JP2002263441A

JP2002263441A - 紫煙発生防止装置

Info

Publication number: JP2002263441A
Application number: JP2001069502A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Katayama; 博幸片山; Morio Kagami; 守男加賀見; Katsutoshi Yada; 勝利矢田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2002-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストで硫酸ミストによる紫煙の
発生を防止する。【解決手段】ボイラー等の排煙を煙突９に導く煙道１
に、排煙中の硫酸ミストを捕集する湿式ＥＰ７を設ける
とともに、湿式ＥＰの上流側の煙道に炭酸水素ナトリウ
ム粉末を注入する炭酸ナトリウム供給装置１０を設け
る。炭酸ナトリウム供給装置１０により煙道に噴射され
た炭酸水素ナトリウムは熱分解により炭酸ナトリウム
（Ｎａ₂ＣＯ₃）の多孔質粒子を形成し、排煙中に硫酸ミ
ストを生成する硫酸成分（ＳＯ₃や、ガス状、ミスト状
のＨ₂ＳＯ₄）と反応してＮａ₂ＳＯ₄を形成する。このた
め、湿式ＥＰに流入する硫酸ミスト量が低減され、湿式
ＥＰの処理能力を小さく設定することが可能となり、湿
式ＥＰの装置コストが大幅に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫煙防止装置に関
し、詳細には硫酸成分を含む排煙の大気放出時に硫酸ミ
ストによる紫煙が発生することを防止する紫煙防止装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】重質油等の硫黄を含む燃料を使用するボ
イラーなどでは、燃料中の硫黄の燃焼により排煙中に二
酸化硫黄（ＳＯ₂）が生成する。このため、重質油を使
用するボイラーなどでは、排煙を大気に放出する前に脱
硫装置により排煙処理を行い、ＳＯ₂を除去するように
している。

【０００３】ところが、排煙中のＳＯ₂の一部はボイラ
ーや脱硝装置内で更に酸化して三酸化硫黄（ＳＯ₃）に
転換される。ところが、ＳＯ₃は空気予熱器などを通過
することにより排煙温度が低下して、例えば３００℃程
度以下になると、排煙中の水分と反応して、ＳＯ₃＋Ｈ₂
Ｏ→Ｈ₂ＳＯ₄の反応によりＨ₂ＳＯ₄ガスを生成する。こ
のＨ₂ＳＯ₄ガスは排煙温度が硫酸の露点以下になると微
細な硫酸ミストを生成する。脱硫装置、特に湿式脱硫装
置を使用した場合には脱硫装置通過時に排煙温度が硫酸
露点温度以下に低下するため排煙中のＨ₂ＳＯ₄ガスは全
て硫酸ミストになるが、湿式脱硫装置での硫酸ミストの
除去率は低いため、重質油焚きボイラー等では、脱硫装
置出口の排煙は比較的多量の硫酸ミストを含むようにな
る。硫酸ミストは、大気中に排出されると紫煙を生成す
るとともに、酸性降下物として大気汚染の原因となる。

【０００４】排煙中の硫酸ミストを除去するものとして
は、湿式電気集塵装置（以下、「湿式ＥＰ」という）が
一般に使用される。湿式ＥＰは、電気集塵装置の集塵電
極に水またはアルカリ液を噴霧することにより電極上に
水膜を形成し、捕集した硫酸ミストを電極から洗浄、除
去するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ボイラー等
では、負荷の変動や使用燃料中の硫黄分濃度、ボイラー
の汚れなどにより排煙中のＳＯ₃量は大きく変動する。
このため、湿式ＥＰの最大処理能力（捕集能力）は諸条
件を考慮した上で最大のＳＯ₃発生量に対して更に余裕
をみた大きな値に設定する必要がある。湿式ＥＰは通常
大きな設置面積を必要とするため、湿式ＥＰの処理能力
を増大させると装置コスト、建設コストが大幅に増大し
てしまい、ボイラープラント全体のコストが上昇する問
題がある。

【０００６】また、湿式ＥＰでは排煙中の硫酸ミスト量
が増大すると、空間電荷効果により荷電障害が生じ、集
塵率が極端に低下する。このため、例えばボイラーの負
荷変動などにより一時的に排煙中の硫酸ミスト濃度が増
大したような場合には、最大処理能力を大きく設定して
いても、湿式ＥＰ出口の硫酸ミスト濃度が上昇し、紫煙
が発生する問題がある。

