JP2004050037A

JP2004050037A - 排ガス処理装置

Info

Publication number: JP2004050037A
Application number: JP2002210726A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ayukawa; 鮎川　将; Atsushi Morishige; 森重　敦
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】触媒閉塞を防止するとともに上流機器の異常を検知可能とした排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】排ガス流路内に排ガス中に含まれる有害物質を除去するための触媒層を有する排ガス処理装置において、前記触媒層の上流側に、排ガス中に含まれる固形物質を捕集するフィルタを設けるとともに、該フィルタの上流側と下流側の排ガス流路内の圧力差を表示する差圧表示手段を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス処理装置に関し、詳しくは焼却炉等から排出される排ガス中に含まれる有害物質を安定して除去し得るようにした排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ごみ焼却炉から排出される排ガスはバグフィルタ（ろ過式集塵器）でダスト等が除去（場合によってはその後に湿式洗煙装置）された後、触媒反応塔で触媒層と接触しＮＯｘやダイオキシンなどの有害物質が除去される。通常、排ガス処理装置内の触媒としては、ハニカム触媒や粒状触媒が使われる。しかし、例えば、ハニカム触媒では脱ＮＯｘや脱ダイオキシンの効率を上げるために目数を大きく、すなわち１つのセルの開口面積を小さくする為、ダスト、塩、繊維等の固形物質による閉塞を生じやすい等、いずれの触媒層もダスト、塩、繊維等の固形物質による閉塞を生じやすい。
【０００３】
また、触媒反応塔前の上流機器で異常（例えば、バグフィルタのろ布破損）があった場合でも、触媒反応塔の運転に支障がなければ、上流機器の異常には気づかずに触媒反応塔の運転は継続される。そのため、その後、例えばダストにより触媒の性能が劣化したり、触媒反応塔内で触媒層が閉塞したり、さらには触媒反応塔の異常操業を招くことになる。そして上記のような触媒反応塔に運転支障が出た段階になって初めて上流機器の異常に気が付き、触媒反応塔を含めた全炉停止を余儀なくされる。結果として、その段階ではすでに上流機器のトラブルは大きくなっているためその後の機器のメンテナンスに日数を要したりと手間が非常にかかることになる。また、上記触媒反応塔の触媒劣化、触媒層の閉塞や異常操業は湿式洗煙から出される塩、エキスパンションから出される繊維等によっても起こる。
【０００４】
上記問題点に対し、特開２００１−１８７３２０号公報には、電気集塵器またはサイクロンの下流側にセラミックフィルタ−を設けて除塵効率を高め、排ガス中のダストを充分に除去した後に排ガスを触媒層に導入することにより排ガス中のダイオキシン類を除去する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−１８７３２０号公報では、例えば、実際にバグフィルタのろ布が破損していた場合でも、上流機器（バグフィルタ）の運転状況の把握はできないため、わずかな上流機器のトラブルの段階では見逃してしまう。そして、触媒反応塔の触媒が閉塞したり、異常運転になったり等、触媒反応塔にトラブルが起こって初めて上流機器のトラブルに気が付くことになり、結果として、上記同様、その段階ではすでに上流機器のトラブルは大きくなっているためその後の機器のメンテナンスに日数を要したりと手間が非常にかかることになる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、触媒閉塞を防止するとともに上流機器の異常を検知可能とした排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
触媒層の上流側にフィルタを設け、排ガス中に含まれる固形物質を除去するとともに、フィルタの上流側と下流側の排ガス流路内の圧力差を利用して、上流機器の異常を検知することにより、触媒層が閉塞する前に上流機器のごく僅かな異常でも検知することが可能となる。と同時に測定した圧力差の大きさに応じて、トラブルの状況を把握することができる。
【０００８】
本発明は上記のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような構成を有する。
［１］排ガス流路内に排ガス中に含まれる有害物質を除去するための触媒層を有する排ガス処理装置において、前記触媒層の上流側に、排ガス中に含まれる固形物質を捕集するフィルタを設けるとともに、該フィルタの上流側と下流側の排ガス流路内の圧力差を表示する差圧表示手段を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
［２］　上記［１］において、前記圧力差が所定値を超えた場合に、警報を発する警報手段をさらに備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
