JPWO2015005296A1 - 排ガス浄化装置及びｃｏ２回収システム - Google Patents

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Abstract

燃焼装置１に備える湿式脱硫装置４の下流に備える排ガス浄化装置５０であり、湿式脱硫装置４からの排ガスを下部から導入して上端部から導出する容器本体５３と、容器本体５３内部の導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズル５５を有する補助脱硫部４'と、噴射ノズル５５よりも上部に設けて排ガスに含まれる粒子を分離するバグフィルタ５６と、バグフィルタ５６の上部から圧縮気体を噴射して逆洗する逆洗ノズル６０と、容器本体５３からのドレンを受けるドレン受タンク６５と、ドレン受タンク６５のドレンをアルカリ溶液５４として噴射ノズル５５に供給する供給ポンプ６６とを備える。

Description

本発明は、排ガス浄化装置及びＣＯ2回収システムに関するものである。
微粉炭を空気燃焼する石炭焚ボイラのような燃焼装置から排出される排ガスには、粒子やガス状の不純物が含まれることから、環境の保全のために、脱硝装置、集塵装置、脱硫装置等を有する排ガス処理装置を備えて排ガスを処理することが行われている。石炭焚ボイラの排ガスには、窒素酸化物（ＮＯX）、二酸化炭素（ＣＯ2）、硫黄酸化物（ＳＯX）、水銀（Ｈｇ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵等の不純物が含まれる。
一方、地球温暖化の原因の一つとされる二酸化炭素（ＣＯ2）の排出量を低減するために、空気の代わりに酸素を用いた酸素燃焼装置が研究されており、微粉炭を酸素燃焼する酸素燃焼方式の石炭焚ボイラが注目されている。酸素燃焼方式の石炭焚ボイラでは、二酸化炭素（ＣＯ2）が主体の排ガスが生成される。この排ガスを、脱硝装置、集塵装置、脱硫装置等を有する排ガス処理装置により処理して得た高二酸化炭素濃度の排ガスは、ＣＯ2回収装置に導いて圧縮と冷却を行い、更に、蒸留及び熱交換を行って液化二酸化炭素を得ることが提案されている。前記ＣＯ2回収装置で得た液化二酸化炭素は、船、車両等の搬送手段により目的地まで搬送して地中に貯蔵する方法、或いは、液化二酸化炭素の圧力を上げてパイプラインにより目的地まで搬送して地中に貯蔵する方法等が検討されている。
酸素燃焼方式の石炭焚ボイラの排ガス処理装置としては特許文献１に示すものがある。特許文献１に示す排ガス処理装置では、酸素燃焼方式の石炭焚ボイラからの排ガスを、脱硝装置、集塵装置、脱硫装置により処理して排ガスに含まれる不純物を除去し、不純物を除去した排ガスをＣＯ2回収装置に導いて液化することが記載されている。
特開２０１１−１２０９８１号公報
酸素燃焼方式の石炭焚ボイラから排出される排ガスをＣＯ2回収装置により液化二酸化炭素とするためには、排ガスを液化するのに適した圧力・温度とするために多段の圧縮機と多段の冷却器を備える必要がある。この圧縮機は非常に高価であり、従って、ＣＯ2回収装置を実施するためには、圧縮機の小型化を図ることによって価格を低減することが重要であり、更に、圧縮機は安定して運転できるようにすることが大変重要となっている。
しかし、特許文献１に示すような排ガス処理装置では、排ガス処理装置によって排ガス中の不純物を高い除去率で除去することは困難であり、このために、排ガス処理装置から排出される排ガスには、不純物の一部が残留したままとなっている。
前記不純物のうち、硫黄酸化物（ＳＯX）は水と接触することにより水に溶解して硫酸（Ｈ2ＳＯ4）となり、塩化水素（ＨＣｌ）は水に溶解して塩酸となり、窒素酸化物の二酸化窒素（ＮＯ2）は水と接触することにより水に溶解して硝酸（ＨＮＯ3）となる。ここで、脱硫装置は反応温度が低いことから排ガス処理装置における最下流側に設けているが、排ガス温度が低い脱硫装置において硫黄酸化物から硫酸が生成し、この硫酸が脱硫装置の下流へ排出することにより前記圧縮機が腐食するという問題がある。
前記圧縮機が腐食する問題を防止するためには、圧縮機を高級材料で構成する必要があり、よって装置のコストが増加するという問題がある。又、前記したように、排ガスに不純物が残留すると、排ガスをＣＯ2回収装置に導いて処理する際の排ガスの処理量が増加するために圧縮機の大型化を招く問題があり、更に、不純物が残留することによりＣＯ2の純度が低下するという問題がある。
又、前記脱硫装置としては、安価な石灰を用いた石灰・石膏法（湿式脱硫法）による湿式脱硫装置が知られている。しかし、この湿式脱硫装置によって処理した排ガスにも残留した不純物が含まれており、更に、湿式脱硫装置の脱硫反応によって生じた石膏の粒子（不純物）が排ガスに含まれている。このため、湿式脱硫装置からの石膏の粒子が前記圧縮機に導かれることになり、圧縮機に導かれた石膏の粒子は圧縮機の内部及びタービンブレード等に付着・堆積するという問題がある。このために圧縮機のメンテナンスが増加し、設備の稼働率が低下するという問題がある。
