排気ガスの脱臭装置
【課題】 乾燥機や焼却炉から排気された排気ガス等の脱臭処理に要する燃料の消費を著しく低減することができるとともに、イニシャルコストを抑えることができ、更には高湿度の排気ガスを効果的に脱臭処理し、ダストによる機能低下の無い新規な排気ガスの脱臭装置の開発を技術課題とした。
【解決手段】 酸化セリウムを有する脱臭素子５５を具えた触媒ユニット５を用い、排気ガスＧ０に含まれる揮発性有機物を酸化および／または分解脱臭排ガスＧ１とするものであり、前記排気ガスＧ０を触媒５５ｂの最適作用温度に温度調整した状態で、前記触媒ユニット５に供給するための温度調整機構を具えたことを特徴として成る。
【解決手段】 酸化セリウムを有する脱臭素子５５を具えた触媒ユニット５を用い、排気ガスＧ０に含まれる揮発性有機物を酸化および／または分解脱臭排ガスＧ１とするものであり、前記排気ガスＧ０を触媒５５ｂの最適作用温度に温度調整した状態で、前記触媒ユニット５に供給するための温度調整機構を具えたことを特徴として成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥等の有機性廃棄物を処理する乾燥機や焼却炉から排出された排気ガス等の脱臭処理に関するものであって、特に脱臭処理に要する燃料を低減することができるとともに、イニシャルコストを抑えることができ、更には高湿度であり、揮発性有機物が含まれるとともに、ダストが同伴される排気ガスを効果的に脱臭処理することのできる排気ガスの脱臭装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、地球温暖化防止の推進等、環境保全の取り組みが盛んになってきており、汚泥等の有機性廃棄物の乾燥、廃棄物焼却等の際に発生する排気ガスに含まれる有害物質や臭気を除去したうえで大気に放出することが求められ、その要求度合いも更に高まっている。
そして前記排気ガスの脱臭の手法としては、従来より直接燃焼によるものが一般的であった。具体的には図６に示すように、排気ガスＧ０を脱臭炉１００に送り込み、更にバーナ１０１における燃料の燃焼によって脱臭炉１００内を６５０℃以上に維持し、排気ガスＧ０を燃焼させて脱臭処理を行うものである。
この際、熱交換器２′によって、脱臭処理後の脱臭排ガスＧ１（一例として６５０℃）から排熱を回収し、脱臭処理前の排気ガスＧ０を昇温し（一例として２００℃〜４５０℃）バーナ１０１での燃料消費を抑えることが行われている。
このような直接燃焼による排気ガスＧ０の脱臭処理は、脱臭性能としては比較的優れている反面、脱臭処理に多くの燃料が必要となるものであって、主目的である、乾燥・焼却に要する燃料よりも、多くの燃料が脱臭処理に必要とされるケースもあった。
また、汚泥の乾燥、廃棄物の焼却等からの排気ガスＧ０にはダストが含まれているため、サイクロンやバグフィルタなどで捕集されるが、全てが捕集されるわけではなく、すり抜けたダストは、排気ガスＧ０の経路中の機器に堆積して、機器の機能を低下させる問題も多く発生していた。
【０００３】
ところで本発明者らは、排気ガス中の揮発性有機化合物（以下ＶＯＣと称す）の分解除去を行うにあたって、触媒として酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を用いることにより、工場排気のようにＶＯＣに水蒸気が混入している排気ガスを、高効率で分解処理することができることを見出し、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）が既存の貴金属担持触媒の代替となる、低コストなＶＯＣ分解触媒として有望であることを明らかにし、既に特許出願に及んでいる（特許文献１参照）。
また前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を、自動車エンジンの排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための、排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に応用した発明もなされており、既に特許出願がなされている（特許文献２参照）。
【０００４】
ここで前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）は、触媒燃焼（接触酸化）により、ＶОＣを二酸化炭素と水にまで分解するものである。
また前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）は、一般的に用いられている貴金属触媒（パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等）よりも低価格であり、脱臭システムを構築するにあたって酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を用いることにより、イニシャルコストを抑えることができると期待されている。
そこで本出願人は、触媒として酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を用いた脱臭装置の開発を試み、実用化のための研究・開発を行ってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５３３８
【特許文献２】特開平８−２９００５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような背景からなされたものであって、乾燥機や焼却炉から排気された排気ガス等の脱臭処理に要する燃料の消費を著しく低減することができるとともに、イニシャルコストを抑えることができ、更には高湿度であり、揮発性有機物が含まれるとともに、ダストが同伴される排気ガスを効果的に脱臭処理し、ダストによる機能低下の無い新規な排気ガスの脱臭装置の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち請求項１記載の排気ガスの脱臭装置は、乾燥機や焼却炉の排気ガスの脱臭処理を行う装置であって、この装置は、酸化セリウムを有する脱臭素子を具えた触媒ユニットを用い、ダストを含む排気ガス中の有機物を酸化および／または分解した脱臭排ガスとするものであり、前記排気ガスを触媒の最適作用温度に温度調節した状態で、前記触媒ユニットに供給するための温度調整機構を具えたことを特徴として成るものである。
【０００８】
また請求項２記載の排気ガスの脱臭装置は、前記要件に加え、前記温度調整機構は、触媒ユニットから排出された脱臭排ガスから熱を回収する熱交換器であることを特徴として成るものである。
【０００９】
更にまた請求項３記載の排気ガスの脱臭装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記温度調整機構は、熱交換器において昇温された排気ガスを、更に昇温するための予熱炉を具えたものであることを特徴として成るものである。
【００１０】
更にまた請求項４記載の排気ガスの脱臭装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記触媒ユニットと熱交換器との間には、脱臭排ガスを昇温するための加熱炉が具えられていることを特徴として成るものである。
【００１１】
更にまた請求項５記載の排気ガスの脱臭装置は、前記要件に加え、前記脱臭素子に対して、一定量以上のダストが付着したことを検出するためのダストセンサと、脱臭素子に付着したダストを除去して触媒機能を再生するための再生機構とを具えたことを特徴として成るものである。
【００１２】
