JP2008302347A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工場稼働時間帯には、VOC処理部8にVOCを含んだ排ガスが導入され、吸着除去部24でVOCが吸着除去される。工場終業時間帯には、入口側ダンパ14及び出口側ダンパ15が全閉、再生用ダンパ16が全開とされ、再生用ブロワ13が運転され、かつ、加熱部25の金属ヒータに電力が供給され、流入口管9→VOC処理部8→流出口管11→分岐管12→流入口管9の向きに、循環経路に沿って、加熱された空気が循環されて、吸着材及び触媒が加熱され、VOCが吸着材から脱離されて吸着材が再生されると共に、触媒が活性化されてVOCの分解が促進される。
【選択図】図1
Description
さらに、VOCが大気中に放出されることによって、オゾンや有機過酸化硝酸塩等の光化学オキシダントが合成され、酸性雨や地球温暖化の一つの原因となっている。
吸着法では、吸着剤に吸着された揮発性化合物を、加熱によって脱離させて再生する再生処理が不可欠である。
したがって、 吸着剤によって効率的にVOCを吸着除去し、かつ、VOCを含む排ガスを確実に清浄化することができなかった。
また、VOC等の揮発性化合物の除去状態を正確に把握することができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することを第2の目的としている。
すなわち、吸気口2から吸気ブロワ4によって吸気されて排気ダクト5を通流してVOC除去装置1においてVOCが除去され浄化された空気は、排気ダクト6を通流して排出口3から建物外へ排出される。
この例では、工場稼働時間帯には、吸気ブロワ4が運転され、VOC除去装置1では、入口側ダンパ14及び出口側ダンパ15が全開、再生用ダンパ16が全閉とされ、再生用ブロワ13が停止された状態で、VOC処理部8にVOCを含んだ排ガスが導入され、VOC吸着除去工程が実施されて、浄化された空気が排出口3から排出される(図8参照)。
吸着除去部24は、例えば、疎水性ゼオライトがハニカム構造状に成形されてなる吸着材を有している。
触媒担持部26は、例えば、金属製のハニカム構造体に白金等の酸化触媒が担持されてなっている。
なお、この例では、SV(Space Velocity)値(単位時間に単位体積の吸着材(触媒)を通過するガス量)は、所定値(例えば、略47000[1/hr])以下に設定される。
加熱部25を構成する金属ヒータ28(例えば、5kW)は、図4乃至図6に示すように、金属多孔体としての所定の幅(例えば、略50mm)の長手方向波型の波型金属板29を、葛折りに折り重ねて構成され、金属多孔体の層間隙間に、排ガスを通し、該排気ガスを加熱するために用いられる。金属板の材料としては、ステンレス鋼等が用いられる。
すなわち、波型金属板29に穿設されている貫通孔Haは、縁部に裏面から表面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する4つの有面突起paを持っている。また、貫通孔Hbは、表面から裏面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する4つの有面突起pbを持っている。
この例では、貫通孔Ha(Hb)の縁部を構成する4辺のうち、空気(排出ガス)の流れの上流側と下流側の2辺には、三角形状の有面突起pa(pb)が立設され、他の2辺には、台形状の有面突起pa(pb)が立設されている。
ここで、試料ガスは、エアポンプによって吸引されて排気経路(容器27)から分岐されて吸気管を経由して測定室へ導入され、排気管を経由して排気経路へ戻される。
なお、主制御部33は、入口側VOC検出部18及び入口側VOC検出部19や、ヒータ制御部37のデジタル調温器、操作・表示部35のデジタル表示器等と、RS−232C回路部やRS−485回路部を含む入出力制御部を介して、信号の授受を行う。
