(57)【要約】【課題】水銀等の再生処理が簡易となり、連続して排煙処理を行うことができる吸着部材及び排煙処理装置を提供する。【解決手段】所定間隔を持って配してなる一対の第１シート体１１−１及び第２シート体１１−２からなると共に、それらが一体となってロール状に巻かれてなる吸着部材１３を複数備えた浄化塔１４と、一対の第１シート体１１−１及び第２シート体１１−２に電圧を印加する電源１５と、前記吸着部材１３に水１６を供給する水供給装置１７とを具備してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流通する浄化塔内に設けられ、排ガスを浄化する炭素材料で形成されてなる吸着部材であって、
前記吸着部材は、所定間隔を持って配してなる一対のシート体からなると共に、該一対のシート体が巻かれてなる又は折りたたんでなることを特徴とする吸着部材。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体が、ケース内に巻装されてなる、又はケース内に九十九折状に装填されてなることを特徴とする吸着部材。
【請求項３】
請求項１において、
前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体が芯体に巻装されてなることを特徴とする吸着部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体の間にガス透過性で絶縁性のスペーサが介装されてなることを特徴とする吸着部材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体の炭素材料に導電性部材が添加されてなることを特徴とする吸着部材。
【請求項６】
請求項５において、
前記炭素材料が活性炭素繊維からなることを特徴とする吸着部材。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つの吸着部材を備えた浄化塔と、
一対のシート体に電圧を印加する電源と、
前記吸着部材に水を供給する水供給装置とを具備してなることを特徴とする排煙処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一つの吸着部材を備えた浄化塔と、
一対のシート体に電圧を印加する電源と、
前記浄化塔内の少なくとも吸着部材部分を水で充満させる水供給装置とを具備してなることを特徴とする排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理を長期間に亙って連続して行うことができる吸着部材及び排煙処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気相中あるいは液相中に存在する不純物、臭気物質、着色物質、有害物質等の除去、並びに気体および液体の分離等に従来から活性炭等の炭素材料が使用されている。
【０００３】
このような炭素材料として、活性炭や活性炭素繊維等の吸着剤を挙げることができ、このような吸着材を用いて、ボイラ等からの排ガスを処理している。
【０００４】
このような排ガス処理を行う排煙処理システムについて、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ２００と、該ボイラ２００からの排ガス１０１中の煤塵を除去する除塵機２０１と、除塵された排ガスを浄化塔１０４内に供給する押込ファン１２１と、塔に供給する前に排ガス１０１を冷却すると共に増湿を行う増湿冷却装置１１６と、触媒槽１０７を内部に配設し、塔下部側壁の導入口１０４ａから排ガス１０１を供給すると共に、触媒槽１０７の上方から散水ノズル１２２で水を供給して、排ガス中のＳＯｘを希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）まで脱硫反応させる浄化塔１０４と、塔頂部の排出部１０４ｂから脱硫された浄化ガス１０９を外部へ排出する煙突２０２と、浄化塔１０４からポンプ１０８を介して希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）１０６を貯蔵すると共に石灰スラリー２１１を供給して石こうを析出させる石こう反応槽２１２と、石膏を沈降させる沈降槽（シックナー）２１３と、石こうスラリー２１４から水分を排水（濾液）２１７として除去して石こう２１５を得る脱水器２１６とを備えてなる。なお、浄化塔１０４から排出される浄化された浄化ガス１０９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２０３を介装し、ガス中の水分を分離するようにしてもよい。
【０００５】
ここで、上記ボイラ２００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２００の排ガスには硫黄酸化物（ＳＯｘ )が含有され、排ガス１０１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除塵機２０１で除塵されている。
【０００６】
この排ガス浄化システムでは、浄化塔１０４で得られた希硫酸１０６に石灰スラリー２１１を供給して石こうスラリー２１４を得た後、脱水して石こう２１５として利用するものであるが、脱硫して得られた希硫酸１０６をそのまま硫酸として使用する場合もある。
【０００７】
