JP2004167406A - 排ガス清浄装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】脱塵と脱硫の複数機能を一体的に備えた、脱硫率の高く、脱硫剤の利用率（反応率）の高いコンパクトな排ガス清浄装置の提供。
【解決手段】微粉固体燃料を燃料として使用するボイラで発生した燃焼排ガスを通気し、大気放出するための排ガス清浄装置において、被処理燃焼排ガスを排出する煙道に接続配置された飛灰を除去するための電気集塵部と、当該電気集塵部の後段に該電気集塵部を通過して脱塵された排ガス中のＳＯｘを消石灰にて除去する脱硫空間と、脱硫空間を通過して脱硫された排ガス中の脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵とを含む微粒子を濾過する濾過部と、該濾過部を通過して清浄化された処理排ガスを大気放出口に導く処理排ガス経路とを一体的に有し、前記脱硫空間には排ガス中に消石灰スラリもしくは消石灰粉および水を噴射する複数の噴射ノズルを含む噴射ノズル機構を備える。
【選択図】図１
【解決手段】微粉固体燃料を燃料として使用するボイラで発生した燃焼排ガスを通気し、大気放出するための排ガス清浄装置において、被処理燃焼排ガスを排出する煙道に接続配置された飛灰を除去するための電気集塵部と、当該電気集塵部の後段に該電気集塵部を通過して脱塵された排ガス中のＳＯｘを消石灰にて除去する脱硫空間と、脱硫空間を通過して脱硫された排ガス中の脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵とを含む微粒子を濾過する濾過部と、該濾過部を通過して清浄化された処理排ガスを大気放出口に導く処理排ガス経路とを一体的に有し、前記脱硫空間には排ガス中に消石灰スラリもしくは消石灰粉および水を噴射する複数の噴射ノズルを含む噴射ノズル機構を備える。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は燃料として微粉固体燃料を使用する燃焼炉を有する発電用、工場用等のボイラあるいは焼却炉等の排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微粉固体燃料は、ボイラの火炉あるいは焼却炉での燃焼により燃焼排ガスとなり、その保有熱量を有効活用された後、燃焼排ガスとして排ガス清浄装置へ送り込まれ、清浄化されたあと大気放出される。
【０００３】
前記微粉固体燃料の代表として石炭粉を例にとると、石炭は主として固定炭素、揮発分、水分、灰分からなり硫黄分を含む。しかも近年の石炭は、硫黄分の含有量が高い傾向にある。
【０００４】
前記石炭の燃焼によって発生した燃焼排ガスは、含有灰分によって構成される飛灰微粒子の他、Ｎ２、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯなどの気体成分を含んでいる。このような燃焼排ガスを大気放出するにあたっては、灰分などの固体成分、ＳＯｘ、ＮＯｘ、などの環境上有害となる気体成分物質の除去が必要である。本発明はこのうちの特にＳＯｘの除去に着目して考案したものである。
【０００５】
煙道を通して送られてきた燃焼排ガスを、排ガス系統末端の煙突から大気放出される前に通過させるべき排ガス清浄装置は、従来排ガスが含む微粒飛灰など固体微粒子を捕捉する脱塵装置と前記有害ガス成分を除去する除害装置（脱硫装置など）とを、別々に直列に設置していた。
【０００６】
図５は従来より使用されている燃焼排ガスの微粒飛灰など固体成分を捕捉する脱塵装置の一つのタイプの概念図である。図５（Ａ）はその正面図で、（Ｂ）はその平面図である。煙道（１４）から送られてきた燃焼排ガス（０５）は電気集塵装置（０１）に入り、該電気集塵装置において含有灰の大部分（９０％）が補集される。補集された灰は一次補集灰（１０ａ）として一次捕集灰貯槽（０８）へ貯蔵された後、一次捕集灰排出機（０８ａ）によって系外に排出される。
【０００７】
電気集塵装置（０１）において一次捕集灰（１０ａ）を除去された燃焼排ガス（０５）は、一次除塵排ガス（０６）としてバグフィルタ（０２）へ送り込まれる。バグフィルタ（０２）内には複数の濾布筒（０３）と、図示されていない該濾過布用逆洗装置が内装されている。捕集された二次捕集灰（１０ｂ）は、二次捕集灰貯槽（０９）に貯蔵された後、二次捕集灰排出機（０９ａ）によって系外に排出される。前記バグフィルタ（０２）で除塵された一時除塵排ガスは、例えば後段の独立した不図示の脱硫装置へ導き、脱硫しなければならない。脱硫後の清浄化された排ガスは煙突（不図示）から大気放出する。
【０００８】
また、除塵器の前後に脱硫を促進する手段を配置した例は開示されている（例えば特開平７−１１０１０９号公報（特許文献１）参照）。該先行例では、ボイラ内に脱硫剤を投入して１次脱硫を行うが、更なる脱硫手段ととして煙道において、除塵器前で水噴霧を行い、除塵器後で前記水噴霧で出る排水をスプレードライヤにて噴霧するというものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１１０１０９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように脱塵装置と除害装置（脱硫装置など）とを、別々に直列に設置すると、装置規模が大掛りとなり、設備投資費用、運転費用が嵩んでしまう。
【００１１】
そこで簡便化を図ろうとして、煙道や炉内に直接、例えば石灰など脱硫目的の薬剤を吹き込む方法も行われたが、脱塵前の排ガスの塵埃が増加して脱塵部の負荷を増大させたり、脱硫反応条件の適切な設定が困難で薬剤の反応率が低く、従って効率的な脱硫が行われず脱硫率が低いものとなった。
【００１２】
