(57)【要約】  本発明は、活性炭吸着塔およびガス浄化装置を開示する。活性炭吸着塔は、吸着塔本体（１）と、吸着塔本体（１）に設けられた吸気口（２）及び排気口（３）とを含み、吸着塔本体（１）内に、活性炭通路（１１）、バッフル（１２）、および吸気口（２）と排気口（３）とに連通されている気流通路が設けられ、気流通路がそれぞれ逆の方向から同一の活性炭通路（１１）を少なくとも1回通過するように、気流通路はバッフル（１２）によりＵ字形または蛇形に仕切られ、活性炭通路（１１）内に流れている活性炭が設けられ、活性炭通路（１１）の通路壁において、両側における気流通路を連通させるための気孔が開設されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着塔本体（１）と、前記吸着塔本体（１）に設けられた吸気口（２）及び排気口（３）とを含み、前記吸着塔本体（１）内に、活性炭通路（１１）、バッフル（１２）、及び前記吸気口（２）と前記排気口（３）とに連通されている気流通路が設けられ、前記気流通路が逆の方向から同一の前記活性炭通路（１１）を少なくとも１回通過するように、前記気流通路は前記バッフル（１２）によりＵ字形または蛇形に仕切られ、前記活性炭通路（１１）内に流れている活性炭が設けられ、前記活性炭通路（１１）の通路壁において、両側における前記気流通路を連通させるための気孔が開設されている、ことを特徴とする活性炭吸着塔。
【請求項２】
前記気流通路は複数であり、各前記気流通路は、少なくとも１つの前記活性炭通路（１１）にそれぞれ対応し、且つそれぞれ逆の方向から対応する前記活性炭通路（１１）を少なくとも１回通過する、ことを特徴とする請求項１に記載の活性炭吸着塔。
【請求項３】
前記気流通路では、ガスが最初に前記活性炭通路（１１）を通過してから流入するエリアにおいてアンモニウム噴出グリッド（１３）が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の活性炭吸着塔。
【請求項４】
前記活性炭通路（１１）は前記吸着塔本体（１）を２部分に仕切り、前記バッフル（１２）は前記活性炭通路（１１）と前記吸着塔本体（１）の内壁との間に位置し、前記気流通路を前記Ｕ字形通路として仕切り、前記吸気口（２）と前記排気口（３）は前記活性炭通路（１１）の同一側に位置し、且つそれぞれ前記バッフル（１２）の両側に位置している、ことを特徴とする請求項３に記載の活性炭吸着塔。
【請求項５】
前記バッフル（１２）と前記活性炭通路（１１）との接触点からそれぞれ前記活性炭通路（１１）の両端までの距離の割合は１：１〜１：４である、ことを特徴とする請求項４に記載の活性炭吸着塔。
【請求項６】
前記活性炭通路（１１）の両側と、それぞれ同一側における前記吸着塔本体（１）の内壁との間の距離の割合は、４：１〜１：１である、ことを特徴とする請求項４に記載の活性炭吸着塔。
【請求項７】
前記活性炭通路（１１）内に、前記活性炭通路（１１）に沿って前記活性炭通路（１１）を複数層に仕切った気孔付きバッフルまたはメッシュ状バッフルが設けられている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の活性炭吸着塔。
【請求項８】
各層の前記活性炭通路（１１）の両端においていずれも活性炭ホッパ（４）およびスイッチングバルブが設けられ、各層の前記活性炭通路（１１）の下端において前記活性炭の流速を制御するコントローラがさらに設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の活性炭吸着塔。
【請求項９】
