TWI480093B - 排氣處理系統及排氣處理方法 - Google Patents

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Seiji Kagawa
Tatsuto Nagayasu
Naoyuki Kamiyama
Toshihiro Fukuda
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Mitsubishi Hitachi Power Sys
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Description

排氣處理系統及排氣處理方法
本發明係關於一種對自鍋爐排出之排氣進行處理之排氣處理系統、排氣處理方法、來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置、來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥方法。
先前，已知有用以對自設置於火力發電機構等中之鍋爐排出之排氣進行處理的排氣處理系統。排氣處理系統具備：脫硝裝置，其自來自鍋爐之排氣去除氧化氮；空氣加熱器，其回收通過脫硝裝置之排氣之熱；集塵機，其去除熱回收後之排氣中之煤塵；及脫硫裝置，其用於去除除塵後之排氣中之氧化硫。作為脫硫裝置，一般使用使石灰吸收液等與排氣進行氣液接觸而去除排氣中之氧化硫之濕式脫硫裝置。
自濕式脫硫裝置排出之排水(以下稱作「脫硫排水」)中，大量含有氯離子、銨離子等離子或汞等各種類之有害物質。因此，必需於將脫硫排水放出至系統外部前自脫硫排水去除該等有害物質，但存在脫硫排水中所含有之該等多種類之有害物質的去除處理較為複雜、處理成本較高之問題。因此，業界提出有為節減脫硫排水之處理成本而不將脫硫排水放出至系統外部而於系統內進行再利用的方法。例如，專利文獻1中揭示有以如下方式構成之排氣處理裝置：從與脫硝裝置、空氣加熱器、集塵機、脫硫裝置連接之主管線之煙道上形成分支，另行設置噴霧脫硫排水 而進行氣體化之機構，自主管線之煙道將排氣之一部分導入該機構內，再於機構內之排氣中噴霧脫硫排水並使之蒸發，藉此而使有害物質析出，其後將該排氣送回至主管線之煙道中(專利文獻1及2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開昭63-200818號公報
[專利文獻2]日本專利特開平9-313881號公報
然而，專利文獻1及2之排氣處理裝置中，雖然設置有自煙道將排氣部分分支並噴霧來自脫硫裝置之脫硫排水(或排液)而進行氣體化之機構而使脫硫排水蒸發，但存在由於來自脫硫裝置之脫硫排水含有固形物成分故而無法良好地進行噴霧乾燥的問題。
進而，近年來，由於對內陸地區等之水資源之環境考慮，故而業界熱切盼望排氣處理機構中之無排水化，熱切盼望可穩定地操作之實現無排水化之排氣處理機構的出現。
作為實施該無排水化之機構，可使用乾燥脫硫排水之噴霧乾燥裝置，但於噴霧乾燥脫硫排水之情形時，存在如下之問題。
1)由熱量平衡紊亂而導致之問題
使噴霧液蒸發時，藉由噴霧液與熱風之熱轉移而乾燥得 以促進，但於噴霧液相對於熱風過剩之情形時，產生蒸發不良。
2)因灰附著而噴霧液之液滴直徑粗大化所導致之問題
若灰附著於噴霧噴嘴尖端部分，則自噴嘴產生之噴霧液滴直徑發生變化，一般而言發生粗大化。該粗大化之液滴與熱風進行熱交換之比表面積較小，熱交換較慢，因此產生蒸發延遲。
鑒於上述問題，本發明之課題在於提供一種可穩定地操作之實現無排水化之排氣處理系統、排氣處理方法、來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置、來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥方法。
根據本發明之一種觀點，一種排氣處理系統，其特徵在於具備：鍋爐，其燃燒燃料；空氣加熱器，其回收來自上述鍋爐之排氣之熱；第1集塵機，其將熱回收後之上述排氣中之煤塵去除；脫硫裝置，其利用吸收液將除塵後之上述排氣中所含有之氧化硫去除；脫水機，其自由上述脫硫裝置排出之脫硫排水將石膏去除；噴霧乾燥裝置，其設有噴霧來自上述脫水機之脫水濾液之噴霧機構；及排氣導入管線，其向上述噴霧乾燥裝置導入上述排氣之一部分。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：具有去除來自上述脫水機之脫水濾液中之浮游物質的固液分離裝置。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：具有將來自上述脫水機之脫水濾液供給至集塵灰之脫水分支管線。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述噴霧乾燥裝置為固氣分離型噴霧乾燥機構。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：具有去除來自上述脫水機之脫水濾液之有害物質的排水處理裝置。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：於設置於上述排氣導入管線上之上述噴霧乾燥裝置之上游側或下游側中之任一側或兩側具有第2集塵機。