JP4658827B2

JP4658827B2 - ガス浄化部材及びガス浄化装置

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Publication number: JP4658827B2
Application number: JP2006049331A
Authority: JP
Inventors: 圭介園田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP2007222825A

Description

本発明は、排ガス中の有害物質を浄化するガス浄化部材及びガス浄化装置に関する。

従来、排ガス中の硫黄酸化物の除去方法として、活性炭素繊維を用いたガス浄化装置が提案されている。このガス浄化装置の一例を図２５に示す。図２５に示すように、ガス浄化装置は、硫黄酸化物を含有する排ガス又は生成ガス１０１が流通する浄化塔１０４内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７と、上記浄化塔１０４内に設けられ、上記触媒層１０７に硫酸生成用の水を供給する水供給手段１１１とからなるものである。前記活性炭素繊維からなる触媒層１０７で生成ガス１０１を浄化し、浄化ガス１０９としている（特許文献１）。図２５中、符号１２１は排ガスを押し込む押込みファン、１１１は洗浄水１０５を供給する水供給装置、１１５は排ガスを冷却する増湿冷却水、１１６は増湿冷却装置、１０８、１５２はポンプ、１５３は弁、１２２は散水ノズルを各々図示する。

特開２００５−０２８２１６号公報

ところで、従来のガス浄化装置に用いられる触媒層としては、図２６に示すように、前記触媒層１０７を構成する活性炭素繊維層１２５が、平板活性炭素繊維シート１２６と波板状の活性炭素繊維シート１２７とを接合してその断面が三角形状の通路１２８に構成されており、両者を接合しているのでその成形に手間がかかる、という問題がある。また、両者の接合部分では排ガスの浄化を行うことができない、という問題がある。

また、従来の断面三角形状のフィルタでは、図２６に示すように平板活性炭素繊維シート１２６と波板状の活性炭素繊維シート１２７とを貼り合わせて段ボール形状化し、これを重ね合わせて、強度を確保するようにしている。

この段ボール形状化の際、シートが硬いと成型し易いが、柔らかいと成型しにくくなる、という問題がある。

また、添加水および、繊維層で捕捉されたガス中の水ミストは、繊維層の空隙率が大きいほど（空隙率が大きいほどシートが柔らかくなる）繊維層から抜けやすくなる。このため、性能向上させるには、段ボール化が問題となる。

なお、添加水および、繊維層で捕捉されたガス中の水ミストは、以下の作用をなす。
１）繊維層内に浸漬し、図２７に示すように、水浸漬部１３１が形成され、フィルタ機能を低減させるので、ＳＯ₃ミストの捕集が困難となる。
２）繊維層内への水の浸漬に伴い、その表面が水で覆われ反応が阻害されるので、ＳＯ₂の酸化除去作用が困難となる。
３）対向流（例えば排ガスが下から上に向かうと共に散水がされた水１０５が上から下に向かう。）の場合、図２７に示すように、ハニカム形状の通路１２８内で水のフラッディング１３２が起こり、繊維層内の水の排出性を阻害すると共に、ハニカムの圧損を上昇させる。

本発明は、前記問題に鑑み、製造が容易であると共に、浄化効率を向上させたガス浄化部材及びガス浄化装置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、排ガス中の有害物質を浄化するガス浄化部材であって、繊維シートと構造体シートとを交互に積層してなると共に、前記構造体シートが、そのガス排出側の端面にガス閉塞部を形成した第１のスペーサと、両端面にガス閉塞部を有さない第２のスペーサと、そのガス導入側の端面にガス閉塞部を形成した第３のスペーサとを、少なくとも２以上を組み合わせてなることを特徴とするガス浄化部材にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記構造体シートが、そのガス排出側の端面にガス閉塞部を形成した第１のスペーサと、両端面にガス閉塞部を有さない第２のスペーサとからなり、前記第１のスペーサと第２のスペーサとを交互に複数配置すると共に、これらの間に繊維シートを挟みこんでなることを特徴とするガス浄化部材にある。

