JP2019013893A - 排ガス処理方法および排ガス処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ガスガスヒータの伝熱管のＳＯ_３腐食を抑制し、かつ、ダストの付着性を低減できる排ガス処理方法および排ガス処理システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、石炭を燃焼するボイラから排出される排ガスの処理方法であって、電気集塵機により、排ガス中の煤塵の一部を除去する集塵工程と、熱媒体を通す伝熱管を有する熱回収器により、集塵工程で煤塵の一部が除去された排ガスから熱回収する熱回収工程と、湿式脱硫装置により、熱回収工程で冷却された排ガスから硫黄酸化物を吸収除去する脱硫工程と、を備え、石炭の石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度を高くするよう、石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、集塵工程における集塵量を設定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、石炭焚きボイラの排ガス処理方法および排ガス処理システムに関するものである。

従来の排ガス処理システムでは、ボイラからの排ガスを空気予熱器で熱回収し、乾式電気集塵装置で除塵し、伝熱管を有する熱回収器で熱回収後、脱硫装置で脱硫し、再加熱器で昇温させた後、煙突から排出している。

熱回収器および再加熱器は、熱媒体連絡管で連結されたガスガスヒータである。熱回収器で熱を回収し、排ガス温度を下げた後、脱硫処理することで脱硫処理効率を高められる。また、脱硫処理後の低温の排ガスを、再加熱器で昇温させることで、後流機器の水分結露による腐食を防止できるとともに、白煙の発生を抑制することができる。

熱回収器は、乾式電気集塵装置から出た排ガスを受け入れる。そのため、排ガス中に残存する煤塵が伝熱管の表面に堆積する。煤塵が伝熱管の表面を覆うことは、伝熱効率の低下につながる。そのため、伝熱管表面に堆積した煤塵は、適宜スートブロア等により除去される。

熱回収器では、熱が回収されることで排ガス温度が低下する。これに伴い、排ガス中のＳＯ_３が凝縮しやすい。ＳＯ_３は、凝縮すると硫酸を生成し、伝熱管を腐食させる要因となる。よって、ガスガスヒータの設計ではＳＯ_３腐食を防止するための工夫が施される（特許文献１，２参照）。

特許文献１では、ＳＯ_３量に対し一定量以上の煤塵（ダスト）を存在させて、腐食量を低く保つようにしている。特許文献１では、排ガス中の煤塵濃度ＤとＳＯ_３濃度Ｓとの比（Ｄ／Ｓ）が所定値となるよう乾式電気集塵機におけるダスト捕集量を制御する。特許文献１では、Ｄ／Ｓが５以上であれば腐食量を許容範囲に保てることが示されている。

特開昭６３−１７５６５３号公報 特開２０１１−２００７８１号公報

一方、特許文献２では、Ｄ／Ｓの考え方を適用したとしても、燃料となる石炭の種類によっては、ＳＯ_３による腐食を抑制できない場合があることが開示されている。

特許文献２によれば、石炭に含まれる硫黄（Ｓ）分が多い場合、排ガス中の三酸化硫黄（ＳＯ_３）濃度が高くなる。熱回収器において凝縮したＳＯ_３はダスト（煤塵）に付着する。ＳＯ_３が付着したダストは湿潤状態となり、スートブロアによる清掃では除去しにくい。

特許文献２では、熱回収器の前流側で排ガス中にアルカリを供給して、ＳＯ_３によるダストの湿潤を低減させている。このような方法では、多量のアルカリの供給が必要となり、経済的ではない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガスガスヒータの伝熱管のＳＯ_３腐食を抑制し、かつ、ダストの付着性を低減できる排ガス処理方法および排ガス処理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の排ガス処理方法および排ガス処理システムは以下の手段を採用する。

本発明は、石炭を燃焼するボイラから排出される排ガスの処理方法であって、電気集塵機により、前記排ガス中の煤塵の一部を除去する集塵工程と、熱媒体を通す伝熱管を有する熱回収器により、前記集塵工程で煤塵の一部が除去された排ガスから熱回収する熱回収工程と、湿式脱硫装置により、前記熱回収工程で冷却された排ガスから硫黄酸化物を吸収除去する脱硫工程と、を備え、前記石炭の石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど前記電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度を高くするよう、前記石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、前記集塵工程における集塵量を設定する排ガス処理方法を提供する。

