JPS6230530A - 電気透析を伴う湿式排煙処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、白煙防止対策として使用される媒体循環式熱
交換装置の処理側熱交換器上流側に水分回収器兼排熱回
収器（以下、単に水分回収器という）を一体に組み込み
、さらに水分回収器に海水排出管を介して高温電気透析
装置を連結することにより、処理ガス中の水分回収によ
る用水使用竜の低減、処理側熱交換器のエレメントの詰
り防止、未処理側熱交換器の腐食緩和、媒体循環式熱交
換装置のコンパクト化および海水淡水化の効率向上を図
ることができる電気透析を伴う湿式排煙処理方法および
その装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、湿式脱硫処理ガスの白煙防止のための再加熱装置
として、特開昭５６−１２６４２６号公報に示されるよ
うな媒体循環式熱交換装置が知られている。また媒体循
環式熱交換装置の処理ＩＩ熱交換器−には、脱硫処理ガ
ス中に含まれる吸収液ミストが含まれておシ、これが熱
交エレメントに付着するため、詰υ対策、腐食対策が必
要であり、これに対処するために特開昭５７−５９６１
９号公報に示されるように、加熱排ガスの一部を湿式脱
硫処理後の水分飽和ガスに循環混合する方法が提案され
ている。さらに湿式排煙処理装置の加湿減温＠程におい
て、多量の工業用水を必要とするので、この水分を回収
するとともに、白煙防止に必要な排煙の再加熱温度を減
少させるために、特開昭５０−６０４６４号公報、特開
昭５０−１１９３６２号公報に示されるように、除湿装
置または水分回収装置を設ける方法が提案されている。

なお特開昭５９−１５４１８７号公報に示されるように
、ディーゼル機関の排熱を利用した電気透析による海水
の淡水化の技術を、本出願人は既に開発し特許出願して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特開昭５６−１２６４２６号公報に示さ
れる装置は、単独に使用するので容量が大きく設備コス
トが嵩むという問題点を有し、また特開昭５７−５９６
１９号公報に示される方法は、依然として吸収液ミスト
が処理側熱交エレメントに付着して詰りか生じるという
問題点を有し、特開昭５０−６０４６４号公報、特開昭
５０−１１９３６２号公報に示される方法は、除湿装置
または水分回収装置を熱交換装置とは別体に設けるので
、配置上ヌペーヌを広くとる必要がちシコヌト高につな
がるという問題点を有している。また未処理側熱交換器
においては、排ガスが冷却されるため、排ガス中に含ま
れるＳＯ２の露点温度以下の領域で硫酸腐食が問題とな
っている。一方、用水単価の高い地域において、海水を
そのままの温度で電気透析すると、電力消費量が大きく
コスト高になるという問題点がある。

本発明は上記の問題点を解消するためになされたもので
、媒体循環式熱交換装置の処理側熱交換器内の上流側に
水分回収器を一体に設け、この水分回収器内を通った海
水を！気透析装置に供給することによって、海水を効率
よく淡水化するとともに、処理ガス中の水分回収を行い
、用水消費量および用水単価の低減を図るとともに、処
理側熱交エレメントの詰シの防止および未処理側熱交換
器の腐食を緩和することができる方法および装置の提供
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電気透析を伴う湿式排煙処理装置は、図面を参
照して説明すれば、燃焼排ガスを冷却する媒体循環式熱
交換装置の未処理側熱交換′Ｉｆｉ２と、この未処理側
熱交換器を出た排ガスを脱硫処理する湿式脱硫装置７と
、脱硫処理された排ガスを白煙防止のために加熱する媒
体循環式熱交換装置の処理側熱交換器８とからなる湿式
排煙処理装置において、媒体循環式熱交換装置の処理側
熱交換器３内の上流側に海水導管１１を設けて水分回収
器１２を処理側熱交換器３と一体に形成し、この水分回
収器１２の海水排出管１５を電気透析装置２３に接続し
たことを特徴としている。

また本発明の方法は、燃焼排ガスを媒体循環式熱交換装
置ｌの未処理側熱交換器２に導入して冷却した後、湿式
脱硫処理し、ついで排ガスを媒体循環式熱交換装置の処
理側熱交換器３に導入して白煙防止のために加熱する湿
式排煙処理方法において、脱硫処理した排ガスを海水と
間接的に接触させて冷却することにより、排ガス中の水
分を凝縮させて回収するとともに、加温された海水を電
気透析装置２３に供給することを特徴としている。

