JP2015000360A

JP2015000360A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法

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Publication number: JP2015000360A
Application number: JP2013125157A
Authority: JP
Inventors: 今田　典幸; Noriyuki Imada; 典幸今田; 片川　篤; Atsushi Katagawa; 篤片川
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2015-01-05

Abstract

【課題】ボイラ等の燃焼装置からの排ガス中の煤塵の集塵効率を向上させると共に、脱硫装置の補給水を低減できる排ガス処理装置及び排ガス処理方法の提供である。
【解決手段】ボイラ１からの排ガスの煤塵を除去する電気集塵器４と、排ガスに吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置５とを設けた排ガス処理装置において、集塵器４の排ガス上流側に熱回収用熱交換器４５を設け、集塵器４と脱硫装置５との間に冷却用熱交換器４６を設け、熱回収用熱交換器４５で回収した熱を利用して熱媒を冷却する吸収式冷凍機４９を設け、この冷却した熱媒を冷却用熱交換器４６に供給する。熱回収用熱交換器４５により集塵器４入口の排ガス温度を下げることで集塵効率が向上すると共に、排ガスの熱を吸収式冷凍機４９で有効利用して冷却した熱媒を冷却用熱交換器４６に供給することで脱硫装置５入口の排ガス温度を更に下げることができ、補給水を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭類を燃焼した際に発生する排ガス中に含まれる煤塵及び硫黄酸化物を除去する排ガス処理装置及び排ガス処理方法に係わり、特に灰分が多い石炭を使用する場合や、海外の内陸地などのように水の使用が制限される場合に有効な、石炭焚きボイラなどの排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関するものである。

火力発電所等の石炭を燃料とした場合の一般的な排ガス処理装置の系統の一例を図６に示す。
ボイラ１に石炭及び燃焼用空気を石炭供給ライン２１及び燃焼用空気供給ライン３６からそれぞれ供給し、石炭を燃焼する。そして、石炭の燃焼反応によって発生した熱により、ボイラ熱交換器１１で高圧蒸気を作り、この高圧蒸気により図示しないタービンを回転させて、タービンと連結した発電機により発電する。

一方、ボイラ１から排出される燃焼排ガスは、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３で燃焼用空気と熱交換した後、集塵器４で大部分の煤塵が除去される。集塵器４としては、濾布を使用したバグフィルタや、排ガス流路内に電極を設置した電気集塵器などがある。バグフィルタは、設備にかかるコストは安価であるが、排ガスの圧力損失が大きい、濾布を定期的に交換する必要がある等の問題がある。したがって、排ガスの圧力損失が小さく、比較的メンテナンスが容易な電気集塵器が広く使用されている。一般的に集塵器４内部の排ガス温度は１６０〜２００℃である。

そして、集塵器４を出た排ガスは脱硫装置５に供給されて、排ガス中の硫黄酸化物が除去された後、煙突２から放出される。
脱硫装置５では、循環ポンプ２６によりタンク２８内の吸収液が昇圧されて脱硫吸収塔６内部に設置した脱硫スプレノズル２７へ供給される。そして、脱硫スプレノズル２７から脱硫吸収塔６内の排ガス中に吸収液が噴霧される。

タンク２８内のＳＯｘを吸収した吸収液は、炭酸カルシウム供給装置４４から供給される炭酸カルシウムと反応して硫酸カルシウム(石膏)を生成し、石膏は系外に排出される。脱硫装置５に流入する排ガス温度は１６０〜２００℃であるが、脱硫吸収塔６内で吸収液と排ガスが接触する過程で吸収液の一部が蒸発し、排ガス温度は水分飽和温度まで低下する。一般に石炭燃焼時の排ガス中の水分濃度は約１０％であるので、脱硫装置５出口の排ガス温度はおよそ５０〜６０℃となる。

