JPH06510222A - 工業プロセスからの廃ガスを冷却し、かつ清浄にする方法と、そのための装置 - 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】 本発明は工業プロセスからの廃ガスを冷却し、かつ清浄にする方法と、前記方法 を実証する装置とに関する。

発明の背景 多くの工業プロセスは排出されなければならない高温の廃ガス（ガスの混合物を 含む）を発生させる。しばしば、プロセスの効率を高めるために熱風として送ら れる冷たい空気の温度を上げるために廃ガスに含まれる熱を利用することが望ま れ、この目的に対して種々の熱交換器が知られている。

工業プロセスからの廃ガスはしばしば、例えば粒子、揮発した金属化合物、硫黄 酸化物、窒素酸化物およびダイオキシンのような汚染物を含んでおり、これらは 全て廃ガスが大気中に放出される前に概ね除去されるへきである。これら材料の 大気への放出に対する制限に関する当局の規則は徐々により厳しくなってきてい る。

本発明の目的は、廃ガス中の多くの汚染物を効果的に除去すると同時に熱交換が 行われる方法と装置とを提供することである。すなわち、冷却され、清浄にされ たガスを大気中に排出できるように廃ガス中の汚染物の量が環境的に許容される レベルまで低減される。

本発明による方法は、米国セラミック協会誌（Ｊａｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　 Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ）の２９巻（１９４６年） ７号の１８７−１９３頁においてシー、エル、ノートン二世（Ｃ，Ｌ、Ｎｏｒｔ ｏｎ　Ｊｎｒ）が著しているもののようなペブルベッド熱交換器の使用に基いて いる。

本発明者による英国特願第２，２２５，００２号において、本発明者はペブルあ るいは球形ボールが下方に運動している室を通して廃ガスを上方へ通すことによ り廃ガスから硫黄や粒体を濾過するためにペブルベッド熱交換器を使用するとい う本発明者による以前１の提案について記述している。廃ガスは次に、ここでも 球形ボールあるいはペブルか下方へ運動している類似の室を通してさらに下方へ 通される。

最も広義の局面においては、ペブルベッド熱交換器は、そこを通してガスを通す ことのできる多数の熱吸収ペブルを含有する室と考えることができる。

ガスがペブルベッド室を上方へ通過させられる時、効率的な熱交換が起きないと いうことを経験は示している。

なせならば、ガスはペブルベッドの周縁部における最も抵抗の少ない通路を通る 傾向があり、その結果、室の壁と室の壁に近いペブルは極めて高温になり、ペブ ルベッド室の中央では熱交換は比較的少ししかない。

発明の要約 本発明によれば、加圧されたガスが一連のペブルベッド熱交換器を通して横方向 に流れるようにされ、ペブルベッドを通しての廃ガスの流路はガスとペブルベッ ドのペブルとの間で効率的に熱交換し、また廃ガス中に含まれている汚染物を効 率的に除去し、かつ、加熱されたペブルがその後冷却ガスに伝熱するために使用 される工業プロセスからの廃ガスを冷却し清浄にする方法が提供される。

この方法は工業プロセスの効率を向上させる廃ガスの清浄と再生熱交換との組み 合わせを提供する。本発明による単一の方法がこれらの利点を安定して組み合わ せる。

各ペブルベッドのペブルは静止しているか、あるいは間欠的または連続的に動い ているものでよい。各ペブルベッドのペブルは重力により連続して動いているこ とが好ましい。

本発明の好適な特徴によれば、廃ガス中の特定の成分　、が、廃ガスが少なくと も１個のペブルベッド熱交換器を通る間に除去されるように、少なくとも１個の ペブルベッド熱交換器が廃ガスの温度を低下させる。その各々において廃ガス中 の特定の成分が除去される一連のペブルベッド熱交換器を設けることにより、本 発明による方法は、廃ガス中の混合成分の個々の成分を相互に分離しつる機械的 な分留法である。

１個のペブルベッド熱交換器における廃ガス中の特定の成分の除去はその成分を 前記ペブルベッド熱交換器のペブルに沈着させることにより行いつる。そのよう な沈着は、例えばペブルベッド熱交換器において廃ガスが冷却される温度範囲が 廃ガス中に介在する揮発金属の凝固温度を含むときに起る。凝固した揮発金属は ペブルに沈着した状態でペブルベッド熱交換器から運び出され、ペブルがペブル ベッド熱交換器の頂部へ戻される前に、ペブルから揮発金属が除去される。

