JP6416845B2

JP6416845B2 - 排ガス処理装置

Info

Publication number: JP6416845B2
Application number: JP2016204985A
Authority: JP
Inventors: 鮫島　良二; 良二鮫島; 健輔石部; 正晃吉川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Plantec Inc
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Plantec Inc
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: JP2018065089A

Description

本発明は、排ガス処理装置に関する。

特許文献１には、例えば都市ごみや産業廃棄物などの焼却炉で焼却することにより排出される排ガスを冷却した後、浄化塔を通過させてから、煙突から排出させるように構成されている。

前記浄化塔は、内部に活性炭素繊維を設け、この活性炭素繊維の上部に水を供給するような構成になっている。この浄化塔では、前記活性炭素繊維に水を供給した状態で、底部側から排ガスを導入して前記活性炭素繊維を上向きに通過させて上部から排出させることにより、排ガスに含まれる水銀の除去と、脱硫とを行うようになっている。

前記活性炭素繊維には、前記排ガス中の酸素（Ｏ₂）が吸着され、この酸素と排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ₂）との反応による三酸化硫黄（ＳＯ₃）への酸化が行われ、この三酸化硫黄の水（Ｈ₂Ｏ）への溶解により硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）が生成される。この硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）は前記活性炭素繊維内を希硫酸となって滴下し、浄化塔の底部に溜められ、所定量になったら、硫酸タンクに排出される。

この特許文献１では、所定時間にわたって排ガスを浄化することによって前記活性炭素繊維の吸着効率が低下すると、当該活性炭素繊維を再生することを行う。

この再生方法は、前記浄化塔への排ガスの通過を停止し、当該浄化塔の底部に貯留されている希硫酸を全て抜き出し、この浄化塔の底部に処理液（例えば次亜塩素酸水溶液、塩素水、オゾン水、過酸化水素水のいずれか１つ）を供給し、この底部の処理液を前記浄化塔において前記活性炭素繊維の上部からノズルを介して噴霧する。前記処理液が次亜塩素酸水溶液または塩素水の場合には、前記活性炭素繊維に吸着されている水銀が［ＨｇＣｌ₄］^2-となって脱離され、水等に易溶性の錯体を形成することになる。この後、水によって前記活性炭素繊維を洗浄する。

また、前記再生方法の他の方法としては、前記浄化塔への排ガスの通過を停止し、当該浄化塔の底部に貯留されている希硫酸を全て抜き出し、この浄化塔において前記活性炭素繊維の上部に処理ガス（例えば次亜塩素酸水溶液、塩素水、オゾン水、過酸化水素水のいずれか１つ）を供給する。前記処理ガスが塩素ガスの場合には、活性炭素繊維に吸着されている水銀が塩化水銀となって脱離される。その後、水によって前記活性炭素繊維を洗浄する。

特許文献２には、発電プラントにおけるボイラまたは焼却プラントにおける焼却炉等のボイラで生じた排煙を吸着部に通してから、排出部から排出される。前記吸着部は、筒部内に活性炭素繊維を配置した構成である。

この活性炭素繊維に前記排煙中の水銀などが吸着された後、前記吸着部への排煙供給の配管系を閉鎖する。次いで、ボイラ等からの加熱蒸気または加熱空気を前記吸着部に前記排煙の通過方向と反対に通すことにより、前記活性炭素繊維に吸着された水銀等を気化させて、凝縮部に搬送させることにより回収する。

また、排煙中の砒素および／または砒素化合物を活性炭素繊維に吸着させる場合には、前記活性炭素繊維に第一鉄イオンまたは第二鉄イオンを添着し、乾燥するが、この場合において、前記活性炭素繊維を再生するには、前記吸着部への排煙の通過を停止した後、前記活性炭素繊維を加熱して所定温度にし、この活性炭素繊維にパージガスを通す。これにより、前記活性炭素繊維に吸着された砒素および／または砒素化合物が気化され、その後、冷却器に搬送されて冷却されることにより、凝縮された砒素等がＡｓ₄Ｏ₆の形態で回収される。

特開２００６−３５０４２号公報特開２００５−１３１５０５号公報

上記特許文献１，２の場合、前記活性炭素繊維を再生する間、浄化塔または吸着部への排ガスまたは排煙の供給を停止しておく必要がある。ここに、改良の余地がある。

このような事情に鑑み、本発明は、排ガス処理装置において、排ガスの浄化動作を停止することなく、前記活性炭素繊維塔の活性炭素繊維フィルタの洗浄動作を実行可能とすることを目的としている。

