JP2008229460A - 排ガス処理方法及び排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガスを処理する際において圧力損失の問題が発生することのない排ガス処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る排ガス浄化装置１０Ａは、排ガス１１を供給する浄化塔１２Ａと、前記浄化塔１２Ａ内部の上方から活性炭素繊維スラリー（スラリー濃度が、２０ｇ／ｍ³〜１０ｋｇ／ｍ³）１３を噴霧する噴霧装置１４とを具備してなり、前記供給された排ガス１１と対向流で接触し、気液接触状態で排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス中の有害物質を効率良く除去することができる排ガス処理方法及び排ガス浄化装置に関する。

従来、活性炭法による排煙処理として、例えば粒状活性炭及びペレット状活性炭に処理ガスを透過接触させ、窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害成分を吸着除去する方法が提案されている（特許文献１）。
しかしながら、このような方法では、活性炭層を処理ガスが透過流通する際に、過大な圧力損失を生じ、それを補う大量の通風機動力を必要とし、その結果として設備の大型化・複雑化も避けられない、という問題があった。

そのため、圧力損失を低減する目的で活性炭素繊維を用いてハニカム状の成型体を作り、これを用いて排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等を処理する方法が提案されている（特許文献２）。

従来、排ガス中の硫黄酸化物の除去方法として、活性炭素繊維を用いたガス浄化装置が提案されている。このガス浄化装置の一例を図４に示す。図４に示すように、ガス浄化装置１００は、硫黄酸化物を含有する排ガス１０１又は生成ガスが流通する浄化塔１０２内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される浄化槽１０３と、上記浄化塔１０２内に設けられ、上記浄化槽１０３に硫酸生成用の水１０４を供給する散水ノズル１０５とからなるものである。前記活性炭素繊維からなる浄化槽１０３で排ガス１０１を浄化し、浄化ガス１０６としている（特許文献３）。
図４中、符号１０７は排ガス１０１を押し込む押込みファン、１０８は水１０４を供給する水供給装置、１０９は排ガス１０１を冷却する増湿冷却水、１１０は増湿冷却装置、１１１、１１２はポンプ、１１３は弁を各々図示する。

また、従来のガス浄化装置１００に用いられる前記浄化槽１０３としては、例えば図５に示すように、前記浄化槽１０３を構成する活性炭素繊維層１２０が、平板部活性炭素繊維シート１２１と波板状活性炭素繊維シート１２２とを接合してその断面が三角形状の通路１２３に構成されている。

前記浄化槽１０３を活性炭素繊維シートとすることにより、その繊維層において、前記排ガス１０１中の微粒子であるＳＯ₃ミスト、煤塵は、前記活性炭素繊維シートに捕集されて、前記散水ノズル１０５から散水された前記水１０４と反応して亜硫酸となり、前記浄化槽１０３から離脱され、希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）１１４として浄化塔１０２本体の下方側へ洗い流すようにしている。

また、前記排ガス１０１中のＳＯ₂は、以下の反応により脱硫反応が生じている。
即ち、（１）前記浄化槽１０３の繊維層への前記排ガス１０１中のＳＯ₂の吸着がなされる。（２）次いで、吸着したＳＯ₂と前記排ガス１０１中の酸素（Ｏ₂）（別途供給することも可である）との反応によるＳＯ₃への酸化がなされる。（３）その後、酸化したＳＯ₃が前記水１０４と反応し、希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）の生成がなされる。（４）生成された希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）が前記浄化槽１０３から離脱される。

この時の反応式は以下の通りである。
ＳＯ₂＋１／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ＳＯ₄

そのため、前記排ガス１０１中のＳＯ₃ミスト等の微粒子、ＳＯ₂を吸着して酸化し、水１０４と反応させて希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）１１４として離脱除去される。

この結果、前記排ガス１０１中の煤塵、ＳＯ₃ミストを捕集し硫酸として脱硫すると共に、ＳＯ₂を吸着酸化して脱硫し硫黄酸化物（ＳＯ_X）を除去するようにしている。

特開昭５５−８８８０号公報 特開昭６４−１１６２６号公報 特開２００５−０２８２１６号公報

ところで、前記排ガス処理装置を用いて、石炭や重油等の燃料を燃焼させるボイラからの排ガスを処理する場合、これらの排ガス量は膨大であるため、連続して排ガス処理を行なう結果、図５に示すような通路１２３であるハニカム孔の一部が閉塞して、圧力損失が増大すると共に、脱硫効率の低下の要因となる場合がある。

