JP6763539B2 - 排ガス処理システム - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス処理システムに係り、特にボイラ等の排ガスを脱硫処理する脱硫装置を備え、その脱硫装置の上流側の排ガスの熱を回収し、その回収熱により脱硫装置から排出される下流側の排ガスを再加熱して煙突等から排出する排ガス処理システムに関するものである。
火力発電ボイラからの排ガス中の熱を有効利用する技術として、ボイラ排ガスの熱をガスガスヒータ（ＧＧＨ）の熱回収器で回収し、煙突から外部に排出する排ガスをガスガスヒータ（ＧＧＨ）の再加熱器で加熱することの提案がなされている。この熱回収器は、火力発電ボイラの排ガス処理設備において、空気予熱器の下流側に設置されており、例えば１４０℃前後の排ガスを例えば９５℃前後に低下させて、低温用の電気集塵機の煤塵捕集効率の維持を図るためようにしている。電気集塵機で煤塵が捕集された後の排ガスは、排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置に導入され、その後煙突から外部に排出される。この外部に排出する排ガスは、脱硫装置の下流側に設置されている再加熱器により、熱回収器で回収した熱を用いて、煙突出口からの白煙防止・煙道内腐食防止を図っている（特許文献１）。この熱回収器と再加熱器での制御は、熱回収器の出口排ガス温度を計測して、電気集塵機での煤塵捕集性能向上と、再加熱器出口熱媒温度を計測して再加熱器の伝熱管等の腐食防止を行っている。
また、排ガス中の窒素酸化物を除去するために、アンモニアを用いたアンモニア脱硝が行われる場合には、熱回収器を流通する排ガスに含まれる塩化アンモニウムの生成に関わる運転パラメータの状態を検出する検出手段を備え、この検出手段で検出したデータを解析し、熱回収器の状態を解析装置で検出し、運転管理することが提案されている（特許文献２）。
特開平９−１２２４３８号公報 特開２０１３−１１９９８２号公報
しかしながら、脱硝装置において脱硝触媒の経年使用による劣化等により、触媒性能が発揮されない場合、アンモニア（ＮＨ3）濃度を増加させた運用がなされ、脱硝装置の出口のリークアンモニア濃度が上昇し、ボイラ燃料に含まれる塩素成分とこのリークアンモニアとがガス低温領域（例えば９５℃から１１０℃）において、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）が生成され、熱回収器内の伝熱管へ付着し、ガス差圧上昇、或いは腐食が発生する、という問題がある。
よって、熱回収器の伝熱管における塩化アンモニウムの付着によるガス差圧上昇を事前に回避する技術の出現が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、熱回収器の伝熱管における塩化アンモニウムの付着によるガス差圧上昇を事前に回避することができる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の第１の発明は、ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝後の前記排ガスの熱の一部を回収する伝熱管を備えた熱回収器と、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、前記集塵機から排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、前記脱硫装置から排出される排ガスを加熱する伝熱管を備えた再加熱器と、前記熱回収器の伝熱管と前記再加熱器の伝熱管との間に熱媒体を循環する熱媒体循環ポンプを備えた熱媒体循環配管と、前記熱媒体循環配管に設けられ、前記熱媒体を加熱する熱媒体ヒータと、前記脱硝装置出口のアンモニアの状態を検出する検出装置と、前記検出装置により検出されたアンモニア濃度の値に基づいて、前記熱媒体ヒータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、アンモニア濃度が所定値以上の場合、前記熱媒体ヒータにより前記熱媒体を加熱させることを特徴とする排ガス処理システムにある。
