JP5835940B2 - 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 - Google Patents
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Description
SO3は、SO2の一部が高温環境下で酸化されて発生する。したがって、SO3の存在量はSO2に対して数%程度である。しかしながら、SO3は、エアヒータの詰まりや腐食、煙道の腐食の原因となり、かつ、煙突から冷却され排出されると紫煙(blueish smoke)の原因となることから、排出濃度を数ppm以下に抑えることが望ましい。
高温の燃焼排ガス中に溶解塩を含む水溶液を噴霧すると、二流体ノズル内部の気液接触面付近で溶解塩が乾燥して析出物が生成する。この析出物は、加圧空気流路側の方に成長する。このため、加圧空気の流路面積が小さくなり加圧空気の噴霧圧力が増加する。一方、液体側流路は、加圧空気の流量が低下するために流れやすくなり、水溶液の噴霧圧力は低下する。すなわち、溶解塩が微細噴霧できなくなり、SO3除去性能が低下することが問題となっていた。
上記発明において、前記水溶液が、石灰石膏法による前記湿式脱硫装置の脱硫排水とされることが好ましい。
このため、本発明では加圧空気の噴霧圧力を前記水溶液の噴霧圧力よりも0.04MPa以上高くすることで、水溶液の飛散を抑制して確実にノズルの閉塞を防止し、水溶液の噴霧量を安定させることができる。
上記の排ガス処理装置において、前記加圧空気の流通路に水を流通させる第1水流通手段と、前記溶解塩の前記水溶液の流通路に水を流通させる第2水流通手段とを備え、前記制御部が、さらに、前記加圧空気の噴霧圧力が所定圧力に到達したときに、前記噴霧手段への前記加圧空気及び前記水溶液の供給を停止するとともに、該噴霧手段の前記二流体ノズルにおける前記加圧空気の前記流通路に前記第1水流通手段により水を流通させ、前記噴霧手段の前記二流体ノズルにおける前記溶解塩の前記水溶液の前記流通路に前記第2水流通手段により水を流通させることが好ましい。
ボイラ110は、例えば、硫黄分を比較的多く含有する重油や石炭を燃焼させるボイラとされる。
脱硝装置111は、ボイラ110から流入する燃焼排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を除去する。
エアヒータ112は、燃焼排ガスと押し込みファン(不図示)によって要求される燃焼用空気とを熱交換させるものである。これにより、燃焼用空気は燃焼排ガスの顕熱によって加熱され、ボイラ110へと供給される。
乾式電気集塵装置113は、燃焼排ガス中の煤塵を静電気力によって捕集するものである。
充填層121は、例えば樹脂製の充填材が設けられた構成とされる。
貯留部122には、吸収剤の水溶液が収納される。吸収剤供給手段123からSO2の吸収剤が貯留部122に供給される。吸収剤は、石膏石灰法の場合CaO(石灰)、ナトリウム法の場合NaOH、水マグ法の場合Mg(OH)2とされる。また、貯留部122には、空気供給手段(不図示)から空気が供給される。
図2は、煙道130断面を拡大した概略図である。噴霧手段140は、煙道130に挿入されている保護管141と、保護管141内部に収納される溶解塩を含む水溶液が流通する配管(水溶液用配管)150及び加圧空気が流通する配管(加圧空気用配管)160と、水溶液用配管150及び加圧空気用配管160に接続される複数の二流体ノズル142で構成される。
あるいは、水溶液用配管150は、図1のようにポンプを通じて湿式脱硫装置114に接続させるものではなく、上記溶解塩を含む水溶液を貯留するタンクなどに接続されていても良い。
煙道130の外部において水溶液用配管150にバルブ151が設けられる。バルブ151には、図2に示すように水(工業用水)を供給する配管152が接続される。
水溶液用配管150に、水溶液の噴霧圧力を計測する圧力計(水溶液噴霧圧力計測部)153が接続される。圧力計153は、煙道130外部の水溶液用配管150に接続されていても良いし、保護管141内部の水溶液用配管150に接続されるように設けられていても良い。
加圧空気用配管160に、加圧空気を加湿するための水または水蒸気が流通する加湿用配管163(加湿部)が別途接続される。加湿用配管163に、バルブ164が接続される。水蒸気が流通する場合、蒸気配管が接続される。
煙道130の外側において、加圧空気用配管160を流通する加圧空気に、加湿用配管163から水または水蒸気が供給されて、加圧空気が加湿される。なお、水を加湿用配管163から加圧空気用配管160に供給する場合、水は噴霧手段140に到達したときに加熱されて水蒸気となり、加圧空気が加湿される。
加湿された加圧空気は、加圧空気用配管160から二流体ノズル142の加圧空気流通路144に供給される。
二流体ノズル142は、水溶液を直径10〜100μm、好ましくは20〜50μm、より好ましくは25〜35μmの液滴として煙道130中に噴霧する。煙道130中には高温の燃焼排ガスが流通する。これにより、噴霧された液滴から水分が蒸発し、微細化され乾燥した溶解塩粒子が生成する。溶解塩粒子に燃焼排ガス中に含まれるSO3が吸着・固定化されて、燃焼排ガス中からSO3が除去される。また、乾燥した溶解塩粒子に含まれる硫酸塩の一部とSO3とが反応し、SO3が除去される。
