(57)【要約】【課題】Ｓ成分の除去効率の向上、及びシアン化水素の除去効率の向上したガス浄化装置、及びそれを用いたガス化システム、ガス化発電システムを提供する。【解決手段】ガス浄化装置１０Ａは、少なくとも硫黄（Ｓ）成分を含有する高温ガス１１のガス温度を減温させるガス冷却装置１２と、前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス１３中に、粉体状の脱Ｓ剤１４を供給する脱Ｓ剤供給装置１５と、前記減温されたガス中に粉体状のシアン化水素除去剤３１を供給するシアン化水素除去剤供給装置３２と、前記ガス１３中の煤塵を集塵する濾過膜（図示せず）を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤１４及びシアン化水素除去剤３１の複合堆積層を形成してなる集塵装置１６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】
少なくとも硫黄（Ｓ）成分及びシアン化水素（ＨＣＮ）成分を含有する高温ガスのガス温度を減温させるガス冷却装置と、
前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス中に粉体状の脱Ｓ剤を供給する脱Ｓ剤供給装置と、
前記減温されたガス中に粉体状のシアン化水素除去剤を供給するシアン化水素除去剤供給装置と、
前記ガス中の煤塵を集塵する濾過膜を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤及びシアン化水素除去剤の複合堆積層を形成してなる集塵装置とを具備してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項２】
少なくとも硫黄（Ｓ）成分及びシアン化水素（ＨＣＮ）成分を含有する高温ガスのガス温度を減温させるガス冷却装置と、
前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス中に粉体状の脱Ｓ剤を供給する脱Ｓ剤供給装置と、
前記ガス中の煤塵を集塵する濾過膜を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤の堆積層を形成してなる脱Ｓ用集塵装置と、
前記脱Ｓ用集塵装置を通過したガス中に粉体状のシアン化水素除去剤を供給するシアン化水素除去剤供給装置と、
前記脱Ｓ用集塵装置の後流側に設けられ、濾過膜の表面にシアン化水素除去剤の堆積層を形成してなるシアン化水素除去用集塵装置とを具備してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記高温ガスが少なくとも酸性ガス成分を含むものであり、
前記減温された冷却ガス中に酸性ガス中和剤を供給する酸性ガス中和剤供給装置を具備してなり、
前記集塵装置が、濾過膜の表面に脱Ｓ剤、シアン化水素除去剤及び酸性ガス中和剤の３成分の複合堆積層を形成してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記高温ガスが少なくとも酸性ガス成分を含むものであり、
前記脱Ｓ用集塵装置の前に設けられ、前記ガス中に酸性ガス中和剤を供給する酸性ガス中和剤供給装置を具備してなり、
前記脱Ｓ用集塵装置が、濾過膜の表面に脱Ｓ剤及び酸性ガス中和剤の堆積層を形成してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項５】
少なくとも硫黄（Ｓ）成分、酸性ガス成分、及びシアン化水素（ＨＣＮ）成分を含有する高温ガスのガス温度を減温させるガス冷却装置と、
前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス中に粉体状の酸性ガス中和剤を供給する酸性ガス中和剤供給装置と、
前記ガス中の煤塵を集塵する濾過膜を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤の堆積層を形成してなる酸性ガス除去用集塵装置と、
前記酸性ガス除去用集塵装置を通過したガス中に粉体状の脱Ｓ剤を供給する脱Ｓ剤供給装置と、
前記酸性ガス除去用集塵装置の後流側に設けられ、濾過膜の表面に脱Ｓ剤の堆積層を形成してなる脱Ｓ用集塵装置と、
前記脱Ｓ用集塵装置を通過したガス中に粉体状のシアン化水素除去剤を供給するシアン化水素除去剤供給装置と、
前記シアン化水素除去用集塵装置の後流側に設けられ、濾過膜の表面にシアン化水素除去剤の堆積層を形成してなるシアン化水素除去用集塵装置とを具備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のいずれか一つにおいて、
前記高温ガスがさらに硫化カルボニル（ＣＯＳ）成分を含み、
硫化カルボニルがシアン化水素除去剤により変換された硫化水素を脱硫する脱硫装置を具備してなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記脱Ｓ剤供給装置及び脱Ｓ集塵装置の代わりに脱Ｓ触媒を充填した脱Ｓ充填塔を具備することを特徴とするガス浄化装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記脱Ｓ剤供給装置及び脱Ｓ集塵装置の代わりに脱Ｓ触媒を充填した湿式脱硫塔を具備することを特徴とするガス浄化装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記シアン化水素除去剤供給装置及びシアン化水素除去集塵装置の代わりにシアン化水素除去触媒を充填したシアン化水素除去充填塔を具備することを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つにおいて、