本発明によれば、アンモニア濃度が所定値以上の場合、熱媒体ヒータにより前記熱媒体を加熱させることで、熱回収器に循環導入される熱媒体の温度が上昇し、熱回収器内部の排ガス温度が熱媒体ヒータでの加熱前よりも上昇し、気体状態の塩化アンモニウムの温度領域となり、固体の塩化アンモニウムの生成が抑制され、伝熱管への固体の塩化アンモニウムの付着が防止される。
第２の発明は、第１の発明において、前記検出装置は、前記脱硝装置出口の排ガス中のアンモニア濃度を求めることを特徴とする排ガス処理システムにある。
本発明によれば、脱硝装置出口の排ガス中のアンモニア濃度を求め、アンモニア濃度が所定値以上となった場合、固体の塩化アンモニウム生成のおそれがあるので、この固体の生成を抑制する。
第３の発明は、第１の発明において、前記検出装置は、前記脱硝装置に供給するアンモニア投入量を求めることを特徴とする排ガス処理システムにある。
本発明によれば、アンモニア投入量からリークアンモニア量が推定される。
第４の発明は、第１の発明において、前記検出装置は、排ガス中にアンモニアを投入する設定値の切替えを検出することを特徴とする排ガス処理システムにある。
本発明によれば、通常運転から、アンモニア投入量の設定値の切替えのタイミングを検知することで、リークアンモニア量が推定される。
第５の発明は、第１の発明において、前記熱回収器の伝熱管に付着する煤塵を除去する煤塵除去装置を設け、前記制御装置は、熱媒体ヒータの制御と共に、前記煤塵除去装置の作動を指令することを特徴とする排ガス処理システムにある。
本発明によれば、煤塵除去装置の作動により、伝熱管に付着した塩化アンモニウムを除去することができる。
第６の発明は、第１の発明において、前記熱回収器の出口の排ガス温度を計測する温度計を設け、前記制御装置は、前記集塵機に流入する排ガス温度が、前記集塵機の運転適正温度となるように、前記熱媒体ヒータの制御を行うことを特徴とする排ガス処理システムにある。
本発明によれば、熱媒体ヒータにより熱媒体が加熱されると、熱回収器に導入する熱媒体の温度が上昇するが、低温用集塵機の場合には、運転上限温度があるので、その運転上限温度以下となるように熱媒体ヒータの運転を制御する。
本発明によれば、アンモニア濃度が所定値以上の場合、熱媒体ヒータにより熱媒体を加熱させることで、熱回収器に循環導入される熱媒体の温度が上昇し、熱回収器内部の排ガス温度が熱媒体ヒータでの加熱前よりも上昇し、気体状態の塩化アンモニウムの温度領域となり、固体の塩化アンモニウムの生成が抑制され、伝熱管への固体の塩化アンモニウムの付着が防止される。
図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略図である。 図２は、排ガス処理システムの熱交換器ユニットの概略構成を示す説明図である。 図３は、アンモニア濃度が高い（例えば４ｐｐｍ以上）の場合における塩化アンモニウムが固相析出状態であるか気体状態であるかを示すグラフである。 図３は、アンモニア濃度が低い（例えば１ｐｐｍ以下）の場合における塩化アンモニウムが固相析出状態であるか気体状態であるかを示すグラフである。 図５は、アンモニア濃度の変化による排ガス濃度（℃）と排ガス中の塩化水素（ＨＣｌ）平衡濃度（ｐｐｍ）との関係を示す図である。 図６は、排ガス処理システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、実施例２に係る排ガス処理システムの概略図である。 図８は、熱回収器の構成の概略図である。 図９は、スーツブロワによる熱回収器の生成物除去の模式図である。 図１０は、排ガス処理システムの制御動作の他の一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略図である。図１に示すように、発電ユニットは、燃料を燃焼させるボイラ１００と、ボイラ１００から排出される排ガスを処理する排ガス処理システム１０１とを有する。ボイラ１００は、燃料等を燃焼させて、加熱されたガスを生成する。ボイラ１００で加熱されたガスは、熱エネルギを電力に変換する機構で、熱が吸収される。熱が吸収されたガスは、排ガスとして排ガス処理システム１０１に排出される。
