JP2000051651A - 排煙脱硫装置および方法 - Google Patents

排煙脱硫装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気集塵器(EP)の除塵性能を向上させ、
EP出口のばい塵濃度を低減させても、後続の装置に腐
食などの悪影響を与えず、排出ばい塵量を環境規制値に
まで低減する排煙脱硫装置と方法を提供すること。 【解決手段】 ボイラ等の排ガス中に含まれるばい塵を
除去するEP3の下流側にSOを除去する湿式排煙脱
硫装置6を配置し、排煙脱硫装置6の前流側であって、
少なくとも空気予熱器(AH)2とEP3との間に、再
加熱用熱交換器9に対応したノンリーク型熱交換器とな
る熱回収用熱交換器8を設け、該熱交換器8の後流に排
ガス温度の検出計21を設け、さらに熱回収用熱交換器
8の熱交換量を調節する制御装置23を設け、熱回収用
熱交換器8出口の排ガス温度がEP3の後流側で排ガス
中のSO濃度における露点温度以上となるように制御
装置23により温度制御した排ガスを処理し、煙突7出
口のばい塵を所定濃度以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排煙処理装置に係
り、特にボイラ等の燃焼装置から排出されるばい塵装置
から排出されるばい塵、硫黄酸化物(以下、SOと略
す)を除去するに好適な排煙脱硫装置と方法に関する。
【0002】
【従来の技術】湿式排煙脱硫装置(以下、脱硫装置とい
う)では、排ガス中のSOを除去するために、排ガス
と吸収液との気液接触が行われるが、吸収塔(以下、脱
硫装置と称することがある)出口ガス温度が、例えば約
50℃と飽和温度以下まで低下するため、吸収塔出口ガ
スは煙突からの白煙防止および拡散に適した温度まで再
加熱されたのち、煙突から排出されている。この再加熱
装置としては、脱硫装置入口ガスの熱を再利用する熱交
換器を用いるのが一般的である。
【0003】図6は、従来技術による排煙処理装置の系
統図である。この装置は、ボイラ1と、該ボイラ1の排
ガスの熱を回収するための空気予熱器2と、排ガス中の
ばい塵を除去する電気集塵器(以下、EPと称する)3
と、ばい塵が除かれた排ガスの熱を回収する熱交換器9
と、排ガス中のSOを除去する脱硫装置6と、脱硫さ
れた排ガスを熱交換器9で回収した熱で再加熱する熱交
換器10とから構成される。熱交換器9と熱交換器10
は熱媒体が通る連絡管11によって連結されている。熱
交換器9としては、熱媒体をポンプで強制循環する方
式、ヒートパイプを利用する方式などが用いられる。
【0004】このような構成において、ボイラ1からの
燃焼排ガスは、空気予熱器2によって約150℃まで熱
回収された後、EP3に送られ、ばい塵の除去が行われ
る。ばい塵が除去された排ガスは、吸込送風機(ID
F)4および脱硫ファン5で昇圧され、熱交換器9に送
られ、約100℃まで冷却された後、脱硫装置6に導入
される。脱硫装置6内ではアルカリ剤スラリからなる吸
収液が噴霧され、気液接触により、冷却、脱硫、除塵が
行われ、脱硫装置出口排ガスは約50℃の飽和温度まで
冷却される。前記脱硫装置6の出口ガスは、前記熱交換
器10に導入され、熱交換器9で回収した熱によって約
100℃まで再加熱され、煙突7から排出される。
【0005】最近、エネルギーの多様化に伴い、ボイラ
燃料の重油から石炭への転換によるボイラ燃料の重油か
ら石炭への転換によるボイラ排ガス中のばい塵量の増加
と、環境規制の強化に伴う煙突7入口のばい塵排出量低
減の必要性から、排煙処理装置の除塵性能の高度化が要
求されている。通常、石炭焚ボイラの場合、ボイラ出口
ばい塵量約20g/mNに対し、排煙処理装置出口の
ばい塵量を0.02g/mNまで除塵することが要求
され、99.9%以上の除塵性能が必要となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような高度な除
