JPH0486316A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディーゼルエンジン排ガス等のような、ダス
ト及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を含有する排ガスを、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・除去とを同時に、かつ、連続的に行う排
ガス処理方法及び装置、さらには、ＮＯｘをも同時に除
去する排ガス処理方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ディーゼルエンジン排ガスの除塵技術としては、
発泡セラミック等の多孔質フィルターによる濾過集塵が
主流である。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、ガスを切り換えて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ｉを再生してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の多孔質フィルターは、っぎのような
不都合点を有している。

（１）フィルター圧損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、フィルター圧
損は回復するが、ディーゼルエンジン背圧が一定値とな
らないため、ディーゼルエンジンの運転に影響を及ぼず
。

（２）フィルターを再生するために、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しな
ければならない。

（３）　　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、熱衝撃によ
ってフィルターが破損したり、焼結の進行によってフィ
ルター気孔が潰れたりする。

このため、低温で燃焼させるために触媒を担持したり、
微妙な燃焼コントロールを行う必要がある。

（４）ダストの燃焼残分が気孔内に残有するため、フィ
ルター圧損は完全には回復しない。

（５）　　ＮＯｘは別途処理することが必要である。

本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、ダスト及び
ＮＯｘを含有する排ガスを、粒子充填層に通し、この粒
子充填層を回転させながら、ダスト焼却用ガスを噴出さ
せるか、又は粒子充填層を固定して移動可能なノズルか
ら、ダスト焼却用ガスを噴出させることにより、集塵と
、粒子充填層内に捕集されたダストの焼却・除去とを同
時に、かつ、連続的に行うことができ、さらには、充填
粒子の少なくとも一部に、脱硝活性を有する触媒を用い
ることにより、ＮＯｘをも同時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。

〔課題を解決するための手段及び作用〕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、第１図〜
第８図に示すように、回転式の円盤状容器２４又は回転
式の中空円筒状容器５０に充填した粒子充填層２２の一
部に含塵排ガスを通過させて、ガス中のダストを捕集・
除去するとともに、粒子充填層２２の残部に空気、酸素
富化空気又は処理済ガスからなるダスト焼却用ガスを流
しながら粒子充填層２２を連続的又は間欠的に回転させ
、集塵と、粒子充填層内に捕集されたダストの焼却・除
去とを同時に、がっ、連続的に行うことを特徴としてい
る。

また、請求項２の方法は、第９図〜第１３図に示すよう
に、円盤状容器２４又は中空円筒状容器５０に充填した
粒子充填層２２に含塵排ガスを通過させて、ガス中のダ
ストを捕集・除去するとともに、移動可能なノズル１０
２．１０６．１１２から、空気、酸素富化空気又は処理
済ガスからなるダスト焼却用ガスを連続的又は間欠的に
噴出させ、集塵と、粒子充填層内に捕集されたダストの
焼却・除去とを同時に、かつ、連続的に行うことを特徴
としている。

請求項１又は２の方法において、充填粒子の少なくとも
一部（一部又は全部）に、燃焼促進に効果のある触媒を
用いるのが望ましい。

また、上記の各方法において、排ガス中にアンモニアを
添加し、充填粒子の少なくとも一部（−部又は全部）に
、脱硝活性を有する触媒を用いるのが望ましい。

充填粒子としては、熱的に安定なアルミナ、ムライト、
シリカ等のセラミック造粒物が適している。粒子外径は
１〜５岨程度が望ましい。

ダスト燃焼促進活性を持たせる場合、粒子表面にＰｔ、
　ＰｄＸＭｎ０　、　Ｎ４０等ダスト燃焼促進に効果の
ある触媒を塗布するか、又は同様成分の触媒粒子と不活
性粒子（アルミナ、アルミナ−シリカ、シリカ等）を混
合して用いる。

集塵と同時に脱硝を行う場合は、粒子表面にｖ２０５、
ＷＯ＋　、ＣｕＯなどを担持するか、又は脱硝触媒粒子
、例えばＶＪｓ　　Ｔｒｏ□、ν２０ｓ　　Ｗ（１＋　
　Ｔｉ０ｚ、Ｃｕ０Ａ１２０３と不活性粒子とを混合し
、被処理ガスに還元剤であるＮＨ’ａを必要及応当量分
添加して、充填層に供給する。

酸素富化空気をダスト焼却用ガスとして用いる場合は、
ダストの焼却・除去を効率よく行うことができる。また
、高温の空気又は高温の酸素富化空気をダスト焼却用ガ
スとして用いることにより、ダストの焼却・除去をより
効率よく行うことができる。

