JP2014091080A - Boiler system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラシステムに関する。 The present invention relates to a boiler system.
工場、ホテル、病院、学校などの施設に温水、蒸気、熱、電気などを供給するためにボイラが使用されている。ボイラでは、燃料を燃焼させて生じる熱により水を加熱するため、二酸化炭素、窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）などを含む排気ガスが排出される。
排気ガスに含まれるＮＯxやＳＯxは、光化学スモッグや酸性雨などの原因となり、環境負荷を低減するために排気ガス中から除去することが望まれている。
Boilers are used to supply hot water, steam, heat, electricity, etc. to facilities such as factories, hotels, hospitals, and schools. In the boiler, since water is heated by heat generated by burning fuel, exhaust gas containing carbon dioxide, nitrogen oxide (NO x ), sulfur oxide (SO x ), and the like is discharged.
NO x and SO x contained in the exhaust gas cause photochemical smog and acid rain, and it is desired to be removed from the exhaust gas in order to reduce environmental load.
排気ガスに含まれるＮＯxを低減させる方法として、燃焼方式、触媒方式、選択触媒還元方式（ＳＣＲ）、アンモニア噴射方式などが知られている。そのような方法の中で注目を集めているのが、プラズマ・ケミカルハイブリッド法である。この方法は、排気ガス中にオゾンガスを供給し、前記排気ガス中のＮＯをオゾンガスによりＮＯ2に酸化する。このＮＯ2を含む排気ガスをＮａ2ＳＯ3、Ｎａ2ＳおよびＮａ2Ｓ2Ｏ3などの化合物を含む還元剤水溶液と接触させることにより、ＮＯ2を窒素ガスに還元して排気ガス中からＮＯxを除去する（例えば、特許文献１〜４参照）。
排気ガスに含まれるＳＯxの量は、脱硫した燃料などの硫黄を含まない燃料を用いることにより低減することができる。
As a method for reducing NO x contained in exhaust gas, a combustion method, a catalyst method, a selective catalyst reduction method (SCR), an ammonia injection method, and the like are known. Among such methods, the plasma-chemical hybrid method is attracting attention. In this method, ozone gas is supplied into the exhaust gas, and NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the ozone gas. By contacting the exhaust gas containing NO 2 with a reducing agent aqueous solution containing a compound such as Na 2 SO 3 , Na 2 S and Na 2 S 2 O 3 , NO 2 is reduced to nitrogen gas to reduce the exhaust gas from the exhaust gas. NO x is removed (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
The amount of SO x contained in the exhaust gas can be reduced by using a fuel that does not contain sulfur, such as desulfurized fuel.
しかし、脱硫燃料をボイラ燃料に用いるとコストが増加するという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、温水や蒸気などの供給コストを低減することができる重油、廃食油、魚油、米ぬか油などを燃料として、排気ガス中からＮＯxおよびＳＯxを除去することができるボイラシステムを提供する。
However, when desulfurized fuel is used as boiler fuel, there is a problem that costs increase.
The present invention has been made in view of such circumstances, and NO x from exhaust gas using heavy oil, waste cooking oil, fish oil, rice bran oil or the like that can reduce the supply cost of hot water or steam as fuel. and provides a boiler system capable of removing SO x.
本発明は、燃料を燃焼させＮＯxおよびＳＯxを含む排気ガスを排出するボイラと、前記排気ガス中のＮＯxおよびＳＯxを除去する排気ガス処理部とを備え、前記排気ガス処理部は、前記ボイラから排出された排気ガスに含まれるＮＯをＮＯ2へと酸化するオゾンガスを排気ガス中に供給するオゾンガス供給部と、前記オゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスを洗浄液により洗浄する排気ガス洗浄部とを備え、前記洗浄液は、水またはアルカリ性水溶液であり、前記排気ガス洗浄部は、前記洗浄液にＳＯxが吸収され生成するＳＯ3 2-によりＮＯ2を還元させ、排気ガス中のＮＯ2およびＳＯxを除去することを特徴とするボイラシステムを提供する。 The present invention includes a boiler for discharging exhaust gas including NO x and SO x by combusting fuel, and an exhaust gas treatment unit for removing NO x and SO x in the exhaust gas, the exhaust gas treatment unit , washing the NO contained in exhaust gas discharged from the boiler and the ozone gas supply unit for supplying ozone gas into the exhaust gas to be oxidized to NO 2, the cleaning liquid exhaust gas containing NO 2 which is oxidized by the ozone gas and an exhaust gas cleaning unit, the cleaning solution is water or an alkaline aqueous solution, the exhaust gas cleaning unit, the cleaning solution is reduced to SO 3 2-by NO 2 which SO x is generated is absorbed in the exhaust gas The boiler system is characterized in that NO 2 and SO x are removed.
本発明によれば、燃料を燃焼させＮＯxおよびＳＯxを含む排気ガスを排出するボイラを備えるため、ボイラ燃料に重油、廃食油、魚油、米ぬか油などを使用して、温水や蒸気などの供給コストの低減を図る。
本発明によれば、前記排気ガス中のＮＯxおよびＳＯxを除去する排気ガス処理部を備え、前記排気ガス処理部は、前記ボイラから排出された排気ガスに含まれるＮＯをＮＯ2へと酸化するオゾンガスを排気ガス中に供給するオゾンガス供給部を備えるため、排気ガスに含まれるＮＯをオゾンガスにより酸化し、水に溶解しやすいＮＯ2に変換することができる。
本発明によれば、前記排気ガス処理部は、前記オゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスを洗浄液により洗浄する排気ガス洗浄部を備え、前記洗浄液は、水またはアルカリ性水溶液であるため、排気ガスに含まれるＳＯxおよびＮＯ2を水又はアルカリ性水溶液に溶解させることができる。また、ＳＯxを水又はアルカリ性水溶液に溶解させることによりSO3 2-を水中又はアルカリ性水溶液中に生じさせることができる。このことにより、水中またはアルカリ性水溶液中においてＮＯ2をSO3 2-により還元し窒素ガスを生じさせることができ、排気ガス中からＮＯx及びＳＯxを除去することができる。
According to the present invention, since a boiler that burns fuel and exhausts exhaust gas containing NO x and SO x is provided, heavy oil, waste cooking oil, fish oil, rice bran oil, or the like is used as the boiler fuel. Reduce supply costs.
According to the present invention, the exhaust gas processing unit for removing NO x and SO x in the exhaust gas is provided, and the exhaust gas processing unit converts NO contained in the exhaust gas discharged from the boiler into NO 2 . Since the ozone gas supply unit that supplies the ozone gas to be oxidized into the exhaust gas is provided, NO contained in the exhaust gas can be oxidized by the ozone gas and converted into NO 2 that is easily dissolved in water.
According to the present invention, the exhaust gas processing unit includes an exhaust gas cleaning unit that cleans exhaust gas containing NO 2 oxidized by the ozone gas with a cleaning liquid, and the cleaning liquid is water or an alkaline aqueous solution. SO x and NO 2 contained in the gas can be dissolved in water or an alkaline aqueous solution. Further, SO 3 2- can be produced in water or an alkaline aqueous solution by dissolving SO x in water or an alkaline aqueous solution. Thus, NO 2 can be reduced with SO 3 2− in water or an alkaline aqueous solution to generate nitrogen gas, and NO x and SO x can be removed from the exhaust gas.
本発明のボイラシステムは、燃料を燃焼させＮＯxおよびＳＯxを含む排気ガスを排出するボイラと、前記排気ガス中のＮＯxおよびＳＯxを除去する排気ガス処理部とを備え、前記排気ガス処理部は、前記ボイラから排出された排気ガスに含まれるＮＯをＮＯ2へと酸化するオゾンガスを排気ガス中に供給するオゾンガス供給部と、前記オゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスを洗浄液により洗浄する排気ガス洗浄部とを備え、前記洗浄液は、水またはアルカリ性水溶液であり、前記排気ガス洗浄部は、前記洗浄液にＳＯxが吸収され生成するＳＯ3 2-によりＮＯ2を還元することにより排気ガス中のＮＯ2およびＳＯxを除去することを特徴とする。 Boiler system of the present invention includes a boiler for discharging exhaust gas including NO x and SO x by combusting fuel, and an exhaust gas treatment unit for removing NO x and SO x in the exhaust gas, the exhaust gas processing unit, the cleaning liquid and the ozone gas supply unit for supplying ozone gas into the exhaust gas to oxidize and the NO contained in the exhaust gas discharged into NO 2, the exhaust gas containing NO 2 which is oxidized by the ozone gas from the boiler and an exhaust gas cleaning unit for cleaning by the cleaning liquid is water or an alkaline aqueous solution, the exhaust gas cleaning unit, reducing the SO 3 2-by NO 2 which SO x is generated is absorbed in the cleaning solution To remove NO 2 and SO x in the exhaust gas.
