(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、
ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路からなるフィルタと、
前記フィルタが、平板状のシートと波板状のシートとからなると共に、その通路の下端部又は上端部のいずれか一方を閉塞した第１の通路と、
前記平板状のシートと波板状のシートとからなり、第１の通路の閉塞側と異なる側を閉塞した開放の第２の通路とを、
両者の波板状シートの少なくとも一部又は全部が相対向して一体としてなるパッケージとからなると共に、
前記パッケージを収納するケース内に、所定間隔を有して仕切り部が形成されてなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記仕切り部の間隔が通路の通路開口最大径の５倍以上２０倍以下であることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記いずれかの端部を閉塞した通路の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部を設けたことを特徴とするガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記水捕集部がシート状、マット状又は網目状のいずれかであることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記ガス浄化塔内に、前記フィルタを複数積層してなるパッケージを収納したケースが複数段所定間隔を持って配設してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１乃至５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、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の煤塵、ミスト、硫黄酸化物を効率的に除去するガス浄化装置及び排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば石炭、重油、コークス等の硫黄含有燃料をボイラ、焼却炉、焼成炉等の燃焼炉で燃焼することにより発生する排ガス中には硫黄酸化物が含まれ、ＳＯ2は石灰石膏法等の排煙脱硫システムにより除去されるが、ＳＯ3においては、直径が１μｍ以下の硫酸ミストの場合には、煙突から紫煙として排出される。
【０００３】
近年の環境保護対策からこの紫煙除去が講じられており、種々のＳＯ3除去方法が提案されており、例えば排ガス中にアンモニアを供給して硫酸アンモニウムとして除去している（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、アンモニアを供給することで、未反応のアンモニアが排水中に混入することとなり、その除去がさらに問題となる。
そこで、活性炭素繊維を用いて、排ガス中の硫黄酸化物を脱硫することを先に提案している（特許文献２）。
【０００５】
前記特許文献２の提案の概略を図１２及び図１３を用いて説明する。
図１２に示すように、従来の排ガス浄化システムは、蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ１０と、該ボイラ１０からの排ガス１１中の煤塵を除去する集塵機１２１と、集塵された排ガスを浄化塔１８内に供給する押込みファン１３と、前記排ガス１１を浄化塔１８に供給する前に冷却すると共に増湿を行う増湿冷却装置１４と、両端が開放された通路３１からなるフィルタ３０を複数積層したパッケージを収納したケースを２段１７−１、１７−２内部に配設し、塔下部側壁の導入口１８ａから排ガス１１を供給すると共に、塔上方から水供給部１６で水１５を供給して、排ガス１１中のＳＯｘを希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）へと脱硫反応させる浄化塔１８と、塔頂部の排出口１８ｂから脱硫された浄化ガス１９を外部へ排出する煙突２０と、前記浄化塔１８からポンプ２２を介して希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）２１を貯蔵する硫酸タンク２３とを備えてなる。なお、浄化塔１８から排出される浄化された浄化ガス１９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２４を介装し、ガス中の水分を分離するようにしている。
【０００６】
ここで、上記ボイラ１０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１０の排ガス１１には硫黄酸化物（ＳＯｘ)が含有され、排ガスは図示しない脱硝装置で脱硝されてガスヒータで冷却された後に集塵機１２で除塵されている。
そして、浄化塔１８において所定量の水１５を供給しつつ排ガス１１中の硫黄酸化物の脱硫を、フィルタ３０を構成する活性炭素繊維の触媒作用により効率良く行うようにしている。
【０００７】
この排ガス浄化システムでは、浄化塔１８で得られた希硫酸２１を硫酸タンク２３で貯留しているが、該硫酸を用いて石灰石膏法により、石膏を得るようにしてもよい。
【０００８】