本発明による方法においては、廃ガスが特定のペブルベッド熱交換器を通る間の 温度低下は、複数の汚染物が該ペブルベッド熱交換器に沈着するようにされても よい。

廃ガスの汚染物はまた、汚染物とペブルがペブルベッドへ入る前に該ペブルの表 面に付与された適当な化合物との間のペブルベッド内での化学反応あるいはペブ ルが構成されている材料と汚染物との反応の結果、ペブルベッド熱交換器におい て除去されてもよい。

例えば、廃ガス中の窒素酸化物は、ペブルがペブルベッド熱交換器に導入される 前にペブルにアンモニア水を付与する結果、ペブルベッド熱交換器においてアン モニアと反応することによって除去されてもよい。ある温度では、窒素酸化物（ ＮＯｘ）とアンモニアとの間の反応は触媒を必要とする。しかしながら１０９０ ℃〜８７０°Ｃの温度範囲内ではアンモニアと窒素酸化物との間の反応は触媒を 要することなく進行するので、温度低下がこの範囲であるペブルベッド熱交換器 にアンモニア水を導入することが好ましい。１０９０℃〜８７０℃の範囲外に温 度がなりそうなペブルベッド熱交換器にアンモニア水を導入する場合、ＮＯｘと アンモニアとの間の反応を促進するように触媒をアンモニア水と共にペブルベッ ド熱交換器に導入してもよい。

廃ガス中に介在する酸ガスと反応させ、特に廃ガスから硫黄酸化物を除去するた めに別のペブルベッド熱交換器に水酸化カルシウムの形態の生石灰を導入しても よい。

あるいは、苛性ソーダまたはマグネアを用いてもよい。

ペブルから冷たいガスへの伝熱は冷たいガスを加熱されたペブルを通して横方向 に通すことにより都合よ（達成される。

都合のいいことには、ペブルベッド間の温度低下はガス充てん領域によりペブル ベッドを相互に離すことにより保持される。このような配備は隣接するペブルベ ッド間の伝熱を阻止して本発明による機械的分留性を最大にし、かつ温度制御を 保持する。

より詳細に説明すると、本発明によれば、一連のペブルベッド熱交換器が設けら れており、各熱交換器において、各々のペブルベッドを構成するペブルが重力に より概ね垂直方向に運動し、加圧された廃ガスが各ペブルベッド熱交換器を通し て水平方向に通るようにされ、ガスとペブルベッドのペブルとの間の熱交換が各 ペブルベッド熱交換器において行われ、廃ガス中に担持された各汚染物が、廃ガ スが順次通る一連のペブルベッド熱交換器の各々においてそれぞれ沈着されるこ とを特徴とするガラス発生過程から出る廃ガスを冷却し、清浄にする方法が提供 される。

本発明はまた、別の局面において、工業プロセスからの廃ガスを冷却し、清浄に する装置を含む。該装置は、第１のハウジングと第２のハウジングと、を有して おり、各ハウジングが第１と第２の端部と、第１のハウジング内で相互に対して 水平方向に分離された一連のペブルベッド熱交換器とを有しており、各ペブルベ ッド熱交換器が、第１のハウジングの第１の端部により近い第１のハウジングの 部分を第１のハウジングの第２の端部により近い第１のハウジングの別の部分か ら物理的に分離させる一対の多孔スクリーンと、対の多孔スクリーンの間の第１ のハウジングの部分を充てんする多数のペブルと、対の多孔スクリーンの間の第 １のハウジングの部分の頂部へペブルを導入し、かつ対の多孔スクリーンの間の 第１のハウジングの前記部分の底部からペブルを除去する手段とを有しており、 前記装置がさらに第１のハウジングの第１の端部と一連のペブルベッド熱交換器 のうちの最初の熱交換器との間の第１のハウジングの部分へ廃ガスを導入する手 段と、一連のペブルベッド熱交換器のうちの最後の熱交換器と第１のハウジング の第２の端部との間の第１のハウジングの部分から廃ガスが逃げうるようにする 手段と、冷たいガスを加熱するために、加熱されたペブルが通りうるハウジング のうちの１つに冷たいガスを供給することにより冷たいガスを加熱する手段とを 有している。

以下説明する本発明の一実施例において、本発明による装置は第１と第２のハウ ジングとがあり、冷たいガスを加熱する手段が、廃ガスを第１のハウジングの第 １の端部へ、冷気を第２のハウジングの第２の端部へ、あるいは冷気を第１のハ ウジングの第２の端部へ、廃ガスを第２のハウジングの第１の端部へ交互に導く 反転手段有している。

