JP6351278B2 - 排ガス処理システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼機関から排出される排ガスを処理する石灰供給装置及び排ガス処理システムに関する。
従来、火力発電設備等に設置されるボイラ等、燃焼機関で燃料を燃焼することで排出される排ガスを処理するための排ガス処理システムが知られている。排ガス処理システムは、例えば、特許文献１に記載されているように、ボイラからの排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝装置を通過した排ガスの熱を回収するエアヒータと、さらに排ガスの熱を回収し煙突入口の排ガス昇温等に用いる熱回収器と、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後の排ガス中の硫黄酸化物を除去するための脱硫装置と、を備えている。集塵機は、熱回収器前に設置されるシステムが用いられることもある。脱硫装置としては、石灰吸収液等を排ガスと気液接触させて排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式の脱硫装置が一般的に用いられる。特許文献１に記載の装置は、集塵機の下流側の煙道に帯電した固体粒子を供給している。
特開２００７−２４５０７４号公報
ここで、排ガス処理システムには、排ガス中に含まれる硫黄酸化物主にＳＯ３を除去する際に脱硫装置で使用する粉状石灰の一部を、エアヒータの上流、または熱回収器の上流から供給するものがある。エアヒータの上流または熱回収器の上流側で石灰を供給することで、エアヒータで排ガスが冷却された際に凝縮するＳＯ３は，粉状石灰による物理的な吸収反応や化学的なアルカリ反応等により除去され、装置内に付着することを抑制することができる。排ガス中に投入された石灰は、後流の集塵機、または脱硫装置で捕集することができるが、除去が必要なＳＯ３の量が増える程、エアヒータの上流または熱回収器の上流に供給する石灰の量は増える事になる。そのため、後流の集塵機または脱硫装置の容量が大きくなってしまう。
本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中に含まれる硫黄酸化物、主にＳＯ３を効率よく除去することができる石灰供給装置及び排ガス処理システムを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明は、燃料を燃焼させる燃焼機関から排出された排ガスが流れる煙道の、脱硫装置及び前記脱硫装置よりも上流側に配置された熱交換器の上流に炭酸カルシウムを供給する石灰供給装置であって、炭酸カルシウムを貯留する炭酸カルシウム貯留手段と、前記炭酸カルシウム貯留手段に貯留された炭酸カルシウムを搬送する炭酸カルシウム搬送手段と、前記搬送手段で搬送された炭酸カルシウムを前記煙道に供給する炭酸カルシウム供給手段と、前記煙道の、前記炭酸カルシウム供給手段により炭酸カルシウムが供給された領域に水分を供給する水分供給手段と、を有することを特徴とする。
また、前記水分供給手段は、前記炭酸カルシウム供給手段が炭酸カルシウムを供給する端部の周囲に配置され、前記炭酸カルシウム供給手段の端部と二重管となり、前記端部の外周から前記水分を供給することが好ましい。
また、前記水分供給手段は、前記炭酸カルシウム供給手段が炭酸カルシウムを供給する位置よりも排ガスの流れ方向上流側の前記煙道に水分を供給することが好ましい。
また、前記水分は、蒸気または液体であることが好ましい。
上述した課題を解決するための本発明は、燃料を燃焼させる燃焼機関からの排ガスの熱を回収する熱交換器と、前記交換器で熱回収前の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、前記集塵機と前記熱交換器との間に配置された上記のいずれかに記載の石灰供給装置と、を備えることを特徴とする。
また、前記燃焼機関は、ボイラであることが好ましい。
本発明によれば、煙道に水分を供給することで、煙道に噴射された石灰にＳＯ３がより付着しやすい状態とすることができる。これにより、排ガス中の硫黄酸化物を脱硫装置でより確実に処理することができる。また、煙道内にＳＯ３が付着することをより確実に抑制することができる。
