JP2605179B2 - 活性炭によるＳＯ▲下２▼，ＮＯｘの除去方法及び除去装置 - Google Patents

活性炭によるＳＯ▲下２▼，ＮＯｘの除去方法及び除去装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、重油燃焼によって大気中に排出される酸性
雨の原因となる排ガス中の硫黄酸化物（SO2）や窒素酸
化物（NOx）を古タイヤの燃えかすからなる活性炭によ
り吸着して除去する活性炭によるSO2、NOxの除去方法及
び除去装置に関する。
〔従来の技術〕
従来におけるこの種の排ガスの吸着には、下記の方法
が行なわれている。
石炭火力発電所では石炭の燃えかすに生石灰や石膏を
ミックスして製造したものを使って排ガス中のSO2吸着
を図っている。
これは排ガスの脱硫装置でピッチで固めている製品で
ある。
排ガス中の有害物質やSO2、NOxの排ガス対策、また
は、石炭ボイラーや重油ボイラーの排ガス対策の99％は
湿式であり、その吸着材は生石灰と石膏などである。し
かし、これを洗浄して所謂水処理している。
このほか、石炭灰＋石灰＋石膏による乾式のものもあ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術で述べたものにあっては、下記のような問
題点を有していた。
いずれも大掛かりな大規模な装置であり、メカニズム
も複雑である。すなわち、乾式の方法は、脱硫塔と脱硝
塔に分けたり、また、それぞれの成分の相違するものを
ミックスして水を使って練り固め、乾燥して成形する複
雑な製造工程である。
湿式の方法は、脱塵塔や吸収塔に分けて、一つはシャ
ワーで洗浄し、その排水は水処理している。
更に、石炭灰＋石灰＋石膏による乾式の方法も、湿式
の方法と同じようなコストがかかっている。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、下
記（１）〜（８）を達成することができるSO2、NOx除去
方法及び除去装置を提供しようとするものである。
（１）古タイヤ焼却後の残滓の活性炭の空孔容積の大き
いこの特異性を活かし硫黄含有分子、窒素含有分子の吸
着をする。
（２）酸性雨の80％が硫黄酸化物（SO2）であり、20％
が窒素酸化物（NOx）であって、排ガス中のSO2、NOxを
吸着して、大気汚染を防止する。
（３）簡単な装置で排ガスの容量によって活性炭の容量
を変化させることのできる移動式のSO2、NOx吸着部分が
あるカートリッジ方式とする。
（４）SO2の吸着には時間がかかるが、これにマッチン
グしたタイマーリレーでロータブレードを動かして補充
ホッパーから投入して活性炭の入換えをする。
（５）古タイヤを燃やしての残滓利用ではそれぞれの大
きさの粒径が予めできており乾燥や加水工程の必要がな
い。これをメリットとして利用する。
（６）有害排ガスの流速や流量にマッチングした活性炭
の調整を行い、排ガス抵抗に応じて圧力損失リミットに
くると排ガス圧力を逃がす。
（７）本発明の最大のメリットは今まで既存の装置では
市販活性炭の場合と比較してNOxの吸着速度が非常に速
い。
そして、後述の本件活性炭のSO2の吸着能力は市販活
性炭の1.7倍である。
（８）本発明による活性炭は、CEC（塩素置換容量）が1
0.7と市販活性炭のCECの１〜７に較べて大きいので、SO
2、NOxの吸着後（使用済み）のものを泥炭に混ぜたり、
牛糞、鶏糞、豚糞の悪臭を除去して堆肥として利用でき
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本願発明はつぎの構成
からなる。
本願発明の活性短によるSO2、NOxの除去方法は、古タ
イヤー焼却後の残滓の活性炭を含み、かつ使用済み該活
性炭をタイムリーに排出して新しい該活性炭を補給でき
るように構成されてなるスクリーン収納部に重油燃焼ボ