前記吸気口（２）内にガイドプレートが設けられ、前記気流通路内に気流ホモジナイザーが設けられている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の活性炭吸着塔。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の活性炭吸着塔を含む、ことを特徴とするガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス浄化の技術分野に関し、特に活性炭吸着塔およびガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭法で煙道ガス中の汚染物を除去する技術は、固相吸着除去技術として、ＳＯ２、ＮＯＸ、有機物、重金属や粉塵を同時に除去することを実現し、脱硫率が９５％以上、脱硝率が８０％以上に達することができる。吸着剤により硫資源を再生し回収し、最大限で汚染物の排出を制御し、且つ他の廃棄物を生成せず、二次汚染を低減させながら、一体化プロセスにより工業プロセスも短縮させる。
【０００３】
活性炭吸着塔は浄化プロセス全体のコアデバイスであり、吸着塔において広く適用されているものは固定床と移動床である。固定床はバッチ式の操作形態によって大量の煙道ガスがある運転モードに適用できず、移動床は継続的に動作でき、各種の運転モードに適合し、産業上で広く適用されている。煙道ガスと活性炭の移動方向に応じて、移動床はクロスフロー式と逆流式に分けられてもよく、クロスフロー式ではガスと固体の流路が離間されているので、気相・固相の分離処理に便利であり、気相と固相との接触面積が大きく、ガス処理量が大きく、構造がシンプルであり、且つ可動部材が少なく、メンテナンスしやすい。
【０００４】
発明の名称が「活性炭系吸着塔」である特許出願（特開２００１−０３８１４１号公報；特許文献１）において、塔内に配置された幾つかの排気分岐管が吸着塔排気口に連結され、且つ排気分岐管の周りが活性炭層により囲まれている、ことを特徴とするクロスフロー式の移動床活性炭排気ガス吸着塔が開示されている。このような設計は、煙道ガスとの接触面積をできるだけ増加することで、流れている活性炭吸着剤層全体を効果的に使用することができる。しかしながら、当該文献に開示されている吸着塔は、プロセスが複雑で、気流場の分布も均一ではなく、抵抗が大きい。
【０００５】
発明の名称が「円筒形移動層ガス処理装置およびそれを使用した排ガス脱硫脱硝装置」である特許（特許第２９４２５６７号公報；特許文献２）において、同心の内外筒から垂直二重円筒が構成され、内外筒の間で多群の長方形の活性炭移動層が設けられ、煙道ガスが内外筒の間で活性炭と接触して浄化されることを特徴とするクロスフロー式の円筒形移動床脱硝・脱硫装置が開示されている。当該装置は、占有面積が小さく、ガス処理量が大きいが、その構造が複雑で、製造コストが高い。
【０００６】
発明の名称が「活性炭脱硝装置」である特許出願（特開１９９４−１７０１６４号公報；特許文献３）において、脱硝・脱硫が一体に配置され、まず石灰石法でＳＯ２を除去し、アンモニア又はアンモニア水噴出用活性炭でＮＯＸを除去することを特徴とするクロスフロー式の移動床脱硝装置が開示されている。その脱硝効率が高いが、当該プロセスは２種の方法で組み合わせてなるので、実質上、一体化除去技術ではない。
【０００７】
従来、クロスフロー式の移動床が用いられた活性炭吸着塔は、一般活性炭使用率が低く、不純物の除去効率が低く、且つ吸着塔の機構が複雑で、ガス流動抵抗が大きいなどの問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０３８１４１号公報
【特許文献２】特許第２９４２５６７号公報
【特許文献３】特開１９９４−１７０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ガスが活性炭と複数回接触することで、活性炭の使用率を向上させると共に、活性炭吸着塔の構造がシンプルであり、ガスの流動抵抗が小さく、脱硫、脱硝の効率を著しく向上させることができる活性炭吸着塔を提供することを第１の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その目的を達成するために、本発明は以下の技術案を講じた。
【００１１】
