(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質吸着材を充填した反応塔と、この反応塔の上流側の排ガス流通路に設けられた開閉可能な空気供給口を備えた乾式排ガス処理装置を用い、  この乾式排ガス処理装置の運転停止に際し、上記空気供給口から空気を反応塔内に導入し、この空気によって反応塔内に充填された炭素質吸着材を冷却することを特徴とする乾式排ガス処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は乾式排ガス処理装置の運転方法に関し、特に、炭素質吸着材を充填した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排ガス処理装置の運転方法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るが、これらの有害物質を除去する方法として、粒状の炭素質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て、排ガスを吸着材と接触させ、有害物質を除去する方法が行われている。
【０００３】
そして、乾式の排ガス処理方法としては、炭素質吸着材を使用する方法は、金属触媒等を使用する方法等の他の方法と比較して処理温度が低く、前記各種の有害物質を同時に除去できるので優れた処理方法である。
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が、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、処理装置においても新たな対応が要求されるようになった。
そして、特に、装置の運転停止時点においては問題がある。
【０００４】
運転停止時点における問題点としては以下のようである。
排ガス中に硫黄酸化物やダストが多く含まれている場合には、移動層式の反応塔を用いて常時吸着材の更新を行っている。
【０００５】
しかし、これらの成分が微量である場合には、固定層式の反応塔を用いて定期的に全部の吸着材を交換した方が設備費が安く経済的である。
【０００６】
吸着材を交換するためには、処理装置の運転を停止すると共に、反応塔の内部を点検等の作業が可能な温度まで冷却しなければならない。
運転停止の直後は反応塔の内部の温度はその運転温度、すなわち１００〜２００℃であるが、これを常温近くまで自然冷却するには通常１週間以上の期間が必要である。
反応塔は運転中の放熱を防ぐために外部に保温材を具えており、又吸着材の充填層も熱伝導率が低いためである。
【０００７】
更に、炭素質吸着材は高温で放置すると酸化反応を起こして発熱するので、この発熱は冷却を妨げると共に、場合によっては放熱量よりも蓄熱量が上回り、吸着材の一部が部分的に異常な高温となって、所謂、ホットスポットを起こす危険さえある。
【０００８】
この発明の目的は、運転停止時においてホットスポットが発生する恐れを確実に防止することができる乾式排ガス処理装置の運転方法を提供することにある。この発明の他の目的は、運転停止時において反応塔を冷却することで短時間で停止させることができる乾式排ガス処理装置の運転方法を提供することにある。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
請求項１にかかる発明は、炭素質吸着材を充填した反応塔と、この反応塔の上流側の排ガス流通路に設けられた開閉可能な空気供給口を備えた乾式排ガス処理装置を用い、この乾式排ガス処理装置の運転停止に際し、上記空気供給口から空気を反応塔内に導入し、この空気によって反応塔内に充填された炭素質吸着材を冷却することを特徴とする乾式排ガス処理装置の運転方法である。
【００１０】
【作用】
この発明は上記の手段を採用したことにより、空気供給口からの空気（外気）が反応塔の内部に導入されるので、反応塔の内部の吸着材は空気と充分に接触することができ、これによって、運転の停止時にホットスポットの発生を防止することができる。また、運転停止時においては反応塔を冷却することで短時間で停止させることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の発明者等は、運転停止時点について検討した。
【００１２】
まず、運転の停止時点においては、反応塔の内部を急速に冷却するためには、温度の低いガスを反応塔に導入すれば良く、先ず、第一に容易に考えられるのは大気を導入して冷却することである。
しかしながら、通常の空気は排ガスと比較して酸素濃度が高いために炭素質吸着材の酸化反応を促進し、前記ホットスポットを発生させる可能性が高く、特に、１００〜２００℃という高温の状態にある吸着材に空気を導入することは一般的には危険であると思われており、このことに関しては、特開平６−１５１３５号公報にも詳細に示されている。
【００１３】
したがって、反応塔の内部をガスで冷却するためには、運転の停止時点において、酸素濃度の低いガス、例えば処理排ガスを乾式処理装置の系内に留めて、これを冷却しながら反応塔に循環導入するシステムを構成するのが最良の手段と考えられている。
【００１４】
この発明の発明者等は、吸着材の酸化反応およびホットスポットの発生について研究を重ねた結果、新たな事実を見つけて、本発明を完成させた。
【００１５】
この新たな事実とは、吸着材の酸化反応はガス中の酸素濃度が高いほど、又温度が高いほど促進されるということであり、このことは吸着材をガスと接触させた後、ガス中の炭酸ガス及び一酸化炭素の濃度を測定することにより確認された。
【００１６】
ところが同時に、通常のガス量で連続的に吸着材とガスとの接触を続けている限りは、発生した熱量は流れているガスによって持ち去られるので、吸着材又はガスの温度はほとんど上昇しないことが確認された。
ここで通常のガス量とは、一定質量の吸着材に接触させる単位当たりのガス量（質量又はモル数）が、実装置での値に近いことを意味する。更に、研究の結果、少なくとも通常のガス量の１／５以上であれば充分であることが確認できた。  逆に、１００℃以上に保持された吸着材に微量な空気を流通させると吸着材の温度が次第に上昇することが確認できた。
【００１７】
また、ホットスポットは、乾式排ガス処理装置のパイロットプラント及び実装置において現実に発生するので、上記の研究の結果を踏まえて発生状況を整理すると、以下の場合に限られることが判った。
