JP4234496B2 - Method and apparatus for regenerating activated carbon and air purification system incorporating the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
室内空気汚染については、従来から粉塵、微生物や無機系ガス状汚染物質(NOx,SOx,オゾン)などが挙げられている。近年、有機系化学物質による汚染問題が新たに浮上して社会問題となっている。特に新築住宅や教室のような室内では、揮発性有機化合物(Volitile Organic Compounds、以下VOCと略す)やホルムアルデヒド(以下HCHOと略す)の室内濃度が異常に高く、それが原因で化学物質過敏症やシックビルディング(病気発症建物),シックスクール症候群に発展してしまうケースも多く見られ、現状調査や対策などについて多くの研究報告がなされている。
【0002】
この問題を解決するために、厚生労働省はVOCやHCHOなど13物質に関して室内濃度の指針値を発表し、国土交通省は住宅の性能表示制度において、化学物質室内濃度の一部表示を平成13年8月に追加し、また文部科学省では、学校施設に関する「学校環境衛生の基準」に化学物質の基準値を設定し、新築や改築を行った時の引き渡し条件に化学物質測定や濃度超過時の改善対策を取り入れ、2002年4月から実施している。
さらに建築基準法及び建築物における衛生的環境確保に関する法律は2002年に改正され、HCHOなどの室内空気化学物質汚染が法的に規制されるようになった。
本発明は、上記の有害ガスの濃度を低減するために空調や換気システムにおいて使用される活性炭フィルターの再生方法と再生装置、及びそれを組み込んだ空気浄化システムに係るものである。
【0003】
【従来の技術】
ライフタイムが終了して破過した吸着剤を再生する従来の方法としては、
A 温風再生(特許第3395077号)
B ジュール熱再生
C 大気圧下での噴射蒸気による再生(特開平7−275636)
D 活性炭再生プラントでの高温加圧過熱蒸気再生、などが知られている。
【0004】
これらの方法の問題点として、
(1)温風再生(通常は150〜200℃)については、トルエンのような低沸点物質(沸点110℃以下)には有効だが、室内空気中には脂肪族飽和炭化水素のドデカン,ヘキサデカン,フタル酸エステル類などの高沸点物質も大量に存在し、そのような吸着物質には再生効率が低い。そのため複数回再生後、活性炭の吸着性能が低下する。
(2)温風再生やジュール熱再生の場合、空気中に酸素の存在する雰囲気で、可燃物である活性炭に熱を直接加えることは、活性炭の酸化による消耗が大きいほか、安全上も問題があり、無人自動では運転できない。大型ビル施設の場合、空調システムが数十、数百もあり、人が監視しながら活性炭の再生を行うことは実用上困難である。
【0005】
(3)大気圧飽和蒸気再生の場合、処理対象はNOxやSOxを吸着した活性炭であり、再生温度が低いことや、再生後の室内からの排気による乾燥工程におけるVOCの再吸着によって、効果的な再生システムとならない。
(4)活性炭再生プラントでの高温過熱蒸気再生は加圧状態での再生であり、空調系などに組み込むには適さない。また、1回の再生につき、活性炭が2〜9%減量する。また、耐圧や耐熱(再生温度800〜1000℃)等の問題で空調システムには応用できない。再生による活性炭のロスが1回あたり2〜9%と大きく、コストもかかる。
【0006】
(5)再生時の排気による大気汚染問題がある。
(6)従来の空調用活性炭フィルターは、再生頻度を少なくするために、厚さが大きくなり、SV値{通過風量(m3 /h)/吸着剤充填部容積(m3 )}が3万/h前後と低くても圧力損失が400Pa前後と大きい。
(7)再生効率が低い。特に複数回再生後、吸着剤の吸着性能が低下する。
(8)従来の再生方法では、再生時の排気に対して分解処理を行っておらず、高濃度の再生排気ガスによる大気汚染問題があり、結果的に有害な化学物質のトータル的な低減ではなく、室内から室外(大気)へ排出するだけである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、有害ガスを吸着し破過した活性炭を、安全に効率良くかつ活性炭を消耗させずに再生させる方法と装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、有害ガスを吸着し破過した活性炭を空気浄化装置内に組み込んだまま再生させるような空気浄化システムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、再生時の排気中の脱着ガスを分解処理し、大気を汚染しないようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を達成するため、本発明はその第1の態様において、有害ガスを吸着した活性炭を再生する方法であって、大気圧の過熱蒸気を使用し、活性炭を配置した部分に過熱蒸気を導入して充満させ、低沸点物質に対して150〜250℃の過熱蒸気を噴射して再生する通常再生と、高沸点物質に対して300〜350℃の過熱蒸気を噴射して再生する完全再生との2つの再生条件を組み合わせて、通常再生を数回行った後に完全再生を1回行う活性炭再生方法を提供する。