〔作用〕

水分回収器１２に冷却水として海水を通す。水分回収器
１２のチューブは、媒体循環式熱交換装置１の処理側熱
交換器３と同一形状のスパイラルフィンチューブまたは
ベアチューブを使用し、後述のように、媒体循環式熱交
換装置としても使用できるように連結されている。第３
図に示すように、湿式排煙処理装置で処理されるガスは
、吸収液の噴霧により断熱冷却され（ｂ　−＋　Ｑ　）
、４０〜６０°Ｃの水分飽和状態になっている（状ＧＱ
）。このガスの白煙を防止するためには、大気状態ａか
ら飽和湿度曲線に引いた接線Ｘとの交点０７以上の温度
に昇温する必要がある。今、この水分飽和のガスＣをさ
らに冷却すると、飽和湿度曲線に沿ってＣ−＋αに移り
湿度の減少に伴う水分が凝縮する（’ｐ２＋Ｔ、）。ま
たこのガスの白煙を防止できる温度は接線Ｘとの交点ｄ
′であり、水分回収しない場合のＣ′と比較して再加熱
温度は低くて良く、したがって再加熱設備を大幅にコン
パクトにすることができる。

水分回収器１２において加温された海水は、海水排出管
を介して電気透析装置２３に供給され淡水化される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例を示している。１は媒体循環式熱
交換装置で、燃焼排ガスを冷却する未処理側熱交換器２
と、脱硫処理された排ガスを白煙防止のために加熱する
処理側熱交換器３とからなっている。４は水などの媒体
を循環する循環ライン、５は循環ポンプである。６は脱
硫ファン、７は湿式脱硫装置、８はミストエリミネータ
、１０は煙突である。

上記は従来公知の装置であるが、この装置において、処
理側熱交換器３内の上流側に海水導管１１を設けて水分
回収器１２を処理側熱交換器と一体に形成する。１３は
海水供給管で、海水導管１１に接続されるとともに、連
結弁１４．１７を介して循環ライン４に接続されている
。１６は水分回収器のバイパス弁で、連結弁１４と連結
弁１７の間の循環ライン４に設けである。１５は海水導
管１１に接続された海水排出管、１８は海水ポンプ、２
０は海水供給弁、２１は海水排出弁、２２は回収水分ラ
インである。海水排出管１５は電気透析装置２３に接続
されている。

上記のように構成された本発明の装置において、海水の
電気透析を行う場合または水分回収を行う場合には、媒
体循環式熱交換装置との連結弁１４．１７を閉にし、弁
１６を開にして、処理側熱交換器３と水分回収器１２と
を各々単独に運転する。

このとき処理ガス温度は一旦低下し、絶対湿度が下がる
ため前述の第３図によって説明した原理によって、白煙
の発生を防止できる再加熱温度は低くてよい。回収した
水分は回収水分ライン２２により湿式脱硫装置７へ供給
され再利用される。

水分回収器１２において、排ガスによシ４０〜６０゛Ｃ
に加温された海水の全部または一部は、海水排出管１５
を介して電気透析装置２３に供給され、淡水と濃縮水と
に分離される。上記の４０〜６０°Ｃの温度範囲で電気
透析を行うと、電気抵抗が下がるため、透析効率が良く
なり、電力量が大幅に低減され設備費も小さくなるとい
う利点がある。

一方、海水の電気透析または水分回収を行わない場合に
は、海水導管ｌｌ内の海水を抜き、連結パルプ１４．１
７を開にし、弁２０．２１．１６は閉にして、水分回収
型番媒体循環式熱交換装置の一部として使用することも
できる。このとき伝熱面積の増加により、再加熱ガス温
度が上昇し、白煙防止に寄与する。

つぎに第１図の７０−において水分回収器を設けない場
合、第１図のフローの通シに水分回収器を設けた場合に
ついて、白煙が発生しない運用上の各部の排ガス温度を
測定した結果を次表に示す。

この表から明らかなように、水分回収諸態の場合は、処
理側熱交換器出口の排ガス温度を９９°Ｃに加熱しない
と白煙を発生していたが、水分回収器官の場合は、処理
側熱交換器出口の排ガス温度を８４°Ｃに加熱すればよ
く、排ガスを加熱する熱量を低減することができた。ま
たこの時、海水は２０°Ｃから４０°Ｃに加温されてお
り、効率良く電気透析を行うことができた。

