JPH10290919A - 排煙処理設備及び排煙処理方法 - Google Patents

排煙処理設備及び排煙処理方法

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JPH10290919A JP9117521A JP11752197A JPH10290919A JP H10290919 A JPH10290919 A JP H10290919A JP 9117521 A JP9117521 A JP 9117521A JP 11752197 A JP11752197 A JP 11752197A JP H10290919 A JPH10290919 A JP H10290919A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備の配置構成が改善されて設備の小型化及
び低コスト化が実現される排煙処理設備、及び、排煙処
理の性能向上が図られるとともに、これにより設備の小
型化等が実現される排煙処理方法を提供する。 【解決手段】 吸収塔２１、再加熱部２２及びファン２
３が、鉛直軸線上に直列状態に配設されて、処理後の排
煙を大気放出するための煙突の少なくとも一部として機
能する設備構成とする。また、脱硫工程（吸収塔２１）
に導入される排煙中にアンモニア又はアンモニウム塩が
残留するように、脱硝工程（脱硝装置２）でのアンモニ
ア注入量、又は／及び脱硝工程より後流でのアンモニア
注入量を過剰に設定する処理方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも排煙の
脱硝処理及び脱硫処理を行う排煙処理技術に係わり、特
に設備の小型化及び高性能化が実現される排煙処理技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、火力発電所のボイラ等より生じる
排煙中から、窒素酸化物、硫黄酸化物（主に亜硫酸ガ
ス）及びフライアッシュ等の粉塵を除去する排煙処理設
備或いは排煙処理方法としては、例えば図９及び図１０
に示すものが普及している。以下、この排煙処理技術に
ついて説明する。
【０００３】図９に示すように、ボイラ本体（図９では
省略）から排出された未処理排煙Ａは、まずボイラハウ
ス１内に配設された脱硝装置２に導入され、排煙中の窒
素酸化物が分解処理される。脱硝装置２は、触媒を用い
てアンモニア接触還元法により窒素酸化物を分解するも
ので、従来ここでは、脱硝当量と同程度の量のアンモニ
アＢが排煙中に注入され、この脱硝装置２の後流側にス
リップするアンモニアは５ｐｐｍ程度で極めて僅かであ
った。
【０００４】次に排煙は、やはりボイラハウス１内に設
置されたエアヒータ３（熱交換器）に導入され、ここで
熱回収されて、この熱でボイラ本体に供給される空気Ｃ
が加熱される。なお従来、このエアヒータ３としては、
いわゆるユングストローム型の熱交換器が使用されてい
た。このエアヒータ３を出た排煙は、その後、煙道４に
よりボイラハウス１から導出され、ボイラハウス１の外
に設置された乾式の電気集塵機５に導かれ、ここで排煙
中の粉塵が捕集除去される。
【０００５】なお、重油焚きボイラ等の場合には、排煙
中の三酸化硫黄（ＳＯ3）を硫安（(ＮＨ4)2ＳＯ4）とし
て電気集塵機５で捕集するために、煙道４においてもア
ンモニアが排煙中に注入される場合がある。一方、石炭
焚きボイラの場合には、排煙中にフライアッシュ等の多
量の粉塵が存在するために、排煙中のＳＯ3が有害なミス
ト（サブミクロン粒子）とならずにこの粉塵粒子に凝結
した状態で電気集塵機５や後述の吸収塔８で捕集され
る。このため、石炭焚きボイラの場合には、この煙道４
におけるアンモニア注入は省略されるのが、一般的であ
る。
【０００６】次に、電気集塵機５を出た排煙は、煙道６
によりガスガスヒータの熱回収部７（熱交換器）に導か
れ、ここで熱回収された後、脱硫装置の吸収塔８に導入
される。吸収塔８は、石灰石等の吸収剤が懸濁した吸収
液（以下、吸収剤スラリという。)と排煙を気液接触さ
せて、排煙中の主にＳＯ2を吸収剤スラリ中に吸収する
とともに、残りの粉塵も吸収剤スラリ中に捕集するもの
である。なお、吸収塔８の底部のタンクでは、ＳＯ2を
吸収したスラリが酸化され、中和反応を含む以下のよう
な反応により、石膏が副生される。
【０００７】
【化１】 （吸収搭） ＳＯ2 ＋Ｈ2Ｏ → Ｈ+ ＋ＨＳＯ3 - （１） （タンク） Ｈ+ ＋ＨＳＯ3 - ＋１／２Ｏ2 → ２Ｈ+ ＋ＳＯ4 2- （２） ２Ｈ+ ＋ＳＯ4 2- ＋ＣａＣＯ3 ＋Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ ＋ＣＯ2 （３）
【０００８】次いで、脱硫装置の吸収塔８でＳＯ2等を
除去された排煙は、ガスガスヒータの再加熱部９におい
て、熱回収部７で回収された熱により大気放出に好まし
い温度に加熱された後、煙道１０、ファン１１及び煙道
１２を経由して、煙突本体１３の下部に導入され、最終
的にはこの煙突本体１３の上端開口より、処理後排煙Ｄ
として大気に放出される。ここでファン１１は、設備の
圧力損失に対抗して排煙を圧送し、最終的に煙突本体１
３より大気放出させるためのもので、従来はモータ１１
ａが本体とは別置きになっていた。なお同様の目的で、
吸収塔８の前流側に同様のファンがもう１台設置される
場合もある。
【０００９】またここで、煙突本体１３の地上からの必
要高さＬは、大気放出の規制を遵守すべく、処理後排煙
Ｄ中に残留する窒素酸化物や硫黄酸化物の濃度、さらに
は粉塵の濃度などにより一義的に設定されるものであ
る。例えば、従来の性能（脱硝率及び脱硫率が８０％強
程度）では、１５０ＭＷクラスの発電プラントで、一般
的にＬ＝１５０ｍ程度とする必要があった。またこの場
合、煙突本体１３を支持補強する架構１４も含めると、
煙突の設置に必要な地表スペースは、通常１辺Ｗが３８
ｍ程度となる。
【００１０】なお図１０は、ボイラからエアヒータ３ま
での構成を、ブロック図として示したものである。この
図１０において、符号１ａで示すものがボイラであり、
符号２ａで示すものは脱硝装置の脱硝触媒、符号２ｂで
示すものは脱硝装置のアンモニア分解触媒である。ここ
で、アンモニア分解触媒２ｂは、後流にスリップするア
ンモニアをなくすためのものであるが、通常のアンモニ
ア注入量の場合には前述したようにスリップするアンモ
ニアが極めて僅かであるため設けられない。また前述し
たように、エアヒータ３としては、ユングストローム型
の熱交換器が使用されていたため、図１０に点線で示す
ように、供給された空気Ｃの一部（排煙の量に対して５