塵性能を得るためには、排煙処理装置のEPの容量を増
加させる方法あるいは脱硫装置での噴霧液量を増加させ
るなどの方法が必要であるが、いずれも、設備費、運転
費が増加するという問題がある。
【0007】また、EP性能は、ばい塵の電気抵抗に依
存し、またばい塵の電気抵抗はガスの関係湿度により影
響されることも知られているから、EP性能の向上は、
排ガスの関係湿度を上げ、ばい塵の電気抵抗を低下させ
ることにより図ることができる。ばい塵の電気抵抗を低
下させるには、空気予熱器2の容量を大きくしてEP3
の入口ガス温度を下げる方法、またはガス中に水を噴霧
し、水分量を上げる方法が考えられる。
【0008】しかしながら、前者の方法では、ボイラ出
口ガス中には燃焼に伴い酸化されたSOがSO濃度
の約2〜3%(SO濃度1000ppmで20〜30
ppm)存在するため、ガス温度を下げすぎると空気予
熱器2の低温側エレメント温度の低下によりSOが凝
縮し、ばい塵とともにエレメントに固着し、腐食、閉塞
を起こす問題がある。また、後者の方法では、水を完全
に蒸発させないと、機器表面を濡らすことになり、腐食
の原因となるため、実用化されていない。
【0009】本発明の課題は、上記の従来技術の問題を
改善し、EPの除塵性能を向上させ、しかもSOによ
る低温腐食が防止できる、経済的な排煙処理用の排煙脱
硫装置と方法を提供することにある。
【0010】また、本発明の課題は、上記の従来技術の
問題を改善し、EP出口のばい塵濃度を低減させても、
後続の装置に腐食などの悪影響を与えない排煙脱硫装置
と方法を提供することにある。
【0011】また、本発明の課題は、排煙処理装置の除
塵性能の高度化の要求に合致するように、排煙処理装置
出口のばい塵量を環境規制の強化にも対応した値に低減
する排煙脱硫装置と方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、次
の構成によって達成できる。 (1)ボイラ等の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去
する排煙脱硫装置であって、ガス中のSO濃度におけ
る露点温度以上の温度の前記排ガス中のばい塵を除去す
る電気集塵器を、上流側に有する排煙脱硫装置。 (2)ボイラ等の熱量を空気予熱器で回収し、前記空気
予熱器からの排ガスの温度が該空気予熱器の後流側に設
けられた電気集塵器の後流側で、前記排ガス中のSO
濃度における露点温度以上となるように前記排ガスの熱
量を回収し、さらに該熱回収した排ガス中に含まれるば
い塵を電気集塵器で除去することにより排ガス温度が1
20℃以下であってばい塵濃度が100mg/mN以
下になった排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫方
法。
【0013】本発明は、例えばノンリーク型ガス−ガス
ヒータを用いるような、熱交換器の形式が媒体をポンプ
で強制循環する方式においても適用されるのはいうまで
もなく、この場合はポンプを複数台設け、運転台数を制
御することによって行うことができる。
【0014】ボイラ排ガス中のSOは、空気予熱器内
でばい塵に吸着され、約5ppm程度に低下するため、
空気予熱器の出口では、硫酸露点温度が空気予熱器の入
口に比べ低くなる。したがってEP入口に設けられた熱
交換器のSO露点腐食(低温腐食)に起因するガス温
度の下限値を、前記の空気予熱器出口ガス温度より低く
することが可能であり、EP入口ガス温度を低下させ、
EPの性能を向上させることができる。さらに、常にS
露点腐食が防止できる下限温度以上で運転できるよ
うに前記熱交換器の熱交換量を制御することにより、前
記EP以降の煙道および機器の腐食が防止できる。
【0015】また、SO濃度とばい塵濃度による腐食
の関係を図5に示したが、SO露点腐食を支配する要
