JP6903395B2

JP6903395B2 - 排ガス処理装置

Info

Publication number: JP6903395B2
Application number: JP2015169285A
Authority: JP
Inventors: 智雄大川
Original assignee: 集塵装置株式会社
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: JP2017042745A

Description

本発明は、加硫装置やビニールフィルム製造装置などから排出される排ガスに含まれるオイルミストなどの油成分を除去するとともに、除去に要するコストの低減を図る排ガス処理装置に関する。

例えば、ゴムなどの製造工程において、弾性や強度を得るために硫黄を配合してゴムを加熱して架橋反応を生じさせる加硫が行われている。この加硫は加硫装置における加硫炉内で行われ、この工程においてオイルミストが生じる。このオイルミストを含むガスをそのまま加硫装置から排出してしまうと種々の問題が生じる。

すなわち、オイルミストなどの油成分を含む排ガスをそのまま排出した場合には、大気を汚染してしまうことになる。また、加硫装置内部や排出管などに凝着したオイルミストなどの油成分が発火し火災を生じさせる場合がある。

そこで、オイルミストなどの油成分を含むガスの排出にあたり、油成分を吸着除去してからガスを排出する装置がある。例えば、特許文献１には、活性炭やゼオライトなどの多孔質吸着剤を表面にプリコートさせたバグフィルタによりガスをろ過するガス処理装置が開示されている。

特開平１１−２７６８４６号公報

特許文献１のガス処理装置は、ガス中のオイルミストなどの油成分を吸着剤が吸着除去することで、上述した発火や火災という問題を解消し得る。ところで、このガス処理装置においてオイルミストなどの油成分を吸着した吸着剤は、バグフィルタの表面から脱落させて再生工程に供される。再生工程において、吸着剤は加熱空気又は加熱水蒸気により間接的に加熱され油成分が脱離し、さらに油成分をセパレータで分離回収することで再生する。再生した吸着剤は再度プリコートに利用される。

ここで、バグフィルタの表面にプリコートされる吸着剤層の厚みは１５〜３５ｍｍに及ぶ。そして、ろ過の圧力損失が上昇し、ろ過が進まなくなるとプリコートさせた吸着剤を脱落させて再生工程へ送る。ここで、圧力損失の上昇はバグフィルタ表面に吸着剤をプリコートさせてなる吸着剤層のごく表層の吸着剤が油成分を吸着することによってもたらされている。すなわち、吸着剤層を形成する吸着剤のうちごく表層に位置する吸着剤以外の吸着剤はほとんど油成分を吸着していない状態である。にもかかわらず吸着剤層を形成する吸着剤はすべて再生工程へ送られる。したがって、再生の必要のない吸着剤に対して再生処理を施すという無駄なことにエネルギーを消費していることになる。吸着剤の再利用は省資源の観点から重要であるが、再利用のための消費エネルギーについても抑制することが望まれる。

そこで、上記課題を解決するために本発明において、以下の排ガス処理装置などを提供する。すなわち、油成分を含む排ガスをフィルタにてろ過処理するための排ガス処理装置であって、油成分を吸着するためのろ過助剤を保持するろ過助剤保持部と、ろ過助剤保持部に保持されたろ過助剤を表面吸着のために前記フィルタに供給するろ過助剤供給部と、前記フィルタに表面吸着しているろ過助剤を回収してろ過助剤保持部に戻入するろ過助剤戻入部と、を有する排ガス処理装置を提供する。

また、上記いずれかの構成を備え、ろ過助剤供給部は、送風にてろ過助剤を供給するための送風供給手段を有する排ガス処理装置を提供する。また、上記いずれかの構成を備え、ろ過助剤戻入部は、送風にてろ過助剤を戻入するための送風戻入手段を有する排ガス処理装置を提供する。また、上記いずれかの構成を備え、ろ過助剤供給部は、スクリューコンベアにてろ過助剤を供給するためのスクリュー供給手段を有する排ガス処理装置を提供する。また、上記いずれかの構成を備え、フィルタの圧力損失を測定する圧力損失測定部をさらに有する排ガス処理装置を提供する。

本発明により、ろ過助剤の再生を行うことを要せず、保持するろ過助剤の吸着能を十分に使いつくすことでランニングコストを抑えた排ガス処理装置を提供することができる。

本実施形態の排ガス処理装置の一例を示す概念図本実施形態の排ガス処理装置のろ過処理試験を行った結果を示す図本実施形態の排ガス処理装置のろ過処理試験を行った結果を示す図ゴム二次加硫炉と組み合わせて排ガス処理システムを構成した一例を示す概念図

