JP5474442B2 - 排ガス処理システム及び脱離ガス洗浄処理設備 - Google Patents
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Description
本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスの脱硫及び脱窒処理を行う排ガス処理システム及び脱離ガス洗浄処理設備に関する。
硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスの脱硫脱窒処理を行う排ガス処理システムが知られている（特許文献１参照）。この種の排ガス処理システムは、アンモニアを混入した排ガスを活性炭などの炭素質吸着剤（「炭素質触媒」ともいう）に接触させて脱硫脱窒処理を行う吸着部と、排ガス処理に供した炭素質吸着剤を加熱することで再生処理する再生部とを備えている。吸着部では、特に二酸化硫黄が炭素質吸着剤の細孔内で化学反応することで硫酸（Ｈ２ＳＯ４）として吸着される。また窒素酸化物（ＮＯＸ）は、アンモニア（ＮＨ３）の供給により窒素（Ｎ２）に分解される。一方で、再生部は、炭素質吸着剤の加熱再生によって生じる二酸化硫黄（ＳＯ２）含有の排ガスを排出する。この排ガスは水洗器に送られ、洗浄処理される。
上記のシステムでは、吸着部において硫酸が生成されると共に、窒素酸化物が分解されて窒素が生成される。ここで、窒素酸化物の分解に用いられるアンモニアは、硫酸に対して優先的に反応し、通常は酸性硫安（ＮＨ４ＨＳＯ４）として炭素質吸着剤の細孔内に捕捉される。従って、脱硝反応の高効率のためには過剰量のアンモニアが必要となり、過剰量の供給に耐えうる量のアンモニアを常備する必要があり、処理の効率化を図ることが難しかった。
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することができる排ガス供給システム及び脱離ガス洗浄処理設備を提供することを目的とする。
本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、排ガスに炭素質吸着剤を接触させて排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を吸着部から再生部に移送し、再生処理後の炭素質吸着剤を再生部から吸着部に移送して炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた排ガス処理システムにおいて、再生部から排出された脱離ガスの洗浄排水から二酸化硫黄を分離除去するＳＯ ２ 脱却部と、ＳＯ ２ 脱却部によって二酸化硫黄を分離除去された洗浄排水をアルカリ側に調整するｐＨ調整部と、ｐＨ調整部から排出されたアンモニア含有の洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数のアンモニア回収部とｐＨ調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする。
本発明では、再生部から排出された脱離ガスの洗浄排水からアンモニアを分離回収可能となるように、ｐＨ調整部では洗浄排水をアルカリ側にｐＨ調整し、さらに、アンモニア回収部ではｐＨ調整後の洗浄排水が気液接触部を透過する際に、アンモニア回収用ガスに接触し、洗浄排水中のアンモニアはアンモニア回収用ガスに取り込まれて除去される。一方で、アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスは、アンモニア返送部によって吸着部へ戻される。従って、アンモニア回収部で回収されたアンモニアを吸着部での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することが可能になる。さらに、脱離ガスの洗浄排水は、アンモニアを除去した後に排水処理工程などの後工程に送られるので、後工程での排水処理負担を軽減できる。さらに、アンモニア含有の洗浄排水中に、カルシウム（Ｃａ）とフッ素（Ｆ）とが混入している場合には、固形物であるフッ化カルシウム（ＣａＦ２）が生成されて気液接触部の目詰まりを生じさせる。しかしながら、上記構成では、アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数のアンモニア回収部とｐＨ調整部とを連絡する経路は切り替え可能であるために、一のアンモニア回収部が目詰まりによって処理能力が低下した場合には、他のアンモニア回収部へ連絡する経路に切り替えることで、安定した処理を継続して行うことが可能になる。