【0009】
【作用】
かかる再生方法によれば、低沸点物質(沸点110℃以下)に対する150〜250℃の過熱蒸気による通常再生(第1段階)と、高沸点物質(沸点110℃を超える)に対する300〜350℃の過熱蒸気による完全再生(第2段階)の二つの再生条件を組み合わせて、通常再生を数回行った後に完全再生を1回行うことにより、破過した活性炭を再生させ、かつ吸着性能の低下を防ぐことができる。
【0010】
本発明はその第2の態様において、有害ガスを吸着した活性炭を再生する装置であって、活性炭に含まれる有害物質をその沸点以上に加熱する過熱蒸気供給部と、大気圧の状態に保持され活性炭フィルターを装着可能な吸着剤設置部と、排気処理部とを備え、
前記過熱蒸気供給部は蒸気発生器と過熱用ヒーターとを包含し、大気圧の過熱蒸気を前記吸着剤設置部内の活性炭フィルターに供給して活性炭に噴射するようになっており、低沸点物質に対して150〜250℃の過熱蒸気を噴射して再生する通常再生と、高沸点物質に対して300〜350℃の過熱蒸気を噴射して再生する完全再生との両方が可能であり、
前記吸着剤設置部の下流側には温度センサーが設けられ、前記排気処理部には活性炭から分離した脱着ガスを分解するユニットが設けられており、
過熱蒸気を活性炭に噴射して再生後の過熱蒸気排気を直接前記分解ユニットに導入し、再生排気の余熱を利用して脱着ガスを分解して大気中へと排出するようになっている活性炭再生装置を提供する。
【0011】
かかる装置では、活性炭の再生には大気圧の過熱蒸気を使用する。可燃物である活性炭に過熱蒸気を導入し充満させることで、燃焼に必要な酸素を遮断でき、活性炭の消耗がほとんどなく、安全性も確保される。過熱蒸気による再生の圧力が大気圧とほぼ同じなので、装置に耐圧性が不要である。
過熱蒸気を用いるので、飽和蒸気再生の場合の吸着剤への水分の吸着がなく、再生後の吸着剤の乾燥工程は不要であり、乾燥工程における吸着剤の汚染物質再吸着がない。
【0012】
温風再生の空気分子(N2 ,O2 )よりも過熱蒸気の水分子(H2O )の方が吸着物質を脱着させるエネルギが大きく、過熱蒸気による再生では同温度の温風再生よりも高い再生効率が得られる。
再生後の過熱蒸気排気を直接脱着ガス分解ユニットに導入し、排気中の化学物質を分解処理する。分解処理によって95%以上の有害ガス(VOC)を浄化した後に大気に排出する。
【0013】
さらに、本発明の装置によれば次のような作用効果が得られる。
(1)過熱蒸気の水熱反応及び、低沸点・高沸点の2段階再生で再生効率が良く、吸着剤が半永久的に使える
(2)大気圧下での過熱蒸気による再生なので、耐圧構造の必要がなく、空調系においても適用できる
(3)再生時に過熱蒸気を装置内に充満することで酸素供給を遮断するので、活性炭の消耗による減量がほとんどなく、また安全に再生ができる
(4)再生時の排気中の脱着ガスを分解処理した後に大気中に放出するため、大気をほとんど汚染しない
(5)再生機能付き空気浄化装置として空調系に組み込んだ場合、高SV値で運転できるので、吸着剤使用量が従来の1/3〜1/15にでき、省資源、省スペースになる
(6)再生機能付き空気浄化装置として空調系に組み込んだ場合、低圧力損失で省エネルギーである。ブースタファンの追加が必要なく、AHUの機外静圧で対応できる。
【0014】
本発明はその第3の態様として、有害ガスを吸着した活性炭を再生する機構を有する空気浄化システムであって、空調対象室から空気を誘引するファン又はブロアと、除塵フィルターを包含するフィルターユニットと、活性炭再生機構を包含する空気浄化部分と、空調機と、それらを接続する配管とを備え、
前記活性炭再生機構は、活性炭に含まれる有害物質をその沸点以上に加熱する過熱蒸気供給部と、大気圧の状態に保持され活性炭フィルターを装着可能な吸着剤設置部と、排気処理部とを包含しており、
前記過熱蒸気供給部は蒸気発生器と過熱用ヒーターとを有し、大気圧の過熱蒸気を前記吸着剤設置部内の活性炭フィルターに供給して活性炭に噴射するようになっており、低沸点物質に対して150〜250℃の過熱蒸気を噴射して再生する通常再生と、高沸点物質に対して300〜350℃の過熱蒸気を噴射して再生する完全再生との両方が可能であり、
前記吸着剤設置部の下流側には温度センサーが設けられ、前記排気処理部には活性炭から分離した脱着ガスを分解するユニットが設けられており、
過熱蒸気を活性炭に噴射して再生後の過熱蒸気排気を直接前記分解ユニットに導入し、再生排気の余熱を利用して脱着ガスを分解して大気中へと排出するようになっている空気浄化システムを提供する。
【0015】
かかる空気浄化システムによれば、空気浄化装置(活性炭フィルター)と組み合わされた再生機能付きVOC除去装置を備えた空調システムが構築される。再生用蒸気は過熱状態だが、大気圧なので耐圧容器などが不要で、空調系にも応用できる。
【0016】
