JPH0256600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はボイラー等の熱源発生装置から排出
される熱交換機を利用した廃煙ガスの熱回収装置
及びこの装置を使つた廃煙ガスの熱回収法に関す
る。

近年、石炭や重油等の燃料を使つた火力発電所
用大型ボイラーから大気に排出される廃煙ガスに
対する大気汚染が公害等の観点から重要な問題と
なつている。特に、環境保全の立場から廃煙ガス
中の塵埃、窒素酸化物（NOx）、硫黄酸化物
（SOx）等に対する排出規制が年々厳しくなつて
いる。このため、火力発電所用大型ボイラーから
の廃煙ガス中の塵埃、窒素酸化物（NOx）、硫黄
酸化物（SOx）等の公害発生物質は、その規制さ
れた基準以下に取り除いてから大気に排出するこ
とが必要であり、脱硝、脱塵、脱硫等の各装置が
附帯設備として設けられている。

一方、限りあるエネルギー資源の枯渇に直面し
ている現代においては、エネルギーの有効利用が
責務とされており、この観点から火力発電所等の
大型ボイラーから排出される廃煙ガスの熱エネル
ギーを回収し、これを有効利用することが必要で
ある。

このように、火力発電所の大型ボイラーから排
出される廃煙ガスは、一方においては、公害等か
ら住民の生活を守るため、塵埃、窒素酸化物
（NOx）、硫黄酸化物（SOx）等の有害物質を出
来るだけ除去すると共に、他方においては、廃煙
ガスの有する熱源の回収及びその有効利用が同時
に要請されている。

従来、火力発電所の大型ボイラーから排出され
る廃煙ガスの処理、即ち窒素酸化物（NOx）、硫
黄酸化物（SOx）及び塵埃等の除去並びに廃熱の
回収及びその有効利用には、例えば第１図に示さ
れる装置が使用されている。

この装置によれば、ボイラー１から排出された
塵埃、窒素酸化物（NOx）、硫黄酸化物（SOx）
等を含有する高温の廃煙ガスは、脱硝装置２で窒
素酸化物（NOx）が除去されたのち、第１の熱
交換機３に導入される。この第１の熱交換機３は
図示されないヒーテイングエレメントを内蔵して
回転するローターをその主要構成部とする回転蓄
熱式熱交換機とされている。高温の廃煙ガスは、
図中左側の高温ガス入口ダクトから導入されヒー
テイングエレメントに熱を与えながら、図中右側
の出口ダクトから排出される。一方、押込み送風
機４から導入されたボイラー燃焼用空気は、図中
右方から第１の熱交換機３に導入される。

ついで、この空気はヒーテイングエレメントで
加熱されたのちボイラー１に供給される。他方、
前記第１の熱交換機（回転蓄熱式熱交換機）３か
ら排出した廃煙ガスは電気集塵機５で脱塵された
のち、誘引送風機６を介して第２の熱交換機７に
導入される。この第２の熱交換機７は前記第１の
熱交換機３と同称の回転蓄熱式熱交換機とされて
いる。この廃煙ガスは、前記第２の熱交換機７内
でヒーテイングエレメントを介して硫黄酸化物
（SOx）が除去された飽和水分を含む清浄な廃煙
ガスと熱交換される。また、清浄な廃煙ガスは白
煙防止温度に加温されたのち煙突９から大気に排
出される。

しかるに、この種の従来の装置によれば、脱硝
装置２からの高温廃煙ガスは、その温度が第１の
熱交換機３の中間領域で、酸性硫安（硫酸アンモ
ニウム）の生成温度帯域（約150〜230℃）になる
ため、第１の熱交換機３のほぼ中間部でヒーテイ
ング粘性の酸性硫安が形成し、ヒーテイングエレ
メントの表面に、付着する。この付着物は廃煙ガ
ス中の塵埃を捕捉し、エレメント間の流路を閉塞
する。このため入口又は／出口ダクト側からの媒
吹装置による過熱蒸気、空気等の噴射では塵埃を
除去できないという問題があつた。

又、この種の従来の装置では、第２の熱交換機
（回転蓄熱式熱交換機）７に導入される廃煙ガス
は、温度が充分に低下しており、上記熱交換機７
内で酸露点温度以下に達しているためヒーテイン
グエレメントの表面に硫酸が生成される。このた
めヒーテイングエレメントの表面の腐食が促進し
たり、さらにまたこの部分に脱硫装置から運ばれ
てきたミスト等が付着し、ヒーテイングエレメン
ト間のガス流路を閉塞するという問題があつた。