イラーからの排ガスを通過させ該排ガス中のSO2、NOxを
吸着させることを特徴とする。好ましくは前記活性炭が
硬度が鉛筆4B程度に柔らかく、空孔が320オングストロ
ームより大きく、比表面積が900m2/g未満、細孔容積1.5
3ml/gより大きい特性を有する。さらに好ましくは、前
記古タイヤー焼却後の残滓の活性炭のCEC（塩素置換容
量）が市販活性炭１〜７より大きい。
本発明の活性炭によるSO2、NOxの除去装置は、 ａ）スクリーン収納部の前面および後方に設けられた排
気ガス誘導筒； ｂ）前記スクリーン収納部は、前後面に網が張設された
スクリーン枠に、古タイヤー焼却後の残滓の活性炭を含
み、 該活性炭は硬度が鉛筆4B程度に柔らかく、空孔が320
オングストロームより大きく、比表面積が900m2/g未
満、細孔容積1.53ml/gより大きい特性を有する； ｃ）前記スクリーン収納部の上方開口部に連接された前
記活性炭の供給手段； ｄ）前記スクリーン収納部の下方に設けられた使用済活
性炭排出手段；および ｅ）排出される使用済みの活性炭の量を検出することに
より新しい活性炭の供給と、使用済みの活性炭の排出と
を調整する活性炭補給制御手段； を具備して重油燃焼ボイラーの排ガス中のSO2、NOxを吸
着することを特徴とする。
好ましい態様としては、前記活性炭の供給手段ｃ）が c1）前記スクリーン収納部の上方開口部に連接された前
記活性炭の補充用ホッパーおよび c2）前記補充用ホッパーに新しい前記活性炭を補給する
ためのモーター（8A）付きコンベヤ（８）からなり、 前記使用済活性炭排出手段ｄ）が d1）前記スクリーン収納部の下方に設けられたモータ
（７）付ロータリーブレード（2E）を配設してなる使用
済活性炭排出口（2D）および d2）該使用済活性炭排出口の下面に配設された使用済活
性炭を収納する受箱からなり、 前記活性炭補給制御手段ｅ）が e1）前記受箱とカウンターウエイトとがシーソーのよう
に載せられセンサー（9A）が作動するように構成された
台および e2）タイマースイッチがONになるとコンベヤのモーター
（8A）とロータリーブレードのモーター（７）が作動し
て使用済み活性炭を排出しながら新しい活性炭が前記ス
クリーン収納部に供給され、かつ受箱に使用済みの活性
炭が溜ることによってセンサー（9A）が作動して（8A）
と（７）の両モーターが停止する。
また、排気ガスの圧力を逃がすための増圧排気筒を有
すること、前記の特性を有する古タイヤー焼却後の残滓
の活性炭を収納したロータリーブレード（11A）を有す
るホッパーを前記コンベヤ（８）に連接し、タイマース
イッチがONになるとロータリーブレード（11A）を作動
させるモーター（11B）が作動する制御系を有すること
が好ましい。
〔作用〕
本発明のものは下記のように作用する。
重油燃焼ボイラーよりの排ガスを、前記本願特定の活
性炭が充填されているスクリーン部を通過させること
で、排ガス中のSO2、NOxを活性炭に吸着し、SO2、NOxの
成分の減少した排ガスとして煙突から外気に逃がすこと
になる。
〔実施例〕
実施例について図面を参照して説明する。
１は、本発明の活性炭によるSO2、NOxの除去装置であ
る。以下、本件活性炭は市販活性炭に対して、炭に「活
性炭」という。
２は、スクリーン収納部で、所定幅の左右縦壁2Aと、
これら左右縦壁2A間の上下端に上下枠2Bを張設して正面
方形に構成されている。
2A1は、スクリーン収納部における左右縦壁2Aの双方
あるいは一方に設けられた開閉自在のスクリーン交換用
ハッチである。
そして、このスクリーン収納部の上方開口部2Cには、
上方に向け開口する補充用ホッパー2C1が連設され、ま
た、下方の排出口2Dにはスクリーン収納部にスクリーン
枠を介して収納された活性炭5Bの落下を止めたり排出し
たりするロータリブレード2Eが配設されている。
2E1は、ロータリブレード2Eの下面に連設したシュー