脱硫装置から排出される５０℃の排ガスは大気と混合されて温度が低下し、白煙が発生することがある。特許文献１には、白煙の発生を防止するために、排ガスを二段階に冷却させることで４０〜７５℃とし、脱硫装置に導入した後、脱硫装置出口の排ガスを、一段階目の冷却工程で回収した熱により白煙が発生しない温度まで再加熱し、二段階目の冷却工程で回収した熱を火力発電所の発電効率の向上に利用する構成が開示されている。

また、脱硫装置では、高温の排ガスと吸収液との接触により常に大量の水分が蒸発するため、補給水が必要となる。脱硫装置における補給水量の低減を図るために、特許文献２には、脱硫装置の排ガスから水分を回収した後に、系外の空気と混合させて大気に放出する構成が開示されている。

特開２００８−２１２８９１号公報特開平８−１５５２６２号公報

排ガス処理装置では、燃焼によって生じる硫黄酸化物や煤塵の低減の方策が講じられているが、近年、煙突から排出される煤塵の規制値が厳しくなってきており、諸外国、特に新興国などでは、経済の急速な発展により、粉塵公害への意識の高まりなどから、煙突の出口における煤塵の規制値が強化されつつある。

例えば、中国などでは、これまで１００〜３５０ｍｇ／ｍ³Ｎであった規制値を、５０ｍｇ／ｍ³Ｎ以下にする動きがある。特に、中国では自国で算出する石炭の中に灰分が３０〜５０％となる、高灰分の石炭もあり、集塵効率を如何に上げるかが問題となっている。

図６に示す排ガス処理装置において、煤塵のほとんどは集塵器４で除去された後、脱硫装置５で残りの煤塵の一部が除去されることとなる。図７には、図６に示す構成の排ガス処理装置を用いて、石炭中の灰分割合が異なる石炭を燃焼し、脱硫装置５に流入する排ガス温度を１６０〜２００℃で運転した場合の、電気集塵器（ＥＰ）入口の煤塵濃度と脱硫装置５出口の煤塵濃度との関係の一例を示す。

図７からも分かるように、電気集塵器入口の煤塵濃度が高くなると、脱硫装置出口の煤塵濃度も高くなる傾向がある。
石炭中の灰分割合が３０〜５０％である高灰分の石炭を使用した時の電気集塵器入口の煤塵濃度は、使用する石炭の発熱量や水分含有量等によっても変化するが、概ね３０〜５０ｇ／ｍ³Ｎ程度となる。この場合、脱硫装置出口の煤塵濃度は、６０〜１００ｍｇ／ｍ³Ｎ程度となるため、現在の規制値では特に問題はない。しかし、今後、規制値が５０ｍｇ／ｍ³Ｎに強化されると、従来の電気集塵器では満足できなくなる事態が想定される。

このような状況は、中国だけでなく、インドや他の新興国においても同様であり、経済の発達とともに環境への関心が高まることで環境規制値が厳しくなり、従来技術では対応できなくなるという問題を含んでいる。

上記特許文献１及び特許文献２に記載の構成では、ボイラの排ガスダクトに電気集塵器が設置されてはいるものの、この点に関して特に考慮はされていない。
一方、他にも、脱硫装置における水の確保が難しいという問題がある。従来技術の脱硫装置では、脱硫装置入口の排ガス温度は１６０〜２００℃であり、排ガスに吸収液を噴霧することで、約５０℃までガス温度が低下し、この時、大量の水分が蒸発するため、例えば、１０００ＭＷ級のボイラの場合、概ね１５０〜２００ｔ／ｈもの補給水が必要となる。特に新興国では、自国で算出する内陸の石炭鉱山の近傍に発電所を設置するケースが多いため、脱硫装置における十分な水の確保が難しい。

特許文献２に記載の構成では、脱硫装置の出口排ガスから水分を回収することで脱硫装置の補給水に利用しているが、脱硫装置では相変わらず大量の水分が蒸発するため、根本的な解決策にはなっていない。また、新たに水分回収装置を設ける必要があることで設置コストが掛かったり、排ガス処理装置の構成の複雑化を招いたりする。