本発明の第２の実施例においては、本装置は各ハウジングに一連のペブルベッド 熱交換器が同様に配置された３個の同様のハウジングを含み、３個のハウジング は上下に概ね垂直方向に配置され、冷たいガスを加熱する手段が、特定のペブル ベッドを構成するペブルを清浄にし、最上方ハウジングの関連するペブルベッド へ送入すべく戻す前にペブルを最上方、中間および最下方のハウジングにおける 対応するペブルベッド中を順次通す手段からなり、高温の廃ガスを最上方ハウジ ングの第１の端部へ通すための手段が設けられており、冷たい空気を最下方ハウ ジングの第１の端部へ送り、かつ部分的に加熱された空気を最下方ハウジングの 第２の端部から中間のハウジングの第２の端部へ導くための別の手段が設けられ て本発明は添付図面を参照した例示としての本発明の実施例についての以下の詳 細説明からさらに理解される。

第１図は本発明による廃ガス清浄熱交換器の第１の実施例であって、そこを通る 流れが冷気を加熱するために周期的に反転される実施例を示す図、 第２図は本発明による廃ガス清浄熱交換器の第２の実施例であって、流れの反転 が何ら必要でない実施例を示す図である。

好適実施例の説明 第１図を参照すれば、本発明による熱交換器と廃ガス清浄装置との組合せｌはア ルミナ耐火材製のハウジング２を存する。ハウジング２は断面が長方形で、端壁 ３．４、上壁５および底壁６とを有する。ガスをハウジング２の内部へ通したり 、そこからガスを逃しつるようにするダクト７．８がそれぞれ端壁３．４に設け られている。

ハウジング２の内部は、対の多孔スクリーン９．１０によって一連の区画に分割 されている。第１図には４対のスクリーンが示されている。しかしながら４対以 上の多孔スクリーンを設けてもよい。各多孔スクリーン９または１０はそれらの 位置でハウジング２の内部の全断面を充たしていて、ガスはスクリーンの一方の 側のハウジング２の内部からスクリーンの他方の側のハウジングの内部へ多孔ス クリーン９．１０を通ることによってのみ移動することかできる。

多孔スクリーン９．１０は、それらが露出される温度に耐えるようアルミナ耐火 材から形成されている。各多孔スクリーン９．１０は多数の貫通孔１１を有して いる。

各対の多孔スクリーン９．１０の上方で上壁５には、球形ポール１３のごときペ ブルを、スクリーン９．１０によってハウジング２の内部に形成される容積中へ 導くことによって、各対の多孔スクリーン９、ｌＯの間の容積の殆んどがペブル １３で充てんされペブルベッドを形成するための漏斗手段１２が位置している。

排出手段１４が各対の多孔スクリーン９、ｌＯの下方でハウジング２の底壁６に 隣接して位置され、各対の多孔スクリーン９．１０の間でハウジング２の内部か らペブル１３を除去する。除去されたペブル１３は傾斜した回転ドラム１５を通 されて清浄される。各排出手段１４はダクト５４によって、各ドラム１５に接続 されている。１個のみのドラムが図１に示されている。このようにして、廃物は 共に集められる。ドラム１５を通してのペブル１３の運動は沈着した廃物をたた き落す。ペブル１３と分離された廃物とは重力によりドラム１５に沿って移動し 、スクリーン１６を振動させる手段１７が結合されている金網スクリーン１６上 に堆積させる。スクリーン１６の目はペブル１３より僅かに小さいため、廃物は スクリーン１６を通して落下し、ペブル１３がスクリーン１６から無端コンベヤ １８上へ引続き移動し漏斗手段を介して多孔スクリーンの間に形成された各ペブ ルベッドへ再び導入される。ペブル１３を正しい漏斗手段１２中へ堆積するため 部類分けした金網を用いてもよい。

スクリーン９．１０は堆積した沈着物を除去するためにも時折清浄する必要があ る。これはスクリーン９．１０を外すことにより行うことができる。

あるいは、スクリーン９、ＩＯは（スクリーン９に対してのみ図示しているが、 全てのスクリーンに対しても用いてよい）スライド機構５０に取り付けることが できる。

交換用スクリーン９Ａ、ＩＯＡはスライド５０に取り付けられている。スクリー ン９Ａ、ＩＯＡは、該スクリーン９Ａ、ＩＯＡを清浄する必要のある場合、外さ れて清浄され再挿入すへく準備のできたスクリーン９．１０に代えるべく動かす ことかできる。

