JP5668244B2 - 排煙脱硫装置と燃焼システムと燃焼方法 - Google Patents

排煙脱硫装置と燃焼システムと燃焼方法 Download PDF

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Description

本発明は、酸素燃焼を行って後段のCO2回収装置で燃焼排ガス中のCO2を回収すると共に水銀を除去する火力発電用ボイラプラント等に提供される燃焼排ガス中のSO2(硫黄酸化物)を除去する湿式排煙脱硫装置(以下、単に脱硫装置ということもある)及びこれを備えた燃焼システムと燃焼方法に関するものである。
火力発電用ボイラプラントの中で、ボイラの後段側に配置されるCO2回収装置で燃焼排ガス中のCO2を回収することを前提として、石炭を燃料として酸素燃焼を行う火力発電用ボイラプラントの例を図7に示す。
図7に示す火力発電用ボイラプラントは、ボイラ13、脱硝装置14、熱交換器15、集塵装置16、脱硫装置3、CO2回収装置17、循環ライン18、酸素製造装置19及び酸素供給ライン20等から構成される。
ボイラ13は燃料供給系統を通じて供給される石炭などの燃料25を酸素燃焼することにより、排ガスを生成する。このとき、酸素は酸素製造装置19により、酸素供給ライン20等から供給される。
脱硝装置14では、ボイラ13から排出されたガスに含まれるNOx(窒素酸化物)を分解する。脱硝装置14から排出されたガスは熱交換器15で200℃〜160℃に調整する。
このガスから集塵装置16で煤塵を除去する。集塵装置16で除塵されたガスの一部は脱硫装置3に導入してSO2を除去する。また、CO2回収装置17は、SO2を除去した排ガス中からCO2を回収する。
除塵されたガスの一部は循環ライン18を通り、熱交換器15で200℃まで再加熱された後、ボイラ13に供給する構成となっている。
また、従来技術の酸素燃焼システムにおける脱硫装置の構成を図8に示す。該脱硫装置3は主に、脱硫吸収液6を噴霧するスプレノズル4、脱硫吸収液6をスプレノズル4に送液する吸収液循環ポンプ5、ミストエリミネータ8を備えた脱硫吸収部26、脱硫吸収液6の中に生成した亜硫酸の酸化用ガスの供給部9、脱硫吸収液6を攪拌するための攪拌機10、脱硫吸収液6を溜めて亜硫酸を酸化するための吸収液溜め部11等から構成される。従来システムの脱硫装置3は、石灰石などを含むアルカリ性の吸収液を噴霧することにより、ボイラ排ガス1中に含まれるSO2等の硫黄酸化物を除去する。ボイラ排ガス1中のSO2を吸収することで生成した亜硫酸カルシウムなどの亜硫酸分(以下、単に亜硫酸ということもある)を酸化するために、酸化用ガス供給部9から酸化用ガス27である空気を供給する。亜硫酸は酸化されることで、石膏として回収される。
特開2007−147162号公報 特開2007−147161号公報 特開平5−187609号公報 特開平5−71726号公報
吸収液溜め部11に供給される酸化用ガス(酸化空気)27は気泡となって脱硫吸収液6中に分散、液表面6aに向かって上昇し、液表面6aに到達するまで亜硫酸の酸化反応に寄与する。液表面6aに到達して後、脱硫吸収部26の気相6bに移行すると酸化用ガス27は亜硫酸の酸化反応にほとんど寄与しない。
酸化用ガス(酸化空気)27を脱硫吸収液6の中に供給する際には、該酸化空気27と脱硫吸収液6との接触面積を相対的に大きくし、滞留時間を長くするために酸化空気27をなるべく微細化するようにしている。しかし、液表面6aに到達した後、脱硫吸収部26の気相6bに移行する酸化空気27が生じるのは不可避である。
