JP2005313035A - 排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 媒体供給経路内での媒体の詰まりの虞が無くされると共に、反応器内での排ガスの偏流が防止されて、処理性能の低下及び反応器内での圧力損失の増大が無くされ、信頼性の向上された排ガス処理装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 媒体供給経路２５に、吸着材分散手段２６を設置し、この吸着材分散手段２６の分散経路３０により、粒径の異なる媒体Ｐを略均一に分散させ、反応器５内での偏析を防止させる。また、媒体分散手段２６の略中央に開口部２８を設け、媒体Ｐの一部をこの開口部２８を通し円滑に流させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、排ガス処理装置に関し、特に、排ガス中に含まれる被除去成分を除去する排ガス処理装置に関する。

一般に、各種プラント等から発生する排ガスの処理に対しては、乾式の排ガス処理装置が広く用いられており、特にＳＯｘやＮＯｘを含む燃焼排ガス等の処理には、乾式の脱硫・脱硝装置を用いた処理が有効である。通常、このような排ガス処理装置では、排ガス処理が行われる複数の反応器を水平方向に平行に配列して備え、これらの反応器内部に、排ガス中に含まれる被除去成分を吸着叉は除去すべく粒状の炭素質吸着材等の媒体が供給され、この媒体に接触するように排ガスが各々の反応器に導入される。また、反応器に供給される媒体を一時的に貯留するホッパーが、反応器の上方に、平面視において、平行に配列された反応器群と反応器群との間に設置されている。このホッパーは、パイプ状の媒体供給経路を介して、各反応器と各々接続されている。すなわち、媒体供給経路は、各反応器に向かって放射状に延びている。

ところで、反応器内の媒体は、その使用に従って例えば脱硫性能等の処理性能が徐々に低下するため、一定量抜き出され再生処理が行われて、ホッパーに集められた後に、媒体供給経路内を移動し再び各反応器に供給される。そして、これらの媒体は、その移動に伴って磨耗し、粒径にバラツキを生じて、反応器内での偏析を起こさせる。この偏析とは、媒体がその粒径の大きさにより、偏って堆積してしまうことで、排ガスの流れ方向の一横断面（一直交断面）に対してこの偏析が生じ流れ方向に連続していると、反応器内を通過する排ガスに偏流が発生し、処理性能の低下や圧力損失の増加等の問題が引き起こされる。特に、上記排ガス処理装置にあっては、平面視において、排ガスの流れ方向と媒体供給経路の軸線方向との成す鋭角が大きくなるにつれて、偏析がより顕著となる。

ここで、上記偏析を防止するため、粒径の異なる媒体を均一に分散させるべく、媒体供給経路内に媒体を周方向に旋回させる断面形状が十字の捻り板が設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１０４４８３号公報

しかしながら、このような排ガス処理装置では、媒体供給経路内に媒体が詰まってしまう虞がある。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、媒体供給経路内での媒体の詰まりの虞が無くされると共に、反応器内での排ガスの偏流が防止されて、処理性能の低下及び反応器内での圧力損失の増大が無くされ、信頼性の向上された排ガス処理装置を提供することを目的とする。

本発明による排ガス処理装置は、排ガスを反応器に導入して、排ガス中に含まれる被除去成分を除去する排ガス処理装置であって、反応器は、内部に前記被除去成分に対する吸着能又は分解能を有する媒体と、排ガスを前記反応器内の前記媒体に接触可能に供給する排ガス供給口と、排ガスを前記反応器外へ排出する排ガス排出口と、を具備し、媒体が供給される媒体供給経路に、媒体を前記反応器内部に略均一に分散させるための媒体分散手段を備え、この媒体分散手段は、その略中央に、媒体供給経路の軸線方向に延びる開口部と、当該開口部の周囲に、媒体を反応器内部に均一に分散させる分散経路と、を有していることを特徴としている。

このように構成された排ガス処理装置によれば、媒体分散手段により、粒径の異なる媒体が均一に分散される。また、媒体分散手段の略中央に開口部が設けられ、媒体の一部はこの開口部を通り円滑に流される。

ここで、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、分散経路は、媒体供給経路内の媒体の流れを、媒体供給経路の周方向に旋回させる旋回経路である構成が挙げられ、これにより、媒体が旋回経路にガイドされて媒体供給経路の周方向に旋回しながら流れ、反応器において粒径の異なる媒体が均一に分散される。

