(57)【要約】  吸着材を加熱する加熱部（２６）、加熱された吸着材を脱離物を脱離ガスとして分離させる分離部（２５）及び加熱により脱離物が脱離された吸着材を冷却する冷却部（２７）とが一方向に連通して配されて加熱部（２６）と冷却部（２７）との断面外径が略同一とされた胴長の再生塔本体（１１）と、脱離ガスが排出される脱離ガス導出路（１５）と、を備え、分離室（２５）は、内胴部（３０）と、脱離ガスの流速を低減させる流速低減部（３１）を備え、複数の脱離ガス導出路（１５）は、互いに離間して流速低減部（３１）の下流側と接続される。
2010106623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス内の有害物質が吸着された吸着材から吸着物を脱離させる再生塔であって、
前記吸着材を加熱する加熱部、加熱された前記吸着材から脱離物を脱離ガスとして分離させる分離部及び加熱により脱離物が脱離された前記吸着材を冷却する冷却部が一方向に連通して配されて、前記加熱部と前記冷却部との断面外径が略同一とされた胴長の再生塔本体と、
前記脱離ガスが排出される脱離ガス導出路と、
を備え、
前記分離部は、内胴部と前記脱離ガスの流速を低減させる流速低減部とを備え、
前記脱離ガス導出路は、前記流速低減部の下流側に接続されていることを特徴とする再生塔。
【請求項２】
前記内胴部の断面外径が前記加熱部及び前記冷却部の断面外径と略同一とされ、
前記流速低減部の少なくとも一部が前記内胴部の外周を囲むように前記脱離ガスの下流側に向かって漸次拡径された断面外径とされ、
前記内胴部と前記流速低減部とを連通する開口部が前記流速低減部の上流側に配されていることを特徴とする請求項１に記載の再生塔。
【請求項３】
前記流速低減部は、下流側に向けて並列に区画された複数の区画室を備え、隣接する区画室同士は下流側において連通しており、
複数の前記脱離ガス導出路が一部の前記区画室の下流側に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の再生塔。
【請求項４】
前記流速低減部を流れる前記脱離ガスの流速が１００ｍｍ毎秒以下となるように前記内胴部に対して前記流速低減部が拡径されていることを特徴とする請求項１から３のうち何れか一項に記載の再生塔。
【請求項５】
排ガス内の有害物質を吸着材に吸着させる吸着塔と、
請求項１から４のうち何れか一項に記載の再生塔と、
を備えていることを特徴とする乾式排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生塔及び乾式排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラー、焼却炉あるいは焼結炉からの排ガス等を処理する装置として、吸着塔内に導入された吸着材に排ガスを接触させて、ＳＯＸ（硫黄酸化物）やＮＯＸ（窒素酸化物）等といった排ガス中の各種有害物質を除去する乾式排ガス処理装置が知られている。
吸着材としては、炭素質吸着材、アルミナ質吸着材、シリカ質吸着材等が例示されるが、炭素質のものが比較的低温での処理が可能であり、各種の有害物質を同時に除去できるので優れている。炭素質吸着材としては、活性炭、活性チャー、活性コークス等が例示され、特に、０．５〜４ｃｍ程度のペレット化した粒状の吸着材が好ましく、これらの吸着材は公知である。【０００３】
この装置において、排ガス中のＳＯｘは、硫酸として吸着材に吸着されて除去される。また、前処理として、排ガス中にアンモニアが注入された場合には、ＳＯｘはアンモニウム塩として吸着されるとともに、吸着材の触媒作用によってＮＯｘは窒素と水に還元されて無害化される。その他の有害物質は、主に吸着材に吸着されて除去される。【０００４】
吸着塔において排ガス処理に使用された吸着材には、硫酸、アンモニウム塩等の各種物質が多量に付着しており、その活性度が低下している。そのため、コンベヤ等の移送路を介してこうした吸着材を再生塔に送って加熱再生し、吸着物質を脱離させて活性度を元に戻している。
活性度が回復した吸着材は、コンベヤ等の移送路を介して再び吸着塔に戻される。このように加熱再生する際には、吸着材からの脱離物をパージするためのガス（キャリアガス）が用いられることがあり、例えば窒素等の不活性ガスが用いられる。【０００５】