したがって、吸収液溜め部11の吸収液6中における亜硫酸の酸化反応を十分に行わせるためには、化学量論的に必要な酸素の量に比べ、大過剰の酸化用ガス(酸化空気)27を酸化用ガス供給部9から供給する必要がある。このため、酸化用ガス(酸化空気)27のうち、かなりの量が排ガス2の中に放出され、排ガス2が希釈される。
このように、従来技術では、これにより、排ガス2中のCO2濃度が低下する点について考慮されていなかった。
例えば、脱硫装置3の入口に供給される排ガス1の中に含まれるCO2濃度が90%の場合、酸化空気による希釈のため、脱硫装置3の出口の排ガス2に含まれるCO2濃度は約80%程度まで低下する。したがって、CO2回収装置17におけるCO2回収効率が低下するという問題があった。例えば、酸化用ガス27として空気(N2:79%、O2:21%)を用いた場合、該酸化用ガス27が脱硫装置出口排ガス2に混入し、CO2濃度が10%程度低下するため、CO2回収装置17でのCO2回収率は5%程度低下することになる。
また、石炭焚のボイラ13では、石炭25に含まれる水銀が排ガス中に放出される。この水銀の一部は排ガス処理の過程で塩化水銀等の形態となって、脱硫吸収液6に取り込まれる。脱硫吸収液6に取り込まれた水銀は、条件によって再び金属水銀等の形態で脱硫吸収部26の気相6b中に放出(以下、再放出ということもある。)される場合がある。
このため、再放出された水銀が脱硫装置出口排ガス2とともに後段のCO2回収装置17に飛散・到達する。CO2回収装置17には排ガス2を圧縮する工程を有しており、水銀の存在下、構成機器の腐食が加速度的に進行する懸念がある。このほか、有害な水銀がプラント系外、大気に放出されることも好ましくない。
本発明の課題の一つは、酸化空気で排ガスが希釈されて、後段のCO2回収装置におけるCO2回収率が低下することなく、また脱硫吸収液に取り込まれた排ガス中の水銀成分が、脱硫装置出口排ガスとともに飛散し、後段のCO2回収装置に到達したり、プラント系外、大気に直接放出されることがない湿式排煙脱硫装置と該湿式排煙脱硫装置を用いる燃焼システムと燃焼方法を提供することにある。
上記本発明の課題は次の下記解決手段で解決される。
請求項1記載の発明は、側壁に設けた排ガス入口から導入された燃焼装置(13)から排出される被処理排ガス(1)石灰分を含む脱硫吸収液(6)と気液接触させた後に頂部に設けた排ガス出口から外部に排出させる脱硫吸収部(26)と、該脱硫吸収部(26)の下部に設けた前記気液接触後の脱硫吸収液(6)を貯留する脱硫吸収液溜め部(11)とを備えた湿式排煙脱硫装置であって、前記脱硫吸収液溜め部(11)は、内部が外気と遮断されるように壁面で区画されており、該壁面を貫通して脱硫吸収液(6)中の亜硫酸分を酸化する酸化用ガスを供給する酸化用ガス供給部(9)と、脱硫吸収液(6)を攪拌する攪拌機(10)と、脱硫吸収液(6)の液面よりも高い位置に設けられ、余剰の酸化用ガスを外部へ排出するための酸化用ガス排出部(12)を有し、前記脱硫吸収部(26)の下端開口部は、前記脱硫吸収液溜め部(11)の脱硫吸収液(6)の液面よりも低い位置であって、前記酸化用ガス供給部(9)が設けられた壁面から離れた前記脱硫吸収液溜め部(11)の中央寄りに、該脱硫吸収液溜め部(11)の水平断面積以下の水平断面積を有する下端開口部(7b)を設けた水封管(7)からなることを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
