JPH11270835A

JPH11270835A - 排ガスの処理システム

Info

Publication number: JPH11270835A
Application number: JP10096803A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Watabe; 篤渡部; Yokichi Shoji; 要吉東海林
Original assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】熱回収用の熱交換器における経時的な排ガス
の圧力損失を回避し、よって当該圧力損失の上昇に起因
する運転の停止時間を遅らせて、長期間にわたる安定し
た運転を実現することができる排ガスの処理システムを
得る。【解決手段】排ガスの排気ダクト１０に沿って、排ガ
スから熱を回収する熱交換器４と、排ガスをアルカリ成
分を含む吸収液と気液接触させることにより排ガスに含
まれる硫黄酸化物を吸収して除去する排煙脱硫装置５と
が設けられた排ガスの処理システムにおいて、排ガスダ
クト１０の熱交換器４の入口および出口間に、排ガスの
流れ抵抗手段１１が介装されたバイパスライン１２を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所のボイ
ラ等から排出される排ガスから、硫黄酸化物および媒塵
を除去して無害化させるための排ガスの処理システムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所のボイラ等から発生する多量
の排ガスを無害化する排ガスの処理システムの一種とし
て、図４に示すような、ボイラ１から排出され、必要に
応じて脱硝装置を通過して空気予熱器２を経た排ガス
を、電気集塵器３に送って当該排ガス中に含まれる媒塵
を捕集し、次いでこの排ガスを熱交換器４に送ってその
熱を回収した後に排煙脱硫装置５に送り、ここで排ガス
と石灰石（ＣａＣＯ₃ ）を溶解または懸濁した水溶液か
らなる吸収液とを気液接触させて、当該排ガス中に含ま
れる亜硫酸ガス（ＳＯ₂ ）を吸収液中に吸収して除去す
ることにより無害化させ、さらにこの排ガスを再加熱用
の熱交換器６において、上記熱交換器４で熱を回収して
循環供給ライン７から送られてくる熱媒体によって白煙
防止のために再加熱した後に、煙突８から大気に放出す
るものが広く知られている。

【０００３】また、他の排ガスの処理システムとして、
図５に示すように、電気集塵器３の前段に熱回収用の熱
交換器４を配設し、空気予熱器２を経た排ガスを、先ず
熱交換器４で熱を回収して降温させた後に電気集塵器３
に送り、同伴した媒塵を捕集するものも知られている。
図５に示した排ガスの処理システムにおいては、電気集
塵器３の除塵性能が媒塵の電気抵抗に依存し、さらに媒
塵の電気抵抗は排ガスの相対湿度に依存することから、
予め電気集塵器３の前段であって脱硝装置がある場合に
はその後段に配設された熱交換器４によって排ガス温度
を低下させることにより、電気集塵器３での除塵性能を
向上させることができ、よって電気集塵器３において排
ガス中から高い効率で媒塵を捕集して除去するととも
に、併せて排ガス中のＳＯ₃ も、媒塵に吸着した状態で
当該媒塵とともに排ガス中から除去することができると
いう利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
排ガスの処理システムにおいては、ボイラ等の燃焼設備
で取り扱う燃料や運転条件に起因する排ガス中の媒塵
量、さらには熱交換器４における温度条件等によって、
特に排ガスの流路が狭くなる熱交換器４内において閉塞
が生じやすく、この結果排ガスの圧力損失が増加して、
脱硫ファンにおける負荷の上昇を招くという問題点があ
った。このため、一般にこれら排ガスの処理システムに
おいては、スートブロワや鋼球散布等の各種の清掃装置
を設けているが、これらの清掃装置によっても経時的に
進行する排ガスの圧力損失の上昇を避けることはでき
ず、しばしば上記圧力損失の上昇に起因して処理システ
ムの運転が停止し、熱交換器４内の清掃および復旧作業
を行なう必要が生じる。このため、当該熱交換器４の運
転停止が後続機器類の運転にも影響を与えることとな
り、処理システム全体の稼働率の低下を招く一因になる
とともに、当該停止時期を予め推測することが困難であ
る等の運転管理上の問題も有していた。

【０００５】特に、図５に示した排ガスの処理システム
においては、当該熱交換器４が電気集塵器３の前段に設
置されているため、上述したような利点があるものの、
未だ媒塵等が除去されていない排ガスが通過することに
なり、よって上記熱交換器４内の閉塞による排ガスの圧
力損失の増加、およびこれに起因する処理システムの運
転停止といった不都合が顕著になるという問題点があっ
た。

