JP3777623B2

JP3777623B2 - ガス処理装置

Info

Publication number: JP3777623B2
Application number: JP30109794A
Authority: JP
Inventors: 文彦山口
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JPH08155261A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は燃焼機器からの排ガス等の被処理ガスを精製処理するガス処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼機器例えばボイラから排出されるガスは、ガス中に窒素酸化物、粉塵、硫黄酸化物等が含まれているため、ガス処理装置により脱硝、脱塵、脱硫などの精製処理をした後、大気に開放される。
【０００３】
ガス処理装置は、図４に示すように、脱硝装置３０，空気予熱器（ＧＡＨ）５，電気集塵機（ＥＰ）６，ガスガスヒータ（ＧＧＨ）３１，湿式排煙脱硫装置３２，ガスガスヒータ（ＧＧＨ）３３等から主に構成されており、ボイラ１からの排ガスが、例えば選択接触還元法（ＳＣＲ）を用いた脱硝装置３０で脱硝処理された後、空気予熱器５において例えば約 370℃から約 130〜140 ℃に冷却される。そして、電気集塵機６で脱塵処理され、さらにガスガスヒータ３１で例えば約90℃に冷却された後、湿式の排煙脱硫装置３２に導かれてガス中の硫黄分が吸収液（石灰石スラリ）に吸収除去されて脱硫処理される。この脱硫処理後のガスがガスガスヒータ３３を介して例えば約50℃から約90〜100 ℃に昇温された後、煙突３から大気に開放される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のガス処理装置に備えられている排煙脱硫装置は、湿式石灰石−石膏法で脱硫処理を行うものである。すなわち、脱硫塔内で排ガスと炭酸カルシウム等のカルシウム系の脱硫剤を含むスラリ状の吸収液とを気液接触させ、ガス中の硫黄酸化物を脱硫剤（吸収液）に吸収除去させて排ガスの脱硫処理を行うものである。このため、脱硫塔では、ガスガスヒータからの例えば約90℃の排ガスが吸収液と気液接触して約50℃になるため、脱硫塔内での蒸発水分が多いので、多くの補給水を脱硫塔等に供給しなければならず、補給水の確保が必要になる。
【０００５】
そこで、本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、その目的は、ガスの脱硫処理の際の補給水を不用にすることができるガス処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス処理装置は、前記目的を達成するために、燃焼機器からの排ガス等の被処理ガス中の硫黄分を吸収除去するガス処理装置において、前記被処理ガスを吸収液と接触させてガス中の硫黄分を吸収液に吸収除去させる脱硫塔を設け、その吸収液を、−５〜−１０℃に冷却すると共に被処理ガスを約３０℃以下の温度にする冷却手段を設け、その冷却手段に、吸収液に不凍液を混入する不凍液供給ラインを接続したものである（請求項１）。
【０００７】
また、燃焼機器からの排ガスを脱硝・脱硫処理するガス処理装置において、前記排ガスを吸収液と接触させてガス中の硫黄分を吸収液に吸収除去させる脱硫塔を設け、その吸収液をＬＮＧと接触させて、吸収液を、−５〜−１０℃に冷却すると共に被処理ガスを約３０℃以下の温度にする冷却手段を設け、その冷却手段に、吸収液に不凍液を混入する不凍液供給ラインを接続し、さらに冷却手段で気化したＬＮＧを、窒素酸化物の分解に寄与させるべく前記燃焼機器に供給するＬＮＧ供給手段を設けたものである（請求項２）。