本発明は、前記問題に鑑み、排ガスを処理する際において圧力損失の問題が発生することのない排ガス処理方法及び排ガス浄化装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、活性炭素繊維スラリーを用いて排ガス中の有害物質を除去することを特徴とする排ガス処理方法にある。

第２の発明は、排ガスを供給する浄化塔と、前記浄化塔内部の上方から活性炭素繊維スラリーを噴霧する噴霧装置とを具備してなり、前記供給された排ガスと向流接触し、気液接触状態で排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去することを特徴とする排ガス浄化装置にある。

第３の発明は、排ガスを供給する浄化塔と、前記浄化塔内部の下方から活性炭素繊維スラリーを噴流する噴流装置とを具備してなり、前記供給された排ガスと向流接触し、気液接触状態で排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去することを特徴とする排ガス浄化装置にある。

第４の発明は、第２又は３の発明において、前記活性炭素繊維スラリー濃度が２０ｇ／ｍ³〜１０ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする排ガス浄化装置にある。

本発明によれば、活性炭素繊維スラリーを用いて排ガス中の有害物質を除去するので、排ガスを処理する際において圧力損失の問題が発生することが解消され、排ガス処理を効率良く行なうことができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る排ガス浄化装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例に係る排ガス浄化装置を示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係る第１の排ガス浄化装置１０Ａは、排ガス１１を供給する浄化塔１２Ａと、前記浄化塔１２Ａ内部の上方から活性炭素繊維スラリー１３を噴霧する噴霧装置１４とを具備してなり、前記供給された排ガス１１と対向流で接触し、気液接触状態で排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去するものである。
図１において、活性炭素繊維スラリー１３は、浄化塔１２Ａ内部を循環させるために、浄化塔１２Ａの底部に溜まった活性炭素繊維スラリー１３を循環スラリー１６として循環ラインＬ₁により循環されており、一方、活性炭素繊維スラリー１３と気液接触することで浄化された浄化ガス１５は、浄化塔１２Ａの頂部から外部に排出されている。
なお、符号Ｐは循環ポンプ、１７は循環ラインＬ₁に送給する活性炭素繊維スラリー１３の液溜め部を図示する。

このように、活性炭素繊維スラリー１３を登頂側から噴霧することにより、排ガス中に存在する硫黄酸化物、窒素酸化物等の有害物質を除去することとなる。

ここで、前記活性炭素繊維スラリー１３の濃度排ガス中の有害物質を効率良く除去するには２０ｇ／ｍ³より高濃度であることが好ましく、より好ましくは２００ｇ／ｍ³より高濃度であることが好ましい。また、活性炭素繊維スラリー１３の濃度が高濃度になるに従ってハンドリングが困難となるので、活性炭素繊維スラリー１３の濃度は１０ｋｇ／ｍ³以下にすることが好ましく、より好ましくは２ｋｇ／ｍ³以下とすることが好ましい。

また、前記活性炭素繊維スラリー１３の粒径は特に限定されるものではないが、特に好ましくは、直径が１μｍ〜２０μｍ×長さが０．５ｍｍ〜２００ｍｍとするのが好ましい。
これは、繊維状の活性炭素繊維スラリー１３を循環ラインＬ₁で効率的に循環させるためである。

また、前記浄化塔１２Ａ内に供給する排ガス１１の流通速度は、空塔速度で０．３ｍＮ／ｓ〜５ｍＮ／ｓとすればよい。
これは、前記範囲外となると、活性炭素繊維スラリー１３との対向流において、良好な有害物質の除去効率の向上を図ることができないからである。

また、活性炭素繊維スラリー１３が乾燥状態になると有害成分の除去効率が低下するので、供給する排ガス１１が増湿冷却されていることが好ましい。

また、液ガス比は０．０１Ｌ／ｍ³Ｎ〜１０００Ｌ／ｍ³Ｎとするのが、対向流において、良好な有害物質の除去効率の向上を図る点から好ましい。

他の排ガス浄化装置について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、本実施例に係る第２の排ガス浄化装置１０Ｂは、排ガス１１を供給する浄化塔１２Ｂと、前記浄化塔１２Ｂ内部の上方から活性炭素繊維スラリー１３を加圧タンク２１からの圧力で噴流する噴流装置２２とを具備してなり、前記供給された排ガス１１といわゆる液柱のように噴出した噴流からなる活性炭素繊維スラリー１３と気液接触状態で接触させて、排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去するものである。