図１は、本実施形態に係る排ガス処理システムの概略構成図である。 図２は、排ガス処理システムの石灰供給装置の一例を示す概略構成図である。 図３Ａは、石灰供給装置の石灰を供給するノズル近傍を拡大して示す模式図である。 図３Ｂは、石灰供給装置の石灰を供給するノズル近傍を拡大して示す正面図である。 図４は、蒸気と処理能力との関係の一例を示すグラフである。 図５は、石灰供給装置の他の例を示す概略構成図である。 図６は、石灰供給装置の他の例を示す概略構成図である。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
図１は、本実施形態に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図１に例示される排ガス処理システム１０は、例えば石炭や残渣固体物質等を燃料として使用する石炭焚きボイラや、重油や残渣油等を燃料として使用する油焚きボイラ等のボイラ１１からのボイラ排ガス（以下「排ガス」という。）１８から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の有害物質を除去する装置である。なお、本実施形態は、燃料を燃焼させる燃焼機構をボイラとしたが、これに限定されない。ボイラ１１に換えて、燃料を燃焼し、排ガスを排出する種々の燃焼機関を用いることができる。
本実施形態に係る排ガス処理システム１０は、燃料Ｆを燃焼させるボイラ１１と、ボイラ１１からの排ガス１８中の窒素酸化物を除去、低減する脱硝装置１２と、脱硝後の排ガス１８の熱を回収し、排ガス１８の温度を低下させるエアヒータ１３と、熱回収後の排ガス１８中の煤塵を集塵灰１６として除去する集塵機１４と、集塵機１４を通過した排ガス１８の温度を低下させる熱回収器１５と、熱回収後の排ガス１８中に含まれる硫黄酸化物を吸収液である石灰スラリー２０で除去、低減する脱硫装置１６と、脱硫装置１６で脱硫された排ガスを再加熱する再加熱器２６と、再加熱器２６で加熱された排ガスを排出する煙突２７と、各部の動作を制御する制御装置２８と、脱硫装置１６から排出される脱硫排水である吸収液３０から石膏３１を回収する脱水機３２と、熱回収器１５の上流側の煙道に石灰を供給する石灰供給装置１００と、を有する。また、排ガス処理システム１０は、ボイラ１１と脱硝装置１２とエアヒータ１３と集塵機１４とがガス供給ラインＬ１で接続され、集塵機１４と熱回収器１５とがガス供給ラインＬ２で接続され、熱回収器１５と脱硫装置１６とがガス供給ラインＬ３で接続されている。ガス供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３等の排ガスが流れる流路が煙道となる。排ガスは、ボイラ１１から排出され、ガス供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の順で通過する。脱硫装置１６を追加した排ガスは、再加熱器２６を通過した後、煙突２７排出される。石灰供給装置１００は、ガス供給ラインＬ２に接続され、ガス供給ラインＬ２に石灰を供給する。
脱硝装置１２は、ガス供給ラインＬ1を介してボイラ１１と接続されており、ボイラ１１から排出された排ガスがガス供給ラインＬ1を介して供給される。脱硝装置１２は、排ガス１８に含まれる窒素酸化物を除去する装置であり、その内部に脱硝触媒層を有している。脱硝触媒層の前流には還元剤注入器が配置され、この還元剤注入器から排ガス１８に還元剤が注入される。ここで、還元剤としては、例えばアンモニア、尿素、塩化アンモニウムなどが用いられる。脱硝装置１２に導入された排ガス１８中の窒素酸化物は、脱硝触媒層と接触することにより、排ガス１８中の窒素酸化物が窒素ガス（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解・除去される。これにより、脱硝装置１２を通過した排ガス１８は、窒素酸化物が低減、除去された状態となる。
なお、排ガス処理システム１０は、脱硝装置１２を備えていなくてもよい。排ガス処理システム１０は、ボイラ１１からの排ガス１８中の窒素酸化物濃度が微量、あるいは、排ガス１８中にこれらの物質が含まれない場合には、脱硝装置１２を省略することも可能である。
エアヒータ１３は、ガス供給ラインＬ１を介して脱硝装置１２と接続されており、脱硝装置１２を通過した排ガス１８がガス供給ラインＬ１を介して供給される。エアヒータ１３は、排ガス１８中の熱を回収する熱交換器である。エアヒータ１３は、脱硝装置１２で窒素酸化物が除去された後、ガス供給ラインＬ１を介して供給される排ガス１８中の熱を回収し、排ガス１８の温度を低下させる。脱硝装置１２を通過した排ガス１８の温度は例えば３００℃〜４００℃程度と高温であるため、エアヒータ１３により高温の排ガス１８と常温の燃焼用空気との間で熱交換を行う。熱交換により高温となった燃焼用空気は、ボイラ１１に供給される。一方、常温の燃焼用空気との熱交換を行った排ガス１８は例えば１５０℃程度まで冷却される。
