(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状の吸着材を充填した移動層式の反応塔と、該反応塔の塔底から吸着材を排出するための排出コンベアと、反応塔の塔頂に吸着材を供給するための供給コンベアとを備えた排ガス処理装置において、
前記反応塔の排出口の下流側に２つの自動開閉弁により形成される第１の密閉系を設け、反応塔の供給口の上流側に２つの自動開閉弁により形成される第２の密閉系を設け、各密閉系を乾燥雰囲気とするためのガスの供給口を設け、かつ、移動層における吸着材を断続的に流すように構成したことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記第１の密閉系に排出コンベアが含まれることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記第２の密閉系に供給コンベアが含まれることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記第１の密閉系と前記第２の密閉系とが連通して一つの密閉系を形成することを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は排ガス処理装置に関し、特に、移動層式の反応塔を用いて有害物質を含む各種排ガスを処理する乾式の排ガス処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
ボイラー排ガス、石油精製排ガス、焼結機排ガス、都市ゴミ焼却排ガス、ディーゼルエンジン排ガス等の排ガス中には、硫黄酸化物、窒素酸化物、ダスト、重金属、ダイオキシン等の有害物質が含まれ、これらの有害物質を除去する方法として、粒状の吸着材を充填した移動層式又は固定層式の反応塔に排ガスを導入し、排ガスを吸着材と接触させることにより有害物質を除去する方法が行われている。
【０００３】
排ガス処理用の吸着材（触媒）としては種々のものが提案されており、最近では、炭素質吸着材が広く用いられている。炭素質吸着材は、処理温度が１００〜２００℃と比較的低い上に、各種の有害物質を同時に除去できるからである。
【０００４】
一方、処理すべき排ガスの性状は発生源の種類によって当然異なる。最近では、発生源が多様化しているために排ガスの性状も様々であり、それに応じた処理方法や処理装置が要求されている。
【０００５】
排ガス中に硫黄酸化物が含まれる場合には、硫黄酸化物が吸着材に吸着されて排ガスから除去されるが、これによって吸着材の吸着性能（触媒性能）が次第に劣化するので、反応塔内の吸着材を更新する必要がある。
【０００６】
又、排ガス中にダストが含まれる場合には、ダストは吸着材の表面に付着して排ガスから除去されるが、これによって排ガスの通風圧力損失が増加するので、反応塔内の吸着材を更新する必要がある。
【０００７】
このように、反応塔内に充填された吸着材を更新する必要がある場合には、移動層式の反応塔が多く用いられている。
【０００８】
すなわち、反応塔底部の排出口から連続的に吸着材を抜き出すとともに、塔頂部の供給口から新しい吸着材を供給することによって塔内の吸着材を更新するようになっている。
【０００９】
移動層式の反応塔を使用した場合、排出コンベアや供給コンベア等で構成される吸着材の循環系に向かって、反応塔から排出ガスが流れないようにする必要がある。
【００１０】
特に、排ガス中の水分量が多く温度の低下により凝縮を起こす場合には、排ガス中に残留する酸性のガスによって装置の腐食の原因となる。
【００１１】
又、粉化した炭素質吸着材やダストは水分の混入によって結合し、更にその水分が蒸発して塊状化する必要があるので、これによって装置の内部に固着物が堆積したり、シュート内を閉塞する等のトラブルを起こす。
【００１２】
このような問題を解決した排ガス処理装置の一例を図４に示す。この排ガス処理装置は、吸着材を更新する目的が主にダストによる圧力損失の増加防止である場合の例である。
【００１３】
反応塔２１の排出口と排出コンベア２５との間には、直列に置かれた２つの定量排出機２２、２４と、それらの間に並列に置かれた２つの密閉室２３、２３とが設けられ、各密閉室２３、２３の前後にはそれぞれ自動開閉弁Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが設けられている。
【００１４】
供給コンベア２９と反応塔２１の供給口との間には、並列に置かれた２つの密閉室３０、３０とホッパー３１とが設けられ、各密閉室３０、３０の前後には自動開閉弁Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈがそれぞれ設けられている。