本発明のボイラシステムにおいて、前記排気ガス洗浄部は、充填部と、洗浄液循環部とを備え、前記充填部は、筒状であり、内部に充填された充填材を有し、かつ、前記充填材の表面上を前記洗浄液が流れるように設けられ、かつ、前記排気ガスが前記充填材の間の空間を流れるように設けられ、前記洗浄液循環部は、前記充填部を流れた後の洗浄液が再び前記充填部を流れるように設けられ、前記洗浄液は、排気ガス中のＮＯ2を還元する還元剤を含むアルカリ性水溶液であり、前記洗浄液中に前記還元剤を供給する還元剤供給部をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、充填部において排気ガスと洗浄液とを気液接触させることができ、洗浄液に含まれる還元剤と排気ガス中のＳＯxから発生させたSO3 2-との両方により排気ガスに含まれるＮＯ2を除去することができる。このことにより、洗浄液に供給する還元剤の量を少なくすることができる。また、還元剤供給部により還元剤を洗浄液に供給することができる。
In the boiler system of the present invention, the exhaust gas cleaning section includes a filling section and a cleaning liquid circulation section, the filling section is cylindrical, has a filling material filled therein, and the filling The cleaning liquid is provided on the surface of the material, and the exhaust gas is provided so as to flow in the space between the fillers. The cleaning liquid is an alkaline aqueous solution containing a reducing agent that reduces NO 2 in the exhaust gas, and further includes a reducing agent supply unit that supplies the reducing agent to the cleaning liquid. It is preferable.
According to such a configuration, the exhaust gas and the cleaning liquid can be brought into gas-liquid contact in the filling portion, and both by the reducing agent contained in the cleaning liquid and SO 3 2- generated from SO x in the exhaust gas. NO 2 contained in the exhaust gas can be removed. As a result, the amount of reducing agent supplied to the cleaning liquid can be reduced. In addition, the reducing agent can be supplied to the cleaning liquid by the reducing agent supply unit.
本発明のボイラシステムにおいて、前記還元剤供給部は、前記燃料の種類に応じて前記洗浄液中への前記還元剤の供給量を調節できるように設けらるのが好ましい。
排気ガス中のＳＯxから生じるSO3 2-の量は燃料の種類により異なるため、含硫量が多い燃料を用いた場合には還元剤の供給量を少なくすることができ、含硫量が少ない燃料の場合には還元剤の供給量を多くする。このように還元剤の供給量を調節することにより、還元剤を洗浄液に効率的に供給することができる。
本発明のボイラシステムにおいて、制御部をさらに備え、前記還元剤供給部および前記制御部は、前記燃料の種類および前記ボイラに供給される前記燃料の流量に基づき、前記還元剤供給部による前記洗浄液中への前記還元剤の供給量を調節するように設けられるのが好ましい。
排気ガス中のＮＯx濃度およびＳＯx濃度はボイラに供給する燃料の種類および流量により変化するため、このような構成によれば、還元剤を洗浄液に効率的に供給することができる。
In the boiler system of the present invention, it is preferable that the reducing agent supply unit is provided so that the amount of the reducing agent supplied into the cleaning liquid can be adjusted according to the type of the fuel.
Since the amount of SO 3 2- produced from SO x in the exhaust gas varies depending on the type of fuel, when a fuel with a high sulfur content is used, the amount of reducing agent supplied can be reduced and the sulfur content can be reduced. In the case of a small amount of fuel, the supply amount of the reducing agent is increased. Thus, the reducing agent can be efficiently supplied to the cleaning liquid by adjusting the supply amount of the reducing agent.
The boiler system of the present invention further includes a control unit, wherein the reducing agent supply unit and the control unit are based on the type of fuel and the flow rate of the fuel supplied to the boiler, and the cleaning liquid by the reducing agent supply unit. It is preferably provided so as to adjust the supply amount of the reducing agent therein.
Since the NO x concentration and the SO x concentration in the exhaust gas change depending on the type and flow rate of the fuel supplied to the boiler, such a configuration can efficiently supply the reducing agent to the cleaning liquid.
本発明のボイラシステムにおいて、前記燃料は、液体燃料であり、前記制御部は、前記燃料の種類および前記ボイラに供給される前記燃料の流量に基づき排気ガス中のＮＯx濃度を計算するように設けられ、前記還元剤供給部および前記制御部は、前記還元剤供給部による洗浄液中への還元剤の供給量をｙ（mol/h）、前記ボイラに供給される前記燃料の流量をｘ1（L/h）、前記オゾンガスが供給される前の排気ガス中のＮＯx濃度をｘ2（ppm）、前記排気ガス洗浄部により洗浄された排気ガス中のＮＯx濃度をｘ3（ppm）、前記燃料の発熱量をｘ4（J/g）とした場合、還元剤の供給量を（式）ｙ＝1.15531×108×ｘ1 0.7646×ｘ2 0.5660×ｘ3 -0.0134×ｘ4 -1.8802に適合するように調節するように設けられるのが好ましい。
排気ガス中のＮＯx濃度およびＳＯx濃度はボイラに供給される燃料の種類および流量により変化するため、このような構成によれば、還元剤を洗浄液に効率的に供給することができる。
本発明のボイラシステムにおいて、前記燃料は、重油、バイオマス燃料、廃ガス、廃油、石炭、木炭またはこれらの混合物であることが好ましい。
このような構成によれば、ボイラシステムの燃料コストを低減することができる。
In the boiler system of the present invention, the fuel is a liquid fuel, and the control unit calculates the NO x concentration in the exhaust gas based on the type of the fuel and the flow rate of the fuel supplied to the boiler. The reducing agent supply unit and the control unit are provided with y (mol / h) as the supply amount of the reducing agent into the cleaning liquid by the reducing agent supply unit, and x 1 as the flow rate of the fuel supplied to the boiler. (L / h), said concentration of NO x in the exhaust gas before the ozone gas is supplied x 2 (ppm), wherein the concentration of NO x in the cleaned exhaust gas by the exhaust gas cleaning unit x 3 (ppm) In the case where the calorific value of the fuel is x 4 (J / g), the supply amount of the reducing agent is (formula) y = 1.15531 × 10 8 × x 1 0.7646 × x 2 0.5660 × x 3 −0.0134 × x 4 − It is preferably provided to adjust to fit 1.8802 .
Since the NO x concentration and the SO x concentration in the exhaust gas vary depending on the type and flow rate of the fuel supplied to the boiler, according to such a configuration, the reducing agent can be efficiently supplied to the cleaning liquid.
In the boiler system of the present invention, the fuel is preferably heavy oil, biomass fuel, waste gas, waste oil, coal, charcoal, or a mixture thereof.
According to such a configuration, the fuel cost of the boiler system can be reduced.
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configurations shown in the drawings and the following description are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.
ボイラシステムの構成
図１は本実施形態のボイラシステムの概略構成図である。
本実施形態のボイラシステム４０は、燃料を燃焼させＮＯxおよびＳＯxを含む排気ガスを排出するボイラ１と、前記排気ガス中のＮＯxおよびＳＯxを除去する排気ガス処理部３とを備え、排気ガス処理部３は、ボイラ１から排出された排気ガスに含まれるＮＯをＮＯ2へと酸化するオゾンガスを排気ガス中に供給するオゾンガス供給部５と、前記オゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスを洗浄液により洗浄する排気ガス洗浄部７とを備え、前記洗浄液は、水またはアルカリ性水溶液であり、排気ガス洗浄部７は、前記洗浄液にＳＯxが吸収され生成するＳＯ3 2-によりＮＯ2を還元することにより排気ガス中のＮＯ2およびＳＯxを除去することを特徴とする。
以下、本実施形態のボイラシステム４０について説明する。
Configuration of Boiler System FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a boiler system according to this embodiment.