更にまた請求項６記載の排気ガスの脱臭装置は、前記請求項５記載の要件に加え、前記ダストセンサは、臭気センサ、圧力センサ、温度センサ、接触センサまたは光学センサのいずれか一つまたは複数が適用されたものであることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１３】
まず請求項１記載の発明によれば、酸化セリウムの触媒としての能力を最大限に発揮して、排気ガスの脱臭処理を効率的に行うことができる。特に汚泥の乾燥の際に発生する排ガスのように、水蒸気が多量に含まれた状態で有機物を含む排気ガスを、高効率で分解処理することができる。
【００１４】
また請求項２記載の発明によれば、脱臭排ガスの熱を、脱臭処理前の排気ガスの昇温に供するため、排気ガスを触媒の最適作用温度にまで昇温させる際に必要とされる燃料（エネルギー）が、一般的な燃焼脱臭よりも少なくて済み、ランニングコストを低減することができる。
【００１５】
更にまた請求項３記載の発明によれば、排気ガスを確実に触媒の最適作用温度にまで昇温させることができる。
【００１６】
更にまた請求項４記載の発明によれば、脱臭排ガスの温度を上昇させることにより、この脱臭排ガスを熱源とした、熱交換器における排気ガスの温度上昇を所望のものとすることができる。
【００１７】
更にまた請求項５記載の発明によれば、脱臭素子の機能低下を回避して脱臭装置の稼働率を良好なものとすることができる。
特にダストが発生し易い、汚泥等を乾燥した際に発生する排気ガスの脱臭処理を効率的に行うことができる。
【００１８】
更にまた請求項６記載の発明によれば、脱臭素子に対して、一定量以上のダストが付着したことを確実に検知することができ、これに基づいて再生機構を稼働させることにより、脱臭装置の稼働率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】脱臭装置を示す骨格図である。
【図２】再生機構を具えた脱臭装置を示すブロック図である。
【図３】構成機器のレイアウトを異ならせた脱臭装置を示すブロック図である。
【図４】形態を異ならせた二種の脱臭素子を示す斜視図である。
【図５】触媒ユニットに供給する排気ガスの触媒入口温度−脱臭効率特性を示すグラフである。
【図６】従来より行われている燃焼による脱臭処理を行う脱臭装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の排気ガスの脱臭装置の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の排気ガスの脱臭装置１（以下、脱臭装置１と称す）について、基本となる実施例の構成を説明した後、その作動態様について説明する。
まず前記脱臭装置１は図１に示すように、乾燥機や焼却炉等から排出された排気ガスＧ０の脱臭処理を行うための装置であって、触媒５５ｂが有する触媒作用によって、排気ガスＧ０に含まれる有機物を低温で酸化および／または分解し、予熱炉３等によりダストの付着した触媒５５ｂを再生して、脱臭排ガスＧ１とする装置である。
なお本発明において前記触媒５５ｂは、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）が採用されるものであり、このものは、詳しくは後述するが、し尿汚泥等の乾燥の際に発生する、多量の水蒸気が混入している排気ガスＧ０を、高効率で脱臭処理することができる物質である。
【００２２】
具体的には前記脱臭装置１は一例として図１に示すように、熱交換器２、予熱炉３及び触媒ユニット５を具えて成るものである。
まず前記熱交換器２は、筐体２０内に管路２１が配され、筐体２０の外周部に流入口２２、流出口２３、流入口２４、流出口２５が形成され、流入口２２から供給された排気ガスＧ０が管路２１を通過して流出口２３から排出される際に、管路２１の外側に位置する熱媒との間で熱交換を行うことにより、管路２１内を流れる流体（排気ガスＧ０）の昇温等を行う温度調整機構である。なお前記筐体２０には流入口２４から熱媒が供給され、この熱媒は流出口２５から排出される。
【００２３】
次に前記予熱炉３は、一例として燃焼炉３０にバーナ３１を具えて成るものであり、バーナ３１によって燃料を燃焼させて発生した熱によって、燃焼炉３０内に供給される排気ガスＧ０の昇温を行う温度調整機構である。なお前記燃焼炉３０には流入口３２及び流出口３３が形成される。
因みに前記予熱炉３以外にも、脱臭装置１の構成要素ではない燃焼炉、焼却炉、脱臭炉あるいは電気ヒータ等を温度調整機構として適用することもできる。
【００２４】
次に前記触媒ユニット５は、筐体５０の外周部に供給口５１、排出口５２が形成されるとともに、筐体５０内に、支持基材５５ａに触媒５５ｂが担持されて成る脱臭素子５５が具えられて成るものである。
すなわち供給口５１から筐体５０内に供給された排気ガスＧ０に含まれる臭気成分（有機物）は、触媒５５ｂと接触することにより、触媒５５ｂが有する触媒作用によって低温酸化され、ＣО2 、Ｈ2 О等に変化することとなる。
【００２５】
なお前記触媒５５ｂとしては酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）のみが採用される。
また前記支持基材５５ａとしては、一例として図４（ａ）に示すように、ハニカム状のセラミックスが採用されるものであり、酸化セリウム粉末（淡黄色粉末）と水とバインダーとを混合して調製されたスラリーに対し、前記支持基材５５ａを浸漬させ、その後、乾燥、焼成することにより、支持基材５５ａの表面に触媒５５ｂが担持された脱臭素子５５が形成される。
また前記酸化セリウム粉末（淡黄色粉末）を、バインダーとともに水で混練し、乾燥、焼成して得られたペレット状の脱臭素子５５Ｐを用いることもできる。この場合、脱臭素子５５Ｐは図４（ｂ）に示すように、金網５３ａとフレーム５３ｂとを具えて成るケージ５３に収容された状態で筐体５０内に配されることとなる。
【００２６】
なお前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）には、最適作用温度域が存在するものであり、排気ガスＧ０の温度をこの最適作用温度域として脱臭素子５５に接触させることにより、酸化反応を促すようにする。
図５に示すグラフは、し尿汚泥を乾燥させた際に発生する排気ガスＧ０（含有水蒸気量：０．５ｋｇ−Ｈ2 О／ｋｇ−ドライガス）を本発明の脱臭装置１を用いて脱臭処理を行い、触媒温度（排気ガスＧ０の温度）を異ならせたときの脱臭効率の変化を示したものである。
このグラフより、３００℃以上で脱臭効率が上がっていることが確認されるものであり、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）をし尿汚泥を乾燥させた際に発生する排気ガスＧ０の脱臭処理に適用する場合、反応温度（排気ガスＧ０の温度）を３００℃以上とすることが好ましい。
更に３５０℃を超える反応温度においても良好な脱臭効率が得られることを確認しているが、予熱炉３による昇温に消費される燃料は反応温度にほぼ比例して増加し、また、連続的な高温に耐える装置の必要性から装置のイニシャルコストが高くなる。そのため、反応温度としては３５０℃以下であることが望ましい。
なお脱臭効率は、排気ガスＧ０の含有水蒸気量が０．２〜０．５ｋｇ−Ｈ2 О／ｋｇ−ドライガスの範囲のガスの場合において、同じ結果であることが確認されている。
ここで前記脱臭効率とは、触媒ユニット５に流入する排気ガスＧ０の臭気濃度をＡとし、触媒ユニット５から流出する脱臭排ガスＧ１の臭気濃度をＢとすると、（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００［％］で算出した値である。