充填粒子として緻密焼結体が用いられ、多孔質フィルタ
ーのようにダスト燃焼熱による破損、焼結は発生し難い
。

また、定期的に粒子充填層を崩し、又は充填層から抜き
出して、粒子と堆積ダストと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ことができる。

他の方法として、充填層内に粒子を充満させずに空間を
残しておき、充填層の回転に伴って、定の場所で内部粒
子の崩れを起こさせ、そこに分離用の気流を流して粒子
中のダストを除去することができる。

つぎに、本発明の排ガス処理装置について説明する。請
求項５の排ガス処理装置は、第１図及び第２図に示すよ
うに、金網、多孔板等の多孔支持体２０で形成され、内
部に粒子充填１１２２を有す１す る円盤状容器２４と、 この円盤状容器２４を収納する本体２６と、この本体２
６に、円盤状容器２４が回転できるように支承された回
転軸２８と、 本体２６内を二室３０．３２に仕切るための、回転軸方
向の仕切板３４と、 一方の室３０に接続された含塵排ガス人口３６及び処理
済ガス出口３８と、 他方の室３２に接続されたダスト焼却用ガス入口４０及
び燃焼排ガス出口４２とを包含することを特徴としてい
る。４４．４６はガスシール部、４８は駆動ギアである
。なお、含塵排ガスの流れ方向とダスト焼却用ガスの流
れ方向とを同方向とすることも可能である。

請求項乙の排ガス処理装置は、第３図及び第４図に示す
ように、多孔支持体２０で形成され、内部に粒子充填層
２２を有する中空円筒状容器５０と、 この中空円筒状容器５０を、粒子充填層２２外面と本体
２６内面との間に間隙５２が生じるように収納する本体
２６と、 この本体２６に、中空円筒状容器５０が回転できるよう
に支承された回転軸２８と、 本体２６内を二室５４．５６に仕切るための仕切板５８
と、 一方の室５４の粒子充填層外側の間隙５２に接続された
含塵排ガス人口３６と、 一方の室５４の粒子充填層内側の中空部６０に接続され
た処理済ガス出口３８と、 他方の室５６の粒子充填層内側の中空部６０に接続され
たダスト焼却用ガス入口４０と、他方の室５６の粒子充
填層外側の間隙５２に設けられた焼却排ガス出口４２と
を包含することを特徴としている。６２．６４はガスシ
ール部、６６．６８．７０．７２．７４．７６は仕切板
である。なお、含塵排ガスの流れ方向とダスト焼却用ガ
スの流れ方向とを対向する方向とすることも可能である
。

第５図及び第６図は、第３図及び第４図に示す排ガス処
理装置の変形例を示すもので、含塵排ガスの流れ方向と
、ダスト焼却用ガスの流れ方向とが対向流となるように
構成したものである。８２は仕切板である。他の構成は
第３図及び第４図の場合と同様である。なお、含塵排ガ
スの流れ方向とダスト焼却用ガスの流れを同じ方向にす
ることも可能である。

第７図及び第８図は、第５図及び第６図に示す装置の具
体例を示している。中空部６０の上半分をダスト焼却用
ガス通路８４とし、この通路８４の周囲にガスシール部
８６を設け、上部にスリット８８を形成している。ダス
ト焼却用ガスは、このスリット８８から筒状の粒子充填
層２２の上半分内に噴出され、捕集ダストを焼却する。

焼却排ガスは含塵排ガスに合流して処理される。９０は
回転軸、９２は駆動モータ、９４は軸シール部、９６は
サポート兼シール部である。

請求項７の排ガス処理装置は、第９図及び第１０図に示
すように、多孔支持体２０で形成され、内部に粒子充填
層２２を有する円盤状容器２４と、この円盤状容器２４
を収納する本体２６と、この本体２６の一端に接続され
た含塵排ガス入口９８と、 この本体２６の他端に接続された処理済ガス出口１００
と、 円盤状容器２４の一方の面に近接して配置されたダスト
焼却用ガス噴出ノズル１０２と、このノズル１０２に連
結された、回転自在のダスト焼却用ガス供給管１０４と
を包含することを特徴としている。

