JPH11319479A - 排煙処理方法 - Google Patents

排煙処理方法

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JPH11319479A
JPH11319479A JP10153579A JP15357998A JPH11319479A JP H11319479 A JPH11319479 A JP H11319479A JP 10153579 A JP10153579 A JP 10153579A JP 15357998 A JP15357998 A JP 15357998A JP H11319479 A JPH11319479 A JP H11319479A
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gypsum
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Koichiro Iwashita
浩一郎 岩下
Atsushi Yoshioka
篤 吉岡
Yoshimitsu Kawanishi
好光 川西
Shoichi Onishi
召一 大西
Susumu Okino
沖野  進
Toru Takashina
徹 高品
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器4で排煙から熱回収した後、排煙を
湿式石灰石膏法の脱硫装置10に導いて、排煙中の少な
くともSO2を吸収除去する吸収工程を有する排煙処理
方法において、排煙中のSO3対策が、アンモニア注入を
しないで容易に実現でき、大型な電気集塵装置を使用し
なくても高い除塵性能を実現できる排煙処理方法を提供
する。 【解決手段】 吸収工程で捕集可能な粉体(例えば石灰
石G)を排煙中に散布する粉体投入工程を熱交換器4の
前に設け、吸収工程の前流側では独立した除塵処理を行
わないで、排煙中の粉塵の多くが前記粉体とともに吸収
液中に捕集される構成とし、吸収液中に捕集された粉塵
を脱硫装置10の副生石膏中から分離する分離工程(分
離装置30)を設け、吸収工程を経た排煙中に残存した
粉塵又は粉体を電気集塵機3aにより捕集する除塵工程
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硫黄酸化物として
SO2とSO3を含有し、さらに未燃カーボン等の粉塵を
含有する排煙(例えば、重質油焚きボイラの排煙)の浄
化処理技術に係わり、特に、凝結することにより有害な
硫酸のヒュームとなる排煙中のSO3の対策と、除塵性
能の向上とが、低コストかつ簡易な操作又は装置構成で
実現される排煙処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、火力発電プラント等における例
えば重質油焚きボイラの排煙には、硫黄酸化物として、
SO2(亜硫酸ガス)の他にSO3(三酸化硫黄)が含有
される。そして、全硫黄酸化物量(例えば1500pp
m)に対するSO3の量は、ボイラにおける燃焼温度やバ
ーナーの種類、或いは燃焼触媒の種類等によって異なる
が、いずれにしろ数パーセント程度の割合であり、例え
ば30ppm程度と比較的微量である。このため、この
種の排煙の脱硫処理においては、基本的性能としてはS
2の吸収性能が重要となる。
【0003】しかし排煙中のSO3は、ヒューム化した
場合、腐食性が強くスケール発生の要因となる有害なH2
SO4のミストとなり、しかも単なる吸収液との気液接
触ではほとんど捕集できないサブミクロン粒子となる。
このため、装置の腐食防止及びスケール防止のため、或
いは排煙のさらなるクリーン化の観点から、このSO3
対してもなんらかの除去処理が必要である。
【0004】そこで従来、例えば重質油焚きボイラ用の
排煙処理設備では、設備前流において排煙中にアンモニ
アを注入し、排煙中のSO3を硫安((NH42SO4
として捕集するようにしているのが一般的である。以
下、図7を参照して、このような従来の排煙処理方法及
び設備の一例について説明する。
【0005】図7において符号1で示すものは、排煙の
熱によりボイラ(図示略)に供給される燃焼用空気を加
熱するエアヒータ(ボイラ側機器)であり、この場合こ
のエアヒータ1より以降の部分が本発明の対象となる設
備又は工程である。エアヒータ1より導出された未処理
排煙Aは、まず導入ダクト2において、スプレーノズル
2aから吹込まれるアンモニア(NH3)と接触し、排
煙中のSO3がこのアンモニアや排煙中の水分と反応し
て硫安となる。この硫安は、排煙中の固体粒子(即ち粉
塵)となるため、これにより排煙中の粉塵濃度は大幅に
増加する。(例えば、アンモニア注入前の粉塵濃度が1
80mg/m3Nの場合には、アンモニア注入後の粉塵
濃度は360mg/m3N程度となる。)
【0006】次に排煙Aは、乾式の電気集塵機3に導入
されて粉塵Bを除去される。この粉塵Bのうち、排煙A
に元来含有されていたものは、未燃カーボンを主体とす
るもので、例えば重質油焚きボイラの場合にはバナジウ
ムやマグネシウム等の不純物も僅かに含有される。ま
た、前記硫安もそのほとんどが、この電気集塵機3で捕
集されて粉塵B中に含まれて排出され、例えば産業廃棄
物として廃棄処理される。その後排煙Aは、後述のガス
ガスヒータ(GGH)の再加熱部5によって大気放出す
る処理後排煙Cを加熱するために、このGGHの熱回収
部4に導入されて熱回収され(熱回収工程)、これによ
り冷却される。例えばここで、排煙Aの温度は160℃
程度から100℃程度に冷却される。
【0007】次いで排煙Aは、脱硫装置10の後述の吸
収塔12,13において、少なくともSO2と僅かに残
留した粉塵の一部が除去され(吸収工程)、その後GG