【００２７】
そして前記熱交換器２における流出口２３と、予熱炉３における流入口３２との間は管路によって接続されるものであり、更に予熱炉３における流出口３３と、触媒ユニット５における供給口５１との間は管路によって接続されるものであり、この管路には温度センサＴが設けられる。
更に前記触媒ユニット５における排出口５２が、熱交換器２における流入口２４と管路によって接続されることにより、脱臭装置１が構成されることとなる。
【００２８】
本発明の脱臭装置１は、一例として上述したように構成されるものであり、以下その作動態様について図１を参照しながら説明する。
〔熱交換〕
まずブロワ８によって脱臭装置１に供給された排気ガスＧ０（一例として２００℃）は、熱交換器２に供給され管路２１を通過する際に脱臭排ガスＧ１（一例として３００℃）との間で熱交換が行われ、２５０℃となって予熱炉３に送られる。
【００２９】
〔予熱〕
予熱炉３においては、温度センサＴの検出値に基づいて、制御装置１０によってバーナ３１の燃焼度が調節され、排気ガスＧ０の昇温が行われるものであり、この実施例では一例として２５０℃の排気ガスＧ０を３００℃にまで昇温する。
【００３０】
〔脱臭処理〕
次いで排気ガスＧ０は触媒ユニット５に送られ、ここで脱臭素子５５と接触し、その表面に担持されている触媒５５ｂの作用によって脱臭処理が施され、臭気成分が所定値以下（一例として臭気指数３０以下）に除去された脱臭排ガスＧ１となる。
【００３１】
〔熱回収〕
次いで脱臭排ガスＧ１は熱交換器２に送られ、ここで管路２１内に位置する排気ガスＧ０との間で熱交換が行われ、一例として２５０℃に温度が低下した状態で流出口２５から外部に放出される。
【００３２】
以上のように本発明の脱臭装置１においては、排気ガスＧ０を触媒ユニット５に供給するにあたって、触媒５５ｂ（酸化セリウム）の能力を最大限に発揮できる温度に温度調整することができるため、排気ガスＧ０の脱臭処理を効率的に行うことができる。更に排気ガスＧ０の温度調整を行うにあたっては、熱交換器２によって脱臭排ガスＧ１の熱を回収し、この熱により排気ガスＧ０の昇温が行われるため、予熱炉３における排気ガスＧ０の昇温が少なくて済むようになり、このためバーナ３１の燃焼を抑えて燃料を節約することができるものである。
また触媒５５ｂ（酸化セリウム）の特性により、し尿汚泥等を乾燥処理した際に発生する排気ガスＧ０のように水分が多く含まれている排気ガスＧ０を、高効率で分解処理することができる。
【００３３】
〔触媒機能を再生するための再生機構を具えた実施例〕
次に、触媒ユニット５における脱臭素子５５に対して付着したダストを除去することにより、脱臭素子５５の再生を行うための再生機構を具えた実施例を説明する。
前記排気ガスＧ０には、乾燥機や焼却炉からのダストが含まれており、このダストは脱臭素子５５に付着する。特に汚泥乾燥時の排気ガスＧ０のダスト中には有機物が多量に含まれるので、ダストも臭気を発生している。この臭気は触媒５５ｂにより脱臭されるが、ダスト濃度としてはおよそ０．２ｇ／ｍ3 Ｎであるため、長時間の乾燥や焼却の運転を続行すれば脱臭素子５５へのダストの付着が増加し、脱臭素子５５と臭気成分の効率的な接触が阻害されたり、排気ガスの通過が妨げられて脱臭が不十分になるのみならず、脱臭運転が困難になることもある。これを防ぐために、ダストの付着をセンサにより監視し、適宜なタイミングで脱臭素子５５を加熱してダストを燃焼し、脱臭素子５５を再生する。
具体的には図２に示すように、触媒ユニット５の周辺にダストセンサ７が設けられるものであり、前記ダストセンサ７は、臭気センサ７１、圧力センサ７２、温度センサ７３、接触センサ７４または光学センサ７５、７６のいずれか一つまたは複数が採用される。
まず前記臭気センサ７１は、金属酸化物半導体等を素子とするものであって、臭気濃度を測定するためのセンサである。この実施例では排出口５２付近に臭気センサ７１を設置するとともに、臭気濃度の測定値に基づいて、制御装置１０によって臭気指数を算出するようにした。そしてこの臭気指数が基準値（一例として２７）以上になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３４】
また前記圧力センサ７２は、受圧ダイヤフラム等の感圧素子によって二点間の圧力差（圧力損失）を測定するためのセンサである。この実施例では排出口５２と供給口５１との間に圧力センサ７２を設けるようにした。そしてこの圧力損失が基準値以上になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３５】
また前記温度センサ７３は、熱電対等によって温度を測定するためのセンサであり、この実施例では脱臭素子５５に感温素子が接触するようにして設けられるようにした。そしてこの温度が基準値以下になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３６】
また前記接触センサ７４は、機械的接触によってダストの付着量を感知するためのセンサであり、この実施例では脱臭素子５５に接触素子が当接するようにして設けられるようにした。そしてダストの付着量が基準値以上になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３７】
また前記光学センサ７５は、脱臭素子５５における排気ガスＧ０の流入する面を光学的に臨むセンサであり、この実施例では検出部が脱臭素子５５に非接触で臨むようにして設けられるようにした。そして脱臭素子５５における排気ガスＧ０の流入する面から放射される特定波長の光の強度が規準値以下になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
また、前記光学センサ７６は、脱臭素子５５の排気ガスＧ０の流入する経路に具えられた光学センサ７６ａ及び、脱臭素子５５により脱臭された脱臭排ガスＧ０の流入する経路に具えられた光学センサ７６ｂであり、それぞれの経路のガス中のダスト濃度を測定するためのセンサである。光学センサ７６ａで測定されるダスト濃度と、光学センサ７６ｂで測定されるダスト濃度の差が規準値以上になった時点で、脱臭素子５５にダストの付着量が増大したものとして制御装置１０により判断される。
【００３８】
そして上述した各ダストセンサ７によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したことが検知されると、制御装置１０によって脱臭素子５５の再生が行われる。
具体的にはバルブＢが切り替えられて外気Ａが脱臭装置１に取り込まれ、この外気Ａは予熱炉３において４００℃以上、６００℃以下に昇温された後、触媒ユニット５に供給される。
触媒ユニット５においては、脱臭素子５５に対して高温となった外気Ａが触れた際に、ダストが燃焼して高温酸化され、ＣО2 、Ｈ2 О等に変化することとなる。この結果、脱臭素子５５に付着していたダストが除去され、脱臭素子５５の触媒機能が再生する。なおダストには灰分等も含まれるが、この再生により脱臭素子５５に残留付着していることはない。
【００３９】
尚、上述した脱臭素子５５の再生は、汚泥等を乾燥する運転や焼却する運転を停止した状態で行われるが、バルブＢを切り替えずに汚泥を乾燥する運転や、焼却する運転を続行したままの状態で行うこともできる。
すなわち、図２においては、予熱炉３で排気ガスＧ０を一般的な燃焼脱臭温度である６５０℃まで昇温することにより、燃焼脱臭を行いながら脱臭素子５５の再生を行うことができる。
このような方法によれば、汚泥等を乾燥する運転や焼却する運転を停止するために必要な時間や再起動のために必要な時間と重油などの燃料が不要になるため、より効率的な乾燥運転、あるいは焼却運転が行える。
