JP2009291765A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストの増加を抑えつつ吸着塔内における圧力損失の上昇を抑えることが可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供すること。
【解決手段】 排ガス処理装置は、媒体により有害物質を除去する吸着塔３０と、媒体を再生する脱離塔２と、吸着塔３０から排出された媒体を脱離塔２に送る搬送ライン３ａと、脱離塔２で再生された媒体を吸着塔３０に返す返送ライン３ｂ，３ｃと、吸着塔３０から排出された媒体を吸着塔３０に戻す循環ライン４と、を備え、吸着塔３０は、導入部８、第一の反応室、第二の反応室、第一の反応室から排出される媒体を回収する第一の回収ホッパー１６、及び第二の反応室から排出される媒体を回収する第二の回収ホッパー１７を有し、導入部８は返送ライン３ｂ，３ｃ及び循環ライン４に接続されており、第一の回収ホッパー１６は搬送ライン３ａに接続されており、第二の回収ホッパー１６は循環ライン１７に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関するものである。

従来より、発電ボイラー等のボイラー、製鉄所等の焼結炉または焼結機、各種化学プラント等から発生する排ガスより、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ダイオキシン、ダスト、煤塵などの有害物質を取り除く際に、乾式排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法が用いられている。

このような排ガス処理には、吸着塔上部から粒状の炭素質吸着材等の媒体が垂直に供給され、アンモニア等の還元剤が混入された排ガスが吸着塔内に水平方向に導入される、直交流式移動層が採用されている。

この場合、有害物質の粒子径が１μｍを超える場合には該粒子の媒体への衝突捕集により、有害物質の粒子径が１μｍ以下の場合には拡散捕集によって、高度な排ガス処理を行うことができる反面、移動層に該粒子が蓄積し易いことによる、圧力損失が上昇するといった問題があった。

また、媒体の移動中における摩擦や衝撃、脱離塔内での媒体再生時に起きる化学損耗による、媒体強度の低下などにより、媒体は細粒化してしまう。細粒化した媒体は有害物質粒子と等価の挙動を示し、細粒化した媒体と該粒子とが細密充填構造を形成することも、圧力損失の上昇を助長している。

他の圧力損失上昇の要因として、吸着塔内の反応室出口が絞り形状を有するために、媒体の均一降下が阻害され、移動層の一部に煤塵またはダストなどが堆積し、排ガスの偏流が生成されることが挙げられる。この絞り形状による影響を軽減するため、反応室を上流側から下流側に向けて多層に分けると共に、各層の出口にロールフィーダを設けて、各層における媒体の流下速度を個別に制御することによって、媒体に取り込まれた煤塵を効果的に排出する方法が提案されている。

ところが、上記した方式では、圧力損失が上昇した場合、このロールフィーダを介して大量の排ガスが反応室の前段の層から後段の層に迂回してしまい、媒体の流動化が生じて、媒体の降下速度をコントロールできなくなり、運転不能に陥るといった問題があった。そこで、下記特許文献１には、この排ガスの迂回流を防止する方法が提案されている。具体的には、吸着塔の排出部に仕切りを設けることにより、排ガスの迂回流を防止する方法が開示されている。

特開２００５−２９６７６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の排ガス処理装置であっても、吸着塔内における有害物質の蓄積により圧力損失が上昇する恐れがあった。

そこで、媒体を再生する脱離塔を大きくし、吸着塔からの媒体の引出量を大きくして再生能力を上げることも考えられるが、設備費用の増加や加熱再生時に使用する燃料費用の増加など、コストの面でも問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コストの増加を抑えつつ吸着塔内における圧力損失の上昇を抑えることが可能な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。

本発明の排ガス処理装置において、媒体を収容し媒体に排ガスを通すことで有害物質を除去する吸着塔と、活性が低下した媒体を再生する脱離塔と、吸着塔から排出された媒体を脱離塔に搬送する搬送ラインと、脱離塔で再生された媒体を吸着塔に返送する返送ラインと、吸着塔から排出された媒体を吸着塔に戻す循環ラインと、を備え、吸着塔は、媒体が導入される導入部、排ガスの流れ方向の上流側に位置する第一の反応室、排ガスの流れ方向の下流側に位置する第二の反応室、第一の反応室から排出される媒体を回収する第一の回収ホッパー、及び第二の反応室から排出される媒体を回収する第二の回収ホッパーを有し、吸着塔の導入部は、返送ライン及び循環ラインに接続されており、吸着塔の第一の回収ホッパーは、搬送ラインに接続されており、吸着塔の第二の回収ホッパーは、循環ラインに接続されていることを特徴とする。

排ガス処理を行うと、吸着塔内の排ガスの流れ方向の上流側に位置する第一の反応室には有害物質が多く付着し、排ガスの流れ方向の下流側に位置する第二の反応室には有害物質の付着が少ない傾向にある。そこで、本発明によれば、第二の回収ホッパーから排出され脱離塔での再生が不要な媒体を循環ラインにより吸着塔へ循環させることが可能となる。これにより、脱離塔を大きくすることなく、第一の回収ホッパーから排出され脱離塔での再生が必要な媒体の再生処理量を多くすることができる。従って、多量の排ガス処理を行う場合であっても、コストの増加を抑えつつ吸着塔内の圧力損失を低減することが可能となる。さらに、第二の回収ホッパーから排出され脱離塔での再生が不要な媒体を再生、篩い分けすることなく循環使用することにより、媒体を有効に利用でき、媒体の損耗を低減することが可能となる。

