(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄酸化物を含有する排ガスが流通する装置塔内に設けられ活性炭素繊維層で形成される触媒と、触媒の上部における装置塔内に設けられ触媒に硫酸生成用の水を供給する水供給手段とからなる排煙処理装置において、
平板状の平板活性炭素繊維シートと波板状の波板活性炭素繊維シートとを交互に積層して通路が上下に延びる状態にすることで触媒の活性炭素繊維層を構成し、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部に波板活性炭素繊維シートもしくは平板活性炭素繊維シートの下部縁部よりも下方に位置する延長部を形成した
ことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部の延長部に幅方向で高さが不連続となる不連続部を形成したことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項３】
請求項１において、
活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部の隣接する延長部同士の高さを異ならせたことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
活性炭素繊維層が上下に複数配置されて触媒が構成されていることを特徴とする排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭や重油等の燃料を燃焼させるボイラ、ガスタービン、エンジンや焼却炉等から排出される排ガス中の硫黄酸化物（Sox ) を除去するための排煙処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭や重油等の燃料を使用するボイラを備えた火力発電設備、化学品製造プラント、金属処理プラント、焼結プラント、製紙プラント等やガスタービン、エンジン、焼却炉等から排出される排ガス中には二酸化硫黄等の硫黄酸化物（Sox ) が含まれている。排ガス中のSox を除去する装置として排煙処理装置が用いられている。排煙処理装置では、活性炭素繊維等の多孔質炭素材料に排ガス中のSox を吸着させ、多孔質炭素材料の触媒作用を利用して排ガス中に含まれる酸素により硫黄成分を酸化させ、これを水分に吸収させて硫酸として多孔質炭素材料から除去するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の排煙処理装置では、例えば、平板シート状の活性炭素繊維と波板シート状の活性炭素繊維を交互に積層した触媒層を備え、触媒層の活性炭素繊維に水を滴下すると共に排ガスをシート間の通路を通過させて硫黄分を硫酸として除去するようになっている。このため、排ガス浄化性能（脱硫効率）を向上させるためには、水分を均一に添加させることが必要であり、しかも、圧力損失が少ない状態で流れを阻害せずに排ガスを通過させる必要がある。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、水分が均一に添加され圧力損失が少ない状態で流れが阻害されずに排ガスを通過させることができる活性炭素繊維層の触媒を備えた排煙処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の排煙処理装置の構成は、硫黄酸化物を含有する排ガスが流通する装置塔内に設けられ活性炭素繊維層で形成される触媒と、触媒の上部における装置塔内に設けられ触媒に硫酸生成用の水を供給する水供給手段とからなる排煙処理装置において、平板状の平板活性炭素繊維シートと波板状の波板活性炭素繊維シートとを交互に積層して通路が上下に延びる状態にすることで触媒の活性炭素繊維層を構成し、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部に波板活性炭素繊維シートもしくは平板活性炭素繊維シートの下部縁部よりも下方に位置する延長部を形成したことを特徴とする。
【０００６】
