JP6576509B2

JP6576509B2 - ガス処理設備及びガス処理設備の運転方法

Info

Publication number: JP6576509B2
Application number: JP2018099269A
Authority: JP
Inventors: 上林　史朗; 史朗上林; 吉岡　洋仁; 洋仁吉岡; 史樹寳正; 野邑　尚史; 尚史野邑
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2018134641A

Description

本発明は、油分含有ガスから油分を回収するフィルタ部材と、前記フィルタ部材を洗浄する洗浄機構とを備えているガス処理設備、ガス処理設備の制御装置、及びガス処理設備の運転方法に関する。

従来、下水処理場、し尿処理場、各種産業排水処理場等で発生した汚泥は濃縮及び脱水工程を経て焼却処分または溶融処分されていた。このような汚泥に含まれる有機成分を熱源として利用することにより、焼却処分や溶融処分に要する化石燃料の消費量を抑制することができ、そのために焼却処分や溶融処分の前に脱水工程を経た汚泥を乾燥させる汚泥乾燥設備が構築されている。

図１３には、このような汚泥乾燥設備１００が例示されている。汚泥乾燥設備１００は、熱源となる熱風炉１１０を備えた汚泥乾燥機１２０と、汚泥乾燥機１２０の排ガスを熱風炉１１０に導く熱風循環ファン１７０等を備え、排ガスが熱風炉１１０に循環供給されるように構成されている。熱風炉１１０には熱源として高温排ガスもしくは補助燃料が導入され、汚泥乾燥機１２０の排ガスが３００〜８００℃に昇温される。

汚泥乾燥機１２０では３００〜８００℃の温度で汚泥が乾燥され、１２０〜２００℃の排ガスが排ガス流路に備えたサイクロン１３０やスクラバ１４０に導かれる。サイクロンでは排ガスに同伴した固形異物が除去され、スクラバ１４０では急冷によって排ガスから水分が凝縮除去される。

スクラバ１４０の下流側にはデミスタ１５０やミストセパレータ１６０が配置され、スクラバ１４０を通過した排ガスに含まれる水分やタール等の油分が除去される。タール等の油分は、汚泥乾燥機１２０で乾燥処理される際に汚泥に含まれる有機成分の一部が熱分解されることにより排ガスに混入したものである。

デミスタ１５０やミストセパレータ１６０で十分に除去されなかったタール等の油分や灰分は熱風循環ファン１７０のインペラに付着して、次第に熱風循環ファン１７０の負荷が増すとともに熱風循環ファン１７０自体に振動が発生する等の異常な事態を招く虞がある。さらに後段の熱風炉１１０の伝熱面にタール等の油分や灰分が付着堆積してコーキングが発生すると伝熱損失が発生するばかりでなく熱風炉１１０の圧力損失の上昇につながるという問題があった。

そのため、インペラを連続的に水洗浄処理するための専用の装置を設置したり、デミスタ１５０やミストセパレータ１６０を頻繁にメンテナンスしたりすると設備コストやメンテナンスコストが嵩むという問題もあった。特に、厚さ１００ｍｍ程度のデミスタ１５０が水平設置され、下方から上方への排ガスの流れに沿って専らデミスタの下面に付着するタール等をデミスタの上面から供給する洗浄水で除去するような構成を採用する場合には、タールの付着部位まで十分な洗浄力を持つ洗浄水が到達することができず、圧損が増して熱風循環ファン１７０の負荷が一層増大するため、デミスタ１５０を頻繁に取り換える必要があるという問題もあった。

特許文献１には、そのような問題に対して、アルカリ溶液からなる鹸化液と排ガスとを直接接触させ、排ガス中のタールを鹸化して取り除くタール鹸化除去装置と、排ガスが衝突する衝突壁と、この衝突壁表面にタール付着防止液を供給する衝突壁付着防止液供給手段とを有する慣性集塵機とを設け、タールを含有する排ガスをタール鹸化除去装置に供給してタールを鹸化して取り除いた後、慣性集塵機に供給してタールを除去するとともにミストを分離除去するタール含有排ガスの処理設備が提案されている。

特開２００５−２７９４２０号公報

しかし、特許文献１に記載されたようなタール含有排ガスの処理設備では、大量の鹸化液が必要になるばかりか、水平姿勢に設置されたメッシュ状の衝突壁の上部から鹸化液を供給してタールに接触させて鹸化させる構成であるため、メッシュ状の衝突壁に鹸化物が留まり、次第に堆積して排ガス路の圧損が高くなる虞があり、頻繁に衝突壁を清掃する必要があるという点に変わりはなく、またメンテナンス時には手動で衝突壁を交換する必要があり、安全性を確保するための対策を講じる必要があるばかりでなく、煩雑な作業が要求されるという問題もあった。

そこで、衝突壁の下部から鹸化液を供給すると、鹸化液は衝突壁やガスの流れによる抵抗を受けてタール分の多い衝突壁の上層側まで達せず十分に鹸化処理できないという問題があった。