【０００８】
さらに、前記吸収液は水であることが好ましい（請求項３）。
【０００９】
【作用】
被処理ガス（排ガス）は、脱硫塔で吸収液と接触してガス中の硫黄分が吸収液に吸収除去され、脱硫処理される。この際、吸収液が冷却手段により被処理ガスと接触した際にガス中の水分が凝縮し得る温度に冷却されているため、被処理ガスと吸収液とが接触しても、脱硫塔内で水分が蒸発することがなく、逆にガス中の水分が凝縮する。よって、ガスの脱硫処理の際の補給水を不用にすることが可能となる（請求項１）。
【００１０】
また、吸収液を冷却するのにＬＮＧを用い、この冷却により気化したＬＮＧを燃焼機器例えばボイラに供給することで、燃焼機器内で脱硝処理が行われる。すなわち、気化したＬＮＧは主成分が還元物質であるメタンであるため、このメタンと窒素酸化物（ＮＯｘ）とが反応してＮＯｘが分解されるので、燃焼機器内で脱硝処理が行われ、例えば選択接触還元法（ＳＣＲ）を用いた脱硝装置を別途設ける必要がなくなる（請求項２）。
【００１１】
さらに、吸収液を冷却して脱硫塔内での脱硫を低温で行うことにより、吸収液が水でも十分に硫黄分を吸収することが可能となり、炭酸カルシウム等のカルシウム系などの脱硫剤が不用になる（請求項３）。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１において、１は燃焼機器としてのボイラを示し、このボイラ１には石炭等の燃料を供給する燃料供給ライン２が接続されている。
【００１４】
ボイラ１にはボイラ１からの排ガス（被処理ガス）を煙突３に導く排ガスライン４が接続され、この排ガスライン４には、ガスの流れ方向に沿って、空気予熱器（ＧＡＨ）５，ガス中のダスト等の粉塵を捕捉する電気集塵機（ＥＰ）６，第１ガスガスヒータ（ＧＧＨ）７，湿式排煙脱硫装置８の脱硫塔９，第２ガスガスヒータ（ＧＧＨ）１０が順次介設されている。
【００１５】
空気予熱器５は、ボイラ１からの高温（例えば約 370℃）の排ガスとボイラ１に供給される空気とを間接的に熱交換させて空気を予熱すると共に排ガスを例えば約 130〜140 ℃に冷却するものである。
【００１６】
第１ガスガスヒータ７は、電気集塵機６で脱塵処理されたガスと熱交換媒体例えば水とを熱交換チューブを介して間接的に熱交換して、 130〜140 ℃の排ガスを例えば50℃まで冷却し得るように構成する。第２ガスガスヒータ１０は、排煙脱硫装置８の脱硫塔９を介した例えば約０℃のガスと第１ガスガスヒータ７からの熱交換媒体（水）とを熱交換させてガスを例えば約90℃に昇温するもので、この昇温されたガスが煙突３から大気に開放される。その熱交換媒体である水は、第１ガスガスヒータ７と第２ガスガスヒータ１０との共通の熱交換媒体であり、第１ガスガスヒータ７では排ガスを冷却するために、第２ガスガスヒータ１０では排ガスを加熱するために作用する。
【００１７】
排煙脱硫装置８は、脱硫塔９内で排ガスと吸収液である水とを気液接触させてガス中の硫黄分を水に吸収除去させ、ガスの脱硫処理を行うものであり、水にはエチレングリコール等の不凍液が混入されている。脱硫塔９の内部下方には吸収液（水）を溜める液溜タンク１１が設けられ、この液溜タンク１１には、水を脱硫塔９内上部のスプレーノズル（図示せず）に移送するための循環ポンプ１２を有する循環ライン１３が接続されている。
【００１８】