一方、空気燃焼方式の石炭焚ボイラでは、湿式脱硫装置で処理した排ガスは煙突に導くようにしている。このとき、煙突から蒸気の凝縮による白煙が排出されるのを防止するために、煙突の直上流には、排ガス処理装置の脱硫装置よりも上流側の排ガスと熱交換して排ガスの温度を高めるようにした再加熱器を設けることで、白煙の発生を防止している。しかし、前記したように脱硫装置から石膏の粒子を含んだ排ガスが排出されると、前記再加熱器及び煙突の内面に石膏の粒子が付着・堆積するという問題があり、このために、再加熱器及び煙突に付着・堆積した粒子を除去するためのメンテナンス作業が大変になるという問題がある。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなしたものであり、燃焼装置に備えた湿式脱硫装置で処理した排ガスに含まれる不純物を、簡略な構成によって除去できるようにした排ガス浄化装置及びＣＯ2回収システムを提供しようとするものである。
本発明の排ガス浄化装置は、空気燃焼装置又は酸素燃焼装置からなる燃焼装置に備えられて排ガス処理を行う湿式脱硫装置の下流に設けられる排ガス浄化装置であって、
前記湿式脱硫装置から排出される排ガスを下部に設けた導入口から導入し、上端部に設けた導出口から排出するようにした容器本体と、
容器本体の内部の前記導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズルを有する補助脱硫部と、
アルカリ溶液で浄化した排ガスに含まれる粒子を分離するよう前記噴射ノズルよりも上部の取付面で前記容器本体に固定したバグフィルタと、
該バグフィルタの上部に配置して圧縮気体を噴射することによりバグフィルタを逆洗する逆洗ノズルと、
前記容器本体からのドレンを受けるドレン受タンクと、
該ドレン受タンクのドレンをアルカリ溶液として前記噴射ノズルに供給する供給ポンプと、
を備えたことを特徴とする。
上記排ガス浄化装置において、容器本体の内部の前記噴射ノズルと該噴射ノズルの上部に配置したバグフィルタとの間に、ミストエリミネータを備えることが好ましい。
又、上記排ガス浄化装置において、前記ドレン受タンクにアルカリ溶液を供給するアルカリ溶液添加装置を備えることが好ましい。
又、上記排ガス浄化装置において、前記バグフィルタの上流と下流の差圧を検出し、検出差圧に基づいて前記逆洗ノズルによる逆洗を行う逆洗装置を備えることが好ましい。
又、上記排ガス浄化装置において、前記容器本体が第１の容器本体と第２の容器本体を有しており、第１の容器本体に排ガスを導通する状態と第２の容器本体に排ガスを導通する状態とに切り替える切替弁を備えることができる。
本発明のＣＯ2回収システムは、酸素燃焼装置に備えられて排ガス処理を行う湿式脱硫装置の下流に、圧縮機と、該圧縮機により圧縮した排ガスを冷却して凝縮したドレンを取り出すアフタークーラとを少なくとも備えてＣＯ2を液化するＣＯ2回収装置を構成するＣＯ2回収システムであって、
前記湿式脱硫装置と前記圧縮機との間に、
前記湿式脱硫装置から排出される排ガスを下部に設けた導入口から導入し、上端部に設けた導出口から排出するようにした容器本体と、
容器本体の内部の前記導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズルを有する補助脱硫部と、
アルカリ溶液で浄化した排ガスに含まれる粒子を分離するよう前記噴射ノズルよりも上部の取付面で前記容器本体に固定したバグフィルタと、
該バグフィルタの上部に配置して圧縮気体を噴射することによりバグフィルタを逆洗する逆洗ノズルと、
前記容器本体からのドレンを受けるドレン受タンクと、
該ドレン受タンクのドレンを少なくともアルカリ溶液の一部として前記噴射ノズルに供給する供給ポンプと、
を備えた排ガス浄化装置が配置され、
前記アフタークーラから取り出されるドレンのｐＨを調整することにより得たアルカリ溶液を前記ドレン受タンクに供給するアルカリ溶液添加装置を備えた
ことを特徴とする。
上記ＣＯ2回収システムにおいて、前記圧縮機で圧縮したＣＯ2圧縮気体を前記逆洗ノズルに供給することが好ましい。
本発明の排ガス浄化装置及びＣＯ2回収システムによれば、燃焼装置に備えた湿式脱硫装置で処理した排ガスに含まれる不純物を、簡略な構成により効果的に除去できるという優れた効果を奏し得る。
本発明の排ガス浄化装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 本発明の排ガス浄化装置の他の実施例の構成を示すブロック図である。 酸素燃焼装置に排ガス浄化装置を適用したＣＯ2回収システムの実施例を示すブロック図である。 空気燃焼装置に排ガス浄化装置を適用した実施例を示すブロック図である。
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