また、旋回経路が、媒体供給経路の軸線と所定の角度を成して設置された平板により構成されていると、十字の捻り板を製作する場合に比して、容易に製作される。

また、媒体分散手段が、筒状の開口部と、この筒状の開口部の周囲に設けられた分散経路と、媒体供給経路に接続可能なフランジ部と、を備え、これらの筒状の開口部、分散経路、フランジ部が一体化された構成とすると、一体化された媒体分散手段を製作した後に、媒体供給経路に容易に設置可能である。特に、供用中の排ガス処理設備に設置する場合には、設置の際の工期が短縮できる、メンテナンスの際の脱着が容易である等の利点がある。

また、平面視において、媒体供給経路の軸線方向と排ガスの流れ方向との成す鋭角に２０度以上の開きがある場合には、特に偏析が顕著であるため、媒体分散手段を備えているのが効果的である。

このように本発明による排ガス処理装置よれば、媒体が円滑に流されるため媒体供給経路内での媒体の詰まりの虞が無くされる。また、粒径の異なる媒体が均一に分散され、反応器内での排ガスの偏流が防止されて、処理性能の低下及び反応器内での圧力損失の増大が無くされる。これらにより信頼性の向上された排ガス処理装置を提供することができる。

以下、本発明による排ガス処理装置の好適な実施形態について図１〜図９を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排ガス処理装置の反応塔の水平断面図、図２及び図３は、図１中の反応器を示す各図、図４及び図５は、ホッパーと反応器との配置を説明するための各図、図６は、シュートの軸線方向と排ガスの流れ方向との成す角αを説明する説明図、図７〜図９は、吸着材分散手段を示す各図である。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の排ガス処理装置は、例えば製鉄所等に設置され、焼結炉から排出される燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、塩化水素、水銀等の重金属、ダイオキシン類等の有機塩素化合物及びダスト等の有害成分を除去するものである。

この排ガス処理装置は概略、図２に示すように、有害成分を吸着させる炭素質吸着材（媒体）Ｐが供給されると共に、処理される排ガスＷが導入される反応塔２、有害成分を吸着した炭素質吸着材Ｐを再生する再生塔（不図示）、図４に示すように、再生された炭素質吸着材Ｐを一時貯留すると共に反応塔２に供給するホッパー３を備えている。ここで用いられる炭素質吸着材Ｐは、ペレット状を成し、例えば活性炭、活性コークス、活性チャー等から構成され、排ガス中に含まれる有害成分を吸着する能力、分解する能力を有している。

反応塔２は、図１に示すように、箱型を成し、その内部に、複数の反応器５が並列された反応器列２２，２２を対向して備え、この反応器列２２，２２の間に排ガス供給室１４が、反応器列２２の外側に排ガス排出室１５が各々配置されている。排ガス供給室１４の側面１８には、排ガス供給室１４内への排ガスＷ１の流入を可能とする排ガス流入口１６が、排ガス排出室１５の側面２３には、排ガス排出室１５外への排ガスＷ３の流出を可能とする排ガス流出口１７が、各々開口されている。

以下、反応器５について詳説する。この反応器５は、図１〜図３に示すように、当該反応器５と排ガス供給室１４との隔壁を成す前壁９に排ガス供給口を、反応器５と排ガス排出室１５との隔壁を成す後壁１０に排ガス排出口を備えている。これらの排ガス供給口及び排ガス排出口は、排ガスの通過を可能とするものである。

反応器５の内部は、排ガスの通過を可能とする開口を有する隔壁２０を垂直方向に立設して備え、前壁９と隔壁２０とに挟まれた前室５ａ、隔壁２０と後壁１０とに挟まれた主室５ｂとに分割されている。

反応器５の上部には、図２に示すように、前室５ａ及び主室５ｂに連通し炭素質吸着材Ｐが供給される吸着材供給口６が設けられている。

反応器５の下部は、図２及び図３に示すように、供給された炭素質吸着材Ｐを受けるべく片側が下方に行くに従って絞られる片絞り形状の複数の下部ホッパー１２ａ〜１２ｃを備え、この下部ホッパー１２ａは前室５ａの下部に、下部ホッパー１２ｂ，１２ｃは主室５ｂの下部に、各々接続されている。この下部ホッパー１２ａ〜１２ｃの下端には、炭素質吸着材Ｐを反応塔２下部へ排出すべくロールフィーダー２１が各々設られている。反応塔２の下部には、図２に示すように、下部ホッパー１２ａ〜１２ｃから排出された炭素質吸着材Ｐを回収すると共に反応塔２外に排出するボトム部２ｂが設けられている。