このように、ハウジング２の内部には、それぞれ参照番号】９．２０．２１．２ ２で指示す４個のペブルベッドか設けられている。

工業プロセスからの廃ガス、例えばガラス溶解炉からのガス放出物を処理する作 業において、廃ガスはファン５Ｉにより矢印２３の方向にダク］・７を介してハ ウジング２の内部へ通される。廃ガスの温度は１４００°Ｃ程度あるいはそれ以 上でありうる。ダクト７を通して導入された廃ガスはハウジングの端壁３とペブ ルベッド１９の多孔スクリーン９との間の容積を占める。この容積内で発生した 廃ガスの圧力は、廃ガスを多孔スクリーン９．１０の間に収容されたペブルベッ ド１９のペブルの間の曲がりくねった通路を通して進入させ、ペブルベッド１９ ．２０の間のハウジング２の内部の区画へ出ていくようにする。

ペブルベッド１９を廃ガスが通る間、廃ガスと、ペブルベッド１９を構成するペ ブル１３との間の熱交換及びペブルベッド１９を構成するペブル１３の表面への 廃物の沈着が行われる。

部分的に冷却され、かつ清浄された廃ガスが同様にペブルベッド１９．２００間 のハウジング２の内部の区画において集まり、その結果廃ガスは同様にペブルベ ッド２０のペブル１３の間の曲がりくねった通路を通り、その後順次ペブルヘッ ド２１．２２を通り、その後冷却され、清浄にされた廃ガスは矢印２４で示すよ うにダクト８を介してファン５２によりハウジング２から排出される。

典型的には、（２０°Ｃ１大気圧において）１〜８ｒ１１′の廃ガスかこの組み 合わせた熱交換器とペブルベッド清浄装置において清浄にされ得る。しかしなが ら、より大きいペブルベッド、あるいはより多くの、より小さいペブルを用いれ ばより大きい容積の廃ガスを処理することができる。限定的な要素は、廃ガスと ペブル１３との間に十分な相互作用があらねばならないこと、すなわち廃ガスと 接触するペブル１３の表面積が大きくあらねばならぬことである。

４個のペブルベッド１９．２０．２１．２２の組み合わせた厚さは５０〜６０セ ンチ程度であり、各ペブルベッド１９．２０．２１．２２の厚さは１２〜１５セ ンチである。

ペブルベッド１９に使用されるペブル１３は耐火材、好ましくはアルミナであり 、各ペブルＩ３は直径が約１９ミリの球形ボールである。そのようなボールから なるペブルベッドは良好な熱交換と、直径が２ミクロン以上の廃物を良好に除去 することが判明している。

廃ガスがペブルベッド１９を通る時に廃ガスから除去するに要する！０１ジュー ル毎のエネルギに対して廃ガスの流路には約２キログラムのペブル１３が必要と される。

直径が２ミクロン以下の廃物を良好に除去するには、１個以上の他のペブルベッ ド例えば、ペブルベッド２２が直径が約５ミリの球形金属ボール例えばステンレ ススチールボールから構成される。

球形ボールを用いることにより、ペブル１３がペブルベッド１９．２０．２１． ２２において詰まる可能性を最小にする。

１９ミリのペブル１３に対しては、スクリーン９．１０の孔１１は、廃ガスの流 れを最大にし、一方ペプル１３の逃げを阻止するためには１７ミリより僅かに小 さい。

孔１１はまた、ペブルベッド１９．２０．２１．２２を横切る均一な廃ガスの流 れを提供し、廃ガスが局部的に濃縮するのを最小にする。

４個のペブルベッド１９．２０．２１および２２を通った後、廃ガスの温度は２ ５０℃以下、あるいは２００°Ｃ以下に下げられている。

各ペブルベッド１９．２０．２１．２２の厚さ、およびこれらのペブルベッドを 構成するペブルの成分を適当に選択することにより、一連の種々のペブルベッド を通じての温度低下は、廃ガス中に介在する種々の不純物を除去を促進するよう に調整することができる。例えば、廃ガスが特定の揮発金属の凝固温度を経て冷 却される時、廃ガスから凝固する揮発金属を廃ガスは含んでいてもよい。ペブル ベッドを適当に構成することにより、ガスが特定のペブルベッドを通る間に選定 した揮発金属の凝固温度を経て冷却するようにできる。このように、選定された 揮発金属が特定のペブルベッドにおいて凝固し、その結果凝固した金属あるいは 金属化合物を特定ペブルベッドのペブルを清浄にすることにより回収することが できる。この方法により、廃ガス中に介在する種々の揮発金属を分離することが でき、異なる金属が異なるペブルベッドにおいて沈着される。