前記硫黄（Ｓ）成分が硫化物又は酸化硫黄であることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一つにおいて、
前記ガスが還元性ガスであることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記還元性ガスが、ガス化物を熱分解したガス又はガス化物を熱分解して改質したガスのいずれか一方又は両方であることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記ガス冷却装置におけるガス減温温度が１００〜４００℃であることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一つにおいて、
前記脱Ｓ剤が、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、酸化鉄、水酸化鉄、亜鉛・鉄化合物、酸化ニッケル、銅、酸化銅、酸化コバルト、酸化モリブデン、活性炭の少なくとも一種又はこれらの混合物であることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一つにおいて、
前記シアン化水素除去剤が、クロム、クロム酸化物、モリブデン、モリブデン酸化物、バリウム、アルミナ、チタニア及びニッケルのうちの少なくとも一種又はこれらの混合物であることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一つのガス浄化装置を備えてなることを特徴とするガス化システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか一つのガス浄化装置を備えてなることを特徴とするガス化発電システム。
【請求項１８】
請求項１６において、
高温のガスを得るガス化炉が、バイオマスガス化炉、ゴミガス化炉、下水汚泥ガス化炉、石炭ガス化炉のいずれか一つであることを特徴とするガス化システム。
【請求項１９】
請求項１７において、
高温のガスを得るガス化炉が、バイオマスガス化炉、ゴミガス化炉、下水汚泥ガス化炉、石炭ガス化炉のいずれか一つであることを特徴とするガス化発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバイオマス等をガス化したガス中のＳ成分、シアン化水素成分を除去するガス浄化装置及びそれを用いたガス化システム、ガス化発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、下水汚泥、産業用廃棄物などの有機系廃棄物からエネルギー回収を図るために、廃棄物を熱分解によりガス化して燃料用ガス（ガス化ガス）を得るガス変換技術が、環境保全及び省資源の観点から注目されている。
【０００３】
このガス変換技術のシステムとしては、廃棄物に水蒸気を添加して４００〜８００℃でガス化し、さらに１３００〜１５００℃でクラッキングして、煤を含まないクリーンなＣＯ、Ｈ2 リッチガスを得るシステムが開発されている。このシステムにおいては、ガス化剤（蒸気、酸素）を高温で供給することにより、部分燃焼割合を少なくして発熱量の高いガスを得て、このガス（燃料用ガス）により発電装置による発電などが行われる（特許文献１）。
【０００４】
該ガス化した生成ガス中には硫黄（Ｓ）成分が微量に含まれているので、脱硫する必要がある。従来においては、高温ガスで脱硫する場合、セラミックスフィルタを用いて、酸化鉄粉体を噴霧することが提案されている（特許文献２）。
【０００５】
また、前記生成ガス中に含まれるシアン化水素を除去する場合には、例えばシリカを含むアルミナからなる担体にクロム酸化物を担持させた触媒を用いて、シアン化水素を除去することが提案されている（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３８１６４号公報
【特許文献２】特開昭６４−１３４０２８号公報
【特許文献３】特開２００３−１３５９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のセラミックスフィルタを用いた装置では、高温高圧で脱硫することができるものの、セラミックフィルタの寿命が短く、連続的に処理する場合においては、実用的ではない、という課題がある。
また、４００℃以上で脱硫するので、ダイオキシン類（ＤＸＮ）等の捕集効率が悪いという問題があると共に、ダイオキシン類が再合成されることが懸念されるという問題がある。
【０００８】
また、従来の脱硫剤をペレット又は小片状とした充填式の脱硫装置においては、集塵装置の後流側に設置する必要があり、その設置場所に設備のスペースを要するという問題があり、設備のコンパクト化の観点から簡易で且つコンパクトなガス浄化装置の出現が望まれている。
【０００９】