本発明の課題は、石炭を含む燃料を燃焼するボイラなどの燃焼装置から発生する排ガス中の煤塵の集塵効率を向上させると共に、脱硫装置における補給水量を低減できる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することである。

上記本発明の課題は、下記の構成を採用することにより達成できる。
請求項１記載の発明は、石炭を含む燃料を燃焼するボイラを含む燃焼装置からの排ガス中の煤塵を除去する電気集塵器と、排ガスに吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置とを燃焼装置の排ガスダクトの上流側から下流側に順次配置した排ガス処理装置において、前記電気集塵器の排ガスダクトの上流側に排ガスから熱を回収する第一の熱回収装置を設け、前記電気集塵器と脱硫装置との間の排ガスダクトに排ガスから熱を回収する第二の熱回収装置を設け、前記第一の熱回収装置で回収した熱を利用して熱媒を冷却する吸収式冷凍機を設け、該吸収式冷凍機で冷却した熱媒を第二の熱回収装置に供給する熱媒供給部を設けた排ガス処理装置である。

請求項２記載の発明は、前記電気集塵器の入口排ガス温度が９０〜１１０℃、前記脱硫装置の入口排ガス温度が水露点以下となるように前記第一の熱回収装置及び第二の熱回収装置の熱回収量を制御する制御手段を設けた請求項１記載の排ガス処理装置である。

請求項３記載の発明は、前記第二の熱回収装置に、排ガスの熱を前記熱媒に回収する伝熱管を設け、該伝熱管は、炭素鋼にフッ化炭素樹脂のコーティング、ステンレス鋼、チタンのうち少なくとも何れか一つを含む耐食材料からなる請求項１又は請求項２に記載の排ガス処理装置である。

請求項４記載の発明は、前記第二の熱回収装置に、伝熱管に付着する灰を洗浄する洗浄手段を設けた請求項３記載の排ガス処理装置である。
請求項５記載の発明は、石炭を含む燃料を燃焼するボイラを含む燃焼装置からの排ガス中の煤塵を電気集塵器により除去した後、吸収液を噴霧する構成を備えた脱硫装置により排ガス中の硫黄酸化物を除去する排ガス処理方法において、前記電気集塵器入口の排ガスから熱を回収し、該回収した熱を利用して吸収式冷凍機により熱媒を冷却し、該冷却した熱媒を使用して、前記脱硫装置入口の排ガスから熱を回収する排ガス処理方法である。

請求項６記載の発明は、前記電気集塵器入口の排ガス温度が９０〜１１０℃、前記脱硫装置入口の排ガス温度が水露点以下になるように排ガスから熱を回収する請求項５記載の排ガス処理方法である。
請求項７記載の発明は、排ガスの熱を前記熱媒に回収する伝熱管を使用して脱硫装置入口の排ガスから熱を回収すると共に、前記伝熱管として、炭素鋼にフッ化炭素樹脂のコーティング、ステンレス鋼、チタンのうち少なくとも何れか一つを含む耐食材料を使用した請求項５又は請求項６に記載の排ガス処理方法である。

（作用）
電気集塵器の排ガス流れの上流側に第一の熱回収装置を設置して、電気集塵器入口の排ガス温度を下げることで灰の電気伝導率が低下し、集塵効率が向上する。図２（ａ）には、電気集塵器の温度と電気集塵器における集塵率との関係の一般的な例を示す。
図２（ａ）に示すように、排ガス温度が低下するに従って集塵率が上昇するが、排ガス温度が９０℃よりも低くなると、第一の熱回収装置の伝熱管表面が水露点（概ね５０℃）以下になることから、第一の熱回収装置への灰の付着量が増加する。また、電気集塵器入口の煤塵濃度を３０ｇ／ｍ³Ｎとした場合の脱硫装置出口濃度を計算した結果を図２（ｂ）に示す。脱硫装置出口の煤塵濃度を４０ｍｇ／ｍ³Ｎ以下にすれば、十分規制値を満足させることができるため、電気集塵器における排ガス温度は、９０〜１１０℃が望ましい。