さらに、アンモニア回収部に供給されるアンモニア回収用ガスの供給圧とアンモニア回収部から排出されるアンモニア含有ガスの排出圧との圧力差に基づいて、複数のアンモニア回収部とｐＨ調整部とを連絡する経路の切り替えを行う制御手段を更に備えると好適である。アンモニア回収用ガスの供給圧とアンモニア含有ガスの排出圧との圧力差に基づいて、経路の切り替えの自動化が可能になり、効率化に有効である。
さらに、制御手段は、圧力差が閾値を超えた場合に、一のアンモニア回収部とｐＨ調整部とを連絡する経路を他のアンモニア回収部とｐＨ調整部とを連絡する経路に切り替えると好適である。アンモニア回収部での気液接触部の目詰まりを圧力差という指標に基づいて、定量的な評価が可能になり、目詰まりが発生した場合に精度良く経路を切り替えることが可能になる。
また、本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、排ガスに炭素質吸着剤を接触させて排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を吸着部から再生部に移送し、再生処理後の前記炭素質吸着剤を再生部から吸着部に移送して炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた乾式排ガス処理設備の再生部から排出された脱離ガスの洗浄処理設備において、脱離ガスを水洗する洗浄部と、洗浄部から排出された洗浄排水から二酸化硫黄を分離除去するＳＯ ２ 脱却部と、ＳＯ ２ 脱却部によって二酸化硫黄を分離除去された洗浄排水をアルカリ側に調整するｐＨ調整部と、ｐＨ調整部から排出されたアンモニア含有の洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数のアンモニア回収部とｐＨ調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする。本発明によれば、アンモニア回収部で回収されたアンモニアを吸着部での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することが可能になる。
本発明によれば、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することができる。
以下、本発明に係る排ガス処理システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
（排ガス処理システムの全体構成）
（排ガス処理システムの全体構成）
図１に示されるように、排ガス処理システム１は、活性炭粒子（炭素質吸着剤）ＡＣを用いる乾式脱硫脱硝設備（乾式排ガス処理設備）２と脱離ガス洗浄処理設備１７とを備えている。
乾式脱硫脱硝設備２は、活性炭粒子（炭素質吸着剤）ＡＣによって排ガスに対して脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着反応塔（吸着部）３と、排ガス処理後の活性炭粒子ＡＣを再生処理する脱離塔（再生部）５と、吸着反応塔３と脱離塔５との間で活性炭粒子ＡＣを循環する循環ライン（循環部）７と、を備えている。なお、本実施形態に係る処理対象排ガスは、石炭の焼結機、またはフッ素（Ｆ）及びカルシウム（Ｃａ）が大量に含まれる鉱物の焼結機から排出される排ガスである。
吸着反応塔３の上部には活性炭供給部３ａが設けられており、吸着反応塔３まで移送された活性炭粒子ＡＣは、活性炭供給部３ａによって吸着反応塔３内に定量供給され、自然流下（落下）して吸着反応塔３の底部に堆積する。吸着反応塔３の下部には、堆積する活性炭粒子ＡＣを定量排出する活性炭排出部３ｂが設けられている。