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
＜実施形態＞
＜概要＞

上述したようにろ過フィルタの表面にプリコートさせたろ過助剤のうち、オイルミストなどを吸着することにより汚染され吸着能が低下するろ過助剤は、プリコートしたろ過助剤層のごく表層に位置するろ過助剤に限られる。そこで、プリコートさせたろ過助剤を一旦ろ過フィルタから剥離し、汚染されたろ過助剤とさほど汚染されていないろ過助剤とをひとまとめに回収し、再度プリコートのためにろ過フィルタに供給する。

ここで、ろ過助剤は粉体又は粒体であるため、回収から再度プリコートされるに至る過程のなかで、汚染されたろ過助剤とさほど汚染されていないろ過助剤とが自然に混ざり合う。回収されるろ過助剤のうち汚染されたろ過助剤はわずかであるため、混ざり合うことで汚染されたろ過助剤がろ過助剤全体のなかで分散する。これによりろ過助剤全体としての吸着能低下の度合いはわずかなものとなる。

したがって、回収したろ過助剤を再度プリコートのためにろ過フィルタに供給したとしてもわずかしかろ過処理の能力低下をもたらすことはなく、回収から再供給を繰り返しながらろ過処理を継続することができる。また、汚染されたろ過助剤を分散させながら過助剤全体を繰り返し用いることにより、ろ過助剤全体としての吸着能を無駄なく使い切ることができる。
＜構成＞

本実施形態は、油成分を含む排ガスをフィルタにてろ過処理するための排ガス処理装置であって、主たる構成として、油成分を吸着するためのろ過助剤を保持する「ろ過助剤保持部」と、ろ過助剤保持部に保持されたろ過助剤を表面吸着のためにフィルタに供給する「ろ過助剤保持部」と、フィルタに表面吸着しているろ過助剤を回収してろ過助剤保持部に戻入する「ろ過助剤戻入部」とを有する。各部を構成するための具体的手段について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の排ガス処理装置の具体例の一つを示す概念図である。

まず、本実施形態の排ガス処理装置がろ過処理の対象としているのは油成分を含む排ガスである。具体的には油煙やオイルミストあるいはタールなどの気体状又は液滴状の油成分が含まれる排ガスである。このような排ガスを排出する装置としては、例えば、ゴム二次加硫炉、プラスティックのテンター工程加熱炉、電気絶縁ワニス加熱硬化炉、モリブデンやタングステンなどの金属鍛造装置、織物の仕上げ剤として添加されたシリコンオイルを加熱により除去する装置などを挙げることができる。

なお、金属鍛造装置からの排ガスにはモリブデンやタングステンなどの酸化金属粉が油煙のなかに含まる。本実施形態の排ガス処理装置は、このような酸化金属粉などの粒子状物質を油成分とともに含む排ガスについてもろ過処理の対象としている。

図１に示すように、「排ガス処理装置」（０１００）は、排ガスのろ過処理を行うための「フィルタ」（０１０１）を備える「ろ過室」（０１０２）と、ろ過室に排ガスを導入するための「排ガス導入口」（０１０３）と、ろ過後のガスをろ過室外に排出するための「排出口」（０１０４）を有する。ろ過室は、複数のフィルタを保持する「フィルタ保持部」（０１０５）により、上下に分画されている。フィルタの数は処理量に応じて適宜定めればよい。ろ過室の上側には、排出口の他に「噴出ノズル」（０１０６）を有している。噴出ノズルは「圧縮空気槽」（０１０７）から供給される圧縮空気をフィルタの内側に噴出するための手段である。

ろ過室の底部には、「ろ過助剤収納容器」（０１０８）がろ過室の底部と連通して備わる。また、ろ過助剤収納容器の底部には収納されている「ろ過助剤」（０１０９）を「排ガス道入管」（０１１０）に搬送供給するための「スクリューコンベア」（０１１１）が備わる。このスクリューコンベアはろ過助剤の定量供給を可能にするとともに、スクリューによる搬送に伴いろ過助剤の撹拌をすることで汚染されたろ過助剤を分散させることにも寄与する。ろ過助剤収納容器は、本装置を構成するろ過助剤保持部に該当する。

