JP2011125766A

JP2011125766A - 排ガス処理装置

Info

Publication number: JP2011125766A
Application number: JP2009284074A
Authority: JP
Inventors: Akinori Yukimura; 明憲幸村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】煙突の設計の自由度を広げることが可能であると共に煙突の断熱コストを低く抑えることができ、加えて、脱硝部から流出する排ガスが有する熱の有効利用及び自然環境に与える熱負荷の低減を実現することが可能である排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】脱硫処理を行う脱硫部６と、脱硝処理を行う脱硝部７と、処理済みガスを大気に放出する煙突Ｐと、ボイラＢに燃焼用空気を送り込む空気押し込み路１１を備え、脱硝部７は、ボイラＢから煙突Ｐに至るまでの煙道２において脱硫部６のガス流れ下流側に配置され、脱硝部７を通過した処理済みガスと、空気押し込み路１１を通過する燃焼用空気との間で熱交換を行って処理済みガスの温度を大気放出レベルまで下げる減温用熱交換器９が備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭などの化石燃料をボイラ等の燃焼器で燃焼させる際に排出される排ガスを処理するのに用いられる排ガス処理装置に関するものである。

従来、上記したような排ガス処理装置としては、例えば、石炭焚きボイラの出口に電気集塵器（高温ＥＰ）を介して脱硝部を隣接させて成る、いわゆる、低ダスト脱硝システムに用いられる排ガス処理装置や、石炭焚きボイラの出口に脱硝部を隣接させて成る、いわゆる、高ダスト脱硝システムに用いられる排ガス処理装置がある。石炭焚きボイラの出口に電気集塵器を配置する低ダスト脱硝システムでは、高温に耐え得るように電気集塵器を大型化しなくてはならないなどといった欠点があることから、現在では、高ダスト脱硝システムに用いられる排ガス処理装置が主流となっている。

ところで、脱塵及び脱硫がなされたクリーンな排ガスが流れる環境下では、高活性タイプの脱硝触媒を計画触媒量及び触媒圧損をいずれも少なく抑えつつ、長期間に亘って使用することができることから、近年において、特許文献１に記載されているように、脱硫部の下流側に脱硝部を配置するタイプの排ガス処理装置が試みられている。

特開平８−２０６４４６号公報

ところが、上記したような脱硫部の下流側に脱硝部を配置するタイプの排ガス処理装置では、計画脱硝触媒量を少なく抑え得るなどの計画面でのメリットのほか、高ダスト脱硝システムや低ダスト脱硝システムのように脱硝装置下流に位置するエアヒータが触媒性能低下時に増加する残存ＮＨ_３濃度と排ガス中のＳＯ_３との反応から生成する酸性硫安により閉塞し難くなるといった運用面のメリットもあるものの、脱硝部に流入する排ガス温度を脱硝触媒運用温度（約２００℃）にまで高める必要がある。
つまり、脱硝部の下流側に位置する煙突には、高温の排ガスが流れることから、煙突を設計する際の径や材質の決定には、厳しい制約を受けることとなり、例えば、煙突を鋼板製とする場合には、脱硝部から流出する高温の排ガスに耐え得る量の断熱材を塗布しなければならず、その分だけ、断熱コストが上昇してしまうという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、煙突の設計の自由度を広げることが可能であると共に煙突の断熱コストを低く抑えることができ、加えて、脱硝部から流出する処理済みガスが有する熱の有効利用及び自然環境に与える熱負荷の低減を実現することが可能である排ガス処理装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に係る発明は、例えば石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼器で燃焼させる際に該燃焼器から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、脱硫処理を行う脱硫部と、脱硝触媒により脱硝処理を行う脱硝部と、排ガス処理が成された処理済みガスを大気に放出する煙突と、前記燃焼器に燃焼用空気を送り込む空気押し込み路を備え、前記脱硝部は、前記燃焼器から煙突に至るまでの煙道において前記脱硫部のガス流れ下流側に配置され、前記脱硝部を通過した処理済みガスと、前記空気押し込み路を通過する燃焼用空気との間で熱交換を行って、該処理済みガスの温度を大気放出レベル（環境排出基準に対応する温度、例えば約１００℃）まで下げる減温用熱交換器が備えられている構成としたことを特徴としており、この排ガス処理装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明の請求項２に係る排ガス処理装置は、前記脱硫部を通過した排ガスと、前記燃焼器における４５０以上５００℃以下の排ガスとの間で熱交換を行って、該脱硫部を通過した排ガスの温度を前記脱硝部の触媒運用温度（約２００℃）まで高める昇温用熱交換器が備えられている構成としている。