集塵機１４は、ガス供給ラインＬ１を介してエアヒータ１３と接続されており、エアヒータ１３を通過した排ガス１８がガス供給ラインＬ１を介して供給される。集塵機１４は、エアヒータ１３で熱回収された後、ガス供給ラインＬ２を介して供給される排ガス１８中の煤塵を除去する。集塵機１４としては慣性力集塵機、遠心力集塵機、濾過式集塵機、電気集塵機、洗浄集塵機等が挙げられるが、特に限定されない。
熱回収器１５は、ガス供給ラインＬ２を介して集塵機１４と接続されており、集塵機１４を通過して排ガス１８がガス供給ラインＬ２を介して供給される。熱回収器１５は、排ガス１８中の熱を回収する熱交換器である。熱回収器１５は、集塵機１４で煤塵が除去された後、ガス供給ラインＬ２を介して供給される排ガス１８中の熱を回収し、排ガス１８の温度を低下させる。熱回収器１５は、排ガス１８を例えば、８５〜１１０℃程度まで冷却する。
また、ガス供給ラインＬ２には、石灰供給装置１００が接続されている。石灰供給装置１００は、ガス供給ラインＬ２に粉体の石灰を供給する。これにより、熱回収器１５に供給される排ガスには、石灰が混入している。なお、石灰供給装置１００については後述する。
脱硫装置１６は、ガス供給ラインＬ３を介して熱回収器１５と接続されており、熱回収器１５を通過した排ガスがガス供給ラインＬ３を介して供給される。脱硫装置１６は、ガス供給ラインＬ３を介して供給される排ガス１８中の硫黄酸化物を湿式で除去する装置である。脱硫装置１６は、アルカリ吸収液として例えば石灰スラリー（水に石灰石粉末を溶解させた水溶液）２０が用いられ、装置内の温度は例えば３０〜８０℃程度に調節されている。石灰スラリー２０は、石灰スラリー供給装置２１から脱硫装置１６の塔底部２２内の液溜に供給される。また、脱硫装置１６は、石灰供給装置１００から供給される石灰も排ガスとともに供給されることで石灰スラリーに溶けて、アルカリ吸収液の一部となる。脱硫装置１６の塔底部２２に供給された石灰スラリー２０は、図示しない吸収液送給ラインを介して脱硫装置１６内の複数のノズル２３に送られ、ノズル２３から塔頂部２４側に向かって噴出される。脱硫装置１６の塔底部２２側から上昇してくる排ガス１８がノズル２３から噴出する石灰スラリー２０と気液接触することにより、排ガス１８中の硫黄酸化物及び塩化水銀が石灰スラリー２０により吸収され、排ガス１８から分離、除去される。石灰スラリー２０により浄化された排ガス１８は、浄化ガスとして脱硫装置１６の塔頂部２４側より排出される。
脱硫装置１６の内部において、排ガス１８中の硫黄酸化物ＳＯｘは石灰スラリー２０と下記式（１）で表される反応を生じる。
ＣａＣＯ３＋ＳＯ２＋０．５Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ ＋ＣＯ２・・・（１）
さらに、排ガス１８中のＳＯｘを吸収した石灰スラリー２０は、脱硫装置１６の塔底部２２に供給される空気（図示せず）により酸化処理され、空気と下記式（２）で表される反応を生じる。
ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｏ２＋１．５Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ・・・（２）
このようにして、排ガス１８中のＳＯｘは、脱硫装置１６において石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形で捕獲される。
また、上記のように、石灰スラリー２０は、脱硫装置１６の塔底部２２に貯留した液を揚水したものが用いられるが、この揚水される石灰スラリー２０には、脱硫装置１６の稼働に伴い、反応式（１）、（２）により石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが混合される。以下では、この揚水される石灰石膏スラリー（石膏が混合された石灰スラリー）を吸収液とよぶ。
脱硫に用いた吸収液（石灰石膏スラリー）３０は、脱硫装置１６の塔底部２２から外部に排出され、吸収液ラインＬ20を介して脱水機３２に送られ、ここで脱水処理される。この脱水濾液３３が脱硫排水となるが、水銀等の重金属やＣｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、Ｆ-等のハロゲンイオンが含まれている。