活性炭吸着塔であって、吸着塔本体と、前記吸着塔本体に設けられた吸気口および排気口とを含み、前記吸着塔本体内に、活性炭通路、バッフル、および前記吸気口と前記排気口とに連通されている気流通路が設けられ、前記気流通路が逆の方向から同一の前記活性炭通路を少なくとも１回通過するように、前記気流通路は前記バッフルによりＵ字形または蛇形に仕切られ、前記活性炭通路内に流れている活性炭が設けられ、前記活性炭通路の通路壁において、両側における前記気流通路を連通させるための気孔が開設されている活性炭吸着塔。
【００１２】
好ましくは、前記気流通路は複数であり、各前記気流通路は、少なくとも１つの前記活性炭通路にそれぞれ対応し、且つそれぞれ逆の方向から対応する前記活性炭通路を少なくとも１回通過する。
【００１３】
好ましくは、前記気流通路では、ガスが最初に前記活性炭通路を通過してから流入するエリアにおいてアンモニウム噴出グリッドが設けられている。
【００１４】
好ましくは、前記活性炭通路は前記吸着塔本体を２部分に仕切り、前記バッフルは前記活性炭通路と前記吸着塔本体の内壁との間に位置し、前記気流通路を前記Ｕ字形通路として仕切り、前記吸気口と前記排気口は前記活性炭通路の同一側に位置し、且つそれぞれ前記バッフルの両側に位置している。
【００１５】
好ましくは、前記バッフルと前記活性炭通路との接触点からそれぞれ前記活性炭通路の両端までの距離の割合は１：１〜１：４である。
【００１６】
好ましくは、前記活性炭通路の両側と、それぞれ同一側における前記吸着塔本体の内壁との間の距離の割合は、４：１〜１：１である。
【００１７】
好ましくは、前記活性炭通路内に、前記活性炭通路に沿って前記活性炭通路を複数層に仕切った気孔付きバッフルまたはメッシュ状バッフルが設けられている。
【００１８】
好ましくは、各層の前記活性炭通路の両端においていずれも活性炭ホッパおよびスイッチングバルブが設けられ、各層の前記活性炭通路の下端において前記活性炭の流速を制御するコントローラがさらに設けられている。
【００１９】
好ましくは、前記吸気口内にガイドプレートが設けられ、前記気流通路内に気流ホモジナイザーが設けられている。
【００２０】
本発明は、活性炭吸着塔においてガスが活性炭と複数回接触することで、活性炭の使用率を向上させると共に、活性炭吸着塔の構造がシンプルであり、ガスの流動抵抗が小さく、脱硫、脱硝の効率を著しく向上させることができるガス浄化装置を提供することを第２の目的とする。
【００２１】
その目的を達成するために、本発明は以下の技術案を講じた。
【００２２】
上述した活性炭吸着塔を含むガス浄化装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明は、活性炭吸着塔およびガス浄化装置を提供する。活性炭吸着塔は、吸着塔本体と、前記吸着塔本体に設けられた吸気口及び排気口とを含み、前記吸着塔本体内に、活性炭通路、バッフルおよび前記吸気口と前記排気口とに連通されている気流通路が設けられ、前記気流通路がそれぞれ逆の方向から同一の前記活性炭通路を少なくとも1回通過するように、前記気流通路は前記バッフルによりＵ字形または蛇形に仕切られ、前記活性炭通路内に流れている活性炭が設けられ、前記活性炭通路の通路壁において、両側における前記気流通路を連通させるための気孔が開設されている。Ｕ字形または蛇形の気流通路によってガスが活性炭を複数回通過することができることで、活性炭の使用率を向上させ、活性炭吸着塔の構造がシンプルであり、ガスの流動抵抗が小さく、脱硫、脱硝の効率を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１における活性炭吸着塔の内部構造模式図である。
【図２】本発明の実施例１における別の活性炭吸着塔の内部構造模式図である。
【図３】本発明の実施例１における別の活性炭吸着塔の構造模式図である。
【図４】本発明の実施例２における活性炭吸着塔の内部構造模式図である。
【図５】本発明の実施例３における活性炭吸着塔の内部構造模式図である。