また本発明は、石炭を燃焼するボイラと、前記ボイラから出た排ガスから煤塵の一部を除去する電気集塵機と、熱媒体を通す伝熱管を有し、前記電気集塵機で煤塵の一部が除去された排ガスから熱を回収する熱回収器と、前記熱回収器で冷却された排ガスから硫黄酸化物を吸収除去する脱硫装置と、前記石炭の石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど前記電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度が高くなるよう、前記石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、前記電気集塵機における集塵量を設定する集塵量設定部と、を備えている排ガス処理システムを提供する。

本発明者らは、電気集塵機、熱回収器および脱硫装置を順に備えた排ガス処理システムの実機において、従来のＤ／Ｓの考え方を適用して電気集塵機出口の煤塵濃度を設計しても、伝熱管の腐食を防止しきれない場合があるという知見を得た。

上記知見に基づき、腐食を防止できない要因を検討した結果、熱回収器における温度低下によって排ガス中のＳＯ_３のほとんどは凝縮して煤塵に吸着し、灰中アルカリと反応すると中和されるが、石炭灰中アルカリ濃度が低い石炭種を用いた場合に、排ガス中の煤塵に含まれるアルカリの量では、排ガス中のＳＯ_３全量を中和できず、中和されなかったＳＯ_３を含んだ煤塵が伝熱管に付着し、腐食の要因となっていることを見出した。

また、本発明者らは、排ガス中のＳＯ_３を中和しきれなかったとしても、煤塵中の残ＳＯ_３濃度が所定範囲内であれば、伝熱管への煤塵の固着を防止できる、または、煤塵が伝熱管に付着するが、付着した煤塵をスートブロアにより除去でき、かつ、腐食も防止できることを見出した。

上記発明によれば、電気集塵機において排ガスから集塵する煤塵の量を、石炭灰中アルカリ濃度に基づいて設定し、石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度が高くなるようにする。これにより、石炭灰中アルカリ濃度が低い石炭種、灰分の割合が高い石炭種、または、石炭灰中アルカリ濃度が低くかつ灰分の割合が高い石炭種を用いた場合であっても、電気集塵機出口において必要なアルカリ濃度を確実に確保できる。よって、特許文献２のようにアルカリ供給装置を別途設けることなく、必要なアルカリ濃度を確保できる。ここで「アルカリ濃度」とは、単位体積の排ガス中の煤塵に含まれるアルカリの量（重量）である。

電気集塵機における集塵量は、電気集塵機の電流密度または電圧を制御することで、調整できる。

上記発明の一態様において、前記煤塵濃度は、前記石炭灰中アルカリ濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）に所定定数を加えた値で、前記排ガス中のＳＯ_３濃度（ｍｍｏｌ／ｍ^３）を除すことで算定され得る。

前記所定定数は、あらかじめ前記伝熱管の腐食防止に必要な石炭灰中アルカリ濃度を取得し、該取得した石炭灰中アルカリ濃度に基づいて算定するとよい。

腐食防止を目的とした場合、前記所定定数は、０．３以上０．６以下の範囲から選択できる。

前記所定定数は、あらかじめ前記伝熱管への煤塵の固着防止に必要な石炭灰中アルカリ濃度を取得し、該取得した石炭灰中アルカリ濃度に基づいて算定してもよい。

固着防止を目的とした場合、前記所定定数は、０．１以上０．２以下の範囲から選択できる。

所定定数は、残ＳＯ_３濃度を上記所定範囲に収めるための数値である。上記発明では、灰分の割合が高い石炭種を用いた場合、電気集塵機出口での煤塵濃度が高くなる。石炭灰中アルカリ濃度が低くかつ灰分の割合が高い石炭種を用いた場合、電気集塵機出口での煤塵濃度が高くなりすぎることが懸念されるが、上記発明の態様では所定定数を石炭灰中アルカリ濃度に加算することで、加算しなかった場合と比較して電気集塵機出口の煤塵濃度を低くすることができる。煤塵濃度を少しでも低くすることで、熱回収器の後流への悪影響を抑制しつつ、熱回収器の腐食を防止できる。