再生塔において加熱再生する方式として、筒状に立設された再生塔内を流下する吸着材の流れ方向と逆方向に吸着材から吸着物が脱離した脱離ガスを流す向流方式が知られている。この向流方式は、一旦脱離したアンモニア等が吸着材に再吸着されるために、脱離ガス中に殆ど存在しないという利点がある（例えば、特許文献１参照）。
そのため、脱離ガスを、副生品回収設備へ送出して硫酸又は石膏といった副生品を生成する場合に、洗浄設備の負荷を低減できるため、この方式が優れている。
【特許文献１】特開２００６−７５６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の再生塔及び乾式排ガス処理装置は、脱離ガス中に煤塵等のダストを含みやすく、脱離ガス導出路内にダストが堆積しやすい。そのため、脱離ガス導出路が閉塞したり、堆積したダストが脱離ガスに含まれるＳＯ２を吸着して腐食させたりすることがある。また、脱離ガス導出路の下流にファンが配される場合、ケーシング内にダストが堆積してファンの性能を低下させることになる。脱離ガスの洗浄設備を配する場合にも洗浄後の排水中にダストが含まれるので、排水処理が困難になる。【０００７】
また、再生塔において、分離部の内胴断面外径に対し、吸着材の下流側に位置する熱交換部の断面外径を大きくした場合、同一断面上の吸着材の流速分布が均一でなくなるので、熱交換の温度のバランスが崩れて吸着材の温度分布に偏りが生じ、吸着材の再生が不十分となるか、部分的に吸着材が過熱状態となり、加熱エネルギーが有効に利用できなくなる。【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、再生塔内部において、同一断面上の吸着材の流速分布を一様にした状態で、脱離ガス導出路内のダスト量を低減することができる再生塔及び乾式排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る再生塔は、排ガス内の有害物質が吸着された吸着材から吸着物を脱離させる再生塔であって、前記吸着材を加熱する加熱部、加熱された前記吸着材から脱離物を脱離ガスとして分離させる分離部及び加熱により脱離物が脱離された前記吸着材を冷却する冷却部が一方向に連通して配されて、前記加熱部と前記冷却部との断面外径が略同一とされた胴長の再生塔本体と、前記脱離ガスが排出される脱離ガス導出路と、を備え、前記分離部は、内胴部と前記脱離ガスの流速を低減させる流速低減部とを備え、前記脱離ガス導出路は、前記流速低減部の下流側に接続されていることを特徴とする。【００１０】
この発明は、分離部が流速低減部を備えているので、脱離物ガスが流速低減部を通過する際の流速を低下させることができ、脱離ガス内に含まれるダストを分離部内に残存、分離させることができる。【００１１】
また、本発明に係る再生塔は、前記再生塔において、前記内胴部の断面外径が前記加熱部及び前記冷却部の断面外径と略同一とされ、前記流速低減部の少なくとも一部が前記内胴部の外周を囲むように前記脱離ガスの下流側に向かって漸次拡径された断面外径とされ、前記内胴部と前記流速低減部とを連通する開口部が前記流速低減部の上流側に配されていることを特徴とする。【００１２】
この発明は、開口部を介して流速低減部へ流入した脱離ガスを、流速低減部の拡径された側面に沿って下流側へ誘導させることができ、脱離ガスの流速を漸次好適に低減させることができる。また、内胴部の断面外径が加熱部及び冷却部の断面半径と略同一であることから、同一断面上の吸着材の流速分布を均一にすることができ、熱交換に必要な加熱エネルギーを有効に利用することができる。【００１３】
また、本発明に係る再生塔は、前記再生塔において、前記流速低減部が下流側に向けて並列に区画された複数の区画室を備え、隣接する区画室同士は下流側において連通しており、複数の前記脱離ガス導出路が一部の前記区画室の下流側に接続されることを特徴とする。【００１４】
この発明は、脱離ガスが複数の区画室に流入し、各区画室の間を流れて撹拌された後に、複数の脱離ガス導出路から排出されるので、脱離ガスの流速が均一化され、脱離ガスの流速分布が分離部の場所によって偏らないようにすることができ、脱離ガス内に含まれるダストを効率的に低減することができる。【００１５】