吸着反応塔３の下部には、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスを受入れる受入口３ｃが設けられており、受入口３ｃには、排ガス導入管９を介して排ガス導入ブロア１１が接続されている。排ガス導入ブロア１１では、水分を含む排ガスを、排ガス導入管９及び受入口３ｃを介して吸着反応塔３へ送り込む。排ガス導入管９には、アンモニア導入管１３を介してアンモニア供給装置１５が接続されている。アンモニア供給装置１５は、アンモニア貯留タンク（図示省略）、アンモニアを気化させる加熱部（図示省略）及び気化したアンモニアを空気で希釈させながら排ガス導入管９に送り込む供給部（図示省略）を備えている。排ガス導入管９を通過する排ガスは、アンモニア供給装置１５からのアンモニアが混入された状態で受入口３ｃに到達する。
吸着反応塔３の上部には、クリーンガスの排出口３ｄが設けられている。受入口３ｃを通って吸着反応塔３内に供給された排ガスは、上昇する過程で降下する活性炭粒子ＡＣに向流接触し、排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ２）、塩酸（ＨＣｌ）及びフッ化水素（ＨＦ）などの酸性ガスやダイオキシン類は活性炭粒子ＡＣによって吸着除去される。活性炭粒子ＡＣによって所定の成分を除去されたクリーンガスは、排出口３ｄを抜けて通風管１７を通り、煙突１９から排出される。
活性炭粒子ＡＣは、排ガスに向流接触して排ガス中の所定の成分を吸着除去する。例えば、二酸化硫黄は、活性炭粒子ＡＣの細孔内で化学反応され、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）として吸着される。以下、二酸化硫黄（ＳＯ２）の吸着反応に関する反応式を示す。
ＳＯ２＋１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４ （注）
ＮＨ３＋Ｈ２ＳＯ４→ＮＨ４ＨＳＯ４ （注）
あるいは、
ＮＨ３＋ＮＨ４ＨＳＯ４→（ＮＨ４）２ＳＯ４ （注）
補足として、排ガス中には、微量のＳＯ３も含まれているが、これは、活性炭粒子ＡＣの細孔内でＨ２Ｏと直接反応し、Ｈ２ＳＯ４として捕捉される。
なお、上記反応式の（注）は、活性炭粒子ＡＣの細孔内に吸着された状態を示す。
ＮＨ３＋Ｈ２ＳＯ４→ＮＨ４ＨＳＯ４ （注）
あるいは、
ＮＨ３＋ＮＨ４ＨＳＯ４→（ＮＨ４）２ＳＯ４ （注）
補足として、排ガス中には、微量のＳＯ３も含まれているが、これは、活性炭粒子ＡＣの細孔内でＨ２Ｏと直接反応し、Ｈ２ＳＯ４として捕捉される。
なお、上記反応式の（注）は、活性炭粒子ＡＣの細孔内に吸着された状態を示す。
また、排ガス中のダストは、吸着反応塔３内に形成される活性炭充填層でろ過集塵され、活性炭粒子ＡＣ間に捕集される。なお、塩酸（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）及びダイオキシン類等は、二酸化硫黄（ＳＯ２）のような活性炭粒子ＡＣの細孔内での化学反応（一般的には「化学吸着」と称する）は起こらず、物理的に吸着された状態で活性炭粒子ＡＣの細孔内に捕捉されている。
排ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）は、アンモニア（ＮＨ３）の供給によって窒素（Ｎ２）に分解される。窒素酸化物（ＮＯｘ）の分解反応に関する反応式を以下に示す。
ＮＯ＋ＮＨ３＋１／２Ｏ２→Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ
補足として、通常の排ガス（燃焼排ガス）中のＮＯｘはＮＯであるので、分解式は上式で表すことができる。
補足として、通常の排ガス（燃焼排ガス）中のＮＯｘはＮＯであるので、分解式は上式で表すことができる。
なお、排ガスと一緒に吸着反応塔３内に供給されるアンモニアは、活性炭粒子ＡＣの細孔内に生成される硫酸に対して優先的に反応し、通常は、酸性硫安（ＮＨ４ＨＳＯ４）として活性炭粒子ＡＣの細孔内に捕捉される。従って、脱硝反応の高効率のためには過剰量のアンモニアが必要である。なお、過剰量のアンモニアとは、単純に排ガス中の窒素酸化物を窒素に分解するのに必要な量以上の量のアンモニアを意味する。
吸着反応塔３内で不活性化された活性炭粒子ＡＣ、すなわち排ガス処理における脱硫処理後の活性炭粒子ＡＣは、活性炭排出部３ｂから排出され、循環ライン７を介して脱離塔５に導入される。脱離塔５の上部には、不活性化された活性炭粒子ＡＣを受け入れる再生前供給部５ａが設けられており、脱離塔５の下部には、活性化（再生）された活性炭粒子ＡＣを排出する再生後排出部５ｂが設けられている。
