湿式同时除害、除尘气体 处理装置和方法 本发明涉及一种十字流型湿式同时除害、除尘气体处理装置和方法。
以往，用于气体处理装置的填充塔，一直沿用液体下降、气体上升型的除害、除尘方式。然而，此种方式在小液流量、小气流量的情况下已进入液阻区域，难于充分地洗净目标气体。
不过，日本专利公报特开昭50-104436号所公开的发明，使用液体下降、气体下降的并流式填充塔，解决了上述难点，能有效地用于大量不纯物的除害、除尘，但对尚残留少量不纯物的气体却不能完全除害、除尘。
因此，保持通过填充层截面的较低的气流速度、而且为了防止媒尘附着于填充物上而使用足够的液流量进行清洗，需要庞大的向下流的液流量和用地面积，不宜工业化。
日本工业新闻社发行的“新化学工业讲座”▲2-2卷，第12页(1957年1月12日发行)《冷水塔》所记载的十字流型水平冷水塔、目的在于用空气来冷却水，不是除去空气中的细微的媒尘。因此考虑到冷却效果，设计成风速在每秒1米以上，并没有用填充物表面的水膜完全捕捉住气体中的尘埃的想法。其结果是，没有“气流截面积/液流截面积”大于5这一要求。
如图3所示，通常的对流或并流填充塔式清洗装置，气流速度在每秒100cm以上，而且，气流面积/液流面积＝1，不能完全除害、除尘。
日本专利公报特公开3-7410号所记载的发明是用于隧道工程的，其结果是液体下降、气体上升型的。
另外，日本专利公报特公开6-28691号所记载的发明，是关于水中垃圾的再循环方式的，与本发明目的有所不同。
再有，日本专利公报特公开6-55252号所记载的发明，是将多个片状滤网的过滤孔的位置相互错开设置的，它也与本发明无关。
本发明是要提供一种气体处理装置和方法，使其能完全捕捉住现有的被污染气体中的污染物质和尘埃、达到完全除害、除尘的效果。
本发明的十字流型气体处理装置的特点是：在气体处理装置的上部设置除害、除尘液喷洒器，使其由多个朝向下方的喷嘴喷洒除害、除尘液，该气体处理装置的前后为由金属网、多孔板等具有许多开口部的平面所构成的填充室，其内部填满具有许多空间的填充物，从上述除害、除尘液喷洒器喷洒的喷洒液，对着填充室的截面均匀地进行喷洒，从上述气体处理装置的前面导入被污染气体，使通过了上述填充室的洁净气体从上述气体处理装置的后面强制排出，用于气体通过的截面积和用于喷洒液通过的截面积的比至少在5以上，气流速度在每秒100cm以下，最好是每秒1cm至100cm，能使至少5吨/m
2·hr以上、最好是10至100吨/m
2·hr的大量的除害、除尘喷洒液向下流。并且，十字流气体处理方法的特征是：
在气体处理装置的上部设置除害、除尘液喷洒器，使其由多个朝向下方的喷嘴喷洒除害、除尘液，该气体处理装置的前后为由金属网、多孔板等具有许多开口部的平面所构成的填充室，其内部填满具有许多空间的填充物，从上述除害、除尘液喷洒器喷洒的喷洒液，对着填充室的截面几乎均匀地进行喷洒，从上述气体处理装置的前面导入被污染气体。使通过了上述填充室的洁净气体从上述气体处理装置的后面强制排出，用于气体通过的截面积和用于喷洒液通过的截面积的比至少在5以上，气流速度在每秒100cm以下，而且，使每个填充室截面至少在5吨/m
2·hr以上、最好是10至100吨/m
2·hr的、含有大量脱硫、脱氮作用的除害、除尘喷洒液向下流。
以下依据附图对本发明进行说明。
图1是从前面看本发明装置的主视图。
图2是从侧面看本发明装置的侧视图。
图3所示是本发明装置的废气处理系统一具体例子的模型图。
图4是通常的填充塔式清洗装置模型地侧视图。
在图1和图2所示的本发明的气体处理装置中，除害、除尘用液循环罐1中的除害、除尘用碱溶液，在经过循环泵2、导管3之后，由位于本发明气体处理装置上部的除害、除尘碱溶液喷洒器4，从在填充室8的上部朝下方设置的多个喷嘴5、5中喷洒出来。
在本发明的气体处理装置填充室8的前后，设有金属网、多孔板等具有许多开口部的平板6和7，而且，在填充室8的上面设有多个喷嘴5、5…，该填充室8的内部充满了填充物(例如可以使用商品名为麦克马洪填料(マクマホン)、马鞍形填料(サドル)、泰勒填料(テラレツト)等填料)。该填充8被填充物所充满，其填充物的表面积最好在150m
2/m
3以上。
除害、除尘用碱性喷洒液由多个喷嘴5、5…对着该填充室8的空间断面大致均匀地进行喷洒。
连接填充室8和除害、除尘用循环罐1的部分9，由于设置成流路没有节流，所以喷洒液不会充满填充室8的内部，留下很多空间，顺着流入填充物间。
填充室8、其用于被污染气体通过的填充室8的纵截面面积和用于除害、除尘用碱性喷洒液向下流的横截面面积的比(参照图1和图2)，即