また、前記したような本脱塵装置の前段で煙道若しくは炉内に脱硫剤を吹き込む方法では脱硫率がせいぜい５０〜６０％程度であり、そのままでは排ガスを大気放出できない。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、脱塵と脱硫の複数機能を一体的に備えた、脱硫率の高く、脱硫剤の利用率（反応率）の高いコンパクトな排ガス清浄装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の排ガス清浄装置は、微粉固体燃料を燃料として使用するボイラで発生した燃焼排ガスを通気し、大気放出するための排ガス清浄装置において、
被処理燃焼排ガスを排出する煙道に接続配置された飛灰を除去するための電気集塵部と、脱硫空間を通過して脱硫された排ガス中の脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵とを含む微粒子を濾過する濾過部との間に、該電気集塵部を通過して脱塵された排ガス中のＳＯｘを消石灰にて除去する脱硫空間を有し、
前記脱硫空間には排ガス中に消石灰スラリもしくは消石灰粉および水を噴射する複数の噴射ノズルを含む噴射ノズル機構を備えることを要旨とし、特に請求項１記載の発明では前記ノズル機構が前記空間の少なくとも前段側と後段側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
即ち、ここでは電気集塵装置（電気集塵部）とバグフィルタ（濾過部）を備えた前記脱塵装置の中間に脱硫空間を組み込んだ構成としたことが第一の特徴であり、更に、脱硫空間では水蒸気圧の高い状態で消石灰と亜硫酸ガスを接触・反応させる条件を形成させるようにして、更に脱塵部に脱硫剤が均一に行き渡るようにして脱硫率（反応率）を高めたところが第二の特徴である。この第二の特徴を具現するには、消石灰をスラリで噴霧したり、消石灰を粉体で噴霧する場合には、別途水を噴霧したりすることが好ましい。
【００１５】
消石灰中の含有水分が大きいと脱硫率が高まる現象を本発明者等は実験によって確かめている。図３はその結果を表したグラフである。横軸は噴霧する消石灰スラリ中の水と消石灰との重量比であり、縦軸は前記装置での脱硫率（％）である。
【００１６】
ただし、脱硫空間を通過した、脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵などの微粒子を含む気体は濾過部の濾過材（バグフィルタ）で濾過されて、更に清浄化される必要があるので、濾過材面（バッグフィルタ面）で結露してはならない。即ち露点以上の温度を維持していることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記濾過部には濾材で濾過された未反応消石灰を含む濾過微粒子スラリを、濾材下部で受けて回収し、該回収スラリの一部を前記噴射ノズル機構へ導き循環使用する循環機構を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に用いる脱硫反応は消石灰の溶液若しくは消石灰の固体の表面で、亜硫酸ガスが消石灰と反応する不均一な反応であるので、消石灰噴霧微粒子は脱硫空間をワンパスするだけでは、消石灰基準での反応率には限りがある。即ち、消石灰は有効に利用されていない。そこで本発明では消石灰の有効利用を図る（消石灰基準での反応率を高める）目的で回収スラリを循環再使用する。これを可能にしたもう一つの理由は電気集塵部で灰分のほとんどを除去しているので、回収スラリは不必要な不純物を含まず且つノズルの目詰まりの原因となる、不溶性の固体粒子を含んでいないからである。
【００１９】
本発明の循環機構では回収消石灰をスラリ（固液相）として受けるのであるから、受液部は濾材部とは異なり、濾材部における露点以下の温度に冷却されていることが好ましい。そしてポンプ及び配管によってスラリ状回収消石灰は前記ノズルへ送り、噴射され再使用されるようにしてある。
【００２０】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記噴射ノズル機構が複数系統の噴射ノズルより構成される。
【００２１】
噴射ノズル系統を複数にするということは、例えば、粉体の消石灰を一つの系統のノズルから噴射させ、別の系統のノズルから水を噴射させたり、一つの系統のノズルから回収スラリを噴射させ、別の系統のノズルから新規消石灰スラリを噴射させたり、状況に応じて自在に条件の変更をおこなうことができるからである。、又例えば、前記複数系統の噴射ノズル機構群がヘッダで連結され、ヘッダに供給する新規消石灰スラリもしくは消石灰粉と再循環スラリの供給比を制御する制御手段を設けた機構であっても状況に応じて自在に条件の変更をおこなうことができる。
【００２２】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記複数系統の噴射ノズルの前段側ノズル機構より前記回収スラリを噴射し、後段側ノズル機構より新スラリを噴射するよう構成してもよい。
【００２３】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記複数系統の噴射ノズルの前段側ノズル機構より前記回収スラリを噴射し、後段側ノズル機構より消石灰粉を噴射するよう構成してもよい。
【００２４】
これらにより、回収スラリを使用すると同時に、ＳＯｘが希薄になったガスを新しい消石灰濃度の高いスラリと触れさせ、脱硫率を高めることができる。
【００２５】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記濾過部には温度検出端を備え、該検出温度が濾過部の排ガス系の露点より高く且つ近くなるよう、噴射消石灰スラリ、噴射循環スラリもしくは噴射水の水分量を調節する制御機構を有することも特徴とする。
【００２６】
この排ガスの温度が露点より高いが、露点に近いという限定条件について本発明者等は実験によりこれを確かめている。即ち図４が本発明の排ガス清浄装置における脱硫率に及ぼす排ガス温度・露点差影響を現すグラフである。