【０００７】本発明は、上記問題を解決し、湿式ＥＰを
使用しながら、簡易かつ低コストに排煙中の硫酸ミスト
を高効率で除去することが可能な紫煙発生防止装置を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、硫酸成分を含む排煙の、硫酸ミスト生成による
大気放出時の紫煙発生を防止する紫煙発生防止装置であ
って、前記排煙が流れる煙道に配置され、排煙中の硫酸
ミストを除去する湿式電気集塵装置と、前記湿式電気集
塵装置上流側の煙道の排煙中に炭酸ナトリウム（Ｎａ₂
ＣＯ₃）粉末を供給する炭酸ナトリウム供給装置と、を
備えた紫煙発生防止装置が提供される。

【０００９】すなわち、請求項１の発明では、Ｎａ₂Ｃ
Ｏ₃粉末が湿式電気集塵装置上流側の排煙中に供給され
る。排煙中に供給されたＮａ₂ＣＯ₃粉末は排煙中の硫酸
成分（本明細書中では、硫酸ミスト生成の原因となる、
ＳＯ₃とガス状、ミスト状のＨ₂ＳＯ₄の３つを総称して
「硫酸成分」と呼ぶ）と反応してＮａ₂ＳＯ₄を生成す
る。すなわち、Ｎａ₂ＣＯ₃は、排煙中のＳＯ₃とは、Ｎ
ａ₂ＣＯ₃＋ＳＯ₃→Ｎａ₂ＳＯ₄＋ＣＯ₂の形で、また排煙
中のＨ₂ＳＯ₄とは、Ｎａ₂ＣＯ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄→Ｎａ₂ＳＯ₄
＋ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏの形で反応し、Ｎａ₂ＳＯ₄を生成する。
また、生成したＮａ₂ＳＯ₄は湿式脱硫装置や湿式電気集
塵装置で容易に除去可能な粒子サイズとなる。これによ
り、湿式電気集塵装置への硫酸ミストの流入量が減少し
湿式電気集塵装置の荷電障害が生じることが防止される
とともに、湿式電気集塵装置の負荷が減少し、大気への
硫酸ミストの放出による紫煙の発生が防止される。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、前記炭酸
ナトリウム供給装置は、炭酸水素ナトリウム粉末を前記
上流側煙道の排煙中に供給し、排煙中で炭酸水素ナトリ
ウムを多孔質炭酸ナトリウム微粒子に転換する請求項１
に記載の紫煙発生防止装置が提供される。すなわち、請
求項２の発明では、炭酸ナトリウム供給装置は炭酸水素
ナトリウムの粉末を排煙中に供給し、排煙中で炭酸ナト
リウムの微粒子を形成する。排煙中に供給された炭酸水
素ナトリウム粉末は排煙の熱により、２ＮａＨＣＯ₃→
Ｎａ₂ＣＯ₃＋ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏの分解反応を生じ、炭酸ナト
リウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）が排煙中に生成される。このＮａ
₂ＣＯ₃粒子は、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏが抜けた部分が空孔となる
ため空隙率が高く比表面積の大きい多孔質構造の粒子と
なる。このため、生成したＮａ₂ＣＯ₃粒子は排煙中の硫
酸成分と効率良く反応して硫酸成分がＮａ₂ＳＯ₄に転換
されるようになる。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、前記湿式
電気集塵装置上流側の煙道に排煙中の二酸化硫黄を除去
する湿式脱硫装置を備え、前記炭酸ナトリウム供給装置
は前記湿式脱硫装置上流側の煙道の排煙中に前記炭酸ナ
トリウムを供給する請求項１に記載の紫煙発生防止装置
が提供される。すなわち、請求項３の発明では湿式電気
集塵装置は湿式脱硫装置で脱硫処理後の排煙からの硫酸
ミスト除去のために使用される。また、炭酸ナトリウム
供給装置はこの脱硫装置上流側の排煙に炭酸ナトリウム
を供給する。これにより、排煙中の硫酸成分は湿式脱硫
装置に流入する前にＮａ₂ＳＯ₄に転換される。生成した
Ｎａ₂ＳＯ₄は溶解性が高く湿式脱硫装置に容易に捕集さ
れるため、これにより湿式電気集塵装置に流入するダス
ト量が増大することはなく、湿式電気集塵装置の負荷が
増大することはない。

