JP2671090B2

JP2671090B2 - 遠心流動層排ガス処理装置

Info

Publication number: JP2671090B2
Application number: JP4341248A
Authority: JP
Inventors: 香津雄堤; 友昭高田; 康史榊田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH06165917A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラー、炉、ガスタ
ービン、ディーゼルエンジンなどの燃焼装置又は燃焼機
関から出る排ガスを、複数の遠心流動層を用い空間速度
を大きくとって効率よく脱塵・脱硫・脱硝する装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ディーゼルエンジンの排ガス中
に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と煤塵とを除去するた
めの脱硝・脱塵装置は公知である。この脱硝・脱塵装置
とは、触媒粒子充填層に排ガスを通し、触媒反応により
ＮＯｘを除去すると同時に煤塵を捕捉するものである。
この種の脱硝・脱塵装置としては、固定触媒層反応器及
び重力場の流動触媒層反応器が知られている（例えば、
特開昭５２−１３１９７０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の固定触媒層反応
器では、排ガス中に含まれている煤塵により反応器が目
詰まりを起こし処理能力が著しく阻害されるという問題
がある。また、後者の重力場の流動触媒層反応器では、
エンジンの負荷変化による排ガス量の変化に対応できな
いという不都合があり、また、触媒の流動化可能なガス
速度を得るには、分散板の面積を大きくしなければなら
ないので、装置が大型化するという問題がある。

【０００４】上記の諸点に鑑み、本発明者らは、流動層
反応器を遠心流動層とすることにより、大きな流動化ガ
ス線速度を得、排ガス処理量を大きくし、装置全体の小
型化が図れる排ガスなどの処理装置を開発し、特願平３
−１１４１０３号として特許出願している。

【０００５】この排ガスなどの処理装置は、排ガスなど
の被処理気体の導入管を有する外ケーシングと、この外
ケーシングの内部に設けられた略円筒形の横型の流動層
反応器とからなり、この反応器は、被処理気体を導入す
るための多孔状円筒からなる分散板とこの分散板両端の
端板とを有するとともに、この多孔状円筒の水平中心軸
線まわりで回転駆動可能とされており、反応器はその内
部に流動化粒子を有し、反応器にはその中心軸線と同軸
に清浄気体の排気管が接続され、この排気管が前記外ケ
ーシングの外部に突出して構成されている。

【０００６】この排ガス処理装置においては、外ケーシ
ング内に１個の反応器が設置されているので、遠心流動
層の面積が小さい値となり、装置が大型化するという問
題が生じる。

【０００７】本発明の目的は、煤塵、ＳＯｘ及びＮＯｘ
を含む排ガスを、１個の外ケーシング内に複数個の遠心
流動層反応器を並列に設けた遠心流動層装置に導き、遠
心流動層の総面積を大きい値にして、装置を小さくする
ことができる装置を提供することにある。また、本発明
の他の目的は、分散板で脱塵（大粒径煤塵の粗取り）
し、一段目の流動層で脱硫し、二段目の流動層で脱硝す
るように構成することにより、長期間、高性能で脱塵・
脱硫・脱硝することができる装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【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、本発明の遠心流動層排ガス処理装置は、図３〜図
６に示すように、排ガスなどの被処理気体の導入管１０
を有し、下部に煤塵取出口１１を有する外ケーシング１
２と、この外ケーシング１２内に並列に回転駆動可能に
設けられた複数の略円筒形構造の遠心流動層反応器１４
とからなり、該反応器１４は、円筒面を脱塵部兼分散板
１６とするとともに、円筒状の脱塵部兼分散板１６の内
面に二段に分割された遠心流動層４０、４２を形成し、
円筒状の脱塵部兼分散板１６の中心軸線に沿った排気管
２４を有しており、二段に分割された遠心流動層のう
ち、一段目の遠心流動層を脱硫流動層４０とし、二段目
の遠心流動層を脱硝流動層４２としたことを特徴として
いる。

【０００９】このように、本発明の装置は、図３〜図６
に示すように、遠心流動層が二段に分割され、一段目の
遠心流動層を脱硫流動層４０とし、二段目の遠心流動層
を脱硝流動層４２としているので、後述するように、脱
硝触媒がＳＯｘで被毒されることなく、長期間、高性能
で排ガスを処理することができる。