Hの再加熱部5でより大気放出に好ましい温度となるよ
うに加熱されて、処理後排煙Cとして図示省略した煙突
から大気中に放出される。
【0008】脱硫装置10は、この場合、吸収剤スラリ
D(吸収液)が供給される一つのタンク11の上部に、
二つの液柱式吸収塔12,13(並流式と向流式)を並
べて設置し、排煙が順次各吸収塔に導かれてそれぞれの
吸収塔で排煙とタンク11内のスラリとの気液接触が行
われる構成としたものである。各吸収塔12,13に
は、スプレーパイプ15,16がそれぞれ複数設けら
れ、これらスプレーパイプ15,16から、循環ポンプ
17,18が吸上げたスラリが上方に向って液柱状に噴
射される。またこの場合、吸収塔の後流側には、同伴ミ
ストを捕集除去するためのミストエリミネータ20が設
けられている。なお図7の場合、このミストエリミネー
タ20で捕集されたミストは、図示省略した下部ホッパ
へ集められホッパ低部のドレン抜き配管を介してタンク
11内に戻る構成となっている。
【0009】そしてこの装置は、タンク11内のスラリ
を攪拌しつつ酸化用の空気を微細な気泡として吹込むい
わゆるアーム回転式のエアスパージャ21を備え、タン
ク11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。すなわちこの装置では、吸収搭12又は13で
スプレーパイプ15又は16から噴射され排煙と気液接
触して亜硫酸ガス及び粉塵を吸収しつつ流下するスラリ
は、いずれもタンク11内においてエアスパージャ21
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となる。な
お、これらの処理中に起きる主な反応は以下の反応式
(1)乃至(3)となる。
【0010】
【化1】 (吸収搭排煙導入部) 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)
【0011】こうしてタンク11内には、定常的には石
膏と吸収剤である少量の石灰石と微量の粉塵が懸濁する
ようになっており、このタンク11内のスラリ(以下、
場合により石膏スラリSという。)がこの場合スラリポ
ンプ22により固液分離機23に供給され、脱水されて
水分の少ない石膏Eとして採り出される。一方、固液分
離機23からのろ液の一部F1は、ろ液タンク24及び
ろ液ポンプ25を経由して、吸収剤スラリDを構成する
水分としてスラリ調整槽26に供給され、循環使用され
る。
【0012】スラリ調整槽26は、攪拌機を有し、図示
省略した石灰石サイロから投入される石灰石G(吸収
剤)と、ろ液タンク24より送られるろ液F1とを攪拌
混合して吸収剤スラリDを生成するもので、内部の吸収
剤スラリDがスラリポンプ27によりタンク11に適宜
供給されるようになっている。なお、例えばタンク11
には、適宜補給水(工業用水等)が供給され、吸収塔1
2,13における蒸発等により漸次減少する水分が補わ
れる。また石灰石Gとしては、山元より採取された石灰
石を通常100μm程度の粒径に微粉砕したものが使用
される。また、ろ液タンク24のろ液の他の一部は、脱
硫装置10における循環水中の不純物の蓄積を防止すべ
く、いわゆる脱硫排水F2として図示省略した排水処理
工程に送られる。
【0013】上記排煙処理によれば、電気集塵機3以降
の排煙中には、SO3はほとんど存在しなくなり、前述し
た不具合が回避される。すなわち、仮にアンモニア注入
が行われずにSO3が放置された場合には、このSO3は、
硫酸露点の特性に従って設備内で凝結して前述した如く
ヒューム化する。一般的には、そのほとんどがGGHの
熱回収部4による冷却によってヒューム化する。
【0014】このため、少なくともGGHの熱回収部4
以降において、設備構成部材の腐食やスケールの発生に
よる排煙流路の閉塞等の不具合が問題となり、装置の高
コスト化やメンテナンスコストの増大を招く。また、脱
硫装置10から排出される処理後排煙C中には、このS
3のヒュームが残存するため、排煙の高度なクリーン化
のためには、例えば吸収塔13の後流側でGGHの再加
熱部5の前流側に湿式集塵機を設置する必要性が生じ
て、この点からもコスト増や装置の大型化を招来する。
ところが、図7に示すようにアンモニア注入が行われれ
ば、前述したように電気集塵機3の前流において排煙中
のSO3が硫安とされ、電気集塵機3で粉塵Bとして捕集
されるため、上記SO3の問題がいちおう解消される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排煙処理方法又は設備は、上述したようなアンモニ
ア注入を行うために、以下のような各種の問題点があっ
た。すなわち、まず高価なアンモニアを購入して供給す
る必要があり、運転コストの面で劣る。また、アンモニ
アを注入し拡散させるために導入ダクト2を長くする必
要があり、設備の小型化の点で支障となっていた。ま
た、電気集塵機3の後流に残留するアンモニアがあるた
め、脱硫排水F2中にはN成分が含まれることになり、
脱硫排水F2の排水処理においては例えば微生物による
脱窒処理等のめんどうなN処理が必要となって、この点
でも運転コストの増加や設備の大型化を招く。
【0016】また、処理後排煙C中にもアンモニアが含
有され大気に放出されることになる。アンモニアの排出
については、さらなる排煙のクリーン化の観点から好ま
しくなく、アンモニアの排出規制がある場合には、この
アンモニア除去のためのなんらかの対応(設備の付加
等)が必要となり、やはりコスト等の点で問題となる。
さらに、副生される石膏E中にもアンモニアが含有され
るため、石膏の引取り基準によっては、悪臭防止などの
ために石膏を洗浄する必要が生じる。
【0017】また、電気集塵機3の後流に残留する硫安
灰は、比較的粒径が小さいため、吸収塔12,13の気