なお、「圧力損失」とは、吸着塔内において、炭素質吸着材等の媒体を排ガスが通過するときにその流体抵抗のために生じるものであり、ある排ガス処理風量で媒体を使用したとき、吸着塔の排ガス入口と排ガス出口とで生じる空気圧（静圧）の差（低下分）を表す。単位はＰａで表現し、この測定には圧力計が用いられる。

更に、吸着塔の第二の回収ホッパーは、搬送ラインにも接続されており、搬送ラインと循環ラインとの間で接続を切替え可能であることが好ましい。

これにより、第二の回収ホッパーから排出された媒体の搬送を、搬送ラインから循環ラインに切替えて行うことが可能となる。従って、第二の回収ホッパーで回収され脱離塔での再生が不要な媒体の量の分だけ、第一の回収ホッパーで回収され脱離塔での再生が必要な媒体の再生処理量を増やすことが可能となる。よって、必要に応じて、脱離塔での再生が必要な媒体の再生処理量を多くして、吸着塔内の圧力損失を低減することが可能となる。さらに、必要に応じて、再び切替えを元に戻し、第二の回収ホッパーの接続を循環ラインから搬送ラインに戻すことも可能となる。

上記排ガス処理装置を用いた本発明の排ガス処理方法において、第一の回収ホッパーで回収した媒体を搬送ラインを介して脱離塔に搬送して再生し、再生した媒体を返送ラインを介して吸着塔に返送し、第二の回収ホッパーで回収した媒体を循環ラインを介して吸着塔に戻すことを特徴とする。

本発明によれば、第二の回収ホッパーから排出され脱離塔での再生が不要な媒体を循環ラインにより吸着塔へ循環させることが可能となる。これにより、脱離塔を大きくすることなく、第一の回収ホッパーから排出され脱離塔での再生が必要な媒体の再生処理量を多くすることができる。従って、多量の排ガス処理を行う場合であっても、コストの増加を抑えつつ吸着塔内の圧力損失を低減することが可能となる。さらに、第二の回収ホッパーから排出され脱離塔での再生が不要な媒体を再生、篩い分けすることなく循環使用することにより、媒体を有効に利用でき、媒体の損耗を低減することが可能となる。

上記排ガス処理装置を用いた本発明の排ガス処理方法において、吸着塔内の圧力損失が予め定められた第一の閾値未満であると、第一及び第二の回収ホッパーで回収した媒体を搬送ラインを介して脱離塔に搬送して再生し、再生した媒体を返送ラインを介して吸着塔に返送する低圧力損失時運転を行い、吸着塔内の圧力損失が第一の閾値以上になると、第一の回収ホッパーで回収した媒体を搬送ラインを介して脱離塔に搬送して再生し、再生した媒体を返送ラインを介して吸着塔に返送すると共に、第二の回収ホッパーで回収した媒体を循環ラインを介して吸着塔に戻す高圧力損失時運転を行うことが好ましい。

これにより、吸着塔内の圧力損失が十分低いときには、全ての媒体を脱離塔を介して吸着塔に循環させることが可能となる。そして、圧力損失が上昇して第一の閾値以上になると、第二の回収ホッパーで回収した媒体の搬送経路を、脱離塔を介して吸着塔に戻す経路から脱離塔を介さないで吸着塔に戻す経路に切替えることにより、脱離塔での再生が必要な媒体の再生処理を早く行うことができ、吸着塔内の圧力損失を低減することが可能となる。

上記排ガス処理装置を用いた本発明の排ガス処理方法において、吸着塔内の圧力損失が第一の閾値以上になると、吸着塔内の圧力損失が第一の閾値よりも小さい第二の閾値を下回るまで、高圧力損失時運転を行うことが好ましい。

これにより、吸着塔内の圧力損失が第一の閾値よりも小さい第二の閾値まで低減されるため、再び排ガス処理時間経過に伴って圧力損失の上昇が起きても、吸着塔内の圧力損失が少なくとも第一の閾値まで上昇するまでは、排ガス処理を好適に続けることが可能となる。

本発明によれば、吸着塔内の圧力損失が低減され、且つコストの増加を抑制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ができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置及び排ガス処理方法は、例えば製鉄所等に適用され、焼結炉等から排出される排ガスに含有される硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、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、ダスト、及び煤塵等の有害物質を炭素質吸着材（媒体）を用いて除去するものである。

炭素質吸着材は、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（ＡＣと略す）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。

以下に、第１実施形態に係る排ガス処理装置について説明する。図１は、排ガス処理装置１００を示す模式図である。排ガス処理装置１００は、吸着設備１、脱離塔２、搬送ライン３ａ、返送ライン３ｂ，３ｃ、及び循環ライン４を備える。

図１に示すように、排ガス処理装置１００は受入ホッパー５及び貯槽６を更に備える。受入ホッパー５は、底開式のじょうご型の口から炭素質吸着材（ＡＣ）を落下させて取出すことが可能な容器である。貯槽６には、ロールフィーダＲＦ４及びロールフィーダ操作器Ｍ４が設けられている。