また、本発明に係る再生塔は、前記再生塔において、前記流速低減部を流れる前記脱離ガスの流速が１００ｍｍ毎秒以下となるように、前記内胴部に対して前記流速低減部が拡径されていることを特徴とする。【００１６】
この発明は、流速低減部を通過するガス流速が１００ｍｍ毎秒以下となるので、脱離ガスが脱離ガス導出路から排出されるまでの間に、ガスに含まれるダストをより好適に分離、低減することができる。【００１７】
本発明に係る乾式排ガス処理装置は、排ガス内の有害物質を吸着材に吸着させる吸着塔と、本発明に係る再生塔と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、同一断面上の吸着材の流速分布を一様にした状態で、脱離ガス導出路内のダスト量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る乾式排ガス処理装置を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る乾式排ガス処理装置の再生塔を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る乾式排ガス処理装置の分離室を示す縦断面図及び横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る再生塔の分離室の内胴部及び流速低減部の断面径の関係の算出方法を説明する際に使用する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る再生塔の分離室の内胴部及び流速低減部の断面径の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１    乾式排ガス処理装置
２    吸着塔
３    再生塔
１１    再生塔本体
１５    脱離ガス導出路
２５    分離室（分離部）
２５Ａ    開口部
２６    加熱室（加熱部）
２７    冷却室（冷却部）
３０    内胴部
３１    流速低減部
３２    区画室
３３    仕切板
３４    連通孔
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態に係る乾式排ガス処理装置１は、図１に示すように、吸着塔２と、再生塔３と、吸着塔２及び再生塔３を結んで吸着材を移送する第一移送路５Ａ及び第二移送路５Ｂと、再生塔３の上下両端側と接続されたロックホッパ６と、吸着材からの脱離物を含む脱離ガスＧを洗浄する洗浄塔７と、を備えている。【００２２】
吸着塔２は、ＳＯｘ（硫黄酸化物）等のガス中の各種物質を吸着材（例えば、炭素質吸着材、アルミナ質吸着材、シリカ質吸着材等）に吸着させて除去する処理を行うものである。吸着塔２には、排ガスが導入される排ガス導入口８と、吸着材と接触される吸着塔本体９と、各種物質が吸着除去された排ガスが吸着塔本体９から導出される排ガス導出口１０と、が配されている。【００２３】
再生塔３は、図２に示すように、筒状の再生塔本体１１と、再生塔本体１１と接続された予熱ガス導入路１２、予熱ガス導出路１３、脱離ガス導出路１５、加熱ガス導入路１６、加熱ガス導出路１７、不活性ガス導入路１８、冷却媒体導入路２０、及び冷却媒体導出路２１を備えている。【００２４】
再生塔本体１１は、従来と同様、貯留室２２、予熱室２３、分離室（分離部）２５、加熱室（加熱部）２６、及び冷却室（冷却部）２７を備えている。不活性ガスＩは、冷却室２７の下部側から再生塔本体１１内を上向きに流れるように内部に導入される。【００２５】
貯留室２２は、吸着塔２にて排ガス処理に使用され各種物質を吸着している吸着材が一旦貯留される。予熱室２３は、予熱室２３内に予熱ガスを導入する予熱ガス導入路１２と、予熱後の予熱ガスを予熱室２３から排出する予熱ガス導出路１３と、が接続されている。
また、予熱室２３には、図２に示すように、上下方向に延びて吸着材が内部を流れる伝熱管２８が複数配されている。これら伝熱管２８の外部を予熱ガスが流れることによって両者の間で熱交換され、吸着材が１８０℃程度（炭素質材の場合）まで漸次温度上昇される。後述する加熱室２６、冷却室２７でも同様の構成の元で熱交換が行われる。【００２６】