脱水機３２は、吸収液３０中の石膏３１を含む固体分と液体分の脱水濾液とを分離するものである。脱水機３２としては、例えばベルトフィルタ、遠心分離機、デカンタ型遠心沈降機等が用いられる。脱硫装置１６から排出された吸収液３０は、脱水機３２により石膏３１が分離される。
再加熱器２６は、排ガス１８の流れ方向において、脱硫装置１６の下流側に配置されている。再加熱器２６は、排ガス１８を加熱する熱交換器である。再加熱器２６は、脱硫装置１６で硫黄酸化物が除去されて供給される排ガス１８を加熱し、排ガス１８の温度を上昇させる。例えば、排ガス１８を９０度以上に加熱する。煙突２７は、排ガス１８の流れ方向において、再加熱器２６の下流側に配置されている。煙突２７は、再加熱器２６で加熱された排ガス１８を系外に排出する。排ガス処理システム１０は、再加熱器２６で排ガスを加熱した後、煙突２７から排出することで、煙突２７から排出される排ガスが白煙等になることを抑制することができる。
次に、図２から図４を用いて、石灰供給装置１００について説明する。図２は、排ガス処理システムの石灰供給装置の一例を示す概略構成図である。図３Ａは、石灰供給装置の石灰を供給するノズル近傍を拡大して示す模式図である。図３Ｂは、石灰供給装置の石灰を供給するノズル近傍を拡大して示す正面図である。図４は、蒸気と処理能力との関係の一例を示すグラフである。
石灰供給装置１００は、上述したようにガス供給ラインＬ２に接続され、ガス供給ラインＬ２に粉体の石灰を供給する。石灰供給装置１００は、図２に示すように、石灰貯留手段１０２と、石灰投入手段１０４と、石灰搬送手段１０６と、石灰供給手段１０７と、水分供給手段１１０と、を有する。
石灰貯留手段１０２は、サイロ１１２と、バグフィルタ１１４と、エアレーション機構１１６と、石灰フィーダ１１８と、を有する。サイロ１１２は、石灰（炭酸カルシウム）を貯留する塔である。バグフィルタ１１４は、サイロ１１２の一部、具体的には、鉛直方向の上側の一部に設置されている。バグフィルタ１１４は、空気を通過させ、石灰を通過させないフィルタであり、サイロ１１２の内と外との間を石灰が通過しない状態としつつ、空気を流通させる。
エアレーション機構１１６は、空気供給ライン１１６ａと、２つのブロワ１１６ｂと、２つのフィルタ１１６ｃと、を有する。空気供給ライン１１６ａは、一方の端部がサイロ１１２と接続され、他方の端部が２本に分岐して、それぞれがブロワ１１６ｂと接続されている。また、空気供給ライン１１６ａは、他方の端部にフィルタ１１６ｃが配置されている。フィルタ１１６ｃは、空気供給ライン１１６ａの他方の端部から固形分が流入することを防ぐ。空気供給ライン１１６ａから外部に向かう方向に空気が流れることが抑制されている。２つのブロワ１１６ｂは、それぞれ空気供給ライン１１６ａに接続されている。ブロワ１１６ｂは、空気供給ライン１１６ａに空気を供給し、空気供給ライン１１６ａからサイロ１１２内に空気を流入させる。エアレーション機構１１６は、ブロワ１１６ｂで空気供給ライン１１６ａからサイロ１１２に空気を供給することで、サイロ１１２の石灰が貯留されている領域に空気を供給し、石灰を流動化させる。また、エアレーション機構１１６は、空気供給ライン１１６ａを２つに分岐し、それぞれにブロワ１１６ｂを設けることで、サイロ１１２内に連続して空気を供給することができる。
石灰フィーダ１１８は、フィーダライン１２０ａ、１２０ｂと、バルブ１２２ａ、１２２ｂと、を有する。フィーダライン１２０ａ、１２０ｂは、一方の端部がサイロ１１２の底部に接続され、他方の端部が石灰搬送手段１０６に接続されている。なお、フィーダライン１２０ａ、１２０ｂは、サイロ１１２の底部の別々の位置に接続されている。バルブ１２２ａは、フィーダライン１２０ａに設置されている。バルブ１２２ｂは、フィーダライン１２０ｂに設置されている。石灰フィーダ１１８は、バルブ１２２ａ、１２２ｂの開閉を制御し、バルブ１２２ａ、１２２ｂを開くことで、サイロ１１２から石灰搬送手段１０６に石灰を供給し、バルブ１２２ａ、１２２ｂを閉じることで、サイロ１１２から石灰搬送手段１０６への石灰の供給を停止する。
次に、石灰投入手段１０４は、投入ライン１３０と、投入ライン１３０の端部に接続された投入口１３２と、を有する。投入ライン１３０は、一方の端部がサイロ１１２に接続され、他方の端部が投入口１３２に接続されている。投入口１３２は、石灰を搭載した運搬車１０１と接続される。石灰投入手段１０４は、運搬車１０１に搭載された石灰が投入口１３２から投入ライン１３０に流入し、サイロ１１２に投入される。
