JP6917266B2 - ガス燃焼処理装置及び燃焼処理方法、ガス燃焼処理装置を備えたガス精製システム - Google Patents

ガス燃焼処理装置及び燃焼処理方法、ガス燃焼処理装置を備えたガス精製システム Download PDF

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Description

本発明は、ガス燃焼処理装置及び燃焼処理方法、ガス燃焼処理装置を備えたガス精製システムに関するものである。
例えば、石炭をガス化して発電燃料として使用する場合、生成ガス中には硫黄化合物（硫化水素、硫化カルボニル等）やアンモニア等の窒素化合物が含まれており、公害防止、腐食防止の観点から湿式精製設備にて除去される。この湿式精製設備にて除去された硫化水素(Ｈ2Ｓ)は、ストリッピング処理され高濃度の硫化水素含有のオフガス(Ｈ2Ｓオフガス)として排出される。また、回収されたアンモニア(ＮＨ3)は同様にストリッピング処理されてアンモニア含有のオフガス(ＮＨ3オフガス）として排出される。このオフガス排出された硫化水素含有ガス、アンモニアガスは、例えば直燃式燃焼装置に導入されて燃焼処理されている（特許文献１）。この直燃式燃焼装置を用いることにより、硫化水素含有ガスとアンモニアガスとを単一の系列で処理することができ、処理システムの簡素化が図られている。
特開２００３−１３０３２６号公報
しかしながら、石炭をガス化した生成ガス中にはシアン化水素（ＨＣＮ）も含まれ、アンモニアをストリッピング処理した排水を処理する排水処理設備からシアン化水素含有ガスがンオフガスとして発生する、という問題がある。このシアンオフガスのシアン濃度が低い場合には、空気希釈を行い大気開放することができるものの、シアンオフガスのシアン濃度が高い場合には、一般的な燃焼炉で処理をするが、ＮＯｘ発生の低減が難しい、という問題がある。
よって、アンモニア含有ガス、シアン化水素含有ガス及び硫化水素含有ガスの全てを単一の処理装置で処理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、アンモニア含有ガス、シアン化水素及び硫化水素含有ガスの全てを単一の処理装置で処理することができるガス燃焼処理装置及び燃焼処理方法、ガス燃焼処理装置を備えたガス精製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、アンモニア含有ガス、シアン化水素含有ガス及び硫化水素含有ガスを燃焼処理するガス燃焼装置であって、燃料とアンモニア含有ガスとシアン化水素含有ガスと空気とを導入し、空気比１未満で還元燃焼する第１燃焼部と、前記第１燃焼部の後流に備えられ、還元性雰囲気下、該第１燃焼部から送られてくる第１燃焼ガス中の窒素酸化物を還元燃焼する第２燃焼部と、該第２燃焼部の後流に備えられ、該第２燃焼部から送られてくる第２燃焼ガスに、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して燃焼させる、第３燃焼部と、を具備することを特徴とするガス燃焼処理装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、第２燃焼部に、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して還元燃焼させることを特徴とするガス燃焼処理装置にある。
第３の発明は、第１又は２の発明において、第２燃焼部の空気比は、第１燃焼部の空気比よりも大きいことを特徴とするガス燃焼処理装置にある。
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記第１燃焼部に燃料を導入する燃料導入部を複数とすることを特徴とするガス燃焼処理装置にある。
