JP3792290B2 - 排煙処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重油を燃料とする火力発電所等における重油焚燃焼装置から排出される重油燃焼排ガスを効率よく、かつ、経済的に処理することができる排煙処理方法及び装置、詳しくは、設備の小型化、薬品消費量の低減、腐食の低減を図り、ダストによる閉塞や性能低下を防止し、経済的で安定した排煙処理方法及びこの方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、特開平３−７０９０７号公報に示されるように、石炭焚ボイラの排ガスを空気予熱器及び熱回収器（例えば、ノンリーク式ガス・ガスヒータの熱回収部）で８０〜１１０℃に冷却した後、乾式電気集塵機でダスト濃度を１００mg／Nm³ 以下に低減させ、さらに脱硫装置に導いてＳＯｘを低減させた後、再加熱器（例えば、ノンリーク式のガス・ガスヒータの再加熱部）に導いて、排ガスを加熱した後、煙突から排出するボイラ排ガスの処理方法が知られている。
【０００３】
重油燃焼の場合は石炭燃焼の場合に比べて、燃焼排ガス中のダスト量が少なく、ＳＯ₃ が多いという特徴がある。従来、重油燃焼排ガスを処理する場合、図５に示すように、重油焚燃焼装置、例えば、重油焚ボイラ１０からの排ガスを、例えば、アンモニア接触還元式の脱硝装置１２に導入して脱硝処理した後、空気予熱器（ＧＡＨ）１４に導入し、ついで乾式電気集塵機１６（以下、ＤＥＰということもある。）に導入して脱塵した後、脱塵された排ガスを媒体循環式のガス・ガスヒータ（ＧＧＨ）１８の熱回収器２０に導入して冷却し、ついで、脱硫装置２４に導入して脱硫した後、媒体循環式のガス・ガスヒータ（ＧＧＨ）１８の再加熱器２６に導入し再加熱して煙突２８へ導く方法が知られている。なお、媒体循環式のガス・ガスヒータの代わりにヒートパイプが用いられることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す従来方式においては、乾式電気集塵機（ＤＥＰ）１６の入口排ガスに排ガス中のＳＯ₃ 量に見合う量のアンモニアを注入している。この理由は、アンモニアを注入しないで集塵した場合には、後流のガス・ガスヒータにて冷却されることによって、ガス中のＳＯ₃ が凝縮して硫酸ミストやヒュームとなり、装置を腐食させヒューム状硫酸の大気放出による環境汚染があるためであり、集塵機の前でアンモニアを注入することによってＳＯ₃ を硫安として析出させ、ガス中のＳＯ₃ の大部分を除去することにより、これらの問題を解決している。
また、集塵機の上流にガス・ガスヒータを設置する場合は、ガスの冷却によって発生する硫酸ミストや硫安の大部分はダスト表面又はダストに含まれるカーボンの細孔部に吸着されるが、ガス・ガスヒータのチューブ表面やフィン部にダストが付着し、剛球散布式のダスト除去法では除去しにくく、圧力損失の増大をきたすとともに装置の腐食原因ともなる。
ガス中で凝縮する硫酸ミストは、ダスト等の表面に付着するが、ガス・ガスヒータのチューブ表面温度はガス温度よりも低くなるため、硫酸や硫安の凝縮が発生し、粘着性があるため、これにダストが付着し、ダストの大部分が固着し除去しにくくなる。また、チューブ表面で凝縮する硫酸により腐食が厳しくなる。
従来法では、ＤＥＰの前でガス中にアンモニアを注入し、ガス中でＳＯ₃ とアンモニアを反応させて硫安の結晶を生成させ、ＤＥＰで除去するため、ガス・ガスヒータ入口ガス中のＳＯ₃ は殆ど無く、このような問題は生じない。
また、アンモニア注入をしないで従来のガス・ガスヒータをＤＥＰの上流に置いた場合、硫安や酸性硫安の除去には水洗浄法が有効であるが、従来の鋼管式のガス・ガスヒータでは厳しい酸腐食を生じるため採用できない。
【０００５】
従来採用されているユングストローム式ガス・ガスヒータの場合は、処理ガス側に煤塵がリークすること、スートブロー時に煤塵の排出濃度にピークが出ることなどから、厳しい煤塵排出規制に対応するには問題があり、連続的に付着ダストの除去が可能な方式（剛球散布方式など）が要求される。
また、乾式電気集塵機１６をガス・ガスヒータ１８の上流に設置することにより、ガス・ガスヒータにおけるダストの付着を軽減できるが、アンモニアの注入を行わない場合は、ガス・ガスヒータで生成する硫酸の大部分がヒューム状となり捕集されにくくなること（煙突からそのまま飛散する）、後流設備の酸腐食の原因となること等の問題がある。これらの問題を解決するために、従来では、前述のように、乾式電気集塵機１６の入口排ガスにアンモニアを注入し、ガス中のＳＯ₃ の大部分を硫安又は酸性硫安として析出させ、乾式電気集塵機１６で捕集する方法を採っている。