％程度）はここで排煙側に漏れており、また同時に、排
煙の一部（１％程度）は空気Ｃ側に漏れていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の排煙処理では、大型で高コストな設備が問題
となっていた。特に、開発途上国や小規模発電事業等の
市場では、設置面積や煙突高さの低減に加え、大幅な低
コスト化が強く要望されていた。
【００１２】すなわち従来は、ボイラハウス１から煙突
１３までの間に、電気集塵機５、吸収塔８、ファン１１
といった設備を水平方向に並べて設置し、これら設備間
を煙道４，６，１０，１２で接続するといった配置構成
であったため、ボイラハウス１から煙突１３までの間に
多大なスペースが必要になり、また複数の煙道やそのた
めの支持部材が多数必要になりコストが嵩んでいた。
【００１３】また、煙突高さや煙突の設置スペースにつ
いては、前述したように、処理後排煙Ｄ中に残留する窒
素酸化物や硫黄酸化物の濃度等に応じて一義的に決定さ
れるので、この煙突を小型化するためには、結局設備の
性能を向上させる必要があり、これも従来の構成では困
難であった。例えば、脱硫率向上については、単純に吸
収塔８を大型化して気液接触容量を増やす等の手段が考
えられるが、小型化の要望に反することになり、限界が
ある。
【００１４】また、脱硝装置２における脱硝率を向上さ
せるためには、単純にアンモニアの注入量を増やすこと
が考えられるが、この場合従来では、後流にスリップす
るアンモニアをなくすためアンモニア分解触媒２ｂを設
けていたから、その分コストアップになる。なおこの場
合、アンモニア分解触媒２ｂを設けなければ、アンモニ
アが後流にスリップして以下のような弊害がある。
【００１５】すなわち、排煙中にアンモニアが残留して
いると、以下の反応式（４）の反応により付着性の高い
酸性硫安（ＮＨ4ＨＳＯ4）が生じる。そして、この酸性
硫安の露点はこの種の装置における通常の条件で２３０
℃程度であり、一方通常のエアヒータでは、排煙が３５
０℃程度から１３０℃程度まで冷却される。このため、
脱硝装置２の後流の排煙中にアンモニアが残留している
場合には、特にこのエアヒータにおいて多量の酸性硫安
（ＮＨ4ＨＳＯ4）が発生することになるが、発明者らの
研究によれば従来のユングストローム型のエアヒータで
は、この酸性硫安がエアヒータ内部の蓄熱体の隙間に詰
り易く、頻繁に清掃等のメンテナンス作業が必要になる
ことが分った。
【００１６】
【化２】 ＳＯ3 ＋ＮＨ3 ＋Ｈ2Ｏ → ＮＨ4ＨＳＯ4 （４）
【００１７】そこで本発明は、第１に、設備の配置構成
が改善されて設備の小型化及び低コスト化が実現される
排煙処理設備を提供することを目的としている。また第
２に、排煙処理の性能向上が図られるとともに、これに
より設備の小型化等が実現される排煙処理方法を提供す
ることを目的としている。
【００１８】また第３に、上記設備の小型化や性能向上
等が、メンテナンス性の悪化を伴うことなく達成できる
排煙処理方法を提供することを目的としている。また第
４に、設備の配置構成が改善され、かつ排煙処理の性能
向上が図られて、煙突の小型化を含む大幅な設備の小型
化及び低コスト化が実現できる排煙処理方法を提供する
ことを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の排煙処理設備は、排煙を吸収液と気
液接触させることにより排煙から少なくとも硫黄酸化物
を吸収除去する吸収塔と、この吸収塔より排出された排
煙を大気放出に好ましい温度とすべく加熱する再加熱部
と、前記吸収塔及び再加熱部を含む排煙流路の圧力損失
に対抗して排煙を圧送するためのファンとを備え、これ
ら吸収塔、再加熱部及びファンが、鉛直軸線上に直列状
態に配設されて、処理後の排煙を大気放出するための煙
突の少なくとも一部として機能していることを特徴とす
る。
【００２０】請求項２記載の排煙処理方法は、少なくと
も窒素酸化物及び硫黄酸化物を含む排煙に、まずアンモ
ニアを注入して排煙中の窒素酸化物を分解処理する脱硝
工程と、この脱硝工程後の排煙を吸収塔に導入して吸収
液と気液接触させることにより、排煙から少なくとも硫
黄酸化物を吸収除去する脱硫工程とよりなる排煙処理方
法において、前記脱硝工程より後流側で必要に応じてア
ンモニアを排煙中に注入するとともに、前記脱硫工程に
導入される排煙中にアンモニア又はアンモニウム塩が残
留するように、前記脱硝工程でのアンモニア注入量、又
は／及び前記脱硝工程より後流でのアンモニア注入量を
過剰に設定することを特徴とする。
【００２１】請求項３記載の排煙処理方法は、前記脱硝
工程でのアンモニア注入量を、前記脱硝工程後の排煙中
に残留するアンモニアの濃度が、３０ｐｐｍ以上となる
ように設定することを特徴とする。
【００２２】請求項４記載の排煙処理方法は、前記脱硝
工程後の排煙を前記吸収塔よりも前流側において熱交換
器に導き、排煙から熱回収する熱回収工程を設け、前記
熱交換器としてシェルアンドチューブ構造のノンリーク
型熱交換器を採用したことを特徴とする。
【００２３】請求項５記載の排煙処理方法は、前記脱硝
工程後の排煙を前記吸収塔よりも前流側において熱交換
器に導き、排煙から熱回収する熱回収工程を設け、前記
脱硝工程でのアンモニア注入量、又は／及び前記脱硝工
程より後流でのアンモニア注入量を、前記熱交換器に導
入される排煙中に残留するアンモニアの濃度が、この排
煙中のＳＯ3濃度に対して、１３ｐｐｍ以上過剰となるよ
うに設定することを特徴とする。
【００２４】請求項６記載の排煙処理方法は、前記吸収
塔における排煙と吸収液との気液接触が行われる領域よ
りも後流側に、前記吸収液よりも酸性度の強い液を散布
してアンモニアのガス中への放散が起き難い領域を形成
し、前記脱硫工程に導入される排煙中に残留するアンモ
ニアを前記吸収塔から排出される排煙中に残留させるこ
となく前記吸収塔において吸収することを特徴とする。
【００２５】請求項７記載の排煙処理方法は、前記吸収
塔の前流側で排煙を乾式電気集塵機に導いて排煙中の粉
塵を除去する第１の粉塵除去工程と、前記吸収塔の後流
側で排煙を湿式電気集塵機に導入して排煙中に残留した
粉塵を除去する第２の粉塵除去工程とを設けたことを特
徴とする。
【００２６】請求項８記載の排煙処理方法は、排煙中に
アンモニアを注入して排煙中の窒素酸化物を分解処理す
る脱硝装置と、この脱硝装置から導出された排煙から熱
回収する熱交換器と、この熱交換器から導出された排煙
を吸収液と気液接触させることにより、排煙から少なく
とも硫黄酸化物を吸収除去する吸収塔と、この吸収塔よ
り排出された排煙を、前記熱交換器で回収された熱の少