このように廃ガスから除去しつる特定の金属は、例えば、亜鉛、鉄、鉛である。

各金属は異なるペブルベッドのペブル上に沈着し、第１図に示す装置が機械的分 留装置として作用する。

ガス状放出物は度々著しい数の蒸発金属あるいは金属化合物を含んでおり、例え ば、ガス状放出物には９あるいは１０種類の金属が介在していることがありうる 。

限定された数のペブルベッドのみを有する本発明による装置がそのような場合に 使用される場合、例えばクローム、銅および亜鉛からなる第１の群の金属が一方 のペブルベッドに沈積し、例えば鉛やセドミウムを含む別の金属の群が別のペブ ルベッドに沈積することがありうる。

工業プロセスからの廃ガスは大量に窒素酸化物（ＮＯｘ）および硫黄酸化物（Ｓ Ｏｘ）を含有するので廃ガスはそのようなＮＯｘやＳＯｘを概ね除去しなければ 大気へ放出するのに適していない。ＮＯｘおよびＳＯＸの除去は、廃ガスを第１ 図に示す廃ガス清浄装置と熱交換器との組合わせを通している間に実行すること ができる。ＮＯｘの除去は、触媒を必要とすることなく反応が進行する温度範囲 である１０９０°Ｃ〜８７０°Ｃの範囲の温度の廃ガスが存在するハウジング２ 内の領域においてアンモニア水の形態で提供したアンモニアとの反応によって行 われることが好ましい。廃ガスは、例えばペブルベッド１９とペブルベッド２０ との間のハウジング２内部の区画においては前記温度範囲内にありうる。このよ うな状況下においてアンモニア水がスプレー２５によりハウジング２の内部のこ の区画に導入される。

あるいは、廃ガスはペブルベッド、例えばペブルベッド２０内で１０９０°Ｃ〜 ８７０℃の温度範囲を通りうるが、この場合、アンモニア水はペブルが、ペブル ベッド２０を画成する多孔スクリーン９．１０の間の容積中へ導入される前にペ ブルベッド２０のペブル１３を構成する球形ボールに供給すればよい。

同様に、廃ガス中のＳＯｘ含有量は、６００″Ｃ〜４５０°Ｃ程度の低い温度範 囲に廃ガスがある第１図に示す装置の区画において、ペブルベッドへ導入すべき ペブル１３に水酸化カルシウムの形態の生石灰を付与することにより低減させる ことができる。あるいは、ＳＯｘ含有量を低減させるために苛性ソーダあるいは マグネシアを使用することができる。

廃ガスに対して付加的な処理を行うためにさらに別のペブルベッドを用いること ができる。例えば、余分のアンモニアを除去するために塩化水素酸のような弱い 酸溶液を塗布して用いることができる。同様にＳＯｘをより完全に除去するため にペブル１３にアルカリ溶液を用いることができる。次に、前記アルカリ溶液の 残留分を除去するためにペブルベッドの間の空隙にある廃ガス中へ水を噴射すれ ばよい。残留した水の煙霧質を除去するためにデミスタを用いることができる。

前記あるいは類似の清浄区画を追加することにより本明細書に記載の装置が現在 の法的規制を満足できるようにさせる最終的な廃ガス処理を提供する。

前述のように、各ペブルベッド分離手段のペブル１３を構成する球形ボールは毎 時８〜２０ボンド（約４〜約９キログラム）程度の低速でペブルベッドを通して 移動する。

第１図に示す廃ガス清浄装置と熱交換器との組合せｌは周期的（例えば１分から １．５分程度の間隔で）反転させる必要があり、工業プロセスからの廃ガスは、 反転手段を構成する弁５３によって第２の同様な廃ガス清浄装置と熱交換器との 組合せに切り換えられ、一方策１図に示す装置は２０°Ｃ程度の温度（大気温度 ）でダクト８を介してハウジング１の内部へ通された冷気を加熱するために使用 される。空気が４個のペブルベッド２２．２１．２０．１９を通されて加熱され た後、加熱された空気はダクト７を介してハウジング２から除去される。このよ うにペブルベッドを用いることにより、装置１が冷却および清浄モードで使用さ れているとき冷気は２０°Ｃからハウジング２に供給された廃ガスの温度の９０ ％に近い温度まで加熱することができる。

