JP4738184B2 - ガス浄化装置及び排ガス処理方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施例に係るガス浄化装置を示す概念図である。
図1に示すように、本実施例に係るガス浄化装置10は、排ガス11中の煤塵又はミスト等の微粒子12を捕集する繊維状フィルタ(以下、「フィルタ」という)13を有するガス浄化装置であって、前記フィルタ13が複数の両端開放通路14からなると共に、前記両端開放通路14のガス導入側の一部を閉塞部15で閉塞してなるものである。
図1においては、フィルタ13の上方から水17を例えばシャワー状に散水するノズル19が設けられており、フィルタ13を湿潤状態としている。
前記フィルタ13は例えば活性炭素繊維を用いてなり、その繊維層において、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21の下方側へ洗い流すようにしている。
図2に示すように、ガス浄化装置20Aの装置本体21内には2段のフィルタ13が配設されており、各段のフィルタ13はそれぞれガス導入口側に閉塞部15を設けており、閉塞部15が設けられていない両端開放通路14と、閉塞部15が設けられたガス導入側閉塞通路16Aとを形成してなるものである。
前記水捕集部25は例えばシート又はマット状、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、水の捕集性が良好なものを用いることができる。このような水捕集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。
この水捕集部25は、排ガス中の粗大化した水分子やSO3ミストを捕集して、フィルタ13での本来のSOxの除去作用の低下を防止するようにしている。また、フィルタ13の下端部近傍に膨潤した水を積極的に排出することができるので、フィルタ13における水膜の発生を防止することができる。これにより、フィルタ表面での水膜や水壁によるガス通過阻害がないので、長期間に亙って、安定して排ガスの浄化を行うことができる。
図5−1は両端開放通路14、14同士が隣接されている場合を示し、図5−2はその通路における高さ方向の圧力分布図である。
図6−1は両端開放通路14と閉塞通路16同士が隣接されている場合を示し、図6−2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7−1は両端開放通路14と閉塞通路16同士が隣接されている場合を示し、図7−2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12がフィルタ13の側壁13aを通過する際に、該フィルタ側壁13aの繊維層にて捕集されることとなる。
1) まず、両端開放通路14の一部を閉塞部15で閉塞(プラッギング)すると、閉塞されたガス導入側閉塞通路16A内は、圧力が両端開放通路側の出口圧となる。
この際、排ガス11は、閉塞されていない両端開放流路14を通過する。
2) 排ガス11が通過する両端開放通路14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14と隣接するガス導入側閉塞通路16Aとの間では、通路側壁13a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14から閉塞通路16へ側壁13aを介して排ガス11が流れる。
5) 排ガス11が側壁13aを通過する際に、側壁13a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12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。
前記閉塞部15による通路の閉塞率は20〜95%、好ましくは、30〜80%、より好ましくは40〜70%、更に好ましくは50〜70%とするのがよい。
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0.2μm以下の微粒子はブラウン捕集にて繊維層に捕集されるが、約0.2μm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8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8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。
また、フィルタの断面形状としては、図9に示した完全な三角形状の波形フィルタ以外に、図10−1に示す波板状フィルタ、図10−2に示す矩形状フィルタ、図10−3に示す三角形状と矩形状との組合せたフィルタ、図10−4に示すハニカム状のフィルタ等のいずれか一つ又はこれらの組み合わせたフィルタとすることができる。
また、図11に示すように、半円形状の閉塞部15としてもよい。この半円形状とする場合には、その閉塞部15の閉塞面積が増大するので、閉塞率が向上することとなる。
なお、現状のフィルタの高さは限定されるものではなく、処理するガス量により適宜変更すればよく、例えば100mm〜1000mm程度とするようにすればよい。
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
図12−1乃至図12−10はフィルタ13のガス導入側を閉塞部15で閉塞するパターンの一例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
ている。
このガス排出側に閉塞部を設けた装置の一例を図19に示す。
図19に示すように、ガス浄化装置20Bの装置本体21内には、2段のフィルタ13が配設されており、各段のフィルタ13はそれぞれガス排出側に閉塞部15を設けており、閉塞部15が設けられていない両端開放通路14と、閉塞部15が設けられたガス排出側閉塞通路16Bとを形成してなるものである。
図20−1は両端開放通路14とガス排出側閉塞通路16B同士が隣接されている場合を示し、図20−2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21−1は両端開放通路14とガス排出側閉塞通路16同士が隣接されている場合を示し、図21−2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12がフィルタ13の側壁13aを通過する際に、該フィルタ側壁13aの繊維層にて捕集されることとなる。
すなわち、閉塞部15の閉塞率の増加により、導入される排ガス11の圧損を増大させ、排ガス11の壁面13aに対する貫通量を増大させることとなると共に、SO3ミストの捕集効率を向上させるようにしている。
本実施例に係る両端閉塞捕集部42Aは、下端端部側と上端端部側とに交互に閉塞部15を形成することとなるので、捕集効率が増大することとなる。
この場合には、前述した対向する部分の全部を接触させる場合に較べて、通路の長さを長くすることができる。この結果、通路内のガス通過面積が大きくなり、側壁繊維層を通過するガスの平均流速が遅くなる。これによりフィルトレイション効果が増大するので、煤塵ミストの捕集効率が向上する。なお、図中、符号45はケースの壁である。