【００１５】
そして、ダストが付着した吸着材を排出するには、２つの定量排出機２２、２４及び排出コンベア２５を常時運転の状態とし、次の１）、２）の操作を所定時間間隔で交互に繰り返して行う。
１）自動開閉弁Ｅ及び自動開閉弁Ｈを開とし、自動開閉弁Ｆ及び自動開閉弁Ｇを閉とする。
２）自動開閉弁Ｅ及び自動開閉弁Ｈを閉とし、自動開閉弁Ｆ及び自動開閉弁Ｇを開とする。
【００１６】
この結果、吸着材の一方の流路は、自動開閉弁Ｅ又は自動開閉弁Ｆの何れかが常に閉じており、他方の流路は自動開閉弁Ｇ又は自動開閉弁Ｈの何れかが常に閉じているので、反応塔２１と排出コンベア２５との間は常に閉じられており、排ガスは排出コンベア２５の側に流れないことになる。
【００１７】
そして、吸着材は、反応塔２１の排出口から連続的に抜き出されて吸着材タンク２６に搬送される。吸着材タンク２６は、反応塔２１に最初に吸着材を充填するときに、吸着材の受入れ用タンクとして用いると共に、摩耗などにより消耗した吸着材を補充するためのタンクである。
【００１８】
吸着材タンク２６に蓄えられた吸着材は、付着したダストを振動式篩２８により除去した後、再び反応塔２１に供給される。振動式篩２８は、ファン３３によってガスが流通するようになっており、振動により吸着材から剥離したダストはガスと共に排出されて集塵装置３２で捕集される。このとき、摩耗によって粉化した吸着材も同時に除去される。
【００１９】
ダストが除去された吸着材の供給は、定量排出機２７、振動式篩２８及び供給コンベア２９を常時運転の状態とし、次の１）、２）の操作を所定時間間隔で交互に繰り返して行う。ただし、ホッパー３１の吸着材が所定量以上になったことをレベル計で検知したときは、その間定量排出機２７を停止する。
１）自動開閉弁Ｅ及び自動開閉弁Ｈを開とし、自動開閉弁Ｆ及び自動開閉弁Ｇを閉とする。
２）自動開閉弁Ｅ及び自動開閉弁Ｈを閉とし、自動開閉弁Ｆ及び自動開閉弁Ｇを開とする。
【００２０】
この結果、吸着材の一方の流路は、自動開閉弁Ｅ又は自動開閉弁Ｆの何れかが常に閉じており、他方の流路は自動開閉弁Ｇ又は自動開閉弁Ｈの何れかが常に閉じているので、反応塔２１と供給コンベア２９との間は常に閉じられており、排ガスは供給コンベア２９の側に流れないことになる。
【００２１】
そして、排出口から抜き出された吸着材の量に等しい量の新しい吸着材が吸着材タンク２６から反応塔２１の供給口に連続的に供給されることになる。
【００２２】
上記のような排ガス処理装置にあっては、反応塔２１の上部及び下部にそれぞれ２つの密閉室２３、２３、３０、３０を設ける構造となっているために装置全体の構造が複雑になる。また、吸着材の流れを分流したり合流したりするために相当の高さが必要となり、各機器の高さ及び装置全体の高さが高くなり、建設費用が増加し、設置箇所が制限されることになる。
【００２３】
この他に、反応塔からの排ガスの流出を防ぐ方法として、ロータリーフィーダを使用する方法がある。ロータリーフィーダは、内部が横型円筒状のケーシングと、その内部で水平な駆動軸を中心に回転するロータとから構成され、駆動軸には複数の板状の羽根が放射状に取り付けられ、ケーシング内部を羽根の数に等しい数の小室に分割している。
【００２４】
そして、ロータが回転すると、各小室が回転し、上部に位置したときに処理物を受入れ、下部に位置したときに排出を行うようになっている。したがって、ケーシングと羽根の間の隙間を小さくして、シール性を高めることができれば、吸着材の連続排出（又は供給）と排ガスの遮断とが同時にできることになる。
【００２５】
しかし、実際にガスの漏洩をなくす程度に隙間を小さくすることは構造的に非常に困難である。また、隙間を小さくするほどケーシングと羽根の摩耗量が多くなるため、最初の隙間を維持することが困難となり、耐久性に問題を生じることになる。
【００２６】
更に、排ガスの流出を防ぐ方法について検討したが、吸着材の供給及び排出を連続的に行う限り、他の方法は見当たらなかった。
【００２７】
移動層式の反応塔において、吸着材の排出及び供給は必ず連続的に行われ、断続的に行うことは考えられなかった。その理由は次の通りである。
【００２８】
移動層を長く停止すると、その間に吸着材の触媒性能が劣化して窒素酸化物等の除去率が低下するおそれがあり、又排ガスの圧力損失も回復できない程度に増加するおそれがある。逆に、移動層の停止を短くすることは、運転と停止を短いサイクルで交互に繰り返すことになり、自動開閉弁やコンベア等の回転機器の損耗を招くおそれがあり、好ましくない。したがって、断続運転することは、不慮のトラブルを招く可能性が高く、連続運転が安全で確実な運転方法とされていた。