請求項2記載の発明は、酸素製造装置(19)と、該酸素製造装置(19)で製造した酸素を用いて燃料を燃焼させる燃焼装置(13)と、該燃焼装置(13)から排出される排ガス流路に上流側から下流側に順次、脱硝装置(14)、前記燃焼装置(13)で用いる燃焼用ガスを予熱する熱交換器(15)、集塵装置(16)、請求項1記載の湿式排煙脱硫装置(3)及びCO2回収装置(17)を配置し、湿式排煙脱硫装置(3)で浄化処理する前の排ガス流路から分岐させて前記燃焼装置(13)に排ガスを再循環させる循環ライン(18)を設け、前記酸素製造装置(19)で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置(3)の酸化用ガス供給部(9)に供給する酸素供給ライン(21)を設け、前記湿式排煙脱硫装置(3)の酸化用ガス排出部(12)を前記循環ライン(18)に接続したことを特徴とする燃焼システムである。
請求項3記載の発明は、酸素製造装置(19)で酸素を製造して、得られた酸素を燃焼装置(13)で燃料の燃焼に用い、該燃焼装置(13)から排出される排ガスを脱硝処理、燃焼用空気の予熱処理、集塵処理及び請求項1記載の湿式排煙脱硫装置(3)で脱硫処理した後、CO2回収処理をし、湿式排煙脱硫処理前の排ガスを前記燃焼装置(13)に再循環させ、前記酸素製造装置(19)で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置(3)の吸収液溜め部(11)に酸化用ガスとして供給し、また、前記湿式排煙脱硫装置(3)の酸化用ガス排出部(12)からの酸化用ガスを前記燃焼装置(13)に戻すことを特徴とする燃焼方法である。
(作用)
本発明の作用を分かりやすくするため、図1と図3に示す構成例で説明する。
脱硫装置3の吸収液溜め部11の気相6bは水封管7の隔壁7aにより脱硫吸収部26と隔離されている。
脱硫吸収液6は、吸収液循環ポンプ5により吸収液溜め部11から吸引され、スプレノズル4を通じて脱硫吸収部26へ噴射されており、吸収液溜め部11では攪拌機10により、主に水封管7の壁面外側を循環している。このため脱硫装置3の脱硫吸収部26から落下して水封管7に流入する脱硫吸収液6の流れが上側から下側に向けて一方向に流れるので、水封管7の内部での脱硫吸収液6の沈降速度が早く、気泡が上昇しにくいという特性がある。
したがって、酸化用ガス供給部9から脱硫吸収液6に供給された酸化用ガス27が脱硫吸収部26へ向かう動きに対して、水封管7の隔壁7aが障壁として作用することに加えて、水封管7の内部での脱硫吸収液6の下向きの流れにより、その動きを制限する。
このため、脱硫装置3の吸収液中で生成する亜硫酸の酸化用ガス27が脱硫装置出口排ガス2に混入するのを防止し、脱硫装置3の後段に配置されるCO2回収装置17(図3参照)の入口におけるCO2濃度が低下することを防止でき、高効率なCO2回収ができる。
石炭の燃焼に伴って排出された燃焼排ガス中の水銀は、脱硫装置3の吸収液に吸収され、条件によって気相中に再放出されることがある。前述のとおり、石炭焚のボイラ13(図3参照)では、再放出された水銀が脱硫装置3の出口排ガス2とともに飛散し、後段のCO2回収装置17に到達したり、プラント系外や大気中に直接放出されることがないように対策する必要がある。
本発明では、上述のとおり、脱硫装置3の脱硫吸収部26から落下し、水封管7に流入してくる吸収液の流れが上方から下方へ一方向の流れになっており、水封管7の内部での吸収液の沈降速度が早く、気泡が上昇しにくいという特性がある。また、水封管7は、吸収液溜め部11の水面下の底部付近に挿入されているので、脱硫装置3内の吸収液を吸収液溜め部11に容易に流下させることができ、該流下する吸収液により吸収液溜め部11の脱硫吸収液6の攪拌に寄与するので、攪拌機10の台数低減もしくは攪拌機10の小型化が可能であり、コスト低減が期待できる。
また、水銀が酸化用ガス27中に移動するなどして気相中に再放出されても、脱硫装置出口排ガス2とともに飛散して後段のCO2回収装置17に到達することを抑制できる。
