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排ガス処理設備 - JFEスチール株式会社
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発明の名称 排ガス処理設備
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2007−90320(P2007−90320A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2006−74085(P2006−74085)
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設備を提供すること。

解決手段
排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、有害物質の除去性能が低下した前記吸着材を再生処理する再生装置と、前記吸着塔から前記再生装置へ有害物質の除去能力が低下した前記吸着材を送る第一の輸送手段と、再生した前記吸着材を前記再生装置から前記吸着塔へ送る第二の輸送手段とを備える排ガス処理設備において、前記吸着塔下部の前記吸着材の出口部分を構成する下部ホッパーの側壁に衝撃を与える衝撃付与手段を、前記側壁の外側に設置し、前記再生塔下部に篩い分け手段を設置することを特徴とする排ガス処理設備を用いる。
特許請求の範囲
【請求項1】
排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、有害物質の除去性能が低下した前記吸着材を再生処理する再生装置と、前記吸着塔から前記再生装置へ有害物質の除去能力が低下した前記吸着材を送る第一の輸送手段と、再生した前記吸着材を前記再生装置から前記吸着塔へ送る第二の輸送手段とを備える排ガス処理設備において、前記吸着塔下部の前記吸着材の出口部分を構成する下部ホッパーの側壁に衝撃を与える衝撃付与手段を、前記側壁の外側に設置し、前記再生塔下部に篩い分け手段を設置することを特徴とする排ガス処理設備。
【請求項2】
衝撃付与手段がノッカーまたはバイブレータであり、該衝撃付与手段を吸着塔の排ガスの出側の下部である側壁に設置することを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理設備。
【請求項3】
吸着塔下部の出口部分に吸着材を切り出して排出するロールフィーダを設置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排ガス処理設備。
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設備に関する。
【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、風力選別や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、活性炭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設備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)排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、有害物質の除去性能が低下した前記吸着材を再生処理する再生装置と、前記吸着塔から前記再生装置へ有害物質の除去能力が低下した前記吸着材を送る第一の輸送手段と、再生した前記吸着材を前記再生装置から前記吸着塔へ送る第二の輸送手段とを備える排ガス処理設備において、前記吸着塔下部の前記吸着材の出口部分を構成する下部ホッパーの側壁に衝撃を与える衝撃付与手段を、前記側壁の外側に設置し、前記再生塔下部に篩い分け手段を設置することを特徴とする排ガス処理設備。
(2)衝撃付与手段がノッカーまたはバイブレータであり、該衝撃付与手段を吸着塔の排ガスの出側の下部である側壁に設置することを特徴とする(1)に記載の排ガス処理設備。
(3)吸着塔下部の出口部分に吸着材を切り出して排出するロールフィーダを設置することを特徴とする(1)または(2)に記載の排ガス処理設備。
【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想定していた以上に細粒化することにあり、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可能であるため、再生後に篩い分け装置を設置して、吸着材を所定粒径に篩い分けすることが重要であることを見出した。また、特に吸着塔の下部においてダストによる詰まりが発生することが吸着塔の通気抵抗増加に影響しており、詰まりの発生を防止するためにはノッカー等の衝撃付与手段の設置が効果的であることを見出した。以上の知見から得られた本発明は、排ガス中の有害物質除去用吸着材を充填した移動層式の吸着塔と、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塔と、吸着塔から再生塔へ有害物質の除去能力が低下した吸着材を送る第一の輸送手段と、再生した吸着材を再生塔から吸着塔へ送る第二の輸送手段とを備える排ガス処理設備において、吸着塔下部の吸着材の出口部分である下部ホッパーの側壁に衝撃を与える衝撃付与手段を、側壁の外側に設置し、再生塔下部に篩い分け手段を設置することを特徴とする排ガス処理設備である。衝撃付与手段としてはノッカーまたはバイブレータを用い、衝撃付与手段を吸着塔の排ガスの出側の下部である下部ホッパーの側壁に設置することが好ましい。
【0015】
また、上記に加えて、吸着塔下部の下部ホッパーの出口部分に吸着材を切り出して排出するロールフィーダを設置することが好ましい。
【0016】
以下、図面を用いて本発明の排ガス処理設備を説明する。
【0017】
図1に本発明の排ガス処理設備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は吸着材のホッパー、6は吸着材の貯蔵槽、7はブースタ、8は煙突、9は振動篩い、10は細粒吸着材用ホッパーである。
