JP2005028210A - 排ガス処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】排ガス処理システムにおいて、処理コスト及び設備コストの低減を図ると共に、システムの小型化を図る。
【解決手段】高温排ガス中の煤塵を高温乾式の電気集じん機12により捕集し、脱硝手段により排ガス中の窒素酸化物NO2を除去した後にエアヒータ14により排ガスを冷却し、排ガスを活性炭素処理手段の活性炭素繊維層に流通して含有する硫黄酸化物SO2、SO3を除去する。
【選択図】 図1
【解決手段】高温排ガス中の煤塵を高温乾式の電気集じん機12により捕集し、脱硝手段により排ガス中の窒素酸化物NO2を除去した後にエアヒータ14により排ガスを冷却し、排ガスを活性炭素処理手段の活性炭素繊維層に流通して含有する硫黄酸化物SO2、SO3を除去する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントなどから排出された高温の排ガスを浄化処理する排ガス処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3に従来の排ガス処理システムの概略構成を示す。従来の排ガス処理システムは、図3に示すように、ボイラ001から排出される排ガスに対して、脱硝装置002、エアヒータ003、乾式電気集じん機004、吸引ファン005、脱硫装置006、湿式電気集じん機007、煙突008が連続して配設されて構成されている。
【0003】
従って、ボイラ001から排出された排ガスは、まず、脱硝装置002で、排ガス中の窒素酸化物に対してアンモニアが添加されて脱硝が行われ、次に、エアヒータ003で所定温度以下に冷却されてから乾式電気集じん機004に送られる。この乾式電気集じん機004では、排ガス中の煤塵と、排ガス中の硫黄酸化物(SO3)に対してアンモニアが添加されて硫安(硫酸アンモニウム)となった微粒子を吸着除去する。そして、吸引ファン005で吸引された排気ガスは、増湿冷却されてから脱硫装置006に流通することで、排ガス中の硫黄酸化物(SO2)が石灰石に吸着除去される。続いて、排ガスは、湿式電気集じん機007にて、排ガス中に残留する硫黄酸化物(SO3)の微粒子が吸着除去されてから煙突008を通して大気に放出される。
【0004】
なお、このような従来の排ガス処理システムとしては、下記特許文献1に開示されたものがある。
【0005】
【特許文献1】
特許第3272366号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなボイラプラントでは、安価な燃料を用いて燃料コストを低減させたい一方で、近年、環境問題が重視される傾向にあり、安価な燃料を用いても排ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を一段と高いレベルで処理する必要が生じてきている。
【0007】
ところが、上述した従来の排ガス処理システムでは、排ガス中における三酸化硫黄(SO3)の含有量が多いため、乾式電気集じん機004でこの三酸化硫黄にアンモニアを添加して硫安として吸着除去しており、多量のアンモニアが必要となり、処理コストが増加してしまうという問題がある。また、乾式電気集じん機004は、本来、排ガス中の煤塵を吸着するものであるが、多量の硫安を吸着するために、煤塵を十分に吸着除去することができない虞がある。
【0008】
また、乾式電気集じん機004では、排ガス中の三酸化硫黄を全て除去することはできず、一方、脱硫装置006は排ガス中の二酸化硫黄(SO2)を吸着除去するものであり、その下流側に湿式電気集じん機007を配設して排ガス中に残留する三酸化硫黄を吸着除去している。そのため、2つの電気集じん機004,007が必要となり、システムが大型化すると共に設備コストが増大してしまうという問題がある。
【0009】
本発明はこのような問題を解決するものであって、処理コスト及び設備コストの低減を図ると共に、システムの小型化を図った排ガス処理システムを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項1の発明の排ガス処理システムは、高温排ガス中の微粒子を捕集する電気集じん機と、該電気集じん機の下流側に設けられた熱交換器と、前記電気集じん機により微粒子が捕集された後に前記熱交換器により所定温度以下に熱交換された排ガスを流通して硫黄酸化物を活性炭素繊維層により除去する活性炭素処理手段とを具えたことを特徴とするものである。
【0011】