そして、このミスト捕集フィルタ47は両端開放通路36Cを有しているので、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ことができる。
そして、図30に示すように、この一部解放捕集部42Cと前述した両端開放捕集部42Aとを図示しないパッケージ内に交互に配置してミスト捕集フィルタ47Bを構成するようにして、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。
図34は前記ミスト捕集部47A〜47Dを枠体43内に挿入した状態を示している。
ここで、前記枠体43はその幅(a)が例えば200〜1000mm、奥行き(b)が例えば200〜1000mm、高さ(h)が例えば200〜3000mmとしている。
そして、この際のフィルタ42Bを構成する開口の幅は2〜35mm、好適には3〜15mmとしている。
このような水滴が付着した場合には、上端が閉塞されたガス排出側閉塞通路36Bの内部に排ガスが導入されず、性能低下域52を形成するおそれがある。
よって、図35−1〜35−3に示すように、フィルタ全体を斜めに傾けて、ミスト捕集部48−1〜48−3を構成し、ガス導入側に付着する水滴の除去の効率化を図るようにしてもよい。
図38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除塵機101と、除塵された排ガスをガス浄化装置20内に供給する押込みファン102と、浄化装置20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、前記フィルタが挿入された枠体43を複数収納したパッケージ47−1、47−2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15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20と、頂部の排出口112bから脱硫された浄化ガス22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、浄化塔12から排出される浄化された浄化ガス22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20において所定量の水15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。
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、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
12 微粒子
13 フィルタ
14 両端開放通路
15 閉塞部
16A ガス導入側閉塞通路
16B ガス排出側閉塞通路
Claims (12)
- 排ガス中の煤塵又はミストを捕集する繊維状フィルタを有するガス浄化装置であって、
前記繊維状フィルタが、
板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、下端部に閉塞部を有するガス導入側閉塞通路と、板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、上端端部に閉塞部を有するガス排出側閉塞通路とを、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両端閉塞捕集部を形成することを特徴とするガス浄化装置。 - 請求項1において、
前記閉塞部の閉塞率が20〜95%であることを特徴とするガス浄化装置。 - 請求項1又は2において、
通路の断面形状が矩形状、波板状、半円形状、ハニカム状のいずれか一つ又はこれらの組み合わせであることを特徴とするガス浄化装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記繊維状フィルタが湿潤状態であることを特徴とするガス浄化装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一つにおいて、
前記繊維状フィルタの坪量が80〜200g/m2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、
前記繊維状フィルタの厚さが0.5〜5.0mmであ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、
前記繊維状フィルタが活性炭素繊維である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繊維状フィルタをガス浄化塔内に有するガス浄化装置であって、
前記繊維状フィルタが、
板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、下端部に閉塞部を有するガス導入側閉塞通路と、板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、上端端部に閉塞部を有するガス排出側閉塞通路とを、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なる両端閉塞捕集部と、
板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、下端部又は上端部に閉塞部を有するガス導入側閉塞通路又はガス排出側閉塞通路と、板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると両端開放通路とを、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なる一部開放捕集部とを、
パッケージ内に交互に配設してなる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繊維状フィルタをガス浄化塔内に有するガス浄化装置であって、
前記繊維状フィルタが、
板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、下端部に閉塞部を有するガス導入側閉塞通路と、板状フィルタと三角波板状フィルタとからなると共に、上端端部に閉塞部を有するガス排出側閉塞通路とを、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なる両端閉塞捕集部と、
板状フィルタと三角波板状フィルタとからなる両端開放通路とを、
パッケージ内に交互に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のいずれか一つにおいて、
前記繊維状フィルタをパッケージに収納したケースを少なくとも1段以上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10のいずれか一つのガス浄化装置を用いて、排ガス中の煤塵又はミストを捕集することを特徴とする排ガス処理方法。
- 請求項11の発明において、
ガス浄化装置を湿潤状態下で用いて、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。
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