JP2009183921A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼装置からの排ガスの脱硝及び脱硫を十分に行う。
【解決手段】一の燃焼装置１の排ガスを、当該燃焼装置１に別々に接続した第一排ガスラインＬ１、第二排ガスラインＬ２によって、低ＳＯｘ濃度排ガスと高ＳＯｘ濃度排ガスとに分けて排出し、各排ガスを、第一脱硫・脱硝装置１１、第二脱硫・脱硝装置１２に各々導入して各装置１１，１２の炭素質吸着材によって、排ガス中のＳＯｘの吸着及びＮＯｘの還元を各々行うようにする。これによって、低ＳＯｘ濃度排ガスに対しては、ＳＯｘ濃度が低いことから還元に係る触媒作用を阻害すること無く高濃度ＮＯｘの還元を十分に行い、一方、高ＳＯｘ濃度排ガスに対しては、高濃度ＳＯｘの吸着を優先的に十分に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスを処理する排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関する。

従来、燃焼装置である焼結機からの排ガスにアンモニアを供給し、この排ガスを、活性炭吸着塔の活性炭移動層に通すことで、ＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元する一方で、活性炭吸着塔から取り出した活性炭を脱離塔（再生塔）に供給し加熱することで再生し、この再生した活性炭を活性炭吸着塔に戻すように構成した排ガス処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−４０６１０号公報

しかしながら、上記公報に記載のものにあっては、以下の問題がある。すなわち、活性炭吸着塔においては、活性炭によるＳＯｘの吸着が、ＮＯｘの還元に優先して行われ、活性炭の表面がＳＯｘで覆われてしまうため、その還元に係る触媒作用が阻害され、脱硝率が低いという問題がある。

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、燃焼装置からの排ガスの脱硝及び脱硫が十分に行われ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目的とする。

本発明による排ガス処理装置は、一の燃焼装置に対して別々に接続され、燃焼装置で生じる排ガスを、低いＳＯｘ濃度の排ガスである低ＳＯｘ濃度排ガスと当該低ＳＯｘ濃度排ガスよりＳＯｘ濃度の高い高ＳＯｘ濃度排ガスとに分けて排出する第一排ガスライン、第二排ガスラインと、第一排ガスライン、第二排ガスラインに対して各々接続され、各排ガスラインからの排ガス中のＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元する炭素質吸着材を各々有する第一脱硫・脱硝装置、第二脱硫・脱硝装置と、を具備したことを特徴としている。

また、本発明による排ガス処理方法は、一の燃焼装置に対して別々に接続した第一排ガスライン、第二排ガスラインによって、低いＳＯｘ濃度の排ガスである低ＳＯｘ濃度排ガスと当該低ＳＯｘ濃度排ガスよりＳＯｘ濃度の高い高ＳＯｘ濃度排ガスとを分けて各々排出し、第一排ガスラインからの低ＳＯｘ濃度排ガスを第一脱硫・脱硝装置に導入すると共に、第二排ガスラインからの高ＳＯｘ濃度排ガスを第二脱硫・脱硝装置に導入し、各脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材によって、各排ガス中のＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元することを特徴としている。

このような排ガス処理装置及び排ガス処理方法によれば、一の燃焼装置の排ガスが、当該燃焼装置に別々に接続された第一排ガスライン、第二排ガスラインによって、低ＳＯｘ濃度排ガスと高ＳＯｘ濃度排ガスとに分けて排出され、各排ガスが第一脱硫・脱硝装置、第二脱硫・脱硝装置に各々導入されて各装置の炭素質吸着材によって、排ガス中のＳＯｘの吸着及びＮＯｘの還元が各々行われる。ここで、低ＳＯｘ濃度排ガスにあってはＳＯｘ濃度が低くＮＯｘ濃度が高く、高ＳＯｘ濃度排ガスにあってはＳＯｘ濃度が高くＮＯｘ濃度が低い傾向にあるため、低ＳＯｘ濃度排ガスに対しては、ＳＯｘ濃度が低いことから還元に係る触媒作用が阻害されること無く高濃度ＮＯｘの還元が十分に行われ、一方、高ＳＯｘ濃度排ガスに対しては、高濃度ＳＯｘの吸着が優先的に十分に行われ、従って、排ガス全体にあって脱硝及び脱硫が十分に行われるようになる。

