JP3423517B2 - 排煙処理方法及び装置 - Google Patents
排煙処理方法及び装置Info
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Description
ら排出される燃焼排ガスを効率よく、かつ、経済的に処
理することができ、さらには排ガス中の水銀、ダイオキ
シンなどの有害物質を同時に除去することができる方法
及び装置に関するものである。
力)からの排煙に対しても、重油火力からの排煙並の低
い煤塵排出濃度が要求されている。この要求を達成する
ためには、単に集塵機の性能を強化するだけでは設備が
大きくなり過ぎることや腐食問題など経済的にも技術的
にも問題があり、排煙処理システム全体で除塵性能を改
善することが必要不可欠である。また、石炭に含まれる
水銀などの重金属の化合物をはじめとする有害物質及び
排ガス中のダイオキシンについても規制される傾向にあ
り、対策が急がれている。
オキシンなどの有害物質が含まれており、今後はこれら
についても排出規制が行われる傾向にある。これまでの
電気集塵機による方法では、水銀などの有害物質は殆ど
除去できない。また、脱硫装置の後流にバグフィルター
を設置することにより、水銀などの有害物質除去の問題
は解決されるが、設備構成が複雑になると同時に、系内
圧力損失の増加によりブロワの所用動力が大きくなり経
済的でない。
公報に示されるように、石炭焚ボイラの排ガスを空気予
熱器及び熱回収器(例えばノンリーク式ガス・ガスヒー
タの熱回収部)で80〜110℃に冷却した後、乾式電
気集塵機でダスト濃度を100mg/Nm3 以下に低減さ
せ、さらに脱硫装置に導いてSOxを低減させた後、再
加熱器(例えばノンリーク式のガス・ガスヒータの再加
熱部)に導いて、排ガスを加熱した後、煙突から排出す
るボイラ排ガスの処理方法が知られている。
方法として、図9に示すように、石炭焚燃焼装置、例え
ば石炭焚ボイラ10からの排ガスを脱硝装置12に導入
して脱硝処理した後、空気予熱器(GAH)14に導入
し、ついで乾式電気集塵機16(以下、DEPというこ
ともある。)に導入して集塵した後、集塵された排ガス
を媒体循環式のガス・ガスヒータ(GGH)18の熱回
収器20に導入して冷却した後、脱塵塔22に導入し水
をスプレーして脱塵し、ついで、脱硫装置24に導入し
て脱硫した後、媒体循環式のガス・ガスヒータ(GG
H)18の再加熱器26に導入し再加熱して煙突28へ
導く方法が知られている。なお、媒体循環式のガス・ガ
スヒータの代わりにヒートパイプが用いられることも知
られている。
させるには、電気集塵機(DEP)16の性能を上げる
方法が最も簡単であるが、この方法では次の欠点があ
る。 (1) 単なる性能向上では、炭種によってはDEPの
集塵面積は過大になり(一般的な炭種の場合の1.5〜
2倍)、経済性に劣るばかりでなく、大きな敷地面積を
必要とする。 (2) DEP16の後流に通常設置されている媒体循
環式ガス・ガスヒータ18の熱回収器20において、排
ガス中の煤塵濃度が下がることにより酸の中和能力が低
下し、酸露点以下の部分で腐食が発生する。 なお、排ガス中の煤塵は、アルカリ成分を含んでいるた
め、排ガスの冷却によって凝縮する酸(硫酸)を中和
し、装置の腐食を防止する働きがあるため、通常は、1
00mg/Nm3 程度の煤塵を残すことが行われている。し
かし、多量の煤塵が脱硫装置に入ると、石膏の品質を低
下させることになるため、除塵塔を設置し、さらに、煤
塵の排出規制を守るためにWEPを設置する方式が採用
されている。
あるため、DEPの出口濃度を下げずに図10に示すよ
うに、脱硫装置24の出口に湿式電気集塵機30(以
下、WEPという。)を設置し、煤塵の低濃度化を図る
方式が実用化されている。図10の方式は、安定して排
ガス中の煤塵濃度を低く押さえる運転が可能であるが、
経済性に劣る欠点がある。図10の方式に変わるものと
して、図11に示すように、ガス・ガスヒータ18の熱
回収器20をDEP16の前流に設置する方式が提案さ
れている(前述の特開平3−70907号公報参照)。
図11の方式は、つぎのような優れた点を有している。 (1) DEP16の出口の排ガス温度が80〜110
℃と低く、煤塵の電気抵抗値も低くなるので、DEP1
6での集塵性能が向上する。 (2) DEP16の出口の煤塵濃度が低くなっても、
ガス・ガスヒータの熱回収器20はDEPの上流にある
ので、酸が煤塵により中和されて熱回収器20の腐食の
懸念はない。 (3) DEP16の集塵性能が上がり、DEP出口の
煤塵濃度が下がるので、脱硫装置24への煤塵の混入量