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述排氣分支之位置為空氣加熱器之上游側，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述排氣分支之位置為空氣加熱器之上游側，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間或第1集塵機之下游側。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述排氣分支之位置為上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之排氣送回至空氣加熱器與第1集塵機之間。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述排氣分支之位置為上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間或上述第1集塵機之下游側。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述排氣分 支之位置為上述第1集塵機與上述脫硫裝置之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間或上述第1集塵機之下游側。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：上述排氣分支之位置為上述第1集塵機與上述脫硫裝置之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述第1集塵機與上述脫硫裝置。
根據本發明之另一種觀點，一種排氣處理方法，其係藉由空氣加熱器回收來自燃燒燃料之鍋爐之排氣的熱後，於脫硫裝置中，利用吸收液將熱回收後之上述排氣中所含有之氧化硫去除者，且其特徵在於：將自由上述脫硫裝置排出之脫硫排水去除石膏的脫水濾液藉由上述排氣之一部分進行噴霧乾燥。
較佳為，一種排氣處理方法，其特徵在於：將去除上述脫水濾液中之浮游物質之分離液進行噴霧乾燥。
較佳為，一種排氣處理方法，其特徵在於：自上述經噴霧乾燥之上述排氣去除固形物。
根據本發明之另一種觀點，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置，其特徵在於具備：噴霧噴嘴，其向噴霧乾燥裝置本體內噴霧來自脫硫排水之脫水濾液；導入口，其設置於上述噴霧乾燥裝置本體上，導入乾燥噴霧液之排氣；乾燥區域，其設置於上述噴霧乾燥裝置本體內，藉由排氣對脫水濾液進行乾燥；排出口，其將有助於乾燥之上述排氣排出；及附著物監控機構，其對上述噴霧噴嘴 之附著物之附著狀態進行監控。
較佳為，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置，其特徵在於：上述附著物監控機構藉由超音波或雷射對產生之灰附著物之成長狀態進行監控。
較佳為，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置，其特徵在於：進而具備去除上述附著物之附著物去除機構。
較佳為，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置，其特徵在於：上述附著物去除機構為移動自由地設置於上述噴霧噴嘴之外周上之刮刀。
較佳為，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置，其特徵在於：上述附著物去除機構為噴霧噴嘴清洗機構。
較佳為，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置，其特徵在於具備：溫度計，其複數設置於乾燥區域內，測量內部之溫度；判定機構，其根據溫度計之測量結果，對脫水濾液之噴霧/乾燥狀態之好壞進行判斷；及控制機構，其於判定機構之判斷結果為判斷噴霧乾燥不良之情形時，藉由調整閥之流量調整而對上述排氣或上述脫水濾液進行調整。
根據本發明之另一種觀點，一種排氣處理系統，其特徵在於具備：鍋爐，其燃燒燃料；空氣加熱器，其回收來自上述鍋爐之上述排氣之熱；集塵機，其將熱回收後之上述排氣中之煤塵去除；脫硫裝置，其利用吸收液將除塵後之 排氣中所含有之氧化硫去除；脫水機，其自由上述脫硫裝置排出之脫硫排水將石膏去除；如第16之發明之噴霧乾燥裝置，其具備噴霧來自上述脫水機之脫水濾液之噴霧機構；及排氣導入管線，其向上述噴霧乾燥裝置導入上述排氣之一部分。
較佳為，一種排氣處理系統，其特徵在於：具有去除來自上述脫水機之上述脫水濾液中之浮游物質的固液分離裝置。
根據本發明之另一種觀點，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥方法，其係將來自脫硫排水之脫水濾液向噴霧乾燥裝置本體內進行噴霧，並且藉由導入之排氣對噴霧液進行乾燥者，其特徵在於：確認噴霧噴嘴之噴霧狀態，對上述脫水濾液之噴霧適當與否進行判斷，於噴霧不適當之情形時，清洗上述噴霧噴嘴，並去除附著於上述噴霧噴嘴附近之灰附著物。
較佳為，一種來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥方法，其特徵在於：測定上述噴霧乾燥裝置本體之內部之溫度分佈，根據氣體流動方向之溫度分佈對乾燥狀態進行監控，於上述脫水濾液之乾燥不足之情形時，對排氣量、上述脫水濾液之供給量進行調整。