【００２９】
そこで、移動層式の反応塔において、断続運転が可能であるかどうかを、実際の排ガス処理装置を用いてテストを行った。
排ガス量        ３２０００ｍ3 Ｎ／ｈ（Ｗ．Ｂ）
水分            ３０％              （Ｗ．Ｂ）
窒素酸化物      １００ｐｐｍ        （Ｄ．Ｂ）
硫黄酸化物      １０ｐｐｍ          （Ｄ．Ｂ）
ダスト量        ２０ｍｇ／ｍ3 Ｎ    （Ｄ．Ｂ）
【００３０】
この結果、触媒性能の劣化及び圧力損失の増加が問題となる程度に顕著となるのは、移動層を停止した後、数時間を経過してからであることが確認された。
【００３１】
更にその後、移動層の循環を再開して、吸着材の循環量を連続運転での循環量の２倍の流量で循環したところ、数時間後には連続運転における正常な値に回復することが確認された。
【００３２】
更に、移動層の停止と運転を交互に繰り返し行ったが、これによって何等の不都合も発生しないことが確認された。
【００３３】
テストの結果から、移動層式の反応塔において、吸着材の排出及び供給を断続的に行うことが可能であることが確認された。
【００３４】
そこで、実装置における断続運転の停止時間と運転時間はそれぞれ３０分程度とし、運転時の吸着材の流量を連続運転における循環量の２倍の流量とすることにした。この程度の停止時間であれば、触媒性能の劣化及び圧力損失の増加をほとんど無視することができ、連続運転と同様の結果が得られると考えられるからである。更に、この程度の繰り返し回数であれば、コンベア等の回転機器や自動開閉弁にも大きな問題がなく、又、循環量についても特に問題ないと判断されるからである。
【００３５】
本発明は、以上の結果に基づいて検討を重ねた結果、排ガスの流出防止について前述したような従来の問題を解決したものであって、移動層式の反応塔を断続運転する構成とすることによって、装置全体の構造を簡単にすることができるとともに、各機器の高さ及び装置全体の高さを低くすることができ、建設費用を低くすることのできる排ガス処理装置を提供することを目的とするものである。
【００３６】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、粒状の吸着材を充填した移動層式の反応塔と、該反応塔の塔底から吸着材を排出するための排出コンベアと、反応塔の塔頂に吸着材を供給するための供給コンベアとを備えた排ガス処理装置において、前記反応塔の排出口の下流側に２つの自動開閉弁により形成される第１の密閉系を設け、反応塔の供給口の上流側に２つの自動開閉弁により形成される第２の密閉系を設け、各密閉系を乾燥雰囲気とするためのガスの供給口を設け、かつ、移動層における吸着材を断続的に流すように構成した手段を採用したものである。又、前記第１の密閉系に排出コンベアが含まれる手段を採用したものである。更に、前記第２の密閉系に供給コンベアが含まれる手段を採用したものである。そして、前記第１の密閉系と前記第２の密閉系とが連通して一つの密閉系を形成する手段を採用したものである。
【００３７】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、反応塔を断続運転して反応塔から吸着材を断続的に排出し、これに同調させて第１の密閉系の２つの自動開閉弁を交互に作動させることにより、排ガスが排出コンベア側に流出することなく反応塔から吸着材を抜き出すことができる。また、反応塔を断続運転して反応塔に吸着材を断続的に供給し、これに同調させて第２の密閉系の２つの自動開閉弁を交互に作動させることにより、排ガスが供給コンベア側に流出することなく反応塔に吸着材を供給することができることになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。
図１には、この発明による排ガス処理装置の第１の実施の形態が示されていて、この排ガス処理装置は、反応塔１の排出口と排出コンベア５との間に、下流側に向かって、順に、定量排出機２、自動開閉弁Ａ、密閉室３、定量排出機４及び自動開閉弁Ｂを設けて第１の密閉系を形成するとともに、供給コンベア９と反応塔１の供給口との間に、下流側に向かって、順に、自動開閉弁Ａ、密閉室１０、自動開閉弁Ｂ及びホッパー１１を設けて第２の密閉系を形成したものである。
【００３９】
