JP2011200781A

JP2011200781A - 排ガス処理装置及び排ガス処理装置の運転方法

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Publication number: JP2011200781A
Application number: JP2010069336A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Kobayashi; 和樹小林; Goki Sasaki; 郷紀佐々木; Wakako Shimodaira; 和佳子下平; Noriyuki Imada; 典幸今田; Takayuki Saito; 隆行斎藤
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP5460407B2

Abstract

【課題】熱回収部におけるフライアッシュの付着性を低減させて、ランニングコストを増大させずに熱回収効率を維持できる排ガス処理装置及びその運転方法の提供である。
【解決手段】石炭を燃料としたボイラ１と、ボイラ１出口の排ガス温度を下げるための熱媒体を通す伝熱管群を備えた熱回収部４と、熱回収部４出口の排ガス中の媒塵を除去する集塵機５とを設けた排ガス処理装置において、熱回収部４前流側にアルカリ供給装置１８を設け、集塵機５入り口の煤塵濃度に基づき煤塵中のアルカリ濃度を求めると共に、排ガス中の除去されたＳＯ₃濃度からＳＯ₃除去により消費されたアルカリ濃度を求め、煤塵中のアルカリ濃度から消費されたアルカリ濃度を引いたアルカリ濃度がゼロ以上になるようアルカリを供給することで、熱回収部４におけるフライアッシュの付着を防止して、ランニングコストを増大させることなく熱回収効率を維持し、伝熱管の閉塞を防止できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、石炭焚きボイラの排ガス処理装置及び排ガス処理装置の運転方法に関し、特に排ガス温度を酸露点以下に下げる伝熱管式の熱交換器の耐久性を向上させて、高効率に排ガス中の微量成分を除去することができる排ガス処理装置と排ガス処理装置の運転方法に関するものである。

従来技術による微粉炭焚きボイラの排ガス処理装置の全体構成図を図１２に示す。
ボイラ火炉１で微粉炭の燃焼により発生した高温排ガスは、ボイラ火炉１の出口付近では１２００〜１３００℃となり、それ以降の後部伝熱部では４００℃程度にまで冷却される。その後、脱硝装置２において脱硝触媒により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が除去されて、無水硫酸の露点以上で運転されるエアヒータ３及びガス−ガスヒータ（ＧＧＨ）熱回収部４を経由してさらに冷却されて、乾式の電気集塵機（ＥＰ）５において大部分のフライアッシュ（石炭を燃焼させた時に発生する微粉末の灰）が除去される。

次に、排ガスは湿式脱硫装置６に導入されて、排ガス中の硫黄酸化物（主にＳＯ₂）が除去される。そして、湿式脱硫装置６から排出された排ガスは、煙突８から大気へ排出される。乾式のＥＰ５と湿式脱硫装置６との間の排ガス流路及び湿式脱硫装置６と煙突８との間の排ガス流路には、循環ファン７が設けられている。

ＧＧＨ熱回収部４の底部にはフライアッシュの一部が堆積し、抜出ライン１０からＧＧＨ灰として系外へ排出される。乾式のＥＰ５の底部にはフライアッシュの大部分が堆積し、抜出ライン１２からＥＰ灰として系外へ排出される。更に、燃焼用の空気をエアヒータ３を経由させて脱硝装置２の出口排ガスと熱交換させることで加熱してボイラ１の入口に戻す循環ラインが設置されている。

石炭に含まれる硫黄分が多い場合は、排ガス中の三酸化硫黄（ＳＯ₃）濃度は高くなる。ＳＯ₃は、ボイラ火炉１からガス状で排出され、ＳＯ₂と同様に酸性成分であるが、湿式脱硫装置６においては排ガス温度の低下によりミスト状となるため、除去されにくい。

下記特許文献１及び特許文献２によれば、排ガス中のＳＯ₃を除去するために、炭酸カルシウム等のアルカリ中和剤をエアヒータ３の前流などの排ガス中に添加している。また、ＳＯ₃を除去するための対策として、湿式脱硫装置６の後流に排ガスが酸露点（無水硫酸の露点）以下となるように運転される湿式のＥＰを設置することが有効であるが、そのためには大きな集塵面積と耐食材料を必要とするため、コストが非常に高くなり経済的ではない。

そこで、湿式のＥＰを小型化あるいは省略するために、図１２の排ガス処理装置においては、ＧＧＨ熱回収部４において排ガス温度を１６０〜１７０℃から酸露点（ＳＯ₃と水分の濃度により、１２５〜１５５℃）よりも低い９０〜１００℃程度に下げることで、ガス状のＳＯ₃を凝縮させてフライアッシュに付着させることにより、乾式のＥＰ５において排ガス中のＳＯ₃をフライアッシュと共に除去している。そして、下記特許文献３には、ＧＧＨ熱回収部出口の排ガス温度を酸露点以下にすることで排ガス中のＳＯ₃を硫酸ミストとして後流の集塵装置などで除去する構成が開示されている。

図１３には、ＧＧＨ熱回収部４内の模式図を示す。
ＧＧＨ熱回収部４では、排ガス流路内に熱媒体を通す伝熱管１４が、ガス流れに直行するように複数段設置されている。排ガス中に含まれるフライアッシュの大部分は、ガス流に乗ってＧＧＨ熱回収部４後流の乾式のＥＰ５へと流されるが、一部は伝熱管１４及びフィン１４ａの表面に徐々に堆積する。下記特許文献４に記載の構成では、水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムなどの排ガス処理剤に分散剤を含有して、排ガス処理剤由来又は酸性成分との反応生成物由来のスケールの付着を防止している。

また、これら堆積灰に対しては、伝熱管１４の管群１５の上下に設置したスートブロア（図１３では上のみ図示している）１６から蒸気や空気を間欠的に噴射して灰を除去している。
灰の除去手段としては、スートブロア１６の他に管群１５上から鋼球を散布するショットクリーニングが用いられる場合もある。下記特許文献５には、スートブロアの運用方法として、ＧＧＨ熱回収部４のガス流れ方向の前後に差圧計又は温度計を設けて差圧値や温度が所定値以上（又は以下）となった場合にスートブロアを起動させる方法が開示されている。そして、このような灰除去手段を所定の頻度で運転することにより、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の表面に堆積したフライアッシュを剥離、飛散させる。飛散したフライアッシュの大部分はガス流に乗って後流の乾式のＥＰ５へと流されるが、一部はホッパ部５ａに落下して系外へ抜き出される。