脱離塔５には、流下する活性炭粒子ＡＣを加熱処理するための加熱器（加熱手段）が設けられている。加熱器には、高温ガスの入口５ｃと、活性炭粒子ＡＣとの間で熱交換された後のガスを排出する出口５ｄとが設けられている。加熱器の入口５ｃには、熱風炉５ｅで昇温された高温ガスが通過する高温ガス導入管５ｆが接続されている。加熱器の出口５ｄには、ブロア５ｇによって熱交換後のガスを熱風炉５ｅに戻すガス返送管５ｈが接続されている。なお、熱風炉５ｅには、燃料供給部５ｊが接続されている。
脱離塔５に供給された活性炭粒子ＡＣは、４００℃以上に加熱され、この加熱によって活性炭粒子ＡＣに吸着されていた成分は活性炭粒子ＡＣから脱離される。活性炭粒子ＡＣから脱離された各成分は、キャリアガスと一緒になって脱離ガス洗浄処理設備１７に送られる。以下、活性炭粒子ＡＣから脱離された成分を含むガスを「脱離ガス」と称する。脱離ガス中には、硫安が分解した二酸化硫黄（ＳＯ２）及びアンモニア（ＮＨ３）と、活性炭粒子ＡＣに吸着されていた塩酸（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）及び捕集ダストの一部と、離脱した各成分を脱離塔５外へ運ぶためのキャリアガスが存在する。なお、キャリアガスは、不活性ガスであり、通常は窒素（Ｎ２）ガスが用いられる。ここで、離脱反応例を以下に示す。
（ＮＨ４）２ＳＯ４ （注）→ＮＨ４ＨＳＯ４ （注）＋ＮＨ３
ＮＨ４ＨＳＯ４ （注）→ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋１／３Ｎ２＋１／３ＮＨ３
ＨＣｌ（注）→ＨＣｌ
ＨＦ（注）→ＨＦ
なお、上記反応式の（注）は、活性炭粒子ＡＣの細孔内に吸着された状態を示す。
ＮＨ４ＨＳＯ４ （注）→ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋１／３Ｎ２＋１／３ＮＨ３
ＨＣｌ（注）→ＨＣｌ
ＨＦ（注）→ＨＦ
なお、上記反応式の（注）は、活性炭粒子ＡＣの細孔内に吸着された状態を示す。
脱離塔５の底部に設けられた再生後排出部５ｂは、ふるい分機１９に接続されている。再生処理後の活性炭粒子ＡＣは、再生後排出部５ｂによって定量ずつがふるい分機１９に供給され、粒径の細かな活性炭粉末は、ダスト排出部２１に送られて排出処理される。一方で、ふるい分機１９で選別された比較的粒径の大きな活性炭粒子ＡＣは、循環ライン７を介して吸着反応塔３に戻される。
循環ライン７は、例えば、活性炭粒子ＡＣを移送可能なコンベヤからなり、所定の経路に沿って敷設されている。循環ライン７は、吸着反応塔３から排出された活性炭粒子ＡＣ、すなわち吸着反応塔３内での排ガス処理後の活性炭粒子ＡＣを脱離塔５まで移送する第１循環ライン７ａと、脱離塔５から排出された活性炭粒子ＡＣ、すなわち再生処理後の活性炭粒子ＡＣを吸着反応塔３まで移送する第２循環ライン７ｂと、を備えている。
脱離塔５は、脱離ガス移送管１６を介して脱離ガス洗浄処理設備１７に接続されている。脱離塔５から排出される脱離ガス中のＳＯ２濃度は、通常、１０％〜２０％（ｄｒｙ）に調整されており、高濃度の二酸化硫黄を含有する脱離ガスは、脱離ガス移送管１６を通って脱離ガス洗浄処理設備１７に供給される。脱離ガス洗浄処理設備１７では、脱離ガスからアンモニア含有ガスを回収し、回収したアンモニアを、アンモニア返送ライン２３を介して吸着反応塔３へ戻す。アンモニア返送ライン２３は、アンモニア含有ガスが通過する管路からなり、アンモニア供給装置１５の供給部（図示省略）に接続されている。脱離ガス洗浄処理設備１７で回収されたアンモニア含有ガスは、アンモニア返送ライン２３を通って補充的にアンモニア供給装置１５に供給される。
また、脱離ガス洗浄処理設備１７は、排水移送管２５を介して排水処理設備２７に接続されており、脱離ガス洗浄処理設備１７でアンモニア除去後の洗浄排水Ｗａは、排水処理設備２７に送液されて所定の処理が行われる。また、脱離ガス洗浄処理設備１７は、ＳＯ２ガス移送管２９を介して副正品回収設備３１に接続されており、脱離ガス洗浄処理設備１７から排出される二酸化硫黄（ＳＯ２）は、副正品回収設備３１において硫酸あるいは石膏などの副正品として回収され、処理後のオフガスは、後処理工程に送られる。
（脱離ガス洗浄処理設備）
（脱離ガス洗浄処理設備）