さらに、洗浄液ミストに油分が同伴して後段に流出して油分の回収率が低下するという問題もあった。

同様の問題は、例えばバイオマスのガス化プロセスや炭化プロセスで発生するガス、バイオマスの乾燥化プロセスで発生するガス、石炭の乾留プロセスで発生するガス等の油分含有ガスから油分を回収する必要があるガス処理設備に広く共通の問題であった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、油分含有ガスから油分を除去するフィルタ部材を用いながらも、メンテナンスが容易で且つ長期に亘り連続稼働可能なガス処理設備及びガス処理設備の運転方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるガス処理設備の第一特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、油分含有ガスから油分を回収するフィルタ部材と、前記フィルタ部材を洗浄する洗浄機構とを備えているガス処理設備であって、前記フィルタ部材全体をガス通流部に配置してガスに同伴する油分を前記フィルタ部材で回収する油分回収位置と、前記フィルタ部材全体を前記洗浄機構に配置して回収した油分を前記フィルタ部材から分離する洗浄位置との間で、前記フィルタ部材の位置を変更する位置変更機構を備え、前記洗浄位置で前記フィルタ部材を洗浄液と接触させつつ前記フィルタ部材を加振する加振機構を備えている点にある。

上述の構成によれば、位置変更機構で油分回収位置に位置変更されたフィルタ部材によって油分含有ガスに含まれる油分が捕捉され、油分を捕捉して汚れたフィルタ部材は位置変更機構によって洗浄位置に位置変更された後に洗浄されるので、人手でフィルタ部材を装置から取り外すような手間が不要になる。また、洗浄位置に位置変更されたフィルタ部材は洗浄液と接触した状態で加振機構によって加振され、例えば往復動、搖動、正逆回転等されることによって、フィルタ部材に捕捉された油分等の汚れが離脱し易くなり洗浄効率が向上する。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記位置変更機構は前記油分回収位置と前記洗浄位置との間で前記フィルタ部材を進出駆動または引退駆動するシリンダ機構で構成され、前記洗浄位置で短距離での進出駆動と引退駆動を繰り返す前記シリンダ機構により前記加振機構が構成されている点にある。

シリンダ機構の進出駆動と引退駆動を短い距離で繰り返すことによってフィルタ部材を洗浄液と接触した状態で上下に振動させると、洗浄液により汚れが押されることでフィルタ部材に捕捉された油分等の汚れが離脱し易くなり洗浄効率が向上する。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記洗浄機構は、前記洗浄位置で前記フィルタ部材全体を洗浄液に浸漬する洗浄槽を備えている点にある。

フィルタ部材全体が洗浄槽の内部で洗浄液に浸漬されることによって湿潤状態となり、その状態でフィルタ部材が加振されるので、効率的に洗浄される。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記洗浄機構は、前記洗浄位置にある前記フィルタ部材に対して洗浄液に浸漬させることなく背面側から油分回収面側に向けて洗浄液を噴射供給する給液部を備えている点にある。

給液部から洗浄液がフィルタ部材に向けて供給されるので、油分を含む異物がフィルタ部材から効率的に離脱する。

本発明によるガス処理設備の運転方法の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、油分含有ガスから油分を回収するフィルタ部材と、前記フィルタ部材を洗浄する洗浄機構とを備えているガス処理設備の運転方法であって、前記フィルタ部材全体をガス通流部に配置してガスに同伴する油分を前記フィルタ部材で回収する油分回収位置と、前記フィルタ部材全体を前記洗浄機構に配置して回収した油分を前記フィルタ部材から分離する洗浄位置との間で、前記フィルタ部材の位置を変更する位置変更ステップを備え、前記洗浄位置で前記フィルタ部材を洗浄液と接触させつつ前記フィルタ部材を加振する加振ステップを備えている点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、油分含有ガスから油分を除去するフィルタ部材を用いながらも、メンテナンスが容易で且つ長期に亘り連続稼働可能なガス処理設備及びガス処理設備の運転方法を提供することができるようになった。

本発明によるガス処理設備が組み込まれた汚泥乾燥設備の説明図（ａ）はガス処理設備の側面から視た説明図、（ｂ）は同正面から視た説明図フィルタ部材が油分回収位置に位置するガス処理設備の概略図フィルタ部材が洗浄位置に位置するガス処理設備の概略図ガス処理設備の別実施形態の概略図ガス処理設備の別実施形態の概略図ガス処理設備の別実施形態の概略図ガス処理設備の別実施形態の概略図であって、（ａ）は油分回収位置、（ｂ）は洗浄位置を示す概略図ガス処理設備の別実施形態の概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図ガス処理設備の別実施形態の概略図ガス処理設備が並列配置された汚泥乾燥設備の説明図フィルタ部材模擬材からの油分除去実験の結果を示す表従来の汚泥乾燥設備の説明図

以下、本発明によるガス処理設備の第一の実施形態を説明する。
図１には、下水処理場に設置された汚泥乾燥設備１００が示されている。汚泥乾燥設備１００は、熱源となる熱風炉１１０を備えた汚泥乾燥機１２０と、汚泥乾燥機１２０の排ガスを熱風炉１１０に導く熱風循環ファン１７０等を備え、排ガスが熱風炉１１０に循環供給されるように構成されている。熱風炉１１０には熱源として高温排ガスもしくは補助燃料が導入され、４０〜５０℃に下がった汚泥乾燥機１２０の排ガスが３００〜８００℃に昇温される。