各密閉系には各密閉系内を乾燥雰囲気とするためのガスの供給口及び排出口が設けられている。第１の密閉系では、密閉室３に自動開閉弁Ｃ及び自動開閉弁Ｄを連結し、自動開閉弁Ｃをガスの供給口、自動開閉弁Ｄを排出口としている。第２の密閉系では、密閉室１０に自動開閉弁Ｃ及び自動開閉弁Ｄを連結し、自動開閉弁Ｃをガスの供給口、自動開閉弁Ｄを排出口としている。
【００４０】
第１の密閉系の操作方法は次の通りである。
１）自動開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを閉の状態から、自動開閉弁Ａを開とし、定量排出機２を運転して密閉室３に吸着材を入れる。抜出し速度は、連続運転における速度の２倍程度とする。所定時間（３０分程度）経過後、或いは密閉室３が満杯になったことをレベル計で検知した後、定量排出機２を停止して、自動開閉弁Ａを閉とする。
２）自動開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが閉の状態から、自動開閉弁Ｃ、Ｄを短時間開いて（３０秒程度）ガスを流し、系内を乾燥雰囲気とする。ガスとしては、空気又は窒素等を使用する。系から排出されたガスは、振動式篩８から集塵装置１２に至るラインに導き、集塵装置１２において粉塵を捕集する。
３）自動開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが閉の状態から、自動開閉弁Ｂを開とし、排出コンベア５及び定量排出機４を運転して、系内の吸着材を排出し、所定時間（３０分程度）に達した後、定量排出機４及び排出コンベア５を停止して、自動開閉弁Ｂを閉とする。
【００４１】
第２の密閉系の操作方法は次の通りである。
１）自動開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが閉の状態から、自動開閉弁Ａを開とし、供給コンベア９、振動式篩８及び定量排出機７を運転して密閉室１０に吸着材を入れる。密閉室１０が満杯になったことをレベル計で検知した後、供給コンベア９等を停止し、自動開閉弁Ａを閉とする。
２）自動開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが閉の状態から、自動開閉弁Ｂを短時間開き（３０秒程度）、密閉室１０内の吸着材を排出する。但し、排出の途中でホッパー１１が満杯になったことをレベル計で検知した場合は、直ちに自動開閉弁Ｂを閉とする。
３）自動開閉弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが閉の状態から、自動開閉弁Ｃ、Ｄを短時間開いて（３０秒程度）、ガスを流し、系内を乾燥雰囲気とする。ガスとしては、空気又は窒素等を使用する。系から排出されたガスは、振動式篩８から集塵装置１２に至るラインに導き、捕集する。
【００４２】
上記のように構成した第１の実施の形態による排ガス処理装置にあっては、吸着材の流通部分に分流及び合流部分がないので、各機器の高さ及び装置全体の高さを低くすることができ、建設費用を低くすることができる。又、吸着材の排出及び供給について断続運転することができるので、反応塔１から排ガスが流出するのを完全に防止することができる。
【００４３】
図２にこの発明による排ガス処理装置の第２の実施の形態を示す。この排ガス処理装置は、反応塔１の排出口の下流側に、順に、定量排出機２、自動開閉弁Ａ及び排出コンベア５を設けるとともに、吸着材タンク６の下流側に、順に、定量排出機７及び自動開閉弁Ｂを設け、自動開閉弁Ａから自動開閉弁Ｂまでの間で第１の密閉系を形成し、供給コンベア９と反応塔１の供給口との間に、下流側に向かって順に自動開閉弁Ａ、密閉室１０、自動開閉弁Ｂ及びホッパー１１を設けて第２の密閉系を形成したものである。
【００４４】
各密閉系には各密閉系内を乾燥雰囲気とするためのガスの供給口及び排出口が設けてある。第１の密閉系では、ガスの供給口及び排出口を排出コンベア５に連結し（排出口は図示せず）ている。第２の密閉系では、密閉室１０に自動開閉弁Ｃ及び自動開閉弁Ｄを連結し、自動開閉弁Ｃをガスの供給口、自動開閉弁Ｄを排出口としている。
【００４５】
吸着材の排出と供給は、次の操作を交互に繰り返して行う。
１）自動開閉弁Ａを開、自動開閉弁Ｂを閉とし、排出コンベア５及び定量排出機２を所定時間（３０分程度）運転して、吸着材の排出を行う。抜出し速度は、連続運転における速度の２倍程度とする。この間、吸着材の供給は停止する。
２）定量排出機２及び排出コンベア５を停止し、自動開閉弁Ａを閉、自動開閉弁Ｂを開として、所定時間（３０分程度）吸着材の排出を停止する。この間、第１の実施の形態と同様の操作で吸着材の供給を行う。なお、第１の密閉系におけるガスの供給は、常時又は吸着材の排出時に行う。