【０００６】本発明は、上記従来の排ガスの処理システ
ムが有する課題を有効に解決すべくなされたもので、熱
回収用の熱交換器における経時的な排ガスの圧力損失を
回避し、よって当該圧力損失の上昇に起因する運転の停
止時間を遅らせて、長期間にわたる安定した運転を実現
することができる排ガスの処理システムを提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る排ガスの処理システムは、排ガスの排気ダクトに
沿って、排ガスから熱を回収する熱交換器と、排ガスを
アルカリ成分を含む吸収液と気液接触させることにより
排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収して除去する排煙脱
硫装置とが設けられた排ガスの処理システムにおいて、
上記排ガスダクトの上記熱交換器の入口および出口間
に、排ガスの流れ抵抗手段が介装されたバイパスライン
を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】ここで、請求項２に記載の発明は、上記流
れ抵抗手段が、抵抗値が可変であることを特徴とするも
のであり、さらに請求項３に記載の発明は、上記排ガス
ダクトに、上記熱交換器の前後における排ガスの差圧を
検出する差圧検出手段を設けるとともに、検出された差
圧に基づいて上記熱交換器前後における排ガスの差圧が
一定範囲内になるように上記抵抗値を調節する制御手段
を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
〜３のいずれかに記載の発明において、上記排煙脱硫装
置の後段に、この排煙脱硫装置によって無害化処理され
た排ガスを再加熱する再加熱用熱交換器が配設され、か
つ上記熱回収用の熱交換器と上記再加熱用熱交換器との
間に、熱媒体の循環供給ラインが配管されるとともに、
この循環供給ラインに、上記熱交換器を通過した排ガス
と、上記バイパスラインを通過した排ガスとの混合排ガ
スの温度が一定の範囲内となるように上記熱媒体の温度
を調節する熱媒体の温度制御手段を設けたことを特徴と
するものである。

【００１０】さらに、請求項５に記載の発明は、請求項
１〜４のいずれかに記載の発明において、上記熱交換器
と上記排煙脱硫装置との間に、上記熱交換器で降温され
た排ガス中の媒塵を除去する電気集塵器が配設されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】請求項１〜５のいずれかに記載の排ガスの
処理システムにおいては、熱回収用の熱交換器の入口お
よび出口間に、排ガスの流れ抵抗手段が介装されたバイ
パスラインを設けているので、熱交換器内等における閉
塞によって経時的に排ガスの圧力損失が上昇し、熱交換
器前後における差圧が上記流れ抵抗手段の抵抗値よりも
大きくなると、排ガスの一部がバイパスラインに流れ
る。この結果、上記熱交換器におけるそれ以上の経時的
な排ガスの圧力損失が回避され、当該圧力損失の上昇に
起因する運転の停止時間を遅らせることにより、長期間
にわたる安定した運転が行なわれることになる。

【００１２】ここで、上記流れ抵抗手段は、抵抗値が一
定の水封装置等を用いることも可能であるが、請求項２
に記載の発明のように、抵抗値が可変の流れ抵抗手段を
用いれば、熱交換器前後における経時的な排ガスの圧力
損失の変動に応じて、適宜バイパスラインへの迂回流量
を調整することができて好適である。特に請求項３に記
載の発明のように、差圧検出手段によって熱交換器前後
の排ガスの差圧を検出し、この差圧に基づいて上記流れ
抵抗手段における抵抗値を適宜調節すれば、熱交換器前
後における排ガスの差圧を一定範囲内に保持して安定的
な運転を行なうことが可能になる。

【００１３】また、請求項１〜３のいずれかに記載の発
明は、単独の熱回収用の熱交換器に適用することができ
る他、さらに上記熱回収用の熱交換器と、上記排煙脱硫
装置の後段に設けられた排ガスの再加熱用熱交換器とが
熱媒体の循環ラインによって連絡されたノンリーク型の
ガスガスヒータにも適用可能である。この場合には、上
記熱交換器を迂回してバイパスラインを流れる排ガスの
流量が増加すると、熱交換器を通過した排ガスとバイパ
スラインを通過した排ガスとの混合排ガスの温度が上昇
する。そのため、熱交換器を通過した排ガス温度を下げ
る必要があり、これは従来のノンリーク型ガスガスヒー
タの制御法でもある程度可能であるが十分ではない。そ
こで、請求項４に記載の発明のように、上記熱回収用の
熱交換器と再加熱用熱交換器との間の循環供給ライン
に、熱媒体の温度制御手段を設け、当該温度制御手段に
よって熱交換器を通過した排ガスと、バイパスラインを
通過した排ガスとの混合排ガスの温度が一定の範囲内と
なるように熱媒体の温度を調節することにより、熱交換
器後段側における運転条件をほぼ一定に保持することが
可能になる。