が少なくなり、除塵塔(脱塵塔)がなくても副生石膏品
質は所定の品質が確保できる。 (4) また、WEPを設置しなくとも、煤塵を低濃度
(例えば、5mg/Nm3 以下)とすることができる。
な欠点を有している。 (a) DEP16の腐食、煤塵付着対策が必要 排ガス温度が低くなると、一般的には捕集煤塵の流動性
は悪化する。従って、電気集塵機16内の集塵極や、放
電極、ホッパー等に煤塵が付着又は固着するので、その
対策が必要となる(保温強化、エアーレーション、放電
極等の構造の変更等が必要)。 (b) ボイラ誘引ファン(IDF)の腐食対策が必要 IDFはインペラーの磨耗防止の観点から、DEPの後
流に設置されるが、本方式でのDEP以降では、温度が
低く煤塵濃度も低いため、DEPを通過したSO3 又は
硫酸ヒュームのIDFへの飛来による腐食が懸念され、
一部耐食性材料の使用等による対処が必要であり、コス
ト高になる。 (c) ガス・ガスヒータの熱回収器20の長期安定運
転対策が必要 煤塵濃度がこれ迄に比べて2桁程高くなるので(10g
〜20g /m N )、煤塵による熱回収器20の閉塞防止
対策に十分なる配慮が必要である。一般には、閉塞防止
対策として鋼球散布方式が採用されるが、高濃度の煤塵
になると、熱回収器20の伝熱管表面に多くの煤塵が付
着するため、鋼球の落下による衝撃力が緩和され除去効
果が低減する。付着煤塵の除去が充分に行なわれない
と、伝熱効率が低下すると同時に圧力損失の増加を引き
起こし、ファン動力が増加する。
設備は、発電出力が大きくなるほど2系列で構成される
ことが多い。これは製造限界に起因することもあるが、
トラブル時に片系列運転が可能なように配慮しているこ
とにもよるものである。図11に示す方式を2系列で構
成する場合は、図12に示すようになる。32は誘引フ
ァン、34はブースタファンである。図12に示す方式
では、次の問題点がある。 (a) 脱硫装置片系運転 環境対策設備の中でトラブルによる片系運転を行う可能
性の高いのは、カルシウムに起因するスケーリングによ
り圧力損失増加の懸念のある脱硫装置24である。図1
2の方式により脱硫片系列運転を行う場合、ガス・ガス
ヒータの熱回収器20側は2系列運転、再加熱器26側
は1系列運転とならざるを得ず(1)停止系列の再加熱
器になんらかの対応策が必要、(2)運転側の再加熱後
の排ガス温度が低い(熱交換量が約半分)等の問題があ
る。 (b) 全系片系列運転 脱硫片系運転では上記の問題があるので、脱硝を含めた
全系を片系列運転とすることも考えられるが、この場合
には次の問題がある。すなわち、処理する排ガス量は計
画量なるも、負荷は低負荷のため温度が低くなる。これ
は触媒を使用する脱硝では、脱硝性能が低下することと
なり、このような運転を最初から計画する場合は、触媒
量を予め多くしておく必要があり、コストが嵩むことに
なる。
で、本発明の目的は、上記の問題点をすべて解消し、か
つ経済的にも優れた排煙処理方法及び装置を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、排ガス中に含ま
れる水銀、ダイオキシンなどの有害物質を除塵と同時に
吸着・除去することができる排煙処理方法及び装置を提
供することにある。
めに、本発明の排煙処理方法は、石炭燃焼排ガスを脱硝
処理した後、空気予熱器に導入して熱回収し、ついで、
冷却された排ガスを集じん機に導入して集塵した後、媒
体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器に導入して冷却
し、ついで、冷却された排ガスを湿式石灰石膏法により
脱硫処理した後、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの
再加熱器に導入し再加熱して煙突に導く排煙処理方法に
おいて、集じん機にはバグフィルターを、媒体循環式の
ガス・ガスヒータの熱回収器に耐熱・耐酸性合成樹脂製
チューブとしてテフロンチューブを用いるように構成し
たものである。
前の排ガスにプレコート剤を混入することが好ましい。
プレコート剤としては、粉末活性炭、粉末活性コーク
ス、粉末消石灰、粉末生石灰、粉末石灰石及びフライア
ッシュの群からなる物質より選ばれた少なくとも一種が
用いられる。プレコート剤の添加量は、濾布上に5〜4
0g/m2の積層を形成させるように決定する。プレコー
ト剤添加量が上記の範囲未満の場合は、プレコート剤の
積層が不均一となり、ショートパスによる性能低下及び
濾布の目詰まりによる圧力損失増加の原因となる。一
方、上記の範囲を超える場合は、プレコート剤添加用装
置が過大となり、かつ、ダスト払い落としの頻度が多く