請求項2の発明の排ガス処理システムでは、前記電気集じん機と前記活性炭素処理手段との間に、排ガス中の窒素酸化物を処理する脱硝手段が設けられたことを特徴としている。
【0012】
請求項3の発明の排ガス処理システムでは、前記脱硝手段は、上流側から第1脱硝触媒層、アンモニア分解触媒層、第2脱硝触媒層が順に配設され、前記第1脱硝触媒層の入口側に排ガス中の窒素酸化物の反応当量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であることを特徴としている。
【0013】
請求項4の発明の排ガス処理システムでは、前記電気集じん機は、200℃以上の高温排ガス中の微粒子を捕集する高温乾式の電気集じん機であることを特徴としている。
【0014】
請求項5の発明の排ガス処理システムでは、前記高温排ガスは、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントから排出された排ガスであることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0016】
図1に本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムの概略構成、図2にACF脱硫装置の概略を示す。
【0017】
本実施形態の排ガス処理システムは、石油コークス、オリマルジョンなどの高硫黄成分を含有する燃料を使用するボイラプラント(焼成炉、焼却炉等)に用いられるものである。
【0018】
本実施形態の排ガス処理システムは、図1に示すように、ボイラ11から排出される排ガスに対して、高温乾式電気集じん機12、脱硝装置13、エアヒータ14、吸引ファン15、ACF脱硫装置16、煙突17が連続して配設されて構成されている。
【0019】
ボイラ11からは、約200〜400℃の排ガスが電気集じん機12に供給される。高温乾式電気集じん機12は、放電極と集じん極との間に高電圧をかけ、コロナ放電によりイオンを発生させ、帯電した排ガス中の微粒子をその電気力で集じん極に吸着・堆積するものであり、集じん極に堆積した煤塵は所定期間ごとにハンマ槌打の衝撃力により剥離して処理する。
【0020】
脱硝装置13は、上流側から第1脱硝触媒層21と第2脱硝触媒層22とを設けると共に、この第1脱硝触媒層21と第2脱硝触媒層22との間にアンモニア分解触媒層23を設けられ、第1脱硝触媒層21の入口に排ガス中の窒素酸化物(NOx)の反応当量以上のアンモニア(NH3)を添加するアンモニア分解型脱硝触媒である。
【0021】
従って、第1脱硝触媒層21に窒素酸化物の反応等量以上のアンモニアを添加してこの第1脱硝触媒層21で90%以上の脱硝を行い、第1脱硝触媒層21から流出する未反応のアンモニアをアンモニア分解触媒層23で分解させ、その下流の第2脱硝触媒層22の入口の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を調整し、この第2脱硝触媒層22の出口で窒素酸化物及びアンモニアを1ppm以下のレベルにすることができる。
【0022】
この場合、排ガス中に含まれる窒素酸化物に対するアンモニアの比率(モル比)を1よりも高くすると、出口側の窒素酸化物の濃度を低くすることができ、出口側のアンモニアの濃度を0に近づけることが判っている。従って、第1脱硝触媒層21に窒素酸化物の反応等量以上のアンモニアを添加することで、窒素酸化物及びアンモニアを低レベル(1ppm以下)に処理することができる。
【0023】
エアヒータ14は熱交換器であって、高温の排ガスと、例えば、後述するACF脱硫装置16から排出される低温の排ガスとの間で熱交換を行い、脱硝装置13から排出された高温の排ガスを冷却し、低温の排ガスとしてACF脱硫装置16に供給することができる。また、吸引ファン15は、ボイラ11で燃焼した排ガスを排ガス処理システム側に引き込むものであり、このラインを負圧として外部への漏洩を防止することができる。
【0024】
ACF脱硫装置16は、活性炭素繊維層の触媒を有する活性炭素処理手段であって、煤塵、硫黄酸化物(SO2,SO3)、微量金属元素を除去して、硫酸(H2SO4)として回収するものであり、紫煙や有害金属物質の排出を抑制することができる。
【0025】
