JPH04298220A - 排ガス処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダスト含有排ガス又は
ディーゼルエンジン排ガス・ボイラ排ガスのようにダス
ト、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスをダン
パーを切り替えることにより多数の粒子充填層に通して
、集じんと、粒子充填層内に捕集されたダストの焼却・
除去とを同時、かつ連続的に行なう排ガス処理方法及び
装置、さらには、ダストとともに硫黄酸化物もしくは窒
素酸化物、または硫黄酸化物及び窒素酸化物をも同時に
連続的に除去する排ガス処理方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジン排ガス中のダ
スト除去方法としては、発泡セラミックなどの多孔質フ
ィルターによるろ過集じんが主流である。この方法では
、フィルター内に捕集されたダストによって、フィルタ
ーの目詰まりが進行し、通気抵抗が一定値以上に高くな
ると、排ガスを切り換え捕集されたダストを焼却・除去
することによって、フィルターを再生する。

【０００３】また、特開平１−１５９０３４号公報には
、ディーゼルエンジン排ガスの煙道中にアンモニアガス
を注入し、その後、消石灰とバナジウム酸化物を担持し
たγ‐アルミナ又はアナターゼ型チタニアの粉末を噴射
し、つぎに、排ガス後流にセラミックスフィルターを設
けて、排ガス中の粉末及び燃焼ばいじんを捕集するとと
もに、この捕集灰の層を排ガスが通過するようにして脱
硝する方法が記載されている。また、特開昭６１−１１
１１２８号公報、１１１１２９号公報には、灰分、塩化
水素、窒素酸化物、硫黄酸化物を含む焼却炉排ガス処理
装置として、多孔質セラミック材の排ガス流入面側に目
詰まり防止用の特殊反応助剤プリコート層を介して、消
石灰又は炭酸カルシウム及び塩化カルシウムを含む固形
物層を形成し、排ガス流出面側に窒素酸化物除去用触媒
層を設けた装置が記載されている。さらに、特開昭６０
−１８５８２号公報には、石炭ガス化ダーティガス入口
及び石炭ガス化クリーンガス出口を有する反応塔内に、
２枚の通気性支持体間に充填された脱硫・集じん層を形
成し、この反応塔の下側に、再生剤入口及び反応ガス出
口を有する再生塔を設置し、この再生塔内に２枚の通気
性支持体を対設し、これらと脱硫・集じん層とを切替バ
ルブを介して接続し、再生塔の下部にシールバルブを介
してダスト分離機を接続した石炭ガス化ガス脱硫・集じ
ん装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の多孔質フィ
ルターを用いる方法は、つぎのような問題点を有してい
る。 （１）　　フィルターの圧力損失が、ダスト堆積に伴っ
て連続的に上昇する。間欠的に再生することによって、
フィルターの圧力損失は回復するが、エンジン背圧が一
定値とならないため、エンジンの運転に悪影響を及ぼす
。 （２）　　多孔質フィルターを再生するために、排ガス
を切り換える必要があり、また、複数のフィルターを並
列に設置する必要がある。 （３）　　多孔質フィルターを再生するために、ダスト
を焼却する際、フィルター温度が過度に上昇するとフィ
ルターが破損したり、焼結の進行によってフィルター気
孔が潰れる。このため、低温で燃焼させるための触媒担
持や、微妙な燃焼コントロールを行なう必要がある。 （４）　　ダストの燃焼残分が気孔内に残存するため、
フィルターの圧力損失は完全には回復しない。 （５）　　硫黄酸化物、窒素酸化物は、別途処理するこ
とが必要である。また、特開平１−１５９０３４号公報
記載の方法においても、上記と同様の問題点を有してい
る。また、特開昭６１−１１１１２８号公報、１１１１
２９号公報には、焼却炉排ガスから、ダストとともに窒
素酸化物を除去することが記載されているが、この場合
も、多孔質セラミックフィルターを使用するものであり
、上記と同様の問題点を有している。さらに、特開昭６
０−１８５８２号公報記載の石炭ガス化ガス脱硫・集じ
ん装置においては、装置本体内に１個の脱硫・集じん層
を設けるものであるので、固定層として使用する場合は
、複数基の装置を設置しなければならない。また、石炭
ガス化ガス中のダスト及びＨ２Ｓを除去するものであり
、ダスト、ＳＯｘ、ＮＯｘを含む排ガスの除去に関して
は、何も記載されていない。