因として、排ガス中のばい塵濃度がある。SO濃度に
対してばい塵濃度が高い場合は、SOがばい塵に吸着
されて機器の付着面を乾いた状態に保ち、腐食を軽減す
ることができるが、SO濃度に対してばい塵濃度が低
い場合は、ガス温度低下に伴いSOが凝縮して硫酸と
なり、機器表面に付着し、腐食をおこす。したがって、
EP出口ガス中のばい塵濃度を把握することによってE
P以降の煙道および機器の腐食を防止することができ
る。
【0016】さらにまた、例えばEP出口ばい塵濃度1
00mg/mNの条件でEPを設計する場合、従来技
術のEP入口ガス温度150℃(A)の条件ではEPは
図2のEP特性曲線のXの特性を有するEPを選定する
必要があった。しかしながら、本発明によれば、例えば
図3の空気予熱器出口ガス温度とSO濃度の関係か
ら、Aのガス温度に対してSO濃度Bが求められ、図
4のSO濃度と露点温度の関係から、露点温度Cが求
められるため、図2に示すYの特性を有するEPを選定
すれば良いことになる。したがって、EPの設備費を大
きく低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳し
く説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る排煙
脱硫装置を備えた排煙処理装置の系統図である。図1に
おいて、図6と同一部分は同一符号を付し、説明を省略
する。また、図1において、従来の装置(図6)と異な
る点は、EP入口に熱交換器8と、該熱交換器8と熱交
換器10を連結し熱媒体が循環する連絡管12と、前記
熱交換器8での交換熱量を制御して熱交換器8出口ガス
温度を低温腐食が防止できる温度に制御する手段、すな
わち、空気予熱器2出口ガス温度を測定する温度検出器
20およびEP3入口のガス温度を測定する温度検出器
21と、前記温度検出器20、21の測定値から低温腐
食が防止できる温度にするための交換熱量を演算する演
算器23と、該演算器23からの信号によって熱媒体流
量を調節する前記連絡管12に設けられた流量調節器2
4と設けたことである。
【0018】このような構成において、ボイラ1からの
排ガスは、空気予熱器2を経て熱交換器8に導入され、
乾式EP3の集塵性能向上のために排ガス温度が下げら
れる。該熱交換器8出口ガス温度は、温度検出器20、
21で測定された測定値から、熱交換器8下流側煙道お
よび該煙道に配置された機器の低温腐食が防止される温
度に演算器23によって演算され、さらに演算器23に
よって前記温度になるように熱交換器8で交換される熱
量が決定され、流量調節器24により媒体圧力が調節さ
れる。
【0019】前記演算器23による交換熱量の決定は、
例えば次の二つの方法によって行うことができる。ま
ず、図3から、空気予熱器2出口ガス温度を温度検出器
20で計測することによって、従来、連続的に高精度の
測定が不可能であった空気予熱器2出口ガスSO濃度
を連続的に求めることができる。さらに図4から、図3
で求めた空気予熱器2出口ガスSO濃度の露点温度を
求めることができる。該露点温度は熱交換器8出口の低
温腐食を防止できる下限温度(設定値)となる。
【0020】したがって 図3および図4の関係が組み
込まれた演算器23によって、前記熱交換器8の下限温
度を先行信号とし、温度検出器21で測定された温度を
フィードバック信号として、熱交換器8での交換熱量
(熱媒体量)が求められる。
【0021】また、他の方法は、図2、図3および図5
の関係が組み込まれた演算器23によって行なうことが
できる。空気予熱器2出口ガス温度を温度検出器20で
計測することにより、図3から空気予熱器出口ガスのS
濃度が求められ、図5から前記SO濃度における
腐食が防止できるガス中のばい塵濃度が求められる。こ
のばい塵濃度が低温腐食を防止できるEP出口ガスばい
塵濃度となり、図2のEP特性曲線Yから該ばい塵濃度
にするためのEP入口ガス温度(設定値)が決定され