液接触によっては十分に捕集されず、処理後排煙C中に
も残留するため、やはり排煙のさらなるクリーン化とい
う点で問題があった。また、前記硫安も粉塵として電気
集塵機3で捕集するため、電気集塵機3で捕集すべき粉
塵の量は、排煙中に元来含有されていた粉塵の量に対し
て大幅に増加し、電気集塵機3の容量(集塵面積)が極
めて大型化する問題もあった。したがって、近年益々質
的かつ量的な面で高度化が要望される排煙の清浄化技術
としては、また、特に近年普及しつつある小規模発電事
業や自家発電用のより簡易で低コストな排煙処理技術と
しては、従来の技術は不十分で改善が望まれていた。
【0018】そこで本発明は、第1に、排煙中のSO3
対策が、アンモニア等の薬剤注入をしないで容易に実現
でき、しかも注入した物質が処理後排煙中に残留すると
いった弊害がなく、排煙のさらなるクリーン化が可能な
排煙処理方法を提供することを目的としている。また第
2には、排煙中のSO3対策や排煙のクリーン化がより簡
易な操作又は装置構成で容易かつ高度に可能となり、特
に、大型な電気集塵装置を使用しなくても高い除塵性能
を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。さらに第3には、排煙中のSO2等の吸収工程にお
ける副生品である石膏の純度が高く確保できることを目
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、鋭意研究を進めていたところ、石炭専焼のボイラ用
の排煙処理設備では、アンモニア注入をしなくても前述
したSO3の問題が生じないことが経験的に判明し、こ
の原因は石炭専焼の排煙にはフライアッシュ等の粉塵が
多量(油焚きの場合の10〜100倍程度)に含まれて
いるためであることが分った。
【0020】すなわち、発明者らの研究によれば、排煙
中にフライアッシュ等の粉体が含まれる場合には、GG
Hの熱回収部4における冷却等によって排煙中のSO3
が凝結しても、この凝結は前記粉体の粒子表面で生じ
て、SO3が凝結してなるH2SO4の粒子は前記粉体の
粒子と一体となって存在し有害なヒューム(硫酸ミス
ト)とはならないと考えられる。また経験的に、単位体
積当たりの排煙中のSO3量(S)に対する単位体積当た
りの排煙中の前記粉体の量(D)の重量比(D/S)
が、D/S≧2程度となるように粉体が排煙中に存在す
れば、SO3に起因するスケールの発生や装置構成部材の
腐食はほとんど生じないという知見が得られた。本発明
は、このような知見に基づいてなされた画期的な技術思
想(排煙中に積極的に粉体を投入することでSO3対策
を実現するという思想)を前提とするものであり、以下
の様な特徴により、上述した課題をより高度に解決して
いる。
【0021】請求項1記載の排煙処理方法は、少なくと
もSO2、SO3及び粉塵を含有する排煙の処理方法であ
って、熱交換器により排煙から熱回収して排煙を冷却す
る熱回収工程と、その後排煙を吸収塔に導いてカルシウ
ム化合物を含有する吸収液に気液接触させることによ
り、排煙中の少なくともSO2を吸収除去するとともに石
膏を副生する吸収工程とを有する排煙処理方法におい
て、前記吸収工程で捕集可能な粉体を排煙中に散布する
粉体投入工程を、前記熱回収工程の前に設けるととも
に、前記熱回収工程及び前記吸収工程の前流において
は、少なくとも独立した排煙の除塵処理を行わないよう
にして、排煙中の粉塵の多くが前記粉体とともに前記吸
収液中に捕集される構成とし、さらに、少なくとも前記
吸収液中に捕集された粉塵よりなる石膏粒子以外の固体
粒子を前記石膏中から分離する分離工程を設けたことを
特徴とする。
【0022】請求項2記載の排煙処理方法は、前記分離
工程が、前記吸収液中に気泡を発生させ、疎水性の表面
を有する前記固体粒子をこの気泡に接着させて上昇させ
る一方で、親水性の表面を有する石膏粒子を吸収液中に
留らせることにより、石膏粒子に対して前記固体粒子を
分離する処理よりなることを特徴とする。
【0023】請求項3記載の排煙処理方法は、前記吸収
工程を経た排煙中に残存した粉塵又は粉体を乾式電気集
塵機或いは湿式電気集塵機により捕集する除塵工程を、
さらに設けたことを特徴とする。
【0024】請求項4記載の排煙処理方法は、放電極と
集塵極を有するプレチャージ装置に排煙を導入し、放電
極からの放電により排煙中の粉塵又は粉体に電荷を加
え、これら粉塵又は粉体をクーロン力により異符号の集
塵極に移動させ、この集塵極に一定時間保持することに
より、排煙中の粉塵又は粉体を凝集粗大化させるプレチ
ャージ工程を、前記熱回収工程の後であって前記吸収工
程の前に設けたことを特徴とする。
【0025】請求項5記載の排煙処理方法は、前記熱回
収工程を経た排煙中の粉塵又は粉体の一部を、排煙中か
ら分離し、前記吸収工程における吸収液中に導入する粉
塵粗取り工程を、前記プレチャージ工程の前に設けたこ
とを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の各例
を図面に基づいて説明する。なお、図7に示す従来例と
同様の要素には同符号を付して重複する説明を省略す
る。また、図1,図3では、脱硫装置10の詳細構成の
図示を省略している。第1例 まず、図1により本発明の第1例を説明する。この例
は、図7の従来の排煙処理において、アンモニア注入工
程と、電気集塵機3による除塵処理工程とを削除し、G
GHの熱回収部4の前流側に粉体を散布する粉体投入手
段(図示省略)を設置し、この粉体投入手段により石灰
石(CaCO3)を微粉砕してなる粉体(即ち、例えば前
述の石灰石G)を排煙A中に散布する工程(粉体投入工
程)を、前記熱回収部4による熱回収工程の前に設けた
ものである。
【0027】またこの例では、脱硫装置10での吸収工