吸収液溜め部11の気相部6bは、脱硫吸収部26の気相部と水封管7の隔壁7aにより隔離されているから、ここに再放出された水銀は、酸化用ガス出口配管12に接続された水銀除去装置23によって容易に除去できる。よって、再放出された水銀が大気・系外に拡散することがない。
吸収液溜め部11に供給する酸化用ガス27を酸素製造装置19で製造した高酸素濃度ガスにすれば、酸化用ガスを空気とした場合よりも供給ガス量が減少するので、酸化用空気ブロワを削減もしくは、ブロワを小容量にでき、さらに脱硫吸収液溜め部11の液面6aが上昇し、脱硫吸収液溜め部11の外へ溢流する等の問題が生じるのを防止できる。
前述のとおり、従来は吸収液溜め部11の吸収液中における亜硫酸の酸化反応を十分に行わせるためには、化学量論的に必要な酸素の量に比べ、大過剰の酸化空気を酸化用ガス供給部9から供給する必要があった。
酸化空気を酸化用ガス供給部9から供給する酸化用ガス27を酸素製造装置19で製造した高酸素濃度ガスにすれば、酸化用ガスとしての供給量を大幅に削減できる。即ち、少なくとも空気から酸化反応に寄与しない窒素等、酸素以外の成分に相当する量のガス供給量を削減できる。
したがって、酸化用ガス供給部9からの酸化用ガス供給のために用いるコンプレッサ等の供給動力を低減できる。また、酸化用ガス供給部9の配管を圧力損失の(大幅な)増加を招くことなしに小径化できるので気泡をさらに微細化できる。これによる相乗効果として、亜硫酸の酸化反応が進行しやすくなるので、単に空気から窒素を除いた分よりもさらに酸化用ガスとしての供給量を削減できる。
さらに、脱硫吸収液溜め部11で用いる攪拌機10による気泡の攪拌・微細化も進みやすくなる。
仮に脱硫吸収部26の下端開口部(水封管7の下端開口部7b)を通じて酸化用ガスが排ガス中に放出されることがあっても、その量は軽減され、排ガスが希釈されにくい。
さらに、亜硫酸の酸化に利用されず、気相6bに放出された余剰の酸素は、酸素燃焼システムの循環ラインに戻し、ボイラ13での燃焼用ガスとして利用できる。したがって、酸素製造装置19で生成した酸素を無駄なく有効利用できる。
本発明の請求項1記載の発明によれば(1)〜(4)の効果がある。
(1)脱硫吸収液6の中に生成する亜硫酸の酸化用ガス27が脱硫装置出口ガス2の中に混入することがないため、CO2回収装置17の入口のガス中のCO2濃度が低下するのを防止し、CO2の回収率の低下を防止する効果がある。
(2)脱硫吸収液6から再放出する金属水銀が脱硫装置出口ガス2中に混入するのを防止することができる。また、脱硫吸収液6から再放出した水銀の系外・大気への放出、後段のCO2回収装置への流出を防ぐ効果がある。
(3)亜硫酸の酸化用ガスに高濃度な酸素を用いて、亜硫酸の酸化に利用されなかった余剰の酸素を燃焼装置13へ供給する循環ライン18に供給することで、酸化用ガスに空気を用いた場合よりも、供給ガス量を低減できる。したがって、ガス供給動力を低減できる。あわせて、脱硫吸収液面の上昇を防止して、吸収液溜め部のサイズをコンパクト化でき、設備コストを低減できる。また、過剰に供給した酸素をボイラ13などの燃焼ガスに利用できるため、余分な酸素を使うことがなく、設備コスト低減の効果がある。
(4)水封管7を流下する吸収液により吸収液溜め部11の脱硫吸収液6の攪拌に寄与するので、攪拌機10の台数低減もしくは攪拌機10の小型化が可能であり、コスト低減が期待できる。
(5)請求項2,3記載の発明によれば、上記(1)〜(4)の効果に加えて、酸化用ガス出口配管12から循環ライン18を経由して脱硫装置3での余剰酸素は全て、ボイラ13での燃焼用ガスとして利用することができるので、酸素製造装置19から脱硫装置3に供給する酸素の量を最小限にできる。