ここで、第一脱硫・脱硝装置、第二脱硫・脱硝装置に対して各々設けられ、各々の装置の炭素質吸着材を各々再生する第一再生装置、第二再生装置と、第一脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を第一再生装置に供給し、当該第一再生装置で再生された炭素質吸着材を第一脱硫・脱硝装置に戻す第一循環ラインと、第二脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を第二再生装置に供給し、当該第二再生装置で再生された炭素質吸着材を第二脱硫・脱硝装置に戻す第二循環ラインと、を備える構成が好ましい。

このような構成を採用した場合、第一、第二脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材が各々の再生装置で効果的に再生され、排ガスの脱硝及び脱硫が継続して十分に行われる。

また、上記第一、第二再生装置、第一、第二循環ラインに代えて、炭素質吸着材を再生する再生装置と、第一脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を第二脱硫・脱硝装置に供給し、当該第二脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を再生装置に供給し、当該再生装置で再生された炭素質吸着材を第一脱硫・脱硝装置に戻す循環ラインと、を備える構成とするのが好ましい。

このような構成を採用した場合、再生装置で再生された炭素質吸着材が、低ＳＯｘ濃度排ガスが導入される第一脱硫・脱硝装置に供給され、低ＳＯｘ濃度排ガス（高ＮＯｘ濃度排ガス）に対して、触媒作用が阻害されること無く高濃度ＮＯｘの還元が十分に行われ、この炭素質吸着材は、高ＳＯｘ濃度排ガスが導入される第二脱硫・脱硝装置に供給され、高ＳＯｘ濃度排ガス（低ＮＯｘ濃度排ガス）に対して、高濃度ＳＯｘの吸着が優先的に十分行われる。この十分に吸着されたＳＯｘからは十分な硫酸が生成されて炭素質吸着材と共に再生装置に供給され、従って、再生装置では炭素質吸着材の賦活（活性化）が良好に進み、性能が復活した炭素質吸着材が第一脱硫・脱硝装置に戻される。このため、炭素質吸着材の性能低下が防止されつつ、排ガスの脱硝及び脱硫が継続して十分に行われる。

また、燃焼装置を焼結機とすると、当該焼結機にあっては、被処理物の進行方向に沿って排ガスのウインドボックス（排出口）が並設されているため、排ガスを、低ＳＯｘ濃度排ガスと高ＳＯｘ濃度排ガスとに容易に分けることができる。

このように本発明の排ガス処理装置及び排ガス処理方法によれば、燃焼装置からの排ガスの脱硝及び脱硫を十分に行うことができる。

以下、本発明による排ガス処理装置及び排ガス処理方法の好適な実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。なお、各図において、同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の第一実施形態に係る排ガス処理装置を示す構成図である。

本実施形態の排ガス処理装置１００は、例えば製鉄所等に採用されるもので、高炉の前段に配置された焼結機１からの排ガスを処理するためのものであり、詳しくは、焼結機１に別々に接続され排ガス流路を構成する第一、第二排ガスラインＬ１，Ｌ２と、第一、第二排ガスラインＬ１，Ｌ２の各々に接続され当該第一、第二排ガスラインＬ１，Ｌ２からの排ガスを炭素質吸着材である活性炭により浄化する第一、第二脱硫・脱硝装置（脱硫・脱硝塔）１１，１２と、第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２の各々に接続され当該第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２からの浄化ガスを合流して煙突３に送る排出ラインＬ３と、を具備する構成とされている。

また、この排ガス処理装置１００は、第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２の活性炭を各々再生するための第一再生装置（再生塔）２１、第二再生装置２２を各々備え、第一脱硫・脱硝装置１１の底部と第一再生装置２１との上部、当該第一再生装置２１の底部と第一脱硫・脱硝装置１１との上部が、第一循環ラインＬ１１により接続されることで、第一脱硫・脱硝装置１１と第一再生装置２１との間で活性炭が循環すると共に、第二脱硫・脱硝装置１２の底部と第二再生装置２２との上部、当該第二再生装置２２の底部と第二脱硫・脱硝装置１２との上部が、第二循環ラインＬ１２により接続されることで、第二脱硫・脱硝装置１２と第二再生装置２２との間で活性炭が循環する構成とされている。