根據本發明之排氣處理系統及排氣處理方法，利用來自鍋爐之排氣，並利用自由脫硫裝置分離之脫硫排水去除石膏之脫水濾液，以噴霧乾燥裝置進行噴霧，因此可穩定地 進行噴霧乾燥，且可實現來自脫硫裝置之脫硫排水之無排水化。
又，根據本發明，利用來自鍋爐之排氣，並利用自由脫硫裝置分離之脫硫排水去除石膏之脫水濾液，於以噴霧乾燥機進行噴霧時，把握噴霧乾燥狀態，存在噴霧不良時去除，藉此可穩定地進行噴霧。藉此，可實現來自脫硫裝置之脫硫排水之無排水化。
以下，關於本發明參照圖式進行詳細說明。再者，本發明並不受該實施例限定，且，於存在複數個實施例之情形時，亦包括組合各實施例而構成者。又，下述實施例中之構成要件中包括業者可容易地設想者或實質上相同者。
[實施例1]
圖1係實施例1之排氣處理系統之概略構成圖。圖1所例示之排氣處理系統10A係自來自使用煤作為燃料之燃煤鍋爐或使用重油作為燃料之燃重油鍋爐等鍋爐11之排氣18，將氧化氮(NOx )、氧化硫(SOx )、汞(Hg)等有害物質去除之裝置。
排氣處理系統10A具備：鍋爐11，其燃燒燃料F；空氣加熱器13，其回收來自上述鍋爐11之排氣18之熱；第1集塵機14，其將熱回收後之排氣18中之煤塵去除；脫硫裝置15，其利用作為吸收液之石灰漿料20將除塵後之排氣18中所含有之氧化硫去除；脫水機32，其自由上述脫硫裝置15排出之脫硫排水30將石膏31去除；噴霧乾燥裝置34，其具 備噴霧來自上述脫水機32之脫水濾液33之噴霧機構；及排氣導入管線L11 ，其向上述噴霧乾燥裝置34導入排氣18之一部分。藉此，使用去除石膏31之脫水濾液33並以噴霧乾燥裝置34進行噴霧乾燥，因此可進行穩定之噴霧。
藉此，噴霧乾燥裝置34中不會產生孔堵塞，可穩定地實施脫硫排水之水分之無排水化。
脫硝裝置12係去除自鍋爐11經由氣體供給管線L1 所供給之排氣18中之氧化氮的裝置，其內部具有脫硝觸媒層(未圖示)。脫硝觸媒層之上游配置有還原劑注入器(未圖示)，自該還原劑注入器向排氣18注入還原劑。此處，作為還原劑，例如可使用氨、脲、氯化銨等。導入脫硝裝置12中之排氣18藉由與脫硝觸媒層相接觸，而排氣18中之氧化氮被分解為氮氣(N2 )與水(H2 O)而去除。又，若排氣18中之氯(Cl)成分較多，則可溶於水之2價之氯化汞的比例增多，易於利用後述脫硫裝置15將汞補獲。
再者，上述脫硝裝置12並非必需者，於來自鍋爐11之排氣18中之氧化氮濃度或汞濃度為微量、或者排氣18中不含該等物質之情形時，亦可省略脫硝裝置12。
空氣加熱器13係利用脫硝裝置12將氧化氮去除後，將經由氣體供給管線L2 所供給之排氣18中之熱進行回收的熱交換器。由於通過脫硝裝置12之排氣18之溫度為350℃~400℃左右之高溫，故而藉由空氣加熱器13於高溫之排氣18與常溫之燃燒用空氣之間進行熱交換。將藉由熱交換而成為高溫之燃燒用空氣供給至鍋爐11。另一方面， 將與常溫之燃燒用空氣進行過熱交換之排氣18冷卻至150℃左右。
第1集塵機14係於熱回收後，去除經由氣體供給管線L3 所供給之排氣18中之煤塵的裝置。作為第1集塵機14，可列舉：慣性集塵機、離心力集塵機、過濾式集塵機、電集塵機、清洗集塵機等，但並無特別限定。
脫硫裝置15係於去除煤塵後，利用濕式去除經由氣體供給管線L4 所供給之排氣18中之氧化硫的裝置。該脫硫裝置15中，使用石灰漿料20(將石灰石粉末溶解於水之水溶液)作為鹼性吸收液，裝置內之溫度調節為30~80℃左右。石灰漿料20係自石灰漿料供給裝置21供給至脫硫裝置15之塔底部22。供給至脫硫裝置15之塔底部22之石灰漿料20係經由未圖示之吸收液送給管線運送至脫硫裝置15內之複數個噴嘴23，並自噴嘴23向塔頂部24側噴出。自脫硫裝置15之塔底部22側上升之排氣18藉由與自噴嘴23噴出之石灰漿料20進行氣液接觸，而排氣18中之氧化硫及氯化汞被石灰漿料20所吸收，自排氣18分離而去除。藉由石灰漿料20而淨化之排氣18係作為淨化氣體26而自脫硫裝置15之塔頂部24側排出，並自煙囪27排出至系統外。
於脫硫裝置15之內部，排氣18中之氧化硫SOx 與石灰漿料20發生如下述式(1)所示之反應。
CaCO3 +SO2 +0.5H2 O→CaSO3 ‧0.5H2 O+CO2 (1)
進而，吸收有排氣18中之SOx 之石灰漿料20係藉由供給 至脫硫裝置15之塔底部22之空氣(未圖示)而進行氧化處理，與空氣發生如下述式(2)所示之反應。
CaSO3 ‧0.5 H2 O+0.5 O2 +1.5 H2 O→CaSO4 ‧2H2 O (2)
如此，排氣18中之SOx 於脫硫裝置15中以石膏CaSO4 ‧2H2 O之形式被捕獲。
又，如上述般，石灰漿料20可使用蓄積於脫硫裝置15之塔底部22之溶液經泵排水者，但該經泵排水之石灰漿料20中，伴隨脫硫裝置15之運轉，藉由反應式(1)、(2)而混合有石膏CaSO4 ‧2H2 O。以下，將該經泵排水之石灰石膏漿料(混合有石膏之石灰漿料)稱作吸收液。
脫硫中所使用之吸收液(石灰石膏漿料)係作為脫硫排水30而自脫硫裝置15之塔底部22排出至外部，經由後述之排水管線L20 而運送至脫水機32，於此處進行脫水處理。該脫硫排水30中，除石膏31以外，亦含有汞等重金屬或Cl- 、Br- 、I- 、F- 等鹵素離子。
脫水機32係將脫硫排水30中含有石膏31之固體成分與液體成分之脫水濾液33分離者。作為脫水機32，例如可使用帶式過濾器、離心分離機、傾析式離心沈降機等。自脫硫裝置15排出之脫硫排水30係藉由脫水機32而將石膏31分離。此時，脫硫排水30中之氯化汞以吸附於石膏31之狀態與石膏31共同與液體分離。分離之石膏31被排出至系統外部(以下稱作「系統外」)。