排ガス中にはＳＯ₃が含まれるため、ＧＧＨ熱回収部４における排ガス温度の低下に伴って排ガス中のＳＯ₃が凝集し、伝熱管１４やフィン１４ａの表面に付着した灰が湿潤状態となり、スートブロア１６による清掃によっても除去しにくくなる。したがって、伝熱効率の低下ばかりではなく、伝熱管１４の腐食や伝熱管１４周りの詰まりを誘発するという問題がある。

このような問題に対応するために、従来、排ガス中の煤塵濃度ＤとＳＯ₃濃度Ｓの比率Ｄ／Ｓを高くすることが提案されている。すなわち、排ガス中の煤塵濃度を高くすることにより、ＳＯ₃が凝縮しても煤塵が乾燥状態を保つことが出来るようにして、伝熱管１４の腐食や詰まりを防止するものである。

特開２００１−１４５８１８号公報特開２００２−１９１９３６号公報国際公開２００８／０７８７２１号パンフレット特開２００７−８００号公報国際公開２００４／０４２２８０号パンフレット

前述の従来技術においては、以下のような問題がある。
上記特許文献１及び特許文献２に記載のように、排ガス中のＳＯ₃を除去するために、炭酸カルシウム等のアルカリ中和剤を排ガス中に添加しても、石炭に含まれる硫黄分が多い場合は添加するアルカリ中和剤の量が多くなって、経済的ではない。そして、ＳＯ₃とアルカリ中和剤との反応によりＳＯ₃を除去するため、反応等量以上のアルカリ中和剤が必要になって、すなわち多量のアルカリ中和剤が必要となる。

また、上記特許文献３に記載のようにＧＧＨ熱回収部４出口の排ガス温度を酸露点以下にすると、ＧＧＨ熱回収部４においては、排ガスが酸露点である１２５〜１５５℃という温度域を経ることになる。排ガス温度が酸露点付近まで低下すると、ＳＯ₃は凝縮し始めて粘着性のあるミスト状となってフライアッシュ表面に付着する。上記特許文献４に記載の構成でも、石炭に含まれる硫黄分が多い場合に、反応生成物由来のスケールの付着を防止することは未だ不十分である。

図１４には、各炭種別に排ガス温度とフライアッシュ中のアルカリ濃度との関係を示す。５種類の炭種（Ａ炭からＥ炭）を燃料として図１２の排ガス処理装置を使用し、ＧＧＨ熱回収部４出口の排ガス温度を酸露点以下（９０〜１００℃）にして、乾式のＥＰ５の入り口の煤塵濃度を測定した。図１４の縦軸に示すアルカリ濃度は、煤塵濃度×アルカリ成分（重量％）−ＳＯ₃減少によるアルカリ消費量によって求めた。すなわち、乾式のＥＰ５の入り口の煤塵濃度と予め求めておいた石炭灰中のアルカリ濃度から煤塵中のアルカリ濃度を求め、また、ＳＯ₃濃度の減少によるアルカリ消費量は、エアヒータ３の入り口のＳＯ₃濃度から、乾式のＥＰ５出口のＳＯ₃濃度を引いた数値（ＳＯ₃の除去量）から求めた。

灰中のアルカリ濃度は使用する石炭の灰分に含まれるアルカリ成分（主にカルシウム）によって決まり、２００℃以上の条件では灰へのＳＯ₃の付着がほとんど無いため、ほぼ炭種固有の値で推移する。そして、排ガス温度の低下に伴い、ＳＯ₃のフライアッシュへの付着量は増加する。特に、酸露点（１５０℃前後）付近で急激に上昇して１００℃以下ではＳＯ₃の９９％（体積％）以上がフライアッシュに付着する。ＳＯ₃は酸性であるため、フライアッシュに付着すると石炭灰由来のアルカリ成分によって中和され、これによって灰分中のアルカリ濃度が低下することになる。図１４に示すＡ炭からＤ炭はいずれも石炭中Ｓ含有量１％以上（％は重量％を意味する）の高Ｓ炭であるが、その灰分中のカルシウム含有量が異なるため、２００℃以上の温度域においてもアルカリ濃度は０．０２ｍｍｏｌ／ｇ（Ａ炭）から０．９ｍｍｏｌ／ｇ（Ｄ炭）と異なる。

一方、排ガス中のＳＯ₃濃度は５０ｐｐｍ以上であり、排ガスの温度低下によりフライアッシュに付着する。Ａ炭及びＢ炭はフライアッシュ中のアルカリ濃度が低いため、煤塵量ＤはＣ炭及びＤ炭と大きく変わらなくても、温度低下後のアルカリ濃度はゼロｍｍｏｌ／ｇ以下（酸性）になる。排ガス中のＳＯ₃が付着してアルカリ濃度の低下したフライアッシュは若干の付着性を有し、伝熱管に付着しやすくなる。したがって、ＧＧＨ熱回収部内における伝熱管やフィンへの灰の付着量は、排ガス温度が酸露点以上の領域では比較的少なく、酸露点を下回った後の領域で急増する。

一方、Ｅ炭は硫黄含有量の低い低Ｓ炭であり、排ガスの温度低下によりフライアッシュに吸着するＳＯ₃は僅かであるが、もともとフライアッシュ中のアルカリ濃度が僅かなため、排ガス温度が低下後の灰中のアルカリ濃度はゼロｍｍｏｌ／ｇ以下になる。これら石炭中Ｓ分及び灰分中アルカリ濃度の異なる炭種に対して、これまでのＤ／Ｓの考え方を適用しても、湿潤状態で付着性の高い灰が存在することが明らかになった。

そして、これら付着性の高い灰の存在によりＧＧＨ熱回収部の伝熱効率の低下ばかりではなく、伝熱管の腐食や伝熱管周りの詰まりを誘発するという問題がある。これらの灰に対しては、特許文献５に記載のようにスートブロアを起動させても、スートブロアなどの灰除去手段を強力化したり運転の頻度を上げたりする必要が生じる。しかし、灰除去手段の強力化などによって、それに関わるユーティリティが増大するだけでなく、磨耗による伝熱管の交換サイクルが短くなるため、ランニングコストが上昇してしまう。

本発明の課題は、熱回収部におけるフライアッシュの付着性を低減させて、ランニングコストを増大させずに熱回収効率を維持できる排ガス処理装置及び排ガス処理装置の運転方法を提供することである。