第３の発明は、第１の発明において、前記構造体シートが、そのガス導入側の端面にガス閉塞部を形成した第３のスペーサと、両端面にガス閉塞部を有さない第２のスペーサとからなり、前記第３のスペーサと第２のスペーサとを交互に複数配置すると共に、これらの間に繊維シートを挟みこんでなることを特徴とするガス浄化部材にある。

第４の発明は、第１の発明において、前記構造体シートが、そのガス排出側の端面にガス閉塞部を形成した第１のスペーサと、そのガス導入側の端面にガス閉塞部１６を形成した第３のスペーサとからなり、前記第１のスペーサと第３のスペーサとを交互に複数配置すると共に、これらの間に繊維シートを挟みこんでなることを特徴とするガス浄化部材にある。

第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、スペーサが平板状であると共に、繊維シートが平板状であることを特徴とするガス浄化部材にある。

第６の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、スペーサが断面三角形状の三角柱が連続した形状であると共に、繊維シートがその連続した三角形状に沿ったジグザグ形状であることを特徴とするガス浄化部材にある。

第７の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、スペーサが断面波状であると共に、繊維シートがその連続した波状に沿った波状であることを特徴とするガス浄化部材にある。

第８の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、スペーサが角柱状であると共に、繊維シートが該角柱状のスペーサを交互に挟むジグザグ状であることを特徴とするガス浄化部材にある。

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、前記繊維シートが活性炭素繊維シートであることを特徴とするガス浄化部材にある。

第１０の発明は、硫黄酸化物を含有する排ガス又は生成ガスが流通する浄化塔内に、第１乃至９のいずれか一つのガス浄化部材を設けてなることを特徴とするガス浄化装置にある。

本発明によれば、繊維シートとガス流通部材であるスペーサとを積層させてなると共に、前記構造体シートの端面にガス閉塞部を形成するという簡易な構造のガス浄化部材であるので、製造が容易となると共に、排ガス処理が良好なものとなる。

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、実施例に係るガス浄化部材を示す概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るガス浄化部材１０−１は、排ガス１１中の有害物質を浄化するガス浄化部材であって、繊維シート１２と構造体シートである第１のスペーサ１４Ａ―１と第２のスペーサ１４Ａ−２とを交互に積層してなると共に、前記第１のスペーサ１４Ａ−１の端面にガス閉塞部１６を形成してなるものである。前記第１のスペーサ１４Ａ―１にはそのガス排出側に閉塞部１６を設けている。

本実施例では、前記繊維シート１２Ａと前記第１及び第２のスペーサ１４Ａ―１、１４−２との積層方向は排ガス１１の導入方向と直交するようにしている。
そして、図１においては、これら積層体が枠体１３に内装されており、ガス浄化部材１０−１の下方側から排ガス１１を導入すると共に、例えばシャワー状に噴霧するノズル１９により上方側から水１７を散水しており、ガス浄化部材１０−１を湿潤状態としている。

次に、本実施例に係るガス浄化部材１０−１の構成の概略を図２−１〜図２−３に示す。図２−１はガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図２−２はガス浄化部材の平面図、図２−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
これらの図面に示すように、平板状の閉塞部１６が形成された第１のスペーサ１４Ａ−１と第２のスペーサ１４Ａ−２との間に平板状の繊維シート１２Ａを交互に配置して積層体を形成するようにしている。
よって、図２６に示す従来の平板シートと波板シートとを接合して形成する略ダンボール形状のものとは異なり、接合部分が無いので、接合部分での排ガス浄化面積のロスが無くなる。また、安価に製造することもできる。

図３はガス浄化部材１０−１を装置本体内に配設してなるガス浄化装置の断面図である。図３に示すように、ガス浄化装置３０の装置本体３１内には１段のフィルタであるガス浄化部材１０−１が配設されているものである。なお、このガス浄化部材１０−１は複数段としてもよい。

ここで、前記繊維シート１２はその幅が例えば５０〜２５０ｃｍ程度で長尺の連続したものを所定の幅で切断してシート体として用いている。また、繊維シートは不織布又は織布のいずれでもよい。