図３には、電気集塵器部の排ガス温度を９０℃としたときの電気集塵器入口の煤塵濃度と脱硫装置出口の煤塵濃度との関係を示し、図２の一般的な除去率のグラフから計算した値である。排ガス中の煤塵は電気集塵器で９９％程度除去でき、脱硫装置で約７０％除去される。なお、従来技術（点線部）は図７のグラフ（排ガス温度が１６０〜２００℃の場合）と同様である。

図３から、排ガス温度を９０℃まで低下させることで集塵効率が向上し、脱硫装置出口の煤塵濃度を５０ｍｇ／ｍ³Ｎ以下と大幅に低減できることとなり、高灰分炭を使用した場合でも厳しい規制値を満足できることが分かる。

そして、第一の熱回収装置で回収した熱を利用した吸収式冷凍機で、第二の熱回収装置で使用する熱媒を冷却する。
吸収式冷凍機は、基本的に蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器から構成されており、以下の熱サイクルによって高温の熱により冷却を行う仕組みになっている。

蒸発器には冷媒（冷却用の熱媒）が流れており、そのパイプ表面に水が掛けられる。蒸発器内は真空に保たれており、水が蒸発して冷媒から熱を奪う。蒸発した水は水蒸気となって吸収器に送られて吸収剤に吸収される。水蒸気を吸収して濃度が薄くなった吸収剤は再生器で加熱されることで濃くなって吸収器に戻される。再生器で加熱され吸収剤から蒸発した水は凝縮器で冷却されて、再び蒸発器に戻され、冷媒を冷却する。

本発明では、第一の熱回収装置で排ガスから回収した熱を再生器における加熱用熱源に利用しており、蒸発器を流れる冷媒を第二の熱回収装置に供給している。第二の熱回収装置により、脱硫装置入口の排ガス温度を低下させることで脱硫装置における蒸発水量を低減できる。例えば、排ガス温度を５０℃まで低下させると、吸収液は水露点以下となって脱硫装置で蒸発する水量はほとんどなくなるため、脱硫装置内で生成する石膏を抜き出すことに起因する排水の補給や脱硫装置内部の機器を洗浄するための水の補給程度で済むようになる。これらに必要な水量は概ね２０〜３０ｔ／ｈ程度であり、水の消費量を１３０〜１７０ｔ／ｈ低減させることが可能となる。

従って、請求項１又は請求項５記載の発明によれば、第一の熱回収装置により電気集塵器入口の排ガス温度を下げることで集塵効率が向上し、第二の熱回収装置により脱硫装置入口の排ガス温度を更に下げることで、脱硫装置における補給水量を低減できる。また、吸収式冷凍機では第一の熱回収装置により回収した排ガスの熱を利用することで、他の熱源を必要としないこと、また吸収式冷凍機で冷却された熱媒を第二の熱回収装置において排ガス温度の低下に利用することで、排ガスの熱エネルギーを有効利用しており、低コストで簡素な構成の排ガス処理装置となる。

請求項２又は請求項６記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項５に記載の発明の作用に加えて、第一の熱回収装置により排ガス温度を９０〜１１０℃まで低下させることで、第一の熱回収装置への灰の付着量を増加させずに高い集塵効率を達成できる。また、第二の熱回収装置により排ガス温度を５０℃まで低下させることで、脱硫装置における蒸発水もほとんどなくなるため、補給水量の低減効果も高い。