特に、バイオマス等のガス化物を用いガス化し、該ガスを用いて、触媒によってメタノール等のガスを改質する場合においては、触媒被毒の原因となるＳ成分の浄化効率のよいガス浄化装置の出現が望まれている。
【００１０】
特に、バイオマス等のガス化物を用いガス化し、該ガスを用いて、ガスエンジン、ガスタービン、燃料電池等の各種発電装置で発電する場合においては、クリーンなガス成分であることが要求され、特に燃料電池等の触媒被毒の原因となるＳ成分の浄化効率のよいガス浄化装置の出現が望まれている。
【００１１】
前記シアン化水素除去触媒は、クロム酸化物が共存することでアルミナのベーマイト化(触媒の比表面積の低下)を抑制し、耐久性を向上させることができるものの、共存する他の硫黄化合物は触媒に付着して活性を低下させる可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑み、実用的であると共に、Ｓ成分の除去効率の向上、及びシアン化水素の除去効率の向上したガス浄化装置、及びそれを用いたガス化システム、ガス化発電システム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】
【００１３】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、少なくとも硫黄（Ｓ）成分及びシアン化水素（ＨＣＮ）成分を含有する高温ガスのガス温度を減温させるガス冷却装置と、前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス中に粉体状の脱Ｓ剤を供給する脱Ｓ剤供給装置と、前記減温されたガス中に粉体状のシアン化水素除去剤を供給するシアン化水素除去剤供給装置と、前記ガス中の煤塵を集塵する濾過膜を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤及びシアン化水素除去剤の複合堆積層を形成してなる集塵装置とを具備してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１４】
第２の発明は、少なくとも硫黄（Ｓ）成分及びシアン化水素（ＨＣＮ）成分を含有する高温ガスのガス温度を減温させるガス冷却装置と、前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス中に粉体状の脱Ｓ剤を供給する脱Ｓ剤供給装置と、前記ガス中の煤塵を集塵する濾過膜を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤の堆積層を形成してなる脱Ｓ用集塵装置と、前記脱Ｓ用集塵装置を通過したガス中に粉体状のシアン化水素除去剤を供給するシアン化水素除去剤供給装置と、前記脱Ｓ用集塵装置の後流側に設けられ、濾過膜の表面にシアン化水素除去剤の堆積層を形成してなるシアン化水素除去用集塵装置とを具備してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明において、前記高温ガスが少なくとも酸性ガス成分を含むものであり、前記減温された冷却ガス中に酸性ガス中和剤を供給する酸性ガス中和剤供給装置を具備してなり、前記集塵装置が、濾過膜の表面に脱Ｓ剤、シアン化水素除去剤及び酸性ガス中和剤の３成分の複合堆積層を形成してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１６】
第４の発明は、第２の発明において、前記高温ガスが少なくとも酸性ガス成分を含むものであり、前記脱Ｓ用集塵装置の前に設けられ、前記ガス中に酸性ガス中和剤を供給する酸性ガス中和剤供給装置を具備してなり、前記脱Ｓ用集塵装置が、濾過膜の表面に脱Ｓ剤及び酸性ガス中和剤の堆積層を形成してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１７】
第５の発明は、少なくとも硫黄（Ｓ）成分、酸性ガス成分、及びシアン化水素（ＨＣＮ）成分を含有する高温ガスのガス温度を減温させるガス冷却装置と、前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス中に粉体状の酸性ガス中和剤を供給する酸性ガス中和剤供給装置と、前記ガス中の煤塵を集塵する濾過膜を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤の堆積層を形成してなる酸性ガス除去用集塵装置と、前記酸性ガス除去用集塵装置を通過したガス中に粉体状の脱Ｓ剤を供給する脱Ｓ剤供給装置と、前記酸性ガス除去用集塵装置の後流側に設けられ、濾過膜の表面に脱Ｓ剤の堆積層を形成してなる脱Ｓ用集塵装置と、前記脱Ｓ用集塵装置を通過したガス中に粉体状のシアン化水素除去剤を供給するシアン化水素除去剤供給装置と、前記シアン化水素除去用集塵装置の後流側に設けられ、濾過膜の表面にシアン化水素除去剤の堆積層を形成してなるシアン化水素除去用集塵装置とを具備してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１８】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記高温ガスがさらに硫化カルボニル（ＣＯＳ）成分を含み、硫化カルボニルがシアン化水素除去剤により変換された硫化水素を脱硫する脱硫装置を具備してなることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００１９】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記脱Ｓ剤供給装置及び脱Ｓ集塵装置の代わりに脱Ｓ触媒を充填した脱Ｓ充填塔を具備することを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２０】