本発明に係る排ガス処理装置は、排ガス通路の途中に並列に配置される少なくとも２つの活性炭素繊維塔と、これらの活性炭素繊維塔内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄するための洗浄装置と、前記排ガス通路において前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔よりも上流側に設けられて排ガスに含まれる煤塵を捕捉するバグフィルタと、前記排ガス通路において前記バグフィルタの上流側に、排ガスに含まれる酸性ガスを中和するための薬剤を供給する薬剤供給装置と、を備え、前記洗浄装置は、前記排ガス通路において前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔に個別に接続される導入路にそれぞれ設けられる排ガスバルブと、水補給設備から供給される洗浄水および前記活性炭素繊維塔に導入されて前記活性炭素繊維フィルタを洗浄した後の洗浄水を貯留するタンクと、このタンク内の洗浄水を前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔内の上部に個別に導入するための洗浄水導入路と、各洗浄水導入路に個別に設けられる洗浄バルブと、前記タンク内の洗浄水を前記洗浄水導入路から前記活性炭素繊維塔に供給するための動力源と、前記活性炭素繊維塔に導入されて前記活性炭素繊維フィルタを洗浄した後の洗浄水を前記タンクに導く回収路と、この回収路に設けられる回収バルブと、前記排ガスバルブ、前記洗浄バルブ、前記回収バルブならびに前記動力源を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記いずれか１つの活性炭素繊維塔内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄する際に、当該洗浄対象となる活性炭素繊維塔に対応する前記排ガスバルブを閉塞することにより当該活性炭素繊維塔に排ガスを通さない状態にする一方で、前記洗浄対象でない残りいずれか１つの活性炭素繊維塔に対応する前記排ガスバルブを開放することにより当該活性炭素繊維塔内に排ガスを通して浄化する状態にするとともに、前記洗浄対象となる活性炭素繊維塔内にそれに対応する前記洗浄バルブおよび前記回収バルブを開放することにより当該活性炭素繊維塔内に前記タンク内の洗浄水を導入してその内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄して当該洗浄後の水を前記タンクに回収する状態にする一方で、前記洗浄対象でない残りいずれか１つの活性炭素繊維塔に対応する前記洗浄バルブおよび前記回収バルブを閉塞する形態にする、ことを特徴としている。

この構成では、前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔のうちの１つを洗浄する際に、残りのいずれか１つの活性炭素繊維塔により前記排ガスを浄化する処理を行いながら、残りいずれか１つの活性炭素繊維塔内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄することが可能になる。

つまり、前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔のうちの１つを洗浄する場合には、交替で洗浄することが可能になる。これにより、前記排ガスの浄化運転を停止する必要がなくなるので、排ガスの浄化効率が向上する。

本発明に係る排ガス処理装置は、排ガスの浄化動作を停止することなく、活性炭素繊維塔の活性炭素繊維フィルタの洗浄動作を実行することが可能になる。

本発明に係る排ガス処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。図１の活性炭素繊維フィルタの構造を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１および図２に、本発明の一実施形態を示している。図示例の排ガス処理装置は、ごみ焼却炉１、ボイラ２、エコノマイザ３、バグフィルタ４、第１活性炭素繊維塔５、第２活性炭素繊維塔６、誘引通風機７、煙突８、排ガス通路９等を備えている。

ごみ焼却炉１は、例えば図示しないが、一般ごみの他に、産業廃棄物や所定梱包に入れられた感染性医療廃棄物等のごみを燃焼するものであり、焼却炉の型式は問わない。このごみ焼却炉１には、尿素供給装置１０により尿素または尿素水が供給されるようになっている。

ボイラ２およびエコノマイザ３は、ごみ焼却炉１から排出される高温の排ガスを降温するものである。

バグフィルタ４は、エコノマイザ３を通過した排ガスに含まれる煤塵を捕捉するものである。このバグフィルタ４の上流側の排ガス通路９には、前記排ガスに含まれる塩化水素（ＨＣｌ）および硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の酸性成分を中和するための薬剤（例えば消石灰等）を薬剤供給装置１１により供給されるようになっている。そのため、このバグフィルタ４内では、排ガスに含まれる前記酸性成分が前記薬剤により中和されるようになる。

第１、第２活性炭素繊維塔５，６は、そのケース内部に活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａを設けた構成であって、前記排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、ダイオキシン類、コプラナーポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、水銀ならびに臭気等の有害物質を吸着して除去する能力に優れている。