即ち、図2に示すように、ACF脱硫装置16は、内部に活性炭素繊維層で形成される触媒層31を収容した脱硫塔32を有し、この脱硫塔32の下部に排ガス導入口33が設けられる一方、上部に排ガス排出口34が設けられている。そして、触媒層31の上部に硫酸生成用の水を散水する散水ノズル35が設けられており、この散水ノズル35に給水ポンプ36を介して水タンク37が連結されている。また、触媒層31の下部には生成した希硫酸(硫酸)を貯留する貯留槽38が設けられると共に、この希硫酸を脱硫塔32の入口側に噴射して排ガスを増湿冷却する噴射ノズル39が設けられ、給水ポンプ40を介して貯留槽38に連結されている。
【0026】
従って、排ガスは希硫酸が供給されて増湿冷却されることで、飽和状態(例えば50℃)となって導入口33から脱硫塔32に導入し、散水ノズル35から工業用水が散水された触媒層31に対して、この排ガスが上方に通過することで、排ガス中の硫黄酸化物(SOx)を反応除去することができ、この触媒層31を通過した排ガスは排出口34から排出される。
【0027】
このとき、触媒層31の活性炭素繊維層の表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。
(1)触媒槽31の活性炭素繊維層への二酸化硫黄SO2の吸着
(2)吸着した二酸化硫黄SO2と排煙中の酸素O2(別途供給することも可)との反応による三酸化硫黄SO3への酸化
(3)酸化した三酸化硫黄SO3の水H2Oへの溶解による硫酸H2SO4の生成
(4)生成された硫酸H2SO4の活性炭素繊維層からの離脱
【0028】
即ち、下記に示す反応式が成立する。
SO2+1/2O2+H2O→H2SO4
【0029】
なお、この脱硫処理により生成された硫酸H2SO4はそのまま使用されたり、石灰スラリーを供給して石膏を析出させるなどの処理が施される。
【0030】
ここで、このように構成された本実施形態の排ガス処理システムによる排ガスの処理方法について詳細に説明する。
【0031】
図1に示すように、吸引ファン15が稼動すると、ボイラ11で燃焼した排ガスの排出ラインが負圧となって、外部へ漏洩することなく処理される。即ち、ボイラ11から排出された排ガスは冷却されずに高温のまま、例えば、200〜300℃の状態で高温乾式の電気集じん機12に送られ、排ガス中の煤塵の微粒子が吸着除去される。そして、煤塵の微粒子が除去された排ガスは、脱硝装置13に供給され、窒素酸化物の反応等量以上のアンモニアが添加されて脱硝処理が行われ、窒素酸化物及びアンモニアが低レベルとなる。
【0032】
高温乾式の電気集じん機12で煤塵が除去され、脱硝装置13で窒素酸化物が除去された排ガスは、エアヒータ14により所定温度(例えば、150℃)以下に冷却されてから、ACF脱硫装置16に導入される。このACF脱硫装置16では、排ガスが希硫酸により増湿冷却されて飽和状態で導入口33から脱硫塔32に導入され、散水ノズル35から工業用水が散水された触媒層31を通過することで、排ガス中の煤塵、二酸化硫黄SO2、三酸化硫黄SO3、微量金属元素が反応除去される。
【0033】
そして、煤塵、硫黄酸化物、微量金属元素が除去された排ガスは、排出口34から外部に排出され、煙突17を通して大気に放出される。
【0034】
なお、ACF脱硫装置16にて、反応除去された希硫酸は、そのまま増湿冷却用として使用されたり、石灰スラリーが供給されて石膏を析出させ、石膏ボードなどとして再利用することができる。この場合、脱硝装置13にて、アンモニア分解型脱硝触媒を適用することにより、排ガス中の硫黄酸化物と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することができ、希硫酸に石灰スラリーを供給して石膏を析出させる場合、石膏品質を向上させることが可能となる。
【0035】
このように本実施形態の排ガス処理システムにあっては、高温排ガス中の煤塵を高温乾式の電気集じん機12により捕集し、脱硝装置13により排ガス中の窒素酸化物NOxを除去した後にエアヒータ14により排ガスを冷却し、排ガスをACF脱硫装置16の活性炭素繊維層に流通して含有する硫黄酸化物SO2、SO3を除去するようにしている。
【0036】
従って、ACF脱硫装置16が排ガス中の二酸化硫黄SO2と三酸化硫黄SO3を除去するため、排ガスにアンモニアを添加して含有する三酸化硫黄を硫安として電気集じん機12で除去する必要はなく、脱硫処理のためのアンモニアを不要として処理コストを低減できると共に、電気集じん機12により排ガス中の煤塵を確実に吸着除去することができ、また、脱硝装置13への煤塵や微量金属元素の流入を低減して付着を防止することができ、脱硝装置13のコンパクト化を可能とすることができる。更に、活性炭素処理手段により排ガス中の二酸化硫黄SO2及び三酸化硫黄SO3を除去することができるため、湿式電気集じん機が不要となり、システムを小型化することができる。
