CN104768631A - 废气处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废气处理装置及方法。本发明的废气处理装置具有：脱硝装置(14)，设置于排出来自锅炉(11)的废气(12)的烟道(13)，且去除废气(12)中的氮氧化物；SO2/SO3转化催化剂部(15)，设置于脱硝装置(14)的下游侧的烟道，且具有将脱硝的废气(12A)中的SO2即二氧化硫转化为SO3即三氧化硫的转化催化剂；换热器(16)，设置于SO2/SO3转化催化剂部(15)的下游侧的烟道(13)，且对废气(12B)和空气(20)进行换热而使通过催化剂的废气(12B)的温度成为酸露点以下；及集尘器(17)，在换热器(16)内，使煤尘附着于成为酸露点以下的废气中的硫酸液滴的周围，并收集被该煤尘包住的硫酸和废气(12C)中的煤尘，其中，通过催化剂将废气中的SO2转化为SO3，并使包含该转化的SO3的废气在换热器中与空气换热而使废气温度成为酸露点以下，并且，使煤尘附着于废气中的硫酸液滴的周围，利用集尘器将被煤尘包住的硫酸与煤尘一同收集，从而能够进行废气中的脱硫。

Description

废气处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种废气处理装置及方法。
背景技术
在火力发电厂等中，随着化石燃料的燃烧而产生的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、煤尘等含于排烟(废气)中。这些NOx、SOx、煤尘等成为大气污染的原因，因此在具有烧煤锅炉的火力发电厂等中设置具有用于去除NOx的脱硝装置、以及用于去除SOx的排烟脱硫装置的废气处理装置。
在此，排烟脱硫装置中占主导的是湿式方式的石灰石-石膏法，其中，将石灰石浆液从喷嘴以喷射方式喷雾而使其与废气气液接触的喷射方式可靠性较高，常作为向塔内喷射石灰石浆液的喷雾方法而被采用(专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2006-326575号公报
发明要解决的技术课题
但是，湿式方式的脱硫装置虽然脱硫性能优异，但具有耗水量增大的问题。
关于湿式方式以外的干式方式的脱硫装置，提出了例如通过活性焦炭来去除SO2的方法，但存在性能不充分或者能量损失及占用空间(utility)较大的问题。
近年来，世界各地对环境规制值的限制变严格，因此在以往未进行设置的缺水地区，也要求设置脱硫装置。
因此，期待着如湿式方式的脱硫装置那样的不使用水而能够进行废气中的脱硫处理的废气处理装置的出现。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种如湿式方式的脱硫装置那样不使用水而能够进行废气中的脱硫处理的废气处理装置及方法。
用于解决技术课题的手段
用于解决上述课题的本发明的第1发明为废气处理装置，其具有：SO2/SO3转化催化剂部，设置于排出来自锅炉的废气的烟道，且具有将所述废气中的SO2转化为SO3的转化催化剂；换热器，设置于所述SO2/SO3转化催化剂部的下游侧的烟道，且对所述废气和空气进行换热而使所述废气的温度成为酸露点以下，并使该成为酸露点以下的所述废气中的SO3作为涂满煤尘的硫酸液滴而冷凝；及集尘器，收集所述废气中的涂满煤尘的硫酸液滴。
根据第1发明的第2发明的废气处理装置，其中，在所述SO2/SO3转化催化剂部的上游夹装有空气预热器。
根据第1或第2发明的第3发明的废气处理装置，其中，所述废气处理装置具有向所述锅炉供给在所述换热器中换热的预热空气或锅炉循环水的空气供给管路。
根据第1或第2发明的第4发明的废气处理装置，其中，在所述SO2/SO3转化催化剂部与所述换热器之间具有供给粉体的粉体供给机构。
根据第4发明的第5发明的废气处理装置，其中，所述粉体为石灰石或利用所述集尘器收集的集尘粉体。
第6发明为一种废气处理方法，其具有以下工序：SO2/SO3转化催化剂工序，设在排出来自锅炉的废气的烟道，且具有将所述废气中的SO2转化为SO3的转化催化剂；换热工序，设在所述SO2/SO3转化催化剂工序的下游侧的烟道，且对所述废气和空气进行换热而使所述废气的温度成为酸露点以下；及集尘工序，在所述换热器内，使成为酸露点以下的所述废气中的硫酸液滴涂满所述废气中的煤尘来进行收集。
根据第6发明的第7发明的废气处理方法，其中，在所述SO2/SO3转化催化剂工序的上游侧具有空气预热工序。
根据第6或第7发明的第8发明的废气处理方法，其中，在所述SO2/SO3转化催化剂工序与所述换热工序之间供给粉体。
