JP2015134340A

JP2015134340A - ナノ微細水粒子を利用した、火力発電所等から排出する燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ｎｏｘ・ｓｏｘ等の直接吸着除去方法及びその装置。除去された新鮮空気を燃焼用空気に供給し燃焼効率を大幅に増加させてなる装置。

Info

Publication number: JP2015134340A
Application number: JP2014018893A
Authority: JP
Inventors: 則博天羽; Norihiro Amo
Original assignee: NORI TRADING KK
Current assignee: NORI TRADING KK
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-07-27
Also published as: CN104785071A

Abstract

【課題】燃焼排ガス中に含有される、二酸化炭素・煤煙・ＳＯＸ・ＮＯＸ等の汚染微細粒子物質を除去する装置を提供する。
【解決手段】装置１は、燃焼排ガス１９ｂを吸い込むファン２を設けた吸込み室３において、二酸化炭素・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む汚染空気微細粒子に、噴霧室４ａにおいてクラスター水を噴霧し、クラスター水で汚染微細粒子を冷却・沈澱・溶解させて、空気冷却沈澱室５に取込む。残存汚染微細粒子は、空気浄化室６ａ、噴霧室４ｂ、空気浄化室６ｂにおいてさらに清浄化されて外部１９ａへ排出される。空気冷却沈澱室の二酸化炭素・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む汚染水は排水タンク１７へ送出され、排水タンクにて貯留される。
【選択図】図１

Description

地球上の対流圏・生命生態系の自然界におけるなかで水が中心的役割である。ナノ微細水の特性と海洋面における自然界の空気浄化の仕組みを利用したシステムであることを特徴とする。

本発明はナノ微細水クラスターを装置内に噴霧することにより、ナノ微細水クラスターと燃焼排ガスに含まれている二酸化炭素ガス分子等と結合させることにより、燃焼排ガスに含まれている二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去する方法とその装置に関するものである。除去された新鮮空気は高密度となり燃焼用として提供する事を特徴とする。

火力発電所の燃焼排ガスからの二酸化炭素ガスの分離回収技術の課題は地球温暖化防止の観点から二酸化炭素ガスの排出量削減は喫緊の課題となっている。なかでも火力発電所の燃焼排ガスにふくまれる二酸化炭素ガスの量は全世界の二酸化炭素ガス排出量の４分の１以上を占めている。１０００ＭＷ級石炭火力の場合の燃焼排ガスによって放出される二酸化炭素ガス量は年間にすると６００万トンとみつもられる。
ＩＥＡ・国際エネルギー機関が２００７年に発表した資料によると世界の総発電量は１９７５６ＴＷＨありそのうち４１％の石炭火力が発電している。また世界の総二酸化炭素ガス量の４１％が発電所からの排ガス量である。そのうち６０％の石炭火力が占めている。石炭の可採埋蔵量は約８４７５億トンとされており、年間消費量を現行の約６５億トンで試算しても１００年以上の需要が賄え、廉価で長期安定的に調達が可能であるため、石炭が当面一次エネルギー資源の主流となることは間違いない。

人類が文明技術として開発された燃焼機械の応用は広い（自動車・火力発電・船舶エンジン・発電機・冷暖房給湯機・軍用艦等）。
（１）燃焼用燃料の開発は、航空機を先頭に目ざましい技術革命が生まれていると言われている。しかし燃焼効率の点からみると、火力発電所では４５％〜５５％、船舶エンジンで３０％〜４０％、軍用艦で３０％〜４０％と低い。車に至っては、１７％〜２０％と異状に低効率であることが実情である。
（２）燃焼用燃料の技術革新は例えば航空機では、混合燃料（重油・灯油等）を用いて、噴霧ポンプにより混合燃料の粒子径を１μｍ〜１０μｍと細分化し、それは粒子径を小さくすることにより燃料の表面積を天文学的数値まで拡大させ燃焼爆発点を下げることによると言われている。
（３）一般的に火力発電所のガスタービン等を含めて燃焼空気は、処理することなく四季ごとに時事刻々に変化している温度湿度をコントロールせずに簡単なフィルターのみを装着してエンジンにそのまま燃焼空気として送っている。
（４）ガスタービンエンジンは１９８１年に提案されたＡＨＡＴ（ＡｄｖａｎｃｅｄＨｕｍｉｄＡｉｒＴｕｒｂｉｎｅ）である燃焼用空気に湿分を添加しタービンの高効率化を図る研究が現在行われている。しかし、この湿分噴霧の微細水の粒径は、平均粒径１４μｍと大きく平均化されていることにより、噴霧後すぐ水粒子同士が結合し結露する為、有効な燃焼空気とは言えないのが実情である。ＡＨＡＴの発電機効率の目標が１００ＭＷの出力において５５％が目標と言われている。
（５）従来の考え方は一般的に応用されているエンジンの内部熱効率を高めるには、効率を増加させるには数値の推進力は燃焼消費量を除した値で決まるが、増加させる方法としては、圧縮機の圧縮効率を高めて密度（空気重量）を大きくする又燃焼温度を高めにする。この２点が現状行われている方法である。
（６）一般的に応用されているエンジンの原動力は、空気の加速に使われるエンジンに導入される前と噴射された空気の運動エネルギーは、空気重量と空気速度の２乗の積に比例する。従って、空気重量をいかに増加させるかが課題であると言われている。
（７）空気密度については下記の値を示す。１ａｔｍ
乾球温度 −５０℃ 空気密度１．５３４ｋｇ／Ｍ３
乾球温度０℃ 空気密度１．２９３ｋｇ／Ｍ３
乾球温度＋２０℃ 空気密度１．２０５ｋｇ／Ｍ３
上記に示すように１ａｔｍ時の密度は温度の低い状態が空気重量値は高い値を示す。
１ａｔｍ・１００ｋｐａ・ナノ微細水混入状態９９％の空気重量値を示す。図１１

