WO2012165509A1 - 脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システム - Google Patents

脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システム Download PDF

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spray drying
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spray
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俊大 福田
立人 長安
晴治 香川
直行 神山
鵜飼　展行
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三菱重工業株式会社
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    • C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents

Definitions

  • the present invention relates to a spray drying apparatus and an exhaust gas treatment system for dehydrated filtrate from desulfurization wastewater generated during exhaust gas treatment for treating exhaust gas discharged from a boiler.
  • an exhaust gas treatment system for treating exhaust gas discharged from a boiler installed in a thermal power generation facility or the like.
  • the exhaust gas treatment system includes a denitration device that removes nitrogen oxides from exhaust gas from a boiler, an air heater that recovers the heat of exhaust gas that has passed through the denitration device, a dust collector that removes soot and dust in the exhaust gas after heat recovery, and a post-dust removal And a desulfurization device for removing sulfur oxides in the exhaust gas.
  • a desulfurization apparatus a wet desulfurization apparatus that removes sulfur oxide in the exhaust gas by bringing the lime absorbing liquid or the like into gas-liquid contact with the exhaust gas is generally used.
  • Wastewater discharged from wet desulfurization equipment (hereinafter referred to as “desulfurization wastewater”) contains a large amount of various kinds of harmful substances such as ions such as chlorine ions and ammonium ions and mercury. For this reason, it is necessary to remove these harmful substances from the desulfurization effluent before the desulfurization effluent is discharged to the outside of the system, but the removal process of these various types of harmful substances contained in the desulfurization effluent is complicated, and the treatment cost There is a problem that is high. In order to reduce the treatment cost of the desulfurization waste water, a method for reusing the desulfurization waste water in the system without releasing it to the outside of the system has been proposed.
  • Patent Documents 1 and 2 separately install a facility for branching from a flue in a main line to which a denitration apparatus, an air heater, a dust collector, and a desulfurization apparatus are connected, and spraying and degassing desulfurization drainage. Part of the exhaust gas from the line flue is introduced into this facility, and after desulfurization drainage is sprayed and evaporated in the exhaust gas in the facility to deposit harmful substances, this exhaust gas is then introduced into the main line flue.
  • An exhaust gas treatment device configured to return is disclosed (Patent Documents 1 and 2).
  • a spray dryer that dries desulfurization wastewater can be used as a facility for implementing this drainage, but there are the following problems when spraying and drying desulfurization wastewater using boiler exhaust gas.
  • the boiler exhaust gas contains high-concentration ash, and when the desulfurization effluent is evaporated, a large amount of precipitated salt is present in the effluent, so that countermeasures are required.
  • an object of the present invention is to provide a spray drying apparatus and an exhaust gas treatment system for dehydrated filtrate from desulfurization effluent from which desulfurization effluent from the desulfurization apparatus can be eliminated.
  • a first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is provided in a side wall near the top of the spray drying apparatus main body, and a gas inlet for introducing exhaust gas for drying the spray liquid, and the spray drying apparatus main body
  • a rectifying plate that decelerates the introduced exhaust gas and changes the exhaust gas flow into a laminar flow
  • a spray nozzle that sprays dehydrated filtrate from desulfurization wastewater into the laminar exhaust gas
  • a spray drying device main body A dehydrating filtrate spray-drying apparatus from desulfurization drainage, comprising a connecting means for connecting a bottom portion of the exhaust gas to a main flue of exhaust gas and discharging spray-dried solid matter to the main flue.
  • a second aspect of the present invention is the desulfurization method according to the first aspect, further comprising a protective plate provided in the vicinity of the exhaust gas introduction region in the spray drying apparatus main body and preventing wear of the inner wall surface due to the solid content in the exhaust gas. It is in the spray drying equipment of dehydrated filtrate from waste water.
  • the third invention resides in a spray drying apparatus for dehydrated filtrate from desulfurization drainage, characterized in that in the first or second invention, the spray drying apparatus has a cleaning means for cleaning the inner wall peripheral surface of the spray drying apparatus.
  • the 4th invention is the boiler which burns fuel, the air heater which collect
  • Any one of the first to third units comprising a desulfurization apparatus for removing substances with an absorbing liquid, a dehydrator for removing gypsum from the desulfurization effluent discharged from the desulfurization apparatus, and a spraying means for spraying the dehydrated filtrate from the dehydrator
  • An exhaust gas treatment system comprising one spray drying device and an exhaust gas introduction line for introducing a part of the exhaust gas into the spray drying device.