第８の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記脱Ｓ剤供給装置及び脱Ｓ集塵装置の代わりに脱Ｓ触媒を充填した湿式脱硫塔を具備することを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２１】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記シアン化水素除去剤供給装置及びシアン化水素除去集塵装置の代わりにシアン化水素除去触媒を充填したシアン化水素除去充填塔を具備することを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２２】
第１０の発明は、第１乃至９のいずれか一つの発明において、前記硫黄（Ｓ）成分が硫化物又は酸化硫黄であることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２３】
第１１の発明は、第１乃至１０のいずれか一つの発明において、前記ガスが還元性ガスであることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２４】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記還元性ガスが、ガス化物を熱分解したガス又はガス化物を熱分解して改質したガスのいずれか一方又は両方であることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２５】
第１３の発明は、第１乃至１２のいずれか一つの発明において、前記ガス冷却装置におけるガス減温温度が１００〜４００℃であることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２６】
第１４の発明は、第１乃至１３のいずれか一つの発明において、前記脱Ｓ剤が、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、酸化鉄、水酸化鉄、亜鉛・鉄化合物、酸化ニッケル、銅、酸化銅、酸化コバルト、酸化モリブデン、活性炭の少なくとも一種又はこれらの混合物であることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２７】
第１５の発明は、第１乃至１４のいずれか一つの発明において、前記シアン化水素除去剤が、クロム、クロム酸化物、モリブデン、モリブデン酸化物、バリウム、アルミナ、チタニア及びニッケルのうちの少なくとも一種又はこれらの混合物であることを特徴とするガス浄化装置にある。
【００２８】
第１６の発明は、第１乃至１５のいずれか一つのガス浄化装置を備えてなることを特徴とするガス化システムにある。
【００２９】
第１７の発明は、第１乃至１５のいずれか一つのガス浄化装置を備えてなることを特徴とするガス化発電システムにある。
【００３０】
第１８の発明は、第１６の発明において、高温のガスを得るガス化炉が、バイオマスガス化炉、ゴミガス化炉、下水汚泥ガス化炉、石炭ガス化炉のいずれか一つであることを特徴とするガス化システムにある。
【００３１】
第１９の発明は、第１７の発明において、高温のガスを得るガス化炉が、バイオマスガス化炉、ゴミガス化炉、下水汚泥ガス化炉、石炭ガス化炉のいずれか一つであることを特徴とするガス化発電システムにある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高温ガスを減温し、脱Ｓ剤及びシアン化水素除去を噴霧して、濾過集塵を行う濾過膜に堆積層を形成し、ここでガス中のＳ成分及びシアン化水素を除去することができ、長期間に亙って、安定して硫化水素及びシアン化水素の除去処理をすることができる。
【００３３】
また、酸性ガス中和剤を同様にして噴霧することにより、ガス中に含まれる酸性ガスも同様に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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】
【００３５】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図１は、実施例１にかかるガス浄化装置の概略図である。図１に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ａは、少なくとも硫黄（Ｓ）成分を含有する高温ガス１１のガス温度を減温させるガス冷却装置１２と、前記ガス冷却装置で減温された冷却ガス１３中に、粉体状の脱Ｓ剤１４を供給する脱Ｓ剤供給装置１５と、前記減温されたガス中に粉体状のシアン化水素除去剤３１を供給するシアン化水素除去剤供給装置３２と、前記ガス１３中の煤塵を集塵する濾過膜（図示せず）を備えてなると共に該濾過膜の表面に脱Ｓ剤１４及びシアン化水素除去剤３１の複合堆積層を形成してなる集塵装置１６とを具備してなるものである。