另一方面，作為分離液之脫水濾液33經由脫水管線L21 運送至噴霧乾燥裝置34。再者，脫水濾液33亦可暫時蓄積於排水槽(未圖示)。
噴霧乾燥裝置34具備：氣體導入機構，其經由自氣體供給管線L2 分支之排氣導入管線L11 將一部分排氣18導入；噴霧機構，其噴灑或噴霧脫水濾液33。並且，藉由導入之排氣18之熱而使噴灑之脫水濾液33蒸發乾燥。
本發明中，由於將自脫硫排水30將石膏31去除之脫水濾液33進行噴霧乾燥，因此可防止噴霧機構中之孔堵塞。
即，由於並非將脫硫排水30本身進行噴霧，因此可大幅減少伴隨脫硫排水30蒸發而產生之乾燥粒子之量。其結果為，可減少由乾燥粒子之附著而導致之孔堵塞。又，藉由對脫硫排水30進行脫水處理，而將氯化汞與石膏31共同分離、去除，因此可防止排水噴霧時排氣18中之汞濃度增加。
又，本實施例中，使流入空氣加熱器13中之排氣之一部分自氣體供給管線L2 經由排氣導入管線L11 而分支，因此排氣之溫度較高(350~400℃)，可有效地進行脫水濾液33之噴霧乾燥。
圖2係實施例1之其他排氣處理系統之概略構成圖。
如圖2所示之排氣處理系統10B中，自由脫水管線L21 分支之脫水分支管線L22 向自第1集塵機14排出之集塵灰16噴霧脫水濾液33之一部分。較佳為，噴霧混合後之集塵灰16之含水率最大設為15%。
藉此，可不經過噴霧乾燥而使脫水濾液33之一部分減 少。
含有水分之集塵灰16可防止灰之飛散，灰處理中之操作性得以提高。再者，由於先前係噴霧機構內之工業用水，因此如今無需工業用水之費用，較經濟。
[實施例2]
繼而，對實施例2之排氣處理系統進行說明。再者，對與上述實施例1相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。圖3係實施例2之排氣處理系統之概略構成圖。本實施例之排氣處理系統10C中，如圖3所示，係將去除脫硫濾液33中之浮游物質(SS：suspended solids)或懸浮物質(suspended substance)之固液分離裝置41介裝於脫水管線L21 上。
作為固液分離裝置41，例如可列舉液體旋風分離器、帶式過濾器、分級器、膜分離裝置等。
該固液分離裝置41中，將脫水濾液33中之浮游物質(SS)去除，使分離液42中之SS濃度成為1重量%以下，更佳為0.1~0.5重量%。
藉此，SS濃度降低，可進一步抑制噴霧乾燥裝置34中之噴嘴或配管等之堵塞。
即，藉由使SS濃度成為1重量%以下、更佳為0.1~0.5重量%，而抑制由噴霧乾燥時之噴霧噴嘴尖端部分上之噴霧乾燥物之附著或煤塵之附著成長而導致噴霧不良。其結果為，消除由阻塞導致之運轉停止、由噴霧液滴直徑之粗大化而引起之必要乾燥時間長期化所導致的乾燥不足等。 又，消除由噴霧範圍之偏差而導致之乾燥狀況之乾燥不均、乾燥不足等。
亦可使利用固液分離裝置分離之分離殘渣43合流至集塵灰16，並藉由脫水濾液33而使之含有水分。
再者，於集塵灰16單獨另行利用之情形時，只要使集塵灰16與分離殘渣43於不同場所中進行脫水濾液33之噴霧處理即可。
[實施例3]
繼而，對實施例3之排氣處理系統進行說明。再者，對與上述實施例1相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。圖4A係實施例3之排氣處理系統之概略構成圖。圖4B係實施例3之其他排氣處理系統之概略構成圖。圖4C係實施例3之其他排氣處理系統之概略構成圖。本實施例之排氣處理系統10D-1中，如圖4A所示，於噴霧乾燥裝置34之下游側設置有小型之第2集塵機35，將固形物去除。
作為小型之第2集塵機35，例如可例示過濾袋或電集塵機。藉此可自經分支之排氣18中將固形物36去除。
因此，除返回至第1集塵機14之上游側以外，亦可設置如虛線所示之氣體返回管線L12 以與下游側之氣體供給管線L4 側合流(以下之實施例亦相同)。
藉此可減輕第1集塵機14之負荷。
再者，返回至第1集塵機14之上游側或返回至下游側係根據噴霧乾燥裝置34中之排氣18中之固形物36的產生量而進行適當變更即可。
又，如圖4B所示，本實施例之其他排氣處理系統10D-2中，於噴霧乾燥裝置34之上游側設置小型之第2集塵機35，預先將固形物36去除。
又，如圖4C所示，本實施例之其他排氣處理系統10D-3中，於設置於排氣導入管線L11 上之噴霧乾燥裝置34之上游側與下游側設置小型之第2集塵機35A、35B，預先將固形物36去除。於該種情形時，亦可設置氣體返回管線L12 (圖中虛線)以返回至第1集塵機14之下游側，因此較佳。藉此可減輕第1集塵機14之負荷。
[實施例4]
繼而，對實施例4之排氣處理系統進行說明。再者，對與上述實施例1相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。圖5A係實施例4之排氣處理系統之概略構成圖。本實施例之排氣處理系統10E中，如圖5A所示，使用固氣分離型噴霧乾燥裝置50作為噴霧乾燥裝置，進行脫水濾液33之噴霧乾燥。並且，於噴霧乾燥時，將固形物38分離。
作為該固氣分離型噴霧乾燥裝置50，可例示旋風分離器型噴霧乾燥裝置。
圖5B係降流型之固氣分離型噴霧乾燥裝置。如圖5B所示，降流型之固氣分離型噴霧乾燥裝置50中，排氣18係自乾燥裝置本體51之上部側導入，形成向下之層流之氣流，對自上部由噴霧噴嘴52噴霧之噴霧液33a進行乾燥。
有助於乾燥之排氣18係自乾燥裝置本體51之下部側排出，經由氣體返回管線L12 送回至空氣加熱器13之氣體供 給管線L3 。再者，固形物38係自乾燥裝置本體51之底部側排出。