上記発明の一態様では、前記熱回収器内において、前記伝熱管を、排ガス流れに直交するように複数段設置し、前記伝熱管の外径に対する隣り合う伝熱管の軸間距離の比を１．８以上５．５以下とするのが好ましい。

隣り合う伝熱管を上記のように並べることで、伝熱管群のつまりを防止できる。

上記発明は、石炭灰中アルカリ濃度が２ｍｍｏｌ／ｇ以下、灰分が２０％以上である石炭を燃焼するボイラから出る排ガスの処理に好適である。

本発明に係る排ガス処理方法および排ガス処理システムは、石炭灰中アルカリ濃度に基づいて電気集塵機出口での煤塵濃度を設定することで、熱回収器の伝熱管のＳＯ_３腐食を抑制し、かつ、ダストの付着性を低減できる。

本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムの系統図である。 熱回収器内部の模式図である。 図２のＡ−Ａ図である。 石炭種毎の石炭中灰分と灰中アルカリ濃度との関係を示す図である。 腐食試験の結果を示す図である。 目的毎に必要となるＤ／Ｓを求めた結果を示す図である。

以下に、本発明に係る排ガス処理方法および排ガス処理システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る排ガス処理方法および排ガス処理システムは、石炭を燃焼するボイラ（石炭焚きボイラ）から出る排ガスの処理に関する。特に、石炭灰中アルカリ濃度が２ｍｍｏｌ／ｇ以下、かつ、灰分の割合が２０％以上である石炭種を燃焼させたときに生じる排ガスの処理に好適である。ここで、石炭灰中アルカリ濃度は、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計濃度である。

図１は、本実施形態に係る排ガス処理システムの系統図である。排ガス処理システム１は、石炭焚きボイラ２の後流に、脱硝装置３、空気予熱器４、乾式電気集塵機５、熱回収器６、送風機７、吸収塔（湿式脱硫装置）８、再加熱器９、および煙突１０を順に備えている。各構成は、煙道または配管等により接続されている。

本実施形態において、脱硝装置３は、アンモニア（ＮＨ_３）供給部（不図示）および脱硝触媒（不図示）を備えている。脱硝触媒は、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進させる触媒である。例えば、脱硝触媒は、バナジウム系触媒、またはゼオライト系触媒などである。

本実施形態において、空気予熱器４では、脱硝後の高温の排ガスと常温の燃焼用空気との熱交換を行い、熱交換により高温となった燃焼用空気は、石炭焚きボイラ２に供給され、熱交換して温度が低下した排ガスは、下流の乾式電気集塵機５へと導かれる。

本実施形態において、乾式電気集塵機５（以降、電気集塵機と略す）は、電極および電極に電圧を印加する電源を備えている。電気集塵機５は、煤塵（石炭を燃焼させた際に発生する微粉末の灰）の微粒子に電荷を与え、電極に引き寄せることで煤塵を捕集するものである。

本実施形態において、熱回収器６および再加熱器９は、熱媒体が通る熱媒体連絡管１９によって連結されたノンリーク式のガスガスヒータ（ＧＧＨ）である。熱回収器６および再加熱器９は、電気集塵機５の後流に設けられている。熱媒体は、例えば、水である。

ノンリーク式ガスガスヒータは、熱媒体を介して、脱硫処理前のガスから熱を回収し、脱硫処理後のガスを再加熱する様式の熱交換器である。脱硫処理前後のガスが接触することなく熱交換を行うことが可能になるため、脱硫処理前の排ガスの、脱硫処理後の排ガス側への（再加熱器９での）漏えいを防止できる。

図２に、熱回収器６内部の模式図を示す。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
熱回収器６内には、熱媒体を通す伝熱管１１が、排ガス流れＧに直交するように複数段設置されている。ここでは、複数段の伝熱管１１を伝熱管群１２と称す。伝熱管群１２において、伝熱管１１は、伝熱管１１の外径（Ｄ_ｈ）に対する隣り合う伝熱管１１の軸間距離（Ｐ）の比（Ｐ／Ｄ_ｈ）が１．８以上５．５以下となるよう配置されている。

熱回収器６内に配置されている伝熱管１１は、外周に複数のフィン１３を備えている。複数のフィン１３はリング形状をしており、リングの内輪が伝熱管１１の外周に接続されている。複数のフィン１３は、互いに間隔をあけて配置されている。