また、吸収式冷凍機からは伝熱管を用いて第二の熱回収装置に熱媒を供給することで、伝熱性能を良好にできる。なお、その場合に、第二の熱回収装置では排ガス温度が低下しているため、排ガス中の硫黄酸化物による伝熱管の腐食が生じ易くなるが、請求項３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２、請求項５又は請求項６に記載の発明の作用に加えて、炭素鋼にフッ化炭素樹脂でコーティングした伝熱管又はステンレス鋼の伝熱管又はチタン製の伝熱管など、耐食材料からなる伝熱管を第二の熱回収装置内に設置することで、伝熱管の腐食を防止できる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項３に記載の発明の作用に加えて、第二の熱回収装置で排ガス中の水分が結露して灰が伝熱管に付着しても、灰を洗い流すことができるため、伝熱性能も低下しない。

請求項１又は請求項５記載の発明によれば、石炭を含む燃料を燃焼するボイラなどの燃焼装置から発生する排ガス中の煤塵の集塵効率を向上させることができ、今後強化される煤塵規制にも十分対応できる。また、同時に脱硫装置においては、排ガスによる蒸発水分量を大幅に低減できるため、補給水量を大幅に低減できる。従って、高灰分炭の燃料を使用する場合や、内陸地のような水の使用に制限がある地域における排ガス処理装置として特に有用である。更に、排ガスの熱エネルギーを有効利用しているため省エネ効果もある。

また、請求項２又は請求項６記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項５に記載の発明の効果に加えて、第一の熱回収装置への灰の付着を抑制しながら高い集塵効率を達成できると共に、脱硫装置における蒸発水もほとんどなく、補給水量の低減効果も高い。

請求項３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２、請求項５又は請求項６に記載の発明の効果に加えて、第二の熱回収装置における排ガス中の硫黄酸化物による伝熱管の腐食を防止できる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項３に記載の発明の効果に加えて、第二の熱回収装置で灰が伝熱管に付着しても洗い流すことで、伝熱管の伝熱性能の低下を防止できる。

本発明の実施例の排ガス処理装置の系統を示した図である。図２（ａ）は、電気集塵器の温度と電気集塵器における集塵率との関係の一般的な例を示した図であり、図２（ｂ）は、電気集塵器入口の煤塵濃度を３０ｇ／ｍ³Ｎとした場合の電気集塵器の温度と脱硫装置出口濃度との関係を示した図である。電気集塵器部の排ガス温度を９０℃としたときの電気集塵器入口の煤塵濃度と脱硫装置出口の煤塵濃度との関係を示した図である。吸収式冷凍機の一例を示した図である。冷却用熱交換器内に洗浄装置を設けた場合の冷却用熱交換器の図である。従来の排ガス処理装置の系統の一例を示した図である。従来の排ガス処理装置の電気集塵器入口の煤塵濃度と脱硫装置出口の煤塵濃度との関係の一例を示した図である。

以下に、本発明の実施例について説明する。

図１には、本発明の実施例の排ガス処理装置の系統を示す。
図１の排ガス処理装置は、図６の従来の排ガス処理装置に、主に熱回収用熱交換器（第一の熱回収装置）４５、冷却用熱交換器（第二の熱回収装置）４６、吸収式冷凍機４９等を設置したものであり、図６の排ガス処理装置との共通部分の説明は省略する。

熱回収用熱交換器４５をＡ／Ｈ３と電気集塵器４との間の排ガスダクトに設置し、熱回収用熱交換器４５で排ガスの熱を熱媒に回収して熱媒循環ライン５０により吸収式冷凍機４９に送る。また、冷却用熱交換器４６を電気集塵器４と脱硫装置５との間の排ガスダクトに設置し、冷媒循環ライン５１で冷却用熱交換器４６と吸収式冷凍機４９とを接続することで、吸収式冷凍機４９で生成した冷水（冷媒の一例）により、排ガスを冷却する構成となっている。