なお、含塵排ガスとダスト焼却用ガスの流れとを、逆方
向とすることも可能である。

請求項８の排ガス処理装置は、第１１図及び第１２図に
示すように、多孔支持体２０で形成され、内部に粒子充
填層２２を有する中空円筒状容器５０と、 この中空円筒状容器５０を、粒子充填層２２外面と本体
２６内面との間に間隙５２が生じるように収納する本体
２６と、 この本体２６の一端に設けられ、粒子充填層２２外側の
間隙５２に連通ずる含塵排ガス入口３６と、 この本体２６の他端に設けられ、粒子充填層２２内側の
中空部６０に連通ずる処理済ガス出口３８と、 粒子充填層２２に近接して円筒状容器５０の軸方向に配
置されたダスト焼却用ガス噴出ノズル１０６と、 このノズル１０６に連結され、本体端部中央部に支承さ
れた、回転自在のダスト焼却用ガス供給管１０８とを包
含することを特徴としている。１１０は軸シール部であ
る。なお、粒子充填層２２の内側にダスト焼却用ノズル
を設ける場合もあり、また、含塵排ガスの流れとダスト
焼却用ガスの流れとが逆方向の場合もある。

請求項９の排ガス処理装置は、第１３図に示すように、
多孔支持体２０で形成され、内部に粒子充填層２２を有
する中空円筒状容器５０と、この中空円筒状容器５０を
、粒子充填層２２外面と本体２６内面との間に間隙５２
が生しるように収納する本体２６と、 １に の本体２６の一端に設けられ、粒子充填層２２外例の間
隙５２に連通ずる含塵排ガス人口３６と、 この本体２６の他端に設けられ、粒子充填層２２内面の
中空部６０に連通ずる処理済ガス出口３８と、 粒子充填層２２に近接して、中空円筒状容器５０の円周
方向に配置された、中空円筒状容器５０の軸方向に摺動
自在のリング状のダスト焼却用ガス噴出ノズル１１２と
、 このノズル１１２に連結されたダスト焼却用ガス供給管
１１４とを包含することを特徴としている。なお、粒子
充填層２２の内側にダスト焼却用ノズルを設ける場合も
あり、また、含塵排ガスの流れとダスト焼却用ガスの流
れとが逆方向の場合もある。

請求項１０の排ガス処理装置は、第１４図〜第１７図に
示すように、粒子充填層が集塵層１１６と脱硝層１１８
とからなることを特徴としている。

１２０．１２２は多孔支持体、１２４は被処理ガス入口
である。なお、多孔支持体を設けずに、集塵用粒子と脱
硝用粒子とを混合することも可能である。他の構成は第
１図〜第４図の場合と同様である。

〔実施例〕

つぎに、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 粒径１〜２ＩＩＩＩ１１の球状アルミナ粒子を、金網を
用いて３００Ｉｎｆｆｌ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、集塵性能を測定した。供給被処理ガス中のダス
ト濃度的２００ｍｇ／Ｎｒｒｆに対し、出口ガス中ダス
ト濃度は１〜５■／Ｎｎｆであり、集じん効果が確認さ
れた。

上記の条件で連続４時間の集塵を行った後の充填層を、
空気流中で５００°Ｃまで昇温したところ、粒子中の捕
捉ダストはほぼ完全に燃焼した。粒子側には、破壊、強
度低下などは認められなかった。

実施例２ 実施例１と同様のアルミナ粒子表面に、五酸化バナジウ
ム（ｖ２０ｓ）を含浸担持させ、金網を用いて１００胴
の厚みに充填した層に、ディーゼルエンジン排ガスにＮ
Ｏｘの８０容量％に相当するＮＨ，を添加しながら、空
塔速度１０ｃｍ／ｓｅｃの条件で流し脱硝性能を測定し
た。

供給被処理ガス中のＮｏｘｆｉ度約１１０００ｐｐに対
し、出口ガス中ＮＯｘ濃度は２００〜２２ｏｐｐｍであ
り、脱硝効果が確認された。

実施例３ 実施例１と同様のアルミナ粒子表面に、燃焼促進活性を
有するパラジウムを含浸担持させ、実施例１と同じ条件
で連続４時間の集塵を行った後の充填層を空気流中で昇
温したところ、実施例１より低い４００°Ｃで粒子中の
捕捉ダストに着火し、ダストはほぼ完全に燃焼した。同
様の操作を５回繰り返しても、燃焼促進効果の低下など
は認められなかった。

〔発明の効果〕

本発明は−Ｆ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）粒子充填層を回転させるか、又はダスト焼却用ガ
ス噴出ノズルを移動させて、濾過面を常に更新し、また
、再生を同時に連続的に行うことにより、通気抵抗が安
定する。

（２）再生を連続的に行うことにより、複数基並列に設
置する必要はなく、単基運転が可能である。

（３）充填粒子に燃焼促進のための触媒を担持する場合
は、より低温での燃焼を可能とし、熱損傷を抑制し、燃
焼の制御を容易にすることができる。

（４）酸素富化空気を燃焼ガスとして用いる場合は、よ
り低温での燃焼を可能とし、熱損傷を抑制することがで
きる。

（５）排ガス中に少量のアンモニアを添加し、充填粒子
の少なくとも一部に、ＮＯｘとＮＨｌとからＮ２とＮ２
０とが生成する反応に対して触媒作用をもつ金属触媒を
用いる場合は、排ガスの脱硝と集塵とを１基の装置で同
時に行うことができる。