また、前記繊維シートの充填率としては、９％未満であることが好ましい。
これは、充填率が９％以上であると、ガス中のミスト水の含浸量が増大し、水浸漬部分の割合が増大して、ガス浄化性能が発揮できないからである。

また、前記繊維シートの嵩密度としては、１００Ｋｇ／ｍ³以下であることが好ましい。

また前記繊維状フィルタの坪量としては、例えば８０〜２００ｇ／ｍ²、好ましくは９００〜１３０ｇ／ｍ²とするのがよい。

また、坪量の調整に、数μｍ、或いは１μｍ以下の極細繊維を所定量配合するようにして、微粒子の捕集効率を向上させるようにしてもよい。

また、前記繊維状フィルタの厚さとしては、０．５〜５．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．６ｍｍとするのがよい。

また、前記繊維シート１２Ａを活性炭素繊維シートとすることにより、その繊維層において、活性炭素繊維の触媒作用により排ガス１１中に含まれるＳＯ₂を亜硫酸とし、散水された水により希硫酸１８として装置本体３１の下方側へ洗い流すようにしている。

すなわち活性炭素繊維を用いる場合には、その表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。
即ち、（１）活性炭素繊維層への排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ₂）の吸着がなされる。（２）次いで、吸着した二酸化硫黄（ＳＯ₂）と排ガス中の酸素（Ｏ₂）（別途供給することも可である）との反応による三酸化硫黄ＳＯ₃への酸化がなされる。（３）その後、酸化した三酸化硫黄（ＳＯ₃）が水（Ｈ₂Ｏ）へ溶解され、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）の生成がなされる。（４）生成された硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）が活性炭素繊維層から離脱される。

この時の反応式は以下の通りである。
ＳＯ₂＋１／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ＳＯ₄

この結果、排ガス１１中の微粒子（ＳＯ₃ミスト）以外に、さらに二酸化硫黄（ＳＯ₂）を吸着して酸化し、水（Ｈ₂Ｏ）と反応させて硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）を生成して離脱除去し、排ガス中の脱硫を行うことができる。

前記積層シートを構成する第１のスペーサ１４Ａ−１、第２のスペーサ１４Ａ−２である構造体シートは、例えばシート又はマット状又は網目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。

また、スペーサの端部を閉塞する閉塞部１６は樹脂製としているが、閉塞部材を別に設けるようにしてもよい。また、枠体１３に閉塞部を設けて第２のスペーサ同士の間に繊維シート１２Ａを設けるようにしてもよい。

前記装置本体３１の側壁下端側には、排ガス１１のガス入口部３１ａが設けられている。また、装置本体３１の頂部側には、ガス浄化部材１０−１により浄化された浄化ガス３２を排出するガス出口部３１ｂが設けられている。

また、前記ガス浄化装置３０には、前記装置本体の下方に溜まった希硫酸１８を循環させるための水循環ライン２３と循環ポンプ２４とが設けられている。また、水循環ライン２３には必要に応じて別途図示しない水供給装置により水１７を添加するようにしている。

前述したように、本発明では、排ガス１１が通過するガス導入及び排出側を閉塞した連続のシートとすることにより、排ガス１１中の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。

この結果、例えばボイラ排ガス中の微粒子（煤塵、ＳＯ₃ミスト）の除去率が安定すると共にその除去率が向上し、煙突出口から排出される排煙からの紫煙の低減又は消滅を図ることができる。

本実施例によれば、繊維シート１２Ａの繊維層内での水浸漬が減少し、フィルタの有効面積が増加し、ＳＯ₃除去性能が向上する。
また、従来のハニカム形状のように圧力損失が増大することがなくなる。
また、水の排出性が向上することになる。
また、排ガス中の微粒子（煤塵、ＳＯ₃ミスト）の除去率が安定して向上し、排煙の脱硫率向上し、煙突出口排煙から紫煙が低減、消滅する。
さらに、フィルタの製造工程の単純化を図ることができ、製造コストの低減、製品コストの低減ができる。