排ガス処理システム１０１は、ボイラ１００から排出される排ガスが煙突１１１から放出される過程で、当該排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、煤塵、および硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する。排ガス処理システム１０１は、脱硝装置１０２と、エアヒータ１０３と、ガスガスヒータの熱回収器１０４と、電気集塵機１０５と、通風機１０６と、脱硫装置１０７と、ガスガスヒータの再加熱器１０８と、循環ポンプ１０９と、熱媒体循環配管１１０と、煙突１１１と、を有する。なお、図１中、符号Ｇ0〜Ｇ7はボイラ１００から煙突１１１まで排出される排ガス、Ｔ1〜Ｔ5は排ガス温度を図示する。
ボイラ１００から排出された排ガスＧ0は、触媒が充填された脱硝装置１０２に導入される。脱硝装置１０２において、還元剤として注入されるアンモニアガス（ＮＨ3）により、排ガスＧ0に含まれる窒素酸化物が水と窒素とに還元され無害化される。
脱硝装置１０２から排出された排ガスＧ1は、エアヒータ（ＡＨ）１０３を経由し、一般に１３０℃から１５０℃（好適には１３５℃から１４０℃）の温度に冷却される。
エアヒータ１０３を経た排ガスＧ2は、ガスガスヒータの熱回収器１０４に導入され、内部に挿入された伝熱管（例えばフィンチューブ）１１５を流れる熱媒体（例えば温水など）８３と熱交換を行うことにより、熱回収される。熱回収器１０４を経た排ガスＧ3の温度は、一般的に８５℃から１２０℃（好適には９０℃から１００℃）となり、例えば電気集塵機（ＥＰ）１０５の低温での集塵能力が向上される。
熱回収器１０４を経た排ガスＧ3は、電気集塵機１０５に導入され煤塵が除去される。
電気集塵機１０５を経た排ガスＧ4は、電動機により駆動される通風機１０６により昇圧される。なお、この通風機１０６は、設けない場合もあるし、ガスガスヒータ再加熱器１０８の後流となる排ガスＧ7が流れる位置に配置される場合もある。
通風機１０６により昇圧された排ガスＧ5は、脱硫装置１０７に導入される。脱硫装置１０７では、例えば石灰石をスラリー状に溶かし込んだアルカリまたは弱アルカリ吸収液により、排ガスＧ5中の硫黄酸化物が吸収除去される。脱硫装置１０７は、石灰石をスラリー状に溶かし込んだ吸収液を用いた場合、副生成物として石膏が生成される。そして、脱硫装置１０７を経た排ガスＧ6の温度は、一般に約５０℃程に低下する。
脱硫装置１０７を経た排ガスＧ6は、ガスガスヒータの再加熱器１０８に導入される。再加熱器１０８は、上記熱回収器１０４との間で熱媒体８３を循環ポンプ１０９により一対の熱媒体循環配管１１０を往来して循環する過程で、熱回収器１０４により回収された回収熱により排ガスＧ6を加熱する。ここで５０℃程度の脱硫装置１０７の出口排ガスＧ6の温度は、再加熱器１０８で約８５℃から１１０℃に再加熱され、煙突１１１から大気放出される。
図２は、排ガス処理システムの熱交換器ユニットの概略構成を示す説明図である。図２に示すように、熱交換ユニットは、熱回収器１０４と再加熱器１０８とを熱媒体８３が循環するための熱媒体循環配管１１０を有する。熱媒体８３は、熱媒体循環配管１１０を介して熱回収器１０４と再加熱器１０８との間を循環している。熱回収器１０４と再加熱器１０８との各々の内部に設けられる熱媒体循環配管１１０の表面には、複数のフィン１１５ａが伝熱管（例えばチューブ）１１５に設けられている。熱媒体循環配管１１０には熱媒体ヒータ８６が設けられ、熱媒体８３が循環する際に放熱で奪われた降温相当のエネルギをスチーム８７で加熱することで補い、熱媒体８３の媒体温度を調整することができる。