程を経た排煙中に僅かに残存した粉塵又は粉体B1を乾
式電気集塵機3aにより捕集する除塵工程を、再加熱部
5による再加熱工程の後に設けるとともに、脱硫装置1
0で生成される石膏スラリSから未燃カーボン等の粉塵
B2と高純度な石膏固形分Eとを分離して排出するカー
ボン分離装置30を設けている。
【0028】ここでカーボン分離装置30は、脱硫装置
10における吸収剤スラリD中に捕集される粉塵よりな
る石膏粒子以外の固体粒子(主に未燃カーボン)を、副
生される石膏中に混入しないように分離する本発明の分
離工程を実行するものであり、この場合図7の従来の排
煙処理における固液分離装置23の代りに設けられる。
すなわち本例の場合には、吸収工程前流での除塵処理を
行わないため、排煙中に元来含まれる未燃カーボン等の
粉塵の多くが、投入された粉体(この場合、石灰石)と
ともに脱硫装置10の吸収塔でスラリ中に捕集され、吸
収塔から抜出された石膏スラリS中には従来よりも多量
の異物(即ち、上記粉塵の粒子)が含まれることにな
る。このため、高純度な石膏を得るためには、この異物
である上記粉塵を分離する必要があり、本例ではこの分
離工程を浮遊選別法を利用したカーボン分離装置30に
より特に簡易な構成で実現している。
【0029】上記カーボン分離装置30は、例えば図2
に示すように、石膏スラリSが導入される気泡塔31
と、この気泡塔31内のスラリを循環させる循環ポンプ
32と、循環ポンプ32の吐出側に設けられ循環するス
ラリ中に空気Hを吹込む空気投入器33と、循環ポンプ
32の吐出側から分岐する抜出しライン34と、この抜
出しライン34に設けられた流量調整弁35と、気泡塔
31の液面レベルを検出するセンサ36と、このセンサ
36の検出信号に基づいて流量調整弁35の開度を調整
し気泡塔31の液面レベルを一定範囲に維持するレベル
コントローラ37と、抜出しライン34から抜出された
スラリの固液分離を行う固液分離機38と、気泡塔31
の上部からスラリを抜出す抜出しライン39と、この抜
出しライン39から抜出されたスラリの固液分離を行う
固液分離機40とよりなる。
【0030】ここで気泡塔31の上部には、溢流部31
aが設けられ、レベルコントローラ37により制御され
る液面レベルがこの溢流部31aよりも僅かに高い位置
に設定されることにより、粉塵を高濃度に含む粉塵スラ
リがこの溢流部31aを越えて抜出しライン39から抜
き出されるようになっている。
【0031】すなわち、空気投入器33から投入された
空気Hは、気泡となって気泡塔31内に導入され気泡塔
31内をスラリ液面上まで上昇する。この際、石膏スラ
リS中に混入している未燃カーボン等の粉塵は、疎水性
の表面を有する固体粒子であるために、この気泡に接着
してこの気泡とともに上昇し、スラリ液面上に浮上す
る。一方、親水性の表面を有する石膏粒子は、気泡に接
着することなく重力により相対的に沈降して気泡塔の底
部に留る。このため、抜出しライン34から抜出される
スラリは石膏固形分を高濃度に含むスラリとなり、一
方、抜出しライン39から抜き出されるスラリは粉塵固
形分を高濃度に含むスラリとなる。
【0032】ちなみに、発明者らの実験によれば、この
ような簡単な処理により、90%以上の高い除去率で粉
塵が分離できることが分っている。なお、気泡塔31内
に気泡を発生させる方法としては、空気を注入するので
はなく、例えば気泡塔31内のスラリを攪拌することに
より、気泡を発生させる方法を採用してもよい。
【0033】次に、本発明の粉体投入工程を実行する粉
体投入手段について説明する。この粉体投入手段として
は、例えば気流搬送によるもの、或いはスラリ搬送によ
るものが使用できる。気流搬送によるものとしては、例
えば、粉体を気流搬送するためのブロワ又は空気圧縮気
や輸送管と、気流搬送された粉体を排煙のダクト内に分
散させて噴射させる固定式ノズルとよりなるものが使用
できる。また、スラリ搬送によるものとしては、例え
ば、粉体を液中に混入させてスラリとする攪拌槽と、こ
の攪拌槽で生成されたスラリを圧送するためのスラリポ
ンプと、圧送されたスラリを排煙のダクト内に分散させ
て噴射させる固定式ノズルとよりなるものが使用でき
る。
【0034】なお、粉体をスラリとして散布する場合に
は、SO3が粉体粒子表面に捕集される作用が高く発揮さ
れるように、スラリを構成する液を排煙の熱により即座
に蒸発するものとすることが好ましいが、この液として
は、例えば一般的な工業用水等の水で十分である。排煙
Aの温度は160℃程度と高温のため、散布されたスラ
リ中の水分は即座に蒸発するからである。また、スラリ
の粉体濃度も脱硫装置10における吸収剤スラリの固形
分濃度と同程度(例えば、20〜30重量%程度)でよ
い。なお、発明者らの試算によれば、このようにスラリ
として散布する場合でも、その量は後述する如く排煙に
対して僅かでよいため、排煙の温度は数℃程度しか低下
せず、その後のGGHでの熱回収にはなんら問題ない。
【0035】すなわち、SO3対策用の粉体としての石灰
石Gの投入量は、スラリとして散布する場合でも、単位
体積当たりの排煙中のSO3量(S)に対する単位体積当
たりの排煙中の粉体量(D)の重量比(D/S)が、例
えばD/S≧2程度となるように僅かに散布してやれば
よい。
【0036】なお、こうして排煙中に投入される石灰石
Gのほとんどは、後述する如く吸収塔で捕集されて脱硫
装置10における吸収剤として機能するため、脱硫装置
10での吸収工程や石膏副生のための吸収剤として必要
な石灰石の全量を、前記粉体として熱回収部4の前流で
排煙中に投入することにより、間接的に脱硫装置10の
タンク11内のスラリ中に吸収剤を供給する構成として
もよい。このようにすれば、図7におけるスラリ調整槽
26やスラリポンプ27を削除して、設備構成をさらに
簡素化できる。
