JPH0618609B2 - 道路トンネル等の換気ガスの浄化装置 - Google Patents

道路トンネル等の換気ガスの浄化装置

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JPH0618609B2
JPH0618609B2 JP2055812A JP5581290A JPH0618609B2 JP H0618609 B2 JPH0618609 B2 JP H0618609B2 JP 2055812 A JP2055812 A JP 2055812A JP 5581290 A JP5581290 A JP 5581290A JP H0618609 B2 JPH0618609 B2 JP H0618609B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、たとえば、各種道路トンネル、山岳トンネ
ル、海底トンネル、地下道路、シェルター付道路等(本
明細書では、これらのトンネルを総称して「道路トンネ
ル等」と呼ぶこことする)における換気ガス中に含有さ
れる比較的低濃度の窒素酸化物(NOx)を効率よく除
去して換気ガスを浄化する浄化装置に関する。
[発明の背景] 道路トンネル等において、特に長大で自動車交通量の多
いものについては、運転者、通行者等の健康保護や明視
距離の改善を目的にトンネル内の空気を相当量吸引排気
すなわち換気する必要がある。また、比較的短距離のト
ンネルでも都市部あるいはその近郊では、出入口部に集
中する一酸化炭素(CO)、NOx等による大気汚染を
防止するために、やはりトンネル内空気の換気が行われ
ている。かくして生じた換気ガスは、その中に含有され
るNOxの濃度が約5ppmのものである。
しかしながら、換気ガスをそのまま周囲に放散したので
は、その地域の環境汚染を招くばかりか、特に自動車排
ガスによる汚染が平面的に拡がっている都市部あるいは
その近郊では高度の汚染地域を拡大させることにもなり
かねない。既設道路の公害対策として道路のトンネル
化、シェルター設置を図る場合も、前述の事情は全く同
じである。
本発明は、特に、このような道路トンネル等の換気ガス
中に含有される低濃度のNOxを効率よく除去して換気
ガスの浄化を行なう装置に関するものである。
[従来技術および発明の課題] 従来、NOx吸着による排ガス浄化装置としては、大別
して固定床方式のものと移動床方式のものがある。
固定床方式では、吸着装置を複数基並列に設置し、吸着
剤が対象物質を所定量吸着し、吸着装置出口の対象物質
の濃度が限度に達した時点で装置を切り換え、NOxの
脱着による吸着剤の再生を行なう。大量のガスを取扱う
場合、ガス流通抵抗の関係で吸着剤充填量が低く抑えら
れるので、装置の切り換え頻度が高くなる。しかたがっ
て、脱着再生に必要な時間にもよるが、吸着装置の並列
設置基数が多くなり、設備全体の規模が非常に大きくな
る。
他方、移動床方式では、一般に吸着剤をガスと向流接触
させ、対象物質を多量に吸着した吸着剤を順次吸着部か
ら抜き出し脱着再生を行なう一方、新品又は脱着再生を
行なった吸着剤を順次吸着部へ充填する。したがって、
吸着装置の連続運転が可能で、装置の切り換えが不要な
ため、固定床方式と比べ設備規模が小さくてすむ。
従来技術として、(財)工業開発研究所の研究により移
動床方式のNOx除去システムを第10図に示す。
以下、第10図を基に上記NOx除去システムの説明を
する。
脱湿塔(47)上部の脱湿部(48)に水分吸着剤としてシリカ
ゲルを充填し、管路(41)から導入される排ガス(NOx
+空気+HO)中の水分をこれに吸着させる。吸湿し
た水分吸着剤は自重で下方へ移動し、再生部(49)に入
る。再生部(49)では、上記水分吸着剤を、管路(43)によ
り導入される再生用乾燥ガス(吸着部(51)の出口ガスを
利用したもの)と接触させ、吸着水分を水分吸着剤から
脱着する。こうして水分吸着剤は再生され、乾燥ガスに
よって吹き上げられ、脱湿塔(48)上部へ循環される。
このように水分吸着剤シリカゲルは吸着および脱着(再
生)を繰り返し、系内を循環している。管路(41)から導
入される排ガスは脱湿され、管路(42)を経て吸着塔(50)
上部の吸着部(51)へ行く。管路(43)からの再生用乾燥ガ
スは脱湿塔(47)の再生部(49)で水分を得、浄化ガス(空
気+HO)として大気中へ放出される。
一方、吸着塔(50)の吸着部(51)にはNOx吸着剤が充填
され、脱湿塔(47)からの乾燥排ガス(空気+NOx)中
のNOxがこれに吸着される。NOxを吸着した吸着剤
は自重で下方へ移動し、脱着・再生部(52)へ入る。脱着
・再生部(52)では、NOx吸着剤はヒーター(46)により