なくとも一部により、大気放出に好ましい温度とすべく
加熱する再加熱部と、前記吸収塔及び再加熱部を含む排
煙流路の圧力損失に対抗して排煙を圧送するためのファ
ンとを備え、前記吸収塔、再加熱部及びファンが、鉛直
軸線上に直列状態に配設されて、処理後の排煙を大気放
出するための煙突の少なくとも一部として機能している
排煙処理設備により、少なくとも窒素酸化物及び硫黄酸
化物を含む排煙を浄化処理するに際して、前記脱硝装置
より後流側で必要に応じてアンモニアを排煙中に注入す
るとともに、前記吸収塔に導入される排煙中にアンモニ
ア又はアンモニウム塩が残留するように、前記脱硝装置
でのアンモニア注入量、又は／及び前記脱硝装置より後
流でのアンモニア注入量を過剰に設定することを特徴と
する。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。第１例 まず、図１により本発明の第１例について説明する。な
お、図９に示す従来と同様の構成要素には同符号を使用
し、重複する説明を省略する。本例の排煙処理設備は、
煙突の一部を構成するように、煙突本体１３ａの下方の
鉛直軸線上に、吸収塔２１、ガスガスヒータの再加熱部
２２、及びファン２３が、直列状態に配設された点に特
徴を有する。
【００２８】また、ガスガスヒータの熱回収部２４は、
乾式電気集塵機５から吸収塔２１を接続する煙道２５の
途上であって、煙突の架構１４の内側に配設されてお
り、結局、吸収塔２１、ガスガスヒータの熱回収部２４
及び再加熱部２２、さらにはファン２３の全てが、煙突
の架構１４の内側の空きスペースに配設されている。
【００２９】ここで、吸収塔２１は、排煙を下部側面に
形成された導入部から導入して吸収液と向流式で気液接
触させることにより、排煙から少なくとも硫黄酸化物を
吸収除去して上端の導出口より排出するもので、例えば
石灰石を吸収剤として前述の従来例と同様に石膏を副生
するものである。
【００３０】また、ガスガスヒータの再加熱部２２は、
吸収塔２１の上方に直接接続されて配設され、吸収塔２
１の上端の導出口より排出された排煙を下面側から導入
し、熱回収部２４で回収された熱により、排煙を大気放
出に好ましい温度とすべく加熱して上面側から排出する
ものである。
【００３１】なおこの場合、ガスガスヒータとしては、
熱媒循環式のものが使用され、熱回収部２４及び再加熱
部２２は、それぞれシェルアンドチューブ構造のノンリ
ーク型熱交換器よりなる。このようなノンリーク型熱交
換器は、排煙中のＳＯ3が排煙中のアンモニアと前述の反
応式（４）の反応を起こして酸性硫安（ＮＨ4ＨＳＯ4）
が発生した場合でも、このスケールの要因となり易い酸
性硫安の付着が比較的少なく、有利である。またファン
２３は、上記再加熱部２２の上方に配設されて下面側か
ら排煙を吸引し上面側から吐出する軸流ファンであり、
モータは内部軸線上に配置されている。
【００３２】本例の排煙処理設備の配置構成によれば、
図９に示した従来の設備に比し、設備全体の設置面積が
著しく削減され、水平方向の小型化が顕著に達成でき
る。すなわち、図９の設備における吸収塔８、ファン１
１、及び煙道６，１０に必要であった分の設置スペース
が全て不要となる。しかも、煙突の架構１４内には、従
来より吸収塔２１等が配置できるスペースがあったた
め、煙突としての設置スペースは従来と変らない。ま
た、煙道６，１０自身やそのための支持部材が不要とな
るとともに、煙突本体１３ａの長さが従来に比し格段に
短くなるため、結果的に設備コストが大幅に削減され
る。
【００３３】第２例 次に、図２により本発明の第２例について説明する。な
お、第１例と同様の構成要素には同符号を使用し、重複
する説明を省略する。本例は、シェルアンドチューブ構
造のノンリーク型熱交換器よりなるエアヒータ３１（熱
交換器）を備え、また、吸収塔２１ａと再加熱部２２と
の間に湿式電気集塵機３２が配設された設備を使用して
いる点に特徴を有する。なお、本例においては、上記エ
アヒータ３１と前述のガスガスヒータの熱回収部２４と
が、本発明の熱回収工程を実行する熱交換器である。ま
た、従来例で説明した乾式電気集塵機５が本発明の第１
の粉塵除去工程を実行し、上記湿式電気集塵機３２が本
発明の第２の粉塵除去工程を実行するものである。
【００３４】このような構成であると、次のような利点
がある。まず、ノンリーク型熱交換器よりなるエアヒー
タ３１であると、このエアヒータ３１に導入される排煙
中に前述の酸性硫安が発生した場合でも、比較的スケー
ルの発生が少なく、メンテナンス上極めて有利となる。
【００３５】すなわち、前述したように脱硝装置２の後
流の排煙中にアンモニアが残留している場合には、特に
エアヒータ３１において酸性硫安が発生することになる
が、発明者らの研究によれば従来のユングストローム型
のエアヒータでは、この酸性硫安がエアヒータ内部の蓄
熱体の隙間に詰り易く、頻繁に清掃等のメンテナンス作
業が必要になることが分った。
【００３６】ところが、シェルアンドチューブ構造のノ
ンリーク型熱交換器であれば、このような酸性硫安の付
着や詰りが比較的少ないことが、発明者らの研究により
判明している。なお、このような酸性硫安の発生及びそ
の熱交換器内部への付着の問題は、排煙中にアンモニア
を過剰に注入することによっても、低減されることが分
っており、これについては後述する。
【００３７】また、ノンリーク型熱交換器よりなるエア
ヒータ３１であると、ボイラに供給される空気Ｃが排煙
中に漏れないため、その分排煙の処理流量が減り、ファ
ン２３や各煙道などの容量や消費電力がその分削減でき
る。また、湿式電気集塵機３２が設置されているため、
吸収塔２１ａで捕集できなかった微細な粉塵等も除去さ
れる。これにより、処理後排煙Ｄ中の残留粉塵濃度が低
減され、この点で設備の性能が向上するとともに、煙突
高さの低減にも貢献できる。
【００３８】次に、本例の排煙処理設備により実施され
る本発明の排煙処理方法の特徴部分の構成及び作用効果
について説明する。この方法は、まず、吸収塔２１ａに
導入される排煙中にアンモニア又はアンモニウム塩が多
量に残留するように、アンモニア分解触媒を使用しない
で脱硝装置２でのアンモニアＢの注入量を過剰に設定す
るものである。吸収塔２１ａに導入される排煙中にアン
モニア又はアンモニウム塩が残留すると、排煙と吸収剤
スラリとの気液接触により、このアンモニア又はアンモ
ニウム塩が吸収塔２１ａのスラリ中に溶解し、吸収塔２
１ａで循環するスラリの液中のアンモニウム塩濃度（換
言すれば、アンモニウムイオン濃度）が上昇する。
【００３９】発明者らの研究によれば、吸収塔循環液中