二酸化炭素ガスの代表される地球温暖化ガス対策は時間的な猶予が許されない喫緊の課題であり、日本国経済産業省の計画にその分離回収後の対策技術として地中貯留技術が算定されている。本技術は従来の課題としてトラッピングのみでは適応範囲が限られており、非構造性帯水層への二酸化炭素ガスの従来から提唱されてきた貯留方法である。しかしトラッピング構造を持たない地層中において二酸化炭素ガスがどのような挙動を示すか未知の部分が多く今後の更なる研究開発の必要性が指摘されている。

（ワシントン共同）米海洋大気局（ＮＯＡＡ）は２０１３年５月１０日、ハワイのマウナロア観測所で測定した大気中の二酸化炭素（ＣＯ２）の平均濃度が９日に１９５８年の観測開始から初めて４００ｐｐｍの大台を超え、最高値を記録したと発表した。同観測所のデータは大気の状態を正確に把握する世界の標準的指標。地球温暖化の深刻な被害を避けるためには、ＣＯ２を含む温室効果ガスの濃度を４５０ｐｐｍまでに抑える必要があるとされ、危険水準にまた一歩近づいた。
国際社会では、温室効果ガス排出をめぐる京都議定書に代わる枠組み作りの交渉が続いているが、各国が大幅削減を受け入れるめどは立っていない。リベラルな科学者で組織する米国の憂慮する科学者連盟は一刻も早くＣＯ２排出を減らさないと、猛暑や爆風雨、干ばつなどの異常気象が状態化すると警告する声明を出した。

（大気中のＣＯ２濃度）主要な温室効果ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）は、火山や土壌などから排出される一方で植物や海に吸収される。産業革命以降に化石燃料の使用に伴う人為的な排出が増えたため、大気中のＣＯ２濃度は約２８０ｐｐｍから４００ｐｐｍに迫るレベルまで急激に上昇した。濃度は常に変動しており、年間では排出量が吸収量を上回る春に最も高く、秋に低くなる。（ワシントン共同）
ＮＯＡＡによると、同観測所までは今月４日までの１週間に平均３９９．５８ｐｐｍを記録。濃度は５日以降に変動しながら上昇し、９日に４００．０３ｐｐｍに達した。昨年の同時期は約３９７ｐｐｍ、１０年前の同時期は約３７９ｐｐｍだった。同観測所は標高３３９７メートルにあり、人間活動の影響を受けにくい。恒常的に４００ｐｐｍを超えることになれば、地球規模の温暖化が起きた５００万〜３００万年前の鮮新世と呼ばれる時期以来となる。
昨年春には日本やアラスカなどで月平均濃度が４００ｐｐｍを超えたが、同観測所ではそれより低くとどまっていた。

地球温暖化に関する国際研究グループ・ＧＣＰの報告書がＣＯＰ１９の開催に合わせ発表された報告書によると、化石燃料・セメント生産を排出源とする二酸化炭素ガスは温室効果ガスの排出レベルの指標年とされる１９９０年に比べ５８％増となっている。またＧＣＰの報告では、経済活動からの推算に基づく２０１３年の二酸化炭素ガス排出量について、前年比で２．１％増加し３６０億トンに達すると予測している。２０１２年、２０１３年の増加率は過去１０年間平均の２．７％をやや下回っている。

