JP3621389B2 - 脱臭装置の排熱回収方法及び脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気ガスの脱臭装置の排熱回収方法及び脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム（装置）に関するものであり、蓄熱式脱臭装置やその他の脱臭装置、ガスタービンコージェネレーションシステム、ガスエンジンコージェネレーションシステム等に適用することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷工場、テープ工場、塗装工場などのように、有機溶剤などを扱う工場では、これら臭気成分を含む臭気ガスを脱臭装置で処理して環境対策に万全を期すとともに、脱臭処理工程より発生する高温排ガス（高温分解ガス）から熱回収して大幅な省エネルギーを実現することが要望されている。
【０００３】
従来から、脱臭装置の一例として蓄熱式脱臭装置がよく知られている。この蓄熱式脱臭装置はＲＴＯ（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｘｉｄｉｚｅｒ）と呼ばれ、揮発性有機化合物などの臭気成分を二酸化炭素と水に高温酸化分解する装置である。この装置において、臭気ガスは受熱塔に入り蓄熱体から受熱して高温となり滞留室で自燃して臭気成分を酸化分解する。次に、酸化分解ガスは放熱塔に入り蓄熱体を加熱することにより放熱する。余剰の熱量は、滞留室より高温分解排ガスとして取り出され熱回収される。その後、ダンパー操作により、受熱塔と放熱塔を切り換えるように構成されている。この蓄熱式脱臭装置は直燃式脱臭装置に比べて熱交換効率が高いので、燃料消費量を節約することができる。
【０００４】
この蓄熱式脱臭装置における従来の熱回収方法は、つぎの通りである。
（１） 臭気ガスを蓄熱式脱臭装置に導入処理し、蓄熱式脱臭装置から高温の分解排ガスが発生する。臭気ガス中の臭気成分濃度により、高温分解排ガスの風量と温度は大きく変動する。
（２） 高温分解排ガスを専用の排熱ボイラへ導入して蒸気（スチーム）を回収する。
（３） この排熱ボイラは、負荷変動が大きいため、保有水量が多く負荷変動に強い煙管ボイラが使用される。
（４） 少風量時でも排ガスの過冷却（露点腐食の原因）が起こらないようにするため、エコノマイザーは設置しない。すなわち、従来方式では、エコノマイザーを設置することができない。
【０００５】
なお、従来技術として、特開昭６１−５５５９３号公報には、有機溶剤含有ガスの脱臭炉からの高温ガスを導入するボイラの下流に蓄熱式熱交換器を２系列配置し、各蓄熱式熱交換器に開閉ダンパを備えた高温側ガス上流ダクト及び高温側ガス下流ダクト並びに開閉ダンパを備えた低温側ガス上流ダクト及び低温側ガス下流ダクトを設けた熱回収装置が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の蓄熱式脱臭装置においては、エコノマイザーを設置することができないので、熱回収量（蒸気回収量）を大きくすることができない。また、蓄熱式脱臭装置はバッチ運転の場合が多く、脱臭装置起動時に排熱ボイラ内の保有水を昇温する必要があり、エネルギーロスとなる等の問題がある。
【０００７】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、蓄熱式脱臭装置などの脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガス又はガスエンジン排ガスと混合させ、この混合排ガス又は両ガスを別々に１つの排熱ボイラに導入して蒸気を回収する脱臭装置の排熱回収方法及び脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の脱臭装置の排熱回収方法は、脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスと混合させ、この混合排ガスを排熱ボイラに導入するように構成される。
また、本発明の方法は、脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスとともに排熱ボイラに導入するように構成することもできる。これらの方法において、ガスタービンの代りにガスエンジンを用いることも可能である。
【０００９】
本発明の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムは、ガスタービン後流に排熱ボイラを設け、ガスタービンを駆動させて電力又は動力を発生させるとともに、ガスタービンからの高温排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気及び／又は温水を発生させるようにしたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、さらに、臭気ガスを導入し高温下、例えば８１５℃以上で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした脱臭装置を設け、該脱臭装置からの高温分解排