WO2011145160A1 - 排煙脱硫装置と燃焼システムと燃焼方法 - Google Patents

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oxygen
absorption liquid
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三井良晃
吉川博文
今田典幸
尾田直己
中本隆則
野坂浩之
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Definitions

  • the present invention SO 2 (sulfur oxides in the combustion exhaust gas is provided in the thermal power boiler plant for removing mercury with performing oxyfuel recovering CO 2 in the combustion exhaust gas in a subsequent CO 2 recovery apparatus
  • SO 2 sulfur oxides in the combustion exhaust gas
  • the present invention relates to a wet flue gas desulfurization apparatus (hereinafter sometimes simply referred to as a desulfurization apparatus), a combustion system including the same, and a combustion method.
  • the boiler plant for thermal power generation includes a boiler 13, a denitration device 14, a heat exchanger 15, a dust collection device 16, a desulfurization device 3, a CO 2 recovery device 17, a circulation line 18, an oxygen production device 19, and an oxygen supply line. 20 etc.
  • the boiler 13 generates exhaust gas by oxyfuel combustion of a fuel 25 such as coal supplied through a fuel supply system. At this time, oxygen is supplied from the oxygen supply line 20 or the like by the oxygen production apparatus 19.
  • NOx nitrogen oxide contained in the gas discharged from the boiler 13 is decomposed.
  • the gas discharged from the denitration device 14 is adjusted to 200 ° C. to 160 ° C. by the heat exchanger 15.
  • the dust is removed from the gas by the dust collector 16. Part of the gas removed by the dust collector 16 is introduced into the desulfurizer 3 to remove SO 2 . Moreover, CO 2 recovering apparatus 17 recovers CO 2 from flue gas to remove SO 2. A part of the dust-removed gas passes through the circulation line 18, is reheated to 200 ° C. by the heat exchanger 15, and then is supplied to the boiler 13.
  • the desulfurization apparatus 3 mainly includes a spray nozzle 4 for spraying the desulfurization absorption liquid 6, an absorption liquid circulation pump 5 for feeding the desulfurization absorption liquid 6 to the spray nozzle 4, a desulfurization absorption section 26 having a mist eliminator 8, and a desulfurization absorption liquid 6. It comprises a supply section 9 for oxidizing sulfurous acid gas generated in the inside, a stirrer 10 for stirring the desulfurized absorbent 6, an absorbent reservoir 11 for storing the desulfurized absorbent 6 and oxidizing sulfurous acid. .
  • the desulfurization apparatus 3 of the conventional system removes sulfur oxides such as SO 2 contained in the boiler exhaust gas 1 by spraying an alkaline absorbing liquid containing limestone and the like.
  • sulfurous acid components such as calcium sulfite (hereinafter sometimes simply referred to as sulfurous acid) generated by absorbing SO 2 in the boiler exhaust gas 1
  • Sulfurous acid is recovered as gypsum by being oxidized.
  • Oxidizing gas (oxidized air) 27 supplied to the absorbing liquid reservoir 11 is dispersed in the desulfurized absorbing liquid 6 as bubbles, rises toward the liquid surface 6a, and oxidizes sulfurous acid until reaching the liquid surface 6a. Contribute to. After reaching the liquid surface 6a, the gas for oxidation 27 hardly contributes to the oxidation reaction of sulfurous acid when moving to the gas phase 6b of the desulfurization absorption part 26.
  • oxidizing gas (oxidized air) 27 into the desulfurized absorbent 6 oxidation is performed in order to relatively increase the contact area between the oxidized air 27 and the desulfurized absorbent 6 and to increase the residence time.
  • the air 27 is miniaturized as much as possible.
  • the point that the CO 2 concentration in the exhaust gas 2 is lowered due to this is not taken into consideration.
  • the CO 2 concentration contained in the exhaust gas 1 supplied to the inlet of the desulfurizer 3 is 90%
  • the CO 2 concentration contained in the exhaust gas 2 at the outlet of the desulfurizer 3 is about It decreases to about 80%. Therefore, there is a problem that the CO 2 recovery efficiency in the CO 2 recovery device 17 is lowered.
  • air N 2 : 79%, O 2 : 21%) is used as the oxidizing gas 27, the oxidizing gas 27 is mixed into the desulfurizer outlet exhaust gas 2 and the CO 2 concentration is reduced by about 10%. Therefore, the CO 2 recovery rate in the CO 2 recovery device 17 is reduced by about 5%.
  • mercury contained in the coal 25 is released into the exhaust gas.
  • Part of this mercury is in the form of mercury chloride or the like in the process of exhaust gas treatment, and is taken into the desulfurization absorption liquid 6.
  • Mercury taken into the desulfurization absorption liquid 6 may be released into the gas phase 6b of the desulfurization absorption part 26 again in the form of metallic mercury or the like (hereinafter also referred to as re-release) depending on conditions. For this reason, the re-released mercury scatters and reaches the downstream CO 2 recovery unit 17 together with the desulfurization unit outlet exhaust gas 2.
  • the CO 2 recovery device 17 has a process of compressing the exhaust gas 2, and there is a concern that the corrosion of the component equipment is accelerated in the presence of mercury. In addition, it is not preferable that harmful mercury is released outside the plant system or into the atmosphere.
  • the above-mentioned problems of the present invention are solved by the following solving means.
  • the invention according to claim 1 includes a desulfurization absorption part (26) for bringing the treated exhaust gas (1) and the desulfurization absorption liquid (6) containing lime into gas-liquid contact, and the desulfurization absorption liquid (6) after the gas-liquid contact. And a desulfurization absorption liquid reservoir (11) for storing the desulfurization absorption liquid reservoir (11), wherein the desulfurization absorption liquid reservoir (11) is partitioned by a wall surface so as to be blocked from outside air.
  • an oxidizing gas supply unit (9) for supplying an oxidizing gas that oxidizes sulfurous acid in the desulfurized absorbent (6) through the wall surface, and a position higher than the liquid level of the desulfurized absorbent (6).
  • An oxidant gas discharge part (12) for discharging excess oxidant gas to the outside, and the desulfurization absorption part (26) is a desulfurization absorption liquid of the desulfurization absorption liquid reservoir (11) The position is lower than the liquid level in (6) and is away from the wall surface on which the oxidizing gas supply unit (9) is provided.
  • Which is a wet flue gas desulfurization apparatus characterized by having a serial desulfurization absorbing liquid reservoir (11) water seal tube provided lower end opening toward the center of the (7b) of (7).
  • Invention of Claim 2 is discharged
  • the wet flue gas desulfurization device (3) and the CO 2 recovery device (17) described above are arranged and branched from the exhaust gas flow path before purification treatment by the wet flue gas desulfurization device (3) to the combustion device (13).
  • An oxygen supply line (18) for recirculating exhaust gas and supplying oxygen produced by the oxygen production apparatus (19) to the oxidizing gas supply section (9) of the wet flue gas desulfurization apparatus (3) ( 21) and the oxidation gas of the wet flue gas desulfurization apparatus (3) is provided.
  • Discharging portion (12) is a combustion system, characterized in that connected the to the circulation line (18).