中国の二酸化炭素ガス排出量は前年比５．９％増で２０１２年の世界全体における二酸化炭素ガス排出量増加分の７０％をしめた。２０１２年石炭火力発電は中国のエネルギー消費の６８％を占めた。このほか、２０１２年の二酸化炭素ガス排出量で目立った増加があったのは、日本とドイツで（各６．８％、１．８％増）、これは原子力発電から石炭火力への切換によって増加した。又インドは７．７％と急増しており、これは石炭火力発電の１０．２％増が要因となっている。

アメリカ環境保護局（ＥＰＡ）は２０１３年９月に新設する発電所を対象にした排気ガス規制案を発表した。この規制によると、石炭火力発電所は１ＭＷ時当たりの二酸化炭素排出量を１１００ポンド（５００ｋｇ）までに制限される。この上限は近代的な石炭火力発電所での排出量より７００ポンド少ない。そして基準を達成するためには、二酸化炭素ガスが大気に放出される前に回収する最新技術を使うしか方法がない。また今後既存の発電所を対象にした二酸化炭素ガス削減にも踏み込む計画である。ただ新設発電所の場合より、技術的にも難しい仕事となる。
ＥＰＡの新基準を満たすために必要とされる新技術とは、いわゆる二酸化炭素ガス回収貯留（ＣＣＳ）という技術であるが、商業的に稼働している発電所で導入しているところは１箇所もない。現在建設中の発電所でＣＣＳ施設が導入されているのは、ミシシッピ州の施設のみである。こちらは５８０ＭＷの発電所では石炭を気化した後、排出された二酸化炭素ガスの６５％を回収する。２０１４年５月までに稼働される。この発電所の建設費用については当初の予算は２９億ドルだったが、現在では４７億ドルにまで膨らんでいるという。

二酸化炭素ガスの分離・回収技術としては用途毎に開発されている。５種類を紹介する。
１．化学吸収法・・・二酸化炭素ガス濃度が９〜１４％前後の火力発電所には本方式が適している。これは溶液を吸収液として利用する方式である。
２．物理吸収法・・・石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）では有利である。吸収液を高圧・低温下で使用し物理的に吸収させる。
３．膜分離法・・・二酸化炭素ガス濃度２４〜２７％前後のセメント・鉄鋼プラントに適している。ＣＯ２だけが通過する膜で選り分ける方式である。
４．深冷分離法・・・極低温で液化して沸点の違いを利用して分離する。
５．吸着法・・・二酸化炭素ガス濃度の３０〜５０％化学プラントが有利である。
ゼオライトや活性炭等の多孔質の吸着材を用いて高圧。下で吸着材にＣＯ２を吸着させる。

ＣＣＳとはＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ・Ｃａｐｔｕｒｅ＆Ｓｔｏｒａｇｅの意味である。これは大気中に放出される二酸化炭素ガスを地中等に封じ込める技術である。太陽光・風力・原子力といった二酸化炭素ガスを排出しない非化石燃料導入とは性質を異にするものの、早期に二酸化炭素ガスの大気中への放出を大幅に削減出来る方策としての注目度が高い。ＩＥＡは２０５０年までに大気中への二酸化炭素ガス放出量を半減するとした場合、世界で３４００件。約２１４兆円のＣＣＳプロジェクトの実施が必要になると試算している。日本国内の貯留可能総量はデータの有無合わせて約１５００億トンとされている。一方世界全体では地中で約２兆トン、海中で数兆トンの貯留が可能との試算があり、２００７年の世界のＣＯ２排出量は約２８８億トンゆえ、仮に世界のＣＯ２排出量が現状レベルを維持するとして、１００年超の貯留が可能である。

ＣＣＳ関連技術の開発、プロジェクト促進のための課題は、現状以下の４つに大別できる。
１．経済性・・・現状のＣＣＳの総コストは５千円〜１万数千円程度／トンに対し、民間企業単独で経済性が見出せるレベルは２千円／トン以下との試算があり、まずは大幅なコストダウンが不可欠である。
２．長期運営リスク・・・ドイツではＣＯ２圧入終了後３０年間貯留サイトのモニタリングを民間会社が行い、３０年後に政府に移管することになっているが、長期に亘る運営リスクをどうヘッジするか、保険制度の整備等が課題となっている。
３．住民の反対・・・貯留されるＣＯ２の漏えいという懸念から、住民の合意が得られず、実証プロジェクトの見直しや断念につながっている。
４．環境問題・・・環境問題を誘発しない適正な貯留槽の確保が課題である。例えば帯水層貯留では、水と混ざったＣＯ２自体が周囲環境に悪影響を及ぼす懸念がある。特に海中では、ＣＯ２濃度の増加により海中生物への影響が引き起こされるという見解もある。