  • the exhaust gas is made into a laminar flow, and the dehydrated filtrate from the desulfurization waste water is sprayed from the spray nozzle into the laminar exhaust gas, so that the dehydrated filtrate is spray dried. It becomes.
  • the protection plate protects the wear caused by the introduced exhaust gas.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas treatment system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a spray drying apparatus for dehydrated filtrate from desulfurization effluent according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and is a schematic diagram illustrating an installation state of a protective plate provided on the top side of the spray drying apparatus.
  • FIG. 3-2 is an enlarged view of part C of FIG. 3-1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a spray drying apparatus for dehydrated filtrate from desulfurization effluent according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas treatment system according to a first embodiment.
  • An exhaust gas treatment system 10 illustrated in FIG. 1 includes, for example, exhaust gas 18 from a boiler 11 such as a coal fired boiler using coal as a fuel or a heavy oil fired boiler using heavy oil as a fuel, nitrogen oxide (NO x ), It is an apparatus for removing harmful substances such as sulfur oxide (SO x ) and mercury (Hg).
  • a boiler 11 such as a coal fired boiler using coal as a fuel or a heavy oil fired boiler using heavy oil as a fuel
  • NO x nitrogen oxide
  • It is an apparatus for removing harmful substances such as sulfur oxide (SO x ) and mercury (Hg).
  • the exhaust gas treatment system 10 includes a boiler 11 that burns fuel F, a denitration device 12 that removes nitrogen oxides in the exhaust gas 18 from the boiler 11, an air heater 13 that recovers the heat of the exhaust gas 18 after denitration, The dust collector 14 that removes the dust in the exhaust gas 18 after the recovery, the desulfurization device 15 that removes sulfur oxides contained in the exhaust gas 18 after the dust removal with the lime slurry 20 that is an absorbent, and the desulfurization device 15 are discharged.
  • Denitration device 12 is a device for removing nitrogen oxides in the exhaust gas 18 supplied from the boiler 11 through the gas supply line L 1, and has inside thereof denitration catalyst layer (not shown).
  • a reducing agent injector (not shown) is disposed upstream of the denitration catalyst layer, and the reducing agent is injected into the exhaust gas 18 from the reducing agent injector.
  • ammonia, urea, ammonium chloride or the like is used as the reducing agent.
  • the nitrogen oxides in the exhaust gas 18 introduced into the denitration device 12 come into contact with the denitration catalyst layer, so that the nitrogen oxides in the exhaust gas 18 are decomposed and removed into nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O). Is done.
  • the mercury in the exhaust gas 18 increases in the chlorine (Cl) content, the proportion of divalent mercury chloride soluble in water increases, and mercury is easily collected by the desulfurization apparatus 15 described later.
  • the denitration device 12 is not essential, and when the nitrogen oxide concentration or mercury concentration in the exhaust gas 18 from the boiler 11 is very small, or when these substances are not contained in the exhaust gas 18, denitration is performed. It is also possible to omit the device 12.
  • the air heater 13 is a heat exchanger that recovers heat in the exhaust gas 18 supplied through the exhaust gas supply line L 2 after nitrogen oxides are removed by the denitration device 12. Since the temperature of the exhaust gas 18 that has passed through the denitration device 12 is as high as about 300 ° C. to 400 ° C., heat exchange is performed between the high temperature exhaust gas 18 and the normal temperature combustion air by the air heater 13. The combustion air that has reached a high temperature due to heat exchange is supplied to the boiler 11. On the other hand, the exhaust gas 18 subjected to heat exchange with room temperature combustion air is cooled to about 150 ° C.
  • the dust collector 14 removes soot and dust in the exhaust gas 18 supplied via the gas supply line L 3 after heat recovery.
  • the dust collector 14 include an inertial dust collector, a centrifugal dust collector, a filtration dust collector, an electric dust collector, and a cleaning dust collector, but are not particularly limited.
  • symbol 16 in FIG. 1 illustrates dust collection ash.
  • the desulfurization device 15 is a device that removes sulfur oxide in the exhaust gas 18 supplied via the gas supply line L 4 in a wet manner after the dust is removed.
  • lime slurry 20 an aqueous solution in which limestone powder is dissolved in water
  • the temperature in the apparatus is adjusted to about 30 to 80 ° C.
  • the lime slurry 20 is supplied from the lime slurry supply device 21 to the tower bottom 22 of the desulfurization device 15.