  • oxygen is produced by the oxygen production device (19), and the obtained oxygen is used for combustion of fuel by the combustion device (13), and the exhaust gas discharged from the combustion device (13) is used.
  • pre-heat treatment of combustion air, dust collection treatment and desulfurization treatment with the wet flue gas desulfurization apparatus (3) according to claim 1 CO 2 recovery treatment is performed, and the exhaust gas before the wet flue gas desulfurization treatment is Recirculating to the combustion device (13), supplying oxygen produced by the oxygen production device (19) to the absorption liquid reservoir (11) of the wet flue gas desulfurization device (3) as an oxidizing gas
  • the combustion method is characterized in that the oxidizing gas from the oxidizing gas discharge section (12) of the wet flue gas desulfurization apparatus (3) is returned to the combustion apparatus (13).
  • the gas phase 6 b of the absorption liquid reservoir 11 of the desulfurization apparatus 3 is separated from the desulfurization absorption part 26 by the partition wall 7 a of the water seal tube 7.
  • the desulfurization absorption liquid 6 is sucked from the absorption liquid reservoir 11 by the absorption liquid circulation pump 5 and sprayed to the desulfurization absorption section 26 through the spray nozzle 4. Circulates outside the wall.
  • Mercury in the combustion exhaust gas discharged along with the combustion of coal may be absorbed by the absorbent of the desulfurization device 3 and re-released into the gas phase depending on conditions. As described above, in the coal fired boiler 13 (see FIG. 3), the re-released mercury scatters together with the exhaust gas 2 at the outlet of the desulfurization device 3 and reaches the subsequent CO 2 recovery device 17 or outside the plant system or the atmosphere. It is necessary to take measures so that it is not released directly into the inside.
  • the flow of the absorbing liquid that falls from the desulfurization absorption portion 26 of the desulfurization apparatus 3 and flows into the water seal tube 7 is a one-way flow from the top to the bottom, and the water seal tube 7 has a characteristic that the settling speed of the absorbing liquid in the inside of 7 is fast, and bubbles do not easily rise. Further, since the water seal tube 7 is inserted near the bottom of the absorption liquid reservoir 11 below the water surface, the absorption liquid in the desulfurization device 3 can be easily caused to flow down to the absorption liquid reservoir 11.
  • the absorbed liquid contributes to the stirring of the desulfurized absorbent 6 in the absorbent reservoir 11, it is possible to reduce the number of the stirrers 10 or to reduce the size of the stirrer 10 and to expect cost reduction. Further, even if mercury moves into the oxidizing gas 27 and is re-released into the gas phase, it can be prevented from being scattered together with the desulfurizer outlet exhaust gas 2 and reaching the downstream CO 2 recovery device 17.
  • the mercury re-released here is oxidized gas outlet pipe 12 It can be easily removed by the mercury removing device 23 connected to the. Therefore, the re-released mercury will not diffuse outside the atmosphere / system.
  • the oxidizing gas 27 supplied to the absorbing liquid reservoir 11 is a high oxygen concentration gas produced by the oxygen producing device 19, the amount of supplied gas is reduced as compared with the case where the oxidizing gas is air. Or the capacity of the blower can be reduced, and the liquid level 6a of the desulfurization absorption liquid reservoir 11 can be prevented from rising and overflowing out of the desulfurization absorption liquid reservoir 11.
  • the oxidizing gas 27 that supplies oxidizing air from the oxidizing gas supply unit 9 is a high oxygen concentration gas produced by the oxygen producing apparatus 19, the supply amount as the oxidizing gas can be greatly reduced. That is, the amount of gas supply corresponding to components other than oxygen, such as nitrogen that does not contribute to the oxidation reaction, can be reduced.
  • the agitator 10 used in the desulfurization absorption liquid reservoir 11 is also facilitated.
  • the oxidizing gas may be released into the exhaust gas through the lower end opening of the desulfurization absorber 26 (the lower end opening 7b of the water seal tube 7), the amount is reduced and the exhaust gas is difficult to dilute. Furthermore, the surplus oxygen released to the gas phase 6b without being used for the oxidation of sulfurous acid is returned to the circulation line of the oxyfuel combustion system and can be used as a combustion gas in the boiler 13. Therefore, the oxygen generated by the oxygen production apparatus 19 can be effectively used without waste.
  • the present invention has the following effects. (1) Since the sulfurous acid oxidizing gas 27 produced in the desulfurization absorption liquid 6 is not mixed into the desulfurization apparatus outlet gas 2, the CO 2 concentration in the gas at the inlet of the CO 2 recovery apparatus 17 decreases. This is effective in preventing the CO 2 recovery rate from being lowered. (2) It is possible to prevent metallic mercury re-released from the desulfurization absorbing liquid 6 from being mixed into the desulfurization apparatus outlet gas 2. In addition, there is an effect of preventing mercury released again from the desulfurization absorbing liquid 6 from being released to the outside of the system / atmosphere and outflowing to a subsequent CO 2 recovery device.
  • FIG. 2 is an arrow view taken along the line A-A ′ in FIG. 1 (FIG. 2A) and a square cross section (FIG. 2B). It is a figure which shows the structure of the oxyfuel combustion system of one Example of this invention. It is a figure which shows the structure of the oxyfuel combustion system of one Example of this invention. It is a figure which shows the structure of the oxyfuel combustion system of one Example of this invention. It is a figure which shows the structure of the oxyfuel combustion system of one Example of this invention. It is a figure which shows the structure of the oxyfuel combustion system of one Example of this invention. It is a figure which shows the structure of the oxyfuel combustion system of a prior art. It is a figure which shows the structure of the desulfurization apparatus of a prior art.
  • the structure of the desulfurization apparatus in the oxyfuel combustion system of a present Example is shown in FIG.
  • the desulfurization apparatus 3 has an integral structure composed of a desulfurization absorption part 26 and an absorption liquid reservoir part 11, and the lower end of the desulfurization absorption part 26 is provided below the water surface (liquid surface 6 a) of the absorption liquid in the desulfurization absorption liquid reservoir part 11.
  • a water-sealed tube 7 is formed.
  • the desulfurization absorption unit 26 includes an empty region where a desulfurization reaction is performed by the boiler exhaust gas 1 introduced into the desulfurization apparatus 3 and the desulfurization absorption liquid 6 ejected from the spray nozzle 4, and an absorption liquid in which the desulfurization absorption liquid 6 stays.
  • the inside of the water seal tube 7 to be inserted into the reservoir 11 and the water phase region up to the lower end opening 7b.
  • the absorbent reservoir 11 is a liquid to which the desulfurized absorbent 6 flowing out of the water seal tube 7 is convected.
  • the region consisting of the phase 6a and the gas phase 6b is referred to.
  • the desulfurization apparatus 3 mainly includes a spray nozzle 4 that sprays the desulfurization absorbent 6 on the upward flow of the boiler exhaust gas 1, an absorption liquid circulation pump 5 that supplies the desulfurization absorbent 6 to the spray nozzle 4, and a desulfurization absorbent that flows down.
