合ガスは旋回手段
40により攪拌混合されるとともに旋回流11aとな
り、排ガス中の黒煙・PM、NOX、SOX等の有害成
分はミストと接触してこれに吸着され、汚染ミスト11
bとなる。排ガスは旋回流となって第1環状通路42内
で加速され、ミストは排ガス中に均一に分散される。第
3工程において、排ガスはミスト・トラップ・ウォール
48に衝突しながら流れ方向が逆方向に変換される。こ
のとき、比較的比重の大きな汚染ミストはミスト排出口
52からトラップ用膨張室18内に排出され、偏向部材
53に衝突して、吸着液面20aと接触する。このと
き、ミストは吸着液20aとして液溜め20内に回収さ
れる。このようにして、ミスト分離手段50により排ガ
スから汚染ミストが分離されて1次清浄ガスが生成され
る。第4工程において、液溜め20に回収された吸着液
はパイプ32を介してミスト発生手段29に循還利用さ
れる。さらに、膨張室18内に汚染ミストとともに排出
された排ガスは膨張室18内でケーシング16の前部に
流入し、フィード・バックパイプ29からベンチュリ2
7内に吸入されて排ガスの旋回流と合流する。なお、第
4工程において、1次清浄排ガスは第2環状通路54内
を通過し、プラズマ処理手段58に形成されたプラズマ
領域74でプラズマにより残留NOX、SOXetcが
分解・無害化される。このようにして、2次清浄排ガス
はクリーンとなってアウトレット14から大気へ放出さ
れる。
【0015】
【発明の効果】 本発明によれば、極めて簡単な構造に
て燃焼装置やディーゼル車による黒煙・PMおよびNO
X等を極めて効率よく吸着分離し、しかも、燃焼装置の
性能も劣化させない。さらに、製品価格を極めて低価格
に抑えることができるため、広く普及しやすくなり、大
気汚染や環境破壊の防止に貢献度大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の望ましい実施例による排ガス浄化装
置の断面図である。
【図2】 図1のII−II線の断面図である。
【符号の説明】
12 インレット、 13 排気浄化部、 14 アウ
トレット、16 ケーシング、 18 膨張室、 20
吸着液溜め、22 吸着液供給口、 26 排出バル
ブ、 27 ベンチュリ、28 吸着噴出ノズル、 2
9 ガスフィード・バック手段、40 旋回手段、 4
2 第1環状通路、 50 分離手段、53 偏向部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/32 B01D 53/34 132Z 53/34 ZAB ZAB F01N 3/04 Fターム(参考) 3G091 AA06 AB08 AB09 AB14 AB15 AB16 BA00 BA13 BA14 CA26 DA01 DA02 DB10 DC01 EA32 HA07 HA47 4D002 AA02 AA12 AA21 AC01 AC04 BA02 BA07 BA13 BA14 BA16 CA01 CA03 CA13 DA35 DA64 DA70 EA02 GA02 GB04 HA03 4D020 AA05 AA06 BA23 BA30 BB03 BB04 CB31 CB32 CC03 CC05 CC07 CC08 CC11 CC20 DA02 DB04 4D032 AD01 AD04 AD09 BB17 DA01 DA02 DA04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染物質を含有する排ガスの通路に汚染
    物質吸着液のミストを供給する工程(a)と、ミストと
    排ガスを混合することによりミストに汚染物質を吸着さ
    せて汚染ミストを生成する工程(b)と、汚染ミストを
    排ガスから分離して1次清浄ガスを生成する工程(c)
    と、1次清浄ガスを排出する工程(d)と、汚染ミスト
    を液化して吸着液を回収する工程(e)と、吸着液を工
    程(a)に循還する工程(f)とからなる排ガス浄化
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、工程(b)において
    ミストと排ガスとの混合ガスに旋回流を与える工程
    (g)と、環状通路に沿って混合ガスの旋回流を通過さ
    せる工程(h)とを含む排ガス浄化法。
  3. 【請求項3】 請求項2において、さらに、1次清浄ガ
    スにプラズマ処理をほどこす工程(i)を含む排ガス浄
    化法。
  4. 【請求項4】 請求項1または2において、工程(c)
    の1次清浄ガスの一部を排ガス通路にフィードバックす
    る工程(j)を含む排ガス浄化法。
  5. 【請求項5】 汚染物質含有排ガスを導入するインレッ
    トと、排ガスを浄化して1次清浄排ガスを生成する排ガ
    ス浄化部と、1次清浄排ガスを排出するアウトレット
    と、排ガス浄化部の外側に配置されたトラップ用膨張室
    と、膨張室と連通する吸着液溜めとを備え、排ガス浄化
    部が排ガスの通路に吸着液のミストを供給してミストに
    汚染物質を吸着させるミスト発生手段と、ミストと排ガ
    スとの混合ガスから汚染ミストを分離してこれを膨張室
    に排出して清浄ガスをアウトレットに供給する分離手段
    と、ミスト発生手段と吸着液溜めとの間に配置された吸
    着液循還手段とを備え、膨張室が汚染ミストを液化して
    吸着液を吸着液溜めに回収循還する排ガス浄化装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、さらに、排ガスの通
    路内に配置されたプラズマ処理手段を備える排ガス浄化
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項5または6において、さらに、イ
    ンレットとアウトレットとの間に配置されていて排ガス
    浄化部と、膨張室と、吸着液溜めとを収納するケーシン
    グを備える排ガス浄化装置。
  8. 【請求項8】 請求項7において、ミスト発生手段がイ
    ンレット内に形成された差圧発生手段と、差圧発生手段
    に連通している吸着液噴射ノズルとを備え、噴射ノズル
    が吸着液循還手段と連通している排ガス浄化装置。
  9. 【請求項9】 請求項8において、さらに、差圧発生手
    段と分離手段との間に配置されて混合ガスに旋回流を与
    える旋回手段を備える排ガス浄化装置。
  10. 【請求項10】 請求項5または6において、さらに、
    膨張室に流入した排ガスを排ガス浄化部内にフィードバ
    ックさせるフィードバック手段を備える排ガス浄化装
    置。
  11. 【請求項11】 請求項7において、分離手段が還状通
    路と交差するトラップ・ウォール手段と、トラップ・ウ
    ォール手段に隣接してケーシング内に配置された偏向部
    材とを備え、トラップ・ウォール手段が膨張室に開口し
    ていて汚染ミストを膨張室内に排出するミスト排出口を
    備える排ガス浄化装置。
  12. 【請求項12】 請求項7において、さらに、清浄ガス
    を回収するために第1環状通路の内側に配置されて旋回
    手段の方向に延びている第2環状通路を備える排ガス浄
    化装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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