従来の空気浄化システムに組み込まれたVOC除去用活性炭フィルターは活性炭のライフタイムが短いので、破過したフィルターの頻繁な交換を避けるためにSV値が1〜5万/hと低く設定されている。その場合は活性炭の使用量が多いのでフィルターの圧力損失も400Pa(SV値3万/hの場合)と大きい。
今回の活性炭空気浄化システムでは、活性炭フィルターが破過しても安全で有効な再生ができるようにしたので、15万/hのSV値を可能にし、使用吸着剤量は従来の1/15〜1/3となり、省スペース、省資源、省コストになる。また、活性炭の使用量を減らしたことでフィルターの低圧力損失を実現し、ブースタファンを増設せずに空調機の機外静圧でも運転できるようになるので、省エネルギ、省コストになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の好適な実施態様による活性炭再生装置を表している。この再生装置を温度条件を変えて繰り返し使用することで、活性炭に第1段階の通常再生と第2段階の完全再生とを実施することができる。
図1の再生装置10は、有害ガスの沸点以上に加熱するための過熱蒸気供給部12、大気圧の状態に保持された吸着剤設置部14、及び排気処理部16から構成され、それぞれは配管で接続されている。過熱蒸気供給部12は蒸気発生器18と過熱用ヒーター20で構成され、配管で吸着剤設置部14と接続されている。吸着剤設置部14には、有害ガスを吸着し破過した活性炭フィルター22が装着され、その下流側に温度センサー24が設けられている。排気処理部16は、開閉ダンパーVD1、開閉ダンパーVD2、脱着ガス分解ユニット26、空気取入口27及びブロア28で構成され、配管で接続されている。
【0018】
図1の再生装置10では、過熱蒸気供給部12から大気圧の状態に保持された吸着剤設置部14に過熱蒸気を供給し、有害ガスを吸着し破過した活性炭フィルター22を再生して、排気処理部16の脱着ガス分解ユニット26で排気中の有害ガス(VOC)を浄化した後、大気に排出する。温度センサー24は吸着剤設置部14の温度を検出し、再生温度が設定温度に保持されるように、過熱用ヒーター20の出力を調節する。
【0019】
脱着ガス分解ユニット26による分解方法は、触媒による分解方法とプラズマ式分解方法とがあり、どちらの方法も採用できる。触媒による分解方法に使用される触媒は、貴金属の白金,パラジウム,卑金属のコバルト,クロム,マンガン,酸化バナジウム,二酸化チタン等を使用できる。再生後の過熱蒸気排気を直接脱着ガス分解ユニットに導入し、再生排気の余熱も有効に利用して排気中の化学物質を分解処理できる。特に白金を触媒として脱着ガス分解ユニットに使用する場合は、排気処理部16の開閉ダンパーVD1と脱着ガス分解ユニット26の間に補助ヒーター(図示せず)が、触媒ユニットの反応速度を維持するために設けられる。開閉ダンパーVD1及びVD2の操作によって、脱着ガス分解ユニット26からの排気と空気取入口27から吸入される空気の量を調節し、ブロア28の入口温度をブロアの耐熱温度以下に保つとともに、活性炭フィルター22の圧力損失に応じて適正な再生蒸気量を確保する。
【0020】
図2は、本発明の他の実施例による活性炭再生装置を表しており、この再生装置30では、大気圧の状態に保持された吸着剤設置部34に循環ライン32を設けた点に特徴を有する。循環ライン32は、配管36、ブロア38、過熱ヒーター40、温度センサー42を包含し、吸着剤設置部34に設けられた第1の温度センサー24の下流側と、有害ガスを吸着し破過した活性炭フィルター22の上流側とにそれぞれ配管36を介して接続されている。
この循環ライン32は、排気の一部をブロア38により循環させ、過熱ヒーター40により再過熱した後、過熱蒸気供給部12から供給される過熱蒸気と混合し、吸着剤設置部34に設けられた活性炭フィルター22の再生に利用する方式の例である。この実施例は、図1の例に比べて過熱に要するエネルギを少なくできるという利点がある。
【0021】
図3は、本発明のさらに他の実施例による活性炭再生装置を表しており、この再生装置50では、大気圧の状態に保持された吸着剤設置部54にパージライン52を設けた点に特徴を有する。パージライン52は、空気入口55、配管56と開閉ダンパーMV1とで構成され、吸着剤設置部54において有害ガスを吸着し破過した活性炭フィルター22の上流側に接続されている。
再生過程終了後、ブロア28を運転した状態で開閉ダンパーMV1を開くと、パージ用空気が流入し活性炭を速やかに冷却できる。図2の例の場合には、パージ空気取入口55を循環ライン32の途中に設けることもできる。
【0022】
図4は、上述した活性炭再生装置を組み込んだ空気浄化システムの実施例を表している。この空気浄化システム60は、空調対象室62、各機器を接続する配管63、空調対象室62からRA(戻り空気)を取り出すための取出口64、排気ファン66、除塵フィルター69を内蔵し外気取入口68から外気を導入するフィルターユニット70、モーター73で回転する回転式活性炭フィルター74を包含する空気浄化装置72、空調機(AHU)76及び空調対象室62へとSA(供給空気)を供給する給気口78を包含している。