のアンモニウム塩濃度（アンモニウムイオン濃度）が１
５０ｍｍｏｌ／リットル以上に上昇すると、他の条件が一定
でも図５に示すように吸収塔による排煙中の亜硫酸ガス
の除去率（即ち、脱硫率）が９５％近くまで上昇するこ
とが判明している。このため、上述のように脱硝装置２
でのアンモニアＢの注入量を過剰に設定する本例によれ
ば、吸収塔２１ａが従来よりも小型化でき、しかも処理
後排煙Ｄ中に残留する硫黄酸化物（主に亜硫酸ガス）の
濃度をさらに低減できるので、煙突の高さを低減でき
る。
【００４０】また、アンモニアＢの注入量は、当然に脱
硝当量よりも過剰な量となるので、脱硝装置２（脱硝工
程）の脱硝性能も向上する。発明者らの研究によれば、
脱硝工程後の排煙中に残留するアンモニア（スリップア
ンモニア）の濃度が、３０ｐｐｍ以上となるように、脱
硝当量よりも過剰にアンモニアＢの注入量を設定してや
れば、脱硝率は従来の８０％程度から９０％程度に向上
し、処理後排煙Ｄ中に残留する窒素酸化物の濃度を半減
できることが判明している。
【００４１】ちなみに発明者らの試算によれば、１５０
ＭＷクラスの発電プラントの場合、上述の如く脱硫率と
脱硝率が向上し、しかも湿式の電気集塵機３２の設置に
よって除塵率も向上すれば、煙突高さＬ１は、従来の１
５０ｍ程度から９０ｍ程度に大幅に低減でき、さらにこ
れに伴って煙突架構１４ｂの設置スペース幅Ｗ１は、従
来の３８ｍ程度から２５ｍ程度に大幅に削減できること
が分っている。
【００４２】なお、この場合のアンモニアＢの具体的な
注入量は、脱硝当量よりも過剰とするだけでなく、排煙
中のＳＯ3濃度も考慮して設定する必要がある。すなわ
ち、脱硝装置２（脱硝工程）の後流の排煙中に残留する
アンモニアの少なくとも一部は、この排煙中に存在する
ＳＯ3と反応して前述の硫安又は酸性硫安といったアン
モニウム塩となり、これらアンモニウム塩のほとんどは
この場合電気集塵機５で捕集される。このため、吸収塔
２１ａに導入される排煙中のアンモニアとしては、脱硝
装置２の後流の排煙中に残留したアンモニアガスのうち
ＳＯ3当量に対して過剰なアンモニアガスだけとなるか
らである。
【００４３】またさらに言えば、アンモニア注入量は、
エアヒータ３１やガスガスヒータの熱回収部２４（熱交
換器）に導入される排煙中に残留するアンモニアの濃度
が、この排煙中のＳＯ3に対して、１３ｐｐｍ以上過剰と
なるように設定することが望ましい。このようにすれ
ば、後述する実験例で実証されるように、上記熱交換器
で凝縮する酸性硫安の付着がかえって抑制され、熱交換
器の伝熱面等への付着物（スケール）の発生は軽微なも
のとなって、メンテナンスも容易となる。
【００４４】すなわち、図９に示す従来の場合には、エ
アヒータ３に導入される排煙中に残留するアンモア濃度
が僅か５ｐｐｍ程度であるため、通常の硫安に比較して
酸性硫安が多量に発生する。そして、この酸性硫安は、
特にエアヒータ３で凝縮してこのエアヒータ３でスケー
ルとなり易い。しかし、このアンモニアの濃度が、排煙
中のＳＯ3に対して１３ｐｐｍ以上過剰であると、排煙
中のＳＯ3のほとんどは、（ＮＨ4)2ＳＯ4が含まれる中
性硫安系の微粉末となって、スケールとなり易い付着性
の高い酸性硫安の生成量は相対的に僅かとなる。しか
も、エアヒータとしてシェルアンドチューブ構造のエア
ヒータ３１を用いた本例であれば、従来のユングストロ
ーム型に比較してスケールによるトラブルが少ないの
で、結果的に酸性硫安によるスケールの問題が実用上解
決でき、脱硝装置にアンモニア分解触媒を設ける必要も
ない。
【００４５】なお本例の場合、アンモニアを積極的に過
剰注入して吸収塔２１ａに導入される排煙中にアンモニ
ア又はアンモニウム塩を多量に残留させるようにしてい
るので、吸収塔２１ａのスラリ中に吸収されるアンモニ
アの処理や、処理後排煙Ｄ中に漏れるアンモニアが問題
となるが、これら問題点は、乾式電気集塵機の粉塵と脱
硫装置の排水とを混合処理しアンモニアを回収再利用す
る既存の無排水化技術（いわゆるＡＷＭＴ）、或いは発
明者らが新たに考案したアンモニア吸収技術により解決
される。以下、これら技術の実施の形態例について、図
３及び図４により説明する。なお図３は、図２に示した
本例の排煙処理設備の構成のうち特に脱硫装置の詳細構
成例を示した図であり、また図４は、本例の排煙処理設
備に好適な無排水化装置の構成例（重油焚きの例）を示
した図である。
【００４６】この場合、脱硫装置の吸収塔２１ａは、図
３に示すように、石灰石が吸収剤として懸濁する吸収液
Ｅ（以下、吸収剤スラリＥという。）が供給されるタン
ク４１が底部に設けられ、このタンク４１の上方に延設
された気液接触部において、排煙とタンク４１内のスラ
リとを気液接触させる液柱式の吸収塔である。
【００４７】ここで、吸収塔２１ａは、排煙を導入する
排煙導入部４２が下部に設けられるとともに、脱硫済排
煙Ａ１を導出するための排煙導出部４３がその上端部に
形成されて、排煙が下部から導入されて上方に向って流
れるいわゆる向流式の吸収塔である。なお、排煙導出部
４３には、ミストエリミネータ４３ａが設置され、気液
接触により生じた排煙中の同伴ミストがここで捕集され
ることにより、脱硫後排煙Ａ１に亜硫酸ガスやアンモニ
ア等を含んだミストが多量に含まれて排出されないよう
に構成されている。この場合、このミストエリミネータ
４３ａで捕集されたミストは、このミストエリミネータ
４３ａの下端から流れ落ちて直接タンク４１内に戻る構
成となっている。
【００４８】また吸収塔２１ａには、スプレーパイプ４
４が複数平行に設けられ、これらスプレーパイプ４４に
は、タンク４１内のスラリを上方に向って液柱状に噴射
するノズル（図示略）が複数形成されている。また、タ
ンク４１の外側には、タンク４１内の吸収剤スラリを吸
上げる循環ポンプ４５が設けられ、循環ライン４６を介
してスラリが各スプレーパイプ４４に送り込まれる。
【００４９】そして図３の場合には、タンク４１内のス
ラリを攪拌しつつ酸化用の空気Ｆを微細な気泡として吹
込む手段として、攪拌機４７と、この攪拌機４７の攪拌
翼の近傍に空気Ｆを吹込む吹込み管４８とを備え、タン
ク４１内で亜硫酸ガスを吸収した吸収剤スラリと空気と
を効率良く接触させて全量酸化し石膏を得る構成となっ
ている。
【００５０】すなわち、吸収搭２１ａでスプレーパイプ
４４から噴射され排煙と気液接触して亜硫酸ガスや粉塵
（硫安等のアンモニウム塩含む）さらにはアンモニアガ
スを吸収しつつ流下する吸収剤スラリは、タンク４１内
において攪拌機４７と吹込み管４８により攪拌されつつ
吹込まれた多数の気泡と接触して酸化され、さらには中
和反応を起こして石膏を高濃度に含むスラリとなる。な