【００１２】請求項４に記載の発明によれば、前記排煙
中の硫酸成分量は、最大値と最小値との間で変動し、前
記湿式電気集塵装置の硫酸ミスト最大処理能力は排煙中
の硫酸成分量が前記最大値となるときに排煙中で生成す
る硫酸ミスト量より小さく設定されている、請求項１に
記載の紫煙発生防止装置が提供される。すなわち、請求
項４の発明では湿式電気集塵装置の硫酸ミスト最大処理
能力は排煙中の硫酸成分量が最大値となるときに排煙中
で生成する硫酸ミスト量、すなわち排煙中の硫酸ミスト
量の最大値、より小さな値に設定される。本発明では、
炭酸ナトリウム供給装置により供給された炭酸ナトリウ
ムにより排煙中の硫酸ミスト濃度が低減されるため、湿
式電気集塵装置に流入する排煙中の硫酸ミスト量は炭酸
ナトリウム供給前の排煙中の硫酸ミスト量より低くな
る。このため、湿式電気集塵装置の硫酸ミスト処理能力
は、排煙中の硫酸ミスト量の最大値より小さく設定する
ことが可能となり、湿式電気集塵装置を小型化し、設置
面積と装置コストを低減することが可能となる。

【００１３】請求項５に記載の発明によれば、前記炭酸
ナトリウム供給装置は、前記排煙中の硫酸成分により排
煙中で生成する硫酸ミスト量が前記湿式電気集塵装置の
硫酸ミスト最大処理能力より大きくなるときに、排煙中
に生成する硫酸ミスト量と前記湿式電気集塵装置の硫酸
ミスト最大処理能力との差に応じた量の炭酸ナトリウム
を排煙に供給する、請求項４に記載の紫煙発生防止装置
が提供される。

【００１４】すなわち、請求項５の発明では、炭酸ナト
リウム供給装置から供給される炭酸ナトリウムの量は、
排煙中に生成する硫酸ミスト量と湿式電気集塵装置の硫
酸ミスト最大処理能力との差に応じた量とされる。これ
により、排煙中の硫酸ミスト量が湿式電気集塵装置の最
大処理能力以下の量である場合には、炭酸ナトリウムの
供給を停止して湿式電気集塵装置のみで硫酸ミストを処
理し、排煙中の硫酸ミスト量が湿式電気集塵装置の最大
処理能力以上になる場合には、湿式電気集塵装置の最大
能力を越える分だけの硫酸ミストに相当する硫酸成分を
除去可能な量の炭酸ナトリウムを排煙中に供給すること
が可能となる。従って、例えば湿式電気集塵装置の硫酸
ミスト最大処理能力を、排煙中の硫酸成分量変動の最小
値またはそれ以下に相当する硫酸ミスト量に設定して、
これを越える量の硫酸成分は炭酸ナトリウムの供給によ
り処理することが可能となり、湿式電気集塵装置の設置
面積と装置コストとを最小にしながら、硫酸ミストの大
気放出を防止することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形
態の概略構成を説明する図である。図１において、１は
ボイラー、火炉等の燃焼排煙が流れる煙道、５は排煙中
のＳＯ₂を除去する脱硫装置である。本実施形態では、
脱硫装置としては公知の湿式脱硫装置（例えば、水酸化
カルシウム、炭酸カルシウム等に排煙中のＳＯ₂を吸収
させて、ＣａＳＯ₄の形で除去するもの、或いは水酸化
マグネシウムや水酸化ナトリウムを使用し、排煙中のＳ
Ｏ₂をＭｇＳＯ₄またはＮａ₂ＳＯ₄の形で除去するもの）
が使用される。脱硫装置５の下流側の煙道には、排煙中
のダスト、硫酸ミストなどを捕集する湿式ＥＰ７が設け
られている。また、９はＳＯ₂、硫酸ミスト、ダストな
どを除去した後の排煙を大気に放出する煙突である。図
示しないボイラーで重質油の燃焼により発生した燃焼ガ
ス（排煙）は、その後空気予熱器(図示せず)でボイラ
ー、火炉などに供給される燃焼空気と熱交換した後、脱
硫ファン３に吸引されて煙道１を流れ、脱硫装置５に供
給される。

【００１６】燃料として硫黄分を比較的多く（例えば３
％程度）含む重質油を燃焼させると、硫黄の酸化によ
り、例えば１５００ＰＰＭ程度の濃度のＳＯ₂が生成
し、その一部は更に酸化されてＳＯ₃になる。ＳＯ₃は、
例えば空気予熱器通過等により排煙温度が低下すると、
排煙中の水分と反応して、ガス状またはミスト状の硫酸
（Ｈ₂ＳＯ₄）を生成する。