发明效果
根据本发明，通过催化剂将废气中的SO2转化为SO3，并使包含该转化的SO3的废气在换热器中与空气换热而使废气温度成为酸露点以下，并且使煤尘附着于废气中的硫酸液滴的周围，利用集尘器将被煤尘包住的硫酸与煤尘一同收集，从而能够进行废气中的脱硫。
附图说明
图1是实施例1所涉及的废气处理装置的示意图。
图2是实施例2所涉及的废气处理装置的示意图。
图3是实施例3所涉及的废气处理装置的示意图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的优选实施例进行详细说明。另外，本发明并不受该实施例的限定，并且，有多个实施例时，还包含将各实施例组合而构成的实施例。
实施例1
图1是实施例1所涉及的废气处理装置的示意图。如图1所示，本实施例所涉及的废气处理装置10A具有：脱硝装置14，设置于排出来自锅炉11的废气12的烟道13，且去除废气12中的氮氧化物；SO2/SO3转化催化剂部15，设置于脱硝装置14的下游侧的烟道，且具有将脱硝的废气12A中的SO2(二氧化硫)转化为SO3(三氧化硫)的转化催化剂；换热器16，设置于SO2/SO3转化催化剂部15的下游侧的烟道13，且对废气12B和空气20进行换热而使通过催化剂的废气12B的温度成为酸露点以下；及集尘器17，在换热器16内，使煤尘31附着于成为酸露点以下的废气中的硫酸液滴30的周围，并收集该被煤尘包住的硫酸32和废气12C中的煤尘31。图中，F1表示压风机，F2表示引风机。
从脱硝装置14脱硝排出的废气12A的废气温度例如为300～400℃左右，在该温度下被导入到SO2/SO3转化催化剂部15，通过设置于内部的将SO2转化为SO3的转化催化剂，SO2被氧化而成为SO3。
该SO3还是气体形态。
接着，包含该转化的SO3的废气12B被导入到换热器16，在此与空气20换热，由此废气12B的温度下降至酸露点以下(例如100℃)。
在此，所述换热器16可以使用使气体与气体接触的直接换热的换热方式的换热器、或利用载热体使欲冷却的气体和欲升温的气体间接换热的间接换热方式的换热器等。
该温度下降的结果，气体形态的SO3包含废气中的水分而成为硫酸(H2SO4)液滴。
在此，废气12B中的硫酸液滴被涂满废气12B中所包含的大量煤尘而成为被煤尘包住的硫酸。
如此，根据本发明，在换热器16中使废气的温度成为酸露点以下，并使该成为酸露点以下的所述废气中的SO3作为涂满煤尘的硫酸液滴而冷凝。
关于该被煤尘包住的硫酸，硫酸液滴的周围被无数个煤尘包覆，包含该被煤尘包住的硫酸的废气12C被导入到集尘器17。而且，在该集尘器17中，硫酸与煤尘一同被收集，以此来完成废气中的脱硫，成为净化的废气12D。
之后，净化的废气12D通过引风机F2被送至烟囱18。
在本实施例中，使用空气20作为换热器16的换热介质，通过空气供给管路21将预热空气20A送至锅炉11侧，但也可以将水用作载热体用于锅炉循环水的预热用途。
并且，在进行空气20与废气12B的换热时，可以使用水作为载热体。
其结果，能够实现整个发电厂的能量转换效率的提高。
根据本发明，使用大气温度的空气作为换热介质，因此无需如现有的湿式脱硫装置那样使用大量的水。
另外，去除气体中的硫成分的机构通过冷凝来进行去除，因此不需要成为中和反应介质的水分。
并且，可以将回收的热量用于锅炉燃烧空气的预热用途，且通过换热至100℃以下，换热效率比以往得到提高。即，以往，若在空气预热器中的换热中下降至酸露点以下的100℃，则会产生亚硫酸和硫酸腐蚀，因此最多也只能进行150℃下的换热。
在本发明中，当对空气进行预热时，能够下降至酸露点以下的100℃，因此能量转换效率比以往提高相当于50℃的量。
其结果，能够使发电厂的能量转换效率上升0.5％以上。
并且，通过将废气12冷却至100℃以下，能够减少引导废气的引风机F2的动力。
并且，在本发明中，通过使用将SO2转化为SO3的转化催化剂，能够将通过换热器排放至大气中的SO2气体的量抑制为较低。
实施例2
接着，对本发明的实施例2所涉及的废气处理装置进行说明。另外，对于与实施例1相同的构成部件标注相同符号，并省略重复说明。
图2是本发明的实施例2所涉及的废气处理系统的示意图。
如图2所示，本实施例的废气处理系统10B在SO2/SO3转化催化剂部15与换热器16之间的烟道13中设置有导入粉体的石灰石41的粉体供给机构42。
当使用煤炭作为锅炉11的燃料F时，废气12中的煤尘的量非常膨大，因此不成问题，但当使用例如重油或灰分较少的煤炭等作为燃料F时，根据该重油的种类，有时废气12中的煤尘量较少。