Boiler system 40 of this embodiment includes a boiler 1 for discharging exhaust gas including NO x and SO x by combusting fuel, and an exhaust gas treatment unit 3 to remove NO x and SO x in the exhaust gas , the exhaust gas treatment unit 3, the NO contained in the exhaust gas discharged from the boiler 1 and the ozone gas supply unit 5 for supplying the exhaust gas of ozone to oxidize into NO 2, the NO 2 which is oxidized by the ozone gas And an exhaust gas cleaning section 7 for cleaning the exhaust gas contained therein with a cleaning liquid, wherein the cleaning liquid is water or an alkaline aqueous solution, and the exhaust gas cleaning section 7 is formed by SO 3 2- generated by absorbing SO x into the cleaning liquid. It is characterized in that NO 2 and SO x in the exhaust gas are removed by reducing NO 2 .
Hereinafter, the boiler system 40 of this embodiment is demonstrated.
１．ボイラ
ボイラ１は、燃料を燃焼させて発生する熱により水蒸気を製造するものであれば特に限定されないが、例えば、炉筒煙管ボイラまたは貫流ボイラである。ボイラ１に含まれるバーナ３０は、燃料を燃焼させることができれば、特に限定されないが、例えば、二相流バーナ、ロータリーバーナである。
ボイラ１の燃料は、特に限定されないが、例えば、重油、バイオマス燃料、廃ガス、廃油、石炭、木炭またはこれらの混合物などである。バイオマス燃料は、生物由来の燃料であり、例えば、廃食油、米糠油、魚油などである。また、ボイラ１の燃料は含硫燃料とすることもできる。また、燃料に硫黄または硫黄化合物を添加することもできる。
これらの燃料は比較的安価に入手可能であるため、ボイラ１による蒸気の発生コストを低減することができる。
また、ボイラ１の燃料は、気体燃料であってもよく、液体燃料であってもよく、粉体燃料であってもよく、固体燃料であってもよい。
1. The boiler 1 is not particularly limited as long as it produces water vapor by heat generated by burning fuel, and is, for example, a furnace flue tube boiler or a once-through boiler. Although the burner 30 contained in the boiler 1 will not be specifically limited if a fuel can be combusted, For example, it is a two-phase flow burner and a rotary burner.
Although the fuel of the boiler 1 is not specifically limited, For example, it is heavy oil, biomass fuel, waste gas, waste oil, coal, charcoal, or a mixture thereof. Biomass fuel is a bio-derived fuel, for example, waste cooking oil, rice bran oil, fish oil and the like. Moreover, the fuel of the boiler 1 can also be made into a sulfur-containing fuel. In addition, sulfur or a sulfur compound can be added to the fuel.
Since these fuels are available at a relatively low cost, the generation cost of steam by the boiler 1 can be reduced.
Further, the fuel of the boiler 1 may be a gaseous fuel, a liquid fuel, a powder fuel, or a solid fuel.
ボイラ１の燃料が液体燃料の場合、図１のように燃料タンク２８に溜めた燃料をポンプ２９によりバーナ３０に供給する。
バーナ３０を用いて燃料を燃焼させると、発熱反応により二酸化炭素（ＣＯ2）、ＮＯx、ＳＯx、微粒子状物質（ＰＭ）を含む排気ガスが生じる。なお、ＮＯxには、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、Ｎ2Ｏ3、Ｎ2Ｏ4、Ｎ2Ｏ5などが含まれるが大部分を占めるのがＮＯとＮＯ2であるため、本明細書ではＮＯとＮＯ2の和をＮＯxとして定義する。また、ＳＯxには、ＳＯ、ＳＯ2、ＳＯ3などが含まれる。また、排気ガス中の酸素ガス濃度は、約２〜６％である。
燃焼による発熱は、ボイラ１内の水を加熱し水蒸気を発生させる。発生させた水蒸気は、ボイラ１が設置された施設に温水、水蒸気、熱などとして供給される。また発生させた水蒸気は発電に用いられてもよい。
燃焼により生じた排気ガスは、廃熱回収部３１を流通した後、排気ガス流路３３に流入する。廃熱回収部３１では、排気ガスが有する熱によりボイラへの給水を加熱する。
When the fuel of the boiler 1 is liquid fuel, the fuel stored in the fuel tank 28 is supplied to the burner 30 by the pump 29 as shown in FIG.
When the fuel is burned using the burner 30, an exhaust gas containing carbon dioxide (CO 2 ), NO x , SO x , and particulate matter (PM) is generated by an exothermic reaction. Note that NO x includes NO, NO 2 , N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 4 , N 2 O 5, etc., but most of them are NO and NO 2. In the specification, the sum of NO and NO 2 is defined as NO x . SO x includes SO, SO 2 , SO 3 and the like. The oxygen gas concentration in the exhaust gas is about 2 to 6%.
The heat generated by the combustion heats the water in the boiler 1 to generate water vapor. The generated water vapor is supplied as warm water, water vapor, heat, etc. to the facility where the boiler 1 is installed. The generated water vapor may be used for power generation.
The exhaust gas generated by the combustion flows through the waste heat recovery unit 31 and then flows into the exhaust gas passage 33. In the waste heat recovery unit 31, the water supplied to the boiler is heated by the heat of the exhaust gas.
２．排気ガス処理部
排気ガス処理部３は、ボイラ１から排出された排気ガスに含まれるＮＯxおよびＳＯxを除去する部分であり、オゾンガス供給部５、排気ガス洗浄部７、排気ガス流路３３などを含む。
2. Exhaust gas processing unit The exhaust gas processing unit 3 is a part for removing NO x and SO x contained in the exhaust gas discharged from the boiler 1. The ozone gas supply unit 5, the exhaust gas cleaning unit 7, and the exhaust gas flow path 33. Etc.
３．オゾンガス供給部
オゾンガス供給部５は、ボイラ１から排出された排気ガスに含まれるＮＯをＮＯ2へと酸化するオゾンガスを排気ガス中に供給する。オゾンガス供給部５は、例えば、ボイラ１から排出された排気ガスが流通する排気ガス流路３３中にオゾンガスを供給するように設けられる。このことにより、排気ガス流路３３を流れる間に排気ガス中のＮＯをオゾンガスにより酸化しＮＯ2へと化学変化させる。ＮＯよりもＮＯ2のほうが水またはアルカリ性水溶液に溶解しやすいため、後述する排気ガス洗浄部７における排気ガス中のＮＯxの除去率を高くできる。
3. Ozone Gas Supply Unit The ozone gas supply unit 5 supplies ozone gas that oxidizes NO contained in the exhaust gas discharged from the boiler 1 to NO 2 into the exhaust gas. The ozone gas supply unit 5 is provided, for example, so as to supply ozone gas into the exhaust gas passage 33 through which the exhaust gas discharged from the boiler 1 flows. As a result, while flowing in the exhaust gas flow path 33, NO in the exhaust gas is oxidized by ozone gas and chemically changed to NO 2 . Since NO 2 is more easily dissolved in water or an alkaline aqueous solution than NO, the removal rate of NO x in the exhaust gas in the exhaust gas cleaning unit 7 described later can be increased.
オゾンガス供給部５は、例えば、図１に示したようにオゾン発生器６を有し、オゾン発生器６で発生させたオゾンガスを排気ガス流路３３に供給するように設けることができる。また、オゾンガス供給部５は、排気ガス流路３３を流れる排気ガス中においてプラズマを発生させ、排気ガスに含まれる酸素ガスからオゾンガスを発生させるように設けてもよい。
オゾンガス供給部５により供給されたオゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスは、排気ガス洗浄部７に流入する。
The ozone gas supply unit 5 includes, for example, an ozone generator 6 as shown in FIG. 1, and can be provided so as to supply ozone gas generated by the ozone generator 6 to the exhaust gas flow path 33. Further, the ozone gas supply unit 5 may be provided so as to generate plasma in the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 33 and generate ozone gas from oxygen gas contained in the exhaust gas.
The exhaust gas containing NO 2 oxidized by the ozone gas supplied from the ozone gas supply unit 5 flows into the exhaust gas cleaning unit 7.