焼結機１は、被処理物である鉄鉱石を焼結させるものであり、被処理物の進行方向に沿って（図示左側から右側に向かって）、排ガスを排出するための排出口であるウインドボックスＷＢを複数並設して備えている。これらのウインドボックスＷＢは、ここでは、１６個とされ、図示左側から右側に向かって順に、ウインドボックスＮｏ.１、ウインドボックスＮｏ.２、ウインドボックスＮｏ.３〜ウインドボックスＮｏ.１６とされている。

ここで、焼結機１の各ウインドボックスＷＢでのＳＯ_２、ＮＯｘ濃度を図２に示す。図２に示すように、ＳＯ_２濃度は、概ねウインドボックスＮｏ.１０〜ウインドボックスＮｏ.１５の範囲（概ね後半部）で高く、この範囲では、ＳＯ_２濃度とは逆に、ＮＯｘ濃度は概ね低くなるという傾向があり、これ以外の範囲、すなわちウインドボックスＮｏ.１〜ウインドボックスＮｏ.９及びウインドボックスＮｏ.１６の範囲（概ね前半部）では、ＳＯ_２濃度は概ね低く、ＳＯ_２濃度とは逆に、ＮＯｘ濃度は概ね高くなるという傾向がある。

このような傾向に鑑み、本実施形態にあっては、焼結機１のウインドボックスＮｏ.１〜ウインドボックスＮｏ.９及びウインドボックスＮｏ.１６に第一排ガスラインＬ１を接続し、ウインドボックスＮｏ.１０〜ウインドボックスＮｏ.１５に第二排ガスラインＬ２を接続し、第一排ガスラインＬ１に低ＳＯｘ濃度排ガス（高ＮＯｘ濃度排ガス）を流し、第二排ガスラインＬ２に高ＳＯｘ濃度排ガス（低ＮＯｘ濃度排ガス）を流す構成とされている。

そして、これらの第一排ガスラインＬ１、第二排ガスラインＬ２の各々に対して、ＮＯｘを還元するためのアンモニアを各々供給する構成とされている。

第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２は、多数の活性炭を収容し、第一、第二循環ラインＬ１１，Ｌ１２を通して、活性炭が底部から取り出されると共に上部から後述の再生済みの活性炭が導入されることで、活性炭が上部から底部に向かって移動する活性炭移動層を各々備え、この活性炭移動層の活性炭に、第一、第二排ガスラインＬ１１，Ｌ１２からの排ガスが接触することで、当該排ガスを浄化する（詳しい作用については後述）。

第一、第二再生装置２１，２２は、第一、第二循環ラインＬ１１，Ｌ１２を通して、活性炭が上部から導入されると共に底部から取り出されることで、活性炭が上部から底部に向かって移動する活性炭移動層を各々備え、この活性炭移動層の移動に伴い当該活性炭移動層を４００°Ｃ程度に加熱することで、活性炭を再生する。

このように構成された排ガス処理装置１００によれば、焼結機１で生じる排ガスは、当該焼結機１に別々に接続された第一、第二排ガスラインＬ１，Ｌ２によって、低ＳＯｘ濃度排ガスと高ＳＯｘ濃度排ガスとに分けて排出され、アンモニアが供給された各排ガスは第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２に各々導入されて活性炭移動層の活性炭に接触することで、排ガス中のＳＯｘが硫酸やこの硫酸とアンモニアとの反応生成物としてのアンモニウム塩の形で活性炭に吸着され脱硫されると共に、排ガス中のＮＯｘが活性炭触媒作用によりアンモニアと反応し還元分解されて脱硝される。

そして、第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２の各々の活性炭は、第一、第二再生装置２１，２２による加熱によってＳＯｘが脱離して再生され、第一、第二脱硫・脱硝装置１１，１２に各々戻されこれが繰り返されることで、継続して使用される。

ここで、特に本実施形態にあっては、第一脱硫・脱硝装置１１に低ＳＯｘ濃度排ガス（ＳＯｘ濃度が低くＮＯｘ濃度が高い排ガス）が導入されるため、還元に係る触媒作用がＳＯｘにより阻害されること無く高濃度ＮＯｘの還元が十分に行われると共に、第二脱硫・脱硝装置１１に高ＳＯｘ濃度排ガス（ＳＯｘ濃度が高くＮＯｘ濃度が低い排ガス）が導入されるため、高濃度ＳＯｘの吸着が優先的に十分に行われる。

