JP2018130672A - 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中のNOxを効率よく除去することができ、かつ、集塵器が腐食されたり集塵器のフィルタが閉塞することを抑制することができる排ガス処理方法を提供する。
本発明の排ガス処理方法では、第1ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第1冷却水を噴霧することにより形成される。このため、噴霧孔から第1冷却水を噴霧することにより形成された第1ミストの中心部にオゾン噴出口からオゾンガスを供給することができ、オゾンガスが第1ミストの外の排ガス中に供給されることを抑制することができる。従って、オゾンガスが熱分解されることを抑制することができ、オゾンガスを効率よくNOの酸化反応に利用することができる。
本発明の排ガス処理方法では第1冷却水の噴霧量又はNaOH水溶液の噴霧量を、集塵器に流入する排ガスの温度が150℃より高くなるように調節するため、集塵器を流れる排ガスの温度が酸露点(例えば硫酸露点)以下の温度になることを防止することができ、集塵器に酸性溶液が付着することを抑制することができる。このため、集塵器に含まれる金属部材が酸性溶液により腐食されることを抑制することができる。また、酸性溶液をバインダとしてダストが集塵器内部に付着することを抑制することができ、集塵器に含まれるフィルタが閉塞することを抑制することができる。
本発明の排ガス処理方法では第1冷却水の噴霧量又はNaOH水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が350℃以下となるように調節するため、集塵器が熱劣化することを抑制することができる。
本発明の排ガス処理方法において、第2ミスト中を排ガスが2秒間以上かけて流れるようにNaOH水溶液の噴霧量を調節することが好ましい。このことにより、第2ミストに含まれる微小水滴の存続時間を2秒間以上とすることができ、第2ミスト中においてSO2及びNaOHから還元剤であるNa2SO3が生成する化学反応と、Na2SO3によりNO2をN2に還元する化学反応とを進行させる時間を確保することができる。このため、排ガス中のNOxを効率的に除去することができる。
本発明の排ガス処理方法において、第1及び第2ミストは下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成されることが好ましく、前記水封槽に溜めた水の酸化還元電位又はpHに基づきNaOH水溶液の噴霧量又は噴霧するNaOH水溶液のNaOH濃度を調節することが好ましい。このことにより、第2ミストのNaOH量又は還元剤量が不足した場合にすぐにNaOH量又は還元剤量を増やすことができ、酸性ダストが生成することを抑制することができる。
本発明の排ガス処理方法において、第2ミストよりも下流における排ガスのNOx濃度の計測値に基づき混合水溶液の噴霧量又は噴霧する混合水溶液の還元剤濃度を調節することが好ましい。このことにより、排ガス中のNOxを効率的に除去することができる。
本実施形態の排ガス処理方法は、NOx及びSOxを含む排ガス中に第1冷却水41を噴霧することにより形成された第1ミスト6の150℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第1ミスト6よりも下流側の排ガス中にNaOH水溶液42を噴霧することにより第2ミスト7を形成し、第2ミスト7よりも下流側に設けられた集塵器3により排ガス中のダスト32を除去する排ガス処理方法であって、第1ミスト6は、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口37の周囲に設けられた噴霧孔51から排ガス中に第1冷却水を噴霧することにより形成され、第1冷却水41の噴霧量又はNaOH水溶液42の噴霧量を、集塵器3に流入する排ガスの温度が150℃より高く350℃以下となるように調節することを特徴とする。
以下、本実施形態の排ガス処理方法、排ガス処理装置について説明する。