続いて、本装置による排ガスのろ過処理を説明する。排出口と導通している「ファン」（０１１２）により「排ガス」（０１１３）を排ガス道入管から吸引導入してろ過処理を行う。排ガスを導入してろ過処理を開始する前にファンを駆動させ、ろ過助剤のみを排ガス導入管から吸引導入しフィルタに表面吸着させる。

ろ過助剤は、例えば珪藻土粉とゼオライト粉とを混合して用いることができる。また、フィルタは、織布や不織布を濾材として用いるバグフィルタや、コイルバネの隙間によりろ過を行うバネ式フィルタなどを用いることができる。

珪藻土は珪藻の殻の化石であり0.1〜1.0μmの細孔をもつ多孔質材であり、ろ過助剤としては平均粒径が10.0μm〜50.0μmの珪藻土粉を用いるのが好ましい。また、ゼオライトはアルミノケイ酸塩のなかで結晶構造中に比較的大きな空隙を持つものをいい0.2〜1.0 nmの細孔をもつ多孔質材であり、ろ過助剤としては平均粒径が1.0μm〜10.0μmのゼオライト粉が好ましい。なお、人工のゼオライト粉であってもよい。以上のとおり、ゼオライト粉は珪藻土粉よりも粒径が小さいことが好ましい。

珪藻土粉はゼオライト粉を保持するとともに濾過フィルタの目詰まりや汚染を防止し有効ろ過面積を拡大する。また、比重が軽いため濾過フィルタに堆積しやすい。また、剥離性に優れるため、バグフィルタの洗浄などのメンテナンスを容易にする。また、ゼオライト粉は微細な細孔により優れた油成分吸着能を有する。なお、珪藻土粉およびゼオライト粉はとくに好適なろ過助剤として挙げたもので、パーライト、セルロース、活性炭、活性コークス、アルミナなどを用いてもよい。

ろ過助剤として珪藻土粉とゼオライト粉とを混合して用いる場合には、その混合比は重量比にて珪藻土粉を概ね１５〜２５％とし、ゼオライト粉を概ね７５〜８５％とすることが好ましい。珪藻土粉が多くなれば排ガス中の油成分の吸着力を大きくすることが可能となるが、その一方珪藻土粉が少なくなりすぎると、フィルタとの剥離性の低下や有効ろ過面積の減少などをもたらしかねない。これらのことを鑑みると上述した混合比が好ましい。

また、ろ過助剤の供給量は、フィルタの表面積（１ｍ^２）当たりのろ過助剤の表面吸着量が２００ｇから３００ｇとなるように供給することが好ましい。供給量が少なすぎると有効なろ過処理を行う妨げとなる場合があり、また、供給量が多すぎるとフィルタの圧力損失が高くなり処理速度の低下やろ過処理に要するエネルギー量の増大をもたらし得るからである。

ろ過助剤の供給は、ろ過助剤収納容器に備わるスクリューコンベアの搬送によりガス導入管に供給しているが、この態様に限定されるものではない。例えば、ろ過助剤収納容器とガス導入管との間に何らかの弁を設け、その弁の開閉により適量のろ過助剤を供給するようにしてもよい。弁の開栓とファンの駆動による送風にてろ過助剤はろ過助剤収納容器から排ガス道入管に吸引され、さらにフィルタへ導入される。本装置を構成するろ過助剤供給部は、ろ過助剤収納容器と連通するスクリューコンベアやろ過助剤収納容器とガス導入管との間に備わる弁やガス導入管及びろ過助剤を吸引するためのファンなどのより実現される。

排ガスの取入れは上述した適量のろ過助剤がフィルタに表面吸着した状態となってから行う。導入された排ガスはフィルタに表面吸着したろ過助剤により含有油成分が吸着されろ過されたガスが排出口から排出される。

なお、

ろ過処理を継続すると時間経過に伴いフィルタのろ過処理能力が徐々に低下する。そこで、所定時間ろ過処理を行ってから表面吸着しているろ過助剤を回収してろ過助剤収納容器に戻し入れる。ろ過助剤を戻し入れるための手段として、例えば、図示する「噴出ノズル」（０１０６）がある。

噴出ノズルは、「圧縮空気槽」（０１０７）から供給される圧縮空気を噴出しフィルタの内側に対する送風によりフィルタ外側表面に吸着しているろ過助剤を剥離させる。剥離したろ過助剤はろ過助剤収納容器に回収される。なお、モータなどの動力を用いてフィルタに衝撃を与えてろ過助剤を剥離するように構成してもよい。このように本装置のろ過助剤戻入部は、例えば、噴出ノズルと圧縮空気槽などにより実現することができる。