４．排気ガス洗浄部、充填部、洗浄液循環部
排気ガス洗浄部７は、オゾンガス供給部５により供給されたオゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスを洗浄液により洗浄する。排気ガス洗浄部７は、例えば、排気ガス洗浄装置（スクラバー）とすることができる。
排気ガス洗浄部７は、充填部８と洗浄液循環部１２とを有することができる。
充填部８は、筒状であり、かつ、内部に充填材を有する。
充填部８は、上部および下部が開口となるように設けられる。また、排気ガス洗浄部７を流れる排気ガスは、充填部８の下部から上部に向かって充填材９の間の空間を流れる。
4). Exhaust gas cleaning section, filling section, cleaning liquid circulation section The exhaust gas cleaning section 7 cleans exhaust gas containing NO 2 oxidized by ozone gas supplied by the ozone gas supply section 5 with cleaning liquid. The exhaust gas cleaning unit 7 can be, for example, an exhaust gas cleaning device (scrubber).
The exhaust gas cleaning unit 7 can include a filling unit 8 and a cleaning liquid circulation unit 12.
The filling part 8 is cylindrical and has a filler inside.
The filling part 8 is provided so that the upper part and the lower part become openings. The exhaust gas flowing through the exhaust gas cleaning unit 7 flows through the space between the fillers 9 from the lower part to the upper part of the filling part 8.
充填部８の内部の充填材９は、充填部８を流れる排気ガスと洗浄液とを気液接触させることができるものであれば特に限定されないが、例えば、ラシヒリングなどを用いることができる。充填材９の材料は、洗浄液および排気ガスにより腐食されない材料であれば特に限定されないが、例えば、金属、プラスチック、樹脂などである。 The filler 9 inside the filling portion 8 is not particularly limited as long as the exhaust gas flowing through the filling portion 8 and the cleaning liquid can be brought into gas-liquid contact. For example, Raschig ring or the like can be used. The material of the filler 9 is not particularly limited as long as it is a material that is not corroded by the cleaning liquid and the exhaust gas, and examples thereof include metals, plastics, and resins.
洗浄液循環部１２は、充填部８を流れた後の洗浄液が再び充填部８を流れるように設けられる。洗浄液循環部１２は、例えば、充填部８の下側に設けられた洗浄液槽１３、洗浄液槽１３に貯留した洗浄液を揚液する循環ポンプ１４、循環ポンプ１４により揚液された洗浄液を充填部８の上側から充填材９に噴霧する洗浄液スプレー１５を有することができる。このような構成によると、洗浄液スプレー１５が充填材９に噴霧した洗浄液は、充填材９の表面上などを下に向かって流れる。充填材９の間の空間には上に向かって排気ガスが流れるため、充填部８において、洗浄液と排気ガスとを気液接触させることができる。 The cleaning liquid circulation unit 12 is provided so that the cleaning liquid after flowing through the filling unit 8 flows again through the filling unit 8. The cleaning liquid circulation unit 12 includes, for example, a cleaning liquid tank 13 provided below the filling unit 8, a circulation pump 14 for lifting the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank 13, and a cleaning liquid pumped by the circulation pump 14. It is possible to have a cleaning liquid spray 15 that sprays on the filler 9 from above. According to such a configuration, the cleaning liquid sprayed on the filler 9 by the cleaning liquid spray 15 flows downward on the surface of the filler 9 and the like. Since the exhaust gas flows upward in the space between the fillers 9, the cleaning liquid and the exhaust gas can be brought into gas-liquid contact in the filling portion 8.
充填部８を流れた後の洗浄液は、充填部８の下側に設けられた洗浄液槽１３に貯留される。洗浄液槽１３に貯留された洗浄液は、循環ポンプ１４により揚液され充填部８の上側の洗浄液スプレー１５に供給される。なお、洗浄液槽１３には排出管３９が設けられており、必要に応じて洗浄液を排出管３９から排出させる。
また、排気ガス流路３３を流れた排気ガスは、充填部８と洗浄液槽１３との間の排気ガス洗浄部７に流入する。
さらに、洗浄液循環部１２は、循環させる洗浄液の酸化還元電位を測定するＯＲＰセンサ３８と、循環させる洗浄液のｐＨを測定するｐＨセンサ３７を有することができる。
The cleaning liquid after flowing through the filling unit 8 is stored in a cleaning liquid tank 13 provided below the filling unit 8. The cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank 13 is pumped by the circulation pump 14 and supplied to the cleaning liquid spray 15 on the upper side of the filling unit 8. The cleaning liquid tank 13 is provided with a discharge pipe 39, and the cleaning liquid is discharged from the discharge pipe 39 as necessary.
Further, the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 33 flows into the exhaust gas cleaning unit 7 between the filling unit 8 and the cleaning liquid tank 13.
Furthermore, the cleaning liquid circulation unit 12 can include an ORP sensor 38 that measures the oxidation-reduction potential of the cleaning liquid to be circulated and a pH sensor 37 that measures the pH of the cleaning liquid to be circulated.
洗浄液循環部１２により循環させる洗浄液は、水またはアルカリ性水溶液である。また、この洗浄液は、還元剤を溶質として含むことができる。
洗浄液が水である場合、排気ガス洗浄部７において排気ガスに含まれるＮＯ2およびＳＯ2が水に溶解する。この場合、以下の化学式（１）、（２）のような反応が進行すると考えられ、ＮＯ2から生じたＨＮＯ3またはＨＮＯ2はＨ2ＳＯ3により還元される。
ＳＯ2 ＋ Ｈ2Ｏ → Ｈ2ＳＯ3 ・・・（１）
２ＮＯ2 ＋ Ｈ2Ｏ → ＨＮＯ3 ＋ ＨＮＯ2 ・・・（２）
洗浄液がアルカリ性水溶液でありＮａＯＨを含む場合、排気ガス洗浄部７において排気ガスに含まれるＮＯ2およびＳＯ2がアルカリ性水溶液に溶解する。この場合、化学式（１）（２）および以下の化学式（３）、（４）、（５）のような反応が進行すると考えられ、ＮＯ2はＮ2へと還元される。
ＳＯ2 ＋ ２ＮａＯＨ → Ｎａ2ＳＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ ・・・（３）
２ＮＯ2 ＋ ４Ｎａ2ＳＯ3 → Ｎ2 ＋ ４Ｎａ2ＳＯ4 ・・・（４）
Ｈ2ＳＯ4 ＋ ２ＮａＯＨ → Ｎａ2ＳＯ4 ＋ ２Ｈ2Ｏ ・・・（５）
ＮＯ2が還元され発生したＮ2は、排気ガスと共に排気ガス洗浄部７から排出される。ＳＯ2から生成されたＨ2ＳＯ4またはＮａ2ＳＯ4は、排出管３９から洗浄液と共に排出される。
このように、排気ガス洗浄部７において排気ガスに含まれるＮＯxおよびＳＯ2をＮ2およびＳＯ4 2-として排気ガスから除去することができる。なお、ボイラ１の燃料に比較的多量の硫黄を含む燃料を用いることにより、排気ガス中のＳＯ2濃度を高めて、排気ガス中からＮＯxを効率よく除去することができる。また、ボイラ１の燃料に硫黄または硫黄化合物を添加して排気ガス中のＳＯ2濃度を高くしてもよい。
The cleaning liquid circulated by the cleaning liquid circulation unit 12 is water or an alkaline aqueous solution. The cleaning liquid can contain a reducing agent as a solute.
When the cleaning liquid is water, NO 2 and SO 2 contained in the exhaust gas are dissolved in water in the exhaust gas cleaning unit 7. In this case, the following formula (1), considered reaction proceeds as (2), HNO 3 or HNO 2 resulting from NO 2 is reduced by H 2 SO 3.
SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 (1)
2NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2 (2)
When the cleaning liquid is an alkaline aqueous solution and contains NaOH, NO 2 and SO 2 contained in the exhaust gas are dissolved in the alkaline aqueous solution in the exhaust gas cleaning unit 7. In this case, it is considered that reactions such as the chemical formulas (1) and (2) and the following chemical formulas (3), (4), and (5) proceed, and NO 2 is reduced to N 2 .
SO 2 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O (3)
2NO 2 + 4Na 2 SO 3 → N 2 + 4Na 2 SO 4 (4)
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O (5)
N 2 generated by reducing NO 2 is discharged from the exhaust gas cleaning section 7 together with the exhaust gas. H 2 SO 4 or Na 2 SO 4 generated from SO 2 is discharged from the discharge pipe 39 together with the cleaning liquid.