熱媒体８３は、熱媒体タンク８８から熱媒体循環配管１１０に供給される。熱媒体８３は、循環ポンプ１０９により熱媒体循環配管１１０内を循環させる。また、脱硫装置１０７からの排ガスＧ6のガス温度に応じて調節弁Ｖ1によりスチーム８７の供給量を調整し、熱回収器１０４から排出される排ガスＧ3のガス温度に応じて調節弁Ｖ2により再加熱器１０８に送給される熱媒体８３を熱回収器１０４に供給し、再加熱器１０８に送給される熱媒体８３の供給量を調整する。なお、再加熱器１０８から排出される排ガスＧ7は煙突１１１に供給される。煙突１１１に供給されたガスは、排ガスＧ8として外部に排出される。
以下、図１及び図２を用いて、アンモニアが脱硝装置に過剰に投入され、リークアンモニアが発生する際の排ガス処理システムについて説明する。図１に示すように、本実施例に係る排ガス処理システム１０１は、ボイラ１００からの排ガスＧ0中の窒素酸化物を除去する脱硝装置１０２と、脱硝後の排ガスＧ1の熱をボイラ１００に導入する空気と熱交換するエアヒータ１０３と、熱交換後の排ガスＧ2の熱の一部を回収する伝熱管１１５を備えた熱回収器１０４と、熱回収後の排ガスＧ3中の煤塵を除去する電気集塵機１０５と、電気集塵機１０５から排出される排ガスＧ5中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置１０７と、脱硫装置１０７から排出される排ガスＧ6を加熱する伝熱管１１５を備えた再加熱器１０８と、熱回収器１０４の伝熱管１１５と再加熱器１０８の伝熱管１１５との間に熱媒体８３を循環する循環ポンプ１０９を備えた熱媒体循環配管１１０と、熱媒体循環配管１１０に設けられ、熱媒体８３を加熱する熱媒体ヒータ８６と、脱硝装置１０２の出口のアンモニアの状態を検出する検出装置であるアンモニア（ＮＨ3）計２００と、アンモニア計２００により検出されたアンモニア濃度の値に基づいて、熱媒体ヒータ８６を制御する制御装置２０１と、を備え、制御装置２０１は、アンモニア濃度が所定値以上の場合、熱媒体ヒータ８６により熱媒体８３を加熱させる。
本実施例では、脱硝装置１０２の出口アンモニア（ＮＨ3）濃度を、アンモニア計２００で計測する。通常、脱硝装置１０２の触媒が劣化していない場合では、脱硝装置１０２の出口アンモニア濃度は１ｐｐｍ前後である。これに対し、脱硝触媒が経年使用に起因する劣化により、処理能力が低下し過剰のアンモニアを注入して脱硝処理する結果、脱硝装置１０２の出口アンモニア濃度が１０ｐｐｍから１５ｐｐｍ以上に高くなる場合がある。このようなアンモニアの濃度が所定値以上（例えば１０ｐｐｍから１５ｐｐｍ以上）の上昇があった場合、制御装置２０１は、熱回収器１０４の出口側の熱媒体循環配管１１０に設置されている熱媒体ヒータ８６にスチーム８７を投入する指令を出し、これにより循環する熱媒体８３の温度を上昇させ、ガスガスヒータの熱回収器１０４の伝熱管温度を上昇させる。この結果、熱回収器１０４内のガス温度も上昇することとなり、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）の生成が抑制され、塩化アンモニウムに起因する伝熱管１１５への生成物付着を抑制させる。
本実施例では、熱媒体ヒータ８６の温度調整は、スチーム８７の投入により行っているが、スチーム８７の投入以外としては、循環する熱媒体８３の流量を調整する循環ポンプ１０９を調整することにより、循環する熱媒体８３の温度を制御することができる。
また、アンモニア濃度を検出するアンモニア計２００でのモニタリングによる制御運用以外の検出装置としては、例えばアンモニア投入量の変更、又はアンモニア投入量の設定値変更のタイミングでの制御運用、及び手動によるアンモニア濃度の計測データも含める。これは、脱硝装置１０２での脱硝処理が不十分な場合には、図示しないＮＯｘ計によるＮＯｘ計測値が規定値以上に上昇する。このようなＮＯｘ値が上昇した場合に、アンモニア投入量の変更や投入量の設定値のタイミングを変更するので、この変更があった場合に、リークアンモニアの量が推定され、熱媒体８３の温度調整を行うことができる。
これによりアンモニア計２００の設置がないプラントにおいても、熱媒体ヒータ８６の調整をし、熱回収器１０４に循環する熱媒体の温度を制御し、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）の生成を抑制して、伝熱管１１５への塩化アンモニウムの付着を抑制させることができる。