圖5C係升流型之固氣分離型噴霧乾燥裝置。如圖5C所示，升流型之固氣分離型噴霧乾燥裝置50中，排氣18係自乾燥裝置本體51之下部側導入，形成向上之層流之氣流，對自下部由噴霧噴嘴52噴霧之噴霧液33a進行乾燥。
有助於乾燥之排氣18係自乾燥裝置本體51之上部側排出，經由氣體返回管線L12 送回至空氣加熱器13之氣體供給管線L3 。
由於排氣18係與重力方向逆向地流動，因此脫水濾液33之噴霧液33a與排氣18對流接觸，脫水濾液33之乾燥效率提高。
又，亦可如實施例3般於固氣分離型噴霧乾燥裝置50之下游側設置小型之集塵機。
[實施例5]
繼而，對實施例5之排氣處理系統進行說明。再者，對與上述實施例1相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。圖6係實施例5之排氣處理系統之概略構成圖。本實施例之排氣處理系統10F中，如圖6所示，於脫水管線L21 上介裝排水處理裝置44，藉由該排水處理裝置44將脫水濾液33中之有害物質或懸浮物質等去除後，使該處理排水45流入噴霧乾燥裝置34中而進行噴霧乾燥。
排水處理裝置44具備將殘存於脫水濾液33中之汞(未能充分吸附於石膏31者)、硼、硒等物質去除之機構(以下稱 作「汞去除機構」)，及將氯離子(Cl- )、溴離子(Br- )、碘離子(I- )、氟離子(F- )等鹵素離子去除之機構(以下稱作「鹵素離子去除機構」)，將汞固化物46及鹵素離子47分離。
由於汞、硼、硒等物質易溶於水，噴霧至排氣18中時會揮發，因此難以利用第1集塵機14將其去除。作為去除該等物質之機構，可列舉：藉由添加硫化物系之凝聚助劑引起凝聚而進行沈澱去除之機構、藉由活性碳吸附(浮游床)而去除之機構、藉由添加螯合劑而進行沈澱去除之機構、晶析機構等。藉由上述所例示之汞去除機構可將上述有害物質固形化，並將固形物排出至系統外。
又，由於上述鹵素離子47具有於脫硫裝置15之脫硫步驟時抑制汞對石膏31之吸附的性質，因此較佳為將其自脫硫排水30去除。作為去除上述鹵素離子47之機構，可列舉：使用有逆滲透膜之濃縮機構、使用有離子交換膜之濃縮機構、使用有電透析法之濃縮機構、蒸餾、晶析等機構。藉由上述所例示之鹵素離子去除機構可將鹵素離子47濃縮，並將濃縮物排出至系統外。
自脫硫裝置15排出之脫硫排水30，首先，藉由脫水機32分離吸附有氯化汞之石膏31，並將石膏31排出至系統外。接著，去除石膏31之脫水濾液33經由脫水管線L21 運送至排水處理裝置44，藉由汞去除機構去除殘存於脫水濾液33中之汞、硼、硒等有害物質。去除汞後之處理排水運送至鹵素離子去除機構，去除鹵素離子47。去除鹵素離子47後 之處理排水45運送至噴霧乾燥裝置34，進行噴霧乾燥。
再者，排水處理裝置44並非必需具備上述汞去除機構與鹵素離子去除機構兩者，可根據脫水濾液33之性狀進行選擇而設置。於在排水處理裝置44之前段之脫水機32中充分將汞去除而脫水濾液33中之汞含量極低或者不含汞之情形時，亦可省略汞去除機構之處理。
又，排水處理裝置44中之汞去除處理與鹵素離子去除處理之順序並無特別限定。即，可於汞去除處理後進行鹵素離子去除處理，亦可於鹵素離子去除處理後進行汞去除處理。
如上所述，實施例5之排氣處理系統10F中，為如下構成：首先，自由脫硫裝置15排出之脫硫排水30將粗料即石膏31分離後，對汞、硼、硒、鹵素離子等細微之物質進行去除處理，再利用噴霧乾燥裝置34將該處理排水45進行噴霧乾燥。藉由以上述方式構成，而與實施例2相同地，不僅可降低伴隨以噴霧乾燥裝置34將排水蒸發而產生之乾燥粒子之量，亦可抑制汞濃度於排氣18中增加。
[實施例6]
繼而，對實施例6之排氣處理系統進行說明。再者，對與上述實施例1相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。圖7係實施例6之排氣處理系統之概略構成圖。本實施例之排氣處理系統10G中，如圖7所示，使排氣18之分支自空氣加熱器13之氣體供給管線L3 進行，利用噴霧乾燥裝置34將有助於噴霧乾燥之排氣18再次送回至相同位置之排氣 線L3 。
藉此，無需設置如實施例1之旁路管線。
圖8A~圖8C係實施例6之其他排氣處理系統之概略構成圖。
如圖8A所示之排氣處理系統10H-1中，除如實施例3般於噴霧乾燥裝置34之下游側設置小型之第2集塵機35並返回至第1集塵機14之上游側以外，亦可設置如虛線所示之氣體返回管線L12 以與下游側之氣體供給管線L4 側合流。藉此可減輕第1集塵機14之負荷。
又，如圖8B所示，本實施例之其他排氣處理系統10H-2中，於噴霧乾燥裝置34之上游側設置小型之第2集塵機35，預先將固形物36去除。
又，如圖8C所示，本實施例之其他排氣處理系統10H-3中，於噴霧乾燥裝置34之上游側與下游側設置小型之第2集塵機35A、35B，預先將固形物36去除。於該種情形時，由於可返回至第1集塵機14之下游側，故而可減輕第1集塵機14之負荷，較佳。
[實施例7]
繼而，對實施例7之排氣處理系統進行說明。再者，對與上述實施例1相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。圖9係實施例7之排氣處理系統之概略構成圖。本實施例之排氣處理系統10I中，如圖9所示，使排氣18之分支自第1集塵機14之下游側之氣體供給管線L4 進行，藉由噴霧乾燥裝置34將有助於噴霧乾燥之排氣18送回至第1集塵機 14之上游側之氣體供給管線L3 。
藉此，無需設置如實施例1之旁路管線。