火力発電所の燃焼排ガスに含まれるＣＯ２の量は、１００ＭＷ級石炭火力の場合は年間６００万トン以上と見積もりされる。又もっともクリーンと言われるＬＮＧ（液化天然ガス）の場合でも５００ＭＷ級コンバインドサイクル火力から年間２００万トン以上のＣＯ２を排出することになる

地球温暖化防止対策としての一つとしてこれら燃焼排ガス中のＣＯ２を分離回収したあと、地中に隔離するＣＣＳ技術の確立が望まれている。ＣＣＳの実現には種々の課題があるが、ＣＯ２の分離回収の部分については、現状ではＣＯ２を分離し回収する為に大きなエネルギーを消費する為、経済性の向上が要望されている。

この地球上における自然界のＣＯ２吸着等の仕組みについて世界の科学者の大多数はＣＯ２の年間発生放出との差額分約３３０ギアトンの殆どが海洋水で吸収しており、残りは陸の生態系が引受けていると言っている。
現在大気中に約７５０ギアトンのＣＯ２が溶存しており、今のところ年間７．１ギアトン発生放出し年間３．３ギアトンの割合で増加している。又海洋水中には大気の５０倍の３８０００ギアトンの炭素が溶けている

大気中のＣＯ２を海水に溶解されている仕組みは、風が吹き渡る海面に於いては常に波が生成され砕け散って波しぶきが上がる。しかしこれはすぐに重力落下してしまう。ここで発生する海塩粒子の生成は波頭の破砕等の際に海中に巻き込まれた空気により生じた泡が海面で破裂することにより引き起される。ここで生成された膜状のフィルム粒子の口径は０．１〜１０μｍ程度である。海塩粒子の生成機構によりフィルム粒子及びユニット液層が生成・構築することが出来る。Ｗｏｏｄｃｏｃｋを始めとする多くの科学研究者による実験から海塩粒子の生成機構及びその効果が明らかになって来た。

海洋水にＣＯ２が溶解・溶存している仕組みは海塩粒子を生成している粒子口径０．１〜１０μｍ以下と海水温度及び表面水温が０〜１０℃位と低いことが分かった。これらの条件が揃うことによりＣＯ２の溶解・溶存する条件が整うことになる。溶解度は水温１度上昇すると約４％減少する。

現在全世界の化石燃料消費によって大気へ注入されてＣＯ２の量は炭素換算である５．６Ｇｔ・ｙ（Ｇｔ⁻×１０⁻）、観測事実として３．２ＧｔのＣＯ２が大気に年々残留していることがわかっている、残りの２．４Ｇｔは海洋か生物圏または双方に配分・固定されているはずである。現在の海洋科学の知識によると、年間当たりの海洋のＣＯ２の吸収量は約２．０Ｇｔであるので、０．４ＧｔのＣＯ２は生物圏に吸収されていなければならない。実際１９５０年４以降の化石燃料の消費が著しいこともありこのような配分は１０年前までは地球表層におけるＣＯ２循環として広く受いれられていた。しかしながら１９７８年にＷｏｏｄｗｅｌｌらが熱帯降雨林の破壊や砂漠化にともなって赤道域から多量のＣＯ２が放出されているために生物圏は大気中の吸収源ではなく放出源であるとの主張は森林統計をもとにして行った。その放出量は化石燃料消費によるＣＯ２に四敵するあるいは凌駕するという驚くべき値であったがその後統計の見直しが図られた結果値は徐々に低くなり現在では１．６Ｇｔ／年となっている。もし、森林統計および海洋科学が正しいと仮定すると化石燃料からの消費からの０．４Ｇｔと森林破壊からの１．６Ｇｔ、都合２ＧｔのＣＯ２が宙に浮くことになる。たとえ下限値（０．８ｔをとったとしても１．２ｔのいくえが不明ということになり地球表層におけるＣＯ２の収支が合わない。これは森林破壊からのＣＯ２の放出量が過大評価されているか、海洋によるＣＯ２の吸収過程に見過ごしたところがあるかあるいは双方に問題があることを意味する。

セメント・鉄鋼プラント・化学プラント・一般工場・発電機等々全ての燃焼排ガスから発生する二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去方法は複雑で高コストな複合機能の大掛かりな組み合わせ方式が存在するが経済性が適正では無い。