横軸が排ガスの温度とその露点（温度）との差異であり、正符号のとき、排ガスの温度が露点より高いことを示し、その絶対値が小さいほど、脱硫率が向上することがわかる。
【００２７】
前記したごとく、脱硫空間ではなるべく高湿度、高温が反応条件として好ましく、濾過部では露点以上の温度で、湿度の低いことが好ましく、しかも受液部では液状のスラリとなっていることが必要である。従って適切な制御機構を備えていることが好ましい。その制御機構とは少なくとも、前記濾過部には温度検出端を備えその検出値により脱硫空間に供給する水を制御する機構であることが好ましい。
【００２８】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記処理排ガス経路の出口にはＳＯｘ検出端を備え、該ＳＯｘ検出濃度によって噴射新消石灰量と循環消石灰量の比率を若しくは各々の噴射量を調節する制御機構を有することも特徴としている。
【００２９】
即ち、この種の装置として、その目的の直接的な結果を検出し、それをフィードバックして、結果が安定目的値に収まるように制御する制御機構を有するのが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。但し、本実施の形態に記載される製品の寸法、形状、材質、その相対配置等は特に特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
（実施例１）
図１は本発明の排ガス清浄装置の実施例１における概念図である。本例では濾過部にはバッグフィルタを、濾材として濾布筒を用いた。図１において、石炭の燃焼によって発生した燃焼排ガス（０５）は煙道（１４）を通して電気集塵装置（０１）に送り込まれ、含有灰の大部分（約９０％以上）が電気集塵機で捕集された後、一次除塵排ガス（０６）として脱硫空間（０４）から濾過部（０２）へ送り込まれる。
【００３２】
電気集塵部（０１）では、電気集塵機で捕集された一次捕集灰（１０ａ）が、一次捕集灰貯槽（０８）へ貯蔵された後、一次捕集灰排出機（０８ａ）によって系外に排出される。
【００３３】
電気集塵部（０１）と濾過部（０２）を連絡する脱硫空間（０４）には、複数の消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）が設けられている。該消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）は、二流体噴射方式のノズルで、消石灰スラリＡ（１１８Ａ）と噴射媒体を同時に送り込んで噴射するもので消石灰スラリＡ（１１８Ａ）を微粒化して一次除塵ガス（０６）中へ吹き込み、拡散混合の促進をはかる。不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＡ供給ポンプ（１１９Ａ）を介して配管された消石灰スラリＡ供給ライン（１１７Ａ）が配管され、その末端には噴射ノズルヘッダ（１１１）が設けられている。消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）は、該噴射ノズルヘッダ（１１１）から分岐装着されている。
【００３４】
濾過部（０２）下部に設けられた二次補集灰１０ｂが補集される二次捕集灰貯槽（０９）の下側には再循環スラリ貯槽（１１３）が設けられ、該貯槽（１１３）には不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＢ供給ライン（１１７Ｂ）が消石灰スラリＢ供給ポンプ（１１９Ｂ）を介して配管されている。また前記再循環スラリ貯槽（１１３）には廃スラリライン（１２０）が設けられ、廃スラリ排出ポンプ（１２２）によって不要になった廃スラリ（１２１）の排出を行う。
【００３５】
不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＡ供給ライン（１１７Ａ）を通して送り込まれてきた消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は、消石灰スラリＡ供給ポンプ（１１９Ａ）によって圧送され、噴射ノズルヘッダ（１１１）に達する。噴射ノズルヘッダ（１１１）へ達した消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は、噴射ノズルヘッダ（１１１）から分岐された複数の消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）へ送り込まれるが、消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）には別途不図示の噴射媒体供給設備から噴射媒体も送り込まれ、消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）から同時に噴射される。この噴射で消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は微粒化され、噴霧微粒群として一次除塵排ガス（０６）中へ吹き込まれる。
【００３６】
消石灰スラリＡ（１１８Ａ）の吹き込みにより一次除塵排ガス（０６）中のＳＯ２（ＳＯｘの大部分はＳＯ２）は、消石灰スラリＡ（１１８Ａ）との反応により亜硫酸カルシウムとして除去される。
【００３７】
脱硫された一次除塵ガス（０６）は、濾過部（０２）に内蔵された濾材（０３）を通って濾過部（０２）から脱塵脱硫排ガス（０７）として排出される。濾過部（０２）出口部にはＳＯｘ検出器（１２３）が設置されていて常時ＳＯｘ発生量の測定を行う。
【００３８】
脱硫空間（０４）内の一次除塵排ガス（０６）中に吹き込まれた消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は、未反応分が一次除塵排ガス（０６）の残存灰と共に濾材（０３）で捕集され、不図示の逆洗装置の作動と協調して再循環スラリ貯槽（１１３）に貯蔵される。