400℃に加熱され、後述する乾燥追出しガスと接触
し、吸着しているNOxを脱着することにより再生さ
れ、乾燥空気によって吹き上げられ、吸着塔(5)上部へ
循環される。管路(44)から導入される再生用乾燥ガス
は、吸着部(51)の出口ガスの一部を利用したものであっ
て、脱着・再生部(52)で吸着剤よりNOxを脱着させ、
管路(45)から脱着ガスとして系外に取り出される。脱湿
部(48)から管路(42)で吸着部(51)へ導入された乾燥排ガ
ス(NOx+空気)は吸着部(51)で脱硝され、浄化脱湿
空気となされ、その大部分は管路(43)により水分吸着剤
再生用乾燥ガスとして脱湿塔(47)の再生部(49)に導入さ
れ、残部はNOx吸着剤再生用乾燥ガスとして吸着塔(5
0)の脱着・再生部(52)へ導入される。
管路(45)から系外に取り出される脱着ガスには、吸着剤
より脱着したNOxが含まれるため、この脱着ガス中の
NOxをアルカリ水溶液等に吸収させる方法(湿式吸収
法)により、NOxを除去することが提案されている。
しかしながら、この湿式吸収法ではNOxが硝酸塩や亜
硝酸塩として吸収液に蓄積されるので、吸収液の管理、
後処理(廃液処理)等が必要であり、プロセスが複雑と
なり、処理コストが高くなる。
この脱着ガスを無害化して大気放出する方法として、N
Oxを吸着した吸着剤をNH含有空気で処理し再生す
る方法がすでに提案されている(特開昭63−1559
33号公報参照)。この方法は、NHによるNOxの
選択的還元反応により、吸着剤に吸着したNOxを無害
なNとHOに還元し、これによりNOxの脱着を行
なうものである。また、NOxを吸着した吸着剤の昇温
のみにより脱着・再生を行なうには、前述のように40
0℃まで吸着剤を加熱しなければならないが、NOx吸
着剤として脱硝触媒機能を有する銅塩を担持したゼオラ
イトを用いると、吸着剤をNH含有空気(再生用ガ
ス)に100〜300℃という低温で接触させることに
より、これを再生することができる(特開昭63−13
34461号公報参照)。
上記の如く、NOx吸着剤の再生用ガスとしてNH
有ガスを用いる方法では、NOx吸着剤から脱着したN
OxのうちNHと反応しなかった未反応NOxや過剰
NHが脱着ガスに含まれる可能性がある。脱着ガスに
NHの過剰分が含まれないようにするには、再生用ガ
ス中の注入NH濃度を正確に制御する必要がある。逆
に、注入するNH量が不足すると、NOx吸着剤の再
生が不十分なものになるので、NOx吸着剤の脱着・再
生部の運転が極めて難しいものとなる。
また、NOx吸着剤の再生を完全にするために、再生用
ガス中の注入NH量を過剰ぎみにする場合には、脱着
ガスにNHの過剰分が含まれるので、このガスをさら
に別に脱硝反応器に導き、NOxとNHの脱硝反応あ
るいはNHの酸化分解反応によりこれを無害化する必
要がある。
上述した(財)工業開発研究所のNOx吸着システムに
用いられている移動床方式の水分吸着・NOx吸着装置
では、大量のガスを処理する場合、ガスの流通抵抗を低
くするために流路断面積を大きくする必要がある。一
方、吸着効率を高めるためには吸着剤粒子を流路断面方
向に均一に抜き出し、かつ充填する必要があるが、この
ことは非常に困難である。また、移動床方式では吸着剤
の移動に重力を利用し、吸着塔の下部から上部へ再生吸
着部を乾燥空気によって吹き上げるので、吸着剤自身の
摩耗、割れ、粉化、さらには塔やリフトパイプ内面の摩
耗が問題となる上に、塔の構造が複雑となり、装置の運
転も容易でない。
かくして、本発明の目的は、従来技術の抱く上記諸問題
を克服したNOx含有換気ガスの浄化装置、特に道路ト
ンネル等の換気ガスの浄化装置を提供するにある。
[課題の解決手段] 本発明による道路トンネル等の換気ガスの浄化装置は、
上記目的の達成のために、 NOx含有換気ガスを水分吸着剤で脱湿しかつ浄化後の
換気ガスにより水分吸着剤を再生する吸着式脱湿装置
と、 脱湿後のNOx含有換気ガスをNOx吸着剤で脱硝しか
つNOx吸着剤を再生する吸着式脱硝装置とを備え、 吸着式脱湿装置および吸着式脱硝装置は、水分吸着剤ロ
ーターおよびNOx吸着剤ローターをそれぞれガス流れ
に対し直角方向に連続移動させる回転式吸着装置である
浄化装置において、 回転吸着式脱硝装置は、NOx吸着ゾーンと、同吸着ゾ
ーンの回転方向前方の未再生吸着剤予熱用の予熱ゾーン
と、予熱ゾーンの回転方向前方の吸着剤再生ゾーンと、
再生ゾーンと吸着ゾーンとの間の再生吸着剤冷却用の冷
却ゾーンとより成り、 冷却ゾーンにNOx吸着剤冷却用ガスを流通させる冷却
ガス管路と、再生ゾーンおよび予熱ゾーンを通ってNH
含有再生用循環ガスを循環させるガス循環管路と、同
循環管路から再生用循環ガスの一部を抜き出しついで脱