しかしながら、アンモニアを使用することにより運転経費が嵩むと同時に、回収ダストにアンモニア化合物が含まれるため、脱アンモニア処理が必要となる。また、過剰にアンモニアを混入させた場合には、脱硫廃液にアンモニアが含まれることになり、処理が必要となる。
【０００６】
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、耐熱・耐食性の合成樹脂製チューブからなる媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器を集塵機の上流に設置することにより、熱回収器の腐食を大幅に軽減させるとともに、熱回収器での冷却によって生成する硫酸ミスト、及び脱硝装置で未反応のため残留したアンモニアと反応して生成する硫安及び酸性硫安をダストの表面又はカーボンダストのミクロポア部に吸着せしめてヒューム状になる量を減少させ、少量のヒュームをも後流の集塵機で捕集するように構成して、アンモニアの注入量を零又は極く微量とし、煙突から排出されるヒューム量を従来法と比較して格段に少なくなるようにした排煙処理方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ガス・ガスヒータをガス流れに対して並列に複数区画に分割して、各々の区画に水洗浄用配管を設置し水洗浄することにより、従来法では除去しにくかった硫安や酸性硫安等の付着物質を容易に洗浄除去することができる排煙処理方法及び装置を提供することにある。なお、硫酸、硫安、酸性硫安に付着して固結したダストは、剛球散布ではかなりの力が加わらないと剥離しないのに対し、水洗浄の場合は、これらの成分が水溶性であるために、簡単に洗い落とすことができる。
【０００７】
【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、本発明の排煙処理方法は、重油燃焼排ガスを脱硝処理した後、空気予熱器に導入して熱回収し、ついで、熱回収された排ガスを媒体循環式のガス・ガスヒータの耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを用いた熱回収器に導入して冷却した後、冷却された排ガスを集塵機に導入して脱塵処理し、ついで、脱塵処理された排ガスを脱硫処理した後、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器に導入し再加熱して煙突に導くように構成されている。
上記の方法において、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン製チューブが用いられる。そして、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを定期的に水洗浄するように構成することが好ましい。また、脱硫処理は、例えば、湿式石灰石膏法により行われる。
【０００８】
本発明の排煙処理装置は、重油燃焼排ガスを脱硝処理する脱硝装置と、脱硝された排ガスと燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器と、この空気予熱器からの排ガスの熱を回収する媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器と、この熱回収器からの排ガスを脱塵処理する集塵機と、脱塵処理された排ガスを脱硫処理する脱硫装置と、脱硫された排ガスを再加熱する前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器と、再加熱された排ガスを大気に排出する煙突とからなり、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器は、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記の装置において、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブとして、ポリテトラフルオロエチレン製チューブを用いることが好ましい。
また、ガス・ガスヒータの熱回収器内をガス流れに対して並列に複数区画に分割し、各区画に洗浄水供給管を接続することが好ましい。熱回収器全体を一時に洗浄すると、ガスの冷却が起こり、排ガスの再加熱が不充分となる。したがって、複数区画に分割してサイクリックに洗浄することにより、ガス冷却の効果を軽減する。
この場合、ガス・ガスヒータの熱回収器の各区画と脱硫装置とを、使用済洗浄水管を介して接続することが好ましい。この目的は、システムからの廃水を減少させることにあり、洗浄排水を脱硫装置のメークアップとして用いることにより達成する。なお、このシステムを採用することによって、新たに排水が増えることにはならない。