次に、図２及び図３を参照して脱離ガス洗浄処理設備１７を説明する。脱離ガス洗浄処理設備１７は、脱離塔５から供給された脱離ガスを水洗する水洗装置（洗浄部）３３を備えている。水洗装置３３は、高温の脱離ガスを減温処理するクエンチ塔３５と、クエンチ塔３５で減温された脱離ガスを二段階に分けて水洗するＮｏ．１洗浄塔３７及びＮｏ．２洗浄塔３９と、ダストとミストとを除去する電気集塵装置（以下、「ミストＥＰ」という）４１とを備えている。
クエンチ塔３５では、４００℃程度の高温の脱離ガスを１００℃程度まで減温処理する。Ｎｏ．１洗浄塔３７では洗浄水を循環させながら脱離ガスを洗浄し、脱離ガス中のアンモニアを洗浄水によって除去する。アンモニアを捕捉した洗浄排水Ｗａは、後工程のＳＯ２脱却塔４３に供給される。Ｎｏ．２洗浄塔３９はＮｏ．１洗浄塔３７に直列に接続されており、Ｎｏ．１洗浄塔３７と同様に脱離ガス中のアンモニアを洗浄水によって除去する。Ｎｏ．２洗浄塔３９には補給水が供給され、アンモニアを捕捉した洗浄排水Ｗａは、Ｎｏ．１洗浄塔３７に戻される。ミストＥＰ４１には、洗浄水が供給されると共に、ファンによる空気の供給が行われる。ミストＥＰ４１では、水洗では取りきれなかったダストとミストとが捕捉され、ミストＥＰ４１よって不純物が除去された後の高濃度の二酸化硫黄は副正品回収設備３１に供給され、ミストＥＰ４１で捕捉された水分はＮｏ．２洗浄塔３９に戻される。
また、脱離ガス洗浄処理設備１７は、Ｎｏ．１洗浄塔３７から排出されたアンモニア含有の洗浄排水Ｗａから二酸化硫黄（ＳＯ２）を分離除去するＳＯ２脱却塔４３と、ＳＯ２脱却塔４３から排出された洗浄排水Ｗａをアルカリ側にｐＨ調整する中和タンク（ｐＨ調整部）４５と、中和タンク４５から排出された洗浄排水Ｗａからアンモニアを分離する複数のＮＨ３放散塔（アンモニア回収部）４７，４８と、中和タンク４５から複数のＮＨ３放散塔（以下、「放散塔」という）４７，４８への経路５０Ａ，５０Ｂの切り替えを行う中央処理装置４９と、を備えている。
ＳＯ２脱却塔４３は、洗浄排水Ｗａ中に残留する二酸化硫黄を洗浄排水Ｗａ中から分離除去するために設けられている。ＳＯ２脱却塔４３では、空気供給ファン５１によってＳＯ２脱却塔４３に供給される脱却空気によって、残留する二酸化硫黄が洗浄排水Ｗａ中から分離除去され、洗浄排水Ｗａから分離された後の二酸化硫黄は、Ｎｏ．１洗浄塔３７とＮｏ．２洗浄塔３９とを接続する脱離ガスの移送管路３７ａに戻される。
中和タンク４５では、苛性ソーダなどを利用してＳＯ２脱却塔４３から排出された洗浄排水ＷａのｐＨ調整が行われる。ＳＯ２脱却塔４３から中和タンク４５に送液された洗浄排水Ｗａは、中和タンク４５内でｐＨ１０以上に調整される。洗浄排水ＷａのｐＨを１０以上に調整することで、アンモニアを排水から分離除去することが可能になる。中和タンク４５内でｐＨ調整された後の洗浄排水Ｗａは放散塔４７，４８のいずれか一に供給される。
放散塔４７，４８は同様の構造であるため、放散塔４７を代表して説明する。図３に示されるように、放散塔４７は、塔本体５３と、塔本体５３内に多数の不規則充填材を充填することで形成された気液接触層（気液接触部）５５と、気液接触層５５を下から支えるメッシュ状のベース板５７とを備えている。塔本体５３内には、気液接触層５５の上方及び下方に空洞領域Ｓ１，Ｓ２が形成されている。なお、本実施形態では、気液接触部として多数の不規則充填材が充填された気液接触層５５を例示するが、気液接触部は、同一形状の多数の充填材を充填することで形成された気液接触層であってもよいし、また、多数のメッシュ板の積層によって形成された気液接触層であってもよい。
塔本体５３内の上方の空洞領域Ｓ１には、中和タンク４５からポンプ５９によって圧送された洗浄排水Ｗａを気液接触層５５に向けて噴霧する散水管６１が設けられ、さらにアンモニア含有ガスを排出するためのアンモニア排出管６３が設けられている。一方で、塔本体５３内の下方の空洞領域Ｓ２には、脱却空気Ａｉｒを噴射する吹き出し管６５が設けられており、さらに、気液接触層５５を透過した洗浄排水Ｗａを排出するための排水管６７が設けられている。
ｐＨ調整後の洗浄排水Ｗａは、散水管６１によって気液接触層５５の上方から噴霧され、気液接触層５５を流下する際に上昇する脱却空気Ａｉｒと向流接触する。洗浄排水Ｗａに接触した脱却空気Ａｉｒはアンモニアを取り込みながら上昇し、アンモニア含有ガスＧａとなって上方のアンモニア排出管６３から排出される。脱却空気Ａｉｒによってアンモニアを除去された洗浄排水Ｗａは、塔本体５３内の下方から排水管６７を通って排出される。