  • the cross-sectional area of the lower end opening part of the desulfurization absorption part 26 is set to be equal to or smaller than the cross-sectional area of the absorption liquid reservoir part 11, and the water seal tube 7 having the opening part 7 b is provided at the lower end part of the desulfurization absorption part 26.
  • the lower end opening 7b of the water seal tube 7 is provided at a position lower than the liquid surface (liquid surface) 6a of the desulfurized absorbent at the time of desulfurization operation of the absorbent reservoir 11. Further, the lower end opening 7b is opened near the center of the desulfurization absorption liquid reservoir 11 which is separated from the side wall surface of the absorption liquid reservoir 11 provided with the oxidation gas supply 9, and the oxidation gas supply 9 is open to the bottom of the water seal tube 7 in the absorption liquid reservoir 11.
  • the oxidizing gas outlet pipe 12 communicates with the outside through the gas phase 6 b in the absorbing liquid reservoir 11 from the side wall of the absorbing liquid reservoir 11, it is included in the absorbing liquid in the absorbing liquid reservoir 11.
  • the oxidizing gas 27 that was not used for the oxidation of sulfurous acid was discharged outside the system without being mixed into the exhaust gas 2 from the exhaust gas desulfurizer.
  • FIG. 2A shows a structure in which the water seal tube 7 and the desulfurization absorption liquid reservoir 11 are circular in a plan view as an embodiment showing a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. Show.
  • the droplet sprayed from the spray nozzle 4 passes through the water seal tube 7 and is supplied to the absorbent 6 in the desulfurized absorbent reservoir 11.
  • An oxidizing gas 27 is supplied from the oxidizing gas supply unit 9 to the absorbing liquid 6.
  • FIG. 2B shows an example in which the cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1 is a case where the water seal tube 7 and the desulfurized absorbent reservoir 11 are not circular in plan view, for example, a square. The case of the shape of is shown.
  • the oxidizing gas 27 is mixed into the desulfurization apparatus outlet exhaust gas 2.
  • the desulfurization apparatus 3 having the water-sealed tube 7 of the present invention surplus oxidizing gas 27 that is not used for the oxidation of sulfurous acid generated in the desulfurization absorption liquid is mixed into the desulfurization apparatus outlet exhaust gas 2. Therefore, it is possible to prevent the CO 2 concentration at the inlet of the CO 2 recovery device 17 from decreasing. Therefore, it is possible to prevent the CO 2 recovery rate of the CO 2 recovery device 17 from decreasing.
  • a mercury removing device 23 was connected to the oxidizing gas outlet pipe 12.
  • a gas containing high-concentration oxygen that has not been used for oxidation is released from the oxidizing gas outlet pipe 12 to the atmosphere.
  • metallic mercury is re-released due to the influence of sulfurous acid generated in the desulfurized absorbent 6 when desulfurized.
  • the mercury removing device 23 connected to the oxidizing gas outlet pipe 12 is released into the atmosphere by collecting metal mercury with, for example, a gold chip (metal that forms mercury and amalgam and is fixed, for example, gold (Au)). Can be prevented.
  • the desulfurization absorption portion 26 of the desulfurization apparatus 3 is configured to be supported immediately above the absorption liquid reservoir portion 11 by a steel structure or the like (not shown). It is not limited to the structure arrange
  • the oxidizing gas 27 may be juxtaposed as long as the oxidizing gas 27 is configured not to easily flow out to the desulfurization absorbing portion 26 side through the water seal tube 7.
  • FIG. 1 An embodiment of a combustion system using the desulfurization apparatus 3 of the present invention is shown in FIG.
  • the present embodiment shows a system configuration including an exhaust gas treatment system when the oxidizing gas 27 of the desulfurization apparatus 3 shown in FIG.
  • a high concentration of oxygen (for example, a gas having an oxygen concentration of 95% or more obtained by separating nitrogen from air) is supplied from the oxygen production device 19 to the oxidizing gas supply unit 9 of the desulfurization device 3.
  • the gas containing oxygen that was not used for oxidation was supplied from the oxidizing gas outlet pipe 12 to the circulation line 18.
  • the starting point of the circulation line 18 may be anywhere on the exhaust gas flow path from the denitration device 14 to the CO 2 recovery device 17 in FIG. 3, and the heat exchanger 15 does not have to be interposed.
  • the oxygen supply line 20 is connected to the circulation line 18 from the oxygen production apparatus 19, the connection portion is not limited to the circulation line 18.
  • the circulation line 18 is not limited to a single one, but may be a plurality of systems, or may be branched and connected to a supply system to the fuel 25, and oxygen produced by the oxygen production device 19 as combustion gas for the boiler 13. And the combustion exhaust gas may be used, and the present invention is not limited to this embodiment.
  • the oxygen concentration in the air is about 21%, so extra gas such as N 2 contained in the air that is not used for oxidation is supplied. Since many bubbles are contained in the desulfurized absorbent 6 of the absorbent reservoir 11, the liquid level of the absorbent becomes high and it is easy to overflow outside the apparatus. If it is going to avoid this, the size of the absorption liquid storage part 11 will become large, and installation cost will increase.
  • the supply amount of oxygen can be reduced to about 1/5 compared to the supply amount of air, and the desulfurization of the absorbing liquid reservoir 11 is performed. Bubbles in the absorbing liquid 6 are reduced, and the height of the liquid surface 6a is also reduced. Therefore, the size of the absorbing liquid reservoir 11 can be made smaller than that of the conventional desulfurization apparatus 3, and the equipment cost of the desulfurization apparatus 3 can be reduced.
  • the SO 2 concentration in the exhaust gas 1 at the inlet of the desulfurization apparatus 3 is 500 to 10,000 ppm, O 2 used for oxidation of sulfurous acid contained in the desulfurization absorbent 6 with respect to the amount of O 2 used for combustion. Is 0.2 to 2.5%.
  • the amount of the oxidation gas 27 supplied to the desulfurization absorption liquid 6 reaches the liquid surface 6 a of the absorption liquid reservoir 11 and shifts to the gas phase 6 b. Inevitable.
  • an excessive oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply part 9 as compared with the stoichiometrically required amount of oxygen. There is a need to.
  • oxygen is supplied from the oxidizing gas supply unit 9, there is a waste that the excessive supply is discharged together with the exhaust gas discharged from the desulfurization apparatus 3.
  • a mercury removing device 23 is connected to the oxidizing gas outlet pipe 12 to remove metallic mercury, so that the metallic mercury re-released from the desulfurized absorbent 6 is not recirculated, and CO 2 It is possible to prevent impurities from being mixed into the recovery device 17. Note that the mercury re-released into the gas phase 6b of the absorbing liquid reservoir 11 is returned to the circulation line 18 even when the mercury removing device 23 is omitted, so that it can be prevented from being released to the atmosphere or outside the system.
  • FIG. 4 shows another embodiment in which the desulfurization device 3 and the absorption liquid reservoir 11 shown in FIG. 1 are incorporated in an oxyfuel combustion system.