前記両端が開放された通路３１は、図１３に示すように、例えば平板状の活性炭素繊維シート３０−１と、波板状の活性炭素繊維シート３０−２とを一体としてフィルタ３０を構成してなると共に、平板状の活性炭素繊維シート３０−１の下端部を延設した延長部３２を形成すると共に、該延長部の下縁を略鋸状の高低縁３３としている。この高低縁３３により、フィルタ３０に供給された水１５による水の閉塞を防止するようにしていると共に、水の滴下を均一となるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−３０８５４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１１２０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２においては、図１４に示すように、フィルタを構成する材料が活性炭素繊維であり、その繊維状のフィルタにより、フィルタの下端部近傍全体において水が繊維層内に滞留し、いわゆる水壁３４状態を形成する場合がある。この水壁３４の発生により、排ガス１１が活性炭素繊維に積極的に接触することができず、脱硫性能を維持することができない、という問題がある。
また、前記水壁３４の発生により、排ガス１１が通路側壁を通過することができず、煤塵やミストを捕集する有効面積が少なくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中の硫黄酸化物や煤塵及びミスト等の微粒子を効率良く安定して除去することができるガス浄化装置及びガス処理方法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】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路からなるフィルタと、前記フィルタが、平板状のシートと波板状のシートとからなると共に、その通路の下端部又は上端部のいずれか一方を閉塞した第１の通路と、前記平板状のシートと波板状のシートとからなり、第１の通路の閉塞側と異なる側を閉塞した開放の第２の通路とを、両者の波板状シートの少なくとも一部又は全部が相対向して一体としてなるパッケージとからなると共に、前記パッケージを収納するケース内に、所定間隔を有して仕切り部が形成されてなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記仕切り部の間隔が通路の通路開口最大径の５倍以上２０倍以下であることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１４】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記いずれかの端部を閉塞した通路の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部を設けたことを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、前記水捕集部がシート又はマット状、網目構造のいずれかであることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至４いずれか一つの発明において、前記ガス浄化塔内に、前記フィルタを複数積層してなるパッケージを収納したケースが複数段所定間隔を持って配設してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１７】
第６の発明は、第１乃至５の発明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、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にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、水捕集部によりフィルタの水を積極的排出することができ、安定して排ガス中のガス浄化処理をすることができる。また水捕集部により、排ガス中のサブミクロン以上の水ミスト及びＳＯ3ミストを積極的に捕集することができ、フィルタが水壁状態になるのを防止するようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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】
【００２０】
本発明による実施例に係るガス浄化装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施例に係るフィルタの模式図であり、図２はフィルタをパッケージ化したものをケースに収納した斜視図であり、図３はガス中の微粒子（ミスト）を捕集する模式図であり、図４は閉塞部を有する通路からなるフィルタの模式図である。
図１に示すように、本実施例に係るガス浄化装置は、排ガス中の煤塵又はミストを捕集すると共に、排ガス中の硫黄酸化物を浄化するガス浄化装置であって、ガス浄化塔内に配設され、両端開放で鉛直方向に延びる活性炭素繊維からなるガス流通通路を複数有する両端開放通路（以下「通路」という）３１からなるフィルタ３０と、前記フィルタ３０の通路３１の鉛直軸方向の下端部側に水捕集部４０を設けたものである。
【００２１】