【0037】
また、ボイラ11から排出された高温の排ガスに対して、まず、含有する煤塵の微粒子を除去してから、脱硝処理及び脱硫処理を行っており、排ガス中に煤塵がほとんど存在しない状態で排ガスの窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去する処理を行うこととなり、処理効率を向上することができる。
【0038】
更に、電気集じん機12により高温排ガス中の煤塵を除去し、脱硝装置13により高温排ガス中の窒素酸化物を除去し、その後、エアヒータ14により排ガスの温度を低下させてからACF脱硫装置16により硫黄酸化物を除去するようにしており、高温状態の排ガスに対して脱硝処理を行うこととなり、処理効率を向上することができる。
【0039】
なお、上述した実施形態において、ボイラ11の出口側に高温乾式電気集じん機12、脱硝装置13、エアヒータ14と連続して配設したが、ボイラ11、高温乾式電気集じん機12、エアヒータ14、脱硝装置13の順に配設してもよく、必要に応じて脱硝装置13を省略しても良い。
【0040】
【発明の効果】
以上、実施形態を挙げて詳細に説明したように本発明の排ガス処理システムによれば、高温排ガス中の微粒子を捕集する電気集じん機と、この電気集じん機の下流側に設けられた熱交換器と、電気集じん機により微粒子が捕集された後に熱交換器により所定温度以下に熱交換された排ガスを流通して硫黄酸化物を活性炭素繊維層により除去する活性炭素処理手段を設けたので、活性炭素処理手段が排ガス中の硫黄酸化物を確実に除去するため、排ガスにアンモニアを添加して三酸化硫黄を硫安として電気集じん機で除去する必要はなく、脱硫処理のためのアンモニアを不要として処理コストを低減できると共に、電気集じん機により排ガス中の煤塵を確実に吸着除去することができ、また、活性炭素処理手段により排ガス中の二酸化硫黄及び三酸化硫黄を除去することができるため、湿式電気集じん機が不要となり、システムを小型化してコンパクト化を可能とすることができる。
【0041】
請求項2の発明の排ガス処理システムによれば、電気集じん機と活性炭素処理手段との間に排ガス中の窒素酸化物を処理する脱硝手段を設けたので、脱硝手段への煤塵や微量金属元素の流入を低減して付着を防止することができ、電気集じん機及び脱硝手段のコンパクト化を可能とすることができる。
【0042】
請求項3の発明の排ガス処理システムによれば、脱硝手段を、上流側から第1脱硝触媒層、アンモニア分解触媒層、第2脱硝触媒層の順に配設し、第1脱硝触媒層の入口側に排ガス中の窒素酸化物の反応当量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒としたので、排ガス中の硫黄酸化物と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することが可能となる。
【0043】
請求項4の発明の排ガス処理システムによれば、電気集じん機を、200℃以上の高温排ガス中の微粒子を捕集する高温乾式の電気集じん機としたので、高温の排ガスに含有する煤塵の微粒子を除去してから、脱硝処理及び脱硫処理を行っており、排ガス中に煤塵がほとんど存在しない状態で排ガスの窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去する処理を行うこととなり、処理効率を向上することができる。
【0044】
請求項5の発明の排ガス処理システムによれば、高温排ガスを、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントから排出された排ガスとしたので、排ガスに含有する多量の高硫黄分を確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図2】ACF脱硫装置の概略図である。
【図3】従来の排ガス処理システムの概略構成図である。
【符号の説明】
11 ボイラ
12 高温乾式電気集じん機
13 脱硝装置
14 エアヒータ
15 吸引ファン
16 ACF脱硫装置(活性炭素処理手段)
17 煙突
21 第1脱硝触媒層
22 第2脱硝触媒層
23 アンモニア分解触媒層
31 触媒層
32 脱硫塔
35 散水ノズル
38 貯留槽
【発明の属する技術分野】