伝熱管群１２の上下には、スートブロア１４が設置されている。図２では、上側に設置されたスートブロア１４のみを表示する。スートブロア１４は、伝熱管１１に向けて蒸気または空気を間欠的に噴射する手段（不図示）を備えている。

再加熱器９内は、熱回収器６と同様の構成である。

吸収塔８は、排ガス流路に吸収液を供給する手段１５を備えている。

排ガス処理システム１は、石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、電気集塵機５における集塵量を設定する集塵量設定部１６を備えていてもよい。

集塵量設定部１６は、石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど電気集塵機５の出口における排ガスの煤塵濃度が高くなるよう集塵量を設定するものである。集塵量設定部１６には、石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、電気集塵機５出口における排ガスの煤塵濃度を算定する式（１）が格納されている。

αは、所定定数であり、目的に応じて変更されうる。伝熱管１１への煤塵の固着防止を目的とする場合、αは０．１以上０．２以下の範囲から選択できる。伝熱管１１の腐食防止を目的とする場合、αは０．３以上０．６以下の範囲から選択できる。

集塵量設定部１６は、電気集塵機５に電気的に接続され、電気集塵機５の電流密度および電圧を制御できる。集塵量設定部１６は、電気集塵機５出口における排ガスの煤塵濃度が式（１）で算定された値となるよう、電気集塵機５における集塵量を設定できる。

排ガス処理システム１は、煤塵濃度計１７およびＳＯ_２計１８を備えていてもよい。煤塵濃度計１７およびＳＯ_２計１８は、電気集塵機５の出口側煙道（または配管）に接続される。

集塵量設定部１６は、煤塵濃度計１７の測定値を受信し、該測定値から排ガス中に存在するアルカリの量を算定できる（煤塵濃度(ｇ／ｍ^３)×石炭灰中アルカリ濃度(ｍｍｏｌ／ｇ)＝排ガス中アルカリ濃度(ｍｍｏｌ／ｍ^３)）。集塵量設定部１６は、ＳＯ_２計１８の測定値を受信し、該測定値を上流で生成して熱回収器６に流入するＳＯ_３濃度に換算できる。転換率は、１．０から４．０％の範囲となる場合が多い。

次に、本実施形態に係る排ガス処理方法について説明する。
石炭焚きボイラ２から排出された排ガスを、まず脱硝装置３に導く。ここで、選択的接触還元法（ＳＣＲ）によって排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を除去する。

次に、脱硝装置３で窒素酸化物が除去された排ガスを空気予熱器４に導く。ここで、空気と熱交換させることで排ガスから熱を回収する。熱交換により高温となった空気は、石炭焚きボイラ２に燃焼用空気として供給される。

次に、空気予熱器４で熱交換により温度が低下した排ガスを電気集塵機５に導く。ここで、排ガス中の煤塵の一部を除去する（集塵工程）。

次に、集塵工程で煤塵の一部が除去された排ガスを熱回収器６に導く。ここで、排ガスと伝熱管１１内を通る熱媒体と熱交換させて排ガスから熱を回収する（熱回収工程）。熱回収器６では、例えば、１３０℃程度の排ガスから熱が回収され９０℃程度の排ガスとなる。

次に、熱回収工程で熱回収され温度が低下した排ガスを送風機７で昇圧し、吸収塔８に導く。ここで、排ガスの流路に吸収液を噴霧して、排ガスと吸収液とを気液接触させる。これにより、排ガスから硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）を吸収液中に吸収除去する（脱硫工程）。吸収液は、例えば、石灰石の微粉を水に加えたスラリーである。

次に、脱硫工程で硫黄酸化物が除去された排ガスを再加熱器９に導入する。ここで、脱硫工程で、例えば、５０℃程度に温度が低下した排ガスと伝熱管１１内を通る熱媒体と熱交換させて排ガスを加熱する（再加熱工程）。再加熱器９で加熱された排ガスの温度は、例えば、９０℃程度である。

最後に、再加熱工程で加熱された排ガスを、煙突１０から排出する。

集塵工程について、より詳細に説明する。
本実施形態では、石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度が高くなるよう、石炭灰中アルカリ濃度に基づき、集塵工程における電気集塵機５で集塵される煤塵の量（集塵量）を設定する。