【００１４】このように、請求項１〜４のいずれかに記
載の発明は、例えば図４に示したような、電気集塵器の
後段側に熱回収用の熱交換器が配設されている処理シス
テムにも適用しても相応の作用効果を得ることができる
が、特に請求項５に記載の発明のように、上記熱交換器
が電気集塵器の前段に配設された処理システムに適用し
た場合に、当該熱交換器には、未だ媒塵等が除去されて
いない排ガスが通過する結果、排ガスの圧力損失の上昇
による熱交換器の運転停止等の弊害が一層顕著になるこ
とから、上記バイパスラインによって熱交換器における
一定以上の経時的な排ガスの圧力損失を回避して、長期
間にわたる安定した運転を可能とすることにより、電気
集塵器における除塵性能の向上効果とあいまって、処理
システム全体として顕著な効果が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る排ガスの処
理システムの一実施形態を示すものであり、図４および
図５に示したものと同一構成部分には同一符号を付して
その説明を簡略化する。図１に示すように、この排ガス
の処理システムにおいては、図５に示したものと同様
に、排ガスから熱を回収するための熱交換器４と排煙脱
硫装置５との間に、この熱交換器４で降温された排ガス
中の媒塵を除去する電気集塵器３が配設されている。そ
して、排ガスダクト１０の熱交換器４の入口および出口
間に、固定抵抗１１（排ガスの流れ抵抗手段）が介装さ
れたバイパスライン１２が設けられている。

【００１６】また、熱回収用の熱交換器４と再加熱用熱
交換器６との間に配管された熱媒体の循環供給ライン７
のうち、再加熱用熱交換器６からの戻りライン７ａに、
冷却ライン１３から供給される冷却水によって熱媒体温
度を下げる冷却器１４が介装されている。そして、上記
冷却ライン１３の出口側には、冷却水の流量を調節する
温度調節弁１５が設けられている。他方、熱交換器４か
ら再加熱用熱交換器６への熱媒体供給ライン７ｂには、
加熱ライン１６から供給される蒸気によって熱媒体温度
を上昇させるための加熱器１７が介装されており、この
加熱器１７を経た蒸気は、戻りライン７ａに介装された
凝縮器１８に送られて凝縮水となり、別途この処理シス
テムにおいて利用されるようになっている。なお、図中
符号１９は、戻りライン７ａおよび供給ライン７ｂ間の
バイパスライン７ｃに介装された流量調節弁であり、符
号２０は、戻りライン７ａに介装された流量調節弁であ
る。

【００１７】そして、温度調節弁１５は、熱交換器４の
出口側における排ガスダクト１０’とバイパスライン１
２との合流点よりも下流側に設けられた温度検出器（図
示を略す。）からの検出信号によって、熱交換器４を通
過した排ガスと、バイパスライン１２を通過した排ガス
との混合排ガスの温度が一定の範囲内となるように制御
されるようになっている。ここで、上記冷却器１４、温
度調節弁１５は、従来の加熱器１７、流量調節弁１９、
２０の機能を補完し、排ガスの温度を調節する温度制御
手段である。

【００１８】次に、以上の構成からなる排ガスの処理シ
ステムの作用について説明する。先ず、ボイラ１から排
出された排ガスは、図示されない脱硝設備を経た後にエ
アヒータ２に導かれ、ボイラ１の燃焼用空気の予備加熱
に使用されたのちに、熱交換器４によって熱媒体に熱が
回収されて９５℃程度まで降温され、後段の電気集塵器
３に送られる。そして、この電気集塵器３において高効
率で同伴した媒塵が捕集・除去されるとともに、排ガス
中のＳＯ₃ も、媒塵に吸着した状態で上述した媒塵とと
もに排ガス中から除去される。このようにして、媒塵と
ともにＳＯ3 濃度の低下した排ガスは、図示されない脱
硫ファンによって排煙脱硫装置５を通過する。