トで、さらに、この下面には使用済みの活性炭を収納す
る受箱2Fが配設されている。
３は、スクリーン収納部の前面に連設されたラッパ状
の前方排気ガス誘導筒で、煙突（図示略）直近の煙胴3A
に連結されている。
この前方排気ガス誘導筒３の側壁には開閉自在の点検
ハッチ3Aが設けられている。
これによってスクリーン用の網が汚れた時に掃除す
る。
４は、スクリーン収納部の後面に連設されたラッパ状
の後方排気ガス誘導筒で、重油燃焼ボイラー（図示略）
直近の煙胴4Aに連結されている。
そこで、スクリーン収納部２に対して挿脱自在に構成
されたスクリーン部５は、スクリーン枠5Aと、このスク
リーン枠5A内に充填された活性炭5Bとから構成されてい
る。
スクリーン枠5Aは、枠部5A1と、この枠部の前後面に
張設された前後のスクリーン5A2,5A3とから構成されて
いる。
枠部5A1は、所定幅の底板5A11と、この底板の左右端
に起立させた左右縦壁5A12とから構成されている。
なお、この底板5A11には、使用済みの活性炭を落下さ
せる孔が適数個開設されている。
また、枠部5A1の前方縁には、前のスクリーン5A2が固
定した状態で張設され、また、この前のスクリーン5A2
に対して進退調整自在に後のスクリーン5A3が張設され
ている。
5A4は、後のスクリーンを進退自在に支持する連結ボ
ルトである。
このように後のスクリーン5A3を進退させることでス
クリーン枠5Aの容量を適宜調整することができる。
なお、前後のスクリーン5A2,5A3は正面方形の枠に所
定メッシュの網が張網されている。
網のメッシュは、2mmメッシュである。
６は、前方排気ガス誘導筒３の上面に起立連通させた
増圧排気筒で、活性炭の吸着が飽和になったら排気ガス
圧力を逃がすためのものである。
そこで、この増圧排気筒の上端開口部には開閉自在に
蓋6Aが設けられ、かつ、この蓋にはてこ6Bを介して、排
気ガス圧力に見合うおもり6Cが取付けられている。
ついで、スクリーン部５内の使用済みの活性炭の排出
と、新しい活性炭を補給する構成について説明する。
ロータリブレード2Eにモーター７を取付ける。
補充用ホッパー2C1に対する新しい活性炭を補充する
コンベヤ８を設け、このコンベヤにもモーター8Aを取付
ける。
使用済みの活性炭を収納する受箱2Fを、重量によって
センサー9Aが作動するよう構成された台９の上に載せ
る。
9Bは、カウンタウエイトである。
これらがタイマースイッチ10で「ON」になると、モー
ター７とモーター8Aが作動し、使用済みの活性炭を排出
しながら新しい活性炭を投入するよう構成し、かつ、受
箱2Fに使用済みの活性炭が溜ることで、センサー9Aが作
動するとモーター７とモーター8Aが停止するよう構成す
る。
当然、排気ガスの浄化作用は継続している。
なお、第７図の如く、コンベヤ８にロータリブレード
11Aを有するホッパー11を連設して、このホッパー11の
容量は１日分の活性炭、例えば100kgを収納可能に構成
し、ロータリブレード11Aを作動させるモーター11Bをタ
イマースイッチ10と連動するよう構成することができ
る。
活性炭5BがSO2、NOxで汚れた時には、今までの実験デ
ータから３時間〜４時間の間にタイマースイッチ10の働
きでモーター７を動かしてロータリブレード2Eを動か
し、活性炭5Bを排出口2Dから落とすと同時に、活性炭の
補充用ホッパー2C1から活性炭を補充する。
このように補充しながらボイラーからの排気ガスは煙
胴、前方排気ガス誘導筒３、スクリーン部５、後方排気
ガス誘導筒４を通過させ、通過する排気ガスのSO2、NOx
分を活性炭5Bで吸着して、SO2、NOxの成分の減少した排
気ガスとして煙突から外気に逃がすことになる。
発明者は下記の条件で実験した。
イ．煙胴の径： 585mm ロ．除去装置１における前方排気ガス誘導筒３の先端か