図１は、微粉炭焚ボイラからなる燃焼装置１に備えて排ガス処理を行う排ガス処理装置３の下流に設置した排ガス浄化装置５０の一実施例を示している。燃焼装置１には酸素燃焼装置１００と空気燃焼装置２００があり、前記排ガス浄化装置５０は、酸素燃焼装置１００と空気燃焼装置２００のいずれの燃焼装置１にも適用することができる。
微粉炭焚ボイラからなる燃焼装置１には、該燃焼装置１から排出される排ガス２に含まれる不純物を除去するための排ガス処理装置３が設けられており、排ガス処理装置３には脱硝装置、集塵装置、脱硫装置等が備えられる。
前記脱硫装置としては、石灰・石膏法による湿式の脱硫装置が多く用いられており、湿式の脱硫装置は排ガス２の温度を低下させることから、一般に、排ガス処理装置３における最も下流側に配置される。ここで、図１では、最も下流に設けられる湿式脱硫装置４のみを示しており、排ガス処理装置３を構成する他の脱硝装置及び集塵装置については図示を省略している。
前記湿式脱硫装置４は、燃焼装置１からの排ガス２を下部側方から導入する吸収塔５を備えており、該吸収塔５の内側上部には石灰石等を含むスラリからなる吸収液６を噴射して前記排ガス２と気液接触させるスプレノズル７が備えてある。又、吸収塔５の内側下部には硫黄酸化物を吸収した吸収液６を溜めるタンク部９が備えてある。タンク部９には、吸収液製造装置１０により製造した石灰石スラリからなる吸収液６がポンプ１１により供給されており、タンク部９の吸収液６は、循環ポンプ１２により取り出されて前記スプレノズル７に供給されている。前記循環ポンプ１２出口の吸収液６の一部は混合タンク８に取り出されて酸化空気８ａを吹き込むことによりスラリの酸化を行っており、酸化した吸収液６のスラリはポンプ８ｂにより前記タンク部９に戻すようにしている。前記吸収塔５のタンク部９から抜き出された吸収液６は石膏生成装置１４に供給されて石膏が生成される。吸収塔５の最上部にはミストエリミネータ１３が設けてあり、ミストエリミネータ１３によりミストを分離した排ガス２は、吸収塔５の上部から下流に導かれる。
前記湿式脱硫装置４では、微粉炭焚ボイラである燃焼装置１からの排ガス２に含まれる不純物を高い除去率で除去することは困難であり、そのために、湿式脱硫装置４から導出される排ガス２には不純物の一部が残留している。
前記湿式脱硫装置４から導出される排ガス２に含まれる不純物を除去するために、前記湿式脱硫装置４の下流に、排ガス浄化装置５０を設置した。
排ガス浄化装置５０は、前記湿式脱硫装置４から排出される排ガス２を下部側方に設けた導入口５１から導入し、上端部に設けた導出口５２から導出するようにした容器本体５３を有する。前記容器本体５３の内部における前記導入口５１よりも上部位置には、アルカリ溶液５４を下向きに（排ガス２と対向するように）噴射することにより排ガス２を浄化する噴射ノズル５５を備えた補助脱硫部４'を設ける。
前記容器本体５３の内部における前記噴射ノズル５５よりも上部位置には、アルカリ溶液５４で浄化した排ガス２に含まれる粒子を分離するためのバグフィルタ５６が配置してあり、該バグフィルタ５６は、取付面５７によって前記容器本体５３に固定している。
容器本体５３の内部に配置した前記噴射ノズル５５と、該噴射ノズル５５よりも上部に配置したバグフィルタ５６との間には、排ガス２中のミストを分離するミストエリミネータ５８を設けている。
又、前記バグフィルタ５６の上部には、圧縮気体５９を噴射することでバグフィルタ５６を逆洗する逆洗ノズル６０を設けている。更に、前記バグフィルタ５６の上流と下流の圧力差（差圧）を検出する差圧検出器６１を設けている。更に、前記差圧検出器６１の検出差圧に基づいて圧縮気体５９の供給量を調節する流量調節弁６２を設け、前記差圧検出器６１により検出される圧力差に基づいて前記逆洗ノズル６０による逆洗を行うようにした逆洗装置６３を設けている。前記圧縮気体５９には、空気、ＣＯ2、その他の清浄なガスを用いることができる。
前記容器本体５３の下部には、容器本体５３からのドレン６４を受けるドレン受タンク６５が設けてあり、該ドレン受タンク６５のドレン６４をアルカリ溶液５４として前記噴射ノズル５５に供給する供給ポンプ６６を設けている。そして、前記供給ポンプ６６と噴射ノズル５５との間には、流量調節弁８６からの水等の冷却流体８７と熱交換してアルカリ溶液５４を冷却する冷却器７２を設けている。前記冷却器７２によって噴射ノズル５５に供給するアルカリ溶液５４を冷却すると、噴射ノズル５５から噴射されるアルカリ溶液５４の温度が低下されることにより、排ガス２の不純物が除去される効果を高めることができる。前記容器本体５３の導出口５２からの排ガス２の温度を検出し、その検出温度が予め設定した温度になるように前記流量調節弁８６による冷却流体８７の供給を制御する温度指示調節器８８を設けている。