次に、石灰搬送手段１０６は、石灰供給ライン１４０と、分岐ライン１４２ａ、１４２ｂと、混合部１４４ａ、１４４ｂと、ブロワ１４６ａ、１４６ｂと、フィルタ１４８ａ、１４８ｂと、を有する。石灰供給ライン１４０は、石灰貯留手段１０２から供給される石灰を石灰供給手段１０７に供給する。石灰供給ライン１４０は、一方の端部が分岐ライン１４２ａ、１４２ｂに接続され、他方の端部が石灰供給手段１０７に接続されている。なお、石灰供給ライン１４０は、他方の端部が煙道であるガス供給ラインＬ２の内部に配置された石灰供給手段１０７と接続されているため、他方の端部側がガス供給ラインＬ２に挿入されている。分岐ライン１４２ａは、フィーダライン１２０ａと接続されており、経路内に混合部１４４ａと、ブロワ１４６ａと、フィルタ１４８ａとが配置されている。分岐ライン１４２ａは、一方の端部が石灰供給ライン１４０に接続され、他方の端部にフィルタ１４８ａが配置されている。分岐ライン１４２ａには、フィルタ１４８ａから石灰供給ライン１４０に向けて、ブロワ１４６ａ、混合部１４４ａ、フィーダライン１２０ａとの接続部の順で配置されている。
混合部１４４ａは、供給される石灰と空気とを混合し、石灰を空気搬送させる。混合部１４４ａで混合された石灰と空気とは、石灰供給ライン１４０に供給される。ブロワ１４６ａは、空気を送る送風機であり、フィルタ１４８ａから石灰供給ライン１４０に向けて空気を送る。フィルタ１４８ａは、分岐ライン１４２ａの他方の端部から固形分が流入することを防ぐ。
分岐ライン１４２ｂは、フィーダライン１２０ｂと接続されており、経路内に混合部１４４ｂと、ブロワ１４６ｂと、フィルタ１４８ｂとが配置されている。なお、各部の配置構成は、分岐ライン１４２ａの各部と同様であるので説明を省略する。
石灰搬送手段１０６は、フィーダライン１２０ａ、１２０ｂから供給された石灰とブロワ１４６ａ、１４６ｂから供給する空気と混合部１４４ａ、１４４ｂで混合し、石灰を空気搬送させた状態で、分岐ライン１４２ａ、１４２ｂから石灰供給ライン１４０に供給する。石灰供給ライン１４０に供給された石灰１７２は、石灰供給手段１０７に供給される。
次に、石灰供給手段１０７は、ノズル１４１を有する。ノズル１４１は、ガス供給ラインＬ２の内部に配置され、石灰供給ライン１４０の端部に接続されている。ノズル１４１は、石灰供給ライン１４０から供給された石灰をガス供給ラインＬ２内に噴射する。なお、石灰供給手段１０７は、石灰搬送手段１０６で石灰を搬送する力を利用して、つまりブロワ１４６ａ、１４６ｂで送られる空気の力を利用して、石灰１７２をガス供給ラインＬ２内に噴射する。
次に、水分供給手段１１０は、蒸気供給ライン１５０と、蒸気ノズル１５１と、蒸気供給部１５２と、を有する。蒸気供給ライン１５０は、蒸気１７４を案内する配管であり、石灰供給ライン１４０の外周を覆う配管である。蒸気供給ライン１５０は、ガス供給ラインＬ２の外側から内側に延在している。蒸気供給ライン１５０と石灰供給ライン１４０とは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、石灰供給ライン１４０が内側の管路、蒸気供給ライン１５０が外側の管路の二重管構造となる。蒸気ノズル１５１は、蒸気供給ライン１５０のガス供給ラインＬ２の内側の端部に配置されている。蒸気供給部１５２は、蒸気供給ライン１５０のガス供給ラインＬ２の外側の端部に接続されている。蒸気供給部１５２としては、種々の蒸気供給源を用いることができる。例えば、蒸気供給部１５２は、ボイラ１１で過熱されて生成される蒸気を貯留する蒸気ヘッダから蒸気が供給される機構を用いることができる。
水分供給手段１１０は、蒸気供給部１５２から蒸気供給ライン１５０に蒸気を供給し、蒸気ノズル１５１からガス供給ラインＬ２の内部に蒸気１７４を噴射する。ここで、水分供給手段１１０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、蒸気ノズル１５１がノズル１４１の外周に配置されている。これにより、蒸気ノズル１５１は、ノズル１４１から噴射された石灰が存在する範囲を含む範囲に蒸気１７４を噴射する。
排ガス処理システム１０は、石灰供給装置１００により熱回収器１５の上流で排ガスの流路に石灰を供給することで、排ガスに含まれる硫黄化合物（特にＳＯ３）を石灰に吸着させることができる。これにより、熱回収器１５で排ガスの温度が低下し、ＳＯ３が酸露点以下の温度になった場合でも、石灰と共に排ガス中を搬送され、熱回収器１５やガス供給ラインＬ２、Ｌ３にＳＯ３が付着することを抑制することができる。これにより、排ガス処理システム１０の経路内の腐食の発生を抑制することができる。また、腐食を抑制しつつ、熱回収器１５で排ガスからより多くの熱を回収することができる。