【００３９】
吹き込まれた消石灰スラリＡ（１１８Ａ）が濾材（０３）によって捕集され、再循環スラリ貯槽（１１３）に所定量貯蔵されたら、消石灰スラリＡライン（１１７Ａ）からの消石灰スラリＡ（１１８Ａ）の供給を停止して再循環スラリポンプ（１１４）を起動し、再循環スラリ（１１６）を再循環スラリライン（１１５）を介して噴射ノズルヘッダ（１１１）へ送り込み消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）から一次除塵排ガス（０６）中へ吹き込む。
【００４０】
再循環スラリ（１１６）吹き込み中は、濾過部（０２）出口部に設置されているＳＯｘ検出器（１２３）によって検出した脱塵脱硫排ガス（０７）中のＳＯｘ量が増加の傾向にあるときは消石灰スラリＢ供給ポンプ（１１９Ｂ）を起動して不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＢ供給ライン（１１７Ｂ）を通して消石灰スラリＢ（１１８Ｂ）を再循環スラリ貯槽へ供給し、再循環スラリ（１１６）の濃度を調整する。
【００４１】
消石灰スラリＡ（１１８Ａ）、Ｂ（１１８Ｂ）の吹き込みは、前記した通り吹き込み部温度とその湿度から計算される露点との差が小さいほど脱硫率は高くなるが、濾過部（０２）では露点以下に温度が下がると結露して濾材の目詰まりにつながるので、濾過部（０２）入口の一次除塵排ガス温度を濾過部（バグフィルタ）入口温度検出器（１３８）で測定し、該温度を露点以上になるように、水分供給を調節する。
【００４２】
また、再循環スラリ貯槽（１１３）内のスラリのレベルはスラリレベル検出器（１２４）により廃スラリ排出ポンプ（１２２）を稼働して常時一定レベルに保持する。
【００４３】
（実施例２）
図２は本発明の排ガス清浄装置の実施例２における概念図である。本例でも濾過部（０２）にはバッグフィルタを、濾材として濾布筒（０３）を用いた。図２において、実施例１の消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）に替えて粉体消石灰噴射ノズル（１３２）を配置して、粉状消石灰供給ライン（１２９）より搬送される粉状消石灰（１３０）を噴射し、さらに脱硝空間（０４）出口部に複数の水噴射ノズル（１３３）を設けて、噴射水供給ライン（１３４）から搬送される水（１３１）を噴射するようにしたものである。
【００４４】
水噴射ノズル（１３３）を独立して設けたことにより、濾過部（０２）入口における一次除塵ガス（０６）の温度の調整を噴射水（１３１）量の増減で調整できるので自動化が容易となる。また、噴射水供給ライン（１３４）途中に設けられた熱交換器（２０１）によって、噴射水（１３１）の温度を高めることも可能である。熱源は排ガスの熱を利用して行うことができる。
【００４５】
粉状消石灰（１３０）は圧縮空気により搬送、噴射される。また水噴射ノズル（１３３）は二流体噴霧方式で、噴霧媒体は空気その他の不活性ガスを使用する。
【００４６】
再循環スラリ貯槽（１１３）に貯蔵された粉状状消石灰（１３０）と噴射水（１３１）は、回収消石灰スラリ（１３７）として、消石灰スラリ回収ポンプ（１３６）に圧送され、消石灰スラリ回収ライン（１３５）を通して回収される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により脱塵と脱硫の複数機能を一体的に備えた、脱硫率の高く、脱硫剤の利用率（反応率）の高いコンパクトな排ガス清浄装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排ガス清浄装置の実施例１における概念図
【図２】本発明の排ガス清浄装置の実施例２における概念図
【図３】本発明の排ガス清浄装置における脱硫率に及ぼす含有水分比の影響を現すグラフ
【図４】本発明の排ガス清浄装置における脱硫率に及ぼす排ガス温度・露点差の影響を現すグラフ
【図５】従来の排ガス清浄装置のうち、脱塵装置の一例を示す概念図
【符号の説明】
（０１） 電気集塵部若しくは装置
（０２） 濾過部
（０３） 濾材若しくは濾布筒
（０４） 脱硫空間
（０５） 燃焼排ガス
（０６） 一次除塵排ガス
（０７） 脱塵脱硫排ガス
（０８） 一次捕集灰貯槽
（０８ａ） 一次捕集灰排出機
（０９） 二次捕集灰貯槽
（１０ａ） 一次捕集灰
（１０ｂ） 二次捕集灰
（１１１） 噴射ノズルヘッダ
（１１２） 消石灰スラリ噴射ノズル
（１１３） 再循環スラリ貯槽
（１１４） 再循環スラリポンプ
（１１５） 再循環スラリライン
（１１６） 再循環スラリ
（１１７Ａ） 消石灰スラリＡ供給ライン
（１１７Ｂ） 消石灰スラリＢ供給ライン（再循環スラリ濃度調整用）
（１１８Ａ） 消石灰スラリＡ
（１１８Ｂ） 消石灰スラリＢ（再循環スラリ濃度調整用）
（１１９Ａ） 消石灰スラリＡ供給ポンプ
（１１９Ｂ） 消石灰スラリＢ供給ポンプ（再循環スラリ濃度調整用）
（１２０） 廃スラリライン
（１２１） 廃スラリ
（１２２） 廃スラリ排出ポンプ
（１２３） ＳＯｘ検出器
（１２４） スラリレベル検出器
（１２９） 粉状消石灰供給ライン
（１３０） 粉状消石灰
（１３１） 噴射水
（１３２） 粉状消石灰噴射ノズル
（１３３） 水噴射ノズル
（１３４） 噴射水供給ライン
（１３５） 消石灰スラリ回収ライン
（１３６） 消石灰スラリ回収ポンプ
（１３７） 回収消石灰スラリ
（１３８） バグフィルタ（濾過部）入口温度検出器
（２０１） 熱交換器
【発明の属する技術の分野】
本発明は燃料として微粉固体燃料を使用する燃焼炉を有する発電用、工場用等のボイラあるいは焼却炉等の排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微粉固体燃料は、ボイラの火炉あるいは焼却炉での燃焼により燃焼排ガスとなり、その保有熱量を有効活用された後、燃焼排ガスとして排ガス清浄装置へ送り込まれ、清浄化されたあと大気放出される。
