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発明の名称 排ガス処理方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−83221(P2007−83221A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2006−74086(P2006−74086)
出願日 平成18年3月17日(2006.3.17)
代理人 【識別番号】100105968
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 憲一郎
発明者 加藤 真哉 / 檀上 賢一 / 桑原 明信
要約 課題
吸着材を循環利用して、吸着材で形成する充填層により焼結鉱を製造する際に発生する排ガス処理を行う際に、通気抵抗が増加する程度を小さくして、長期間連続して排ガス処理の安定操業を可能とする排ガス処理方法を提供すること。

解決手段
循環して移動する吸着材で形成された充填層に、焼結鉱を製造する際に発生する排ガスを通過させることで前記排ガス中の有害物質を前記吸着材に吸着させて除去する排ガス処理方法であって、前記吸着材として粒径2mm以上の粗粒の吸着材を用いることを特徴とする排ガス処理方法を用いる。または有害物質を吸着後の前記吸着材を再生処理した後に細粒を除去して、粒径2mm以上の粗粒の吸着材を循環使用して前記充填層の形成に用いることを特徴とする排ガス処理方法を用いる。篩い分け処理により吸着材から細粒を除去し、篩い上を粗粒の吸着材とすること、吸着材が活性コークスであることが好ましい。
特許請求の範囲
【請求項1】
循環して移動する吸着材で形成された充填層に、焼結鉱を製造する際に発生する排ガスを通過させることで前記排ガス中の有害物質を前記吸着材に吸着させて除去する排ガス処理方法であって、前記吸着材として粒径2mm以上の粗粒の吸着材を用いることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項2】
循環して移動する吸着材で形成された充填層に、焼結鉱を製造する際に発生する排ガスを通過させることで前記排ガス中の有害物質を前記吸着材に吸着させて除去する排ガス処理方法であって、前記有害物質を吸着後の前記吸着材を再生処理した後に細粒を除去して、粒径2mm以上の粗粒の吸着材を循環使用して前記充填層の形成に用いることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項3】
篩い分け処理により吸着材から細粒を除去し、篩い上を粗粒の吸着材とすることを特徴とする請求項2に記載の排ガス処理方法。
【請求項4】
吸着材が活性コークスであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の排ガス処理方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼結鉱を製造する際に発生するSOX等を含有する排ガスを処理するのための排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
各種のボイラー排ガス、ゴミ等の焼却炉排ガス、製鉄所の焼結機から発生する排ガス等、多くの排ガスには、ダスト、硫黄酸化物(SOX)、窒素酸化物(NOX)、重金属、ダイオキシン類等の有害物質が含まれている。これらの排ガスの処理方法として、粒状の炭素質吸着材を充填した充填層に排ガスを導入して、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し、使用した炭素質吸着材を加熱再生して循環使用する、充填層による吸着技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照。)。
【0003】
充填層による吸着技術では、活性炭または活性コークス等の炭素質吸着材を上方から下方へ移動させるように充填した移動床反応器等で充填層を形成し、排ガスが充填層を通過する際に充填層に有害物質を吸着させる。この方法では、例えば排ガス中のSOXは炭素質吸着材上に硫酸として吸着され、除去される。ダイオキシンについては、炭素質吸着剤に吸着される以外に、粒子状のものはダストとしても除去される。
【0004】
排ガスとの接触によって炭素質吸着材には硫酸等が次第に蓄積され、炭素質吸着材の脱硫活性、脱硝活性が時間と共に低下するので、炭素質吸着材を再生する必要がある。このような活性が一時的に低下した炭素質吸着材は、例えば移動床型の再生器の頂部に搬送され、供給バルブを通して再生器の内部に供給される。再生器の中で下部に移動する過程で加熱され再生される。