処理対象となる排ガスが反応塔2に流入し、反応塔2の内部を流れ、反応塔2から排出されるように反応塔2を設けることができる。また、排ガスが反応塔の下から上に向かって流れるように反応塔2を設けることができる。また、反応塔2に流入する排ガスの温度は、200℃以上600℃以下であってもよく、250℃以上550℃以下であってもよい。反応塔2を流れる排ガスに形成する第1ミスト6、第2ミスト7、第3ミスト8については後述する。
また、水封槽9に溜めた封水34の酸化還元電位を測定するORP計を設けることができる。また、水封槽9に溜めた封水34のpHを測定するpH計を設けることができる。ORP計又はpH計は、信号線11又は無線により制御部10に接続することができる。
集塵器3により回収したダスト32の酸性度を測定するようにpH測定装置29を設けることができる。pH測定装置29は、ダスト32を水に溶解させ得られた水溶液のpHを測定するように設けることができる。pH測定装置29は、信号線11又は無線により制御部10に接続することができる。また、集塵器3により回収したダスト32の酸化還元電位を測定するように酸化還元電位測定装置を設けることもできる。
また、第1噴霧部15の噴霧量は、ポンプ22aの送液量を調節することにより調節することができる。また、冷却水41は、水又は還元性でない水溶液とすることができる。冷却水41は、オゾン水であってもよい。
本実施形態において、ミストとは、多数の微小な水滴が排ガス中に浮遊し、多数の微小な水滴が排ガスの流れと共に流れているものをいう。また、ミストに含まれる水滴の80%以上が500μm以下の大きさであってもよい。
第1噴霧部15は、第1ミスト6の150℃以下の局所冷却域を排ガスが1秒間以上5秒間以下かけて流れるように設けることができる。このことにより、局所冷却域においてオゾンが熱分解されることを抑制することができる。また、排ガスに含まれるNOガスがオゾンガスにより酸化される反応時間を確保することができる。
例えば、反応塔2を流れる排ガスの量と、第1ミスト6の局所冷却域の温度を測定するように設けられた排ガス温度計25b、排ガス温度計25cの計測値とに基づき、ポンプ22aの送液量を調節し噴霧量を調節することにより、第1ミストの150℃以下の局所冷却域を排ガスが1秒間以上5秒間以下かけて流れるように第1ミストを形成することができる。排ガスの量は、例えば、排気ファンの排気量から算出することができる。
また、第1噴霧部15の噴霧量は、集塵器3に流入する排ガスの温度が150℃より高く350℃以下となるように調節することができる。
オゾンを150℃以下の局所冷却域に供給するため、オゾンが熱分解されることを抑制することができる。従って、排ガス中のNOガスをNO2ガスに効率よく変換することができる。
また、オゾン供給部18は、第1ミスト6の局所冷却域に直接オゾンガスを供給するオゾン噴出口を有してもよい。また、オゾン供給部18は、噴霧ノズル23aによりオゾン水(オゾンの微小気泡を有する水を含む)を噴霧することにより第1ミスト6の局所冷却域にオゾンガスを供給するように設けてもよい。また、オゾン供給部18は、二流体スプレーノズル23aでオゾン含有圧縮空気と冷却水41とを混合して噴出するように設けてもよい。
オゾン供給部18は、オゾン発生装置36(オゾナイザ)により生成したオゾンガスを第1ミスト6の局所冷却域に供給するように設けることができる。
SO2+2NaOH → Na2SO3+H2O・・・(1)
また、反応塔2を流れる排ガスはNOがオゾンにより酸化され生成したNO2を含むため、次の式(2)のような気液反応を進行させることができる。
2NO2+4Na2SO3 → N2+4Na2SO4・・・(2)
従って、第2ミスト7中においてNO2をN2に還元することができ、排ガス中のNOxを除去することができる。式(1)、(2)の化学反応は、第2ミスト7の微小水滴中又は微小水滴と排ガスとの気液界面において進行すると考えられるため、微小水滴の存続期間を、これらの化学反応が進行するために必要な時間(約1秒間必要と考えられる)以上とする必要がある。
式(2)の化学反応が進行すると、還元剤であるNa2SO3からNa2SO4が生成し、Na2SO4のダストが排ガス中に生じる。
また、第2ミスト7中においてNO2をN2に還元するため、第2ミスト7の下流側の排ガス温度が低くなりすぎることを防止することができる。
