CN105263604A - 含水分气体的杂质除去装置及杂质除去*** - Google Patents

含水分气体的杂质除去装置及杂质除去*** Download PDF

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Abstract

本发明的杂质除去装置具备：内置填充材料的冷却器(50)，其具有：具有冷却空间(51)的冷却器本体(52)、与冷却空间(51)的内部下侧连通的气体入口(54)、与冷却空间(51)的内部上侧连通的气体出口(55)、配置于冷却空间(51)内部的气体入口(54)与气体出口(55)之间且使来自冷却流体入口(56)的冷却流体(57)在冷却空间(51)内循环后从冷却流体出口(58)导出的冷却管(59)、和以将冷却空间(51)内的气体入口(54)与气体出口(55)之间上下分隔的方式配置的填充材料(61)；在冷却空间(51)内上部具备的喷嘴(63)；通过泵(66)将来自在冷却空间(51)的内底部的废液池(62)上具备的废液出口(64)的废液(D)供给至喷嘴(63)进行喷射的废液循环装置(68)；和在废液(D)中添加碱剂(69)的碱剂添加装置(70)。

Description

含水分气体的杂质除去装置及杂质除去***
技术领域
本发明涉及除去含水分气体所含有的杂质的含水分气体的杂质除去装置及杂质除去***。
背景技术
在从燃烧装置或反应装置等排出的气体中含有必须除去的杂质。例如，作为降低被认为是地球变暖的原因之一的二氧化碳(CO2)的排放量的技术之一，研究了氧燃烧装置，关注于对煤粉进行氧燃烧的煤炭焚烧炉。对于该煤炭焚烧炉，研究以下方法：通过使用氧代替空气作为氧化剂，生成以二氧化碳(CO2)为主体的废气，通过将这种高二氧化碳浓度的的废气压缩、冷却，制成液化二氧化碳，通过船、车辆等输送设备将这种液化二氧化碳输送至目的地并贮藏于地下，或者升高液化二氧化碳的压力，通过管线输送至目的地并贮藏于地下。
在这样的来自进行氧燃烧的煤炭焚烧炉的废气中，除了二氧化碳(CO2)以外，还含有来源于煤炭原料的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、汞(Hg)、氯化氢(HCl)、烟尘等杂质。这样的杂质因环境污染的问题或产生腐蚀等的问题而需要除去，另外杂质的混入会使排出的二氧化碳(CO2)的纯度降低，所以也需要除去。
在上述杂质中，硫氧化物(SOx)通过与水接触而溶解于水中形成硫酸(H2SO4)，氯化氢(HCl)溶解于水中形成盐酸，这样的显示水溶性的硫氧化物和氯化氢以及烟尘可通过水喷雾等与水接触而分离。
另一方面，在作为上述杂质的氮氧化物(NOx)中，二氧化氮(NO2)可通过与水接触而溶解于水中形成硝酸(HNO3)来分离。但是，在来自煤炭焚烧炉的废气中氧(O2)少，所以氮(N2)大部分以一氧化氮(NO)的形式存在，该一氧化氮(NO)不溶于水，所以即使进行水喷雾等也无法除去。
在上述硫酸、盐酸和硝酸中，特别是已知硫酸腐蚀废气处理装置的设备，另外已知上述微量金属汞损伤热交换器的低温的铝部件。因此，这些杂质优选在早期的阶段除去。另外，若上述杂质混入至废气中，则二氧化碳的纯度降低，所以有进行压缩、冷却以液化变得困难，用于液化的装置设备大型化的问题。因此，如进行氧燃烧的煤炭焚烧炉等那样，在产生以二氧化碳为主体的废气并处理该二氧化碳的***中，除去废气中的杂质非常重要。
因此，在进行氧燃烧的煤炭焚烧炉等中，特别是对于腐蚀成问题的硫氧化物，通过具备在目前的空气焚烧炉等中使用的由喷雾塔式或填充塔式等构成的称为湿式的脱硫装置而除去。另外，在来自进行氧燃烧的煤炭焚烧炉等的废气中产生来源于煤炭原料的氮和氮氧化物，所以在上述脱硫装置的上游具备利用催化剂式等的脱硝装置，以除去氮和氮氧化物。
已知，若设置上述湿式的脱硫装置，则在除去硫氧化物和氯化氢的同时除去烟尘，此外在也除去氮氧化物的一部分的同时，还稍微除去原本含量少的汞。另外，在即使进行上述废气处理而废气中的汞的浓度也高的情况下，考虑设置汞除去塔以通过吸附剂等除去汞。