【0037】なお、この場合ろ液F1は、例えば直接吸
収塔のタンク11に戻す構成としてもよいし、或いはそ
の一部を石灰石Gをスラリとして散布するための液分と
して使用してもよい。またこの場合、吸収剤として必要
な石灰石Gの量は、基本的に排煙中の硫黄酸化物量に化
学量論的に比例した量となるので、排煙Aが通常の燃焼
排ガス(例えば重質油等の油系燃料の排煙)であれば、
単位体積当たりの排煙中のSO3量(S)に対する単位体
積当たりの排煙中の粉体量(D)の重量比(D/S)
は、発明者らの試算によればD/S=28程度と、十分
な値となる。
【0038】本例の排煙処理にすれば、前述した粉体の
作用が確実かつ十分に実現されて、排煙中のSO3対策
が、アンモニア注入をしないで低コストかつ簡易な操作
及び装置構成で実現できる。すなわち、GGHの熱回収
部4における冷却等によって排煙中のSO3が凝結して
も、この凝結はほとんどすべてが投入された石灰石や元
来含有されていた粉塵等の排煙中の粉体の粒子表面で生
じて、SO3が凝結してなるH2SO4の粒子は前記粉体の
粒子と一体となって存在し、有害なヒューム(硫酸ミス
ト)はほとんど生じない。
【0039】しかも、投入された石灰石や排煙中の粉塵
は、粒径が10〜100μm程度と大径なため、従来の
硫酸ミストはもちろんのこと、従来の硫安灰と比較して
も、高い捕集率で脱硫装置10の吸収塔12,13にお
いて捕集され、その後の処理後排煙C中にほとんど残留
しない。特に本例の場合には、脱硫装置10での吸収工
程を経た排煙中に僅かに残存した粉塵又は粉体を固形分
B1として乾式電気集塵機3aによりさらに捕集する除
塵工程を設けているため、処理後排煙C中には、投入さ
れた粉体(この場合、石灰石)も、また元来排煙に含有
されていた粉塵(主に、未燃カーボン)もほとんど含有
されなくなり、除塵性能の点でも排煙のクリーン化が極
めて高度に達成できる。なお、吸収塔12,13で捕集
された石灰石は、循環するスラリ中に溶解又は懸濁し
て、スラリを中和して石膏を副生するための前述の吸収
剤(アルカリ剤)として作用する。一方、石灰石等の表
面に凝結し石灰石等とともに捕集されたSO3よりなる
硫酸は、最終的には吸収塔のタンク11内等において石
灰石と前述の中和反応(3)を起こし、副生される石膏
の一部となる。
【0040】したがって本例によれば、GGHの熱回収
部4やそれ以降のダクト等において、SO3によるスケ
ールの発生や腐食の発生が信頼性高く防止されるととも
に、以下のような実用上優れた各種の効果が得られる。 (1)アンモニア消費量がゼロになって運転コストが格
段に低減できる。 (2)アンモニア注入のための設備が不要になり、かつ
アンモニア拡散のためにダクトを特別に長くする必要も
なくなって、その分設備コスト低減及び設備の小型化が
図れる。 (3)脱硫排水F2中にN成分が含まれないため、脱硫
排水F2の排水処理においてはめんどうなN処理が不要
となって、この点でも運転コストの低減や設備の小型化
が図れる。
【0041】(4)処理後排煙C中に含有されて大気放
出されるアンモニアがゼロになり、さらなる排煙のクリ
ーン化に大きく貢献できるとともに、将来のアンモニア
排出規制にも容易に対応できる。 (5)副生される石膏E中に含有されるアンモニアもな
くなるため、悪臭防止などのために石膏を洗浄する必要
もなくなる。 (6)従来のように処理後排煙C中に残留する硫酸ミス
トや硫安灰よりなる粉塵がなくなり、設備全体として除
塵性能が向上し、この点でも排煙のさらなるクリーン化
に貢献できる。
【0042】(7)また、粉体である石灰石をスラリと
して散布する場合には、従来より脱硫装置等で使用して
いたスラリ生成用の攪拌槽やスラリポンプ、さらにはス
ラリ散布用のノズル等の機器がそのまま使用でき、設備
コストや装置の操作性の面でも有利であるとともに、気
流搬送の場合よりも排煙中に均一に拡散することが容易
となり、より効率良くSO3に起因する不具合が防止で
きる。またこの場合、スラリの液が排煙中に蒸発する際
の冷却効果(或いはスラリの液が存在することによる保
冷効果)により、石灰石Gの粒子の温度がより低く維持
されるため、石灰石Gの粒子表面へのSO3の凝結が促
進され、粉体である石灰石GによるSO3の捕集機能がよ
り高度に発揮される。
【0043】(8)また本例では、吸収工程前流及び熱
回収工程前流での電気集塵機による除塵工程を廃止し、
排煙に元来含まれていた未燃カーボン等の粉塵も、投入
した粉体とともに脱硫装置10の吸収塔で捕集するよう
にしている。このため、大型で高価な電気集塵機3を脱
硫装置の前流側に独立に設けていた従来に対して、大幅
なコスト低減が可能になる。なお本例では、脱硫装置の
後流側の電気集塵機3aや、カーボン分離装置30とい
った図7の従来例にない設備機器を設けているが、この
場合でも上記コスト低減は可能である。というのは、ま
ずカーボン分離装置30は、前述したような簡単な構造
の設備であり、設備コストの点でも運転コストの点でも
従来必要であった大型で高価な電気集塵機3に比較すれ
ば、僅かなコスト増ですむ。また、脱硫装置の後流側の
電気集塵機3aは、上記従来の電気集塵機3に比較すれ
ば負荷が著しく小さく小型なものでよい。またこの電気
集塵機3aは、高い除塵性能が要求される場合に特に必
要になる機器であるからである。
【0044】(9)また本例では、前述のカーボン分離
装置30で実施される分離工程により、石膏にとって異
物である未燃カーボン等の粉塵が分離されるため、脱硫
装置10の吸収塔で積極的に除塵処理をも行う構成であ
りながら、高純度な石膏が得られる長所もある。
【0045】第2例 次に、図3により本発明の第2例を説明する。この例
は、基本的には第1例と同様に石灰石を本発明の粉体と
してGGHの熱回収部4の前流に散布するものである