【0023】
回転式活性炭フィルター74は、前述した特開平7−275636に記載したようなタイプで、フィルター部分を回転させながら再生させる機能を有している。通常の空調時は、冷却空気取入口75の開閉ダンパーMV1が閉じている。再生時には、蒸気発生器18と過熱用ヒーター20からの再生用の過熱蒸気が導入されるようになっており、同時に冷却空気取入口75から開閉ダンパーMV1を介して冷却空気が導入される。
【0024】
空調対象室62では、通常の空調運転時は、RA取出口64から室内空気を取り出し、その一部の空気を排気ファン66で排気する。残りの空気と外気取入口68から取り入れた外気を、フィルターユニット70内に設置された除塵フィルター69で除塵し、空気浄化装置72内に設置された回転式活性炭フィルター74で有害ガスを吸着除去し、清浄な空気を空調機76に送る。空調機76により所望の空気状態(温度・湿度)にしてSA給気口78から空調対象室62へ給気する。
【0025】
活性炭フィルター74は吸着部→脱着部→冷却部の順に回転する。この際、VOC濃度モニター80で回転式活性炭フィルター74の上流側と下流側から空気をサンプリングし、回転式活性炭フィルターの再生が必要か否かを判断する。活性炭フィルター74の再生運転は、通常の空調運転時又は空調停止時に行う。再生運転は、脱着部・冷却部・吸着部と順に活性炭フィルター74が回転して行われる。間欠空調の場合には、空調運転が停止しているときに再生運転を行ってもよい。
なおこの実施例では回転式活性炭フィルター74を用いているが、静止型活性炭フィルターを用いることもできる。
【0026】
図5は、本発明による大気圧過熱蒸気再生と温風再生との効果比較を表している。本発明による再生方法の方が従来の温風再生よりもはるかに再生効率が高いことが立証された。
【0027】
表1は、同じハニカム成形活性炭を使用して、本発明と従来の活性炭フィルターとを比較した結果を表している。
【表1】
【0028】
表2は、本発明の再生方法による活性炭ロス率を表している。ここで、活性炭ロス率=(新品活性炭重量−再生後活性炭重量)/(新品活性炭重量)×100と定義する。
【表2】
【0029】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明の活性炭再生方法・再生装置によれば、長期間にわたり活性炭の減量が少なく、安全で再生効率の高い再生運転ができ、かつ大気汚染の問題も解決される。それを備えた空気浄化システムでは活性炭フィルターが半永久的に使用でき、省資源とともに、活性炭フィルターの圧力損失を大幅に削減でき、省エネルギ効果が極めて大きいなど、その技術的効果には極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による活性炭再生装置の概略回路図。
【図2】 他の実施例による活性炭再生装置の概略回路図。
【図3】 他の実施例による活性炭再生装置の概略回路図。
【図4】 活性炭再生装置を含む空気浄化システムの概略回路図。
【図5】 大気圧過熱蒸気再生と温風再生との効果を比較したグラフ。
【符号の説明】
10,30,50 活性炭再生装置
12 過熱蒸気供給部
14 吸着剤設置部
16 排気処理部
18 蒸気発生器
20 過熱用ヒーター
22,74 活性炭フィルター
24 温度センサー
26 脱着ガス分解ユニット
28 ブロア
60 空気浄化システム
62 空調対象室
63 配管
66 排気ファン
69 除塵フィルター
70 フィルターユニット
72 空気浄化装置
76 空調機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Conventionally, indoor air pollution includes dust, microorganisms, inorganic gaseous pollutants (NOx, SOx, ozone) and the like. In recent years, pollution problems due to organic chemicals have emerged and have become social problems. Especially in new buildings and classrooms, indoor concentrations of volatile organic compounds (hereinafter abbreviated as VOC) and formaldehyde (hereinafter abbreviated as HCHO) are abnormally high. There are many cases that develop into sick building (sickness building) and sick school syndrome, and many research reports have been made on current situation surveys and countermeasures.