本発明に係る排ガス処理装置において燃焼器と脱硫部との間には、通常エアヒータ及び電気集塵器が順次配置され、エアヒータは、空気押し込み路を通過する燃焼用空気を燃焼器から排出される排ガスで予熱し、電気集塵器は、排ガス中の煤塵を除去するものとなっている。

本発明の請求項１に係る排ガス処理装置では、減温用熱交換器により、空気押し込み路を通過する外部からの空気と、脱硝部を通過した処理済みのガスとの間で熱交換を行って、処理済みのガスの温度を大気放出レベルである１００℃程度にまで下げるようにしているので、熱エネルギを有効に利用し得ると共に、自然環境への熱負荷の低減を実現し得ることとなる。
加えて、大気放出レベルの処理済みガスが煙突から排出されるようになるので、この煙突を設計する際の径や材質を決定する条件が緩和されることとなり、例えば、煙突を鋼板製とする場合には、断熱材の塗布量を少なく抑え得る分だけ、断熱コストの低減が図られることとなる。

また、本発明の請求項２に係る排ガス処理装置では、昇温用熱交換器により、燃焼器における排ガスと、脱硫部を通過した排ガスとの間で熱交換を行うようにしているので、熱エネルギをより一層有効に利用し得ることとなる。

本発明の請求項１に係る排ガス処理装置では、上記した構成としているので、煙突の設計の自由度を広げることができると共に、煙突の断熱コストを低く抑えることが可能であり、加えて、熱の有効利用及び自然環境に与える熱負荷の低減をも実現可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

また、本発明の請求項２に係る排ガス処理装置では、上記した構成としたから、熱のより一層の有効利用化を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施例による排ガス処理装置を示す概略構成説明図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例による排ガス処理装置を示している。

図１に示すように、この排ガス処理装置１は、石炭焚きボイラ（燃焼器）Ｂの節炭部Ｂａから煙突Ｐに至るまでの排ガス処理煙道２に、エアヒータ３、電気集塵器４、誘引ファン５、脱硫部６及び脱硝部７を順次配置してなっており、脱硝部７の入口には、排ガスにアンモニアを注入することでＮＯ_Ｘを還元して窒素と水蒸気に変換する図示しないアンモニア注入ノズルが配置されている。

エアヒータ３は、押込みファン１０によって外部から空気押し込み路１１に導入した空気を石炭焚きボイラＢから排出される排ガスの熱で暖めて石炭焚きボイラＢに燃焼用空気として送り込むようになっている。

この場合、脱硝部７の排ガス流れ上流側には昇温用熱交換器８が接続され、一方、脱硝部７の排ガス流れ下流側には減温用熱交換器９が接続されている。
脱硝部７の排ガス流れ上流側の昇温用熱交換器８は、石炭焚きボイラＢの節炭部Ｂａにおける４５０以上５００℃以下の排ガスの熱で、脱硫部６を通過した約５０℃の排ガスの温度を脱硝部７の触媒運用温度である２００℃程度にまで高めるようになっている。

一方、脱硝部７の排ガス流れ下流側の減温用熱交換器９は、押込みファン１０により導入されて空気押し込み路１１を通過する外部からの空気によって、脱硝部７を通過した約２００℃の処理済みのガスから熱を回収して、この処理済みガスの温度を大気放出レベルである１００℃程度にまで下げるようになっている。

この排ガス処理装置１では、電気集塵器４や脱硫部６のガス流れ下流側に脱硝部７を配置することで、すなわち、脱塵及び脱硫がなされたクリーンな排ガスが流れる環境下に脱硝部７を配置することで、高活性タイプの脱硝触媒を計画触媒量及び触媒圧損をいずれも少なく抑えつつ、長期間に亘って使用することができるようにしている。

ここで、従来の石炭焚きボイラの出口に脱硝部を隣接させて成る排ガス処理装置（高ダスト脱硝システム）と、この実施例による排ガス処理装置１との各計画面及び運用面での比較を表１に示す。この際、従来の排ガス処理装置における高ダスト耐摩耗タイプの脱硝触媒を採用した脱硝部の設計仕様や、エアヒータの閉塞環境や、電気集塵器などの他の機器の腐食環境をベースとして比較した。