以下に、各機器の運転例について述べる。
ボイラ１に石炭及び燃焼用空気を石炭供給ライン２１及び燃焼用空気供給ライン３６からそれぞれ供給し、石炭を燃焼する。そして、石炭の燃焼反応によって発生した熱により、ボイラ熱交換器１１で高圧蒸気を作り、この高圧蒸気により図示しないタービンを回転させて、タービンと連結した発電機により発電する。

一方、ボイラ１から排出される燃焼排ガスは、Ａ／Ｈ３で燃焼用空気と熱交換した後、約３５０〜４００℃となる。そして、熱回収用熱交換器４５により排ガスから熱が回収されて排ガス温度は約９０℃まで低下する。温度が低下した排ガスは電気集塵器４に導入されて大部分の煤塵が除去される。

本実施例の場合、熱回収用熱交換器４５により排ガス温度を約９０℃まで低下させているので、電気集塵器４では、石炭中の灰含有量が４０％であった場合、排ガス中の煤塵濃度は約４０ｇ／ｍ³Ｎとなるが、図３からも分かるように、このような高灰分炭を燃料に使用した場合でも、脱硫装置５出口の煤塵濃度は３０ｍｇ／ｍ³Ｎ以下まで低減される。

熱回収用熱交換器４５では、吸収式冷凍機４９により約６０〜７０℃の熱媒が供給され、排ガスの熱により１００〜１２０℃まで昇温されて、吸収式冷凍機４９に戻る。次に、電気集塵器４で煤塵が除去された９０℃の排ガスは冷却用熱交換器４６により冷却、除熱され、５０〜６０℃まで温度が下げられて脱硫装置５に供給される。

脱硫装置５では、循環ポンプ２６によりタンク２８内の吸収液が昇圧されて脱硫吸収塔６内部に設置した脱硫スプレノズル２７へ供給される。そして、脱硫スプレノズル２７から脱硫吸収塔６内の排ガス中に吸収液が噴霧される。

タンク２８内のＳＯｘ（主にＳＯ₂）を吸収した吸収液は、炭酸カルシウム供給装置４４から供給される炭酸カルシウムと反応して石膏を生成し、石膏は系外に排出される。脱硫装置５に流入する排ガス温度は、冷却用熱交換器４６によって５０〜６０℃と低い温度になっている。通常のボイラの空気燃焼時の水露点は約５０〜６０℃であることから、脱硫装置５では吸収液の蒸発によって水がなくなることはなく補給水も必要とならない。

冷却用熱交換器４６では、吸収式冷凍機４９により４０〜５０℃の熱媒（冷却用の熱媒）が供給され、電気集塵器４出口の排ガスの熱により６０〜７０℃まで昇温されて、吸収式冷凍機４９に戻る。

吸収式冷凍機４９の構造としては、再生器を複数個使用する方式などいろいろな方式が採用可能であるが、本実施例では、図４に示す１つの再生器を使用する方式を採用した。この吸収式冷凍機４９は、蒸発器５２、吸収器５３、再生器５４、凝縮器５５から構成しており、以下の熱サイクルにより、熱回収用熱交換器４５で回収した熱源により、冷却水を発生させている。

蒸発器５２には、冷却用熱交換器４６に送られて冷却に使用される冷媒用循環ライン５１が接続されている。冷媒用循環ライン５１は、内部に熱媒（例えば水）を有する伝熱管から構成されており、熱媒は循環ポンプ４８（図１）により伝熱管内を流れている。そして、この伝熱管表面に後述する水ライン６４から水がかけられる。蒸発器５２内は真空に保たれているため、かけられた水は急激に蒸発して冷媒から熱が奪われる。蒸発器５２内で熱を奪った水は水蒸気となって蒸発器水蒸気ライン５６から吸収器５３に送られて吸収剤５７に吸収される。吸収剤５７としては、臭化リチウムやアンモニアなどがある。