循環ライン１３の循環ポンプ１２の上流側には、循環液である吸収液（水）とＬＮＧとを接触させて、吸収液を排ガスと接触した際に排ガス中の水分が凝縮し得る温度（所定の温度）に冷却する冷却手段である冷却器１４が介設されている。冷却器１４は、吸収液をＬＮＧにより所定の温度に冷却できるものならばどのような構造のものでもよく、間接の熱交換器（例えばシェルアンドチューブ型の熱交換器）でも、図２に示すように、吸収液中にＬＮＧ供給ライン１５からのＬＮＧを噴出ノズル１６から直接注入して吸収液を直接冷却する熱交換器でもよい。吸収液を冷却する所定の温度とは、ボイラ１からの排ガスは約30℃以下の温度にするとガス中に含まれる約８％の水分が凝縮するので、排ガスが約30℃以下の温度にし得る温度であり、例えば−５〜−10℃である。例えば、冷却器１４をＬＮＧにより吸収液が−５℃の温度に冷却するようにする。これにより、−５℃の吸収液がスプレーノズルから噴霧され、この噴霧吸収液と接触した排ガスは０℃以下まで冷却され、排ガス中の水分が凝縮する。冷却器１４には、吸収液（循環液）である水にエチレングリコール等の不凍液を混入する不凍液供給ライン１７が接続され、この不凍液供給ライン１７からの不凍液の供給量（濃度）は、水が凍結しない濃度で、例えば、ボイラからの排ガスを処理する場合には数 ppmで十分である。
【００１９】
また、循環ライン１３には、図１に示すように、吸収液の一部を抜き出し排出する排出ライン１８が接続され、この排出ライン１８から排出される液の量を排ガス中の水分が凝縮する水分量にすることにより一定量の吸収液を循環することが可能となる。このように排出ライン１８から液が排出されるとこの液中に不凍液が混入され、この不凍液の濃度は例えば数 ppmと薄いのでこのまま排出してもよく、また排出ライン１８に不凍液を分離回収する分離系１９を介設し、この分離回収した不凍液を冷却器１４に戻すようにしてもよい。すなわち、分離系１９に、分離回収した不凍液を送るポンプ２０を有する不凍液戻しライン２１を接続し、この不凍液戻しライン２１を前記不凍液供給ライン１７に接続する。また、分離系１９は、不凍液を分離回収できればどのような構成でもよく、たとえば図３に示すように、液（Ｈ₂ＳＯ₃）を蒸気等の加熱源で加熱すると共に、この加熱により液から放散したＳＯ₂をイナートガスや空気等のキャリアガスにより放散させる加熱器２４と、加熱器２４からの液（Ｈ₂Ｏ＋不凍液）を導入し、この液から不凍液のみを濃縮したり、抽出したりして回収する回収器２５とから構成され、その回収器２５に不凍液戻しライン２１が接続されて、回収した不凍液が冷却器１４に戻される。
【００２０】
その冷却器１４には、吸収液を冷却する際に気化したＬＮＧが流入する気化ＬＮＧライン２２が接続されている。この気化ＬＮＧライン２２は、ボイラ１の上方に接続されてＬＮＧ供給手段２３が構成され、気化したＬＮＧがボイラ（火炉）１の上方に吹き込まれて、ボイラ１の燃料の一部となると共に、窒素酸化物の分解に寄与する還元剤として作用するようにする。
【００２１】
次に本実施例の作用を述べる。
【００２２】
ボイラ１からの高温例えば約 370℃の排ガスは、空気予熱器５で約 130〜140 ℃に冷却された後、電気集塵機６で脱塵処理される。そして、第１ガスガスヒータ７で例えば約50℃に冷却されてから排煙脱硫装置８の脱硫塔９に至る。脱硫塔９内の液溜タンク１１内の吸収液（水）は、循環ポンプ１２により循環ライン１３を介してスプレーノズルから塔９内に噴霧されて循環する。この循環液（吸収液）と排ガスとが気液接触してガス中の硫黄分（硫黄酸化物）が吸収液に吸収除去される（Ｈ₂Ｏ＋ＳＯ₂→Ｈ₂ＳＯ₃）。この際、循環する吸収液は冷却器１４でＬＮＧと接触して例えば−５℃に冷却されるため、排ガスは吸収液と接触すると０℃以下まで冷却される。これにより、硫黄酸化物の低温脱硫が行われ、吸収液が水でも十分に硫黄酸化物を吸収除去することができる。このため、硫黄分を吸収するための高価な脱硫剤、例えば炭酸カルシウム等のカルシウム系の脱硫剤が不用になる。
【００２３】