具体的に本発明の課題は、次の手段により解決することができる。
請求項１記載の発明は、石炭を燃料とした燃焼ボイラを含む燃焼装置と、該燃焼装置の出口から発生する排ガスを導入して該排ガスの温度を無水硫酸の露点以下に下げるための熱媒体を通す伝熱管群を備えた熱回収部と、該熱回収部出口の排ガス中の媒塵を除去する集塵装置とを設けた排ガス処理装置において、前記集塵装置の入り口に排ガス中の煤塵濃度を測定する煤塵濃度測定装置を設け、前記熱回収部の前流側に排ガス中のＳＯ₂濃度を測定するＳＯ₂測定装置を設け、前記熱回収部の前流側に排ガス中のアルカリ濃度を調整するためにアルカリを供給するアルカリ供給装置を設け、前記熱回収部の出口に排ガス温度を測定するための排ガス温度計を設け、前記煤塵濃度測定装置により測定された煤塵濃度に基づいて煤塵中のアルカリ濃度を求めると共に、前記ＳＯ₂測定装置により測定されるＳＯ₂濃度と前記排ガス温度計により測定される熱回収部の出口温度に基づいて排ガス中の除去されたＳＯ₃濃度及びＳＯ₃の除去により消費されたアルカリ濃度を求め、前記煤塵中のアルカリ濃度から前記消費されたアルカリ濃度を差し引いたアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ)以上になるように前記アルカリ供給装置によりアルカリを供給する制御を行う制御装置を設けた排ガス処理装置である。

請求項２記載の発明は、前記伝熱管の熱媒体の入り口と伝熱管の熱媒体の出口に熱媒体の温度を測定するための熱媒体温度計を設け、前記制御装置は、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じて前記アルカリ供給装置によりアルカリを供給する制御を行う機能を有する請求項１記載の排ガス処理装置である。

請求項３記載の発明は、前記伝熱管の熱媒体の入り口と伝熱管の熱媒体の出口に熱媒体の温度を測定するための熱媒体温度計を設け、熱回収部の入り口に排ガス温度を測定するための排ガス温度計を設け、前記制御装置は、前記排ガス温度計により測定された熱回収部の入り口温度、熱回収部の出口温度、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じて前記アルカリ供給装置によりアルカリを供給する制御を行う機能を有する請求項１記載の排ガス処理装置である。

請求項４記載の発明は、前記熱回収部の伝熱管群を清掃するためのスートブロアを設け、前記制御装置は、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてスートブロアにより伝熱管群を清掃する制御を行う機能を有する請求項２記載の排ガス処理装置である。

請求項５記載の発明は、前記熱回収部の伝熱管群を清掃するためのスートブロアを設け、前記制御装置は、前記排ガス温度計により測定された熱回収部の入り口温度、熱回収部の出口温度、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じて前記アルカリ供給装置により供給するアルカリの供給量及びスートブロアにより伝熱管群を清掃する周期を調整する制御を行う機能を有する請求項３記載の排ガス処理装置である。

請求項６記載の発明は、石炭を燃料とした燃焼ボイラを含む燃焼装置と、該燃焼装置の出口から発生する排ガスを導入して該排ガスの温度を無水硫酸の露点以下に下げるための熱媒体を通す伝熱管群を備えた熱回収部と、該熱回収部出口の排ガス中の媒塵を除去する集塵装置とを設けた排ガス処理装置の運転方法において、集塵装置の入り口の排ガス中の媒塵濃度を測定し、該測定した排ガス中の媒塵濃度に基づいて煤塵中のアルカリ濃度を求めると共に、熱回収部の前流側の排ガス中のＳＯ₂濃度と熱回収部の排ガス出口温度に基づいて排ガス中の除去されたＳＯ₃濃度及びＳＯ₃の除去により消費されたアルカリ濃度を求め、前記煤塵中のアルカリ濃度からＳＯ₃除去により消費されたアルカリ濃度を差し引いたアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ)以上になるように熱回収部の前流側の排ガス中にアルカリを供給する排ガス処理装置の運転方法である。

請求項７記載の発明は、前記熱回収部の伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリを供給する請求項６記載の排ガス処理装置の運転方法である。
請求項８記載の発明は、前記熱回収部の排ガス入り口温度、熱回収部の排ガス出口温度、前記伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリを供給する請求項６記載の排ガス処理装置の運転方法である。

請求項９記載の発明は、前記熱回収部の伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてスートブロアにより伝熱管群を清掃する請求項７記載の排ガス処理装置の運転方法である。
請求項１０記載の発明は、前記熱回収部の排ガス入り口温度、熱回収部の排ガス出口温度、前記伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリの供給量及びスートブロアにより伝熱管群を清掃する周期を調整する請求項８記載の排ガス処理装置の運転方法である。

（作用）
上記手段を用いることにより、排ガス温度を酸露点以下に下げる伝熱管式の熱回収部の熱回収効率を維持しながら、熱回収部におけるフライアッシュの付着性を低減させてランニングコストを抑えて、高効率に微量成分を除去することができる。そして、本発明によれば、排ガス中のＳＯ₃はすでにＧＧＨ熱回収部によるガス温度域で除去されるので、特許文献１及び特許文献２に記載の発明に比べて、必要なアルカリ添加量はＧＧＨ熱回収部の伝熱管やフィンの表面から灰を除去しやすくする程度の量で足り、添加量は少なくて済む。

図１には、後述する図５の排ガス処理装置を使用して、高Ｓ炭を燃焼した時のＧＧＨ熱回収部の排ガス入り口温度及びＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度、ＧＧＨ熱回収部の伝熱管の伝熱係数αの変化を運転条件（スートブロアの運転及びアルカリの添加）と共に示す。測定条件として、図１４のＢ炭を用い、エアヒータ３の入り口のＳＯ₃濃度は９０ｐｐｍであった。なお、伝熱管の伝熱係数αは、ＧＧＨ熱回収部入り口の温度変化、ＧＧＨ熱回収部出口の温度変化及び媒体の温度変化（伝熱管入り口の媒体温度と伝熱管出口の媒体温度との差）を測定して求め、スートブロアは１回／４時間（ｈ）の周期で使用した。

フィンチューブでの伝熱量Ｑは、下記式（１）で表される。

ΔＴは、対数平均温度であり、Ａはチューブ表面積である。そして、伝熱量Ｑ、ΔＴは下記式（２）から（４）より算出される。

上記の式において、Ｗは媒体の流量、Ｃｐ（ｗａｔｅｒ）は媒体（水）の比熱、Ｗｇはガスの流量、Ｃｐ（ｇａｓ）はガスの比熱、Ｔｇはガス温度、Ｔｗは媒体温度を示す。また、Ｔｇ_inはガス入り口温度を、Ｔｇ_outはガス出口温度を示し、更にＴｗ_inは伝熱管入り口の媒体温度を、Ｔｗ_outは伝熱管出口の媒体温度を示す。そして、これらＧＧＨ熱回収部の排ガス入り口温度、ＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度、伝熱管の熱媒体の入り口温度、伝熱管の熱媒体の出口温度などから、伝熱係数αが求まる。すなわち伝熱係数αを求めるための方法が上記式（１）〜（４）による。

