JPH10141649A - 排煙処理設備における排ガス再加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラから排出されて熱回収器へ導入される
排ガスの温度が低い場合にも、熱回収器出口における排
ガスの極端な温度低下を防止し、又再加熱器へ導入され
る熱媒の極端な温度の低下を防止する。 【解決手段】 排ガス２により熱媒５を加熱して排ガス
２の熱を回収する熱回収器３内の伝熱管群６を高温側３
ａ側の伝熱管群６ａと低温側３ｂ側の伝熱管群６ｂに分
け、両伝熱管群６ａ，６ｂ間に熱媒ヒータ１６を設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排煙処理設備におけ
る排ガス再加熱装置に関し、詳しくは簡単な設備でしか
も少い流量の熱媒により熱回収器出口における排ガス温
度の極端な低下を防止し、以て熱回収器へ導入される排
ガスの温度が所定の温度よりも低い場合であっても熱回
収器出口における排ガスの温度を所定の温度以上に保持
すると共に再加熱器から送出される熱媒の温度を所定の
温度以上に保持し得るようにした排煙処理設備における
排ガス再加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラからの排ガス中には、大気汚染の
もととなる二酸化硫黄（ＳＯ₂）、三酸化硫黄（ＳＯ₃）
等の、硫黄分が含まれているため、該排ガスを大気中へ
排出する際には排煙脱硫装置により排ガス中の硫黄分を
除去する必要がある。

【０００３】ところが、排煙脱硫装置では排ガスに吸収
液を散布するため、該装置により処理された排ガスは水
蒸気飽和の状態にあり、しかも排ガス中には、微量の二
酸化硫黄等の腐食成分が残存しているため、排ガスによ
る鋼性煙突の腐食及び白煙発生の虞れがある。

【０００４】そこで、従来から鋼製煙突の腐食防止及び
白煙防止のために、排煙脱硫装置出口からの排ガスは排
ガス再加熱装置により加熱、昇温され、水蒸気不飽和の
状態にしたうえ煙突から外気放散されている。

【０００５】而して、斯かる排ガス再加熱装置の基本的
なものの一例は図３に示され、図中、１はボイラからの
排ガス２の硫黄分を除去するための排煙脱硫装置、３は
排煙脱硫装置１の排ガス流れ方向Ｄ上流側に設置されて
未処理の排ガス２から熱を回収するためのノンリークガ
スガスヒータ式の熱回収器、４は排煙脱硫装置１の排ガ
ス流れ方向Ｄ下流側に設置されて処理された排ガス２を
再加熱するためのノンリークガスガスヒータ式の再加熱
器である。

【０００６】熱回収器３は内部に処理前の排ガス２に対
して対向流となるよう熱媒５が流れる伝熱管群６を備
え、再加熱器４は処理後の排ガス２に対して対向流とな
るよう熱媒５が流れる伝熱管群７を備えている。

【０００７】伝熱管群６，７の下端同士は熱媒５が伝熱
管群７から伝熱管群６へ流れるよう、中途部に熱媒循環
ポンプ８を有する管路９により接続され、伝熱管群６，
７の上端同士は、熱媒５が伝熱管群６から伝熱管群７へ
流れるよう、管路１０により接続されている。

【０００８】なお、熱回収器３へ導入される排ガス２の
温度は伝熱管群６内を流通する熱媒５よりも温度が高
く、再加熱器４へ導入される排ガス２の温度は伝熱管群
７内を流通する熱媒５よりも温度が低い。

【０００９】上方から熱回収器３へ導入されたボイラか
らの未処理の排ガス２は、熱回収器３を下降しつつ、伝
熱管群６内を下方から上方へ向い流通している熱媒５を
加熱し、所定の温度まで温度が下降した状態で排煙脱硫
装置１へ送給され、排煙脱硫装置１で脱硫された処理後
の排ガス２は下方から再加熱器４内へ導入される。