【０００９】
［３］　上記［１］または［２］において、フィルタの材質がガラス繊維、ポリテトラフルオロチレン、セラミックフッ素繊維、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイトの中から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする排ガス処理装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の排ガス処理装置の一実施形態を示すものである。
【００１１】
この実施形態では、排ガス処理装置は触媒反応塔１により構成されている。この触媒反応塔１は角型で構成されており、触媒反応塔１の上端には排ガス流入口２が、下端には排ガス流出口３が形成されるとともに、触媒反応塔の内部には第一触媒層４ａと第二触媒層４ｂの二段の触媒層が設けられている。
【００１２】
以上のような構造において、排ガス流入口２と第一触媒層４ａとの間のガス流路内には排ガス中に含まれる固形物質を捕集するためのフィルタ５が設けられている。さらに、この装置には、前記フィルタ５の上流側と下流側のガス流路内の圧力を測定するための圧力測定計６ａ、６ｂと、この両圧力測定計６ａ、６ｂにより測定された圧力の差を求める差圧計１１とを有し、この圧力差が所定値を超えた場合に、警報を発する警報手段１２が設けられており、これらによって、上流側機器の異常を検知することができる。
【００１３】
ここで、上流機器とは例えばごみ焼却炉等から排出された排ガスが触媒反応塔に至るまでの間に通過してくる機器および機器につながっている配管、ダクトのことであり、例えば、バグフィルタ（ろ過式集塵器）、湿式洗煙装置、エキスパンションなどがある。
【００１４】
図２は本発明の排ガス処理装置の他の実施形態を示すものである。
【００１５】
この実施形態では、排ガス処理装置は触媒反応塔１と入口ダクト７により構成されている。そして、排ガス中に含まれる固形物質を捕集するためのフィルタ５は入口ダクト７内に設けられ、このフィルタ５に対して、図１と同様の差圧表示手段と警報手段が設けられている。なお、その他の構造は図１と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１６】
図３は本発明の排ガス処理装置の他の実施形態を示すものである。
【００１７】
この実施形態では２つの触媒反応塔１ｘ、１ｙを並列的に設け、両触媒反応塔１ｘ、１ｙを切り替えて使用できるようにしたものである。このため、触媒反応塔１ｘ、１ｙの排ガス流入口２に接続された入り口ダクト７ｘ、７ｙにそれぞれ切替ダンパ１０ｘ、１０ｙが設けられ、これら切替ダンパ１０ｘ、１０ｙの開閉により触媒反応塔１ｘ、１ｙを選択的に使用できるようにしてある。
【００１８】
各触媒反応塔１ｘ、１ｙは、図１の実施形態と同様の触媒層４ａ、４ｂを有するとともに、フィルタ５と圧力測定計６ａ、６ｂ、差圧計１１及び警報手段１２を備えている。
【００１９】
このように、複数の並列的な触媒反応塔を有することにより、使用している触媒反応塔内のフィルタが閉塞した場合、切り替えダンパ１０ｘ、１０ｙを使用して、予備の触媒反応塔に運転を切り替え、その間に閉塞したフィルタの交換を行うことにより、炉停止を行わず連続運転が可能となる。
【００２０】
本発明に用いるフィルタ５としては耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性などの理由からポリテトラフルオロチレン（ＰＴＦＥ）、セラミックフッ素繊維、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）から選ばれる少なくとも１種からなることが好ましい。
【００２１】
フィルタの設置場所としては、ガス流路における触媒層４の上流側であればよく、触媒反応塔内部、触媒反応塔入り口ダクトなどに設けることができる。
【００２２】
フィルタは、例えば、触媒反応塔内に設置する場合、支持枠にはめ込むだけでフィルタの交換が容易にできるような構造とすることが好ましい。また、フィルタはパッケ−ジタイプが好ましい。フィルタの大きさは触媒反応塔に合わせ、フィルタを分割するなどして使用することができる。
【００２３】
図４は、フィルタ５の好ましい取付構造の一例を示すもので、フィルタ５はガス流路を横切るフィルタ部材５ａ、５ｂで構成され、これらフィルタ部材５ａ、５ｂは触媒反応塔１の側部に設けられた出入り口からガス流路内に出し入れ可能となっている。また、この出し入れを行うため、各フィルタ部材５ａ、５ｂの端部には搬出入用ハンドル８が設けられている。
【００２４】
図５は、フィルタ５の好ましい取付構造の他の例を示すもので、フィルタ５はガス流路を横切るフィルタ部材５ａ、５ｂで構成され、フィルタ部材５ａ、５ｂは触媒反応塔１内に固定支持されている。また、このフィルタ部材５ａ、５ｂを固定支持するため、各フィルタ部材５ａ、５ｂの端部には支持枠９が設けられている。
【００２５】
次に、図１の装置を例に、本発明の排ガス処理装置による排ガス処理操業について説明する。
【００２６】