ここで、前記浄化塔１０４の詳細について図１２を用いて説明する。図１２に示すように、例えばボイラ等から排出された排ガス１０１は、押込ファン１２１により送られ、増湿冷却水１１５により排ガス温度を冷却すると共に湿度を付与する増湿冷却装置１１６を経て下部側壁の導入部から浄化塔１０４内に導入される。浄化塔１０４の内部には活性炭素繊維層で形成される触媒槽１０７が備えられ、該触媒槽１０７には硫酸生成用の水１０５が水タンク１１１ａと供給ポンプ１１１ｂとからなる水供給手段１１１から供給される。水供給手段１１１からの水１０５が散水ノズル１２２を介して上部から供給すると共に、上記触媒槽１０７の内部に排ガス１０１を下部から通過させることにより、排ガス１０１からＳＯｘを反応除去する。触媒槽１０７を通過した浄化ガス１０９は浄化塔１０４上部の排出部から排出され、煙突を通して大気に放出される。なお、図１２中、符号１２４は排ガスを整流化させる分散穴１２３を備えた整流板を図示する。
【０００８】
前記触媒槽１０７の一単位を形成する活性炭素繊維層１２５は、平板状の平板活性炭素繊維シート１２６と波板状の波板活性炭素繊維シート１２７とが交互に積層され、間に形成される直線状の空間が通路１２８となり、該通路１２８が上下に延びた状態になっている。平板活性炭素繊維シート１２６及び波板活性炭素繊維シート１２７は板状であると共に、上記波板活性炭素繊維シート１２７は、さらに例えばコルゲータ等を用いて波型に成型されている。
上記触媒槽１０７の活性炭素繊維層の表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。
即ち、
（１）触媒の活性炭素繊維層への排ガス中の二酸化硫黄ＳＯ2の吸着。
（２）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。
（３）酸化した三酸化硫黄ＳＯ3の水Ｈ2Ｏへの溶解による硫酸Ｈ2ＳＯ4の生成。
（４）生成された硫酸Ｈ2ＳＯ4の活性炭素繊維層からの離脱。
【０００９】
この時の反応式は以下の通りである。
ＳＯ2＋１／２Ｏ2＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2ＳＯ4
【００１０】
このようにして、触媒槽１０７の活性炭素繊維層の中で浄化排ガス１０３中の二酸化硫黄（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することにより、排ガス中の脱硫が行われる（特許文献１）。
【００１１】
ところで、排ガス処理を長期間に亙って行っていくと、触媒槽１０７を構成する活性炭素繊維には、排ガス中の例えば水銀、セレン等の重金属が吸着されるので、前記重金属等を除去することが必要となる。
【００１２】
また、従来では、活性炭等の吸着材の再生処理方法として、不活性ガス中において高温で加熱処理することが提案されている（特許文献２）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１６４７３０号公報
【特許文献２】特開２０００−１６７３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献２のような提案では、その加熱処理のために大掛かりな設備が必要となる、という問題がある。
【００１５】
また、ボイラ等の排煙処理装置は大掛かりなものであるので、使用済みの吸着材の再利用は連続運転におけるコスト低廉のために重要であり、簡易な処理方法が切望されている。
【００１６】
そこで、触媒槽を構成する活性炭素繊維を一対として、図１３に示すような電気分解処理装置３００を提案することができるが、活性炭素繊維層１２５にそれぞれ電源３０１から電圧を印加するための配線３０２を配線する必要があるが、製作の手間が膨大となるという問題がある。すなわち、現在の触媒槽の一例として例えば５ｍ×５ｍで高さが５〜１０ｍの場合には、活性炭素繊維層が２５０本／ｍ必要となるので、これらの活性炭素繊維層に一枚一枚に配線が必要となるからである。また、活性炭素繊維層１２５と活性炭素繊維層１２５との間には絶縁材を介装するか一定の間隔で活性炭素繊維層１２５が接触しないように保持する必要があり、構成が複雑となる。
【００１７】
また、図１４に示すように、対極を１枚のメッシュ状の電極３０３とする場合においても、活性炭素繊維に対する配線本数には変化がないので、同様に配線の手間がかかるという問題がある。
また、電場が均一に加わらず、水銀等の除去及び活性炭素繊維の再生にムラが生じるという問題がある。
【００１８】
本発明は、前記問題に鑑み、水銀等の再生処理が簡易となり、連続して排煙処理を行うことができる吸着部材及び排煙処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガスが流通する浄化塔内に設けられ、排ガスを浄化する炭素材料で形成されてなる吸着部材であって、前記吸着部材は、所定間隔を持って配してなる一対のシート体からなると共に、該一対のシート体が巻かれてなる又は折りたたんでなることを特徴とする吸着部材にある。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体が、ケース内に巻装されてなる、又はケース内に九十九折状に装填されてなることを特徴とする吸着部材にある。
【００２１】
第３の発明は、第１の発明において、前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体が芯体に巻装されてなることを特徴とする吸着部材にある。
【００２２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体の間にガス透過性で絶縁性のスペーサが介装されてなることを特徴とする吸着部材にある。
【００２３】
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、前記所定間隔を持って配してなる一対のシート体の炭素材料に導電性部材が添加されてなることを特徴とする吸着部材にある。
【００２４】
第６の発明は、第５の発明において、前記炭素材料が活性炭素繊維からなることを特徴とする吸着部材にある。