また、供給した石灰は、脱硫装置１６で石灰スラリー２０となるため、供給した石灰を効率よく利用することができ、かつ、経路外に排出されることを抑制することができる。ここで、制御装置２８は、排ガス中の硫黄酸化物濃度に基づいて、石灰供給装置１００から供給する石灰と、石灰スラリー供給装置２１から供給する石灰スラリーの量を調整することが好ましい。これにより、脱硫装置１６で必要な石灰を脱硫装置１６に供給しつつ、必要な石灰をガス供給ラインＬ２内に供給することができる。
石灰供給装置１００は、水分供給手段１１０を設け、ノズル１４１からガス供給ラインＬ２の内部に噴射された石灰が存在する領域に蒸気を噴射することで、石灰が存在する範囲の水分量を多くすることができる。これにより、ガス供給ラインＬ２の内部に噴射された石灰の周囲の水分濃度を高くすることができ、石灰が排ガス中の硫黄化合物（特にＳＯ３）と吸着しやすい状態とすることができる。石灰にＳＯ３が吸着しやすい状態とすることで、石灰によるＳＯ３の除去性能を高くすることができる。また、石灰の除去性能を高くできることで、排ガスの硫黄酸化物濃度に対して供給する石灰の量を少なくすることができる。これにより、石灰を効率よく使用することができる。
また、燃料が粗悪油等で硫黄濃度が高く、排ガスのＳＯ３が高い場合、脱硫装置１６で必要な石灰の量以上に，石灰供給装置１００で供給する石灰の量が増える可能性がある。これにより、吸収液３０が石灰過多となり、石膏３１の石膏純度が低くなる恐れがある。これに対して、石灰供給装置１００は、石灰を効率よく使用することができるため，石灰供給装置１００で供給する石灰の量を必要最低限に抑えることができる。
ここで、石灰供給装置１００は、水分供給手段１１０で蒸気を供給し、ノズル１４１周辺の石灰の噴射量に対する水分量をできるだけ多くすることで図４に示すように除去性能を向上させることができる。図４は、ＳＯ３除去性能を縦軸とし、横軸を水分投入量／ＣａＣＯ３供給量としている。図４に示すように、一定の水分投入量を超えるとＳＯ３除去性能は上がりにくくなる。また、水分量を多くすることはＳＯ３ガスを凝縮させやすくすることに繋がり、熱交換器（熱回収器１５等）における硫酸腐食が起こる可能性が高くなるため、制限なしに水分量を増せる訳ではない。以上より、石灰供給装置１００は、水分投入量に対し効果的なＳＯ３除去性能向上が期待できる範囲で使用する、つまり、ＳＯ３除去性能を高く維持でき、かつ、ＳＯ３ガスを凝縮させやすくすることを抑制できる水分投入量／ＣａＣＯ３供給量を満たす割合で水分を供給することが好ましい。
また、本実施形態のように、水分供給手段１１０が水分を供給する位置をノズル１４１の近傍とすることで、ガス供給ラインＬ２に噴射された石灰の周囲の水分濃度を効率よく高くすることができる。これにより、より少ない蒸気の量で、石灰によるＳＯ３除去性能をより高くすることができる。
また、水分供給手段１１０は、蒸気として、スーパーヒートした蒸気、つまり過熱された蒸気（例えば大気圧で１００度より高い温度の蒸気）を用いることが好ましい。これにより、水分供給手段１１０で供給された蒸気が、石灰搬送手段１０６、石灰供給手段１０７で噴射される石灰の詰まりの原因となることを抑制することができる。
また、石灰供給装置の構成は上記構成に限定されない。例えば、石灰の供給経路の一部を２系統に分離したが１系統でもよいし３系統以上でもよい。また、水分供給手段は、上記実施形態のように、石灰を噴射するノズル近傍から水分を供給することが好ましいが、これに限定されず、例えば液滴噴霧ノズルによる水分供給手段でもよい。
図５は、石灰供給装置の他の例を示す概略構成図である。なお、図５に示す石灰供給装置１００ａは、水分供給手段以外は、石灰供給装置１００と同様の構成である。石灰供給装置１００と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略し、石灰供給装置１００ａに特有の点を重点的に説明する。石灰供給装置１００ａは、図５に示すように、石灰貯留手段１０２と、石灰投入手段１０４と、石灰搬送手段１０６と、石灰供給手段１０７と、水分供給手段２１０と、を有する。