ガスがガスタービンから排熱ボイラに導入される高温排ガスに混合されるように、ガスタービン排ガス導管に高温分解排ガス導管を接続したことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のコージェネレーションシステムはガスタービン後流に排熱ボイラを設け、ガスタービンを駆動させて電力又は動力を発生させるとともに、ガスタービンからの高温排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気及び／又は温水を発生させるようにしたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、さらに、臭気ガスを導入し高温下で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした脱臭装置を設け、該脱臭装置からの高温分解排ガスがガスタービンから排熱ボイラに導入される高温排ガスとともに排熱ボイラに導入されるように、ガスタービン排ガス導管と別個に高温分解排ガス導管を排熱ボイラに接続したことを特徴としている。
【００１１】
これらのコージェネレーションシステムにおいて、脱硝触媒の排ガス上流側で還元剤として尿素及びアンモニアのいずれかを添加する脱硝装置を、排熱ボイラに設けた構成とすることが好ましい。
【００１２】
また、排熱ボイラが水管式排熱ボイラであるように構成することが好ましい。また、排熱ボイラが煙管式及び貫流式のいずれかであるように構成することもできる。
【００１３】
これらのコージェネレーションシステムにおいて、脱臭装置が受熱塔及び放熱塔を切換可能に備えており、臭気ガスは受熱塔に入り蓄熱体から受熱して高温となり滞留室で自燃して臭気成分を酸化分解し、ついで、酸化分解ガスは放熱塔に入り蓄熱体を加熱することにより放熱する構成の多塔式の蓄熱式脱臭装置であるように構成することが好ましい。
【００１４】
また、脱臭装置が、臭気ガスの導入部に回転する切換弁を設けてその上部に蓄熱体を備えているか、又は回転する蓄熱体を備えており、蓄熱体が受熱部と放熱部を順次構成するようにしたロータリー式の蓄熱式脱臭装置であるように構成することもできる。
さらに、脱臭装置が、臭気ガスを火炎を用いて高温下で燃焼させ臭気成分を酸化分解する構成の直燃式脱臭装置であるように構成することもできる。
【００１５】
これらのコージェネレーションシステムにおいて、ガスタービンが、燃焼器又は／及びタービンへの蒸気噴射手段を備えた熱電可変型であるように構成することが好ましい。
また、ガスタービンに吸気冷却機構を付加した構成とすることもできる。また、コージェネレーションシステムが、ガスタービンの代りにガスエンジンを用いたガスエンジンコージェネレーションシステムである構成とすることも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムを示している。
このコージェネレーションシステムは、ガスタービンコージェネレーションシステム１０と蓄熱式脱臭装置１２からなっている。このガスタービンコージェネレーションシステム１０において、図１に示すように、取り込まれた空気はコンプレッサ（圧縮機）１４で圧縮されて圧縮空気となり、この圧縮空気が燃料とともに燃焼器１６に供給される。燃焼器１６で生成した高温高圧の燃焼ガスでガスタービン１８を駆動させ、発電機２０で発電が行われる。タービン１８からの燃焼排ガスは、排熱ボイラ（廃熱ボイラ）２２における蒸発器２４、節炭器（エコノマイザー）２６に導入され、順次熱回収されてスタック２８から排出される。なお、図示していないが、蒸発器２４の上流に過熱器が設けられる場合もある。
【００１７】
燃料としては、灯油、軽油、重油、都市ガス、ＬＰＧ等が用いられる。排熱ボイラ２２内には脱硝触媒３０が設けられ、この脱硝触媒３０の排ガス上流側に、尿素、アンモニア等の還元剤が供給される。３２は還元剤添加部である。燃料として灯油が用いられる場合は、脱硝触媒は水管部分に設けることが好ましく、また、燃料として都市ガスを用いる場合は、水管の下流側に設けることが好ましい。なお、脱硝触媒及び還元剤添加部を設けない場合もある。
【００１８】
上述したように、排熱ボイラでタービン排ガスから熱回収して蒸気等が取り出されるが、排熱ボイラで発生した蒸気の一部は、出力増加用及びＮＯｘ低減用として燃焼器１６に供給される。なお、蒸気の一部をタービンへ噴射する場合もある。このように熱電可変型とすることが好ましいが、熱電可変機構を有さないノーマル型とすることも可能である。排ガス全体の風量変動は少ないので、排熱ボイラとしては水管式排熱ボイラを採用することができ、排熱ボイラは水管式とすることが好ましいが、煙管式又は貫流式とすることも可能である。また、ガスタービン１８に吸気冷却機構を付加することも可能である。
【００１９】
上記のガスタービンコージェネレーションシステム１０に隣接して、臭気ガスを導入し高温下で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした蓄熱式脱臭装置１２が設けられ、この脱臭装置１２からの高温分解排ガスがガスタービン１８から排熱ボイラ２２に導入される高温排ガスに混合されるように、ガスタービン排ガス導管３４に高温分解排ガス導管３６が接続されている。