第５の発明は、アンモニア含有ガス、シアン化水素含有ガス及び硫化水素含有ガスを燃焼処理するガス燃焼方法であって、燃料とアンモニア含有ガスとシアン化水素含有ガスと空気とを導入し、空気比１未満で還元燃焼する第１燃焼工程と、前記第１燃焼工程の後流に備えられ、還元性雰囲気下、該第１燃焼工程から送られてくる第１燃焼ガス中の窒素酸化物を還元燃焼する第２燃焼工程と、該第２燃焼工程の後流に備えられ、該第２燃焼工程から送られてくる第２燃焼ガスに、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して燃焼させる、第３燃焼工程と、を有することを特徴とするガス燃焼処理方法にある。
第６の発明は、第５の発明において、第２燃焼工程に、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して還元燃焼させることを特徴とするガス燃焼処理方法にある。
第７の発明は、第５又は第６の発明において、第２燃焼工程の空気比は、第１燃焼工程の空気比よりも大きいことを特徴とするガス燃焼処理方法にある。
第８の発明は、燃料と酸化剤とで生成ガスを生成するガス化炉を備えるガス化発電設備と、前記ガス化炉で発生する生成ガス中の硫化カルボニル（ＣＯＳ）を硫化水素に変換するＣＯＳ変換部と、前記ＣＯＳ変換部の後流側に設けられ、前記生成ガスを洗浄する水洗部と、前記水洗部の後流側に設けられ、生成ガス中の硫化水素を除去する硫化水素除去塔と、前記水洗部からの排水中のアンモニアを除去するアンモニア除去部と、アンモニアが除去された排水を処理する排水処理部と、前記硫化水素除去塔からの硫化水素を含むガスと、前記アンモニア除去部からのアンモニアを含むガスと、前記排水処理部からのシアン化水素を含むガスとを燃料処理する第１乃至４のいずれか一つの発明のガス燃焼処理装置と、を具備することを特徴とするガス精製システムにある。
本発明によれば、連続した３つの燃焼部を有するガス燃焼処理装置において、アンモニア含有ガスとシアン化水素とを還元雰囲気で燃焼させ、その後硫化水素含有ガスを酸化燃焼させることで、単一の処理装置で全てのガスを効率よく処理することができる。
図１は、本発明の実施例１に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施例２に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。 図３は、本発明の実施例３に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。 図４は、本発明の実施例４に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。 図５は、本発明の実施例５に係るガス燃焼処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図６は、本発明の実施例６に係るガス燃焼処理装置が好適に用いられるガス精製システムの一例を模式的に示す図である。
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、本発明の実施例１に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施例に係るガス燃焼処理装置１０Ａは、アンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び硫化水素含有ガス１４を燃焼処理するガス燃焼装置であって、燃料１１とアンモニア含有ガス１２とシアン化水素含有ガス１３と空気２５とを導入し、空気比１未満で還元燃焼させる第１燃焼部２１と、第１燃焼部２１の後流に備えられ、還元性雰囲気下、第１燃焼部２１から送られてくる第１燃焼ガス２１Ａ中の窒素酸化物を還元燃焼する第２燃焼部２２と、第２燃焼部２２の後流に備えられ、第２燃焼部２２から送られてくる第２燃焼ガス２２Ａに、硫化水素含有ガス１４を空気２５と共に導入して燃焼させる、第３燃焼部２３と、を含むものである。ここで空気比とは、燃料１１が燃焼する際に供給した空気量を、理論空気量で除した数値をいう。
第１燃焼部２１では、燃料１１と共にアンモニア（ＮＨ3）含有ガス１２及びシアン化水素含有ガス１３を導入する。本ガス燃焼装置１０Ａは直燃式であるため、燃焼炉内で燃焼を起こさせるために燃料１１を導入するが、燃焼バーナのノズル２０から注入する。この燃料１１の導入と同時に、空気２５等を導入して、第１燃焼部２１内で燃料１１とアンモニア含有ガス１２中のアンモニアとシアン化水素含有ガス１３中のシアン化水素とを燃焼させる。