１）反応塔の内部構造に欠陥があって吸着材の一部に排ガスと接触しない部分が生じた場合、その部分で発生する。
【００１８】
即ち、吸着材とガスとの接触が異常に悪い部分でホットスポットが発生するということである。
２）運転停止の状態にあるとき、反応塔の内部に１００℃以上の温度の吸着材があり、且つ、反応塔に僅かな空気の洩れ込みがあったと考えられる場合にホットスポットが発生する。
これらの結論は、上記の研究結果が正しいことを裏付けるものである。
【００１９】
以上の結果、炭素質吸着材を使用した乾式排ガス処理装置において、高温の吸着材に空気を接触させることは、空気の流量さえ充分であれば問題なく運転の停止時点に空気を導入することが可能であることが確認できた。
したがって、上記の運転停止時の問題は、反応塔上流側の排ガス流通路に弁を具えた空気供給口を設け、ここから空気を導入することで解決できる。
【００２０】
以下、図面に示すこの発明の乾式排ガス処理装置の運転方法の実施例について説明する。
〈実施例１〉
図１は反応塔３の上流に送風機１２を、更に、その上流に空気供給口１３を設けてある。送風機１２は通常の運転時に排ガスを発生源から反応塔３に導入するために設けられているものであり、反応塔３の冷却運転においてもこれが使用できる場合には、この送風機１２を空気の導入に使用することができる。
すなわち、発生源の運転を停止した後も、引き続いてこの送風機１２の運転を継続し、空気供給口１３の弁１１を開放すれば、反応塔３に外気１４が導入されることになる。
【００２１】
なお、図中符号１、９は煙道であり、排ガス２は煙道１および送風機１２を介して反応塔３に導入される。
符号５は、反応塔３への吸着材４の供給管、６は反応塔３からの吸着材４の排出管であって、反応塔３の内部には炭素質吸着材４が充填され、この炭素質吸着材４よりも上流側の反応塔３の内部にはルーバー７が、また、下流側には多孔板又はルーバー８が設けられている。
符号１０は、反応塔３の下流側の煙道９に設けられた煙突である。
符号１１は、送風機１２よりも上流側の煙道１に設けられた弁であって、この弁１１は空気供給口１３を介して煙道１の内部に外気１４を導入するようになっている。
【００２２】
また、図２に示すように反応塔３の冷却運転には、必ずしも送風機１２を必要としない。
通常、反応塔３の後流には煙突１０が設けられているので、反応塔３の内部の熱と煙突１０のドラフト作用によって空気を導入することができる。この時の通力は次式で示される。
【００２３】
ｈ＝３５５×Ｈ（１／Ｔ１  −１／Ｔ２  ）
ここで、ｈ  ：煙突による理論通風力〔ｍｍＨ２Ｏ〕
Ｈ  ：煙突の高さ〔ｍ〕
Ｔ１  ：大気温度〔Ｋ〕
Ｔ２  ：煙突内ガス平均温度〔Ｋ〕
【００２４】
この時流れる空気の量は、空気供給口１３から煙突１０出口までの圧力損失が上式で求まる通風力に等しくなる流量であり、計算によって求めることができる。反応塔３の内部が冷却されて、温度が低下するに従って通風力は弱くなり、流れる空気の量は次第に少なくなる。
【００２５】
次に上記の実施例を用いた実験例について説明する。
〈実施例１の実験例〉
発電所のボイラ排ガスを処理する乾式排ガス処理装置の運転停止時点において、煙突の通風力による反応塔の冷却を行った。
排ガス量 ：１，１６３，００Ｎｍ３／ｈ
運転温度 ：１４０℃
大気温度 ：２１℃
煙突高さ ：２００ｍ
排ガス量が非常に大きいので、実際の反応塔は２０室からなるが、図３はそのうちの１室を示している。
運転停止後、直ちに空気供給口１３の弁１１を開いて冷却を開始し、反応塔３の内部の温度を測定した。この測定結果を図４に示す。
【００２６】
図４において、１、２、３は１個の反応室において、排ガスの上流側、中央部、下流側の順に測定した温度である。
４は２０個の反応室において、中央部を上から下に４点測定し、合計８０点の測定結果を平均した値である。５は反応塔３の出口の温度である。
１、２、３から排ガスの上流側から次第に冷却されていることが判る。
又、４から冷却開始後１０時間で全体の平均温度が６０℃まで冷却されていることが判る。これはホットスポットが発生する危険性が全くない温度である。
【００２７】
また、上記の計算式から、冷却開始時点における通風力を計算すると、約７０ｍｍＨ２Ｏとなる。
このとき流れる空気の量を計算すると、処理排ガス量の約４０％に相当する空気が流れている計算となる。
更に、空気の温度が８０℃になった時点では処理排ガス量の約３０％に相当する空気が流れる結果となる。
【００２８】
以上の通り、従来行っていた自然冷却では１週間以上を要していた反応塔の冷却が、煙突の通風力を利用するだけで僅か１０時間程度で、しかも従来より安全に終了することが確認された。更に、冷却の終了時点では、反応塔の内部は完全に空気で置換されているので、直ちに内部の作業を開始することができる。なお、送風機を用いた場合には更に有効であることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は上記のように、反応塔上流側の排ガスの流通通路に開閉可能な空気供給口を設け、運転の停止時においては反応塔内に空気を送り込むものであるので、反応塔内部の吸着材が充分に空気と接触し、冷却されることにより、ホットスポットが発生するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の乾式排ガス処理装置の運転方法の一例を説明する説明図である。
【図２】この発明の乾式排ガス処理装置の運転方法の他の例を説明する説明図である。
【図３】反応塔の内部に測定点を示す図である。
【図４】図３に示す測定点での時間と温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１、９……煙道 ２……排ガス ３……反応塔 ４……吸着材 ５……吸着材の供給管 ６……吸着材の排出管 ７……ルーバー ８……多孔板又はルーバー １０……煙突 １１……弁 １２……送風機 １３……空気供給口 １４……空気（外気）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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