排ガスは排ガス流入口２を通じて触媒反応塔１内に導入され、触媒反応塔１を下方に流れる過程でフィルタ５と接触した後、触媒層４と接触し、排ガス流出口３から塔外へ排出される。排ガスとフィルタ５が接触することで、排ガス中に含まれる固形物質（ダスト、塩、繊維等）が捕集除去される。固形物質が除去された排ガスは次いで触媒層と接触することで、ＮＯｘやダイオキシンといった有害物質が除去される。排ガスの温度はフィルタの性能劣化を防ぐため２２０℃以上が好ましい。また、圧力測定計６ａ、６ｂの測定値から差圧計１１によって圧力差を表示するとともに、警報手段１２は、その値を常時監視し、それが所定値を超えた場合には、警報を発し、上流機器の異常を報知する。異常が報知された場合、ごみ焼却炉を速やかに停止し、上流機器の以上を確認する。
【００２７】
また、図４、図５に示すように、フィルタをいくつかに分割して設けることにより、交換するフィルタの数を適宜変えることが可能となり、経済的な操業を行うことができる。
【００２８】
本発明の排ガス処理装置において、処理対象となる排ガスは、ＮＯｘ、ダイオキシン等の有害物質をガス中に含み、これら有害物質を除去対象とする排ガスである。具体的には、ごみ焼却炉から排出される排ガス、製錬プロセス排ガス、一般・産業廃棄物処理プロセス排ガス、発電所から排出される排ガス等である。
【００２９】
フィルタ５と接触することにより、捕集除去される固形物質は、ダスト（主としてバグフィルタから出される）、塩（主として湿式洗煙装置から出される）、繊維（主としてエキスパンションから出される）、錆（全ての上流機器から出される）、塗装片（図辺手の上流機器から出される）等であり、これらフィルタ５で捕集されることにより触媒層の閉塞等が適切に防止される。
次に本発明の排ガス処理装置を用いて行った操業例について説明する。
【００３０】
図３に示す装置を用いて、排ガス中の固形物質、有害物質の除去を行った。結果を以下に示す。
【００３１】
装置全体の高さは６ｍ、長さ３ｍ、幅は３ｍである。排ガスとしては通常ごみ焼却炉から排出される排ガスを用い、ガス中にＮＯｘやダイオキシンを含むものであった。約２２０℃の排ガスを排ガス流入口２よりガス流量２５０００ｍ^３／ｈ（標準状態）の割合で排ガス流入口２から入口ダクト７を通じて、切替ダンパ８によりいずれか一方の触媒反応塔１内に導入した。排ガス流出口３から排出される排ガス中のＮＯｘ、ダイオキシンはいずれも基準値（ＮＯｘ：５０ｐｐｍ（Ｏ_２１２％換算）、ダイオキシン：０．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ^３）以下であった。また、差圧計６ａ、６ｂより、１回目の差圧は０．１ｋＰａ、２回目の差圧は１．０ｋＰａであった。また、上記実験中、触媒の劣化および閉塞は一切なかった。２回目の差圧が１．０ｋＰａと高いのはダストがフィルタにかなり捕集され詰まっていることを表し、この結果を受けて、上流機器バグフィルタを点検したところ、バグフィルタのろ布が破損しているのがわかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、触媒層の上流側でフィルタを用いて固形物質を捕集することにより、触媒層の閉塞を未然に防止することができるとともに、このフィルタの上流側と下流側の排ガス流路内の圧力差を監視し、上流機器の異常を早期に検知することができる。そして、このように触媒層の閉塞を未然に防止することができ、しかも、上流機器のわずかなトラブル・異常でも検知するため、上流機器のトラブルが大きくならず小さい段階で工事、修理が行えるので、工事、修理等にかかる費用、日数を最小限に抑えられ、安定して操業すること可能となり産業上極めて有益である。さらに、触媒層の触媒性能が劣化することが少ないので、ごみ焼却炉から排出される排ガスの処理装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排ガス処理装置の一実施形態を示す説明図。
【図２】本発明の排ガス処理装置の他の実施形態を示す説明図。
【図３】本発明の排ガス処理装置の他の実施形態を示す説明図。
【図４】フィルタの取付構造の一実施形態を示す説明図。
【図５】フィルタの取付構造の他の実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
１　触媒反応塔
２　排ガス流入口
３　排ガス流出口
４　触媒層
５　フィルタ
６ａ　６ｂ　圧力測定計
７　入口ダクト
８　搬出入用ハンドル
９　支持枠
１０　切替ダンパ
１１　差圧計
１２　警報手段

Claims

排ガス流路内に排ガス中に含まれる有害物質を除去するための触媒層を有する排ガス処理装置において、前記触媒層の上流側に、排ガス中に含まれる固形物質を捕集するフィルタを設けるとともに、該フィルタの上流側と下流側の排ガス流路内の圧力差を表示する差圧表示手段を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
前記圧力差が所定値を超えた場合に、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
フィルタの材質がガラス繊維、ポリテトラフルオロチレン、セラミックフッ素繊維、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイトの中から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス処理装置。