  • the exhaust gas treatment apparatus mainly includes a boiler 13, a denitration apparatus 14, a heat exchanger 15, a dust collection apparatus 16, a desulfurization apparatus 3, a CO 2 recovery apparatus 17, a circulation line 18, an oxygen production apparatus 19, an oxygen supply line 20, and the like. Is done.
  • the boiler 13 oxidizes a fuel 25 such as coal to generate exhaust gas.
  • oxygen is supplied to the boiler 13 from the oxygen supply line 20 or the like by the oxygen production apparatus 19.
  • NOx nitrogen oxide contained in the gas discharged from the boiler 13 is decomposed.
  • the temperature of the gas discharged from the denitration device 14 is adjusted to 200 ° C. to 160 ° C. by the heat exchanger 15, and soot dust is removed by the dust collector 16.
  • a part of the dust-removed gas is supplied to the desulfurization device 3, and then SO 2 is removed, and the CO 2 recovery device 17 recovers CO 2 .
  • FIG. 5 shows the configuration of an exhaust gas treatment system in the case where the oxidizing gas 27 of the desulfurization apparatus 3 of the prior art shown in FIG. 5 may be the desulfurization absorption tower shown in FIG.
  • the supply amount of oxygen can be reduced to about 1/5 of the supply amount of air, so that a blower is unnecessary.
  • the capacity of the blower can be reduced, the equipment cost of the desulfurization apparatus 3 can be reduced.
  • the air is not mixed in the exhaust gas, it is possible to prevent a reduction in the CO 2 concentration of the exhaust gas boiler 13 outlet.
  • FIG. 1 Another embodiment of the oxyfuel combustion system of the present invention is shown in FIG.
  • oxygen is supplied from an oxygen production apparatus 19 to an oxidizing gas supply section 9 provided in the absorbing liquid reservoir section 11 of the desulfurization apparatus 3 of the present invention shown in FIG. 1, and an oxidizing gas outlet pipe 12 is connected to a circulation line 18. It is the structure connected to. Thereby, by supplying the surplus oxidizing oxygen discharged from the oxidizing gas outlet pipe 12 to the circulation line 18, it is possible to reuse the surplus oxidizing oxygen when the coal is oxygen-burned in the boiler 13. The consumption of oxygen produced by the oxygen production apparatus 19 can be minimized.

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Abstract

　ＣＯ2回収率が低下することがなく、水銀成分が、脱硫装置出口排ガスとともに大気中に飛散することがない脱硫装置と該脱硫装置を用いる燃焼システムを提供するものであり、脱硫装置の吸収液６は循環ポンプ５により吸収液溜め部１１から吸引され、スプレノズル４を通じて脱硫吸収部２６へ噴射されており、吸収液溜め部１１では攪拌機１０により、主に水封管７の壁面外側を循環しているため脱硫吸収部２６から落下して水封管７に流入する吸収液６の流れが上側から下側に向けて一方向に流れ、気泡が上昇しにくいため、吸収液中で生成する亜硫酸の酸化用ガス２７が脱硫装置出口排ガス２に混入するのを防止し、脱硫処理後の排ガスからＣＯ2回収装置１７で回収するＣＯ2濃度が低下しなく、高効率なＣＯ2回収ができ、燃焼排ガス中の水銀は、脱硫装置３の吸収液に吸収され、大気中に直接放出されることがない。

Description

排煙脱硫装置と燃焼システムと燃焼方法
　本発明は、酸素燃焼を行って後段のＣＯ2回収装置で燃焼排ガス中のＣＯ2を回収すると共に水銀を除去する火力発電用ボイラプラント等に提供される燃焼排ガス中のＳＯ2（硫黄酸化物）を除去する湿式排煙脱硫装置（以下、単に脱硫装置ということもある）及びこれを備えた燃焼システムと燃焼方法に関するものである。
　火力発電用ボイラプラントの中で、ボイラの後段側に配置されるＣＯ2回収装置で燃焼排ガス中のＣＯ2を回収することを前提として、石炭を燃料として酸素燃焼を行う火力発電用ボイラプラントの例を図７に示す。　