【図６】本発明の実施例３における別の活性炭吸着塔の内部構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明が解決しようとする技術的課題、用いる技術案および達成する技術効果をより明瞭にするために、以下、図面を結び付けて、具体的な実施形態によって本発明の技術案を更に説明する。
【００２６】
実施例１
図１〜図３に示すように、本実施例において、吸着塔本体１と、吸着塔本体１に設けられた吸気口２及び排気口３とを含み、吸着塔本体１内に、活性炭通路１１、バッフル１２および吸気口２と排気口３とに連通されている気流通路が設けられ、気流通路がそれぞれ逆の方向から同一の活性炭通路１１を少なくとも１回通過するように、気流通路はバッフル１２によりＵ字形に仕切られ、活性炭通路１１内に流れている活性炭が設けられ、活性炭通路１１の通路壁において両側における気流通路を連通させるための気孔が開設されている、活性炭吸着塔が提供されている。
【００２７】
本実施例における活性炭吸着塔が用いるものはクロスフロー式の移動床吸附プロセスである。従来技術に対して、本実施例における活性炭吸着塔の気流通路はＵ字形となる。図１に示すように、ガスの気流通路での流動は、折り返しの流動形態であり、つまりガスがそれぞれ逆の方向から同一の活性炭通路１１を通過し、活性炭の吸着回数を増加させることで、ガスを活性炭と十分に接触させ、活性炭の使用率を向上させると共に、活性炭吸着塔の構造がシンプルであり、ガス流動抵抗が小さく、脱硫と脱硝の効率を向上させることができる。
【００２８】
一般活性炭吸着方法で吸着されたガス内の不純物はＳＯ２などの硫化物およびＮＯＸであり、硫化物はガスが活性炭通路１１を通過した際に活性炭により吸着され、ＮＯＸはアンモニアガスと混合した後に活性炭により吸着されることが必要とする。具体的に、活性炭通路１１は吸着塔本体１を２部分に仕切り、バッフル１２は活性炭通路１１と吸着塔本体１の内壁との間に位置し、気流通路をＵ字形通路として仕切り、吸気口２と和排気口３は活性炭通路１１の同一側に位置し、且つそれぞれバッフル１２の両側に位置している。ガスが吸気口２から気流通路に流入した後、活性炭通路１１の通路壁に開設された気孔を通過して活性炭に接触し、活性炭がガス内のＳＯ２などの硫化物を吸着し、そして気流通路内に設けられたアンモニウム噴出グリッド１３から噴出されたアンモニアガスと均一に混合した後、活性炭通路１１を再度通過し、脱硝の効果を達成する。本実施例において、ガスが活性炭通路１１を１回通過してからガス内の硫化物を吸着するように、気流通路ではガスが最初に活性炭通路１１を通過してから流入するエリアにおいてアンモニウム噴出グリッド１３が設けられていることで、ガス内の硫化物の濃度を低下させ、アンモニウム噴出グリッド１３から噴出されたアンモニアがガス内のＮＯＸと十分に混合し反応しやすく、アンモニアガスの使用率および脱硝の効率を向上させ、活性炭吸着塔の経済的利益を向上させる。
【００２９】
本実施例では、吸気口２に相対する一部の活性炭通路１１は、主にガス内のＳＯ２などの硫化物を吸着し、ガスが活性炭を１回通過してからアンモニアガスと均一に混合し、活性炭通路１１を再度通過した一部は、主にガス中の窒素酸化物を吸着することで、一体的脱硫、脱硝の効果を達成する。本実施例におけるバッフル１２と活性炭通路１１との接触点からそれぞれ活性炭通路１１の両端までの距離の割合は１：１〜１：４であってもよく、活性炭通路１１の両側からそれぞれ同一側における吸着塔本体１の内壁までの距離の割合は４：１〜１：１であってもよい。吸気口に相対する一部の活性炭通路内の活性炭は、主にガス内の硫化物を吸着する作用を果たす。ガス内の窒素酸化物を吸着するために、ガスとアンモニアガスが混合した後、活性炭通路を再度通過する。そのため、上記割合はガス内の異なる不純物の濃度比を綜合的に考えて確定され、実際使用時に、浄化待ちガス内の硫化物または窒素酸化物の濃度に基づいて調整されてもよく、活性炭およびアンモニアなどの資源を合理的に利用することができる。