ら後方排気ガス誘導筒４の先端までの長さL: 1400mm ハ．スクリーン部５の容量 厚さ5L: 90mm 高さ： 1530mm 幅： 1020mm なお、厚さ90mmは、後のスクリーン5A3を移動するこ
とで、変えることができる。
ニ．スクリーン部への活性炭充填量： 28kg ホ．活性炭の粒径： ４〜6mm 実験の燃料から計算した硫黄分:6.2kg/h×6h＝37.2kg
（9672mm2＊） 活性炭の重量28kgから計算した吸着量:14.95kg（3887mm
2＊） （＊スクリーンの面積） SO2濃度403ppm,NOx濃度260ppmの排気ガスの除去効果： NOxの分子量が大きいので、空孔容積がすぐ満杯にな
って、吸着スピードが速いが、短時間で吸着しなくな
る。これは充填量を増やすと満杯になる分子量が多くな
って時間が延びることになる。
180ppmを維持するには２時間タイマーにセットする。
活性炭のスクリーン部５の幅を広げて100mmにすると
もっと吸着時間を延ばすことができ、活性炭の取替時間
の延長が簡単にできる。
空気比： 1.65 排気ガス温度： 240℃ 流速（max）： 8.75m/s 流速（min）： 8.44m/s 排気ガス 静圧（max）： 3.0〜1.9mmHg 流量（max）： 4400〜3800m3/hr ヘ．本発明では、第７図を参照して、１日分の100kgの
活性炭をホッパーに入れてベトルコンベア移送してスク
リーン部に送るよう構成することができる。
市販活性炭をスクリーン部に充填し、前記と同様の排
気ガス（SO2濃度403ppm、NOx濃度260ppm）を処理した結
果をつぎに示す。
この市販活性炭による１時間後の吸着により除去され
たSO2（47％）を前記の本願発明に係わる活性炭の値（8
0％）と比較すると本願発明によると市販活性炭による
方法よりも1.7倍の吸着能力があることがわかる。
なお、本発明に使用する活性炭については、下記の条
件を有する活性炭（本件活性炭という）のものが好適で
ある。
そして、本件活性炭の製造に関しては、特開平１−12
7812号で開示されている。
本件活性炭と市販活性炭の物性的比較： 電子顕微鏡からみての見解では、本件活性炭は、比表
面積からみて脱臭、脱色が不可能なはずが細孔容積が大
きいため、脱臭、脱色がよい。
本件活性炭の特徴は、1.柔らかいこと、2.空孔サイズ
が大きいこと、3.細孔容積が大きいために、粒子や分子
の大きいものが吸着し易いことである。
〔発明の効果〕
本発明は、上述の通り構成されているので、以下の
（１）〜（５）に記載する効果を奏する。
（１）重油燃焼ボイラーの排気ガス中のNOxの除去が50
％以上の除去率である。
（２）短時間に吸着が可能となる。
なお、本件活性炭を使用した場合は、活性炭の空孔容
積が大きいので、SO2、NOxの分子構成に見合って短時間
に吸着が可能となる。
活性炭のコストも1/2と市販活性炭より安い。
（３）スクリーン部の活性炭の供給、排出が簡易であ
り、湿式法のような水処理の必要がないので、複雑な工
程の必要はなく、イニシャルコストが少なく、湿式法の
1/10のコストである。
（４）使用後の本件活性炭は窒素、硫黄分が多くなるの
で土壌改良剤として利用できる。
（５）SO2吸着性能が優れているので低質油特に高硫黄
分の重油の燃焼による大気汚染を防止するのに最適であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は全体の斜視図、第２図は同上の縦断面図、第３
図はスクリーン枠の斜視図、第４図は同上の要部拡大
図、第５図、第６図は作用を説明する略図的縦断面図、
第７図は他の実施例の略図的縦断面図である。 １……活性炭によるSO2、NOxの除去装置、２……スクリ
ーン収納部、３……前方排気ガス誘導筒、４……後方排
気ガス誘導筒、５……スクリーン部、６……増圧排気
筒。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】古タイヤー焼却後の残滓の活性炭を含み、