【００１０】一方、熱媒循環ポンプ８により管路９を通
って熱回収器３の伝熱管群６へ導入された熱媒５は上述
のごとく熱回収器３を下降する排ガス２により加熱され
て排ガス２の熱を回収し、管路１０を通って再加熱器４
の伝熱管群７へ導入され、伝熱管群７を下方へ向けて流
れつつ、再加熱器４内を上昇して来る排ガス２を再加熱
し、再び熱媒循環ポンプ８により、熱回収器３の伝熱管
群６へ循環する。

【００１１】再加熱器４で再加熱された排ガス２は、再
加熱器４から送出され、煙突を通って大気中へ放散され
る。

【００１２】排ガス２が排煙脱硫装置１で脱硫される際
には排ガス２には吸収液が散布されるため、排煙脱硫装
置１から送出される排ガス２の温度は約５０℃程度まで
下降すると共に水蒸気飽和の状態になっているが、再加
熱器４で所定の温度まで加熱、昇温されて水蒸気不飽和
の状態となるため、煙突を通る排ガス２中の腐食成分が
凝縮して煙突内に付着することがなく、従って鋼製煙突
の腐食を防止することができ、又煙突から排出された排
ガス２中の水分も凝縮しないため白煙が生じることもな
い。

【００１３】熱回収器３へ導入されるボイラからの排ガ
ス２の温度が所定値を保持している場合には、上述の装
置により鋼製煙突の腐食防止、白煙発生防止を何等支障
なく行うことができる。

【００１４】ところが、何等かの原因により、熱回収器
３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度よりも下降
した場合には、熱回収器３の出口１７における排ガス２
の温度が低下すると共に熱回収器３での排ガス２から熱
媒５への熱伝達量は低下し、その結果熱回収器３から送
出される熱媒５の温度も所定の温度より低下し、又、排
煙脱硫装置１から送出されて再加熱器４へ送給される排
ガス２の温度も、所定の値よりも低くなる。従って、再
加熱器４で排ガス２の再加熱を行っても十分に排ガス２
を昇温することができず、このため、場合によっては鋼
製煙突の腐食が生じたり白煙が発生することがあり、更
には熱回収器から送出される熱媒の温度も所定値以下と
なって場合によっては熱回収器に腐食が生じることもあ
る。

【００１５】そこで、斯かる弊害を防止するために、熱
媒５を循環させる管路９又は１０に例えば熱媒ヒータを
設けることが従来から行われており、その例としては図
４、５に示すごとき装置がある。

【００１６】なお、図４、５に示す排ガス再加熱装置の
基本的構成は図３に示す排ガス再加熱装置の構成と近似
しているため、以下の説明では同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。

【００１７】而して、図４に示す排ガス再加熱装置にお
いては、管路１０の中途部に例えば蒸気により加熱する
方式の熱媒ヒータ１１を設けると共に、管路９の熱媒循
環ポンプ８設置位置よりも熱回収器３側の部分と管路１
０の熱媒ヒータ１１設置位置よりも熱回収器３側の部分
を、中途部に流量制御弁１２を有するバイパス管路１３
により接続している。

【００１８】斯かる排ガス再加熱装置では、熱回収器３
へ導入される排ガス２の温度が所定の温度の場合は、流
量制御弁１２は全閉とし、熱媒ヒータ１１には加熱蒸気
を供給せずに図３の場合と同様にして運転を行う。

【００１９】又、熱回収器３へ導入される排ガス２の温
度が所定の温度よりも低い場合には、排ガス２の温度に
対応して流量制御弁１２を開き、熱媒ヒータ１１に加熱
蒸気を供給して運転を行う。

【００２０】而して、この場合熱媒循環ポンプ８から吐
出された熱媒５のうち一部の熱媒５は管路９からバイパ
ス管路１３へ送給され、残りの熱媒５は管路９から熱回
収器３の伝熱管群６へ送給される。