分離室２５は、内胴部３０と、脱離ガスＧの流速を低減させる流速低減部３１と、を備えている。内胴部３０の断面外径は、予熱室２３、加熱室２６及び冷却室２７の断面外径と略同一とされている。流速低減部３１は、内胴部３０の外周を囲むように脱離ガスＧの下流側に向かって漸次拡径された断面内径の拡径部３１Ａと、一定の断面内径を有する外胴部３１Ｂと、をさらに備えている。【００２７】
内胴部３０と流速低減部３１とを連通する開口部２５Ａが、拡径部３１Ａの上流側に配されている。吸着材から分離した脱離物を不活性ガスＩとともに脱離ガスＧとして排出させる複数の脱離ガス導出路１５が、外胴部３１Ｂの下流端に接続されている。【００２８】
図３に示すように、流速低減部３１は、脱離ガスＧの下流側に向かって並列に区画された複数の区画室３２が設けられている。複数の区画室３２は、流速低減部３１が有する円環形空間を略等間隔に区画するように、径方向に沿って配置された複数の仕切板３３により形成される。すなわち、複数の仕切板３３は、流速低減部３１の内周壁３１Ｃと外周壁３１Ｄに対してそれぞれ垂直に交差するように配置されて固定される。【００２９】
複数の区画室３２は、それぞれほぼ同一体積となるように形成される。また、複数の区画室３２を形成する仕切板３３の下流側には、連通孔３４が形成されている。これにより、隣接する区画室３２同士が連通しており、脱離ガスＧが連通孔３４を介して流通可能となっている。
さらに、複数の区画室３２のうち、対向する２つの区画室３２の下流側（天面）には、脱離ガス導出路１５が設けられている。【００３０】
したがって、脱離ガスＧは、開口部２５Ａから複数の区画室３２に分かれて流速低減部３１に流入し、仕切板３３の連通孔３４を介して複数の区画室３２間を撹拌されながら流れる。
そして、脱離ガスＧの流速分布がほぼ一様になった状態で、複数の脱離ガス導出路１５から排出される。【００３１】
流速低減部３１を流れる脱離ガスＧの流速が１００ｍｍ毎秒以下、より好ましくは５０ｍｍ毎秒以下となるよう、内胴部３０に対して流速低減部３１の拡径部３１Ａが拡径されている。
ここで、脱離ガスＧのガス量は、不活性ガスＩのガス量と、ロックホッパ６からの流入ガス量と、脱離物の脱離、分解の際に発生する再生ガス量とによって決まる。【００３２】
例えば、図４に示すように、上述したガス量等から決まる脱離ガス量をＱ［Ｎｍ３／ｈ］、内胴部３０の内径をＤ１［ｍｍ］、流速低減部３１の外胴部３１Ｂの内径をＤ２［ｍｍ］、脱離ガスＧの温度をＴ［℃］、ガスの流速をＶ［ｍｍ／ｓ］としたとき、
Ｄ２＝（Ｄ１＾２＋Ｑ＊（２７３．１５＋Ｔ）／２７３．１５／３６００／Ｖ＊４／π＊１０＾９）＾０．５
と表される（＊は乗算、／は除算、＾はべき乗、πは円周率を示す）。【００３３】
これに、例えば、Ｄ１＝３０００［ｍｍ］、Ｑ＝１０００［Ｎｍ３／ｈ］、Ｔ＝２００［℃］としたとき、Ｄ２＝４６１０［ｍｍ］（Ｖ＝５０［ｍｍ／ｓ］のとき）、Ｄ２＝３８８９［ｍｍ］（Ｖ＝１００［ｍｍ／ｓ］のとき）とする。【００３４】
通常、脱離ガス量Ｑと温度Ｔとは一定となるので、Ｄ１及びＤ２は、図５に示すグラフで示す関係を有する。【００３５】
加熱室２６は、加熱室２６内に加熱ガスを導入する加熱ガス導入路１６と、加熱後の加熱ガスを加熱室２６内から排出する加熱ガス導出路１７と、が接続されている。加熱室２６内では、各種物質が吸着された吸着材が、加熱ガスを介して４００℃以上、好ましくは４５０℃前後（炭素質材の場合）の高温まで加熱され、吸着物が脱離される。【００３６】
冷却室２７は、冷却室２７内に冷却媒体を導入する冷却媒体導入路２０と、冷却後の冷却媒体が排出される冷却媒体導出路２１と、が接続されている。冷却媒体としては空気、水等が使用される。冷却室２７では、脱離物が脱離された吸着材が冷却媒体との熱交換によって冷却される。【００３７】
第一移送路５Ａは、吸着材を吸着塔２から再生塔３へ移送する。一方、第二移送路５Ｂは、再生された吸着材を再生塔３から吸着塔２に移送する。【００３８】
ロックホッパ６は、第一移送路５Ａと再生塔３、及び第二移送路５Ｂと再生塔３との間の気密性を確保するため、公知の構成にて再生塔３の両端側とそれぞれ接続されている。【００３９】
洗浄塔７は、脱離ガス導出路１５と接続されており、副生品を生成するために脱離ガスＧを洗浄する。【００４０】