例えば、反応塔2を流れる排ガスの量と、排ガス温度計25の計測値とに基づき、ポンプ22bの送液量を調節し噴霧量を調節することにより、第2ミスト7中を排ガスが2秒間以上6秒間以下かけて流れるように第2ミスト7を形成することができる。排ガスの量は、例えば、排気ファンの排気量から算出することができる。
また、第2噴霧部16の噴霧量を、集塵器3に流入する排ガスの温度が150℃より高く350℃以下となるように調節することができる。
第2噴霧部16の噴霧量は、第1噴霧部15の噴霧量を100としたとき、80〜120とすることができる。第2ミスト7は第1ミスト6よりも下流側に形成されるため、第2ミスト7直前の排ガス温度は、第1ミスト6直前の排ガス温度よりも低い。このため、噴霧量が同じ程度でも、第1ミスト6の微小水滴の存続時間よりも第2ミスト7の微小水滴の存続時間のほうが長くなる。
第1及び第2ミストにより排ガスを350℃以下又は230℃以下に冷却することができる場合、第3噴霧部17は省略することができる。
第3噴霧部17は、水封槽9に溜めた封水34を汲み上げて噴霧するように設けることができる。この場合、汲み上げた水の量だけ水封槽9に水を新たに供給する。このため、落下したダストの溶け込みにより水封槽9に溜めた封水34が濃縮することを防止することができる。また、封水34の溶質濃度が高くなることを防止することができるため、封水34の排水処理を省略することができる。
第2ミスト7のNaOHの量又は還元剤の量が不足すると、NaHSO4などの酸性ダストが生成する場合がある。NaHSO4などの酸性ダストが集塵器3に多く入ると集塵器3の金属部材などを腐食するおそれがある。
酸性ダストが生成するとこの酸性ダストも封水34に溶け込むため、封水34の酸化還元電位はプラス側に変化し、pHは酸性側に変化する。
例えば、封水34の酸化還元電位を測定するORP計又は封水34のpHを測定するpH計を設け、この計測値を制御部10が入力し、制御部10がポンプ22b又は22cに送液量を増やす信号を出力することができる。
このように噴霧量を調節することにより、集塵器3を流れる排ガスの温度が酸露点(例えば硫酸露点)以下の温度になることを防止することができ、集塵器3に酸性溶液が付着することを抑制することができる。このため、集塵器3に含まれる金属部材が酸性溶液により腐食されることを抑制することができる。また、酸性溶液をバインダとしてダストが集塵器3の内部に付着することを抑制することができ、集塵器3に含まれるフィルタが閉塞することを抑制することができる。
例えば、集塵器3により回収したダストの水溶液のpHを測定するpH測定装置29又は前記水溶液の酸化還元電位を測定するORP測定装置を設け、この計測値を制御部10が入力し、制御部10がポンプ22b又は22cに送液量を増やす信号を出力することができる。例えば、集塵器3により回収したダストの水溶液のpHが7以上となるように、第2噴霧部16により噴霧する水溶液のNaOH濃度を調節することができる。
図1に示したような排ガス処理装置によりガラス溶解炉から排出される排ガスを処理した。また、噴霧ノズル23aには、図2に示したような噴霧ノズルを用いた。反応塔のダクト径は3.5mである。第1噴霧部により水を反応塔を流れる排ガス中に噴霧し第1ミストを形成し、オゾン供給部により第1ミスト中にオゾンガスを供給した。また、第2噴霧部によりNaOH水溶液(還元剤を含んでいない)を反応塔を流れる排ガス中に噴霧し第2ミストを形成した。また、第3噴霧部による噴霧は行っていない。また、集塵器には電気集塵器を用いた。排ガス量、噴霧量などを表1に示す。また、反応塔入口及び反応塔出口における排ガス温度の計測値、ガス濃度測定結果を表2に示す。また、反応塔の第1噴霧部を設置した高さにおける排ガス温度の計測値、反応塔の第1噴霧部よりも1.5m高い高さにおける排ガス温度の計測値、反応塔の第1噴霧部よりも3.0m高い高さにおける排ガス温度の計測値を表3に示す。なお、表3に示した計測値は、反応塔内の複数点の計測値の平均値である。
このように排ガス処理することにより、脱硫効率57.3%、脱硝効率19%を達成することができた。また、オゾンガスによるNOの酸化効率(ΔNO/O3)を85%とすることができた。