集塵量は、電気集塵機５における電流密度および電圧を変えることにより調整できる。

図４に、石炭種毎の石炭中灰分と石炭灰中アルカリ濃度との関係を示す。石炭中灰分は、石炭を電気炉等で所定温度×時間で燃焼させたとき残る残渣の、燃焼前の石炭に対する重量割合である。石炭灰中アルカリ濃度は一般に、石炭を燃焼させて得た灰を強力な酸の水溶液で溶解し、溶解液中の成分を化学分析することによって測定される。同図において、横軸が石炭中灰分（ｗｔ.％，ｄｒｙ）、縦軸が石炭灰中アルカリ濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）である。石炭灰中アルカリ濃度は、１ｇの灰に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計ｍｏｌ数である。乾燥した石炭全体を１００％とする。

図４によれば、石炭種によって、石炭灰中アルカリ濃度および石炭中灰分の割合が異なっていた。Ａ炭およびＣ炭は、石炭灰中アルカリ濃度が高く、石炭中灰分の割合が少なかった。これに対し、Ｅ炭は、特に石炭灰中アルカリ濃度が低く、石炭中灰分の割合が高かった。Ｅ炭の石炭灰中アルカリ濃度は２ｍｍｏｌ／ｇ以下、石炭中灰分の割合は２０％以上であった。

図示しないが、Ａ炭，Ｃ炭およびＥ炭中の硫黄分（Ｓ）の割合は、同程度（１．５％以下，ｄｒｙ）であった。

図４によれば、Ｄ／Ｓ（Ｄ：煤塵重量，Ｓ：ＳＯ_３重量）が同じ場合、Ａ炭およびＣ炭と、Ｅ炭とで、電気集塵機５出口におけるアルカリ濃度が大きく異なることがわかる。Ｅ炭を用いた場合、電気集塵機５出口でのアルカリ濃度がかなり低くなる。

本実施形態では、石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど電気集塵機５の出口における排ガスの煤塵濃度が高くなるよう電気集塵機５の集塵量を設定することで、Ｅ炭を用いた場合であっても、熱回収器６で必要となるアルカリ濃度を確保できる。

電気集塵機５の出口における排ガスの煤塵濃度は、式（１）から算定する。

ＳＯ_３の濃度は、排ガス中のＳＯ_２濃度から推定できる。ＳＯ_２からＳＯ_３への転換率は、概ね１％から４％である。排ガス中のＳＯ_２濃度は、石炭の硫黄含有量から算出できる。排ガス中のＳＯ_２濃度は、排ガス中のＳＯ_２濃度を計測した値を用いてもよい。この場合、ＳＯ_２濃度の計測位置は、脱硫装置の上流であれば特に限定されないが、一般には脱硫装置の入口で測定することが多い。

αは所定定数であり、目的に応じて変更する。熱回収器６において排ガス中のＳＯ_３の中和を目的とする場合、α＝０である。

伝熱管１１の腐食防止を目的とする場合、所定定数αは、０．３以上０．６以下、好ましくは０．３以上０．５以下の範囲から選択するとよい。

伝熱管１１での煤塵の固着防止を目的とする場合、所定定数αは、０．１以上０．２以下の範囲から選択するとよい。

石炭灰中アルカリ濃度に所定定数αを加えることで、加えなかった場合よりも電気集塵機５出口の煤塵濃度を低くできる。よって、石炭灰中アルカリ濃度に所定定数αを加えて、煤塵濃度を算定することは、石炭灰中アルカリ濃度が低い石炭種、または石炭中灰分の割合の高い石炭種、または石炭灰中アルカリ濃度が低くかつ石炭中灰分の割合が高い石炭種を用いる場合に特に有効である。電気集塵機５出口の煤塵濃度をなるべく低くすることで、熱回収器６の後流への煤塵による悪影響を抑えられる。