前記ドレン受タンク６５には、アルカリ溶液添加装置６７からのアルカリ溶液５４ａが流量調節弁６８を介して供給されるようになっている。アルカリ溶液５４ａとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アンモニア（−ＮＨ3）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）、或いは大量の水（Ｈ2Ｏ）（一般の水は弱アルカリである）等を用いることができる。更に、前記ドレン受タンク６５には、ドレン６４のレベルを検出し、そのレベル検出値が設定値に保持されるように前記ドレン受タンク６５の下部の取出管６９に備えた調節弁７０を調節するようにしたレベル制御器７１を設けている。
更に、前記ドレン受タンク６５には、ドレン受タンク６５内部のアルカリ溶液５４のｐＨを検出し、その検出したｐＨが予め設定したｐＨになるように前記流量調節弁６８によるアルカリ溶液５４ａの供給を制御するｐＨ指示調節器８９を設けている。
前記排ガス浄化装置５０の導入口５１の上流には、排ガス浄化装置５０による圧力損失を補うように排ガス２を昇圧する昇圧ファン７３を設けている。
図１の実施例では、以下のように作動する。
図１に示す如く、石炭焚ボイラからなる燃焼装置１に備えて排ガス処理を行う湿式脱硫装置４の下流に排ガス浄化装置５０を設置したので、湿式脱硫装置４から排出される排ガス２は排ガス浄化装置５０の容器本体５３の内部に導入される。容器本体５３に導入された排ガス２は、補助脱硫部４'を構成する噴射ノズル５５から噴射されるアルカリ溶液５４と接触することにより、排ガス２に残留した粒子状及びガス状の不純物は効果的に除去される。
ここで、前記排ガス２に含まれる粒子（煤塵）はアルカリ性を有しており、従って、ドレン受タンク６５によって受けられるドレン６４はアルカリ性を有することから、このドレン６４をアルカリ溶液５４として噴射ノズル５５に供給することは有効である。更に、前記ドレン受タンク６５には、アルカリ溶液添加装置６７からのアルカリ溶液５４ａが供給されているので、ドレン受タンク６５においてアルカリ溶液５４のｐＨを調整することにより、不純物の除去効果を高めることができる。更に、前記噴射ノズル５５に供給するアルカリ溶液５４は冷却器７２によって冷却されているので、低温のアルカリ溶液５４と接触した排ガス２は温度が低下することにより不純物の除去効果を更に高めることができる。
従って、前記湿式脱硫装置４で処理した排ガスを、排ガス浄化装置５０に備えた補助脱硫部４'の噴射ノズル５５から噴射する低温のアルカリ溶液５４と接触させるようにしたので、湿式脱硫装置４では除去されない排ガス２の不純物を前記補助脱硫部４'において、より確実に除去することができる。
又、前記補助脱硫部４'で不純物が除去された排ガス２に含まれるミストは、ミストエリミネータ５８により除去される。更に、アルカリ溶液５４との接触によっても除去されずに排ガス２に残る微粒な粒子は、排ガス２がバグフィルタ５６を通る間に除去されるので、排ガス浄化装置５０からは不純物を殆ど含まない清浄な排ガス２が取り出されるようになる。
前記噴射ノズル５５とバグフィルタ５６との間にはミストエリミネータ５８を備えているので、バグフィルタ５６が目詰まりする問題を低減することができ、よって、バグフィルタ５６の寿命を延長することができる。
更に、前記排ガス浄化装置５０には、バグフィルタ５６の上流と下流の圧力差に基づいて前記逆洗ノズル６０から清浄な圧縮気体５９を噴射してバグフィルタ５６の逆洗を行う逆洗装置６３を備えているので、バグフィルタ５６の目詰まりが生じても、目詰まりを解消することができる。従って、前記排ガス浄化装置５０は長期間に亘り安定して運転することができる。
上記したように、図１の実施例によれば、燃焼装置１に備えた湿式脱硫装置４の下流に、補助脱硫部４'を備えた排ガス浄化装置５０を設けたので、湿式脱硫装置４からの排ガス２に含まれる不純物を、簡略な構成によって効果的に除去することができる。
図２は、石炭焚ボイラからなる燃焼装置１に備えた湿式脱硫装置４の下流に設置する排ガス浄化装置５０の他の実施例を示したものであり、図２の実施例が図１の実施例と大きく異なるところは、排ガス浄化装置５０が第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂを備えている点である。従って、第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂには、ドレン受タンク６５ａ，６５ｂが対応して備えられている。更に、第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂには、第１の容器本体５３ａに排ガス２を導通する状態と第２の容器本体５３ｂに排ガス２を導通する状態とに切り替えるための切替弁７４ａ，７４ａ'、７４ｂ，７４ｂ'を設けている。
前記第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂには、夫々に備えたバグフィルタ５６の上流と下流の圧力差を検出する差圧検出器６１ａ，６１ｂが設けてあり、該差圧検出器６１ａ，６１ｂからの検出差圧を入力する制御器７５を設けている。制御器７５は、例えば第１の容器本体５３ａに備えた差圧検出器６１ａの検出差圧が上昇して設定値に達すると、他方の容器本体５３ｂの切替弁７４ｂ，７４ｂ'を開けて運転を起動すると共に、一方の容器本体５３ａの切替弁７４ａ，７４ａ'を閉めて運転を休止する操作を行うようにしている。このようにして、前記第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂは交互に運転するようにしている。運転を休止した容器本体は、休止している間にバグフィルタ５６の交換作業を行うことができる。