【００３６】
前記装置によれば、高温ガス１１は、ガス冷却装置１２で減温され、その後冷却ガス供給管２０中において、脱Ｓ剤１４及びシアン化水素除去剤３１が噴霧され、その後、集塵装置１６の濾過膜において脱Ｓ剤１４及びシアン化水素除去剤３１の複合堆積層を形成し、この複合堆積層を通過するガス中の硫黄（Ｓ）成分及びシアン化水素成分を吸着・捕集することとなる。
【００３７】
その後、前記集塵装置１６で浄化された浄化ガス１７は誘引送風機１８等により発電設備である例えばガスエンジン（Ｇ／Ｅ）１９等に送られ、ここで、エネルギー変換して発電に供している。
【００３８】
また、集塵装置１６で例えば逆洗浄操作によって定期的に払い落とされる堆積層であるダスト２１はその一部２１ａを分離装置２２により分離し、再度冷却ガス供給管２０に戻して、再利用を図るようにしてもよい。
【００３９】
本発明で前記硫黄（Ｓ）成分とは、Ｈ2Ｓ、ＣＯＳ等の硫化物又はＳ2Ｏ、ＳＯ、ＳＯ2、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ3等の酸化硫黄であるが、ガス中に存在するＳ成分であればこれらに限定されるものではない。
【００４０】
本発明で生成ガス中の硫黄成分を除去する脱Ｓ剤１４としては、例えば酸化亜鉛、炭酸亜鉛、酸化鉄、水酸化鉄、亜鉛・鉄化合物、ニッケル等の遷移金属の酸化物、銅、酸化銅、活性炭、ゼオライト等を挙げることができ、特に酸化亜鉛が好ましい。これは下記反応式及び後述する試験例にも示すように、硫化水素と反応した場合において、水分発生量が少ないからである。
【００４１】
前記脱Ｓ剤は粉体状であり、その大きさは数１０μｍ〜数１００μｍ程度とすればよい。これにより、Ｓ成分との接触面積が増大し、反応効率が向上する。この結果、利用率の向上及び除去効率が向上する。
【００４２】
前記Ｓ成分である例えば硫化水素を酸化亜鉛（ＺｎＯ）と酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を用いて分解除去する場合には、以下の式（１）及び（２）のようになる。
ＺｎＯ＋Ｈ2Ｓ→ＺｎＳ＋Ｈ2Ｏ・・・（１）
Ｆｅ2Ｏ3＋２Ｈ2Ｓ＋Ｈ2→２ＦｅＳ＋３Ｈ2Ｏ・・・（２）
このように、ＺｎＯの場合には水分の発生がＦｅ2Ｏ3よりも１／３も少なく、周囲に多少水分があっても影響を受けにくく、反応の進行が良好となる。
【００４３】
また、本発明で生成ガス中に存在するシアン化水素を除去する前記シアン化水素除去剤３１としては、例えばクロム、クロム酸化物、モリブデン、モリブデン酸化物、バリウム、アルミナ、チタニア及びニッケルのうちの少なくとも一種又はこれらの混合物を挙げることができる。
【００４４】
また前記ガスは特に限定されるものではなく、燃料排ガス中の脱硫も行うことができる。
さらに、本発明では、ガスとして還元性ガスの場合が好適であり、Ｓ成分がＨ2Ｓである場合に特に有効である。ここで、前記還元性ガスとしては、ガス化物を熱分解したガス又はガス化物を熱分解して改質したガスのいずれか一方又は両方を含むものを挙げることができる。
【００４５】
前記還元性ガスの一例としては、ガス化物を熱分解して改質したＯ2成分が少ないガスを挙げることができる。酸素の無い状態で分解されるので、ほとんど還元物質と水蒸気であり、その組成としては、例えばＣＯ、Ｈ2Ｓ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、Ｈ2等である。
【００４６】
前記ガス化物としては、例えばバイオマス、木屑、ごみ、下水汚泥、廃棄物、石炭等を挙げることができ、これらをガス化炉でガス化し、ガス化した生成ガスを改質して、可燃ガスである一酸化炭素や水素にするようにしている。
【００４７】
ここで、ガス化した生成ガスは高温ガス（４００℃以上、６００〜１５００℃）１１であるので、減温する必要があり、本発明においては前記ガス冷却装置１２において、例えば２００℃以下まで減温するようにしている。これは、濾過式の集塵機は、例えばバグフィルタ等のような濾布を用いており、２００℃を超える場合には溶融等により、耐久性に問題があるからである。
また、減温の下限値は１００℃、好ましくは１２０℃とするのがよい。これは酸露点により、水分が発生し、乾式濾過に不具合が生じるからである。また、ダイオキシン類の再合成を防止する点からは、ダイオキシン類の濃度にもよるが、３００℃以下、好ましくは２００℃以下とするのがよい。
【００４８】
このように、高温ガスを減温させた後に、ガス中のＳ成分及びシアン化水素を除去することができる。また、脱Ｓ剤１４及びシアン化水素除去剤３１をガス供給管２０内に噴霧するだけでよいので、脱Ｓ剤供給装置１５及びシアン化水素供給装置３２の設置スペースのみを確保すればよく、従来のような充填方式の脱硫設備に較べてガス浄化設備が大幅にコンパクトとなる。
また、湿式の脱硫設備に較べて、排水がないので、後処理が容易である。
【００４９】
本実施例では、集塵装置１６の濾過膜において、脱Ｓ剤１４とシアン化水素除去剤３１との複合堆積層を形成することで、脱Ｓ処理及びシアン化水素除去処理を行うようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、濾過膜を構成する繊維材料に前記脱Ｓ剤及びシアン化水素除去剤を予め担持させるようにしてもよい。また、繊維材料に前記脱Ｓ剤及びシアン化水素除去剤を繊維化して織り込むようにしてもよい。