お、これらの処理中に起きる主な反応は前述の反応式
（１）乃至（３）となる。
【００５１】こうしてタンク４１内には、定常的には多
量の石膏と吸収剤である少量の石灰石と排煙中から捕集
された僅かな粉塵やアンモニアとが懸濁又は溶存するよ
うになっており、このタンク４１内のスラリがこの場合
循環ライン４６から分岐する配管ライン４６ａにより固
液分離機４９に供給され、ろ過されて水分の少ない石膏
Ｇとして採り出される。一方、固液分離機４９からのろ
液は、一部Ｈ１が吸収剤スラリＥを構成する水分として
この場合スラリ調整槽５２に送られ、残りの一部が不純
物の蓄積を防止すべく脱硫排水Ｈ２として排出される。
なお、排煙から吸収されたアンモニアや硫安等のアンモ
ニウム塩は溶解度が高いので、ほとんどがスラリＥの液
中に含まれ、最終的には脱硫排水Ｈ２に含まれて排出さ
れる。
【００５２】なお、運転中タンク４１には、この場合ス
ラリ調整槽５２から吸収剤である石灰石がスラリとして
供給される。スラリ調整槽５２は、攪拌機５３を有し、
図示省略したサイロから投入される粉状の石灰石Ｉと、
供給された前記ろ液Ｈ１とを攪拌混合して吸収剤スラリ
Ｅを生成するもので、内部のスラリＥがスラリポンプ５
４によりタンク４１に適宜供給されるようになってい
る。また、例えばタンク４１或いはスラリ調整槽５２に
は、適宜補給水（工業用水等）が供給され、吸収塔２１
ａでの蒸発等により漸次減少する水分が補われる。
【００５３】そして運転中には、上記タンク４１への補
給水の流量や配管ライン４６ａからのスラリ抜き出し流
量などが調整されることによって、タンク４１内には、
所定濃度の石膏や吸収剤を含有するスラリが常に一定範
囲のレベル内に蓄えられた状態に維持される。また運転
中には、脱硫率と石膏純度とを高く維持すべく、ボイラ
負荷（排煙Ａの流量）や、吸収塔２１ａに導入される排
煙中の亜硫酸ガス濃度や、タンク４１内のｐＨや石灰石
濃度等がセンサにより検出され、これら検出結果に基づ
いて図示省略した制御装置によりタンク４１への石灰石
の供給量等が適宜調節される構成となっている。ここ
で、タンク４１内のｐＨは、亜硫酸ガスの吸収性能を高
く維持しつつ前述した酸化反応を促進して純度の高い石
膏を生成すべく、従来通常は６．０程度に調整されるよ
うになっている。
【００５４】そして、過剰注入されたアンモニアが脱硫
後排煙Ａ１中に残留しないようにする手段としては、タ
ンク４１内のスラリよりもｐＨの低い液Ｊ（スラリでも
よい）を吸収塔２１ａ内に噴射し、吸収塔２１ａの上部
にアンモニアのガス中への放散が起き難い領域を形成す
るスプレーパイプ５５が、スプレーパイプ４４よりも上
方に設置されている。ここで、スプレーパイプ４４より
噴射される液Ｊは、例えば希硫酸溶液であり、そのｐＨ
は、アンモニアの排煙中への放散が起き難い低い値（例
えば４．０〜５．０）に調整される。
【００５５】このような構成であれば、排煙導入部４２
から吸収塔２１ａ内に導入された排煙は、まずスプレー
パイプ４４から液柱状に噴射されたスラリと気液接触
し、さらにスプレーパイプ５５から噴射されたスラリと
も気液接触して、亜硫酸ガスとともに粉塵やアンモニア
が吸収又は捕集される。
【００５６】この際、吸収塔２１ａの出口側（上端部）
においてスプレーパイプ５５から噴射されるスラリは、
ｐＨをアンモニアの排煙中への放散が起き難い低い値に
調整されたものである。このため、吸収塔２１ａの上部
では、アンモニアの分圧が抑制され、スラリの液中に一
旦溶け込んだアンモニアが逆にこの吸収塔上部で排煙中
に放散してしまう現象が回避される。
【００５７】したがって最終的には、亜硫酸ガスと粉塵
とアンモニアの濃度が極めて低く抑えられた脱硫後排煙
Ａ１が、吸収塔２１ａの上端の排煙導出部４３から排出
される。この場合、特にアンモニアの除去率は、発明者
の計算によれば、９０％程度となる。このため、アンモ
ニアを積極的に過剰に注入する構成でありながら、図２
における処理後排煙Ｄ中に、アンモニアはほとんど含有
されず、アンモニアの大気中への放出が問題となること
もない。なお、大気汚染防止の観点から大気中に放出さ
れる処理後排煙Ｄ中のアンモニア濃度を極力少なくする
ことが望ましく、装置の小型化や高脱硫率等を実現する
とともに、アンモニアの排出量の少ない排煙処理技術が
要望されている。
【００５８】次に、図４に示す無排水化装置の構成例を
説明する。この例は、重油焚きボイラの排煙を処理する
場合の一例で、この場合、図２及び図３に示す乾式電気
集塵機５で排煙中から捕集される粉塵Ｋ中には、主成分
である未燃カーボンの他に、有毒な重金属であるバナジ
ウムや、マグネシウム等の不純物、さらには注入された
アンモニアと排煙中のＳＯ3よりなる硫安等が含有され
る。
【００５９】この装置では、図４に示すように、前述の
図３に示す脱硫排水Ｈ２が、まず混合槽６１に送られ、
乾式電気集塵機５から送られた粉塵Ｋと混合攪拌され、
混合スラリＳ１となる。この際、粉塵Ｋ中のアンモニア
や硫安等は、スラリＳ１の液中に溶け込んで、排水Ｈ２
に含有されていたものと同様に、ほとんどが硫酸イオン
又はアンモニウムイオンとして液中に存在するようにな
る。次に混合スラリＳ１は、ｐＨ調整還元槽６２に送ら
れて、ここで硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等の酸Ｌを加えられて、
バナジウムの還元反応が可能なｐＨ値（約２以下）に調
整されるとともに、例えば亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ
Ｏ3）等の還元剤Ｍが添加混合されて、以下の反応式
（５）で示すようなスラリ内のバナジウムの５価から４
価への還元が進行し、バナジウムが液中に溶解する。
【００６０】
【化３】 ２ＶＯ2 + ＋ ＳＯ3 2- ＋ ２Ｈ+ → ２ＶＯ2+ ＋ ＳＯ4 2- ＋Ｈ2Ｏ （５）
【００６１】次いで、バナジウムの還元が行われた混合
スラリＳ２は、析出槽６３に送られて、後述のアンモニ
アＢ３が添加混合される。ここでは、スラリ中の４価の
バナジウムがアンモニアと以下の反応式（６）の反応を
起こして析出する。
【００６２】
【化４】 ＶＯ2+ ＋ ２ＮＨ4ＯＨ → ＶＯ(ＯＨ)2 ＋ ２ＮＨ4 + （６）
【００６３】次に、バナジウムの析出処理がなされ析出
槽６３から導出された混合スラリＳ３は、スラリポンプ
６４により凝集沈殿装置及び／又は真空式ベルトフィル
タ等よりなる固液分離機６５に送られて、その固形分Ｎ
が汚泥又はケーキとして分離される。なお、分離された
固形分Ｎは、粉塵Ｋ中に含まれていた未燃カーボンを主
体とし、析出したバナジウムを含有するものとなる。