この第１燃焼部２１での燃焼温度は、例えば１２５０℃〜１５００℃の高温度域であり、さらに好ましくは１３００〜１４００℃の高温度域である。このような、高温度域（約１３００〜１５００℃）で燃焼処理すれば、アンモニアからのＮＯｘの生成が低く抑制されるので、好ましい。この高温度域とすることで、導入されたアンモニアは、第１燃焼部２１において高温に晒され、アンモニアを窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）とに完全燃焼処理される。
また、第１燃焼部２１内を酸化雰囲気にさせると、分解されたＮ分がＮＯｘとなるので、酸化雰囲気とならないように、第１燃焼部２１内では、空気比を１未満とした還元状態での燃焼としている。このため、空気比は、１未満、好適には例えば０．６〜０．９、さらに好しくは０．６〜０．８とするのが良い。なお、空気比をあまり低くしすぎると良好な反応性を保持することができないから、下限値は０．６程度である。
第１燃焼部２１内に導入するアンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び空気２５のガス導入位置は、特に限定されるものではない。
本ガス燃焼装置１０Ａでは、その前段部である第１燃焼部２１において、還元雰囲気の中、先ずＮＨ3オフガスとシアン化水素オフガスを窒素と水に完全燃焼処理を行う。ここで供給されるアンモニアは、アンモニアガスとして導入する。例えば、石炭ガス化ガスのシステムに用いる場合、排水中のアンモニアを除去するアンモニア除去部（後述の図６にて、符号１１１）にて回収されたアンモニア含有ガス１２は凝縮させずに、そのままガスの形態で第１燃焼部２１に導入する。また、アンモニア除去部でアンモニアフガスを除去した排水を処理する排水処理部（後述の図６にて、符号１１３）からのシアン化水素オフガスを、シアン化水素含有ガス１３として第１燃料部２１に導入する。
第１燃焼部２１で燃焼した第１燃焼ガス２１Ａは、そのまま後流の第２燃焼部２２に送られる。窒素酸化物還元部である第２燃焼部２２では、還元性雰囲気下、第１燃焼部２１から送られてくる第１燃焼ガス２１Ａ中の窒素酸化物を還元する。ここで、第１燃焼部２１でアンモニア(ＮＨ3)及びシアン化水素（ＨＣＮ）を燃焼処理する際、窒素酸化物（ＮＯｘ）が微量に発生するので、第２燃焼部２２内部を雰囲気下の還元性雰囲気にて、ＮＯｘをＮ2に還元して、第１燃焼ガス２１Ａ中に微量に含まれるＮＯｘを低減させる。
すなわち、第１燃焼ガス２１Ａが導入された第２燃焼部２２内では、還元性雰囲気としている。これは、第１燃焼部２１では高温燃焼を継続的に行わせるために、燃料１１を投入して追い焚きすることが必要であり酸化性雰囲気にならない程度で燃焼しているが、一部酸化された場合にはＮＯｘが微量に発生するので、第２燃焼部２２内を積極的に還元性雰囲気下とすることで、第１燃焼ガス２１Ａ中に含まれるＮＯｘを還元することによりＮ2としている。
この第２燃焼部２２での燃焼温度は、例えば１３００℃〜１６００℃であり、さらに好ましくは例えば１４００℃〜１５００℃である。また、第２燃焼部２２での空気比は１未満、好適には０．７〜０．９、さらに好しくは０．８〜０．９としている。
第２燃焼部２２に空気２５を追加して、第１燃焼部２１における空気比よりも空気比を大きくすることで、第１燃焼ガス２１Ａ中に存在する未燃ＮＨ3を燃焼させることとして、未燃ＮＨ3を限りなく小さくすることができる。
よって、第１燃焼部２１での空気比が例えば０．７〜０．８である場合には、第２燃焼部２２での空気比を例えば０．８〜０．９と調整するのが好ましい。または第１燃焼部２１での空気比が例えば０．８〜０．９である場合には、第２燃焼部２２での空気比を例えば０．８５〜０．９５と調整するのが好ましい。
ここで、第２燃焼部２２において、硫化水素含有ガス１４を導入しないこととしているのは、ＮＯｘの還元処理に徹するためである。