【００１７】従って、脱硫ファン３により脱硫装置５に
供給される排煙中にはＳＯ₂のみならず硫酸ガス、硫酸
ミストなどの硫酸成分が含まれている。脱硫装置５では
ＳＯ ₂は高い効率で除去されるものの、硫酸ミストの除
去率は低いため、脱硫装置５に流入する排煙中の硫酸ミ
スト、及び脱硫装置５で排煙中の硫酸成分により生成し
た硫酸ミストの大部分は脱硫装置では除去されず、脱硫
装置５出口での排煙中の硫酸ミスト濃度は比較的高い値
になる（例えば３０から４５ＰＰＭ程度）。

【００１８】このように比較的高い濃度の硫酸ミストを
含む排煙を煙突９から直接大気に放出すると、煙突出口
では微細な硫酸ミストが紫煙を形成し、いわゆる「紫煙
がたなびく」現象が発生する。また、硫酸ミストが大気
に放出されると酸性降下物となり周囲に降下する問題が
生じる。そこで、通常、湿式脱硫装置５を使用する場合
には、排煙を大気に放出する前に湿式ＥＰ７により排煙
中の硫酸ミストを捕集するようにしている。

【００１９】湿式ＥＰ７は、アルカリ液または水を集塵
電極に噴霧することにより、捕集した硫酸ミストを電極
から洗い流す形式のものが使用される。排煙中の硫酸ミ
ストは非常に粒径が小さいサブミクロン粒子となってい
るため、硫酸ミストの捕集効率を高めるために湿式ＥＰ
７は二区またはそれ以上が直列に使用される。このた
め、湿式ＥＰ７は比較的大型の装置となり、設置面積と
装置建設コストが増大する問題がある。

【００２０】また、ボイラー等は負荷に応じて燃焼させ
る燃料量が変動するため、燃料量に応じて排煙中のＳＯ
₃量も変動する。このため、湿式ＥＰ７に供給される排
煙中の硫酸ミスト量(濃度)も大きく変動する場合があ
る。また、排煙中のＳＯ₃量は、使用する燃料の硫黄分
の変動によっても大きく変動する。更に、負荷や燃料中
の硫黄分が同一であっても、ＳＯ₃の発生量はボイラー
伝熱管の汚れなどに応じて変化する。例えば、重質燃料
油中には微量のバナジウムが含まれるが、バナジウムは
燃焼により五酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）を形成し、ボイ
ラー伝熱管外壁に付着する。五酸化バナジウムは、ＳＯ
₂→ＳＯ₃の転換を促進する触媒として機能するため、ボ
イラー伝熱管の汚れが進行し五酸化バナジウムの付着量
が増大するにつれて、燃焼により発生したＳＯ₂のうち
ＳＯ₃に転換される割合が増大してＳＯ₃の発生量が増大
するようになる。また、脱硝装置を使用している場合に
は脱硝装置もＳＯ₃を増加させる要因となる。

【００２１】上記のように、排煙中の硫酸成分としての
ＳＯ₃量は比較的大きく変動する場合があるため、湿式
ＥＰに流入する硫酸ミスト量も比較的大きく変動する場
合がある。このため、湿式ＥＰの硫酸ミスト最大処理能
力は、諸条件を考慮して排煙中のＳＯ₃量（硫酸成分
量）が最大量になる場合に合わせて大きな値に設定する
必要がある。このため、湿式ＥＰはボイラーの通常の運
転条件に比べて大きな硫酸ミスト処理能力で設計され、
装置の大型化により装置コストが更に増大する問題があ
る。

【００２２】また、このように湿式ＥＰの最大処理能力
を大きく設定した場合であっても、ボイラーの過渡運転
時などに一次的に多量のＳＯ₃が発生して高濃度の硫酸
ミストが湿式ＥＰに流入すると、空間電荷効果のために
湿式ＥＰの電流が大幅に低下する、いわゆる荷電障害が
生じてしまい、硫酸ミストの捕集率が極端に低下する場
合がある。このような場合には、湿式ＥＰの最大処理能
力を大きく設定していても、硫酸ミスとが湿式ＥＰを通
過してしまい煙突で紫煙を発生する問題がある。