主制御部33は、VOC除去率算出処理で、入口側及び出口側のVOC濃度に基づいて、濃度差(出口側のVOC濃度Nbと入口側のVOC濃度Naとの差(Na−Nb))の入口側のVOC濃度に対する割合(((Na−Nb)/Na)×100(%))を、VOC除去率として算出する。
主制御部33は、再生要否判定処理で、例えば、予め設定した基準除去率(例えば、30%)に基づいて、再生処理開始の要否判定を行う。すなわち、主制御部33は、算出したVOC除去率が、基準除去率以下の場合に、再生処理要と判定する。
なお、予め設定した基準濃度(出口側のVOC濃度)に基づいて、再生処理開始の要否判定を行っても良い。
主制御部33は、劣化状態判定処理で、予め設定した再生直後の基準除去率(例えば、70%)に基づいて、劣化状態の判定(交換の要否判定)を行う。すなわち、主制御部33は、算出したVOC除去率が、基準除去率以下の場合に、交換要と判定する。
なお、予め設定した再生直後の濃度(出口側のVOC濃度)に基づいて、劣化状態の判定を行っても良い。
主制御部33は、警報出力処理で、再生要否判定処理で再生処理開始要の判定がなされると、再生警告表示/再生実行ボタン44の表示灯を点灯させ、再生終了判定処理で再生終了の判定がなされると、再生終了表示/再生停止ボタン45の表示灯を点灯させ、劣化状態判定処理で、吸着材交換要の判定がなされると、例えば、警告表示灯43を点灯させる。
なお、主制御部33は、入口側ダンパ14、出口側ダンパ15、及び再生用ダンパ16の切換時間を監視して、故障の診断を行う。
また、主制御部33は、VOC濃度が爆発限界の例えば、1/5を越えないように、金属ヒータ28に供給される電力を制御する。また、主制御部33は、金属ヒータ28を保護するために、金属ヒータ28に供給される最大電力を管理する。
設定情報は、再生時間、再生温度(再生時のガスの温度)、再生要否判定時の基準除去率、再生要否判定時の基準濃度、劣化判定時の基準除去率(警報出力時の除去率)、劣化判定時の基準濃度、基準時間(例えば、警報出力を行うべき再生開始からの経過時間)、基準再生回数(警報出力を行うべき再生回数)のほか、装置ID番号を含んでいる。
ヒータ制御部37は、デジタル調温器を含んでいる。また、モータ駆動部38は、再生用ブロワ13、入口側ダンパ14、出口側ダンパ15及び再生用ダンパ16のモータを制御する。
まず、入口側VOC検出部18及び出口側VOC検出部19において、測定室内に清浄な空気が導入されてゼロ点補正が行われる。
工場稼働時間帯には、図8に示すように、吸気ブロワ4が運転され、VOC除去装置1では、入口側ダンパ14及び出口側ダンパ15が全開、再生用ダンパ16が全閉とされ、再生用ブロワ13が停止され、かつ、加熱部25がオフとされた状態で、VOC処理部8にVOCを含んだ排ガスが導入され、VOC吸着除去工程が実施されて、吸着材によってVOCが吸着され、浄化された空気が排出口3から排出される。
主制御部33は、VOC除去率算出処理で、入口側及び出口側のVOC濃度に基づいて、濃度差(出口側のVOC濃度Nbと入口側のVOC濃度Naとの差(Na−Nb))の入口側のVOC濃度に対する割合(((Na−Nb)/Na)×100(%))を、VOC除去率として算出する。
主制御部33は、再生要否判定処理で、予め設定した基準除去率(例えば、30%)に基づいて、再生処理開始の要否判定を行う。
主制御部33は、再生要否判定処理で再生処理開始要の判定がなされると、警報出力処理で、再生警告表示/再生実行ボタン44の表示灯を点灯させる。
ここで、主制御部33は、ヒータ制御処理で、温度検出部17によって検知された温度と、設定された再生温度(例えば、略300℃)とに基づいて、金属ヒータ28に供給される電力を制御する。
なお、殆どのVOCは、略250℃以下の温度で分解されることが確認されており、例えば、略300℃の再生温度に設定することによって、清浄化された空気が排出されることとなる。