作为废气的处理***的一个实例，有这样的废气处理***：在引导来自通过混合有富氧气体和循环废气的燃烧用气体使燃料燃烧的锅炉的废气的导管上具有集尘器和湿式的脱硫装置，具备将集尘器的下游侧的废气的一部分导入至锅炉的废气再循环导管，和将脱硫装置的下游侧的废气压缩以分离二氧化碳的CO2分离装置，并将在压缩CO2分离装置的废气的过程中分离的水分供给至在脱硫装置内循环使用的吸收液(参照专利文献1)。
另一方面，在专利文献2中，公开了氧燃烧装置的废气处理***，所述***具备：前部杂质除去装置，其由将来自氧燃烧装置的废气压缩以使该废气中的杂质为水溶性的压缩机、和将用该压缩机压缩的废气冷却以使水分凝结并排出溶解有杂质的废液的冷却器构成；和至少1段的后部杂质除去装置，其具有以比上述压缩机高的压力将废气压缩的后部压缩机和后部冷却器以排出废液。
另外，在专利文献3中，公开了二氧化碳的净化装置，所述装置具备：升高气态二氧化碳的压力的压缩器；至少1个对流的气体与液体的接触装置，其在除去氧分子和SO2的情况下，在NOx存在下，在足以将SO2转化为硫酸和/或将NOx转化为硝酸的时间、升压压力下用水清洗上述气态二氧化碳；在升压压力下将气态二氧化碳从上述压缩器向各个气体与液体的接触装置供给的导管装置；和将硫酸水溶液和/或硝酸水溶液向各个气体与液体的接触装置再循环的导管装置。
此外，在专利文献4中，公开了这样的脱尘脱硫同时处理装置：使用锅炉给水或锅炉燃烧用空气、脱硫吸收塔的出口废气或海水中的一种或多种，将含有灰分的锅炉废气冷却至40℃以下，使废气中的水分凝结，通过在灰分和凝结水的浆料中混入有石灰的脱硫吸收液除去废气中的SOx，用吸收塔罐下部的无用灰分沉降分离装置分离无用的灰分。
另外，在专利文献5中，公开了由以下工序构成的燃烧废气净化***：第1工序，通过使用漏板塔使燃烧废气与至少含有0.1克当量的碱金属碳酸盐的碱金属碳酸盐水溶液进行气液对流接触，减少燃烧废气中的硫氧化物和氮氧化物；第2工序，通过使用漏板塔使从该第1工序排出的含有二氧化碳和氮的燃烧废气与碱金属氢氧化物水溶液进行气液对流接触，将该排出气体中的二氧化碳的至少一部分转化为碱金属碳酸盐，以净化二氧化碳；和碱金属氢氧化物水溶液的再生工序，通过使在该第2工序中次生的碱金属碳酸盐与碱土金属氢氧化物反应，分离生成的碱土金属碳酸盐，并回收碱金属氢氧化物水溶液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-143699号公报
专利文献2：国际公开第2012/107953号公报
专利文献3：日本特开2007-145709号公报
专利文献4：日本特开平06-126127号公报
专利文献5：日本特开2006-263676号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在如专利文献1那样的以往的废气处理***中，具备喷雾塔式等的湿式的脱硫装置以除去废气中的杂质，特别是硫氧化物(SOx)，所以有用于除去杂质的装置非常大型且复杂而设备成本增加的问题。
因此，希望出现可通过简单的装置以低成本除去导入至压缩机的废气中的硫氧化物等杂质的技术。
本发明鉴于上述以往的课题而完成，提供可通过小型的装置高效率地除去含水分气体中含有的杂质的含水分气体的杂质除去装置及杂质除去***。
解决课题的手段
本发明涉及含水分气体的杂质除去装置，所述装置具有：
内置填充材料的冷却器，所述内置填充材料的冷却器具有：具有冷却空间的冷却器本体、与上述冷却空间的内部下侧连通的气体入口、与上述冷却空间的内部上侧连通的气体出口、配置于上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间且使来自冷却流体入口的冷却流体在上述冷却空间内部循环后从冷却流体出口导出的冷却管、和以将上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间上下分隔的方式配置的填充材料；