一般の工場から排出される汚染空気に含有している、二酸化炭素ガスは現状の乾式空気フィルターでは除去は出来ない。

特開平５−２５４８２８号報

本発明は地球規模で発生し地球温暖化の大きな要因となっている、燃焼排ガスに含有している二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を１μｍ以下のクラスター水に吸着し、微細粒子を有する水粒子に付着させて回収し汚染水を放出させ直接除去する。燃焼排ガスを新鮮な空気に入れ替える二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去方法とその装置を提供するものである。

本発明は全世界の多くの燃焼装置に必要な石油・石炭・ＬＮＧ等の資源が枯渇する危機と上記記載の排ガスの除去及びその総量抑制を迫られている環境下で燃焼装置の効率を大幅に改善出来る装置として燃焼排ガス除去装置で生成される高湿度・高効率・高品質空気を再循環し再度燃焼空気として供給できる装置を提供する。又本発明の除去装置は高効率燃焼空気装置として兼ね備える機能を持っているシステム装置を提供するものである。

本発明は燃焼排ガスを本装置の送風機により吸込み室に取込み、該吸込み室でクラスター水を噴霧し汚染微細粒子をクラスター水に吸着させ、汚染空気に付着させた汚染含有水を加圧沈澱させると共に沈澱室において冷却・浄化された空気は空気浄化室へ送出させ、該空気浄化室内においてもクラスター水を噴霧し空気浄化室内の空気中に含む残った二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等と付着させ、それらを汚染微細粒子含有水として沈澱させ、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去する方法特徴とする。

クラスター水は１μｍ以下の微細水粒子とし、水煙状態で噴霧してなる燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去する方法を特徴とする。

本装置の吸込み室は上方に吸込みファンを設け、下方に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含むその他の微細汚染物を付着した汚染微粒子含有水をストックする為の上方部を開放した沈澱室を設けた空気中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置を特徴とする。

又上記の空気浄化室は一方側に吸込み室に吸い込まれた空気を流通させる空気流通路を設け、他方側に新鮮とされた空気を噴霧室に流出する空気流通路を設け、この間に仕切り壁により仕切られた敵数個の個別空気浄化室を形成し該個別空気浄化室には、給水槽と連結された給水管の先端となるノズルを露出させ、該ノズルはポンプ圧により高速流出した微細水粒子を被衝突物質に衝突させることにより水煙とし該水煙に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を付着させて沈澱させてなる燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置を特徴とする。

又二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む燃焼排ガス中のこれらの汚染物質やその他の微細汚染物の除去と新鮮な微細水粒子の噴霧と循環させて行うことが出来るので、多くの所定空間において効率的に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む空気と新鮮な空気を入れ替える事が出来、大気を汚染すること無く、及び身体にとって快適な環境を得る事が可能となった。

更に燃焼排ガス中の１μｍ以下の微細粒子である、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等はほぼ同じ粒径或いは１μｍ以下のクラスター水状にされた粒径の微細水粒子と付着しやすく、効率良くそれらの汚染空気内の汚染微細粒子物質を除去することが可能となった。

全世界で大気中に排出される二酸化炭素（ＣＯ２）のうち火力発電所の燃焼排ガスからのＣＯ２が１／４以上を占めている。このＣＯ２を低コストで分離回収出来る技術が全世界で求められている。しかし現状ではＣＯ２を分離回収する為には大きなエネルギーを消費している方法しかない。

本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置の特徴は大気中の自然界における主に海洋面における、空気浄化機能システムとナノ微細水の持つ共有結合に近い大きな吸着特性を利用する仕組みを本装置に構成構築し組み込むことが可能となった。これにより、イニシャルコストは現状他方式と比較し１／５程度となり、ランニングコストも１／５程度の運営コストで済むことが可能となった。

火力発電所等の燃焼空気の燃焼効率改善策として高湿度型燃焼空気の研究は一部で取り組んでいる。しかしこれは水の平均粒子径は１４μｍと大きく、多くの課題・弊害があり、装置としての実用化の為の燃焼効率改善には至っていない。自動車等に至っては燃焼空気改善策の革命は起きていなく依然として熱効率が１７％程度と低いのが世界共通の実情である。

装置全体ＣＯ２除去グラフ煤塵除去グラフＮＯＸ除去グラフＳＯＸ除去グラフ水溶液内ＣＯ２溶存濃度水溶液内ＣＯ２溶存モル数燃焼用微細水混入空気粒度分布燃焼空気高密度装置火力発電所からの燃焼排ガス中のＣＯ２除去装置フロー１気圧及び１００ｋｐａの空気密度グラフ排ガス除去装置及び燃焼空気供給装置（大型）排ガス除去装置及び燃焼空気供給装置（小型）