【００２１】従って、伝熱管群６へ導入される熱媒５の
流量は、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定
の温度の場合よりも少く、このため伝熱管群６を流れる
熱媒５の収熱量が減少する。このため、熱回収器３の出
口１７における排ガス２の温度の低下は少く、所定の値
を保持できるため、排煙脱硫装置１で処理されて再加熱
器４へ導入される排ガス２の温度も所定の値となる。

【００２２】更に、熱回収器３で熱を回収した熱媒５と
バイパス管路１３からの熱媒５とは、管路１０において
合流し、熱媒ヒータ１１で所定の温度まで加熱されたう
え再加熱器４の伝熱管群７へ導入され、伝熱管群７を通
って下降しつつ排ガス２を再加熱し、所定の温度まで昇
温させる。

【００２３】このため、再加熱器４から送出された排ガ
ス２が煙突から外気放散される際に鋼製煙突を腐食させ
たり外気へ放散された排ガス２が白煙となることもな
い。

【００２４】図５に示す排ガス再加熱装置においては、
管路９の熱媒循環ポンプ８よりも熱回収器３側に熱媒ヒ
ータ１４を設けている。

【００２５】斯かる排ガス再加熱装置では、熱回収器３
へ導入される排ガス２の温度が所定の温度の場合は、熱
媒ヒータ１４には加熱蒸気を供給せずに、図４の場合と
同様にして運転を行う。

【００２６】又、熱回収器３へ導入される排ガス２の温
度が所定の温度よりも低い場合には、熱媒ヒータ１４に
加熱蒸気を供給して運転を行う。

【００２７】而して、この場合、熱媒循環ポンプ８から
吐出された熱媒５は熱媒ヒータ１４により加熱されて所
定の温度まで上昇したうえ熱回収器３の伝熱管群６へ送
給される。従って、熱回収器３内を下降する排ガス２の
温度と伝熱管群６内を流れる熱媒５の温度の差は少く
て、熱媒５の収熱量が減少する。その結果、熱回収器３
の出口１７における排ガス２の温度の低下は少く、所定
の温度を保持できるため、排煙脱硫装置１で処理されて
再加熱器４へ導入される排ガス２の温度も所定の値とな
る。

【００２８】しかし、熱回収器３での熱媒５の収熱量は
少く、再加熱器４へ導入される熱媒５の温度は低いた
め、再加熱器４から送出される排ガス２の温度は所定値
まで上昇せず、再加熱器４から送出される熱媒５の温度
も所定の温度より低下してしまう。

【００２９】これを防止するために熱媒５の循環量を図
３の場合の循環量の約１．６倍に増加し、再加熱器４で
の熱媒５の温度低下を抑制すると共に更に熱媒ヒータ１
４の加熱量を増加することにより、再加熱器４へ送給さ
れた排ガス２は、管路１０から伝熱管群７へ導入された
熱媒５により加熱され、所定の温度まで昇温する。

【００３０】従って、再加熱器４から送出された排ガス
２が煙突から外気放散される際に鋼製煙突を腐食させた
り外気へ放散された排ガス２が白煙となることもない。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す排ガス再加
熱装置の場合は、熱回収器３の出口１７での排ガス２の
温度低下を防止するために、熱媒５の一部をバイパスさ
せるようにしているため制御が繁雑であり、又流量制御
弁１２を有するバイパス管路１３が必要となるため、装
置が複雑且つ大掛かりとなるという問題がある。

【００３２】又、図５に示す排ガス再加熱装置の場合は
熱バランス等の条件から、例えば図３に示す排ガス再加
熱装置の熱媒循環量に比較して約１．６倍の熱媒循環量
が必要となり、従って装置が大型化するという問題があ
る。