【0005】
この再生処理において、炭素質吸着材に吸着されていた硫酸等の分解によって多量のSO2、N2、CO2及びH2Oが発生する。このようにして加熱再生された炭素質吸着材は冷却され、再生器の底部より排出され、再び移動床反応器等の頂部へ供給されて、再利用される。
【0006】
上記のように炭素質吸着材の循環利用を行うと、吸着剤の一部が次第に粉化する。粉化した吸着剤は充填層での再利用が困難であり、粉化した吸着剤は再生後に、篩い分け等により分離除去する。同時に吸着されたダストも除去される。
【0007】
以上のようにして充填層による吸着技術を用いて排ガス処理を行えば、炭素質吸着材を繰り返し利用して効率的に排ガス処理を行うことができる。
【特許文献1】特開2003−53135号公報
【特許文献2】特開2000−233112号公報
【特許文献3】特開平8−131777号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、製鉄原料である焼結鉱を製造する焼結機から発生する排ガスを、炭素質吸着材を循環利用して排ガス処理を行う際には、充填層の通気抵抗が次第に上昇するという問題がある。
【0009】
炭素質吸着材を繰り返し利用するうちに、篩い分け時に分離しきれずに、炭素質吸着材に付着したままとなるダストの量が増加し、また、炭素質吸着材が次第に摩耗して粒径が小さくなるために、充填層の通気抵抗は増大していく。充填層の一部の通気抵抗が増大すると、通気抵抗の低い部分に排ガスが流れ、その部分の流速が上がり、有害物質の除去率が低下し、処理効率が低下する。全体として充填層の通気抵抗が上昇すると、充填層への排ガス導入が困難となり、排ガス処理操業を行うことが困難となる。通気抵抗の上昇には、例えば、炭素質吸着材の充填層における滞在時間を短くして循環量を上げることで、すなわち炭素質吸着材の充填層通過時間を再生時間に対して相対的に短くしてダストの回収率を上げることで、一時的に通気抵抗の上昇の程度を抑えることが可能である。しかし、最終的には排ガス処理を停止して、炭素質吸着材の再生処理のみを行うことになる。
【0010】
具体的には、排ガス処理設備を2週間程度稼動すると充填層の通気抵抗が増加して、排ガス処理を停止して再生処理のみを行なうクリーニング作業を5日間程度行なう必要が生じ、この間、当然のことながら排ガス処理が停止するため、他の設備を用いて処理する等の必要が生じ、非効率的である。このような充填層の通気抵抗が増加して設備の連続操業が困難となる問題は、特許文献1〜3等に記載の従来技術では対応できない。
【0011】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、吸着材を循環利用して、吸着材で形成する充填層により焼結鉱を製造する際に発生する排ガス処理を行う際に、通気抵抗が増加する程度を小さくして、長期間連続して排ガス処理の安定操業を可能とする排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)循環して移動する吸着材で形成された充填層に、焼結鉱を製造する際に発生する排ガスを通過させることで前記排ガス中の有害物質を前記吸着材に吸着させて除去する排ガス処理方法であって、前記吸着材として粒径2mm以上の粗粒の吸着材を用いることを特徴とする排ガス処理方法。
(2)循環して移動する吸着材で形成された充填層に、焼結鉱を製造する際に発生する排ガスを通過させることで前記排ガス中の有害物質を前記吸着材に吸着させて除去する排ガス処理方法であって、前記有害物質を吸着後の前記吸着材を再生処理した後に細粒を除去して、粒径2mm以上の粗粒の吸着材を循環使用して前記充填層の形成に用いることを特徴とする排ガス処理方法。
(3)篩い分け処理により吸着材から細粒を除去し、篩い上を粗粒の吸着材とすることを特徴とする(2)に記載の排ガス処理方法。
(4)吸着材が活性コークスであることを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載の排ガス処理方法。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、吸着材で形成する充填層の通気抵抗の上昇を抑制し、排ガス処理の操業を長期間安定して行うことができる。このため排ガス処理の効率が向上し、コストも低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明者らは排ガス処理設備の長期連続稼動を行なうために、内部に吸着材が充填された充填層を形成している吸着塔内の通気抵抗(圧損)上昇を回避する方法について検討を重ねた。