スートブロアによりＧＧＨ熱回収部の伝熱管を清掃するとＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度は９０℃となるが、僅かであるが経時的に出口温度は上昇する。これは、ＧＧＨ熱回収部の伝熱管に灰が付着することで伝熱管の伝熱係数αを低下させているためである。そして、排ガス処理装置の運転を開始して４時間後にスートブロアにより伝熱管を清掃すると、伝熱管の伝熱係数αは急激に回復してＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度もほぼ９０℃まで低下した。しかし、経時的には伝熱係数αの回復値は僅かに低下していった。すなわち、運転時間が５時間では０．４であるが、９時間及び１３時間では０．４以下となった。

このときの（伝熱係数が回復する９時間から１３時間の間）灰（煤塵）中のアルカリ濃度は−０．２ｍｍｏｌ／ｇであった。一方、灰中のアルカリ濃度をゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上にするために、アルカリをエアヒータ３の入り口にＳＯ₃に対するモル当量１．０程度添加したところ、伝熱管の伝熱係数αの低下は認められず、ＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度は一定値で推移した。このときの灰中のアルカリ濃度は１．２ｍｍｏｌ／ｇであった。

図２には、図１４の各炭種別に示した排ガス温度とフライアッシュ中のアルカリ濃度との関係に、高Ｓ炭としてＢ炭を用い、更にアルカリを添加した場合の排ガス温度とフライアッシュ中のアルカリ濃度との関係を加えた図を示す。
また、図１中のＡの時点及びＢの時点における伝熱管表面の外観写真を、図３（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す。

排ガス処理装置の運転初期では、灰中のアルカリ濃度が−０．２ｍｍｏｌ／ｇであった。なお、アルカリ濃度は、前述のように煤塵濃度×アルカリ成分（重量％）−ＳＯ₃減少によるアルカリ消費量によって求めた。図５の排ガス処理装置を使用して、ＧＧＨ熱回収部４出口の排ガス温度を酸露点以下（９０〜１００℃）にして、乾式のＥＰ５の入り口の煤塵濃度を測定し、予め求めておいた石炭灰中のアルカリ濃度から煤塵中のアルカリ濃度を求めた。また、ＳＯ₃減少によるアルカリ消費量は、エアヒータ３の入り口のＳＯ₃濃度から、乾式のＥＰ５出口のＳＯ₃濃度を引いた数値（ＳＯ₃の除去量）から求めた。なお、この入り口ＳＯ₃濃度と出口ＳＯ₃濃度は、後述する図６より、エアヒータ３の入り口のＳＯ₂濃度とＧＧＨ熱回収部４出口の排ガス温度から求まる。

そして、この条件（灰中のアルカリ濃度が−０．２ｍｍｏｌ／ｇ）の時に、スートブロアを使用して約４時間後のＧＧＨ熱回収部の伝熱管表面の状態は、図３（ａ）に示すように、伝熱管表面のフィン間に灰がぎっしりと詰まっていた。この条件でスートブロアによる清掃をした後は、外見上は灰が除去されてＧＧＨ熱回収部の伝熱管表面が初期状態に戻ったように見えたが、伝熱係数αは僅かに低下したことから、一部、灰が付着したままになっていると考えられる。

一方、排ガス処理装置の運転の途中でエアヒータ３の入り口にアルカリ（カルシウム系の添加剤、石灰石、消石灰など）を添加し、灰中のアルカリ濃度が１．２ｍｍｏｌ／ｇとなるように運転した場合、スートブロアによる清掃後４時間を経過しても伝熱係数αは低下せず、図３（ｂ）に示すように、ＧＧＨ熱回収部の伝熱管の外見上も灰の付着は見られなかった。

さらに、灰分濃度及び灰中アルカリ濃度の異なる各種石炭による各種試験を実施して、スートブロアによる清掃直後から最初の１時間における灰中のアルカリ濃度と伝熱係数αの変化量（低下速度）との関係を図４に示す。
灰中のアルカリ濃度が−０．２ｍｍｏｌ／ｇ〜１．２ｍｍｏｌ／ｇの範囲で、アルカリ濃度を増加させると伝熱係数αの低下速度は小さくなり、アルカリ濃度が０．８ｍｍｏｌ／ｇ以上では伝熱係数αは低下速度がゼロになって低下しなくなる。

すなわち、灰中のアルカリ濃度が０．８ｍｍｏｌ／ｇ以上では、スートブロアによる清掃を行わなくても、ＧＧＨ熱回収部の伝熱管には灰は付着しないということである。
このように、伝熱管入り口の媒体温度、伝熱管出口の媒体温度、ＧＧＨ熱回収部入り口の排ガス温度及びＧＧＨ熱回収部出口の排ガス温度を監視して、伝熱係数αの変化を見ながら、その値の変化に応じてアルカリの供給を行うことで、伝熱管のフィンへの灰の付着を防止できる。

なお、スートブロアの清掃により伝熱係数αが初期値へ戻る条件は、図４より、伝熱係数αの低下速度が０．０７以下、灰中のアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上の条件のときであった。したがって、スートブロアで灰を除去できる、灰中のアルカリ濃度をゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上とする排ガス処理装置の運用が好ましいと言える。

したがって、請求項１又は請求項６記載の発明によれば、灰中のアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上になるように排ガス中にアルカリを供給することで、熱回収部の伝熱管の清掃により伝熱係数αが初期値へ戻るため、効率よく灰を除去できる。
また、請求項２又は請求項７記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項６記載の発明の作用に加えて、伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリを供給することで、熱回収部の回収率の低下を防止して、熱回収部の伝熱管への灰の付着を防止できる。

更に、請求項３又は請求項８記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項６記載の発明の作用に加えて、熱回収部の排ガス入り口温度、熱回収部の排ガス出口温度、伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリを供給することで、伝熱係数αの変化が分かるため、きめ細かなアルカリの供給制御により熱回収部の伝熱管への灰の付着を防止できる。

そして、請求項４又は請求項９記載の発明によれば、上記請求項２又は請求項７記載の発明の作用に加えて、熱回収部の伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてスートブロアにより伝熱管群を清掃することで、清掃効率が良くなる。
更に、請求項５又は請求項１０記載の発明によれば、上記請求項３又は請求項８記載の発明の作用に加えて、熱回収部の排ガス入り口温度、熱回収部の排ガス出口温度、伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリの供給量及びスートブロアにより伝熱管群を清掃する周期を調整することで、最適な量のアルカリ供給と最適な周期によるスートブロアの清掃を行うことが可能となる。

本発明によれば、熱回収部におけるフライアッシュの付着を防止して、ランニングコストを増大させることなく熱回収効率を維持し、熱回収部の伝熱管の閉塞を防止することができる。
請求項１又は請求項６記載の発明によれば、灰中のアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上になるように排ガス中にアルカリを供給することで、熱回収部の伝熱管に堆積した灰を効率よく除去できる。