　図７に示す火力発電用ボイラプラントは、ボイラ１３、脱硝装置１４、熱交換器１５、集塵装置１６、脱硫装置３、ＣＯ2回収装置１７、循環ライン１８、酸素製造装置１９及び酸素供給ライン２０等から構成される。
　ボイラ１３は燃料供給系統を通じて供給される石炭などの燃料２５を酸素燃焼することにより、排ガスを生成する。このとき、酸素は酸素製造装置１９により、酸素供給ライン２０等から供給される。　
　脱硝装置１４では、ボイラ１３から排出されたガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を分解する。脱硝装置１４から排出されたガスは熱交換器１５で２００℃～１６０℃に調整する。
　このガスから集塵装置１６で煤塵を除去する。集塵装置１６で除塵されたガスの一部は脱硫装置３に導入してＳＯ2を除去する。また、ＣＯ2回収装置１７は、ＳＯ2を除去した排ガス中からＣＯ2を回収する。　
　除塵されたガスの一部は循環ライン１８を通り、熱交換器１５で２００℃まで再加熱された後、ボイラ１３に供給する構成となっている。
　また、従来技術の酸素燃焼システムにおける脱硫装置の構成を図８に示す。該脱硫装置３は主に、脱硫吸収液６を噴霧するスプレノズル４、脱硫吸収液６をスプレノズル４に送液する吸収液循環ポンプ５、ミストエリミネータ８を備えた脱硫吸収部２６、脱硫吸収液６の中に生成した亜硫酸の酸化用ガスの供給部９、脱硫吸収液６を攪拌するための攪拌機１０、脱硫吸収液６を溜めて亜硫酸を酸化するための吸収液溜め部１１等から構成される。従来システムの脱硫装置３は、石灰石などを含むアルカリ性の吸収液を噴霧することにより、ボイラ排ガス１中に含まれるＳＯ2等の硫黄酸化物を除去する。ボイラ排ガス１中のＳＯ2を吸収することで生成した亜硫酸カルシウムなどの亜硫酸分（以下、単に亜硫酸ということもある）を酸化するために、酸化用ガス供給部９から酸化用ガス２７である空気を供給する。亜硫酸は酸化されることで、石膏として回収される。
特開２００７－１４７１６２号公報 特開２００７－１４７１６１号公報 特開平５－１８７６０９号公報 特開平５－７１７２６号公報
　吸収液溜め部１１に供給される酸化用ガス（酸化空気）２７は気泡となって脱硫吸収液６中に分散、液表面６ａに向かって上昇し、液表面６ａに到達するまで亜硫酸の酸化反応に寄与する。液表面６ａに到達して後、脱硫吸収部２６の気相６ｂに移行すると酸化用ガス２７は亜硫酸の酸化反応にほとんど寄与しない。　
　酸化用ガス（酸化空気）２７を脱硫吸収液６の中に供給する際には、該酸化空気２７と脱硫吸収液６との接触面積を相対的に大きくし、滞留時間を長くするために酸化空気２７をなるべく微細化するようにしている。しかし、液表面６ａに到達した後、脱硫吸収部２６の気相６ｂに移行する酸化空気２７が生じるのは不可避である。　
　したがって、吸収液溜め部１１の吸収液６中における亜硫酸の酸化反応を十分に行わせるためには、化学量論的に必要な酸素の量に比べ、大過剰の酸化用ガス（酸化空気）２７を酸化用ガス供給部９から供給する必要がある。このため、酸化用ガス（酸化空気）２７のうち、かなりの量が排ガス２の中に放出され、排ガス２が希釈される。
　このように、従来技術では、これにより、排ガス２中のＣＯ2濃度が低下する点について考慮されていなかった。　
　例えば、脱硫装置３の入口に供給される排ガス１の中に含まれるＣＯ2濃度が９０％の場合、酸化空気による希釈のため、脱硫装置３の出口の排ガス２に含まれるＣＯ2濃度は約８０％程度まで低下する。したがって、ＣＯ2回収装置１７におけるＣＯ2回収効率が低下するという問題があった。例えば、酸化用ガス２７として空気（Ｎ2：７９％、Ｏ2：２１％）を用いた場合、該酸化用ガス２７が脱硫装置出口排ガス２に混入し、ＣＯ2濃度が１０％程度低下するため、ＣＯ2回収装置１７でのＣＯ2回収率は５％程度低下することになる。
　また、石炭焚のボイラ１３では、石炭２５に含まれる水銀が排ガス中に放出される。この水銀の一部は排ガス処理の過程で塩化水銀等の形態となって、脱硫吸収液６に取り込まれる。脱硫吸収液６に取り込まれた水銀は、条件によって再び金属水銀等の形態で脱硫吸収部２６の気相６ｂ中に放出（以下、再放出ということもある。）される場合がある。　
　このため、再放出された水銀が脱硫装置出口排ガス２とともに後段のＣＯ2回収装置１７に飛散・到達する。ＣＯ2回収装置１７には排ガス２を圧縮する工程を有しており、水銀の存在下、構成機器の腐食が加速度的に進行する懸念がある。このほか、有害な水銀がプラント系外、大気に放出されることも好ましくない。
　本発明の課題の一つは、酸化空気で排ガスが希釈されて、後段のＣＯ2回収装置におけるＣＯ2回収率が低下することなく、また脱硫吸収液に取り込まれた排ガス中の水銀成分が、脱硫装置出口排ガスとともに飛散し、後段のＣＯ2回収装置に到達したり、プラント系外、大気に直接放出されることがない湿式排煙脱硫装置と該湿式排煙脱硫装置を用いる燃焼システムと燃焼方法を提供することにある。
　上記本発明の課題は次の下記解決手段で解決される。　
　請求項１記載の発明は、被処理排ガス（１）と石灰分を含む脱硫吸収液（６）とを気液接触させる脱硫吸収部（２６）と前記気液接触後の脱硫吸収液（６）を貯留する脱硫吸収液溜め部（１１）とを備えた湿式排煙脱硫装置であって、前記脱硫吸収液溜め部（１１）は、内部が外気と遮断されるように壁面で区画されており、該壁面を貫通して脱硫吸収液（６）中の亜硫酸分を酸化する酸化用ガスを供給する酸化用ガス供給部（９）と、脱硫吸収液（６）の液面よりも高い位置に設けられ、余剰の酸化用ガスを外部へ排出するための酸化用ガス排出部（１２）とを有し、前記脱硫吸収部（２６）は、前記脱硫吸収液溜め部（１１）の脱硫吸収液（６）の液面よりも低い位置であって、前記酸化用ガス供給部（９）が設けられた壁面から離れた前記脱硫吸収液溜め部（１１）の中央寄りに下端開口部（７ｂ）を設けた水封管（７）を有することを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
　請求項２記載の発明は、酸素製造装置（１９）と、該酸素製造装置（１９）で製造した酸素を用いて燃料を燃焼させる燃焼装置（１３）と、該燃焼装置（１３）から排出される排ガス流路に上流側から下流側に順次、脱硝装置（１４）、前記燃焼装置（１３）で用いる燃焼用ガスを予熱する熱交換器（１５）、集塵装置（１６）、請求項１記載の湿式排煙脱硫装置（３）及びＣＯ2回収装置（１７）を配置し、湿式排煙脱硫装置（３）で浄化処理する前の排ガス流路から分岐させて前記燃焼装置（１３）に排ガスを再循環させる循環ライン（１８）を設け、前記酸素製造装置（１９）で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置（３）の酸化用ガス供給部（９）に供給する酸素供給ライン（２１）を設け、前記湿式排煙脱硫装置（３）の酸化用ガス排出部（１２）を前記循環ライン（１８）に接続したことを特徴とする燃焼システムである。