【０００３】
前記微粉固体燃料の代表として石炭粉を例にとると、石炭は主として固定炭素、揮発分、水分、灰分からなり硫黄分を含む。しかも近年の石炭は、硫黄分の含有量が高い傾向にある。
【０００４】
前記石炭の燃焼によって発生した燃焼排ガスは、含有灰分によって構成される飛灰微粒子の他、Ｎ２、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯなどの気体成分を含んでいる。このような燃焼排ガスを大気放出するにあたっては、灰分などの固体成分、ＳＯｘ、ＮＯｘ、などの環境上有害となる気体成分物質の除去が必要である。本発明はこのうちの特にＳＯｘの除去に着目して考案したものである。
【０００５】
煙道を通して送られてきた燃焼排ガスを、排ガス系統末端の煙突から大気放出される前に通過させるべき排ガス清浄装置は、従来排ガスが含む微粒飛灰など固体微粒子を捕捉する脱塵装置と前記有害ガス成分を除去する除害装置（脱硫装置など）とを、別々に直列に設置していた。
【０００６】
図５は従来より使用されている燃焼排ガスの微粒飛灰など固体成分を捕捉する脱塵装置の一つのタイプの概念図である。図５（Ａ）はその正面図で、（Ｂ）はその平面図である。煙道（１４）から送られてきた燃焼排ガス（０５）は電気集塵装置（０１）に入り、該電気集塵装置において含有灰の大部分（９０％）が補集される。補集された灰は一次補集灰（１０ａ）として一次捕集灰貯槽（０８）へ貯蔵された後、一次捕集灰排出機（０８ａ）によって系外に排出される。
【０００７】
電気集塵装置（０１）において一次捕集灰（１０ａ）を除去された燃焼排ガス（０５）は、一次除塵排ガス（０６）としてバグフィルタ（０２）へ送り込まれる。バグフィルタ（０２）内には複数の濾布筒（０３）と、図示されていない該濾過布用逆洗装置が内装されている。捕集された二次捕集灰（１０ｂ）は、二次捕集灰貯槽（０９）に貯蔵された後、二次捕集灰排出機（０９ａ）によって系外に排出される。前記バグフィルタ（０２）で除塵された一時除塵排ガスは、例えば後段の独立した不図示の脱硫装置へ導き、脱硫しなければならない。脱硫後の清浄化された排ガスは煙突（不図示）から大気放出する。
【０００８】
また、除塵器の前後に脱硫を促進する手段を配置した例は開示されている（例えば特開平７−１１０１０９号公報（特許文献１）参照）。該先行例では、ボイラ内に脱硫剤を投入して１次脱硫を行うが、更なる脱硫手段ととして煙道において、除塵器前で水噴霧を行い、除塵器後で前記水噴霧で出る排水をスプレードライヤにて噴霧するというものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１１０１０９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように脱塵装置と除害装置（脱硫装置など）とを、別々に直列に設置すると、装置規模が大掛りとなり、設備投資費用、運転費用が嵩んでしまう。
【００１１】
そこで簡便化を図ろうとして、煙道や炉内に直接、例えば石灰など脱硫目的の薬剤を吹き込む方法も行われたが、脱塵前の排ガスの塵埃が増加して脱塵部の負荷を増大させたり、脱硫反応条件の適切な設定が困難で薬剤の反応率が低く、従って効率的な脱硫が行われず脱硫率が低いものとなった。
【００１２】
また、前記したような本脱塵装置の前段で煙道若しくは炉内に脱硫剤を吹き込む方法では脱硫率がせいぜい５０〜６０％程度であり、そのままでは排ガスを大気放出できない。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、脱塵と脱硫の複数機能を一体的に備えた、脱硫率の高く、脱硫剤の利用率（反応率）の高いコンパクトな排ガス清浄装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の排ガス清浄装置は、微粉固体燃料を燃料として使用するボイラで発生した燃焼排ガスを通気し、大気放出するための排ガス清浄装置において、
被処理燃焼排ガスを排出する煙道に接続配置された飛灰を除去するための電気集塵部と、脱硫空間を通過して脱硫された排ガス中の脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵とを含む微粒子を濾過する濾過部との間に、該電気集塵部を通過して脱塵された排ガス中のＳＯｘを消石灰にて除去する脱硫空間を有し、
前記脱硫空間には排ガス中に消石灰スラリもしくは消石灰粉および水を噴射する複数の噴射ノズルを含む噴射ノズル機構を備えることを要旨とし、特に請求項１記載の発明では前記ノズル機構が前記空間の少なくとも前段側と後段側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
即ち、ここでは電気集塵装置（電気集塵部）とバグフィルタ（濾過部）を備えた前記脱塵装置の中間に脱硫空間を組み込んだ構成としたことが第一の特徴であり、更に、脱硫空間では水蒸気圧の高い状態で消石灰と亜硫酸ガスを接触・反応させる条件を形成させるようにして、更に脱塵部に脱硫剤が均一に行き渡るようにして脱硫率（反応率）を高めたところが第二の特徴である。この第二の特徴を具現するには、消石灰をスラリで噴霧したり、消石灰を粉体で噴霧する場合には、別途水を噴霧したりすることが好ましい。
【００１５】
消石灰中の含有水分が大きいと脱硫率が高まる現象を本発明者等は実験によって確かめている。図３はその結果を表したグラフである。横軸は噴霧する消石灰スラリ中の水と消石灰との重量比であり、縦軸は前記装置での脱硫率（％）である。
【００１６】