第２燃焼部２２でＮＯｘ濃度が低減した第２燃焼ガス２２Ａは、さらに後流の第３燃焼部２３に送られる。この第３燃焼部２３では、別途導入される硫化水素含有ガス１４を空気２５と共に導入して燃焼させる。
硫化水素ガスは、低温度域（８００℃以上）で処理可能なため、硫化水素ガス１４を酸化雰囲気下、水(Ｈ2Ｏ)と二酸化硫黄(ＳＯ2)とに燃焼処理する。
第３燃焼部２３は、通常８００℃〜９００℃程度として、硫化水素が通常自燃する温度としている。硫化水素は濃度が薄くても、一定以上の高温であれば容易に燃焼する物質であり、８００℃以上であれば自燃する。よって、第２燃焼部２２（窒素酸化物還元部）から送られてくる１０００℃以上の第２燃焼ガス２２Ａと混合することによって、それを熱源として燃焼する。
また、第３燃焼部２３における空気量は、第３燃焼部２３から排出する燃焼排ガス４１中の酸素濃度が０．８〜２．５容量％、好ましくは１．０〜２．０容量％となるように、空気２５の導入量を調整するのが好ましい。
ここで導入する硫化水素含有ガス１４は、ガス中の成分濃度が高く高カロリーであるため、燃焼にあたり燃料１１は通常不要である。但し、必要に応じて燃料１１を別途加えても良い。
本実施例によれば、連続した３つの燃焼部を有するガス燃焼装置において、第１燃焼部２１では、アンモニア含有ガス１２とシアン化水素含有ガス１３を還元燃焼雰囲気で燃焼処理するので、ＮＯｘがほとんど発生することなく、燃焼処理することができる。次に、第２燃焼部２２では、微量に発生したＮＯｘを還元処理させ、次いで第３燃焼部２３では、硫化水素含有ガス１４を導入して酸化雰囲気下燃焼処理する。これにより単一のガス燃焼処理装置１０Ａで全てのガスを効率よく処理することができる。
次に、本実施例では、図２を用いて、第２燃焼部２２にも硫化水素含有ガス１４を導入させて燃焼処理する態様について説明する。なお、実施例１のガス燃焼処理装置と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。図１のガス燃焼処理装置１０Ａにおいては、第２燃焼部２２には硫化水素含有ガス１４を導入せずに、ＮＯｘの還元処理を優先していたが、本実施例では第２燃焼部２２にも硫化水素含有ガス１４を導入して燃焼処理を行うようにしてもよい。
図２は、本発明の実施例２に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図２に示すガス燃焼処理装置１０Ｂでは、硫化水素含有ガス１４を導入するラインを分岐させ、第２燃焼部２２と第３燃焼部２３とに硫化水素含有ガス１４を導入している。この際における第１燃焼部２１から第２燃焼部２２へ流下する第１燃焼ガス２１Ａ中の過剰酸素の量は、通常約０．１〜３モル％の範囲、より具体的には約０．５〜１モル％程度にて制御することが好ましい。これによって、第２燃焼部２２を還元性雰囲気へ変換するための硫化水素含有ガス１４の投入量制御が容易になる。
第２燃焼部２１と第３燃焼部２３への硫化水素含有ガス１４の投入割合比は、処理すべきガスの性状・含有量等によっても異なるので任意に定められ特に限定されるものではない。例えば石炭ガス化ガスのガス精製システムでの硫化水素ガス処理の場合においては、通常、第２燃焼部２２に５〜２０容量％、第３燃焼部２３に８０〜９５容量％を導入する態様が好適である。なお、硫化水素の燃焼処理の際、第２燃焼部２２への燃料１１の投入は不要である。これは、第２燃焼部２２での燃焼温度は、例えば１３００℃〜１６００℃であるため、導入される硫化水素は自燃するからである。
なお、第２燃焼部２２での燃焼温度は、例えば１３００℃〜１６００℃であり、さらに好ましくは例えば１４００℃〜１５００℃である。また、第２燃焼部２２での空気比は１未満、好適には０．７〜０．９、さらに好しくは０．８〜０．９としている。
また、第３燃焼部２３は、通常８００℃〜１３００℃であり、さらに好ましくは例えば９００℃〜１１００℃である。また、第３燃焼部２３における空気量は、第３燃焼部２３から排出する燃焼排ガス４１中の酸素濃度が０．８〜２．５容量％、好ましくは１．０〜２．０容量％となるように、空気２５の導入量を調整するのが好ましい。