このような場合には、脱Ｓ剤供給装置１５及びシアン化水素除去剤供給装置３２が不要となり、更に簡易な構成となる。
【実施例２】
【００５０】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図２は、実施例２にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｂは、実施例１の装置において、Ｓ成分除去用の集塵装置１６−１と、シアン化水素除去剤用の集塵装置１６−２とを設けてなり、それぞれ別々にＳ成分とシアン化水素成分とを除去するようにしている。
【００５１】
これにより、Ｓ成分とシアン化水素成分を独立した集塵装置１６−１、１６−２の濾過膜により除去するので、除去効率が向上する。
なお、シアン化水素除去剤３１は脱硫反応とは異なり、除去剤が変化しないので、シアン化水素濃度に依存した適性量を特定することはできないが、多いほど反応には有効である。しかし、除塵装置の運転に支障をきたさない程度が必要であるという点から、ガス流量によりシアン化水素除去剤３１の投入量を制御することが好ましい。例えばＳ成分除去用の集塵装置１６−１の出口で流量を計測してシアン化水素除去剤の投入量を制御するようにしてもよい。
【実施例３】
【００５２】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図３は、実施例３にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図１及び２に示す実施例１及び２の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｃは、実施例２の装置において、シアン化水素除去剤用の集塵装置１６−２の代わりに、シアン化水素除去触媒を内部に充填してなるシアン化水素除去触媒充填塔３５を設けてなり、シアン化水素の除去に際して、シアン化水素除去剤を噴霧せずに、充填塔内でガスが通過する際にシアン化水素除去触媒に接触することでシアン化水素成分を除去するようにしている。前記シアン化水素除去触媒は前述したシアン化水素除去剤及びこれらを担体に担持したものを用いることができる。
【００５３】
これにより、実施例２に較べてシアン化水素除去供給装置を設置することなく、シアン化水素を除去することができる。
【実施例４】
【００５４】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図４は、実施例４にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図１及び２に示す実施例１及び２の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｄは、実施例２の装置において、シアン化水素除去剤用の集塵装置１６−２の後流側に、脱硫装置５１を設けてなるものである。この脱硫装置５１は、シアン化水素の除去に際して、ガス中に存在するＣＯＳ（硫化カルボニル）からの生成物である硫化水素（Ｈ2Ｓ）を除去するものである。
【００５５】
前記脱硫装置５１としては、例えば湿式脱硫装置、前記脱Ｓ剤を充填した脱Ｓ触媒充填塔式脱硫装置、脱Ｓ剤供給装置１５と集塵装置１６とを組合せた脱硫装置のうち一つもしくは複数を設置するようにすればよい。
【００５６】
前記脱硫装置５１において、特に湿式脱硫装置とした場合、シアン化水素の分解により生成したアンモニアも吸収除去することができる。
【実施例５】
【００５７】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図５は、実施例５にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図５に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｅは、実施例１の装置において、ガス供給管２０内に酸性ガス中和剤４１を供給する酸性ガス中和剤供給装置４２を設けたものである。なお、脱酸性ガス中和剤４１と脱Ｓ剤１４とシアン化水素除去剤３１の供給はいずれが前後であってもよい。
【００５８】
ここで、酸性ガス中和剤４１を供給するのは、ガス化する対象物が下水汚泥等の場合には、生成ガス中には硫化水素等のＳ成分が主体であるので、脱Ｓ剤を供給することでガスを浄化するようにしているが、例えばゴミ等をガス化するような場合には、硫化水素よりも酸性ガス（例えばＨＣｌ等）が主体となるので、これを除去する必要があるからである。
【００５９】
ここで、前記酸性ガス中和剤４１としては、中和剤アルカリ（例えば水酸化カルシウム、重炭酸ナトリウム、ナトリウム系アルカリ剤）、セメント、活性炭等を挙げることができる。また、濾過膜を保護する珪藻土等の助剤も供給するようにしてもよい。
【００６０】
この酸性ガス中和剤４１を減温された冷却ガス１３中に噴霧することで、その後、集塵装置１６の濾過膜において酸性ガス中和剤の堆積層を形成し、ここで通過するガス中の酸性ガス分（ＨＣｌ、ＳＯｘ等）を吸着・捕集することとなる。
なお、本実施例では、脱Ｓ剤１４及びシアン化水素除去剤３１を別々に供給しているが、脱Ｓ剤及びシアン化水素除去剤３１に混ぜて冷却ガス供給管２０内に吹き込むようにしてもよい。
