JP2007021477A

JP2007021477A - ガス浄化装置及び排ガス処理方法

Info

Publication number: JP2007021477A
Application number: JP2006021302A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Sonoda; 圭介園田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2026-01-30
Also published as: JP4795801B2

Abstract

【課題】排ガス中の煤塵及びミスト等の微粒子を効率良く除去することができるガス浄化装置及び排ガス処理方法を提供する。
【解決手段】排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路３１からなるフィルタ３０と、前記フィルタ３０の通路３１の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部４０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス中の煤塵、ミスト、硫黄酸化物を効率的に除去するガス浄化装置及び排ガス処理方法に関する。

例えば石炭、重油、コークス等の硫黄含有燃料をボイラ、焼却炉、焼成炉等の燃焼炉で燃焼することにより発生する排ガス中には硫黄酸化物が含まれ、ＳＯ₂は石灰石膏法等の排煙脱硫システムにより除去されるが、ＳＯ₃においては、直径が１μｍ以下の硫酸ミストの場合には、煙突から紫煙として排出される。

近年の環境保護対策からこの紫煙除去が講じられており、種々のＳＯ₃除去方法が提案されており、例えば排ガス中にアンモニアを供給して硫酸アンモニウムとして除去している（特許文献１）。

しかしながら、アンモニアを供給することで、未反応のアンモニアが排水中に混入することとなり、その除去がさらに問題となる。
そこで、活性炭素繊維を用いて、排ガス中の硫黄酸化物を脱硫することを先に提案している（特許文献２）。

前記特許文献２の提案の概略を図１２及び図１３を用いて説明する。
図１２に示すように、従来の排ガス浄化システムは、蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ１０と、該ボイラ１０からの排ガス１１中の煤塵を除去する集塵機１２１と、集塵された排ガスを浄化塔１８内に供給する押込みファン１３と、前記排ガス１１を浄化塔１８に供給する前に冷却すると共に増湿を行う増湿冷却装置１４と、両端が開放された通路３１からなるフィルタ３０を複数積層したパッケージを収納したケースを２段１７−１、１７−２内部に配設し、塔下部側壁の導入口１８ａから排ガス１１を供給すると共に、塔上方から水供給部１６で水１５を供給して、排ガス１１中のＳＯｘを希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）へと脱硫反応させる浄化塔１８と、塔頂部の排出口１８ｂから脱硫された浄化ガス１９を外部へ排出する煙突２０と、前記浄化塔１８からポンプ２２を介して希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）２１を貯蔵する硫酸タンク２３とを備えてなる。なお、浄化塔１８から排出される浄化された浄化ガス１９を排出するラインには必要に応じてミストエリミネータ２４を介装し、ガス中の水分を分離するようにしている。

ここで、上記ボイラ１０では、例えば、火力発電設備の図示しない蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生させるために、石炭や重油等の燃料ｆが炉で燃焼されるようになっている。ボイラ１０の排ガス１１には硫黄酸化物（ＳＯｘ)が含有され、排ガスは図示しない脱硝装置で脱硝されてガスヒータで冷却された後に集塵機１２で除塵されている。
そして、浄化塔１８において所定量の水１５を供給しつつ排ガス１１中の硫黄酸化物の脱硫を、フィルタ３０を構成する活性炭素繊維の触媒作用により効率良く行うようにしている。

この排ガス浄化システムでは、浄化塔１８で得られた希硫酸２１を硫酸タンク２３で貯留しているが、該硫酸を用いて石灰石膏法により、石膏を得るようにしてもよい。

前記両端が開放された通路３１は、図１３に示すように、例えば平板状の活性炭素繊維シート３０−１と、波板状の活性炭素繊維シート３０−２とを一体としてフィルタ３０を構成してなると共に、平板状の活性炭素繊維シート３０−１の下端部を延設した延長部３２を形成すると共に、該延長部の下縁を略鋸状の高低縁３３としている。この高低縁３３により、フィルタ３０に供給された水１５による水の閉塞を防止するようにしていると共に、水の滴下を均一となるようにしている。

特開平０７−３０８５４０号公報特開２００３−１１２０１３号公報

しかしながら、特許文献２においては、図１４に示すように、フィルタを構成する材料が活性炭素繊維であり、その繊維状のフィルタにより、フィルタの下端部近傍全体において水が繊維層内に滞留し、いわゆる水壁３４状態を形成する場合がある。この水壁３４の発生により、排ガス１１が活性炭素繊維に積極的に接触することができず、脱硫性能を維持することができない、という問題がある。
また、前記水壁３４の発生により、排ガス１１が通路側壁を通過することができず、煤塵やミストを捕集する有効面積が少なくなるという問題がある。