【０００５】本発明は、上記の諸点に鑑みなされたもの
で、多数の粒子充填層に排ガスを順次通過させて、排ガ
ス中のダストを捕集した後、粒子充填層に再生ガスをダ
ンパーを切り替えることにより順次流して、粒子間に捕
集されたダストを焼却するように構成することにより、
排ガス中のダスト、又は排ガス中のダスト及び硫黄酸化
物もしくは窒素酸化物、又は排ガス中のダスト、硫黄酸
化物及び窒素酸化物を効率よく連続的に除去することが
できる排ガス処理方法及び装置を提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【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、請求項１の排ガス処理方法は、図１〜図５に示す
ように、つぎの（ａ）〜（ｆ）の工程、すなわち、（ａ
）　　多数の粒子充填層に排ガスを通過させて、排ガス
中のダストを捕集する工程、（ｂ）　　粒子充填層に再
生ガスをダンパーを切り替えることにより流して、粒子
間に捕集されたダストを焼却する工程、（ｃ）　　粒子
充填層の下端から灰分含有粒子を排出する工程、（ｄ）
　　排出される灰分含有粒子を、粒子と灰分とに分離す
る工程、（ｅ）　　分離された粒子を粒子充填層の上端
に接続された粒子ホッパーに循環する工程、（ｆ）　　
前記（ｃ）工程と同時に、又は（ｃ）工程についで、粒
子ホッパーから粒子を送入して充填層を形成する工程、
とを包含することを特徴としている。

【０００７】また、上記の排ガス処理方法において、粒
子の少なくとも一部を脱硫活性を有する粒子として、ダ
ストの除去とともに硫黄酸化物を除去するようにしたり
、粒子の少なくとも一部を脱硝活性を有する粒子とし、
排ガス中に還元剤を添加して、ダストの除去とともに窒
素酸化物を除去するようにしたり、粒子の少なくとも一
部を脱硫活性を有する粒子及び脱硝活性を有する粒子と
し、排ガス中に還元剤を添加して、ダストの除去ととも
に硫黄酸化物及び窒素酸化物を除去するようにしたり、
粒子の少なくとも一部を同時脱硫・脱硝活性を有する粒
子とし、排ガス中に還元剤を添加して、ダストの除去と
ともに硫黄酸化物及び窒素酸化物を除去するようにする
ことができる。なお、還元剤としては、アンモニア、炭
化水素などが用いられる。

【０００８】請求項６の排ガス処理装置は、図１〜図３
に示すように、縦方向の２枚の通気性支持体１０、１０
間に粒子を送入して形成される粒子充填層１２と、粒子
充填層１２を複数枚並列に収納する装置本体１４と、粒
子充填層１２の上端に粒子フィーダー１６を介して接続
される粒子ホッパー１８と、粒子充填層１２の下端に粒
子切出し装置２０を介して接続される灰分離装置２２と
、灰分離装置２２と粒子ホッパー１８とを接続する再生
粒子循環手段２４と、隣接する粒子充填層１２、１２間
に設けられる仕切板２６と、装置本体１４において、粒
子充填層１２の並列設置方向に設けられる排ガスダクト
２８、処理ガスダクト３０、再生ガスダクト３２及び再
生オフガスダクト３４と、各ダクト及び装置本体におい
て、仕切板２６と粒子充填層１２との間に設けられるガ
ス通路３６と、ガス通路３６に設けられるダンパー３８
と、ダンパー３８を開閉制御する駆動装置４０と、を包
含することを特徴としている。