反応器５に炭素質吸着材Ｐを供給するホッパー３は、図４及び図５に示すように、円筒状を成し、図４に示すように、反応塔２の上方に、図５に示すように、平面視において、反応器列２２と反応器列２２との間に設置されている。このホッパー３の下部は、図４に示すように、逆円錐状を成し、この錐面３ｂに形成された複数の開口３３は、図４及び図５に示すように、パイプ状のシュート（媒体供給経路）２４及び連絡管（媒体供給経路）２５を介して、反応器５の上部の吸着材供給口６に各々接続されている。

シュート２４は、接続する吸着材供給口６の位置に応じ、平面視において、図５に示すように、各反応器５に向かって放射状に延び、図６に示すように、反応器５内の排ガスの流れ方向Ｗ２に対して、所定の角αを形成している。この所定の角αとは、シュート２４の軸線方向Ｐ１と排ガスの流れ方向Ｗ２との成す角の鋭角を指している。また、連絡管２５は、図７に示すように、シュート２４と吸着材供給口６とを接続する垂直管とされている。

ここで、特に本実施形態にあっては、連絡管２５に、この連絡管２５内を流れる炭素質吸着材Ｐを、反応器５内に略均一に分散させる分散手段（媒体分散手段）２６を備えている。

この吸着材分散手段２６は、図７〜図９に示すように、円筒状の外管２７を具備し、この外管２７の外径は、連絡管２５内に対応する大きさとされ、内部に、外管２７と同軸の円筒状の内管（開口部）２８を備えている。これらの外管２７と内管２８との間には、複数の平板２９が、吸着材分散手段２６の軸心方向と所定の角度を成して取り付けられている。これらの外管２７、内管２８及び複数の平板２９に囲まれた領域により旋回経路（分散経路）３０が形成されている（図７参照）。また、吸着材分散手段２６は、外管２７の上端側に、シュート２４、連絡管２５への接続を容易とすべくフランジ３１が設けられ、このフランジ３１、内管２８、外管２７及び複数の平板２９が一体化された構成とされている。そして、吸着材分散手段２６は、連絡管２５に挿入されて接続され容易に取り付けられている。

次に、このように構成された排ガス処理装置の作用について説明する。系外からアンモニアと共に供給された排ガスＷ_１は、図１に示すように、排ガス流入口１６、排ガス供給室１４、前壁９を通り、各反応器５に導入され、図２に示す反応器５に導入された排ガスＷ_２は、上部から供給され堆積すると共にロールフィーダー２１から排出されることで下部に向かって徐々に移動する炭素質吸着材Ｐの移動層と接触し、この接触の際に、排ガス中のＳＯ_Ｘ等の硫黄分は、排ガス中の水分と反応して生成される硫酸の形や、この硫酸がアンモニアと反応して生成される硫酸アンモニウム塩の形で炭素質吸着材Ｐに吸着され、排ガス中のＮＯ_Ｘは、炭素質吸着材Ｐの触媒作用によりアンモニアと反応してＮ_２に還元され、排ガス中のダイオキシンは、炭素質吸着材Ｐに吸着され、さらに、排ガス中の煤塵等のダストは、炭素質吸着材Ｐにより濾過集塵され、このような処理がなされた排ガスは後壁１０を通過して、排ガス排出室１５に導出され、図１に示すように、排ガス流出口１７を通り、後段の煙突から大気に放出される。

一方、硫黄分等の有害成分を吸着した炭素質吸着材Ｐは、図２及び図３に示すように、ロールフィーダー２１により一定量排出され、反応塔２の底部２ｂに集められて、吸着材抜出口３２を通り、後段の再生塔に供給され、この再生塔に供給された炭素質吸着材Ｐは、この炭素質吸着材Ｐに吸着する有害成分等が除去され、脱硫性能等の処理性能が回復し再生され、このような再生がなされた炭素質吸着材Ｐは、図４及び図５に示すように、ホッパー３に一時貯留され、図７に示すように、シュート２４、連絡管２５を流れ各反応器５に各々供給される。

ここで、シュート２４内を流れる炭素質吸着材Ｐの粒度分布は、ホッパー３内に安息角を有して堆積した炭素質吸着材Ｐにより、シュート２４の水平断面において、シュート２４のホッパー３に近い方の管壁から遠い方の管壁に向かって、粒径が大きくなっている。しかしながら、このような粒度分布を形成する炭素質吸着材Ｐは、吸着材分散手段２６を通過する際に、その連絡管２５の管壁際を流れる炭素質吸着材Ｐ_Ｏが旋回経路３０を通過して、この旋回経路３０に案内され連絡管２５の周方向に旋回し、反応器５内に分散して堆積する。また、連絡管２５の中央部を流れる炭素質吸着材Ｐｃは内管２８内を円滑に通過する。

