JP2015166089A - 排ガス処理システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなCO2吸収液の系外への飛散がある場合には、CO2吸収液の大幅なロスにつながると共に、CO2吸収液を必要以上に補充することとなるので、系外へCO2吸収液が飛散することを抑制する必要がある。
図1に示すように、本発明に係る実施形態の排ガス処理システム10において、ボイラ11からの排ガス12は、脱硝装置13で排ガス12中の窒素酸化物(NOx)を除去した後、まずエアヒータAHに導かれてボイラ11に供給される空気を加熱する。その後排ガス12は、除塵装置である乾式の電気集塵機14に導入されて煤塵が除去される。次に、排ガス12は、脱硫装置15に導入されて硫黄酸化物(SOx)が除去される。次いで、排ガス12は冷却塔16で冷却された後、CO2回収装置17に導入されて、二酸化炭素を除去し、CO2吸収塔の塔頂部から浄化ガス18が系外である大気に放出される。なお、電気集塵機14で除去された煤塵は別途灰処理される。
本発明でミスト発生物質のミストの粒径は、3.0μm以下をいう。
図2は、ミスト発生に伴う吸収液の同伴のメカニズムの概念図である。図3−1は、CO2吸収塔内での白煙軽減状態を示す写真、図3−2は、CO2吸収塔内での白煙発生状態を示す写真である。ミスト発生物質として、SO3ミストを例にして説明するが、他のミストでも同様である。ボイラ11からの排ガス12は、脱硝、煤塵除去及び脱硫等のガス浄化処理がなされ、冷却塔16で排ガス12が冷却され、ガス温度は50℃程度となる。この温度状態では、酸露点以下であるので、SO3ミスト(例えば0.1〜1.0μm)となっている。
このSO3ミスト50は、SO3が核51となり、その周囲に水蒸気52が取り込まれたものである。
また、このガス状吸収液41G及び水蒸気42は、CO2を吸収する際の例えば吸収液の発熱反応により吸収液の温度が上昇することで更に増加する。
図3−1では、CO2吸収塔内に導入する排ガス12に対してミスト発生物質除去装置20を設けて、所定量以下にミスト発生物質の量を低減させた場合であり、CO2吸収塔内での吸収液を含むSO3ミスト(肥大化ミスト)53の飛散を大幅に低減し、白煙の発生が抑制されている状態を示す。図3−2では、CO2吸収塔内に導入する排ガス12に対してミスト発生物質除去装置20を設けずに、排ガス12をそのまま導入した場合であり、CO2吸収塔内での吸収液を含むSO3ミスト(肥大化ミスト)53の飛散が生じ、白煙が発生している状態を示す。
この際、水蒸気を含むミスト(肥大化ミスト)53Bの場合には、吸収液のロスは無いものの、系外への排出する浄化ガス18の白煙の発生があるので、やはり、ミスト発生物質の低減が必要となる。
よって、本発明によれば、CO2回収装置17に導入する以前において、ミスト発生物質除去装置20を設けることにより、系外にCO2を除去した排ガス12を排出する際に、CO2吸収液の同伴を大幅に低減すると共に、適正な排ガス処理を行うことができるものとなる。
ここで、CO2回収装置17に排ガス12をその導入する以前において、SO3ミスト50を3ppm以下まで低減するのが、CO2吸収塔内での白煙防止及び吸収液の飛散防止のために好ましい。これは、SO3ミスト50を3ppm以下まで低減すると、飛散防止を抑制すると共に、例えばアミン系の吸収液がSO3により劣化するのを防止するためでもある。
図4−1に示すように、実施例1に係る排ガス処理システム10Aは、ボイラ(例えば石炭焚ボイラ)11からの排ガス12中の窒素酸化物を除去する脱硝装置13と、脱硝装置13の後流側に設けられ、排ガス12中の煤塵を除去する電気集塵機14と、電気集塵機14の後流側に設けられ、排ガス12中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置15と、脱硫装置15の後流側に設けられ、ガス温度を下げる冷却部16aを有する冷却塔16と、前記排ガス12中のCO2を吸収液に接触させて除去するCO2吸収塔17Aと、吸収液からCO2を放散してCO2を回収すると共に、吸収液を再生する吸収液再生塔17BとからなるCO2回収装置17とを具備するものである。
SO3+2NaHSO3→Na2SO4+2SO2+H2O…(2)
この結果、吸収液41のロスを大幅に低減した排ガス処理システムを提供することができる。