【００４０】
上述したように、この実施例で示した脱臭装置１は、触媒ユニット５の機能低下を回避して稼働率を良好なものとすることができるものである。
特にダストが発生し易い、し尿汚泥や下水汚泥を乾燥した際に発生する排気ガスＧ０の脱臭処理を効率的に行うことができる。
なお図２では触媒素子５５の再生機構の説明を主たるものとしたため、図１で示した温度センサＴを記載していないが、実際の運転にあっては、これらを設けるとともに上述した基本となる実施例と同様に、温度センサＴの検出値に基づいて、制御装置１０によってバーナ３１の燃焼度が調節されるものである。
なお触媒ユニット５に付着したダストを除去し触媒機能を再生するための再生機構としては、ダストを吹き飛ばすエアパージ機構を採用することもできる。
【００４１】
〔レイアウトを変更した実施例〕
次いで脱臭装置１を構成する機器のレイアウトを異ならせた実施例を説明する。図３に示す実施例は、排気ガスＧ０（脱臭排ガスＧ１）の流れ順に、熱交換器２、触媒ユニット５、加熱炉６、熱交換器２を配置して脱臭装置１を構成したものである。
ここで加熱炉６とは、前記予熱炉３と同様の機器であり、一例として燃焼炉６０にバーナ６１を具えて成るものであり、バーナ６１によって燃料を燃焼させて発生した熱によって、脱臭排ガスＧ１の昇温を行うための加熱機構である。なお前記燃焼炉６０には流入口６２及び流出口６３が形成される。
因みに前記加熱炉６以外にも、燃焼炉、焼却炉、脱臭炉あるいは電気ヒータ等を加熱機構として適用することもできる。
【００４２】
そして熱交換器２の流出口２３と触媒ユニット５の供給口５１との間が管路によって接続される。また触媒ユニット５の排出口５２と加熱炉６の流入口６２との間が管路によって接続される。更に加熱炉６の流出口６３と熱交換器２の流入口２４との間が管路によって接続されるとともに、この管路に温度センサＴが具えられる。
【００４３】
この実施例で示す脱臭装置１は、一例として上述したように構成されるものであり、以下その作動態様について説明する。
〔熱交換〕
まずブロワ８によって脱臭装置１に供給された排気ガスＧ０（一例として２００℃）は熱交換器２に供給され、ここで流入口２４から供給される脱臭排ガスＧ１（一例として４００℃）との間で熱交換が行われ、一例として３００℃に温度が上昇した状態で流出口２３から触媒ユニット５に送られる。
【００４４】
〔脱臭処理〕
次いで排気ガスＧ０は触媒ユニット５において脱臭素子５５と接触し、その表面に担持されている触媒５５ｂの作用によって脱臭処理が施され、臭気成分が所定値以下（一例として３０以下）に除去された脱臭排ガスＧ１となって加熱炉６に送られる。
【００４５】
〔加熱〕
次いで加熱炉６においては、温度センサＴの検出値に基づいて、制御装置１０によってバーナ６１の燃焼度が調節され、脱臭排ガスＧ１の昇温が行われるものであり、この実施例では一例として３００℃の脱臭排ガスＧ１を４００℃にまで昇温するようにした。そしてこの脱臭排ガスＧ１は上述したように熱交換器２において排気ガスＧ０を昇温（温度調整）するための熱源として供された後、３００℃に温度が低下した状態で外部に排出される。
【００４６】
因みにこの実施例で示した脱臭装置１において脱臭素子５５の再生を行うためには、図示しない外気がブロワ７８により脱臭装置１に取り込まれ、この外気が熱交換器２に供給され、ここで流入口２４から供給される高温ガスとの間で熱交換が行われて、４００℃以上、６００℃以下に昇温し、この外気を触媒ユニット５の供給口５１に供給するようにすればよい。また、外気を取り込まずに、且つ、乾燥運転や焼却運転を続行したままで再生を行う手段として、熱交換器２の流出口２３から流出する排気ガスＧ０の温度が４００℃以上、６００℃以下になるようにし、且つ、加熱炉６に流入するガスを６５０℃以上に昇温するように運転を行うことにより、燃焼脱臭を行いながら触媒ユニット５の再生を行うことができる。
【００４７】
なお上述した複数の実施例は、本発明の好適な実施例の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、触媒ユニット５を二基以上具え、脱臭処理を行いながら、再生処理を行うことができるように構成した場合には、脱臭装置１を停止させることなく運転することが可能となる。
また、以上の説明で述べた排気ガスＧ０は、乾燥排気ガスなどの比較的低温のガスであるため温度調整として昇温が行われたが、焼却炉排気ガス等、触媒５５ｂの最適作用温度よりも高温の排気ガスＧ０である場合には、温度調整として降温が行われる。
具体的には、熱交換器２によって高温の排気ガスＧ０と外気空気との間で熱交換を行うことにより、排気ガスＧ０の温度を触媒５５ｂの最適作用温度まで降温させてから触媒ユニット５に供給される。また、排気ガスＧ０に外気空気を混合してガスの温度を触媒５５ｂの最適作用温度に降温してから触媒ユニット５に供給してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 脱臭装置
２ 熱交換器
２０ 筐体
２１ 管路
２２ 流入口
２３ 流出口
２４ 流入口
２５ 流出口
３ 予熱炉
３０ 燃焼炉
３１ バーナ
３２ 流入口
３３ 流出口
５ 触媒ユニット
５０ 筐体
５１ 供給口
５２ 排出口
５３ ケージ
５３ａ 金網
５３ｂ フレーム
５５ 脱臭素子
５５Ｐ 脱臭素子
５５ａ 支持基材
５５ｂ 触媒
６ 加熱炉
６０ 燃焼炉
６１ バーナ
６２ 流入口
６３ 流出口
７ ダストセンサ
７１ 臭気センサ
７２ 圧力センサ
７３ 温度センサ
７４ 接触センサ
７５ 光学センサ
７６ 光学センサ
７６ａ 光学センサ
７６ｂ 光学センサ
８ ブロワ
１０ 制御装置
Ａ 外気
Ｂ バルブ
Ｇ０ 排気ガス
Ｇ１ 脱臭排ガス
Ｔ 温度センサ
１００ 脱臭炉
１０１ バーナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥等の有機性廃棄物を処理する乾燥機や焼却炉から排出された排気ガス等の脱臭処理に関するものであって、特に脱臭処理に要する燃料を低減することができるとともに、イニシャルコストを抑えることができ、更には高湿度であり、揮発性有機物が含まれるとともに、ダストが同伴される排気ガスを効果的に脱臭処理することのできる排気ガスの脱臭装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、地球温暖化防止の推進等、環境保全の取り組みが盛んになってきており、汚泥等の有機性廃棄物の乾燥、廃棄物焼却等の際に発生する排気ガスに含まれる有害物質や臭気を除去したうえで大気に放出することが求められ、その要求度合いも更に高まっている。
そして前記排気ガスの脱臭の手法としては、従来より直接燃焼によるものが一般的であった。具体的には図６に示すように、排気ガスＧ０を脱臭炉１００に送り込み、更にバーナ１０１における燃料の燃焼によって脱臭炉１００内を６５０℃以上に維持し、排気ガスＧ０を燃焼させて脱臭処理を行うものである。
この際、熱交換器２′によって、脱臭処理後の脱臭排ガスＧ１（一例として６５０℃）から排熱を回収し、脱臭処理前の排気ガスＧ０を昇温し（一例として２００℃〜４５０℃）バーナ１０１での燃料消費を抑えることが行われている。
このような直接燃焼による排気ガスＧ０の脱臭処理は、脱臭性能としては比較的優れている反面、脱臭処理に多くの燃料が必要となるものであって、主目的である、乾燥・焼却に要する燃料よりも、多くの燃料が脱臭処理に必要とされるケースもあった。