が、より高い除塵性能を得るための構成として、前述の
電気集塵機3aの代りに、粗取り機50と、プレチャー
ジ装置60とを設けた点に特徴を有するものである。
【0046】粗取り機50は、例えば折れ板式の固体粒
子分離装置であり、GGHの熱回収部4の後流側に設
けられて、本発明の粉塵粗取り工程を実行する。すなわ
ちこの粗取り機50は、例えば排煙流路中に配設される
ジグザク形状の折れ板(図示省略)を複数備え、排煙を
構成するガスとともに流れる排煙中の固体粒子(即ち、
前述の粉体や粉塵)をこの折れ板表面に衝突させてたた
き落とすことにより、これら固体粒子を回収用ホッパ5
1に落下させるものであり、必要に応じて洗浄水が供給
されて前記折れ板の洗浄が行われる。そして、回収用ホ
ッパ51に落下した固体粒子は、例えば洗浄水とともに
重力により脱硫装置10の吸収塔タンク11内に送ら
れ、吸収工程におけるスラリ(吸収液)中に導入される
構成となっている。
【0047】またプレチャージ装置60は、脱硫装置1
0の吸収塔入口(この場合、並流側吸収塔12の上方)
に設けられ、本発明のプレチャージ工程を実行する簡素
な装置である。すなわちこの装置は、放電極と集塵極
(図示省略)を有し、放電極からのコロナ放電により排
煙中の固体粒子(前述の粉塵又は粉体)に電荷を加え、
この固体粒子をクーロン力により異符号の集塵極に移動
させて一時的に捕集する。
【0048】そして、図示省略した槌打装置により定期
的に集塵極に衝撃を加え、捕集した固体粒子を吸収塔内
に払い落とす。このとき捕集された固体粒子は、集塵極
上で一定時間保持されている間に凝集粗大化する。この
ため、脱硫装置10の吸収塔で捕集され難い比較的微細
な固体粒子も、ここで粗大化することで吸収塔内で捕集
されるようになり、脱硫装置10における除塵性能が向
上する。
【0049】本例の排煙処理によれば、第1例と同様の
利点に加え、以下のような特徴的な作用効果が得られ
る。すなわち、粗取り機40による粉塵粗取り工程によ
って、脱硫装置10の除塵負荷が軽減されるとともに、
プレチャージ装置50によるプレチャージ工程によって
脱硫装置の除塵性能が向上するため、一般的な構造の高
価な電気集塵機を全く使用しない構成でありながら、結
果として処理設備全体での高い除塵性能を実現できる。
またこの場合、排煙中から分離される粉塵は、カーボン
分離装置30から排出される粉塵B2のみとなり、1箇
所のみで回収されるため、粉塵の回収作業が容易になる
利点もある。
【0050】なお、第1例における電気集塵機3aと同
様に、上記粗取り機40又プレチャージ装置50は、要
求される除塵性能(処理後排煙C中の粉塵濃度)によっ
ては、必ずしも必要ではない。また、要求される除塵性
能によっては、例えば粗取り機50を設けないで、プレ
チャージ装置60だけを設置してもよい。いずれにし
ろ、これら粗取り機50やプレチャージ装置60は、従
来脱硫装置の前流側に独立に設けられていた大型な乾式
電気集塵機に比べれば、構造が簡素であり運転コストも
安いため、除塵性能を高く維持しつつコスト低減を図る
ことができる。
【0051】なお図4〜図6は、本発明の粉体の作用を
裏付ける実測データである。まず図4のデータは、排煙
中の石炭灰濃度をパラメータとした場合の、GGHの入
口(熱回収部入口)でのSO3ガス濃度と、GGHの出口
(再加熱部出口)でのSO3ミスト濃度との関係(即ち、
SO3の除去率)を示すデータである。なお図におい
て、黒塗りの実測点は、熱回収部等の機器の内部表面へ
の硫酸ミストの付着が肉眼により観察されたデータを示
し、一方、白抜きの実測点は、そのような硫酸ミストの
付着が観察されなかったデータを示している。なお、図
4中に示す分数表示は、分母がD/Sを、分子が石炭灰
濃度を示している。
【0052】このデータからは、D/Sが1.5程度で
も、90%近くのSO3が除去されて、SO3のミストの
機器表面への付着もなく、出口排煙中にはSO3のミス
トは10%程度しか残留しないことが分る。したがっ
て、例えばD/S≧2程度となるように排煙中に粉体を
投入する本発明であれば、SO3のミストはほぼ完全に除
去されて処理後排煙中にはほとんど残留しないこと、ま
たミストの付着による腐食やスケールの発生が信頼性高
く防止されることは明らかである。なお、このような石
炭灰によるミストの除去作用は、SO3を排煙中の粒子表
面に凝結させるという物理的なものであるので、石炭灰
以外の粉体(例えば、微粉砕石灰石や石膏固形分)の場
合でも、同様に生じる。
【0053】次に図5のデータは、SO3を3.7〜1
1.5ppm程度含有する排煙中に石灰石の粉体と水よ
りなるスラリ(濃度が20〜30重量%程度のもの)を
単に散布し、その後の排煙からの熱回収を行わない場合
の、石灰石の投入割合と、石灰石の粒子表面に凝結して
除去されるSO3ガスの割合とを示している。このデータ
から石灰石をスラリとして単に煙道に散布するだけで
も、SO3が有効に除去できることが分り、粉体投入後に
熱回収してSO3を積極的に凝結させる本発明の構成で
あれば、D/Sが低くてもSO3が高い除去率で除去で
きることが分る。
【0054】次に図6のデータは、実際の発電所の排煙
処理設備におけるGGHの前流(電気集塵機の後流)に
おいて、石灰石を気流搬送により排煙中に散布した実機
試験の結果である。なお、試験条件は以下のとおりであ
る。 ボイラ容量;220MW GGHの種類;ユングストローム型 脱硫装置吸収塔;並流グリッド充填塔 脱硫装置前流側での電気集塵;有り 排煙流量;1100000m3N/h 処理前排煙中のSO3濃度;15〜20ppm 脱硫装置入口の粉塵濃度;20〜70mg/m3N 石灰石投入量;200〜2000mg/m3
【0055】この試験結果から明らかなように、GGH