[0002]
To solve this problem, the Ministry of Health, Labor and Welfare announced indoor guidelines for 13 substances such as VOC and HCHO, and the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism announced a partial display of chemical substance indoor concentrations in the performance display system for houses in 2001. Added in August, the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology sets the standard value of chemical substances in the “School Environmental Hygiene Standards” for school facilities. This has been implemented since April 2002.
In addition, the Building Standard Law and the law on ensuring a sanitary environment in buildings were revised in 2002, and indoor air chemical contamination such as HCHO is legally regulated.
The present invention relates to a method and apparatus for regenerating an activated carbon filter used in an air conditioning or ventilation system to reduce the concentration of the harmful gas, and an air purification system incorporating the same.
[0003]
[Prior art]
As a conventional method of regenerating an adsorbent that has passed through after its lifetime,
A Hot air regeneration (Patent No. 3395077)
B Joule heat regeneration C Regeneration with jet steam under atmospheric pressure (Japanese Patent Laid-Open No. 7-275636)
D Regeneration of high-temperature pressurized superheated steam at an activated carbon regeneration plant is known.
[0004]
The problem with these methods is that
(1) For warm air regeneration (usually 150 to 200 ° C.), it is effective for low-boiling substances such as toluene (boiling point 110 ° C. or less), but in the indoor air, aliphatic saturated hydrocarbon dodecane, hexadecane, There are also a large amount of high-boiling substances such as phthalates, and such adsorbents have low regeneration efficiency. As a result, the adsorption performance of activated carbon decreases after regeneration a plurality of times.
(2) In the case of warm air regeneration or Joule heat regeneration, directly adding heat to activated carbon, which is a combustible material, in an atmosphere where oxygen is present in the air is not only exhaustive due to oxidation of the activated carbon, but also has a safety problem. Yes, you can not drive with unmanned automatic. In the case of a large building facility, there are tens or hundreds of air conditioning systems, and it is practically difficult for a person to regenerate activated carbon while monitoring.
[0005]
(3) In the case of atmospheric pressure saturated steam regeneration, the treatment target is activated carbon that has adsorbed NOx and SOx, which is effective due to the low regeneration temperature and the re-adsorption of VOC in the drying process by exhausting from the room after regeneration. Does not become a reliable playback system.
(4) High-temperature superheated steam regeneration at an activated carbon regeneration plant is regeneration under pressure, and is not suitable for incorporation into an air conditioning system or the like. In addition, the activated carbon is reduced by 2 to 9% per regeneration. Moreover, it cannot be applied to an air conditioning system due to problems such as pressure resistance and heat resistance (regeneration temperature 800 to 1000 ° C.). The loss of activated carbon due to regeneration is as large as 2 to 9% per time, and costs are high.
[0006]
(5) There is an air pollution problem due to exhaust during regeneration.
(6) The conventional activated carbon filter for air conditioning is increased in thickness to reduce the frequency of regeneration, and the SV value {passing air volume (m 3 / h) / adsorbent filling part volume (m 3 )} is 30,000. Even if it is as low as about / h, the pressure loss is as large as about 400 Pa.
(7) Reproduction efficiency is low. In particular, after a plurality of regenerations, the adsorbent adsorption performance decreases.
(8) In the conventional regeneration method, the exhaust gas during regeneration is not decomposed, and there is a problem of air pollution due to high-concentration regeneration exhaust gas. As a result, the total reduction of harmful chemical substances is not achieved. Rather, it only discharges from the room to the outside (atmosphere).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The main object of the present invention is to provide a method and an apparatus for regenerating the activated carbon that has adsorbed and ruptured harmful gas safely and efficiently without consuming the activated carbon.
Another object of the present invention is to provide an air purification system that regenerates activated carbon that has adsorbed and broken through harmful gases and is incorporated in the air purification device.
Still another object of the present invention is to decompose the desorbed gas in the exhaust gas during regeneration so as not to pollute the atmosphere.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned problem, in the first aspect of the present invention, there is provided a method for regenerating activated carbon that has adsorbed harmful gases, wherein superheated steam at atmospheric pressure is used, and superheated steam is applied to a portion where activated carbon is disposed. introduced by filled, complete regeneration of reproducing by jetting a normal reproduction to reproduce by injecting superheated steam 150 to 250 ° C. for low boiling point material, the superheated steam of 300 to 350 ° C. relative to higher boiling materials The activated carbon regeneration method in which the complete regeneration is performed once after the normal regeneration is performed several times is provided.