また、汚泥の乾燥、廃棄物の焼却等からの排気ガスＧ０にはダストが含まれているため、サイクロンやバグフィルタなどで捕集されるが、全てが捕集されるわけではなく、すり抜けたダストは、排気ガスＧ０の経路中の機器に堆積して、機器の機能を低下させる問題も多く発生していた。
【０００３】
ところで本発明者らは、排気ガス中の揮発性有機化合物（以下ＶＯＣと称す）の分解除去を行うにあたって、触媒として酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を用いることにより、工場排気のようにＶＯＣに水蒸気が混入している排気ガスを、高効率で分解処理することができることを見出し、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）が既存の貴金属担持触媒の代替となる、低コストなＶＯＣ分解触媒として有望であることを明らかにし、既に特許出願に及んでいる（特許文献１参照）。
また前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を、自動車エンジンの排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための、排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に応用した発明もなされており、既に特許出願がなされている（特許文献２参照）。
【０００４】
ここで前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）は、触媒燃焼（接触酸化）により、ＶОＣを二酸化炭素と水にまで分解するものである。
また前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）は、一般的に用いられている貴金属触媒（パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等）よりも低価格であり、脱臭システムを構築するにあたって酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を用いることにより、イニシャルコストを抑えることができると期待されている。
そこで本出願人は、触媒として酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を用いた脱臭装置の開発を試み、実用化のための研究・開発を行ってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５３３８
【特許文献２】特開平８−２９００５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような背景からなされたものであって、乾燥機や焼却炉から排気された排気ガス等の脱臭処理に要する燃料の消費を著しく低減することができるとともに、イニシャルコストを抑えることができ、更には高湿度であり、揮発性有機物が含まれるとともに、ダストが同伴される排気ガスを効果的に脱臭処理し、ダストによる機能低下の無い新規な排気ガスの脱臭装置の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち請求項１記載の排気ガスの脱臭装置は、乾燥機や焼却炉の排気ガスの脱臭処理を行う装置であって、この装置は、酸化セリウムを有する脱臭素子を具えた触媒ユニットを用い、ダストを含む排気ガス中の有機物を酸化および／または分解した脱臭排ガスとするものであり、前記排気ガスを触媒の最適作用温度に温度調節した状態で、前記触媒ユニットに供給するための温度調整機構を具えたことを特徴として成るものである。
【０００８】
また請求項２記載の排気ガスの脱臭装置は、前記要件に加え、前記温度調整機構は、触媒ユニットから排出された脱臭排ガスから熱を回収する熱交換器であることを特徴として成るものである。
【０００９】
更にまた請求項３記載の排気ガスの脱臭装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記温度調整機構は、熱交換器において昇温された排気ガスを、更に昇温するための予熱炉を具えたものであることを特徴として成るものである。
【００１０】
更にまた請求項４記載の排気ガスの脱臭装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記触媒ユニットと熱交換器との間には、脱臭排ガスを昇温するための加熱炉が具えられていることを特徴として成るものである。
【００１１】
更にまた請求項５記載の排気ガスの脱臭装置は、前記要件に加え、前記脱臭素子に対して、一定量以上のダストが付着したことを検出するためのダストセンサと、脱臭素子に付着したダストを除去して触媒機能を再生するための再生機構とを具えたことを特徴として成るものである。
【００１２】
更にまた請求項６記載の排気ガスの脱臭装置は、前記請求項５記載の要件に加え、前記ダストセンサは、臭気センサ、圧力センサ、温度センサ、接触センサまたは光学センサのいずれか一つまたは複数が適用されたものであることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１３】
まず請求項１記載の発明によれば、酸化セリウムの触媒としての能力を最大限に発揮して、排気ガスの脱臭処理を効率的に行うことができる。特に汚泥の乾燥の際に発生する排ガスのように、水蒸気が多量に含まれた状態で有機物を含む排気ガスを、高効率で分解処理することができる。
【００１４】
また請求項２記載の発明によれば、脱臭排ガスの熱を、脱臭処理前の排気ガスの昇温に供するため、排気ガスを触媒の最適作用温度にまで昇温させる際に必要とされる燃料（エネルギー）が、一般的な燃焼脱臭よりも少なくて済み、ランニングコストを低減することができる。
【００１５】
更にまた請求項３記載の発明によれば、排気ガスを確実に触媒の最適作用温度にまで昇温させることができる。
【００１６】
更にまた請求項４記載の発明によれば、脱臭排ガスの温度を上昇させることにより、この脱臭排ガスを熱源とした、熱交換器における排気ガスの温度上昇を所望のものとすることができる。
【００１７】
更にまた請求項５記載の発明によれば、脱臭素子の機能低下を回避して脱臭装置の稼働率を良好なものとすることができる。
特にダストが発生し易い、汚泥等を乾燥した際に発生する排気ガスの脱臭処理を効率的に行うことができる。
【００１８】
更にまた請求項６記載の発明によれば、脱臭素子に対して、一定量以上のダストが付着したことを確実に検知することができ、これに基づいて再生機構を稼働させることにより、脱臭装置の稼働率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】脱臭装置を示す骨格図である。
【図２】再生機構を具えた脱臭装置を示すブロック図である。
【図３】構成機器のレイアウトを異ならせた脱臭装置を示すブロック図である。
【図４】形態を異ならせた二種の脱臭素子を示す斜視図である。
【図５】触媒ユニットに供給する排気ガスの触媒入口温度−脱臭効率特性を示すグラフである。
【図６】従来より行われている燃焼による脱臭処理を行う脱臭装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の排気ガスの脱臭装置の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の排気ガスの脱臭装置１（以下、脱臭装置１と称す）について、基本となる実施例の構成を説明した後、その作動態様について説明する。