本発明の一実施例の酸素燃焼システムにおける脱硫装置の構成を示す図である。 図1におけるA−A’線の円形断面(図2(a))および四角形断面(図2(b))矢視図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 従来技術の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 従来技術の脱硫装置の構成を示す図である。
本発明の一実施例を図面と共に説明する。
従来技術と共通する構成、作用については説明を省略する。
(脱硫装置)
本実施例の酸素燃焼システムにおける脱硫装置の構成を図1に示す。
脱硫装置3は脱硫吸収部26と吸収液溜め部11からなる一体型構造であり、脱硫吸収部26の下端を脱硫吸収液溜め部11の吸収液の水面(液表面6a)下に設け、いわゆる水封管7を形成する。なお、脱硫吸収部26は、脱硫装置3に導入されるボイラ排ガス1とスプレノズル4から噴出される脱硫吸収液6とにより脱硫反応が行われる空塔領域と、脱硫吸収液6が滞留する吸収液溜め部11に挿入される水封管7内部であって、その下端開口部7bまでの水相領域を言い、吸収液溜め部11は水封管7から流出した脱硫吸収液6が対流する液相6aと気相6bからなる領域を言うこととする。
脱硫装置3は主に、ボイラ排ガス1の上昇流に対して脱硫吸収液6を噴霧するスプレノズル4と、該スプレノズル4に脱硫吸収液6を供給する吸収液循環ポンプ5と、流下する脱硫吸収液6を吸収液溜め部11内に導く水封管7と、吸収液溜め部11内の脱硫吸収液6内に酸化用ガスを導入する酸化用ガス供給部9と、吸収液溜め部11内の脱硫吸収液6を攪拌する攪拌機10と、吸収液溜め部11内の気相6bを経由して外部に通じる酸化用ガス出口配管12、脱硫吸収部26の排ガス出口の近くに設けられるミストエリミネータ8等から構成される。
脱硫吸収部26の下端開口部の断面積を吸収液溜め部11の断面積以下とし、脱硫吸収部26の下端部に下方に開口部7bを有する水封管7を設けている。
該水封管7の下端開口部7bは、吸収液溜め部11の脱硫運転時における脱硫吸収液の液面(液表面)6aよりも低い位置に設けられている。
また、下端開口部7bは、酸化用ガス供給部9が設けられた吸収液溜め部11の側壁面から離れた脱硫吸収液溜め部11の中央寄りに開口しており、また酸化用ガス供給部9の吸収液溜め部11内であって水封管7の底部に開口している。
酸化用ガス出口配管12は吸収液溜め部11内の気相6bを経由して吸収液溜め部11の側壁部から外部に通じているので、吸収液溜め部11内の吸収液中に含まれる亜硫酸の酸化に利用されなかった酸化用ガス27は排ガス脱硫装置出口排ガス2に混入することなく、系外に排出される構造とした。
図2(a)には、図1におけるA−A’線の断面矢視図を示す実施例として、水封管7や脱硫吸収液溜め部11が平面視で円形になった場合の構造を示す。スプレノズル4からスプレされた液滴は水封管7を通過して、脱硫吸収液溜め部11内の吸収液6に供給される。該吸収液6には酸化用ガス供給部9から酸化用ガス27が供給されている。
また、図2(b)に、図1におけるA−A’線の断面矢視図を示す実施例として、水封管7や脱硫吸収液溜め部11が平面視で円形以外のケース、例えば四角の形状の場合を示す。 このように、特にA−A’線の矢視図の断面形状にこだわる必要はなく、水封管7の前記断面の面積が比較的小さい場合に酸化用ガス27が供給されるスペースが大きくなり、亜硫酸の酸化効率は高くなる。
従来型の脱硫装置3では酸化用ガス27が、脱硫装置出口排ガス2に混入する。例えば、酸化用ガス27として空気を用いた場合、CO2濃度が10%程度低下するため、CO2回収装置17でのCO2回収率は5%程度低下する。これに対し、本発明の水封管7を有する脱硫装置3を用いることにより、脱硫吸収液中に生成する亜硫酸の酸化に利用されない余剰の酸化用ガス27が脱硫装置出口排ガス2に混入することはないため、CO2回収装置17入口のCO2の濃度が低下するのを防止することができる。そのため、CO2回収装置17のCO2回収率が低下することを防止できる。