硝反応器を通して大気へ放出するガス抜き出し管路とが
配され、 冷却ガス管路が浄化後の換気ガスの一部を通す管路であ
る、 ことを特徴とする。
本発明による換気ガス浄化装置では、吸着式脱湿装置お
よび吸着式脱硝装置はいずれも、吸着剤およびNOx吸
着剤の抜き出し、再生および充填を連続的に行なえるよ
うに、上記の如き回転式吸着装置となされている。この
換気ガス浄化装置は、前述した従来技術の浄化装置の性
能と同等の性能をより簡単な方式により得んとするもの
で、ガス流通抵抗が少なくかつ装置の構造が簡単である
ため、極めて実用的な装置である。
吸着式脱湿装置の水分吸着剤ローターとしては、シリカ
ゲル製の複数の板状吸着剤を適当なスペーサーを介して
重ねたもの、シリカゲル製の複数の平板吸着剤と複数の
波板吸着剤を交互に重ねたもの、またはシリカゲルをハ
ニカム構造に一体成形したものが用いられる。
また、吸着式脱硝装置のNOx吸着剤ローターとして
は、ゼオライト担体に銅塩を担持した吸着剤から成る複
数の板状吸着剤を適当なスペーサーを介して重ねたも
の、ゼオライト担体に銅塩を担持した吸着剤からそれぞ
れ成る複数の平板吸着剤と複数の波板吸着剤を交互に重
ねたもの、またはハニカム構造に一体成形したゼオライ
ト担体に銅塩を担持した吸着剤が用いられる。ゼオライ
トは合成のものでも天然のものでもよい。好ましい銅塩
としては、塩化銅(CuCl)あるいは塩化銅の複
塩、たとえば塩化銅アンモニウム(CuCl・2NH
Cl)または塩化銅のアンミン錯塩などがある。銅塩
の担持量については、銅金属として最終吸着剤の約0.
1〜20重量%、さらには約0.5〜10重量%が好ま
しい。
冷却ガス管路は換気ガス管路の脱硝装置後流に接続さ
れ、浄化後の換気ガスの一部を通すようになされてい
る。
脱湿装置の前流には、未浄化換気ガスを水洗水との接触
によって冷却するガス冷却塔が設けられている場合もあ
る。この場合、脱湿装置の後流に、上記水洗水を浄化済
みの乾燥換気ガスとの接触により一部蒸発させることに
よって同水洗水を冷却する水冷却塔を設けるのが好まし
い。
脱湿装置は、好ましくは、第1および第2の2段の水分
吸収剤ローターとこれらローターの間に未浄化換気ガス
冷却用のクーラーとを備えている。そして、この場合第
1および第2の2段の水分吸収剤ローターは互いに逆方
向に回転させられる方が好ましい。
[実施例] 以下に示す実施例をもって、本発明を具体的に説明す
る。
実施例1 道路トンネル換気ガスの浄化システムの例を第1図のフ
ローに示す。
同フローにおいて、NOxを含有する換気ガスは換気ガ
ス管路(8)により吸着式脱湿装置(1)に導かれ、水分吸着
剤により換気ガス中の水分が吸着除去され、乾燥した換
気ガスが得られる。ついでこのガスは吸着式脱硝装置
(2)へ導かれ、同ガス中のNOxが吸着除去され、浄化
済みガスが得られる。
まず、吸着式脱湿装置(1)の構造について説明する。本
発明の浄化装置で用いる脱湿装置(1)は、未浄化換気ガ
スを脱湿処理し、ついで、未浄化換気ガスとほぼ同量の
脱硝後の浄化済み換気ガスを再生用乾燥ガスとして用い
て水分吸着剤を再生するものである。吸着式脱湿装置
(1)の水分吸着剤ローター(11)としては、シリカゲルを
ハニカム構造に一体成形した吸着剤が用いられる。そし
て、水分吸着剤ローター(11)を軸方向に見て同ローター
(11)の半円形の水分吸着部(11a)に連通した水分吸着ゾ
ーンに未浄化換気ガスが流れるように、NOx含有換気
ガス管路(8)が配されている。また、同ローター(11)の
他の半分の半円形の再生部(11b)に連通した再生ゾーン
に浄化済み換気ガスが流れるように、浄化済み換気ガス
管路(13)が配されている。そして、水分吸着剤ローター
(11)が矢印(A)の方向に回転させられる。
つぎに、吸着式脱硝装置(2)の構造について説明する。
本発明の浄化装置で用いる脱硝装置(2)は、脱湿した換
気ガス中のNOxを吸着除去し、浄化済み乾燥換気ガス
を得ると同時に、NHを含む再生用循環ガスによりN
Ox吸着剤を再生するものである。回転吸着式脱硝装置
(2)は、NOx吸着ゾーンと、同吸着ゾーンの回転方向
前方の未再生吸着剤予熱用の予熱ゾーンと、予熱ゾーン
の回転方向前方の吸着剤再生ゾーンと、再生ゾーンと吸
着ゾーンとの間の再生吸着剤冷却用の冷却ゾーンとより
成る。同脱硝装置(2)のNOx吸着剤ローター(12)とし
ては、ハニカム構造に一体成形した合成ゼオライト担持
に銅塩を担持した吸着剤が用いられる。銅塩は塩化銅ア
ンモニウム(CuCl・2NHCl)であり、銅塩
の担持量は、銅金属として最終吸着剤の約0.5〜10
重量%である。
NOx吸着剤ローター(12)を軸方向に見て同ローター(1
2)の半円形のNOx吸着部(12a)に連通したNOx吸着