Thus, the NO x and SO 2 contained in the exhaust gas can be removed from the exhaust gas as N 2 and SO 4 2− in the exhaust gas cleaning section 7. Note that, by using a fuel containing a relatively large amount of sulfur as the fuel of the boiler 1, the concentration of SO 2 in the exhaust gas can be increased, and NO x can be efficiently removed from the exhaust gas. Further, sulfur or a sulfur compound may be added to the fuel of the boiler 1 to increase the SO 2 concentration in the exhaust gas.
洗浄液が還元剤を溶質として含む水溶液またはアルカリ性水溶液である場合、排気ガス洗浄部７において排気ガスに含まれるＮＯxおよびＳＯ2が水溶液またはアルカリ性水溶液に溶解する。水に溶解したＳＯ2および洗浄液が含む還元剤は、ＮＯxを還元しＮ2を発生させる。洗浄液が含む還元剤は、例えば、Ｎａ2ＳＯ3、Ｎａ2Ｓ、Ｎａ2Ｓ2Ｏ3などである。発生させたＮ2は、排気ガスと共に排気ガス洗浄部７から排出される。排気ガス中のＳＯ2から生成したＳＯ4 2-は、Ｎａ2ＳＯ4などとして排出管３９から洗浄液と共に排出される。
このように、排気ガスに含まれるＮＯxをＳＯ2と還元剤の両方により還元することにより、効率的に排気ガス中のＮＯxを除去することができる。また、洗浄液に添加する還元剤の量を減らすことができ、ボイラシステム４０による蒸気などの発生コストを低減することができる。
なお、還元剤は、還元剤供給部１８により洗浄液に添加することができる。
また、排気ガスに含まれる微粒子状物質（ＰＭ）は、排気ガス洗浄部７において洗浄液に捕捉され洗浄液と共に排出管３９から排出される。
When the cleaning liquid is an aqueous solution or alkaline aqueous solution containing a reducing agent as a solute, NO x and SO 2 contained in the exhaust gas are dissolved in the aqueous solution or alkaline aqueous solution in the exhaust gas cleaning unit 7. SO 2 dissolved in water and the reducing agent contained in the cleaning liquid reduce NO x and generate N 2 . The reducing agent contained in the cleaning liquid is, for example, Na 2 SO 3 , Na 2 S, Na 2 S 2 O 3 or the like. The generated N 2 is discharged from the exhaust gas cleaning unit 7 together with the exhaust gas. SO 4 2- produced from SO 2 in the exhaust gas is discharged together with the cleaning liquid from the discharge pipe 39 as Na 2 SO 4 or the like.
Thus, the NO x contained in the exhaust gas by reduction by both SO 2 and the reducing agent can be removed NO x in efficient exhaust gas. In addition, the amount of reducing agent added to the cleaning liquid can be reduced, and the generation cost of steam and the like by the boiler system 40 can be reduced.
The reducing agent can be added to the cleaning liquid by the reducing agent supply unit 18.
Further, the particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is captured by the cleaning liquid in the exhaust gas cleaning unit 7 and discharged from the discharge pipe 39 together with the cleaning liquid.
５．還元剤供給部、センサ部、制御部
還元剤供給部１８は、洗浄液循環部１２により循環される洗浄液に還元剤を供給できるように設けられる。還元剤供給部１８は、固体または粉体の還元剤を洗浄液に供給できるように設けられてもよく、還元剤の水溶液を洗浄液に供給できるように設けられてもよい。このことにより、洗浄液の還元剤濃度が低下することを抑制することができ、排気ガス中のＮＯxの除去率が低下することを抑制することができる。
例えば、還元剤供給部１８が還元剤の水溶液を洗浄液に供給する場合、還元剤水溶液槽２０に貯留した還元剤水溶液を送液ポンプ１９により排気ガス洗浄部７へと供給することができる。洗浄液へ供給する還元剤の量は、送液ポンプ１９の吐出量を調節することにより調節することができる。送液ポンプ１９の吐出量の調節は、例えば、制御部２５が備えるコンピューターにより制御することができる。
また、還元剤供給部１８は、水酸化ナトリウムなどの水溶液がアルカリ性を示す物質を還元剤と共に洗浄液に供給することができる。このことにより、ＳＯxやＣＯ2などが溶解して洗浄液が酸性となることを抑制することができる。
5. Reducing agent supply unit, sensor unit, control unit The reducing agent supply unit 18 is provided so that the reducing agent can be supplied to the cleaning liquid circulated by the cleaning liquid circulation unit 12. The reducing agent supply unit 18 may be provided so that a solid or powder reducing agent can be supplied to the cleaning liquid, or may be provided so that an aqueous solution of the reducing agent can be supplied to the cleaning liquid. Accordingly, it is possible to suppress a reduction in the reducing agent concentration of the cleaning liquid, and it is possible to suppress a reduction in the NO x removal rate in the exhaust gas.
For example, when the reducing agent supply unit 18 supplies the reducing agent aqueous solution to the cleaning liquid, the reducing agent aqueous solution stored in the reducing agent aqueous solution tank 20 can be supplied to the exhaust gas cleaning unit 7 by the liquid feed pump 19. The amount of the reducing agent supplied to the cleaning liquid can be adjusted by adjusting the discharge amount of the liquid feed pump 19. The adjustment of the discharge amount of the liquid feed pump 19 can be controlled by, for example, a computer provided in the control unit 25.
In addition, the reducing agent supply unit 18 can supply a substance in which an aqueous solution such as sodium hydroxide is alkaline together with the reducing agent to the cleaning liquid. As a result, it is possible to prevent the cleaning liquid from becoming acidic due to dissolution of SO x , CO 2 or the like.
還元剤供給部１８は、洗浄液に供給する還元剤の量をボイラ１の燃料の種類に応じて調節できるように設けることができる。また、還元剤の供給量の調節は制御部２５により制御する。ボイラ１の燃料は、その種類により硫黄を含む量が異なっている。硫黄を比較的多い燃料を用いた場合、排気ガス洗浄部７においてＳＯ3 2-となるＳＯ2の量が増すため、洗浄液に供給する還元剤の量を少なくすることができる。硫黄を比較的少ない燃料を用いた場合、排気ガス洗浄部７においてＳＯ3 2-となるＳＯ2の量が少ないため、洗浄液に供給する還元剤の量を多く必要とする。 The reducing agent supply unit 18 can be provided so that the amount of the reducing agent supplied to the cleaning liquid can be adjusted according to the fuel type of the boiler 1. Further, the control unit 25 controls the adjustment of the supply amount of the reducing agent. The amount of sulfur contained in the fuel of the boiler 1 varies depending on the type. When using a relatively large fuel sulfur, the amount of SO 3 2-become SO 2 in the exhaust gas cleaning unit 7 is increased, it is possible to reduce the amount of reducing agent supplied to the cleaning liquid. When using a relatively small fuel sulfur, the amount of SO 3 2-become SO 2 in the exhaust gas cleaning unit 7 is small, the number required amount of reducing agent supplied to the cleaning liquid.
センサ部２４は、排気ガス中のＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定できるように設けられる。ＮＯx濃度を測定するセンサ部２４は、ＮＯx濃度を測定できれば特に限定されないが、例えば、化学発光法によりＮＯx濃度を測定するセンサがある。ＳＯx濃度を測定するセンサ部２４は、ＳＯx濃度を測定できれば特に限定されないが、例えば、紫外線蛍光法によりＳＯx濃度を測定するセンサがある。
センサ部２４は、例えば、測定点２２ａにおいてボイラ１から排出された直後の排気ガス中のＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定し、測定点２２ｂにおいてオゾンガスが供給された後の排気ガス中のＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定する。また、測定点２２ｃにおいて排気ガス洗浄部７により洗浄された後の排気ガス中のＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定する。
The sensor unit 24 is provided so that the NO x concentration or the SO x concentration in the exhaust gas can be measured. Sensor unit 24 for measuring the concentration of NO x is not particularly limited as long measuring concentration of NO x, for example, there is a sensor for measuring the concentration of NO x by chemiluminescence. Sensor unit 24 for measuring the SO x concentration is not particularly limited as long measuring SO x concentration, for example, there is a sensor for measuring the SO x concentration by ultraviolet fluorescence.