主制御部33は、再生時間が経過すると、又は再生終了表示/再生停止ボタン45が押下されると、モータ駆動38を介して、再生用ダンパ16を全閉とさせ、入口側ダンパ14及び出口側ダンパ15を全開とさせ、再生用ブロワ13を停止させ、かつ、ヒータ制御部37を介して、金属ヒータ28への電力供給を停止させる。この後、必要に応じて、吸気ブロワ4が運転される。
こうして、浄化された空気が排出口3から排出される。次に、吸着除去部24の吸着材が冷却される(例えば、30℃以下とされる。)。
上述したように、加熱された空気を、閉じた循環路に沿って循環させて、吸着材を再生する方法を採用すると、空気を循環させない従来の方法を用いた場合に対して、消費電力は、略1/3以下であった。
また、閉じた循環路に沿って、空気を循環させるので、加熱中のVOCの漏洩を抑制することができる。
すなわち、VOCを含む空気を確実に清浄化し、かつ、吸着材によって効率的にVOCを吸着除去することができる。また、吸着材の長寿命化を図ることができる。
また、監視装置と制御装置を一体化したので、操作性を向上させることができる。
また、VOC処理部8の入口側及び出口側のVOC濃度を測定し、これらのVOC濃度と、VOC除去率とが表示されるので、表示を確認することによって、操作者は、安心感を得ることができる。
また、再生工程(加熱工程)では、閉じた密閉構造の循環路に沿って、空気を循環させるので、安全性を向上させることができる。
また、再生工程で、脱離させる場合も、VOC濃度を管理することによって、爆発等を防止することができる。
また、ヒータ制御によって、金属ヒータの過熱を防止することができる。
このように、安全性を向上させることができる。
この例の装置構成が、上記した第1の実施例のそれと大きく異なるところは、排ガスの流量を計測し、流量と、入口側のVOC濃度と出口側のVOC濃度との濃度差と、吸着時間とに基づいて、吸着材による吸着量を算出し、VOC除去率に代えて、吸着量に基づいて、吸着材の再生要否判定を行うように構成した点である。
主制御部33Aは、吸着量算出処理で、排ガスの流量と、入口側及び出口側のVOC濃度の差と、吸着材による使用開始後又は再生処理後からの吸着処理時間とに基づいて、吸着材による吸着量を算出する。
主制御部33Aは、判定処理のうち、再生要否判定処理で、吸着材による吸着量に基づいて、再生処理開始の要否判定を行う。
加えて、主制御部33Aは、吸着材による吸着量を算出し、算出した吸着量に基づいて、吸着材の再生要否判定を行うので、一段と正確に、吸着材の飽和状態を確認し、再生処理を行うべき時期を把握することができる。
この例の装置構成が、上記した第1の実施例のそれと大きく異なるところは、第1の実施例では、単一のVOC処理部を配置したのに対して、2基のVOC処理部を設けて、例えば交互に、吸着除去工程と、再生及び冷却工程とを実施するように構成した点である。
流出側切換部63は、分岐管59と第1VOC処理部53又は第2VOC処理部54とを切り換えて接続するための切換ダンパ82と、第1VOC処理部53又は第2VOC処理部54から排出された清浄化されたガスを排出口3へ導くための切換ダンパ83とを有している。
同時に、第1VOC処理部53の加熱部73に、所定の再生時間、電力を供給し、かつ、再生用ブロワ61を運転して、再生工程を実施する。再生用ブロワ61は、再生時間終了後、所定時間運転を継続して、冷却工程を実施する。
同時に、第2VOC処理部54の加熱部74に、所定の再生時間、電力を供給し、かつ、再生用ブロワ61を運転して、再生工程を実施する。再生用ブロワ61は、再生時間終了後、所定時間運転を継続して、冷却工程を実施する。
加えて、例えば、工場操業時、工場休業時にかかわらず、吸着除去処理と、再生処理とを、同時に実施することができる。したがって、VOC除去装置として、連続的に吸着除去処理を実施して、常時排ガスを清浄化することができる。また、操作ボタンの操作によることなく、自動運転を行うことができる。
この例の装置構成が、上記した第1の実施例のそれと大きく異なるところは、出口側ダンパと排出口との間に、脱臭フィルタを配置した点である。