以下、図面を参考に本発明を実施する為の最良の形態について、その実施例に沿って説明する。

図１は、本発明の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去する方法と及び燃焼空気への供給方法とその装置の概略図を示している。その装置を１とする。
本装置１、は主に石炭火力発電所を含む燃焼装置から出される、燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を吸い込む為の吸込みファン２を設けた吸込み室３該吸込み室３に吸い込まれた二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む汚染空気微細粒子は吸込み室と兼用する、噴霧室４ａにおいてクラスター水を噴霧し該クラスター水に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を付着させた汚染微細粒子含有水を該吸込み室において冷却沈澱・溶解させる空気冷却沈澱室５に取込んだ空気中に含まれている残存二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去する為の空気浄化室６ａに送出し該空気浄化室においてクラスター水と付着させ二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む汚染微細粒子含有水を冷却沈澱させる。該二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の冷却・除去された浄化空気を該噴霧室４ｂへと送出し再度上記汚染微細粒子含有水をクラスター水と付着させ、該空気冷却室・沈澱室５より外部へ放出する排出口１４、該排出口１４より排出された二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む汚染水として、排水タンク１７へ送出し、該排水タンク１７にて貯留する。

図１の燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置である１は該吸込み室３の下部には空気冷却室・沈澱室５が設けられ該吸込み室３と空気浄化室６との間には、第一仕切り壁９ａｂｃ、第２仕切り壁ａｂｃｄが設けられその底板側の両室間には、連通する空気流通路７が設けられている。

図１の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置である１の底部にある空気冷却室・沈澱室５の該空気冷却室・沈澱室に冷水を１０〜０℃に貯水冷却する構造を形成している事を特徴とする。

上記第１仕切り壁９ａｃは天丼面に接する位置より垂下して形成し、空気浄化室６の底板側に空気流通路７が形成される間隙を有して形成している。該空気浄化室６内の該底板側の沈澱室５の貯留水面の位置からは立ち上げた仕切り壁９ｂは上方を開放して空気流通路７を形成し、下部を空気冷却沈澱室５の仕切り壁９ａの仕切り壁９ｂとした第２仕切り壁１８ａを形成し更に、下方を開放して空気流通路７を形成したと順次必要に応じて形成し、上記第１仕切り壁９、第２仕切り壁１８、第３仕切り壁・・、によって上下方向に蛇行する空気流通路７、を形成してなることを特徴とする。

上記空気浄化室６は燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含む空気を吸込み室３にて取り込みそして空気冷却・沈澱室５に吸着し貯留出来なかった残存二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を該３より受け入れて浄化している。該吸込み室３と隣接する空間となる該空気浄化室６において、新鮮な水を得るための給水槽と連結された第給水管の先端となる第１ノズル１０が突出し、該第１ノズル１０からポンプ１５の圧力により噴出された高圧水を被衝突物体１２ａｂに衝突させることで微細水粒子となる水煙を発生させ、その水煙によるクラスター水で二酸化炭素ガス等を捕捉し、該噴霧室４ｂに至る前に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去し、下方の空気冷却沈澱室に沈澱させている。

燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の微細粒子口径は０．２４ｎｍ〜１０μｍ以下程度で有るため、本発明の該装置１内にて噴霧されるクラスター水粒子は１μｍ以下の微細粒子に上記汚染粒子は効率良く吸着してなることを特徴とする。

吸込み室３の下部に、汚染水をストックする所定の深さを有する空気冷却沈澱室５が設けられクラスター水に吸着した二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を沈澱溶解させる構造を形成している。

第１仕切り壁９ｂは底板から立ち上がり、下方側を沈澱室５との仕切り壁９ｃとし、上方側に空気流通路７が形成されるように側壁に取付られている。

二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含んだ汚染空気は、空気取り入れ口から吸込み室３及び噴霧室４ａの内へ取込まれ、汚染空気を付着した汚染微細粒子含有水は重量が付加されているので下方へ自然降下すると同時に吸込みファン２からの強制導入により下方への空気の流れが生じており、該沈澱室５の貯留水に吸収されることになる。二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等は微細粒子に付着した状態で沈澱室５にストックされることになる。

上記のようにして二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含んだ微細水粒子に付着した汚染物が除去された空気は、吸込み室３から空気流通路７を通過して第１仕切り壁ａｂｃじょうとによって形成された空気浄化室６へと導かれることになる。噴霧室４ａｂの中間部上方には側壁より第１給水管１３はその先端に第１ノズル１０を形成している。