【００２０】
蓄熱式脱臭装置１２としては、一例として３塔式の装置を示している。３塔式の場合、２塔で受熱、放熱を行い、残りの１塔はダクトや蓄熱層下部に滞留している臭気ガスをパージファン３８で抜き出し、プロセスガスファン（ＦＤＦ）４０出口に戻し、生産側からの臭気ガスと合流させて処理する。こうして順次、各塔は受熱、放熱、パージを繰り返す。３塔式の場合、臭気ガスが瞬間的に放出される事なく処理でき、高い脱臭効率が得られる。
【００２１】
図１〜図４に示すように、３塔式の機器構成は、３塔の燃焼室（滞留室）４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、蓄熱層（蓄熱塔）４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、６台の切換ダンパー４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ、４６ｆ、３台のパージダンパー４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、プロセスガスファン（ＦＤＦ）４０、パージファン３８及びスタック５０から成り立っている。５２は燃焼用空気ファンである。蓄熱層（蓄熱塔）には、セラミック、石などの蓄熱体が充填されており、受熱塔と放熱等とに切り換えられる。燃焼室の温度は８１５℃以上であり、８１５℃に満たない場合は、燃料が供給されて８１５℃以上になるようにする。下記に３塔式のサイクルを示している。以下、稼動サイクルについて説明する。
【００２２】
第１サイクル
図２に示すように、プロセスガスである臭気ガスは第１の蓄熱層４４ａで既に加熱された蓄熱体を通過時に予熱される。その後、高温雰囲気の燃焼室４２ａ、４２ｂで酸化分解され、第２の蓄熱体４４ｂを下降し蓄熱体に蓄熱しつつ、排気される。その後、第３の蓄熱層４４ｃでは１サイクル前の処理工程でダクトや蓄熱層下部に滞留している未処理ガスをパージファン３８で抜き出し、プロセスガスファン４０出口に戻し、プロセスガスと合流させて処理する。
【００２３】
第２サイクル
図３は第２サイクルを示している。一定時間経過後、プロセスガスとパージガスのダンパー切換により、前のサイクルと変わり、第２の蓄熱層４４ｂがプロセス入り側になる。パージ過程であった第３の蓄熱層４４ｃが処理後ガス出口側となる。
【００２４】
第３サイクル
図４は第３サイクルを示している。一定時間経過後、再度、ダンパー切換を行い、第１の蓄熱層４４ａが処理後排ガス出側となり、第２の蓄熱層４４ｂがパージ過程となる。先のサイクルで処理した後、排ガス出側だった第３の蓄熱層４４ｃはプロセスガス入り側となる。このサイクルも一定時間経過後、ダンパーの切換により再度、第１サイクルに戻り、以後繰り返しの運転になる。
【００２５】
上記の実施形態では、脱臭装置１２からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスと混合させて１つの排熱ボイラ２２に導入し蒸気を回収する場合について説明しているが、脱臭装置１２からの高温分解排ガスとガスタービン排ガスとを別々に排熱ボイラ２２に導入するように構成することもできる。
【００２６】
また、上記の実施形態では、３塔式の蓄熱式脱臭装置について説明しているが、２塔式又は４塔式以上の多塔式の蓄熱式脱臭装置とすることも可能である。例えば、２塔式の場合は、入口ダンパーと蓄熱層下部との間に残存する臭気ガスは、ダンパーが切り換わって次の行程に移る時、スタックから瞬間的に大気に放出される。周囲の環境から臭気ガスが瞬間的に放出できないのであれば、３塔式で処理することが望ましい。
【００２７】
また、脱臭装置として、臭気ガスの導入部に回転する切換弁を設けてその上部に蓄熱体を備えるか、又は回転する蓄熱体を備え、蓄熱体が受熱部と放熱部を順次構成するようにしたロータリー式の蓄熱式脱臭装置としたり、臭気ガスを火炎を用いて高温下で燃焼させて臭気成分を酸化分解する構成の直燃式脱臭装置とすることも可能である。
【００２８】
また、ガスタービンの代りにガスエンジンを用い、ガスエンジンの排ガスに脱臭装置の高温分解排ガスを混入し、又は別個に共用の排熱ボイラに導入し熱回収を図るように構成する場合もある。
【００２９】
【実施例】
図５は本発明の実施例によるフローを示している。ガスタービンコージェネレーションシステム１０では、燃料として灯油を用い、発電機２０の出力は６，５００ＫＷ、タービン１８からの高温排ガス量は６２，０００Ｎｍ３ ／ｈ （５２０℃）であった。
【００３０】
一方、有機溶剤１，６００〜４，０００ｐｐｍ の範囲の臭気ガス８００Ｎｍ３ ／ｍｉｎ を３塔式の蓄熱式脱臭装置１２に導入し、灯油を燃料として供給して臭気成分を酸化分解処理した。高温分解排ガス（８５０℃、最大１８，３００Ｎｍ３ ／ｈ ）をガスタービン排ガスに混入して排熱ボイラ２２に導入し、熱回収を図るとともに蒸気（スチーム）を発生させた。排熱ボイラ２２からの蒸気発生量は最大１９ｔ ／ｈ （１７Ｋ 、２０６℃）、排熱ボイラ２２からの排ガスの温度は１７０℃であった。