【００３３】本発明は上述の実情に鑑み、熱回収器へ導
入される排ガスの温度が低下したような場合にも、容易
に熱回収器出口での排ガスの温度の低下を防止すると共
に再加熱器から送出される熱媒の温度を所定の温度に保
持することができ、しかも小型でシンプルな排煙処理設
備における排ガス再加熱装置を提供することを目的とし
てなしたものである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱媒の流通す
る第１の伝熱管群が収納され且つボイラからの排ガスに
より第１の伝熱管群を流通する熱媒を加熱し、熱媒を加
熱した排ガスを排煙脱硫装置へ送給するようにした熱回
収器と、熱媒の流通する第２の伝熱管群が収納され且つ
排煙脱硫装置からの排ガスを第２の伝熱管群を流通する
熱媒により再加熱し得るようにした再加熱器と、前記第
１、第２の伝熱管群の間に熱媒を循環させる手段を備え
た排煙処理設備における排ガス再加熱装置であって、前
記第１の伝熱管群を排ガス流れ方向上流側の伝熱管群と
排ガス流れ方向下流側の伝熱管群に分け、分けられた両
伝熱管群の間に熱媒ヒータを設置したものである。

【００３５】熱回収器へ導入されたボイラからの排ガス
は、伝熱管群内を流通する熱媒を加熱し、所定の温度ま
で温度が低下した状態で排煙脱硫装置へ送給され、排煙
脱硫装置で脱硫された排ガスは更に温度が低下した状態
で再加熱器へ送給され、再加熱器において、伝熱管群内
を流通する熱媒により加熱されて所定の温度まで昇温
し、再加熱器外へ送出される。

【００３６】又熱回収器から再加熱器へ送給された熱媒
は再加熱器で排ガスを加熱して放熱し、所定の温度まで
温度が低下した状態で熱媒循環ポンプへ導入される。

【００３７】熱回収器の排ガス流れ方向下流側の伝熱管
群へ導入された熱媒は排ガスにより加熱され、次いで熱
媒ヒータにより更に加熱され、続いて排ガス流れ方向上
流側の伝熱管群へ導入されて加熱され、しかる後再加熱
器の伝熱管群へ送給され、排ガスの再加熱に供される。

【００３８】熱媒は熱媒ヒータで加熱された後熱回収器
の排ガス流れ方向上流側の伝熱管群へ送給される。従っ
て、熱回収器の排ガス流れ方向上流側においては、排ガ
スの温度と熱媒の温度の差は僅かであり、熱媒の収熱量
は少い。その結果、熱回収器内の排ガス流れ方向上流側
での排ガスの温度低下は少く、延いては排ガス流れ方向
下流側の伝熱管群を流通する熱媒を加熱した後の熱回収
器出口における排ガスの温度も極端に低下することはな
い。このため、熱回収器出口での排ガスは所定の温度を
保持することができる。

【００３９】又、その結果、再加熱器入口での排ガスの
温度を所定の温度に保持でき、しかも熱媒ヒータにより
加熱された熱媒により排ガスの再加熱を行うことができ
て再加熱器から送出される熱媒の温度を所定の温度に維
持できるため、熱回収器へ導入される排ガスの温度が所
定の値よりも低い場合であっても、排ガスは再加熱器で
十分に昇温し、その結果、排ガスが煙突から外気放散さ
れる際に鋼製煙突を腐食させたり、或いは外気放散され
た排ガスにより白煙が生じることもなく、又再加熱器か
ら送出される熱媒温度を所定の値に維持できるため、再
加熱器の腐食が生じることもない。

【００４０】更に、バイパス管路が不要となるため装置
が小型且つシンプルとなり、更に再加熱器から熱回収器
へ熱媒を送給するラインに熱媒ヒータを設置する場合よ
りも熱媒の流量を約４割減少させることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。

【００４２】図１は本発明の実施の形態の一例で図中、
図３に示すものと同一のものには同一の符号を付し、説
明を省略するものとする。

【００４３】而して、本実施の形態例においては、熱回
収器３に収納される伝熱管群６は、排ガス２入口側にお
ける高温側３ａの伝熱管群６ａと排ガス２出口１７側に
おける低温側３ｂの伝熱管群６ｂとに分けられ、分けら
れた伝熱管群６ｂの上端と伝熱管群６ａの下端を接続す
る管路１５の中途部には熱媒ヒータ１６が設置されてい
る。