第１ノズル１０から噴出した高圧水を該衝突物体１２ａに衝突させることにより微細水粒子を製造し、空気浄化室６内に吸い込まれた残存二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等には微細水粒子が付着して重量が付加され、その重さにより降下し、下方部の沈澱室５にストックされるが、二酸化炭素ガス等と付着しなかった微細水粒子は、軽いため浮遊状態となり、隣接する空気浄化室６へ導入されることになる。

吸込み室３に取込まれた二酸化炭素ガスを含む汚染空気は、上記した空気浄化室６ａｂ・・で二酸化炭素ガス等が該噴霧クラスター水と吸着して降下沈澱することにより除去され、それら二酸化炭素ガス等が除去された空気は、適応数の仕切り壁と空気流通路を順次蛇行上に通過し、その通過過程において二酸化炭素ガス等を噴霧水と付着させて重さを付加し、沈澱室５へ下降させ、適時空気浄化室６ａｂを通過して浄化された空気は軽い微細水粒子として最終段階で噴霧室４ａｂより該空気取込み口に形成された吹き出しファン８の強制力により新鮮な空気と共に大気中に開放されることになる。

二酸化炭素ガス等を含有する燃焼排ガス空気は、上記空気浄化室６内の空間を蛇行状に移動する過程で浄化されることになる。その前工程の噴霧室４ａｂにおいて該第１ノズル１０より噴出された水は、上記のように球体状等の被衝突物体１２ａｂに衝突させる。

上記各々の水煙は最終的には噴霧室４ｂの吹き出しファン８による強制手段により新鮮な空気と共に水煙出口より大気中に吹き出す事になる。上記噴霧は噴霧室４ａｂにおいて該第１ノズル１０１１と同様の水煙発生装置を設ける事により行うことも出来る。噴霧された粒径１μｍ以下の微細水粒子は二酸化炭素ガス等の汚染粒子物質とほぼ同じかやや大きな粒径となる汚染微細粒子を捕捉吸着できる事を特徴とする装置で有る。

本装置１にて回収された汚染粒子物質の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等は排水タンク１７に貯留される。二酸化炭素ガスは一旦水溶液内に溶解される事によりＣＯ２そのものが蒸発することは無いと科学者からも言われており、又実験等でそのことは確認している。また本装置は従来のフィルターを使用しない装置で有ることを特徴とする。

上記実験の結果、本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等除去装置は、水溶液として効率良く回収が出来ること及び、高い安全性・経済性・運営コスト面からも良いことが示された。また本装置は既存・新設の燃焼排ガス装置に設置が可能となった。図６、７、１０、１２、１３

上記実験結果、本発明の１μｍ以下のナノ微細水粒子を混入させた高湿度空気０〜９９％に制御された高湿度で且つ空気密度が高い燃焼空気を空気の圧力を変化させて、生成する事が可能と成こと。これらのことから高湿度・高品質・高効率燃焼空気として使用される事が可能となった。又本装置は既存・新設の燃焼装置に小型から大型装置と設置が可能となった。図８、１０、１１、１２、１３

本発明の除去装置にて回収された二酸化炭素ガス等は、一般的な例えば水道水基準レベルの水溶液中に固定される。実験により水溶液から大気中に蒸発されることが無いことが確認された。（図６、７）このことから本装置の微細水を使用した燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス等の除去及び回収方法として使用される事が可能となった。