　請求項３記載の発明は、酸素製造装置（１９）で酸素を製造して、得られた酸素を燃焼装置（１３）で燃料の燃焼に用い、該燃焼装置（１３）から排出される排ガスを脱硝処理、燃焼用空気の予熱処理、集塵処理及び請求項１記載の湿式排煙脱硫装置（３）で脱硫処理した後、ＣＯ2回収処理をし、湿式排煙脱硫処理前の排ガスを前記燃焼装置（１３）に再循環させ、前記酸素製造装置（１９）で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置（３）の吸収液溜め部（１１）に酸化用ガスとして供給し、また、前記湿式排煙脱硫装置（３）の酸化用ガス排出部（１２）からの酸化用ガスを前記燃焼装置（１３）に戻すことを特徴とする燃焼方法である。
　（作用）
　本発明の作用を分かりやすくするため、図１と図３に示す構成例で説明する。　
　脱硫装置３の吸収液溜め部１１の気相６ｂは水封管７の隔壁７ａにより脱硫吸収部２６と隔離されている。　
　脱硫吸収液６は、吸収液循環ポンプ５により吸収液溜め部１１から吸引され、スプレノズル４を通じて脱硫吸収部２６へ噴射されており、吸収液溜め部１１では攪拌機１０により、主に水封管７の壁面外側を循環している。このため脱硫装置３の脱硫吸収部２６から落下して水封管７に流入する脱硫吸収液６の流れが上側から下側に向けて一方向に流れるので、水封管７の内部での脱硫吸収液６の沈降速度が早く、気泡が上昇しにくいという特性がある。
　したがって、酸化用ガス供給部９から脱硫吸収液６に供給された酸化用ガス２７が脱硫吸収部２６へ向かう動きに対して、水封管７の隔壁７ａが障壁として作用することに加えて、水封管７の内部での脱硫吸収液６の下向きの流れにより、その動きを制限する。　
　このため、脱硫装置３の吸収液中で生成する亜硫酸の酸化用ガス２７が脱硫装置出口排ガス２に混入するのを防止し、脱硫装置３の後段に配置されるＣＯ2回収装置１７（図３参照）の入口におけるＣＯ2濃度が低下することを防止でき、高効率なＣＯ2回収ができる。
　石炭の燃焼に伴って排出された燃焼排ガス中の水銀は、脱硫装置３の吸収液に吸収され、条件によって気相中に再放出されることがある。前述のとおり、石炭焚のボイラ１３（図３参照）では、再放出された水銀が脱硫装置３の出口排ガス２とともに飛散し、後段のＣＯ2回収装置１７に到達したり、プラント系外や大気中に直接放出されることがないように対策する必要がある。
　本発明では、上述のとおり、脱硫装置３の脱硫吸収部２６から落下し、水封管７に流入してくる吸収液の流れが上方から下方へ一方向の流れになっており、水封管７の内部での吸収液の沈降速度が早く、気泡が上昇しにくいという特性がある。また、水封管７は、吸収液溜め部１１の水面下の底部付近に挿入されているので、脱硫装置３内の吸収液を吸収液溜め部１１に容易に流下させることができ、該流下する吸収液により吸収液溜め部１１の脱硫吸収液６の攪拌に寄与するので、攪拌機１０の台数低減もしくは攪拌機１０の小型化が可能であり、コスト低減が期待できる。　
　また、水銀が酸化用ガス２７中に移動するなどして気相中に再放出されても、脱硫装置出口排ガス２とともに飛散して後段のＣＯ2回収装置１７に到達することを抑制できる。
　吸収液溜め部１１の気相部６ｂは、脱硫吸収部２６の気相部と水封管７の隔壁７ａにより隔離されているから、ここに再放出された水銀は、酸化用ガス出口配管１２に接続された水銀除去装置２３によって容易に除去できる。よって、再放出された水銀が大気・系外に拡散することがない。　
　吸収液溜め部１１に供給する酸化用ガス２７を酸素製造装置１９で製造した高酸素濃度ガスにすれば、酸化用ガスを空気とした場合よりも供給ガス量が減少するので、酸化用空気ブロワを削減もしくは、ブロワを小容量にでき、さらに脱硫吸収液溜め部１１の液面６ａが上昇し、脱硫吸収液溜め部１１の外へ溢流する等の問題が生じるのを防止できる。
　前述のとおり、従来は吸収液溜め部１１の吸収液中における亜硫酸の酸化反応を十分に行わせるためには、化学量論的に必要な酸素の量に比べ、大過剰の酸化空気を酸化用ガス供給部９から供給する必要があった。　
　酸化空気を酸化用ガス供給部９から供給する酸化用ガス２７を酸素製造装置１９で製造した高酸素濃度ガスにすれば、酸化用ガスとしての供給量を大幅に削減できる。即ち、少なくとも空気から酸化反応に寄与しない窒素等、酸素以外の成分に相当する量のガス供給量を削減できる。
　したがって、酸化用ガス供給部９からの酸化用ガス供給のために用いるコンプレッサ等の供給動力を低減できる。また、酸化用ガス供給部９の配管を圧力損失の（大幅な）増加を招くことなしに小径化できるので気泡をさらに微細化できる。これによる相乗効果として、亜硫酸の酸化反応が進行しやすくなるので、単に空気から窒素を除いた分よりもさらに酸化用ガスとしての供給量を削減できる。　
　さらに、脱硫吸収液溜め部１１で用いる攪拌機１０による気泡の攪拌・微細化も進みやすくなる。
　仮に脱硫吸収部２６の下端開口部（水封管７の下端開口部７ｂ）を通じて酸化用ガスが排ガス中に放出されることがあっても、その量は軽減され、排ガスが希釈されにくい。　
　さらに、亜硫酸の酸化に利用されず、気相６ｂに放出された余剰の酸素は、酸素燃焼システムの循環ラインに戻し、ボイラ１３での燃焼用ガスとして利用できる。したがって、酸素製造装置１９で生成した酸素を無駄なく有効利用できる。
　本発明によれば次のような効果がある。　
（１）脱硫吸収液６の中に生成する亜硫酸の酸化用ガス２７が脱硫装置出口ガス２の中に混入することがないため、ＣＯ2回収装置１７の入口のガス中のＣＯ2濃度が低下するのを防止し、ＣＯ2の回収率の低下を防止する効果がある。　
（２）脱硫吸収液６から再放出する金属水銀が脱硫装置出口ガス２中に混入するのを防止することができる。また、脱硫吸収液６から再放出した水銀の系外・大気への放出、後段のＣＯ2回収装置への流出を防ぐ効果がある。　
（３）亜硫酸の酸化用ガスに高濃度な酸素を用いて、亜硫酸の酸化に利用されなかった余剰の酸素を燃焼装置１３へ供給する循環ライン１８に供給することで、酸化用ガスに空気を用いた場合よりも、供給ガス量を低減できる。したがって、ガス供給動力を低減できる。あわせて、脱硫吸収液面の上昇を防止して、吸収液溜め部のサイズをコンパクト化でき、設備コストを低減できる。また、過剰に供給した酸素をボイラ１３の燃焼ガスに利用できるため、余分な酸素を使うことがなく、設備コスト低減の効果がある。
本発明の一実施例の酸素燃焼システムにおける脱硫装置の構成を示す図である。 図１におけるＡ－Ａ’線の円形断面（図２（ａ））および四角形断面（図２（ｂ））矢視図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の一実施例の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 従来技術の酸素燃焼システムの構成を示す図である。 従来技術の脱硫装置の構成を示す図である。
　本発明の一実施例を図面と共に説明する。　
　従来技術と共通する構成、作用については説明を省略する。
（脱硫装置）　
　本実施例の酸素燃焼システムにおける脱硫装置の構成を図１に示す。　