又、前記差圧検出器６１ａ，６１ｂからの検出差圧が入力されている制御器７５は、運転している容器本体の検出差圧が設定値になると、逆洗装置６３の流量調節弁６２を開けて逆洗ノズル６０から圧縮気体５９を噴射することによりバグフィルタ５６の逆洗を行うように制御する。逆洗を繰り返しても検出差圧が大きく目詰まりが解消されない場合には、バグフィルタ５６の寿命と判断して、前記したように第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂの切り替えを行う。
図２の実施例では、以下のように作動する。
図２に示すように、石炭焚ボイラからなる燃焼装置１に備えた湿式脱硫装置４の下流に、第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂを有して切り替えて使用できるようにした排ガス浄化装置５０を設置したので、湿式脱硫装置４からの不純物の一部が残留した状態の排ガス２は第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂのいずれか一方の内部に導入される。そして、排ガス２は、前記補助脱硫部４'の噴射ノズル５５から噴射されるアルカリ溶液５４と接触し、アルカリ溶液５４の作用により排ガス２に含まれる粒子状及びガス状の不純物は効果的に除去される。
バグフィルタ５６が目詰まりすると、差圧検出器６１ａ，６１ｂから制御器７５に入力されている検出差圧が大きくなるので、制御器７５は、休止していた容器本体の運転を起動し、運転していた容器本体の運転を休止するように切替弁７４ａ，７４ａ'、７４ｂ，７４ｂ'を切り替える制御を行う。そして、運転を停止している容器本体のバグフィルタ５６は新しいものに交換することができるので、排ガス浄化装置５０は常に新しいバグフィルタ５６を備えた第１の容器本体５３ａ又は第２の容器本体５３ｂによって排ガス２の浄化を行うことができる。
上記したように、図２の実施例によれば、燃焼装置１に備えた湿式脱硫装置４の下流に、補助脱硫部４'を有する第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂを備えた排ガス浄化装置５０を設けたので、湿式脱硫装置４からの排ガス２に含まれる不純物を、簡略な構成により効果的に除去することができる。更に、第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂを切り替えて使用することにより、常に新しいバグフィルタ５６を用いて不純物を効果的に除去することができ、よって、排ガス浄化装置５０を安定して連続運転することが可能になる。
図３は、酸素燃焼装置に排ガス浄化装置を適用したＣＯ2回収システムの一実施例を示すものである。即ち、図１に示す燃焼装置１が酸素燃焼装置１００であり、該酸素燃焼装置１００に備えられる湿式脱硫装置４の下流にＣＯ2回収装置１５が配置されたＣＯ2回収システムにおいて、前記湿式脱硫装置４とＣＯ2回収装置１５との間に、図１の排ガス浄化装置５０を適用した実施例を示している。即ち、図３の排ガス浄化装置５０の上流には、酸素燃焼装置１００に備えた湿式脱硫装置４が配置されているが、図３では記載できないために省略している。
一方、前記ＣＯ2回収装置１５は、排ガス２を段階的に目的圧力まで圧縮するための第１、第２段圧縮機１６ａ(図３では１段のみを示している)と、該第１、第２段圧縮機１６ａの夫々の下流に備えて排ガス２を冷却し、冷却によって凝縮した水分をドレンＤ１として取り出すようにしたアフタークーラ１７ａ(図３では１段のみを示している)を有している。更に、前記アフタークーラ１７ａの下流に備えた第３、第４段圧縮機１６ｂ(図３では１段のみを示している)と、該第３、第４段圧縮機１６ｂの夫々の下流に備えてドレンＤ２を取り出すアフタークーラ１７ｂ(図３では１段のみを示している)を有している。
更に、前記アフタークーラ１７ｂの下流には、乾燥機１８が配置され、更に、該乾燥機１８の下流には、図示しない蒸留塔及び熱交換器を有してＣＯ2の液化を行う二酸化炭素液化装置１９が配置されている。尚、排ガス２の水銀（Ｈｇ）の濃度が設定した目標値よりも高い場合には、乾燥機１８の上流に水銀除去塔を設けてもよい。
二酸化炭素を液化するためにＣＯ2回収装置１５の温度・圧力条件を変化させて運転した場合について検討した結果、二酸化炭素液化装置１９に供給する前の排ガス２の圧力を、２．５ＭＰａまで昇圧することが好ましいことが得られたため、２．５ＭＰａを目的圧力とした。従って、図３では第１、第２段圧縮機１６ａと第３、第４段圧縮機１６ｂによる計４段の圧縮機によって２．５ＭＰａの目的圧力を達成している。尚、目的圧力は任意に設定することができる。