なお、灯油を燃料とする場合は、脱硝触媒３０ａは蒸発器（水管）２４の位置に設置され、還元剤として尿素を排ガスに添加した。発生した蒸気の一部（最大８ｔ ／ｈ ）を、出力増加用及びＮＯｘ低減用として燃焼器１６に供給・噴射した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガス又はガスエンジン排ガスと混合させて又はそれぞれ別個に１つの排熱ボイラに導入することにより、ガスタービン排ガス等の風量はガスタービン等の発電量が変動してもほぼ一定であり、ガスタービン排ガス等に比べて変動の大きい高温分解排ガスの風量は少ないので、排ガス全体の風量変動を抑えることができる。したがって、ガスタービン排ガス用又はガスエンジン排ガス用の水管式排熱ボイラを採用することができる。また、風量変動が少ないためエコノマイザーを設置しても過冷却の心配がなくなる。なお、ガスタービン又はガスエンジンは一年を通して常時運転する場合が多い。
（２） 上記（１）により、排熱回収量（蒸気回収量）を増加させることが可能となる。因みに、従来の３塔式の蓄熱式脱臭装置に専用の排熱ボイラを設ける装置では、８５０℃の高温分解排ガスが２７０℃（排熱ボイラ出口温度）までしか熱回収されていなかったが、本発明の例えば３塔式の蓄熱式脱臭装置（図１〜図４）では、８５０℃の高温分解排ガスが１７０℃まで熱回収されており、約１７％も熱回収率が向上している。
（３） 脱臭装置起動時に排熱ボイラ保有水を昇温する熱エネルギーが不要となる。また、共用の排熱ボイラとすることで設備費と設置スペースを節約することができる上に、脱硝装置をも共用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムの系統的概略構成図である。
【図２】図１における３塔式の蓄熱式脱臭装置の第１サイクルを示す系統的概略構成図である。
【図３】図１における３塔式の蓄熱式脱臭装置の第２サイクルを示す系統的概略構成図である。
【図４】図１における３塔式の蓄熱式脱臭装置の第３サイクルを示す系統的概略構成図である。
【図５】実施例１における各部の数値を記入したフローシートである。
【符号の説明】
１０ ガスタービンコージェネレーションシステム
１２ 蓄熱式脱臭装置
１４ コンプレッサ
１６ 燃焼器
１８ ガスタービン
２０ 発電機
２２ 排熱ボイラ
２４ 蒸発器
２６ 節炭器（エコノマイザー）
２８、５０ スタック
３０、３０ａ 脱硝触媒
３２ 還元剤添加部
３４ ガスタービン排ガス導管
３６ 高温分解排ガス導管
３８ パージファン
４０ プロセスガスファン（ＦＤＦ）
４２ａ〜４２ｃ 燃焼室（滞留室）
４４ａ〜４４ｃ 蓄熱層（蓄熱塔）
４６ａ〜４６ｆ 切換ダンパー
４８ａ〜４８ｃ パージダンパー
５２ 燃焼用空気ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭気ガスの脱臭装置の排熱回収方法及び脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム（装置）に関するものであり、蓄熱式脱臭装置やその他の脱臭装置、ガスタービンコージェネレーションシステム、ガスエンジンコージェネレーションシステム等に適用することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷工場、テープ工場、塗装工場などのように、有機溶剤などを扱う工場では、これら臭気成分を含む臭気ガスを脱臭装置で処理して環境対策に万全を期すとともに、脱臭処理工程より発生する高温排ガス（高温分解ガス）から熱回収して大幅な省エネルギーを実現することが要望されている。
【０００３】
従来から、脱臭装置の一例として蓄熱式脱臭装置がよく知られている。この蓄熱式脱臭装置はＲＴＯ（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｘｉｄｉｚｅｒ）と呼ばれ、揮発性有機化合物などの臭気成分を二酸化炭素と水に高温酸化分解する装置である。この装置において、臭気ガスは受熱塔に入り蓄熱体から受熱して高温となり滞留室で自燃して臭気成分を酸化分解する。次に、酸化分解ガスは放熱塔に入り蓄熱体を加熱することにより放熱する。余剰の熱量は、滞留室より高温分解排ガスとして取り出され熱回収される。その後、ダンパー操作により、受熱塔と放熱塔を切り換えるように構成されている。この蓄熱式脱臭装置は直燃式脱臭装置に比べて熱交換効率が高いので、燃料消費量を節約することができる。
【０００４】
この蓄熱式脱臭装置における従来の熱回収方法は、つぎの通りである。
（１） 臭気ガスを蓄熱式脱臭装置に導入処理し、蓄熱式脱臭装置から高温の分解排ガスが発生する。臭気ガス中の臭気成分濃度により、高温分解排ガスの風量と温度は大きく変動する。
（２） 高温分解排ガスを専用の排熱ボイラへ導入して蒸気（スチーム）を回収する。
（３） この排熱ボイラは、負荷変動が大きいため、保有水量が多く負荷変動に強い煙管ボイラが使用される。
（４） 少風量時でも排ガスの過冷却（露点腐食の原因）が起こらないようにするため、エコノマイザーは設置しない。すなわち、従来方式では、エコノマイザーを設置することができない。