【００１０】脱硫流動層４０を形成する脱硫用流動化粒
子としては、例えば、活性炭又は消石灰の粒子を用いる
ことができる。また、脱硝流動層４２を形成する脱硝用
流動化粒子としては、例えば、単結晶ゼオライト又はそ
の金属イオン交換体、例えば、銅イオン交換ゼオライト
（ＺＳＭ−５）を用いることができる。また、Ｖ
_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＣｕＯなどを表面に担持した粒子や、
あるいは、Ｖ_２Ｏ_５−ＴｉＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５−ＷＯ_３−Ｔ
ｉＯ_２、ＣｕＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系の粒子を用いることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成部材の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。本
発明の実施例を説明する前に、まず、図１及び図２に基
づいて、本発明の遠心流動層排ガス処裡装置の概要を説
明する。なお、二段に分割された遠心流動層の詳細につ
いては、後述の図８〜図６の説明で述べることにする。
１４は遠心流動層反応器で、円筒面を脱塵部兼分散板１
６とし、この分散板１６の両端に端板１８、２０を取り
付けて形成した円筒構造のものである。流動化粒子とし
ては、脱硫及び脱硝機能を有する粒子を使用する。

【００１２】一方の端板２０の中心部外面には、排気管
２４（駆動軸）が取り付けられている。なお、一方の端
板２０に排気管を取り付け、他方の端板１８に駆動軸を
取り付けて排気管と駆動軸とを別々にすることも可能で
ある。１０は導入管、１２は外ケーシング、２６は軸受
けである。２８は、フリーボード部３０に設けられた円
筒状のフィルターで、導入管１０及び排気管２４と同一
軸線上に設けられ、流動層からの粒子の飛び出しを防止
するためのものである。

【００１３】外ケーシング１２は、一方の側部に排ガス
導入管１０を有し、下部（底部）に煤塵取出口１１を有
し、他方の側部に集合排気管２５を有している。複数の
遠心流動層反応器１４を並列に、かつ、回転駆動可能
に、外ケーシング１２内に設置する。設置方法の一例と
して、集合排気管２５に隣接する部分に縦方向の仕切板
５０を設けて排気ボックス５２を形成し、この仕切板５
０に軸受２６を介して反応器１４の排気管２４を回転駆
動可能に支承する。

【００１４】排気管２４にはプーリー（図示略）が設け
られており、動力源（図示略）から駆動ベルト（図示
略）などの駆動伝達機構を介して、排気管２４に伝達さ
れるように構成されている。反応器１４が回転すると、
分散板１６の内面に遠心流動層１９が形成される。ま
た、流動層反応器１４及び導入管１０などは分解可能
で、粒子やフィルター２８などの部品交換、清掃などの
メンテナンスが行われるように構成されている。

【００１５】つぎに、上記構成について作用を説明す
る。動力源が始動すると、その回転駆動力は、減速機構
や駆動伝達機構を介して駆動軸である排気管２４に伝達
され、排気管２４が回転する。このため、流動層反応器
１４内の粒子は遠心力によって分散板１６の内面に張り
付くように流動せしめられる。一方、排ガスは導入管１
０から導入され、ガス圧によって排ガスは分散板１６を
通って反応器１４の内部に入り、粒子を流動させる。

【００１６】排ガス中の粗粒の煤塵は、分散板１６の外
面に付着し、遠心力によって脱落して下部ホッパより排
出される。ＳＯｘ及びＮＯｘは流動層１９で除去され
る。このように、分散板は脱塵部兼分散板１６として機
能する。二段に分割された流動層の詳細は後述する。上
記のように大粒径の煤塵は、分散板１６で粗（荒）取り
されるが、小粒径の煤塵は流動層１９で除去される。浄
化されたガスはフィルター２８、排気管２４及び排気ボ
ックス５２を通って集合排気管２５から外部に放出され
る。流動層内で集塵されたダストは、炭素分であるの
で、排ガス中のＮＯｘをＮ_２とＣＯ_２に還元し、ここで
も脱硝が行われる。上記の構成では、横型の装置につい
て説明したが、縦型の装置とすることも、勿論可能であ
る。

【００１７】また、遠心流動層排ガス処理装置を二基直
列に接続し、上流側の装置の遠心流動層を脱硫流動層と
し、下流側の装置の遠心流動層を脱硝流動層とすること
もできる。この場合は、脱硝触媒がＳＯｘにより被毒さ
れるのを防止することができるという利点がある。ま
た、系全体を加圧することもできる。この場合は、ガス
量が少なくなる上に、反応速度が大きくなるので、装置
をさらに小型化することができる。