本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中の硫黄酸化物や煤塵及びミスト等の微粒子を効率良く安定して除去することができるガス浄化装置及びガス処理方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路からなるフィルタと、前記両端開放通路の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部を設けたことを特徴とするガス浄化装置にある。

第２の発明は、排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路からなるフィルタと、前記両端開放通路が複数積層してなるパッケージとからなると共に、前記パッケージを収納するケース内に、所定間隔を有して仕切り部が形成されてなることを特徴とするガス浄化装置にある。

第３の発明は、第２の発明において、前記仕切り部の間隔が通路の通路開口最大径の５倍以上２０倍以下であることを特徴とするガス浄化装置にある。

第４の発明は、第２又は３の発明において、前記両端開放通路の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部を設けたことを特徴とするガス浄化装置にある。

第５の発明は、第１又は４の発明において、前記水捕集部がシート又はマット状、網目構造のいずれかであることを特徴とするガス浄化装置にある。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記両端開放通路の一端が閉塞部で閉塞してなることを特徴とするガス浄化装置にある。

第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記フィルタが平板状のシートと波板状のシートとからなることを特徴とするガス浄化装置にある。

第８の発明は、第７の発明において、前記平板状のシートと波板状のシートとからなると共に、その通路の下端部又は上端部のいずれか一方を閉塞した第１の通路と、前記平板状のシートと波板状のシートとからなる両端開放の第２の通路とを、両者の波板状シートの少なくとも一部又は全部が相対向して一体としてなることを特徴とするガス浄化装置にある。

第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記ガス浄化塔内に、前記フィルタを複数積層してなるパッケージを収納したケースが複数段所定間隔を持って配設してなることを特徴とするガス浄化装置にある。

第１０の発明は、第１乃至９の発明のいずれか一つのガス浄化装置を用いて、排ガス中の煤塵、ＳＯ₃ミストを捕集すると共に、ＳＯ₂を除去することを特徴とする排ガス処理方法にある。

本発明によれば、水捕集部によりフィルタの水を積極的排出することができ、安定して排ガス中のガス浄化処理をすることができる。また水捕集部により、排ガス中のサブミクロン以上の水ミスト及びＳＯ₃ミストを積極的に捕集することができ、フィルタが水壁状態になるのを防止するようにしている。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係るガス浄化装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施例に係るフィルタの模式図であり、図２はフィルタをパッケージ化したものをケースに収納した斜視図であり、図３はガス中の微粒子（ミスト）を捕集する模式図であり、図４は閉塞部を有する通路からなるフィルタの模式図である。
図１に示すように、本実施例に係るガス浄化装置は、排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路（以下「通路」という）３１からなるフィルタ３０と、前記フィルタ３０の通路３１の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部４０を設けたものである。

前記フィルタ３０は、図２に示すように、鉛直方向に複数積層してガス漏れがないようなパッケージを構成し、該パッケージをケース４１内に収納している。

前記水捕集部４０は例えばシート状、マット状、網目状の構造のいずれかとすればよく、排ガスの流れには影響を与えることがなく、水の排出性が良好なものを用いることができる。

このような水排出性が良好なものとしては,例えばポリ塩化ヴィニリデン系合成繊維等の合成繊維を例えばスプリング状等にカール加工し、かさ高に配列して三次元的な網目構造としたものを例示することができる。

この水捕集部４０はフィルタ３０の下端部近傍に滞留した水を積極的に排出することができるので、従来のような、ガスの浄化による水膜の発生を防止することができる。これにより、フィルタ３０の表面における水壁による脱硫阻害がないので、長期間に亙って、安定してガスの浄化を行うことができる。

また、前記水捕集部４０は、図３に示すように、排ガス１１中に含まれる煤塵６１、水ミスト（粒径が小さいもの）６２、水ミスト（粒径が大きいもの）６３、ＳＯ₃ミスト（粒径が小さいもの）６４、ＳＯ₃ミスト（粒径が大きいもの）６５等の内、粒径が比較的大きな煤塵６１、水ミスト（粒径が大きいもの）６３、及びＳＯ₃ミスト（粒径が大きいもの）６５を捕集することとなる。

ここで、粒径が大きいものとは、サブミクロン（１μｍ〜０．１μｍ）を超えるものをいい、粒径が小さいものとはサブミクロン以下のものをいう。

前記水ミストとは、排ガスを冷却する際に増湿冷却装置において増湿冷却するために、水噴射で排ガス１１中に大量に形成されるもの、及び排ガス中の浮遊微粒子が核となって排ガス１１中に大量に形成されるものをいう。また、同様にＳＯ₃ミストも粒径が大きいものとなる。よって、サブミクロン以上の水ミスト６３及びＳＯ₃ミスト６５を積極的に水捕集部４０で捕集するようにしている。