このように、本実施例によれば、アンモニア計２００によりアンモニア濃度の上昇を検知し、この検知データをもとに所定値以上のアンモニア濃度である場合、制御装置２０１により熱媒体ヒータ８６を調整することにより、熱回収器１０４の内部のガス雰囲気温度を塩化アンモニウム生成温度領域から回避し、熱回収器１０４内部の伝熱管へ塩化アンモニウムの付着抑制を、プラントの運転中に実施することができる。
ここで、図３及び図４を用いて、熱回収器１０４内部の排ガス温度（℃）と、排ガス中の塩化水素（ＨＣｌ）平衡濃度（ｐｐｍ）との関係を説明する。
図３は、アンモニア濃度が高い（例えば４ｐｐｍ以上）場合における塩化アンモニウムが固相析出状態であるか気体状態であるかを示すグラフである。図４は、アンモニア濃度が低い（例えば１ｐｐｍ以下）場合における塩化アンモニウムが固相析出状態であるか気体状態であるかを示すグラフである。なお、図３及び図４においては、熱回収器１０４に導入される塩化水素濃度が、石炭焚プラントで平均的な濃度（例えば１０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ）の場合を示している。
塩化水素は、平衡反応上、アンモニア濃度、排ガス温度、塩化水素濃度の条件による平衡計算により、塩化アンモニウムの析出又は非析出の状態が決まることが判明している。図３及び図４に示すように、平衡反応上、アンモニア濃度、排ガス温度、塩化水素（ＨＣｌ）濃度の条件により、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）の析出・非析出の状態が決まる。平衡曲線（実線）より左上側の領域にプロットされる条件となると、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）が析出し、右下側の領域にプロットされる条件では、リークアンモニア、塩化水素（ＨＣｌ）はガス状で、熱回収器１０４通過する。即ち低アンモニア濃度となるほど、固体生成領域が狭くなり、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）は生成が抑制される。
具体的には、図３に示すように、熱回収器１０４の入口の塩化水素濃度が平均的な濃度で、アンモニア濃度が高く、熱回収器１０４の出口の排ガス温度が例えば９０℃〜９５℃の場合には、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）は固体領域にプロットがある。
これに対して、熱回収器１０４の入口の塩化水素濃度が平均的な濃度で、アンモニア濃度が低く、熱回収器１０４の出口の排ガス温度が例えば９０℃〜９５℃の場合には、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）は気体領域にプロットがある。
よって、熱回収器１０４の出口の排ガス温度が例えば９０℃〜９５℃で、アンモニア濃度が高い場合（例えば４ｐｐｍ以上）には、図３に示すように、固相析出する境界から上側領域となり、熱回収器１０４の内部で塩化アンモニウムの固相析出が発生する。
次に、塩化アンモニウムの付着が生じるアンモニア濃度の閾値と、塩化水素濃度とについて説明する。図５は、アンモニア濃度の変化による排ガス濃度（℃）と排ガス中の塩化水素（ＨＣｌ）平衡濃度（ｐｐｍ）との関係を示す図である。図５においては、各アンモニア濃度をサンプルＡ〜Ｅ（例えば１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの間の各濃度）において、固体領域と気体領域との変化を示している。
ここで、熱回収器１０４の内部のガス温度領域は、おおよそ９５℃から１５０℃である。過去事例より伝熱管１１５に塩化アンモニウムが付着したガス温度領域は、低温領域（９５℃から１０５℃）であったことより、ガス温度を１００℃付近の環境に設定した場合、図５により、塩化アンモニウムの生成（いわゆる伝熱管１１５へ付着）のアンモニア濃度の閾値が判断できる。