前記フィルタ３０は、図２に示すように、鉛直方向と直交する方向に複数積層してガス漏れがないようなパッケージを構成し、該パッケージをケース４１内に収納している。
【００２２】
前記水捕集部４０は例えばシート状、マット状、網目状の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、水の排出性が良好なものを用いることができる。
【００２３】
このような水排出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等の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。
【００２４】
この水捕集部４０はフィルタ３０の下端部近傍に滞留した水を積極的に排出することができるので、従来のような、ガスの浄化によ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３０の表面における水壁による脱硫阻害がないので、長期間に亙って、安定してガスの浄化を行うことができる。
【００２５】
また、前記水捕集部４０は、図３に示すように、排ガス１１中に含まれる煤塵６１、水ミスト（粒径が小さいもの）６２、水ミスト（粒径が大きいもの）６３、ＳＯ3ミスト（粒径が小さいもの）６４、ＳＯ3ミスト（粒径が大きいもの）６５等の内、粒径が比較的大きな煤塵６１、水ミスト（粒径が大きいもの）６３、及びＳＯ3ミスト（粒径が大きいもの）６５を捕集することとなる。
【００２６】
ここで、粒径が大きいものとは、サブミクロン（１μｍ〜０．１μｍ）を超えるものをいい、粒径が小さいものとはサブミクロン以下のものをいう。
【００２７】
前記水ミストとは、排ガスを冷却する際に増湿冷却装置において増湿冷却するために、水噴射で排ガス１１中に大量に形成されるもの、及び排ガス中の浮遊微粒子が核となって排ガス１１中に大量に形成されるものをいう。また、同様にＳＯ3ミストも粒径が大きいものとなる。よって、サブミクロン以上の水ミスト６３及びＳＯ3ミスト６５を積極的に水捕集部４０で捕集するようにしている。
【００２８】
この結果、サブミクロン以上の水ミスト６３やＳＯ3ミスト６５が積極的に水捕集部４０で捕集され、大粒径の水ミスト等がフィルタ３０の表面に付着して水壁を形成することを防止することができる。
【００２９】
これにより、紫煙の問題となるサブミクロン以下のＳＯ3ミスト６４の除去効率が向上することとなる。
【００３０】
また、本発明はフィルタとして両端開放通路に限定されるものではなく、通路の端部の一部を閉塞するようにして、両端開放の通路と一部閉塞した通路とからなるフィルタを用いて、両端開放通路から閉塞通路に排ガスをその圧力差により導入させ、通路の壁を通過する際に、排ガス１１中の煤塵及びミスト（ＳＯ3ミスト）を積極的に捕集するようにしてもよい。この一例を図４及び図５に示す。
【００３１】
図４は、フィルタ３０の下端部側に閉塞部３５を設けるようにしたものである。
図１で示す両端開放の通路３１のガス導入側の一部を閉塞部３５で閉塞することにより、両端開放の通路３１と閉塞部３５を有する通路との間で圧力差が生じる。そして、両端開放の通路３１内を通過する排ガス１１の内、閉塞通路に移行するガス量が増加し、該ガスの移行の際におけるフィルタ効果により例えば微粒子であるＳＯ3ミストの除去効率が飛躍的に向上する。
【００３２】
さらに、図５に示すように、板状フィルタ３０−１と三角波板状フィルタ３０−２とからなると共に、下端端部に閉塞部３５を有する第１の通路であるガス導入側閉塞通路３０Ａと、板状フィルタ３０−１と三角波板状フィルタ３０−２とからなると共に、上端端部に閉塞部３５を有する第２の通路であるガス排出側閉塞通路３０Ｂ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フィルタ３６を形成するようにしてもよい。このようなフィルタ３６とすることにより、開放通路から導入された排ガス１１は、該ガス導入側閉塞通路３０Ａの側壁と、ガス排出側閉塞通路３０Ｂの側壁とを２回通過することとなり、ＳＯ3ミストの捕集効率が向上する。このように、図５に示すフィルタ３６は、下端端部側と上端端部側とに交互に閉塞部３５を形成することとなるので、煤塵又はミストの捕集効率が増大することとなる。
【００３３】
図６の排ガス浄化システムは、前述した図１０に示す排ガス浄化システムと同様の構成であり、同一部材については同一符号を付して重複した説明は省略する。図６に示すように本実施例に係る排ガス浄化システムは、排ガス１１を浄化する浄化塔１８内に、前記３段の第１ケース４１−１、第２ケース４１−２、第３ケース４１−３が所定間隔を持って収納されていると共に、第１水捕集部４０−１を第１ケース４１−１と第２ケース４１−２の間に介装すると共に、第２水捕集部４０−２を第２ケース４１−２と第３ケース４１−３の間に介装するようにしている。
【００３４】
ここで、本実施例に示す図６においては、第１及び第２水捕集部４０−１、４０−２の下端が第２ケース４１−２、第３ケース４１−３の上端に接触するようにしているが、接触させずに、所定間隙を持って配設するようにしてもよい。
【００３５】
この結果、フィルタ３０を収納したケース４１を複数段設置した場合においても、水の排出が良好となるので、長期間に亙っての排ガスの浄化を安定して行うことができる。