汚泥は汚泥乾燥機１２０で３００〜８００℃の熱風を用いて乾燥されて乾燥汚泥として排出され、汚泥乾燥機１２０から排出された１２０〜２００℃の排ガスは排ガス流路に備えたサイクロン１３０とスクラバ１４０に導かれる。サイクロン１３０では排ガスに同伴した固形異物が除去され、スクラバ１４０では急冷によって排ガスから水分が凝縮除去され、さらにデミスタ１５０によってガスに同伴する水分が除去される。４０〜５０℃に下がった排ガスは熱風炉１１０で３００℃〜８００℃に昇温される。

本発明によるガス処理設備１はデミスタ１５０の下流側にガス通流方向に沿って直列に２段連設され、デミスタ１５０を通過した排ガスに含まれるタール等の油分を含む異物が除去される。これによりタール等の油分や灰分が熱風循環ファン１７０のインペラに付着したり、さらに後段の熱風炉１１０の伝熱面に付着堆積したりする事態が回避されるように構成されている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、ガス処理設備１は、ガス通流部２と、フィルタ部材１０と、位置変更機構１１と、洗浄機構１２と、制御装置Ｃ等を備えている。

ガス通流部２は汚泥乾燥機１２０から排出された油分含有ガス（排ガス）を導く略水平姿勢の流路で、排ガス流入管及び流出管が接続される入口及び出口のフランジ径が約１５０ｍｍ、入口と出口のフランジ面間が約５００ｍｍに設定されている。ガス通流部２の中央部にフィルタ部材１０が配置されるろ過用の拡径空間が形成され、当該拡径空間に配置されるフィルタ部材１０によって排ガスに混入した油分を含む異物が除去される。尚、フランジ径やフランジ面間は例示であり、ガス量やフィルタの面積等により決定される。

フィルタ部材１０は排ガスに同伴されるタール等の油分や粉塵を慣性衝突させて分離するための部材で、ＳＵＳ３１６等を用いた金属ワイヤー等の線材を用いてメッシュ状に形成され、一辺が２２０ｍｍの方形の金属網を重ね合わせて厚さ１００ｍｍに構成されている。フィルタ部材１０は周囲が支持フレーム１０ａに固定されている。排ガスがガス通流部２の上流側（以下、「油分回収面」と記す。）からフィルタ部材１０の上流側面に流入して下流側面（以下、「背面」と記す。）に通流する際に、排ガスに同伴する油分等がフィルタ部材１０、主に油分回収面で捕捉される。

尚、フィルタ部材１０を構成する素材やサイズは例示であり、当該素材やサイズに制限されるものではない。線材の材質や太さ、断面形状、メッシュの数はフィルタの圧力損失と捕集効率、洗浄効率を考慮して選定され、金属網に替えて金属製のパンチングメタルでもよい。さらに、ＰＰ，ＰＥ，ＰＶＣ，ＰＴＦＥ等の樹脂材を用いた樹脂網や不織布を採用してもよいし、ビーズ状の樹脂部材をメッシュ容器に充填した充填層をフィルタ部材１０に採用してもよい。

洗浄機構１２はフィルタ部材１０が捕捉した油分を含む異物を洗浄する機構であり、ガス通流部２の拡径空間直下に配置されている。位置変更機構１１はフィルタ部材１０をガス通流部２に配置してガスに同伴する油分を回収する油分回収位置と、フィルタ部材１０を洗浄機構１２に配置して回収した油分を分離する洗浄位置との間で、フィルタ部材１０の位置を変更する機構である。

位置変更機構１１はガス通流部２の拡径空間直上に上部遮蔽部材１１ｅを介して立設された支持部１１ａと支持部１１ａの上端に配置されたエアシリンダ１１ｂと、エアシリンダ１１ｂを圧縮空気で駆動する流体回路ＦＣ（図３，４参照。）を備えたシリンダ機構で構成されている。

エアシリンダ１１ｂのピストン１１ｃ先端部に中空のリンク部材１１ｄが接続され、リンク部材１１ｄの先端部にフィルタ部材１０の支持フレーム１０ａが固定されている。上部遮蔽部材１１ｅにはシール部材を介してリンク部材１１ｄが上下移動する貫通孔が形成され、ピストン１１ｃが引退作動することによりフィルタ部材１０が油分回収位置に位置移動され（図２（ｂ）に、二点鎖線で示されている。）、ピストンが進出作動することによりフィルタ部材１０が洗浄位置に位置移動される（図２（ｂ）に、実線で示されている。）。

フィルタ部材１０を挟んでガス通流部２の上流側及び下流側に圧力センサＧＳが配置され、両センサの差圧によってフィルタ部材１０の汚れの程度をモニタ可能に構成されている。即ち、二つの圧力センサによって差圧センサＰＳが構成されている。

洗浄機構１２は、洗浄槽１３と、異物除去機構１４と、洗浄液供給機構１５と、加熱機構１６を備えている。

洗浄槽１３はフィルタ部材１０を洗浄するための液槽で、洗浄位置でフィルタ部材１０のほぼ全体が洗浄液に浸漬されるように液位が調整されている。本実施形態では、アルカリ洗浄液（濃度約５重量％、温度約４０℃の水酸化ナトリウム水溶液）が用いられている。