在上述冷却空间的内部上侧具备的喷嘴；
通过泵将来自在上述冷却空间的内底部的废液池上具备的废液出口的废液供给至上述喷嘴进行喷射的废液循环装置；和
在上述废液中添加碱剂的碱剂添加装置。
另外，在上述含水分气体的杂质除去装置中，优选具有：
检测上述废液池的废液的pH的pH检测器；和
对上述碱剂添加装置进行的碱剂供给进行调节，使得该pH检测器检测的pH检测值保持为设定值的碱剂控制器。
另外，在上述含水分气体的杂质除去装置中，优选具有：
检测上述废液池的废液的水平的水平仪；和
调节在废液出口所具备的调节阀，使得通过该水平仪检测的水平检测值保持为设定值的水平控制器。
另外，在上述含水分气体的杂质除去装置中，优选将上述气体入口与压缩机连接。
另外，在上述含水分气体的杂质除去装置中，优选在上述冷却流体入口与冷却流体出口之间具备冷冻机。
本发明还涉及含水分气体的杂质除去***，所述***具备：
以具备多段的杂质分离机来除去来自氧燃烧装置的气体的杂质的方式构成的杂质除去机构，所述多段的杂质分离机具有多段的压缩机、和排出将用各个压缩机压缩的气体冷却而凝结的废液的后冷却器；
上述杂质除去机构的下游侧的内置填充材料的冷却器，所述内置填充材料的冷却器具有：具有冷却空间的冷却器本体、与上述冷却空间的内部下侧连通的气体入口、与上述冷却空间的内部上侧连通的气体出口、配置于上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间且使来自冷却流体入口的冷却流体在上述冷却空间内部循环后从冷却流体出口导出的冷却管、和以将上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间上下分隔的方式配置的填充材料；
所述***还具备：在上述冷却空间的内部上侧具备的喷嘴，通过泵将来自在上述冷却空间的内底部的废液池上具备的废液出口的废液供给至上述喷嘴进行喷射的废液循环装置，配置于上述冷却流体入口与冷却流体出口之间的冷冻机，和将上述冷却器本体的废液池的废液作为碱调节剂至少供给至最前段的上述杂质分离机的后冷却器的上游侧的碱调节剂供给流路。
发明的效果
根据本发明的含水分气体的杂质除去装置及杂质除去***，可发挥能够通过小型的装置高效率地除去含水分气体中含有的杂质的优异效果。
附图说明
图1为示出本发明的含水分气体的杂质除去装置的一个实施例的示意构成图。
图2(a)为示出图1的内置填充材料的冷却器的变形例的示意构成图，(b)为示出(a)的内置填充材料的冷却器的又一个变形例的示意构成图。
图3为示出本发明的含水分气体的杂质除去装置的另一个实施例的示意构成图。
图4为在除去来自氧燃烧装置的气体的杂质的杂质除去机构的下游侧应用本发明的内置填充材料的冷却器的含水分气体的杂质除去***的示意构成图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1为示出本发明的含水分气体的杂质除去装置的一个实施例的示意构成图，在图1中，50为内置填充材料的冷却器。内置填充材料的冷却器50具有：具有冷却空间51的冷却器本体52、与上述冷却空间51的内部下侧连通以导入含水分气体53的气体入口54、和与上述冷却空间51的内部上侧连通的气体出口55。另外，还具有：配置于上述冷却空间51内部的上述气体入口54与气体出口55之间且使从冷却流体入口56导入的海水或其它的冷却水等冷却流体57在上述冷却空间51内部循环后从冷却流体出口58导出的冷却管59。60为分隔冷却流体入口56和冷却流体出口58的隔板。此外，在上述冷却空间51内部的上述气体入口54与气体出口55之间具有以将冷却空间51上下分隔的方式配置的填充材料61。填充材料61例如具有在上下的孔板61a、61a的相互之间填充粒状物61b(拉西环)的构成。
在上述冷却空间51的内底部形成废液池62，另外在上述冷却空间51的内部上侧设置喷嘴63，设置将从与上述废液池62的废液出口64连接的排出管65排出的废液D通过泵66和循环流路67供给至上述喷嘴63，由此从该喷嘴63进行喷射的废液循环装置68。