なお、設置する段数としては、２〜１５段程度とし、浄化する排ガス中のミストの量及び処理ガス量に応じて適宜変更するようにしている。
【００３６】
また、本実施例ではボイラ１０からの排ガス１１を例示したが本発明の浄化対象となる排ガスはこれに限定されるものではなく、ガスタービン、エンジン、ガス化炉及び各種焼却炉から排出されものとしてもよい。
【００３７】
本発明にかかる排ガス浄化装置は、例えば石炭等の硫黄分を含む排ガスのみならず、その他の有害煤塵や有害ミストを含む排ガスを浄化することができる。
【実施例２】
【００３８】
本発明による実施例に係るガス浄化装置について、図面を参照して説明する。
図７は従来例に係るガス浄化装置の模式図であり、図９は従来例に係るフィルタをパッケージ化したものを収納するケースの平面図である。また、図８は本実施例に係るガス浄化装置の模式図であり図１０は本実施例に係るフィルタをパッケージ化したものを収納するケースの平面図であり、図１１はフィルタと側壁の水排出の様子を示す模式図である。
【００３９】
図７に示すように、従来のフィルタ３０は幅（Ｗ1）が広がった状態（例えばＷ1＝５００ｍｍ）で図９に示すようなケース４１内に収納されていた。
このような場合には、フィルタ３０の幅が広いので、図１１に示すような水の水滴４６による排出効果が良好ではなかった。
【００４０】
本実施例では、図１０に示すように、フィルタを複数積層してなるパッケージを収納するケース４２内に、所定間隔を有して仕切り部である仕切壁４５を形成して、図８に示すようにフィルタ３０の幅（Ｗ2）を狭くするようにしている。
【００４１】
ここで、本発明では、図１１に示すように、前記仕切り部の間隔Ｄが通路３１の通路開口最大径ｄの５倍以上２０倍以下となるようにしている。これは、間隔Ｄが通路３１の通路開口最大径ｄの２０倍以上の場合には、水の排除効果が良好でなく、水壁が形成するという問題があるからである。
例えばフィルタ３０の開口径６ｍｍの場合には、間隔Ｄを５０ｍｍ程度とするのが特に好ましい。
【００４２】
この結果、本実施例によれば、フィルタ３０の幅を狭くすると共に、その両端が壁又は仕切り部により接触するようにしているので、図１１に示すような水の水滴４６による側壁を伝わっての排出効果が良好となり、長期間に亙って安定して排ガスの浄化をすることができる。
【００４３】
また、壁４１ａ及び仕切り部４５は特に撥水性の良好な例えばフッ素を含むオレフィンの重合で得られる合成樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン等）の被膜を形成するようにしてもよい。
【００４４】
また、実施例２において、従来と同様に下端部を鋸状の高低部３３を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、該高低部３３を除去したものとしてもよい。或いは、実施例１の水捕集部４０を設けるようにして、実施例１と実施例２の併合による相乗効果を発揮させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係る排ガス浄化装置は、水の排出性能を向上させると共に、排ガス中の大きなミストを捕集することができ、長期間に亙って安定してガスの浄化に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施例に係るフィルタの模式図である。
【図２】フィルタをパッケージ化したものをケースに収納した斜視図である。
【図３】本実施例に係るフィルタの模式図である。
【図４】本実施例に係る閉塞部を有する通路からなるフィルタの模式図である。
【図５】閉塞部を有する通路同士を一体とした他のフィルタの構造図である。
【図６】排ガス浄化システムを示す概略図である。
【図７】従来例に係るガス浄化装置の模式図である。
【図８】本実施例に係るガス浄化装置の模式図である。
【図９】従来例に係るフィルタをパッケージ化したものを収納するケースの平面図である。
【図１０】本実施に係るフィルタをパッケージ化したものを収納するケースの平面図である。
【図１１】フィルタの水排出の様子を示す模式図である。
【図１２】従来のガス浄化システムを示す概略図である。
【図１３】従来のフィルタの斜視図である。
【図１４】従来の水壁が形成されたフィルタの模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  排ガス
１８  浄化塔
３０  フィルタ
３１  通路
４０  水捕集部
４１  ケース
４２  ケース
【図１】
0004795801.tif 000002
【図２】
0004795801.tif 000003
【図３】
0004795801.tif 000004
【図４】
0004795801.tif 000005
【図５】
0004795801.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004795801.tif 000008
【図８】
0004795801.tif 000009
【図９】
0004795801.tif 000010
【図１０】
0004795801.tif 000011
【図１１】
0004795801.tif 000012
【図１２】
0004795801.tif 000013
【図１３】
0004795801.tif 000014
【図１４】
0004795801.tif 000015