[0009]
[Action]
According to such a regeneration method, normal regeneration (first stage) with 150 to 250 ° C. superheated steam for low boiling point substances (boiling point 110 ° C. or less) and 300 to 350 ° C. for high boiling point substances (above boiling point 110 ° C.). Combining the two regeneration conditions of complete regeneration with the superheated steam (second stage), normal regeneration is performed several times, and then complete regeneration is performed once to regenerate the activated carbon that has passed through and reduce the adsorption performance. Can be prevented.
[0010]
In the second aspect, the present invention is an apparatus for regenerating activated carbon that has adsorbed harmful gases, and is maintained in a state of atmospheric pressure with a superheated steam supply section that heats harmful substances contained in the activated carbon to a boiling point or higher. It has an adsorbent installation part that can be fitted with an activated carbon filter, and an exhaust treatment part.
The superheated steam supply unit includes a heating heater and steam generator being adapted to inject the activated carbon by supplying superheated steam at atmospheric pressure to the activated carbon filter in the adsorbent installation part, the low-boiling substances On the other hand, both normal regeneration in which 150 to 250 ° C superheated steam is injected and regenerated and complete regeneration in which high boiling point material is regenerated by injecting 300 to 350 ° C superheated steam are possible,
A temperature sensor is provided downstream of the adsorbent installation unit, and a unit for decomposing desorbed gas separated from the activated carbon is provided in the exhaust treatment unit,
Activated carbon regeneration that injects superheated steam into activated carbon and directly introduces the regenerated superheated steam exhaust into the decomposition unit, decomposes the desorbed gas using the residual heat of the regenerated exhaust , and discharges it into the atmosphere. Providing equipment.
[0011]
In such an apparatus, superheated steam at atmospheric pressure is used to regenerate the activated carbon. By introducing superheated steam into the activated carbon, which is a combustible material, and filling it up, oxygen necessary for combustion can be shut off, and the activated carbon is hardly consumed and safety is ensured. Since the pressure of regeneration by superheated steam is almost the same as the atmospheric pressure, the apparatus does not need pressure resistance.
Since superheated steam is used, there is no adsorption of moisture to the adsorbent in the case of saturated steam regeneration, and there is no need for a drying step of the adsorbent after regeneration, and there is no resorption of contaminants in the adsorbent in the drying step.
[0012]
Water molecules (H 2 O) in superheated steam have a larger energy for desorbing adsorbed materials than air molecules (N 2 , O 2 ) in warm air regeneration, and regeneration with superheated steam is more efficient than warm air regeneration at the same temperature. High regeneration efficiency can be obtained.
The regenerated superheated steam exhaust is directly introduced into the desorption gas decomposition unit to decompose the chemicals in the exhaust. 95% or more of noxious gas (VOC) is purified by decomposition treatment and then discharged into the atmosphere.
[0013]
Furthermore, according to the apparatus of the present invention, the following operational effects can be obtained.
(1) Hydrothermal reaction of superheated steam and low- and high-boiling two-stage regeneration, good regeneration efficiency, and adsorbent can be used semipermanently (2) Regeneration with superheated steam under atmospheric pressure It is not necessary and can be applied to air-conditioning systems. (3) Since oxygen supply is shut off by filling the system with superheated steam during regeneration, there is almost no weight loss due to exhaustion of activated carbon, and safe regeneration is possible (4). Since the desorbed gas in the exhaust gas during regeneration is released into the atmosphere after being decomposed, the atmosphere is hardly polluted. (5) When incorporated in an air conditioning system as an air purification device with a regeneration function, it can be operated at a high SV value. The amount of adsorbent used can be reduced to 1/3 to 1/15 of the conventional, saving resources and space. (6) When incorporated in an air conditioning system as an air purification device with a regeneration function, it is low pressure loss and energy saving. It is not necessary to add a booster fan, and it can be handled with the external static pressure of AHU.
[0014]
As a third aspect of the present invention, an air purification system having a mechanism for regenerating activated carbon that has adsorbed harmful gases, a fan or blower for attracting air from an air-conditioning target chamber, and a filter unit including a dust filter, An air purification part including an activated carbon regeneration mechanism, an air conditioner, and a pipe connecting them,
The activated carbon regeneration mechanism includes a superheated steam supply unit that heats harmful substances contained in the activated carbon above its boiling point, an adsorbent installation unit that is maintained at atmospheric pressure and can be fitted with an activated carbon filter, and an exhaust treatment unit. And
The superheated steam supply unit and a heating heater and steam generator being adapted to inject the activated carbon by supplying superheated steam at atmospheric pressure to the activated carbon filter in the adsorbent installation part, the low-boiling substances On the other hand, both normal regeneration in which 150 to 250 ° C superheated steam is injected and regenerated and complete regeneration in which high boiling point material is regenerated by injecting 300 to 350 ° C superheated steam are possible,
A temperature sensor is provided downstream of the adsorbent installation unit, and a unit for decomposing desorbed gas separated from the activated carbon is provided in the exhaust treatment unit,
Air purification that injects superheated steam into activated carbon and directly introduces the regenerated superheated steam exhaust into the decomposition unit, decomposes the desorbed gas using the residual heat of the regenerated exhaust , and discharges it into the atmosphere. Provide a system.