さらに、排ガスにアンモニアを添加することによって、排ガスに含まれる有害物質を除去するために、排ガス処理装置１００は、液体アンモニア供給装置、アンモニア気化器、及びアンモニアガス添加装置を備えている（図示しない）。

以下、吸着設備１について説明する。図１に、吸着設備１内に３つの吸着塔３０が設けられた例を示すが、吸着塔３０の数はこれに限定されない。すなわち、吸着設備１内には少なくとも一つ以上の吸着塔３０が設けられていればよい。

図２は吸着設備１内の一つの吸着塔３０の模式断面図である。吸着塔３０は、排ガスＷを水平方向に導入すると共に、排ガス中の有害物質を吸着させる炭素質吸着材P（媒体）を収容し鉛直方向に流動させるように接触させることで有害物質を除去する、いわゆる直交流型の移動層式吸着塔である。

図２に示すように、吸着塔３０の上部には、媒体が導入される導入部８及び開閉バルブＶ１が設けられており、開閉バルブＶ１は、排ガスのリークを防ぎながら媒体の出し入れをするエアロックバルブであって、導入部８から供給される炭素質吸着材Ｐを排ガスのリークを防ぎながら供給するものである。開閉バルブＶ１として、例えばロータリーバルブが挙げられる。

吸着塔３０の対向する側面には、排ガス入口１４と排ガス出口１５とがそれぞれ配置されている。吸着塔３０の内部には、いずれも排ガスＷを透過する開口を有する、前壁９ａ、隔壁１０ａ、隔壁１０ｂ、及び後壁９ｂが、排ガス入口１４側から排ガス出口１５側にこの順序で鉛直方向に延在して配置されている。前壁９ａ、及び後壁９ｂとして、例えばヨロイ戸形状のルーバー部材が挙げられる。隔壁１０ａ、隔壁１０ｂとして、例えば多孔板が挙げられる。

吸着塔３０の内部は、前壁９ａと隔壁１０ａとの間の前室１１ａ、隔壁１０ａと隔壁１０ｂとの間の中室１１ｂ、及び隔壁１０ｂと後壁９ｂの間の後室１１ｃに分割されている。前室１１ａ、中室１１ｂ、及び後室１１ｃには、それぞれ炭素質吸着材Ｐが充填されて移動層が形成されている。なお、排ガスの流れ方向の上流側に位置する前室１１ａ及び中室１１ｂを第一の反応室、排ガスの流れ方向の下流側に位置する後室１１ｃを第二の反応室と呼ぶ。

前室１１ａの下部には、片絞り形状の下部ホッパー１２ａとロールフィーダＲＦ１ａとが配置され、中室１１ｂの下部には片絞り形状の下部ホッパー１２ｂとロールフィーダＲＦ１ｂとが配置され、後室１１ｃの下部には片絞り形状の下部ホッパー１２ｃとロールフィーダＲＦ２とが配置されている。下部ホッパー１２ａ及び１２ｂは、底開式のじょうご型の口から炭素質吸着材を落下させて取出すことが可能な容器であり、例えば鉄板などで形成されている。

ロールフィーダＲＦ１ａ，ＲＦ１ｂ，ＲＦ２が設けられている下部ホッパー１２ａ及び１２ｂの下端は、炭素質吸着材Ｐの大きさに応じて決められるが、通常、１０〜４０mm開口している。吸着塔３０の外部に設けられたロールフィーダ操作器Ｍ１（図１に示す）によってロールフィーダＲＦ１ａ，ＲＦ１ｂ，ＲＦ２の回転を例えば電気的に制御することにより、上記開口部から排出される炭素質吸着材Ｐの排出速度が制御される。なお、図２に示すロールフィーダＲＦ１ａ，ＲＦ１ｂは図１に示すロールフィーダＲＦ１に対応する。

さらに、吸着塔３０の下部には、第一の反応室からロールフィーダＲＦ１ａ，ＲＦ１ｂを介して排出される炭素質吸着材Ｐを回収する第一の回収ホッパー１６と、第二の反応室からロールフィーダＲＦ２を介して排出される炭素質吸着材Ｐを回収する第二の回収ホッパー１７とが設けられている。

第一の回収ホッパー１６の内部に形成された炭素質吸着材Ｐの第一の回収領域Ｘと、第二の回収ホッパー１７の内部に形成された炭素質吸着材Ｐの第二の回収領域Ｙとの間には、仕切りＭが設けられているため、第一の回収領域Ｘと第二の回収領域Ｙとは、互いに独立した領域となっている。これにより、第一の回収領域Ｘ及び第二の回収領域Ｙで回収された炭素質吸着材Ｐが混ざることや、ロールフィーダＲＦ１ａ，１ｂ及びＲＦ２を介して排ガスが前室１１ａ、中室１１ｂから後室１１ｃへ迂回してしまうことを防げる。