まず前記脱臭装置１は図１に示すように、乾燥機や焼却炉等から排出された排気ガスＧ０の脱臭処理を行うための装置であって、触媒５５ｂが有する触媒作用によって、排気ガスＧ０に含まれる有機物を低温で酸化および／または分解し、予熱炉３等によりダストの付着した触媒５５ｂを再生して、脱臭排ガスＧ１とする装置である。
なお本発明において前記触媒５５ｂは、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）が採用されるものであり、このものは、詳しくは後述するが、し尿汚泥等の乾燥の際に発生する、多量の水蒸気が混入している排気ガスＧ０を、高効率で脱臭処理することができる物質である。
【００２２】
具体的には前記脱臭装置１は一例として図１に示すように、熱交換器２、予熱炉３及び触媒ユニット５を具えて成るものである。
まず前記熱交換器２は、筐体２０内に管路２１が配され、筐体２０の外周部に流入口２２、流出口２３、流入口２４、流出口２５が形成され、流入口２２から供給された排気ガスＧ０が管路２１を通過して流出口２３から排出される際に、管路２１の外側に位置する熱媒との間で熱交換を行うことにより、管路２１内を流れる流体（排気ガスＧ０）の昇温等を行う温度調整機構である。なお前記筐体２０には流入口２４から熱媒が供給され、この熱媒は流出口２５から排出される。
【００２３】
次に前記予熱炉３は、一例として燃焼炉３０にバーナ３１を具えて成るものであり、バーナ３１によって燃料を燃焼させて発生した熱によって、燃焼炉３０内に供給される排気ガスＧ０の昇温を行う温度調整機構である。なお前記燃焼炉３０には流入口３２及び流出口３３が形成される。
因みに前記予熱炉３以外にも、脱臭装置１の構成要素ではない燃焼炉、焼却炉、脱臭炉あるいは電気ヒータ等を温度調整機構として適用することもできる。
【００２４】
次に前記触媒ユニット５は、筐体５０の外周部に供給口５１、排出口５２が形成されるとともに、筐体５０内に、支持基材５５ａに触媒５５ｂが担持されて成る脱臭素子５５が具えられて成るものである。
すなわち供給口５１から筐体５０内に供給された排気ガスＧ０に含まれる臭気成分（有機物）は、触媒５５ｂと接触することにより、触媒５５ｂが有する触媒作用によって低温酸化され、ＣО2 、Ｈ2 О等に変化することとなる。
【００２５】
なお前記触媒５５ｂとしては酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）のみが採用される。
また前記支持基材５５ａとしては、一例として図４（ａ）に示すように、ハニカム状のセラミックスが採用されるものであり、酸化セリウム粉末（淡黄色粉末）と水とバインダーとを混合して調製されたスラリーに対し、前記支持基材５５ａを浸漬させ、その後、乾燥、焼成することにより、支持基材５５ａの表面に触媒５５ｂが担持された脱臭素子５５が形成される。
また前記酸化セリウム粉末（淡黄色粉末）を、バインダーとともに水で混練し、乾燥、焼成して得られたペレット状の脱臭素子５５Ｐを用いることもできる。この場合、脱臭素子５５Ｐは図４（ｂ）に示すように、金網５３ａとフレーム５３ｂとを具えて成るケージ５３に収容された状態で筐体５０内に配されることとなる。
【００２６】
なお前記酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）には、最適作用温度域が存在するものであり、排気ガスＧ０の温度をこの最適作用温度域として脱臭素子５５に接触させることにより、酸化反応を促すようにする。
図５に示すグラフは、し尿汚泥を乾燥させた際に発生する排気ガスＧ０（含有水蒸気量：０．５ｋｇ−Ｈ2 О／ｋｇ−ドライガス）を本発明の脱臭装置１を用いて脱臭処理を行い、触媒温度（排気ガスＧ０の温度）を異ならせたときの脱臭効率の変化を示したものである。
このグラフより、３００℃以上で脱臭効率が上がっていることが確認されるものであり、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）をし尿汚泥を乾燥させた際に発生する排気ガスＧ０の脱臭処理に適用する場合、反応温度（排気ガスＧ０の温度）を３００℃以上とすることが好ましい。
更に３５０℃を超える反応温度においても良好な脱臭効率が得られることを確認しているが、予熱炉３による昇温に消費される燃料は反応温度にほぼ比例して増加し、また、連続的な高温に耐える装置の必要性から装置のイニシャルコストが高くなる。そのため、反応温度としては３５０℃以下であることが望ましい。
なお脱臭効率は、排気ガスＧ０の含有水蒸気量が０．２〜０．５ｋｇ−Ｈ2 О／ｋｇ−ドライガスの範囲のガスの場合において、同じ結果であることが確認されている。
ここで前記脱臭効率とは、触媒ユニット５に流入する排気ガスＧ０の臭気濃度をＡとし、触媒ユニット５から流出する脱臭排ガスＧ１の臭気濃度をＢとすると、（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００［％］で算出した値である。
【００２７】
そして前記熱交換器２における流出口２３と、予熱炉３における流入口３２との間は管路によって接続されるものであり、更に予熱炉３における流出口３３と、触媒ユニット５における供給口５１との間は管路によって接続されるものであり、この管路には温度センサＴが設けられる。
更に前記触媒ユニット５における排出口５２が、熱交換器２における流入口２４と管路によって接続されることにより、脱臭装置１が構成されることとなる。
【００２８】
本発明の脱臭装置１は、一例として上述したように構成されるものであり、以下その作動態様について図１を参照しながら説明する。
〔熱交換〕
まずブロワ８によって脱臭装置１に供給された排気ガスＧ０（一例として２００℃）は、熱交換器２に供給され管路２１を通過する際に脱臭排ガスＧ１（一例として３００℃）との間で熱交換が行われ、２５０℃となって予熱炉３に送られる。
【００２９】
〔予熱〕
予熱炉３においては、温度センサＴの検出値に基づいて、制御装置１０によってバーナ３１の燃焼度が調節され、排気ガスＧ０の昇温が行われるものであり、この実施例では一例として２５０℃の排気ガスＧ０を３００℃にまで昇温する。
【００３０】
〔脱臭処理〕
次いで排気ガスＧ０は触媒ユニット５に送られ、ここで脱臭素子５５と接触し、その表面に担持されている触媒５５ｂの作用によって脱臭処理が施され、臭気成分が所定値以下（一例として臭気指数３０以下）に除去された脱臭排ガスＧ１となる。
【００３１】
〔熱回収〕
次いで脱臭排ガスＧ１は熱交換器２に送られ、ここで管路２１内に位置する排気ガスＧ０との間で熱交換が行われ、一例として２５０℃に温度が低下した状態で流出口２５から外部に放出される。
【００３２】
以上のように本発明の脱臭装置１においては、排気ガスＧ０を触媒ユニット５に供給するにあたって、触媒５５ｂ（酸化セリウム）の能力を最大限に発揮できる温度に温度調整することができるため、排気ガスＧ０の脱臭処理を効率的に行うことができる。更に排気ガスＧ０の温度調整を行うにあたっては、熱交換器２によって脱臭排ガスＧ１の熱を回収し、この熱により排気ガスＧ０の昇温が行われるため、予熱炉３における排気ガスＧ０の昇温が少なくて済むようになり、このためバーナ３１の燃焼を抑えて燃料を節約することができるものである。
また触媒５５ｂ（酸化セリウム）の特性により、し尿汚泥等を乾燥処理した際に発生する排気ガスＧ０のように水分が多く含まれている排気ガスＧ０を、高効率で分解処理することができる。
【００３３】
〔触媒機能を再生するための再生機構を具えた実施例〕
次に、触媒ユニット５における脱臭素子５５に対して付着したダストを除去することにより、脱臭素子５５の再生を行うための再生機構を具えた実施例を説明する。
