JP5652912B2 - 触媒反応塔 - Google Patents

Description

本発明は、触媒反応を利用してガス中の有害物質を分解、除去する触媒反応塔に関する。

廃棄物ガス化溶融処理設備等における排ガス処理では、排ガスを触媒反応塔に通し、触媒反応塔内の触媒の活性を利用して排ガス中の有害物質を分解、除去している。

触媒反応塔の使用形態を図４に示す廃棄物ガス化溶融処理設備を例に説明する。廃棄物ガス化溶融設備においては、廃棄物をガス化溶融炉１でガス化、溶融し、ガス化により生成した可燃性ガスを燃焼室２に導入して燃焼させる。次いで、燃焼後の高温の排ガスをボイラ３に送って熱回収を行う。さらに、排ガス温度調節器４で熱回収後の排ガスの温度調節を行ったのち、バグフィルタ５で除塵する。そして、誘引通風機６によって排ガスの圧力を上げたうえで、排ガス再加熱器７を経て触媒反応塔８に通ガスする。触媒反応塔８において触媒活性により排ガス中のダイオキシンや窒素酸化物等の有害物質を分解、除去し、煙突９より放散する。

このような廃棄物ガス化溶融処理設備において、その立ち上げ時の燃焼室２の昇温は、灯油及び重油炊きバーナを用いて行われ、その排ガスは各装置を経由し煙突９より放散される。この昇温期間中は廃棄物処理は行っていないため、排ガス中には有害物質は殆ど含まれていない。

しかし、バーナの燃焼不良が起こると炭化水素ガスが発生し、後段の各装置へ炭化水素ガスを含んだ排ガスが流れていくこととなる。その後段の装置の一つに触媒反応塔８があり、その内部には触媒が充填されている。触媒には炭化水素ガスを吸着する性質があり、吸着量が多くなると活性作用により触媒上で炭化水素ガスが燃焼し触媒が焼損する。

このため、従来の触媒反応塔８には、図４に示すようにバイパスダクト１０を設け、燃焼室２の昇温時、その排ガスは触媒反応塔８を通さずバイパスダクト１０側に流すようにしている（例えば特許文献１）。

図５は、従来の触媒反応塔８周りの構成を示し、（ａ）は通常運転時、（ｂ）はバイパスダクト使用時を示す。バイパスダクト１０は燃焼室２の昇温時のみの使用であるため、通常運転時はバイパス弁１０ａを閉じており、バイパス弁１０ａ付近にはガス滞留部（図５（ａ）において１０ｂで示す部分）ができる。このガス滞留部１０ｂでは放熱によりガス温度が低下し腐食（排ガス中の酸性成分（ＨＣｌ、ＳＯｘ等）による低温腐食）が起こる。この腐食が進むとバイパス弁１０ａの破孔が起き、通常運転時にもかかわらず排ガスの一部がバイパスダクト１０を経由して煙突からそのまま放散され、ダイオキシン等の有害物質の規制値を守れないなどのトラブルにつながる。なお、図５において８ａは通ガス弁である。

特開２００２−２４８３２１号公報

本発明が解決しようとする課題は、バイパス経路に低温腐食が起きることを防止できる触媒反応塔を提供することにある。

本発明は、反応塔本体内に触媒を内蔵し、触媒と接触するように、廃棄物ガス化溶融炉で生成した可燃性ガスを燃焼室に導入して燃焼させ温度調整及び除塵後の排ガスを通す触媒反応経路を有する触媒反応塔において、触媒と接触しないようにガスを通すバイパス経路を反応塔本体内に設け、設備立上げ時の燃焼室の昇温時と、燃焼室の昇温時以外の通常運転時とで、触媒反応経路の入口となる開口部とバイパス経路の入口となる開口部とを選択的に開閉するガス切替機構を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、バイパス経路を反応塔本体内に設けているので、通常運転時にバイパス経路は、同じく反応塔本体内に設けた触媒反応経路を流れるガスにより加温されるので、低温腐食が起きることを防止できる。

本発明の触媒反応塔の一実施例を示す一部破断斜視図である。 本発明におけるガス切替機構の一例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 ガス切替機構の他の例を示す。 廃棄物ガス化溶融処理設備の一般的な設備構成を示す。 従来の触媒反応塔周りの構成を示し、（ａ）は通常運転時、（ｂ）はバイパスダクト使用時を示す。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の触媒反応塔の一実施例を示す一部破断斜視図である。同図に示す触媒反応塔８０は、図４に示した廃棄物ガス化溶融処理設備において使用される。

図１に示す触媒反応塔８０は、その反応塔本体８１内に触媒８２を内蔵し、この触媒８２と接触するように排ガスを通す触媒反応経路８３を有する。触媒反応経路８３は通ガス方向（上方向）に沿って平行に２つ設けられており、これらの触媒反応経路８３に挟まれるようにバイパスダクト８４が設けられている。バイパスダクト８４は反応塔本体８１の中央に位置してスリット状をなし、触媒と接触しないように排ガスを通すバイパス経路を構成する。そして、反応塔本体８１の入側（下側）には、触媒反応経路８２とバイパス経路（バイパスダクト８４）とを切り替えるガス切替機構８５が設けられている。