次に他の種々のガス浄化部材について説明する。
本実施例に係る第２のガス浄化部材１０−２の構成の概略を図４−１〜図４−３に示す。図４−１は第２のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図４−２はガス浄化部材の平面図、図４−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
図４−１〜４−３に示すように、ガス浄化部材１０−２は、第１のスペーサ１４Ｂ−１、第２の１４Ｂ−２を断面三角形状の三角柱が連続した形状としている。そして、スペーサの形状に沿って繊維シート１２Ｂを三角形状のジグザグ形状としている。

また、前記第１のスペーサ１４Ｂ―１の端面にはガス閉塞部１６を形成している。そして、第１のスペーサ１４Ｂ−１と繊維シート１２Ｂと第２のスペーサ１４Ｂ−２と平板状の繊維シート１２Ａとを交互に重ね合わせて、積層体を構成し、図示しない枠体に内装するようにしている。
これにより、第１のガス浄化部材よりも繊維シートの表面積が増大し、フィルタ効果が増大することになる。

次に他のガス浄化部材について説明する。
本実施例に係る第３のガス浄化部材１０−３の構成の概略を図５−１〜図５−３に示す。図５−１は第３のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図５−２はガス浄化部材の平面図、図５−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
図５−１〜５−３に示すように、ガス浄化部材１０−３は、第１のスペーサ１４Ｃ−１、第２のスペーサ１４−２を断面波状とすると共に、繊維シート１２Ｃをその連続した波状に沿った波状としている。

また、前記第１のスペーサ１４Ｃ―１の端面にはガス閉塞部１６を形成している。そして、第１のスペーサ１４Ｃ−１と繊維シート１２Ｃと第２のスペーサ１４Ｃ−２と平板状の繊維シート１２Ａとを交互に重ね合わせて、積層体を構成し、図示しない枠体に内装するようにしている。
これにより、第１のガス浄化部材よりも繊維シートの表面積が増大し、フィルタ効果が増大することになる。

次に他のガス浄化部材について説明する。
本実施例に係る第４のガス浄化部材１０−４の構成の概略を図６−１〜図６−３に示す。図６−１は第４のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図６−２はガス浄化部材の平面図、図６−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
図６−１〜６−３に示すように、ガス浄化部材１０−４は、第１のスペーサ１４Ｄ−１及び第２のスペーサ１４Ｄ−２が柱状であると共に、繊維シート１２Ｄがその連続した波状に沿うと共に角柱状のスペーサを交互に挟むジグザグ状としたものである。そして、前記第１のスペーサ１４Ｄ―１の端面にガス閉塞部１６を形成してなるものである。そして、第１のスペーサ１４Ｄ−１と繊維シート１２Ｄと第２のスペーサ１４Ｄ−２と平板状の繊維シート１２Ａとを交互に重ね合わせて、積層体を構成し、図示しない枠体に内装するようにしている。
これにより、第１のガス浄化部材よりも繊維シートの表面積が増大し、フィルタ効果が増大することになる。

次に、本実施例に係る第５のガス浄化部材１０−５の構成の概略を図７−１〜図７−３に示す。図７−１は第５のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図７−２はガス浄化部材の底面図、図７−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第５のガス浄化部材１０−５は第１のガス浄化部材１０−１と異なり、ガス導入側に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第６のガス浄化部材１０−６の構成の概略を図８−１〜図８−３に示す。図８−１は第６のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図８−２はガス浄化部材の底面図、図８−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第６のガス浄化部材１０−６は第２のガス浄化部材１０−２と異なり、ガス導入側に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第７のガス浄化部材１０−７の構成の概略を図９−１〜図９−３に示す。図９−１は第７のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図９−２はガス浄化部材の底面図、図９−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第７のガス浄化部材１０−７は第３のガス浄化部材１０−３と異なり、ガス導入側に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第８のガス浄化部材１０−８の構成の概略を図１０−１〜図１０−３に示す。図１０−１は第８のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図１０−２はガス浄化部材の底面図、図１０−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第８のガス浄化部材１０−８は第４のガス浄化部材１０−４と異なり、ガス導入側に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第９のガス浄化部材１０−９構成の概略を図１１−１〜図１１−３に示す。図１１−１は第９のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図１１−２はガス浄化部材の平面図、図１１−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第９のガス浄化部材１０−９は、第１のガス浄化部材１０−１と異なり、ガス導入側及びガス排出側の両方に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第１０のガス浄化部材１０−１０の構成の概略を図１２−１〜図１２−３に示す。図１２−１は第１０のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図１２−２はガス浄化部材の平面図、図１２−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第１０のガス浄化部材１０−１０は第２のガス浄化部材１０−２と異なり、ガス導入側及びガス排出側の両方に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第１１のガス浄化部材１０−１１の構成の概略を図１３−１〜図１３−３に示す。図１３−１は第１１のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図１３−２はガス浄化部材の平面図、図１３−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第１１のガス浄化部材１０−１１は第３のガス浄化部材１０−３と異なり、ガス導入側及びガス排出側の両方に閉塞部１６を設けたものである。