【０００９】また、請求項７の排ガス処理装置は、図４
及び図５に示すように、縦方向の２個の同心円筒状通気
性支持体４２、４４間に粒子を送入して形成される中空
円筒状の粒子充填層４６と、粒子充填層４６を同心に収
納する中空円筒状の装置本体４８と、粒子充填層４６の
上端に粒子フィーダー１６を介して接続される粒子ホッ
パー１８と、粒子充填層４６の下端に粒子切出し装置２
０を介して接続される灰分離装置２２と、灰分離装置２
２と粒子ホッパー１８とを接続する再生粒子循環手段２
４と、装置本体４８の外筒表面に円周方向に設けられる
排ガスダクト２８及び再生オフガスダクト３４と、装置
本体４８の内筒表面に円周方向に設けられる処理ガスダ
クト３０及び再生ガスダクト３２と、装置本体４８の外
筒と内筒との間に放射状に設けられる多数の縦方向の仕
切板５０と、装置本体４８の外筒、内筒及び各ダクトに
おいて、隣接する仕切板５０、５０の間に設けられるガ
ス通路３６と、ガス通路３６に設けられるダンパー３８
と、ダンパー３８を開閉制御する駆動装置４０と、を包
含することを特徴としている。

【００１０】

【作用】まず、多数の粒子充填層１２又は４６に排ガス
がダンパー３８の切替えにより順次導入され、排ガス中
のダストが捕集される。ついで、ダンパー３８が切り替
えられて、粒子充填層に空気、酸素、処理済み排ガスな
どの酸素含有気体である再生ガスが順次導入されて、粒
子間に捕集されたダストが燃焼する。ダンパー３８の切
替えは、駆動装置４０とタイマー（図示せず）とを連動
させて順次定期的に行なうか、又は、粒子充填層の前後
の差圧を測定し、この差圧の値が一定値以上になると順
次再生工程に切り替え、差圧の値が一定値未満になると
ガス処理工程に切り替えるなどの方法により行なわれる
。また、ガス処理工程と再生工程とをそれぞれ複数回繰
り返した後、充填粒子を排出するか、又は、ガス処理工
程と再生工程とをそれぞれ１回とし、この再生工程が終
わった後に、充填粒子を排出するようにする。粒子充填
層１２又は４６の下部から排出される灰分含有粒子は灰
分離装置２２へ導入されて、粒子と灰分とに分離され、
分離された再生粒子は粒子充填層の上部の粒子ホッパー
１８に循環され、再使用に供される。ここで、粒子の一
部又は全部を脱硫活性を有する粒子とすることにより、
ダストと同時にＳＯｘも除去される。また、粒子の一部
又は全部を脱硝活性を有する粒子とすることにより、ダ
ストと同時にＮＯｘも除去される。また、粒子の一部又
は全部を脱硫活性を有する粒子及び脱硝活性を有する粒
子とするか、又は同時脱硫・脱硝活性を有する粒子とす
ることにより、ダストと同時にＳＯｘ、ＮＯｘも除去さ
れる。

【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
る構成機器の形状、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。 実施例１ 図１〜図３において、１０は金網、パンチングメタル、
多孔板、ルーバーなどの通気性支持体で、縦方向（鉛直
方向）に設けられる。対設される２枚の通気性支持体１
０、１０間に粒子が送入されて粒子充填層１２が形成さ
れる。１４は装置本体で、粒子充填層１２が複数枚並列
に収納される。例えば、ディーゼルエンジン排ガスは、
圧力が高くないので、排ガス処理に要する圧力損失を大
きくとることができない。このため、図２に示すように
、粒子充填層１２の薄い層を複数枚設け、各層をダンパ
ーにより順次切り替えることにより、連続運転できるよ
うに構成する。多層にすることにより、ダスト捕集によ
る差圧変化が平均化され、その結果、排ガスの圧力変動
が小さくなりディーゼルエンジンへの影響が小さくなる
。