本実施例によれば、第２燃焼部２２においても、硫化水素含有ガス１４を導入するが、第１燃焼部２１で発生するＮＯｘが少ない場合には、ＮＯｘの還元処理と共に少量の硫化水素を燃焼させ、第３燃焼部２３において処理する硫化水素含有ガス１４の導入量を減らして酸化雰囲気下での燃焼処理を効率的に行うことができる。これにより単一のガス燃焼処理装置１０Ａで全てのガスを効率よく処理することができる。
次に、本実施例では、図３を用いて、第１燃焼部２１に供給する燃料の供給する他の態様について説明する。なお、実施例１のガス燃焼処理装置と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。実施例１における第１燃焼部２１へ供給する燃料１１は、図１に示すように、燃料導入部として１本のノズル２０を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数としてもよい。
図３は、本発明の実施例３に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図３に示すように、第１燃焼部２１に導入する燃料導入ラインを３本としている。例えば、燃料導入部の中央のノズル２０ａをメインノズルとした場合、その両側にサブノズル２０ｂ、２０ｃを配置させ、サブノズル２０ｂ、２０ｃへの燃料の供給比率を変化させている。変化の比率としては、例えばメインノズル２０ａに供給する燃料を全体の供給量の７割とする場合、サブノズル２０ｂは燃料比率２割とし、サブノズル２０ｃは燃料比率１割とする。これにより、燃焼状態の組合せの多様化を図ることができる。例えば燃料１１の供給量が少ないときには、メインノズル２０ａのみに燃料を供給する。又はメインノズル２０ａとサブノズル２０ｂ又はサブノズル２０ｃとの組み合わせとする。これにより、プラント起動時、停止時等においての微調整が可能となる。なお、燃料比率の割合は適宜変更することができる。
これにより、図１のガス燃焼処理装置１０Ａのように、１本のノズルによる燃焼のような過燃焼（１５００℃以上）となるのを抑制できる。
また、バーナが１つのときよりも、燃料１１の供給量の調整以外の燃焼の微調整が可能となる。これにより、処理すべきガス量に対し、最適な燃焼温度となるように調節することができる。
本実施例によれば、燃焼用バーナの燃料供給点であるノズルを複数持つことで、処理すべきガス量に対し、燃焼温度を調節できる。燃焼温度を管理することで、第１燃焼部２１におけるＮＯxの発生と、第３燃焼部２３におけるＳＯxの発生とを抑制できる。
次に、本実施例では、第１〜第３燃焼部２１〜２３に導入する酸素２５の供給する他の態様について説明する。なお、実施例１のガス燃焼装置と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。ここで、本実施例では、第１〜第３燃焼部２１〜２３へ供給する空気２５の調整は、第３燃焼部２３の出口側から排出する燃焼排ガス４１中の酸素濃度を酸素濃度計により管理しながら、空気量を各々調整している。
図４は、本発明の実施例４に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図４に示すように、第３燃焼部２３から排出する燃焼排ガス４１の排出ラインに酸素濃度計４３を設置し、燃焼灰ガス４１の酸素濃度を計測している。そして、第１燃焼部２１及び第２燃焼部２２に投入したオフガス（アンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３）量と空気量とから、第３燃焼部２３の出口での燃焼排ガス４１中の酸素濃度が目標値となるよう、演算処理部（図示省略）で第３燃焼部２３に必要な空気量を算出している。そしてその算出した空気量となるように、制御装置（図示省略）の指令により第３燃焼部２３に空気２５を導入することで酸素濃度を適正に管理しつつ硫化水素含有ガス１４の燃焼処理を行うことができる。
本実施例によれば、酸素濃度計４３を設置することで、燃焼排ガス４１中の酸素濃度を管理しながら、各燃焼部２１〜２３において、導入するアンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び硫化水素含有ガス１４の燃焼処理を確実に処理することができる。