又、図３の実施例では、前記アフタークーラ１７ｂの下流に、充填材内蔵冷却器２０を設けている。充填材内蔵冷却器２０は、冷却空間２１を形成する冷却器本体２２を有し、前記冷却空間２１には、冷凍機２３に接続された冷却管２４と、該冷却管２４の上部に配置した充填材２５と、該充填材２５の上部に配置したスプレノズル２６とを有する。前記排ガス２は、充填材２５の上部から導入し、充填材２５の下部から側方へ導出するようにしている。
本発明者は、前記乾燥機１８による排ガス２の乾燥を効率的に行うためには、乾燥機１８に導く排ガス２の温度を水分が凍結しない温度まで冷却することが好ましいという知見を得た。乾燥機１８に導く排ガスの温度を低下させると、乾燥機１８での水の飽和温度が下がることにより乾燥機１８による除湿効果が高まり、よって、乾燥機１８を小型化することができる。
前記充填材内蔵冷却器２０では冷却管２４により排ガス２を水分が凍結しない温度まで冷却するため、冷却空間２１にはドレンＤ３が発生し、このドレンＤ３は冷却空間２１の底部のドレン溜まり２７に貯留される。そして、このドレン溜まり２７のドレンＤ３は、ポンプ２８により前記スプレノズル２６に供給されて噴射される。
又、前記充填材内蔵冷却器２０における冷却負荷を低減するために、充填材内蔵冷却器２０の上流に補助冷却器２９を設けている。補助冷却器２９には、前記充填材内蔵冷却器２０のドレン溜まり２７に設けたレベル計３０によって一定レベルが保持されるように制御された取出弁３１からのドレンＤ３が導かれており、補助冷却器２９はドレンＤ３によって排ガス２を冷却する。補助冷却器２９では、充填材内蔵冷却器２０において排ガス２の水分が凍結しない温度まで冷却したドレンＤ３を導いて冷却するために、補助冷却器２９においてもドレンが発生するが、このドレンは、補助冷却器２９を冷却した後の前記ドレンＤ３と合流して取り出される。
本発明者は、前記圧縮機１６ａ，１６ｂにより排ガス２を順次圧縮すると、圧力が高まるほどドレンのｐＨが上昇することを得た。前記第３、第４段圧縮機１６ｂでは２．５ＭＰａまで加圧されるため、アフタークーラ１７ｂから取り出されるドレンＤ２及びその下流のドレンＤ３は、ｐＨ９以上の高い値を示すことを得た。
図３では、前記ドレンＤ１、Ｄ２、Ｄ３を導入することにより前記アルカリ溶液５４ａを製造して供給するためのアルカリ溶液添加装置６７を設けている。
アルカリ溶液添加装置６７は、前記ドレンＤ１、Ｄ２、Ｄ３を受けるタンク８４を有している。前記タンク８４にはドレンＤ１、Ｄ２、Ｄ３からなる混合されたドレンＤ'のレベルを検出するレベル調節計８５が設けてあり、該レベル調節計８５は、検出レベルが常に一定値を保持するようにタンク８４のドレン出口（下流側）に設けた取出弁７６の開度を調節する。前記タンク８４には、該タンク８４のドレンＤ'の一部をポンプ７７により取り出して、前記排ガス浄化装置５０のドレン受タンク６５に、アルカリ溶液５４ａとして供給している。
更に、前記排ガス浄化装置５０のドレン受タンク６５から排出される余剰のドレン６４は、アルカリ調整容器７８に供給されており、アルカリ調整容器７８に水酸化ナトリウム等のアルカリ剤７９を供給することにより、所定のｐＨが維持されたアルカリ溶液５４ａを製造している。
そして、前記アルカリ調整容器７８のアルカリ溶液５４ａは、ポンプ８０により前記タンク８４からポンプ７７の入口のドレンＤ'と混合されて前記ドレン受タンク６５に供給される。
更に、前記タンク８４には、ドレンＤ'のｐＨを計測するｐＨ検出器８１が設けてあり、該ｐＨ検出器８１のｐＨ検出値８１ａはアルカリ制御器８２に入力されている。そして、アルカリ制御器８２は、前記ｐＨ検出器８１のｐＨ検出値８１ａが一定値に保持されるように、前記ポンプ８０を制御して、アルカリ調整容器７８からポンプ７７の入口に供給するアルカリ溶液５４ａの供給量を調節している。
又、前記アルカリ制御器８２には、前記充填材内蔵冷却器２０の出口に設けて、排ガス２中の不純物（例えば、硫黄酸化物、窒素酸化物）を検出するようにした不純物検出器８３からの不純物検出値８３ａが入力されている。そして、アルカリ制御器８２は、前記不純物検出器８３による不純物検出値８３ａが予め設定した設定値を超えたときは緊急時として、アルカリ溶液５４ａの供給量を増加するように前記ポンプ８０を制御する。
又、前記排ガス浄化装置５０の逆洗装置６３には、第１、第２段圧縮機１６ａで圧縮したＣＯ2圧縮気体５９'を逆洗用の圧縮気体５９として供給するようしている。
図３の実施例では、以下のように作動する。
図３の実施例では、前記湿式脱硫装置４と前記ＣＯ2回収装置１５の圧縮機１６ａとの間に、補助脱硫部４'を有する排ガス浄化装置５０を設置したので、湿式脱硫装置４からの排ガス２に含まれる石膏の粒子及びガス状の不純物は、前記排ガス浄化装置５０によって高い除去率で除去される。従って、前記ＣＯ2回収装置１５には清浄な排ガス２が導入されるため、石膏の粒子がＣＯ2回収装置１５の圧縮機１６ａ，１６ｂ等に付着・堆積する問題は防止される。