【００２３】本実施形態では、煙道１中の排煙に炭酸ナ
トリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）の微粉末を供給することによ
り、上記問題を解決している。本実施形態では、炭酸ナ
トリウムは炭酸水素ナトリウム（重曹、ＮａＨＣＯ₃）
微粉末を煙道１内に注入することにより、排煙中にＮａ
₂ＣＯ₃粒子を形成することにより排煙に供給する。

【００２４】図１に１０で示すのは、脱硫ファン３入口
側の煙道に炭酸水素ナトリウム粉末を注入する炭酸ナト
リウム供給装置である。例えば、炭酸ナトリウム供給装
置１０により、粒径２０ミクロンメートル程度以下の炭
酸水素ナトリウム粉末を排煙中に注入すると、比較的低
い排煙温度（例えば６０℃程度以上）で炭酸水素ナトリ
ウムの分解反応、２ＮａＨＣＯ₃→Ｎａ₂ＣＯ₃＋ＣＯ₂＋
Ｈ₂Ｏを生じ、ガス状のＣＯ₂とＨ₂Ｏとが放出されて炭
酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）が生成される。生成した炭
酸ナトリウムは、ガスが放出された部分が空隙として残
るため、粒子径は炭酸水素ナトリウム粉末からほとんど
変化しないが、空隙率が大きな多孔質粒子となる。

【００２５】このように、排煙中に空隙率の大きい多孔
質粒子からなるＮａ₂ＣＯ₃が生成されると、排煙中の硫
酸成分は粒子の細孔内に吸着されてＮａ₂ＣＯ₃と反応
し、Ｎａ₂ＣＯ₃＋ＳＯ₃→Ｎａ₂ＳＯ₄＋ＣＯ₂、または、
Ｎａ₂ＣＯ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄→Ｎａ₂ＳＯ₄＋ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏによ
り、Ｎａ₂ＳＯ₄（硫酸ナトリウム）が生成される。この
Ｎａ₂ＳＯ₄は、Ｎａ₂ＣＯ₃とほぼ同一の径を維持した粒
子となるため、未反応のＮａ₂ＣＯ₃粒子と同様に脱硫装
置、或いは湿式ＥＰで容易に捕集される。また、Ｎａ₂
ＣＯ₃、Ｎａ₂ＳＯ₄はともに水溶性であるため、脱硫装
置でスケールを発生したり、湿式ＥＰの集塵電極に堆積
することなく容易に系外に排出することができる。

【００２６】なお、排煙に供給する炭酸水素ナトリウム
粉末の量は、湿式ＥＰの硫酸ミスト処理能力に応じて変
化する。排煙中の硫酸ミスト量に対して、例えば反応当
量以下のＮａ₂ＣＯ₃を生成する炭酸水素ナトリウムの量
では、当然に硫酸成分の全量を処理することはできず、
湿式ＥＰで処理すべき硫酸ミスト量は増大する。また、
実験的には、硫酸成分量に対して１．５から５倍当量以
上のＮａ₂ＣＯ₃を生成するだけの炭酸水素ナトリウム粉
末を供給すると、排煙中の硫酸成分をほぼ完全に除去で
きることが判明している。

【００２７】上記のように、排煙中にＮａ₂ＣＯ₃を供給
することにより、ＳＯ₃、Ｈ₂ＳＯ₄ガス、Ｈ₂ＳＯ₄ミス
トなどの硫酸成分が比較的径の大きいＮａ₂ＳＯ₄粒子に
転化されるため、湿式ＥＰの負荷が低減されるととも
に、高濃度の硫酸ミストが湿式ＥＰに流入するために生
じる荷電障害が防止される。本実施形態では、図１に示
すように脱硫装置５上流側の煙道に炭酸ナトリウムを供
給している。このため、硫酸成分との反応により生成し
たＮａ₂ＳＯ₄粒子や未反応のＮａ₂ＣＯ₃の大部分は脱硫
装置５で捕集されるようになる。このため、本実施形態
では湿式ＥＰ７の捕集能力を大幅に小さく設定すること
が可能となっている。

【００２８】また、本実施形態では脱硫ファン３の入口
側煙道に炭酸ナトリウム供給装置１０から炭酸水素ナト
リウム粉末を供給するようにしているため、煙道中に供
給された炭酸水素ナトリウム粉末は脱硫ファン３通過時
に排煙中に均一に分散するようになり、良好に排煙中の
硫酸成分と反応するようになる。なお、本実施形態では
脱硫ファン３入口側煙道に炭酸ナトリウムを供給してい
るが、炭酸ナトリウムは、脱硫ファン３と脱硫装置５と
の間の煙道、または脱硫装置５と湿式ＥＰ７との間の煙
道のいずれかに供給するようにすることも可能である。