ゾーンに脱湿後の換気ガスが流れるように、換気ガス管
路(8)が配されている。また、同ローター(12)の他の半
円形部分は3つの扇形部分、すなわちNOx吸着部(12
a)の回転方向前方の予熱部(12b)と、これの回転方向前
方の吸着部(12c)と、これの回転方向の前方の冷却部(12
d)とより成る。これら3つの扇形部分にはそれぞれ、未
再生吸着剤予熱用の予熱ゾーンと、吸着剤再生の再生ゾ
ーンと、再生吸着剤冷却用の冷却ゾーンとが連通してい
る。そして、冷却ゾーンにNOx吸着剤冷却用ガスを流
通させる冷却ガス管路(9)が配され、同管路(9)の入口端
はNOx含有換気ガス管路(8)の脱硝装置後流に接続さ
れ、出口端は浄化済み換気ガス管路(13)の脱湿装置前流
に接続され、冷却ガス管路(9)にNOx吸着剤冷却用ガ
スとして浄化後の換気ガスの一部を通すようになされて
いる。冷却ガス管路(9)の冷却ゾーン前流にはブロアー
(18)が設けられている。
再生ゾーンおよび予熱ゾーンを通ってNH含有再生用
循環ガスを循環させるガス循環管路(14)が配されてい
る。同循環管路(14)の再生ゾーン前流にはヒーター(6)
が設けられ、ヒーター(6)の前流にはガス循環管路(14)
と冷却ガス管路(9)に亙って排熱回収用の熱交換器(15)
が設けられ、ガス循環管路(14)の予熱ゾーン後流にはブ
ロアー(4)が設けられている。ガス循環管路(14)の熱交
換器前流にはNH供給装置(3)からNH供給管路(1
6)が配されている。そして、NOx吸着剤ローター(12)
は、矢印(B)の方向に回転させられる。
ガス循環管路(14)の再生ゾーン後流から浄化済み換気ガ
ス管路(13)の脱湿装置前流にガス抜き出し管路(10)が配
され、同管路(10)にヒーター(7)および脱硝反応器(5)が
設けられている。ガス抜き出し管路(10)によってガス循
環管路(14)から再生用循環ガスの一部がパージガスとし
て抜き出され、ついで同ガスは脱硝反応器(5)で脱硝処
理された後浄化済み換気ガス管路(13)から大気へ放出さ
れる。冷却ガス管路(9)の熱交換器後流からガス循環管
路(14)の熱交換器前流にガス圧調節用のガス補給管路(1
7)が配され、同管路(17)とガス抜き出し管路(10)の脱硝
反応器後流とに亙って排熱回収用の熱交換器(19)が設け
られている。
上記構成の換気ガスの浄化装置において、NOxを含有
する換気ガスは換気ガス管路(8)により吸着式脱湿装置
(1)の水分吸着ゾーンに導かれ、水分吸着剤ローター(1
1)のドライ状の水分吸着部(11a)により換気ガス中の水
分が吸着除去され、乾燥した換気ガスが得られる。つい
でこのガスは吸着式脱硝装置(2)のNOx吸着ゾーンへ
導かれ、NOx吸着剤により換気ガス中のNOxが吸着
除去され、浄化済みガスが得られる。この浄化済み乾燥
ガスは浄化済み換気ガス管路(13)により吸着式脱湿装置
(1)の再生ゾーンに導かれ、水分吸着剤ローター(11)の
ウェト状の再生部(11b)を乾燥し再生させる。かくし
て、水分吸着剤ローター(11)の回転によりNOx含有換
気ガスの脱湿および水分吸着剤の再生が連続的に行われ
る。
他方、吸着式脱硝装置(2)のNOx吸着ゾーンでは、N
Ox吸着ローター(12)のNOx吸着部(12a)によって換
気ガス中のNOxが吸着除去される。NOxを吸着した
吸着剤ローター(12)の予熱部(12b)は、予熱ゾーンにお
いてガス循環管路(14)によって循環させられるNH
有再生用循環ガスで予熱され、また再生部(12c)は再生
ゾーンにおいて同ガスによって再生される。NH含有
ガスによるNOx吸着剤の再生において、吸着剤中の吸
着NOxとNHを効率よく反応させるため、再生前に
吸着剤と再生用循環ガスをヒーター(6)で適当な温度
(100〜300℃)に加熱することが好ましい。NO
xを脱着した吸着剤ローター(12)の冷却部(12d)は、冷
却ゾーンにおいて冷却管路(9)を通って浄化済み換気ガ
ス管路(13)から来る浄化済み換気ガスによって冷却され
る。かくして、吸着剤ローター(12)の回転によりNOx
含有換気ガスの脱硝、NOx吸着剤の予熱、再生および
冷却が連続的に行われる。
NH含有再生循環ガスの一部はパージガスとしては、
ガス循環管路(14)からガス抜き出し管路(10)によって抜
き出される。このパージガス中に含まれる過剰なN
、および吸着剤から未反応のまま脱着してくるNO
xは、ヒーター(7)の後流に設置される脱硝反応器(5)に
よって還元無害化される。脱硝反応器(5)で処理される
パージガス量は非常に少ないため、脱硝反応器(5)は小
型なものでよく、パージガスは効果的かつ安価に無害化
される。
実施例2 この実施例は、吸着式脱湿装置(1)の前流に、未浄化換