すなわち、本実施形態では、ＮＯｘ濃度の高い流路でＮＯｘの還元が十分に行われると共に、ＳＯｘ濃度の高い流路でＳＯｘの吸着が十分に行われるため、これらを合流した全体としての脱硝率及び脱硫率は十分満足したものとなる。

図３は、本発明の第二実施形態に係る排ガス処理装置を示す構成図である。

この第二実施形態の排ガス処理装置２００が第一実施形態の排ガス処理装置１００と違う点は、再生装置を１つの再生装置２３とすると共に、循環ラインＬ１３によって、第一脱硫・脱硝装置１１の底部と第二脱硫・脱硝装置１２の上部、当該第二脱硫・脱硝装置１２の底部と再生装置２３の上部、当該再生装置２３の底部と第一脱硫・脱硝装置１１の上部とを各々接続し、第一脱硫・脱硝装置１１の活性炭を第二脱硫・脱硝装置１２に供給し、当該第二脱硫・脱硝装置１２の活性炭を再生装置２３に供給し、当該再生装置２３で再生した活性炭を第一脱硫・脱硝装置１１に戻すように構成した点である。

このように構成された排ガス処理装置２００によれば、再生装置２３で再生された活性炭が、低ＳＯｘ濃度排ガスが導入される第一脱硫・脱硝装置１１に供給され、還元に係る触媒作用がＳＯｘにより阻害されること無く高濃度ＮＯｘの還元が十分に行われ、この活性炭は、高ＳＯｘ濃度排ガスが導入される第二脱硫・脱硝装置１２に供給され、高濃度ＳＯｘの吸着が優先的に十分に行われる。この十分に吸着されたＳＯｘからは十分な硫酸が生成されて活性炭と共に再生装置２３に供給され、従って、再生装置２３では活性炭の賦活（活性化）が良好に進み、性能が復活した活性炭が第一脱硫・脱硝装置１１に戻される。このため、活性炭の性能低下が防止されつつ、排ガスの脱硝及び脱硫が継続して十分に行われる。

なお、第一、第二実施形態にあっては、第一脱硫・脱硝装置１１に導入する排ガス中のＳＯｘ濃度は、１００ｐｐｍ以下が好ましく、５０ｐｐｍ以下がより好ましい。また、第二脱硫・脱硝装置１２に導入する排ガス中のＳＯｘ濃度は、５００ｐｐｍ以上が好ましく、６００ｐｐｍ以上がより好ましい。また、第二脱硫・脱硝装置１２に導入する排ガス中のアンモニア濃度は、ＳＯｘ濃度の２／３以下が好ましく、１／２以下且つ１／３以上がより好ましい。因みに、アンモニアに代えて尿素等を供給しても良い。

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く、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、活性炭によりＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元するようにしているが、例えば活性チャーやチャコール等の他の炭素質吸着材を用いてＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元するようにしても勿論良い。

また、上記実施形態においては、燃焼装置の排ガスを、低ＳＯｘ濃度排ガスと高ＳＯｘ濃度排ガスとに分けて排出するのが容易であるとして、特に燃焼装置を焼結機としているが、例えば、ストーカー炉やロータリーキルン炉等に対しても適用可能である。

以下、実施例１、２及び比較例１を説明する。

（実施例１）
図１に示す装置を用いて脱硝率を調べる試験を行った。

（実施例２）
図３に示す装置を用いて脱硝率を調べる試験を行った。

（比較例１）
図４に示す装置を用いて脱硝率を調べる試験を行った。この図４に示す装置は、従来技術で説明したのとほぼ同様な一般的な装置であり、燃焼装置から一括して排出される排ガスに対してアンモニアを供給し、この排ガスを、活性炭吸着塔５０の活性炭層に通すことで、ＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元する一方で、活性炭吸着塔５０から取り出した活性炭を再生塔５１に供給し加熱することで再生し、この再生した活性炭を活性炭吸着塔５０に戻す装置である。