【０００５】
なお、従来技術として、特開昭６１−５５５９３号公報には、有機溶剤含有ガスの脱臭炉からの高温ガスを導入するボイラの下流に蓄熱式熱交換器を２系列配置し、各蓄熱式熱交換器に開閉ダンパを備えた高温側ガス上流ダクト及び高温側ガス下流ダクト並びに開閉ダンパを備えた低温側ガス上流ダクト及び低温側ガス下流ダクトを設けた熱回収装置が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の蓄熱式脱臭装置においては、エコノマイザーを設置することができないので、熱回収量（蒸気回収量）を大きくすることができない。また、蓄熱式脱臭装置はバッチ運転の場合が多く、脱臭装置起動時に排熱ボイラ内の保有水を昇温する必要があり、エネルギーロスとなる等の問題がある。
【０００７】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、蓄熱式脱臭装置などの脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガス又はガスエンジン排ガスと混合させ、この混合排ガス又は両ガスを別々に１つの排熱ボイラに導入して蒸気を回収する脱臭装置の排熱回収方法及び脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の脱臭装置の排熱回収方法は、脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスと混合させ、この混合排ガスを排熱ボイラに導入するように構成される。
また、本発明の方法は、脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスとともに排熱ボイラに導入するように構成することもできる。これらの方法において、ガスタービンの代りにガスエンジンを用いることも可能である。
【０００９】
本発明の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムは、ガスタービン後流に排熱ボイラを設け、ガスタービンを駆動させて電力又は動力を発生させるとともに、ガスタービンからの高温排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気及び／又は温水を発生させるようにしたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、さらに、臭気ガスを導入し高温下、例えば８１５℃以上で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした脱臭装置を設け、該脱臭装置からの高温分解排ガスがガスタービンから排熱ボイラに導入される高温排ガスに混合されるように、ガスタービン排ガス導管に高温分解排ガス導管を接続したことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のコージェネレーションシステムはガスタービン後流に排熱ボイラを設け、ガスタービンを駆動させて電力又は動力を発生させるとともに、ガスタービンからの高温排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気及び／又は温水を発生させるようにしたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、さらに、臭気ガスを導入し高温下で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした脱臭装置を設け、該脱臭装置からの高温分解排ガスがガスタービンから排熱ボイラに導入される高温排ガスとともに排熱ボイラに導入されるように、ガスタービン排ガス導管と別個に高温分解排ガス導管を排熱ボイラに接続したことを特徴としている。
【００１１】
これらのコージェネレーションシステムにおいて、脱硝触媒の排ガス上流側で還元剤として尿素及びアンモニアのいずれかを添加する脱硝装置を、排熱ボイラに設けた構成とすることが好ましい。
【００１２】
また、排熱ボイラが水管式排熱ボイラであるように構成することが好ましい。また、排熱ボイラが煙管式及び貫流式のいずれかであるように構成することもできる。
【００１３】
これらのコージェネレーションシステムにおいて、脱臭装置が受熱塔及び放熱塔を切換可能に備えており、臭気ガスは受熱塔に入り蓄熱体から受熱して高温となり滞留室で自燃して臭気成分を酸化分解し、ついで、酸化分解ガスは放熱塔に入り蓄熱体を加熱することにより放熱する構成の多塔式の蓄熱式脱臭装置であるように構成することが好ましい。
【００１４】
また、脱臭装置が、臭気ガスの導入部に回転する切換弁を設けてその上部に蓄熱体を備えているか、又は回転する蓄熱体を備えており、蓄熱体が受熱部と放熱部を順次構成するようにしたロータリー式の蓄熱式脱臭装置であるように構成することもできる。
さらに、脱臭装置が、臭気ガスを火炎を用いて高温下で燃焼させ臭気成分を酸化分解する構成の直燃式脱臭装置であるように構成することもできる。
【００１５】