酸化用ガス出口配管12には水銀除去装置23を接続した。脱硫吸収液6で生成する亜硫酸を空気酸化する際に、酸化に利用されなかった高濃度の酸素を含む気体は酸化用ガス出口配管12から大気へ放出される。脱硫した際に脱硫吸収液6中に生成する亜硫酸の影響などにより金属水銀が再放出する場合もある。
酸化用ガス出口配管12に接続した水銀除去装置23は、例えば金チップ(水銀とアマルガムを形成し、固定される金属、例えば金(Au))で金属水銀を捕集することにより大気への放出を防止できる。
図1に示す構成で、脱硫装置3の脱硫吸収部26が図示しない鉄骨構造物等によって、吸収液溜め部11の直上に支持されるような構成を示しているが、必ずしも両者がこのように上下に配置される構成に限定されない。酸化用ガス27が水封管7を通じて脱硫吸収部26側へ流出しにくいように構成されていれば、例えば、並置されるようにしても良い。
(酸素燃焼システム)
本発明の脱硫装置3を用いる燃焼システムの実施例を図3に示す。本実施例は図1に示した脱硫装置3の酸化用ガス27を高濃度な酸素とした場合の排ガス処理系を含むシステム構成を示したものである。
脱硫装置3の酸化用ガス供給部9には、酸素製造装置19から高濃度な酸素(例えば空気から窒素を分離して得られる酸素濃度が95%以上の気体)を供給し、脱硫吸収液6で生成する亜硫酸を酸化する際に、酸化に利用されなかった酸素を含む気体は酸化用ガス出口配管12から循環ライン18に供給される構成とした。
なお、前記循環ライン18の起点は図3の脱硝装置14からCO2回収装置17に至る排ガス流路上のいずれにあっても良く、途中に熱交換器15を介さなくとも良い。
また、酸素製造装置19から酸素供給ライン20が循環ライン18に接続される形態を示しているが、その接続部位は循環ライン18に限定されない。循環ライン18も単一のものに限らず、複数系統あるもの、または分岐して燃料25への供給系統に接続されていても良く、ボイラ13の燃焼用ガスとして酸素製造装置19で製造した酸素と燃焼排ガスとを用いることができるように構成されていれば良く、本形態に限らない。
酸化用ガス27を空気とした場合、空気中の酸素濃度は約21%であるため、空気中に含まれるN2等の酸化に利用されないガスを余分に供給することになる。吸収液溜め部11の脱硫吸収液6中に気泡が多く含まれるので、吸収液の液面が高くなって装置外へ溢流しやすくなる。これを回避しようとすれば、吸収液溜め部11のサイズが大きくなり、設備コストが増加する。
これに対して、酸化用ガス27に高濃度な酸素を含む気体を用いた場合、酸素の供給量を空気の供給量に比べて、約1/5に低減でき、吸収液溜め部11の脱硫吸収液6中の気泡が減少し、液面6aの高さも低くなる。
したがって、吸収液溜め部11のサイズを従来型の脱硫装置3に比べて小さくでき、脱硫装置3の設備コストを低減することができる。
このとき、脱硫装置3の入口の排ガス1中のSO2濃度を500〜10,000ppmとすると、燃焼に用いるO2の量に対して、脱硫吸収液6に含まれる亜硫酸の酸化に用いるO2の量は0.2〜2.5%となる。
前述のとおり、亜硫酸の酸化反応に対して、脱硫吸収液6に供給した酸化用ガス27のうち、吸収液溜め部11の液面6aに到達して気相6bに移行する分が生じるのは不可避である。
吸収液溜め部11の吸収液中における亜硫酸の酸化反応を十分に行わせるためには、化学量論的に必要な酸素の量に比べ、過剰な酸化用ガスを酸化用ガス供給部9から供給する必要がある。