そして、水蒸気を吸収した吸収剤５７は昇圧ポンプ５８により吸収剤ライン５９から再生器５４に送られる。再生器５４には、熱回収用熱交換器４５に接続した熱媒循環ライン５０が接続されている。熱媒循環ライン５０は、内部に熱媒（例えば水）を有する伝熱管から構成されており、熱媒は循環ポンプ４７（図１）により伝熱管内を流れている。

吸収剤５７は熱回収用熱交換器４５で排ガスから回収された熱により加熱され、吸収剤５７に吸収された水が追い出される。水が蒸発して濃縮された吸収剤５７は吸収剤戻りライン６０から吸収器５３に戻される。一方、吸収剤５７から追い出された水蒸気は再生器水蒸気ライン６１から凝縮器５５に入り、冷却水ライン６２を流れる冷却水により冷却されて水６３となり、水ライン６４から再び蒸発器５２に戻される。

また、本実施例では、図１に示すように、熱回収用熱交換器４５の出口排ガス温度を測定する温度計７０と冷却用熱交換器４６の出口排ガス温度を測定する温度計７２を設けており、温度計７０、７２の測定結果に基づき熱回収用熱交換器４５の出口排ガス温度を制御する循環ポンプ４７の熱媒循環量と冷却用熱交換器４６の出口排ガス温度を制御する循環ポンプ４８の熱媒循環量などを決める制御装置７４を設置している。前記熱媒循環量によって各熱交換器４５，４６の熱交換量（熱回収量）が変化する。なお、制御装置７４によらなくても、予め運転条件を設定すれば、排ガス温度を測定しながらその都度循環ポンプ４８の動力を調整する必要もない。

熱媒流量による排ガス温度の制御は、図示しないが熱媒循環ライン５０や冷媒用循環ライン５１にバイパス管を設置し、該バイパス管内の熱媒流量を調整する手段を用いることによっても可能である。

また、冷却用熱交換器４６の内部に設置した熱交換器６５（図５）として炭素鋼管の外面をフッ化炭素樹脂でコーティングした伝熱管を使用すると良い。フッ化炭素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などがある。

使用する石炭に多量の硫黄が含まれる場合は、排ガス中にＳＯ₂、ＳＯ₃等の硫黄酸化物が多く含まれることとなり、冷却用熱交換器４６の内部や熱交換器６５を腐食させる原因となるため、排ガス中に多量の硫黄酸化物が含まれる場合は、このような耐食材料を使用することが望ましい。材料は、上記の他にステンレス鋼（例えば、Ｎｉ基合金などの耐硫酸露点腐食鋼）やチタン（チタン合金）等でも同等の効果があり、これらの素材を組み合わせて使用しても良い。

そして、本実施例では、冷却用熱交換器４６の伝熱管内部を４０〜５０℃と冷温の熱媒が流れるため、伝熱管外表面で排ガス中の水分が結露して排ガス中の灰が付着する場合がある。そこで、冷却用熱交換器４６内に灰を洗い流すことができる洗浄装置を設けると良い。

図５には、冷却用熱交換器４６内に洗浄装置を設けた場合の冷却用熱交換器４６の図を示す。この洗浄装置は、冷却用熱交換器４６内に設置した伝熱管からなる熱交換器６５の上部に設けた洗浄用水配管６７と、その先端に設置した洗浄用ノズル６８から構成される。洗浄用ノズル６８から洗浄水を噴霧することで、伝熱管の伝熱性能の低下を防止でき、冷却用熱交換器４６の冷却効果が低減することはない。

なお、この洗浄は、排ガス処理装置の運転中に行っても良いし、運転後又は運転前に行っても良い。また、制御装置７４によって自動で運転中に周期的（例えば、４時間毎など）に洗浄しても良く、一定量の灰が付着した場合に自動で洗浄しても良い。例えば、冷却用熱交換器４６の入口側や出口側の温度計７０、７２の測定結果に基づき、これらの温度変化や冷媒用循環ライン５１を流れる冷媒の冷却用熱交換器４６への入口温度、冷却用熱交換器４６からの出口温度などから伝熱管の伝熱係数を求め、伝熱係数が低下したときに自動で洗浄しても良い。