【００６４】次いで、バナジウムを含む固形分を除去さ
れた排液Ｓ４は、中和槽６６に送られ、ここで消石灰
（Ｃａ（ＯＨ)2）等の薬剤Ｏ及び後述の返送排液Ｐを添
加攪拌されて、液中の硫酸イオンやアンモニウムイオン
が、石膏又は水酸化アンモニウムとなる。そして、こう
して石膏の固形分と水酸化アンモニウムを含むようにな
ったスラリＳ５は、次に一次濃縮器６７に送られて、ア
ンモニアＢ１が蒸発気化により分離され、スラリポンプ
６８により石膏と他の固形物を高濃度に含むスラリＳ６
として排出される。
【００６５】なお、一次濃縮器６７は、蒸発缶６７ａと
加熱器６７ｂと循環ポンプ６７ｃとよりなり、発電設備
のボイラ等において発生した高温蒸気Ｗ１によりスラリ
を加熱しアンモニアを含む水分Ｂ１を蒸発気化させるも
のである。また、スラリＳ６中に含まれる石膏以外の固
形物としては、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ)2）が
主に存在する。この水酸化マグネシウムは、粉塵Ｋ中に
不純物として含まれていたマグネシウムとスラリ中の水
酸化物イオンが結合したものである。
【００６６】次にこのスラリＳ６は、サイクロン又は沈
降遠心機等の固体分離機６９に導入されて、主に石膏
（粗粒固形物）を含有するスラリＳ７と、他の微粒な固
形物（主に前述の水酸化マグネシウム）を含有するスラ
リＳ８とに分離され、このうちスラリＳ７は図３に示す
脱硫装置の吸収塔タンク４１内に返送され、一方スラリ
Ｓ８の一部は脱水器７０（二次濃縮器）により脱水され
て、主に水酸化マグネシウムを含有する固形分が汚泥Ｑ
として排出される。なお、スラリＳ８のうち脱水器７０
に供給されない残りの液は、返送排液Ｐとして中和槽６
６に返送される。
【００６７】また、一次濃縮機６７における蒸発気化に
より発生したアンモニア水Ｂ１は、冷媒として冷却水Ｗ
２が供給される冷却器７１により冷却されて凝縮し、貯
留タンク７２に溜められる。そして、貯留タンク７２内
のアンモニア水Ｂ１は、通常３〜６％程度の低濃度であ
るため、ポンプ７３を介してアンモニア濃縮装置７４に
送られ、ここで１０〜２０％濃度のアンモニア水とされ
た後に、その一部がアンモニアＢ２として気化器７５に
よりガス化されて前述の脱硝装置２において水蒸気Ｗ３
を含むアンモニアＢとして排煙中に注入され、また他の
一部がアンモニアＢ３として前述の析出槽６３に供給さ
れる。
【００６８】このような無排水化処理によれば、脱硫処
理により生成する脱硫排水Ｈ２と除去した粉塵Ｋとを混
合して処理することでハンドリング性を向上させ、この
混合スラリ中のバナジウムの還元及び析出処理さらには
固液分離処理を経てバナジウムを汚泥として排出すると
ともに、さらにこの混合スラリを濃縮してスラリ中の石
膏分や水分やアンモニアを最終的には排煙中或いは脱硫
装置の吸収塔などの前流側に返送することで、アンモニ
アの循環使用を可能とし、放流される排水がでないいわ
ゆる無排水クローズド化システムが実現されて、放流の
ための排水処理が不要となるとともに、アンモニアの有
効利用が図られる。
【００６９】実験例 次に、本発明の特徴であるアンモニアの過剰注入が行わ
れ、かつ熱回収工程の熱交換器としてシェルアンドチュ
ーブ構造のノンリーク型熱交換器が使用された場合に、
酸性硫安に起因する熱交換器内部（伝熱面等）のスケー
ル発生が抑制されることを実証するために、発明者らが
行った実験について説明する。
【００７０】まず、実験装置としては、図６に示すもの
を使用した。すなわち、燃焼炉８１の後流にエアヒータ
８２と冷却器８３とを設置し、さらにその後流に未燃カ
ーボン等の粉塵を分離除去するサイクロン８４を配置
し、このサイクロン８４を出た排煙を熱交換器であるシ
ェルアンドチューブ構造のノンリーク型熱交換器８５に
導入した。なおこの場合、熱交換器８５の胴側（伝熱管
の外側）を排煙が流通するようになっており、一方熱交
換器８５の伝熱管内を熱媒が流通するようになってい
る。また、熱交換器８５において排煙の熱で加熱される
熱媒は、冷却水を利用した冷却器８６で冷却し再生する
ようにした。
【００７１】そして、エアヒータ８２の後流で冷却器８
３の前流においてＳＯ3を排煙中に注入して、排煙中の
ＳＯ3濃度を調整するようにし、また、サイクロン８４の
後流で熱交換器８５の前流においてアンモニアを排煙中
に注入して、排煙中のアンモニア濃度を調整するように
した。また、熱交換器８５は、鋼球を連続的に胴側内に
散布していわゆる鋼球クリーニングが行えるものとし、
鋼球クリーニング試験も実施した。
【００７２】また、その他の実験条件は以下のとおりで
ある。 （燃料）種類；Ａ重油、燃焼量；１５リットル／ｈｒ （排煙流量）２００ｍ3Ｎ／ｈ （排煙成分の濃度）ＳＯ3；２５ｐｐｍ、ＮＨ3；６３ｐ
ｐｍ （排煙温度）サイクロン出口；１７０℃、熱交換器入口
／出口；１３０／９０℃ （熱媒入口温度）７５℃ （鋼球散布強度）２２８０ｋｇ／ｍ2・ｈ
【００７３】この場合、排煙中のアンモニア濃度は、Ｓ
Ｏ3との反応により硫安((ＮＨ4)2ＳＯ4）が生成される
ための当量（ＳＯ3の２倍のモル量であり、この場合濃
度としては２５×２＝５０ｐｐｍとなる。）に対して、
１３ｐｐｍ過剰となるように６３ｐｐｍ（＝５０＋１
３）に設定している。
【００７４】さて、以上のような条件で、鋼球クリーニ
ングを停止したままで実験装置を８３時間連続運転し、
その後２時間だけ鋼球クリーニングを行った。図７は、
この場合の熱交換器８５の通気圧力損失変化の実測結果
であり、また図８は、熱交換器８５の伝熱性能の指標と
なる総括伝熱係数の変化の実測結果である。この結果か
ら分るように、８３時間連続運転しても、通気圧力損失
も総括伝熱係数も比較的僅かに変化するだけで、しかも
鋼球クリーニングにより運転前の状態に完全に回復す
る。
【００７５】また、８３時間連続運転後の熱交換器８５
の伝熱管表面を写真撮影等により肉眼観察したところ、
付着物は軽微であった。さらに、この付着物の成分を分
析したところ、その主成分は硫安系化合物で、そのＮＨ
4／ＳＯ4モル比は１．５〜１．９であった。したがっ
て、ＳＯ3に対してアンモニアを１３ｐｐｍ以上過剰注入
すれば、酸性硫安の生成が抑制され、付着物の除去作業
も極めて容易となることが分る。
【００７６】なお、本発明は前述の形態例に限られず各
種の態様が有り得る。例えば、アンモニア注入は脱硝装
置（脱硝工程）でのみ行われる態様に限られず、脱硝装
置より後流で吸収塔より前流において行われてもよい。
例えば、図２における煙道４において、ＳＯ3捕集及び脱
硫性能向上のためにアンモニアを排煙中に注入してもよ