本発明は、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントなどから排出された高温の排ガスを浄化処理する排ガス処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3に従来の排ガス処理システムの概略構成を示す。従来の排ガス処理システムは、図3に示すように、ボイラ001から排出される排ガスに対して、脱硝装置002、エアヒータ003、乾式電気集じん機004、吸引ファン005、脱硫装置006、湿式電気集じん機007、煙突008が連続して配設されて構成されている。
【0003】
従って、ボイラ001から排出された排ガスは、まず、脱硝装置002で、排ガス中の窒素酸化物に対してアンモニアが添加されて脱硝が行われ、次に、エアヒータ003で所定温度以下に冷却されてから乾式電気集じん機004に送られる。この乾式電気集じん機004では、排ガス中の煤塵と、排ガス中の硫黄酸化物(SO3)に対してアンモニアが添加されて硫安(硫酸アンモニウム)となった微粒子を吸着除去する。そして、吸引ファン005で吸引された排気ガスは、増湿冷却されてから脱硫装置006に流通することで、排ガス中の硫黄酸化物(SO2)が石灰石に吸着除去される。続いて、排ガスは、湿式電気集じん機007にて、排ガス中に残留する硫黄酸化物(SO3)の微粒子が吸着除去されてから煙突008を通して大気に放出される。
【0004】
なお、このような従来の排ガス処理システムとしては、下記特許文献1に開示されたものがある。
【0005】
【特許文献1】
特許第3272366号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなボイラプラントでは、安価な燃料を用いて燃料コストを低減させたい一方で、近年、環境問題が重視される傾向にあり、安価な燃料を用いても排ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を一段と高いレベルで処理する必要が生じてきている。
【0007】
ところが、上述した従来の排ガス処理システムでは、排ガス中における三酸化硫黄(SO3)の含有量が多いため、乾式電気集じん機004でこの三酸化硫黄にアンモニアを添加して硫安として吸着除去しており、多量のアンモニアが必要となり、処理コストが増加してしまうという問題がある。また、乾式電気集じん機004は、本来、排ガス中の煤塵を吸着するものであるが、多量の硫安を吸着するために、煤塵を十分に吸着除去することができない虞がある。
【0008】
また、乾式電気集じん機004では、排ガス中の三酸化硫黄を全て除去することはできず、一方、脱硫装置006は排ガス中の二酸化硫黄(SO2)を吸着除去するものであり、その下流側に湿式電気集じん機007を配設して排ガス中に残留する三酸化硫黄を吸着除去している。そのため、2つの電気集じん機004,007が必要となり、システムが大型化すると共に設備コストが増大してしまうという問題がある。
【0009】
本発明はこのような問題を解決するものであって、処理コスト及び設備コストの低減を図ると共に、システムの小型化を図った排ガス処理システムを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項1の発明の排ガス処理システムは、高温排ガス中の微粒子を捕集する電気集じん機と、該電気集じん機の下流側に設けられた熱交換器と、前記電気集じん機により微粒子が捕集された後に前記熱交換器により所定温度以下に熱交換された排ガスを流通して硫黄酸化物を活性炭素繊維層により除去する活性炭素処理手段とを具えたことを特徴とするものである。
【0011】
請求項2の発明の排ガス処理システムでは、前記電気集じん機と前記活性炭素処理手段との間に、排ガス中の窒素酸化物を処理する脱硝手段が設けられたことを特徴としている。
【0012】
請求項3の発明の排ガス処理システムでは、前記脱硝手段は、上流側から第1脱硝触媒層、アンモニア分解触媒層、第2脱硝触媒層が順に配設され、前記第1脱硝触媒層の入口側に排ガス中の窒素酸化物の反応当量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であることを特徴としている。
【0013】
請求項4の発明の排ガス処理システムでは、前記電気集じん機は、200℃以上の高温排ガス中の微粒子を捕集する高温乾式の電気集じん機であることを特徴としている。
【0014】
請求項5の発明の排ガス処理システムでは、前記高温排ガスは、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントから排出された排ガスであることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0016】