ここで、実施例１、実施例２及び比較例１では、活性炭量を１Ｌとして活性炭を固定層とすると共に排ガスとして合成ガスを用い、活性炭による吸着・再生を１０サイクル繰り返すラボ試験を行い、活性炭の活性化がほぼ飽和する１０サイクル目の試験結果を基に、活性炭が移動する実機への換算を行った。排ガス量、ＳＶ、滞留時間、活性炭移送量、アンモニア濃度、ＳＯ_２濃度、ＮＯｘ濃度、ガス温度、脱硝率を、表１に示す。なお、実施例１及び実施例２では、上段が第一脱硫・脱硝装置に関する値を、下段が第二脱硫・脱硝装置に関する値を各々示し、脱硝率の全体とは、第一脱硫・脱硝装置からのガスと第二脱硫・脱硝装置からのガスを合流したガスの脱硝率のことである。

表１に示すように、比較例１の脱硝率は２０．８％と低いが、実施例１の脱硝率（全体）は２７．６％と比較例１より高く、実施例２の脱硝率（全体）は５０．２％と高く、本発明の効果が確認できた。

本発明の第一実施形態に係る排ガス処理装置を示す構成図である。 焼結機の各ウインドボックスでのＳＯ_２、ＮＯｘ濃度を示す線図である。 本発明の第二実施形態に係る排ガス処理装置を示す構成図である。 比較例１に係る排ガス処理装置を示す構成図である。

符号の説明

１…焼結機（燃焼装置）、１１…第一脱硫・脱硝装置、１２…第二脱硫・脱硝装置、２１…第一再生装置、２２…第二再生装置、２３…再生装置、Ｌ１…第一排ガスライン、Ｌ２…第二排ガスライン、Ｌ１１…第一循環ライン、Ｌ１２…第二循環ライン、Ｌ１３…循環ライン、１００，２００…排ガス処理装置。

Claims (5)

1. 一の燃焼装置に対して別々に接続され、前記燃焼装置で生じる排ガスを、低いＳＯｘ濃度の排ガスである低ＳＯｘ濃度排ガスと当該低ＳＯｘ濃度排ガスよりＳＯｘ濃度の高い高ＳＯｘ濃度排ガスとに分けて排出する第一排ガスライン、第二排ガスラインと、
   前記第一排ガスライン、前記第二排ガスラインに対して各々接続され、各排ガスラインからの排ガス中のＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元する炭素質吸着材を各々有する第一脱硫・脱硝装置、第二脱硫・脱硝装置と、を具備したことを特徴とする排ガス処理装置。
2. 前記第一脱硫・脱硝装置、前記第二脱硫・脱硝装置に対して各々設けられ、各々の装置の炭素質吸着材を各々再生する第一再生装置、第二再生装置と、
   前記第一脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を前記第一再生装置に供給し、当該第一再生装置で再生された炭素質吸着材を前記第一脱硫・脱硝装置に戻す第一循環ラインと、
   前記第二脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を前記第二再生装置に供給し、当該第二再生装置で再生された炭素質吸着材を前記第二脱硫・脱硝装置に戻す第二循環ラインと、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。
3. 炭素質吸着材を再生する再生装置と、
   前記第一脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を前記第二脱硫・脱硝装置に供給し、当該第二脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材を前記再生装置に供給し、当該再生装置で再生された炭素質吸着材を前記第一脱硫・脱硝装置に戻す循環ラインと、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。
4. 前記燃焼装置は焼結機であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
5. 一の燃焼装置に対して別々に接続した第一排ガスライン、第二排ガスラインによって、低いＳＯｘ濃度の排ガスである低ＳＯｘ濃度排ガスと当該低ＳＯｘ濃度排ガスよりＳＯｘ濃度の高い高ＳＯｘ濃度排ガスとを分けて各々排出し、
   前記第一排ガスラインからの低ＳＯｘ濃度排ガスを第一脱硫・脱硝装置に導入すると共に、前記第二排ガスラインからの高ＳＯｘ濃度排ガスを第二脱硫・脱硝装置に導入し、
   各脱硫・脱硝装置の炭素質吸着材によって、各排ガス中のＳＯｘを吸着すると共にＮＯｘを還元することを特徴とする排ガス処理方法。

Images