また、集塵機としては、乾式電気集塵機及びバグフィルターのいずれかが用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の排煙処理方法を実施する装置の一実施例を示している。重油焚燃焼装置、例えば重油焚ボイラ１０からの排ガスは、例えば、アンモニア接触還元式の脱硝装置１２に導入されて脱硝された後、空気予熱器１４に導入して熱回収され、ついで、熱回収後の冷却された排ガスは、媒体、例えば、水を循環する媒体循環式のガス・ガスヒータ１８ａの熱回収器２０ａに導入される。
ガス・ガスヒータ１８ａの熱回収器２０ａは、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン製チューブから構成されており、熱回収器２０ａで冷却された排ガスは、乾式電気集塵機（ＤＥＰ）、バグフィルター等の集塵機１６に導入されて脱塵処理される。脱塵処理された排ガスは、例えば、湿式石灰石膏法式の脱硫装置２４に導入されて脱硫された後、媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器２６に導入され再加熱されて煙突２８から排出される。なお、ガス・ガスヒータ１８ａは、熱回収器２０ａ及び再加熱器２６から構成される。
【００１１】
ガス・ガスヒータの熱回収器２０ａは、図３及び図４に示すように、ガス流れに対してバルブ、スライドダンパー等のガス遮断手段３６、仕切部材３８により複数の区画４０に分割され、各区画４０に洗浄水供給管４２が接続され、各区画４０と湿式石灰石膏法式の脱硫装置２４とが使用済洗浄水管４３を介して接続されている。４４は洗浄水ノズル、４５は耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブである。チューブ４５は、各区画４０毎に定期的に水洗浄される。
これは望ましい態様の１例であって、このような構造のものを用いれば、ガスの温度降下を防止できる。ガス遮断手段３６、仕切部材３８が無くても、洗浄水供給管４２が複数区画に分岐して配置され、各区画毎にサイクリックに洗浄する方式でも良い（ただし、この場合には若干の温度降下が避けられない）。
【００１２】
上記のように構成された排煙処理装置において、重油焚ボイラ１０からの排ガスを脱硝装置１２に導入して排ガス中のＮＯｘを除去した後、空気予熱器１４に導入して燃焼用空気を予熱する熱回収後の冷却された排ガスは、媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器２０ａに導入されて冷却され、ついで、冷却された排ガスは集塵機１６に導入されて脱塵処理され、ついで、脱硫装置２４に導入されて排ガス中のＳＯｘが除去された後、媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器２６に導入されて再加熱され煙突２８へ導かれる。ガス・ガスヒータの熱回収器２０ａは、ポリテトラフルオロエチレン製チューブ等の耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブで構成されているので、腐食の心配はない。
【００１３】
腐食成分である排ガス中のＳＯ₃ は、大半がガス・ガスヒータの熱回収器２０ａで冷却されて凝縮し、ダストに付着して後流の集塵機１６で捕集されるので、後流設備の腐食を大幅に低減することができる。
したがって、集塵機１６の入口の排ガス中にアンモニアを添加しなくても運転を行うことができる。
しかし、集塵機１６の入口の排ガス中には少量のＳＯ₃ が含まれるので、このＳＯ₃ を硫安又は酸性硫安として析出させ集塵機１６で捕集するために、図２に示すように、集塵機１６の入口の排ガス中に極微量のアンモニアを添加することが好ましい。
【００１４】
【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） ガス・ガスヒータの熱回収器を集塵機の上流に設置することにより、熱回収器における冷却によって生成する硫酸ミスト、極微量生成する硫安及び酸性硫安は、ガス中に含まれるダストの表面又はカーボンダストのミクロポア部に吸着され、ヒューム状になる量は極めて少ない。また、ヒューム状になったこれらの成分も、後流の集塵機にて捕集されるため、煙突から排出されるヒュームの量は、従来法と比較すると格段に少なくなる。また、腐食成分であるガス中のＳＯ₃ は大半がガス・ガスヒータの熱回収器で冷却されて凝縮し、ダストに付着して集塵機で捕集されるため、後流設備の腐食を大幅に低減できるとともに、集塵機入口のガスに混入させるアンモニアを零又は極微量にすることができるため、運転経費が削減できること、回収ダストの脱アンモニア処理が不要となることなどの利点がある。
（２） 集塵機の入口の排ガス中に添加するアンモニア注入量が零又は極微量になるので、脱硫廃液にアンモニアが含まれなくなるか、又は極めて微量となり、脱硫廃液の処理が不要になる。