なお、本発明のガス燃焼処理装置は、９００℃付近のガスが燃焼排ガス４１として排気されるので、燃焼炉の後段に廃熱回収ボイラー（ＷＨＢ）４２などを設置することにより、熱回収を行うことができる。硫化水素（Ｈ2Ｓ）の燃焼に伴って発生するＳＯ3の発生量は蓄熱式燃焼炉に比べて直燃式燃焼炉の方が高い。煤塵となるＳＯ3は後流の排煙脱硫装置（図示省略）では十分に除去できず、直燃式とする場合、燃焼炉の後流にＳＯ3を除去できるような設備が必要である。具体的には、直燃式燃焼炉のあとの排ガスは廃熱回収ボイラー（ＷＨＢ）４２にて約３００℃まで熱回収され、湿潤冷却塔（図示省略）にてＳＯ3と水とを接触させて硫酸として回収する。なお、ＳＯ3は水にほぼ１００％溶ける。この湿潤冷却塔（図示省略）では硫酸ミストが発生するため、硫酸ミストも後流の排煙脱硫装置（図示省略）で十分には除去できないので、湿潤冷却塔（図示省略）の後流に湿式の電気集塵機（ＥＰ）（図示省略）を設けて硫酸ミストを電気集塵する。
上記のような本発明のガス燃焼処理装置を用いれば、アンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び硫化水素含有ガス１４を単一の燃焼処理装置で、極めて効率的に燃焼処理することができ、その構造は本実施の形態によって限定されるものではないが、より具体的には、例えば図５に示すような装置構造を有する態様が一例として挙げられる。なお、実施例１のガス燃焼装置と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
図５は、本発明の実施例５に係るガス燃焼処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図５に示すように、第１燃焼部２１と第２燃焼部２１との間には、狭部（絞り部）３１が形成されている。この狭部（絞り部）３１は、ガスが流通・混合しやすいような状態にさせている。また、第３燃焼部２３の入口側には、仕切部３２が配設されている。この仕切部３２は、高温セラミックス材料等からなり、輻射遮蔽目的の多孔板等の輻射遮蔽物であり、第２燃焼部（窒素酸化物還元部）２２と第３燃焼部２３の間では温度差を生じさせている。
本実施例の装置構造とすることで、第２燃焼部２２に導入する第１燃焼ガス２１Ａの流通及び混合が良好となる。また、第２燃焼部２２と第３燃焼部２３との燃焼温度に差をもたせているので、仕切部３２を設置することでその温度差を確保するようにしている。
このようなプロセスにすれば非常に環境負荷が低くなる。本発明で対象とする処理ガスは特に限定されるものではなく、アンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び硫化水素含有ガス１４を含むガスが広く処理対象となり、具体的には、例えばアンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び硫化水素含有ガス１４を多く含む石炭ガス化ガスが挙げられる。
次に、本発明のガス燃焼処理装置１０Ａ〜１０Ｄは、石炭をガス化して発電燃料として使用するシステムにおいて、システムの一部として、アミンによる硫化水素除去工程の後段にて、石炭ガス化ガス湿式精製オフガス燃焼炉として用いることができる。上記のような本発明の処理装置を用いれば、このようなアンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガスを同時に処理すべきシステムにおいては、極めて効率的にそれぞれのオフガス処理が促進できる。具体的には、上記した燃焼装置を、図６に示すような精製システムの燃焼工程に好適に用いることができる。