【００１９】そして、この排煙脱硫装置５において、石
灰石等のアルカリ成分を含む吸収液と気液接触されるこ
とにより、排ガス中に含まれる亜硫酸ガス（ＳＯ₂ ）が
酸化されるとともに、吸収液中のアルカリ成分によって
中和される反応が行われて、上記亜硫酸ガスが吸収・除
去される。また、排ガス中に同伴した媒塵についても、
上記吸収液中に捕集されて除去される。次いで、排煙脱
硫装置５を経た排ガスは、ミストエリミネータ等におい
てミスト分が除去された後に、再加熱用熱交換気６にお
いて、循環供給ライン７の供給ライン７ｂから供給され
る熱媒体によって白煙防止のために９０〜１００℃まで
再加熱された後に、煙突８から大気に放出される。

【００２０】以上の排ガス処理の運転において、熱回収
用の熱交換器４が電気集塵器３の前段に配設されている
ために、この熱交換器４には、未だ媒塵等が除去されて
いない排ガスが通過することになり、この結果熱交換器
４内における閉塞によって排ガスの圧力損失が上昇す
る。そして、熱交換器４内における閉塞によって経時的
に排ガスの圧力損失が上昇し、熱交換器４の前後におけ
る排ガスの差圧が固定抵抗１１の抵抗値よりも大きくな
ると、排ガスの一部がバイパスライン１２に流れる。こ
の結果、熱交換器４におけるそれ以上の経時的な排ガス
の圧力損失が回避され、よって排ガスの圧力損失の上昇
に起因する運転の停止時間を遅らせることにより、長期
間にわたる安定した運転が行なわれることになる。

【００２１】この際に、熱交換器４を迂回してバイパス
ライン１２へ流れる排ガスの流量が増加すると、熱交換
器４を出た排ガスとバイパスライン１２を通過した排ガ
スとの混合排ガスの温度が次第に上昇する。すると、こ
れを検知した温度検出器からの検出信号により、温度調
節弁１５が開き、冷却器１４において冷却ライン１３か
ら供給されてくる冷却水によって戻りライン７ａの熱媒
体を冷却する。これにより、それまでよりも温度の低い
熱媒体が熱交換器４に供給され、当該熱交換器４を通過
する排ガスから効率的に熱を回収し、この結果熱交換器
４出口における排ガスの温度が低下することにより前記
混合排ガスの温度が一定に保たれる。

【００２２】以上のように、上記排ガスの処理システム
によれば、熱回収用の熱交換器４の入口および出口間
に、流れ抵抗となる固定抵抗１１を介装したバイパスラ
イン１２を設け、熱交換器４内等における閉塞によって
経時的に排ガスの圧力損失が上昇し、熱交換器４前後に
おける差圧が上記固定抵抗１１の抵抗値よりも大きくな
った場合に、排ガスの一部をバイパスライン１２に迂回
させることにより、上記熱交換器４におけるそれ以上の
経時的な排ガスの圧力損失を回避することができ、よっ
て上記圧力損失の上昇に起因する運転の停止時間を遅ら
せることにより、長期間にわたる安定した運転を行うこ
とができる。

【００２３】図２および図３は、それぞれ本発明に係る
排ガスの処理システムの他の実施形態の要部を示すもの
であり、他の構成については図１に示したものと同様で
あるために、説明中同一符号を用いて説明を簡略化す
る。図２に示す排ガスの処理システムは、熱交換器４の
バイパスライン１２に、固定抵抗に代えて抵抗値が可変
となるオリフィス（流れ抵抗手段）２５を介装したもの
である。また、図３に示す排ガスの処理システムにおい
ては、上記排ガスダクト１０に、熱交換器４の前後にお
ける排ガスの差圧を検出する差圧検出器（差圧検出手
段）３０を設け、さらにこの差圧検出器３０において検
出された差圧に基づいて、熱交換器４前後における排ガ
スの差圧が一定範囲内になるように上記オリフィス２５
の抵抗値を調節する制御装置（制御手段）３１を設けた
ものである。

【００２４】このような排ガスの処理システムによれ
ば、図１に示したものと同様の効果が得られるうえ、さ
らにバイパスライン１２に、抵抗値が可変のオリフィス
２５を介装しているので、熱交換器４前後における経時
的な排ガスの圧力損失の変動に応じて、適宜バイパスラ
イン１２への排ガスの迂回流量を調整することができ
る。特に、図３に示したものにあっては、差圧検出器３
０によって熱交換器４前後の排ガスの差圧を検出し、こ
の差圧に基づいてオリフィス２５における抵抗値を適宜
調節することができるため、熱交換器４前後における排
ガスの差圧を常に一定範囲内に保持した安定的な運転を
行なうことができる。