（３） ガス・ガスヒータの熱回収器に耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを用いているので、ガス・ガスヒータの熱回収器の腐食を大幅に低減することができる。
（４） ガス・ガスヒータの熱回収器に耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを用い、ガス流れに対し並列に複数区画に分割し、各区画に水洗浄配管を設置することにより、定期的に水洗浄し、特に従来法では除去しにくかった硫安や酸性硫安等の付着物質を腐食の問題なく洗浄除去することが可能であり、伝熱性能の低下やガスの圧力損失増加を防止できる。
（５） 耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブとしてポリテトラフルオロエチレン製チューブを使用する場合には、鋼管と比較して表面が滑らかなことにより、ダストの付着は少なくなるため、洗浄頻度は少なくて済む。
（６） 集塵機をガス・ガスヒータの熱回収器の下流に設置することにより、集塵機に導入されるガス温度が低くなり、ガス容積が小さくなるので、集塵機の容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排煙処理方法を実施する装置の一実施例を示す系統図である。
【図２】本発明の排煙処理方法を実施する装置の他の実施例を示す系統図である。
【図３】図１におけるガス・ガスヒータの熱回収器の一例を示す立面断面説明図である。
【図４】同平面断面説明図である。
【図５】従来の排煙処理装置の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０ 重油焚ボイラ
１２ 脱硝装置
１４ 空気予熱器
１６ 集塵機
１８ａ ガス・ガスヒータ
２０ａ 熱回収器
２４ 脱硫装置
２６ 再加熱器
２８ 煙突
３６ ガス遮断手段
３８ 仕切部材
４０ 区画
４２ 洗浄水供給管
４３ 使用済洗浄水管
４４ 洗浄水ノズル
４５ 耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブ

Claims (5)

1. 重油燃焼排ガスを脱硝処理した後、空気予熱器に導入して熱回収し、ついで、熱回収された排ガスを媒体循環式のガス・ガスヒータの耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを用いた熱回収器に導入して冷却した後、冷却された排ガスを集塵機に導入して脱塵処理し、ついで、脱塵処理された排ガスを脱硫処理した後、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器に導入し再加熱して煙突に導き、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブをガスを遮断しつつ定期的に水洗浄することを特徴とする排煙処理方法。
2. 耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブがポリテトラフルオロエチレン製チューブである請求項１記載の排煙処理方法。
3. 重油燃焼排ガスを脱硝処理する脱硝装置と、脱硝された排ガスと燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器と、この空気予熱器からの排ガスの熱を回収する媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器と、この熱回収器からの排ガスを脱塵処理する集塵機と、脱塵処理された排ガスを脱硫処理する脱硫装置と、脱硫された排ガスを再加熱する前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器と、再加熱された排ガスを大気に排出する煙突とからなり、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器は、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブを備え、ガス・ガスヒータの熱回収器内をガス流れに対して並列にガス遮断手段、仕切部材により複数区画に分割し、各区画に洗浄水供給管を接続していることを特徴とする排煙処理装置。
4. 耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブが、ポリテトラフルオロエチレン製チューブである請求項３記載の排煙処理装置。
5. 集塵機が、乾式電気集塵機及びバグフィルターのいずれかである請求項３又は４記載の排煙処理装置。

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