JPH04300632A - 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、連
続的又は間欠的に回転する同心多重の中空円筒状の粒子
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】特開昭５５−６４８２９号公報には、平板
状の粒子移動床で排ガスの集じん、脱硝を同時に行なう
方法が記載されている。また、特開昭６３−４４９２３
号公報に記載されるように、排ガスにアンモニアを少量
添加し、単独触媒で排ガスの脱硫、脱硝を同時に行なう
技術も知られている。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６
１−１１１１２８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、特開昭５５−６４８２９号公報
に示されるような十字流接触型などの移動床装置は、粒
子抜出し、ダスト分離、粒子搬送などの工程を要し、装
置が大型化、複雑化する。 また、特開平１−１５９０３４号公報記載の方法におい
ても、上記（１）〜（５）と同様の問題点を有している
。また、特開昭６１−１１１１２８号公報、１１１１２
９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（１）〜（５）と同様の問題点を有している。 さらに、特開昭６０−１８５８２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、連続的又は間欠的に回転する同心多重の中空円筒状
の粒子充填層の一部に排ガスを通過させて、排ガス中の
ダストを捕集しつつ、他の一部に再生ガスを流して、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４に示す
ように、多孔支持体からなる同心多重の中空円筒状容器
に充填した粒子充填層を連続的又は間欠的に回転させ、
この粒子充填層の一部に排ガスを通過させて、排ガス中
のダストを捕集するとともに、粒子充填層の他の一部に
再生ガスを流して、粒子充填層内に捕集されたダストを
連続的に焼却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及び図
２に示すように、多孔支持体１０で形成され内部に粒子
充填層１６、１８を有する同心多重の中空円筒状容器１
２、１４と、これらの容器１２、１４を、外側の粒子充
填層１６外面と本体内面との間に間隙２２が生じるよう
に収納する本体２０と、この本体２０に中空円筒状容器
１２、１４が回転できるように支持された回転軸２４と
、本体２０内を２室に仕切るための軸方向の仕切板２６
、２８、３０と、一方の室に接続された排ガス入口３２
及び処理済ガス出口３４と、他方の室に接続された再生
ガス入口３６及び再生オフガス出口３８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３
及び図４に示すように、粒子充填層１６、１８内部に１
枚以上の多孔支持体からなる円筒状仕切板４４、４６を
設け、粒子充填層１６、１８が、脱じん層、脱硫層、脱
硝層のうちの２つ以上からなるように構成されたことを
特徴としている。

【００１０】

【作用】回転している粒子充填層１６、１８の一部に排
ガスが導入され、排ガス中のダストが捕集される。粒子
充填層１６、１８はさらに回転し、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導入され
て、粒子間に捕集されたダストが燃焼する。このように
して、再生された粒子充填層は、さらに回転を続けて、
ダストの捕集に使用される。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及び図２において、１０は金網、パンチングメタル
、多孔板などの円筒状の多孔支持体である。この多孔支
持体１０で同心多重の中空円筒状容器１２、１４を形成
し、これらの中空円筒状容器内に粒子を充填して、粒子
充填層１６、１８を形成する。２０は本体で、上記の容
器１２、１４を、外側の粒子充填層１６外面と本体２０
内面との間に間隙２２が生じるように収納する。本体２
０には、容器１２、１４が回転できるように回転軸２４
が支持される。また、本体２０は、軸方向の仕切板２６
、２８、３０により２室に仕切られ、一方の室には排ガ
ス入口３２及び処理済ガス出口３４が接続され、他方の
室には再生ガス入口３６及び再生オフガス出口３８が接
続される。４０、４２は粒子充填層の端面に設けられた
仕切板である。なお、回転軸２４を連続的又は間欠的に
回転させる手段としては、図示していないが、モータ又
はエンジンにより駆動する歯車、ベルト又はチェーンな
どを利用した機構とする。また、定期的に粒子充填層を
崩し、あるいは粒子充填層から粒子を抜き出して、粒子
と堆積ダストを機械的に分離することにより、ダスト燃
焼残分を完全に除去する。また、粒子充填層内に粒子を
充満させずに空間を残しておき、粒子充填層の回転に伴
って一定の場所で内部粒子の崩れを起こさせ、分離用の
気流により、粒子中のダストを除去するように構成して
もよい。

【００１２】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。粒径１〜２ｍｍのアルミナ粒子を
３００ｍｍの厚みに充填した層に、ディーゼルエンジン
排ガスを空塔速度１０ｃｍ／ｓｅｃの条件で流したとこ
ろ、供給被処理ガス中のダスト濃度２００ｍｇ／Ｎｍ３
に対し、出口ガス中ダスト濃度は１〜５ｍｇ／Ｎｍ３ま
で低下した。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。

【００１３】実施例２ 本実施例は、図３及び図４に示すように、粒子充填層１
６、１８の内部に、それぞれ１枚以上（図３及び図４の
場合は、一例として１枚）の多孔支持体からなる円筒状
仕切板４４、４６を設け、外側の粒子充填層１６を２層
に、内側の粒子充填層１８を２層に、合計４層になるよ
うに仕切ったものである。各粒子充填層に、粒径の異な
る集じん用粒子、脱硫活性を有する粒子、脱硝活性を有
する粒子、同時脱硫・脱硝活性を有する粒子を適宜組み
合わせて充填することにより、集じん層、脱硫層、脱硝
層のうちの２つ以上の層を形成するようにする。他の構
成、作用は実施例１の場合と同様である。

【００１４】

【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）　　回転する粒子充填層により、排ガス処理と粒
子再生との両方を連続的に効率よく行なうことができる
。 （２）　　粒子充填層を回転させることにより、ろ過面
を常に更新でき、通気抵抗を安定させ、粒子に付着した
可燃性ダストを連続的に焼却・除去して粒子の再生を行
なうことができる。 （３）　　再生を連続的に行なうことにより、装置を複
数基並列に設置する必要はない。 （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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排ガス処理装置の一実施例を示す縦断
面説明図である。

【図２】図１における２−２線断面説明図である。

【図３】本発明の排ガス処理装置の他の実施例を示す縦
断面説明図である。

【図４】図３における４−４線断面説明図である。

【符号の説明】

１０　　多孔支持体 １２　　中空円筒状容器 １４　　中空円筒状容器 １６　　粒子充填層 １８　　粒子充填層 ２０　　本体 ２２　　間隙 ２４　　中心軸 ２６　　仕切板 ２８　　仕切板 ３０　　仕切板 ３２　　排ガス入口 ３４　　処理済ガス出口 ３６　　再生ガス入口 ３８　　再生オフガス出口 ４０　　仕切板 ４２　　仕切板 ４４　　円筒状仕切板 ４６　　円筒状仕切板