【００２５】なお、上述した実施の形態においては、い
ずれも本発明を、排ガス処理システムに広く用いられて
いるノンリーク型のガスガスヒータにおける熱回収用の
熱交換器４に適用した場合についてのみ説明したが、こ
れに限定されるものではなく、単独の熱回収用の熱交換
器にも適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜５のい
ずれかに記載の排ガスの処理システムによれば、熱交換
器内等における閉塞によって経時的に排ガスの圧力損失
が上昇した場合に、排ガスの一部をバイパスラインに流
すことにより上記熱交換器におけるそれ以上の経時的な
排ガスの圧力損失を回避して、当該圧力損失の上昇に起
因する運転の停止時間を遅らせることにより、長期間に
わたる安定した運転を行なうことができる。

【００２７】この際、特に請求項２に記載の発明によれ
ば、熱交換器前後における経時的な排ガスの圧力損失の
変動に応じて、適宜バイパスラインへの迂回流量を調整
することができ、さらに請求項３に記載の発明によれ
ば、上記可変の流れ抵抗手段と差圧検出手段とによって
熱交換器前後における排ガスの差圧を一定範囲内に保持
して安定的な運転を行なうことができるといった効果が
得られる。また、請求項４に記載の発明によれば、熱交
換器とバイパスラインとを通過した混合排ガスの温度を
一定の範囲内に調節することにより、熱交換器後段側に
おける運転条件をほぼ一定に保持することが可能にな
る。

【００２８】したがって、請求項１〜４のいずれかに記
載の発明は、特に請求項５に記載の発明のように、上記
熱交換器が電気集塵器の前段に配設された処理システム
に適用した場合に、電気集塵器における除塵性能の向上
効果とあいまって、処理システム全体として顕著な効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガスの処理システムの一実施形
態を示す概略構成図である。

【図２】本発明の他の実施形態を示す要部の構成図であ
る。

【図３】本発明の他の実施形態を示す要部の構成図であ
る。

【図４】従来の排ガスの処理システムを示す概略構成図
である。

【図５】従来の他の排ガスの処理システムを示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１ボイラ３電気集塵器４熱回収用の熱交換器５排煙脱硫装置６再加熱用熱交換器７、７ａ、７ｂ熱媒体の循環供給ライン１０、１０’ 排ガスダクト１１固定抵抗（排ガスの流れ抵抗手段）１４冷却器１５温度調節弁１７加熱器２５可変のオリフィス（排ガスの流れ抵抗手段）３０差圧検出器（差圧検出手段）３１制御装置（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスの排気ダクトに沿って、排ガスか
ら熱を回収する熱交換器と、排ガスをアルカリ成分を含
む吸収液と気液接触させることにより当該排ガスに含ま
れる硫黄酸化物を吸収して除去する排煙脱硫装置とが設
けられた排ガスの処理システムにおいて、上記排ガスダ
クトの上記熱交換器の入口および出口間に、上記排ガス
の流れ抵抗手段が介装されたバイパスラインを設けたこ
とを特徴とする排ガスの処理システム。
【請求項２】上記流れ抵抗手段は、当該抵抗値が可変
であることを特徴とする請求項１に記載の排ガスの処理
システム。
【請求項３】上記排ガスダクトに、上記熱交換器の前
後における排ガスの差圧を検出する差圧検出手段を設け
るとともに、検出された差圧に基づいて上記熱交換器前
後における排ガスの差圧が一定範囲内になるように上記
抵抗値を調節する制御手段を設けたことを特徴とする請
求項２に記載の排ガスの処理システム。
【請求項４】上記排煙脱硫装置の後段に、この排煙脱
硫装置によって無害化処理された排ガスを再加熱する再
加熱用熱交換器が配設され、かつ上記熱回収用の熱交換
器と上記再加熱用熱交換器との間に、熱媒体の循環供給
ラインが配管されるとともに、この循環供給ラインに、
上記熱交換器を通過した排ガスと、上記バイパスライン
を通過した排ガスとの混合排ガスの温度が一定の範囲内
となるように上記熱媒体の温度を調節する熱媒体の温度
制御手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載の排ガスの処理システム。
【請求項５】上記熱交換器と上記排煙脱硫装置との間
に、上記熱交換器で降温された排ガス中の媒塵を除去す
る電気集塵器が配設されていることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載の排ガスの処理システム。