在图1的实施例中，示出在冷却管59的上部配置填充材料61，并在该填充材料61的上部配置喷嘴63的情况。在上述循环流路67上具备向在该循环流路67内流动的废液D中添加碱剂69的碱剂添加装置70。可将氢氧化钠(NaOH)、氨(-NH3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)或大量的水(H2O)(通常的水为弱碱)等用作碱剂69。
在上述冷却器本体52上具备：检测上述废液池62的废液D的水平的水平仪71；和调节在排出管65上具备的调节阀72，使得通过该水平仪71检测的水平检测值保持为设定值的水平控制器73。
此外，在上述冷却器本体52上还具备：检测上述废液池62的废液D的pH的pH检测器74；和控制上述碱剂添加装置70中的供给阀75以调节碱剂69的供给量，使得该pH检测器74检测的pH检测值保持为设定值的碱剂控制器76。
图2示出图1的实施例的变形例，图2(a)示出在填充材料61的上部配置冷却管59、且在该冷却管59的上部配置喷嘴63的情况，图2(b)示出在填充材料61的内部配置冷却管59的情况。
以下说明图1、图2中示出的实施例的工作。
在构成上述含水分气体的杂质除去装置的内置填充材料的冷却器50的冷却管59中供给海水或冷却水等冷却流体57以冷却冷却空间51，另外通过废液循环装置68将冷却空间51的内底部的废液池62的废液D从在冷却空间51的上部设置的喷嘴63进行喷射。
此时，水平控制器73以用水平仪71检测的上述废液池62的废液D的水平保持恒定的方式进行控制，所以可通过废液循环装置68将上述废液池62的废液D确实地循环后喷射。
然后，将从各种燃烧装置或反应装置等排出的、含有杂质且含有水分的含水分气体53从构成含水分气体的杂质除去装置的内置填充材料的冷却器50的冷却器本体52的气体入口54导入至冷却空间51内部。通过与冷却管59的热交换，将导入至冷却空间51内部的含水分气体53冷却，由此所含有的水分凝结而形成废液，落入废液池62中。除去了水分的气体在通过填充材料61时被除去气体中的杂质。此时，通过废液循环装置68的喷嘴63对填充材料61喷射废液D，进而在废液D中添加来自碱剂添加装置70的碱剂69，所以通过填充材料61的气体通过与废液D接触而有效地除去杂质。
另外，由于具备检测上述废液池62的废液D的pH的pH检测器74、和控制上述碱剂添加装置70中的供给阀75以调节碱剂69的供给量而使得该pH检测器74检测的pH检测值保持为设定值的碱剂控制器76，所以可通过以维持高的从喷嘴63喷射的废液D的pH的方式进行调节，提高杂质相对于废液D的溶解性，从而进一步提高杂质的除去效果。将如上述那样除去了杂质的清洁气体从气体出口55排出。
图3示出本发明的含水分气体的杂质除去装置的另一个实施例，在该实施例中，示出在上述气体入口54具备压缩含水分气体53的压缩机77的情况。另外，示出用循环流路90将上述冷却流体出口58与冷却流体入口56连接且在该循环流路90上具备冷冻机78的情况。
如图3所示，若在通过压缩机77压缩含水分气体53后导入至冷却器本体52的冷却空间51，则在从压缩的含水分气体53分离比上述实施例多的废液D的同时，通过与低温的废液D的接触而有效地除去气体中含有的杂质。此时，促进加压的气体中的杂质的氧化，所以进一步提高杂质相对于废液D的溶解性，从而进行有效的除去。
另外，若具备上述冷冻机78，则将通过冷冻机78得到的低温的冷却流体57(冷却介质)供给至冷却管59，以进一步冷却含水分气体53，所以从上述含水分气体53分离更多的废液D，另外因气体中的杂质的温度低而进一步提高相对于废液D的溶解性，由此有效地进行除去。
图4为示出在除去来自氧燃烧装置的气体的杂质的杂质除去装置100的下游侧应用本发明的内置填充材料的冷却器的含水分气体的杂质除去***的实施例的示意构成图。