圖10係實施例7之其他排氣處理系統之概略構成圖。
如圖10所示之排氣處理系統10J中，藉由於噴霧乾燥裝置34之下游側設置小型之第2集塵機35，而對有助於噴霧乾燥之排氣18進行除塵，並將其送回至第1集塵機14之下游側之氣體供給管線L4 。
再者，關於排氣18之導入，係藉由排氣管線與排氣導入管線L11 之壓力損失之差異而將排氣18導入噴霧乾燥裝置34內，或視需要使用誘導泵導入排氣18。
[實施例8]
圖11係實施例8之來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置(噴霧乾燥裝置)之概略圖。圖13係實施例8之其他來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置(噴霧乾燥裝置)之概略圖。對以實施例4中之圖5B進行說明之降流型之固氣分離型噴霧乾燥裝置的具體構成進行說明。
如圖11所示，本實施例之固氣分離型噴霧乾燥裝置50具備：噴霧噴嘴52，其向噴霧乾燥裝置本體51內噴霧來自脫硫排水之脫水濾液33；導入口51a，其設置於噴霧乾燥裝置本體51上，導入乾燥噴霧液33a之排氣18；乾燥區域53，其設置於噴霧乾燥裝置本體51內，藉由排氣18乾燥脫水濾液33；排出口51b，其將有助於乾燥之排氣18排出；及附著物監控機構60，其對上述噴霧噴嘴52之附著物之附著狀態進行監控。
上述附著物監控機構60可使用超音波測量器(微波測量計)等。作為該超音波測量器，例如可例示「高溫機構用微波距離計MICRORANGER」(商品名，WADECO公司製造)。
圖12A~圖12C係表示附著物監控機構之附著物之監控狀態的概略圖。
圖12A係於噴霧乾燥裝置本體51之側壁上設置有瞄準噴霧噴嘴52之尖端部分而對附著物61之有無進行監控的附著物監控機構60。
此處，脫水濾液33之附著物61係於噴嘴尖端部分成長傘狀之水垢者，為排氣18中之灰之附著物。
噴霧脫水濾液33時，噴霧液33a擊中傘狀之附著物61，而噴霧液33a發生粗大化，脫水濾液33之蒸發性發生惡化。
此時，如圖12B及圖12C所示，自附著物監控機構60產生微波63，對至噴霧噴嘴52之尖端空間部分之附著物產生位置為止之距離進行測定。
圖12B中，為未產生附著物61之情形，測定距離為x，將此判斷為正常(無附著物)。
與此相對，圖12C中，為產生附著物61之情形，測定距離為y，將此判斷為異常(有附著物)。
根據該附著物監控機構60之測量結果，於檢測出灰附著成長之情形時，進行去除附著物61之指示(※10 )。
再者，除設置附著物監控機構60以外，亦可由操作人員 進行目視而觀察，藉此確認附著物61之有無。
此處，由操作人員之目視而進行觀察之情形時，係使用設置於噴霧乾燥裝置本體51上之監控用之觀察窗(未圖示)而進行。
此處，附著物之去除有如下兩種方法：1)停止脫水濾液之供給，以工業用水實施置換，藉由噴霧噴嘴清洗機構對噴嘴及配管內部進行清洗；2)藉由除灰機構，強制性去除附著物。
以工業用水進行之置換係以如下方式進行：如圖13所示，於排氣處理系統10K中，關閉閥V11 而停止脫水濾液33之供給，供給工業用水70，打開閥V12 供給工業用水70進行置換，藉由噴霧噴嘴清洗機構對噴嘴及配管內部進行清洗。
關於該以工業用水70進行置換之頻度，根據附著物61之附著程度，適當變更為1次/1日~1~3次/1日即可。又，工業用水70之供給時間例如設為1小時/1次左右即可。
此時，亦可供給溶解附著物61之藥液。
附著物去除機構係將槌打機構(未圖示)設置於噴霧噴嘴52上，使附著物落下。再者，槌打機構可設置於噴霧無法噴到之位置。
或者，作為附著物去除機構，使設置於噴霧噴嘴52上之具有環狀刃之刮刀運轉，將附著於尖端之附著物61切下。
圖14A~圖14C係表示藉由設置於噴霧噴嘴周圍之刮刀將附著部分去除之情況的圖。
圖14A係噴霧噴嘴之前視圖，為附著物61附著於噴霧噴嘴52之周圍之情況。圖14B係噴霧噴嘴之側視圖，為刮刀65待機之狀態。圖14C係噴霧噴嘴之側視圖，啟動刮刀65並藉由尖端之環狀刃將附著物61粉碎並使之脫落。虛線為脫落之附著物部分。
又，不僅於有附著物61之情形，亦可藉由使該刮刀65以特定頻度運轉而實施附著物61之提前脫落。
[實施例9]
圖15為實施例9之噴霧噴嘴之概略圖。再者，對與上述實施例8相同之構成附上相同之符號，並省略其說明。
如圖15所示，本實施例之噴霧噴嘴52中，於噴霧噴嘴52之周圍設置外筒67，將阻障氣體68自供給口67a進行供給，自噴嘴尖端部分供給空氣而形成氣膜，抑制煤塵等之灰附著。
該阻障氣體68之供給係藉由以與噴霧噴霧液33a之噴霧噴出速度相等之速度噴出而防止周邊漩渦之產生。
又，本實施例中，由於亦設置有刮刀65，故而視需要而運轉刮刀65，以去除附著物61。
圖15中，符號66係圖示刮刀之運轉用把手。
根據本實施例之噴霧噴嘴52，藉由導入阻障氣體68，而抑制附著物61之成長，可於噴霧噴嘴52中實現穩定之噴霧。
[實施例10]
圖16係實施例10之噴霧乾燥裝置之構成圖。
本實施例之固氣分離型噴霧乾燥裝置50係於實施例8之固氣分離型噴霧乾燥裝置中進而具備如下者：溫度計T1 ~T7 ，其於乾燥區域53內測量內部之溫度；判定機構54，其根據溫度計之測量結果，判斷脫水濾液33之噴霧/乾燥狀態之好壞；控制機構55，其於判定機構54之判斷結果為判斷噴霧乾燥不良之情形時，對排氣18或脫水濾液33進行調整。
本實施例中，於7處設置有溫度計(T1 ~T7 )，但本發明並不限定於此，根據乾燥區域53之長度進行適當變更。