複数のフィルタを備える場合に、ろ過助剤の剥離はすべてのフィルタに対して一度に行うのではなく部分的に順番に行うことが連続してろ過処理を行ううえで好ましい。例えば、２４本のフィルタを備える場合には、総数の四分の一である６本を一単位とし４回に分けて順番に剥離させる。剥離させる頻度は、排ガスの量や態様などの諸条件に応じたものとなるが、５分間隔から３０分間隔で剥離が行われるようにすることが考えられる。

フィルタから剥離し、ろ過助剤収納容器に回収されたろ過助剤は、再び排ガス導入管を介してフィルタに表面吸着する。スクリューコンベアを備える場合には、排ガス道入管に搬送される前の段階でスクリューの撹拌作用により汚染されたろ過助剤とさほど汚染されていないろ過助剤とが混合する。

また、スクリューコンベアを備えない場合であっても、排ガス導入管内にはファンにより例えば秒速１５ｍを超えるような風速で排ガスが流通しているため、排ガス道入管内に搬送されたろ過助剤は直ちに分散しながらフィルタへ到達する。このような過程を経て再びフィルタに表面吸着したろ過助剤層は、先のろ過処理により汚染し吸着能が低下したろ過助剤が分散しているため、ろ過助剤層全体としての吸着能の低下はごくわずかに止まるためろ過処理に何ら支障を来さない。

ここで、本装置が保持するろ過助剤の総量に対して、フィルタに表面吸着するろ過助剤が多くても８５％程度となるようにろ過助剤を保持することが好ましい。すなわち、フィルタから剥離されろ過助剤収納容器から排ガス道入管を経由して再度フィルタに吸着するまでの循環経路に存在するろ過助剤が、保持するろ過助剤総量の少なくとも１５％程度となるようにすることが好ましい。このように配分した場合、フィルタからろ過助剤の剥離を断続的に行う一方で、再びフィルタに表面吸着されるためのろ過助剤が途切れることなく供給される。したがって、本装置にて使用される過助剤は、フィルタ表面に吸着されているときと循環経路内にいるときとを繰り返すことになる。そのため、本装置に供されるろ過助剤は、全体として緩やかでかつ満遍なく吸着能が低下し、全体としての吸着能の低下が許容することができないほどに至るまでろ過処理を有効に継続することができる。

また、本装置において、フィルタの圧力損失を測定する圧力損失測定部を備えることも好ましい。上述したようにフィルタに表面吸着したろ過助剤を剥離させながらろ過処理をある程度長い時間継続していくと、徐々にフィルタの圧力損失が上昇する。この圧力損失の上昇は、吸着能の低下がろ過助剤の全体に及んでいることなどを意味する。したがって、圧力損失が上昇し、所定の値に到達した場合にはろ過処理を停止して、ろ過助剤の全量を入れ替えることが好ましい。

この所定の値は処理対象となる排ガスの量や態様などに応じたものとなるが、ろ過処理を開始するときの圧力損失を１．０ｋＰａ程度に設定した場合には、圧力損失が１．５ｋＰａ程度まで上昇したことをもってろ過助剤の入れ替えを行うことが考えられる。圧力損失測定部を備えることにより、ろ過助剤の吸着能を十分に使い切るとともに、適切なタイミングでろ過助剤の入れ替えを行うことができる。

以上の通り、本実施形態の排ガス処理装置によれば、保持するろ過助剤が全体として汚染し吸着能が低下するまで、新たなろ過助剤を供給することや汚染したろ過助剤の再生工程を要することなく繰り返しろ過処理を行うことができる。したがって、余分なコストを要することなく、初めに供給したろ過助剤全体の吸着能を使い切るまで有効なろ過処理を行うことが可能である。

図２及び図３は、本実施形態の排ガス処理装置のろ過処理試験を行った結果を示す図である。図２は、フィルタ単位面積当たりのろ過助剤の表面吸着量を３００ｇ／ｍ^２として行った結果である。また、図３は、フィルタ単位面積当たりのろ過助剤の表面吸着量を２００ｇ／ｍ^２として行った結果である。油煙の発生原としては食用油を加熱して沸騰させた。また、６本のフィルタによりろ過処理を１時間行い、ろ過助剤剥離のための圧縮空気の噴出はフィルタ２本ずつ行い、その間隔を１０分とした。