【００３０】
図２〜図３に示すように、本実施例における気流通路は複数であってもよく、各気流通路はそれぞれ少なくとも１つの活性炭通路１１に対応し、且つそれぞれ逆の方向から対応する活性炭通路１１を少なくとも１回通過する。図２に示すように、２つのＵ字形気流通路は、開口が相対して設けられ、吸気口２が２つの活性炭通路１１間に設けられ、ガスが吸気口２から気流通路に流入した後、それぞれ両側における活性炭通路１１を通過してアンモニアガスと混合した後、逆方向に、活性炭通路１１の排気口３に相対する部分を再度通過した後、排気口３を介して流出する。気流通路の増加は、活性炭吸着塔の一回浄化するガス容量を向上させ、脱硫、脱硝の効率を向上させることができる。
【００３１】
ガス内のＳＯ２などの硫化物およびＮＯＸの濃度や、活性炭通路１１内の活性炭使用率のバランスを取るために、活性炭が吸着塔本体１内に占める空間の割合は２５％〜６３％であることが適切である。活性炭の吸着塔本体１内に占める空間が大きすぎると、ガスの流入量が小さくなることに対して、吸着待ちＳＯ２などの硫化物およびＮＯＸが少なくなり、且つ活性炭が活性炭通路１１内にリアルタイム流れているので、活性炭の吸着飽和度が低く、利用が十分ではなく、資源を浪費することに繋がる。逆に、活性炭の割合が小さいと、ガスの流入量が大きくなり、ガス内のＳＯ２などの硫化物およびＮＯＸに対する吸収が徹底ではないことに繋がる。
【００３２】
活性炭通路１１の厚みは０．８〜２．５ｍであってもよい。活性炭資源を合理的に使用する前提で、脱硫率と脱硝率を向上させるように、具体的な値は、実際使用時にガス内のＳＯ２などの硫化物およびＮＯＸの濃度、および活性炭の流速などに応じて調整されてもよい。
【００３３】
活性炭通路１１内の活性炭が流れているので、活性炭通路１１の両端において活性炭ホッパ４およびスイッチングバルブが更に設けられている。活性炭ホッパ４は活性炭通路１１に連通され、スイッチングバルブは活性炭が活性炭ホッパ４から流出するか、或いは活性炭ホッパ４に流入することを制御すると共に、スイッチングバルブのバルブプレートは耐高温の軟質材料、例えばドーピング金属のアスベスト材料などにより製造されてもよく、スイッチングバルブの密封性を向上することができる。耐高温材料は、活性炭吸着塔内のガスとアンモニアガスとが反応した際に温度が上昇してバルブプレートを変形させることを防止し、活性炭の交換時にガスが漏れることを回避することができる。活性炭通路１１の下端において活性炭通路１１内の活性炭の流速を制御することができるコントローラが更に設けられ、活性炭の流速は、実際ガス中の吸着待ち物質の濃度および吸着速度に応じて調整されてもよい。
【００３４】
活性炭吸着塔内のガスを均一に分布させるために、吸気口２においてガスを気流通路に流入させるようにガイドするガイドプレートが更に設けられ、気流通路において活性炭吸着塔内のガスを均一に分布させる気流ホモジナイザーが更に設けられていることで、脱硫、脱硝の効率を向上させる。
【００３５】
本実施例における活性炭吸着塔は、構造がシンプルであり、ガス流動抵抗が小さく、且つ活性炭通路１１内の活性炭の流動がスムーズとなり、一般ガスが活性炭内に停留する時間は３〜２５ｓであることで、脱硫、脱硝の効率を著しく向上させる。
【００３６】
実施例２
実施例１との相違点として、本実施例におけるバッフル１２は活性炭吸着塔内の気流通路を蛇形、即ちＳ字形に類似する蛇行に折り返す形態に仕切り、図４に示すように、活性炭通路１１の両側においてそれぞれ１つのバッフル１２が設けられ、吸気口２と排気口３はそれぞれ活性炭通路１１の両側に位置し、排気口３の一方側におけるバッフル１２の位置が吸気口２の一方側におけるバッフル１２の位置よりも高く、ガスが吸気口２を介して流入した後に活性炭通路１１を通過するとともに、アンモニアガスと混合し、そして活性炭通路１１を２回通過した後に排気口３を介して流出する。活性炭の吸着回数を増加させることで、ガスを活性炭と十分に接触させ、活性炭の使用率を向上させると共に、活性炭吸着塔の構造がシンプルであり、ガス流動抵抗が小さく、脱硫と脱硝の効率を著しく向上させることができる。