この結果、サブミクロン以上の水ミスト６３やＳＯ₃ミスト６５が積極的に水捕集部４０で捕集される結果、大粒径の水ミスト等がフィルタ３０の表面に付着して水壁を形成することを防止することができる。

これにより、紫煙の問題となるサブミクロン以下のＳＯ₃ミスト６４の除去効率が向上することとなる。

また、本発明はフィルタとして両端開放通路に限定されるものではなく、通路の端部の一部を閉塞するようにして、両端開放の通路と一部閉塞した通路とからなるフィルタを用いて、両端開放通路から閉塞通路に排ガスをその圧力差により導入させ、通路の壁を通過する際に、排ガス１１中の煤塵及びミスト（ＳＯ₃ミスト）を積極的に捕集するようにしてもよい。この一例を図４及び図５に示す。

図４は、フィルタ３０の下端部側に閉塞部３５を設けるようにしたものである。
図１で示す両端解放の通路３１のガス導入側の一部を閉塞部３５で閉塞することにより、両端開放の通路３１と閉塞部３５を有する通路との間で圧力差が生じる。そして、両端開放の通路３１内を通過する排ガス１１の内、閉塞通路に移行するガス量が増加し、該ガスの移行の際におけるフィルタ効果により例えば微粒子であるＳＯ₃ミストの除去効率が飛躍的に向上する。

さらに、図５に示すように、板状フィルタ３０−１と三角波板状フィルタ３０−２とからなると共に、下端端部に閉塞部３５を有する第１の通路であるガス導入側閉塞通路３０Ａと、板状フィルタ３０−１と三角波板状フィルタ３０−２とからなると共に、上端端部に閉塞部３５を有する第２の通路であるガス排出側閉塞通路３０Ｂとを、一方のフィルタの凸部と他方のフィルタの凹部が相対向するようにして一体化してフィルタ３６を形成するようにしてもよい。このようなフィルタ３６とすることにより、開放通路から導入された排ガス１１は、該ガス排出側閉塞通路３０Ｂの側壁と、ガス排出側閉塞通路３０Ｂの側壁とを２回通過することとなり、ＳＯ₃ミストの捕集効率が向上する。このように、図５に示すフィルタ３６は、下端端部側と上端端部側とに交互に閉塞部３５を形成することとなるので、煤塵又はミストの捕集効率が増大することとなる。

図６の排ガス浄化システムは、前述した図１０に示す排ガス浄化システムと同様の構成であり、同一部材については同一符号を付して重複した説明は省略する。図６に示すように本実施例に係る排ガス浄化システムは、排ガス１１を浄化する浄化塔１８内に、前記３段の第１ケース４１−１、第２ケース４１−２、第３ケース４１−３が所定間隔を持って収納されていると共に、第１水捕集部４０−１を第１ケース４１−１と第２ケース４１−２の間に介装すると共に、第２水捕集部４０−２を第２ケース４１−２と第３ケース４１−３の間に介装するようにしている。

ここで、本実施例に示す図６においては、第１及び第２水捕集部４０−１、４０−２の下端が第２ケース４１−２、第３ケース４１−３の上端に接触するようにしているが、接触させずに、所定間隙を持って配設するようにしてもよい。

この結果、フィルタ３０を収納したケース４０を複数段設置した場合においても、水の排出が良好となるので、長期間に亙っての排ガスの浄化を安定して行うことができる。
なお、設置する段数としては、２〜１５段程度とし、浄化する排ガス中のミストの量及び処理ガス量に応じて適宜変更するようにしている。

また、本実施例ではボイラ１０からの排ガス１１を例示したが本発明の浄化対象となる排ガスはこれに限定されるものではなく、ガスタービン、エンジン、ガス化炉及び各種焼却炉から排出されものとしてもよい。

本発明にかかる排ガス浄化装置は、例えば石炭等の硫黄分を含む排ガスのみならず、その他の有害煤塵や有害ミストを含む排ガスを浄化することができる。

本発明による実施例に係るガス浄化装置について、図面を参照して説明する。
図７は従来例に係るガス浄化装置の模式図であり、図９は従来例に係るフィルタをパッケージ化したものを収納するケースの平面図である。また、図８は本実施例に係るガス浄化装置の模式図であり図１０は本実施例に係るフィルタをパッケージ化したものを収納するケースの平面図であり、図１１はフィルタと側壁の水排出の様子を示す模式図である。