図２に示されるように、脱離ガス洗浄処理設備１７は、並列に接続された複数の放散塔４７，４８を備えている。すなわち、脱離ガス洗浄処理設備１７は、中和タンク４５から放散塔４７，４８それぞれに連絡された管路５０ａ，５０ｃを備えており、各管路５０ａ，５０ｃには、それぞれ開閉弁５０ｂ，５０ｄが設けられている。中和タンク４５と放散塔４７，４８とを接続する管路５０ａ，５０ｃ及び開閉弁５０ｂ，５０ｄによって洗浄排水Ｗａの経路５０Ａ，５０Ｂは構成され、開閉弁５０ｂ，５０ｄの開閉状態を調節することによって中和タンク４５に連通する放散塔４７，４８の経路５０Ａ，５０Ｂを切り替えることができる。なお、本実施形態では、二台の放散塔４７，４８を設けた態様を例示するが、放散塔の数は三台以上であってもよい。
複数の放散塔４７，４８それぞれには、空気供給ファン５１の駆動によって脱却空気Ａｉｒが供給される。空気供給ファン５１の送風側の管路は二方向に分岐しており、一方側はＳＯ２脱却塔４３に接続された第１ガス管路５１ａを形成し、他方側は放散塔に連絡する第２ガス管路５１ｂを形成する。第２ガス管路５１ｂは、下流側で複数に分岐され、分岐した管路それぞれが各放散塔４７，４８の吹き出し管６５に接続され、分岐した各管路には、開閉弁５１ｃ，５１ｄが設けられている。第２ガス管路５１ｂには、脱却空気Ａｉｒの供給圧を測定するための上流側圧力センサ６９が設けられている。
複数の放散塔４７，４８それぞれに設けられた複数のアンモニア排出管６３は集合して合流管７１を形成する。合流管７１は、アンモニア含有ガスＧａを吸着反応塔３に戻すためのアンモニア返送ライン２３に接続されている。アンモニア返送ライン２３は、アンモニア含有ガスＧａが通過する管路によって形成されている。合流管７１には、アンモニア含有ガスＧａの排出圧を測定するための下流側圧力センサ７３が設けられている。
中央処理装置４９は、物理構成としてはＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを実装した制御基板、入力装置及び出力装置などを備えており、機能的構成としては制御部、演算部、記憶部、入出力部及び通信部などを備えている。中央処理装置４９は、上流側圧力センサ６９及び下流側圧力センサ７３からのデータを受信可能に接続されており、さらに、各開閉弁５０ｂ，５０ｄ，５１ｃ，５１ｄを開閉制御するための制御信号を送受信可能に接続されている。
中央処理装置４９は、上流側圧力センサ６９及び下流側圧力センサ７３で測定された圧力データを監視しており、各測定データに基づいて脱却空気Ａｉｒの供給圧とアンモニア含有ガスＧａの排出圧との間での圧力差を演算にて求めている。そして、中央処理装置４９は、求めた圧力差が所定の閾値を超えると開閉弁５０ｂ，５０ｄ，５１ｃ，５１ｄに制御信号を送ることで経路５０Ａ，５０Ｂの切り替えを行う。例えば、経路５０Ａから経路５０Ｂに切り替える際には、開閉弁５０ｄを開き、開閉弁５０ｂを閉じる。さらに、経路５０Ａ，５０Ｂの切り替えに連動して開閉弁５１ｄを開き、開閉弁５１ｃを閉じて脱却空気Ａｉｒの経路も切り替える。
次に、中和タンク４５と放散塔４７，４８とを連絡する経路５０Ａ，５０Ｂの切り替えを行うことの利点について説明する。ＳＯ２脱却塔４３から排出された排水中のアンモニアを気液接触によって回収するためには、中和タンク４５を経由してｐＨを１０以上に調整する必要がある。ここで、本実施形態に係る処理対象排ガス中には、フッ素（Ｆ）及びカルシウム（Ｃａ）が大量に含まれているため、脱離ガス中にもフッ素及びカルシウムの混入は避けられない。この場合、以下の反応式により、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が形成される。
Ｃａ（ＯＨ）２＋２ＨＦ→ＣａＦ２＋２Ｈ２Ｏ
フッ化カルシウムは、酸性側では溶解、イオン化しているので問題を生じさせないが、アルカリ側になると、固形物として析出される。本実施形態に係る脱離ガス洗浄処理設備１７では、中和タンク４５においてｐＨを１０以上に調整されるので、固形物としてフッ化カルシウムが析出されてしまう。中和タンク４５でｐＨ調整された後の排水は気液接触層５５に噴霧されるが、フッ化カルシウムは粘着性が高いため、フッ化カルシウムが析出されると、洗浄排水Ｗａが気液接触層５５を透過する際にフッ化カルシウムが充填材に付着して目詰まりを引き起こしてしまう。その結果、例えば、一台の放散塔４７のみからなる場合には、気液接触層５５に目詰まりが発生すると充填材の洗浄や取り替えといった復旧作業が必要になり、長期間の運転停止を余儀なくされる。