る。したがって、図2、図3および図5の関係が組み込
まれた演算器23は、該EP入口ガス温度を先行信号と
し、温度検出器21で計測したEP入口ガス温度をフィ
ードバック信号として熱交換器8の交換熱量を求めるこ
とができる。
【0022】なお、上記実施の形態では空気予熱器出口
ガスの露点温度を演算により求めたが、露点計を設置し
て同様に行なうことができるのはいうまでもない。
【0023】図7は、本発明の他の実施の形態に係る排
煙脱硫装置を備えた排煙処理装置の系統図である。本発
明における図1と異なる点は、熱交換器8の交換熱量の
制御をEP出口ガスばい塵濃度とEP入口ガス温度の測
定によって行うために、EP出口にばい塵温度計22と
EP入口に温度検出器21とを設けたことである。この
ような構成において、演算器23による交換熱量の決定
は、次のようにして行なわれる。まず、ばい塵濃度計2
2によってEP出口ガスのばい塵濃度が測定される。該
ばい塵濃度におけるSO露点腐食を防止できるSO
濃度が図5から求められ、さらに図4から該SO濃度
の露点温度が求められる。該露点温度が熱交換器8出口
ガス温度の下限値(設定値)となる。したがって、該下
限温度を先行信号とし、温度検出器21の測定値をフィ
ードバック信号として、図4および図5の関係が組み込
まれた演算器23は熱交換器8の熱交換量を求めること
ができ、連絡管12に設けた流量調節器24により前記
熱交換量に相当する媒体圧力に調節される。
【0024】本発明によれば、SOによる低温腐食が
防止できる温度にEP入口ガス温度を低下させることが
できるので、EPの性能を向上させることができるとと
もにSO3低温腐食も防止することができる。また熱交
換器で回収した熱をガスの再加熱に使用し、さらにEP
の設備費も低減することができるので経済的である。
【0025】また、本発明によれば、EP出口のばい塵
濃度を低減させても、後続の装置に腐食などの悪影響を
与えるおそれはなく、また、設備費をかけずに排煙処理
装置出口のばい塵量を厳しい環境規制値に低減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の排煙処理装置の系統
【図2】 EP特性曲線を示す図
【図3】 空気予熱器出口ガス温度とSO3濃度の関係
を示す図
【図4】 SO濃度と露点温度の関係を示す図
【図5】 SO濃度とばい塵濃度による腐食の関係を
示す図
【図6】 従来技術による排煙処理装置の系統図
【図7】 本発明の他の実施の形態の排煙処理装置の系
統図
【符号の説明】
1 ボイラ 2 空気予熱器 3 電気集塵器 6 脱硫装置 7 煙突 8 熱交換器 9 熱交換器 10 熱交換器 11 連絡管 12 連絡管 20 温度検出器 21 温度検出器 22 ばい塵濃度計 23 演算器 24 流量調節器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボイラ等の排ガス中に含まれる硫黄酸化
    物を除去する排煙脱硫装置であって、 ガス中のSO濃度における露点温度以上の温度の前記
    排ガス中のばい塵を除去する電気集塵器を、上流側に有
    することを特徴とする排煙脱硫装置。
  2. 【請求項2】 ボイラ等の熱量を空気予熱器で回収し、 前記空気予熱器からの排ガスの温度が該空気予熱器の後
    流側に設けられた電気集塵器の後流側で、前記排ガス中
    のSO濃度における露点温度以上となるように前記排
    ガスの熱量を回収し、さらに該熱回収した排ガス中に含
    まれるばい塵を電気集塵器で除去することにより排ガス
    温度が120℃以下であってばい塵濃度が100mg/
    N以下になった排ガス中の硫黄酸化物を除去するこ
    とを特徴とする排煙脱硫方法。
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