図２はガス切替機構８５の一例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

図２に示すガス切替機構８５は、一対のフラップ板８５ａを有する。フラップ板８５ａは、触媒反応経路８３の入口となる開口部８３ａとバイパスダクト８４の入口となる開口部８４ａとを選択的に開閉する。そして、フラップ板８５ａが各開口部８３ａ，８４ａを閉じた状態において、フラップ板８５ａは各開口部８３ａ，８４ａのガス流れの上流側に位置する。

このような構成とすることで、触媒圧損分の差圧を利用してガス切替機構８５のシール性を向上させることができる。すなわち、触媒反応塔８０には図４で説明したように誘引通風機６によって加圧された排ガスが供給されるが、触媒反応塔８０内を通過することにより圧損が発生し、結果として、触媒反応塔８０の出側では入側より圧力が低くなる（差圧１〜２ｋＰａ程度）。したがって、例えばフラップ板８５ａが開口部８４ａを閉じた状態において、フラップ板８５ａは開口部８４ａのガス流れの上流側に位置するようにすることで、フラップ板８５ａには、上述の圧損による圧力差分の押圧力が作用する。よって、シール性が向上する。

図３はガス切替機構８５の他の例を示す。図３に示すガス切替機構８５はバタフライ弁８５ｂを使用したものである。このバタフライ弁８５ｂが、触媒反応経路８３の入口となる開口部８３ａとバイパスダクト８４の入口となる開口部８４ａとを選択的に開閉する。

なお、ガス切替機構８５は、図２及び３の構成には限定されず、要するに触媒反応経路とバイパス経路とを切り替えることができるものであればよい。

以上説明したように本発明では、バイパス経路となるバイパスダクト８４を反応塔本体８１内に設けているので、通常運転時にバイパスダクト８４は、同じく反応塔本体８１内に設けた触媒反応経路８３を流れる排ガスにより加温されるので、低温腐食が起きることを防止できる。とくに本実施例のように、バイパスダクト８４を反応塔本体８１の中央にスリット状にして配置し、このバイパスダクト８４が触媒反応経路８３に挟まれるようにすることで、バイパスダクト８４を触媒反応経路８３によってより確実に加温することができ、低温腐食を確実に防止できる。バイパスダクト８４を触媒反応経路８３で挟む代わりに囲むようにすることによっても、本実施例と同様の効果を奏することができる。

また、本実施例において、触媒反応塔８０を通過する排ガス温度は低温腐食防止の点から１４０℃以上とし、また、蒸気等による排ガス昇温能力又は機器耐熱性の点から２１０℃以下とすることが好ましい。

さらに、ガス切替機構８５部分での低温腐食を防止する点から、ガス切替機構８５は、図２及び３に示したように、反応塔本体８１内あるいは反応塔本体８１と一体的に設けたケーシング内に配置することが好ましい。

本発明の触媒反応塔は、廃棄物ガス化溶融処理設備の排ガス処理に限らず、触媒を用いる設備の各種のガス処理に利用可能である。とくに、腐食性成分を含有し、低温腐食が生じうるガスを処理する設備において好適に利用可能である。

１ ガス化溶融炉
２ 燃焼室
３ ボイラ
４ 排ガス温度調節器
５ バグフィルタ
６ 誘引通風機
７ 排ガス再加熱器
８ 触媒反応塔
８ａ 通ガス弁
９ 煙突
１０ バイパスダクト
１０ａ バイパス弁
１０ｂ ガス滞留部
８０ 触媒反応塔
８１ 反応塔本体
８２ 触媒
８３ 触媒反応経路
８３ａ 開口部
８４ バイパスダクト（バイパス経路）
８４ａ 開口部
８５ ガス切替機構
８５ａ フラップ板
８５ｂ バタフライ弁

Claims (5)

1. 反応塔本体内に触媒を内蔵し、触媒と接触するように、廃棄物ガス化溶融炉で生成した可燃性ガスを燃焼室に導入して燃焼させ温度調整及び除塵後の排ガスを通す触媒反応経路を有する触媒反応塔において、触媒と接触しないようにガスを通すバイパス経路を反応塔本体内に設け、設備立上げ時の燃焼室の昇温時と、燃焼室の昇温時以外の通常運転時とで、触媒反応経路の入口となる開口部とバイパス経路の入口となる開口部とを選択的に開閉するガス切替機構を設けたことを特徴とする触媒反応塔。
2. バイパス経路が、反応塔本体内において触媒反応経路に挟まれるか又は囲まれるように設けられている請求項１に触媒反応塔。
3. バイパス経路が、反応塔本体内の中央に設けられている請求項１又は２に記載の触媒反応塔。
4. バイパス経路がスリット状に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の触媒反応塔。
5. ガス切替機構が触媒反応経路の入口となる開口部とバイパス経路の入口となる開口部とを選択的に開閉するフラップ板を有し、前記フラップ板が前記各開口部を閉じた状態において、前記フラップ板は前記各開口部のガス流れの上流側に位置する請求項１〜４のいずれかに記載の触媒反応塔。

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