この活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａは、例えばActivated Carbon Fibers（ＡＣＦ）と呼ばれるものとされる。この活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａは、水銀の除去能力を高めるために、石炭ピッチ系の活性炭素繊維あるいはＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系の活性炭素繊維を原料とし、これを不活性雰囲気（窒素、アルゴン等）中において８００℃〜１１００℃でアニール処理することによって得られる、構成とすることが好ましい。

また、活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａの形状としては、処理排ガスの温度が２００℃以下、通常１６０〜１８０℃であることから、ハニカム構造、並行流構造などが用いることができる。中でも、並行流構造は、比較的容易に成型でき、ガスとの接触面積を通過断面に対し２倍以上に増加させるなど、排ガスの浄化能力を高め、かつ、排ガスの通過圧力損失を低減することができ、最適である。

図２に活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａの構造を示す。５１は厚み１〜１０mmのフェルトまたはシート状に成型した活性炭素繊維であり、５２はアルミメッシュ、鋼製金網などを山高さ１〜１０mmの波板状に成型した通気性セパレータである。５３は活性炭素繊維５１および通気性セパレータ５２を収納するケーシングである。

活性炭素繊維５１と、通気性セパレータ５２とを交互に積層することにより、通気性セパレータ部が排ガスの流路となり通過圧力損失を低減し、また、活性炭素繊維５１と排ガス中の有害物質との接触も効果的に行える。また、活性素炭素フィルタ５ａ，６ａの洗浄の際も、通気性セパレータ部が洗浄水の通路となり、洗浄効果を高めることができる。ケーシング５３は、使用温度条件により、アルミ板、鋼板を使用することができる。このケーシング５３のサイズは、排ガス流量、第１、第２活性炭素繊維塔５，６のサイズにより、断面を０．１〜０．５ｍ角の範囲で調整し、これを複数個、複数段組み合わせて配置すれば良い。

このような構成の第１、第２活性炭素繊維塔５，６の上部には、個別に排ガス通路９の第１、第２導入路９ａ，９ｂが接続されており、第１、第２活性炭素繊維塔５，６の下部には、個別に排ガス通路９の第１、第２排出路９ｅ，９ｆが接続されている。これにより、排ガスは、第１、第２活性炭素繊維塔５，６の上から下へと通されるようになる。なお、第１、第２導入路９ａ，９ｂには、第１、第２排ガスバルブ９ｃ，９ｄが個別に設けられている。

誘引通風機７は、バグフィルタ４内の排ガスを吸引して、煙突８から大気中に放出させるものである。

この実施形態では、第１、第２活性炭素繊維塔５，６のうちのいずれか一方で排ガスを浄化させる常用状態にして、残り他方を排ガスを浄化しない予備状態にするようになっている。

具体的には、排ガス処理装置の運転中において、第１分析計１３により第１、第２活性炭素繊維塔５，６の下流側での窒素酸化物の濃度を連続的に計測するとともに、第２分析計１４により第１、第２活性炭素繊維塔５，６の下流側での水銀の濃度を連続的に計測し、制御装置１２により第１、第２分析計１３，１４の計測値のいずれか一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、第１、第２活性炭素繊維塔５，６を交替で常用状態と予備状態とに切り替えるようにしている。なお、前記閾値は、例えば大気への排気規制値の５０％〜７０％に設定することができる。

さらに、制御装置１２は、前記したように第１、第２活性炭素繊維塔５，６を常用状態と予備状態とに交互に切り替えた場合に、第１、第２活性炭素繊維塔５，６のうち常用状態から予備状態に切り替えた方を洗浄装置１５により洗浄させるようにしている。

洗浄装置１５は、第１、第２活性炭素繊維塔５，６の各活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａを洗浄するものであって、前記した第１、第２排ガスバルブ９ｃ，９ｄおよび制御装置１２の他に、タンク２１、第１、第２回収路２９，３０、第１、第２回収バルブ３１，３２、洗浄水導入路２５、洗浄元バルブ２６、第１、第２洗浄バルブ２７，２８、動力源としてのポンプ３３等を有している。

なお、タンク２１、第１、第２回収路２９，３０、第１、第２回収バルブ３１，３２、洗浄水導入路２５、洗浄元バルブ２６、第１、第２洗浄バルブ２７，２８、ポンプ３３、制御装置１２が、特許請求の範囲に記載している洗浄水供給手段（符号省略）に含まれている。

タンク２１は、活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａを洗浄するための洗浄水を貯留するものである。このタンク２１には、水補給設備２２から補水路２３を経て供給される洗浄水と、活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａを洗浄した後の洗浄水とが導入されるようになっている。