【００２９】図２は、本実施形態の炭酸ナトリウム供給
装置１０の構成を説明する図である。図２において、１
０１は炭酸水素ナトリウム粉末を貯留するサイロ、１１
０はサイロ１０１内に貯留された炭酸水素ナトリウム粉
末を示す。サイロ１０１の出口部分には、公知の形式の
粉体用定量供給装置１０６が設けられており、サイロ１
０１内の炭酸水素ナトリウム粉末を一定の流量で輸送配
管１０８に供給している。輸送配管１０８は、煙道１に
接続されており、空気輸送用ブロワ１０７から供給され
る搬送空気により、炭酸水素ナトリウム粉末を煙道１内
に供給する。図２に１１５で示すのは、搬送空気ととも
に炭酸水素ナトリウム粉末を煙道１内に噴射する噴射ノ
ズルである。噴射ノズル１１５については後述する。

【００３０】サイロ１０１には、サイロ内での炭酸水素
ナトリウム粉末の流動性を増大させて定量供給装置から
の炭酸水素ナトリウム粉末供給量が均一になるように、
フリューダイズ空気が供給されている。フリューダイズ
空気はフリューダイズブロワ１０４から空気配管１０５
を経て、サイロ１０１下部壁面に設けた散気板１０３の
多数の細孔から炭酸水素ナトリウム粉末１１０内に噴射
される。これにより、サイロ１０１内の炭酸水素ナトリ
ウム粉末は塊を形成することなく滑らかに流動して定量
供給装置１０６に流入するようになる。フリューダイズ
空気は、炭酸水素ナトリウム粉末１１０内を通過後、サ
イロ１０１上部に設けた、バグフィルタ１０９を通って
外部に放出される。炭酸水素ナトリウム粉末の煙道１へ
の供給量（流量）は定量供給装置１０６の作動速度を変
化させることにより調節することができる。

【００３１】次に、炭酸水素ナトリウム粉末噴射ノズル
１１５の構成について説明する。炭酸水素ナトリウム粉
末を煙道内に噴射する際には、できるだけ炭酸水素ナト
リウム粉末が均一に煙道内の排煙中に分散するようにし
て、生成した炭酸ナトリウムと硫酸成分との反応効率を
高めることが好ましい。そこで、本実施形態では、図３
に示すように、ノズル１１５を煙道断面中央付近に設
け、排煙の流れ（図３、矢印Ａ）の上流側に向けて輸送
空気とともに炭酸水素ナトリウム粉末を噴射するように
している。上流側に向けて噴射された炭酸水素ナトリウ
ム粉末１１０は、排煙の流れに衝突して拡散するため炭
酸水素ナトリウム粉末を排煙中に均一に分散させること
が可能となる。

【００３２】また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、
ノズル１１５内または出口部分に、対磨耗性の高い材料
を用いた絞りチップ１１５ａを配置すると、絞りチップ
通過時の流速が増大し、炭酸水素ナトリウム粉末が互い
に分離するようになるため、噴射された炭酸水素ナトリ
ウム粉末の排煙中への分散が更に良好になる。また、図
３の例では、単一のノズル噴射孔を設けた例を示してい
るが、図５に示すように、ノズル１１５に複数の噴射孔
１１５ａ〜１１５ｃ（図５では３つの噴射孔を設けた場
合を示す）を設け、煙道断面上の複数箇所から炭酸水素
ナトリウム粉末を噴射することによっても、炭酸水素ナ
トリウム粉末の分散を良好にすることができる。更に、
図６に示すように、複数の噴射孔を持つノズル１１５Ａ
からＣ（図６では３つのノズルを設けた場合を示す）を
煙道断面上に並列に配置し、それぞれの噴射孔から炭酸
水素ナトリウム粉末を噴射するようにすれば、極めて良
好に炭酸水素ナトリウム粉末を分散させることが可能と
なる。

【００３３】なお、図１に示したように、ノズル１１５
を脱硫ファン３入口側の煙道に配置すると、更に脱硫フ
ァン３による攪拌効果が加わるため炭酸水素ナトリウム
粉末の分散を一層良好にすることができる。次に、図７
を用いて本実施形態の湿式ＥＰの硫酸ミスト処理能力の
設定について説明する。