本実施例では、仕上げ脱硫部16bにおいて、脱硫用吸収液の供給方法として、液柱式を用いているが、本発明はこれに限定されず、散水式、噴流式、充填式のいずれも用いることができる。
図5は、実施例2に係る排ガス処理システムの概略図である。図5に示すように、実施例2に係る排ガス処理システム10Bは、実施例1で用いた重亜硫酸ナトリウム注入装置21の代わりにアンモニア注入装置22を乾式の電気集塵機14の上流側に設け、排ガス12中にアンモニアを噴霧している。本実施例に係るアンモニア注入装置22が、ミスト発生物質除去装置20として機能している。
排ガス処理システムの上流側に、脱硝装置13がある場合、脱硝装置13で使用するアンモニア(NH3)の供給量を増加させることにより、アンモニア(NH3)注入装置を新たに設ける必要がなく、代用することができる。
図6は、実施例3に係る排ガス処理システムの概略図である。図6に示すように、実施例3に係る排ガス処理システム10Cは、実施例1で用いた重亜硫酸ナトリウム注入装置21の代わりに溶解塩噴霧装置23を乾式の電気集塵機14と脱硫装置15との間に設け、排ガス12中に溶解塩24を噴霧している。本実施例に係る溶解塩噴霧装置23が、ミスト発生物質除去装置20として機能している。
Na2SO4+SO3+3H2O→2NaHSO4・H2O…(3)
図7は、実施例4に係る排ガス処理システムの概略図である。図7に示すように、実施例4に係る排ガス処理システム10Dは、実施例1で用いた重亜硫酸ナトリウム注入装置21の代わりに、脱硫装置15と冷却塔16との間に、湿式電気集塵機25を設けたものである。本実施例に係る湿式電気集塵機25が、ミスト発生物質除去装置20として機能している。この湿式電気集塵機25を脱硫装置15の後流側に設け、排ガス12のSO3ミスト50を荷電して除去することができる。本実施例では、湿式電気集塵機25を冷却塔16の前流(脱硫装置15と冷却塔16との間)に設けているが、本発明ではこれに限定されることなく、湿式電気集塵機25を冷却塔16の後流側(冷却塔16とCO2回収装置17との間)に設けるようにしてもよい。
図8は、実施例6に係る排ガス処理システムの概略図である。図8に示すように、実施例6に係る排ガス処理システム10Eは、実施例5の冷却塔16の内部において、湿式電気集塵部25aを、脱硫部16bと冷却部16aとの間に設け、湿式電気集塵機一体型冷却塔27を構成している。これにより、脱硫の仕上げを行う仕上げ脱硫装置を構築することとなる。本実施例に係る冷却部16aの湿式電気集塵部25aが、ミスト発生物質除去装置20として機能している。実施例4のシステムに較べて、独立して湿式電気集塵機25を設置することが不要となるので、その設置スペースを確保する必要がなくなる。
図9は、実施例6に係る排ガス処理システムの概略図である。図9に示すように、実施例5に係る排ガス処理システム10Fは、実施例1で用いた重亜硫酸ナトリウム注入装置21の代わりに、冷却塔16の内部にデミスタ26を設けたものである。本実施例に係るデミスタ26が、ミスト発生物質除去装置20として機能している。
図10は、実施例7に係る排ガス処理システムの概略図である。図10に示すように、実施例7に係る排ガス処理システム10Gは、実施例1で用いた重亜硫酸ナトリウム注入装置21の代わりに炭酸カルシウム噴霧装置31を電気集塵機14と脱硫装置15との間に設け、排ガス12中に炭酸カルシウム(CaCO3)を噴霧している。また、その噴霧した後流側の脱硫装置15の前流側に、排ガス温度を降下させる第1の熱交換器32を設けている。本実施例に係る炭酸カルシウム噴霧装置31及び第1の熱交換器32が、ミスト発生物質除去装置20として機能している。
を参照して説明する。
図11は、実施例8に係る排ガス処理システムの概略図である。図11に示すように、実施例8に係る排ガス処理システム10Hは、実施例7で設けた第1の熱交換器32の代わりに、乾式の電気集塵機14の前流側に、排ガス12のガス温度を降下させる第2の熱交換器33を設けている。本実施例に係る第2の熱交換器33が、ミスト発生物質除去装置20として機能している。
この場合、耐腐食性材料を熱交換器の構成部材に被覆処理してもよいが、構成部材そのものを耐腐食性材料で製造するようにしてもよい。
11 ボイラ
12 排ガス
13 脱硝装置
14 電気集塵機
15 脱硫装置
16 冷却塔
16a 冷却部
16b 仕上げ脱硫部
17 CO2回収装置