なるため、逆洗用加圧空気の消費量が増加して経済的で
ない。また、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを定期的
に水洗浄するように構成することが好ましい。
を脱硝処理する脱硝装置と、脱硝された排ガスと燃焼用
空気とを熱交換する空気予熱器と、この空気予熱器から
の排ガスを集塵処理する集じん機と、脱塵された排ガス
の熱を回収する媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収
器と、この熱回収器からの排ガスを湿式石灰石膏法によ
り脱硫処理する脱硫装置と、脱硫された排ガスを再加熱
する前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器と、
再加熱された排ガスを大気に排出する煙突とからなる排
煙処理装置において、前記集じん機はバグフィルターで
あり、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器
は、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブであるテフロンチ
ューブを備えていることを特徴としている。
ス流れに対して並列に複数区画に分割し、各区画の出口
に煤塵濃度検出器を、各区画の入口及び出口の少なくと
も一方にガス遮断手段を設けることが好ましい。濾布の
破損が起こった場合、煤塵濃度の高いガスが洩れること
により、煤塵の排出規制値が守れなくなることを防止す
る必要がある。このため、複数区画に分割し、濾布の破
損部のみを遮断して、運転を継続することができ、遮断
した区画の濾布取替えを運転中に可能とする。さらに、
ガス・ガスヒータの熱回収器内をガス流れに対して並列
に複数区画に分割し、各区画に洗浄水供給管を接続する
ことが好ましい。熱回収器全体を一時に洗浄すると、ガ
スの冷却が起こり、排ガスの再加熱が不充分となる。し
たがって、複数区画に分割してサイクリックに洗浄する
ことにより、ガス冷却の効果を軽減する。この場合ガス
・ガスヒータの熱回収器の各区画と脱硫装置とを、使用
済洗浄水管を介して接続することが好ましい。
実施する装置の一実施例を示している。石炭焚燃焼装
置、例えば石炭焚ボイラ10からの排ガスは、脱硝装置
12に導入されて脱硝された後、空気予熱器14に導入
して熱回収され、ついで熱回収後の冷却された排ガスは
バグフィルター17に導入されて集塵された後、媒体、
例えば水を循環する媒体循環式のガス・ガスヒータ18
aの熱回収部20aに導入される。空気予熱器14出口
とバグフィルター17入口との間の排ガスにプレコート
剤が添加される。プレコート剤は粉末活性炭、粉末活性
コークス、粉末消石灰、粉末生石灰、粉末石灰石もしく
はフライアッシュ又はこれらの混合物である。
は、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブとしてテフロンチ
ューブから構成されており、熱回収器20aで冷却され
た排ガスは湿式石灰石膏法脱硫装置24に導入されて脱
硫された後、媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器
26に導入され再加熱されて煙突28から排出される。
なお、ガス・ガスヒータ18aは、熱回収器20a及び
再加熱器26から構成される。
ように、ガス流れに対して並列に区画隔壁46により複
数の区画48に分割され、各区画48の出口に煤塵濃度
検出器50が設けられ、各区画48の入口及び出口にバ
ルブ、スライドダンパー等のガス遮断手段52が設けら
れている。図2及び図3では、区画48の入口及び出口
の両方にガス遮断手段52を設ける場合を示している
が、いずれか一方のみにガス遮断手段を設けてもよい。
54はバグフィルター本体、56は濾布エレメント、5
8はガス入口、60はガス出口、62は逆洗用空気ノズ
ルである。
5及び図6に示すように、ガス流れに対してバルブ、ス
ライドダンパー等のガス遮断手段36、仕切部材38に
より複数の区画40に分割され、各区画40に洗浄水供
給管42が接続され、各区画40と湿式石灰石膏法脱硫
装置24とが使用済洗浄水管43を介して接続されてい
る。44は洗浄水ノズル、45はチューブである。チュ
ーブ45は、各区画40毎に定期的に水洗浄される。
て、片系列運転又は2系列運転を行なうことができるよ
うに構成した例を示している。なお、誘引ファン及びブ
ースタファンの図示を省略している。図8は従来方法に
おける電気集塵機のフライアッシュ電気抵抗値と集塵効
率との関係を示している。図8から、フライアッシュ電