The sensor unit 24 measures, for example, the NO x concentration or SO x concentration in the exhaust gas immediately after being discharged from the boiler 1 at the measurement point 22a, and the NO in the exhaust gas after ozone gas is supplied at the measurement point 22b. Measure x concentration or SO x concentration. Further, the NO x concentration or the SO x concentration in the exhaust gas after being cleaned by the exhaust gas cleaning unit 7 is measured at the measurement point 22c.
センサ部２４は、測定点２２においてガスをサンプリングしてＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定するものであってもよく、測定点２２にセンサを有し連続的にＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定できるものであってもよい。 The sensor unit 24 may sample the gas at the measurement point 22 to measure the NO x concentration or SO x concentration. The sensor unit 24 has a sensor at the measurement point 22 and continuously measures the NO x concentration or SO x concentration. It may be measurable.
還元剤供給部１８および制御部２５は、センサ部２４の測定結果に基づき洗浄液中への還元剤の供給量を調節できるように設ける。このことにより、排気ガス中のＮＯx濃度またはＳＯx濃度に基づき洗浄液中への還元剤の供給量を調節することができ、還元剤を効率よく洗浄液に供給することができる。
また、還元剤供給部１８および制御部２５は、ボイラ１の燃料の種類およびボイラ１に供給される燃料の流量に基づき、還元剤供給部１８による洗浄液中への還元剤の供給量を調節するように設けることができる。この場合、ボイラシステム４０にＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定するセンサ部２４を設ける必要はない。
例えば、予め、ＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定するセンサ部２４を有するボイラシステム４０において、還元剤供給部１８による洗浄液中への還元剤の供給量、ボイラ１の燃料の種類、ボイラ１に供給される燃料の流量、排気ガス中のＮＯx濃度またはＳＯx濃度を様々な条件で測定しておき、排気ガス中のＮＯxおよびＳＯxを効率的に除去することができる還元剤の供給量と、ボイラ１の燃料の種類およびボイラ１に供給される燃料の流量との関係を調べておく。ＮＯx濃度またはＳＯx濃度を測定するセンサ部２４を有さないボイラシステム４０において、この関係に基づき制御部２５により還元剤供給部１８による還元剤の供給量を調節することにより、還元剤を効率よく洗浄液に供給することができる。
The reducing agent supply unit 18 and the control unit 25 are provided so that the supply amount of the reducing agent into the cleaning liquid can be adjusted based on the measurement result of the sensor unit 24. Thus, the supply amount of the reducing agent into the cleaning liquid can be adjusted based on the NO x concentration or SO x concentration in the exhaust gas, and the reducing agent can be efficiently supplied to the cleaning liquid.
Further, the reducing agent supply unit 18 and the control unit 25 adjust the supply amount of the reducing agent into the cleaning liquid by the reducing agent supply unit 18 based on the fuel type of the boiler 1 and the flow rate of the fuel supplied to the boiler 1. Can be provided. In this case, it is not necessary to provide the sensor unit 24 for measuring the NO x concentration or the SO x concentration in the boiler system 40.
For example, in a boiler system 40 having a sensor unit 24 that measures NO x concentration or SO x concentration in advance, the amount of reducing agent supplied to the cleaning liquid by the reducing agent supply unit 18, the type of fuel in the boiler 1, and the boiler 1 Supply of reducing agent that can efficiently remove NO x and SO x in exhaust gas by measuring the flow rate of supplied fuel, NO x concentration or SO x concentration in exhaust gas under various conditions The relationship between the amount and the fuel type of the boiler 1 and the flow rate of the fuel supplied to the boiler 1 is examined. In the boiler system 40 that does not have the sensor unit 24 for measuring the NO x concentration or the SO x concentration, the control unit 25 adjusts the amount of reducing agent supplied by the reducing agent supply unit 18 based on this relationship, thereby reducing the reducing agent The cleaning liquid can be efficiently supplied.
また、制御部２５は、ボイラ１の燃料の種類およびボイラ１に供給される燃料の流量に基づき排気ガス中のＮＯx濃度を計算するように設けられ、還元剤供給部１８および制御部２５は、還元剤供給部１８による洗浄液中への還元剤の供給量をｙ（mol/h）、ボイラ１に供給される燃料の流量をｘ1（L/h）、前記オゾンガスが供給される前（第１測定点２２ａ）の排気ガス中のＮＯx濃度をｘ2（ppm）、排気ガス洗浄部７により洗浄された排気ガス中（第３測定点２２ｃ）のＮＯx濃度をｘ3（ppm）、燃料の発熱量をｘ4（J/g）とした場合、還元剤の供給量を（式）ｙ＝1.15531×108×ｘ1 0.7646×ｘ2 0.5660×ｘ3 -0.0134×ｘ4 -1.8802に適合するように調節するように設けることができる。
なお、排気ガス中の酸素ガス濃度は約２〜６％であるが、ここに記載のＮＯx濃度は酸素ガス濃度４％換算の濃度としている。
The control unit 25 is provided so as to calculate the NO x concentration in the exhaust gas based on the type of fuel of the boiler 1 and the flow rate of the fuel supplied to the boiler 1, and the reducing agent supply unit 18 and the control unit 25 are The supply amount of the reducing agent into the cleaning liquid by the reducing agent supply unit 18 is y (mol / h), the flow rate of the fuel supplied to the boiler 1 is x 1 (L / h), and before the ozone gas is supplied ( the concentration of NO x in the exhaust gas in the first measurement point 22a) x 2 (ppm), exhaust gas that has been cleaned by the exhaust gas cleaning unit 7 (the concentration of NO x in the third measuring point 22c) x 3 (ppm) When the fuel heat generation amount is x 4 (J / g), the supply amount of the reducing agent is (expression) y = 1.15531 × 10 8 × x 1 0.7646 × x 2 0.5660 × x 3 -0.0134 × x 4 -1.8802 It can be provided so as to be adjusted to suit.
The oxygen gas concentration in the exhaust gas is about 2 to 6%, but the NO x concentration described here is a concentration equivalent to 4% oxygen gas concentration.
排気ガス洗浄実験
図１に示したようなボイラシステム４０に含まれるボイラ１から排出される排気ガスをスクラバにより洗浄する排気ガス洗浄実験を行った。ボイラ１には炉筒煙管ボイラ（株式会社高尾鉄工所製FTE-25EC）を使用し、バーナ３０は、ロータリーバーナを使用した。
なお、バーナ３０の燃料には、重油（１００％重油）、８０％廃食油（８０％廃食油、２０％重油、いずれも容積比）、３０％米糠油（３０％米糠油、７０％重油、いずれも容積比）または魚油（１００％魚油）を用いた。
なお、重油の硫黄含有量は0.06%であり、廃食油、米糠油、魚油の硫黄含有量は、0.01%以下である。
オゾン発生器６には、荏原実業株式会社製EW-90Zを使用し、発生させたオゾンガスを排気ガス流路３３に供給した。
排気ガスの洗浄には、３．７ｍのスクラバー（洗浄液槽１３の直径：約０．９ｍ、充填部８の直径約０．７ｍ）を使用した。充填部８内には充填材９（No.1-type Raschig Super-RingとS-II-Type Tellerette packing）を充填した。
Exhaust gas cleaning experiment An exhaust gas cleaning experiment was conducted in which the exhaust gas discharged from the boiler 1 included in the boiler system 40 as shown in FIG. 1 was cleaned by a scrubber. The boiler 1 used was a furnace flue tube boiler (FTE-25EC manufactured by Takao Iron Works, Ltd.), and the burner 30 was a rotary burner.
The fuel of the burner 30 includes heavy oil (100% heavy oil), 80% waste cooking oil (80% waste cooking oil, 20% heavy oil, volume ratio), 30% rice bran oil (30% rice bran oil, 70% heavy oil, In either case, volume ratio) or fish oil (100% fish oil) was used.
In addition, the sulfur content of heavy oil is 0.06%, and the sulfur content of waste cooking oil, rice bran oil, and fish oil is 0.01% or less.
As the ozone generator 6, EW-90Z manufactured by Sugawara Jitsugyo Co., Ltd. was used, and the generated ozone gas was supplied to the exhaust gas passage 33.