    かつ使用済み該活性炭をタイムリーに排出して新しい該
    活性炭を補給できるように構成されてなるスクリーン収
    納部に重油燃焼ボイラーからの排ガスを通過させ該排ガ
    ス中のSO2、NOxを吸着させることを特徴とする活性炭に
    よるSO2、NOxの除去方法。
  2. 【請求項２】前記活性炭が硬度が鉛筆4B程度に柔らか
    く、空孔が320オングストロームより大きく、比表面積
    が900m2/g未満、細孔容積1.53ml/gより大きい特性を有
    することを特徴とする請求項１記載の活性炭によるS
    O2、NOxの除去方法。
  3. 【請求項３】前記活性炭のCEC（塩素置換容量）が７よ
    り大きい請求項２記載の活性炭によるSO2、NOxの除去方
    法。
  4. 【請求項４】ａ）スクリーン収納部の前面および後方に
    設けられた排気ガス誘導筒； ｂ）前記スクリーン収納部は、前後面に網が張設された
    スクリーン枠に、古タイヤー焼却後の残滓の活性炭を含
    み、 該活性炭は硬度が鉛筆4B程度に柔らかく、空孔が320オ
    ングストロームより大きく、比表面積が900m2/g未満、
    細孔容積1.53ml/gより大きい特性を有する； ｃ）前記スクリーン収納部の上方開口部に連接された前
    記活性炭の供給手段； ｄ）前記スクリーン収納部の下方に設けられた使用済活
    性炭排出手段；および ｅ）排出される使用済みの活性炭の量を検出することに
    より新しい活性炭の供給と、使用済みの活性炭の排出と
    を調整する活性炭補給制御手段； を具備して重油燃焼ボイラーの排ガス中のSO2、NOxを吸
    着することを特徴とする活性炭によるSO2、NOxの除去装
    置。
  5. 【請求項５】前記活性炭の供給手段ｃ）が c1）前記スクリーン収納部の上方開口部に連接された前
    記活性炭の補充用ホッパーおよび c2）前記補充用ホッパーに新しい前記活性炭を補給する
    ためのモーター（8A）付きコンベヤ（８）からなり、 前記使用済活性炭排出手段ｄ）が d1）前記スクリーン収納部の下方に設けられたモータ
    （７）付ロータリーブレード（2E）を配設してなる使用
    済活性炭排出口（2D）および d2）該使用済活性炭排出口の下面に配設された使用済活
    性炭を収納する受箱からなり、 前記活性炭補給制御手段ｅ）が e1）前記受箱とカウンターウエイトとがシーソーのよう
    に載せられセンサー（9A）が作動するように構成された
    台および e2）タイマースイッチがONになるとコンベヤのモーター
    （8A）とロータリーブレードのモーター（７）が作動し
    て使用済み活性炭を排出しながら新しい活性炭が前記ス
    クリーン収納部に供給され、かつ受箱に使用済みの活性
    炭が溜ることによってセンサー（9A）が作動して（8A）
    と（７）の両モーターが停止することからなる制御系か
    らなる ことを特徴とする請求項４記載の活性炭によるSO2、NOx
    の除去装置。
  6. 【請求項６】排気ガスの圧力を逃がすための増圧排気筒
    を有する請求項４もしくは５記載の活性炭によるSO2、N
    Oxの除去装置。
  7. 【請求項７】前記の特性を有する古タイヤー焼却後の残
    滓の活性炭を収納したロータリーブレード（11A）を有
    するホッパーを前記コンベヤ（８）に連接し、タイマー
    スイッチがONになるとロータリーブレード（11A）を作
    動させるモーター（11B）が作動する制御系を有する請
    求項５もしくは６記載の活性炭によるSO2、NOxの除去装
    置。
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