さらに又、従来型の装置によれば、第２の熱交
換機７は脱硝、脱塵後の硫黄酸化物を含有する高
温の廃煙ガスと脱硫後の低温の廃煙ガスとを熱交
換するガス−ガス方式の回転蓄熱式熱交換機とさ
れている。このため、この熱交換の過程で高温の
廃煙ガスの一部が、例えばロータ胴体の端縁部の
間隙から漏洩したり、ロータ回転により搬入され
たりして低温側の脱硫された清浄な廃煙ガスに混
入する。この結果、清浄な廃煙ガス中SOxの濃度
が増加し、脱硫装置８による脱硫効率が低下する
という問題があつた。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、硫酸水素アンモニウム
の発生による回転蓄熱式熱交換機のヒーテイング
エレメント間の流体流路の閉塞を大巾に軽減し、
またこれら流路の表面に付着したダストが通常の
煤吹装置によりきわめて簡単且つ容易に除去する
ことができると共に、酸による回転蓄熱式熱交換
機のヒーテイングエレメントの腐食やダストの付
着を大巾に軽減することができ、しかも高濃度の
硫黄酸化物（SOx）が回転蓄熱式熱交換機により
脱硫された清浄な廃煙ガス中に搬入することのな
い熱交換機を利用した新規な廃煙ガスの熱回収装
置及びこれを使用した廃煙ガスの熱回収方法を提
供することにある。

この発明の上記目的は、ボイラー等の熱源発生
装置から排出される廃煙ガスと上記熱源発生装置
に導入される空気とを熱交換する高温側の回転蓄
熱式熱交換機と、前記高温側回転蓄熱式熱交換機
から排出された廃煙ガスと大気から供給された空
気とを熱交換する低温側回転蓄熱式熱交換機との
間に、前記低温回転蓄熱式熱交換機から供給され
た予熱空気と清浄な廃煙ガスとを熱交換する熱交
換機を設けることにより達成される。

以下この発明を第２図を参照して具体的に説明
する。

第２図は、石炭を燃料として使用する発電所用
大型ボイラーの廃煙ガスの熱回収フローシートの
概略図である。

発電所用大型ボイラー１から排出されたNOx、
SOx及び塵埃等を含有する高温の廃煙ガスは配管
１０を経由して脱硝装置２に導入され、NOx成
分が除去される。次いで廃煙ガスは配管１１を経
由して第１の高温側熱交換機３０に導入される。
この熱交換機３０は図示しない外殻部を形成する
八角形のロータハウジング、ヒーテイングエレメ
ント（蓄熱体）を内蔵するロータ、及び煙道を接
続するためのコネクテイングプレートダクト（高
温側及び低温側）を主要構成部とする回転蓄熱式
熱交換機である。高温の含塵、含硫黄酸化物の廃
煙ガスは、入口側ダクト（図示せず）から回転す
るロータ内に導入される。導入された廃煙ガス
は、このロータ内に内蔵するヒーテイングエレメ
ント間の多数の流路を通過する間に熱を奪われて
出口側ダクト（図示せず）から排出される。冷却
された廃煙ガスは、次に配管１２内を通過して第
２の低温側熱交換機３１に導入される。この熱交
換機３１は、第１の高温側熱交換機３０と同じ構
成とされている。ここで廃煙ガスはさらに冷却さ
れたのち、配管１３内を通過して電気集塵機５に
導入され、廃煙ガス中の塵埃の大部分が除去され
る。この電気集塵機５から流出された廃煙ガスは
配管１４の中間に配設された誘引送風機６を経由
して脱硫装置８に流入される。この脱硫装置８は
湿式とされていて、飽和水分を含む清浄な廃煙ガ
スは十分に温度が低い状態で配管１５内を通過し
て前記第１及び第２の熱交換機３１の中間に配設
された第３の熱交換機３２に導入され、ここで白
煙防止温度に加熱されたのち配管１５内を通過し
て煙突９から大気に排出される。