の前流で例えばD/S≧10となるように排煙中に石灰
石を投入してやれば、90%以上のSO3の除去率が達成
できる。なおこの実験においては、同時に処理後排煙
(脱硫装置出口排煙)の粉塵濃度も測定した。この出口
側の粉塵濃度は、石灰石の投入により若干増加するが、
30mg/m3N程度以下の範囲であり、脱硫装置の後流
側に小型な乾式電気集塵機等を設置することで十分に高
い除塵性能が達成できることが分る。
【0056】なお、本発明は以上説明した形態例に限ら
れず、各種の態様があり得る。例えば、脱硫装置10の
後流に設ける電気集塵機としては、乾式に限らず湿式の
電気集塵機を設けてもよい。但し、湿式の場合には排煙
が冷却されるため、再加熱部5の前流に設ける必要があ
る。また、本発明の粉体としては、石灰石の他に、石炭
灰や石膏を使用してもよい。また、これらに限られず、
SO3がその粒子表面に凝結することができ、通常の電
気集塵機や脱硫装置の吸収塔において捕集可能な粉体で
あれば、いかなるものでもよい。但し、上記石灰石や石
炭灰或いは石膏であれば、従来より排煙処理設備で取扱
い慣れたものであり、そのための設備や取扱い上の技術
も既存のものですむため、入手や取扱いが容易であっ
て、設備全体の運転になんら弊害がないばかりか、前述
したようにかえって石灰石を吸収塔タンクに供給する手
間が省ける等の利点がある。
【0057】但し、本発明の粉体として例えば石炭灰を
投入した場合には、脱硫装置に導入される排煙中の粉塵
(石膏に対する異物)がその分増加することになり、カ
ーボン分離装置30の負荷がその分増加するといった短
所がある。このため、このような観点からは、石灰石又
は石膏を本発明の粉体として使用することが好ましい。
そして石膏を使用する場合には、例えば、脱硫装置10
より回収された石膏Eを必要に応じて乾燥させるととも
に粉砕する処理を行い、これを気流搬送により排煙中に
投入するようにしてもよいし、或いは、脱硫装置10の
吸収塔タンク内の石膏スラリSの一部を抜出して、その
ままGGH熱回収部4の前流に散布してもよい。
【0058】また、SO3が粉体粒子表面に凝結するの
を促進するため、排煙の温度より低い温度の粉体(又は
そのスラリ)、例えば必要に応じて強制的に冷却した粉
体(又はそのスラリ)を排煙中に散布するようにしても
よい。このようにすれば、より効果的にSO3を粉体粒
子表面に凝結させて、有害なSO3のミストの発生をよ
り高度かつ容易に阻止できる。また、本発明の粉体とし
ては、例えば石灰石と石膏の両者を混合して或いは別個
に投入してもよい。さらに、石灰石を投入する場合で
も、SO3の捕集に必要な分だけを排煙中に散布して、残
りは従来どおり脱硫装置の吸収塔のタンクに直接供給す
るようにしてもよい。
【0059】また、本発明の吸収工程或いは吸収塔の構
成は、前述した形態例に限られないことはいうまでもな
い。例えば、吸収塔の構成は一塔タイプのものでもよい
し、また充填式、スプレー式、バブリング式等の各種方
式の吸収塔(気液接触装置)が採用できる。また本発明
は、例えば、重油、オリマルジョン、VR焚き、CWM
/重油といった、各種油系の燃料を用いるボイラの排煙
用として用いて、特に高い効果が得られるが、例えば石
炭/重油混焼ボイラに使用しても同様の効果が得られ
る。また、石炭専焼ボイラであっても、起動時や試運転
時等には、油系の燃料を燃やすことがあるので、そのよ
うな場合には、本発明を適用すると有効である。
【0060】
【発明の効果】本発明では、吸収塔において捕集可能な
粉体を排煙中に散布する粉体投入工程を、熱交換器によ
る熱回収工程の前に設けた。このため、この粉体投入工
程以降において例えば前記熱回収工程による冷却で排煙
中のSO3が凝結しても、この凝結は前記粉体の粒子表面
で生じて、SO3が凝結してなるH2SO4の粒子は前記粉
体の粒子と一体となって存在し、有害なヒューム(硫酸
ミスト)の発生が減少する。しかも、この粉体は吸収塔
において捕集可能であるため、前記H2SO4の粒子もこ
の粉体とともに吸収塔で捕集され、少なくとも処理後排
煙中にこの粉体やH2SO4の粒子が残留することはほと
んどない。このため本発明によれば、排煙中のSO3
策が、アンモニア注入をしないで容易に実現でき、しか
も注入した物質が処理後排煙中に残留するといった弊害
がなく、排煙のさらなるクリーン化が可能となる。
【0061】しかも本発明では、熱回収工程及び吸収工
程の前流においては、少なくとも独立した電気集塵機に
よる排煙の除塵処理を行わないようにして、排煙中の粉
塵の多くが投入した粉体とともに吸収工程における吸収
液中に捕集される構成とし、少なくとも前記吸収液中に
捕集された粉塵よりなる石膏粒子以外の固体粒子を前記
石膏中から分離する分離工程を設けた。このため、吸収
工程において排煙の除塵処理も行われることになり、吸
収工程の前流側で大型で高価な電気集塵機による除塵処
理を行っていた従来の排煙処理に比べ、設備や運転操作
の簡素化及び低コスト化がさらに実現できる。しかも分
離工程により、石膏にとって異物である未燃カーボン等
の粉塵が分離されるため、吸収工程で積極的に除塵処理
をも行う構成でありながら、高純度な石膏が得られる。
【0062】なお、以上の効果も含めて本発明の各種効
果を箇条書きすると、以下のようになる。 (1)アンモニア消費量がゼロになって運転コストが格
段に低減できる。 (2)アンモニア注入のための設備が不要になり、かつ
アンモニア拡散のためにダクトを特別に長くする必要も
なくなって、その分設備コスト低減及び設備の小型化が
図れる。 (3)脱硫排水中にN成分が含まれないため、脱硫排水
の排水処理においてはめんどうなN処理が不要となっ
て、この点でも運転コストの低減や設備の小型化が図れ
る。
【0063】(4)処理後排煙中に含有されて大気放出
されるアンモニアがゼロになり、さらなる排煙のクリー