気ガスを水洗水との接触によって冷却するガス冷却塔が
設けられ、かつ同脱湿装置(1)の後流に、上記水洗水を
浄化済みの乾燥換気ガスとの接触により一部蒸発させる
ことによって同水洗水を冷却する水冷却塔が設けられい
る例を示す。
第2図において、未浄化換気ガス管路(8)の脱湿装置前
流には、未浄化換気ガスを水洗水との接触によって冷却
するガス冷却塔(20)が設けられ、浄化済み換気ガス管路
(13)には脱湿装置後流に、ガス冷却塔(20)の水洗水を浄
化済みの乾燥換気ガスとの接触により一部蒸発させるこ
とによって同水洗水を冷却する水冷却塔(21)が設けられ
ている。この水洗水はポンプ(23)(24)および水洗水クー
ラー(22)を介してガス冷却塔(20)と水冷却塔(21)の間を
循環させられる。
ガス冷却塔(20)は水洗塔であり、同塔(20)における換気
ガスの冷却によって換気ガス中の湿分はその温度での飽
和水蒸気濃度まで低下させられる。その結果、後流の脱
湿装置(1)の負荷が軽減され、省エネルギー化が達成さ
れる。また、ガス冷却塔(20)における換気ガスの水洗に
よって換気ガスが除塵される上に、換気ガス中のSO
塔が水に吸収除去される。こうして水分吸着剤やNOx
吸着剤の劣化に影響するダストや被毒物質の一部が除去
され、後流の処理が支障なく行われる。
また、浄化済み換気ガスは水分吸着剤ローターの再生後
も未だ乾燥しているため、これを水冷却塔(21)に導いて
ガス冷却塔(20)の水洗水と接触させると、同換気ガスは
水冷却塔(21)内でのガス温度に対応する飽和水蒸気圧ま
で吸湿し、その結果この水洗水が一部蒸発し、蒸発潜熱
を奪われて冷却される。かくして、ガス冷却塔(20)と水
冷却塔(21)を併用することによって、水洗水クーラー(2
2)のエネルギー消費量が節減され、省エネルギー化が達
成される。
第2図において、吸着式脱湿装置(1)は、第1および第
2の2段の水分吸収剤ローター(11)(11′)とこれらロー
ター(11)(11′)の間に未浄化換気ガス冷却用のクラー(2
5)およびヒーター(26)とを備えている。吸着式脱湿装置
(1)から吸着式脱硝装置(2)へのNOx含有換気ガス管路
(8)にはブロアー(28)が設けられ、吸着式脱硝装置(2)か
ら吸着式脱湿装置(1)への浄化済み換気ガス管路(13)に
はヒーター(29)が設けられている。水洗水クーラー(22)
とヒーター(26)はヒートポンプ(27)で接続され、クーラ
ー(25)とヒーター(29)はヒートポンプ(30)で接続され、
これらの接続によっても省エネルギー化が図られてい
る。その他の構成は実施例1のそれと同じである。
実施例3 この実施例は、吸着式脱湿装置(1)が、第1および第2
の2段の水分吸収剤ローター(11)(11′)とこれらロータ
ー(11)(11′)の間に未浄化換気ガス冷却用のクーラー(2
5)とを備えており、第1および第2の2段の水分吸収剤
ローター(11)(11′)が互いに逆方向に回転させられる例
を示す。
シリカゲルをハニカム構造に一体成形した水分吸着剤を
用いて、排気ガスの脱湿処理を行なう場合、水分吸着剤
は水分の吸着により吸着熱を発生する。したがって、水
分吸着部ではガス入口側より同出口側に至るほど水分吸
着剤の温度およびガスの温度は共に高くなる。水分吸着
剤の吸着性能は温度が高くなるほど低下するため、水分
吸着剤の出口側では水分吸着剤が有効に機能しない。そ
こで、第2図および第3図に示すように、第1および第
2の2段の水分吸収剤ローター(11)(11′)と、これらロ
ーター(11)(11′)の間に未浄化換気ガス冷却用のクーラ
ー(25)とを備えた吸着式脱湿装置が有効になる。すなわ
ち、第1段ローター(11)で換気ガスの脱湿が行なわれ、
昇温された換気ガスがクーラー(25)で冷却された後第2
ローター(11′)へ導かれ、同ローター(11′)でさらに脱
湿されることによって、より高度な脱湿が可能となる。
第3図はこの実施例を示し、第4図は比較例を示す。比
較例では、350×400Lのシリカゲル製水分吸収
剤ローター(11)が8回転/hで回転させられ、ガス温度
8.5℃で湿分5.6g/kg−乾燥空気の未処理ガス
(180Nm/h)が水分吸着部に通され、脱湿され
たガスがヒーター(29)により40.2℃に加熱されて
後、再生部に導かれる。この場合、水分吸着部を出たガ
スは湿分0.15g/kgまで脱湿され、ガス温度は2
7.7℃に昇温される。
一方、この実施例では、350×200Lの第1段お
よび第2段ローター(11)(11′)がそれぞれ逆方向に8回
転/hで回転させられ、ガス温度8.5℃で湿分5.6
g/kg−乾燥空気の未処理ガス(180Nm/h)が
通され、水分吸着部を出たガスはクーラー(25)で15.