前記ＣＯ2回収装置１５における圧縮・冷却過程で発生したドレンＤ１、Ｄ２、Ｄ３をアルカリ溶液添加装置６７に導いてアルカリ溶液５４ａの製造に利用するようにしたので、前記排ガス浄化装置５０において排ガス２をアルカリ溶液５４で浄化するための水は、ＣＯ2回収装置１５から調達することができる。従って、水の調達が困難な地域においても、酸素燃焼装置によるＣＯ2回収システムの実施が可能になる。
又、前記逆洗装置６３には、第１、第２段圧縮機１６ａの出口のＣＯ2圧縮気体５９'を逆洗用の圧縮気体５９として供給するようにしているので、バグフィルタ５６を逆洗するための圧縮気体を別に用意する必要がない。
尚、図３では、図１の排ガス浄化装置５０を適用したＣＯ2回収システムの場合について説明したが、図２に示す第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂを有する排ガス浄化装置５０を適用したＣＯ2回収システムとしてもよく、この場合においても、前記図３の実施例と同様の効果を奏することができる。
図４は、空気燃焼装置２００に備えた湿式脱硫装置４の下流に、図１の排ガス浄化装置５０を適用した実施例を示すものである。図４の実施例では、排ガス浄化装置５０の下流には煙突３２が設けてあり、該煙突３２の直上流には、湿式脱硫装置４よりも上流側の排ガス２と熱交換して、煙突３２に導く排ガス２の温度を高めることにより白煙の発生を防止するようにした再加熱器３３を設けている。
図４の実施例では、以下のように作動する。
空気燃焼装置２００の湿式脱硫装置４からは不純物の一部が残留した状態の排ガス２が排出されるが、この排ガス２が排ガス浄化装置５０の容器本体５３の内部に導入されると、補助脱硫部４'の噴射ノズル５５から噴射されるアルカリ溶液５４により、排ガス２に残留した粒子状及びガス状の不純物は効果的に除去される。
このように、排ガス２に含まれる石膏の粒子が排ガス浄化装置５０によって効果的に除去されるので、石膏の粒子が前記再加熱器３３及び煙突３２の内面に付着・堆積する問題を防止することができ、よって、付着・堆積した粒子を除去するためのメンテナンス作業を軽減することができる。
図４の実施例では、空気燃焼装置２００に対して図１の排ガス浄化装置５０を適用した場合について説明したが、図２に示す第１の容器本体５３ａと第２の容器本体５３ｂを有する排ガス浄化装置５０を適用してもよく、この場合にも、前記図４の実施例と同様の効果を奏することができる。
尚、本発明の排ガス浄化装置及びＣＯ2回収システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１ 燃焼装置
２ 排ガス
３ 排ガス処理装置
４ 湿式脱硫装置
４' 補助脱硫部
１５ ＣＯ2回収装置
１６ａ 第１、第２段圧縮機（圧縮機）
１６ｂ 第３、第４段圧縮機（圧縮機）
１７ａ アフタークーラ
１７ｂ アフタークーラ
１９ 二酸化炭素液化装置
５０ 排ガス浄化装置
５１ 導入口
５２ 導出口
５３ 容器本体
５３ａ 容器本体
５３ｂ 容器本体
５４ アルカリ溶液
５４ａ アルカリ溶液
５５ 噴射ノズル
５６ バグフィルタ
５７ 取付面
５８ ミストエリミネータ
５９ 圧縮気体
５９' ＣＯ2圧縮気体
６０ 逆洗ノズル
６３ 逆洗装置
６４ ドレン
６５ ドレン受タンク
６５ａ ドレン受タンク
６５ｂ ドレン受タンク
６６ 供給ポンプ
６７ アルカリ溶液添加装置
７４ａ 切替弁
７４ａ' 切替弁
７４ｂ 切替弁
７４ｂ' 切替弁
１００ 酸素燃焼装置
２００ 空気燃焼装置
Ｄ１ ドレン
Ｄ２ ドレン
Ｄ３ ドレン
本発明の排ガス浄化装置は、空気燃焼装置又は酸素燃焼装置からなる燃焼装置に備えられて排ガス処理を行う湿式脱硫装置の下流に設けられる排ガス浄化装置であって、
前記湿式脱硫装置から排出される排ガスを下部に設けた導入口から導入し、上端部に設けた導出口から排出するようにした容器本体と、
該容器本体の内部には、
前記導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズルを有する補助脱硫部と、
アルカリ溶液で浄化した排ガスに含まれる粒子を分離するよう前記噴射ノズルよりも上部の取付面で前記容器本体に固定したバグフィルタと、
該バグフィルタの上部に配置して圧縮気体を噴射することによりバグフィルタを逆洗する逆洗ノズルと、
前記噴射ノズルと前記バグフィルタとの間に配置して、前記バグフィルタに向かうミストを分離するミストエリミネータが備えてあり、
前記容器本体からのドレンを受けるドレン受タンクと、
該ドレン受タンクのドレンをアルカリ溶液として前記噴射ノズルに供給する供給ポンプと、
を備えたことを特徴とする。
本発明のＣＯ2回収システムは、酸素燃焼装置に備えられて排ガス処理を行う湿式脱硫装置の下流に、圧縮機と、該圧縮機により圧縮した排ガスを冷却して凝縮したドレンを取り出すアフタークーラとを少なくとも備えてＣＯ2を液化するＣＯ2回収装置を構成するＣＯ2回収システムであって、