在图4中，1为由对煤粉进行氧燃烧的煤炭焚烧炉1a等构成的氧燃烧装置，从该氧燃烧装置1排出以二氧化碳(CO2)为主体的废气2(含水分气体53)。为了将这样的来自氧燃烧装置1的废气2供给至二氧化碳液化装置3液化，在二氧化碳液化装置3的前段设置：在将废气2压缩至用二氧化碳液化装置3液化所需要的压力或与该压力接近的规定压力的目标压力以除去废气2中的杂质的杂质除去机构100。
杂质除去***100具有多段(在图示实例中为3段)的杂质分离机6a、6b、6c，该多段的杂质分离机具有：将来自上述氧燃烧装置1的废气2逐步压缩至目标压力的多段的压缩机4a、4b、4c；和将用各压缩机4a、4b、4c压缩的废气2在各自的后段冷却，并将通过冷却而凝结的水分作为废液排出的后冷却器5a、5b、5c(冷却器)。通常，将在多段的压缩机间具备的冷却器称为中间冷却器，但在本发明中为了简化说明，将所有的冷却器按后冷却器5a、5b、5c进行说明。
为了将二氧化碳液化，对在各种温度、压力条件下运转上述杂质分离机6a、6b、6c的情况进行研究，结果得到以下见解：在图4的实施例中优选在供给至二氧化碳液化装置3之前将废气2升压至2.5MPa，所以将2.5MPa设为目标压力。需说明的是，目标压力可任意地设定。
由于在1台压缩机4中无法有效地将废气2一次性升压至目标压力的2.5MPa，所以在本实施例中设置3台压缩机4a、4b、4c，构成0.75MPa、1.5MPa、2.5MPa那样以三段进行压缩的杂质分离机6a、6b、6c。需说明的是，上述压缩机4a、4b、4c的设置台数(杂质分离机6a、6b、6c的设置数)可为4台以上，也可设置任意的台数。
根据上述杂质除去装置100，可有效地除去废气2中的杂质，但在经过杂质除去机构100的二氧化碳中的汞(Hg)的浓度比设定的目标值高的情况下，可在杂质除去机构100的下游设置汞除去塔7，以通过吸附剂等除去汞。
另外，在上述二氧化碳液化装置3的上游侧(汞除去塔7的下游侧)设置用于除去供给至二氧化碳液化装置3的二氧化碳所含有的水分的干燥机8。
在上述杂质除去机构100的最前段的杂质分离机6a中，将废气2中的大部分水分作为废液D1排出，在中段的杂质分离机6b中排出量比废液D1少的废液D2，在最后段的杂质分离机6c中排出量比废液D2更少的废液D3。需说明的是，通常将用上述各后冷却器5a、5b、5c分离的含有杂质的废液D1、D2、D3供给至排水处理装置(未图示)进行处理。
上述后冷却器5a、5b、5c通常使用海水进行废气2的冷却，由此，从图4的实施例中的最后段的后冷却器5c排出的废气2的温度通常为35℃左右。
另一方面，本发明人得到以下见解：为了通过在上述杂质除去机构100的下游设置的干燥机8有效地进行废气的干燥，优选将导入至干燥机8的废气的温度冷却至7℃左右。若导入至干燥机8的废气的温度降低，则干燥机8中的水的饱和温度降低，由此提高干燥机8的除湿效果，因此干燥机8可小型化。
因此，在图4的实施例中，在上述杂质除去机构100的下游侧设置具备图1所示的构成的内置填充材料的冷却器50的同时，用循环流路90将上述冷却流体出口58与冷却流体入口56连接，在该循环流路90上配置冷冻机78，将冷却空间51冷却至7℃左右。
在该内置填充材料的冷却器50中，将来自上述杂质除去机构100的温度为35℃的废气冷却至7℃，所以在内置填充材料的冷却器50中也排出废液D。
此处，本发明人实施测定从上述内置填充材料的冷却器50排出的废液D的pH的试验。结果判明，废液D的pH持续保持11以上，且pH未从11下降，而总是显示高的pH。认为其原因在于：由于上述杂质除去机构100中的2.5MPa的高压，水中的钠、钙溶解于废气中的二氧化碳(CO2)中，由此促进碳酸氢钠(CHNaO3)和碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)等的生成，并且因高压的作用而保持pH11以上。
因此，在图4的实施例中，得到下述见解：将从内置填充材料的冷却器50排出的pH11以上的废液D作为碱调节剂10供给至上述杂质除去机构100中的后冷却器5a的上游侧，由此大幅提高上述杂质除去机构100的杂质除去性能；从而以下述方式构成。需说明的是，由于从内置填充材料的冷却器50排出的废液D的pH为11以上，所以也可省略图4中的碱剂添加装置70。