しかしながら、本実施形態に係る脱離ガス洗浄処理設備１７は、並列に接続された複数の放散塔４７，４８を備えており、放散塔４７，４８の目詰まりの状態に応じて中和タンク４５に連通する放散塔４７，４８の経路５０Ａ，５０Ｂを切り替えることができる。従って、運転中の一の放散塔４７が目詰まりによって処理能力が低下した場合には、他の放散塔４８へ連絡する経路に切り替えることで、安定した処理を継続して行うことが可能になる。
以上説明した排ガス処理システム１及び脱離ガス洗浄処理設備１７によれば、脱離ガスの洗浄排水Ｗａからアンモニアを分離回収可能となるように、中和タンク４５では洗浄排水Ｗａをアルカリ側にｐＨ調整する。さらに、放散塔４７，４８ではｐＨ調整後の洗浄排水Ｗａが気液接触層５５を透過する際に、脱却空気Ａｉｒに向流接触し、洗浄排水Ｗａ中のアンモニアは脱却空気Ａｉｒに取り込まれて除去される。一方で、放散塔４７，４８で回収されたアンモニア含有ガスＧａは、アンモニア返送ライン２３によって吸着反応塔３へ戻される。従って、放散塔４７，４８で回収されたアンモニアを吸着反応塔３での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着反応塔３に供給することが可能になる。
さらに、脱離ガスの洗浄排水Ｗａは、アンモニアを除去した後に排水処理設備２７に送られるので、排水処理設備２７での排水処理負担を軽減でき、排水処理設備２７の小型化に有効である。
さらに、アンモニア含有の洗浄排水Ｗａ中に、カルシウム（Ｃａ）とフッ素（Ｆ）が混入している場合には、固形物であるフッ化カルシウム（ＣａＦ２）が生成されて気液接触層５５の目詰まりを生じさせ、圧損が大きくなって運転に支障をきたす虞がある。しかしながら、上記構成では、放散塔４７，４８は複数設けられると共に、複数の放散塔４７，４８と中和タンク４５とを連絡する経路５０Ａ，５０Ｂは切り替え可能であるために、一の放散塔４７が目詰まりによって処理能力が低下した場合には、他の放散塔４８へ連絡する経路５０Ｂに切り替えることで、安定した処理を継続して行うことが可能になる。
また、本実施形態に係る排ガス処理システム１は、放散塔４７，４８に供給される脱却空気Ａｉｒの供給圧と放散塔から排出されるアンモニア含有ガスＧａの排出圧との圧力差に基づいて、複数の放散塔４７，４８と中和タンク４５とを連絡する経路５０Ａ，５０Ｂの切り替えを行う中央処理装置４９（制御手段）を備えている。従って、脱却空気Ａｉｒの供給圧とアンモニア含有ガスＧａの排出圧との圧力差に基づいて、経路５０Ａ，５０Ｂの切り替えの自動化が可能になり、効率化に有効である。
また、中央処理装置４９は、脱却空気Ａｉｒの供給圧とアンモニア含有ガスＧａの排出圧との圧力差が予め規定された所定の閾値を超えた場合に、例えば、一の放散塔４７と中和タンク４５とを連絡する経路５０Ａを他の放散塔４８と中和タンク４５とを連絡する経路５０Ｂに切り替える。従って、放散塔４７，４８での気液接触層５５の目詰まりを圧力差という指標に基づいて、定量的な評価が可能になり、目詰まりが発生した場合に精度良く経路５０Ａ，５０Ｂを切り替えることが可能になる。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、ｐＨ調整部（中和タンク）とアンモニア回収部（放散塔）とを連絡する経路の切り替えを制御手段（中央処理装置）によって自動的に行っていた。しかしながら、例えば、所定の時間間隔で、作業員が開閉弁などの切り替えを行って経路の切り替えを人為的に行えるものであってもよい。また、炭素質吸着剤は、活性コークスなどであってもよい。
１…排ガス処理システム、２…乾式脱硫脱硝設備（乾式排ガス処理設備）、３…吸着反応塔（吸着部）、５…脱離塔（再生部）、７…循環ライン（循環部）、２３…アンモニア返送部（アンモニア返送ライン）、１７…脱離ガス洗浄処理設備（洗浄処理設備）、３３…水洗装置（洗浄部）、４５…中和タンク（ｐＨ調整部）、４７，４８…ＮＨ３放散塔（アンモニア回収部）、４９…中央処理装置（制御手段）、５０Ａ，５０Ｂ…経路、５５…気液接触層（気液接触部）、ＡＣ…活性炭（炭素質吸着剤）、Ａｉｒ…脱却空気（アンモニア回収用ガス）、Ｗａ…洗浄排水。