5℃に冷却された後、第2段ローター(11′)に通され
る。同ローター(11′)の水分吸着部でされに脱湿された
ガスはヒーター(29)により34.4℃に加熱された後、
第2段ローター(11′)の再生部に導かれる。第2段ロー
ター(11′)を出たガスはさらにヒーター(26)により4
0.3℃に加熱された後、第1段ローター(11)に導かれ
る。この場合第1段ローター(11)の水分吸着部を出たガ
スは0.16g/kgまで脱湿され、第2段ローター(1
1′)の水分吸着部を出たガスは湿分0.05g/kgまで
脱湿された。このように脱湿ローターを2分割し、中間
部にクーラーを設け、第2段ローター(11′)を有効に機
能させることにより、高度な脱湿が可能となる。
また、第3図に示したこの実施例の第1段ローター(11)
のみの脱湿性能は、第4図に示した比較例の脱湿性能と
ほぼ同じである。このことより、比較例では水分吸着部
の下流側の後半分は全く脱湿には機能していないことが
わかる。
実施例4 この実施例は、ローターの回転方向に関するものであ
る。
第1段ローター(11)と第2段ローター(11′)はそれぞれ
逆方向に回転させることが好ましい。
第3図に示したフローでは第1段ローター(11)と第2段
ローター(11′)をそれぞれ逆方向に回転させているが、
回転方向を同方向にした場合、脱湿性能が若干低下す
る。
第5図は逆方向回転の場合を示し、第6図は比較例とし
て同方向回転の場合を示す。第5図および第6図に示す
ように、ガスの流れが第1段ローター(11)を通り抜けた
後、中間部でもガスの乱れがなく、そのまま第2段ロー
ター(11′)を通り抜けるものと考える。
第1段ローター(11)の水分吸着部においてガス(b)が流
れる部分は、ガス(a)の流れる部分よりも吸湿してい
る。したがって、第1段ローター(11)の水分吸着部を通
り抜けた後のガスについてみると、ガス(a)の方がガス
(b)よりも脱湿される。
第6図に示すように、第2段ローター(11′)が第1段ロ
ーター(11)と同じ方向に回転する場合には、第2段ロー
ター(11′)の水分吸着部においてガス(a)が流れる部分
は再生直後の脱湿剤であるため、ガス(a)はさらに脱湿
されるのに対して、ガス(b)の流れる部分は吸湿してい
るため、ガス(b)は第2段ローター(11′)ではほとんど
脱湿されない。
これに対して、第5図に示すように、第2段ローター(1
1′)が第1段ローター(11)と逆方向に回転する場合に
は、第2段ローター(11′)の水分吸着部においてガス
(b)が流れる部分は再生直後の脱湿剤であるため、ガス
(b)は充分に脱湿される。一方、ガス(a)の流れる部分は
吸湿しているため、ガス(a)はあまり脱湿されない。し
かしながら、第1段ローター(11)と第2段ローター(1
1′)を合わせた結果では、ガス(a)およびガス(b)は共に
同程度に脱湿される。
以上の理由により、第1段ローター(11)と第2段ロータ
ー(11′)をそれぞれ逆方向に回転させる方が脱湿性能が
良くなるものと考えられる。
第7図に比較例として第1段ローター(11)と第2段ロー
ター(11′)を同じ方向に回転させた場合の脱湿結果を示
す。第7図の比較例と第3図の実施例との比較により、
逆方向に回転させる方が好ましいことわかる。
実施例5 この実施例は、ローターの回転数、換言すれば脱湿剤の
供給速度に関するものである。
第2段ローター(11′)での脱湿性能を有効に機能させる
ため、第1段ローター(11)の回転数、長さ、ハニカムの
ピッチ等を変更して脱湿剤の供給速度を制御することが
好ましい。
第3図に見られるとおり、回転数が第1段ローター(11)
および第2段ローター(11′)共に8回転/hである場
合、脱湿装置において脱湿される水分量の約98%は第
1段ローター(11)で脱湿され、残り約2%が第2段ロー
ター(11′)で脱湿されている。すなわち、第1段ロータ
ー(11)でほぼ全量が脱湿され、第2段ローター(11′)の
脱湿能力はほとんど活用されていない。そこで、第2段
ローター(11′)を有効に活用するために、第1段ロータ
ー(11)の脱湿能力を低下させた条件で、2段のローター
による総合的な脱湿性能について検討した。
第1段ローター(11)の脱湿性能を低下させるために、第
8図に示すように、第1段ローター(11)の回転数を2回
転/hに下げ、脱湿剤の供給速度を1/4にした。2段
のローターによる到達湿分濃度は0.055g/kg−乾
燥空気であり、第3図の実施例の場合とほぼ同じであ
る。このことより、第1段のローター(11)の脱湿性能を
低下させても2段のローターによる到達湿分濃度に悪影
響はないことが判明した。
第9図は、第3図の実施例と比べ、第1段ローター(11)
の回転を4回転/hに下げ、逆に第2段ローター(11′)