第一の回収ホッパー１６の下部は、例えば逆四角錐状を成し、第一の回収ホッパー１６の中央の下端に、炭素質吸着材Ｐを抜き出すための吸着材抜出ノズル１８と、この抜出を排ガスのリークを防ぎながら行う開閉バルブＶ２とが設けられている。同様に、第二の回収ホッパー１７の下部は、例えば逆四角錐状を成し、第二の回収ホッパー１７の中央の下端に、炭素質吸着材Ｐを抜き出すための吸着材抜出ノズル１９と、吸着材抜出を行う開閉バルブＶ３とが設けられている。開閉バルブＶ２及びＶ３として、例えばロータリーバルブが挙げられる。

第一の回収ホッパー１６は、吸着材抜出ノズル１８及び開閉バルブＶ２を介して後述する搬送ライン３ａに接続されている。第二の回収ホッパー１７は、吸着材抜出ノズル１９及び開閉バルブＶ３を介して後述する循環ライン４に接続されている。

次に、活性が低下した炭素質吸着材を再生する脱離塔２について説明する。図１に示すように、脱離塔２の内部にはロールフィーダＲＦ３が設けられており、脱離塔２の外部に設けられたロールフィーダ操作器Ｍ３によってロールフィーダＲＦ３の回転が制御され炭素質吸着材が排出される。脱離塔２の上部と下部には、それぞれ開閉バルブＶ４及びＶ５が配置されている。開閉バルブＶ４及びＶ５として、例えばロータリーバルブが挙げられる。なお、図示しないが、脱離塔２には加熱装置及び冷却装置を含む多管式熱交換器、熱風炉などの熱源供給装置が設けられている。

次に、搬送ライン３ａ、返送ライン３ｂ，３ｃ、及び循環ライン４について説明する。搬送ライン３ａは、第一の回収ホッパー１６と脱離塔２とを接続し、吸着塔３０から排出された炭素質吸着材を脱離塔２に搬送するラインである。返送ライン３ｂは、脱離塔２と後述する篩分機７とを接続し、脱離塔２で再生された炭素質吸着材を篩分機７に搬送するラインである。返送ライン３ｃは、篩分機７と吸着塔３０の導入部８とを接続し、篩分機７で分別された炭素質吸着材を吸着塔３０に返送するラインである。循環ライン４は、第二の回収ホッパー１７と吸着塔３０とを接続し、吸着塔３０から排出された炭素質吸着材を吸着塔３０に戻すラインである。返送ライン３ｃ及び循環ライン４は吸着塔３０の導入部８に接続されている。

搬送ライン３ａ、返送ライン３ｃ、及び循環ライン４はコンベア等の搬送機であり、例えば、ベルトコンベア、バケットコンベアなどが挙げられる。ベルトコンベアは、ゴム製のベルト部材をロール部材の上で移動させ、その上に媒体を載せて移動させる搬送機である。一方、バケットコンベアは、いわゆるバケツ状の容器に媒体を収容して移動させる搬送機である。返送ライン３ｂは、シュートである。

なるべく炭素質吸着材を静止した状態で搬送するために、搬送ライン３ａ、返送ライン３ｃにはバケットコンベアが用いられることが好ましい。一方、費用の増加を抑制する観点から、循環ライン４にはベルトコンベアが用いられることが好ましい。

なお、篩分機７として、例えば振動篩などが挙げられる。

次に、本発明の第１実施形態に係る排ガス処理方法について説明する。

まず、図１に示すように、吸着塔３０及び脱離塔２へ循環する前の炭素質吸着材を、受入ホッパー５に貯留する。そして、受入ホッパー５から取出された炭素質吸着材を、貯槽６に貯留する。貯槽６では、ロールフィーダ操作器Ｍ４によってロールフィーダＲＦ４の回転を制御することにより炭素質吸着材を排出する。

次に、吸着塔３０、脱離塔２、搬送ライン３ａ、返送ライン３ｃを駆動して炭素質吸着材の循環を開始する。そして、脱離塔２へ搬送した炭素質吸着材を加熱再生し、脱離塔２から返送ライン３ｂを介して篩分機７へ移送する。篩分機７により脱離塔２で再生された炭素質吸着材からダスト、炭素質吸着材の微粉などを取り除く。また、炭素質吸着材の目減り相当を、貯槽６から排出した炭素質吸着材を、搬送ライン３ａを介して脱離塔２へ搬送する。

その後、炭素質吸着材を返送ライン３ｃを介して篩分機７から吸着塔３０へ返送する。吸着塔３０内では、炭素質吸着材の移動層を形成すると共に、例えば焼結炉等から排出された排ガスにアンモニアを添加したものを排ガス導入ライン（図示しない）を介して吸着塔３０に導入する。

アンモニアの添加は、例えば以下のようにして行う。まず、図示しない液体アンモニア供給装置からアンモニア気化器に液体アンモニアを供給し気化してアンモニアガスを生成する。次に、アンモニアガス添加装置を用いて、生成されたアンモニアガスを排ガスに添加する。

これにより、吸着塔３０に導入される排ガスにアンモニアを添加することが可能となり、排ガスに含まれる有害物質（例えば、ＮＯ_ｘ）を触媒反応によって除去できる。例えば、窒素酸化物であるＮＯ_ｘは、炭素質吸着材の触媒作用、すなわち、炭素質吸着材に吸着されたアンモニアとの反応により還元されて窒素と水になって除去される。