ただし、脱硫空間を通過した、脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵などの微粒子を含む気体は濾過部の濾過材（バグフィルタ）で濾過されて、更に清浄化される必要があるので、濾過材面（バッグフィルタ面）で結露してはならない。即ち露点以上の温度を維持していることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記濾過部には濾材で濾過された未反応消石灰を含む濾過微粒子スラリを、濾材下部で受けて回収し、該回収スラリの一部を前記噴射ノズル機構へ導き循環使用する循環機構を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に用いる脱硫反応は消石灰の溶液若しくは消石灰の固体の表面で、亜硫酸ガスが消石灰と反応する不均一な反応であるので、消石灰噴霧微粒子は脱硫空間をワンパスするだけでは、消石灰基準での反応率には限りがある。即ち、消石灰は有効に利用されていない。そこで本発明では消石灰の有効利用を図る（消石灰基準での反応率を高める）目的で回収スラリを循環再使用する。これを可能にしたもう一つの理由は電気集塵部で灰分のほとんどを除去しているので、回収スラリは不必要な不純物を含まず且つノズルの目詰まりの原因となる、不溶性の固体粒子を含んでいないからである。
【００１９】
本発明の循環機構では回収消石灰をスラリ（固液相）として受けるのであるから、受液部は濾材部とは異なり、濾材部における露点以下の温度に冷却されていることが好ましい。そしてポンプ及び配管によってスラリ状回収消石灰は前記ノズルへ送り、噴射され再使用されるようにしてある。
【００２０】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記噴射ノズル機構が複数系統の噴射ノズルより構成される。
【００２１】
噴射ノズル系統を複数にするということは、例えば、粉体の消石灰を一つの系統のノズルから噴射させ、別の系統のノズルから水を噴射させたり、一つの系統のノズルから回収スラリを噴射させ、別の系統のノズルから新規消石灰スラリを噴射させたり、状況に応じて自在に条件の変更をおこなうことができるからである。、又例えば、前記複数系統の噴射ノズル機構群がヘッダで連結され、ヘッダに供給する新規消石灰スラリもしくは消石灰粉と再循環スラリの供給比を制御する制御手段を設けた機構であっても状況に応じて自在に条件の変更をおこなうことができる。
【００２２】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記複数系統の噴射ノズルの前段側ノズル機構より前記回収スラリを噴射し、後段側ノズル機構より新スラリを噴射するよう構成してもよい。
【００２３】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記複数系統の噴射ノズルの前段側ノズル機構より前記回収スラリを噴射し、後段側ノズル機構より消石灰粉を噴射するよう構成してもよい。
【００２４】
これらにより、回収スラリを使用すると同時に、ＳＯｘが希薄になったガスを新しい消石灰濃度の高いスラリと触れさせ、脱硫率を高めることができる。
【００２５】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記濾過部には温度検出端を備え、該検出温度が濾過部の排ガス系の露点より高く且つ近くなるよう、噴射消石灰スラリ、噴射循環スラリもしくは噴射水の水分量を調節する制御機構を有することも特徴とする。
【００２６】
この排ガスの温度が露点より高いが、露点に近いという限定条件について本発明者等は実験によりこれを確かめている。即ち図４が本発明の排ガス清浄装置における脱硫率に及ぼす排ガス温度・露点差影響を現すグラフである。
横軸が排ガスの温度とその露点（温度）との差異であり、正符号のとき、排ガスの温度が露点より高いことを示し、その絶対値が小さいほど、脱硫率が向上することがわかる。
【００２７】
前記したごとく、脱硫空間ではなるべく高湿度、高温が反応条件として好ましく、濾過部では露点以上の温度で、湿度の低いことが好ましく、しかも受液部では液状のスラリとなっていることが必要である。従って適切な制御機構を備えていることが好ましい。その制御機構とは少なくとも、前記濾過部には温度検出端を備えその検出値により脱硫空間に供給する水を制御する機構であることが好ましい。
【００２８】
更に、本発明の排ガス清浄装置は、前記処理排ガス経路の出口にはＳＯｘ検出端を備え、該ＳＯｘ検出濃度によって噴射新消石灰量と循環消石灰量の比率を若しくは各々の噴射量を調節する制御機構を有することも特徴としている。
【００２９】
即ち、この種の装置として、その目的の直接的な結果を検出し、それをフィードバックして、結果が安定目的値に収まるように制御する制御機構を有するのが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。但し、本実施の形態に記載される製品の寸法、形状、材質、その相対配置等は特に特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
（実施例１）
図１は本発明の排ガス清浄装置の実施例１における概念図である。本例では濾過部にはバッグフィルタを、濾材として濾布筒を用いた。図１において、石炭の燃焼によって発生した燃焼排ガス（０５）は煙道（１４）を通して電気集塵装置（０１）に送り込まれ、含有灰の大部分（約９０％以上）が電気集塵機で捕集された後、一次除塵排ガス（０６）として脱硫空間（０４）から濾過部（０２）へ送り込まれる。
【００３２】
電気集塵部（０１）では、電気集塵機で捕集された一次捕集灰（１０ａ）が、一次捕集灰貯槽（０８）へ貯蔵された後、一次捕集灰排出機（０８ａ）によって系外に排出される。
【００３３】