本発明によれば、ボイラに限らず、他の燃焼装置を使用する排ガス処理装置においても排ガス中の煤塵を効率よく除去でき、脱硫装置の補給水量の低減を図れる技術として、利用可能性がある。

１ボイラ２煙突
３Ａ／Ｈ４電気集塵器
５脱硫装置６脱硫吸収塔
１１ボイラ蒸発器２１石炭供給ライン
２６循環ポンプ２７脱硫スプレノズル
２８タンク３６燃焼用空気供給ライン
４４炭酸カルシウム供給装置
４５熱回収用熱交換器４６冷却用熱交換器
４７，４８循環ポンプ４９吸収式冷凍機
５０熱媒循環ライン５１冷媒循環ライン
５２蒸発器５３吸収器
５４再生器５５凝縮器
５６蒸発器水蒸気ライン５７吸収剤
５８昇圧ポンプ５９吸収剤ライン
６０吸収剤戻りライン６１再生器水蒸気ライン
６２冷却水ライン６３水
６４水ライン６５熱交換器
６７洗浄用水配管６８洗浄用ノズル
７０，７２温度計７４制御装置

Claims

石炭を含む燃料を燃焼するボイラを含む燃焼装置からの排ガス中の煤塵を除去する電気集塵器と、排ガスに吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置とを燃焼装置の排ガスダクトの上流側から下流側に順次配置した排ガス処理装置において、
前記電気集塵器の排ガスダクトの上流側に排ガスから熱を回収する第一の熱回収装置を設け、
前記電気集塵器と脱硫装置との間の排ガスダクトに排ガスから熱を回収する第二の熱回収装置を設け、
前記第一の熱回収装置で回収した熱を利用して熱媒を冷却する吸収式冷凍機を設け、
該吸収式冷凍機で冷却した熱媒を第二の熱回収装置に供給する熱媒供給部を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
前記電気集塵器の入口排ガス温度が９０〜１１０℃、前記脱硫装置の入口排ガス温度が水露点以下となるように前記第一の熱回収装置及び第二の熱回収装置の熱回収量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記載の排ガス処理装置。
前記第二の熱回収装置に、排ガスの熱を前記熱媒に回収する伝熱管を設け、
該伝熱管は、炭素鋼にフッ化炭素樹脂のコーティング、ステンレス鋼、チタンのうち少なくとも何れか一つを含む耐食材料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス処理装置。
前記第二の熱回収装置に、伝熱管に付着する灰を洗浄する洗浄手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の排ガス処理装置。
石炭を含む燃料を燃焼するボイラを含む燃焼装置からの排ガス中の煤塵を電気集塵器により除去した後、吸収液を噴霧する構成を備えた脱硫装置により排ガス中の硫黄酸化物を除去する排ガス処理方法において、
前記電気集塵器入口の排ガスから熱を回収し、該回収した熱を利用して吸収式冷凍機により熱媒を冷却し、該冷却した熱媒を使用して、前記脱硫装置入口の排ガスから熱を回収することを特徴とする排ガス処理方法。
前記電気集塵器入口の排ガス温度が９０〜１１０℃、前記脱硫装置入口の排ガス温度が水露点以下になるように排ガスから熱を回収することを特徴とする請求項５記載の排ガス処理方法。
排ガスの熱を前記熱媒に回収する伝熱管を使用して脱硫装置入口の排ガスから熱を回収すると共に、
前記伝熱管として、炭素鋼にフッ化炭素樹脂のコーティング、ステンレス鋼、チタンのうち少なくとも何れか一つを含む耐食材料を使用したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の排ガス処理方法。