油煙等の除去率は、表面吸着量を３００ｇ／ｍ^２とした場合には９９．８％であり、表面吸着量を２００ｇ／ｍ^２とした場合には９９．３％であった。比較的短時間での試験結果であるが有効なろ過処理が行われたことが判明した。また、開始時に１．０ｋＰａに設定した圧力損失は、１時間のろ過処理を行った後において１．１ｋＰａに満たなかった。したがって、当初に供給したろ過助剤による長時間でのろ過処理を行い得ることも判明した。

また、本実施形態の排ガス処理装置を、ゴム二次加硫炉やプラスティックのテンター工程加熱炉などのような油成分を含む排ガスを排出する装置と組み合わせて排ガス処理システムとして構成してもよい。

図４は、ゴム二次加硫炉と組み合わせて排ガス処理システムを構成した一例を示す概念図である。図示するように、「排ガス処理システム」（０４００）は、「排ガス処理装置」（０４０１）と「加硫装置」（０４０２）とからなる。

加硫装置は、一以上の「加硫炉」（０４０４）と「ヒータ」（０４０３）などの加熱装置とが備わる。「ファン」（０４０５）は、加硫炉からの排ガスを排ガス処理装置に導入するとともに、ろ過処理後のガスを加硫装置に備わるヒータへ供給し排熱の再利用を行っている。上記の試験結果に示された通り、排ガス処理装置によるろ過処理後のガスは十分に浄化されているためそのまま再利用することが可能である。
＜効果＞

本実施形態の排ガス処理装置により、ろ過助剤の再生を行うことを要せず、保持するろ過助剤の吸着能を十分に使いつくすことでランニングコストを抑えた排ガス処理装置を提供することができる。

０１００排ガス処理装置
０１０１フィルタ
０１０２ろ過室
０１０３排ガス導入口
０１０４排出口
０１０５フィルタ保持部
０１０６噴出ノズル
０１０７圧縮空気槽
０１０８ろ過助剤収納容器
０１０９ろ過助剤
０１１０排ガス道入管
０１１１スクリューコンベア
０１１２ファン
０１１３排ガス

Claims

油成分を含む排ガスを複数のフィルタにてろ過処理するための排ガス処理装置であって、
油成分を吸着するためのろ過助剤を保持するろ過助剤保持部と、
ろ過助剤保持部に保持されたろ過助剤を表面吸着のために前記フィルタに供給するろ過助剤供給部と、
前記フィルタに表面吸着しているろ過助剤を剥離して回収してろ過助剤保持部に戻入するろ過助剤戻入部と、
ろ過助剤の吸着能を十分に使い切ることともに、適切なタイミングでろ過助剤の入れ替えを行うためにフィルタの圧力損失を測定する圧力損失測定部と、
を有し、
ろ過助剤保持部が保持するろ過助剤は、平均粒径が1.0μm〜10.0μmのゼオライト紛と、ゼオライト紛を保持するための平均粒径が10.0μm〜50.0μmの珪藻土紛との混合物であり、その混合比は重量比にて珪藻土粉を１５〜２５％としゼオライト粉を７５〜８５％として全量となり、
ろ過助剤供給部は、
前記ろ過処理中において前記複数のフィルタに表面吸着しているろ過助剤の量が、排ガス処理装置が保持するろ過助剤の総量の多くても８５％となるようにろ過助剤を供給し、
前記フィルタの表面に吸着されるろ過助剤層の厚みが１５〜３５ｍｍとなり、フィルタ表面積（１ｍ^２）当たりのろ過助剤の表面吸着量が２００ｇ〜３００ｇとなるように供給し、
ろ過助剤戻入部は、前記剥離を前記複数のフィルタのすべてに対して一度に行うのではなく部分的に順番に行う排ガス処理装置。
ろ過助剤供給部は、送風にてろ過助剤を供給するための送風供給手段を有する請求項１に記載の排ガス処理装置。
ろ過助剤戻入部は、送風にてろ過助剤を戻入するための送風戻入手段を有する請求項１又は２に記載の排ガス処理装置。
ろ過助剤供給部は、スクリューコンベアにてろ過助剤を供給するためのスクリュー供給手段を有する請求項１から３のいずれか一に記載の排ガス処理装置。