そして、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部の延長部に幅方向で高さが不連続となる不連続部を形成したことを特徴とする。また、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部の隣接する延長部同士の高さを異ならせたことを特徴とする。また、活性炭素繊維層が上下に複数配置されて触媒が構成されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る排煙処理装置を備えた排ガス処理システムの全体構成、図２には触媒の概略平面、図３には触媒の概略正面、図４には触媒上部の活性炭素繊維層の部分斜視、図５には触媒底部の触媒底部の活性炭素繊維層の要部斜視、図６には活性炭素繊維層の要部正面、図７には活性炭素繊維層の底面視状況を示してある。
【０００８】
図１に基づいて排煙処理装置を備えた排ガス処理システムを説明する。
【０００９】
図に示すように、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ボイラ１では、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１の排ガスには硫黄酸化物（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ガスヒータで冷却された後に集塵機２で除塵される。
【００１０】
除塵された排ガスは押込ファン３により下部の導入口５から装置塔としての脱硫塔４に導入される。脱硫塔４の内部には活性炭素繊維層で形成される触媒６が備えられ、触媒６には硫酸生成用の水が上部の散水ノズル７から散布される。散水ノズル７には水タンク８からの水がポンプ９を介して供給され、散水ノズル７、水タンク８及びポンプ９により水供給手段が構成されている。
【００１１】
水が上部から散布された触媒６の内部に排ガスを下部から通過させることにより、排ガスからSox を反応除去する。触媒６を通過した排ガスは排出口１２から排出され、煙突１３を通して大気に放出される。
【００１２】
触媒６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６の活性炭素繊維層への二酸化硫黄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）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。
【００１３】
この時の反応式は以下の通りである。
So2+1/2O2+H2O →H2SO4 
【００１４】
反応除去された硫酸H2SO4 は希硫酸となって排出ポンプ１０を介して硫酸タンク１１に排出される。このようにして、触媒６中で排ガス中の二酸化硫黄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、排ガス流の脱硫が行われる。
【００１５】
図２乃至図７に基づいて触媒６における活性炭素繊維層の構成を説明する。
【００１６】
活性炭素繊維層２０は、平板状の平板活性炭素繊維シート２１と波板状の波板活性炭素繊維シート２２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１５となって通路１５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２１及び波板活性炭素繊維シート２２は、ピッチ系、フェノール系等の綿状の活性炭素繊維がバインダを用いて板状にされ、波板活性炭素繊維シート２２はコルゲータにより波型にされる。その後、窒素ガス等の非酸化雰囲気下で、例えば、600 ℃乃至1200℃に熱処理されて脱硫反応用の活性炭素繊維を得る。即ち、熱処理により、疎水性の大きな表面にして二酸化硫黄So2 の吸着を容易に起こさせると共に生成された硫酸H2SO4 の離脱を速やかに進行させる状態にする。
【００１７】
熱処理を行った平板活性炭素繊維シート２１及び波板活性炭素繊維シート２２を交互に積層し、波板活性炭素繊維シート２２の山部と平板活性炭素繊維シート２１とをバインダの融着により接合して所定の大きさのパックとする。波板活性炭素繊維シート２２と平板活性炭素繊維シート２１とをバインダの融着により接合しているので、有機物等の接着剤が用いられていない。このため、接着剤が脱硫反応に影響を与えることがなくなり、また、接合の信頼性が高まり圧力損失への影響をなくすことができる。
【００１８】