気抵抗値が大きくなるにつれて、集塵効率が大きく低下
することがわかるが、バグフィルターを用いる場合は、
このような現象は生じない。
いて、石炭焚ボイラ10からの排ガスを脱硝装置12に
導入して排ガス中のNOxを除去した後、空気予熱器1
4に導入して燃焼用空気を予熱し、ついで、熱回収後の
冷却された排ガスにプレコート剤を添加してバグフィル
ターに導入して集塵する。図9及び図10に示すような
従来方式では、ガス・ガスヒータ入口のダスト(煤塵)
濃度が高いため、ガス・ガスヒータで冷却されて生成す
るSO3 、硫安又は酸性硫安の大部分がダスト表面に付
着し、除塵塔(脱塵塔)や脱硫装置でかなりの部分が捕
集されるのに対し、バグフィルターで高性能除塵を行わ
せることにより、これらの生成物がヒューム状又は浮遊
ダストになり、脱硫装置で捕集されず煙突から排出され
ることが懸念される。これらの問題は、バグフィルター
17の前の排ガスに粉末活性炭、粉末活性コークス、粉
末消石灰、粉末生石灰、粉末石灰石もしくはフライアッ
シュ又はこれらの混合物からなるプレコート剤を混入さ
せることにより解決できる。すなわち、プレコート剤に
よりガス中のSO3 が物理的又は化学的に吸着・除去さ
れる。また、粉末活性炭又は粉末活性コークスを使用す
る場合には、蒸気で存在する水銀、ダイオキシンなどの
有害物質も同時に吸着・除去される。なお、粉末消石
灰、粉末生石灰又は粉末石灰石を使用する場合でも、凝
縮している水銀等の有害物質は除去される。また、プレ
コート剤の使用により、濾布の目詰まりを防止し、圧力
損失の増加を防ぐことができる。
は、媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器20aに
導入されて冷却され、ついで、冷却された排ガスは脱硫
装置24に導入されて排ガス中のSOxが除去された
後、媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器26に導
入されて再加熱され煙突28へ導かれる。ガス・ガスヒ
ータの熱回収器20aは、耐熱・耐酸性合成樹脂製チュ
ーブであるテフロンチューブで構成されているので、腐
食の心配はなく、バグフィルター17出口の煤塵濃度を
低くすることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 (1) バグフィルターは電気集塵機と比較して除塵性
能がきわめて高く(石炭の品質に左右されない)、厳し
い煤塵排出規制を満足することができる。その反面、ガ
ス・ガスヒータの熱回収部で凝縮するSO3 がアルカリ
性のダストで中和されないため腐食の問題が発生する。
また、脱硝部で未反応のアンモニアと反応して生成する
硫安又は酸性硫安がチューブに付着するため、伝熱抵抗
となり性能低下につながる問題がある。なお、従来の剛
球(鋼球)散布方式では、これら付着物質の除去は困難
である。水洗浄を併用することは可能であるが、厳しい
腐食問題が生じる。本発明では、バグフィルターを用
い、かつ、ガス・ガスヒータの熱回収部は、耐食性に優
れたテフロンからなる耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブ
で構成されているので、腐食のおそれはなく、バグフィ
ルター出口の煤塵濃度を低くすることができる。 (2) ガス・ガスヒータの熱回収部のチューブを各区
画毎に定期的に水洗浄することができるように構成する
場合は、(1)の効果をさらに発揮させることができ
る。 (3) バグフィルター前の排ガスにプレコート剤を添
加することにより、ガス中のSO3 が物理的又は化学的
に吸着・除去されるとともに、ガス中の水銀、ダイオキ
シンなどの有害物質を吸着・除去することができる。と
くに、プレコート剤として粉末活性炭又は粉末活性コー
クスを使用する場合は、蒸気で存在する水銀、ダイオキ
シンを効率よく吸着・除去することができる。また、プ
レコート剤の使用により、濾布の目詰まりを防止し、圧
力損失の増加を防ぐことができる。 (4) バグフィルターの濾布が破損した場合に、排ガ
ス中の煤塵濃度が増加することが懸念されるが、バグフ
ィルターを複数の区画に分割し、各区画の出口に煤塵濃
度検出器を設ける場合は、煤塵濃度を検出して濾布破損
時に、その区画を遮断することにより、上記問題を解決
することができる。 (5) 脱硫装置入口での煤塵濃度が低く、さらに脱硫
装置でも集塵できるので、従来方式のように湿式電気集
塵機を設置しなくても煙突出口の煤塵濃度を低くするこ
とができる。 (6) 脱硫装置入口の煤塵濃度が低いため、従来方式