A×C/B×C＝A/B的值至少在5以上，最好在7以上100以下，更希望在10以上50以下
其中A：填充室的高度，B：填充室的进深，C：填充室的横宽。
因此，在A/B的值小于5的情况下，相对碱性喷洒液的被污染气体的量不足，经济性不好，在该值超过100的情况下，碱性喷洒液不足，不能充分达到目标程度的对被污染气体的除害、除尘。
除害、除尘气体处理装置能使用这样的量的喷洒液，即，使用的除害、除尘用碱性喷洒液不光是充分润湿填充物的表面，而且能完全洗掉附着在表面的媒尘所必需的大量的、每个填充室8横截面在5吨/m
2·hr以上、最好在10吨/m
2·hr以上、更希望达到20吨/m
2·hr以上甚至100吨/m
2·hr左右的喷洒液。
除害、除尘用碱性喷洒液的用量在每个填充室断面小于5吨/m
2·hr的情况下，除害、除尘效果不好，而且不能完全洗掉附着在填充物上的媒尘。另外，在喷洒量超过100吨/m
2·hr的情况下，除害、除尘的程度并不与喷洒液流量的增加成相应比例地增加，所以经济性不好。
上述碱性喷洒液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化钙、氢氧化镁等，可以使用pH8乃至14程度的水溶液。
要进行除害、除尘的被污染气体10，由导管11导入设置在金属网或多孔板6的前方的分散压力室12，在这里全面、均匀地被分散开，然后钻到填充室8中。
由于在填充室8的内部，填满了表面被完全润湿了的填充物，所以被污染气体在通过时多次与填充物的被润湿的表面相接触，有害气体被除害，媒尘被填充物表面的水膜捕捉、吸附。这种情况下，被污染气体通过填充室8的速度在100cm/sec以下，最好在30cm/sec以下，更希望在20cm/sec以下。此能捕捉到微米直径、甚至达到亚微米直径范围的媒尘。
当被污染气体通过填充室8的速度超过100cm/sec时，不能充分除害、除尘，另外，在该速度不足1cm/sec的情况下，不够作为目标的被污染气体的处理量，经济性不好。
通过了填充室8的、除害、除尘后的洁净的排出气体15、穿过金属网或多孔板7，再次在集气室13会集，从排气管14被强制排出。
总之，填充室8的截面积和用于除害、除尘用碱性喷洒液向下流的截面积的比值，至少在5以上。
另外，在填充室8，所用的除毒、除尘用碱性喷洒液的用量是L/S≥5吨/m
2·hr。
其中：L：液体向下流的量[吨/m
2·hr]，
S：液体向下流的截面积[m
2]。
另外，通过填充室8的截面的气流速度在100cm/sec以下。
图1和图2是有效高度为10m、有效长为1m、有效宽度为0.5m的除害、除尘塔。塔中的填充室8的前后由多孔板6、7所构成。其中充填有日本日铁化工机(株)制造的泰勒(テラレツト)填料S-O型，在塔的下部，高度为3m的除害、除尘用循环罐1接收一边润温填充部、一边雨点般淋下来的pH10的氢氧化钠溶液。用循环泵从填充塔上部均匀地喷洒上述氢氧化钠溶液。其液流量为18吨/hr。即，是36吨/m
2·hr的液流量。
使包含因乙炔没完全燃烧而产生的石墨烟子为0.5g/m
3和HCl100ppm的常温污染空气10以0.7m
3/sec的流速，由多孔板6、从填充层前面朝背面均匀地流过。空气流速是7cm/sec。通过多孔板7之后的洁净空气15中的石墨烟子尘埃的浓度是0.007g/m
3，HCL浓度在1ppm以下，未能检测出来。
即使连续运转10天后也未能发现媒尘向泰勒(テラレツト)S-O填料上固着。
使用有效高度为6m之外的、使与图1和图2所记载的相同的装置，采用产业废弃物，用回转窑式焚烧炉进行焚烧，抽出一部分生成的排出气体，使HCl 300ppm、SO
x100ppm、NO
x250ppm、包含媒尘0.10gr/Nm
3的排出气体从导管11、经过分散压力室、以30Nm
3/min的比例、横向均匀地流过高度为6m、横宽为1m、进深为0.5m的S-O型泰勒填充层。
通过上部孔部5，使pH13的氢氧化钠水溶液从截面积0.5m
2(1m×0.5m)的填充层的上部，以18吨/hr的比例向下流。
在通过填充室后的气体中，检测不出HCL、SO
x，NO
x浓度是100ppm。
媒尘浓度是0.02gr/Nm
3，在填充塔的压力损失是10mm水柱。
图3所示是本发明装置的废气处理系统一具体例子的模型图。
高温燃烧废气A由导管18从气液并流填充塔19上部20导入，下降至充满填充材料的填充室21。
同时，清洗液贮留室22中的碱性清洗液，由循环泵23通过清洗液导管24输送，从气液并流填充塔19上部25象下雨般淋下来。