【００３４】図７（Ａ）は、ボイラー出口の排煙中の硫
酸成分としてのＳＯ₃濃度（または湿式ＥＰに流入する
排煙中の硫酸ミスト濃度）の変動を示す図であり、図７
（Ａ）縦軸はＳＯ₃濃度を、横軸はボイラー時間（運転
日数）を示している。前述したように、排煙中のＳＯ₃
濃度は、ボイラー負荷、使用燃料、ボイラー伝熱管の汚
れなどの種々の要因により変動するが、図７（Ａ）は主
に負荷によるＳＯ₃濃度変動を示している。

【００３５】図７（Ａ）に示すように、ボイラー出口の
排煙中のＳＯ₃濃度、すなわち湿式ＥＰに流入する排煙
中の硫酸ミスト濃度が運転時期により大きく変動するよ
うな場合には、仮に図１に示したような炭酸ナトリウム
供給装置１０を設けていないとすると、煙突出口での硫
酸ミスト濃度を常に目標値以下（例えば１から２ＰＰ
Ｍ）に維持するためには、湿式ＥＰの硫酸ミスト最大処
理能力は、排煙中の硫酸成分濃度が最大値（図７(Ａ)に
ＭＡＸで示す濃度）になったときに発生する硫酸ミスト
濃度（すなわち、硫酸ミスト濃度の最大値）に合わせて
設定する必要がある。このため、湿式ＥＰが大型化して
装置コストが増大することになる。

【００３６】ところが、湿式ＥＰの処理能力を硫酸ミス
ト濃度の最大値に合わせて設定すると、排煙中の硫酸ミ
スト濃度が低下した場合には、煙突出口での硫酸ミスト
濃度は目標値を下回るようになる。実際には、図７
（Ａ）に示すように、硫酸成分濃度が最大になる状態で
ボイラーが運転される頻度はそれほど多くない。このた
め、運転中のほとんどの期間湿式ＥＰは必要以上の処理
能力を有する状態で運転されることになる。

【００３７】これに対して、図７（Ｂ）は、炭酸ナトリ
ウム供給装置１０を併用する場合における湿式ＥＰの処
理能力の設定を説明する、図７（Ａ）と同様な図であ
る。本実施形態では、湿式ＥＰの最大処理能力は、例え
ば硫酸成分濃度が変動の最小値（図７（Ｂ）にＭＩＮで
示す濃度）またはそれ以下の値になったときに発生する
硫酸ミスト濃度に（すなわち、硫酸ミスト濃度の最小値
又はそれ以下の値）合わせて設定されている。この処理
能力では当然にボイラーの全運転状態において、煙突出
口での硫酸ミスト濃度を目標濃度以下に維持することは
できない。そこで、本実施形態では、排煙中の硫酸成分
量のうち、湿式ＥＰの最大処理能力を越えた分に相当す
る硫酸成分量を処理可能な炭酸水素ナトリウム粉末を湿
式ＥＰ上流側の煙道に注入する。すなわち、図７（Ｂ）
において、ハッチングで示した領域に相当する硫酸成分
は炭酸水素ナトリウム粉末の注入により処理し、残りの
部分（湿式ＥＰ最大処理能力に相当する部分）の硫酸成
分により生成される硫酸ミストは湿式ＥＰにより処理す
るようにして、煙突での硫酸ミスト量を常に目標値に一
致させるようにしている。これにより、湿式ＥＰは常に
最大処理能力状態で運転されるようになり、湿式ＥＰの
稼動効率が向上するようになる。

【００３８】なお、湿式ＥＰの最大処理能力を越える量
の硫酸成分を処理するだけの炭酸水素ナトリウム粉末を
供給する操作は、例えば、煙突での紫煙の生成が止まる
まで徐々に炭酸水素ナトリウム供給量を増大させること
により、或いは湿式ＥＰ入口の排煙中の硫酸ミスト濃度
を測定し、排煙流量から湿式ＥＰに流入する硫酸ミスト
量を測定し、湿式ＥＰの最大処理能力を超える硫酸成分
量を算出すること、などにより容易に行うことができ
る。