[0015]
According to such an air purification system, an air conditioning system including a VOC removal device with a regeneration function combined with an air purification device (activated carbon filter) is constructed. Steam for regeneration is in an overheated state, but because it is atmospheric pressure, it does not require a pressure vessel and can be applied to air conditioning systems.
[0016]
Since the activated carbon filter for removing VOC incorporated in the conventional air purification system has a short activated lifetime, the SV value is set low as 1 to 50,000 / h to avoid frequent replacement of the broken filter. . In that case, since the amount of activated carbon used is large, the pressure loss of the filter is as large as 400 Pa (when the SV value is 30,000 / h).
This activated carbon air purification system enables safe and effective regeneration even if the activated carbon filter breaks through, enabling an SV value of 150,000 / h, and the amount of adsorbent used is 1/15 ~ 1/3, saving space, resources, and cost. In addition, by reducing the amount of activated carbon used, low pressure loss of the filter is realized, and it becomes possible to operate with external static pressure of the air conditioner without adding a booster fan, thus saving energy and cost.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 represents an activated carbon regenerator according to a preferred embodiment of the present invention. By repeatedly using this regenerator while changing the temperature conditions, the first stage normal regeneration and the second stage complete regeneration can be performed on the activated carbon.
The
[0018]
In the
[0019]
The decomposition method by the desorption
[0020]
FIG. 2 shows an activated carbon regenerator according to another embodiment of the present invention. This
The
[0021]
FIG. 3 shows an activated carbon regenerator according to still another embodiment of the present invention. This
When the opening / closing damper MV1 is opened with the
[0022]
FIG. 4 shows an embodiment of an air purification system incorporating the above-described activated carbon regenerator. This
[0023]
The rotary activated
[0024]
In the air
[0025]
The activated
In this embodiment, the rotary activated
[0026]
FIG. 5 shows an effect comparison between atmospheric superheated steam regeneration and warm air regeneration according to the present invention. It has been proved that the regeneration method according to the present invention has much higher regeneration efficiency than the conventional warm air regeneration.
[0027]
Table 1 shows the results of comparing the present invention with a conventional activated carbon filter using the same honeycomb-shaped activated carbon.
[Table 1]
[0028]
Table 2 shows the activated carbon loss rate by the regeneration method of the present invention. Here, the activated carbon loss rate = (new activated carbon weight−regenerated activated carbon weight) / (new activated carbon weight) × 100.
[Table 2]
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the activated carbon regeneration method / regenerator of the present invention, the amount of activated carbon is reduced over a long period of time, and a regeneration operation with high safety and regeneration efficiency can be performed, and the problem of air pollution can be solved. In the air purification system equipped with it, the activated carbon filter can be used semi-permanently, the pressure loss of the activated carbon filter can be greatly reduced along with resource saving, the energy saving effect is extremely large, and the technical effect is extremely remarkable There is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of an activated carbon regenerator according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of an activated carbon regenerator according to another embodiment.
FIG. 3 is a schematic circuit diagram of an activated carbon regenerator according to another embodiment.
FIG. 4 is a schematic circuit diagram of an air purification system including an activated carbon regenerator.
FIG. 5 is a graph comparing the effects of atmospheric superheated steam regeneration and warm air regeneration.
[Explanation of symbols]
10, 30, 50
Claims (3)
大気圧の過熱蒸気を使用し、活性炭を配置した部分に過熱蒸気を導入して充満させ、
低沸点物質に対して150〜250℃の過熱蒸気を噴射して再生する通常再生と、
高沸点物質に対して300〜350℃の過熱蒸気を噴射して再生する完全再生との2つの再生条件を組み合わせて、通常再生を数回行った後に完全再生を1回行うことを特徴とする活性炭再生方法。A method for regenerating activated carbon that has adsorbed harmful gases,
Use superheated steam at atmospheric pressure, introduce superheated steam into the part where the activated carbon is placed, and fill it,
Normal regeneration in which superheated steam at 150 to 250 ° C. is injected into the low boiling point material for regeneration ;
A combination of two regeneration conditions, ie, complete regeneration in which superheated steam at 300 to 350 ° C. is injected to a high-boiling point substance, and normal regeneration is performed several times and then complete regeneration is performed once. Activated carbon regeneration method.