次に、本実施例に係る第１２のガス浄化部材１０−１２の構成の概略を図１４−１〜図１４−３に示す。図１４−１は第１２のガス浄化部材を構成する一単位の構成図であり、図１４−２はガス浄化部材の平面図、図１４−３はそのＡ−Ａ線断面図である。
第１２のガス浄化部材１０−１２は第４のガス浄化部材１０−４と異なり、ガス導入側及びガス排出側の両方に閉塞部１６を設けたものである。

ここで、図１５−１、図１５−２、図１６−１、図１６−２、図１７−１及び図１７−２を用いて、第２のスペーサ１４Ａ−２から構成される両端開放通路と、端部を閉塞部１６で閉塞した第３のスペーサ１４Ａ−３から構成される端面閉塞通路とのフィルタの圧力分布について説明する。
先ず、図１５−１は両端開放通路２４、２４同士が隣接されている場合を示し、図１５−２はその通路における高さ方向の圧力分布図である。なお、以下の説明においては、前述したようなスペーサを図示する斜線部分は省略し、実際に排ガス１１が通過する様子を明確に示すようにしている。

図１６−１は、前述した第５のガス浄化部材１０−５に係る第２のスペーサ１４−２により形成される両端開放通路２４と、閉塞部１６を下端部に有する第２のスペーサ１４−３より形成されるガス導入側閉塞通路２５Ａとが繊維シート１２Ａを介して交互に隣接されている場合を示し、図１６−２は、排ガス１１を導入した際におけるその瞬間の各通路における高さ方向の圧力分布図である。
図１７−１及び図１７−２は、排ガス１１を導入しつづけた場合における夫々の通路２４、２５Ａでの高さ方向の圧力分布図である。

図１７−２に示すように、排ガス１１を導入した際において、両端開放通路２４とガス導入側閉塞通路２５Ａとの圧力分布には相違があり、排ガス１１を導入しつづけた場合に、それを解消しようとして両端開放通路２４を通過する排ガス１１がガス導入側閉塞通路２５Ａ内に侵入する。
これにより、排ガス１１中に含まれる微粒子１２が繊維シート１２Ａを通過する際に、その繊維層にて捕集されることとなる。

ここで、排ガス１１中の微粒子の一種であるＳＯ₃ミストの除去メカニズムについて更に詳述する。
１）まず、閉塞部を有する通路２５Ａとすることにより、該閉塞（プラッギング）されたガス導入側閉塞通路２５Ａ内は、圧力が両端開放通路２４側の出口圧となる。
この際、排ガス１１は、閉塞されていない両端開放流路２４を通過する。
２）排ガス１１が通過する両端開放通路２４では、繊維層表面の摩擦損失で流れ方向に圧力分布が発生する。
３）排ガス１１が通過する両端開放通路２４と隣接するガス導入側閉塞通路２５Ａとの間では、繊維シート１２Ａを介して圧力差が発生する。
４）この圧力差が駆動力となり、排ガス１１が通過する両端開放通路２４から閉塞通路２５Ａへ繊維シート１２Ａを介して排ガス１１が流れる。
５）排ガス１１が繊維シート１２Ａを通過する際に、該繊維シートを構成する繊維層において、ろ過作用によりＳＯ₃ミストが除去される。
この結果、排ガス１１中の微粒子の一種であるＳＯ₃ミストが効率的に除去される結果、煙突からのＳＯ₃ミスト排出量が低減し、紫煙の発生が低減することとなる。