更に、請求項２又は請求項７記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項６記載の発明の効果に加えて、熱回収部の回収率の低下を防止して、熱回収部の伝熱管への灰の付着を防止できる。
また、請求項３又は請求項８記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項６記載の発明の効果に加えて、きめ細かなアルカリの供給制御により熱回収部の伝熱管への灰の付着を防止できる。

そして、請求項４又は請求項９記載の発明によれば、上記請求項２又は請求項７記載の発明の効果に加えて、スートブロアにより伝熱管群を清掃する清掃効率が向上する。
更に、請求項５又は請求項１０記載の発明によれば、上記請求項３又は請求項８記載の発明の効果に加えて、最適な量のアルカリ供給と最適な周期によるスートブロアの清掃を行うことが可能となる。

排ガス処理装置の運転条件を変化させたときのＧＧＨ熱回収部の排ガス入り口温度及びＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度と伝熱係数の経時変化を示した図である。各炭種別に排ガス温度とフライアッシュ中のアルカリ濃度との関係を示した図である。ＧＧＨ熱回収部の伝熱管への灰の付着状況を示した図である。図３（ａ）は図１中のＡの時点における伝熱管表面の外観写真であり、図３（ｂ）は図１中のＢの時点における伝熱管表面の外観写真である。灰中のアルカリ濃度と伝熱係数の変化量（低下速度）との関係を示した図である。本発明の一実施形態の排ガス処理装置の全体構成図である（実施例１）。ＧＧＨ熱回収部の排ガス出口温度とＳＯ₃濃度との関係を示した図である。本発明の他の実施形態の排ガス処理装置の全体構成図である（実施例２）。本発明の他の実施形態の排ガス処理装置の全体構成図である（実施例３）。本発明の他の実施形態の排ガス処理装置のスートブロア起動装置周辺を示した図である（実施例４）。本発明の他の実施形態の排ガス処理装置のスートブロア起動装置周辺を示した図である（実施例５）。本発明の一実施形態の排ガス処理装置の運転条件と運転コストとの関係を示した図である。従来の微粉炭焚きボイラの排ガス処理装置の全体構成図である。排ガス処理装置のＧＧＨ熱回収部内の模式図である。各炭種別に排ガス温度とフライアッシュ中のアルカリ濃度との関係を示した図である。

以下に、本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施例１を、図５を用いて説明する。図５に示す排ガス処理装置は、図１２に示す従来の排ガス処理装置とは、アルカリ供給装置１８、制御装置２０、煤塵濃度計２１、ＳＯ₂計２２などを設けた点で異なる。なお、測定条件等は特に断りがないかぎり、他の実施例においても同様とした。

ボイラ火炉１で微粉炭の燃焼により発生した高温排ガスは、ボイラ火炉１の出口付近では１２００〜１３００℃となり、それ以降の後部伝熱部では４００℃程度にまで冷却される。その後、脱硝装置２において脱硝触媒により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が除去されて、無水硫酸の露点以上で運転されるエアヒータ３及びガス−ガスヒータ（ＧＧＨ）熱回収部４を経由してさらに冷却されて、乾式の電気集塵機（ＥＰ）５において大部分のフライアッシュが除去される。

石炭（図２のＢ炭）に含まれる硫黄分は３．５％（重量％）、排ガス中のＳＯ₃濃度は、ＳＯ₂計２２の測定値３０００ｐｐｍより、ＳＯ₃の変換率を３％として求めた値で９０ｐｐｍであり、実測値も同等であった。図６には、図５の装置によりＢ炭を使用した場合のＧＧＨ熱回収部４の排ガス出口温度とＳＯ₃濃度との関係を示す。図６によれば、ＧＧＨ熱回収部４の排ガス出口温度が１００℃以下ではＳＯ₃の出口濃度が１ｐｐｍ以下となる。したがって、図５のＧＧＨ熱回収部４において排ガス温度を１６０℃から９０℃に下げることにより、ガス状のＳＯ₃を凝縮させてフライアッシュに付着させることによって、乾式のＥＰ５においてＳＯ₃をフライアッシュと共に除去することができる。

灰（煤塵）中のアルカリ濃度は次式（５）により求め、他の実施例においても同様とした。
灰中のアルカリ濃度＝煤塵濃度×アルカリ成分（重量％）−ＳＯ₃減少によるアルカリ消費量（５）
乾式のＥＰ５の入り口に設けた煤塵濃度計２１により排ガス中の煤塵濃度を測定し、予め求めておいた石炭灰中のアルカリ濃度から煤塵中のアルカリ濃度を求めた。また、ＳＯ₃減少によるアルカリ消費量は、エアヒータ３の入り口のＳＯ₃濃度から乾式のＥＰ５出口のＳＯ₃濃度を引いた数値（ＳＯ₃の除去量）から求めた。なお、図６の入り口ＳＯ₃濃度はエアヒータ３の入り口ＳＯ₃濃度に相当し、図６の出口ＳＯ₃濃度は乾式のＥＰ５出口ＳＯ₃濃度に相当する。図６から、ＳＯ₃の除去量は、エアヒータ３の入り口に設けたＳＯ₂計２２の測定値とＧＧＨ熱回収部４の排ガス出口に設けた温度計２７の測定値から求められる。そして、この時（図１の５時間から１４時間）の灰中のアルカリ濃度は−０．０８ｍｍｏｌ／ｇであった。

そして、このアルカリ濃度（−０．０８ｍｍｏｌ／ｇ）では、フライアッシュはＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４へ堆積し、図４の結果から、４時間に一度程度のスートブロア清掃では堆積灰を完全に除去できないことが予想されたので、制御装置２０によってアルカリ供給装置１８からの石灰石（ＣａＣＯ₃）の供給量を調整、制御し、スートブロアで付着灰を完全に除去できるようにフライアッシュ中のアルカリ濃度（灰中のアルカリ濃度）が０．５ｍｍｏｌ／ｇになるように、安価な石灰石（粉体）を連続的に供給した。

そして、石灰石の供給後はスートブロア１６による清掃により、伝熱管１４の堆積灰が除去されたことが目視及び伝熱係数αの回復値より確認できた。
なお、灰中のアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上になるように、アルカリ供給装置１８からの石灰石の供給量を制御装置２０によって調整、制御すれば、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の清掃により伝熱係数αが初期値へ戻るため、ゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ）以上の運用としても良い。