（６）脱硝と集塵とを同時に行う場合、充填層を２層に
分け、被処理ガス入口側に集塵用粒子を、処理済ガス出
口側に脱硝用粒子を充填し、ダスト焼却時はガスを逆方
向に流すことにより、脱硝活性に対するダストの悪影響
、及びダスト焼却時の熱による脱硝活性劣化を抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は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（第２図における１−１線断面図）、第２図は
第１図における２−２線説明図、第３図〜第１７図は本
発明の排ガス処理装置の他の実施例を示す説明図で、第
３図は第４図における３−３線断面図、第４図は第３図
における４４線断面図、第５図は第６図における５−５
線断面図、第６図は第５図における６−６線断面図、第
７図は第８図における７−７線断面図、第８図は第５図
及び第６図の装置の具体例を示す断面説明図、第９図は
本発明の装置の一部切欠斜視図、第１０図は第９図にお
けるダスト焼却用ガス噴出ノズルの詳細を示す説明図、
第１１図は本発明の装置の断面説明図、第１２図は同右
側面一部切欠説明図、第１３図は本発明の装置の一部切
欠斜視図、第１４図は粒子充填層が集塵層と脱硝層とか
らなる場合を示すもので、第１５図における１４１４線
断面図、第１５図は第１４図における１５１５線断面図
、第１６図は粒子充填層が集塵層と脱硝層とからなる場
合を示すもので、第１７図における１　６−１６線断面
図、第１７図は第１６図における１　７−１７線断面図
である。 ２０・・・多孔支持体、２２・・・粒子充填層、２４・
・・円盤状容器、２６・・・本体、２８・・・回転軸、
３０．３２・・・室、３４・・・仕切板、３６・・・含
塵排ガス入口、３８・・・処理済ガス出口、４ト・・ダ
スト焼却用ガス入口、４２・・・燃焼排ガス出口、４４
．４６・・・ガスシール部、４８・・・駆動ギア、５０
・・・中空円筒状容器、５２・・・間隙、５４．５６・
・・室、５８・・・仕切板、６０・・・中空部、６２．
６４・・・ガスシール部、６６．６８．７０．７２．７
４．７６・・・仕切板、８２・・・仕切板、８４・・・
通路、８６・・・ガスシール部、８８・・・スリッ１−
１９０・・・回転軸、９２・・・駆動モータ、９４・・
・軸シール部、９６・・・ザボート兼シール部、９８・
・・含塵排ガス入口、１００・・・処理済ガス出口、１
０２．１０６．１１２・・・ダスト焼却用ガス噴出ノズ
ル、１０４．１０８．１１４・・・ダスト焼却用ガス供
給管、１１０・・・軸シール部、１１６・・・集塵層、
１１８・・・脱硝層、１２０．１２２・・・多孔支持体
、１２４・・・被処理ガス入口 りＵ 第 図 宕 σ 図 第 ｆｂ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転式の円盤状容器（２４）又は回転式の中空円筒
   状容器（５０）に充填した粒子充填層（２２）の一部に
   含塵排ガスを通過させて、ガス中のダストを捕集・除去
   するとともに、粒子充填層（２２）の残部に空気、酸素
   富化空気又は処理済ガスからなるダスト焼却用ガスを流
   しながら粒子充填層（２２）を連続的又は間欠的に回転
   させ、集塵と、粒子充填層内に捕集されたダストの焼却
   ・除去とを同時に、かつ、連続的に行うことを特徴とす
   る排ガス処理方法。 ２　円盤状容器（２４）又は中空円筒状容器（５０）に
   充填した粒子充填層（２２）に含塵排ガスを通過させて
   、ガス中のダストを捕集・除去するとともに、移動可能
   なノズル（１０２、１０６、１１２）から、空気、酸素
   富化空気又は処理済ガスからなるダスト焼却用ガスを連
   続的又は間欠的に噴出させ、集塵と、粒子充填層内に捕
   集されたダストの焼却・除去とを同時に、かつ、連続的
   に行うことを特徴とする排ガス処理方法。 ３　充填粒子の少なくとも一部に、燃焼促進に効果のあ
   る触媒を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の
   排ガス処理方法。 ４　排ガス中にアンモニアを添加し、充填粒子の少なく
   とも一部に、脱硝活性を有する触媒を用いることを特徴