このように、ガス導入側を閉塞した閉塞通路２４のいずれかの側面が両端開放開口通路２５Ａに接していることにより、圧力差が必ず発生するようにし、これによりフィルトレイション効果により微粒子の捕集を確実なものとしている。

一例として、坪量が１２０ｇ／ｍ²で、フィルタの厚さを０．８ｍｍとした場合に、閉塞部を設けた場合には、ＳＯ₃ミストの除去率が６０％となり、閉塞部を設けない場合の４０％に較べて１．５倍の除去性能を発揮することができた。

次に、繊維シートを構成する繊維層における排ガス１１中の微粒子の捕集のメカニズムについて図１８を参照して説明する。
ここで、前記排ガス１１中の微粒子の内、例えば１ｍ／ｓ程度のガス流速に対し、約０．３μｍ以下の微粒子はブラウン捕集にて繊維シート１２Ａを構成する繊維層に捕集されるが、約０．３μｍ以上の微粒子については慣性衝突、遮り衝突、重力捕集等により繊維層に捕集されることになる。
図１８は繊維層におけるサブミクロンの微粒子のブラウン拡散捕集の模式図である。図１８に示すように、微粒子を含む排ガス１１がフィルタ繊維の側壁を通過する際に、繊維層６１を構成する単一繊維６１ａそれぞれに対し、限界粒子軌跡６２が決定され、前記限界粒子軌跡６２の内側に含まれるサブミクロン微粒子が単一繊維表面にブラウン拡散で捕集される。
よって、坪量及びフィルタ厚さ、繊維径を適宜調整することにより、捕集効率の向上を図ることができる。

次に、図１９−１、図１９−２、図２０−１及び図２０−２を用いて、ガス排出側を閉塞部１６で閉塞した通路２５Ｂとした場合のフィルタの圧力分布について説明する。
図１９−１は前述した第１のガス浄化部材１０−１に係る第２のスペーサ１４Ａ−２により形成される両端開放通路２４と閉塞部１６を下端部に有する第１のスペーサ１４Ａ−１により形成されるガス排出側閉塞通路２５Ｂとが繊維シート１２Ａを介して交互に隣接されている場合を示し、図１９−２は、排ガス１１を導入した際におけるその瞬間の各通路における高さ方向の圧力分布図である。なお、図中、符号１２Ａは繊維シートを図示する。
図２０−１及び図２０−２は、排ガス１１を導入しつづけた場合における夫々の通路での高さ方向の圧力分布図である。

図１９−２に示すように、排ガス１１を導入した際において、両端開放通路２４とガス排出側閉塞通路２５Ｂとの圧力分布に相違があり、排ガスを導入しつづけた場合に、それを解消しようとしてガス排出側閉塞通路２５Ｂを通過する排ガス１１が繊維シート１２Ａを介して両端開放塞通路２４内に侵入する。
これにより、排ガス１１中に含まれる微粒子が繊維シート１２Ａを通過する際に、その繊維層にて捕集されることとなる。

このように、ガス排出側を閉塞したガス排出部側閉塞通路２５Ｂのいずれかに両端開放開口通路２４に接していることにより、圧力差が必ず発生するようにし、これによりフィルトレイション効果により微粒子の捕集を確実なものとしている。