吸着塔３０内で排ガスと接触した後の炭素質吸着材の一部を、吸着塔３０の第一の回収ホッパー１６で回収した後に、搬送ライン３ａを介して脱離塔２へ搬送する。すなわち、再生が必要な炭素質吸着材を脱離塔２へ搬送する。

そして、脱離塔２において、開閉バルブＶ４を介して脱離塔２の上部から炭素質吸着材を導入すると共に、開閉バルブＶ５を介して脱離塔２の底部から炭素質吸着材を排出して鉛直下向きの移動層を形成する。例えば、熱風炉（図示しない）などで生成した加熱ガスを脱離塔２の加熱装置に導入することで炭素質吸着材を加熱し、炭素質吸着材に吸着しているＳＯｘ等の有害物質を脱離・分解し、再生する。

さらに、脱離塔２の下部の多管式熱交換器（図示しない）などに冷却媒体を供給することで炭素質吸着材を冷却し、再利用可能な炭素質吸着材とする。なお、炭素質吸着材に吸着されていたＳＯ₂等の硫黄酸化物ガス等が脱離し、炭素質吸着材の再生がなされる。脱離された硫黄酸化物ガスから硫酸や硫黄等が副生品回収装置（図示しない）で回収される。

その後、脱離塔２から排出した炭素質吸着材を返送ライン３ｂを介して篩分機７へ搬送する。この篩分機７によって、脱離塔２で再生した炭素質吸着材からダストや使用につれて摩耗粉化したものを除く。このようにして得られた再利用可能な炭素質吸着材を返送ライン３ｃにより吸着塔３０の導入部８に返送し、繰り返し使用する。

一方、吸着塔３０内で排ガスと接触した後の炭素質吸着材の残りを、吸着塔３０の第二の回収ホッパー１７で回収した後に、脱離塔２を介さないで吸着塔３０に循環する。すなわち、再生不要な炭素質吸着材を、循環ライン４を介して吸着塔３０の導入部８へ戻し、再利用する。

以下に、第１実施形態に係る排ガス処理装置及び排ガス処理方法による効果を説明する。

まず、パイロット試験装置による、吸着塔３０内の前室１１ａ、中室１１ｂ、及び後室１１ｃの壁面からゾンデ（サンプリングプローブ）を挿入し、炭素質吸着材を捕集ダストとともにサンプリングし、そのＳＯｘ吸着量及び捕集ダスト量を定量分析した結果を図３に示す。図３の横軸は、左端から前室１１ａ、中室１１ｂ、及び後室１１ｃの順の壁面に対応し、縦軸は排ガスの導入される排ガス入り口の鉛直方向の壁面に対応する。

図３に示すように、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を多く吸着した炭素質吸着材で構成される脱硫帯は、前室と中室に多く分布し、ＳＯｘを殆ど吸着していない脱硝帯は後室に多く分布している。なお、図示しないが、煤塵もサンプリングした結果、脱硫帯と同様の捕集帯分布が形成されていた。

すなわち、多量のＳＯｘや煤塵を吸着した炭素質吸着材は、図２に示した前室１１ａ及び中室１１ｂから排出され、ＳＯｘや煤塵をほとんど吸着していない炭素質吸着材は、後室１１ｃから排出される。

そこで、本実施形態では、第一の回収ホッパー１６で回収し脱離塔２において再生する必要がある多量のＳＯｘを吸着した炭素質吸着材を搬送ライン３ａで脱離塔２へ搬送し、一方、第二の回収ホッパー１７で回収し脱離塔２において再生する必要がないＳＯｘをほとんど吸着していない炭素質吸着材を搬送ライン３ａとは別の循環ライン４で吸着塔３０へ循環させるようにした。

これにより、脱離塔２を大きくすることなく、常時、再生する必要がある炭素質吸着材の脱離塔２における再生処理量を多くすることができる。従って、多量の排ガス処理を行う場合であっても、コストの増加を抑えつつ吸着塔内の圧力損失を低減することが可能となる。さらに、後室１１ｃから排出される炭素質吸着材を再生、篩い分けすることなく循環使用することにより、炭素質吸着材を有効に利用でき、炭素質吸着材の損耗を低減することが可能となる。

以下に、脱離塔２が毎時総量２０トン分の炭素質吸着材の再生処理が可能な場合を例に挙げて具体例を説明する。

例えば、吸着塔３０の前室１１ａ（第一の反応室）から毎時５トン、中室１１ｂ（第一の反応室）から毎時７．５トン、後室１１ｃ（第二の反応室）から毎時７．５トンの炭素質吸着材が脱離塔２へ搬送されていたとする。

この場合、後室１１ｃから排出される炭素質吸着材を脱離塔２を介さずに、循環ライン４を介して吸着塔３０へ循環すれば、前室１１ａ及び中室１１ｂから排出される炭素質吸着材の１２．５ｔ分しか再生の必要がないので、脱離塔２において早く再生処理を行うことが可能となる。また、再生する炭素質吸着材の量が少なくなるので、脱離塔２を大きくする必要がなく、加熱再生に使用する燃料の消費量を少なくすることが可能となる。従って、多量の排ガス処理を行う場合であっても、コストの増加を抑えつつ吸着塔内の圧力損失を低減することが可能となる。