再生処理において、監視・制御装置21Cの主制御部は、再生時間が経過すると、又は再生終了表示/再生停止ボタンが押下されると、モータ駆動を介して、再生用ブロワ13を停止させ、かつ、ヒータ制御部を介して、加熱部25の金属ヒータへの電力供給を停止させる。
再生処理後、触媒担持部26で分解されなかったVOCは、排出口3へ向けて通流される途中で、脱臭フィルタ85において、吸着・除去される。
加えて、一段と確実にVOCを除去することができる。
例えば、上述した実施例では、例えば、監視・制御装置の操作・表示部を操作することによって、自動的にダンパーの切換え等を行う場合について述べたが、表示機能を備えたVOC検出部を、VOC処理部の上流側及び下流側に配置し、操作者が、両VOC検出部の表示を確認して、手動でダンパーを切り換え、再生ブロワの操作を行っても良い。
また、VOC検出部を廃して、単に、ダンパーを切り換え、再生ブロワを操作して、排ガスを循環させて、吸着材の再生処理を所定時間施すようにしても良い。
また、温度検出部は、VOC処理部の下流側端部(触媒担持部の下流側)に限らず、VOC処理部の上流側端部(吸着除去部の上流側)に配置しても良いし、吸着除去部と加熱部との間や、触媒担持部と加熱部との間に配置しても良いし、複数箇所に配置しても良い。
また、吸着材の再生処理後は、再生用ブロワを停止させ、入口側ダンパ及び再生用ダンパを全閉とさせ、出口側ダンパを全開とさせても良い。また、各ダンパの開度を制御するようにしても良い。
また、除去可能な物質としては、VOCに限らず、アンモニアや硫化水素等の物質であっても良いし、例えば、水蒸気等であっても良い。
また、水蒸気の濃度が低いときは、吸着剤として、疎水性ゼオライトに限らず、通常の親水性ゼオライトを用いても良い。また、吸着剤として、活性炭や、シリカゲル等を用いても良い。
また、金属ヒータは、複数の波型金属板を重ねた状態で折り重ねるようにしても良い。また、波型に限らず、金属多孔体としての平板状の平型金属板を折り重ねるようにしても良い。また、共に金属多孔体としての長手方向波型の波型金属板と平板状の平型金属板を、重ね合わせた状態で、折り重ねるようにしても良い。
また、有面突起が、山部では上方に谷部では下方に相当する列状凹部側に設けられるように貫通孔を形成するようにしても良い。
また、再生要否判定処理で、再生処理開始の判定を、予め設定した基準除去率に基づいて行うほかに、出口側のVOC濃度、出口側のVOC濃度の時間的変化率、VOC除去率の時間的変化率や、これらの組合せ等によって行っても良い。また、この基準除去率についても、例えば、吸着材の使用履歴(再生回数等)に応じて、変化させるようにしても良い。
また、再生時間は、もちろん、一例として挙げた略20minに限らず、吸着材の使用履歴や、吸気ブロアの運転スケジュール、VOC発生源の状況等に応じて、これよりも短くしても長くしても良いし、また、予め設定しておいても、その都度設定しても良い。
また、VOC濃度検出部のセンサとしては、半導体センサに限らず、例えば、VOCを含むガスに紫外線を照射してVOCをイオン化させ、電極で捕捉して検出電流をVOC濃度として検出する光イオン化検出器を用いても良いし、VOC成分を濃度に比例して吸収・放出する高分子薄膜素子の膨潤による光学膜圧の変化に応じた干渉光強度の変化をVOC濃度として検出する干渉増幅反射法によるセンサを用いても良い。
また、監視装置と、制御装置とを別々に配置しても良い。また、監視・制御装置は、VOC処理部等と別の場所に設置しても良いし、一体化しても良い。別置の場合、架台に装着しても、壁掛けとしても良い。
また、吸着材の再生処理時の排ガスの通流方向は、反時計周りと限らず、時計周りとしても良いし、交互に向きを変更しても良い。
また、第3の実施例で、出口側の切換ダンパと、排出口との間に、例えば、脱臭フィルタを配置しても良い。