【００４４】又、伝熱管群６ｂの下端には管路９が接続
され、伝熱管群６ａの上端には管路１０が接続されてい
る。

【００４５】次に本発明の実施の形態の作用について説
明する。

【００４６】熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が
所定の温度の場合は、熱媒ヒータ１６には加熱蒸気を供
給せずに図３の場合と同様にして運転を行う。この場
合、熱回収器３の低温側３ｂの伝熱管群６ｂへ導入され
た熱媒５は管路１５を通り、熱媒ヒータ１６で加熱され
ることなく高温側３ａの伝熱管群６ａへ導入される。

【００４７】又、熱回収器３へ導入される排ガス２の温
度が所定の温度よりも低い場合には、熱媒ヒータ１６に
加熱蒸気を供給して運転を行う。

【００４８】而して、この場合には、熱回収器３へ導入
された排ガス２は伝熱管群６ａ，６ｂを流通する熱媒５
を加熱しつつ下降し、熱回収器３から送出されて排煙脱
硫装置１へ送給される。

【００４９】一方、管路９から伝熱管群６ｂへ導入され
た熱媒５は排ガス２により加熱され、次いで伝熱管群６
ｂから管路１５を介して熱媒ヒータ１６へ導入されて加
熱され、更に熱媒ヒータ１６から伝熱管群６ａへ導入さ
れて排ガス２により加熱され、管路１０へ送出される。

【００５０】伝熱管群６ａへ導入される熱媒５は熱媒ヒ
ータ１６により加熱されているため、熱回収器３へ導入
された排ガス２と熱媒５の温度差は少く、伝熱管群６ａ
では、熱媒５の収熱量は少い。従って、熱回収器３の高
温側３ａにおける排ガス２の温度低下は少く、排ガス２
は所定の温度で熱回収器３の低温側３ｂへ送給されるた
め、伝熱管群６ｂを流れる熱媒５を加熱した後の熱回収
器３出口１７における排ガス２の温度も所定の温度に保
持され、熱回収器３出口１７での排ガス２の温度の極端
な温度低下を防止することができる。

【００５１】その結果、熱回収器３から送出されて排煙
脱硫装置１で処理され、再加熱器４へ導入される排ガス
２も所定の温度に保持されている。

【００５２】又、熱回収器３の高温側３ａにおいては、
伝熱管群６ａを流れる熱媒５の収熱量は僅か若しくはほ
とんどないが、熱媒５は熱媒ヒータ１６で加熱されてい
るため管路１０を通って再加熱器４の伝熱管群７へ送給
される熱媒５は所定の温度を保持しており、更に熱回収
器３から送出される熱媒５の温度も所定の値を維持して
いる。

【００５３】更に、再加熱器４内を上昇する排ガス２は
熱媒５により所定の温度まで昇温されて再加熱器４から
送出され、煙突を通って外気へ放散される。

【００５４】前述のごとく、熱回収器３へ導入される排
ガス２の温度が所定の温度よりも低い場合でも、煙突か
ら外気放散される排ガス２は所定の温度まで昇温させる
ことができるため、容易に鋼製煙突の腐食や白煙の発生
を防止することができる。

【００５５】又、熱媒ヒータ１６により熱媒５を加熱す
ることにより、再加熱器４の排ガス２入口側での熱媒５
の温度や熱回収器３の排ガス２出口１７側の排ガス２の
温度も所定の温度に保持することができるため、再加熱
器４の排ガス２入口側及び熱回収器３の排ガス２出口１
７側に腐食が生じることを防止できる。

【００５６】又、伝熱管群６を伝熱管群６ａ，６ｂに分
け、その間に熱媒ヒータ１６を設置するだけであるため
装置がシンプルとなり、小型化が可能であるうえ熱媒循
環量を図３の場合と略同一にすることができる。