また、上述したように、前室１１ａ及び中室１１ｂから排出される多量のＳＯｘを吸着した炭素質吸着材は再生させる必要がある。一方、後室１１ｃから排出される炭素質吸着材はダスト含有量、ＳＯ_２の吸着量が少ないため、脱離塔２で再生する必要がなく、吸着塔３０へ戻して循環使用しても問題ない。

そこで、脱離塔２において、前室１１ａ及び中室１１ｂから排出される炭素質吸着材の再生される量を、後室１１ｃから脱離塔２へ搬送されていた分だけ（毎時７．５ｔ分）増やすことも考えられる。

この場合、前室１１ａ、中室１１ｂのロールフィーダＲＦ１ａ，ＲＦ１ｂの回転数を上げることにより、脱離塔２の能力一杯まで炭素質吸着材を送ることが可能である。こうして炭素質吸着材（ダスト）を吸着塔３０から引き出すことで、吸着塔３０内の圧力損失をそれだけ早く減らすことが可能となる。

また、前室１１ａのロールフィーダＲＦ１ａ、中室１１ｂのロールフィーダＲＦ１ｂ、後室１１ｃのロールフィーダＲＦ２のそれぞれの回転数を制御することで、前室１１ａ、中室１１ｂ、後室１１ｃ内の炭素質吸着材の移動速度は調整できる。

なお、炭素質吸着材の移送量として、例えば、前室１１ａの比率は全体（前室１１ａ、中室１１ｂ、後室１１ｃ）に対して２０〜２５％、中室１１ｂの比率は全体に対して５０〜６０％、後室１１ｃの比率は全体に対して２０〜２５％が選定され得る。すなわち、前室１１ａ及び中室１１ｂから排出される再生の必要な炭素質吸着材の移送量は全体の７５〜８０％に相当し、再生の必要な炭素質吸着材は脱離塔２へ送られて再生された後、吸着塔３０へ返送される。従って、後室１１ｃから排出される再生不要の炭素質吸着材は、脱離塔２から供給される再生済みの炭素質吸着材の２０〜２５％である。この再生不要の吸着炭素質材が、後室１１ｃに再度到達する割合は、最大６．３％程度であるので、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の蓄積が問題となる恐れは低い。

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る排ガス処理装置について説明する。

第２実施形態に係る排ガス処理装置は、第１実施形態に係る排ガス処理装置に切替部が更に設けられた以外は、第１実施形態と同様である。

図４に第２実施形態に係る排ガス処理装置４００を示す。図４に示すように、吸着塔３０の開閉バルブＶ３と搬送ライン３ａとの間には、切替部ＳＷ２が設けられている。

すなわち、吸着塔３０の第二の回収ホッパー１７は、切替部ＳＷ２の選択によって搬送ライン３ａと循環ライン４との間で接続を切替え可能である。

切替部ＳＷ２として三方弁またはダイバータが挙げられ、その操作は手動で行っても良いし、コンピュータなどによる自動制御で行っても良い。

次に、第２実施形態に係る排ガス処理方法について説明する。

〔低圧力損失時運転〕
最初に、低圧力損失時運転について、図４を用いながら説明する。

排ガス処理運転の初期段階では、吸着塔３０内における有害物質の詰まりは少なく、圧力損失が低い。このような吸着塔３０内の圧力損失が予め定められた第一の閾値未満である低圧力損失時には、以下の低圧力損失時運転を行う。なお、圧力損失は、図２に示す吸着塔３０の排ガス入口１４と排ガス出口１５とで生じる空気圧（静圧）の差（低下分）を圧力計を用いて測定する。

まず、図４に示すように、切替部ＳＷ２は搬送ライン３ａを選択する。この場合、吸着塔３０内で排ガスと接触した後の炭素質吸着材を、吸着塔３０の第一の回収ホッパー１６，第二の回収ホッパー１７からそれぞれ回収した後に、搬送ライン３ａを介して脱離塔２へ搬送する。そして、脱離塔２へ送られた炭素質吸着材を加熱再生した後、冷却して排出する。その後、脱離塔２から排出した炭素質吸着材を返送ライン３ｂを介して篩分機７へ搬送する。篩分機７では、脱離塔２で再生した炭素質吸着材からダストや使用につれて摩耗粉化したものを除く。このようにして得られた再利用可能な炭素質吸着材を返送ライン３ｃにより吸着塔３０の導入部８に返送し、繰り返し使用する。

〔高圧力損失時運転〕
次に、高圧力損失時運転について、図５を用いながら説明する。図５に、第２実施形態に係る排ガス処理装置５００を示す。

排ガス処理運転を続けると、吸着塔３０内に有害物質が詰まり、圧力損失が上昇する。このような吸着塔３０内の圧力損失が予め定められた第一の閾値以上となる高圧力損失時には、以下の高圧力損失時運転を行う。

まず、図５に示すように、切替部ＳＷ２は循環ライン４を選択する。この場合、吸着塔３０内で排ガスと接触し、前室１１ａ及び中室１１ｂから排出され、第一の回収ホッパー１６で回収した炭素質吸着材を、搬送ライン３ａを介して脱離塔２へ搬送する。脱離塔２へ搬送した炭素質吸着材を加熱再生した後、冷却し排出する。その後、脱離塔２から排出した炭素質吸着材を返送ライン３ｂを介して篩分機７へ搬送する。篩分機７では、脱離塔２で再生した炭素質吸着材からダストや使用につれて摩耗粉化したものを除く。このようにして得られた再利用可能な炭素質吸着材を返送ライン３ｃにより吸着塔３０の導入部８に返送し、繰り返し使用する。