第２図を参照して、本発明の別の好適実施例を以下説明する。第２図において、 上下関係で垂直に配列された３個のハウジング２６．２７．２８が示されている 。ハウジング２６．２７．２８の各々は、第１図に示すハウジング２について説 明したのと同様な要領で長手方向にハウジングを通して空気を通すように配置さ れている。

同様に、ハウジング２６．２７．２８の各々はペブルベッドにより複数の区画に 分割されており、前記区画を通してペブルはハウジングの上方からハウジングの 下方へ垂直方向に通される。各ハウジング２６．２７．２８は４個のペブルベッ ドを有しており、ペブルベッドは第１図に示すペブルベッド１９．２０．２１． ２２と類似か、あるいは特定の廃ガスを処理するに適した別の一連のペブルベッ ドである。ペブルベッド２９．３０．３１１３２はハウジング２６に、ペブルベ ッド３３．３４．３５．３６はハウジング２７に、ペブルベッド３７．３８．３ ９．４０はハウジング２８にある。

第１図の細部の一部は判りやすくするため第２図においては省略されている。

本発明のこの実施例においては、ハウジング２６内のペブルベッドを構成するペ ブル１３は、ペブル１３が下方のハウジング２８から排出され、清浄され、第１ 図に示すものと類似の手段によりハウジング２６の上方の適当なフィーダに戻さ れる前にハウジング２７．２８の対応するペブルベッドを通して順次送られる。

その結果、ペブルベッド２９を構成するペブルはハウジング２９にあるペブルベ ッド内で使用され廃ガスを冷却し、かつ清浄にする。次に、ペブル１３は適当な 接続部４１を通してハウジング２７中へ通され、そこでペブルベッド３３を構成 し、次に同様に別の接続部４２を介してハウジング２８中へ通され、そこでペブ ルはペブルベッド３７を構成する。同様に、ペブルベッド３０．３１．３２を構 成するペブルはその後ハウジング２７．２８へ通され、そこでペブルベッド３４ ．３５．３６並びにペブルベッド３８．３９．４０の一部をそれぞれ形成する。

ハウジング２６は廃ガス清浄装置と廃ガスを冷却する熱交換器４３を構成し、作 動は第１図に示す装置と類似である。

ハウジング２７．２８は共に、冷気が加熱され、ペブル１３が冷却される装置の 加熱部分を構成する。２０°Ｃあるいはそれ以下の冷気がダクト４４を介してハ ウジング２８の内部に供給され、そのため冷気は、ハウジング２８内の４個のペ ブルベッドのうち温度が最も高いペブルベッドであるペブルベッド３７に直ちに 衝突し、ペブルベッド３７は良好に冷却される。次に加熱された空気は徐々に低 い温度であるペブルベッド３８．３９．４０を通され、その結果ハウジング２８ からダクト４５を介して出ていく空気は使用ずみガスの温度に向かって非常に部 分的に加熱される。この部分的に加熱された空気はダクト４６を介してハウジン グ２７の冷たい端部へ通され、部分的に加熱された空気はペブルベッド３６．３ ５．３４．３３によって徐々に加熱され、ハウジング２６へ入る廃ガスの温度の ８０％〜９０％程度の温度がダクト４７を介してハウジング２７から得られる。

第１図に示すハウジング２あるいは第２図に示すハウジング２６内に収容されて いる一連のペブルベッドでの廃ガスの冷却は極めて急速である。このことはダイ オキシンを確実に破壊する上で重要である。ダイオキシンは燃焼されると破壊さ れることは知られているが、ダイオキシンの成分は従来の廃ガス冷却系において 冷却される場合はガス中に依然として介在している。冷却が十分急速でない場合 、前記成分は再び組み合わされてダイオキシンを形成し直す。現在、ダイオキシ ンの燃焼生成物の破壊はガスを水冷することにより確実とされているが、この作 業は廃ガスからの有用な熱がダイオキシン破壊の行為において喪失されることを 意味する。対照的に、本発明による廃ガス清浄装置と熱交換器との組合せｌおよ び４３はダイオキシンが再生されるに十分な時間を許容することなく十分急速に 廃ガスを冷却し、また廃ガスからの熱を回収する。