洗浄液供給機構１５は給液部１５ａと、排液部１５ｂと、洗浄液循環機構１５ｃと、洗浄液補給部１５ｄを備えている。

給液部１５ａは排液部１５ｂから洗浄液循環機構１５ｃを経由して供給される洗浄液をフィルタ部材１０の背面側から略均等に供給する部位で、水平方向に形成されたスリット状のノズルがフィルタ部材１０の上下方向に沿って複数段配列された洗浄液ヘッダー部で構成されている。各ノズルから供給された所定圧力の洗浄液がフィルタ部材１０の背面側から油分回収面側に流れることによって、フィルタ部材１０に捕捉された油分を含む異物が鹸化されるとともにフィルタ部材１０から離脱して除去される。

このとき、エアシリンダ１１ｂの進出駆動と引退駆動を短い距離で繰り返すことによってフィルタ部材１０を洗浄液中で上下に振動させると、洗浄液により汚れが押されることでフィルタ部材１０に捕捉された油分等の汚れが離脱し易くなり洗浄効率が向上する。即ち、シリンダ機構によって洗浄位置でフィルタ部材１０を加振する加振機構を構成することができる。尚、エアシリンダ１１ｂ以外の加振機構を設けてもよい。例えば、リンク部材１１ｄを軸心周りに正逆回転駆動したり、搖動駆動したりする駆動機構を設けてもよい。このような駆動機構はリンク部材１１ｄに嵌入したギアとギアを駆動するモータ等で構成することができる。

排液部１５ｂは洗浄槽１３に供給された洗浄水を循環供給するために回収する部位で、洗浄液に浮遊する油分や鹸化物等の異物が同伴しないように、液面より下方、本実施形態では洗浄槽１３に形成された給液部１５ａより下方に設けられている。

洗浄液循環機構１５ｃは排液部１５ｂから回収された洗浄液を給液部１５ａ及び後述の異物導出機構１４ｂに循環供給する管路とバルブ機構とポンプとで構成されている（図３、図４参照。）。

洗浄液補給部１５ｄは、洗浄槽１３の液位を略一定に維持するために洗浄液循環機構１５ｃとは別経路で洗浄液を補給する部位で、洗浄槽１３に備えた液位計の値が一定になるように必要に応じて図外の洗浄液タンクから補充供給されるように構成されている。

異物除去機構１４は洗浄液とともに鹸化物や油分等の浮遊物を洗浄槽１３から溢流させる溢流機構１４ａと洗浄液の液面に溢流機構１４ａへ向かう流れを発生させて液面に浮遊する異物を溢流機構１４ａへ導く異物導出機構１４ｂとを備えて構成されている。

溢流機構１４ａから洗浄液が溢流することによって低下した液位を回復させるべく、洗浄液補給部１５ｄによって洗浄液が補充され、溢流機構１４ａの機能が維持される。尚、洗浄液補給部１５ｄは、洗浄液の液面より下方で、溢流機構１４ａよりも下方に位置するので、補充した新しい洗浄液がそのまま溢流機構１４ａに直接流れていかないので洗浄槽１３内の水の汚れを抑制することもできる。

溢流機構１４ａから溢流した洗浄液は、Ｕ字管を通って固液分離装置（図示せず）に排水され、鹸化物等の固形分が除去された後に下水処理設備の原水として供給され、下水として処理される。Ｕ字管とＵ字管に貯留される所定量の洗浄液とによって水封機構が構成され、フィルタ部材１０が配置されるガス通流部２と洗浄槽１３の空間が気密に封止されるように構成されている。尚、固液分離後の洗浄液を上述の洗浄液循環機構１５ｃを介して循環供給するように構成することも可能である。

異物導出機構１４ｂによって供給される洗浄液の流れ方向と給液部１５ａによって供給される洗浄液の流れ方向は平面視で直交するように設定されるとともに、異物導出機構１４ｂによって供給される洗浄液の供給位置が給液部１５ａによって供給される洗浄液の供給位置よりも液面側に設定されているので、洗浄槽内で洗浄液の流れの相互干渉が小さくなり、流れの乱れに起因する洗浄能力の低下及び異物導出能力の低下が回避されている。尚、異物導出機構１４ｂによって供給される洗浄液の流れ方向と給液部１５ａによって供給される洗浄液の流れ方向を平面視で平行になるように設定することで、異物の導出をより効率良くすることもできる。

また、異物導出機構１４ｂとして洗浄液の流れで説明したが、空気など気体による押し流しやスクレーパによる押し出しなど、他の手段であってもよい。

加熱機構１６は洗浄槽１３の底面に配置された３本のヒータで構成され、洗浄槽１３内の洗浄液の温度が約４０℃に維持されるように洗浄液を加熱する熱交換部位である。ヒータの熱源として電気が用いられているが、汚泥焼却炉で発生した高温の排ガス、排ガスと熱交換した温水や蒸気等を用いることも可能である。尚、加熱機構１６は洗浄槽１３の底部に備えることによって洗浄槽１３に浸漬され洗浄されるフィルタ部材１０と干渉することなく設置でき、加熱機構１６の上方に位置するフィルタ部材１０の周囲の洗浄液に効率的に熱伝達し、洗浄液を昇温することができる。