いし、或いは、図２における煙道２５（乾式電気集塵機
５の後流側）において、脱硫性能向上等のためにアンモ
ニアを排煙中に注入してもよい。
【００７７】この場合、吸収塔の脱硫性能を向上させる
ためには、吸収塔に導入される排煙中にアンモニア又は
硫安等のアンモニウム塩が残留するように、脱硝工程で
のアンモニア注入量、又は／及び脱硝工程より後流での
アンモニア注入量を、脱硝当量或いはＳＯ3に対する当
量よりも過剰に設定すればよい。また、エアヒータ３１
やガスガスヒータの熱回収部２４においてＳＯ3に起因
して発生するスケールを十分抑制するためには、これら
熱交換器に導入される排煙中に残留するアンモニアの濃
度が、この排煙中のＳＯ3濃度に対して１３ｐｐｍ以上過
剰となるように、脱硝工程でのアンモニア注入量、又は
／及び脱硝工程より後流でのアンモニア注入量を過剰に
設定すればよい。
【００７８】また、例えば図２に示した前述の形態例に
おいては、エアヒータ３１とガスガスヒータの熱回収部
２４が別個に配設されているが、これらを一体化するこ
ともできる。すなわち、例えば図２のエアヒータ３１の
位置に設けた熱交換器で回収された熱により、ボイラに
供給される空気Ｃを加熱するとともに、熱媒の一部をガ
スガスヒータの再加熱部２２に導いて処理後排煙Ｄの加
熱も行うように構成することもできる。また、エアヒー
タとガスガスヒータの熱回収部を別個に設ける場合で
も、ガスガスヒータの熱回収部の設置位置は、電気集塵
機５の前流側であってもよい。
【００７９】ちなみに、このように電気集塵機５の前流
で排煙の熱回収が全て行われ、電気集塵機５に導入され
る排煙の温度がより低下すると、特に石炭焚きボイラの
排煙の場合には、比抵抗の関係で電気集塵機５における
フライアッシュ等の粉塵の除去率が格段に高まり有利で
ある。
【００８０】
【発明の効果】本発明の排煙処理設備によれば、吸収
塔、再加熱部及びファンが、鉛直軸線上に直列状態に配
設されて、処理後の排煙を大気放出するための煙突の少
なくとも一部として機能している。このため、従来は煙
突の架構の外に配置されていたこれら装置又は機器が、
全て煙突の架構内のスペースに設置されることになり、
設備全体の設置面積が著しく削減され、水平方向の小型
化が顕著に達成できる。また、煙道やそのための支持部
材が大幅に削減できるとともに、煙突本体の長さが従来
に比し格段に短くなるため、結果的に設備コストが大幅
に削減される。
【００８１】また、本発明の排煙処理方法では、脱硝工
程より後流側で必要に応じてアンモニアを排煙中に注入
するとともに、脱硫工程に導入される排煙中にアンモニ
ア又はアンモニウム塩が残留するように、脱硝工程での
アンモニア注入量、又は／及び脱硝工程より後流でのア
ンモニア注入量を過剰に設定する。このため、少なくと
も脱硫工程での脱硫率が向上し、結果的に吸収塔や煙突
の小型化にも貢献できる。
【００８２】特に、脱硝工程でのアンモニア注入量を、
脱硝工程後の排煙中に残留するアンモニアの濃度が３０
ｐｐｍ以上となるように設定した場合には、特に脱硝工
程での脱硝率が大幅に向上し、結果的に煙突の小型化に
も貢献できる。
【００８３】また、脱硝工程後の排煙を吸収塔よりも前
流側において熱交換器に導き、排煙から熱回収する熱回
収工程を設け、前記熱交換器としてシェルアンドチュー
ブ構造のノンリーク型熱交換器を採用した場合には、従
来どおり排煙の熱を有効利用してボイラ用空気の予熱、
或いは処理後排煙の再加熱等が可能となるとともに、ス
ケールの発生によるトラブルが低減される。すなわち、
シェルアンドチューブ構造のノンリーク型熱交換器であ
ると、従来のユングストローム型熱交換器に比較して、
注入されたアンモニアと排煙中のＳＯ3が反応してでき
る酸性硫安や、排煙中のＳＯ3よりなる硫酸ミストが前
記熱交換器内で凝縮しても、これらの伝熱面等への付着
や詰りが少ない。さらにこの場合には、熱交換器におけ
る排煙中への空気の漏れがなくなるため、排煙処理量が
低減でき、この点でコスト低減が図れる。
【００８４】また、脱硝工程後の排煙を吸収塔よりも前
流側において熱交換器に導き、排煙から熱回収する熱回
収工程を設け、脱硝工程でのアンモニア注入量、又は／
及び脱硝工程より後流でのアンモニア注入量を、前記熱
交換器に導入される排煙中に残留するアンモニアの濃度
が、この排煙中のＳＯ3濃度に対して１３ｐｐｍ以上過剰
となるように設定した場合には、前記熱交換器内での酸
性硫安の凝縮が抑制され、中性硫安系の微粉末が主に生
成するようになるので、酸性硫安に起因するスケールの
発生が格段に抑制され、メンテナンスが極めて楽にな
る。
【００８５】また、吸収塔における排煙と吸収液との気
液接触が行われる領域よりも後流側に、吸収液よりも酸
性度の強い液を散布してアンモニアのガス中への放散が
起き難い領域を形成し、脱硫工程に導入される排煙中に
残留するアンモニアを吸収塔から排出される排煙中に残
留させることなく吸収塔において吸収するようにした場
合には、アンモニア過剰注入による弊害（大気へのアン
モニア流出）が回避され、将来のアンモニア排出規制に
対応できるとともに、排煙のさらなるクリーン化に貢献
できる。
【００８６】また、吸収塔の前流側で排煙を乾式電気集
塵機に導いて排煙中の粉塵を除去する第１の粉塵除去工
程と、吸収塔の後流側で排煙を湿式電気集塵機に導入し
て排煙中に残留した粉塵を除去する第２の粉塵除去工程
とを設けた場合には、設備全体としての除塵性能が格段
に向上する。
【００８７】また、本発明の他の排煙処理方法は、脱硝
装置及び脱硫装置等を備え、脱硫装置の吸収塔、再加熱
部及びファンが、鉛直軸線上に直列状態に配設されて、
処理後の排煙を大気放出するための煙突の少なくとも一
部として機能している排煙処理設備により、少なくとも
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含む排煙を浄化処理するも
ので、脱硝装置より後流側で必要に応じてアンモニアを
排煙中に注入するとともに、吸収塔に導入される排煙中
にアンモニア又はアンモニウム塩が残留するように、脱
硝装置でのアンモニア注入量、又は／及び前記脱硝装置
より後流でのアンモニア注入量を過剰に設定する。
【００８８】このため、まず、吸収塔、再加熱部及びフ
ァンが鉛直軸線上に直列状態に配設され煙突の一部とな
っていることにより、設備の設置スペースが格段に低減
されるとともに、アンモニアを過剰注入することにより
少なくとも脱硫率が向上し、また結果的に煙突高さも低
減される。つまり、設備の性能が向上するとともに、設
備が水平方向にも鉛直方向にも格段に小型化されるとい