本実施例１により、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４にフライアッシュが堆積することを防止できるため、堆積灰の除去手段としてスートブロアを使用する場合は、他の段（ガス流れに対し、ＧＧＨ熱回収部４の管群１５数段ごとに対してスートブロアが設置されている他の段）に比べてその噴射圧を増大させたり、噴射頻度を上げたりする必要がなくなる。したがって、灰除去手段の強力化に関わるユーティリティを低く抑えることができるだけでなく、強力で頻繁な灰除去による伝熱管１４の磨耗も軽減することが可能となる。

以上のことから、本実施例１ではＧＧＨ熱回収部４において、ランニングコストを増大させることなく熱回収効率を維持して、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の閉塞を防止することができる。
なお、アルカリ成分として、ＳＯ₃除去剤として通常使われるライムに比べて安価な石灰石を使用したが、アルカリ成分を供給する目的はＳＯ₃の除去ではなく、灰中のアルカリ濃度の保持に有るため、安価なアルカリ剤の利用で問題ない。また、石灰石（ＣａＣＯ₃）に限らず、カルシウム系の添加剤であれば、例えば消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）、生石灰（ＣａＯ）などでも良い。他の実施例においても同様である。

本発明の他の実施例（実施例２）を、図７を用いて説明する。図７に示す排ガス処理装置は、図５に示す排ガス処理装置とは、伝熱管１４に供給される媒体の温度差（入り口と出口の温度差）によりアルカリ供給装置１８からのアルカリ供給量を制御装置２０によって調整、制御する点で異なる。

ボイラ火炉１で微粉炭の燃焼により発生した高温排ガスは、ボイラ火炉１の出口付近では１２００〜１３００℃となり、それ以降の後部伝熱部では４００℃程度にまで冷却される。その後、脱硝装置２において脱硝触媒により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が除去されて、無水硫酸の露点以上で運転されるエアヒータ３及びガス−ガスヒータ（ＧＧＨ）熱回収部４を経由してさらに冷却されて、乾式の電気集塵機（ＥＰ）５において大部分のフライアッシュが除去される。次に、排ガスは湿式脱硫装置６に導入されて、排ガス中の硫黄酸化物（主にＳＯ₂）が除去される。そして、湿式脱硫装置６から排出された排ガスは、煙突８から大気へ排出される。乾式のＥＰ５と湿式脱硫装置６との間の排ガス流路及び湿式脱硫装置６と煙突８との間の排ガス流路には、循環ファン７が設けられている。

排ガス中のＳＯ₃濃度は、ＳＯ₂計２２の測定値３０００ｐｐｍより、ＳＯ₃の変換率を３％として求めた値で９０ｐｐｍであり、実測値も同等であった。図７のＧＧＨ熱回収部４において排ガス温度を１６０℃から９０℃に下げることにより、ガス状のＳＯ₃を凝縮させてフライアッシュに付着させることによって、乾式のＥＰ５においてＳＯ₃をフライアッシュと共に除去することができる。乾式のＥＰ５の出口のＳＯ₃濃度は図６に示すＧＧＨシステムにより、０．９ｐｐｍであった。図６によれば、ＧＧＨ熱回収部４の排ガス出口温度が１００℃以下ではＳＯ₃の出口濃度が１ｐｐｍ以下となる。したがって、排ガス中のＳＯ₃の９９％が除去されたことがわかる。
一方、乾式のＥＰ５の入り口の煤塵濃度は煤塵濃度計２１により求め、灰中のアルカリ濃度を実施例１と同様に求めたところ、−０．０８ｍｍｏｌ／ｇであった。

そして、排ガス処理装置の運転中４時間ごとに一度スートブロア１６によりＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の堆積灰を清掃した。しかし、伝熱管１４に供給される媒体の温度差（入り口と出口の温度差）を温度計２７（図９）により計測したところ、運転の継続と共に、その温度差が小さくなっていき、熱回収量の低下が認められた。そこで、伝熱管１４に供給される媒体の温度差を監視して１２時間ごとに２時間アルカリを供給し（１２時間の運転時間に２時間の供給時間が含まれる）、また、具体的な運用方法として、伝熱管１４に供給される媒体の入り口と出口の温度差が初期値を保持するように、アルカリを供給した。また、アルカリ濃度は０〜０．８ｍｍｏｌ／ｇで十分であるが、本実施例では安全を期するため、０〜０．８ｍｍｏｌ／ｇの中間値に対して若干多めに、具体的には灰中のアルカリ濃度が０．５ｍｍｏｌ／ｇになるように、安価な石灰石を供給した。石灰石の供給後はスートブロア１６による清掃により、伝熱管１４入り口の媒体と伝熱管１４出口の媒体の温度差が初期値に回復し、伝熱管１４への堆積灰が除去されたことが目視及び伝熱係数αの回復値より確認できた。

本実施例２によっても、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４にフライアッシュが堆積することを防止できるため、堆積灰の除去手段としてスートブロアを使用する場合は、他の段に比べてその噴射圧を増大させたり、噴射頻度を上げたりする必要がなくなる。したがって、灰除去手段の強力化に関わるユーティリティを低く抑えることができるだけでなく、強力で頻繁な灰除去による伝熱管１４の磨耗も軽減することが可能となる。

以上のことから、本実施例２ではＧＧＨ熱回収部４において、ランニングコストを増大させることなく熱回収効率を維持して、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の閉塞を防止することができる。
なお、アルカリ成分として、ＳＯ₃除去剤として通常使われるライムに比べて安価な石灰石を使用したが、アルカリ成分を供給する目的はＳＯ₃の除去ではなく、灰中のアルカリ濃度の保持に有るため、安価なアルカリ剤の利用で問題ない。

本発明の他の実施例（実施例３）を、図８を用いて説明する。図８に示す排ガス処理装置は、図５に示す排ガス処理装置とは、伝熱管１４に供給される媒体の温度差（入り口と出口の温度差）とＧＧＨ熱回収部４の入り口の排ガス温度及びＧＧＨ熱回収部４の出口の排ガス温度によりアルカリ供給装置１８からのアルカリ供給量を制御装置２０によって調整、制御する点で異なる。

石炭に含まれる硫黄分は３．５％（重量％）、排ガス中のＳＯ₃濃度は、ＳＯ₂計２２の測定値３０００ｐｐｍより、ＳＯ₃の変換率を３％として求めた値で９０ｐｐｍであり、実測値も同等であった。図８のＧＧＨ熱回収部４において排ガス温度を１６０℃から９０℃に下げることにより、ガス状のＳＯ₃を凝縮させてフライアッシュに付着させることによって、乾式のＥＰ５においてＳＯ₃をフライアッシュと共に除去することができる。乾式のＥＰ５の出口のＳＯ₃濃度は図６に示すＧＧＨシステムにより、０．９ｐｐｍであった。図６によれば、ＧＧＨ熱回収部４の排ガス出口温度が１００℃以下ではＳＯ₃の出口濃度が１ｐｐｍ以下となる。したがって、排ガス中のＳＯ₃の９９％が除去されたことがわかる。