一方、吸着塔３０内で排ガスと接触し、後室１１ｃから排出され、第二の回収ホッパー１７で回収した炭素質吸着材を、脱離塔２を介さないで吸着塔３０に循環する。すなわち、再生不要な炭素質吸着材を、循環ライン４を介して吸着塔３０の導入部８へ戻し、再利用する。

その後、吸着塔３０内の圧力損失が第一の閾値よりも小さい第二の閾値を下回ったら、切替部ＳＷ２の選択を循環ライン４から搬送ライン３ａに戻すことで、低圧力損失時運転に戻すことも可能である。

例えば、吸着塔３０内の圧力損失の限界値が、例えば５ｋＰａである場合、限界値よりも低い第一の閾値として、例えば４ｋＰａ〜４．５ｋＰａが選定され、さらに第一の閾値よりも低い第二の閾値として、例えば２ｋＰａ〜３ｋＰａが選定される。

以下に、第２実施形態に係る排ガス処理装置及び排ガス処理方法による効果を述べる。

第２実施形態に係る排ガス処理装置及び排ガス処理方法によれば、吸着塔３０内の圧力損失が十分低いときには、低圧力損失時運転を行い、全ての炭素質吸着材を脱離塔２を介して吸着塔３０に循環させることが可能となる。そして、吸着塔３０内の圧力損失が高くなったときには、高圧力損失時運転を行い、第二の回収ホッパー１７から排出された炭素質吸着材の搬送を、搬送ライン３ａ及び返送ライン３ｂ，３ｃから循環ライン４に切替えて行うことが可能となる。これにより、第二の回収ホッパー１７から排出され脱離塔２での再生が不要な媒体の量の分だけ、第一の回収ホッパー１６から排出され脱離塔２での再生が必要な媒体の再生処理量を増やすことが可能となる。従って、コストの増加を抑えつつ、吸着塔３０内の圧力損失が上昇した際には、選択的に圧力損失を低減することが可能となる。

さらに、圧力損失を第二の閾値まで低減させたら再び切替えを行い、低圧力損失時運転に戻すことが可能となる。これにより、再び排ガス処理時間経過に伴って圧力損失の上昇が起きても、吸着塔３０内の圧力損失が少なくとも第一の閾値まで上昇するまでは、排ガス処理を好適に続けることが可能となる。

（第３実施形態）
以下に、第３実施形態に係る排ガス処理装置について説明する。

第３実施形態に係る排ガス処理装置は、第２実施形態に係る排ガス処理装置の循環ラインがバックアップラインに変更され、切替部ＳＷ１が追加された以外は、第２実施形態と同様である。

図６に第３実施形態に係る排ガス処理装置６００を示す。図６に示すように、吸着塔３０の開閉バルブＶ２と搬送ライン３ａとの間には、切替部ＳＷ１が設けられている。切替部ＳＷ１として三方弁またはダイバータが挙げられ、その操作は手動で行っても良いし、コンピュータなどによる自動制御で行っても良い。切替部ＳＷ１の先には、搬送ライン３ａの他にバックアップラインＢＬ１が設けられており、切替部ＳＷ１は搬送ライン３ａとバックアップラインＢＬ１の選択の切替えが可能である。同様に、吸着塔３０の開閉バルブＶ３と搬送ライン３ａとの間には、切替部ＳＷ２が設けられている。切替部ＳＷ２の先には、搬送ライン３ａの他に、バックアップラインＢＬ２が設けられており、切替部ＳＷ２は搬送ライン３ａとバックアップラインＢＬ２の選択の切替えが可能である。

バックアップラインＢＬ１及びＢＬ２はバックアップラインＢＬに接続されている。バックアップラインＢＬと吸着塔３０の導入部８（図２に示す）との間には、バックアップラインＢＬ３が設けられている。また、バックアップラインＢＬと脱離塔２の開閉バルブＶ４との間には、バックアップラインＢＬ４が設けられている。さらに、バックアップラインＢＬと脱離塔２の開閉バルブＶ５との間には、バックアップラインＢＬ５が設けられており、篩分機７の下流側とバックアップラインＢＬとの間には、バックアップラインＢＬ６が設けられている。

バックアップラインＢＬ、ＢＬ１〜６はコンベア等の搬送機であり、例えば、ベルトコンベア、バケットコンベアなどが挙げられる。費用の増加を抑制する観点から、バックアップラインＢＬ、ＢＬ１〜６にはベルトコンベアが用いられることが好ましい。

次に、第３実施形態に係る排ガス処理方法について説明する。

〔通常時〕
まず、通常時における排ガス処理方法について説明する。搬送ライン３ａ、返送ライン３ｃが正常に運転できる通常時は、第２の実施形態で説明した低圧力損失時運転と同様の排ガス処理方法を行う。

〔搬送ライン３ａの故障時〕
次に、搬送ライン３ａが破損などにより故障した場合における排ガス処理方法について説明する。この場合、切替部ＳＷ１，ＳＷ２の選択を搬送ライン３ａからそれぞれバックアップラインＢＬ１，ＢＬ２に切り替える。