まず、本実施例にかかる燃焼装置が好適に実施されるガス精製システムの一例について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施例６に係るガス燃焼処理装置が好適に用いられるガス精製システムの一例を模式的に示す図である。ガス精製システム１００は、石炭をガス化して発電燃料とする石炭ガス化発電設備に併設されている。図６に示すように、例えばガス精製システム１００は、燃料と酸化剤とで生成ガス１０１を生成するガス化炉を備えるガス化発電設備（図示省略）と、ガス化炉で発生する生成ガス１０１中の硫化カルボニル（ＣＯＳ）を硫化水素（Ｈ2Ｓ）に変換するＣＯＳ変換部１０３と、ＣＯＳ変換部１０３の後流側に設けられ、生成ガス１０１を洗浄する水洗部１０４と、水洗部１０４の後流側に設けられ、生成ガス１０１中の硫化水素を除去するＨ2Ｓ除去塔１０６と、水洗部１０４からの排水１０５中のアンモニアを除去するアンモニア除去部１１１と、アンモニアが除去された排水１１２を処理する排水処理部１１３と、を備えている。なお、符号Ｌ1〜Ｌ9はガスライン、Ｌ11〜Ｌ12は排水ラインを図示する。
図示省略のガス化炉にて発生する生成ガス１０１は、ガスラインＬ1に介装された熱交換器１０２を介して冷却されてＣＯＳ変換部１０３にてガス中のＣＯＳ（硫化カルボニル:carbonyl sulfide）がＨ２Ｓに転換された後、熱交換器１０２を介して冷却されて、ガスラインＬ2に介装された水洗部１０４にてガス中のアンモニアの殆どが排水１０５中に取り込まれる。そして、アンモニア（ＮＨ2）が除去されて洗浄処理された生成ガス１０１は、ガスラインＬ3によりＨ２Ｓ除去搭１０６に送られ、Ｈ２Ｓが除去される。Ｈ２Ｓ除去搭１０６では、吸収液により洗浄処理された生成ガス１０１中のＨ２Ｓ、ＣＯＳ等の硫黄化合物がガスタービン（ＧＴ）の許容濃度以下まで除去される構成となっている。
前記Ｈ２Ｓ除去塔１０６で硫黄化合物を吸収した吸収液は吸収再生搭（図示省略）に送られ、加熱することにより吸収しているＨ２Ｓを脱離し再生している。Ｈ２Ｓを除去した生成ガス１０１は、ガスラインＬ4に介装された各熱交換器（例えばＧＧＨ）１０２、１０２を介して昇温されてガスタービン（ＧＴ）に供給される。そして、Ｈ2Ｓを含有する硫化水素含有ガス１４は、ガス燃焼装置１０Ａ（１０Ｂ〜１０Ｄ）に送給されて燃焼処理が施された後、排煙ガス中の硫黄酸化物を処理する脱硫装置１０９にて脱硫されて煙突１１０より系外へ排出される。一方、前記水洗部１０４により排水に取り込まれたＮＨ３は、排水ラインＬ11によりアンモニア除去部１１１に導かれ、該アンモニア除去部１１１にて気液分離された排水１１２は、排水ラインＬ12により排水処理部１１３に送られる。そしてＮＨ３を含有するアンモニア除去部１１１からのオフガスであるアンモニア含有ガス１２、排水処理部１１３からのオフガスであるシアン化水素含有ガス１３、Ｈ２Ｓ除去搭１０６からの硫化水素を含むガス１４は、ガスラインＬ5、Ｌ8，Ｌ9によりガス燃焼装置１０Ａ（１０Ｂ〜１０Ｄ）に送給される。
このように、ガス燃焼処理装置１０Ａ（１０Ｂ〜１０Ｄ）においては、アンモニア含有ガス１２としては、水洗工程で分離される排水１０５をストリッパ処理したアンモニアガスを用いる。これによって、還元剤としてのアンモニアを、別途外部からガス燃焼装置１０Ａ（１０Ｂ〜１０Ｄ）へ補給する必要がなくなる。しかもアンモニアを廃棄処理する必要もなくなり、１００％アンモニアを製造するための高温高圧が必要とされる大型装置等は不要となるので、処理システムが小型化・簡素化する。なお、図４で水洗部１０４からＨ２Ｓ除去搭１０６に流れるガスラインＬ3の生成ガス１０１中にはアンモニアはほとんどなく、全てが排水中に取り込まれている。例えば水洗部１０４の前段の生成ガス１０１に、例えば１０００ｐｐｍ程度のアンモニアが含有する場合、水洗部１０４の後段の生成ガスでは１０ｐｐｍ以下に減少する。また、ＣＯＳ変換部１０３（生成ガス１０１中のＣＯＳをＨ2Ｓに転換する工程）の配置は特に限定されるものではないが、例えば図４のように水洗部１０４の前段に設けられている態様が挙げられる。
本発明に係るガス燃焼処理装置及びガス燃焼処理方法によれば、アンモニア含有ガス１２、シアン化水素含有ガス１３及び硫化水素含有ガス１４のオフガスを単一の系列で燃焼処理が行えるので、それぞれに処理する必要がなくなり処理システムが簡素化する。