Claims (4)
- 硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、前記排ガスに炭素質吸着剤を接触させて前記排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を前記吸着部から前記再生部に移送し、再生処理後の前記炭素質吸着剤を前記再生部から前記吸着部に移送して前記炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた排ガス処理システムにおいて、
前記再生部から排出された脱離ガスの洗浄排水から二酸化硫黄を分離除去するＳＯ ２ 脱却部と、
前記ＳＯ ２ 脱却部によって二酸化硫黄を分離除去された前記洗浄排水をアルカリ側に調整するｐＨ調整部と、
前記ｐＨ調整部から排出されたアンモニア含有の前記洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて前記洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、
前記アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを前記吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、
前記アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数の前記アンモニア回収部と前記ｐＨ調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする排ガス処理システム。 - 前記アンモニア回収部に供給される前記アンモニア回収用ガスの供給圧と前記アンモニア回収部から排出される前記アンモニア含有ガスの排出圧との圧力差に基づいて、複数の前記アンモニア回収部と前記ｐＨ調整部とを連絡する経路の切り替えを行う制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理システム。
- 前記制御手段は、前記圧力差が閾値を超えた場合に、一の前記アンモニア回収部と前記ｐＨ調整部とを連絡する経路を他の前記アンモニア回収部と前記ｐＨ調整部とを連絡する経路に切り替えることを特徴とする請求項１または２記載の排ガス処理システム。
- 硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、前記排ガスに炭素質吸着剤を接触させて前記排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を前記吸着部から前記再生部に移送し、再生処理後の前記炭素質吸着剤を前記再生部から前記吸着部に移送して前記炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた乾式排ガス処理設備の前記再生部から排出された脱離ガスの洗浄処理設備において、
前記脱離ガスを水洗する洗浄部と、
前記洗浄部から排出された洗浄排水から二酸化硫黄を分離除去するＳＯ ２ 脱却部と、
前記ＳＯ ２ 脱却部によって二酸化硫黄を分離除去された前記洗浄排水をアルカリ側に調整するｐＨ調整部と、
前記ｐＨ調整部から排出されたアンモニア含有の前記洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて前記洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、
前記アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを前記吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、
前記アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数の前記アンモニア回収部と前記ｐＨ調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする脱離ガス洗浄処理設備。
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