その結果、吸着塔の通気抵抗が上昇する要因は、吸着材の粉化、ダストの蓄積等に加えて、吸着塔内の吸着材の粒径が細粒化することにあり、粗粒の吸着材を用いることで吸着塔内の通気抵抗上昇を回避できることを見出した。そしてそのためには、再生後の吸着材から細粒を除去して、粒径2mm以上の粗粒の吸着材のみを吸着塔で再利用することで吸着塔の通気抵抗の上昇を抑えることが効果的であることを見出して本発明を完成した。吸着材から細粒を除去するためには、振動篩い等の、篩いを用いることが好ましい。篩い分け処理により吸着材から細粒を除去し、篩い上を粗粒の吸着材とすることができる。ダストを除去するだけであれば、吸着材の再生を行なう再生塔の出口部分に風選機を設置することでも対応できるが、再生した吸着材の粒度分布を所定の粒度分布を有するものとして再利用するためには、再生塔の出口部分に篩いを設置することが好ましい。したがって、粒径2mm以上の吸着材とは、篩い目2mmの篩いを用いて篩い分け処理を行なった際に篩い上に分類される吸着材に相当する。
【0015】
焼結鉱を製造する焼結機から発生する排ガスの処理に用いる吸着材としては、炭素質吸着材を用いることが一般的である。そこで以下は、炭素質吸着材を用いた場合について本発明の排ガス処理方法を説明する。炭素質吸着材としては、活性炭または活性コークス等があるが、活性コークスを用いることが特に好ましい。
【0016】
尚、微粉のKClにはダイオキシンの合成に関して強い触媒作用がある。また、活性コークスの粒径が2.8mm未満の場合には、2.8mm以上の粒径を有する場合よりも、触媒物質としてのKの担持量が多い。従って、粒径3mm未満の活性コークスを篩い分けにより除去することで、KClが除去されるため、再生塔内でダイオキシンの合成が抑制されて、ダイオキシンの分解が促進されるため、排ガス処理におけるダイオキシンの除去率が上昇するという効果もある。従って、粒径3mm以上の粗粒の活性コークスを使用することが好ましい。
【0017】
以下、本発明の排ガス処理方法を具体的に説明する。
【0018】
図1に本発明の排ガス処理方法を用いる排ガス処理装置の一実施形態の概略図を示す。図1において、1は有害物質除去用の炭素質吸着材を充填した移動層式の吸着塔、2は有害物質の除去性能が低下した吸着材を再生処理する再生装置である再生塔、3は吸着塔から再生装置へ有害物質の除去能力が低下した吸着材を送る輸送手段、4は再生した吸着材を再生塔から吸着塔へ送る輸送手段である。また、5は炭素質吸着材のホッパ、6は炭素質吸着材の貯蔵槽、7はブースタ、8は煙突、9は振動篩い、10は細粒炭素質吸着材用ホッパである。
【0019】
焼結機から発生した排ガスAは、ブースタ7により吸引されて電気集塵機により主なダストを除去した後に、吸着塔1に導入される。吸着塔1内には炭素質吸着材が充填されて充填層を形成しており、吸着塔上部1aから炭素質吸着材を装入して、下部1bから切り出すことで、吸着塔1内に吸着塔上部1aから下部1bへの吸着材の移動床を形成する。炭素質吸着材としては、活性コークスを用いている。図1に示すように、この充填層に対して水平方向に排ガスを通過させることで、排ガスと炭素質吸着材とを接触させて、排ガス中のダストや有害物質(SOx、NOx、ダイオキシン、ダスト等)を炭素質吸着材に吸着させる。
【0020】
吸着塔1から切り出された炭素質吸着材は、吸着塔から輸送手段3により再生装置である再生塔2に送られて熱風等を用いて加熱され、冷却後に振動篩い9を用いて所定の粒度以下の細粒を除去して、十分に活性を有する状態に再生された粗粒のみが、輸送手段4により再生塔2から吸着塔1へ送られて、再び吸収塔1に装入される。振動篩い9で所定の粒径以下の炭素質吸着材を細粒として除去するのと同時に、ダストも除去される。炭素質吸着材の不足分は、炭素質吸着材ホッパ5および炭素質吸着材貯蔵槽6より補充される。補充する炭素質吸着材は細粒を含まないものが好ましく、細粒が含まれている場合は、あらかじめ篩い分けして、所定の粒度とした後に補充することが望ましい。また、最初に吸着塔に充填する炭素質吸着材も、あらかじめ篩い分けして、所定の粒径以下の細粒を除去したものを用いることが好ましい。
【0021】
図2に、炭素質吸着材として活性コークスを用いた場合の、再生塔2から切り出された、振動篩い9による篩い分け処理前の粒度分布と、篩い分け処理後の粒度分布との比較を示す。篩い分け処理により粒径3mm未満の細粒が除去され、点線で示す吸着塔内の通気抵抗上昇を回避可能な粒度分布である目標粒度分布を十分に満足する粒度分布が得られている。図2は振動篩いの篩い目を3mmとした場合であるが、篩い目を2mmとして、粒径2mm未満の細粒を除去する場合でも目標粒度分布に近い結果が得られる。一方で篩い目を1mm以下とした場合は、篩い分け処理を行なう前の粒度分布と大差ない分布となり、吸着塔内の通気抵抗上昇を防止する効果は低い。従って、吸着塔で再利用する粗粒の吸着材は、粒径3mm以上のものとすることが好ましい。