また、第4の実施例で、フィルタ部として、活性炭素繊維からなる脱臭フィルタのほか、例えば、ハニカム構造状に成形された疎水性ゼオライトを配置しても良い。
8 VOC処理部
9,55,56 流入口管(第1の通路)
11,57,58 流出口管(第1の通路)
12,59 分岐管(第2の通路)
13,61 再生用ブロワ(送風手段)
14 入口側ダンパ(通路切換手段の一部)
15 出口側ダンパ(通路切換手段の一部)
16 再生用ダンパ(通路切換手段の一部)
18 入口側VOC検出部(第1の濃度検出手段)
19 出口側VOC検出部(第2の濃度検出手段)
21,21A,21B,21C 監視・制御装置
24,71,72 吸着除去部(吸着部)
25,73,74 加熱部
26,75,76 触媒担持部(触媒部)
27,77,78 容器(第1の通路)
28 金属ヒータ
33 主制御部(制御手段、除去度算出手段、再生要否定手段、交換要否判定手段、再生終了適否判定手段)
33A 主制御部(制御手段、除去度算出手段、再生要否定手段、交換要否判定手段、再生終了適否判定手段、吸着量算出手段)
34,34A 記憶部
35 操作・表示部(報知手段、操作手段、表示手段)
51 流量検出部(流量検出手段)
53 第1VOC処理部
54 第2VOC処理部
66 第1入口側VOC検出部(第1の濃度検出手段)
67 第2入口側VOC検出部(第1の濃度検出手段)
68 第1出口側VOC検出部(第2の濃度検出手段
69 第2出口側VOC検出部(第2の濃度検出手段)
79 切換ダンパ(通路選択手段の一部)
81 切換ダンパ(通路切換手段の一部)
82 切換ダンパ(通路切換手段の一部)
83 切換ダンパ(通路選択手段の一部)
85 脱臭フィルタ(フィルタ部)
Claims (15)
- 使用時に、排ガス中に含まれる揮発性化合物を吸着する吸着部を備えると共に、再生時に、前記吸着部から前記揮発性化合物を脱離させて前記吸着部を再生させる機能を備えた排ガス処理装置であって、
第1の通路と、
第2の通路と、
前記第1の通路に設けられて、前記揮発性化合物を吸着する一方、所定の温度以上では吸着した前記揮発性化合物を脱離させる機能を有する前記吸着部と、
前記第1の通路又は前記第2の通路に設けられ、所定の温度以上で前記揮発性化合物を分解又は分解を促進させる機能を有する触媒部と、
前記第1の通路又は前記第2の通路に設けられ、再生時に、前記吸着部及び前記触媒部がそれぞれの所定の温度で前記機能を発揮できる程度にまで、前記吸着部及び前記触媒部をを加熱すると共に前記揮発性化合物を含むガスも加熱するための加熱部と、
使用時には、前記第2の通路を遮断し、前記第1の通路に前記排ガスを通流させて前記排ガスを排気する一方、再生時には、前記第1の通路と前記第2の通路とによって循環路を形成させ、前記加熱部によって加熱された前記揮発性化合物を含むガスを前記循環路に沿って循環させるように、前記揮発性化合物を含むガスの通路を切り換えるための通路切換手段と、
再生時に、前記循環路に沿って前記排ガスを通流させるための送風手段とを備えてなることを特徴とする排ガス処理装置。 - 前記吸着部の上流側の前記揮発性化合物の第1の濃度を検出するための第1の濃度検出手段と、前記吸着部の下流側の前記揮発性化合物の第2の濃度を検出するための第2の濃度検出手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
- 前記第1の濃度又は/及び前記第2の濃度に基づいて、前記通路切換手段が操作されることを特徴とする請求項2記載の排ガス処理装置。
- 前記通路切換手段及び前記加熱部を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする請求項1、2又は3記載の排ガス処理装置。
- 前記制御手段は、前記第1の濃度及び前記第2の濃度に基づいて、前記吸着部による前記揮発性化合物の除去度を算出する除去度算出手段を有することを特徴とする請求項4記載の排ガス処理装置。