【００２５】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの吸着部材を備えた浄化塔と、一対のシート体に電圧を印加する電源と、前記吸着部材に水を供給する水供給装置とを具備してなることを特徴とする排煙処理装置にある。
【００２６】
第８の発明は、第１乃至６のいずれか一つの吸着部材を備えた浄化塔と、一対のシート体に電圧を印加する電源と、前記浄化塔内の少なくとも吸着部材部分を水で充満させる水供給装置とを具備してなることを特徴とする排煙処理装置にある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、排ガスが流通する浄化塔内に設けられる吸着部材が、所定間隔を持って配してなる一対のシート体からなると共に、該一対のシート体が巻かれてなる又は折りたたんでなるので、再生処理における配線が複雑となることがなく、電気極の配線にかかる手間が大幅に省力化される。この結果、簡易な再生によって炭素材料の再生ができ、また、その構成も簡易なものであるので製造コストの低廉を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【実施例１】
【００２９】
本発明による実施例１に係る吸着部材について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係る吸着部材を備えた排煙処理装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る排煙処理装置１０は、所定間隔を持って配してなる一対の第１シート体１１−１及び第２シート体１１−２からなると共に、それらが一体となってロール状に巻かれてなる吸着部材１３を複数（本実施例では９本）備えた浄化塔１４と、一対の第１シート体１１−１及び第２シート体１１−２に電圧を印加する電源１５と、前記吸着部材１３に水１６を供給する水供給装置１７とを具備してなるものである。
【００３０】
前記浄化塔１４は排ガス１０１を導入する排ガス導入部１４ａを塔下部に設け、浄化ガス１０９を排出する排出部１４ｂを塔頂部に設けている。また、浄化塔１４の底面側には排ガス中の硫黄成分を除去して生じた希硫酸１０６が溜められている。なお、図中、符号１８は配線、１９−１，１９−２は端子を各々図示する。なお、図１は浄化塔１４を一部切り欠いた模式図であり、配線は省略している。また、後述するシート体の間に設けるスペーサは省略している。
【００３１】
ここで、前記第１及び第２のシート体は、前述したような脱硫における触媒作用を有する炭素材料からなり、平板状の活性炭素繊維をシート状としたものを挙げることができる。また、本発明で用いられる活性炭素繊維としては、例えばピッチ系活性炭素繊維、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維、フェノール系活性炭素繊維、セルロース系活性炭素繊維を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、上記触媒作用を奏する活性炭素繊維であれば何等限定されるものではない。
【００３２】
本実施例では、浄化塔１４内に９本のロール状とした吸着部材１３を配設しているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、ロールの巻数を大きくして直径が大径のロール体としてもよい。
【００３３】
図２に前記ロール状とした吸着部材１３の排ガスの浄化の様子を示すと共に、図３に水銀等の重金属の脱離の様子を示す。
先ず、図２に示すように、通常の排ガス処理においては、排ガス１０１の浄化の際には、電源１５のスイッチ２０をオフとして、水１６をシャワー状に供給して、前述したように、活性炭素繊維の表面においてＳＯ2の吸着を行いＳＯ3へ酸化させ、供給したシャワー水により硫酸を生成し、脱硫を行っている。
【００３４】
一方、図３に示すように、再生処理においては、排ガス１０１の通気を停止し、電源１５のスイッチ２０をオンとすると共に、水１６を大量に供給し、吸着部材１３の内部を水壁状態として、電気分解を行う。この電解の様子を図４に示す。図４に示すように、第１シート体１１−１及び第２シート体１１−２に電源１５から電圧を印加することにより、酸化還元反応により、陽極とした第１シート体１１−１に吸着した水銀をイオンの状態（Ｈｇ22+）で溶出させる。また、陽極と陰極とを入れ替えることで対極の第２シート体１１−２からも同様に水銀イオンを溶出させる。ここで、本発明で水壁状とは、水を大量に供給することで、活性炭素繊維のシート体間に水が充満し、あたかも水を貯留しているようにみえることをいう。
【００３５】
また、多量に水を供給する以外に、浄化塔１４内部に水を充満させ、吸着部材を浸漬させた状態にて、電気分解を行うようにしてもよい。
【００３６】
この溶出処理された電解処理液は別途回収した後、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のアルカリ剤を投入し、ＨｇよりもＮａ又はＫのモル数を多くする。その後、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、オゾン（Ｏ3）等の酸化剤を電解処理液に投入し、酸化水銀（ＨｇＯ）として沈殿・回収する。
なお、電解処理液にＮａ2ＳＯ4を投入するようにしてもよい。
【００３７】
また、酸化剤の代わりにＨ2Ｓを添加してＨｇＳとして沈殿させて回収するようにしてもよい。
【００３８】
この一対のシート体の距離ｄは約３〜６ｍｍ程度であるが、ロール状となっているので、長尺のものをコンパクト化することとなり、従来のような２５０本／ｍのように沢山の導線を一本ずつ配線する手間が軽減され、また配線の取り回しが解消される。