このタンク２１と第１、第２活性炭素繊維塔５，６の下部とには、第１、第２回収路２９，３０が接続されており、これら第１、第２回収路２９，３０には、第１、第２回収バルブ３１，３２が個別に設けられている。

洗浄水導入路２５は、タンク２１内の洗浄水を第１、第２活性炭素繊維塔５，６内の上部に個別に導入するものである。この洗浄水導入路２５の上流側は１本になっていてタンク２１の底部に接続されている。また、洗浄水導入路２５の下流側は二股に分岐していて、第１分岐路２５ａが第１活性炭素繊維塔５の上部に、また、第２分岐路２５ｂが第２活性炭素繊維塔６の上部にそれぞれ接続されている。

この洗浄水導入路２５の上流側においてタンク２１の近傍には、ポンプ３３が設けられていて、このポンプ３３の下流側には洗浄元バルブ２６が設けられている。

また、洗浄水導入路２５の第１、第２分岐路２５ａ，２５ｂには、第１、第２洗浄バルブ２７，２８が個別に設けられている。

そして、洗浄水導入路２５の上流側においてポンプ３３と洗浄元バルブ２６との中間位置には、タンク２１内の洗浄水を排水処理設備３６に排水するための排水路３４が接続されている。この排水路３４には、排水バルブ３５が設けられている。

次に、本発明に係る排ガス処理装置の動作について説明する。

ごみ焼却炉１で各種のごみを燃焼する排ガス処理装置の運転中には、前記燃焼に伴い発生する排ガスがボイラ２およびエコノマイザ３により降温され、さらにバグフィルタ４と、第１、第２活性炭素繊維塔５，６のうち常用状態になっている方とで浄化された後、煙突８から大気に排出されるようになる。

ここで、例えば第１活性炭素繊維塔５を常用状態にして第２活性炭素繊維塔６を予備状態にしている状況での運転中において、制御装置１２が、第１、第２分析計１３，１４の計測値のいずれか一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、第１活性炭素繊維塔５を常用状態から予備状態に切り替えるとともに、第２活性炭素繊維塔６を予備状態から常用状態に切り替え、この切り替え後に、前記予備状態に切り替えた第１活性炭素繊維塔５を洗浄装置１５により洗浄する。

なお、前記常用状態にするには、第１、第２排ガスバルブ９ｃ，９ｄを開放状態にし、前記予備状態にするには、第１、第２排ガスバルブ９ｃ，９ｄを閉塞状態にする。

ここで、洗浄動作について説明する。

まず、前記洗浄対象となった第１活性炭素繊維塔５に対応する第１回収バルブ３１と、第１洗浄バルブ２７と、洗浄元バルブ２６とを開放するとともに、ポンプ３３を駆動する。このとき、排水バルブ３５が閉塞されていて、タンク２１内には、洗浄水が所定以上貯留されているものとする。

これにより、タンク２１内の洗浄水が洗浄水導入路２５の第１分岐路２５ａを経て第１活性炭素繊維塔５内に導入されることになり、この洗浄水が第１活性炭素繊維塔５内部の活性炭素繊維フィルタ５ａの上から下へと通過することによって、当該活性炭素繊維フィルタ５ａに吸着されている窒素酸化物や水銀等が洗い流され、第１活性炭素繊維塔５の底部に落とされる。この洗浄後の洗浄水は、第１回収路２９を経てタンク２１内に回収される。

このようにして、タンク２１内の洗浄水が繰り返し、第１活性炭素繊維塔５の内部に導入されるが、前記洗浄後の洗浄水が窒素酸化物を含むことによって硝酸となるので、洗浄時間が長くなるにつれて、活性炭素繊維フィルタ５ａの洗浄効果が高まることになる。

この洗浄動作については、所定時間が経過するまで行うものとする。ここで、前記洗浄時間については、予め実験などによって活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａを有効洗浄時間を調べておき、その経験値に基づいて適宜に設定される。

この洗浄動作の終了時には、ポンプ３３の駆動を停止するとともに、洗浄元バルブ２６と、第１洗浄バルブ２７と、第１回収バルブ３１とを閉塞する。そして、場合によっては、排水バルブ３５を開放することによりタンク２１内の洗浄水を排水するようにしてもよい。

ところで、前記洗浄対象を第２活性炭素繊維塔６とする場合には、それに対応する第２回収バルブ３２と、第２洗浄バルブ２８と、洗浄元バルブ２６とを開放するとともに、ポンプ３３を駆動すればよい。