水溶液が噴霧される環境は、噴霧された液滴が飛散している間に水分が蒸発する必要があるので、水の蒸発温度以上とされる。また、SO3と反応させるために、SO3の露点温度以上とされ、130℃以上、好ましくは140℃以上とされる。具体的に、煙道30を流通する燃焼排ガスは、150℃〜200℃程度とされる。
水溶液流通路143を通過した水溶液の一部は、合流部145から加圧空気流通路144の方に飛散し、加圧空気流通路144の壁面に付着し、加圧空気の流路面積を減少させる。加圧空気と水溶液の噴霧圧力の差が小さいと、飛散を十分に抑えることができない。このため、噴霧圧力差が0.02MPaの場合は、0.04MPaの場合よりも溶解塩の析出・堆積速度が速くなり、加圧空気噴霧圧力の増加及び水溶液噴霧圧力の減少が発生した。
上記の結果から、加圧空気の噴霧圧力を水溶液の噴霧圧力より0.04MPa以上大きくすると、二流体ノズルの閉塞防止に効果があるということが示された。
次いで、制御部170は、バルブ151,161から水溶液用配管150及び加圧空気用配管160の各々に水を供給する。供給された水は、二流体ノズル142の水溶液流通路143及び加圧空気流通路144を流れ、混合物流通路146を通ってノズル先端147から煙道130内に排出される。
所定時間経過後、制御部170はバルブ151,161において水の供給を停止するとともに、水溶液用配管150及び加圧空気用配管160にそれぞれCaSO4含有水溶液及び加圧空気を供給する。これにより、煙道内に設けられた複数の噴霧手段のうち1つについて洗浄工程が終了する。
1つの噴霧手段140に対する洗浄工程が終了後、別の噴霧手段に対しても上記洗浄工程を順次実施しても良い。
上述の洗浄工程を実施することにより、長期にわたり安定してCaSO4を含む水溶液を煙道130内に噴霧することができる。
113 乾式電気集塵装置
114 湿式脱硫装置
130 煙道
140 噴霧手段
141 保護管
142 二流体ノズル
150 水溶液用配管
151,161,164 バルブ
153,165 圧力計
160 加圧空気用配管
163 加湿用配管
170 制御部
Claims (7)
- 燃焼排ガス中に含まれるSO3を除去する排ガス処理方法であって、
Ca、Mg、Na、Kのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩のうち少なくとも1つとされる溶解塩を含む水溶液と加圧空気とが、複数の二流体ノズルの各々の内部で合流され、該合流された前記水溶液と前記加圧空気とが前記二流体ノズルから湿式脱硫装置の上流側に位置する煙道内に噴霧され、
前記加圧空気に、前記二流体ノズル内部における前記水溶液と前記加圧空気との合流部において前記溶解塩の析出を抑制することができる量の水または水蒸気が添加されて、前記加圧空気が加湿される排ガス処理方法。 - 前記水溶液が、石灰石膏法による前記湿式脱硫装置の脱硫排水とされる請求項1に記載の排ガス処理方法。
- 前記加圧空気の加湿量が、0.03kg/Nm3以上とされる請求項1に記載の排ガス処理方法。
- 前記加圧空気の噴霧圧力が、前記水溶液の噴霧圧力より0.04MPa以上高い請求項1に記載の排ガス処理方法。
- 前記加圧空気の噴霧圧力が所定圧力と到達したときに、前記加圧空気及び前記水溶液の供給を停止するとともに、
前記二流体ノズルにおける前記加圧空気の流通路および前記水溶液の流通路を水で洗浄する請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の排ガス処理方法。 - 燃焼排ガス中に含まれるSO3を除去する排ガス処理装置であって、
湿式脱硫装置の上流側の煙道にCa、Mg、Na、Kのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩のうち少なくとも1つとされる溶解塩を含む水溶液を加圧空気とともに噴霧する二流体ノズルを備える複数の噴霧手段と、
前記加圧空気に水または水蒸気を供給する加湿部と、
前記加圧空気の噴霧圧力を計測する加圧空気噴霧圧力計測部と、
前記水溶液の噴霧圧力を計測する水溶液噴霧圧力計測部と、
前記加湿部から前記加圧空気に供給される水または水蒸気の量を、前記二流体ノズル内部の前記水溶液と前記加圧空気との合流部において前記溶解塩の析出を抑制することができる量に調整する制御部とを備える排ガス処理装置。 - 前記加圧空気の流通路に水を流通させる第1水流通手段と、
前記溶解塩の前記水溶液の流通路に水を流通させる第2水流通手段とを備え、
前記制御部が、さらに、前記加圧空気の噴霧圧力が所定圧力に到達したときに、前記噴霧手段への前記加圧空気及び前記水溶液の供給を停止するとともに、該噴霧手段の前記二流体ノズルにおける前記加圧空気の前記流通路に前記第1水流通手段により水を流通させ、前記噴霧手段の前記二流体ノズルにおける前記溶解塩の前記水溶液の前記流通路に前記第2水流通手段により水を流通させる請求項6に記載の排ガス処理装置。
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