For cleaning the exhaust gas, a 3.7 m scrubber (diameter of cleaning liquid tank 13: about 0.9 m, diameter of filling portion 8: about 0.7 m) was used. Filling part 8 was filled with filler 9 (No.1-type Raschig Super-Ring and S-II-Type Tellerette packing).
洗浄液には、Na2SO3とNaOHを溶質とする水溶液を用いた。また、洗浄液槽１３の洗浄液を循環ポンプ１４により揚液し充填部８の上部の洗浄液スプレー１５に供給し洗浄液を循環させた。なお、実験開始時における洗浄液のNa2SO3濃度は、0.13mol/Lとした。また、洗浄液は、３〜５ｍ3／ｈで循環させた。
洗浄液のｐＨおよびＯＲＰを測定するためにｐＨセンサ３７およびＯＲＰセンサ３８を使用した。
An aqueous solution having Na 2 SO 3 and NaOH as solutes was used as the cleaning liquid. Further, the cleaning liquid in the cleaning liquid tank 13 was pumped by the circulation pump 14 and supplied to the cleaning liquid spray 15 at the upper part of the filling unit 8 to circulate the cleaning liquid. The Na 2 SO 3 concentration of the cleaning liquid at the start of the experiment was 0.13 mol / L. The cleaning liquid was circulated at 3 to 5 m 3 / h.
A pH sensor 37 and an ORP sensor 38 were used to measure the pH and ORP of the cleaning solution.
還元剤水溶液槽２０には、1.0 mol/LのNa2SO3と0.15 mol/LのNaOHを含む還元剤水溶液を貯留し、この還元剤水溶液を送液ポンプ１９により、洗浄液槽１３内の洗浄液に供給した。洗浄液に還元剤水溶液を供給する量は、送液ポンプ１９のオン・オフにより制御した。なお、還元剤水溶液の供給量は、洗浄液のORPが-50mVより高くなると送液ポンプ１９をオンとし、洗浄液のORPが-50mVより低くなると送液ポンプ１９をオフとすることにより制御した。なお、送液ポンプ１９の制御は、制御部２５により行った。
また、第１測定点２２ａ、第２測定点２２ｂ、第３測定点２２ｃにおける排気ガスをサンプリングし、ガス分析器（株式会社堀場製作所製、PG-240）を用いて、O2, CO2, CO, NOx, NOの濃度を測定した。
In the reducing agent aqueous solution tank 20, a reducing agent aqueous solution containing 1.0 mol / L Na 2 SO 3 and 0.15 mol / L NaOH is stored, and this reducing agent aqueous solution is washed by the liquid feed pump 19 in the washing liquid tank 13. Supplied to. The amount of the reducing agent aqueous solution supplied to the cleaning liquid was controlled by turning on / off the liquid feed pump 19. The supply amount of the reducing agent aqueous solution was controlled by turning on the liquid feeding pump 19 when the ORP of the cleaning liquid was higher than -50 mV, and turning off the liquid feeding pump 19 when the ORP of the cleaning liquid was lower than -50 mV. The liquid feed pump 19 was controlled by the control unit 25.
Further, the exhaust gas at the first measurement point 22a, the second measurement point 22b, and the third measurement point 22c is sampled, and O 2 , CO 2 , CO 2 , using a gas analyzer (PG-240, manufactured by Horiba, Ltd.). The concentration of CO, NO x , NO was measured.
まず、洗浄液に還元剤を供給する量を予測する式の導出を行った。
洗浄液に還元剤を供給する量ｙ（mol/h）を決定する主なファクターは、バーナ３０に供給する燃料の流量x1（L/h）、第１測定点２２ａにおけるＮＯx濃度x2（ppm）、第３測定点２２ｃにおけるＮＯx濃度x3（ppm）、燃料の発熱量x4（J/g）であるため、種々の条件で排気ガス洗浄実験をすることにより、ｙ、x1、x2、x3、x4を測定した。これらの測定結果に基づき重回帰分析法により、還元剤の供給量ｙを予測する以下の式（６）を導出した。なお、排気ガス中の酸素ガス濃度は約２〜６％であるが、ここに記載のＮＯx濃度は酸素ガス濃度４％換算の濃度としている。
ｙ＝1.15531×108×ｘ1 0.7646×ｘ2 0.5660×ｘ3 -0.0134×ｘ4 -1.8802・・・（６）
First, a formula for predicting the amount of the reducing agent supplied to the cleaning liquid was derived.
The main factors that determine the amount y (mol / h) of supplying the reducing agent to the cleaning liquid are the flow rate x 1 (L / h) of the fuel supplied to the burner 30 and the NO x concentration x 2 (1) at the first measurement point 22a. ppm), the NO x concentration x 3 (ppm) at the third measurement point 22c, and the calorific value x 4 (J / g) of the fuel, y, x 1 can be obtained by conducting exhaust gas cleaning experiments under various conditions. , X 2 , x 3 , x 4 were measured. Based on these measurement results, the following equation (6) for predicting the supply amount y of the reducing agent was derived by multiple regression analysis. The oxygen gas concentration in the exhaust gas is about 2 to 6%, but the NO x concentration described here is a concentration equivalent to 4% oxygen gas concentration.
y = 1.15531 × 10 8 × x 1 0.7646 × x 2 0.5660 × x 3 -0.0134 × x 4 -1.8802 (6)
次に、バーナ３０の燃料に、重油（１００％重油）、８０％廃食油（８０％廃食油、２０％重油、いずれも容積比）、３０％米糠油（３０％米糠油、７０％重油、いずれも容積比）または魚油（１００％魚油）を用い、排気ガス洗浄実験を行い、還元剤の供給量の実測値と、式（６）から予測される還元剤の供給量の予測値との比較を行った。
なお、これらの実験においてバーナ３０の出力は一定であるためｘ1も一定であり、ｘ4は燃料の種類により定まる値であるため、一定である。従って、式（６）から予測される還元剤の供給量の予測値は、ＮＯx濃度ｘ2、ｘ3により変動する。
Next, the fuel for the burner 30 includes heavy oil (100% heavy oil), 80% waste cooking oil (80% waste cooking oil, 20% heavy oil, volume ratio), 30% rice bran oil (30% rice bran oil, 70% heavy oil, In either case, volume ratio) or fish oil (100% fish oil) is used to conduct an exhaust gas cleaning experiment, and the actual value of the reducing agent supply amount and the predicted value of the reducing agent supply amount predicted from Equation (6) A comparison was made.
In these experiments, since the output of the burner 30 is constant, x 1 is also constant, and x 4 is constant because it is a value determined by the type of fuel. Therefore, the predicted value of the reducing agent supply amount predicted from the equation (6) varies depending on the NO x concentrations x 2 and x 3 .
図２は、バーナ３０の燃料を重油として排気ガス洗浄実験を行ったときの供給量ｙの実測値と予測値の経過時間による変化を示したグラフである。また、図３は、供給量ｙの実測値と予測値との比率の経過時間による変化を示したグラフである。これらのグラフから供給量ｙの実測値と予測値は、ほぼ一致していることがわかった。 FIG. 2 is a graph showing changes in the actual value and the predicted value of the supply amount y according to the elapsed time when an exhaust gas cleaning experiment is performed using fuel of the burner 30 as heavy oil. FIG. 3 is a graph showing a change in the ratio between the actually measured value and the predicted value of the supply amount y depending on the elapsed time. From these graphs, it was found that the actually measured value and the predicted value of the supply amount y almost coincided.
図４は、バーナ３０の燃料を８０％廃食油として排気ガス洗浄実験を行ったときの供給量ｙの実測値と予測値の経過時間による変化を示したグラフである。また、図５は、供給量ｙの実測値と予測値との比率の経過時間による変化を示したグラフである。これらのグラフから供給量ｙの実測値と予測値は、ほぼ一致していることがわかった。 FIG. 4 is a graph showing changes in the measured value and the predicted value of the supply amount y with the elapsed time when an exhaust gas cleaning experiment was performed using 80% waste cooking oil as fuel for the burner 30. FIG. 5 is a graph showing a change in the ratio between the actual measurement value and the predicted value of the supply amount y depending on the elapsed time. From these graphs, it was found that the actually measured value and the predicted value of the supply amount y almost coincided.