上記したように、脱硫部６の下流側に脱硝部７を配置したこの実施例による排ガス処理装置１では、従来の排ガス処理装置と比較して、高活性タイプの脱硝触媒を計画触媒量及び触媒圧損をいずれも少なく抑えながら、脱硝触媒の長寿命化を実現できるといった計画面での利点がある。
また、この実施例による排ガス処理装置１では、従来の排ガス処理装置と比較して、触媒性能低下時にＮＨ_３が無くなることで酸性硫安によるエアヒータ３の閉塞環境が軽減される運用面の利点や、脱硝部７で生じるＳＯ_３による腐食環境が軽減される運用面の利点がある。

このような構成の排ガス処理装置１では、まず、石炭焚きボイラＢで生じる高温の排ガスの熱をエアヒータ３である程度回収した後、排ガス中に含まれる煤塵を電気集塵器４で除去し、続いて煤塵が除去された排ガスを誘引ファン５によって脱硫部６に導いてＳＯ_２を除去する。

次いで、昇温用熱交換器８により、脱硫部６を通過した約５０℃の排ガスの温度を石炭焚きボイラＢの節炭部Ｂａにおける４５０以上５００℃以下の排ガスの熱で、触媒運用温度である２００℃程度にまで高めた後、脱硝部７の入口で図示しないアンモニア注入ノズルからＮＨ_３を噴射して、排ガス中に含まれるＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）を脱硝部７において窒素と水蒸気に分解させることでこのＮＯ_Ｘを除去する。

このように脱硝部７を通過することでＮＯ_Ｘが除去された処理済みガスは、触媒運用温度である２００℃程度にまで上昇しているので、減温用熱交換器９によって、空気押し込み路１１を通過する燃焼用空気との間で熱交換を行い、すなわち、押込みファン１０により導入した外部空気で処理済みガスの熱を回収して、処理済みガスの温度を大気放出レベルである約１００℃にまで下げた後、煙突Ｐから大気中に放出する。

上記したように、この実施例に係る排ガス処理装置１では、昇温用熱交換器８によって、石炭焚きボイラＢの節炭部Ｂａにおける排ガスと、脱硫部６を通過した排ガスとの間で熱交換を行うようにしているうえ、減温用熱交換器９により、空気押し込み路１１を通過する外部からの空気と、脱硝部７を通過した処理済みのガスとの間でも熱交換を行うようにしているので、熱エネルギを有効に利用し得ることとなる。

また、この実施例に係る排ガス処理装置１では、減温用熱交換器９によって、脱硝部７を通過した処理済みのガスの温度を大気放出レベルである１００℃程度にまで下げるようにしているので、自然環境への熱負荷の低減を実現し得るうえ、煙突を設計する際の径や材質を決定する条件が緩和されることとなり、例えば、煙突を鋼板製とする場合には、断熱材の塗布量を少なく抑え得ることとなって、その分だけ、断熱コストの低減が図られることとなる。

上記した実施例では、石炭焚きボイラＢの節炭部Ｂａと脱硫部６出口との間に昇温用熱交換器８を配置することによって、脱硫部６を通過した排ガスの温度を石炭焚きボイラＢからの排ガスの熱を用いて、触媒運用温度である２００℃程度にまで高める場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、脱硫部６を通過した排ガスの温度をアフターバーナで高めるようにしてもよい。

また、本発明に係る排ガス処理装置の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

１排ガス処理装置
２煙道
６脱硫部
７脱硝部
８昇温用熱交換器
９減温用熱交換器
１１空気押し込み路
Ｂ石炭焚きボイラ（燃焼器）
Ｐ煙突

Claims

化石燃料を燃焼器で燃焼させる際に該燃焼器から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
脱硫処理を行う脱硫部と、
脱硝触媒により脱硝処理を行う脱硝部と、
排ガス処理が成された処理済みガスを大気に放出する煙突と、
前記燃焼器に燃焼用空気を送り込む空気押し込み路を備え、
前記脱硝部は、前記燃焼器から煙突に至るまでの煙道において前記脱硫部のガス流れ下流側に配置され、
前記脱硝部を通過した処理済みガスと、前記空気押し込み路を通過する燃焼用空気との間で熱交換を行って、該処理済みガスの温度を大気放出レベルまで下げる減温用熱交換器が備えられている
ことを特徴とする排ガス処理装置。
前記脱硫部を通過した排ガスと、前記燃焼器における排ガスとの間で熱交換を行って、該脱硫部を通過した排ガスの温度を前記脱硝部の触媒運用温度まで高める昇温用熱交換器が備えられている請求項１に記載の排ガス処理装置。