【００５７】図１に示す装置の温度分布線図は図２のグ
ラフに示されており、図中、ＴＧ１は熱回収器３入口に
おける排ガス２の温度、ＴＧ１ａは熱回収器３の高温側
３ａと低温側３ｂの境界部における排ガス２の温度、Ｔ
Ｇ２は熱回収器３出口１７における排ガス２の温度、Ｔ
Ｇ３は再加熱器４入口における排ガス２の温度、ＴＧ４
は再加熱器４出口における排ガス２の温度である。

【００５８】又、ＴＭ１は熱回収器３の伝熱管群６ａ入
口及び再加熱器４の伝熱管群７出口における熱媒５の温
度、ＴＭ１ａは熱媒ヒータ１６入口における熱媒５の温
度、ＴＭ２ａは熱媒ヒータ１６出口における熱媒５の温
度、ＴＭ２は熱回収器３の伝熱管群６ｂ出口及び再加熱
器４の伝熱管群７入口における熱媒５の温度である。な
お、各温度は図１にも記入してある。

【００５９】図２に示す温度分布線図からも伝熱管群６
ａでの熱媒５の収熱量は僅かであり、従って熱回収器３
の高温側３ａにおける排ガス２の温度低下は僅かであ
り、容易に熱回収器３出口１７における排ガス２の極端
な温度低下を防止することができることが理解できる。

【００６０】又、熱媒ヒータ１６での熱媒５の加熱によ
り再加熱器４から送出される熱媒５の温度ＴＭ１も低下
することなく所定の値以上に維持できることが理解でき
る。

【００６１】なお、本発明の実施の形態例においては、
蒸気で熱媒の加熱を行う熱媒ヒータを用いる場合につい
て説明したが、電気ヒータ等従来公知の手段を用いるこ
とができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。

【００６２】

【発明の効果】本発明の排煙処理設備における排ガス再
加熱装置によれば、 Ｉ）熱回収器入口における排ガスの温度が低い場合でも
容易に熱回収器出口における排ガスの極端な温度低下を
防止できると共に再加熱器から送出される熱媒の温度の
低下を防止できる、 ＩＩ）装置を小型且つシンプルにすることができる、 ＩＩＩ）図４に示す従来の場合と比較して熱媒循環量を
減少させることができる、等、種々の優れた効果を奏し
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の実施の形態の一例を示す概略フロ
ー図である。

【図２】図１の装置における温度分布曲線を示すグラフ
である。

【図３】排ガスを再加熱する場合の基本的な装置を示す
概略フロー図である。

【図４】従来装置の一例を示す概略フロー図である。

【図５】従来装置の他の例を示す概略フロー図である。

【符号の説明】

１ 排煙脱硫装置 ２ 排ガス ３ 熱回収器 ４ 再加熱器 ５ 熱媒 ６，６ａ，６ｂ 伝熱管群 ７ 伝熱管群 ８ 熱媒循環ポンプ（手段） ９，１０ 管路（手段） １６ 熱媒ヒータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱媒の流通する第１の伝熱管群が収納さ
   れ且つボイラからの排ガスにより第１の伝熱管群を流通
   する熱媒を加熱し、熱媒を加熱した排ガスを排煙脱硫装
   置へ送給するようにした熱回収器と、熱媒の流通する第
   ２の伝熱管群が収納され且つ排煙脱硫装置からの排ガス
   を第２の伝熱管群を流通する熱媒により再加熱し得るよ
   うにした再加熱器と、前記第１、第２の伝熱管群の間に
   熱媒を循環させる手段を備えた排煙処理設備における排
   ガス再加熱装置であって、前記第１の伝熱管群を排ガス
   流れ方向上流側の伝熱管群と排ガス流れ方向下流側の伝
   熱管群に分け、分けられた両伝熱管群の間に熱媒ヒータ
   を設置したことを特徴とする排煙処理設備における排ガ
   ス再加熱装置。