【００６１】
これにより、生成ガス中のＳ成分及びシアン化水素成分のみならず、酸性ガス成分も除去することができることとなる。
【実施例６】
【００６２】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図６は、実施例６にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図１及び２に示す実施例１及び２の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｆは、実施例２の装置において、集塵装置１６−１の濾過膜に、脱Ｓ剤１４と前記酸性ガス中和剤４１との複合層が堆積するようにガス供給管２０内に酸性ガス中和剤４１を酸性ガス中和剤供給装置４２から供給するようにしたものである。
【００６３】
これにより、生成ガス中のＳ成分及びシアン化水素成分のみならず、酸性ガス成分も除去することができることとなる。
【実施例７】
【００６４】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図７は、実施例７にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図１及び２及び６に示す実施例１及び２及び６の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図７に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｇは、実施例６の装置において、酸性ガス中和剤専用の酸性ガス除去用の集塵装置−１と脱Ｓ剤用のＳ成分除去用の集塵装置１６−１−２とを設けてなり、別々に酸性ガス成分とＳ成分とシアン化水素成分とを別々に除去するようにしている。
【００６５】
これにより、冷却ガス１３中の酸性ガス成分を除去した後に、Ｓ成分のみ及びシアン化水素成分のみを除去できることとなる。この結果、脱Ｓ剤１４として、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いた場合には、反応によって得られたＺｎＳ成分をダスト２１−２中から回収することができる。本実施例では、酸性ガス除去用の集塵装置１６−１−１において、酸性ガス成分を中和するようにしているので、Ｓ成分除去用の集塵装置１６−１−２からのダスト２１−２には塩素が含有されることがなく、ＺｎＳ成分の純度が高いものとなる。よって回収されたＺｎＳ成分を顔料又は染料、蛍光剤、加硫剤として二次利用することができる。
なお、シアン化水素除去用の集塵装置１６−２からのダスト２１−３はその一部２１−３ａを再利用するようにしている。
【００６６】
また、酸性ガス除去用の集塵装置１６−１−１はＳ成分除去用の集塵装置１６−１−２に較べて集塵温度を低くする方が好ましい。これは、前記酸性ガス除去用の集塵装置１６−１−１での酸性ガス中和剤４１による中和はダイオキシン類の再合成防止の観点から２００℃以下とすることが好ましく、Ｓ成分除去用の集塵装置１６−１−２における脱Ｓ処理の場合には２００℃以上が好ましいからである。
よって、酸性ガス除去用の集塵装置１６−１−１はＳ成分除去用の集塵装置１６−１−２との間にガスガス熱交換器を設け、高温ガス１１から回収した熱を用いて酸性ガス除去用の集塵装置１６−１−１からのガスの温度を上昇させるようにすることもできる。
【実施例８】
【００６７】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図８は、実施例８にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図７に示す実施例７の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図８に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｈは、実施例７の装置において、脱Ｓ剤供給装置１５及びＳ成分除去用の集塵装置１６−１−２の代わりに、脱Ｓ剤を充填してなるＳ成分除去触媒充填塔６１を設けてなり、Ｓ成分の除去に際して、脱Ｓ剤１４を噴霧せずに、充填塔６１内でガスが通過する際にＳ成分除去触媒に接触することでＳ素成分を除去するようにしている。前記Ｓ成分除去触媒は前述した脱Ｓ剤及びこれらを担体に担持したものを用いることができる。
【００６８】
これにより、実施例７に較べて脱Ｓ剤供給装置を設置することなく、Ｓ成分を除去することができる。
【実施例９】
【００６９】
本発明によるガス浄化装置について、詳細に説明する。
図９は、実施例９にかかるガス浄化装置の概略図である。なお、図８に示す実施例８の装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図９に示すように、本実施例にかかるガス浄化装置１０Ｉは、実施例８の装置において、Ｓ成分除去触媒充填塔６１の代わりに、湿式脱硫装置７１を設けてなり、Ｓ成分の除去に際して、脱Ｓ剤１４を用いることなく、水７２を噴霧することで、ガス中のＳ成分を除去するようにしている。
【００７０】
これにより、廃水処理が必要となり処理コストは増加するが、Ｓ成分の除去率を向上させることができる。
【実施例１０】
【００７１】
図１０は、ガス浄化装置を備えたガス発電システムの概略図である。