特に説明してきた本発明の実施例は熱回収ベッド、廃ガス清浄装置並びに−次粒 体除去装置として作用する高温（１４００℃〜２５０°Ｃ）ペブルベッド熱交換 器である。反転用弁５３を用いて冷却および洗浄モードから入口空気加熱モード へペブルベッド熱交換器を通る流れが切り換えられる添付図面の第１図に示す実 施例は、従来の再生炉により作動する流れ反転装置よりはるかにエネルギ的に効 率がよい。添付図面の第２図に示す実施例は第１図に示す実施例と同等にエネル ギ的に効率がよく、反転弁が必要とされないこと、および前記弁によって生じる 可能性のある運転上の難しさが全面的に排除されるという付加的な利点を有して いる。

本明細書にて説明した本発明の実施例は、ガラス製造炉から発生するガス状放出 物に対して作用し、２ミクロン以上の直径の粒体を全体的に９０％低減させ、余 分のアンモニアを放出することなく８７０°Ｃ〜１０９０°Ｃの温度範囲におい て解除を用いずにＮＯｘを８０％低減できるものと考えられる。捕捉された粒体 は、酸化物および／または硫酸塩および硫酸すトリウムとして介在する最重要の 重金属汚染物である鉛を含んでいる。放出物中の硫黄の著しい部分（多分５０％ 以上）は硫酸塩として介在し、残りは、前述のようにペブルベッド熱交換器にお いて生石灰、苛性ソーダあるいはマグネシアを用いて従来の処理法により除去さ れる二酸化硫黄である。

ペブルベッドを通しての圧力低下が約３キロパスカルで、本発明による装置を用 いた方法の一例においては、ペブルベッドは２０ミクロン以上の径の全ての粒体 のうち９８％を、ｌＯミクロン以上の径の全ての粒体のうち９５％を、８−１０ ミクロンの径の範囲の粒体の９０％を、２−８ミクロンの径の範囲の粒体の最高 的６０％までを濾過することが判明した。廃ガスと共に運ばれる未溶解の材料の 粒体は直径が２ミクロン以上の粒体である。

２ミクロン以下の直径の粒体は蒸発した金属や金属化合物を含み、その中の５０ ％以下が物理的な捕捉により分離され、大半は前述のような凝固により分離され る。

本発明は本装置を通しての圧力低下広範囲において作動させていることを注目す べきである。例えばベンチュリ　スクラバのような装置とが異なり大きい圧力低 下は必要でない。ペブルドツトを通して廃ガスを流し続けるに十分な圧力のみが 必要とされる。