の回転数を16回転/hに上げた場合を示す。この場合
の到達湿分濃度は0.015g/kg−乾燥空気であり、
第2段ローター(11′)の脱湿能力を有効に活用すること
により高度な脱湿が可能となる。
なお、第1段ローター(11)での脱湿剤の供給速度を低下
させる方法としては、ローターの回転数を変更せずにロ
ーターの長さを短かくする方法や、ハニカムのピッチを
粗くする方法等がある。これらの方法によると、ロータ
ーを通過するガスの圧力損失を低下させることが可能
で、ブロアーの消費電力の軽減による省エネルギー化が
図れる。
[発明の効果] 本発明の換気ガス浄化装置によれば、回転式吸着装置の
使用によって水分吸着剤およびNOx吸着剤の抜き出
し、再生および充填を連続的に行なうことができる。
また、前述した従来技術によるNOx吸着剤の再生で
は、低濃度のNHを正確に再生用循環ガス中に混入分
散させ、しかもその量は吸着剤中の吸着NOxに対応し
た量、すなわち還元除去に必要かつ十分な量でなければ
ならない。この量は吸着剤中の吸着NOx量を正確に計
測した上でないと制御不可能であるが、固体である吸着
剤中のNOxを連続的に計測することは実際には不可能
である。したがって従来技術によるNOx吸着剤の再生
は、現実的には過剰NHのリーク、および注入NH
量不足による不完全な吸着剤の再生のいずれかの結果に
なる可能性が大きい。
それに対し、本発明の装置によれば、NOx吸着剤の再
生部に過剰なNHを存在せしめることができ、その結
果同再生部への十分な量のNHの供給により、吸着剤
中の吸着NOxをより完全に還元除去でき、NOx吸着
剤の完全な再生が可能となる。したがって、NH注入
の精密な制御が必要でない。かくして、本発明によるガ
ス浄化装置は極めて実用的で経済的な装置である。
さらに、冷却ゾーンにNOx吸着剤冷却用ガスを流通さ
せる冷却ガス管路には、浄化後の換気ガスの一部が通さ
れるので、NOxを脱着したNOx吸着剤ローターの冷
却部を、浄化済み換気ガスによって効果的に冷却するこ
とができる。
また、脱湿装置の前流に、未浄化換気ガスを水洗水との
接触によって冷却するガス冷却塔が設けられている場合
は、ガス冷却塔における換気ガスの冷却によって換気ガ
ス中の湿分はその温度での飽和水蒸気濃度まで低下させ
られる。その結果、後流の脱湿装置の負荷が軽減され、
省エネルギー化が達成される。また、ガス冷却塔におけ
る換気ガスの水洗によって換気ガスが除塵される上に、
換気ガス中のSO等が水に吸収除去される。こうして
水分吸着剤やNOx吸着剤の劣化に影響するダストや被
毒物質の一部が除去され、後流の処理が支障なく行われ
る。
さらに、脱湿装置が、第1および第2の2段の水分吸収
剤ローターとこれらローターの間に未浄化換気ガス冷却
用のクーラーとを備えている場合は、第1段ローターで
換気ガスの脱湿が行なわれ、昇温された換気ガスがクー
ラーで冷却された後第2段ローターへ導かれ、同ロータ
ーでさらに脱湿されることによって、より高度な脱湿が
可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図、第2図、第3図、第5図、第7図、第8図およ
び第9図はいずれも本発明の実施例を示すフローシート
である。第4図および第6図は比較例を示すフローシー
トである。第10図は従来技術を示すフローシートであ
る。 (1)……吸着式脱湿装置、(2)……吸着式脱硝装置、(3)
……NH供給装置、(4)……ブロアー、(5)……脱硝反
応器、(6)……ヒーター、(7)……ヒーター、(8)……N
Ox含有換気ガス管路、(9)……冷却ガス管路、(10)…
…ガス抜き出し管路、(11)……水分吸着剤ローター、(1
1a)……水分吸着部、(11b)……再生部、(12)……NOx
吸着剤ローター、(12a)……NOx吸着部、(12b)……予
熱部、(12c)……再生部、(12d)……冷却部、(13)……浄
化済み換気ガス管路、(14)……ガス循環管路、(15)……
熱交換器、(16)……NH供給管路、(17)……ガス補給
管路、(18)……ブロアー、(19)……熱交換器、(20)……
ガス冷却塔、(21)……水冷却塔、(22)……水洗水クーラ
ー、(23)……ポンプ、(24)……ポンプ、(25)……クーラ
ー、(26)……ヒーター、(27)……ヒートポンプ、(28)…
…ブロアー、(29)……ヒーター、(30)……ヒートポン
プ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼塚 重則 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 小林 秀次 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−26616(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】NOx含有換気ガスを水分吸着剤で脱湿し