排水処理部１１３においてオフガスとして発生するシアン化水素含有ガス１３の処理も同様にＮ2に還元処理することができ、またＮＯｘが発生することがなく、完全に無害化処理できる。さらに、ＮＨ3オフガスを燃焼することにより、アンモニア水の廃棄処理費が不要となるなどランニングコストが低減する。
１０Ａ、１０Ｂ ガス燃焼処理装置
１１ 燃料
１２ アンモニア含有ガス
１３ シアン化水素含有ガス
１４ 硫化水素含有ガス
２１ 第１燃焼部
２１Ａ 第１燃焼ガス
２２ 第２燃焼部
２２Ａ 第２燃焼ガス
２３ 第３燃焼部
２５ 空気
Ｌ1〜Ｌ8 ガスライン
Ｌ11〜Ｌ12 排水ライン
１００ ガス精製システム
１０１ 生成ガス
１０２ 熱交換器
１０３ ＣＯＳ変換部
１０４ 水洗部
１０５ 排水
１０６ Ｈ２Ｓ除去搭
ＧＴ ガスタービン
１０９ 脱硫装置
１１０ 煙突
１１１ アンモニア除去部
１１２ 排水
１１３ 排水処理部

Claims (8)

  1. アンモニア含有ガス、シアン化水素含有ガス及び硫化水素含有ガスを燃焼処理するガス燃焼装置であって、
    燃料とアンモニア含有ガスとシアン化水素含有ガスと空気とを導入し、空気比１未満で還元燃焼する第１燃焼部と、
    前記第１燃焼部の後流に備えられ、還元性雰囲気下、該第１燃焼部から送られてくる第１燃焼ガス中の窒素酸化物を還元燃焼する第２燃焼部と、
    該第２燃焼部の後流に備えられ、該第２燃焼部から送られてくる第２燃焼ガスに、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して燃焼させる、第３燃焼部と、を具備することを特徴とするガス燃焼処理装置。
  2. 請求項１において、
    第２燃焼部に、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して還元燃焼させることを特徴とするガス燃焼処理装置。
  3. 請求項１又は２において、
    第２燃焼部の空気比は、第１燃焼部の空気比よりも大きいことを特徴とするガス燃焼処理装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
    前記第１燃焼部に燃料を導入する燃料導入部を複数とすることを特徴とするガス燃焼処理装置。
  5. アンモニア含有ガス、シアン化水素含有ガス及び硫化水素含有ガスを燃焼処理するガス燃焼方法であって、
    燃料とアンモニア含有ガスとシアン化水素含有ガスと空気とを導入し、空気比１未満で還元燃焼する第１燃焼工程と、
    前記第１燃焼工程の後流に備えられ、還元性雰囲気下、該第１燃焼工程から送られてくる第１燃焼ガス中の窒素酸化物を還元燃焼する第２燃焼工程と、
    該第２燃焼工程の後流に備えられ、該第２燃焼工程から送られてくる第２燃焼ガスに、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して燃焼させる、第３燃焼工程と、を有することを特徴とするガス燃焼処理方法。
  6. 請求項５において、
    第２燃焼工程に、硫化水素含有ガスを空気と共に導入して還元燃焼させることを特徴とするガス燃焼処理方法。
  7. 請求項５又は６において、
    第２燃焼工程の空気比は、第１燃焼工程の空気比よりも大きいことを特徴とするガス燃焼処理方法。
  8. 燃料と酸化剤とで生成ガスを生成するガス化炉を備えるガス化発電設備と、
    前記ガス化炉で発生する生成ガス中の硫化カルボニル（ＣＯＳ）を硫化水素に変換するＣＯＳ変換部と、
    前記ＣＯＳ変換部の後流側に設けられ、前記生成ガスを洗浄する水洗部と、
    前記水洗部の後流側に設けられ、生成ガス中の硫化水素を除去する硫化水素除去塔と、
    前記水洗部からの排水中のアンモニアを除去するアンモニア除去部と、
    アンモニアが除去された排水を処理する排水処理部と、
    前記硫化水素除去塔からの硫化水素を含むガスと、前記アンモニア除去部からのアンモニアを含むガスと、前記排水処理部からのシアン化水素を含むガスとを燃料処理する請求項１乃至４のいずれか一つのガス燃焼処理装置と、を具備することを特徴とするガス精製システム。
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