Claims (9)
- NOx及びSOxを含む排ガス中に第1冷却水を噴霧することにより形成された第1ミストの150℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第1ミストよりも下流側の排ガス中にNaOH水溶液を噴霧することにより第2ミストを形成し、第2ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、
第1ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第1冷却水を噴霧することにより形成され、
第1冷却水の噴霧量又はNaOH水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が150℃より高く350℃以下となるように調節することを特徴とする排ガス処理方法。 - NOx及びSOxを含む排ガス中に第1冷却水を噴霧することにより形成された第1ミストの150℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第1ミストよりも下流側の排ガス中にNaOH水溶液を噴霧することにより第2ミストを形成し、排ガス中に第2冷却水を噴霧することにより第3ミストを形成し、第2及び第3ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、
第1、第2及び第3ミストは、下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成され、
第2冷却水は、前記水封槽に溜めた水であり、
第2冷却水の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が150℃より高く350℃以下となるように調節することを特徴とする排ガス処理方法。 - 第1ミストの150℃以下の局所冷却域を排ガスが1秒間以上かけて流れるように第1冷却水の噴霧量を調節する請求項1又は2に記載の排ガス処理方法。
- 第2ミスト中を排ガスが2秒間以上かけて流れるようにNaOH水溶液の噴霧量を調節する請求項1〜3のいずれか1つに記載の排ガス処理方法。
- 第2ミストよりも下流又は第1ミストよりも上流における排ガスのSO2濃度の計測値、前記集塵器により回収したダストのpH測定の測定結果、及び第2ミストよりも下流における排ガスのNOx濃度の計測値のうち少なくとも1つに基づきNaOH水溶液の噴霧量又は噴霧するNaOH水溶液のNaOH濃度を調節する請求項1〜4のいずれか1つに記載の排ガス処理方法。
- 第1及び第2ミストは、下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成され、
前記水封槽に溜めた水の酸化還元電位又はpHに基づきNaOH水溶液の噴霧量又は噴霧するNaOH水溶液のNaOH濃度を調節する請求項1〜5のいずれか1つに記載の排ガス処理方法。 - 第2ミストは、NaOHと還元剤の混合水溶液を噴霧することにより形成される請求項1〜6のいずれか1つに記載の排ガス処理方法。
- 第2ミストよりも下流における排ガスのNOx濃度の計測値に基づき混合水溶液の噴霧量又は噴霧する混合水溶液の還元剤濃度を調節する請求項7に記載の排ガス処理方法。
- NOx及びSOxを含む200℃以上の排ガスが流入するように設けられた反応塔と、前記反応塔から排出された排ガスが流入するように設けられた集塵器と、前記反応塔を流れる排ガス中に第1冷却水を噴霧して150℃以下の局所冷却域を有する第1ミストを形成するように設けられた第1噴霧部と、前記局所冷却域にオゾンを供給するように設けられたオゾン供給部と、前記反応塔を流れる排ガスの第1ミストよりも下流側にNaOH水溶液を噴霧して第2ミストを形成するように設けられた第2噴霧部と、第1又は第2噴霧部の噴霧量を調節するように設けられた調節部とを備え、
前記調節部は、前記集塵器に流入する排ガスの温度が150℃より高く350℃以下となるように第1又は第2噴霧部の噴霧量を調節するように設けられたことを特徴とする排ガス処理装置。
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