のように除塵塔を設置しなくても高品質の石膏が副生す
るので、設備が簡略化される。 (7) ガス・ガスヒータの熱回収器での煤塵濃度が低
く、かつ、熱交換チューブとしてテフロンを用いること
により、鋼管に比べ表面が滑らかであり、煤塵が付着し
にくいので、水洗装置などの簡単な除去装置により閉
塞、圧力損失の増加又は伝熱性能の低下を防止すること
ができる。 (8) ボイラ誘引ファンを設置するバグフィルター出
口はガス温度が高く、酸露点温度以上であるため腐食の
心配が無く、誘引ファンに耐食材料を使用する必要がな
い。 (9) 2系列時の運用についても、最も片系列運転の
頻度が高いと予想される脱硫装置は、ガス・ガスヒータ
を含め最下流に位置しており、片系列運用が容易に行え
る。
である。
図である。
例を示す立面断面図である。
示す系統図である。
電気抵抗値と集塵効率との関係を示すグラフである。
る。
ある。
統図である。
統図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 石炭燃焼排ガスを脱硝処理した後、空気
予熱器に導入して熱回収し、ついで、冷却された排ガス
を集じん機に導入して集塵した後、媒体循環式のガス・
ガスヒータの熱回収器に導入して冷却し、ついで、冷却
された排ガスを湿式石灰石膏法により脱硫処理した後、
前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器に導入し
再加熱して煙突に導く排煙処理方法において、 集じん機にはバグフィルターを、媒体循環式のガス・ガ
スヒータの熱回収器に耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブ
としてテフロンチューブを用いる ことを特徴とする排煙
処理方法。 - 【請求項2】 バグフィルター導入前の排ガスにプレコ
ート剤を混入する請求項1記載の排煙処理方法。 - 【請求項3】 プレコート剤が粉末活性炭、粉末活性コ
ークス、粉末消石灰、粉末生石灰、粉末石灰石及びフラ
イアッシュの群からなる物質より選ばれた少なくとも一
種である請求項2記載の排煙処理方法。 - 【請求項4】 耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを定期
的に水洗浄する請求項1、2又は3記載の排煙処理方
法。 - 【請求項5】 石炭燃焼排ガスを脱硝処理する脱硝装置
と、 脱硝された排ガスと燃焼用空気とを熱交換する空気予熱
器と、 この空気予熱器からの排ガスを集塵処理する集じん機
と、 脱塵された排ガスの熱を回収する媒体循環式のガス・ガ
スヒータの熱回収器と、 この熱回収器からの排ガスを湿式石灰石膏法により脱硫
処理する脱硫装置と、 脱硫された排ガスを再加熱する前記媒体循環式のガス・
ガスヒータの再加熱器と、 再加熱された排ガスを大気に排出する煙突とからなる排
煙処理装置において、前記集じん機はバグフィルターであり、 前記媒体循環式
のガス・ガスヒータの熱回収器は、耐熱・耐酸性合成樹
脂製チューブであるテフロンチューブを備えていること
を特徴とする排煙処理装置。 - 【請求項6】 バグフィルターをガス流れに対して並列
に複数区画に分割し、各区画の出口に煤塵濃度検出器
を、各区画の入口及び出口の少なくとも一方にガス遮断
手段を設けた請求項5記載の排煙処理装置。 - 【請求項7】 ガス・ガスヒータの熱回収器内をガス流
れに対して並列に複数区画に分割し、各区画に洗浄水供
給管を接続した請求項5又は6記載の排煙処理装置。
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JP35321495A JP3423517B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 排煙処理方法及び装置 |
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JP35321495A Expired - Lifetime JP3423517B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 排煙処理方法及び装置 |
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1995
- 1995-12-27 JP JP35321495A patent/JP3423517B2/ja not_active Expired - Lifetime
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