つぎに第４図に、２５０ＭＷ湿式脱硫装置における冷却
温度（第３図におけるＴ２Ｔｌ）と回収水分量との関係
の測定結果を示す。

また第５図に、冷却温度（第３図におけるＴ２−Ｔ、）
と、それに対応して白煙が発生しないように計画した水
分回収器をも含めた再加熱装置全体容量（伝熱面積）割
合の関係を示す。第５図から、水分回収部における冷却
温度を大きく（７〜８°Ｃまで）計画すると、水分回収
器の必要伝熱面積は増大するにもかかわらず、再加熱全
体設備容量（伝熱面積）は小さくコンパクトになる。こ
れは媒体循環式熱交換装置の容量低減効果が大きいため
である。つまり熱交換装置の伝熱面積Ａは、交換の関係
があるが、脱硫処理ガスを減温、減湿することによって
、白煙発生限界温度が低下し、排ガスを再加熱する熱量
が大幅に低減され、交換熱量Ｑが小さくてよいこと、お
よび実施例の表かられために再加熱装置の伝熱面積Ａが
小さくなることによるものである。

さらにこの水分回収過程で、水分回収器のエレメント表
面にガス中の水分が凝縮するため、ニレメン“ト表面に
付着する吸収液飛散ミストを連続的に洗い流す効果が確
認でき、水分回収器を設置しない場合に問題となってい
た処理側熱交換器の詰りを解消することがわかった。

一方、未処理側では、ガス中に含まれるＳＯ３と水分濃
度で決まるＳ０３の露点温度以下の領域において、硫酸
腐食が問題となっており、温度が低い程腐食は大きくな
る傾向にある。水分回収を行う場合には、再加熱に要す
る熱量が少なくてすむため、交換熱量が水分回収しない
場合に比べ小さく、未処理ガスの温度低下が小さい。し
たがって、最低ガス温度が高くなシ、これに伴い伝熱表
面温度も上昇するため、未処理側熱交換器の硫酸腐食を
緩和することができる。実施例では、ＳＯ３の露点温度
は１１０〜１２０°Ｃで、水分回収器を付けた場合に未
処理側出口ガス温度（８２°Ｃ→９６°Ｃ）、最低伝熱
面温度（６４°Ｃ−７０°Ｃ）となシ、未処理側の腐食
対策の点でも有利な方法である。

第６図は２５０ＭＷ湿式脱硫装置を有する湿式排煙処理
装置に水分回収器および電気透析装置を組み込んだ場合
における冷却温度（第３図におけるＴ２ＩＩＩ、　）と
海水供給量、淡水生成量との関係を示している。この時
、電気透析装置へ供給する海水は、水分回収器で２０°
Ｃから４０°Ｃに加温されたもので、海水利用率が４０
％の場合、電力消費量は加熱しない場合に比べて２０％
低減した。

第２図は本発明の装置の他の実施例を示している。本例
は媒体循環式熱交換装置の循環ライン４と、水分回収器
の海水導管１１とを連結せず、各々を単独に使用する場
合を示している。２４は電気透析装置で製造さ孔た淡水
を湿式脱硫装置へ供給する淡水供給ラインである。他の
構成は第１図の場合と同様である。また図示していない
が、媒体循環式熱交換装置の循環ループを分割し、これ
に水分回収器および電気透析装置を組み込むように構成
する場合もある。

〔発明の効果〕

本発明の電気透析を伴う湿式排煙処理方法およびその装
置は上記のように構成されているので、つぎのような効
果を奏する。

（１）湿式脱硫処理ガスの排熱を利用し、海水を４０〜
６０°Ｃに間接加熱した後、その全部または一部を電気
透析装置にかけることによって、安価に淡水を得ること
ができる。これは処理海水を高温にすれば、膜抵抗が低
下するとともに液の電気伝導度が上がるため、透析装置
全体の電気抵抗が低下し、電力消費量が大幅に低減する
からである。

（２）湿式脱硫装置から排出される処理ガス中の水分を
回収し、湿式脱硫装置に再使用することにより、用水使
用量を低減することができる（第４図参照）。

（３）処理ガス中の絶対湿度を下げることにより、白煙
の発生を防止できる再加熱温度が下がるため、再加熱に
要するエネルギー（熱量）が少なくてすみ、再加熱設備
が小さくてすみコンパクトになる（第５図参照）。