【００３９】図８は、図７（Ａ）（従来）と図７（Ｂ）
（本実施形態）の装置全体コストを模式的に示す図であ
る。このように、湿式ＥＰの最大処理能力を排煙中の硫
酸ミスト量変動の最小値またはそれ以下に設定すること
により、湿式ＥＰが小型化されるため、硫酸ミスト量変
動の最大値に湿式ＥＰの処理能力を合致させた場合に比
べて、湿式ＥＰ自体の装置コストは大幅に低下するよう
になる。この場合、湿式ＥＰのみで硫酸ミストを除去す
る場合に比べて、新たに炭酸ナトリウム供給装置１０を
設置するためのコストが必要となるが、炭酸ナトリウム
供給装置１０自体の装置コストは、湿式ＥＰの処理能力
低下によるコスト低下分よりはるかに小さい。このた
め、図８に示すように、本実施形態では従来と同等の処
理能力を維持しながら、全体としての装置コストを大幅
に低減することが可能となっている。

【００４０】なお、図７（Ｂ）の例では、湿式ＥＰの最
大処理能力を排煙中の硫酸ミスト濃度の最小値またはそ
れ以下に設定しているが、湿式ＥＰの最大処理能力を硫
酸ミスト濃度の最小値と最大値との間に設定した場合で
も処理能力を維持しながら全体としての装置コストを低
減できることは言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、湿式Ｅ
Ｐを使用して排煙中の硫酸ミストを除去する場合に、簡
易かつ低コストで排煙中の硫酸成分を高効率で除去する
ことにより、排煙とともに硫酸ミストが大気に放出され
ることを防止することが可能となる共通の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の概略構成を説明する図で
ある。

【図２】図１の炭酸ナトリウム供給装置の構成を説明す
る図である。

【図３】炭酸水素ナトリウム粉末噴射ノズルの構成の一
例を示す図である。

【図４】炭酸水素ナトリウム粉末噴射ノズルの構成の一
例を示す図である。

【図５】炭酸水素ナトリウム粉末噴射ノズルの構成の一
例を示す図である。

【図６】炭酸水素ナトリウム粉末噴射ノズルの構成の一
例を示す図である。

【図７】湿式ＥＰの処理能力の設定を説明する図であ
る。

【図８】湿式ＥＰの装置コストの比較を示す図である。

【符号の説明】１…煙道３…脱硫ファン５…湿式脱硫装置７…湿式電気集塵装置（湿式ＥＰ）９…煙突１０…炭酸ナトリウム供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０３Ｃ 3/16 (72)発明者矢田勝利東京都港区芝五丁目34番７号三菱重工環境エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AC01 BA02 BA03 BA16 CA01 CA11 DA02 DA16 EA02 FA04 GA03 GB06 HA07 4D054 AA04 AA09 BA11 EA02 EA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫酸成分を含む排煙の、硫酸ミスト生成
による大気放出時の紫煙発生を防止する紫煙発生防止装
置であって、前記排煙が流れる煙道に配置され、排煙中の硫酸ミスト
を除去する湿式電気集塵装置と、前記湿式電気集塵装置上流側の煙道の排煙中に炭酸ナト
リウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）粉末を供給する炭酸ナトリウム供
給装置と、を備えた紫煙発生防止装置。
【請求項２】前記炭酸ナトリウム供給装置は、炭酸水
素ナトリウム粉末を前記上流側煙道の排煙中に供給し、
排煙中で炭酸水素ナトリウムを多孔質炭酸ナトリウム微
粒子に転換する請求項１に記載の紫煙発生防止装置。
【請求項３】前記湿式電気集塵装置上流側の煙道に排
煙中の二酸化硫黄を除去する湿式脱硫装置を備え、前記
炭酸ナトリウム供給装置は前記湿式脱硫装置上流側の煙
道の排煙中に前記炭酸ナトリウムを供給する請求項１に
記載の紫煙発生防止装置。
【請求項４】前記排煙中の硫酸成分量は、最大値と最
小値との間で変動し、前記湿式電気集塵装置の硫酸ミス
ト最大処理能力は排煙中の硫酸成分量が前記最大値とな
るときに排煙中で生成する硫酸ミスト量より小さく設定
されている、請求項１に記載の紫煙発生防止装置。
【請求項５】前記炭酸ナトリウム供給装置は、前記排
煙中の硫酸成分により排煙中で生成する硫酸ミスト量が
前記湿式電気集塵装置の硫酸ミスト最大処理能力より大
きくなるときに、排煙中に生成する硫酸ミスト量と前記
湿式電気集塵装置の硫酸ミスト最大処理能力との差に応
じた量の炭酸ナトリウムを排煙に供給する、請求項４に
記載の紫煙発生防止装置。