  • the lime slurry 20 supplied to the tower bottom 22 of the desulfurization apparatus 15 is sent to a plurality of nozzles 23 in the desulfurization apparatus 15 via an absorption liquid supply line (not shown), and ejected from the nozzle 23 toward the tower top 24 side. Is done.
  • an absorption liquid supply line not shown
  • sulfur oxide and mercury chloride in the exhaust gas 18 are absorbed by the lime slurry 20, It is separated from the exhaust gas 18 and removed.
  • the exhaust gas 18 purified by the lime slurry 20 is discharged from the tower top 24 side of the desulfurization device 15 as the purified gas 26 and is discharged out of the system from the chimney 27.
  • the sulfur oxide SO x in the exhaust gas 18 causes a reaction represented by the lime slurry 20 and the following formula (1).
  • the lime slurry 20 that has absorbed SO x in the exhaust gas 18 is oxidized by air (not shown) supplied to the tower bottom 22 of the desulfurization device 15, and the reaction represented by the following equation (2) with air.
  • air (not shown) supplied to the tower bottom 22 of the desulfurization device 15, and the reaction represented by the following equation (2) with air.
  • SO x in the exhaust gas 18 is captured in the form of gypsum CaSO 4 .2H 2 O in the desulfurization apparatus 15.
  • the lime slurry 20 is obtained by pumping the liquid stored in the tower bottom 22 of the desulfurization device 15, and the lime slurry 20 to be pumped is accompanied by the operation of the desulfurization device 15.
  • Gypsum CaSO 4 .2H 2 O is mixed according to the reaction formulas (1) and (2).
  • this lime-gypsum slurry (lime slurry mixed with gypsum) to be pumped is called an absorbent.
  • Absorbing solution used for desulfurization (limestone gypsum slurry) is discharged from the bottom portion 22 of the desulfurization apparatus 15 to the outside as a desulfurization effluent 30 is sent to the dehydrator 32 through the drain line L 20 to be described later, wherein the dehydration treatment Is done.
  • the desulfurization effluent 30 contains heavy metals such as mercury and halogen ions such as Cl ⁇ , Br ⁇ , I ⁇ and F ⁇ .
  • the dehydrator 32 separates the solid component containing the gypsum 31 in the desulfurization waste water 30 and the dehydrated filtrate 33 of the liquid component.
  • the dehydrator 32 for example, a belt filter, a centrifugal separator, a decanter type centrifugal sedimentator or the like is used.
  • the gypsum 31 is separated by a dehydrator 32.
  • mercury chloride in the desulfurization waste water 30 is separated from the liquid together with the gypsum 31 in a state of being adsorbed on the gypsum 31.
  • the separated gypsum 31 is discharged outside the system (hereinafter referred to as “outside of the system”).
  • the dehydrated filtrate 33 as a separated liquid is sent to the spray drying apparatus 50 via the dehydration line L 21 .
  • the dehydrated filtrate 33 may be temporarily stored in a drain tank (not shown).
  • the spray drying apparatus 50 includes a gas introduction means in which a part of the exhaust gas 18 is introduced via an exhaust gas introduction line L 11 branched from the exhaust gas supply line L 2 which is a main line of the exhaust gas 18 from the boiler 11, and a dehydrated filtrate 33. Spraying means for spraying or spraying. Then, the dehydrated filtrate 33 sprayed or sprayed by the heat of the introduced exhaust gas 18 is evaporated and dried. Further, the exhaust gas 18 that has contributed to drying by the spray dryer 50 is directly supplied to the gas supply line L 3 .
  • the dehydrated filtrate 33 from which the gypsum 31 has been removed from the desulfurization waste water 30 is spray-dried, clogging by the spraying means can be prevented. That is, since the desulfurization wastewater itself is not sprayed, the amount of dry particles generated as the desulfurization wastewater evaporates can be greatly reduced. As a result, clogging due to adhesion of dry particles can be reduced. Further, by dehydrating the desulfurization waste water 30, mercury chloride is separated and removed together with the gypsum 31, so that it is possible to prevent the mercury concentration in the exhaust gas 18 from increasing when spraying the waste water.
  • part of the exhaust gas 18 flowing into the air heater 13 is branched from the exhaust gas supply line L 2 via the exhaust gas introduction line L 11 , so that the temperature of the exhaust gas is high (350 to 400 ° C.) Spray drying of the dehydrated filtrate 33 can be performed efficiently.
  • FIG. 2 is a schematic view of a spray drying apparatus for dehydrated filtrate from desulfurization effluent according to the present embodiment.