また、排ガスは吸収液によりガス中の水分が凝縮し得る温度（30℃以下の温度）に冷却されるため、ガス中に含まれる水分（排ガス中には約８％の水分が含まれている）の一部が凝縮する。このように、脱硫塔９内ではガスと吸収液とが気液接触しても水分が蒸発することなく、逆にガス中の水分が凝縮するので、脱硫の際の補給水を不用にすることができる。
【００２４】
脱硫処理後のガスは、第２ガスガスヒータ１０で第１ガスガスヒータ７からの熱交換媒体（水）により例えば約０℃から約90〜100 ℃に昇温された後、煙突３から大気に開放される。この際、ガス温度が約90〜100 ℃であるので白煙が抑制される。
【００２５】
脱硫処理後の吸収液は排出ライン１８により排出されて他の系で処理される。なお、排出ライン１８に分離系１９が介設されると、排出される液中の不凍液が回収され、これが不凍液戻しライン２１を介して冷却器１４に戻される。
【００２６】
冷却器１４では吸収液と接触したＬＮＧが気化し、この気化したＬＮＧ（気化ＬＮＧ）が気化ＬＮＧライン２２に流入して、そしてボイラ（火炉）１の上方に吹き込まれる。これにより、気化ＬＮＧは、ボイラ１の燃料の一部となると共に、窒素酸化物の分解に寄与する還元剤として作用する。すなわち、気化したＬＮＧは主成分が還元物質であるメタンであるため、このメタンと窒素酸化物（ＮＯｘ）とが反応してＮＯｘが分解（ＣＨ₄＋４ＮＯ→２Ｎ₂＋ＣＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ）されるので、ボイラ１内で脱硝処理が行われる。これにより、例えば選択接触還元法（ＳＣＲ）を用いた高価な触媒を必要とする脱硝装置を別途設ける必要がなくなる。
【００２７】
従って、脱硫剤が不用になると共に、湿式排煙脱硫装置８への補給水が不用になる。また、冷却に使用したＬＮＧをボイラ１の燃料の一部として使用できると共に、脱硝用の還元剤としても使用でき、脱硝装置が不用になる。
【００２８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
【００２９】
(1) 請求項１の構成によれば、脱硫処理の際の補給水を不用にできる。
【００３０】
(2) 請求項２の構成によれば、脱硫処理の際の補給水を不用にできると共に燃焼機器内で脱硝処理が行える。
【００３１】
(3) 請求項３の構成によれば、脱硫剤を不用にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の冷却手段の一例を示す構成図である。
【図３】本発明の不凍液を分離回収する分離系の一例を示す構成図である。
【図４】従来のガス処理装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ボイラ（燃焼機器）
９脱硫塔
１４冷却器（冷却手段）

Claims

燃焼機器からの排ガス等の被処理ガス中の硫黄分を吸収除去するガス処理装置において、前記被処理ガスを吸収液と接触させてガス中の硫黄分を吸収液に吸収除去させる脱硫塔を設け、その吸収液を、−５〜−１０℃に冷却すると共に被処理ガスを約３０℃以下の温度にする冷却手段を設け、その冷却手段に、吸収液に不凍液を混入する不凍液供給ラインを接続したことを特徴とするガス処理装置。
燃焼機器からの排ガスを脱硝・脱硫処理するガス処理装置において、前記排ガスを吸収液と接触させてガス中の硫黄分を吸収液に吸収除去させる脱硫塔を設け、その吸収液をＬＮＧと接触させて、吸収液を、−５〜−１０℃に冷却すると共に被処理ガスを約３０℃以下の温度にする冷却手段を設け、その冷却手段に、吸収液に不凍液を混入する不凍液供給ラインを接続し、さらに冷却手段で気化したＬＮＧを、窒素酸化物の分解に寄与させるべく前記燃焼機器に供給するＬＮＧ供給手段を設けたことを特徴とするガス処理装置。
前記吸収液が水である請求項１又は２記載のガス処理装置。