【0018】
図2は、吸着塔1の下部の断面の概略図である。吸着塔1の出口部分である下部ホッパー11の側壁の外側には、ノッカー12が設置されている。ノッカー12は衝撃付与手段であり、下部ホッパー11の側壁の外側に衝撃を与え、吸着材の流れを改善する目的で設置されており、例えば、エアノッカー、電磁ノッカー、バイブレータを用いることができる。13は吸着材を切り出すためのロールフィーダであり、必要に応じて設置する。
【0019】
まず、再生塔下部に設置する篩い分け手段について説明する。吸着材から細粒を除去して粗粒のみとするためには、振動篩い9等の、篩いを用いることが必要である。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分け手段を設置することが必要である。篩い分け手段の篩い目は、2mm以上とすることが好ましい。篩いとして用いるスクリーンの目開きがスリット状である場合には、最短長さを2mm以上とすることが好ましい。3mm以上の目開きのスクリーンを用いて篩い分けを行なうことが、特に好ましい。
【0020】
次に、吸着塔下部の吸着材の出口部分である下部ホッパーの側壁に衝撃を与える衝撃付与手段について説明する。吸着塔の下部は、吸着材を排出するために図2に示すように側壁が傾斜してホッパーが構成されており、この部分に吸着材が滞留する。図3を用いて衝撃付与手段としてのノッカーの設置効果を説明する。図3は吸着塔1下部の断面図であり、排ガスは紙面に向かって左から右に流れている。点線で示す矢印は、吸着材の流れである。吸着塔1の排ガスの出口部分はパンチングプレート15で構成されている。図3(a)に示すように、吸着材の滞留16が発生すると、パンチングプレート15の下部(点線の長円で囲んだ部分)に大規模な目詰まりが発生する。これに対してノッカーを設置して下部ホッパー11の側壁に衝撃を与えることで、図3(b)に示すように、吸着材の滞留16が除去されるので、パンチングプレート15の目詰まりの発生を防止して、吸着材の流れを良好に保ち、詰まりの発生を防止することができる。
【0021】
上記の理由から、衝撃付与手段は吸着塔の排ガスの出側の下部である下部ホッパーの側壁に設置することが好ましい。さらに多数の衝撃付与手段を設置する場合は、吸着塔の排ガスの出側の下部の下部ホッパーの側壁を中心に、排ガス流路の左右位置の下部である下部ホッパーの側壁(排ガスの流れに平行な側壁部分)に設置することが好ましい。排ガスの流れに平行な側壁部分に衝撃付与手段を設置する場合でも、吸着塔の排ガスの出側の下部である下部ホッパーの側壁に近い部分に設置することがより好ましい。
【0022】
また、上記に加えて、吸着塔下部の下部ホッパーの下部である、下部ホッパーの出口部分に吸着材を切り出して排出するロールフィーダを設置することが好ましい。吸着塔内が区分けされて移動層が複数に区分けされている場合でも、各移動層の吸着材が均質に排出されて、吸着材の循環量が平準化する効果がある。図2において、14が吸着塔1内を区分けするための多孔板であり、この場合は、吸着材は3層に区分けされて吸着塔1内を落下する。ロールフィーダ13を用いることで、中心の層が優先的に排出されることを防止して、全体をより均一に排出することができ、やはり詰まりの発生を防止することができる。
【0023】
さらに上記に加えて、排ガス流路の左右位置の下部である下部ホッパーの側壁(排ガスの流れに平行な側壁部分)に平行なホッパー部分の内部に、図4に示すような、付着防止板17を設置することが好ましい。下部ホッパーの側壁部分にダスト等が付着した場合に、付着防止板17を設置することにより、付着したダスト部分に上部からかかる荷重を軽減することができるので、ダストの固着を有効に防止することができる。図4(a)は吸着塔下部の下部ホッパー部分の上面図であり、(b)は斜視図である。図4中の矢印は排ガスの流れる方向を示す。付着防止板17は、仕切り板14の存在により、縦方向に3分割される構造となっている。付着防止板は下部ホッパーの側壁にほぼ平行に設置することが好ましく、やや上開きの状態で下部ホッパー内に設置される。図4(b)においてノッカー12の記載は省略している。
【0024】
次に、上記の設備を用いて排ガスを処理する方法を説明する。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。
【0025】
図1において、焼結機から発生した排ガスAは、ブースター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(活性炭)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。
【0026】
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ー5および炭素質吸着材貯蔵槽6より補充される。
【0027】
例えば、振動篩い9による篩い分け処理により粒径3mm未満の細粒の炭素質吸着材を除去し、ノッカーにより吸着塔1の下部ホッパー11の側壁に衝撃を与えることで、吸着塔内の通気抵抗上昇を防止して、長期連続操業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の排ガス処理設備の一実施形態の概略図。
【図2】図1における吸着塔の下部の断面の概略図。
【図3】衝撃付与手段の設置効果の説明図。(a)従来例、(b)本発明例。
【図4】付着防止板の説明図。(a)下部ホッパー部分の上面図、(b)斜視図。
【符号の説明】
【0029】
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 吸着材のホッパー
6 吸着材の貯蔵槽
7 ブースタ
8 煙突
9 振動篩い
10 細粒吸着材用ホッパー
11 下部ホッパー
12 ノッカー
13 ロールフィーダ
14 多孔板
15 パンチングプレート
16 吸着材の滞留
17 付着防止板
A 排ガス




 

 


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