17A CO2吸収塔
17B 吸収液再生塔
18 浄化ガス
20 ミスト発生物質除去装置
21 重亜硫酸ナトリウム注入装置
22 アンモニア注入装置
23 溶解塩噴霧装置
24 溶解塩
25 湿式電気集塵機
25a 湿式電気集塵部
26 デミスタ
31 炭酸カルシウム噴霧装置
32 第1の熱交換器
33 第2の熱交換器
41 吸収液
Claims (11)
- ボイラからの排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、
脱硫装置の後流側に設けられ、排ガス中に残存する硫黄酸化物を除去すると共に、ガス温度を下げる冷却塔と、
前記排ガス中のCO2をCO2吸収液に接触させて除去するCO2吸収塔と、CO2吸収液からCO2を放散してCO2を回収すると共に、CO2吸収液を再生する吸収液再生塔とからなるCO2回収装置と、
前記CO2回収装置に排ガスを導入する以前において、CO2回収装置のCO2吸収塔内で発生するミストの発生源であるミスト発生物質を除去するミスト発生物質除去装置とを具備することを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1において、
排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、煤塵を除去する乾式の電気集塵機とを有することを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
重亜硫酸ナトリウムを脱硝装置と電気集塵機との間に注入する重亜硫酸ナトリウム注入装置であり、
排ガス中のミスト発生物質をガス状態で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
アンモニアを電気集塵機の前流側に注入するアンモニア注入装置であり、
排ガス中のミスト発生物質をガス状態で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
溶解塩を電気集塵機と脱硫装置との間に噴霧する溶解塩噴霧装置であり、
排ガス中のミスト発生物質をガス状態で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
冷却塔の前流側か後流側のいずれか一方に設けられた湿式電気集塵機であり、
排ガス中の残存煤塵を除去すると共に、排ガス中のミスト発生物質をミスト状態で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
塔の内部に排ガス中の残存煤塵を除去する湿式電気集塵部を有する湿式電気集塵機一体型冷却塔であり、
排ガス中のミスト発生物質をミスト状態で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
前記冷却塔の塔頂部に設けられたデミスタであり、
排ガス中の微粒子を除去すると共に、排ガス中のミスト発生物質をミスト状態で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
前記脱硫装置の前流側に設けられ、排ガス温度を降下させる第1の熱交換器と、
炭酸カルシウムを第1の熱交換器と電気集塵機との間に噴霧する炭酸カルシウム噴霧装置とからなり、
排ガス中のミスト発生物質をガス状態からミスト状態とし、ミスト状態のミスト発生物質を炭酸カルシウムにより中和させ、除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項2において、
前記ミスト発生物質除去装置が、
電気集塵機の前流側に設けられ、排ガス温度を降下させる第2の熱交換器であり、
排ガス中のミスト発生物質をガス状態からミスト状態とし、ミスト状態のミスト発生物質を煤塵に付着させ乾式の電気集塵機で除去してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 排ガス中のCO2をCO2吸収液に接触させて吸収・除去するCO2回収装置の前流側において、
前記ボイラからの発生する排ガス中のミスト発生物資をガス状態又はミスト状態のいずれかで除去し、
前記CO2回収装置に導入する排ガス中のミスト発生物質の量を所定量以下に低減することを特徴とする排ガス処理方法。
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