【００３７】
本実施例における気流通路は複数であってもよく、各気流通路はそれぞれ少なくとも１つの活性炭通路１１に対応し、且つそれぞれ逆の方向から対応する活性炭通路１１を少なくとも１回通過する。気流通路の増加は、活性炭吸着塔の一回浄化するガス容量を向上させ、脱硫、脱硝の効率を向上させることができる。
【００３８】
実施例３
上述した実施例を基に、図５と図６に示すように、活性炭通路１１内に、活性炭通路１１に沿って活性炭通路１１を複数層に分けた気孔付きバッフルまたはメッシュ状バッフルが設けられている。各層の活性炭の流速は、同一であってもよく、異なってもよい。その具体的な流速は、活性炭がＳＯ２などの硫化物およびＮＯＸを吸着する速度に応じて確定されてもよい。異なる物質の吸着速度が一致しないため、吸着速度が遅い場合、活性炭が十分な吸着時間を有するように、活性炭の流速が遅いはずであり、活性炭吸着濃度が低いことによる活性炭の浪費を回避する。物質の吸着速度が速い場合、活性炭の流速が遅いと、活性炭中のある物質の濃度が飽和となりガス浄化が徹底ではないことに繋がる。
【００３９】
各層の活性炭通路１１の両端には、１つの活性炭ホッパ４が共用されてもよい。活性炭ホッパ４は管路によってそれぞれ各層の活性炭通路１１の両端において連通され、各層の活性炭通路１１においてそれぞれ１つの活性炭ホッパ４が設けられてもよく、管路の密封性を満たし、ガス漏れを防止できればよい。各層の活性炭通路１１の両端においてそれぞれスイッチングバルブが設けられ、スイッチングバルブは各層の活性炭が活性炭ホッパ４から流出するか、或いは活性炭ホッパ４に流入することを制御し、活性炭の交換時または活性炭の流入・流出時にガスが汚染されて漏れることを回避する。各層の活性炭通路１１の下端において活性炭通路１１内の活性炭の流速を制御することができるコントローラがそれぞれ設けられている。活性炭の流速は、ガス中の吸着待ち物質の濃度および吸着速度に応じて調整されてもよい。
【００４０】
活性炭通路１１が気孔付きバッフルまたはメッシュ状バッフルにより２層に分けられた場合、２層の活性炭の厚みの割合は１：１０〜１：１であってもよい。活性炭通路１１が３層に分けられた場合、各層の活性炭の厚みの割合は１：１０：１５〜１：１：１であってもよく、その具体的な割合は、実際に導入されたガス中のある吸着待ち物質の濃度に応じて確定されてもよい。
【００４１】
実施例４
本実施例は、上述した実施例における活性炭吸着塔を含むガス浄化装置を提供する。当該活性炭吸着塔は気流通路がＵ字形または蛇形であり、ガスの気流通路での流動は折り返し形態であり、つまりガスが逆の方向から同一の活性炭通路１１を少なくとも１回通過し、活性炭の吸着回数を増加させることで、ガスを活性炭と十分に接触させ、活性炭の使用率を向上させると共に、活性炭吸着塔の構造がシンプルであり、ガス流動抵抗が小さく、脱硫と脱硝の効率を著しく向上させることができる。
【００４２】
上記内容は本発明の好ましい実施例に過ぎず、当業者であれば、本発明の構想に基づいて具体的な実施形態および適用範囲が変更される場合があり、本明細書の内容は本発明を限定するものではないことを理解すべきである。
【符号の説明】
【００４３】
１  吸着塔本体
１１  活性炭通路
１２  バッフル
１３  アンモニウム噴出グリッド
２  吸気口
３  排気口
４  活性炭ホッパ
【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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【国際調査報告】
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2020504671.tif 000010
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