    かつ浄化後の換気ガスにより水分吸着剤を再生する吸着
    式脱湿装置と、 脱湿後のNOx含有換気ガスをNOx吸着剤で脱硝しか
    つNOx吸着剤を再生する吸着式脱硝装置とを備え、 吸着式脱湿装置および吸着式脱硝装置は、水分吸着剤ロ
    ーターおよびNOx吸着剤ローターをそれぞれガス流れ
    に対し直角方向に連続移動させる回転式吸着装置である
    浄化装置において、 回転吸着式脱硝装置は、NOx吸着ゾーンと、同吸着ゾ
    ーンの回転方向前方の未再生吸着剤予熱用の予熱ゾーン
    と、予熱ゾーンの回転方向前方の吸着剤再生ゾーンと、
    再生ゾーンと吸着ゾーンとの間の再生吸着剤冷却用の冷
    却ゾーンとより成り、 冷却ゾーンにNOx吸着剤冷却用ガスを流通させる冷却
    ガス管路と、再生ゾーンおよび予熱ゾーンを通ってNH
    含有再生用循環ガスを循環させるガス循環管路と、同
    循環管路から再生用循環ガスの一部を抜き出しついで脱
    硝反応器を通して大気へ放出するガス抜き出し管路とが
    配され、 冷却ガス管路が浄化後の換気ガスの一部を通す管路であ
    る、 ことを特徴とする道路トンネル等の換気ガスの浄化装
    置。
  2. 【請求項2】NOx含有換気ガスを水分吸着剤で脱湿し
    かつ浄化後の換気ガスにより水分吸着剤を再生する吸着
    式脱湿装置と、 脱湿後のNOx含有換気ガスをNOx吸着剤で脱硝しか
    つNOx吸着剤を再生する吸着式脱硝装置とを備え、 吸着式脱湿装置および吸着式脱硝装置は、水分吸着剤ロ
    ーターおよびNOx吸着剤ローターをそれぞれガス流れ
    に対し直角方向に連続移動させる回転式吸着装置である
    浄化装置において、 回転吸着式脱硝装置は、NOx吸着ゾーンと、同吸着ゾ
    ーンの回転方向前方の未再生吸着剤予熱用の予熱ゾーン
    と、予熱ゾーンの回転方向前方の吸着剤再生ゾーンと、
    再生ゾーンと吸着ゾーンとの間の再生吸着剤冷却用の冷
    却ゾーンとより成り、 冷却ゾーンにNOx吸着剤冷却用ガスを流通させる冷却
    ガス管路と、再生ゾーンおよび予熱ゾーンを通ってNH
    含有再生用循環ガスを循環させるガス循環管路と、同
    循環管路から再生用循環ガスの一部を抜き出しついで脱
    硝反応器を通して大気へ放出するガス抜き出し管路とが
    配され、 脱湿装置の前流に、未浄化換気ガスを水洗水との接触に
    よって冷却するガス冷却塔が設けられている、 ことを特徴とする道路トンネル等の換気ガスの浄化装
    置。
  3. 【請求項3】脱湿装置の後流に、請求項(2)で用いられ
    る水洗水を浄化済みの乾燥換気ガスとの接触により一部
    蒸発させることによって同水洗水を冷却する水冷却塔が
    設けられている、請求項(2)記載の浄化装置。
  4. 【請求項4】NOx含有換気ガスを水分吸着剤で脱湿し
    かつ浄化後の換気ガスにより水分吸着剤を再生する吸着
    式脱湿装置と、 脱湿後のNOx含有換気ガスをNOx吸着剤で脱硝しか
    つNOx吸着剤を再生する吸着式脱硝装置とを備え、 吸着式脱湿装置および吸着式脱硝装置は、水分吸着剤ロ
    ーターおよびNOx吸着剤ローターをそれぞれガス流れ
    に対し直角方向に連続移動させる回転式吸着装置である
    浄化装置において、 回転吸着式脱硝装置は、NOx吸着ゾーンと、同吸着ゾ
    ーンの回転方向前方の未再生吸着剤予熱用の予熱ゾーン
    と、予熱ゾーンの回転方向前方の吸着剤再生ゾーンと、
    再生ゾーンと吸着ゾーンとの間の再生吸着剤冷却用の冷
    却ゾーンとより成り、 冷却ゾーンにNOx吸着剤冷却用ガスを流通させる冷却
    ガス管路と、再生ゾーンおよび予熱ゾーンを通ってNH
    含有再生用循環ガスを循環させるガス循環管路と、同
    循環管路から再生用循環ガスの一部を抜き出しついで脱
    硝反応器を通して大気へ放出するガス抜き出し管路とが
    配され、 脱湿装置が、第1および第2の2段の水分吸収剤ロータ
    ーとこれらローターの間に未浄化換気ガス冷却用のクー
    ラーとを備えている、 ことを特徴とする道路トンネル等の換気ガスの浄化装
    置。
  5. 【請求項5】第1および第2の2段の水分吸収剤ロータ
    ーが互いに逆方向に回転させられる、請求項(4)記載の
    浄化装置。
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