一方のガス処理設備１のフィルタ部材１０が洗浄位置に位置するときに、他方のガス処理設備１のフィルタ部材１０が油分回収位置に位置するように相補的にフィルタ部材１０の位置を制御することにより、長期連続して汚泥乾燥設備１００を稼働させることができるようになる。

図３及び図４に示すように、ガス処理設備１の制御装置Ｃは、差圧センサＰＳの出力が第１所定圧力になると、位置変更機構１１を制御してフィルタ部材１０の位置を油分回収位置から洗浄位置に位置変更する位置変更制御部Ｃ１と、位置変更制御部Ｃ１により洗浄位置に位置変更された後にフィルタ部材１０の背面側から油分回収面側に洗浄液を供給するように給液制御する給液制御部Ｃ２と、差圧センサＰＳの出力が第１所定圧力より低い第２所定圧力になると、給液部１５ａから供給される洗浄液を加熱機構１６で所定温度に加熱する加熱制御部Ｃ３と、を備えている。

フィルタ部材１０への油分の付着量が増加するとフィルタ部材１０に目詰まりが生じて通過ガス流量が低下し、フィルタ部材１０を挟んでガス通流部２の上流側と下流側で圧力差が生じる。位置変更制御部Ｃ１はその圧力差を検知した差圧センサＰＳの出力に基づいてフィルタ部材１０の汚れの程度を推定し、圧力差が第１所定圧力になるとフィルタ部材１０の洗浄時期になったと判断して、フィルタ部材１０の位置を油分回収位置から洗浄位置に自動的に位置変更する。その後、給液制御部Ｃ２はフィルタ部材１０の背面側から油分回収面側に自動的に洗浄液を供給して洗浄する。

また、差圧センサＰＳの出力が第１所定圧力に達した時点で洗浄液が所定温度に達していると低い温度つまり洗浄力が弱い洗浄液で洗浄されるようなことがないので洗浄時間を短縮できるとともに、昇温を待つ必要がなく効率的な洗浄処理ができる。そのために洗浄液を所定温度に加熱するのに要する凡その時間が第２所定圧力から第１所定圧力に達するまでの時間になるように第２所定圧力が設定されている。加熱制御部Ｃ３は第２所定圧力を検知すると温度センサＴＳが約４０℃になるように加熱機構１６を制御する。

二台のガス処理設備１の各制御装置Ｃは互いに通信線で接続され、一方の制御装置Ｃがマスタ制御部として機能し、他方の制御装置Ｃがスレーブ制御部として機能するように設定されている。初期状態でマスタ制御部側のフィルタ部材１０が油分回収位置に位置し、スレーブ制御部側のフィルタ部材１０が洗浄位置に位置するように制御される。

その後、マスタ制御部側の差圧センサＰＳの出力が第２所定圧力に達するとマスタ制御部側の加熱機構１６によって洗浄槽１３内の洗浄液を加熱制御し、第１所定圧力に達するとスレーブ制御部側のフィルタ部材１０を油分回収位置に位置移動させた後にマスタ制御部側のフィルタ部材１０を洗浄位置に位置移動させる。

さらにその後、スレーブ制御部側の差圧センサＰＳの出力が第２所定圧力に達するとスレーブ制御部側の加熱機構１６によって洗浄槽１３内の洗浄液を加熱制御し、第１所定圧力に達するとマスタ制御部側のフィルタ部材１０を油分回収位置に位置移動させた後にスレーブ制御部側のフィルタ部材１０を洗浄位置に位置移動させる。

このような制御を繰り返すことにより、油分を含む排ガスを後流側へ流すことなく連続的に排ガスから油分を除去できるようになり、長期連続して汚泥乾燥設備１００を稼働させることができるようになる。

即ち、上述の制御装置Ｃによって、各ガス通流部の上流側と下流側の圧力差を監視する差圧監視ステップと、差圧監視ステップで圧力差が第１所定圧力になると、位置変更機構を操作してフィルタ部材の位置を油分回収位置から洗浄位置に位置変更する位置変更ステップと、位置変更ステップで洗浄位置に位置変更した後にフィルタ部材に洗浄液を供給するように給液する給液ステップと、が実行される。

また、制御装置Ｃ同士が通信線で接続されることによって、ガス通流部の上流側と下流側の圧力差を監視する差圧監視ステップと、差圧監視ステップで圧力差が第１所定圧力になると、位置変更機構を操作して洗浄位置に位置するフィルタ部材を油分回収位置に移動させるとともに、油分回収位置に位置するフィルタ部材を洗浄位置に相補的に位置変更する位置変更ステップと、位置変更ステップにより洗浄位置に位置変更されたフィルタ部材に対して背面側から油分回収面側に洗浄液を供給するように給液する給液ステップと、が実行される。

アルカリ洗浄液の原料として苛性ソーダが好適に用いられるが、苛性ソーダ以外の原料も利用可能である。尚、汚泥が排出される排水処理場では水処理に苛性ソーダが使われているので苛性ソーダを利用するのが好適である。アルカリ洗浄液の濃度は１重量％以上１５重量％以下の範囲が好ましく、より好ましくは３重量％以上７重量％以下、さらに好ましくは５重量％±１重量％に調製されていることが好ましい。また、アルカリ洗浄液は１０℃以上６０℃以下の範囲に設定されていることが好ましく、より好ましくは３０℃以上５０℃以下、さらに好ましくは４０℃±５℃の範囲に調温されていることが好ましい。