前記排気ガスＧ０には、乾燥機や焼却炉からのダストが含まれており、このダストは脱臭素子５５に付着する。特に汚泥乾燥時の排気ガスＧ０のダスト中には有機物が多量に含まれるので、ダストも臭気を発生している。この臭気は触媒５５ｂにより脱臭されるが、ダスト濃度としてはおよそ０．２ｇ／ｍ3 Ｎであるため、長時間の乾燥や焼却の運転を続行すれば脱臭素子５５へのダストの付着が増加し、脱臭素子５５と臭気成分の効率的な接触が阻害されたり、排気ガスの通過が妨げられて脱臭が不十分になるのみならず、脱臭運転が困難になることもある。これを防ぐために、ダストの付着をセンサにより監視し、適宜なタイミングで脱臭素子５５を加熱してダストを燃焼し、脱臭素子５５を再生する。
具体的には図２に示すように、触媒ユニット５の周辺にダストセンサ７が設けられるものであり、前記ダストセンサ７は、臭気センサ７１、圧力センサ７２、温度センサ７３、接触センサ７４または光学センサ７５、７６のいずれか一つまたは複数が採用される。
まず前記臭気センサ７１は、金属酸化物半導体等を素子とするものであって、臭気濃度を測定するためのセンサである。この実施例では排出口５２付近に臭気センサ７１を設置するとともに、臭気濃度の測定値に基づいて、制御装置１０によって臭気指数を算出するようにした。そしてこの臭気指数が基準値（一例として２７）以上になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３４】
また前記圧力センサ７２は、受圧ダイヤフラム等の感圧素子によって二点間の圧力差（圧力損失）を測定するためのセンサである。この実施例では排出口５２と供給口５１との間に圧力センサ７２を設けるようにした。そしてこの圧力損失が基準値以上になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３５】
また前記温度センサ７３は、熱電対等によって温度を測定するためのセンサであり、この実施例では脱臭素子５５に感温素子が接触するようにして設けられるようにした。そしてこの温度が基準値以下になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３６】
また前記接触センサ７４は、機械的接触によってダストの付着量を感知するためのセンサであり、この実施例では脱臭素子５５に接触素子が当接するようにして設けられるようにした。そしてダストの付着量が基準値以上になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
【００３７】
また前記光学センサ７５は、脱臭素子５５における排気ガスＧ０の流入する面を光学的に臨むセンサであり、この実施例では検出部が脱臭素子５５に非接触で臨むようにして設けられるようにした。そして脱臭素子５５における排気ガスＧ０の流入する面から放射される特定波長の光の強度が規準値以下になった時点で、制御装置１０によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したものと判断される。
また、前記光学センサ７６は、脱臭素子５５の排気ガスＧ０の流入する経路に具えられた光学センサ７６ａ及び、脱臭素子５５により脱臭された脱臭排ガスＧ０の流入する経路に具えられた光学センサ７６ｂであり、それぞれの経路のガス中のダスト濃度を測定するためのセンサである。光学センサ７６ａで測定されるダスト濃度と、光学センサ７６ｂで測定されるダスト濃度の差が規準値以上になった時点で、脱臭素子５５にダストの付着量が増大したものとして制御装置１０により判断される。
【００３８】
そして上述した各ダストセンサ７によって一定量以上のダストが脱臭素子５５に付着したことが検知されると、制御装置１０によって脱臭素子５５の再生が行われる。
具体的にはバルブＢが切り替えられて外気Ａが脱臭装置１に取り込まれ、この外気Ａは予熱炉３において４００℃以上、６００℃以下に昇温された後、触媒ユニット５に供給される。
触媒ユニット５においては、脱臭素子５５に対して高温となった外気Ａが触れた際に、ダストが燃焼して高温酸化され、ＣО2 、Ｈ2 О等に変化することとなる。この結果、脱臭素子５５に付着していたダストが除去され、脱臭素子５５の触媒機能が再生する。なおダストには灰分等も含まれるが、この再生により脱臭素子５５に残留付着していることはない。
【００３９】
尚、上述した脱臭素子５５の再生は、汚泥等を乾燥する運転や焼却する運転を停止した状態で行われるが、バルブＢを切り替えずに汚泥を乾燥する運転や、焼却する運転を続行したままの状態で行うこともできる。
すなわち、図２においては、予熱炉３で排気ガスＧ０を一般的な燃焼脱臭温度である６５０℃まで昇温することにより、燃焼脱臭を行いながら脱臭素子５５の再生を行うことができる。
このような方法によれば、汚泥等を乾燥する運転や焼却する運転を停止するために必要な時間や再起動のために必要な時間と重油などの燃料が不要になるため、より効率的な乾燥運転、あるいは焼却運転が行える。
【００４０】
上述したように、この実施例で示した脱臭装置１は、触媒ユニット５の機能低下を回避して稼働率を良好なものとすることができるものである。
特にダストが発生し易い、し尿汚泥や下水汚泥を乾燥した際に発生する排気ガスＧ０の脱臭処理を効率的に行うことができる。
なお図２では触媒素子５５の再生機構の説明を主たるものとしたため、図１で示した温度センサＴを記載していないが、実際の運転にあっては、これらを設けるとともに上述した基本となる実施例と同様に、温度センサＴの検出値に基づいて、制御装置１０によってバーナ３１の燃焼度が調節されるものである。
なお触媒ユニット５に付着したダストを除去し触媒機能を再生するための再生機構としては、ダストを吹き飛ばすエアパージ機構を採用することもできる。
【００４１】
〔レイアウトを変更した実施例〕
次いで脱臭装置１を構成する機器のレイアウトを異ならせた実施例を説明する。図３に示す実施例は、排気ガスＧ０（脱臭排ガスＧ１）の流れ順に、熱交換器２、触媒ユニット５、加熱炉６、熱交換器２を配置して脱臭装置１を構成したものである。
ここで加熱炉６とは、前記予熱炉３と同様の機器であり、一例として燃焼炉６０にバーナ６１を具えて成るものであり、バーナ６１によって燃料を燃焼させて発生した熱によって、脱臭排ガスＧ１の昇温を行うための加熱機構である。なお前記燃焼炉６０には流入口６２及び流出口６３が形成される。
因みに前記加熱炉６以外にも、燃焼炉、焼却炉、脱臭炉あるいは電気ヒータ等を加熱機構として適用することもできる。
【００４２】
そして熱交換器２の流出口２３と触媒ユニット５の供給口５１との間が管路によって接続される。また触媒ユニット５の排出口５２と加熱炉６の流入口６２との間が管路によって接続される。更に加熱炉６の流出口６３と熱交換器２の流入口２４との間が管路によって接続されるとともに、この管路に温度センサＴが具えられる。
【００４３】
この実施例で示す脱臭装置１は、一例として上述したように構成されるものであり、以下その作動態様について説明する。
〔熱交換〕
まずブロワ８によって脱臭装置１に供給された排気ガスＧ０（一例として２００℃）は熱交換器２に供給され、ここで流入口２４から供給される脱臭排ガスＧ１（一例として４００℃）との間で熱交換が行われ、一例として３００℃に温度が上昇した状態で流出口２３から触媒ユニット５に送られる。
【００４４】
〔脱臭処理〕
次いで排気ガスＧ０は触媒ユニット５において脱臭素子５５と接触し、その表面に担持されている触媒５５ｂの作用によって脱臭処理が施され、臭気成分が所定値以下（一例として３０以下）に除去された脱臭排ガスＧ１となって加熱炉６に送られる。
【００４５】
〔加熱〕