活性炭に含まれる有害物質をその沸点以上に加熱する過熱蒸気供給部と、
大気圧の状態に保持され活性炭フィルターを装着可能な吸着剤設置部と、
排気処理部とを備え、
前記過熱蒸気供給部は蒸気発生器と過熱用ヒーターとを包含し、大気圧の過熱蒸気を前記吸着剤設置部内の活性炭フィルターに供給して活性炭に噴射するようになっており、低沸点物質に対して150〜250℃の過熱蒸気を噴射して再生する通常再生と、高沸点物質に対して300〜350℃の過熱蒸気を噴射して再生する完全再生との両方が可能であり、
前記吸着剤設置部の下流側には温度センサーが設けられ、
前記排気処理部には活性炭から分離した脱着ガスを分解するユニットが設けられており、
過熱蒸気を活性炭に噴射して再生後の過熱蒸気排気を直接前記分解ユニットに導入し、再生排気の余熱を利用して脱着ガスを分解して大気中へと排出するようになっていることを特徴とする活性炭再生装置。A device for regenerating activated carbon that has adsorbed harmful gases,
A superheated steam supply section that heats harmful substances contained in the activated carbon above its boiling point;
An adsorbent installation part that can be fitted with an activated carbon filter that is maintained at atmospheric pressure,
An exhaust treatment unit,
The superheated steam supply unit includes a heating heater and steam generator being adapted to inject the activated carbon by supplying superheated steam at atmospheric pressure to the activated carbon filter in the adsorbent installation part, the low-boiling substances On the other hand, both normal regeneration in which 150 to 250 ° C superheated steam is injected and regenerated and complete regeneration in which high boiling point material is regenerated by injecting 300 to 350 ° C superheated steam are possible,
A temperature sensor is provided downstream of the adsorbent installation part,
The exhaust treatment unit is provided with a unit for decomposing desorbed gas separated from the activated carbon,
Injecting superheated steam into activated carbon and introducing the regenerated superheated steam exhaust directly into the decomposition unit, and using the residual heat of the regenerated exhaust, decompose the desorbed gas and discharge it to the atmosphere. A featured activated carbon regenerator.
空調対象室から空気を誘引するファン又はブロアと、除塵フィルターを包含するフィルターユニットと、活性炭再生機構を包含する空気浄化部分と、空調機と、それらを接続する配管とを備え、
前記活性炭再生機構は、活性炭に含まれる有害物質をその沸点以上に加熱する過熱蒸気供給部と、大気圧の状態に保持され活性炭フィルターを装着可能な吸着剤設置部と、排気処理部とを包含しており、
前記過熱蒸気供給部は蒸気発生器と過熱用ヒーターとを有し、大気圧の過熱蒸気を前記吸着剤設置部内の活性炭フィルターに供給して活性炭に噴射するようになっており、低沸点物質に対して150〜250℃の過熱蒸気を噴射して再生する通常再生と、高沸点物質に対して300〜350℃の過熱蒸気を噴射して再生する完全再生との両方が可能であり、
前記吸着剤設置部の下流側には温度センサーが設けられ、
前記排気処理部には活性炭から分離した脱着ガスを分解するユニットが設けられており、
過熱蒸気を活性炭に噴射して再生後の過熱蒸気排気を直接前記分解ユニットに導入し、再生排気の余熱を利用して脱着ガスを分解して大気中へと排出するようになっていることを特徴とする空気浄化システム。An air purification system having a mechanism for regenerating activated carbon that has adsorbed harmful gases,
A fan or blower that attracts air from the air-conditioning target room, a filter unit that includes a dust removal filter, an air purification part that includes an activated carbon regeneration mechanism, an air conditioner, and a pipe that connects them,
The activated carbon regeneration mechanism includes a superheated steam supply unit that heats harmful substances contained in the activated carbon above its boiling point, an adsorbent installation unit that is maintained at atmospheric pressure and can be fitted with an activated carbon filter, and an exhaust treatment unit. And
The superheated steam supply unit and a heating heater and steam generator being adapted to inject the activated carbon by supplying superheated steam at atmospheric pressure to the activated carbon filter in the adsorbent installation part, the low-boiling substances On the other hand, both normal regeneration in which 150 to 250 ° C superheated steam is injected and regenerated and complete regeneration in which high boiling point material is regenerated by injecting 300 to 350 ° C superheated steam are possible,
A temperature sensor is provided downstream of the adsorbent installation part,
The exhaust treatment unit is provided with a unit for decomposing desorbed gas separated from the activated carbon,
Injecting superheated steam into activated carbon and introducing the regenerated superheated steam exhaust directly into the decomposition unit, and using the residual heat of the regenerated exhaust, decompose the desorbed gas and discharge it to the atmosphere. Features an air purification system.
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