図1に本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムの概略構成、図2にACF脱硫装置の概略を示す。
【0017】
本実施形態の排ガス処理システムは、石油コークス、オリマルジョンなどの高硫黄成分を含有する燃料を使用するボイラプラント(焼成炉、焼却炉等)に用いられるものである。
【0018】
本実施形態の排ガス処理システムは、図1に示すように、ボイラ11から排出される排ガスに対して、高温乾式電気集じん機12、脱硝装置13、エアヒータ14、吸引ファン15、ACF脱硫装置16、煙突17が連続して配設されて構成されている。
【0019】
ボイラ11からは、約200〜400℃の排ガスが電気集じん機12に供給される。高温乾式電気集じん機12は、放電極と集じん極との間に高電圧をかけ、コロナ放電によりイオンを発生させ、帯電した排ガス中の微粒子をその電気力で集じん極に吸着・堆積するものであり、集じん極に堆積した煤塵は所定期間ごとにハンマ槌打の衝撃力により剥離して処理する。
【0020】
脱硝装置13は、上流側から第1脱硝触媒層21と第2脱硝触媒層22とを設けると共に、この第1脱硝触媒層21と第2脱硝触媒層22との間にアンモニア分解触媒層23を設けられ、第1脱硝触媒層21の入口に排ガス中の窒素酸化物(NOx)の反応当量以上のアンモニア(NH3)を添加するアンモニア分解型脱硝触媒である。
【0021】
従って、第1脱硝触媒層21に窒素酸化物の反応等量以上のアンモニアを添加してこの第1脱硝触媒層21で90%以上の脱硝を行い、第1脱硝触媒層21から流出する未反応のアンモニアをアンモニア分解触媒層23で分解させ、その下流の第2脱硝触媒層22の入口の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を調整し、この第2脱硝触媒層22の出口で窒素酸化物及びアンモニアを1ppm以下のレベルにすることができる。
【0022】
この場合、排ガス中に含まれる窒素酸化物に対するアンモニアの比率(モル比)を1よりも高くすると、出口側の窒素酸化物の濃度を低くすることができ、出口側のアンモニアの濃度を0に近づけることが判っている。従って、第1脱硝触媒層21に窒素酸化物の反応等量以上のアンモニアを添加することで、窒素酸化物及びアンモニアを低レベル(1ppm以下)に処理することができる。
【0023】
エアヒータ14は熱交換器であって、高温の排ガスと、例えば、後述するACF脱硫装置16から排出される低温の排ガスとの間で熱交換を行い、脱硝装置13から排出された高温の排ガスを冷却し、低温の排ガスとしてACF脱硫装置16に供給することができる。また、吸引ファン15は、ボイラ11で燃焼した排ガスを排ガス処理システム側に引き込むものであり、このラインを負圧として外部への漏洩を防止することができる。
【0024】
ACF脱硫装置16は、活性炭素繊維層の触媒を有する活性炭素処理手段であって、煤塵、硫黄酸化物(SO2,SO3)、微量金属元素を除去して、硫酸(H2SO4)として回収するものであり、紫煙や有害金属物質の排出を抑制することができる。
【0025】
即ち、図2に示すように、ACF脱硫装置16は、内部に活性炭素繊維層で形成される触媒層31を収容した脱硫塔32を有し、この脱硫塔32の下部に排ガス導入口33が設けられる一方、上部に排ガス排出口34が設けられている。そして、触媒層31の上部に硫酸生成用の水を散水する散水ノズル35が設けられており、この散水ノズル35に給水ポンプ36を介して水タンク37が連結されている。また、触媒層31の下部には生成した希硫酸(硫酸)を貯留する貯留槽38が設けられると共に、この希硫酸を脱硫塔32の入口側に噴射して排ガスを増湿冷却する噴射ノズル39が設けられ、給水ポンプ40を介して貯留槽38に連結されている。
【0026】
従って、排ガスは希硫酸が供給されて増湿冷却されることで、飽和状態(例えば50℃)となって導入口33から脱硫塔32に導入し、散水ノズル35から工業用水が散水された触媒層31に対して、この排ガスが上方に通過することで、排ガス中の硫黄酸化物(SOx)を反応除去することができ、この触媒層31を通過した排ガスは排出口34から排出される。
【0027】
このとき、触媒層31の活性炭素繊維層の表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。
(1)触媒槽31の活性炭素繊維層への二酸化硫黄SO2の吸着
(2)吸着した二酸化硫黄SO2と排煙中の酸素O2(別途供給することも可)との反応による三酸化硫黄SO3への酸化
(3)酸化した三酸化硫黄SO3の水H2Oへの溶解による硫酸H2SO4の生成