なお、通電する距離が長くなるので、電気抵抗を十分に小さくする必要があり、例えば導電部材を表面に貼付けたり、又は内部に添加するようにしている。
ここで、導電部材としては、例えば金、白金等の貴金属類やタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の金属類又は導電性炭素等を挙げることができる。
【００３９】
また、図５に示すように、電源を交互に通電する以外に、シート体１１−１、１１−２に独立に電源を印加し、単にシート体を各々加熱させることにより水銀をイオンとして溶出させるようにしてもよい。
【００４０】
このようなロール状の吸着部材１３を製造する一例を図６に示す。図６に示すように、一対の第１シート体１１−１及び第２シート体１１−２との間及びその両側にスペーサ２０−１、２０−２、２０−３が配設されている。そして、これらを一体として、ロール化し、ロール状の吸着部材１３を構成している。本実施例ではシート体は１ｍｍ、スペーサは３〜６ｍｍとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
また、スペーサ２０−１〜２０−３は、活性炭素繊維上でのＳＯ2吸着を促進させるように、ガス流通性が良好なものが好ましく、例えば図７に示すような、ガス通気部２１を有するメッシュ状のもの、海面体状のものとするのが好ましい。
また、前記スペーサは例えばポリプロピレン（ＰＰ）等により絶縁性を付与している。
【００４２】
また、図８に示すように、開口部４１を有するケース４２内に、前述したようなロール状とした吸着部材１３を複数（本実施例では９本）装填するようにしてもよい。
【００４３】
また、このケース４２を充填塔１４内に複数段（本実施例では３段）積層させ、一度における処理容量を増大させるようにしてもよい。
【００４４】
また、円形や矩形状とした芯体に所定間隔を持って配してなる一対のシート体を巻装させて吸着部材を製造するようにしてもよい。
【００４５】
このように、簡易な構成によって再生処理のための電極配線が可能となり、製造コストの低廉を図ることができる。
【実施例２】
【００４６】
図９は所定間隔を持って配してなるシート体をロール状とする以外の実施例である。
図９に示すように、本実施例では、所定間隔を持って配してなる第１シート体１１−１、第２シート体１１−２を矩形状に巻装した場合である。
このような矩形状とするために、各コーナには支持部５１を配設して、矩形状の吸着部材５２としている。
本実施例では、この矩形状の吸着部材５２をケース５３内に装填して、電源１５をシート体に繋いでいる。
【００４７】
このように、所定間隔をもって矩形状に巻いた吸着部材５２は、簡易な構成によって再生処理のための電極配線が可能となり、製造コストの低廉を図ることができる。
【実施例３】
【００４８】
図１０は所定間隔を持って配してなるシート体をロール状とする以外の実施例である。
図１０に示すように、本実施例では、所定間隔を持って配してなるシート体１１−１、１１−２をケース５３内に九十九折状に内装した場合である。
このような九十九折状とするために、各コーナには支持部５１を配設して、矩形状の吸着部材５４としている。
本実施例では、この矩形状の吸着部材５４をケース５３内に装填して、電源１５をシート体に繋いでいる。
【００４９】
このように、所定間隔をもって九十九折状に巻いた吸着部材５４は、簡易な構成によって再生処理のための電極配線が可能となり、製造コストの低廉を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる吸着部材は、所定間隔を持って配してなるシート体をロール状とするので、従来のような配線が複雑となることが解消され、排ガス処理を連続して行うことに用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１にかかる排煙処理装置の概略図である。
【図２】実施例１にかかる吸着部材の使用状態の概略図である。
【図３】実施例１にかかる吸着部材の再生状態の概略図である。
【図４】実施例１にかかる吸着部材から水銀の溶出状態を示す概略図である。
【図５】実施例１にかかる他の吸着部材から水銀の溶出状態を示す概略図である。
【図６】実施例１にかかる吸着部材の構成概略図である。
【図７】実施例１にかかるスペーサの要部概略図である。
【図８】実施例１にかかる吸着部材を装填するケースの概略図である。
【図９】実施例２にかかる矩形状とした吸着部材の模式図である。
【図１０】実施例３にかかる九十九折状とした吸着部材の模式図である。
【図１１】排煙処理システムの概略図である。
【図１２】浄化塔の概略図である。
【図１３】活性炭素繊維の再生状態を示す概略図である。
【図１４】活性炭素繊維の他の再生状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  排煙処理装置
１１−１  第１シート体
１１−２  第２シート体
１３  吸着部材
１４  浄化塔
１５  電源
１６  水
１７  水供給装置
【図１】
2006130477.tif 000003
【図２】
2006130477.tif 000004
【図３】
2006130477.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006130477.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006130477.tif 000011
【図１０】
2006130477.tif 000012
【図１１】
2006130477.tif 000013
【図１２】
2006130477.tif 000014
【図１３】
2006130477.tif 000015
【図１４】
2006130477.tif 000016