ここで、図５においては、一般的に排ガス中に含まれる塩化水素濃度（１０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ）として算出しているが、実プラントにおいては、使用する燃料である石炭中の塩素濃度を基に推算値を代入させて、塩化水素濃度とすることができる。なお、塩化水素濃度は、脱硝装置１０２の出口の排ガスＧ1中の塩化水素濃度を、燃料分のＣｌ濃度値から算出しているが、塩化水素（ＨＣｌ）計を用いて計測する場合もある。
本実施例では、熱回収器１０４の伝熱管１１５における塩化アンモニウムによる生成物の付着によるガス差圧上昇を事前に回避するために、脱硝装置１０２の出口の排ガス中のアンモニア濃度を計測するアンモニア（ＮＨ3）計２００を設置し、アンモニア計２００により検知されるアンモニア濃度の計測値を基に、熱回収器１０４に循環する熱媒体８３の温度上昇の制御を制御装置２０１から指令することで、熱回収器１０４内部雰囲気のガス温度を塩化アンモニウムの生成温度領域から回避し、熱回収器１０４の伝熱管１１５への塩化アンモニウムによる生成物の付着抑制を、プラント運転中に図ることができる。
この結果、塩化アンモニウムの生成が抑制されるので、伝熱管１１５に塩化アンモニウムによる生成物の付着が低減し、熱回収器１０４の伝熱管１１５のガス差圧上昇を抑制することができる。
図６を用いて排ガス処理システムの処理の一例を説明する。図６は、排ガス処理システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。なお、排ガス処理システムは、発電プラントが駆動している間、図６に示す処理を繰り返し実行する。例えば、排ガス処理システムは、一定時間ごとに図６に示す処理を実行したり、計測情報を取得するごとに図６に示す処理を実行したりする。
制御装置２０１は、ステップＳ１２として計測情報を取得する。つまり、制御装置２０１は、通信を介して、アンモニア計２００、ガス温度計で計測した結果を取得する。なお、塩化水素濃度（以下「ＨＣｌ濃度」という）２０２は、燃料分のＣｌ濃度値からの算出データ、又はＨＣｌ濃度計よりの計測データによる。
制御装置２０１は、ステップＳ１２で計測情報を取得したら、ステップＳ１４としてアンモニア濃度、ＨＣｌ濃度２０２、排ガスＧ2のガス温度から塩化アンモニウムが固相析出する所定値以上かを判定する。制御装置２０１は、ステップＳ１４で塩化アンモニウムが固相析出する濃度である（Ｙｅｓ）と判定した場合、ステップＳ１６として熱媒体ヒータ８６を作動する指令を出力し、本処理を終了する。制御装置２０１は、ステップＳ１４で塩化アンモニウムが固相析出しない濃度である（Ｎｏ）と判定した場合、本処理を終了する。
制御装置２０１は、計測情報（塩化アンモニウムの生成に関わる運転パラメータの状態）を取得する毎に図６に示す処理を実行することで、塩化アンモニウムが固相析出する状態であるか否かを迅速に検出することができる。また固体の塩化アンモニウムが固相析出される濃度であることを検出したら、熱媒体ヒータ８６を作動させることで、熱回収器１０４の内部温度を上昇させ、塩化アンモニウムの生成を抑制することができる。
ここで、制御装置２０１は、各種検出部を用いて、図６の処理を実行することができる。制御装置２０１は、アンモニアガス濃度を計測するアンモニア計２００と温度計との検出結果と、ＨＣｌ濃度２０２とのパラメータ、つまり塩化アンモニウムの生成に関わる運転パラメータの状態を用いて、塩化アンモニウムの固相析出状態を検出する場合、上述した図５の関係に基づいて、つまり平衡反応条件に基づいて、判定を行うことで、塩化アンモニウムが固相析出する状態であるか否かを判定することができる。
排ガス処理システムは、以上のように、アンモニア濃度の状態、つまり、固体の塩化アンモニウムが発生する状態であるかを検出し、所定値以上のアンモニア濃度の場合には、熱回収器１０４に循環する熱媒体８３の温度を熱媒体ヒータ８６により調整することで上昇させ、熱回収器１０４内のガス温度を上昇させ、塩化アンモニウムの生成を抑制することができる。