図２に示す浄化装置１０Ｂにおいては、活性炭素繊維スラリー１３が、浄化塔１２Ｂ内部を循環させるために循環スラリー１６として循環ラインＬ₁により循環されており、活性炭素繊維スラリー１３と気液接触することで浄化された浄化ガス１５は、浄化塔１２Ｂの頂部から外部に排出されている。
なお、２３は加圧タンク２１に送給する活性炭素繊維スラリー１３の液溜め部を図示する。

このように、活性炭素繊維スラリー１３を液柱として噴出し、落下する活性炭素繊維スラリー１３とすることにより、排ガス１１中に存在する硫黄酸化物、窒素酸化物等の有害物質を除去することとなる。
この結果、従来のような活性炭素繊維からなる通路の閉塞等が発生することがなく、連続して排ガスの浄化処理を行なうことができる。

また、活性が低下した活性炭素繊維スラリーの一部を抜出し、再生した後、また再利用することも可能となる。

本発明による排ガス浄化装置１０Ａを用いた排ガスを処理する排煙脱硫システムの一実施例について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、本実施例にかかる排煙脱硫システム５０は、蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ５１と、該ボイラ５１からの排ガス５２中の煤塵を除去する集塵機５３と、除塵された排ガスをガス浄化装置５４内に供給する押込みファン５５と、ガス浄化装置５４に供給する前に排ガス５２を冷却すると共に増湿を行う増湿冷却装置５６と、活性炭素繊維スラリー１３を落下させ、排ガス１１中のＳＯ_Xを希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）へ脱硫反応させると共にＳＯ₃ミストを捕集する排ガス浄化装置１０Ａと、頂部の排出口から脱硫された浄化ガス１５を外部へ排出する煙突５９とを備えてなるものである。
尚、前記ガス浄化装置５４から排出される浄化された浄化ガス１５を排出するラインには必要に応じてミストエリミネータ５８を介装し、ガス中の水分を分離するようにしてもよい。

ここで、上記ボイラ５１では、例えば、火力発電設備の図示しない蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生させるために、石炭や重油等の燃料ｆが炉で燃焼されるようになっている。前記ボイラ５１の前記排ガス１１には硫黄酸化物（ＳＯ_X)が含有され、前記排ガス１１は図示しない脱硝装置で脱硝されてガスヒータで冷却された後に前記集塵機５３で除塵されている。
そして、排ガス浄化装置１０Ａにおいて活性炭素繊維スラリー１３を供給しつつ排ガス１１中の脱硫を効率良く行うことができる。

なお、排ガス浄化装置１０Ａで得られた希硫酸３２に石灰スラリーを供給して石膏スラリーを得た後、脱水して石膏として利用するようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る、排ガス浄化装置は、活性炭素繊維をスラリー状として気液接触することで排ガス中に存在する硫黄酸化物、窒素酸化物等の有害物質を除去することとなり、排ガスの浄化処理に用いて適している。

実施例１に係る排ガス浄化装置の概略図である。 実施例２に係る排ガス浄化装置の概略図である。 実施例３に係る排煙脱硫システムの概略図である。 従来のガス浄化装置の概略図である。 従来のガス浄化装置に用いられる浄化槽の概略図である。

符号の説明

１０Ａ 第１の排ガス浄化装置
１１ 排ガス
１２Ａ、１２Ｂ 浄化塔
１３ 活性炭素繊維スラリー
１４ 噴霧装置
１５ 浄化ガス
１６ 循環スラリー
１７、２３ 液溜め部
１０Ｂ 第２の排ガス浄化装置
２１ 加圧タンク
２２ 噴流装置

Claims (4)

1. 活性炭素繊維スラリーを用いて排ガス中の有害物質を除去することを特徴とする排ガス処理方法。
2. 排ガスを供給する浄化塔と、
   前記浄化塔内部の上方から活性炭素繊維スラリーを噴霧する噴霧装置とを具備してなり、
   前記供給された排ガスと向流接触し、気液接触状態で排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去することを特徴とする排ガス浄化装置。
3. 排ガスを供給する浄化塔と、
   前記浄化塔内部の下方から活性炭素繊維スラリーを噴流する噴流装置とを具備してなり、
   前記供給された排ガスと向流接触し、気液接触状態で排ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物を除去することを特徴とする排ガス浄化装置。
4. 請求項２又は３において、
   前記活性炭素繊維スラリー濃度が２０ｇ／ｍ³〜１０ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする排ガス浄化装置。

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