これらのコージェネレーションシステムにおいて、ガスタービンが、燃焼器又は／及びタービンへの蒸気噴射手段を備えた熱電可変型であるように構成することが好ましい。
また、ガスタービンに吸気冷却機構を付加した構成とすることもできる。また、コージェネレーションシステムが、ガスタービンの代りにガスエンジンを用いたガスエンジンコージェネレーションシステムである構成とすることも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムを示している。
このコージェネレーションシステムは、ガスタービンコージェネレーションシステム１０と蓄熱式脱臭装置１２からなっている。このガスタービンコージェネレーションシステム１０において、図１に示すように、取り込まれた空気はコンプレッサ（圧縮機）１４で圧縮されて圧縮空気となり、この圧縮空気が燃料とともに燃焼器１６に供給される。燃焼器１６で生成した高温高圧の燃焼ガスでガスタービン１８を駆動させ、発電機２０で発電が行われる。タービン１８からの燃焼排ガスは、排熱ボイラ（廃熱ボイラ）２２における蒸発器２４、節炭器（エコノマイザー）２６に導入され、順次熱回収されてスタック２８から排出される。なお、図示していないが、蒸発器２４の上流に過熱器が設けられる場合もある。
【００１７】
燃料としては、灯油、軽油、重油、都市ガス、ＬＰＧ等が用いられる。排熱ボイラ２２内には脱硝触媒３０が設けられ、この脱硝触媒３０の排ガス上流側に、尿素、アンモニア等の還元剤が供給される。３２は還元剤添加部である。燃料として灯油が用いられる場合は、脱硝触媒は水管部分に設けることが好ましく、また、燃料として都市ガスを用いる場合は、水管の下流側に設けることが好ましい。なお、脱硝触媒及び還元剤添加部を設けない場合もある。
【００１８】
上述したように、排熱ボイラでタービン排ガスから熱回収して蒸気等が取り出されるが、排熱ボイラで発生した蒸気の一部は、出力増加用及びＮＯｘ低減用として燃焼器１６に供給される。なお、蒸気の一部をタービンへ噴射する場合もある。このように熱電可変型とすることが好ましいが、熱電可変機構を有さないノーマル型とすることも可能である。排ガス全体の風量変動は少ないので、排熱ボイラとしては水管式排熱ボイラを採用することができ、排熱ボイラは水管式とすることが好ましいが、煙管式又は貫流式とすることも可能である。また、ガスタービン１８に吸気冷却機構を付加することも可能である。
【００１９】
上記のガスタービンコージェネレーションシステム１０に隣接して、臭気ガスを導入し高温下で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした蓄熱式脱臭装置１２が設けられ、この脱臭装置１２からの高温分解排ガスがガスタービン１８から排熱ボイラ２２に導入される高温排ガスに混合されるように、ガスタービン排ガス導管３４に高温分解排ガス導管３６が接続されている。
【００２０】
蓄熱式脱臭装置１２としては、一例として３塔式の装置を示している。３塔式の場合、２塔で受熱、放熱を行い、残りの１塔はダクトや蓄熱層下部に滞留している臭気ガスをパージファン３８で抜き出し、プロセスガスファン（ＦＤＦ）４０出口に戻し、生産側からの臭気ガスと合流させて処理する。こうして順次、各塔は受熱、放熱、パージを繰り返す。３塔式の場合、臭気ガスが瞬間的に放出される事なく処理でき、高い脱臭効率が得られる。
【００２１】
図１〜図４に示すように、３塔式の機器構成は、３塔の燃焼室（滞留室）４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、蓄熱層（蓄熱塔）４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、６台の切換ダンパー４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ、４６ｆ、３台のパージダンパー４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、プロセスガスファン（ＦＤＦ）４０、パージファン３８及びスタック５０から成り立っている。５２は燃焼用空気ファンである。蓄熱層（蓄熱塔）には、セラミック、石などの蓄熱体が充填されており、受熱塔と放熱等とに切り換えられる。燃焼室の温度は８１５℃以上であり、８１５℃に満たない場合は、燃料が供給されて８１５℃以上になるようにする。下記に３塔式のサイクルを示している。以下、稼動サイクルについて説明する。
【００２２】
第１サイクル
図２に示すように、プロセスガスである臭気ガスは第１の蓄熱層４４ａで既に加熱された蓄熱体を通過時に予熱される。その後、高温雰囲気の燃焼室４２ａ、４２ｂで酸化分解され、第２の蓄熱体４４ｂを下降し蓄熱体に蓄熱しつつ、排気される。その後、第３の蓄熱層４４ｃでは１サイクル前の処理工程でダクトや蓄熱層下部に滞留している未処理ガスをパージファン３８で抜き出し、プロセスガスファン４０出口に戻し、プロセスガスと合流させて処理する。
【００２３】
第２サイクル
図３は第２サイクルを示している。一定時間経過後、プロセスガスとパージガスのダンパー切換により、前のサイクルと変わり、第２の蓄熱層４４ｂがプロセス入り側になる。パージ過程であった第３の蓄熱層４４ｃが処理後ガス出口側となる。