洗浄位置でのフィルタ部材１０の洗浄時間は、油分回収位置で他方のフィルタ部材１０の油分回収時の圧力差が第１所定圧力に達するまでの間であれば、常時洗浄していなくてもよく、一定時間で洗浄を終了してもよい。更に、洗浄の代わりに洗浄位置でフィルタ部材１０を加振させて洗浄しても良い。

時間当たりの油分の付着量に大きな変動が無ければ、経過時間によってフィルタ部材の汚れの程度が推定できる。そこで、制御装置Ｃにフィルタ部材が前記油分回収位置に位置変更された後の経過時間を計時するタイマを備え、タイマにより第１設定時間が計時されると位置変更制御部が位置変更機構を制御してフィルタ部材の位置を油分回収位置から洗浄位置に位置変更するように構成し、位置変更制御部により洗浄位置に位置変更された後に給液制御部がフィルタ部材の背面側から油分回収面側に洗浄液を供給するように給液制御するように構成してもよい。このような経過時間の計時はタイマによると全て自動で行えるので好適であるが、人による計時などタイマによらない計時で行うこともできる。

設定時間を決定するために、初期には圧力差に基づいて位置制御し、位置変更される経過時間を所定数サンプリングして凡その傾向が把握された後に設定時間を決定し、時間によって位置制御するように切替えてもよい。

また、洗浄液を所定温度に加熱するのに要する凡その時間が第２設定時間から第１設定時間に達するまでの時間になるように第２設定時間を設定し、第１設定時間より短い第２設定時間が計時されると、加熱制御部が加熱機構を制御して洗浄液を所定温度に加熱するように構成することも可能である。この場合、タイマの出力が第１設定時間に達した時点で洗浄液が所定温度に達しているため、直ちに洗浄処理ができ、無駄なエネルギーや時間を無くしてランニングコストを低減できるようになる。

上述と同様に、制御装置Ｃ同士が通信線で接続されることによって、差圧センサの出力が第１所定圧力になると、位置変更機構を制御して洗浄位置に位置するフィルタ部材を油分回収位置に位置変更するとともに、油分回収位置に位置するフィルタ部材を洗浄位置に相補的に位置変更する位置変更制御部と、位置変更制御部により洗浄位置に位置変更されたフィルタ部材に洗浄液を供給するように給液制御する給液制御部とを備えた制御装置を構成することができる。

即ち、上述の制御装置Ｃによって、油分回収位置へのフィルタ部材の設置時間をタイマで計時する時間監視ステップと、時間監視ステップで時間が第１設定時間を経過すると、位置変更機構を操作してフィルタ部材の位置を油分回収位置から洗浄位置に位置変更する位置変更ステップと、位置変更ステップで洗浄位置に位置変更した後にフィルタ部材に洗浄液を供給するように給液する給液ステップとが実行される。

また、制御装置Ｃ同士が通信線で接続されることによって、油分回収位置に位置変更された後のフィルタ部材の経過時間をタイマで計時する時間監視ステップと、時間監視ステップで経過時間が第１設定時間になると、位置変更機構を操作して洗浄位置に位置するフィルタ部材を油分回収位置に移動させるとともに、油分回収位置に位置するフィルタ部材を洗浄位置に相補的に位置変更する位置変更ステップと、位置変更ステップにより洗浄位置に位置変更されたフィルタ部材に対して背面側から油分回収面側に洗浄液を供給するように給液する給液ステップとが実行される。

次に、ガス処理設備の第二の実施形態を説明する。
上述した実施形態では、洗浄槽１３に貯留された洗浄液にフィルタ部材１０が浸漬される態様を説明したが、洗浄機構１２はフィルタ部材１０を湿潤状態に維持しつつフィルタ部材１０に洗浄液を供給する洗浄液供給機構を備えていればよく、必ずしも浸漬させる必要はない。

図５に示すように、洗浄槽１３を洗浄液で満たすことなく、洗浄液を噴射供給するノズルを備えた給液部１５ａを備え、洗浄槽１３内のフィルタ部材１０の背面側から油分回収面側に向けて洗浄液を噴射供給するように構成してもよい。

洗浄液によってフィルタ部材１０から除去された鹸化された油分等の異物は洗浄槽１３の底部または底部近傍に設けられた排液部１５ｂを経由して分離機構１８へ導かれ、分離機構１８で汚物が除去された後に洗浄液として循環供給されるように洗浄液循環機構１５ｃを設けてもよい。

分離機構１８として、比重分離法や固液分離法を用いることができる。図５に示す分離機構１８は比重分離法が採用され、洗浄槽１３から引き抜かれた洗浄液を受け入れる受入槽１８ａと、洗浄液を受入槽１８ａの下方から上方へ導く案内板１８ｂとを備えて構成されている。洗浄液よりも比重の小さな異物は案内板１８ｂの下端を通過することなく受入槽１８ａに浮遊し、案内板１８ｂの下端を通過した洗浄液のみが洗浄液循環機構１５ｃによって洗浄液として循環供給されるようになる。固液分離法を採用した分離機構１８として、ろ布やメッシュ等のフィルタ機構を用いたろ過方式を採用することができる。