此时，在换热器16中有时无法用煤尘31完全包覆硫酸液滴30。
因此，导入石灰石41，通过煤尘31和石灰石41包覆硫酸液滴30的周围，并以干燥的状态送至集尘器17进行收集。
在此，由于足以涂满硫酸的煤尘量已被确定，因此当使用重油或灰分较少的煤炭作为燃料F时，预先测量煤尘量，不足时导入所需量的粉体例如石灰石41。
并且，过剩而被集尘器17回收的石灰石等集尘粉体17a经由再循环管路17b，其一部分被再循环而作为粉体向换热器16的上游供给。
实施例3
接着，对本发明的实施例3所涉及的废气处理装置进行说明。另外，对于与实施例1相同的构成部件标注相同符号，并省略重复说明。
图3是本发明的实施例3所涉及的废气处理系统的示意图。
如图3所示，本实施例的废气处理系统10C在实施例1中的脱硝装置14与SO2/SO3转化催化剂部15之间还夹装有空气预热器19。
在该空气预热器19中对高温废气12A1和空气20进行换热并将换热后的预热空气20A导入到锅炉11。
在本实施例中，通过空气预热器19使高温废气12A1成为150℃的低温废气12A2，因此被导入到SO2/SO3转化催化剂部15的废气温度低于实施例1。因此，在本实施例中，用于SO2/SO3转化催化剂部15的SO2/SO3转化催化剂使用低温(150℃)下的催化活性较高的催化剂。
并且，SO2/SO3转化催化剂部15的废气12B也是低温，因此换热器16中的空气20的预热量较小，预热空气20A在被导入锅炉11之前，使空气供给管路21通过空气预热器19内，在此进行预热之后，导入到锅炉11。
并且，在该实施例中，在具备设置有空气预热器19的现有的湿式脱硫装置的废气处理装置中，通过将空气预热器19之后的流水线设为SO2/SO3转化催化剂部15、换热器16及集尘器17，能够将形式从湿式方式转换为使用不需要水分的换热器的脱硫方式，并且，在未设置湿式脱硫装置的设备中，通过从原有的空气预热器下游的导管旁通，也能够追加设定使用换热器的脱硫方式。
因此，在既设的废气处理设备中，也能够从湿式形式设为基于不需要水分的本发明的换热器的脱硫方式，进而能够有效利用废气的热量，因此能够使发电厂的能量转换效率上升0.5％以上。
符号说明
10A～10C-废气处理装置，11-锅炉，12、12A～12D-废气，13-烟道，14-脱硝装置，15-SO2/SO3转化催化剂部，16-换热器，17-集尘器，18-烟囱，19-空气预热器，20-空气，20A-预热空气，30-硫酸液滴，31-煤尘，32-被煤尘包住的硫酸。

Claims (8)

1.一种废气处理装置，其特征在于，具有：
SO2/SO3转化催化剂部，设置于排出来自锅炉的废气的烟道，且具有将所述废气中的SO2转化为SO3的转化催化剂；
换热器，设置于所述SO2/SO3转化催化剂部的下游侧的烟道，且对所述废气和空气进行换热而使所述废气的温度成为酸露点以下，并使该成为酸露点以下的所述废气中的SO3作为涂满煤尘的硫酸液滴而冷凝；及
集尘器，收集所述废气中的涂满煤尘的硫酸液滴。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
在所述SO2/SO3转化催化剂部的上游夹装有空气预热器。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，
所述废气处理装置具有向所述锅炉供给在所述换热器中换热的预热空气或锅炉循环水的空气供给管路。
4.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，
在所述SO2/SO3转化催化剂部与所述换热器之间具有供给粉体的粉体供给机构。
5.根据权利要求4所述的废气处理装置，其特征在于，
所述粉体为石灰石或利用所述集尘器收集的集尘粉体。
6.一种废气处理方法，其特征在于，具有以下工序：
SO2/SO3转化催化剂工序，设在排出来自锅炉的废气的烟道，且具有将所述废气中的SO2转化为SO3的转化催化剂；
换热工序，设在所述SO2/SO3转化催化剂工序的下游侧的烟道，且对所述废气和空气进行换热而使所述废气的温度成为酸露点以下；及
集尘工序，在所述换热器内，使成为酸露点以下的所述废气中的硫酸液滴涂满所述废气中的煤尘来进行收集。
7.根据权利要求6所述的废气处理方法，其特征在于，
在所述SO2/SO3转化催化剂工序的上游侧具有空气预热工序。
8.根据权利要求6或7所述的废气处理方法，其特征在于，
在所述SO2/SO3转化催化剂工序与所述换热工序之间供给粉体。
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