JP4658827B2 - ガス浄化部材及びガス浄化装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
SO2+1/2O2+H2O→H2SO4
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (10)
- 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。
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