水分供給手段２１０は、蒸気供給ライン２５０と、蒸気ノズル２５１と、蒸気供給部２５２と、を有する。蒸気供給ライン２５０は、蒸気を案内する配管であり、排ガス１７０の流れ方向に置いて、ノズル１４１よりも上流側に配置されている。蒸気供給ライン２５０は、ガス供給ラインＬ２の外側から内側に延在している。蒸気ノズル２５１は、蒸気供給ライン２５０のガス供給ラインＬ２の内側の端部に配置されている。水分供給手段２１０は、蒸気供給ライン２５０のガス供給ラインＬ２の内側の端部に複数の蒸気ノズル２５１が配置されている。蒸気ノズル２５１は、蒸気供給ライン２５０から供給された蒸気をガス供給ラインＬ２に噴射する。蒸気ノズル２５１は、排ガス１７０の流れ方向に置いて、ノズル１４１よりも上流側に配置され、ノズル１４１よりも上流側で蒸気を噴射する。蒸気供給部２５２は、蒸気供給ライン２５０のガス供給ラインＬ２の外側の端部に接続されている。
石灰供給装置１００ａ及び水分供給手段２１０は、以上のような構成であり、ノズル１４１よりも上流側で蒸気を噴射することで、ノズル１４１を通過する排ガスの水分量を高くすることができる。このように、石灰が噴射されるノズル１４１の近傍以外から水分を供給する場合も、ノズル１４１を通過する排ガスの水分量を高くすることで、石灰によるＳＯ３の除去性能を高くすることができる。図４に示すように、一定の水分投入量を超えるとＳＯ３除去性能は上がりにくくなる。また、水分量を多くすることはＳＯ３ガスを凝縮させやすくすることに繋がり、熱交換器（熱回収器１５等）における硫酸腐食が起こる可能性が高くなるため、制限なしに水分量を増せる訳ではない。以上より、石灰供給装置１００は、水分投入量に対し効果的なＳＯ３除去性能向上が期待できる範囲で使用する、つまり、ＳＯ３除去性能を高く維持でき、かつ、ＳＯ３ガスを凝縮させやすくすることを抑制できる水分投入量／ＣａＣＯ３供給量を満たす割合で水分を供給することが好ましい。さらに、蒸気噴射により局所的にガス中水分量が高くなる箇所と，噴射された石灰が充満する箇所が一致するように蒸気噴射と石灰噴射を調整することにより、更に効果的なＳＯ３除去性能向上が期待できる。
また、上記実施形態では、水分として、蒸気を供給したが、液体の水を供給してもよい。なお液体の水を供給する場合、ノズル１４１の通過時に排ガスの熱で蒸発した状態となる位置で水を噴霧することが好ましい。
図６は、石灰供給装置の他の例を示す概略構成図である。なお、図６に示す石灰供給装置１００ｂは、水分供給手段以外は、石灰供給装置１００と同様の構成である。石灰供給装置１００と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略し、石灰供給装置１００ｂに特有の点を重点的に説明する。石灰供給装置１００ｂは、図６に示すように、石灰貯留手段１０２と、石灰投入手段１０４と、石灰搬送手段１０６と、石灰供給手段１０７と、水分供給手段３１０と、を有する。
水分供給手段３１０は、蒸気供給ライン３５０と、蒸気供給部３５２と、を有する。蒸気供給ライン３５０は、蒸気を案内する配管であり、石灰供給ライン１４０に接続されている。蒸気供給部２５２は、蒸気供給ライン２５０に接続されている。
石灰供給装置１００ｂ及び水分供給主手段３１０は、以上のような構成であり、水分供給手段３１０が、石灰が流通している石灰供給ライン１４０内に蒸気を供給している。これにより、石灰供給装置１００ｂ、ノズル１４１から石灰と共に蒸気が噴射される。このように、ノズル１４１から石灰と共に蒸気を噴射することでも、ノズル１４１から噴射された石灰が存在する範囲の水分量を高くすることができ、石灰によるＳＯ３の除去性能を高くすることができる。
なお、石灰供給装置１００ｂ及び水分供給主手段３１０は、水分として蒸気、より好ましくは過熱された蒸気を用いることで、石灰供給ライン１４０内で石灰が詰まることを抑制することができる。
なお、本実施形態の排ガス処理システム１０は、石灰供給装置１００が集塵機１４と熱回収器１５との間に石灰を供給したが、石灰供給装置１００が石灰を供給する位置がこれに限定されない。石灰供給装置１００は、排ガス１８の流れ方向において、脱硫装置１６よりも上流側でかつ熱交換器のいずれか１つよりも上流側の煙道に接続し、石灰を供給すればよい。本実施形態の排ガス処理システム１０は、ガス供給ラインＬ１の脱硫装置１２とエアヒータ１３との間に石灰供給装置１００を接続し、石灰供給装置１００によってエアヒータ１３の上流側から石灰を供給するようにしてもよい。石灰供給装置１００は、脱硫装置１６よりも上流側でかつ熱交換器のいずれか１つよりも上流側の煙道に接続し、石灰を供給することで、熱交換器の上流側から石灰を供給することができ、熱交換器の伝熱管の腐食を好適に抑制することができる。