【００１２】各粒子充填層１２の上端には、粒子フィー
ダー１６を介して粒子ホッパー１８が接続され、各粒子
充填層１２の下端に粒子切出し装置２０を介して灰分離
装置２２が接続される。灰分離装置２２と粒子ホッパー
１８とは、再生粒子循環手段２４を介して接続される。 この再生粒子循環手段２４としては、ベルトコンベア、
バケットエレベーター、気流搬送などの粒子輸送手段な
どが用いられる。粒子充填層１２は間隔を有するように
複数枚並列に配置され、隣接する粒子充填層間に鉛直方
向の仕切板２６が設けられる。装置本体１４において、
粒子充填層１２の並列設置方向に、排ガスダクト２８、
処理ガスダクト３０、再生ガスダクト３２及び再生オフ
ガスダクト３４が設けられる。また、各ダクト及び装置
本体において、仕切板２６と粒子充填層１２との間にガ
ス通路３６が開口して設けられ、そして、各ガス通路３
６にダンパー３８が設けられ、さらに、各ダンパー３８
にエアシリンダー、油圧シリンダー、モーターなどの駆
動装置４０が連結される。図１及び図２では、装置本体
１４の一方の側面において、再生ガスダクト３２の下側
に処理ガスダクト３０が設けられ、装置本体１４の他方
の側面において、再生オフガスダクト３４の下側に排ガ
スダクト２８が設けられる場合を示しているが、これら
のダクトの上下、左右への変更は適宜行なうことができ
る。

【００１３】集じんのみを目的とする場合、一般に粒子
としては、熱的に安定なアルミナ、ムライト、シリカな
どのセラミック造粒物が適している。粒子直径は１〜５
ｍｍ程度が望ましい。また、集じんと脱硫とを同時に行
なう場合は、Ｃｕ‐Ａｌ又はＣｕ‐Ａｌ‐Ｔｉ系の粒子
を用いることが望ましい。その場合、以下の反応が進行
する。 （脱硫反応）　　ＣｕＯ＋ＳＯ２＋１／２Ｏ２→ＣｕＳ
Ｏ４（再生反応）　　ＣｕＳＯ４→ＣｕＯ＋ＳＯ２＋１
／２Ｏ２下段の脱硫剤再生反応は熱分解反応であり、脱
硫剤粒子の再生と粒子移動層に捕集されたダストの燃焼
とを同時に行なうことにより、ダスト燃焼熱を熱分解に
利用するとともに、カーボンによる還元効果で再生反応
を促進することができる。　　また、集じんと脱硝とを
同時に行なう場合には、Ｖ２Ｏ５‐ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５
‐ＷＯ３‐ＴｉＯ２、ＣｕＯ‐Ａｌ２Ｏ３などの粒子を
用いることが望ましい。さらに、集じんを行なう上に、
脱硫と脱硝とを同時に行なう場合は、上記の脱硫剤に加
え、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、ＣｕＯなどを表面に担持した粒
子や、あるいはＶ２Ｏ５‐ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５‐ＷＯ３
‐ＴｉＯ２、ＣｕＯ‐Ａｌ２Ｏ３などの脱硝触媒粒子を
混合し、被処理ガスに還元剤を必要反応当量分添加して
、移動層に供給する。また、Ｖ２Ｏ５系、Ｃｒ２Ｏ３系
など同時脱硫・脱硝活性を有する粒子を用い、被処理ガ
スに還元剤を必要反応当量分添加して、移動層に供給す
ることにより、上記と同じく、集じんの上に脱硫と同時
に脱硝を行なうことができる。上記の粒子は、いずれも
緻密焼結体とするのが望ましく、この場合は、従来の多
孔質フィルターのように、ダスト燃焼熱による破損・焼
結が発生し難いという利点がある。

【００１４】実施例２ 図４及び図５において、縦方向（鉛直方向）の２個の同
心円筒状通気性支持体４２、４４が対設され、これらの
間に粒子が送入されて中空円筒状の粒子充填層４６が形
成される。これらの通気性支持体４２、４４は、金網、
パンチングメタル、多孔板、ルーバーなどで構成される
。４８は中空円筒状の装置本体で、粒子充填層４６が同
心状に装置本体の外筒と内筒との間に間隙が生じるよう
に収納される。粒子充填層４６の上端には、粒子フィー
ダー１６を介して粒子ホッパー１８が接続され、粒子充
填層４６の下端には、粒子切出し装置２０を介して灰分
離装置２２が接続される。この灰分離装置２２と粒子ホ
ッパー１８とは再生粒子循環手段２４を介して接続され
る。