以上説明したように本発明を適用した実施形態によれば、排ガス処理装置の運転中において第１、第２活性炭素繊維塔５，６のうちの常用状態になっている方の浄化処理能力が低下するタイミングで、当該常用状態の活性炭素繊維塔（５または６）を予備状態に切り替える一方で、先に予備状態になっていた方の活性炭素繊維塔（６または５）を常用状態に切り替えてから、予備状態にした活性炭素繊維塔（５または６）の活性炭素繊維フィルタ（５ａまたは６ａ）を洗浄するようにしている。

これにより、排ガス処理装置の運転中において、排ガスを第１、第２活性炭素繊維塔５，６のうちの常用状態になっている方に連続的に通すようにして浄化したまま、第１、第２活性炭素繊維塔５，６のうちの予備状態になっている方を洗浄することが可能になる。

したがって、排ガスの浄化動作を停止することなく、第１、第２活性炭素繊維塔５，６の活性炭素繊維フィルタ５ａ，６ａの洗浄動作を実行することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、バグフィルタ４に薬剤（例えば消石灰等）を供給する例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

（２）上記実施形態では、２つの活性炭素繊維塔５，６に排ガスを上から下へ通す形態を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、例えば２つの活性炭素繊維塔５，６に排ガスを下から上へ通す形態にすることが可能である。

（３）上記実施形態では、２つの活性炭素繊維塔５，６を用いる場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、例えば２つ以上の活性炭素繊維塔を備える構成とすることが可能である。

本発明は、排ガス処理装置に好適に利用することが可能である。

１焼却炉
４バグフィルタ
５第１活性炭素繊維塔
５ａ活性炭素繊維フィルタ
６第２活性炭素繊維塔
６ａ活性炭素繊維フィルタ
７誘引通風機
８煙突
９排ガス通路
９ｃ第１排ガスバルブ
９ｄ第２排ガスバルブ
１２制御装置
１５洗浄装置
２１タンク
２５洗浄水導入路
２６洗浄元バルブ
２７第１洗浄バルブ
２８第２洗浄バルブ
２９第１回収路
３０第２回収路
３１第１回収バルブ
３２第２回収バルブ
３３ポンプ

Claims

排ガス通路の途中に並列に配置される少なくとも２つの活性炭素繊維塔と、これらの活性炭素繊維塔内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄するための洗浄装置と、前記排ガス通路において前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔よりも上流側に設けられて排ガスに含まれる煤塵を捕捉するバグフィルタと、前記排ガス通路において前記バグフィルタの上流側に、排ガスに含まれる酸性ガスを中和するための薬剤を供給する薬剤供給装置と、を備え、
前記洗浄装置は、前記排ガス通路において前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔に個別に接続される導入路にそれぞれ設けられる排ガスバルブと、
水補給設備から供給される洗浄水および前記活性炭素繊維塔に導入されて前記活性炭素繊維フィルタを洗浄した後の洗浄水を貯留するタンクと、
このタンク内の洗浄水を前記少なくとも２つの活性炭素繊維塔内の上部に個別に導入するための洗浄水導入路と、
各洗浄水導入路に個別に設けられる洗浄バルブと、
前記タンク内の洗浄水を前記洗浄水導入路から前記活性炭素繊維塔に供給するための動力源と、
前記活性炭素繊維塔に導入されて前記活性炭素繊維フィルタを洗浄した後の洗浄水を前記タンクに導く回収路と、
この回収路に設けられる回収バルブと、
前記排ガスバルブ、前記洗浄バルブ、前記回収バルブならびに前記動力源を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記いずれか１つの活性炭素繊維塔内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄する際に、当該洗浄対象となる活性炭素繊維塔に対応する前記排ガスバルブを閉塞することにより当該活性炭素繊維塔に排ガスを通さない状態にする一方で、前記洗浄対象でない残りいずれか１つの活性炭素繊維塔に対応する前記排ガスバルブを開放することにより当該活性炭素繊維塔内に排ガスを通して浄化する状態にするとともに、
前記洗浄対象となる活性炭素繊維塔内にそれに対応する前記洗浄バルブおよび前記回収バルブを開放することにより当該活性炭素繊維塔内に前記タンク内の洗浄水を導入してその内部の活性炭素繊維フィルタを洗浄して当該洗浄後の水を前記タンクに回収する状態にする一方で、前記洗浄対象でない残りいずれか１つの活性炭素繊維塔に対応する前記洗浄バルブおよび前記回収バルブを閉塞する形態にする、ことを特徴とする排ガス処理装置。