これにより、吸着塔３０から排出された炭素質吸着材をバックアップラインＢＬ１，ＢＬ２を介してバックアップラインＢＬに合流させた後、バックアップラインＢＬ４を介して脱離塔２へ搬送する。脱離塔２で加熱再生された炭素質吸着材は返送ライン３ｂ，３ｃを介して吸着塔３０へ返送され、再利用可能となる。

〔返送ライン３ｂに接続する篩分器７の故障時〕
次に、返送ライン３ｂに接続する篩分器７が破損などにより故障した場合における排ガス処理方法について説明する。この場合、脱離塔２から排出された炭素質吸着材はバックアップラインＢＬ５を介してバックアップラインＢＬに搬送された後、バックアップラインＢＬ３を経由して吸着塔３０に返送され、再利用可能となる。

〔返送ライン３ｃ故障時〕
最後に、返送ライン３ｃが破損などにより故障した場合における排ガス処理方法について説明する。この場合、篩分機７から排出された炭素質吸着材はバックアップラインＢＬ６を介してバックアップラインＢＬに搬送された後、バックアップラインＢＬ３を経由して吸着塔３０に返送され、再利用可能となる。

以下に、第３実施形態に係る排ガス処理装置及び排ガス処理方法による効果を述べる。

第２実施形態で説明した効果に加えて、排ガス処理装置の搬送ライン３ａ、返送ライン３ｂ、返送ライン３ｃのうち少なくとも一つが破損などで故障した際に、バックアップラインＢＬ、ＢＬ１〜６を代用することで、排ガス処理運転を続行することが可能となる。

第１実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示す模式図である。 本発明に係る反応室の構成を示す模式断面図である。 吸着塔３０壁面への付着物をサンプリング測定した結果を示す図である。 第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示す模式図である。 第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示す模式図である。 第３実施形態に係る排ガス処理装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１…吸着設備、２…脱離塔、３ａ…搬送ライン、３ｂ，３ｃ…返送ライン、４…循環ライン、５…受入ホッパー、６…貯槽、７…篩分機、８…導入部、１６…第一の回収ホッパー、１７…第二の回収ホッパー、３０…吸着塔、１００，４００，５００，６００…排ガス処理装置。

Claims (5)

1. 排ガス中の有害物質を媒体により除去する排ガス処理装置において、
   前記媒体を収容し該媒体に前記排ガスを通すことで前記有害物質を除去する吸着塔と、
   活性が低下した前記媒体を再生する脱離塔と、
   前記吸着塔から排出された前記媒体を前記脱離塔に搬送する搬送ラインと、
   前記脱離塔で再生された前記媒体を前記吸着塔に返送する返送ラインと、
   前記吸着塔から排出された前記媒体を該吸着塔に戻す循環ラインと、を備え、
   前記吸着塔は、
   前記媒体が導入される導入部、前記排ガスの流れ方向の上流側に位置する第一の反応室、前記排ガスの流れ方向の下流側に位置する第二の反応室、前記第一の反応室から排出される前記媒体を回収する第一の回収ホッパー、及び前記第二の反応室から排出される前記媒体を回収する第二の回収ホッパーを有し、
   前記吸着塔の前記導入部は、前記返送ライン及び前記循環ラインに接続されており、
   前記吸着塔の前記第一の回収ホッパーは、前記搬送ラインに接続されており、
   前記吸着塔の前記第二の回収ホッパーは、前記循環ラインに接続されていることを特徴とする排ガス処理装置。
2. 前記吸着塔の前記第二の回収ホッパーは、前記搬送ラインにも接続されており、前記搬送ラインと前記循環ラインとの間で接続を切替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
3. 請求項１に記載の排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法において、
   前記第一の回収ホッパーで回収した前記媒体を前記搬送ラインを介して前記脱離塔に搬送して再生し、再生した前記媒体を前記返送ラインを介して前記吸着塔に返送し、
   前記第二の回収ホッパーで回収した前記媒体を前記循環ラインを介して前記吸着塔に戻すことを特徴とする排ガス処理方法。
4. 請求項２に記載の排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法において、
   前記吸着塔内の圧力損失が予め定められた第一の閾値未満であると、前記第１及び第二の回収ホッパーで回収した前記媒体を前記搬送ラインを介して前記脱離塔に搬送して再生し、再生した前記媒体を前記返送ラインを介して前記吸着塔に返送する低圧力損失時運転を行い、
   前記吸着塔内の圧力損失が前記第一の閾値以上になると、前記第一の回収ホッパーで回収した前記媒体を前記搬送ラインを介して前記脱離塔に搬送して再生し、再生した前記媒体を前記返送ラインを介して前記吸着塔に返送すると共に、前記第二の回収ホッパーで回収した前記媒体を前記循環ラインを介して前記吸着塔に戻す高圧力損失時運転を行うことを特徴とする排ガス処理方法。
5. 前記吸着塔内の圧力損失が前記第一の閾値以上になると、前記吸着塔内の圧力損失が前記第一の閾値よりも小さい第二の閾値を下回るまで、前記高圧力損失時運転を行うことを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理方法。

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