所定定数αの設定根拠を以下で説明する。

（腐食試験）
伝熱管の材料である耐硫酸鋼について１３０℃で実施した腐食試験の結果を図５に示す。同図において、横軸は煤塵中残アルカリ（ｍｍｏｌ／ｇ）、縦軸は腐食速度（ｍｍ／ｙ）である。腐食速度は、次のようにして測定した。まず、パイロット燃焼試験設備で燃焼させ、試験設備の熱回収器に付着した煤塵を採取する。この煤塵を耐硫酸鋼試験片に載せ、熱回収部の雰囲気を模擬した一定条件（１３０℃，水分６０％）下に保つ。約２週間にわたって所定時間ごとに煤塵を除いた試験片の正味重量を測定し、その重量減少速度を厚さの減少速度に換算して腐食速度とした。

煤塵中残アルカリとは、石炭灰中アルカリ濃度から、熱回収器内で煤塵に凝縮されたＳＯ_３との反応で消費されたアルカリ濃度を引いたものである。石炭灰中アルカリ濃度不足によりＳＯ_３を中和しきれずに、煤塵中にＳＯ_３が残留している場合、煤塵中残アルカリはマイナス値になる。腐食速度（ｍｍ／ｙ）は、単位時間あたりの厚み減少量である。

図５によれば、煤塵中残アルカリが−０．６ｍｍｏｌ／ｇの場合の腐食速度は、０．２ｍｍ／ｙ以下であった。煤塵中残アルカリが−０．５ｍｍｏｌ／ｇ以下であれば、腐食速度が、０．１ｍｍ／ｙを下回った。一般に腐食速度が０．１ｍｍ／ｙ以下であれば耐腐食性材料として使用可能であるといわれている。煤塵中残アルカリが−０．３ｍｍｏｌ／ｇの場合、ほとんど腐食は進行していなかった。このことから、腐食防止を目的とする場合、煤塵に凝縮したＳＯ_３を完全に中和する必要はなく、煤塵中残ＳＯ_３濃度が所定の濃度範囲を超えなければ、腐食を防止できることが確認された。所定定数αを０．３以上０．６以下とすることで、煤塵中残ＳＯ_３濃度を所定の濃度範囲内に収められる。

熱回収器６内で排ガス温度の低下によって煤塵に凝縮したＳＯ_３は、煤塵に含まれるアルカリ（ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ）と反応して中和されるが、煤塵中で凝縮ＳＯ_３量よりもアルカリ量の方が少ない場合は、ＳＯ_３が中和しきれなくなる。しかし、図４のＥ炭のように圧倒的に灰分が多い石炭種では、電気集塵機５で捕集されずに熱交換器６に流入する煤塵量が多くなるため、煤塵中アルカリでＳＯ_３を中和しきれなかったとしても、煤塵自体が大量に存在するため、煤塵重量当たりの残ＳＯ_３濃度は低くなる。すると、煤塵が湿潤状態にならないため伝熱管１１に固着しにくく、また付着しても表面への酸の接触が減少することから、伝熱管１１の腐食には至らないものと考えられる。

なお、図示しないが、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ（ＳＵＳ：ステンレス鋼）を用いて１３０℃で実施した腐食試験では、煤塵中残アルカリが−０．６ｍｍｏｌ／ｇであっても腐食速度は、０．１ｍｍ／ｙ以下であった。

（堆積・除去試験）
上記実施形態に係る排ガス処理システム１の実機における、伝熱管１１での煤塵の堆積・除去の状況を確認した。

石炭灰中アルカリ濃度が１．７７ｍｍｏｌ／ｇの石炭（図４のＥ炭）を用い、排ガス処理システム１を稼働させた。電気集塵機５出口（熱回収器６入口）の煤塵濃度は４．３ｇ／ｍ^３Ｎとした。Ｄ／Ｓは１０．５とした。

４時間運転後の熱回収器６中のＳＯ_３濃度は、９４ｐｐｍであった。煤塵中残アルカリは、−０．０８ｍｍｏｌ／ｇであった。伝熱管１１に堆積（付着）した煤塵は、スートブロアにより除去できた。スートブロア稼働直後、伝熱管１１の表面が初期状態まで回復されたことを確認した。また、別試験では、煤塵中残アルカリが、−０．２ｍｍｏｌ／ｇの場合にも、付着した煤塵をスートブロアで除去できることが確認された。

上記結果によれば、所定定数αを０．１以上０．２以下とすることで、伝熱管１１の表面への煤塵の固着を防止できる。

（Ｄ／Ｓ）
上記式（１）を用いて目的毎に必要となるＤ／Ｓを求めた結果を図６に示す。同図において、横軸は石炭灰中アルカリ濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）、縦軸は必要なＤ／Ｓ（ｇ／ｇ）である。