Claims

本発明は、火力発電所（石炭、重油、天然ガス、シェルガス等の燃料）・自動車・セメントプラント・鉄鋼プラント・化学プラント・工場・発電機・軍用艦・冷暖房機器他全ての燃焼装置等から燃焼排ガスとして大気中に放出される、これらの燃焼排ガス成分は二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含有している。本発明はこれらの、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含有する燃焼排気ガスを本除去装置の送風機により吸込み室に取込み、該吸込み室ではナノ微細水粒子を噴霧し、燃焼排ガスをナノ微細水粒子に二酸化炭素・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を吸着・付着させ、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を汚染微細粒子含有水として該吸込み室に加圧されながら、汚染微細粒子含有水を沈澱室の水槽に沈澱させると共に空気浄化室に送り出し、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去された新鮮空気は大気中に放出する方法とその燃焼装置に高品質燃焼空気として再利用し供給してなること事を可能とする。本発明は二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置である。又本装置の大きな特徴は安心・安全な水を利用し自然の仕組みの空気浄化方法を構築してなること、及びイニシャルコストが他社の現状の他方式と比較し約１／５程度のコストで構成・構築出来る事、及びランニングコストについても従来と比べ約１／５のコストにより運営出来る事が可能となった。本発明の除去装置及び高湿度・高効率・高品質燃焼空気供給装置の循環型・単独型も兼ね備えており、火力発電所向けの大型装置から自動車向けの小型装置と広範囲に亘、全ての燃焼装置等に設置可能で有ることを特徴とする。
本発明の除去装置により燃焼排ガスの有害成分が除去及び冷却された新鮮空気は湿度０〜９９％と結露を発生させない高湿度空気に制御された空気になる。その空気中内の水粒子径は１μｍ以下の微細水粒子を混入させており、且つこの新鮮空気は微細水粒子を混入することにより高密度空気となり重量を１０〜２０％増加させる事が可能となる。これらにより燃焼効率を１０〜３０％増と大幅に増加させることが出来る事により、高湿度・高効率・高品質燃焼空気として再利用し供給することを特徴とする。その高品質空気は火力発電所等から出される燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス等を本除去装置にて除去した新鮮空気を大気中に開放すること無く、この新鮮空気は再度火力発電所・自動車・セメントプラント・化学工場・発電機・軍用艦・冷暖房機器・工場等の全ての燃焼装置にて必要とする高湿度・高効率・高品質燃焼空気として供給する事が可能である。燃焼排ガス除去装置から出された高湿度・高効率・高品質空気との再循環システムの組み合わせとして成ことを特徴とする。
本装置のナノ微細水粒子は１μｍ以下の微細粒子とし水煙状態で噴霧してなることを特徴とする。請求項１は２記載の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を除去する方法。
火力発電所・鉄鋼、化学、セメントプラント等の燃焼排ガス除去装置は大型となるので本除去装置は高湿度・高効率・高品質燃焼空気装置としての機能も兼ね備えていることから、除去装置と燃焼空気装置に各々分けて設置することを可能にした特徴ある装置である。
また自動車等の燃焼排ガス除去装置は割合小型であるため、除去装置と高湿度・高効率・高品質燃焼空気を一つの再循環システムとして使用出来る事を可能にした特徴ある装置である。
本発明の除去装置には燃焼排ガスを吸い込む為の送風機を設けた吸込み室、該吸込み室に取込まれた、燃焼排ガスに含有する、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等は噴霧されたナノ微細水粒子に付着させた後、汚染微細粒子含有水を加圧・沈澱させ且つ、取込んだ燃焼排ガスを浄化するための空気浄化室で取込んだ燃焼排ガスに含有する、二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等をクラスター水と付着させた汚染微細粒子含有水を沈澱・溶解させその両者の為の沈澱室、該二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去された浄化空気にクラスター水を付与する噴霧室へ送り出すと同時に、上記汚染微細粒子含有水を該沈澱室から該排出口より排水タンクに向けて汚染水として排出する。この汚染水に含有している二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の成分は水溶液に溶解することにより、水溶液の保持出来る特性能力からして大気に開放放出することはなく汚染水として排水される事を特徴とする。
除去装置の吸込み室は上方に燃焼排ガスに二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等を含有する汚染空気を取り込むための吸込み送風機を設け下方に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸの微細汚染物を付着させた汚染微細粒子含有水をストックするための上方部を開放した沈澱室を設けたこと特徴とする。
本発明の除去装置の空気浄化室は一方側に吸込み室に吸い込みされた燃焼排ガス空気を流通させる空気流通路を設け、他方側に冷却され且つ新鮮とされた空気を噴霧室へ流出する空気流通路を設け、この間に仕切り壁により仕切れた適数個の個別空気浄化室を形成し該個別空気浄化室には、給水槽と連結された給水管の先端となるノズルを露出させ、該ノズルは、ポンプ圧力により高速流出した、微細水線粒子を被衝突物質に衝突させることにより水煙とし該水煙に二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸを付着させて沈澱・溶解させてなることを特徴とする。
第４、５記載の燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸの除去装置。
本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置構成は噴霧室・吸込み室・空気浄化室兼沈澱室となっていることを特徴とする。
本発明は火力発電所等から発生する、燃焼排ガス中の二酸化炭素ガス・煤塵・ＮＯＸ・ＳＯＸ等の除去装置である。本装置の特徴はこの地球上の対流圏とう存在する生命生態系の自然界における大自然の仕組みの一部である、海水と海洋面での海塩粒子から生成される超微細水の挙動特性が持つ、大気中の空気浄化機能システムを本発明の除去装置に構成・構築することを特徴とする。
本発明の除去装置は燃焼排ガスに含有されている二酸化炭素ガスをナノ微細水粒子に吸着され、沈殿槽に二酸化炭素ガス分子として沈澱溶解させる。水槽内の二酸化炭素ガス分子は水溶液（水道水レベル）に固定されることになり、実験により水溶液から蒸発しないことが確認された。