１＋　ｍｌＡ＋ｌ　＆　ＰＣＴ／ＧＢ　９２１０１００６国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ 、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　ＮＯ，ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、 　ＵＳ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．工業プロセスからの廃ガスを冷却し、かつ清浄にする方法において、加圧さ れた廃ガスが一連のペプルベッド熱交換器を通して横方向に通され、ペプルベッ ドを通じた廃ガスの通過がガスとペプルベッドのペプルとの間の熱交換および廃 ガス中に担持されている汚染物の除去の双方に効果的であり、加熱されたペプル がその後冷却ガスに伝熱するために使用されることを特徴とする廃ガスを冷却し 、かつ清浄にする方法。
2. ２．各ペプルベッドのペプルが重力により連続して動いていることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．廃ガスが少なくとも１個のペプルベッド熱交換器を通っている間、廃ガスの 特定成分が除去されるように前記少なくとも１個のペプルベッド熱交換器が廃ガ スを温度低下させることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の方 法。
4. ４．前記１個のペプルベッド熱交換器を通っている間、除去された廃ガス中の成 分は、廃ガスが前記１個のペプルベッド熱交換器において冷却される温度範囲に その凝固温度がある揮発金属であり、それにより該揮発金属が前記の１個のペプ ルベッド熱交換器に沈着することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
5. ５．前記１個のペプルベッド熱交換器のペプルが廃ガスの特定成分の除去を促進 する化学薬品を前記熱交換器に導入することを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の方法。
6. ６．前記１個のペプルベッド熱交換器のペプルがアンモニア水を前記１個のペプ ルベッド熱交換器に導入することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。
7. ７．前記１個のペプルベッド熱交換器を通る廃ガスが１０９０℃〜８７０℃の範 囲にあることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。
8. ８．前記１個のペプルベッド熱交換器のペプルが酸ガスと反応させるために前記 熱交換器に生石灰、苛性ソーダあるいはマグネシアを導入することを特徴とする 請求の範囲第５項に記載の方法。
9. ９．ガラス製造過程から発生する廃ガスを冷却し、かつ清浄にする方法において 、一連のペプルベッド熱交換器が設けられ、各熱交換器において各ペプルベッド のペプルが重力により概ね垂直の方向に連続的に動いており、加圧された廃ガス が一連の各ペプルベッド熱交換器を通して水平方向に通るようにされ、ガスとペ プルベッドを構成するペプルとの間の熱交換が各ペプルベッド熱交換器において 行われ、廃ガス中に担持された特定の汚染物が、廃ガスが順次通る一連のペプル ベッド熱交換器の各々において沈着され、加熱されたペプルが次に熱を冷却ガス に伝えるために使用されることを特徴とする廃ガスを冷却し、かつ清浄にする方 法。
10. １０．工業プロセスからの廃ガスを冷却し、かつ清浄にする装置において、該装 置が、第１と第２のハウジングと、を有しており、 各ハウジングが、第１と第２の端部と、前記第１のハウジング内において相互に 水平方向に分離された一連のペプルベッド熱交換器とを有しており、各熱交換器 が、前記第１のハウジングの前記第１の端部により近い前記第１のハウジングの 部分を前記第１のハウジングの前記第２の端部により近い前記第１のハウジング の別の部分から物理的に分離する一対の多孔スクリーンと、前記対の多孔スクリ ーンの間の前記第１のハウジングの前記部分を充てんする多数のペプルと、前記 対の多孔スクリーンの間の前記第１のハウジングの前記部分の頂部へ前記ペプル を導入し、前記対の多孔スクリーンの間の前記第１のハウジングの前記部分の底 部から前記ペプルを除去する手段とを有しており、前記装置が、さらに、前記第 １のハウジングの前記第１の端部と前記一連のペプルベッド熱交換器のうちの最 初の熱交換器との間の前記第１のハウジングの部分へ廃ガスを導入する手段と、 前記一連のペプルベッド熱交換器のうちの最後の熱交換器と前記第１のハウジン グの前記第２の端部との間の前記第１のハウジングの部分から廃ガスが逃げうる ようにする手段と、冷たいガスを加熱するために、加熱された前記ペプルが通り うる前記ハウジングの１つに冷たいガスを供給することにより冷たいガスを加熱 する手段とを有することを特徴とする廃ガスを冷却し、かつ清浄にする装置。
11. １１．第１と第２のハウジングがあり、冷たいガスを加熱する手段が、廃ガスを 第１のハウジングの第１の端部へ、冷気を第２のハウジングの第２の端部へ、あ るいは冷気を第１のハウジングの第２の端部へ、廃ガスを第２のハウジングの第 １の端部へ交互に導く反応手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１０項に記 載の装置。
12. １２．前記第１のハウジングが各ハウジングに一連のペプルベッド熱交換器が同 様に配置された３個の類似のハウジングのうちの１個であり、 前記３個のハウジングが上下関係で概ね垂直方向に配置されており、 冷たいガスを加熱する手段が一連のペプルベッドのうちの特定のペプルベッドを 構成するペプルを、該ペプルを清浄にして最上方のハウジングの関連のペプルベ ッドに送るべく戻す前に最上方、中間および最下方のハウジングにおける対応す るペプルベッド中を順次通す手段からなり、 高温の廃ガスを最上方ハウジングの第１の端部へ送り込む手段が設けられており 、 冷気を最下方ハウジングの第１の端部へ送り、かつ部分的に加熱された空気を最 下方ハウジングの第２の端部から中間ハウジングの第２端部へ導くための別の手 段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の装置。
13. １３．第１のペプルベッド熱交換器を形成するペプルが耐火材からなることを特 徴とする請求の範囲第１０項から第１２項までのいずれか１項に記載の装置。
14. １４．少なくとも１個のペプルベッド熱交換器が別のペプルベッド熱交換器のペ プルより直径の小さいペプルから形成されていることを特徴とする請求の範囲第 １０項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置。
15. １５．少なくとも１個のペプルベッド熱交換器のペプルが廃ガスの汚染物と反応 する材料からなり、該材料からなるペプルによって形成されたペプルベッド熱交 換器内で廃ガスから汚染物を除去することを特徴とする請求の範囲第１０項から 第１４項までのいずれか１項に記載の装置。
16. １６．添付図面の第１図または第２図を参照して概ね前述した、工業プロセスか らの廃ガスを冷却し、かつ清浄にする方法。
17. １７．添付図面の第１図または第２図のいずれかを参照して概ね前述したように 作動するよう構成かつ配置された工業プロセスからの廃ガスを冷却し、かつ清浄 にする装置。