電気集塵部（０１）と濾過部（０２）を連絡する脱硫空間（０４）には、複数の消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）が設けられている。該消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）は、二流体噴射方式のノズルで、消石灰スラリＡ（１１８Ａ）と噴射媒体を同時に送り込んで噴射するもので消石灰スラリＡ（１１８Ａ）を微粒化して一次除塵ガス（０６）中へ吹き込み、拡散混合の促進をはかる。不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＡ供給ポンプ（１１９Ａ）を介して配管された消石灰スラリＡ供給ライン（１１７Ａ）が配管され、その末端には噴射ノズルヘッダ（１１１）が設けられている。消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）は、該噴射ノズルヘッダ（１１１）から分岐装着されている。
【００３４】
濾過部（０２）下部に設けられた二次補集灰１０ｂが補集される二次捕集灰貯槽（０９）の下側には再循環スラリ貯槽（１１３）が設けられ、該貯槽（１１３）には不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＢ供給ライン（１１７Ｂ）が消石灰スラリＢ供給ポンプ（１１９Ｂ）を介して配管されている。また前記再循環スラリ貯槽（１１３）には廃スラリライン（１２０）が設けられ、廃スラリ排出ポンプ（１２２）によって不要になった廃スラリ（１２１）の排出を行う。
【００３５】
不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＡ供給ライン（１１７Ａ）を通して送り込まれてきた消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は、消石灰スラリＡ供給ポンプ（１１９Ａ）によって圧送され、噴射ノズルヘッダ（１１１）に達する。噴射ノズルヘッダ（１１１）へ達した消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は、噴射ノズルヘッダ（１１１）から分岐された複数の消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）へ送り込まれるが、消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）には別途不図示の噴射媒体供給設備から噴射媒体も送り込まれ、消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）から同時に噴射される。この噴射で消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は微粒化され、噴霧微粒群として一次除塵排ガス（０６）中へ吹き込まれる。
【００３６】
消石灰スラリＡ（１１８Ａ）の吹き込みにより一次除塵排ガス（０６）中のＳＯ２（ＳＯｘの大部分はＳＯ２）は、消石灰スラリＡ（１１８Ａ）との反応により亜硫酸カルシウムとして除去される。
【００３７】
脱硫された一次除塵ガス（０６）は、濾過部（０２）に内蔵された濾材（０３）を通って濾過部（０２）から脱塵脱硫排ガス（０７）として排出される。濾過部（０２）出口部にはＳＯｘ検出器（１２３）が設置されていて常時ＳＯｘ発生量の測定を行う。
【００３８】
脱硫空間（０４）内の一次除塵排ガス（０６）中に吹き込まれた消石灰スラリＡ（１１８Ａ）は、未反応分が一次除塵排ガス（０６）の残存灰と共に濾材（０３）で捕集され、不図示の逆洗装置の作動と協調して再循環スラリ貯槽（１１３）に貯蔵される。
【００３９】
吹き込まれた消石灰スラリＡ（１１８Ａ）が濾材（０３）によって捕集され、再循環スラリ貯槽（１１３）に所定量貯蔵されたら、消石灰スラリＡライン（１１７Ａ）からの消石灰スラリＡ（１１８Ａ）の供給を停止して再循環スラリポンプ（１１４）を起動し、再循環スラリ（１１６）を再循環スラリライン（１１５）を介して噴射ノズルヘッダ（１１１）へ送り込み消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）から一次除塵排ガス（０６）中へ吹き込む。
【００４０】
再循環スラリ（１１６）吹き込み中は、濾過部（０２）出口部に設置されているＳＯｘ検出器（１２３）によって検出した脱塵脱硫排ガス（０７）中のＳＯｘ量が増加の傾向にあるときは消石灰スラリＢ供給ポンプ（１１９Ｂ）を起動して不図示の消石灰スラリ供給設備から消石灰スラリＢ供給ライン（１１７Ｂ）を通して消石灰スラリＢ（１１８Ｂ）を再循環スラリ貯槽へ供給し、再循環スラリ（１１６）の濃度を調整する。
【００４１】
消石灰スラリＡ（１１８Ａ）、Ｂ（１１８Ｂ）の吹き込みは、前記した通り吹き込み部温度とその湿度から計算される露点との差が小さいほど脱硫率は高くなるが、濾過部（０２）では露点以下に温度が下がると結露して濾材の目詰まりにつながるので、濾過部（０２）入口の一次除塵排ガス温度を濾過部（バグフィルタ）入口温度検出器（１３８）で測定し、該温度を露点以上になるように、水分供給を調節する。
【００４２】
また、再循環スラリ貯槽（１１３）内のスラリのレベルはスラリレベル検出器（１２４）により廃スラリ排出ポンプ（１２２）を稼働して常時一定レベルに保持する。
【００４３】
（実施例２）
図２は本発明の排ガス清浄装置の実施例２における概念図である。本例でも濾過部（０２）にはバッグフィルタを、濾材として濾布筒（０３）を用いた。図２において、実施例１の消石灰スラリ噴射ノズル（１１２）に替えて粉体消石灰噴射ノズル（１３２）を配置して、粉状消石灰供給ライン（１２９）より搬送される粉状消石灰（１３０）を噴射し、さらに脱硝空間（０４）出口部に複数の水噴射ノズル（１３３）を設けて、噴射水供給ライン（１３４）から搬送される水（１３１）を噴射するようにしたものである。
【００４４】
水噴射ノズル（１３３）を独立して設けたことにより、濾過部（０２）入口における一次除塵ガス（０６）の温度の調整を噴射水（１３１）量の増減で調整できるので自動化が容易となる。また、噴射水供給ライン（１３４）途中に設けられた熱交換器（２０１）によって、噴射水（１３１）の温度を高めることも可能である。熱源は排ガスの熱を利用して行うことができる。