【００１５】装置本体４８の外筒表面に、排ガスダクト
２８及び再生オフガスダクト３４が円周方向に設けられ
、装置本体４８の内筒表面に円周方向に処理ガスダクト
３０及び再生ガスダクト３２が円周方向に設けられる。 また、装置本体４８の外筒と内筒との間に、多数の縦方
向の仕切板５０が放射状に設けられる。そして、装置本
体４８の外筒、内筒及び各ダクトにおいて、隣接する仕
切板５０の間にガス通路３６が開口して設けられる。各
ガス通路３６にはダンパー３８が設けられ、各ダンパー
３８には駆動装置４０が連結される。なお、図４及び図
５では、装置本体４８の外側に排ガスダクト２８及び再
生オフガスダクト３４が設けられ、装置本体４８の内側
に処理ガスダクト３０及び再生ガスダクト３２が設けら
れる場合を示しているが、これらのダクトの上下、内外
への変更は適宜行なうことができる。他の構成、作用は
図１〜図３の場合と同様である。

【００１６】

【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）　　粒子充填層に排ガスとダスト焼却用の再生ガ
スとを交互に通して、粒子間に捕集されたダストを焼却
・除去できる。この場合、粒子充填層は複数用いられる
ので、排ガスの処理は連続的に行なわれる。 （２）　　複数の粒子充填層が用いられるので、ダスト
捕集による圧力損失の増加は均一化され、大きくならな
い（ダスト捕集量が多くなった粒子充填層には、通ガス
量が減少し、他の清浄な充填層で通ガス量が増加するこ
とになる）。 （３）　　間欠的に粒子を抜き出し、灰分を機械的に分
離できるので、粒子の再生が完全に行なわれる。 （４）　　充填粒子の一部又は全部として脱硫剤粒子を
用いる場合は、排ガス中のダストとＳＯｘとを同時に除
去することができる。 （５）　　充填粒子の一部又は全部として脱硝剤粒子を
用いる場合は、排ガス中に少量の還元剤を添加すること
により、排ガス中のダストとＮＯｘとを同時に除去する
ことができる。 （６）　　充填粒子の一部又は全部として脱硫剤粒子及
び脱硝活性を有する粒子を用いる場合は、排ガス中に少
量の還元剤を添加することにより、排ガス中のダスト、
ＳＯｘ及びＮＯｘを同時に除去することができる。 （７）　　充填粒子の一部又は全部として同時脱硫・脱
硝活性を有する粒子を用いる場合は、排ガス中に少量の
還元剤を添加することにより、排ガス中のダスト、ＳＯ
ｘ及びＮＯｘを同時に除去することができる。 （８）　　粒子充填層を円筒状にして配置する場合は、
排ガスをろ過面積の大きい円筒外側から導入するように
構成することにより、圧力上昇速度を小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排ガス処理装置を説明するための模式
図である。

【図２】本発明の排ガス処理装置の一実施例を示すもの
で、図１に示す装置を横配列した装置を示す斜視図であ
る。

【図３】図１及び図２に示すダンパーまわりの拡大断面
説明図である。

【図４】本発明の排ガス処理装置の他の実施例を示す断
面説明図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ線断面図である（ただし、
略上半分を示している）。

【符号の説明】

１０　　通気性支持体 １２　　粒子充填層 １４　　装置本体 １６　　粒子フィーダー １８　　粒子ホッパー ２０　　粒子切出し装置 ２２　　灰分離装置 ２４　　再生粒子循環手段 ２６　　仕切板 ２８　　排ガスダクト ３０　　処理ガスダクト ３２　　再生ガスダクト ３４　　再生オフガスダクト ３６　　ガス通路 ３８　　ダンパー ４０　　駆動装置 ４２　　通気性支持体 ４４　　通気性支持体 ４６　　粒子充填層 ４８　　装置本体 ５０　　仕切板