再者，溫度測量係沿乾燥裝置本體51之鉛垂軸線部分而設置，但本發明並不限定於此，只要可設置於確認蒸發狀態之位置，則可設置於任意位置。
圖17A及圖17B係相對於在乾燥裝置本體內7處之溫度計(T1 ~T7 )之距噴嘴之距離與測量溫度的關係圖。
此處，液體之蒸發過程中，對於噴霧液33a之液滴之溫度上升或蒸發，熱為必需。此種情形時，由於將排氣18之熱使用於液滴之溫度上升或蒸發，故而排氣18之溫度下降。藉由檢測該溫度之下降而判斷乾燥之好壞。
圖17A係乾燥良好之情形時之關係圖，圖17B係乾燥不良之情形時之關係圖。
圖17A中，溫度下降自T4 附近停止，溫度變穩定。該情況起因於噴霧液33a之液滴消失。
與此相對，圖17-2中，溫度下降斷續地下降直至T7 。該情況起因於噴霧液33a之液滴大量殘存。
利用判定機構54對此結果進行判斷。
以該判定機構54進行判斷之結果為，於乾燥良好之情形時，直接繼續進行脫水濾液33之噴霧乾燥。
與此相對，以判斷機構54進行判斷之結果為，判斷為乾燥不良之情形時，藉由控制機構55對排氣18或脫水濾液33進行調整。
具體而言，關於脫水濾液33之調整，操作調整閥V1 ，藉由增減脫水濾液33之供給量或增減供給至噴霧噴嘴52之霧化空氣之供給量，而對噴霧液33a之液滴直徑進行調整。
又，亦可設置儲備特定量之脫水濾液33之緩衝槽而進行調整。
因此，如圖16所示，於控制機構55中輸入測量未圖示之脫水濾液33之流量而得之流量資訊(※1 )，以該資訊為基礎，對閥開度進行調整或對未圖示之泵流量進行調整。
又，排氣18之調整係藉由控制排氣18之導入量而進行。
導入量之調整係藉由與排氣導入管線L11 之壓力損失調整之閥V2 或風門等之開度的控制而進行調整。
又，亦可與排氣導入管線L11 製成複數序列，設置2台以上噴霧乾燥裝置34，對排氣18之供給量進行調整。
又，不僅藉由測量溫度而進行瞬間之判斷，亦可隨時間經過而測量溫度分佈，於可確認自乾燥良好之狀態過渡性變化為乾燥不良之狀態之時，進行改善乾燥不良之要因之上述操作。
根據本實施例，於將自由上述脫硫裝置15排出之脫硫排 水30將石膏31去除的脫水濾液33藉由排氣18之一部分進行噴霧乾燥時，由於一面監控乾燥區域中之溫度狀態一面進行，故而可將脫水濾液33之噴霧乾燥狀態穩定地保持噴霧乾燥狀態，並可實施脫硫排水之無排水化。又，於噴霧噴嘴52中，由於利用附著物監控機構60對附著物61之成長進行監控，故而可於造成噴霧異常前採取措施將附著物61去除而進行穩定之操作。
又，於向乾燥裝置本體51內噴霧脫水濾液33並且藉由導入之排氣18而乾燥噴霧液33a的脫水濾液33之噴霧乾燥方法中，確認噴霧噴嘴52之噴霧狀態，對脫水濾液33之噴霧適當與否進行判斷，於噴霧不適當之情形時，可藉由清洗噴霧噴嘴52、去除附著於噴霧噴嘴52附近之附著物61而進行穩定之脫水濾液33之噴霧乾燥。
進而，對乾燥裝置本體51之內部之乾燥區域53中的溫度分佈進行測定，藉由氣體流動方向之溫度分佈對乾燥狀態進行監控，於脫水濾液33之乾燥不足之情形時，可藉由對排氣量、脫水濾液33之供給量進行調整而進行進一步穩定之脫水濾液33之噴霧乾燥。
如上所述，根據本發明，作為監控噴霧狀態之好壞之方法，(1)根據溫度把握蒸發狀況，並且(2)例如藉由超音波等而把握附著物61之成長，(a)於蒸發不良之情形時，對排氣18或脫硫濾液33之導入量進行調整，(b)於噴霧液33a之液滴直徑變化成為原因之情形時，可藉由清洗噴霧噴嘴52或運轉除灰裝置而恢復至適當之噴霧狀態，而進行穩定之 脫水濾液33之噴霧乾燥。
10A~10K‧‧‧排氣處理系統
11‧‧‧鍋爐
12‧‧‧脫硝裝置
13‧‧‧空氣加熱器
14‧‧‧第1集塵機
15‧‧‧脫硫裝置
16‧‧‧集塵灰
18‧‧‧排氣
20‧‧‧石灰漿料
21‧‧‧石灰漿料供給裝置
22‧‧‧塔底部
23‧‧‧噴嘴
24‧‧‧塔頂部
26‧‧‧淨化氣體
27‧‧‧煙囪
30‧‧‧脫硫排水
31‧‧‧石膏
32‧‧‧脫水機
33‧‧‧脫水濾液
34‧‧‧噴霧乾燥裝置
35‧‧‧第2集塵機
35A、35B‧‧‧第2集塵機
44‧‧‧排水處理裝置
45‧‧‧處理排水
50‧‧‧固氣分離型噴霧乾燥裝置
51‧‧‧乾燥裝置本體
52‧‧‧噴霧噴嘴
53‧‧‧乾燥區域
54‧‧‧判定機構
55‧‧‧控制機構
60‧‧‧附著物監控機構
61‧‧‧附著物
63‧‧‧微波
65‧‧‧刮刀
66‧‧‧運轉用把手
67‧‧‧外筒
68‧‧‧阻障氣體
70‧‧‧工業用水
F‧‧‧燃料
L1 ‧‧‧氣體供給管線
L2 ‧‧‧氣體供給管線
L3 ‧‧‧氣體供給管線
L4 ‧‧‧氣體供給管線
L11 ‧‧‧排氣導入管線
L12 ‧‧‧氣體返回管線
L20 ‧‧‧排水管線
L21 ‧‧‧脫水管線
圖1係實施例1之排氣處理系統之概略構成圖。
圖2係實施例1之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖3係實施例2之排氣處理系統之概略構成圖。
圖4A係實施例3之排氣處理系統之概略構成圖。
圖4B係實施例3之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖4C係實施例3之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖5A係實施例4之排氣處理系統之概略構成圖。
圖5B係表示固氣分離型噴霧乾燥裝置之一例的圖。
圖5C係表示固氣分離型噴霧乾燥裝置之一例的圖。
圖6係實施例5之排氣處理系統之概略構成圖。