（４）ガス中の水分回収により、伝熱エレメント上に付
着する固形物を連続的に洗い流す効果がある。湿式排煙
処理されたガス中には、吸収塔やミストエリミネータで
捕集し切れないばいじんや吸収液の飛散ミストが含まれ
、これが処理ｆｉｌｌ熱交換器の上流付近のエレメント
表面上に付着し乾燥固化する。この付着物はヌードプロ
ーなどのばいじん除去装置を用いても除去しにくいもの
でちる。しかし媒体循環式熱交換装置の処理側熱交換器
の低温部を水分回収器として使用することにより、ガス
中の水分が連続的に伝熱エレメント表面上に凝縮し、付
着するミストを洗い流すため、エレメントの詰シを防止
することができる。

（５）水分回収器は、媒体循環式熱交換装置と同様の形
状（たとえばスパイクルフィンチューブまたはペアチュ
ーブ）のもので良く、同装置を配管で連結させることに
よって媒体循環式熱交換装置として使用することもでき
る。煙道の一食防止あるいは煙突からの拡散能力を確保
する目的で再加熱温度を上げる場合、または水分回収量
を下げる必要のある場合などには、水分回収器の全部あ
るいは一部を処理側熱交換器に連結口、媒体循環式熱交
換装置として使用することが容易である。この場合には
、媒体循環式熱交換装置の処理側の伝熱面積が増加する
ことによって、再加熱ガス温度が上昇し、装置上の無駄
をなくして白煙防止に寄与することができる。

（６）水分回収を行う場合には、両ガス間の交換熱量は
少なくなり、未処理側出口ガス温度の低下が小さいため
、未処理ガス温度、エレメント表面温度を高く維持する
ことができる。したがって、未処理側で問題となってい
る熱交換器のＳＯ３による硫酸腐食を緩和することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気透析を伴う湿式排煙処理装置の一
実施例を示すフローシート、第２図は他の実施例を示す
フローシート、第３図は排煙の温度と絶対湿度との関係
を示す線図、第４図は冷却温度と水分回収量との関係の
一例を示す線図、第５図は冷却温度と全体伝熱面積割合
との関係の一例を示す線図、第６図は冷却温度と海水供
給量または淡水生成量との関係の一例を示す線図である
。 １・・・媒体循環式熱交換装置、２・・・未処理側熱交
換器、３・・・処理側熱交換器、４・・・循環ライン、
５・・・循環ポンプ、６・・・脱硫ファン、７・・・湿
式脱硫装置、８・・・ミストエリミネータ、１ｏ・・・
煙突、１１・・・海水導管、１２・・・水分回収器、１
３・・・海水供給管、１４．１６．１７．２０．２１・
・・弁、１５・・・海水排出管、１８・・・海水ポンプ
、２２・・回収水分ライン、２３・・・電気透析装置、
２４・・・淡水供給ライン出　願　人　川崎重工業株式
会社 ゛七−４１．．’１’、）’ 第９図 隘支〔功 第４図 ソト去ＴΔ、＆（Ｔｚ−丁、ｏ’Ｃ） 第５図 かＹ導度（Ｔｚ−工Ｘ’Ｃ） 第す図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃焼排ガスを媒体循環式熱交換装置の未処理側熱交
   換器に導入して冷却した後、湿式脱硫処理し、ついで排
   ガスを媒体循環式熱交換装置の処理側熱交換器に導入し
   て白煙防止のために加熱する湿式排煙処理方法において
   、脱硫処理した排ガスを海水と間接的に接触させて冷却
   することにより、排ガス中の水分を凝縮させて回収する
   とともに、加温された海水を電気透析装置に供給するこ
   とを特徴とする電気透析を伴う湿式排煙処理方法。 ２　燃焼排ガスを冷却する媒体循環式熱交換装置の未処
   理側熱交換器と、この未処理側熱交換器を出た排ガスを
   脱硫処理する湿式脱硫装置と脱硫処理された排ガスを白
   煙防止のために加熱する媒体循環式熱交換装置の処理側
   熱交換器とからなる湿式排煙処理装置において、媒体循
   環式熱交換装置の処理側熱交換器内の上流側に海水導管
   を設けて水分回収器を処理側熱交換器と一体に形成し、
   この水分回収器の海水排出管を電気透析装置に接続した
   ことを特徴とする電気透析を伴う湿式排煙処理装置。