设置接收在上述内置填充材料的冷却器50中产生的废液D的废液接收器11，还设置将该废液接收器11的废液D(碱调节剂10)通过泵12供给至最前段的杂质分离机6a中的后冷却器5a的上游侧的碱调节剂供给流路13。将通过碱调节剂供给流路13供给的碱调节剂10供给至在最前段的杂质分离机6a中的后冷却器5a的上游侧设置的喷嘴10’，通过该喷嘴10’与废气2混合。喷嘴10’的设置位置可设为压缩机4a与后冷却器5a之间的任意的位置。
此外，在上述内置填充材料的冷却器50的上游侧设置冷却上述废气2的辅助冷却器9。通过在上述辅助冷却器9中冷却废气2而产生pH11以上的废液D4，所以用废液接收器14接收该废液D4，并通过泵15在上述辅助冷却器9的下游侧与上述碱调节剂10合流。由于来自上述内置填充材料的冷却器50的废液D具有7℃左右的低的温度，所以将废液D作为冷却剂通过上述碱调节剂供给流路13导入至上述辅助冷却器9，以冷却废气2。在上述辅助冷却器9中，通过废液D的冷能，将35℃左右的废气2有效地冷却至例如12℃左右。因此，通过设置上述辅助冷却器9，可降低内置填充材料的冷却器50的负荷或将内置填充材料的冷却器50小型化。
另外，在最前段的杂质分离机6a中的后冷却器5a上设置贮存一定量的从该后冷却器5a排出的废液D1的废液罐16。在上述废液罐16上设置水平调节仪17，该水平调节仪17调节在废液罐16的废液出口(下游侧)设置的排出阀18的开度，使得检测水平总是保持恒定值。在上述废液罐16上设置通过泵19将该废液罐16的废液D1的一部分排出并供给至上述碱调节剂供给流路13的废液供给流路20。
在上述碱调节剂供给流路13上设置供给阀21，另外在上述废液供给流路20上设置混合阀22，此外在上述废液罐16上设置测定废液D1的pH的pH检测器23。然后，将通过上述pH检测器23检测的pH检测值24输入至控制器25，控制器25调节上述供给阀21和混合阀22以控制供给至喷嘴10’的碱调节剂10的pH浓度，使得上述pH检测值24保持为预先设定的设定值(例如pH5)。
另外，在上述内置填充材料的冷却器50的气体出口55设置检测废气2中的杂质(例如硫氧化物、氮氧化物)的杂质检测器26，将通过该杂质检测器26得到的杂质检测值27输入至上述控制器25。然后，控制器25以通过上述杂质检测器26得到的氮氧化物的杂质检测值27超过预先设定的设定值时为紧急情况，进行调节上述供给阀21和混合阀22的控制，使得增加碱调节剂10的供给量。另外，在上述汞除去塔7上设置旁通导管43，此外在上述汞除去塔7上设置切换为通过废气2的流路和不通过的流路的切换阀44、45，在基于杂质检测值27的汞的检测值大于规定值的情况下，通过来自上述控制器25的指令，切换切换阀44、45，使得在上述汞除去塔7中通过废气2。需说明的是，在可通过图4的杂质除去机构100达成足够的杂质除去效果的情况下，可在上述内置填充材料的冷却器50中不通过废气2，而通过旁通导管79迂回至内置填充材料的冷却器50的下游侧。80、81、82是切换为在内置填充材料的冷却器50中通过废气2的情况和不通过的情况的切换阀。
接下来说明图4的实施例的工作。
在图4所示的含水分气体的杂质除去***中，将在氧燃烧装置1中进行了氧燃烧的以二氧化碳为主体的废气2(含水分气体53)例如以0.1MPa(1个大气压)的压力导入至杂质除去机构100中的最前段的杂质分离机6a的压缩机4a，通过该压缩机4a加压至0.7MPa。将用压缩机4a加压至0.7MPa的废气2供给至毗邻的后冷却器5a进行冷却，通过该冷却，从后冷却器5a排出大量的废液D1。此时，从最前段的后冷却器5a有效地除去废气2中作为水溶性杂质的硫氧化物、氯化氢和烟尘的大部分。即，将作为水溶性杂质的硫氧化物和氯化氢与从最前段的后冷却器5a大量排出的废液D1一同以高的除去率除去。