図２、図３に示すように、例えば、活性炭素繊維層２０のパックが通路１５を上下方向にして４個並べられ、更に、４個の活性炭素繊維層２０のパックが２段に重ねられてケース１７に収納固定されている。上下の活性炭素繊維層２０同士は直接対向している。活性炭素繊維層２０がケース１７に収納されているので、ハンドリングが容易となる。また、活性炭素繊維層２０をパックにして４個並設すると共に２段に重ねたので、活性炭素繊維層２０を小型化することができ、組み立て性が向上する。尚、パックの数や段数等は並べ方を説明する一例であり、適宜の状態で配設される。また、必ずしもケース１７に収納固定されていないものもある。
【００１９】
図４に示すように、平板活性炭素繊維シート２１の間のピッチｐは例えば、4 mm程度に設定され、波板活性炭素繊維シート２２の山部の幅ｈは10mm程度に設定される。そして、上から粒径が200 μm 程度の水が噴霧されて供給されると共に排ガスが下から送られ、活性炭素繊維層２０を流通した水は粒径が数mm程度となって脱硫塔４の下部に落下する。排ガスは、平板活性炭素繊維シート２１及び波板活性炭素繊維シート２２を交互に積層して形成される比較的小さな通路１５を流通するようになっているので、圧力損失の増大が抑制されている。
【００２０】
図５及び図６に示すように、活性炭素繊維層２０の平板活性炭素繊維シート２１の下部縁部には波板活性炭素繊維シート２２の下端縁部よりも下方に配される下辺部２３が形成されて延長部となっている。例えば、波板活性炭素繊維シート２２が500mm 程度の場合、延長部は20mm程度とされる。尚、延長部は波板活性炭素繊維シート２２の下端側に設けてもよく、寸法も通路１５の断面積に応じて増減させることが可能である。
【００２１】
そして、下辺部２３には幅方向に鋸歯状の高低縁２４が形成されている。つまり、高低縁２４により下辺部２３が幅方向で高さが不連続となる不連続部が形成されている。尚、延長部としては下部縁部の下方に下辺部２３を配す以外ににも部分的に帯状の延長部を形成することも可能であり、部分的に延長部を形成することにより、延長部により幅方向に高さが不連続となる不連続部とすることができる。
【００２２】
上述した実施形態例では、下辺部２３の幅方向の高さが不連続となる不連続部として、鋸歯状の高低縁２４を形成した例を説明したが、図８に示すように、台形状の高低縁２６とすることも可能であり、高さが不連続となる形状は任意の形状とすることができる。
【００２３】
図７に示すように、活性炭素繊維層２０の通路１５は断面積が小さく流下する水の量は徐々に増加していくため、毛細管現象により通路１５の下方部に水膜３１が発生して排ガスの流れを阻害したり、水の排水性を阻害することが考えられる。
【００２４】
本実施形態例では、平板活性炭素繊維シート２１の下辺部２３が波板活性炭素繊維シート２２の下端縁部よりも下方に配されて延長部となっているので、底部における通路１５の断面積が大きくなった状態とされる。このため、通路１５の下方部に水膜３１が発生することがなくなる。
【００２５】
また、図７に示すように、平板活性炭素繊維シート２１同士の間のピッチが狭いため、下辺部２３同士に水膜３２が発生することが考えられる。平板活性炭素繊維シート２１の下辺部２３同士に水膜３２が発生すると、パックの傾き等により水は低いほうに移動して一箇所から滴下することになる。上下に活性炭素繊維層２０が重ねて配されている場合、上方の活性炭素繊維層２０の一箇所から水が滴下すると、下方の活性炭素繊維層２０には偏って水が供給されて均一に分散せず、二酸化硫黄So2 の除去効率を低下させることになってしまう。
【００２６】
本実施形態例では、下辺部２３には幅方向に鋸歯状の高低縁２４が形成されて幅方向で高さが不連続とされている。このため、下辺部２３同士に水膜３２が発生しても高低縁２４の低い場所から分散して多数の箇所から水が滴下することになり、一箇所に集中して滴下することがなくなり、下方の活性炭素繊維層２０にも均一に水が供給されて水が均一に分散する。
【００２７】
尚、活性炭素繊維層２０が上下に重ねて配される触媒６の場合、最下層の活性炭素繊維層２０の平板活性炭素繊維シート２１の下辺部２３には、必ずしも鋸歯状の高低縁２４を設けなくてもよい。また、鋸歯状の高低縁２４を設けることで水が滴下する箇所を分散するようにしたが、図９に示すように、平板活性炭素繊維シート２１の一方の下辺部２３の下方向距離h1と他方の下辺部２３の下方向距離h2との寸法を変えて、下辺部２３の縁部同士の幅を実質的に広くすることで水膜３２の発生自体を抑制して水の滴下を均一にすることも可能である。
【００２８】
上述した触媒６を備えた排煙処理装置では、触媒６を構成する活性炭素繊維層２０の平板活性炭素繊維シート２１に下辺部２３を形成したので、通路１５の下方部の断面積が大きくなった状態とされ、通路１５の部位に水膜３１が発生することがなくなる。このため、通路１５が塞がれて排ガスの流れを阻害したり、水の排水性を阻害することがなくなる。