　脱硫装置３は脱硫吸収部２６と吸収液溜め部１１からなる一体型構造であり、脱硫吸収部２６の下端を脱硫吸収液溜め部１１の吸収液の水面（液表面６ａ）下に設け、いわゆる水封管７を形成する。なお、脱硫吸収部２６は、脱硫装置３に導入されるボイラ排ガス１とスプレノズル４から噴出される脱硫吸収液６とにより脱硫反応が行われる空塔領域と、脱硫吸収液６が滞留する吸収液溜め部１１に挿入される水封管７内部であって、その下端開口部７ｂまでの水相領域を言い、吸収液溜め部１１は水封管７から流出した脱硫吸収液６が対流する液相６ａと気相６ｂからなる領域を言うこととする。
　脱硫装置３は主に、ボイラ排ガス１の上昇流に対して脱硫吸収液６を噴霧するスプレノズル４と、該スプレノズル４に脱硫吸収液６を供給する吸収液循環ポンプ５と、流下する脱硫吸収液６を吸収液溜め部１１内に導く水封管７と、吸収液溜め部１１内の脱硫吸収液６内に酸化用ガスを導入する酸化用ガス供給部９と、吸収液溜め部１１内の脱硫吸収液６を攪拌する攪拌機１０と、吸収液溜め部１１内の気相６ｂを経由して外部に通じる酸化用ガス出口配管１２、脱硫吸収部２６の排ガス出口の近くに設けられるミストエリミネータ８等から構成される。　
　脱硫吸収部２６の下端開口部の断面積を吸収液溜め部１１の断面積以下とし、脱硫吸収部２６の下端部に下方に開口部７ｂを有する水封管７を設けている。
　該水封管７の下端開口部７ｂは、吸収液溜め部１１の脱硫運転時における脱硫吸収液の液面（液表面）６ａよりも低い位置に設けられている。　
　また、下端開口部７ｂは、酸化用ガス供給部９が設けられた吸収液溜め部１１の側壁面から離れた脱硫吸収液溜め部１１の中央寄りに開口しており、また酸化用ガス供給部９の吸収液溜め部１１内であって水封管７の底部に開口している。
　酸化用ガス出口配管１２は吸収液溜め部１１内の気相６ｂを経由して吸収液溜め部１１の側壁部から外部に通じているので、吸収液溜め部１１内の吸収液中に含まれる亜硫酸の酸化に利用されなかった酸化用ガス２７は排ガス脱硫装置出口排ガス２に混入することなく、系外に排出される構造とした。
　図２（ａ）には、図１におけるＡ－Ａ’線の断面矢視図を示す実施例として、水封管７や脱硫吸収液溜め部１１が平面視で円形になった場合の構造を示す。スプレノズル４からスプレされた液滴は水封管７を通過して、脱硫吸収液溜め部１１内の吸収液６に供給される。該吸収液６には酸化用ガス供給部９から酸化用ガス２７が供給されている。　
また、図２（ｂ）に、図１におけるＡ－Ａ’線の断面矢視図を示す実施例として、水封管７や脱硫吸収液溜め部１１が平面視で円形以外のケース、例えば四角の形状の場合を示す。　このように、特にＡ－Ａ’線の矢視図の断面形状にこだわる必要はなく、水封管７の前記断面の面積が比較的小さい場合に酸化用ガス２７が供給されるスペースが大きくなり、亜硫酸の酸化効率は高くなる。
　従来型の脱硫装置３では酸化用ガス２７が、脱硫装置出口排ガス２に混入する。例えば、酸化用ガス２７として空気を用いた場合、ＣＯ2濃度が１０％程度低下するため、ＣＯ2回収装置１７でのＣＯ2回収率は５％程度低下する。これに対し、本発明の水封管７を有する脱硫装置３を用いることにより、脱硫吸収液中に生成する亜硫酸の酸化に利用されない余剰の酸化用ガス２７が脱硫装置出口排ガス２に混入することはないため、ＣＯ2回収装置１７入口のＣＯ2の濃度が低下するのを防止することができる。そのため、ＣＯ2回収装置１７のＣＯ2回収率が低下することを防止できる。
　酸化用ガス出口配管１２には水銀除去装置２３を接続した。脱硫吸収液６で生成する亜硫酸を空気酸化する際に、酸化に利用されなかった高濃度の酸素を含む気体は酸化用ガス出口配管１２から大気へ放出される。脱硫した際に脱硫吸収液６中に生成する亜硫酸の影響などにより金属水銀が再放出する場合もある。　
　酸化用ガス出口配管１２に接続した水銀除去装置２３は、例えば金チップ（水銀とアマルガムを形成し、固定される金属、例えば金（Ａｕ））で金属水銀を捕集することにより大気への放出を防止できる。
　図１に示す構成で、脱硫装置３の脱硫吸収部２６が図示しない鉄骨構造物等によって、吸収液溜め部１１の直上に支持されるような構成を示しているが、必ずしも両者がこのように上下に配置される構成に限定されない。酸化用ガス２７が水封管７を通じて脱硫吸収部２６側へ流出しにくいように構成されていれば、例えば、並置されるようにしても良い。
（酸素燃焼システム）　
　本発明の脱硫装置３を用いる燃焼システムの実施例を図３に示す。本実施例は図１に示した脱硫装置３の酸化用ガス２７を高濃度な酸素とした場合の排ガス処理系を含むシステム構成を示したものである。
　脱硫装置３の酸化用ガス供給部９には、酸素製造装置１９から高濃度な酸素（例えば空気から窒素を分離して得られる酸素濃度が９５％以上の気体）を供給し、脱硫吸収液６で生成する亜硫酸を酸化する際に、酸化に利用されなかった酸素を含む気体は酸化用ガス出口配管１２から循環ライン１８に供給される構成とした。　
　なお、前記循環ライン１８の起点は図３の脱硝装置１４からＣＯ2回収装置１７に至る排ガス流路上のいずれにあっても良く、途中に熱交換器１５を介さなくとも良い。
　また、酸素製造装置１９から酸素供給ライン２０が循環ライン１８に接続される形態を示しているが、その接続部位は循環ライン１８に限定されない。循環ライン１８も単一のものに限らず、複数系統あるもの、または分岐して燃料２５への供給系統に接続されていても良く、ボイラ１３の燃焼用ガスとして酸素製造装置１９で製造した酸素と燃焼排ガスとを用いることができるように構成されていれば良く、本形態に限らない。
　酸化用ガス２７を空気とした場合、空気中の酸素濃度は約２１％であるため、空気中に含まれるＮ2等の酸化に利用されないガスを余分に供給することになる。吸収液溜め部１１の脱硫吸収液６中に気泡が多く含まれるので、吸収液の液面が高くなって装置外へ溢流しやすくなる。これを回避しようとすれば、吸収液溜め部１１のサイズが大きくなり、設備コストが増加する。
　これに対して、酸化用ガス２７に高濃度な酸素を含む気体を用いた場合、酸素の供給量を空気の供給量に比べて、約１／５に低減でき、吸収液溜め部１１の脱硫吸収液６中の気泡が減少し、液面６ａの高さも低くなる。　
　したがって、吸収液溜め部１１のサイズを従来型の脱硫装置３に比べて小さくでき、脱硫装置３の設備コストを低減することができる。　
　このとき、脱硫装置３の入口の排ガス１中のＳＯ2濃度を５００～１０，０００ｐｐｍとすると、燃焼に用いるＯ2の量に対して、脱硫吸収液６に含まれる亜硫酸の酸化に用いるＯ2の量は０．２～２．５％となる。
　前述のとおり、亜硫酸の酸化反応に対して、脱硫吸収液６に供給した酸化用ガス２７のうち、吸収液溜め部１１の液面６ａに到達して気相６ｂに移行する分が生じるのは不可避である。　
　吸収液溜め部１１の吸収液中における亜硫酸の酸化反応を十分に行わせるためには、化学量論的に必要な酸素の量に比べ、過剰な酸化用ガスを酸化用ガス供給部９から供給する必要がある。　
　従来の脱硫装置及び燃焼システムでは、仮に酸化用ガス供給部９から酸素を供給した場合、過剰に供給した分は脱硫装置３の出口排ガスとともに排出されてしまう無駄があった。