将用上述后冷却器5a冷却的废气2导入至后段(下一段)的杂质分离机6b中的压缩机4b并加压至1.5MPa，将加压至1.5MPa的废气2通过毗邻的后冷却器5b冷却，从后冷却器5b排出与上述后冷却器5a相比少的量的废液D2。然后，用压缩机4b提高压力，由此也从下一段的后冷却器5b将硫氧化物和氯化氢的一部分与少量的废液D2一同除去。
将在上述后冷却器5b中冷却的废气2导入至最后段的杂质分离机6c中的压缩机4c并加压至2.5MPa，将用压缩机4c加压至2.5MPa的废气2通过毗邻的后冷却器5c冷却，从后冷却器5c排出与上述后冷却器5b相比更少的量的废液D3。
另一方面，由于在最后段的杂质分离机6c的压缩机4c中将废气2加压至2.5MPa，所以废气2中存在的一氧化氮(NO)的氧化因加压而得到促进，变为水溶性的二氧化氮(NO2)。因此，将二氧化氮(NO2)的一部分与从上述后冷却器5c排出的废液D3一同除去。
此外，将废气2导入至在上述杂质除去机构100的下游侧具备的内置填充材料的冷却器50并冷却至7℃左右，由此生成废液D，并且将该废液D通过废液循环装置68从喷嘴63进行喷射，所以在废气2流过填充材料61的过程中，通过与废液D的接触而有效地除去废气2中的二氧化氮(NO2)。因此，通过内置填充材料的冷却器50以高的除去率除去废气中的氮氧化物。
在上述中，将在上述内置填充材料的冷却器50中产生并贮存于废液接收器11的废液D作为碱调节剂10，通过泵12经由碱调节剂供给流路13供给至上述辅助冷却器9，以进行废气2的冷却，然后从最前段的杂质分离机6a中的后冷却器5a的上游侧的喷嘴10’供给至废气2。通过这样将碱调节剂10供给至废气2的后冷却器5a的上游侧，有效地通过上述杂质除去机构100进行特别是废气2中的硫氧化物、氯化氢等的除去。
另外，将贮存从最前段的后冷却器5a排出的废液D1的废液罐16的废液D1通过废液供给流路20供给至上述碱调节剂供给流路13，并与碱调节剂10混合。通过将上述废液D1供给至上述碱调节剂10，从而将稀释至规定的pH的碱调节剂10供给至喷嘴10’。
若上述废气中的大量的硫氧化物溶解于废液D1中，则废液D1的pH显著降低(例如pH变为1)，硫氧化物相对于废液D1的溶解性因废液D1达到饱和状态而显著降低，从而硫氧化物的除去效果降低。但是，控制器25调节在上述碱调节剂供给流路13上设置的供给阀21和在上述废液供给流路20上设置的混合阀22，使得从最前段的后冷却器5a排出的废液D1的pH检测值24保持为作为设定值的例如pH5，所以将后冷却器5a的气氛维持在高的pH，由此通过废液D1以高的除去率除去杂质。
从上述内置填充材料的冷却器50和辅助冷却器9排出的作为碱调节剂10供给至后冷却器5a的上游侧的pH11以上的废液D4、D可确保足以将废液D1的pH保持为作为设定值的pH5的量，将剩余的废液D4、D从上述废液接收器11、14排出，并供给至排水处理装置(未图示)进行处理。
另外，将来自在最后段的杂质分离机6c中的后冷却器5c的下游侧具备的杂质检测器26的硫氧化物的杂质检测值27输入控制器25，该控制器25以在硫氧化物的杂质检测值27超过预先设定的设定值时增加碱调节剂供给流路13供给的碱调节剂10的方式进行控制，所以可防止上述内置填充材料的冷却器50出口的杂质增加的问题。
另外，水平控制器73以用水平仪71检测的上述废液池62的废液D的水平保持恒定的方式进行控制，所以可通过废液循环装置68将上述废液池62的废液D确实地循环后喷射。
另外，由于具有将上述废液池62的废液D的pH保持为设定值的碱剂控制器76，所以可将废液D的pH保持恒定，从而将内置填充材料的冷却器50的杂质除去效果保持恒定。
如上所述，根据在杂质除去机构100的下游侧具备内置填充材料的冷却器50的本发明的含水分气体的杂质除去***，除了杂质除去机构100对杂质的除去效果以外，还发挥内置填充材料的冷却器50对杂质的除去效果，所以可达成确实的杂质除去。此外，将通过内置填充材料的冷却器50产生的废液D作为碱调节剂10导入至杂质除去机构100，由此可在不供给新的碱剂的情况下提高杂质除去机构100对杂质的除去效果。