次いで加熱炉６においては、温度センサＴの検出値に基づいて、制御装置１０によってバーナ６１の燃焼度が調節され、脱臭排ガスＧ１の昇温が行われるものであり、この実施例では一例として３００℃の脱臭排ガスＧ１を４００℃にまで昇温するようにした。そしてこの脱臭排ガスＧ１は上述したように熱交換器２において排気ガスＧ０を昇温（温度調整）するための熱源として供された後、３００℃に温度が低下した状態で外部に排出される。
【００４６】
因みにこの実施例で示した脱臭装置１において脱臭素子５５の再生を行うためには、図示しない外気がブロワ７８により脱臭装置１に取り込まれ、この外気が熱交換器２に供給され、ここで流入口２４から供給される高温ガスとの間で熱交換が行われて、４００℃以上、６００℃以下に昇温し、この外気を触媒ユニット５の供給口５１に供給するようにすればよい。また、外気を取り込まずに、且つ、乾燥運転や焼却運転を続行したままで再生を行う手段として、熱交換器２の流出口２３から流出する排気ガスＧ０の温度が４００℃以上、６００℃以下になるようにし、且つ、加熱炉６に流入するガスを６５０℃以上に昇温するように運転を行うことにより、燃焼脱臭を行いながら触媒ユニット５の再生を行うことができる。
【００４７】
なお上述した複数の実施例は、本発明の好適な実施例の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、触媒ユニット５を二基以上具え、脱臭処理を行いながら、再生処理を行うことができるように構成した場合には、脱臭装置１を停止させることなく運転することが可能となる。
また、以上の説明で述べた排気ガスＧ０は、乾燥排気ガスなどの比較的低温のガスであるため温度調整として昇温が行われたが、焼却炉排気ガス等、触媒５５ｂの最適作用温度よりも高温の排気ガスＧ０である場合には、温度調整として降温が行われる。
具体的には、熱交換器２によって高温の排気ガスＧ０と外気空気との間で熱交換を行うことにより、排気ガスＧ０の温度を触媒５５ｂの最適作用温度まで降温させてから触媒ユニット５に供給される。また、排気ガスＧ０に外気空気を混合してガスの温度を触媒５５ｂの最適作用温度に降温してから触媒ユニット５に供給してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 脱臭装置
２ 熱交換器
２０ 筐体
２１ 管路
２２ 流入口
２３ 流出口
２４ 流入口
２５ 流出口
３ 予熱炉
３０ 燃焼炉
３１ バーナ
３２ 流入口
３３ 流出口
５ 触媒ユニット
５０ 筐体
５１ 供給口
５２ 排出口
５３ ケージ
５３ａ 金網
５３ｂ フレーム
５５ 脱臭素子
５５Ｐ 脱臭素子
５５ａ 支持基材
５５ｂ 触媒
６ 加熱炉
６０ 燃焼炉
６１ バーナ
６２ 流入口
６３ 流出口
７ ダストセンサ
７１ 臭気センサ
７２ 圧力センサ
７３ 温度センサ
７４ 接触センサ
７５ 光学センサ
７６ 光学センサ
７６ａ 光学センサ
７６ｂ 光学センサ
８ ブロワ
１０ 制御装置
Ａ 外気
Ｂ バルブ
Ｇ０ 排気ガス
Ｇ１ 脱臭排ガス
Ｔ 温度センサ
１００ 脱臭炉
１０１ バーナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥機や焼却炉の排気ガスの脱臭処理を行う装置であって、この装置は、酸化セリウムを有する脱臭素子を具えた触媒ユニットを用い、ダストを含む排気ガス中の有機物を酸化および／または分解した脱臭排ガスとするものであり、前記排気ガスを触媒の最適作用温度に温度調節した状態で、前記触媒ユニットに供給するための温度調整機構を具えたことを特徴とする排気ガスの脱臭装置。
【請求項２】
前記温度調整機構は、触媒ユニットから排出された脱臭排ガスから熱を回収する熱交換器であることを特徴とする請求項１記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項３】
前記温度調整機構は、熱交換器において昇温された排気ガスを、更に昇温するための予熱炉を具えたものであることを特徴とする請求項２記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項４】
前記触媒ユニットと熱交換器との間には、脱臭排ガスを昇温するための加熱炉が具えられていることを特徴とする請求項２記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項５】
前記脱臭素子に対して、一定量以上のダストが付着したことを検出するためのダストセンサと、脱臭素子に付着したダストを除去して触媒機能を再生するための再生機構とを具えたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項６】
前記ダストセンサは、臭気センサ、圧力センサ、温度センサ、接触センサまたは光学センサのいずれか一つまたは複数が適用されたものであることを特徴とする請求項５記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項１】
乾燥機や焼却炉の排気ガスの脱臭処理を行う装置であって、この装置は、酸化セリウムを有する脱臭素子を具えた触媒ユニットを用い、ダストを含む排気ガス中の有機物を酸化および／または分解した脱臭排ガスとするものであり、前記排気ガスを触媒の最適作用温度に温度調節した状態で、前記触媒ユニットに供給するための温度調整機構を具えたことを特徴とする排気ガスの脱臭装置。
【請求項２】
前記温度調整機構は、触媒ユニットから排出された脱臭排ガスから熱を回収する熱交換器であることを特徴とする請求項１記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項３】
前記温度調整機構は、熱交換器において昇温された排気ガスを、更に昇温するための予熱炉を具えたものであることを特徴とする請求項２記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項４】
前記触媒ユニットと熱交換器との間には、脱臭排ガスを昇温するための加熱炉が具えられていることを特徴とする請求項２記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項５】
前記脱臭素子に対して、一定量以上のダストが付着したことを検出するためのダストセンサと、脱臭素子に付着したダストを除去して触媒機能を再生するための再生機構とを具えたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の排気ガスの脱臭装置。
【請求項６】
前記ダストセンサは、臭気センサ、圧力センサ、温度センサ、接触センサまたは光学センサのいずれか一つまたは複数が適用されたものであることを特徴とする請求項５記載の排気ガスの脱臭装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９２９１０（Ｐ２０１１−９２９１０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５１８５４（Ｐ２００９−２５１８５４）
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（０００１４９３１０）株式会社大川原製作所 (64)
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（０００１４９３１０）株式会社大川原製作所 (64)
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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