また、排ガス処理システム１０は、ガス供給ラインＬ２の石灰供給装置１００との接続部よりも上流側であるガス供給ラインＬ１に集塵機１４を設けたが必ずしも設けなくてもよい。また、排ガス処理システム１０は、脱硝装置１２とエアヒータ１３との間に石灰供給装置１００が石灰を供給する場合、集塵機１４を設けないことで、石灰供給装置１００から供給した石灰が集塵機１４で捕集され、脱硫装置１６に供給される石灰が低減することを抑制でき、脱硫装置１６に供給する石灰の量を好適に調整することができる。
１０ 排ガス処理システム
１１ ボイラ
１２ 脱硝装置
１３ エアヒータ
１４ 集塵機
１５ 熱回収器
１６ 脱硫装置
１８ 排ガス
２０ 石灰スラリー
２１ 石灰スラリー供給装置
２２ 塔底部
２３ ノズル
２４ 塔頂部
２６ 再加熱器
２７ 煙突
２８ 制御装置
１００ 石灰供給装置
１０１ 運搬車
１０２ 石灰貯留手段
１０４ 石灰投入手段
１０６ 石灰搬送手段
１０７ 石灰供給手段
１１０、２１０、３１０ 水分供給手段
１１２ サイロ
１１４ バグフィルタ
１１６ エアレーション機構
１１６ａ 空気供給ライン
１１６ｂ ブロワ
１１６ｃ、１４８ａ、１４８ｂ フィルタ
１１８ 石灰フィーダ
１２０ａ、１２０ｂ フィーダライン
１２２ａ、１２２ｂ バルブ
１３０ 投入ライン
１３２ 投入口
１４０ 石灰供給ライン
１４１ ノズル
１４２ａ、１４２ｂ 分岐ライン
１４４ａ、１４４ｂ 混合部
１４６ａ、１４６ｂ ブロワ
１５０ 蒸気供給ライン
１５１ 蒸気ノズル
１５２ 蒸気供給部
１７０ 排ガス
１７２ 石灰
１７４ 蒸気
Ｆ 燃料
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3 ガス供給ライン

Claims (7)

  1. 燃料を燃焼させる燃焼機関からの排ガスの熱を回収する熱交換器と、
    前記熱交換器で熱回収前の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、
    除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、
    前記集塵機と前記熱交換器との間に配置された石灰供給装置と、
    制御装置と、を備え、
    前記石灰供給装置は、
    炭酸カルシウムを貯留する炭酸カルシウム貯留手段と、
    前記炭酸カルシウム貯留手段に貯留された炭酸カルシウムを搬送する炭酸カルシウム搬送手段と、
    前記炭酸カルシウム搬送手段で搬送された炭酸カルシウムを煙道に供給する炭酸カルシウム供給手段と、
    前記煙道の前記熱交換器よりも上流側で、前記炭酸カルシウム供給手段により炭酸カルシウムが供給された領域に水分を供給する水分供給手段と、を有し、
    前記脱硫装置は、前記吸収液に石灰スラリーを供給する石灰スラリー供給装置を有し、
    制御装置は、排ガス中の硫黄酸化物濃度に基づいて、前記炭酸カルシウム供給手段から供給される前記炭酸カルシウムの量と、前記石灰スラリー供給装置から供給される石灰スラリーの量を調整することを特徴とする排ガス処理システム。
  2. 前記水分供給手段は、前記炭酸カルシウム供給手段が炭酸カルシウムを供給する端部の周囲に配置され、前記炭酸カルシウム供給手段の端部と二重管となり、前記端部の外周から前記水分を供給することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理システム。
  3. 前記水分供給手段は、前記炭酸カルシウム供給手段が炭酸カルシウムを供給する位置よりも排ガスの流れ方向上流側の前記煙道に水分を供給することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理システム。
  4. 前記水分は、蒸気であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の排ガス処理システム。
  5. 前記水分は、液体であることを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理システム。
  6. 前記水分は、スーパーヒートした蒸気であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の排ガス処理システム。
  7. 前記燃焼機関は、ボイラであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の排ガス処理システム。
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