次に、図２１に実際に排ガス中のＳＯ₃ミストを捕集する場合について説明する。
図２１は第９のガス浄化部材を用いたガス浄化作用について第９の浄化部材１０−９を用いて説明する。
図２１は閉塞部１６を下端部に有する第３のスペーサ１４Ａ−３から形成されるガス導入側閉塞通路２５Ａと、閉塞部１６を上端部に有する第１のスペーサ１４Ａ−１から形成されるガス導入側閉塞通路２５Ｂとが交互に隣接されている場合を示す。
図２１に示すように、ガス排出側閉塞通路２５Ｂ内に導入された排ガス１１は、該ガス排出側閉塞通路２５Ｂに隣接する第１の繊維シート１２Ａを通過することとなり、ＳＯ₃ミストの捕集効率を向上する。

また、図２２に示すように、第９のガス浄化部材１０−９において、第２のスペーサ１４Ａ−２からなる両端開放通路２４を所定間隔毎に設けることにより、排ガス１１の通過性を良好とさせ、圧力損失を低減させ、長時間操業した際における煤塵の堆積による閉塞を防止するようにしてもよい。

ここで、本発明によるガス浄化装置を用いた排ガスを処理する排煙脱硫システムの一実施例について、図２３を参照して説明する。
図２３に示すように、本実施例にかかる排煙脱硫システムは、蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ１００と、該ボイラ１００からの排ガス１１中の煤塵を除去する集塵機１０１と、除塵された排ガスをガス浄化装置３０内に供給する押込みファン１０２と、ガス浄化装置３０に供給する前に排ガス１１を冷却すると共に増湿を行う増湿冷却装置１０３と、前記ガス浄化部材１０−１、１０−１を２段内部に配設し、塔下部側壁の導入口１１２ａから排ガス１１を供給すると共に、上方から水１７を供給して、排ガス１１中のＳＯｘを希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）へ脱硫反応させると共にＳＯ₃ミストを捕集するガス浄化装置３０と、頂部の排出口１１２ｂから脱硫された浄化ガス３２を外部へ排出する煙突１０４と、ガス浄化装置２０からポンプ１１０を介して希硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）１２１を貯蔵すると共に石灰スラリー１１１を供給して石膏を析出させる石膏反応槽１１２と、石膏を沈降させる沈降槽（シックナー）１１３と、石膏スラリー１１４から水分を排水（濾液）１１７として除去して石膏１１５を得る脱水器１１６とを備えてなる。なお、ガス浄化装置３０から排出される浄化された浄化ガス３２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１０５を介装し、ガス中の水分を分離するようにしてもよい。

ここで、上記ボイラ１００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１００の排ガスには硫黄酸化物（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ガスヒータで冷却された後に集塵機１０１で除塵されている。
そして、ガス浄化装置３０において所定量の水１７を供給しつつ排ガス１１中の脱硫を効率良く行うことができる。

この排ガス浄化システムでは、ガス浄化装置３０で得られた希硫酸１２１に石灰スラリー１１１を供給して石膏スラリー１１４を得た後、脱水して石膏１１５として利用するものであるが、脱硫して得られた希硫酸１２１をそのまま硫酸として使用するようにしてもよい。その場合には、希硫酸１２１を濃縮する濃縮槽を設けるようにしてもよい。

また、本実施例ではボイラ１００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。

また、図２４に示すように、増湿冷却装置１０３の後流側にミストエリミネータ１０５を介装し、増湿した際の水分ミストを積極的に除去し、ガス浄化装置３０内に余分な水ミスト（例えば１μｍ以上のミスト）の持込を防止するようにしてもよい。これにより、ガス浄化部材では紫煙の原因となるＳＯ₃ミストの除去効率を向上させることができる。

本発明にかかるガス浄化装置は、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。
また、フィルタとして活性炭素繊維を用いることにより、その化学的な触媒酸化作用により、ＳＯ₂や重金属（水銀、砒素等）等の有害成分の吸着除去を効率良く行うことができる。