- 前記制御手段は、前記除去度又は前記第2の濃度に基づいて、前記吸着部の再生処理の要否を判定する再生要否定手段を備えたことを特徴とする請求項5記載の排ガス処理装置。
- 前記制御手段は、前記除去度又は前記第2の濃度に基づいて、前記吸着部の交換の要否を判定する交換要否判定手段を備えたことを特徴とする請求項5又は6記載の排ガス処理装置。
- 前記制御手段は、前記除去度又は前記第2の濃度に基づいて、前記吸着部の再生時の再生処理終了の適否を判定する再生終了適否判定手段を備えたことを特徴とする請求項5、6又は7記載の排ガス処理装置。
- 前記制御手段は、少なくとも再生処理の要否判定、及び交換の要否判定の判定結果を報知するための報知手段と、前記通路切換手段を操作するための操作手段とを有することを特徴とする請求項6、7又は8記載の排ガス処理装置。
- 前記排ガスの流量を検出するための流量検出手段を備え、前記制御手段は、前記流量と、前記第1の濃度と前記第2の濃度との差と、前記吸着部による吸着処理時間とに基づいて、前記吸着部による吸着量を算出する吸着量算出手段を有し、前記再生要否定手段は、前記吸着量に基づいて、前記吸着部の再生処理の要否を判定することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1に記載の排ガス処理装置。
- 少なくとも前記吸着部が配置された複数の前記第1の通路と、前記各第1の通路に対応した前記第2の通路とを備えてなることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1に記載の排ガス処理装置。
- 前記複数の第1の通路のうち、所定の前記第1の通路を、流入口から流入した前記排ガスを流出口へ向けて通流させる通路として選択し、別の前記第1の通路を前記循環路の一部として選択するための通路選択手段を備えたことを特徴とする請求項11記載の排ガス処理装置。
- 前記第1の通路と前記第2の通路との分岐部位のうち、使用時に出口側となる部位から、前記排ガスの流出口へ至る通路の所定の部位には、前記揮発性化合物を除去するためのフィルタ部が着脱自在に配置されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1に記載の排ガス処理装置。
- 使用時に、排ガス中に含まれる揮発性化合物を吸着部によって吸着すると共に、再生時に、前記吸着部から前記揮発性化合物を脱離させて前記吸着部を再生させる排ガス処理方法であって、
第1の通路と、第2の通路とを設け、
前記揮発性化合物を吸着する一方、所定の温度以上では吸着した前記揮発性化合物を脱離させる機能を有する前記吸着部を、前記第1の通路に設け、
所定の温度以上で前記揮発性化合物を分解又は分解を促進させる機能を有する触媒部を、前記第1の通路又は前記第2の通路に設け、
再生時に、前記吸着部及び前記触媒部がそれぞれの所定の温度で前記機能を発揮できる程度にまで、前記吸着部及び前記触媒部を加熱すると共に前記揮発性化合物を含むガスも加熱するための加熱部を、前記第1の通路又は前記第2の通路に設け、
通路切換手段によって、前記揮発性化合物を含むガスの通路を切り換え、使用時には、前記第2の通路を遮断し、前記第1の通路に前記排ガスを通流させて前記排ガスを排気する一方、再生時には、前記第1の通路と前記第2の通路とによって循環路を形成させ、前記加熱部によって加熱された前記揮発性化合物を含むガスを、送風手段によって、前記循環路に沿って循環させる
ことを特徴とする排ガス処理方法。 - 前記吸着部の上流側の前記揮発性化合物の第1の濃度を検出するための第1の濃度検出工程と、前記吸着部の下流側の前記揮発性化合物の第2の濃度を検出するための第2の濃度検出工程とを含み、前記第1の濃度又は/及び前記第2の濃度に基づいて、前記揮発性化合物を含むガスの通路を切り換えることを特徴とする請求項14記載の排ガス処理方法。
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