一方、乾式のＥＰ５の入り口の煤塵濃度は煤塵濃度計２１により求め、灰中のアルカリ濃度を実施例１と同様に求めた。この時（図１の５時間から１４時間）の灰中のアルカリ濃度は−０．０８ｍｍｏｌ／ｇであった。
このアルカリ濃度（−０．０８ｍｍｏｌ／ｇ）ではフライアッシュはＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４へ堆積し、図４の結果から、４時間に一度程度のスートブロア清掃では堆積灰を完全に除去できないことが予想されたので、アルカリ供給装置１８によりフライアッシュ中のアルカリ濃度（灰中のアルカリ濃度）が０．５ｍｍｏｌ／ｇになるように、安価な石灰石（粉体）を連続的に供給した。

このとき伝熱管１４の入り口の媒体温度、伝熱管１４の出口の媒体温度、ＧＧＨ熱回収部４の入り口の排ガス温度及びＧＧＨ熱回収部４の出口の排ガス温度を温度計２７（図１０）により計測して制御装置２０によって監視し、これらの値から算出される伝熱係数αの変化を見ながら、その値の変化に応じてアルカリを供給した。具体的には、伝熱係数αが初期値に回復するようにアルカリを供給した。この時の伝熱係数αの低下速度は１時間で５％程度であった。

石灰石の供給後はスートブロア１６による清掃により伝熱管１４入り口の媒体と伝熱管１４出口の媒体の温度差は初期値に回復し、伝熱管１４の堆積灰が除去されたことが目視及び伝熱係数αの回復値より確認できた。
本実施例３によっても、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４にフライアッシュが堆積することを防止できるため、堆積灰の除去手段としてスートブロアを使用する場合は、他の段に比べてその噴射圧を増大させたり、噴射頻度を上げたりする必要がなくなる。したがって、灰除去手段の強力化に関わるユーティリティを低く抑えることができるだけでなく、強力で頻繁な灰除去による伝熱管１４の磨耗も軽減することが可能となる。

以上のことから、本実施例３ではＧＧＨ熱回収部４において、ランニングコストを増大させることなく熱回収効率を維持して、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の閉塞を防止することができる。
なお、アルカリ成分として、ＳＯ₃除去剤として通常使われるライムに比べて安価な石灰石を使用したが、アルカリ成分を供給する目的はＳＯ₃の除去ではなく、灰中のアルカリ濃度の保持に有るため、安価なアルカリ剤の利用で問題ない。

本発明の他の実施例（実施例４）は、図７に示す排ガス処理装置を用いる点で実施例２と同様であるが、更に、図９に示すように、スートブロア１６の起動装置２５が伝熱管１４に供給される媒体の温度差に基づいて制御装置２０により制御される場合を示したものである。

石炭に含まれる硫黄分は３．５％（重量％）、排ガス中のＳＯ₃濃度は、ＳＯ₂計２２の測定値３０００ｐｐｍより、ＳＯ₃の変換率を３％として求めた値で９０ｐｐｍであり、実測値も同等であった。図１２のＧＧＨ熱回収部４において排ガス温度を１６０℃から９０℃に下げることにより、ガス状のＳＯ₃を凝縮させてフライアッシュに付着させることによって、乾式のＥＰ５においてＳＯ₃をフライアッシュと共に除去することができる。乾式のＥＰ５の出口のＳＯ₃濃度は図６に示すＧＧＨシステムにより、０．９ｐｐｍであった。図６によれば、ＧＧＨ熱回収部４の排ガス出口温度が１００℃以下ではＳＯ₃の出口濃度が１ｐｐｍ以下となる。したがって、排ガス中のＳＯ₃の９９％が除去されたことがわかる。

一方、乾式のＥＰ５の入り口の煤塵濃度は煤塵濃度計２１により求め、灰中のアルカリ濃度を実施例１と同様に求めた。この時（図１の５時間から１４時間）の灰中のアルカリ濃度は−０．０８ｍｍｏｌ／ｇであった。
そして、排ガス処理装置の運転中４時間ごとに一度スートブロア１６によりＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の堆積灰を清掃した。しかし、伝熱管１４に供給される媒体の温度差（入り口と出口の温度差）を温度計２７（図９）により計測したところ、運転の継続と共に、その温度差が小さくなっていき、熱回収量の低下が認められた。

そこで、伝熱管１４に供給される媒体の温度差を監視して、実施例２と同様に、１２時間ごとに２時間アルカリを供給し、灰中のアルカリ濃度が０．５ｍｍｏｌ／ｇになるように、安価な石灰石を供給した。石灰石の供給後は８時間に一度、制御装置２０によりスートブロア起動装置２５を起動させてスートブロア１６による清掃を行った。
その結果、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４で入り口と出口の媒体の温度差は初期値に回復し、伝熱管１４への堆積灰が除去されたことが、目視及び伝熱係数αの回復値より確認できた。そして、灰中のアルカリ濃度を０．５ｍｍｏｌ／ｇとした場合は、８時間に一度とスートブロア１６による清掃の頻度を少なくしても、ＧＧＨ熱回収部４の性能が得られた。

本実施例４によっても、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４にフライアッシュが堆積することを防止できるため、堆積灰の除去手段としてスートブロアを使用する場合は、他の段に比べてその噴射圧を増大させたり、噴射頻度を上げたりする必要がなくなる。したがって、灰除去手段の強力化に関わるユーティリティを低く抑えることができるだけでなく、強力で頻繁な灰除去による伝熱管１４の磨耗も軽減することが可能となる。

以上のことから、本実施例４ではＧＧＨ熱回収部４において、ランニングコストを増大させることなく熱回収効率を維持して、ＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の閉塞を防止することができる。
なお、アルカリ成分として、ＳＯ₃除去剤として通常使われるライムに比べて安価な石灰石を使用したが、アルカリ成分を供給する目的はＳＯ₃の除去ではなく、灰中のアルカリ濃度の保持に有るため、安価なアルカリ剤の利用で問題ない。

前述の実施例３において、伝熱係数αの変化を見ながらアルカリの供給量及びスートブロア１６による清掃の周期を調整して運転した。具体的には、アルカリの添加なしの場合、１回／４時間（ｈ）の周期のスートブロア１６によるＧＧＨ熱回収部４の伝熱管１４の清掃では付着灰が完全に除去されず、スートブロア１６による清掃の周期を１回／３時間（ｈ）に短縮することで、伝熱係数αの回復を図った。一方、灰中のアルカリ濃度が０ｍｍｏｌ／ｇとなるようにアルカリを添加することで、１回／４時間（ｈ）のスートブロア１６による清掃の周期で伝熱係数αは初期値に回復した。