【００２４】
第３サイクル
図４は第３サイクルを示している。一定時間経過後、再度、ダンパー切換を行い、第１の蓄熱層４４ａが処理後排ガス出側となり、第２の蓄熱層４４ｂがパージ過程となる。先のサイクルで処理した後、排ガス出側だった第３の蓄熱層４４ｃはプロセスガス入り側となる。このサイクルも一定時間経過後、ダンパーの切換により再度、第１サイクルに戻り、以後繰り返しの運転になる。
【００２５】
上記の実施形態では、脱臭装置１２からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスと混合させて１つの排熱ボイラ２２に導入し蒸気を回収する場合について説明しているが、脱臭装置１２からの高温分解排ガスとガスタービン排ガスとを別々に排熱ボイラ２２に導入するように構成することもできる。
【００２６】
また、上記の実施形態では、３塔式の蓄熱式脱臭装置について説明しているが、２塔式又は４塔式以上の多塔式の蓄熱式脱臭装置とすることも可能である。例えば、２塔式の場合は、入口ダンパーと蓄熱層下部との間に残存する臭気ガスは、ダンパーが切り換わって次の行程に移る時、スタックから瞬間的に大気に放出される。周囲の環境から臭気ガスが瞬間的に放出できないのであれば、３塔式で処理することが望ましい。
【００２７】
また、脱臭装置として、臭気ガスの導入部に回転する切換弁を設けてその上部に蓄熱体を備えるか、又は回転する蓄熱体を備え、蓄熱体が受熱部と放熱部を順次構成するようにしたロータリー式の蓄熱式脱臭装置としたり、臭気ガスを火炎を用いて高温下で燃焼させて臭気成分を酸化分解する構成の直燃式脱臭装置とすることも可能である。
【００２８】
また、ガスタービンの代りにガスエンジンを用い、ガスエンジンの排ガスに脱臭装置の高温分解排ガスを混入し、又は別個に共用の排熱ボイラに導入し熱回収を図るように構成する場合もある。
【００２９】
【実施例】
図５は本発明の実施例によるフローを示している。ガスタービンコージェネレーションシステム１０では、燃料として灯油を用い、発電機２０の出力は６，５００ＫＷ、タービン１８からの高温排ガス量は６２，０００Ｎｍ３ ／ｈ （５２０℃）であった。
【００３０】
一方、有機溶剤１，６００〜４，０００ｐｐｍ の範囲の臭気ガス８００Ｎｍ３ ／ｍｉｎ を３塔式の蓄熱式脱臭装置１２に導入し、灯油を燃料として供給して臭気成分を酸化分解処理した。高温分解排ガス（８５０℃、最大１８，３００Ｎｍ３ ／ｈ ）をガスタービン排ガスに混入して排熱ボイラ２２に導入し、熱回収を図るとともに蒸気（スチーム）を発生させた。排熱ボイラ２２からの蒸気発生量は最大１９ｔ ／ｈ （１７Ｋ 、２０６℃）、排熱ボイラ２２からの排ガスの温度は１７０℃であった。
なお、灯油を燃料とする場合は、脱硝触媒３０ａは蒸発器（水管）２４の位置に設置され、還元剤として尿素を排ガスに添加した。発生した蒸気の一部（最大８ｔ ／ｈ ）を、出力増加用及びＮＯｘ低減用として燃焼器１６に供給・噴射した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガス又はガスエンジン排ガスと混合させて又はそれぞれ別個に１つの排熱ボイラに導入することにより、ガスタービン排ガス等の風量はガスタービン等の発電量が変動してもほぼ一定であり、ガスタービン排ガス等に比べて変動の大きい高温分解排ガスの風量は少ないので、排ガス全体の風量変動を抑えることができる。したがって、ガスタービン排ガス用又はガスエンジン排ガス用の水管式排熱ボイラを採用することができる。また、風量変動が少ないためエコノマイザーを設置しても過冷却の心配がなくなる。なお、ガスタービン又はガスエンジンは一年を通して常時運転する場合が多い。
（２） 上記（１）により、排熱回収量（蒸気回収量）を増加させることが可能となる。因みに、従来の３塔式の蓄熱式脱臭装置に専用の排熱ボイラを設ける装置では、８５０℃の高温分解排ガスが２７０℃（排熱ボイラ出口温度）までしか熱回収されていなかったが、本発明の例えば３塔式の蓄熱式脱臭装置（図１〜図４）では、８５０℃の高温分解排ガスが１７０℃まで熱回収されており、約１７％も熱回収率が向上している。
（３） 脱臭装置起動時に排熱ボイラ保有水を昇温する熱エネルギーが不要となる。また、共用の排熱ボイラとすることで設備費と設置スペースを節約することができる上に、脱硝装置をも共用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステムの系統的概略構成図である。
【図２】図１における３塔式の蓄熱式脱臭装置の第１サイクルを示す系統的概略構成図である。
【図３】図１における３塔式の蓄熱式脱臭装置の第２サイクルを示す系統的概略構成図である。
【図４】図１における３塔式の蓄熱式脱臭装置の第３サイクルを示す系統的概略構成図である。
【図５】実施例１における各部の数値を記入したフローシートである。
【符号の説明】
１０ ガスタービンコージェネレーションシステム
１２ 蓄熱式脱臭装置
１４ コンプレッサ
１６ 燃焼器
１８ ガスタービン
２０ 発電機
２２ 排熱ボイラ
２４ 蒸発器
２６ 節炭器（エコノマイザー）
２８、５０ スタック