(4)生成された硫酸H2SO4の活性炭素繊維層からの離脱
【0028】
即ち、下記に示す反応式が成立する。
SO2+1/2O2+H2O→H2SO4
【0029】
なお、この脱硫処理により生成された硫酸H2SO4はそのまま使用されたり、石灰スラリーを供給して石膏を析出させるなどの処理が施される。
【0030】
ここで、このように構成された本実施形態の排ガス処理システムによる排ガスの処理方法について詳細に説明する。
【0031】
図1に示すように、吸引ファン15が稼動すると、ボイラ11で燃焼した排ガスの排出ラインが負圧となって、外部へ漏洩することなく処理される。即ち、ボイラ11から排出された排ガスは冷却されずに高温のまま、例えば、200〜300℃の状態で高温乾式の電気集じん機12に送られ、排ガス中の煤塵の微粒子が吸着除去される。そして、煤塵の微粒子が除去された排ガスは、脱硝装置13に供給され、窒素酸化物の反応等量以上のアンモニアが添加されて脱硝処理が行われ、窒素酸化物及びアンモニアが低レベルとなる。
【0032】
高温乾式の電気集じん機12で煤塵が除去され、脱硝装置13で窒素酸化物が除去された排ガスは、エアヒータ14により所定温度(例えば、150℃)以下に冷却されてから、ACF脱硫装置16に導入される。このACF脱硫装置16では、排ガスが希硫酸により増湿冷却されて飽和状態で導入口33から脱硫塔32に導入され、散水ノズル35から工業用水が散水された触媒層31を通過することで、排ガス中の煤塵、二酸化硫黄SO2、三酸化硫黄SO3、微量金属元素が反応除去される。
【0033】
そして、煤塵、硫黄酸化物、微量金属元素が除去された排ガスは、排出口34から外部に排出され、煙突17を通して大気に放出される。
【0034】
なお、ACF脱硫装置16にて、反応除去された希硫酸は、そのまま増湿冷却用として使用されたり、石灰スラリーが供給されて石膏を析出させ、石膏ボードなどとして再利用することができる。この場合、脱硝装置13にて、アンモニア分解型脱硝触媒を適用することにより、排ガス中の硫黄酸化物と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することができ、希硫酸に石灰スラリーを供給して石膏を析出させる場合、石膏品質を向上させることが可能となる。
【0035】
このように本実施形態の排ガス処理システムにあっては、高温排ガス中の煤塵を高温乾式の電気集じん機12により捕集し、脱硝装置13により排ガス中の窒素酸化物NOxを除去した後にエアヒータ14により排ガスを冷却し、排ガスをACF脱硫装置16の活性炭素繊維層に流通して含有する硫黄酸化物SO2、SO3を除去するようにしている。
【0036】
従って、ACF脱硫装置16が排ガス中の二酸化硫黄SO2と三酸化硫黄SO3を除去するため、排ガスにアンモニアを添加して含有する三酸化硫黄を硫安として電気集じん機12で除去する必要はなく、脱硫処理のためのアンモニアを不要として処理コストを低減できると共に、電気集じん機12により排ガス中の煤塵を確実に吸着除去することができ、また、脱硝装置13への煤塵や微量金属元素の流入を低減して付着を防止することができ、脱硝装置13のコンパクト化を可能とすることができる。更に、活性炭素処理手段により排ガス中の二酸化硫黄SO2及び三酸化硫黄SO3を除去することができるため、湿式電気集じん機が不要となり、システムを小型化することができる。
【0037】
また、ボイラ11から排出された高温の排ガスに対して、まず、含有する煤塵の微粒子を除去してから、脱硝処理及び脱硫処理を行っており、排ガス中に煤塵がほとんど存在しない状態で排ガスの窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去する処理を行うこととなり、処理効率を向上することができる。
【0038】
更に、電気集じん機12により高温排ガス中の煤塵を除去し、脱硝装置13により高温排ガス中の窒素酸化物を除去し、その後、エアヒータ14により排ガスの温度を低下させてからACF脱硫装置16により硫黄酸化物を除去するようにしており、高温状態の排ガスに対して脱硝処理を行うこととなり、処理効率を向上することができる。
【0039】
なお、上述した実施形態において、ボイラ11の出口側に高温乾式電気集じん機12、脱硝装置13、エアヒータ14と連続して配設したが、ボイラ11、高温乾式電気集じん機12、エアヒータ14、脱硝装置13の順に配設してもよく、必要に応じて脱硝装置13を省略しても良い。
【0040】
【発明の効果】