  • the spray drying apparatus 50A of the present embodiment is provided on the side wall 51b near the top (lid) part 51a of the spray drying apparatus main body, and introduces the exhaust gas 18 for drying the spray liquid 33a of the dehydrated filtrate 33.
  • the spray drying apparatus main body decelerates the introduced exhaust gas 18 and changes the exhaust gas flow into the laminar flow X, and the laminar flow X into the exhaust gas 18.
  • reference numeral 56 indicates ash which is a spray-dried solid.
  • a protective plate 61 is provided along the wall in the introduction region of the exhaust gas 18 in the spray drying apparatus 50A main body to prevent wear of the inner wall surface due to the solid content in the exhaust gas 18. This is because the exhaust gas 18 to be introduced has a flow rate of, for example, about 10 to 18 m / s, and the exhaust gas 18 is introduced from the tangential direction of the apparatus main body. The wear of 51d is prevented.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and is a schematic diagram illustrating an installation state of the protective plate 61 provided on the top side of the spray drying apparatus 50A.
  • FIG. 3-2 is an enlarged view of the C part.
  • a rail-shaped insertion jig 63 is provided on the inner wall surface 51d in the main body of the spray drying apparatus 50A.
  • the protection plate 61 is easily pulled out in the vertical axis direction with respect to the insertion jig 63, and can be replaced as necessary.
  • an insertable protection plate 61 is provided along the periphery of the inner wall surface 51d.
  • the introduction of the exhaust gas 18 may be performed by introducing the exhaust gas 18 into the spray drying device 50A due to the difference in pressure loss between the exhaust gas supply line L 2 and the exhaust gas introduction line L 11 , or by introducing an induction fan or the like as necessary.
  • the exhaust gas 18 is introduced.
  • an uneven surface 61a is further formed on the surface of the protective plate 61, and the flow of the exhaust gas 18 is decelerated by the uneven surface 61a.
  • the concave and convex surface 61a which is a speed reduction means, is formed on the protective plate 61, but the present invention is not limited to this, and a gas speed reduction means may be provided independently.
  • the exhaust gas 18 colliding with the protective plate 61 is provided with a rectifying plate 53 in order to further weaken the vortex flow.
  • the rectifying plate 53 according to this embodiment is provided by a support means (not shown) radially from the supply pipe 54a of the dehydrated filtrate 33 supplied to the spray nozzle 54.
  • the rectifying plate 53 changes the exhaust gas 18 from a vortex flow (swirl flow) to a laminar flow X downward flow.
  • the rectifying plate 53 may also be provided on the inner wall surface 51d side in the vertical axis direction.
  • the dehydrated filtrate 33 is sprayed from the spray nozzle 54 as the spray liquid 33a into the exhaust gas 18 that has become the laminar flow X.
  • the form of the spray nozzle 54 is not limited as long as it sprays the dehydrated filtrate 33 to have a predetermined droplet diameter.
  • a spraying means such as a two-fluid nozzle or a rotary atomizer can be used.
  • the two-fluid nozzle is suitable for spraying a relatively small amount of the dehydrated filtrate 33
  • the rotary atomizer is suitable for spraying a relatively large amount of the dehydrated filtrate 33.
  • the number of nozzles is not limited to one, and a plurality of nozzles may be provided according to the processing amount.
  • a cleaning means for cleaning the inner wall peripheral surface of the spray drying apparatus 50A.
  • This cleaning means has a cleaning nozzle 71 that sprays the cleaning liquid 72 over the entire inner wall surface 51d and forms a wet wall 72a, and a recovery rod 73 that recovers the liquid falling on the wet wall 72a.
  • the wetting wall 72a is formed over the entire inner wall surface 51d, and prevents the generation of deposits precipitated from the exhaust gas 18 and the dehydrated filtrate 33.
  • This cleaning means may be installed as necessary, and the cleaning means may be omitted when the amount of deposits is small.
  • the spray drying region in the tower of the spray drying apparatus 50A is a desulfurized filtrate having a boiling point higher than that of general water so that the spray liquid 33a sprayed from the spray nozzle 54 can be satisfactorily dried.
  • the length is changed according to the evaporation rate of the filtrate so that the residence time of the spray liquid 33a is lengthened.
  • Bottom of the spray drying apparatus 50A is the coupling means 80 for coupling with the bottom-side opening 81, and is connected to the flue-side opening 82 of the gas supply line L 3 of the main flue gas 18.