図７に示すように、従来のフィルタ３０は幅（Ｗ₁）が広がった状態（例えばＷ₁＝５００ｍｍ）で図９に示すようなケース４１内に収納されていた。
このような場合には、フィルタ３０の幅が広いので、図１１に示すような水の水滴４６による排出効果が良好ではなかった。

本実施例では、図１０に示すように、フィルタを複数積層してなるパッケージを収納するケース４２内に、所定間隔を有して仕切り部である仕切壁４５を形成して、図８に示すようにフィルタ３０の幅（Ｗ₂）を狭くするようにしている。

ここで、本発明では、前記仕切り部の間隔Ｄが通路３１の通路開口最大径ｄの５倍以上２０倍以下となるようにしている。これは、間隔Ｄが通路３１の通路開口最大径ｄの２０倍以上の場合には、水の排除効果が良好ではく、水壁が形成するという問題があるからである。
例えばフィルタ３０の開口径６ｍｍの場合には、間隔Ｄを５０ｍｍ程度とするのが特に好ましい。

この結果、本実施例によれば、フィルタ３０の幅を狭くすると共に、その両端が壁又は仕切り部により接触するようにしているので、図１１に示すような水の水滴４６による側壁を伝わっての排出効果が良好となり、長期間に亙って安定して排ガスの浄化をすることができる。

また、壁４１及び仕切り部４５は特に撥水性の良好な例えばフッ素を含むオレフィンの重合で得られる合成樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン等）の被膜を形成するようにしてもよい。

また、実施例２において、従来と同様に下端部を鋸状の高低部３３を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、該高低部３３を除去したものとしてもよい。或いは、実施例１の水捕集部４０を設けるようにして、実施例１と実施例２の併合による相乗効果を発揮させるようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る排ガス浄化装置は、水の排出性能を向上させると共に、排ガス中の大きなミストを捕集することができ、長期間に亙って安定してガスの浄化に用いて適している。

本実施例に係るフィルタの模式図である。フィルタをパッケージ化したものをケースに収納した斜視図である。本実施例に係るフィルタの模式図である。本実施例に係る閉塞部を有する通路からなるフィルタの模式図である。閉塞部を有する通路同士を一体とした他のフィルタの構造図である。排ガス浄化システムを示す概略図である。従来例に係るガス浄化装置の模式図である。本実施例に係るガス浄化装置の模式図である。従来例に係るフィルタをパッケージ化したもの収納するケースの平面図である。本実施に係るフィルタをパッケージ化したもの収納するケースの平面図である。フィルタの水排出の様子を示す模式図である。従来のガス浄化システムを示す概略図である。従来のフィルタの斜視図である。従来の水壁が形成されたフィルタの模式図である。

符号の説明

１１排ガス
１８浄化塔
３０フィルタ
３１通路
４０水捕集部
４１ケース
４２ケース

Claims

排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、
ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路からなるフィルタと、
前記両端開放通路の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部を設けたことを特徴とするガス浄化装置。
排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、
ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路からなるフィルタと、
前記両端開放通路が複数積層してなるパッケージとからなると共に、
前記パッケージを収納するケース内に、所定間隔を有して仕切り部が形成されてなることを特徴とするガス浄化装置。
請求項２において、
前記仕切り部の間隔が通路の通路開口最大径の５倍以上２０倍以下であることを特徴とするガス浄化装置。
請求項２又は３において、
前記両端開放通路の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部を設けたことを特徴とするガス浄化装置。
請求項１又は４において、
前記水捕集部がシート状、マット状又は網目状のいずれかであることを特徴とするガス浄化装置。
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記両端開放通路の一端が閉塞部で閉塞してなることを特徴とするガス浄化装置。
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記フィルタが平板状のシートと波板状のシートとからなることを特徴とするガス浄化装置。
請求項７おいて、
前記平板状のシートと波板状のシートとからなると共に、その通路の下端部又は上端部のいずれか一方を閉塞した第１の通路と、
前記平板状のシートと波板状のシートとからなる両端開放の第２の通路とを、
両者の波板状シートの少なくとも一部又は全部が相対向して一体としてなることを特徴とするガス浄化装置。
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記ガス浄化塔内に、前記フィルタを複数積層してなるパッケージを収納したケースが複数段所定間隔を持って配設してなることを特徴とするガス浄化装置。
請求項１乃至９のいずれか一つのガス浄化装置を用いて、排ガス中の煤塵、ＳＯ₃ミストを捕集すると共に、ＳＯ₂を除去することを特徴とする排ガス処理方法。