【００２９】
また、触媒６を構成する活性炭素繊維層２０の平板活性炭素繊維シート２１の下辺部２３に幅方向に鋸歯状の高低縁２４を形成して幅方向に高さを不連続としたので、下辺部２３同士に水膜３２が発生しても高低縁２４の低い場所から分散して多数の箇所から水が滴下し、下方の活性炭素繊維層２０にも均一に水が供給される。このため、活性炭素繊維層２０を複数段に配置した触媒６であっても活性炭素繊維層２０に水が均一に分散し、二酸化硫黄So2 の除去効率に影響を及ぼすことがなくなる。
【００３０】
従って、活性炭素繊維層２０に水分が均一に添加され圧力損失が少ない状態で流れが阻害されずに排ガスを通過させることができる触媒６となり、排ガスの流れを良好に保つことができると共に水を均一に分散して脱硫効率の低下を抑制することが可能になる。
【００３１】
尚、上述した実施形態例の排煙処理装置では、排ガスを脱硫塔４の下部から導入して上部に排出する例を挙げて説明したが、排ガスの導入位置及び排出位置はこれに限定されず、排ガスを脱硫塔４の上部から導入して下部に排出する等の構成でも可能である。また、希硫酸を硫酸タンク１１に排出する例を挙げて説明したが、希硫酸を石膏析出槽に排出するようにすることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の排煙処理装置は、硫黄酸化物を含有する排ガスが流通する装置塔内に設けられ活性炭素繊維層で形成される触媒と、触媒の上部における装置塔内に設けられ触媒に硫酸生成用の水を供給する水供給手段とからなる排煙処理装置において、平板状の平板活性炭素繊維シートと波板状の波板活性炭素繊維シートとを交互に積層して通路が上下に延びる状態にすることで触媒の活性炭素繊維層を構成し、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部に波板活性炭素繊維シートもしくは平板活性炭素繊維シートの下部縁部よりも下方に位置する延長部を形成したので、延長部により通路の下方部の断面積が大きくなった状態とされ、通路の部位に水膜が発生することがなくなるため、通路が塞がれて排ガスの流れを阻害したり、水の排水性を阻害することがなくなる。この結果、活性炭素繊維層に水分が均一に添加され圧力損失が少ない状態で流れが阻害されずに排ガスを通過させることができる触媒を備えた排煙処理装置とすることが可能になる。
【００３３】
また、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下部縁部の延長部に幅方向で高さが不連続となる不連続部を形成したので、延長部同士に水膜が発生しても不連続部の低い多数の場所から水を滴下させて水を均一に分散して脱硫効率の低下を抑制することが可能になる。
【００３４】
また、活性炭素繊維層の平板活性炭素繊維シートもしくは波板活性炭素繊維シートの下縁部の延長部の隣接部同士の高さを異ならせたので、延長部同士の水膜の発生自体ををなくして水を均一に滴下させることが可能になる。
【００３５】
また、活性炭素繊維層が上下に複数配置されて触媒が構成されているので、一つの活性炭素繊維層を小型化することができ、組み立て性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る排煙処理装置を備えた排ガス処理システムの全体構成図。
【図２】触媒の概略平面図。
【図３】触媒の概略正面図。
【図４】触媒上部の活性炭素繊維層の部分斜視図。
【図５】活性炭素繊維層の要部斜視図。
【図６】活性炭素繊維層の要部正面図。
【図７】活性炭素繊維層の底面視図。
【図８】高低縁の他の実施形態例を示す斜視図。
【図９】下縁部の他の実施形態例を示す斜視図。
【符号の説明】
１  ボイラ
２  集塵機
３  押込ポンプ
４  脱硫塔
５  導入口
６  触媒
７  散水ノズル
８  水タンク
９  ポンプ
１０  排出ポンプ
１１  硫酸タンク
１２  排出口
１３  煙突
１５  通路
２０  活性炭素繊維層
２１  平板活性炭素繊維シート
２２  波板活性炭素繊維シート
２３  下辺部
２４  高低縁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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