【００４５】
粉状消石灰（１３０）は圧縮空気により搬送、噴射される。また水噴射ノズル（１３３）は二流体噴霧方式で、噴霧媒体は空気その他の不活性ガスを使用する。
【００４６】
再循環スラリ貯槽（１１３）に貯蔵された粉状状消石灰（１３０）と噴射水（１３１）は、回収消石灰スラリ（１３７）として、消石灰スラリ回収ポンプ（１３６）に圧送され、消石灰スラリ回収ライン（１３５）を通して回収される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により脱塵と脱硫の複数機能を一体的に備えた、脱硫率の高く、脱硫剤の利用率（反応率）の高いコンパクトな排ガス清浄装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排ガス清浄装置の実施例１における概念図
【図２】本発明の排ガス清浄装置の実施例２における概念図
【図３】本発明の排ガス清浄装置における脱硫率に及ぼす含有水分比の影響を現すグラフ
【図４】本発明の排ガス清浄装置における脱硫率に及ぼす排ガス温度・露点差の影響を現すグラフ
【図５】従来の排ガス清浄装置のうち、脱塵装置の一例を示す概念図
【符号の説明】
（０１） 電気集塵部若しくは装置
（０２） 濾過部
（０３） 濾材若しくは濾布筒
（０４） 脱硫空間
（０５） 燃焼排ガス
（０６） 一次除塵排ガス
（０７） 脱塵脱硫排ガス
（０８） 一次捕集灰貯槽
（０８ａ） 一次捕集灰排出機
（０９） 二次捕集灰貯槽
（１０ａ） 一次捕集灰
（１０ｂ） 二次捕集灰
（１１１） 噴射ノズルヘッダ
（１１２） 消石灰スラリ噴射ノズル
（１１３） 再循環スラリ貯槽
（１１４） 再循環スラリポンプ
（１１５） 再循環スラリライン
（１１６） 再循環スラリ
（１１７Ａ） 消石灰スラリＡ供給ライン
（１１７Ｂ） 消石灰スラリＢ供給ライン（再循環スラリ濃度調整用）
（１１８Ａ） 消石灰スラリＡ
（１１８Ｂ） 消石灰スラリＢ（再循環スラリ濃度調整用）
（１１９Ａ） 消石灰スラリＡ供給ポンプ
（１１９Ｂ） 消石灰スラリＢ供給ポンプ（再循環スラリ濃度調整用）
（１２０） 廃スラリライン
（１２１） 廃スラリ
（１２２） 廃スラリ排出ポンプ
（１２３） ＳＯｘ検出器
（１２４） スラリレベル検出器
（１２９） 粉状消石灰供給ライン
（１３０） 粉状消石灰
（１３１） 噴射水
（１３２） 粉状消石灰噴射ノズル
（１３３） 水噴射ノズル
（１３４） 噴射水供給ライン
（１３５） 消石灰スラリ回収ライン
（１３６） 消石灰スラリ回収ポンプ
（１３７） 回収消石灰スラリ
（１３８） バグフィルタ（濾過部）入口温度検出器
（２０１） 熱交換器
Claims (7)
- 微粉固体燃料を燃料として使用するボイラで発生した燃焼排ガスを通気し、大気放出するための排ガス清浄装置において、
被処理燃焼排ガスを排出する煙道に接続配置された飛灰を除去するための電気集塵部と、脱硫空間を通過して脱硫された排ガス中の脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵とを含む微粒子を濾過する濾過部との間に、該電気集塵部を通過して脱塵された排ガス中のＳＯｘを消石灰にて除去する脱硫空間を有し、
前記脱硫空間には排ガス中に消石灰スラリもしくは消石灰粉および水を噴射する複数の噴射ノズルを含むノズル機構が前記空間の少なくとも前段側と後段側に配置されていることを特徴とする排ガス清浄装置。 - 前記濾過部で濾材で濾過された未反応消石灰を含む濾過微粒子スラリを、濾材下部で受けて回収し、該回収スラリの一部を前記少なくとも１の噴射ノズル機構へ導き循環使用する循環機構を有することを特徴とする請求項１記載の排ガス清浄装置。
- 前記複数系統の噴射ノズル機構群がヘッダで連結され、ヘッダに供給する新規消石灰スラリもしくは消石灰粉と再循環スラリの供給比を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の排ガス清浄装置。
- 前記複数系統の噴射ノズル機構の前段側ノズル機構より前記回収スラリを噴射し、後段側ノズル機構より新スラリを噴射するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の排ガス清浄装置。
- 前記複数系統の噴射ノズル機構の前段側ノズル機構より前記回収スラリを噴射し、後段側ノズル機構より消石灰粉を噴射するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の排ガス清浄装置。
- 微粉固体燃料を燃料として使用するボイラで発生した燃焼排ガスを通気し、大気放出するための排ガス清浄装置において、
被処理燃焼排ガスを排出する煙道に接続配置された飛灰を除去するための電気集塵部と、脱硫空間を通過して脱硫された排ガス中の脱硫空間反応物と未反応消石灰と排ガス中の残存塵とを含む微粒子を濾過する濾過部との間に、該電気集塵部を通過して脱塵された排ガス中のＳＯｘを消石灰にて除去する脱硫空間を有し、
前記脱硫空間には排ガス中に消石灰スラリもしくは消石灰粉および水を噴射する複数の噴射ノズルを含む噴射ノズル機構が設けられるとともに、
前記濾過部には温度検出端を備え、該検出温度が濾過部の排ガス系の露点より高く且つ近くなるよう、噴射消石灰スラリ、噴射循環スラリもしくは噴射水の水分量を調節する制御機構を有することを特徴とする請求項１記載の排ガス清浄装置。 - 前記処理排ガス経路の出口にはＳＯｘ検出端を備え、該ＳＯｘ検出濃度によって噴射新消石灰量と循環消石灰量の比率を若しくは各々の噴射量を調節する制御機構を有することを特徴とする請求項１記載の排ガス清浄装置。
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