【００７２】
図１０に示すように、本実施例にかかるガス発電システム１００Ａは、実施例５のガス浄化装置をガス化炉１０１の後流側に設けると共に、集塵装置１６の後流側に脱硫装置５１を設けたものである。
前記ガス化炉１０１は例えばバイオマス等のガス化物１０２をガス化させるものであり、得られた生成ガス１０３をその後流側に設けた改質装置１０４により改質し、ＣＯ、Ｈ2成分リッチの生成ガス１０５とするようにしている。
【００７３】
本実施例では、脱Ｓ剤１４、シアン化除去剤３１及び酸性ガス中和剤４１を各々個別に供給することができる供給装置１１５として、供給タンク１１５ａと、ファン１１５ｂと例えば窒素ガス等の不活性ガスタンク１１５ｃとから構成されており、フィーダ１１５ｄにより、生成ガス１０５中に脱Ｓ剤等を供給するようにしている。
なお、不活性ガスを用いる代わりに、脱Ｓ剤の供給ガスとして、浄化ガス１７の一部を用いるようにしてもよい。
【００７４】
なお、本実施例では、図１に示す実施例１のガス浄化装置１０と実施例４の脱硫装置５１を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前述した実施例１〜９に係る浄化装置を種々組み合せてガスの浄化をするようにしてもよい。
【実施例１１】
【００７５】
図１１は、実施例１１にかかるガス浄化装置を備えたガス発電システムの概略図である。なお、本実施例では、図１０に示す実施例１０のガス発電システム１００Ａの構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
【００７６】
図１１に示すように、本実施例にかかるガス発電システム１００Ｂは、実施例１０のガス発電システム１００Ａにおいて、集塵装置１６からの浄化ガス１７中のＳ成分（Ｈ2Ｓ，ＳＯｘ）の成分量を計測するモニタ装置１２０を設けたものである。このモニタ装置１２０の情報を演算装置（ＣＰＵ）１２１で処理し、脱Ｓ剤１４の供給を制御するように、制御信号１２２を送るようにしている。これにより、常に適切な範囲の脱Ｓ剤１４を供給することができ、効率的なガスの浄化が可能となる。また、集塵装置１６の集塵力及びガス浄化力の判断の指標とすることができる。
【００７７】
発電設備として、ガスエンジンに限定されるものではなく、ガスタービン、燃料電池等のガスを用いて発電することができる各種発電装置におけるガスの浄化に適用することができる。
【００７８】
なお、本実施例では、ガス化発電システムにおけるガス浄化装置を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばバイオマスからのガス化ガスを改質してメタノール等を得るシステムに適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明にかかるガス浄化装置は、高温ガスを減温し、脱Ｓ剤及びシアン化水素除去剤を噴霧して、濾過集塵を行う濾過膜に堆積層を形成し、ここでガス中のＳ成分及びシアン化水素成分を除去することができ、これにより、ダイオキシン類の再合成もなく、長期間に亙って、ガスの浄化処理することができ、ガス化ガスの精製に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図２】実施例２にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図３】実施例３にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図４】実施例４にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図５】実施例５にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図６】実施例６にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図７】実施例７にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図８】実施例８にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図９】実施例９にかかるガス浄化装置の概略図である。
【図１０】実施例１０にかかるガス発電システムの概略図である。
【図１１】実施例１１にかかるガス発電システムの概略図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０Ａ〜１０Ｉ  ガス浄化装置
１１  高温ガス
１２  ガス冷却装置
１３  冷却ガス
１４  脱Ｓ剤
１５  脱Ｓ剤供給装置
３１  シアン化水素除去剤
３２  シアン化水素除去剤供給装置
【図１】
2007002061.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007002061.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007002061.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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