次に、本実施形態に係る乾式排ガス処理装置１及び再生塔３の作用について説明する。
排ガス導入口８から吸着塔２内に導入された排ガスは、吸着塔本体９内で排ガス中の硫黄酸化物等の各種物質が吸着材に吸着される。そして、排ガスは、直接あるいは他のガス処理が施された後、排ガス導出口１０から図示しない煙突を介して大気中へと放出される。一方、吸着物が吸着された吸着材は、第一移送路５Ａを介して再生塔３に移送される。【００４１】
移送された吸着材は、貯留室２２に導入され、さらに予熱室２３に移動される。そして、予熱ガス導入路１２から予熱室２３内に導入された予熱ガスと吸着材とが熱交換されて、吸着物が吸着された吸着材が１８０℃程度（炭素質材の場合）まで予熱される。予熱後の予熱ガスは、予熱室２３から予熱ガス導出路１３を通して排出される。【００４２】
予熱室２３から加熱室２６に移動した吸着材は、加熱ガス導入路１６から加熱室２６内に導入された加熱ガスと熱交換され、４００℃以上（炭素質材の場合）に加熱され、吸着物が脱離される。加熱後の加熱ガスは、加熱室２６から加熱ガス導出路１７を介して排出される。【００４３】
一方、脱離ガスＧは、分離室２５の内胴部３０に導入された後、開口部２５Ａを介して流速低減部３１内に流入する。そして、拡径部３１Ａから外胴部３１Ｂに至る間に流速が、１００ｍｍ毎秒以下、より好ましくは５０ｍｍ毎秒以下に低減される。この際、ガス内のダストが分離室２５内部に滞留、分離される。
こうして、吸着材から脱離された脱離物を含み、かつダストが低減された脱離ガスＧは、分離室２５から複数の脱離ガス導出路１５を介して排出され、洗浄塔７に送出される。【００４４】
吸着材は、その後、冷却室２７に移動され、冷却媒体導入路２０から導入された冷却媒体と熱交換されて冷却される。冷却後の冷却媒体は、冷却室２７から冷却媒体導出路２１を介して排出される。【００４５】
この乾式排ガス処理装置１及び再生塔３によれば、分離室２５が流速低減部３１を備えているので、脱離ガスＧが流速低減部３１を通過する際の流速を、低下させることができる。したがって、脱離ガスＧ内に含まれるダストを分離室２５内に残存、分離させることができる。【００４６】
また、開口部２５Ａを介して内胴部３０から流速低減部３１へ流入したガスを、流速低減部の拡径部３１Ａの側面に沿って下流側の外胴部３１Ｂへ誘導させることができ、ガスの流速を漸次好適に低減させることができる。また、内胴部３０の断面外径が加熱室２６及び冷却室２７の断面半径と略同一であることから、同一断面上の吸着材の流速分布を均一にすることができ、熱交換に必要な加熱エネルギーを有効に利用することができる。【００４７】
また、流速低減部３１が下流側に向けて並列に区画された複数の区画室３２を備え、隣接する区画室３２同士は下流側において連通しており、複数の脱離ガス導出路１５が一部の区画室３２の下流側に接続されているので、脱離ガスＧが複数の区画室３２間を撹拌されながら流れた後に排出される。したがって、脱離ガスＧの流速が均一化され、脱離ガスＧの流速分布が分離部の場所によって偏らないので、脱離ガス導出路１５内のダスト量を効率的に低減することができる。【００４８】
この際、流速低減部３１を通過するガス流速が１００ｍｍ毎秒以下となるので、脱離ガスＧが脱離ガス導出路１５から排出されるまでの間に、ガスに含まれるダストをより好適に低減することができる。【００４９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態に係る乾式排ガス処理装置１及び再生塔３は、分離室２５が予熱室２３と加熱室２６との間に配されたものとなっている。しかし、これに限らず、分離室２５が加熱室２６と冷却室２７との間に配されたものでも構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る再生塔及び乾式排ガス処理装置は、再生塔内の同一断面上の吸着材の流速分布を一様にした状態で、脱離ガス導出路内のダスト量を低減することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010106623.tif 000009
2010106623.tif 000010
2010106623.tif 000011