【００４６】
上記のように構成した第２の実施の形態による排ガス処理装置にあっては、第１の実施の形態の密閉室３及び定量排出機４を削除しているので、第１の実施の形態に示すものと比較して各機器の高さ及び装置全体の高さを更に低くすることができ、建設費用を更に低くすることができる。又、吸着材の排出及び供給については、交互に断続運転をすることになるが、排ガスの処理に何等問題なく運転でき、反応塔１から排ガスが流出するのを完全に防止することができる。
【００４７】
図３にこの発明による排ガス処理装置の第３の実施の形態を示す。この排ガス処理装置は、反応塔１の排出口の下流側に、順に、定量排出機２、自動開閉弁Ａ及び排出コンベア５を設けるとともに、反応塔１の供給口の上流側に、順に、供給コンベア９、自動開閉弁Ｂ及びホッパー１１を設けたものであって、振動式篩８を流通するガスの流路を閉回路で形成し、ガスが振動式篩８、集塵装置１２及びファン１３を循環して流れるように構成したものである。
【００４８】
そして、自動開閉弁Ａから自動開閉弁Ｂまでの間で１つの密閉系を形成し、密閉系内を乾燥雰囲気とするためのガス供給口及び排出口を排出コンベア５及び供給コンベア９に連結している（排出口は図示せず）。
【００４９】
吸着材の排出と供給は、次の操作を交互に繰り返して行う。
１）自動開閉弁Ａを開、自動開閉弁Ｂを閉とし、排出コンベア５及び定量排出機２を所定時間（３０分程度）運転して、吸着材の排出を行う。抜出し速度は、連続運転における速度の２倍程度とする。この間、吸着材の供給は停止する。
２）自動開閉弁Ａを閉、自動開閉弁Ｂを開とし、定量排出機７、振動式篩８及び供給コンベア９を所定時間（３０分程度）運転して吸着材の供給を行う。但し、ホッパー１１が満杯になったことをレベル計で検知したら、直ちに供給を停止する。この間、吸着材の排出は停止する。なお、密閉系におけるガスの供給は常時行う。
【００５０】
上記のように構成した第３の実施の形態による排ガス処理装置にあっては、第２の実施の形態の密閉室１０を削除しているので、第２の実施の形態に示すものと比較して、各機器の高さ及び装置全体の高さを更に低くすることができ、建設費用を更に低くすることができる。又、吸着材の排出及び供給については、交互に断続運転をすることになるが、排ガスの処理に何等問題なく運転でき、反応塔から排ガスが流出するのを完全に防止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、反応塔を断続運転して反応塔から吸着材を断続的に排出するとともに、これに同調させて第１の密閉系の２つの自動開閉弁を交互に作動させることにより、排ガスが排出コンベア側に流出することなく反応塔から吸着材を抜き出すことができることになる。また、反応塔を断続運転して反応塔に吸着材を断続的に供給するとともに、これに同調させて第２の密閉系の２つの自動開閉弁を交互に作動させることにより、排ガスが供給コンベア側に流出することなく反応塔に吸着材を供給することができることになる。したがって、漏洩した排ガスによって装置の各部が腐食する等の問題が生じるのを確実に防止することができることになる。また、反応塔から吸着材を排出したり反応塔に吸着材を供給したりする場合に、吸着材の流れを分流したり合流したりする必要がないので、各機器の高さ及び装置全体の高さを低くすることができ、建設費を低く抑えることができることになる等の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による排ガス処理装置の第１の実施の形態を示した系統図である。
【図２】第２の実施の形態を示した系統図である。
【図３】第３の実施の形態を示した系統図である。
【図４】従来の排ガス処理装置の一例を示した系統図である。
【符号の説明】
１、２１……反応塔
２、４、７、２２、２４、２７……定量排出機
３、１０、２３、３０……密閉室
５、２５……排出コンベア
６、２６……吸着材タンク
８、２８……振動式篩
９、２９……供給コンベア
１１、３１……ホッパー
１２、３２……集塵装置
１３、３３……ファン
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ……自動開閉弁
【図１】
0003734351.tif 000002
【図２】
0003734351.tif 000003
【図３】
0003734351.tif 000004
【図４】
0003734351.tif 000005