う優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１例の排煙処理設備を示す図であ
る。
【図２】本発明の第２例の排煙処理設備を示す図であ
る。
【図３】同設備における脱硫装置を詳細に示す図であ
る。
【図４】同設備に好ましい無排水化装置を示す図であ
る。
【図５】本発明の作用（脱硫率の向上）を実証するデー
タである。
【図６】本発明の作用（排煙中のＳＯ3による付着物の
抑制)を実証するための実験装置を示す図である。
【図７】本発明の作用（排煙中のＳＯ3による付着物の
抑制)を実証するための実験結果（熱交換器の通気圧力
損失の変化）を示す図である。
【図８】本発明の作用（排煙中のＳＯ3による付着物の
抑制)を実証するための実験結果（熱交換器の総括伝熱
係数の変化）を示す図である。
【図９】従来の排煙処理設備を示す図である。
【図１０】同設備における脱硝装置等を示す図である。
【符号の説明】
１ ボイラハウス １ａ ボイラ ２ 脱硝装置 ３ エアヒータ（ユングストローム型熱交換器） ５ 乾式電気集塵機 １３ａ，１３ｂ 煙突本体 １４，１４ｂ 煙突の架構 ２１，２１ａ 吸収塔 ２２ 再加熱部 ２３ ファン ２４ 熱回収部（ノンリーク型熱交換器） ３１ エアヒータ（ノンリーク型熱交換器） ３２ 湿式電気集塵機 Ａ 未処理排煙 Ｂ アンモニア Ｄ 処理後排煙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜川 直彦 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 高品 徹 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排煙を吸収液と気液接触させることによ
    り排煙から少なくとも硫黄酸化物を吸収除去する吸収塔
    と、この吸収塔より排出された排煙を大気放出に好まし
    い温度とすべく加熱する再加熱部と、前記吸収塔及び再
    加熱部を含む排煙流路の圧力損失に対抗して排煙を圧送
    するためのファンとを備え、 これら吸収塔、再加熱部及びファンが、鉛直軸線上に直
    列状態に配設されて、処理後の排煙を大気放出するため
    の煙突の少なくとも一部として機能していることを特徴
    とする排煙処理設備。
  2. 【請求項２】 少なくとも窒素酸化物及び硫黄酸化物を
    含む排煙に、まずアンモニアを注入して排煙中の窒素酸
    化物を分解処理する脱硝工程と、この脱硝工程後の排煙
    を吸収塔に導入して吸収液と気液接触させることによ
    り、排煙から少なくとも硫黄酸化物を吸収除去する脱硫
    工程とよりなる排煙処理方法において、 前記脱硝工程より後流側で必要に応じてアンモニアを排
    煙中に注入するとともに、 前記脱硫工程に導入される排煙中にアンモニア又はアン
    モニウム塩が残留するように、前記脱硝工程でのアンモ
    ニア注入量、又は／及び前記脱硝工程より後流でのアン
    モニア注入量を過剰に設定することを特徴とする排煙処
    理方法。
  3. 【請求項３】 前記脱硝工程でのアンモニア注入量は、
    前記脱硝工程後の排煙中に残留するアンモニアの濃度
    が、３０ｐｐｍ以上となるように設定することを特徴と
    する請求項２記載の排煙処理方法。
  4. 【請求項４】 前記脱硝工程後の排煙を前記吸収塔より
    も前流側において熱交換器に導き、排煙から熱回収する
    熱回収工程を設け、前記熱交換器としてシェルアンドチ
    ューブ構造のノンリーク型熱交換器を採用したことを特
    徴とする請求項２又は３記載の排煙処理方法。
  5. 【請求項５】 前記脱硝工程後の排煙を前記吸収塔より
    も前流側において熱交換器に導き、排煙から熱回収する
    熱回収工程を設け、前記脱硝工程でのアンモニア注入
    量、又は／及び前記脱硝工程より後流でのアンモニア注
    入量を、前記熱交換器に導入される排煙中に残留するア
    ンモニアの濃度が、この排煙中のＳＯ3濃度に対して１３
    ｐｐｍ以上過剰となるように設定することを特徴とする
    請求項２又は４記載の排煙処理方法。
  6. 【請求項６】 前記吸収塔における排煙と吸収液との気
    液接触が行われる領域よりも後流側に、前記吸収液より
    も酸性度の強い液を散布してアンモニアのガス中への放
    散が起き難い領域を形成し、前記脱硫工程に導入される
    排煙中に残留するアンモニアを前記吸収塔から排出され
    る排煙中に残留させることなく前記吸収塔において吸収
    することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載
    の排煙処理方法。
  7. 【請求項７】 前記吸収塔の前流側で排煙を乾式電気集
    塵機に導いて排煙中の粉塵を除去する第１の粉塵除去工
    程と、前記吸収塔の後流側で排煙を湿式電気集塵機に導
    入して排煙中に残留した粉塵を除去する第２の粉塵除去
    工程とを設けたことを特徴とする請求項２乃至６のいず
    れかに記載の排煙処理方法。
  8. 【請求項８】 排煙中にアンモニアを注入して排煙中の
    窒素酸化物を分解処理する脱硝装置と、この脱硝装置か
    ら導出された排煙から熱回収する熱交換器と、この熱交
    換器から導出された排煙を吸収液と気液接触させること
    により、排煙から少なくとも硫黄酸化物を吸収除去する
    吸収塔と、この吸収塔より排出された排煙を、前記熱交
    換器で回収された熱の少なくとも一部により、大気放出
    に好ましい温度とすべく加熱する再加熱部と、前記吸収
    塔及び再加熱部を含む排煙流路の圧力損失に対抗して排
    煙を圧送するためのファンとを備え、 前記吸収塔、再加熱部及びファンが、鉛直軸線上に直列
    状態に配設されて、処理後の排煙を大気放出するための
    煙突の少なくとも一部として機能している排煙処理設備
    により、少なくとも窒素酸化物及び硫黄酸化物を含む排
    煙を浄化処理するに際して、 前記脱硝装置より後流側で必要に応じてアンモニアを排
    煙中に注入するとともに、 前記吸収塔に導入される排煙中にアンモニア又はアンモ
    ニウム塩が残留するように、前記脱硝装置でのアンモニ
    ア注入量、又は／及び前記脱硝装置より後流でのアンモ
    ニア注入量を過剰に設定することを特徴とする排煙処理
    方法。
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