尚、加熱機構１６は洗浄槽に必ず設ける必要はなく、給液部１５ａから噴射供給する洗浄液を予め加熱する加熱機構を給液部１５ａの前段に設ければよい。例えば、受入槽１８ａに加熱機構を設けて、加熱された洗浄液を給液部１５ａに循環供給してもよい。

以下、ガス処理設備のその他の実施形態を述べる。
第一、第二の実施形態は何れも油分含有ガスを横方向に通流させ、洗浄位置が油分回収位置の下方に設けられた例を説明したが、油分含有ガスを縦方向に通流させ、洗浄位置を油分回収位置の側方に設けてもよい。

図６に示すように、例えば油分含有ガスがガス通流部２を上方から下方へ通流するように構成することができる。この場合、フィルタ部材１０の上側が油分回収面となるため、洗浄液に浸漬して液面に油分を浮遊させることが容易である。

但し、水平方向に直線運動する位置変更機構１１では予め洗浄槽１３に満たされた洗浄液にフィルタ部材１０を浸漬させることは困難であるため、位置変更ステップでフィルタ部材１０を油分回収位置から洗浄位置へ位置変更し、洗浄槽１３とガス通流部２の間をシール部材１７によりシールした後に洗浄槽１３に洗浄液を供給するように構成すればよい。

また、位置変更機構１１にフィルタ部材１０の油分回収面と背面とを反転させる回転機構を備え、油分回収位置で油分が付着した油分回収面が洗浄位置で下側に向くように反転させ、上方の背面側から下方に向けて洗浄液を噴射供給して油分を落下させてもよい。

図７に示すように、油分含有ガスがガス通流部２を下方から上方へ通流するように構成することもできる。この場合、フィルタ部材１０の下側が油分回収面となるため、洗浄液を背面側からフィルタ部材１０に噴射供給して汚れを直接落下させることが容易である。

同様に、位置変更機構１１にフィルタ部材１０の油分回収面と背面とを反転させる回転機構を備え、油分回収位置で油分が付着した油分回収面が洗浄位置で上側に向くように反転させ、洗浄液に浸漬させて油分を液面に浮遊させるように構成してもよい。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、上述したようなシリンダ機構を備えた位置変更機構１１に替えて、電動機Ｍと電動機Ｍにより回転駆動される支軸で位置変更機構１１を構成してもよい。電動機Ｍによって回転駆動される支軸にフィルタ部材１０が取り付けられ、例えば支軸が１８０度回転すると、図８（ａ）に示す油分回収位置と図８（ｂ）に示す洗浄位置との間で位置が切り替わるように構成してもよい。この場合にも、ガスの通流方向は任意に設計変更可能である。

図９（ａ），（ｂ）に示すように、電動機Ｍと電動機Ｍにより回転駆動される支軸で位置変更機構１１を構成し、円盤状に形成されたフィルタ部材１０の中心に支軸を取り付けて、円盤状のフィルタ部材の回転軸心を挟んでそれぞれ異なる領域、例えば１８０度異なる領域にガス通流部２及び洗浄槽１３が配置されるように構成してもよい。

電動機Ｍを連続的に駆動することでフィルタ部材１０が油分回収位置から洗浄位置に連続的に位置変更され、或いは電動機Ｍをステップ的に駆動することでフィルタ部材１０が油分回収位置から洗浄位置にステップ的に位置変更されるようになる。

上述した実施形態ではアルカリ洗浄液を用いてフィルタ部材１０を洗浄する例を説明したが、アルカリ洗浄液に替えて所定温度範囲の温水を用いることも可能である。この場合、油分が洗浄液に浮かぶため、上述した比重分離法を用いて洗浄液と油分を容易に分離することができる。

上述した実施形態では、２台のガス処理設備１が排ガス流路に沿って直列に連設された態様を説明したが、２台以上の複数台を排ガス流路に沿って直列に連設してもよい。

また、図１０に示すように、１台のガス処理設備１のガス通流部に２つのフィルタ部材１０を直列に配設し、双方のフィルタ部材１０を油分回収位置と洗浄位置との間で相補的に移動させるように構成してもよい。同様に、１台のガス処理設備１のガス通流部に３つ以上のフィルタ部材１０を直列に配設して、少なくとも１つのフィルタ部材が油分回収位置に位置するように構成してもよい。

図１１に示すように、汚泥乾燥設備１００の排ガス流路に沿って２台のガス処理設備１を並列に設置し、それぞれのフィルタ部材１０を油分回収位置と洗浄位置との間で相補的に位置切替えしてもよい。この場合、ガス処理設備１の上流側で排ガス流路を分岐し、下流側で合流するように構成するとともに、上流側の分離路にダンパ機構１９０を備え、何れか一方の分岐路に排ガスが流下するように切替えるとともに、排ガスが流下する分岐路に備えたガス処理設備１のフィルタ部材が油分回収位置に位置し、他方の分岐路に備えたガス処理設備１のフィルタ部材が洗浄位置に位置するように位置切替え機構を制御する制御装置を構成すればよい。

例えば、当該制御装置は、油分回収位置に位置する一方のフィルタ部材に対する差圧センサの出力が第１所定圧力になると、洗浄位置に位置する他方のフィルタ部材を油分回収位置に位置移動させた後にダンパ機構１９０を切替え、その後当該一方のフィルタ部材を油分回収位置から洗浄位置に位置移動させるように構成すればよい。