このように、本実施形態においては、炭素質吸着材Ｐが吸着材分散手段２６の旋回経路３０にガイドされてシュート２４の周方向に旋回しながら流れ、反応器５において粒径の異なる炭素質吸着材Ｐが均一に分散される。その結果、反応器５内での排ガスの偏流が無くされて、脱硫性能等の処理性能の低下及び反応器５での圧力損失の増大が防止される。また、吸着材分散手段２６の略中央に内管２８が設けられ、炭素質吸着材Ｐの一部はこの内管２８を通り円滑に流される。その結果、炭素質吸着材Ｐの詰まりの虞が無くされる。これらにより信頼性の向上された排ガス処理装置を提供することができる。

また、旋回経路３０が、平板２９により構成され、従来の十字の捻り板を製作する場合に比して容易に製作される。

また、吸着材分散手段２６が、一体化された構成であるため、特に、供用中の排ガス処理装置に吸着材分散手段２６を設置する場合には、設置の際の工期が短縮できる、メンテナンスの際の脱着が容易である等の利点がある。

なお、平面視において、シュート２４の軸線方向Ｐ１と排ガスの流れ方向Ｗ２との成す角αに２０度以上の開きがある場合には、特に偏析が顕著であるため、吸着材分散手段２６を備えているのが効果的である。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態にあっては、吸着材分散手段２６を連絡管２５に設置しているが、シュート２４に設置しても良く、吸着材供給口６の下流側の反応器５内に設置しても良い。

また、上記実施形態では、吸着材分散手段２６は平板２９を備える構成としているが、所定の曲面を有する羽根等を備える構成としても良い。

また、上記実施形態では、排ガス処理装置を、製鉄所等の焼結炉から排出される燃焼排ガスの処理に適用したが、発電ボイラー等のその他のボイラー、セメント焼結炉、各種化学プラント及び焼却炉等から排出される排ガスの処理に適用しても良い。

本発明の実施形態に係る排ガス処理装置の反応塔の水平断面図である。 図１中の反応器の縦断面図である。 図１中の反応器の断面斜視図である。 ホッパーと反応器との配置を説明する側面配置図である。 図４のV−V矢視図である。 シュートの軸線方向と排ガスの流れ方向との成す角αを説明する説明図である。 連絡管内の吸着材分散手段を示す縦断面図である。 図７中の吸着材分散手段を示す上面図である。 図８に示す吸着材分散手段の部分縦断面図である。

符号の説明

５…反応器、９…前壁（排ガス供給口）、１０…後壁（排ガス排出口）、２４…シュート（媒体供給経路）、２５…連絡管（媒体供給経路）、２６…吸着材分散手段（媒体分散手段）、２８…内管（媒体分散手段の開口部）、２９…平板、３０…旋回経路（分散経路）、３１…フランジ、Ｐ，Ｐｃ，Ｐｏ，Ｐ１…炭素質吸着材（媒体）、Ｗ，Ｗ１〜Ｗ３…排ガス。

Claims (5)

1. 排ガスを反応器に導入して、前記排ガス中に含まれる被除去成分を除去する排ガス処理装置であって、
   前記反応器は、内部に前記被除去成分に対する吸着能又は分解能を有する媒体と、
   前記排ガスを前記反応器内の前記媒体に接触可能に供給する排ガス供給口と、
   前記排ガスを前記反応器外へ排出する排ガス排出口と、を具備し、
   前記媒体が供給される媒体供給経路に、前記媒体を前記反応器内部に略均一に分散させるための媒体分散手段を備え、
   前記媒体分散手段は、その略中央に、前記媒体供給経路の軸線方向に延びる開口部と、
   前記開口部の周囲に、前記媒体を前記反応器内部に均一に分散させる分散経路と、を有していることを特徴とする排ガス処理装置。
2. 前記分散経路は、前記媒体供給経路内の前記媒体の流れを、前記媒体供給経路の周方向に旋回させる旋回経路であることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
3. 前記旋回経路は、前記媒体供給経路の軸線と所定の角度を成して設置された平板により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の排ガス処理装置。
4. 前記媒体分散手段は、筒状の前記開口部と、
   この筒状の開口部の周囲に設けられた前記分散経路と、
   前記媒体供給経路に接続可能なフランジ部と、を備え、
   これらの筒状の開口部、分散経路、フランジ部が一体化された請求項１〜３の何れか１項に記載の排ガス処理装置。
5. 平面視において、前記媒体供給経路の軸線方向と前記排ガスの流れ方向との成す鋭角に２０度以上の開きがあることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の排ガス処理装置。

Images