図７は、実施例２に係る排ガス処理システムの概略図である。図７に示すように、実施例１の排ガス処理システムにおいて、さらに熱回収器１０４の出口の排ガスＧ3のガス温度Ｔ3を計測する温度計を設けている。そして、制御装置２０１は、集塵機１０５に流入する排ガスＧ3のガス温度Ｔ3が、集塵機１０５の運転適正温度となるように、熱媒体ヒータ８６の制御を行うことができる。
熱媒体ヒータ８６により熱媒体８３が加熱されると、熱回収器に導入する熱媒体の温度が上昇するが、集塵機１０５として低温用の電気集塵機を用いるような場合には、その作動温度の上限値は、１２０℃程度が上限値であるので、上限値以下を維持するように熱媒体ヒータ８６の運転を制御する。これにより、低温用の電気集塵機１０５の適正運転を継続することができる。
図８は、熱回収器の構成の概略図である。図８に示すように、熱回収器１０４の内部は、伝熱管が束ねられており、ガス入口側から高温バンドル１０４ａ、中温バンドル１０ｂ、低温バンドル１０４ｃと例えば三分割されている。このように分割されている場合には、高温バンドル１０４ａ側よりも低温バンドル１０４ｃ側の伝熱管１１５を通過するガス温度が熱交換により低温領域となる。
そこで、実施例１の熱媒体ヒータ８６の制御に加えて、熱回収器１０４の伝熱管に付着する煤塵を除去する煤塵除去装置を設け、制御装置２０１は、熱媒体ヒータ８６の制御と共に、煤塵除去装置の作動を指令するようにしている。
図９は、スーツブロワによる熱回収器の生成物除去の模式図である。図９に示すように、低温バンドル１０４ｃの伝熱管１１５には煤塵除去装置としてスーツブロワ２１０が設置されている。このスーツブロワ２１０は、先端にノズル２１１を備えるランスチューブ２１２と、ランスチューブ２１２を抜き差し自在に収納する収容部２１３とから構成されている。ノズル２１１から蒸気や圧縮空気を噴射させることで、バンドルの伝熱管１１５に付着した塩化アンモニウムによる生成物２１５を除去することができる。
図１０を用いて排ガス処理システムの処理の一例を説明する。図１０は、排ガス処理システムの制御動作の他の一例を示すフローチャートである。なお、排ガス処理システムは、発電プラントが駆動している間、図１０に示す処理を繰り返し実行する。例えば、排ガス処理システムは、一定時間ごとに図１０に示す処理を実行したり、計測情報を取得するごとに図１０に示す処理を実行したりする。
制御装置２０１は、ステップＳ２２として計測情報を取得する。つまり、制御装置２０１は、通信を介して、アンモニア計２００、ガス温度計で計測した結果を取得する。なお、ＨＣｌ濃度２０２は、燃料分のＣｌ濃度値からの算出データ、又はＨＣｌ濃度計よりの計測データによる。
制御装置２０１は、ステップＳ２２で計測情報を取得したら、ステップＳ２４としてアンモニア濃度、ＨＣｌ濃度、排ガスＧ2のガス温度から塩化アンモニウムが固相析出する所定値以上かを判定する。制御装置２０１は、ステップＳ２４で塩化アンモニウムが固相析出する濃度である（Ｙｅｓ）と判定した場合、ステップＳ２６として熱媒体ヒータ８６を作動する指令及びスーツブロワを作動する指令を出力し、本処理を終了する。制御装置２０１は、ステップＳ２４で塩化アンモニウムが固相析出しない濃度である（Ｎｏ）と判定した場合、本処理を終了する。
制御装置２０１は、計測情報（塩化アンモニウムの生成に関わる運転パラメータの状態）を取得する毎に図１０に示す処理を実行することで、塩化アンモニウムが固相析出する状態であるか否かを迅速に検出することができる。また固体の塩化アンモニウムが固相析出される濃度であることを検出したら、熱媒体ヒータ８６を作動させることで、熱回収器１０４の内部温度を上昇させ、塩化アンモニウムの生成を抑制することができる。また、熱媒体ヒータ８６を作動と共に、スーツブロワ２１０を作動させ、ノズル２１１から蒸気や圧縮空気を噴射させる。これにより、熱媒体ヒータ８６を作動させることで、熱回収器１０４の内部温度を上昇させ、塩化アンモニウムの生成を抑制すると共に、スーツブロワ２１０を作動させることで、バンドルの伝熱管１１５に付着した塩化アンモニウムによる生成物２１５を除去することができる。