通过该气液并流填充塔19的、在某种程度上被清洗过的燃烧废气B，由导管26经气液十字流接触型填充塔27的导入口28，再从填充室29的前侧面36导入，送向填充室29。
其结构为：通过循环泵32、清洗液导管33从清洗液贮留室31送出的碱性清洗液，从气液十字流接触型填充塔27的上部34导入，使其从填充了填充材料的填充室29的上部整个面上大致均匀地向下流。
通过充满填充材料的填充室29的前侧面30的燃烧废气B，在填充室29中与被碱性清洗液润湿了的填充材料相接触，且被清洗，从填充室29的后侧面35排出，成为洁净气体C，经排出口36、导管37、导引风机38、导管39，从烟筒40排放到大气中。
重新调整过的清洗液由导管41输送、贮留于清洗液贮留室31，由循环泵32用导管42送向气液十字流接触型填充塔27的上部34，循环使用于气液十字流接触型填充塔27，另外，一部分送向气液并流填充塔19下部的清洗液贮留室22，循环使用于气液并流填充塔19。
碱性清洗液循环使用的结果是，当碱浓度减小时，由导管43排出。
在气液并流型填充塔19中，以循环液流量10吨/hr使pH10的氢氧化钠溶液从25向下流的、截面积为1m
2、有效高度为4m、填充室中充满了S-O型泰勒填料。使焚烧产业废弃物等产生的高温燃烧废气A从18以气流速度150cm/sec、使1000℃的高温废气A通过气液并流型填充塔19。在此处，与清洗液接触，由于伴随水蒸发的绝热冷却，气体温度下降至大约60℃。
当初的HCL浓度是1400ppm、媒尘浓度是3g/Nm
3、NO
x浓度是300ppm。
废气A作为通过填充塔19之后的气体B，HCl浓度是1ppm、媒尘浓度是0.1g/Nm
3，NO
x浓度是280ppm(干基准)。
而且，气体B由导管26输送以气流速度10cm/sec通过充满了S-O型泰勒填料的气液十字流接触型填充塔27。
气液十字流接触型填充塔27，其液流通过的纵截面面积是1m
2，气流通过的横截面面积是15m
2、有效高度是15m，清洗液循环流量是10吨/hr。
废气通过气液十字流接触型填充塔27的除害、除尘塔，经导引风机38、从烟筒40排放到大气中。
洁净气体C中的HCL浓度在1ppm以下(检测界限)，媒尘浓度是0.01g/m
3，NO
x浓度是90ppm(干基准)。
图4是通常的填充塔式清洗装置模型的侧视图。
图4类似于有效高度为10m的实施例1所使用的装置，是气液对流式的除害、除尘塔。塔的填充室8用日本日铁化工机(株)制造的泰勒填料S-O型填充，在塔的下部，高3m的除害、除尘用循环罐1接收一边润湿填充部一边雨点般淋下来的pH10的氢氧化钠溶液。靠循环泵2从填充塔上部的除害、除尘碱性溶液喷洒器4均匀地喷洒上述氢氧化钠溶液。其液流量是18吨/hr，即是36吨/m
2·hr的液流量。
使包含因乙炔不完全燃烧而产生的石墨烟子0.5g/m
3和Hcl 100ppm的常温空气10以0.7m
3/sec的流速，从填充塔的上部17均匀地向下方流。空气流速是140cm/sec。通过填充塔后的洁净空气中的残留HCl浓度在1ppm以下，未能检测出来。然而石墨烟子尘埃浓度停留在0.04g/m
3。
连续运转10天后也未能发现媒尘向泰勒S-O型填料上附着。
在图3，从16导入上述混合空气，使其从填充室8的下方向上流动，从17排出，其它条件都相同，在这种情况下，碱性溶液产生溢流，妨碍了碱性喷洒液向下流动。
使用类似图3所记载的、有效高度为6m的对流式或并流式除害、除尘塔，使包含HCl 300ppm、SO
x100ppm。NO
x250ppm、媒尘0.10gr/Nm
3的被污染气体，以30Nm
3/min的比例从塔下部导入口16(根据情况的不同有时为排气口)导入，从下部向上部均匀地流过高度为6m、横宽为1m、进深为0.5m的S-O型秦勒填料填充层8，从上部排气口(根据情况的不同有时为导入口)17排出。
在使pH13的氢氧化钠水溶液以18吨/hr的比例均匀地从截面积为0.5m
2的填充塔8的上部向下流时，液体并不向下流，反而向上部喷起。
在将向下流的液流量减少至9吨/hr时，填充塔上下的压力差为600m水柱，未能检测出气体中的HCl，SO
x浓度为40ppm、NO
x浓度是150ppm，媒尘浓度是007gr/Nm
3，洁净状态不够。
由于本发明是上述那样的装置，所以与以往的被污染气体的分离装置相比，不仅能除去包含SO
x、NO
x气体的酸性物质等化等物质，而且能以极高的比例除去微米直径的、甚至达到亚微米直径领域的媒尘，具有以往预想不到的优异效果。