以上のように、本発明に係るガス浄化部材は、簡易な構造であると共に、ガス浄化面積が向上するので、微粒子の効率的な除去処理に用いて適している。

実施例１に係るガス浄化部材の概略図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図２−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化装置の概略図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図４−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図５−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図６−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の底面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図７−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の底面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図８−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の底面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図９−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の底面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図１０−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図１１−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図１２−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図１３−２のＡ−Ａ線断面図である。実施例１に係るガス浄化部材の構成図である。実施例１に係るガス浄化部材の平面図である。実施例１に係るガス浄化部材の図１４−２のＡ−Ａ線断面図である。両端開放通路同士が隣接されている場合の概略図である。その通路における高さ方向の圧力分布図である。両端開放通路と排ガス導入側を閉塞した閉塞通路同士が隣接されている場合の概略図である。排ガスを導入した際におけるその瞬間の各通路における高さ方向の圧力分布図である。両端開放通路と排ガス導入側を閉塞した閉塞通路同士が隣接されている場合の概略図である。排ガスを導入しつづけた場合における夫々の通路での高さ方向の圧力分布図である。繊維層での微粒子の捕集の模式図である。両端開放通路と排ガス排出側を閉塞した閉塞通路同士が隣接されている場合の概略図である。排ガスを導入した際におけるその瞬間の各通路における高さ方向の圧力分布図である。両端開放通路と排ガス排出側を閉塞した閉塞通路同士が隣接されている場合の概略図である。排ガスを導入しつづけた場合における夫々の通路での高さ方向の圧力分布図である。第９のガス浄化部材を用いた排ガス中のＳＯ₃ミストを捕集する模式図である。第９のガス浄化部材を用いた他の排ガス中のＳＯ₃ミストを捕集する模式図である。実施例２の脱硫システムの概略図である。実施例２の他の排煙脱硫システムの概略図である。従来のガス浄化装置の概略図である。従来のフィルタの概略図である。フィルタの水浸漬状態を示す図である。

符号の説明

１０−１〜１０−１２第１〜第１２のガス浄化部材
１１排ガス
１２Ａ〜１２Ｄ繊維シート
１３枠体
１４Ａ−１〜１４Ｄ−１第１のスペーサ
１４Ａ−２〜１４Ｄ−２第２のスペーサ
１４Ａ−３〜１４Ｄ−３第３のスペーサ

Claims

排ガス中の有害物質を浄化するガス浄化部材であって、
繊維シートと構造体シートとを交互に積層してなると共に、
前記構造体シートが、そのガス排出側の端面にガス閉塞部を形成した第１のスペーサと、両端面にガス閉塞部を有さない第２のスペーサと、そのガス導入側の端面にガス閉塞部を形成した第３のスペーサとを、少なくとも２以上を組み合わせてなることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１において、
前記構造体シートが、そのガス排出側の端面にガス閉塞部を形成した第１のスペーサと、両端面にガス閉塞部を有さない第２のスペーサとからなり、
前記第１のスペーサと第２のスペーサとを交互に複数配置すると共に、これらの間に繊維シートを挟みこんでなることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１において、
前記構造体シートが、そのガス導入側の端面にガス閉塞部を形成した第３のスペーサと、両端面にガス閉塞部を有さない第２のスペーサとからなり、
前記第３のスペーサと第２のスペーサとを交互に複数配置すると共に、これらの間に繊維シートを挟みこんでなることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１において、
前記構造体シートが、そのガス排出側の端面にガス閉塞部を形成した第１のスペーサと、そのガス導入側の端面にガス閉塞部を形成した第３のスペーサとからなり、
前記第１のスペーサと第３のスペーサとを交互に複数配置すると共に、これらの間に繊維シートを挟みこんでなることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
スペーサが平板状であると共に、繊維シートが平板状であることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
スペーサが断面三角形状の三角柱が連続した形状であると共に、繊維シートがその連続した三角形状に沿ったジグザグ形状であることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
スペーサが断面波状であると共に、繊維シートがその連続した波状に沿った波状であることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
スペーサが角柱状であると共に、繊維シートが該角柱状のスペーサを交互に挟むジグザグ状であることを特徴とするガス浄化部材。
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記繊維シートが活性炭素繊維シートであることを特徴とするガス浄化部材。
硫黄酸化物を含有する排ガス又は生成ガスが流通する浄化塔内に、請求項１乃至９のいずれか一つのガス浄化部材を設けてなることを特徴とするガス浄化装置。