従来の脱硫装置及び燃焼システムでは、仮に酸化用ガス供給部9から酸素を供給した場合、過剰に供給した分は脱硫装置3の出口排ガスとともに排出されてしまう無駄があった。
しかし、本実施例の脱硫装置3及び燃焼システムでは、過剰に供給した酸化用ガス27は、ほぼ全量が気相6bに放出される。気相6bは水封管7の壁面で隔離されているから、脱硫装置3の出口排ガス2に混入することはない。
前記気相6bは酸化用ガス出口配管12に通じており、この配管12は循環ライン18に接続されているから、これらの経路を通じて脱硫装置3での余剰酸素は全て、ボイラ13での燃焼用ガスとして利用することができる。
こうして、酸素製造装置19から脱硫装置3に供給する酸素の量を最小限にできる。また、本実施例の脱硫系内で排ガス中に空気を供給しないことから、ボイラ13の出口の排ガスのCO2濃度が低下することを防止することができる。
図3に示すように、酸化用ガス出口配管12に水銀除去装置23を接続し、金属水銀を除去することで、脱硫吸収液6から再放出した金属水銀を再循環することがなく、CO2回収装置17への不純物の混入を防止することができる。
なお、吸収液溜め部11の気相6b中に再放出された水銀は、水銀除去装置23を省略した場合でも、循環ライン18に戻されるので、大気や系外への放出は防止できる。
また、図1で示した脱硫装置3と吸収液溜め部11を酸素燃焼システムに組み込んだ構成の他の実施例を図4に示す。該排ガス処理装置は主にボイラ13、脱硝装置14、熱交換器15、集塵装置16、脱硫装置3、CO2回収装置17、循環ライン18、酸素製造装置19及び酸素供給ライン20等から構成される。
ボイラ13で石炭などの燃料25を酸素燃焼させて排ガスを生成する。このとき、酸素は酸素製造装置19により、酸素供給ライン20等からボイラ13に供給される。脱硝装置14では、ボイラ13から排出されたガスに含まれるNOx(窒素酸化物)を分解する。また、該脱硝装置14から排出されたガスの温度を熱交換器15で200℃〜160℃に調整し、集塵装置16で煤塵を除去する。除塵されたガスの一部は脱硫装置3に供給した後、SO2を除去し、CO2回収装置17でCO2を回収する。また、集塵装置16から排出した排ガスの一部は脱硫装置3に供給されないで循環ライン18を通り、熱交換器15で200℃まで再加熱された後、ボイラ13に供給する構成となっている。脱硫装置3の吸収液溜め部11内の脱硫吸収液6で生成する亜硫酸を空気酸化する際に、酸化に利用されなかった空気は酸化用ガス出口配管12から大気へ放出される。
本発明の酸素燃焼システムの他の実施例を図5に示す。本実施例は図8に示した従来技術の脱硫装置3の酸化用ガス27を高濃度な酸素とした場合の排ガス処理システムの構成を示したものである。なお、図5の脱硫装置3は図1に示した脱硫吸収塔としても良い。 図5に示す排ガス処理システムは、酸化用ガス27に高濃度な酸素を用いた場合、酸素の供給量は空気の供給量に比べて、約1/5に低減できるため、ブロワが不要となるか、もしくはブロワを小容量にできるため、脱硫装置3の設備コストを低減することができる。また、排ガス中に空気が混入しないことから、ボイラ13出口の排ガスのCO2濃度の低下を防止することができる。
本発明の酸素燃焼システムの他の実施例を図6に示す。本実施例は図1に示した本発明の脱硫装置3の吸収液溜め部11に設ける酸化用ガス供給部9に酸素製造装置19から酸素を供給し、酸化用ガス出口配管12を循環ライン18に接続した構成となっている。これにより、酸化用ガス出口配管12から放出される余剰の酸化用酸素を循環ライン18に供給することにより、ボイラ13で石炭を酸素燃焼するときの余剰酸化用酸素を再利用することができるため、酸素製造装置19で生成する酸素の消費量を最小限にできる。