【0022】
図3は、図1の装置において、振動篩い9の換わりに風選機を用いた場合の、再生塔2から切り出された活性コークスの粒度分布と、風選処理後の粒度分布との比較を示すグラフである。図3は通常の装置よりも細粒の除去力を強化するために風選機を2台設置した場合であるが、風選後も粒度分布に変化はなく、点線で示す吸着塔内の通気抵抗上昇を回避可能な粒度分布である目標粒度分布を十分に満足する粒度分布は得られていないことが分かる。
【0023】
以上のように、振動篩い等を用いて粒径2mm未満の細粒を除去して、図2、図3に示す目標とする粒度分布に近い、細粒の除去された粒度分布を有する吸着材を吸着塔で再利用することで、吸着塔内での吸着材の細粒化が防止されて、通気抵抗上昇を防止することができる。
【実施例1】
【0024】
製鉄所の焼結機から発生する排ガス処理を、図1と同様の設備を用いて行った。吸着材としては、炭素質吸着剤である活性コークスを用いて、1000000Nm3/hの排ガスから、脱ダイオキシン、脱硫処理を行った。吸着塔内の通気抵抗は、充填層に対して排ガスの入り側と出側の圧力差△Pを測定し、充填層におけるガス流量vを測定して、通気抵抗指数kとして、エルガン(Ergun)式から求められるk=△P/v1.6の式を用いて計算した。ガス流量は、吸着塔の出口付近の排ガス流量を測定した。
【0025】
全体としては図1と同様の設備であるが、振動篩いの換わりに風選機を用いて粒径1mm以下の細粒を除去した場合の吸着塔の通気抵抗の変化を図4に示す。図4に示すように、2週間程度排ガス処理を行なうと、通気抵抗が4.0kPa以上に増加するため、矢印で示す時期に排ガス処理を停止して5日間クリーニングを行なう必要があった。
【0026】
次に、風選機の換わりに振動篩いを設置して、粒径3mm以上の粗粒のみを吸着塔で再利用する、図1に示す装置を用いた本発明方法による排ガス処理を行なった。吸着塔の通気抵抗の変化を図5に示す(風選機を用いた場合も、比較のために図5中に併せて示す。)。本発明方法を用いることで、吸着塔の通気抵抗は1ヶ月程度の連続操業を行なっても3.0kPaに達せず、ほぼ2.5kPa以下とすることができた。尚、図5中の20日付近の空白部は大規模な修理を行なった時期であり、この期間には排ガス処理を停止していた。50日目以降も操業を継続することができ、2年以上の連続操業を継続することができた。
【実施例2】
【0027】
活性コークスの粒径と吸着塔内の通気抵抗の関係を調べる試験を行なった。図1と同様の設備を用い、振動篩いの篩い目を1mm〜6mmに変化させて、それぞれの篩い目の振動篩いを用いて排ガス処理を14日間行なった後の吸着塔内の通気抵抗を測定した。図6に、循環使用した活性コークスの最小粒径(篩い目)と、通気抵抗の関係を示す。図6に示す通気抵抗は相対的通気抵抗であり、篩い目を5mmとして、粒径5mm未満の活性コークスを除去して排ガス処理を行なった際の通気抵抗を基準としている。
【0028】
図6によれば、粒径2mm未満の活性コークスを用いた際に通気抵抗が急激に上昇する。したがって、再生後の吸着材から細粒を除去して、粒径2mm以上の粗粒の吸着材のみを吸着塔で再利用することが効果的であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】排ガス処理装置の一例の概略図。
【図2】篩い分け処理前の粒度分布と、篩い分け処理後の粒度分布との比較を示すグラフ。
【図3】風選機を用いた場合の、活性コークスの粒度分布と、風選処理後の粒度分布との比較を示すグラフ。
【図4】風選機を用いて細粒を除去した場合の吸着塔の通気抵抗の変化を示すグラフ。
【図5】本発明方法を用いた場合の吸着塔の通気抵抗の変化を示すグラフ。
【図6】活性コークスの最小粒径と、通気抵抗の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【0030】
1 吸着塔
1a 吸着塔上部
1b 吸着塔下部
2 再生塔
3 吸着塔から再生装置への輸送手段
4 再生塔から吸着塔への輸送手段
5 炭素質吸着材のホッパ
6 炭素質吸着材の貯蔵槽
7 ブースタ
8 煙突
9 振動篩い
10 細粒炭素質吸着材用ホッパ
A 排ガス




 

 


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