ン化に大きく貢献できるとともに、将来のアンモニア排
出規制にも容易に対応できる。 (5)副生される石膏中に含有されるアンモニアもなく
なるため、悪臭防止などのために石膏を洗浄する必要も
なくなる。
【0064】(6)大型で高価な電気集塵機を脱硫装置
の前流側に設けていた従来に対して、大幅なコスト低減
が可能になる。 (7)従来のように処理後排煙中に残留する硫酸ミスト
や硫安灰よりなる粉塵がなくなり、設備全体として除塵
性能が向上し、この点でも排煙のさらなるクリーン化に
貢献できる。
【0065】特に、吸収工程を経た排煙中に残存した粉
塵又は粉体を乾式電気集塵機或いは湿式電気集塵機によ
り捕集する除塵工程を設けた場合、或いは、排煙中の粉
塵又は粉体を凝集粗大化させるプレチャージ工程、さら
には、排煙中の粉塵又は粉体の一部を、折れ板式の粗取
り機で排煙中から分離し、吸収工程における吸収液中に
導入する粉塵粗取り工程を設けた場合には、従来に比べ
ればやはりコスト低減を図りつつ、設備全体として除塵
性能をより向上させることができる。 (8)また本発明では、前述の分離工程により、石膏に
とって異物である未燃カーボン等の粉塵が分離されるた
め、吸収工程で積極的に除塵処理をも行う構成でありな
がら、高純度な石膏が得られる長所もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1例である排煙処理設備の構成を示
す図である。
【図2】本発明の分離工程を実施するカーボン分離装置
の構成を示す図である。
【図3】本発明の第2例である排煙処理設備の構成を示
す図である。
【図4】本発明の作用を裏付ける第1のデータを示す図
である。
【図5】本発明の作用を裏付ける第2のデータを示す図
である。
【図6】本発明の作用を裏付ける第3のデータを示す図
である。
【図7】従来の排煙処理設備の構成例を示す図である。
【符号の説明】
3,3a 乾式の電気集塵機 4 ガスガスヒータの熱回収部(熱交換器) 5 ガスガスヒータの再加熱部 10 脱硫装置 12,13 吸収塔 30 カーボン分離装置 50 粗取り機 60 プレチャージ装置 A 未処理排煙 B,B2 粉塵 B1 粉塵又は粉体 C 処理後排煙 D 吸収剤スラリ(吸収液) E 石膏固形分 G 微粉砕石灰石(粉体) H 空気 S 石膏スラリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 召一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 沖野 進 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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともSO2、SO3及び粉塵を含有
    する排煙の処理方法であって、熱交換器により排煙から
    熱回収して排煙を冷却する熱回収工程と、その後排煙を
    吸収塔に導いてカルシウム化合物を含有する吸収液に気
    液接触させることにより、排煙中の少なくともSO2を吸
    収除去するとともに石膏を副生する吸収工程とを有する
    排煙処理方法において、 前記吸収工程で捕集可能な粉体を排煙中に散布する粉体
    投入工程を、前記熱回収工程の前に設けるとともに、 前記熱回収工程及び前記吸収工程の前流においては、少
    なくとも独立した排煙の除塵処理を行わないようにし
    て、排煙中の粉塵の多くが前記粉体とともに前記吸収液
    中に捕集される構成とし、 さらに、少なくとも前記吸収液中に捕集された粉塵より
    なる石膏粒子以外の固体粒子を前記石膏中から分離する
    分離工程を設けたことを特徴とする排煙処理方法。
  2. 【請求項2】 前記分離工程は、前記吸収液中に気泡を
    発生させ、疎水性の表面を有する前記固体粒子をこの気
    泡に接着させて上昇させる一方で、親水性の表面を有す
    る石膏粒子を吸収液中に留らせることにより、石膏粒子
    に対して前記固体粒子を分離する処理よりなることを特
    徴とする請求項1記載の排煙処理方法。
  3. 【請求項3】 前記吸収工程を経た排煙中に残存した粉
    塵又は粉体を乾式電気集塵機或いは湿式電気集塵機によ
    り捕集する除塵工程を、さらに設けたことを特徴とする
    請求項1又は2記載の排煙処理方法。
  4. 【請求項4】 放電極と集塵極を有するプレチャージ装
    置に排煙を導入し、放電極からの放電により排煙中の粉
    塵又は粉体に電荷を加え、これら粉塵又は粉体をクーロ
    ン力により異符号の集塵極に移動させ、この集塵極に一
    定時間保持することにより、排煙中の粉塵又は粉体を凝
    集粗大化させるプレチャージ工程を、前記熱回収工程の
    後であって前記吸収工程の前に設けたことを特徴とする
    請求項1又は2記載の排煙処理方法。
  5. 【請求項5】 前記熱回収工程を経た排煙中の粉塵又は
    粉体の一部を、排煙中から分離し、前記吸収工程におけ
    る吸収液中に導入する粉塵粗取り工程を、前記プレチャ
    ージ工程の前に設けたことを特徴とする請求項4記載の
    排煙処理方法。
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CN106310914A (zh) * 2016-10-20 2017-01-11 内蒙古京能锡林煤化有限责任公司 一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法和系统

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