図６は、バーナ３０の燃料を３０％米糠油として排気ガス洗浄実験を行ったときの供給量ｙの実測値と予測値の経過時間による変化を示したグラフである。また、図７は、供給量ｙの実測値と予測値との比率の経過時間による変化を示したグラフである。これらのグラフから供給量ｙの実測値と予測値は、ほぼ一致していることがわかった。 FIG. 6 is a graph showing changes in the measured value and the predicted value of the supply amount y with the elapsed time when an exhaust gas cleaning experiment was conducted using 30% rice bran oil as the fuel for the burner 30. FIG. 7 is a graph showing a change in the ratio between the actually measured value and the predicted value of the supply amount y over time. From these graphs, it was found that the actually measured value and the predicted value of the supply amount y almost coincided.
図８は、バーナ３０の燃料を魚油として排気ガス洗浄実験を行ったときの供給量ｙの実測値と予測値の経過時間による変化を示したグラフである。また、図９は、供給量ｙの実測値と予測値との比率の経過時間による変化を示したグラフである。これらのグラフから供給量ｙの実測値は、予測値に対し少し低い値であることがわかった。
以上の実験から式（６）に基づき還元剤の供給量ｙを調節することにより、供給量ｙを効率的に洗浄液に供給できることがわかった。
FIG. 8 is a graph showing changes in the actual value and the predicted value of the supply amount y according to the elapsed time when an exhaust gas cleaning experiment was performed using the fuel of the burner 30 as fish oil. FIG. 9 is a graph showing a change in the ratio between the actually measured value and the predicted value of the supply amount y over time. From these graphs, it was found that the actual measurement value of the supply amount y was a little lower than the predicted value.
From the above experiment, it was found that the supply amount y can be efficiently supplied to the cleaning liquid by adjusting the supply amount y of the reducing agent based on the equation (6).
１： ボイラ ３：排気ガス処理部 ５：オゾンガス供給部 ６：オゾン発生器 ７：排気ガス洗浄部 ８：充填部 ９：充填材 １２：洗浄液循環部 １３：洗浄液槽 １４：循環ポンプ １５：洗浄液スプレー １８：還元剤供給部 １９：送液ポンプ ２０：還元剤水溶液槽 ２２：測定点 ２２ａ：第１測定点 ２２ｂ：第２測定点 ２２ｃ：第３測定点 ２４：センサ部 ２５：制御部 ２８：燃料タンク ２９：ポンプ ３０：バーナ ３１：廃熱回収部 ３３：排気ガス流路 ３５：デミスター ３７：ｐＨセンサ ３８：ＯＲＰセンサ ３９：排出管 ４０：ボイラシステム 1: Boiler 3: Exhaust gas treatment unit 5: Ozone gas supply unit 6: Ozone generator 7: Exhaust gas cleaning unit 8: Filling unit 9: Filling material 12: Cleaning liquid circulation unit 13: Cleaning liquid tank 14: Circulation pump 15: Cleaning liquid spray 18: Reducing agent supply unit 19: Liquid feed pump 20: Reducing agent aqueous solution tank 22: Measurement point 22a: First measurement point 22b: Second measurement point 22c: Third measurement point 24: Sensor unit 25: Control unit 28: Fuel Tank 29: Pump 30: Burner 31: Waste heat recovery unit 33: Exhaust gas flow path 35: Demister 37: pH sensor 38: ORP sensor 39: Exhaust pipe 40: Boiler system
Claims (6)
前記排気ガス処理部は、前記ボイラから排出された排気ガスに含まれるＮＯをＮＯ2へと酸化するオゾンガスを排気ガス中に供給するオゾンガス供給部と、前記オゾンガスにより酸化されたＮＯ2を含む排気ガスを洗浄液により洗浄する排気ガス洗浄部とを備え、
前記洗浄液は、水またはアルカリ性水溶液であり、
前記排気ガス洗浄部は、前記洗浄液にＳＯxが吸収され生成するＳＯ3 2-によりＮＯ2を還元することにより排気ガス中のＮＯ2およびＳＯxを除去することを特徴とするボイラシステム。 Comprising a boiler for discharging exhaust gas including NO x and SO x by combusting fuel, and an exhaust gas treatment unit for removing NO x and SO x in the exhaust gas,
Exhaust the exhaust gas treatment unit, comprising the NO contained in exhaust gas discharged from the boiler and the ozone gas supply unit for supplying ozone gas into the exhaust gas to be oxidized to NO 2, the NO 2 which is oxidized by the ozone gas An exhaust gas cleaning section for cleaning gas with a cleaning liquid,
The cleaning liquid is water or an alkaline aqueous solution,
The boiler system characterized in that the exhaust gas cleaning section removes NO 2 and SO x in the exhaust gas by reducing NO 2 with SO 3 2- produced by SO x absorbed in the cleaning liquid.
前記充填部は、筒状であり、内部に充填された充填材を有し、かつ、前記充填材の表面上を前記洗浄液が流れるように設けられ、かつ、前記排気ガスが前記充填材の間の空間を流れるように設けられ、
前記洗浄液循環部は、前記充填部を流れた後の洗浄液が再び前記充填部を流れるように設けられ、
前記洗浄液は、排気ガス中のＮＯ2を還元する還元剤を含むアルカリ性水溶液であり、
前記洗浄液中に前記還元剤を供給する還元剤供給部をさらに備える請求項１に記載のボイラシステム。 The exhaust gas cleaning unit includes a filling unit and a cleaning liquid circulation unit,
The filling portion has a cylindrical shape, has a filling material filled therein, is provided so that the cleaning liquid flows on the surface of the filling material, and the exhaust gas is interposed between the filling materials. Provided to flow through the space of
The cleaning liquid circulation part is provided so that the cleaning liquid after flowing through the filling part flows again through the filling part,
The cleaning liquid is an alkaline aqueous solution containing a reducing agent that reduces NO 2 in the exhaust gas,
The boiler system of Claim 1 further provided with the reducing agent supply part which supplies the said reducing agent in the said washing | cleaning liquid.
前記還元剤供給部および前記制御部は、前記燃料の種類および前記ボイラに供給される前記燃料の流量に基づき、前記還元剤供給部による前記洗浄液中への前記還元剤の供給量を調節するように設けられた請求項２に記載のボイラシステム。 A control unit;
The reducing agent supply unit and the control unit adjust the supply amount of the reducing agent into the cleaning liquid by the reducing agent supply unit based on the type of fuel and the flow rate of the fuel supplied to the boiler. The boiler system according to claim 2, wherein the boiler system is provided.
前記制御部は、前記燃料の種類および前記ボイラに供給される前記燃料の流量に基づき排気ガス中のＮＯx濃度を計算するように設けられ、
前記還元剤供給部および前記制御部は、前記還元剤供給部による洗浄液中への還元剤の供給量をｙ（mol/h）、前記ボイラに供給される前記燃料の流量をｘ1（L/h）、前記オゾンガスが供給される前の排気ガス中のＮＯx濃度をｘ2（ppm）、前記排気ガス洗浄部により洗浄された排気ガス中のＮＯx濃度をｘ3（ppm）、前記燃料の発熱量をｘ4（J/g）とした場合、還元剤の供給量を（式）ｙ＝1.15531×108×ｘ1 0.7646×ｘ2 0.5660×ｘ3 -0.0134×ｘ4 -1.8802に適合するように調節するように設けられた請求項４に記載のボイラシステム。 The fuel is a liquid fuel;
The control unit is provided to calculate the NO x concentration in the exhaust gas based on the type of the fuel and the flow rate of the fuel supplied to the boiler,
The reducing agent supply unit and the control unit set the supply amount of the reducing agent to the cleaning liquid by the reducing agent supply unit as y (mol / h), and the flow rate of the fuel supplied to the boiler as x 1 (L / h), concentration of NO x and x 2 (ppm in said exhaust gas before the ozone gas is supplied), said concentration of NO x in the exhaust gas that has been cleaned by the exhaust gas cleaning unit x 3 (ppm), the fuel adapting the amount of heat generated when the x 4 (J / g), the supply amount of the reducing agent in (formula) y = 1.15531 × 10 8 × x 1 0.7646 × x 2 0.5660 × x 3 -0.0134 × x 4 -1.8802 The boiler system of Claim 4 provided so that it might adjust.
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