ＳＯ_３の中和が目的の場合、所定定数αを０とした。固着防止が目的の場合、αを０．１とした。腐食防止を目的とした場合、αを０．３とした。

図６によれば、目的別にαを定め、石炭灰中アルカリ濃度にαを加えて煤塵濃度を算定すると、必要なＤ／Ｓに差が出ることが確認された。その差は、石炭灰中アルカリ濃度が２ｍｍｏｌ／ｇ以下で顕著になった。必要なＤ／Ｓは、所定定数を加算した場合と、しなかった場合で、２から３倍の違いが出た。

１ 排ガス処理システム
２ 石炭焚きボイラ
３ 脱硝装置
４ 空気予熱器
５ （乾式）電気集塵機
６ 熱回収器（ガスガスヒータ）
７ 送風機
８ 湿式脱硫装置（吸収塔）
９ 再加熱器（ガスガスヒータ）
１０ 煙突
１１ 伝熱管
１２ 伝熱管群
１３ フィン
１４ スートブロア
１５ 吸収液を供給する手段
１６ 集塵量設定部
１７ 煤塵濃度計
１８ ＳＯ_２計
１９ 熱媒体連絡管

Claims (10)

1. 石炭を燃焼するボイラから排出される排ガスの処理方法であって、
   電気集塵機により、前記排ガス中の煤塵の一部を除去する集塵工程と、
   熱媒体を通す伝熱管を有する熱回収器により、前記集塵工程で煤塵の一部が除去された排ガスから熱回収する熱回収工程と、
   湿式脱硫装置により、前記熱回収工程で冷却された排ガスから硫黄酸化物を吸収除去する脱硫工程と、
   を備え、前記石炭の石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど前記電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度を高くするよう、前記石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、前記集塵工程における集塵量を設定する排ガス処理方法。
2. 前記煤塵濃度（ｇ／ｍ^３）は、前記石炭の灰中アルカリ成分のモル濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）に所定定数を加えた値で、前記排ガス中のＳＯ_３のモル濃度（ｍｍｏｌ／ｍ^３）を除すことで算定する請求項１に記載の排ガス処理方法。
3. あらかじめ前記伝熱管の腐食防止に必要な石炭灰中アルカリ濃度を取得し、該取得した石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、前記所定定数を算定する請求項２に記載の排ガス処理方法。
4. 前記所定定数は、０．３以上０．６以下の範囲から選択する請求項２に記載の排ガス処理方法。
5. あらかじめ前記伝熱管への煤塵の固着防止に必要な石炭灰中アルカリ濃度を取得し、該取得した石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、前記所定定数を算定する請求項２に記載の排ガス処理方法。
6. 前記所定定数は、０．１以上０．２以下の範囲から選択する請求項２に記載の排ガス処理方法。
7. 前記熱回収器内において、前記伝熱管を、排ガス流れに直交するように複数段設置し、
   前記伝熱管の外径に対する隣り合う前記伝熱管の軸間距離の比を１．８以上５．５以下とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の排ガス処理方法。
8. 前記集塵工程において、前記電気集塵機の電流密度または電圧を制御して、前記排ガスから除去する煤塵の量を調整する請求項１から請求項７のいずれかに記載の排ガス処理方法。
9. 前記石炭は、石炭灰中アルカリ濃度が２ｍｍｏｌ／ｇ以下、灰分が２０％以上である請求項１から請求項８のいずれかに記載の排ガス処理方法。
10. 石炭を燃焼するボイラと、
    前記ボイラから出た排ガスから煤塵の一部を除去する電気集塵機と、
    熱媒体を通す伝熱管を有し、前記電気集塵機で煤塵の一部が除去された排ガスから熱を回収する熱回収器と、
    前記熱回収器で冷却された排ガスから硫黄酸化物を吸収除去する脱硫装置と、
    前記石炭灰中アルカリ濃度が少ないほど前記電気集塵機の出口における排ガスの煤塵濃度が高くなるよう、前記石炭灰中アルカリ濃度に基づいて、前記電気集塵機における集塵量を設定する集塵量設定部と、
    を備えている排ガス処理システム。

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