さらに、１台のガス処理設備１のガス通流部に２つのフィルタ部材１０を並列に配設し、それぞれのフィルタ部材が汚泥乾燥設備１００の排ガス流路の分岐路に位置するように設置し、双方のフィルタ部材を油分回収位置と洗浄位置との間で相補的に移動させるように構成してもよい。

上述した各種の実施形態を適宜組み合わせたガス処理設備を構成することも可能である。

尚、単一のフィルタ部材を備えた１台のガス処理設備を用いることも可能である。但し、その場合には、フィルタの洗浄時には油分回収ができないので、それを許容するか汚泥乾燥設備１００を停止させるか二者択一になる。

上述の実施形態ではガス処理設備１が汚泥乾燥設備１００に設置される場合を説明したが、本発明によるガス処理設備１は汚泥乾燥設備１００以外の設備にも適用できることは言うまでもない。例えば、バイオマスのガス化プロセスや炭化プロセスで発生するガス、バイオマスの乾燥化プロセスで発生するガス、石炭の乾留プロセスで発生するガス等の油分含有ガスから油分を回収する必要があるガス処理設備として広く活用できる。

上述した実施形態では、ガス処理設備の上流側にデミスタを設置した態様を説明したが、デミスタは必ずしも設置する必要はない。また、ガス処理設備の下流側に排ガスに同伴する水分を除去するミストセパレータを設けてもよい。

上述した様々な実施形態は、本発明によるガス処理設備の一具体例を説明したに過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

寸法１００ｍｍ×１００ｍｍのＳＵＳ３１６を素材とする金網（１４４メッシュ）を２枚重ねにして構成されたフィルタ部材模擬材にタールを約１０ｇ塗布したものを苛性ソーダ及び温水に浸漬し、油分としてのタールを分離する実験を行った。

図１２に示した実験結果から、温度が４０℃から６０℃の範囲で、濃度５重量％の苛性ソーダ水溶液を洗浄液として用いて３０分間洗浄すると、９０％以上の分離率でタール除去効果が発現することが確認された。また、洗浄液に６０℃の温水を用いて３０分間洗浄すると、８６％の分離率でタール除去効果が発現することも確認された。

種々の濃度範囲、温度範囲、時間範囲で洗浄実験を繰り返した結果、アルカリ洗浄液の濃度は１重量％以上１５重量％以下の範囲が好ましく、３重量％以上７重量％以下がより好ましく、５重量％±１重量％に調製されていることがさらに好ましいこと、アルカリ洗浄液は１０℃以上６０℃以下の範囲に設定されていることが好ましく、３０℃以上５０℃以下がより好ましく、４０℃±５℃の範囲がさらに好ましいことが明らかになった。

１：ガス処理設備
２：ガス通流部
１０：フィルタ部材
１１：位置変更機構
１２：洗浄機構
１３：洗浄槽
１４：異物除去機構
１４ａ：溢流機構
１４ｂ：異物導出機構
１５：洗浄液供給機構
１５ａ：給液部
１５ｂ：排液部
１５ｃ：洗浄液循環機構
１５ｄ：洗浄液補給部
１６：加熱機構
１８：分離機構

Claims

油分含有ガスから油分を回収するフィルタ部材と、前記フィルタ部材を洗浄する洗浄機構とを備えているガス処理設備であって、
前記フィルタ部材全体をガス通流部に配置してガスに同伴する油分を前記フィルタ部材で回収する油分回収位置と、前記フィルタ部材全体を前記洗浄機構に配置して回収した油分を前記フィルタ部材から分離する洗浄位置との間で、前記フィルタ部材の位置を変更する位置変更機構を備え、
前記洗浄位置で前記フィルタ部材を洗浄液と接触させつつ前記フィルタ部材を加振する加振機構を備えているガス処理設備。
前記位置変更機構は前記油分回収位置と前記洗浄位置との間で前記フィルタ部材を進出駆動または引退駆動するシリンダ機構で構成され、
前記洗浄位置で短距離での進出駆動と引退駆動を繰り返す前記シリンダ機構により前記加振機構が構成されている請求項１記載のガス処理設備。
前記洗浄機構は、前記洗浄位置で前記フィルタ部材全体を洗浄液に浸漬する洗浄槽を備えている請求項１または２記載のガス処理設備。
前記洗浄機構は、前記洗浄位置にある前記フィルタ部材に対して洗浄液に浸漬させることなく背面側から油分回収面側に向けて洗浄液を噴射供給する給液部を備えている請求項１または２記載のガス処理設備。
油分含有ガスから油分を回収するフィルタ部材と、前記フィルタ部材を洗浄する洗浄機構とを備えているガス処理設備の運転方法であって、
前記フィルタ部材全体をガス通流部に配置してガスに同伴する油分を前記フィルタ部材で回収する油分回収位置と、前記フィルタ部材全体を前記洗浄機構に配置して回収した油分を前記フィルタ部材から分離する洗浄位置との間で、前記フィルタ部材の位置を変更する位置変更ステップを備え、
前記洗浄位置で前記フィルタ部材を洗浄液と接触させつつ前記フィルタ部材を加振する加振ステップを備えているガス処理設備の運転方法。