   とする請求項１、２又は３記載の排ガス処理方法。 ５　多孔支持体（２０）で形成され、内部に粒子充填層
   （２２）を有する円盤状容器（２４）と、 この円盤状容器（２４）を収納する本体（２６）と、 この本体（２６）に、円盤状容器（２４）が回転できる
   ように支承された回転軸（２８）と、本体（２６）内を
   二室（３０、３２）に仕切るための、回転軸方向の仕切
   板（３４）と、一方の室（３０）に接続された含塵排ガ
   ス入口（３６）及び処理済ガス出口（３８）と、他方の
   室（３２）に接続されたダスト焼却用ガス入口（４０）
   及び燃焼排ガス出口（４２）とを包含することを特徴と
   する排ガス処理装置 ６　多孔支持体（２０）で形成され、内部に粒子充填層
   （２２）を有する中空円筒状容器（５０）と、 この中空円筒状容器（５０）を、粒子充填層（２２）外
   面と本体（２６）内面との間に間隙（５２）が生じるよ
   うに収納する本体（２６）と、 この本体（２６）に、中空円筒状容器（５０）が回転で
   きるように支承された回転軸（２８）と、 本体（２６）内を二室（５４、５６）に仕切るための仕
   切板（５８）と、 一方の室（５４）の粒子充填層外側の間隙（５２）に接
   続された含塵排ガス入口（３６）と、一方の室（５４）
   の粒子充填層内側の中空部（６０）に接続された処理済
   ガス出口（３８）と、 他方の室（５６）の粒子充填層内側の中空部（６０）に
   接続されたダスト焼却用ガス入口（４０）と、 他方の室（５６）の粒子充填層外側の間隙（５２）に設
   けられた焼却排ガス出口（４２）とを包含することを特
   徴とする排ガス処理装置。 ７　多孔支持体（２０）で形成され、内部に粒子充填層
   （２２）を有する円盤状容器（２４）と、 この円盤状容器（２４）を収納する本体（２６）と、 この本体（２６）の一端に接続された含塵排ガス入口（
   ９８）と、 この本体（２６）の他端に接続きれた処理済ガス出口（
   １００）と、 円盤状容器（２４）の一方の面に近接して配置されたダ
   スト焼却用ガス噴出ノズル（１０２）と、 このノズル（１０２）に連結された、回転自在のダスト
   焼却用ガス供給管（１０４）とを包含することを特徴と
   する排ガス処理装置。 ８　多孔支持体（２０）で形成され、内部に粒子充填層
   （２２）を有する中空円筒状容器（５０）と、 この中空円筒状容器（５０）を、粒子充填層（２２）外
   面と本体（２６）内面との間に間隙（５２）が生じるよ
   うに収納する本体（２６）と、 この本体（２６）の一端に設けられ、粒子充填層（２２
   ）外側の間隙（５２）に連通する含塵排ガス入口（３６
   ）と、 この本体（２６）の他端に設けられ、粒子充填層（２２
   ）内側の中空部（６０）に連通する処理済ガス出口（３
   ８）と、 粒子充填層（２２）に近接して円筒状容器（５０）の軸
   方向に配置されたダスト焼却用ガス噴出ノズル（１０６
   ）と、 このノズル（１０６）に連結され、本体端部中央部に支
   承された、回転自在のダスト焼却用ガス供給管（１０８
   ）とを包含することを特徴とする排ガス処理装置。 ９　多孔支持体（２０）で形成され、内部に粒子充填層
   （２２）を有する中空円筒状容器（５０）と、 この中空円筒状容器（５０）を、粒子充填層（２２）外
   面と本体（２６）内面との間に間隙が生じるように収納
   する本体（２６）と、 この本体（２６）の一端に設けられ、粒子充填層（２２
   ）外側の間隙（５２）に連通する含塵排ガス入口（３６
   ）と、 この本体（２６）の他端に設けられ、粒子充填層（２２
   ）内面の中空部（６０）に連通する処理済ガス出口（３
   ８）と、 粒子充填層（２２）に近接して、中空円筒状容器（５０
   ）の円周方向に配置された、中空円筒状容器（５０）の
   軸方向に摺動自在のリング状のダスト焼却用ガス噴出ノ
   ズル（１１２）と、このノズル（１１２）に連結された
   ダスト焼却用ガス供給管（１１４）とを包含することを
   特徴とする排ガス処理装置。 １０　粒子充填層が、集塵層（１１６）と脱硝層（１１
   ８）とからなることを特徴とする請求項５、６、７、８
   又は９記載の排ガス処理装置。