一方、ボイラ１の燃焼用空気は、押込み送風機
４により取り込まれ配管１６の中間に配設された
スチームエアヒーター１７で加熱されたのち、前
記第２の低温側熱交換機３１に導入される。この
空気は前記第２の低温側熱交換機３１に導入され
る廃煙ガスの流れとは互に対向流とされ、回転す
るロータ内の加熱されたヒーテイングエレメント
により加熱され、さらに配管１８を通つて第３の
熱交換機３２内に入る。このガスは次いで配管１
８を通つて第１の高温側熱交換機３０で充分に加
熱された配管１９からボイラ１に導入される。一
方配管１６から分枝された一部の空気は配管２
１，２２，２３，２４により接続された誘引送風
機２０、第２の低温側熱交換機３１、第３の熱交
換機３２、第１の高温側熱交換機３０を経由して
ミル２５内に導入され、ここで微紛状に紛砕され
た石炭と混合されたのち配管２６からボイラー１
に供給される。

第３図はボイラー１の燃料として重油を使つた
場合の廃煙ガスの熱回収フローシートである。第
２図の石炭を使用した場合と相違するところは、
石炭を紛砕するミル２５及び紛砕された石炭と混
合される空気の配管等がないことである。

以上述べたように本発明の廃煙ガスの熱回収装
置は廃煙ガスが通過する第１の高温側熱交換機と
第２の低温側熱交換機との間に第３の熱交換機を
配設することにより酸性硫安の生成温度領域を回
避したので、これら両熱交換機のヒーテイングエ
レメント表面に粘稠性硫安が付着しない。従つて
廃煙ガス中のダストがヒーテイングエレメントの
表面に推積して流路を閉塞することがない。また
酸性硫安が形成されたとしても、その形成はヒー
テイングエレメントの入口又は出口近傍であり、
従つて煤吹、水洗装置等のクリーニング装置でき
わめて容易に除去することが可能である。また、
第１及び第２の熱交換機の中間に第３の熱交換機
を配設し、この熱交換機では燃焼用空気と脱硫処
理された清浄な廃煙ガスを互に対向流で熱交換さ
せたので、硫酸が生成されず、さらにまたロータ
の回転に伴い燃焼用空気が清浄な廃煙ガスに搬入
されても廃煙ガス中のSOx濃度が増大することが
ない等の効果を奏する。

なお、この発明の実施例では、第３の熱交換機
に回転蓄熱式熱交換機を使用したが、この発明は
これに限定されるものではなく、例えばヒートパ
イプ方式による熱交換機を使用することができ
る。

さらにこの発明の好ましい実施例では電気集塵
機を低温側熱交換機の後に配設したが、この集塵
機を高温側熱交換機と低温側熱交換機との中間に
配設することができる。この配設によれば、低温
側熱交換機に入る廃煙ガスは大巾に脱塵されるの
で、第３の熱交換機（回転蓄熱式熱交換機を使
用）に塵埃が搬入される量がきわめて少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の廃煙ガスを熱回収するためのフ
ロシート、第２図及び第３図は本発明の廃煙ガス
を熱回収するためのフロシートで、うち第２図は
ボイラーの燃料として石炭を使用する場合、第３
図は重油を使用する場合をそれぞれ示す。 １……ボイラ、３……第１の高温側熱交換機、
７……第２の低温側熱交換機、１４……第３の熱
交換機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラー等の熱源発生装置から排出される廃
   煙ガスと上記熱源発生装置に導入される空気とを
   熱交換する高温側回転蓄熱式熱交換機と、前記高
   温側回転蓄熱式熱交換機から排出された廃煙ガス
   と大気から供給された空気とを熱交換する低温側
   回転蓄熱式熱交換機との間に、前記低温側回転蓄
   熱式熱交換機から供給された予熱空気と低温側回
   転蓄熱式熱交換機から排出したのち脱硫処理され
   た清浄な廃煙ガスとを熱交換する熱交換機を設け
   たことを特徴とする熱交換機を使つた廃熱ガスの
   熱回収装置。 ２ ボイラー等の熱源発生装置から排出される廃
   煙高温ガスを脱硝後少なくとも２個の独立した高
   温及び低温側回転蓄熱式熱交換機で、熱源発生装
   置に導入される空気とそれぞれ熱交換し、次いで
   脱硫後の清浄な廃煙ガスを前記高温及び低温側回
   転蓄熱式熱交換機の中間に配設された熱交換機で
   予熱空気と熱交換することを特徴とする熱交換機
   を利用した廃熱ガスの熱回収法。