本実施例によれば、実施例１においてアンモニア濃度が上昇した場合、さらにスーツブロワ２１０を作動することで、伝熱管１１５への生成物２１５に起因する煤塵の付着抑制を図り、煤塵を除去する結果、ガス差圧上昇の抑制を可能としている。
このように、熱回収器１０４の前流側（例えば脱硝装置１０２の出口）にて、アンモニア計２００により検知しているアンモニア濃度の計測結果を基に、所定値以上と判断した場合、熱媒体ヒータ８６の作動を行うと共に、スーツブロワ２１０を直ちに作動させる。これにより、熱回収器１０４の伝熱管１１５における塩化アンモニウムに起因する生成物２１５の付着による熱回収器１０４内のガス差圧上昇を事前に回避することができる。
スーツブロワ２１０の作動は、図８に示すように、塩化アンモニウム付着領域である低温領域の低温バンドル１０４ａを集中して運用させることにより、低温バンドル１０４ｃの伝熱管１１５への付着抑制をプラントの運転中に図ることができる。
よって、塩化アンモニウムの析出条件となる脱硝装置１０２の出口のアンモニア濃度が所定値を示した場合、スーツブロワ２１０の運用頻度を上げて、塩化アンモニウムに起因する生成物２１５を除去し伝熱管１１５への付着抑制を図ることができる。
８３ 熱媒体
８６ 熱媒体ヒータ
８７ スチーム
１００ ボイラ
１０１ 排ガス処理システム
１１１ 煙突
１０２ 脱硝装置
１０３ エアヒータ
１０４ 熱回収器
１０５ 電気集塵機
１０６ 通風機
１０７ 脱硫装置
１０８ 再加熱器
１０９ 循環ポンプ
１１０ 熱媒体循環配管
１１１ 煙突
２００ アンモニア（ＮＨ3）計
２０１ 制御装置
２０２ ＨＣｌ濃度

Claims (5)

  1. ボイラからの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
    脱硝後の前記排ガスの熱の一部を回収する伝熱管を備えた熱回収器と、
    熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、
    前記集塵機から排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、
    前記脱硫装置から排出される排ガスを加熱する伝熱管を備えた再加熱器と、
    前記熱回収器の伝熱管と前記再加熱器の伝熱管との間に熱媒体を循環する熱媒体循環ポンプを備えた熱媒体循環配管と、
    前記熱媒体循環配管に設けられ、前記熱媒体を加熱する熱媒体ヒータと、
    前記脱硝装置と前記脱硝装置の後流側に設置したエアヒータとの間において、前記脱硝装置の出口アンモニア濃度を検出する検出装置と、
    前記検出装置により検出されたアンモニア濃度の値に基づいて、前記熱媒体ヒータを制御する制御装置と、
    前記熱回収器の出口の排ガスのガス温度を計測するガス温度計と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記出口アンモニア濃度が所定値以上の場合、前記熱媒体ヒータにより前記熱媒体を加熱させると共に、
    前記集塵機の作動上限値の温度以下を維持するように熱媒体ヒータの運転を制御することを特徴とする排ガス処理システム。
  2. 請求項１において、
    前記検出装置は、前記脱硝装置に供給するアンモニア投入量を求めることを特徴とする排ガス処理システム。
  3. 請求項１において、
    前記検出装置は、排ガス中にアンモニアを投入する設定値の切替えを検出することを特徴とする排ガス処理システム。
  4. 請求項１において、
    前記熱回収器の伝熱管に付着する煤塵を除去する煤塵除去装置を設け、
    前記制御装置は、熱媒体ヒータの制御と共に、前記煤塵除去装置の作動を指令することを特徴とする排ガス処理システム。
  5. 請求項１において、
    前記制御装置は、前記集塵機に流入する排ガス温度が、前記集塵機の運転適正温度となるように、前記熱媒体ヒータの制御を行うことを特徴とする排ガス処理システム。
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