前記湿式脱硫装置と前記圧縮機との間に、
前記湿式脱硫装置から排出される排ガスを下部に設けた導入口から導入し、上端部に設けた導出口から排出するようにした容器本体と、
該容器本体の内部には、
前記導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズルを有する補助脱硫部と、
アルカリ溶液で浄化した排ガスに含まれる粒子を分離するよう前記噴射ノズルよりも上部の取付面で前記容器本体に固定したバグフィルタと、
該バグフィルタの上部に配置して圧縮気体を噴射することによりバグフィルタを逆洗する逆洗ノズルと、
前記噴射ノズルと前記バグフィルタとの間に配置して、前記バグフィルタに向かうミストを分離するミストエリミネータが備えてあり、
前記容器本体からのドレンを受けるドレン受タンクと、
該ドレン受タンクのドレンを少なくともアルカリ溶液の一部として前記噴射ノズルに供給する供給ポンプと、
を備えた排ガス浄化装置が配置され、
前記アフタークーラから取り出されるドレンのｐＨを調整することにより得たアルカリ溶液を前記ドレン受タンクに供給するアルカリ溶液添加装置を備えた
ことを特徴とする。

Claims (7)

  1. 空気燃焼装置又は酸素燃焼装置からなる燃焼装置に備えられて排ガス処理を行う湿式脱硫装置の下流に設けられる排ガス浄化装置であって、
    前記湿式脱硫装置から排出される排ガスを下部に設けた導入口から導入し、上端部に設けた導出口から排出するようにした容器本体と、
    容器本体の内部の前記導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズルを有する補助脱硫部と、
    アルカリ溶液で浄化した排ガスに含まれる粒子を分離するよう前記噴射ノズルよりも上部の取付面で前記容器本体に固定したバグフィルタと、
    該バグフィルタの上部に配置して圧縮気体を噴射することによりバグフィルタを逆洗する逆洗ノズルと、
    前記容器本体からのドレンを受けるドレン受タンクと、
    該ドレン受タンクのドレンをアルカリ溶液として前記噴射ノズルに供給する供給ポンプと、
    を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
  2. 容器本体の内部の前記噴射ノズルと該噴射ノズルの上部に配置したバグフィルタとの間に、ミストエリミネータを備えたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
  3. 前記ドレン受タンクにアルカリ溶液を供給するアルカリ溶液添加装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
  4. 前記バグフィルタの上流と下流の差圧を検出し、検出差圧に基づいて前記逆洗ノズルによる逆洗を行う逆洗装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排ガス浄化装置。
  5. 前記容器本体が第１の容器本体と第２の容器本体を有しており、第１の容器本体に排ガスを導通する状態と第２の容器本体に排ガスを導通する状態とに切り替える切替弁を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の排ガス浄化装置。
  6. 酸素燃焼装置に備えられて排ガス処理を行う湿式脱硫装置の下流に、圧縮機と、該圧縮機により圧縮した排ガスを冷却して凝縮したドレンを取り出すアフタークーラとを少なくとも備えてＣＯ2を液化するＣＯ2回収装置を構成するＣＯ2回収システムであって、
    前記湿式脱硫装置と前記圧縮機との間に、
    前記湿式脱硫装置から排出される排ガスを下部に設けた導入口から導入し、上端部に設けた導出口から排出するようにした容器本体と、
    容器本体の内部の前記導入口よりも上部位置でアルカリ溶液を噴射して排ガスを浄化する噴射ノズルを有する補助脱硫部と、
    アルカリ溶液で浄化した排ガスに含まれる粒子を分離するよう前記噴射ノズルよりも上部の取付面で前記容器本体に固定したバグフィルタと、
    該バグフィルタの上部に配置して圧縮気体を噴射することによりバグフィルタを逆洗する逆洗ノズルと、
    前記容器本体からのドレンを受けるドレン受タンクと、
    該ドレン受タンクのドレンを少なくともアルカリ溶液の一部として前記噴射ノズルに供給する供給ポンプと、
    を備えた排ガス浄化装置が配置され、
    前記アフタークーラから取り出されるドレンのｐＨを調整することにより得たアルカリ溶液を前記ドレン受タンクに供給するアルカリ溶液添加装置を備えた
    ことを特徴とするＣＯ2回収システム。
  7. 前記圧縮機で圧縮したＣＯ2圧縮気体を前記逆洗ノズルに供給することを特徴とする請求項６に記載のＣＯ2回収システム。
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