すなわち、本実施例は、図１０に示すように、スートブロア１６の起動装置２５が伝熱管１４の入り口の媒体温度、伝熱管１４の出口の媒体温度、ＧＧＨ熱回収部４の入り口の排ガス温度及びＧＧＨ熱回収部４の出口の排ガス温度等に基づいて制御装置２０により制御される場合を示したものである。

また、図１１には、スートブロアによる蒸気消費に伴うコスト及びアルカリ添加によるコストの変化を示す。なお、縦軸の運転コストの１００はスートブロアによる清掃によって付着灰が除去される場合の蒸気コスト（１回／４時間（ｈ）の場合）を示している。
図１１に示すように、添加するアルカリの供給量を灰中のアルカリ濃度が０．８ｍｍｏｌ／ｇになるように運転及び清掃を行えば、運転コストが最小になり、更に安定して運転することが出来た。一方、アルカリ濃度がゼロｍｍｏｌ／ｇ以下の場合は周期が短くなるので、蒸気コストが上がってしまう。なお、これは運転条件の一例であり、蒸気消費に伴うコスト及びアルカリの単価によって最適な運転条件は変化する。

本発明によれば、石炭焚きボイラの排ガス処理装置及び排ガス処理装置の運転方法に限らず、他の燃焼装置やその運転方法においても利用可能性がある。

１ボイラ火炉
２脱硝装置
３エアヒータ
４ＧＧＨ（ガスガスヒータ）熱回収部
５乾式のＥＰ（電気集塵機）
６湿式脱硫装置
７ファン
８煙突
１０ＧＧＨ灰抜き出しライン
１２ＥＰ灰抜き出しライン
１４伝熱管
１５管群
１６スートブロア
１８アルカリ供給装置
２０制御装置
２１煤塵濃度計
２２ＳＯ₂計
２５スートブロア起動装置
２７温度計

Claims

石炭を燃料とした燃焼ボイラを含む燃焼装置と、該燃焼装置の出口から発生する排ガスを導入して該排ガスの温度を無水硫酸の露点以下に下げるための熱媒体を通す伝熱管群を備えた熱回収部と、該熱回収部出口の排ガス中の媒塵を除去する集塵装置とを設けた排ガス処理装置において、
前記集塵装置の入り口に排ガス中の煤塵濃度を測定する煤塵濃度測定装置を設け、
前記熱回収部の前流側に排ガス中のＳＯ₂濃度を測定するＳＯ₂測定装置を設け、
前記熱回収部の前流側に排ガス中のアルカリ濃度を調整するためにアルカリを供給するアルカリ供給装置を設け、
前記熱回収部の出口に排ガス温度を測定するための排ガス温度計を設け、
前記煤塵濃度測定装置により測定された煤塵濃度に基づいて煤塵中のアルカリ濃度を求めると共に、前記ＳＯ₂測定装置により測定されるＳＯ₂濃度と前記排ガス温度計により測定される熱回収部の出口温度に基づいて排ガス中の除去されたＳＯ₃濃度及びＳＯ₃の除去により消費されたアルカリ濃度を求め、前記煤塵中のアルカリ濃度から前記消費されたアルカリ濃度を差し引いたアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ)以上になるように前記アルカリ供給装置によりアルカリを供給する制御を行う制御装置を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
前記伝熱管の熱媒体の入り口と伝熱管の熱媒体の出口に熱媒体の温度を測定するための熱媒体温度計を設け、
前記制御装置は、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じて前記アルカリ供給装置によりアルカリを供給する制御を行う機能を有することを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
前記伝熱管の熱媒体の入り口と伝熱管の熱媒体の出口に熱媒体の温度を測定するための熱媒体温度計を設け、
熱回収部の入り口に排ガス温度を測定するための排ガス温度計を設け、
前記制御装置は、前記排ガス温度計により測定された熱回収部の入り口温度、熱回収部の出口温度、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じて前記アルカリ供給装置によりアルカリを供給する制御を行う機能を有することを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
前記熱回収部の伝熱管群を清掃するためのスートブロアを設け、
前記制御装置は、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてスートブロアにより伝熱管群を清掃する制御を行う機能を有することを特徴とする請求項２記載の排ガス処理装置。
前記熱回収部の伝熱管群を清掃するためのスートブロアを設け、
前記制御装置は、前記排ガス温度計により測定された熱回収部の入り口温度、熱回収部の出口温度、前記熱媒体温度計により測定された伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じて前記アルカリ供給装置により供給するアルカリの供給量及びスートブロアにより伝熱管群を清掃する周期を調整する制御を行う機能を有することを特徴とする請求項３記載の排ガス処理装置。
石炭を燃料とした燃焼ボイラを含む燃焼装置と、該燃焼装置の出口から発生する排ガスを導入して該排ガスの温度を無水硫酸の露点以下に下げるための熱媒体を通す伝熱管群を備えた熱回収部と、該熱回収部出口の排ガス中の媒塵を除去する集塵装置とを設けた排ガス処理装置の運転方法において、
集塵装置の入り口の排ガス中の媒塵濃度を測定し、該測定した排ガス中の媒塵濃度に基づいて煤塵中のアルカリ濃度を求めると共に、熱回収部の前流側の排ガス中のＳＯ₂濃度と熱回収部の排ガス出口温度に基づいて排ガス中の除去されたＳＯ₃濃度及びＳＯ₃の除去により消費されたアルカリ濃度を求め、前記煤塵中のアルカリ濃度からＳＯ₃除去により消費されたアルカリ濃度を差し引いたアルカリ濃度がゼロ（ｍｍｏｌ／ｇ)以上になるように熱回収部の前流側の排ガス中にアルカリを供給することを特徴とする排ガス処理装置の運転方法。
前記熱回収部の伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリを供給することを特徴とする請求項６記載の排ガス処理装置の運転方法。
前記熱回収部の排ガス入り口温度、熱回収部の排ガス出口温度、前記伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリを供給することを特徴とする請求項６記載の排ガス処理装置の運転方法。
前記熱回収部の伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてスートブロアにより伝熱管群を清掃することを特徴とする請求項７記載の排ガス処理装置の運転方法。
前記熱回収部の排ガス入り口温度、熱回収部の排ガス出口温度、前記伝熱管の熱媒体の入り口温度及び伝熱管の熱媒体の出口温度を監視し、それらの値の変化に応じてアルカリの供給量及びスートブロアにより伝熱管群を清掃する周期を調整することを特徴とする請求項８記載の排ガス処理装置の運転方法。