圖7係實施例6之排氣處理系統之概略構成圖。
圖8A係實施例6之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖8B係實施例6之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖8C係實施例6之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖9係實施例7之排氣處理系統之概略構成圖。
圖10係實施例7之其他排氣處理系統之概略構成圖。
圖11係實施例8之來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置之概略圖。
圖12A係表示附著物監控機構之附著物之監控狀態的概略圖。
圖12B係表示附著物監控機構之附著物之監控狀態的概略圖。
圖12C係表示附著物監控機構之附著物之監控狀態的概略圖。
圖13係實施例8之其他來自脫硫排水之脫水濾液之噴霧乾燥裝置的概略圖。
圖14A係表示藉由設置於噴霧噴嘴之周圍之刮刀去除附著部分之情況的圖。
圖14B係表示藉由設置於噴霧噴嘴之周圍之刮刀去除附著部分之情況的圖。
圖14C係表示藉由設置於噴霧噴嘴之周圍之刮刀去除附著部分之情況的圖。
圖15係實施例9之噴霧噴嘴之概略圖。
圖16係實施例10之噴霧乾燥裝置之概略圖。
圖17A係相對於設置於乾燥裝置本體內7處之溫度計(T1 ~T7 )之距噴嘴之距離與測量溫度的關係圖。
圖17B係相對於設置於乾燥裝置本體內7處之溫度計(T1 ~T7 )之距噴嘴之距離與測量溫度的關係圖。
10A‧‧‧排氣處理系統
11‧‧‧鍋爐
12‧‧‧脫硝裝置
13‧‧‧空氣加熱器
14‧‧‧第1集塵機
15‧‧‧脫硫裝置
16‧‧‧集塵灰
18‧‧‧排氣
20‧‧‧石灰漿料
21‧‧‧石灰漿料供給裝置
22‧‧‧塔底部
23‧‧‧噴嘴
24‧‧‧塔頂部
26‧‧‧淨化氣體
27‧‧‧煙囪
30‧‧‧脫硫排水
31‧‧‧石膏
32‧‧‧脫水機
33‧‧‧脫水濾液
34‧‧‧噴霧乾燥裝置
F‧‧‧燃料
L1 ‧‧‧氣體供給管線
L2 ‧‧‧氣體供給管線
L3 ‧‧‧氣體供給管線
L4 ‧‧‧氣體供給管線
L11 ‧‧‧排氣導入管線
L12 ‧‧‧氣體返回管線
L20 ‧‧‧排水管線
L21 ‧‧‧脫水管線

Claims (14)

  1. 一種排氣處理系統，其特徵在於具備：鍋爐，其燃燒燃料；空氣加熱器，其回收來自上述鍋爐之排氣之熱；第1集塵機，其將熱回收後之上述排氣中之煤塵去除；脫硫裝置，其利用吸收液將除塵後之上述排氣中所含之氧化硫去除；脫水機，其自由上述脫硫裝置排出之脫硫排水將石膏去除；噴霧乾燥裝置，其設有對來自上述脫水機之脫水濾液進行噴霧之噴霧機構；排氣導入管線，其向上述噴霧乾燥裝置導入上述排氣之一部分；及脫水分支管線，其將來自上述脫水機之脫水濾液供給至集塵灰。
  2. 如請求項1之排氣處理系統，其具有去除來自上述脫水機之脫水濾液中之浮游物質的固液分離裝置。
  3. 如請求項1之排氣處理系統，其中上述噴霧乾燥裝置為固氣分離型噴霧乾燥機構。
  4. 如請求項1之排氣處理系統，其具有去除來自上述脫水機之脫水濾液之有害物質的排水處理裝置。
  5. 如請求項1之排氣處理系統，其於設置於上述排氣導入管線上之上述噴霧乾燥裝置之上游側或下游側中之任一 側或兩側具有第2集塵機。
  6. 如請求項1之排氣處理系統，其中上述排氣分支之位置為空氣加熱器之上游側，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間。
  7. 如請求項5之排氣處理系統，其中上述排氣分支之位置為空氣加熱器之上游側，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間或第1集塵機之下游側。
  8. 如請求項1之排氣處理系統，其中上述排氣分支之位置為上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之排氣送回至空氣加熱器與第1集塵機之間。
  9. 如請求項5之排氣處理系統，其中上述排氣分支之位置為上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間或上述第1集塵機之下游側。
  10. 如請求項1之排氣處理系統，其中上述排氣分支之位置為上述第1集塵機與上述脫硫裝置之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述空氣加熱器與上述第1集塵機之間或上述第1集塵機之下游側。
  11. 如請求項5之排氣處理系統，其中上述排氣分支之位置為上述第1集塵機與上述脫硫裝置之間，且將來自上述噴霧乾燥裝置之上述排氣送回至上述第1集塵機與上述 脫硫裝置。
  12. 一種排氣處理方法，其係藉由空氣加熱器回收來自燃燒燃料之鍋爐之排氣的熱後，於脫硫裝置中，利用吸收液將熱回收後之上述排氣中所含之氧化硫去除者，其特徵在於：將自由上述脫硫裝置排出之脫硫排水中去除石膏的脫水濾液藉由上述排氣之一部分進行噴霧乾燥；將上述脫水濾液供給至集塵灰。
  13. 如請求項12之排氣處理方法，其係將去除上述脫水濾液中之浮游物質之分離液進行噴霧乾燥。
  14. 如請求項12之排氣處理方法，其中自上述經噴霧乾燥之上述排氣去除固形物。
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