以上、実施形態を挙げて詳細に説明したように本発明の排ガス処理システムによれば、高温排ガス中の微粒子を捕集する電気集じん機と、この電気集じん機の下流側に設けられた熱交換器と、電気集じん機により微粒子が捕集された後に熱交換器により所定温度以下に熱交換された排ガスを流通して硫黄酸化物を活性炭素繊維層により除去する活性炭素処理手段を設けたので、活性炭素処理手段が排ガス中の硫黄酸化物を確実に除去するため、排ガスにアンモニアを添加して三酸化硫黄を硫安として電気集じん機で除去する必要はなく、脱硫処理のためのアンモニアを不要として処理コストを低減できると共に、電気集じん機により排ガス中の煤塵を確実に吸着除去することができ、また、活性炭素処理手段により排ガス中の二酸化硫黄及び三酸化硫黄を除去することができるため、湿式電気集じん機が不要となり、システムを小型化してコンパクト化を可能とすることができる。
【0041】
請求項2の発明の排ガス処理システムによれば、電気集じん機と活性炭素処理手段との間に排ガス中の窒素酸化物を処理する脱硝手段を設けたので、脱硝手段への煤塵や微量金属元素の流入を低減して付着を防止することができ、電気集じん機及び脱硝手段のコンパクト化を可能とすることができる。
【0042】
請求項3の発明の排ガス処理システムによれば、脱硝手段を、上流側から第1脱硝触媒層、アンモニア分解触媒層、第2脱硝触媒層の順に配設し、第1脱硝触媒層の入口側に排ガス中の窒素酸化物の反応当量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒としたので、排ガス中の硫黄酸化物と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することが可能となる。
【0043】
請求項4の発明の排ガス処理システムによれば、電気集じん機を、200℃以上の高温排ガス中の微粒子を捕集する高温乾式の電気集じん機としたので、高温の排ガスに含有する煤塵の微粒子を除去してから、脱硝処理及び脱硫処理を行っており、排ガス中に煤塵がほとんど存在しない状態で排ガスの窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去する処理を行うこととなり、処理効率を向上することができる。
【0044】
請求項5の発明の排ガス処理システムによれば、高温排ガスを、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントから排出された排ガスとしたので、排ガスに含有する多量の高硫黄分を確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図2】ACF脱硫装置の概略図である。
【図3】従来の排ガス処理システムの概略構成図である。
【符号の説明】
11 ボイラ
12 高温乾式電気集じん機
13 脱硝装置
14 エアヒータ
15 吸引ファン
16 ACF脱硫装置(活性炭素処理手段)
17 煙突
21 第1脱硝触媒層
22 第2脱硝触媒層
23 アンモニア分解触媒層
31 触媒層
32 脱硫塔
35 散水ノズル
38 貯留槽
Claims (5)
- 高温排ガス中の微粒子を捕集する電気集じん機と、該電気集じん機の下流側に設けられた熱交換器と、前記電気集じん機により微粒子が捕集された後に前記熱交換器により所定温度以下に熱交換された排ガスを流通して硫黄酸化物を活性炭素繊維層により除去する活性炭素処理手段とを具えたことを特徴とする排ガス処理システム。
- 請求項1記載の排ガス処理システムにおいて、前記電気集じん機と前記活性炭素処理手段との間に、排ガス中の窒素酸化物を処理する脱硝手段が設けられたことを特徴とする排ガス処理システム。
- 請求項2記載の排ガス処理システムにおいて、前記脱硝手段は、上流側から第1脱硝触媒層、アンモニア分解触媒層、第2脱硝触媒層が順に配設され、前記第1脱硝触媒層の入口側に排ガス中の窒素酸化物の反応当量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であることを特徴とする排ガス処理システム。
- 請求項1記載の排ガス処理システムにおいて、前記電気集じん機は、200℃以上の高温排ガス中の微粒子を捕集する高温乾式の電気集じん機であることを特徴とする排ガス処理システム。
- 請求項1記載の排ガス処理システムにおいて、前記高温排ガスは、高硫黄分含有燃料を使用するボイラプラントから排出された排ガスであることを特徴とする排ガス処理システム。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081118 |