　しかし、本実施例の脱硫装置３及び燃焼システムでは、過剰に供給した酸化用ガス２７は、ほぼ全量が気相６ｂに放出される。気相６ｂは水封管７の壁面で隔離されているから、脱硫装置３の出口排ガス２に混入することはない。　
　前記気相６ｂは酸化用ガス出口配管１２に通じており、この配管１２は循環ライン１８に接続されているから、これらの経路を通じて脱硫装置３での余剰酸素は全て、ボイラ１３での燃焼用ガスとして利用することができる。　
　こうして、酸素製造装置１９から脱硫装置３に供給する酸素の量を最小限にできる。また、本実施例の脱硫系内で排ガス中に空気を供給しないことから、ボイラ１３の出口の排ガスのＣＯ2濃度が低下することを防止することができる。
　図３に示すように、酸化用ガス出口配管１２に水銀除去装置２３を接続し、金属水銀を除去することで、脱硫吸収液６から再放出した金属水銀を再循環することがなく、ＣＯ2回収装置１７への不純物の混入を防止することができる。　
　なお、吸収液溜め部１１の気相６ｂ中に再放出された水銀は、水銀除去装置２３を省略した場合でも、循環ライン１８に戻されるので、大気や系外への放出は防止できる。
　また、図１で示した脱硫装置３と吸収液溜め部１１を酸素燃焼システムに組み込んだ構成の他の実施例を図４に示す。該排ガス処理装置は主にボイラ１３、脱硝装置１４、熱交換器１５、集塵装置１６、脱硫装置３、ＣＯ2回収装置１７、循環ライン１８、酸素製造装置１９及び酸素供給ライン２０等から構成される。
　ボイラ１３で石炭などの燃料２５を酸素燃焼させて排ガスを生成する。このとき、酸素は酸素製造装置１９により、酸素供給ライン２０等からボイラ１３に供給される。脱硝装置１４では、ボイラ１３から排出されたガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を分解する。また、該脱硝装置１４から排出されたガスの温度を熱交換器１５で２００℃～１６０℃に調整し、集塵装置１６で煤塵を除去する。除塵されたガスの一部は脱硫装置３に供給した後、ＳＯ2を除去し、ＣＯ2回収装置１７でＣＯ2を回収する。また、集塵装置１６から排出した排ガスの一部は脱硫装置３に供給されないで循環ライン１８を通り、熱交換器１５で２００℃まで再加熱された後、ボイラ１３に供給する構成となっている。脱硫装置３の吸収液溜め部１１内の脱硫吸収液６で生成する亜硫酸を空気酸化する際に、酸化に利用されなかった空気は酸化用ガス出口配管１２から大気へ放出される。
　本発明の酸素燃焼システムの他の実施例を図５に示す。本実施例は図８に示した従来技術の脱硫装置３の酸化用ガス２７を高濃度な酸素とした場合の排ガス処理システムの構成を示したものである。なお、図５の脱硫装置３は図１に示した脱硫吸収塔としても良い。　図５に示す排ガス処理システムは、酸化用ガス２７に高濃度な酸素を用いた場合、酸素の供給量は空気の供給量に比べて、約１／５に低減できるため、ブロワが不要となるか、もしくはブロワを小容量にできるため、脱硫装置３の設備コストを低減することができる。また、排ガス中に空気が混入しないことから、ボイラ１３出口の排ガスのＣＯ2濃度の低下を防止することができる。
　本発明の酸素燃焼システムの他の実施例を図６に示す。本実施例は図１に示した本発明の脱硫装置３の吸収液溜め部１１に設ける酸化用ガス供給部９に酸素製造装置１９から酸素を供給し、酸化用ガス出口配管１２を循環ライン１８に接続した構成となっている。これにより、酸化用ガス出口配管１２から放出される余剰の酸化用酸素を循環ライン１８に供給することにより、ボイラ１３で石炭を酸素燃焼するときの余剰酸化用酸素を再利用することができるため、酸素製造装置１９で生成する酸素の消費量を最小限にできる。
１　ボイラ排ガス　　　２　脱硫装置出口排ガス
３　脱硫装置　　　　　４　スプレノズル
５　吸収液循環ポンプ　６　脱硫吸収液
７　水封管　　　　　　８　ミストエリミネータ
９　酸化用ガス供給部　１０　攪拌機
１１　吸収液溜め部　　１２　酸化用ガス出口配管
１３　ボイラ　　　　　１４　脱硝装置
１５　熱交換器　　　　１６　集塵装置
１７　ＣＯ2回収装置　　１８　循環ライン
１９　酸素製造装置　　２０　酸素供給ライン
２１　酸素供給ライン　２３　水銀除去装置
２５　石炭等の燃料　　２６　脱硫吸収部
２７　酸化用ガス（空気または酸素の気泡）

Claims (3)

  1. 　被処理排ガス（１）と石灰分を含む脱硫吸収液（６）とを気液接触させる脱硫吸収部（２６）と前記気液接触後の脱硫吸収液（６）を貯留する脱硫吸収液溜め部（１１）とを備えた湿式排煙脱硫装置であって、
    　前記脱硫吸収液溜め部（１１）は、内部が外気と遮断されるように壁面で区画されており、該壁面を貫通して脱硫吸収液（６）中の亜硫酸分を酸化する酸化用ガスを供給する酸化用ガス供給部（９）と、脱硫吸収液（６）の液面よりも高い位置に設けられ、余剰の酸化用ガスを外部へ排出するための酸化用ガス排出部（１２）とを有し、
    　前記脱硫吸収部（２６）は、前記脱硫吸収液溜め部（１１）の脱硫吸収液（６）の液面よりも低い位置であって、前記酸化用ガス供給部（９）が設けられた壁面から離れた前記脱硫吸収液溜め部（１１）の中央寄りに下端開口部（７ｂ）を設けた水封管（７）を有すること
    を特徴とする湿式排煙脱硫装置。
  2. 　酸素製造装置（１９）と、該酸素製造装置（１９）で製造した酸素を用いて燃料を燃焼させる燃焼装置（１３）と、該燃焼装置（１３）から排出される排ガス流路に上流側から下流側に順次、脱硝装置（１４）、前記燃焼装置（１３）で用いる燃焼用ガスを予熱する熱交換器（１５）、集塵装置（１６）、請求項１記載の湿式排煙脱硫装置（３）及びＣＯ2回収装置（１７）を配置し、
    　湿式排煙脱硫装置（３）で浄化処理する前の排ガス流路から分岐させて前記燃焼装置（１３）に排ガスを再循環させる循環ライン（１８）を設け、
    　前記酸素製造装置（１９）で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置（３）の酸化用ガス供給部（９）に供給する酸素供給ライン（２１）を設け、前記湿式排煙脱硫装置（３）の酸化用ガス排出部（１２）を前記循環ライン（１８）に接続したこと
    を特徴とする燃焼システム。
  3. 　酸素製造装置（１９）で酸素を製造して、得られた酸素を燃焼装置（１３）で燃料の燃焼に用い、該燃焼装置（１３）から排出される排ガスを脱硝処理、燃焼用空気の予熱処理、集塵処理及び請求項１記載の湿式排煙脱硫装置（３）で脱硫処理した後、ＣＯ2回収処理をし、
    　湿式排煙脱硫処理前の排ガスを前記燃焼装置（１３）に再循環させ、
    　前記酸素製造装置（１９）で製造した酸素を前記湿式排煙脱硫装置（３）の吸収液溜め部（１１）に酸化用ガスとして供給し、また、前記湿式排煙脱硫装置（３）の酸化用ガス排出部（１２）からの酸化用ガスを前記燃焼装置（１３）に戻すことを特徴とする燃焼方法。
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