1 ボイラ排ガス 2 脱硫装置出口排ガス
3 脱硫装置 4 スプレノズル
5 吸収液循環ポンプ 6 脱硫吸収液
7 水封管 8 ミストエリミネータ
9 酸化用ガス供給部 10 攪拌機
11 吸収液溜め部 12 酸化用ガス出口配管
13 ボイラ 14 脱硝装置
15 熱交換器 16 集塵装置
17 CO2回収装置 18 循環ライン
19 酸素製造装置 20 酸素供給ライン
21 酸素供給ライン 23 水銀除去装置
25 石炭等の燃料 26 脱硫吸収部
27 酸化用ガス(空気または酸素の気泡)

Claims (3)

  1. 側壁に設けた排ガス入口から導入された燃焼装置(13)から排出される被処理排ガス(1)石灰分を含む脱硫吸収液(6)と気液接触させた後に頂部に設けた排ガス出口から外部に排出させる脱硫吸収部(26)と、該脱硫吸収部(26)の下部に設けた前記気液接触後の脱硫吸収液(6)を貯留する脱硫吸収液溜め部(11)とを備えた湿式排煙脱硫装置であって、
    前記脱硫吸収液溜め部(11)は、内部が外気と遮断されるように壁面で区画されており、該壁面を貫通して脱硫吸収液(6)中の亜硫酸分を酸化する酸化用ガスを供給する酸化用ガス供給部(9)と、脱硫吸収液(6)を攪拌する攪拌機(10)と、脱硫吸収液(6)の液面よりも高い位置に設けられ、余剰の酸化用ガスを外部へ排出するための酸化用ガス排出部(12)を有し、
    前記脱硫吸収部(26)の下端開口部は、前記脱硫吸収液溜め部(11)の脱硫吸収液(6)の液面よりも低い位置であって、前記酸化用ガス供給部(9)が設けられた壁面から離れた前記脱硫吸収液溜め部(11)の中央寄りに、該脱硫吸収液溜め部(11)の水平断面積以下の水平断面積を有する下端開口部(7b)を設けた水封管(7)からなる
    ことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
  2. 酸素製造装置(19)と、該酸素製造装置(19)で製造した酸素を用いて燃料を燃焼させる燃焼装置(13)と、該燃焼装置(13)から排出される排ガス流路に上流側から下流側に順次、脱硝装置(14)、前記燃焼装置(13)で用いる燃焼用ガスを予熱する熱交換器(15)、集塵装置(16)、請求項1記載の湿式排煙脱硫装置(3)及びCO2回収装置(17)を配置し、
    湿式排煙脱硫装置(3)で浄化処理する前の排ガス流路から分岐させて前記燃焼装置(13)に排ガスを再循環させる循環ライン(18)を設け、
    前記酸素製造装置(19)で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置(3)の酸化用ガス供給部(9)に供給する酸素供給ライン(21)を設け、前記湿式排煙脱硫装置(3)の酸化用ガス排出部(12)を前記循環ライン(18)に接続した
    ことを特徴とする燃焼システム。
  3. 酸素製造装置(19)で酸素を製造して、得られた酸素を燃焼装置(13)で燃料の燃焼に用い、該燃焼装置(13)から排出される排ガスを脱硝処理、燃焼用空気の予熱処理、集塵処理及び請求項1記載の湿式排煙脱硫装置(3)で脱硫処理した後、CO2回収処理をし、
    湿式排煙脱硫処理前の排ガスを前記燃焼装置(13)に再循環させ、
    前記酸素製造装置(19)で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置(3)の吸収液溜め部(11)に酸化用ガスとして供給し、また、前記湿式排煙脱硫装置(3)の酸化用ガス排出部(12)からの酸化用ガスを前記燃焼装置(13)に戻す
    ことを特徴とする燃焼方法。
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