３０、３０ａ 脱硝触媒
３２ 還元剤添加部
３４ ガスタービン排ガス導管
３６ 高温分解排ガス導管
３８ パージファン
４０ プロセスガスファン（ＦＤＦ）
４２ａ〜４２ｃ 燃焼室（滞留室）
４４ａ〜４４ｃ 蓄熱層（蓄熱塔）
４６ａ〜４６ｆ 切換ダンパー
４８ａ〜４８ｃ パージダンパー
５２ 燃焼用空気ファン
Claims (14)
- 脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスと混合させ、この混合排ガスを排熱ボイラに導入することを特徴とする脱臭装置の排熱回収方法。
- 脱臭装置からの高温分解排ガスをガスタービン排ガスとともに排熱ボイラに導入することを特徴とする脱臭装置の排熱回収方法。
- ガスタービンの代りにガスエンジンを用いる請求項１又は２記載の脱臭装置の排熱回収方法。
- ガスタービン後流に排熱ボイラを設け、ガスタービンを駆動させて電力又は動力を発生させるとともに、ガスタービンからの高温排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気及び／又は温水を発生させるようにしたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、さらに、臭気ガスを導入し高温下で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした脱臭装置を設け、該脱臭装置からの高温分解排ガスがガスタービンから排熱ボイラに導入される高温排ガスに混合されるように、ガスタービン排ガス導管に高温分解排ガス導管を接続したことを特徴とする脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- ガスタービン後流に排熱ボイラを設け、ガスタービンを駆動させて電力又は動力を発生させるとともに、ガスタービンからの高温排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気及び／又は温水を発生させるようにしたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、さらに、臭気ガスを導入し高温下で自燃させて臭気成分を酸化分解するようにした脱臭装置を設け、該脱臭装置からの高温分解排ガスがガスタービンから排熱ボイラに導入される高温排ガスとともに排熱ボイラに導入されるように、ガスタービン排ガス導管と別個に高温分解排ガス導管を排熱ボイラに接続したことを特徴とする脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- 脱硝触媒の排ガス上流側で還元剤として尿素及びアンモニアのいずれかを添加する脱硝装置を、排熱ボイラに設けた請求項４又は５記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- 排熱ボイラが水管式排熱ボイラである請求項４、５又は６記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- 排熱ボイラが煙管式及び貫流式のいずれかである請求項４、５又は６記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- 脱臭装置が受熱塔及び放熱塔を切換可能に備えており、臭気ガスは受熱塔に入り蓄熱体から受熱して高温となり滞留室で自燃して臭気成分を酸化分解し、ついで、酸化分解ガスは放熱塔に入り蓄熱体を加熱することにより放熱する構成の多塔式の蓄熱式脱臭装置である請求項４〜８のいずれかに記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- 脱臭装置が、臭気ガスの導入部に回転する切換弁を設けてその上部に蓄熱体を備えているか、又は回転する蓄熱体を備えており、蓄熱体が受熱部と放熱部を順次構成するようにしたロータリー式の蓄熱式脱臭装置である請求項４〜８のいずれかに記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- 脱臭装置が、臭気ガスを火炎を用いて高温下で燃焼させ臭気成分を酸化分解する構成の直燃式脱臭装置である請求項４〜８のいずれかに記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- ガスタービンが、燃焼器又は／及びタービンへの蒸気噴射手段を備えた熱電可変型である請求項４〜１１のいずれかに記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- ガスタービンに吸気冷却機構を付加した請求項４〜１２のいずれかに記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
- コージェネレーションシステムが、ガスタービンの代りにガスエンジンを用いたガスエンジンコージェネレーションシステムである請求項４〜１１のいずれかに記載の脱臭装置の排熱回収を伴うコージェネレーションシステム。
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