【００１８】実施例１つづいて、図３〜図６に基づいて、本発明の一実施例を
説明する。本実施例は、図３〜図６に示すように、遠心
流動層を二段に分割し、一段目の遠心流動層を脱硫流動
層４０とし、二段目の遠心流動層を脱硝流動層４２とし
たものである。遠心流動層が単層であれば、煤塵、ＳＯ
ｘ及びＮＯｘを含む排ガスを処理する場合、運転開始直
後は効率よく脱塵・脱硫・脱硝が行われるが、使用につ
れて、脱硝触媒がＳＯｘにより被毒されて、脱硝性能が
低下する。本実施例は、この問題を解決するものであ
る。

【００１９】反応器１４の分散板１６の内側に、多孔状
円筒からなる内側分散板１７が設けられ、外側の分散板
１６の内側に脱硫用流動化粒子４４が充填されるととも
に、内側分散板１７の内側に脱硝用流動化粒子４６が充
填される。反応器１４が回転すると、脱硫用流動化粒子
４４は外側分散板１６の内面に張り付くように流動して
脱硫流動層４０を形成し、脱硝用流動化粒子４６は内側
分散板１７の内面に張り付くように流動して脱硝流動層
４２を形成する。

【００２０】排ガスが導入されると、排ガス中の粗粒の
煤塵は、外側分散板１６の外面に付着し、ＳＯｘは外側
の脱硫流動層４０で除去される。ついで、排ガス中のＮ
Ｏｘは内側の脱硝流動層４２で除去される。このよう
に、外側分散板は脱塵部兼分散板１６として機能する。
上記のように大粒径の煤塵は、外側分散板１６で粗
（荒）取りされるが、小粒径の煤塵は脱硫流動層４０及
び脱硝流動層４２で除去される。他の構成、作用は、図
１及び図２の場合と同様である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）複数の流動層反応器を排ガスなどの被処理気体
雰囲気中で回転可能としたことにより、流動層を遠心流
動層とすることができ、このため、従来の重力場の流動
層に比べて大きな流動化ガス線速度が得られ、さらに、
流動層面積を大きくとることができるので、ガス処理量
を大きくし得ることから、装置全体の小型化が図れ、例
えば、自動車などへの搭載も可能となり、排ガスによる
公害問題も合理的に解消し得るばかりでなく、発電シス
テム等の大型プラントに適用することもできる。（２）分散板で脱塵（大粒径煤塵の粗取り）し、二段
に分割された遠心流動層のうち、一段目の流動層で脱硫
し、二段目の流動層で脱硝するように構成することによ
り、脱硝触媒がＳＯｘで被毒されることなく、長期間、
高性能で排ガスを脱塵・脱硫・脱硝することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠心流動層排ガス処理装置の概略を示
す縦断面説明図である。

【図２】図１における２−２線断面説明図である。

【図３】本発明の遠心流動層排ガス処理装置の一実施例
を示す縦断面説明図である。

【図４】図３における４−４線断面説明図である。

【図５】図３における遠心流動層反応器の拡大図であ
る。

【図６】図５における６−６線断面図である。

【符号の説明】

１０導入管１１煤塵取出口１２外ケーシング１４反応器１６脱塵部兼分散板１７内側分散板１８端板１９遠心流動層２０端板２４排気管２５集合排気管４０脱硫流動層４２脱硝流動層４４脱硫用流動化粒子４６脱硝用流動化粒子５０仕切板５２排気ボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢＢ０１Ｄ 53/34 １３２ＺＢ０１Ｊ 8/38 (56)参考文献特開平４−322724（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−252530（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−53232（ＪＰ，Ｕ) 実開昭51−101346（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスなどの被処理気体の導入管（１
０）を有し、下部に煤塵取出口（１１）を有する外ケー
シング（１２）と、この外ケーシング（１２）内に並列に回転駆動可能に設
けられた複数の略円筒形構造の遠心流動層反応器（１
４）とからなり、該反応器（１４）は、円筒面を脱塵部兼分散板（１６）
とするとともに、円筒状の脱塵部兼分散板（１６）の内
面に二段に分割された遠心流動層（４０）、（４２）を
形成し、円筒状の脱塵部兼分散板（１６）の中心軸線に
沿った排気管（２４）を有しており、二段に分割された遠心流動層のうち、一段目の遠心流動
層を脱硫流動層（４０）とし、二段目の遠心流動層を脱
硝流動層（４２）としたことを特徴とする遠心流動層排
ガス処理装置。