需说明的是，本发明的含水分气体的杂质除去装置及杂质除去***不只限于上述实施例，当然可在不偏离本发明的要点的范围内加入各种变更。
标记说明
1　氧燃烧装置
2　废气(含水分气体)
4a、4b、4c　压缩机
5a、5b、5c　后冷却器
6a、6b、6c　杂质分离机
13　碱调节剂供给流路
50　内置填充材料的冷却器
51　冷却空间
52　冷却器本体
53　含水分气体
54　气体入口
55　气体出口
56　冷却流体入口
57　冷却流体
58　冷却流体出口
59　冷却管
61　填充材料
61a、61a　孔板
61b　粒状物
62　废液池
63　喷嘴
64　废液出口
65　排出管
66　泵
68　废液循环装置
69　碱剂
70　碱剂添加装置
71　水平仪
72　调节阀
73　水平控制器
74　pH检测器
76　碱剂控制器
77　压缩机
78　冷冻机
100　杂质除去机构。

Claims (7)

1.含水分气体的杂质除去装置，其中，所述装置具有：
内置填充材料的冷却器，所述内置填充材料的冷却器具有：具有冷却空间的冷却器本体、与上述冷却空间的内部下侧连通的气体入口、与上述冷却空间的内部上侧连通的气体出口、配置于上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间且使来自冷却流体入口的冷却流体在上述冷却空间内部循环后从冷却流体出口导出的冷却管、和以将上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间上下分隔的方式配置的填充材料；
在上述冷却空间的内部上侧具备的喷嘴；
通过泵将来自在上述冷却空间的内底部的废液池上具备的废液出口的废液供给至上述喷嘴进行喷射的废液循环装置；和
在上述废液中添加碱剂的碱剂添加装置。
2.权利要求1的含水分气体的杂质除去装置，其中，所述装置具有：
检测上述废液池的废液的pH的pH检测器，和
对上述碱剂添加装置进行的碱剂供给进行调节，使得通过上述pH检测器检测的pH检测值保持为设定值的碱剂控制器。
3.权利要求1的含水分气体的杂质除去装置，其中，所述装置具有：
检测上述废液池的废液的水平的水平仪，和
调节在废液出口所具备的调节阀，使得通过上述水平仪检测的水平检测值保持为设定值的水平控制器。
4.权利要求2的含水分气体的杂质除去装置，其中，所述装置具有：
检测上述废液池的废液的水平的水平仪，和
调节在废液出口所具备的调节阀，使得通过上述水平仪检测的水平检测值保持为设定值的水平控制器。
5.权利要求1的含水分气体的杂质除去装置，其中，将上述气体入口与压缩机连接。
6.权利要求1的含水分气体的杂质除去装置，其中，在上述冷却流体入口与冷却流体出口之间具备冷冻机。
7.含水分气体的杂质除去***，其中，所述***具备：
以具备多段的杂质分离机来除去来自氧燃烧装置的气体的杂质的方式构成的杂质除去机构，所述多段的杂质分离机具有多段的压缩机、和排出将用各个压缩机压缩的气体冷却而凝结的废液的后冷却器；
上述杂质除去机构的下游侧的内置填充材料的冷却器，所述内置填充材料的冷却器具有：具有冷却空间的冷却器本体、与上述冷却空间的内部下侧连通的气体入口、与上述冷却空间的内部上侧连通的气体出口、配置于上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间且使来自冷却流体入口的冷却流体在上述冷却空间内部循环后从冷却流体出口导出的冷却管、和以将上述冷却空间内部的上述气体入口与气体出口之间上下分隔的方式配置的填充材料；
所述***还具备：在上述冷却空间的内部上侧具备的喷嘴，通过泵将来自在上述冷却空间的内底部的废液池上具备的废液出口的废液供给至上述喷嘴进行喷射的废液循环装置，配置于上述冷却流体入口与冷却流体出口之间的冷冻机，和将上述冷却器本体的废液池的废液作为碱调节剂至少供给至最前段的上述杂质分离机的后冷却器的上游侧的碱调节剂供给流路。
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