  • the exhaust gas 18 that has contributed to spray drying passes through the connecting means 80 and is directly discharged into the flue.
  • the connecting means 80 for example, an expansion or the like is exemplified to prevent interference between the two.
  • the spray drying apparatus 50A since the spray drying apparatus 50A has a height of about 8 to 10 m, it is supported by a column or the like separately from the flue.
  • the direct connection means 80 may be used for connection without providing a support member.
  • the exhaust gas 18 is converted into a laminar flow X by the rectifying plate 53, and the dehydrated filtrate 33 from the desulfurization waste water 30 is sprayed into the exhaust gas 18 that has become the laminar flow X by the spray nozzle 54.
  • the spray drying of the dehydrated filtrate 33 is improved.
  • the protection plate 61 protects the wear caused by the exhaust gas 18 that collides with the inner wall surface 51d during introduction and discharge, the durability of the spray drying apparatus 50A is improved.
  • the spray drying apparatus 50A has a cleaning means for cleaning the inside of the spray drying apparatus 50A, and by cleaning with the wet wall 72a, the high concentration ash 56 in the exhaust gas 18 and a large amount of deposited salt after spray drying are cleaned. Since generation
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a spray drying apparatus for dehydrated filtrate from desulfurization waste water according to the second embodiment.
  • the spray drying apparatus 50A of Example 1 the same code
  • the spray drying apparatus 50 ⁇ / b> B of this embodiment is provided with a cleaning liquid storage tank 74 for collecting and reusing the cleaning liquid 72 of the cleaning means.
  • Spray-drying apparatus wetted wall 72a formed on the inner surface of the body is washed away deposits precipitated, the cleaning liquid 72 is recovered by the recovery gutter 73, the recovery line L 31, is collected in the cleaning liquid storage tank 74, The cleaning liquid 72 is supplied again to the cleaning nozzle 71 through the cleaning liquid supply line L 32 by the circulation pump 75.
  • the concentration of the cleaning liquid 72 increases, so that dilution water 76 is appropriately supplied to dilute. Further, when the concentration rises above a predetermined level, a part of the cleaning liquid 72 is extracted from the cleaning liquid storage tank 74, diluted by the diluted water 76 by the extracted amount, and cleaned again.

Abstract

　噴霧乾燥装置５０Ａの頂（蓋）部５１ａ近傍の側壁５１ｂに設けられ、脱水濾液３３の噴霧液３３ａを乾燥する排ガス１８を導入するガス導入口５２と、噴霧乾燥装置本体内に設けられ、導入された排ガス１８を減速すると共に、排ガス流れを層流Ｘに変更する整流板５３と、層流Ｘとなった排ガス１８中に、脱硫排水３０からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧ノズル５４と、噴霧乾燥装置本体の底部を排ガス１８の主煙道であるガス供給ラインＬ3と連結し、噴霧乾燥固形物を主煙道に排出する連結手段８０と、を具備するものである。

Description

脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システム
　本発明は、ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理の際に発生する脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システムに関する。
　従来、火力発電設備等に設置されるボイラから排出される排ガスを処理するための排ガス処理システムが知られている。排ガス処理システムは、ボイラからの排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝装置を通過した排ガスの熱を回収するエアヒータと、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後の排ガス中の硫黄酸化物を除去するための脱硫装置とを備えている。脱硫装置としては、石灰吸収液等を排ガスと気液接触させて排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式の脱硫装置が一般的に用いられる。
　湿式の脱硫装置から排出される排水（以下、「脱硫排水」という。）には、塩素イオン、アンモニウムイオン等のイオンや水銀など様々な種類の有害物質が多量に含まれる。このため、脱硫排水をシステム外部に放流する前に脱硫排水からこれらの有害物質を除去する必要があるが、脱硫排水中に含まれるこれら多種類の有害物質の除去処理は複雑であり、処理コストが高いという問題がある。そこで、脱硫排水の処理コストを節減すべく、脱硫排水をシステム外部に放出することなくシステム内で再利用する方法が提案されている。例えば、特許文献１及び２には、脱硝装置、エアヒータ、集塵機、脱硫装置とが接続される主ラインの煙道から分岐して、脱硫排水を噴霧してガス化する設備を別途設置し、主ラインの煙道から排ガスの一部をこの設備内に導入し、設備内の排ガス中に脱硫排水を噴霧して蒸発させることにより有害物質を析出させた後、この排ガスを主ラインの煙道に戻すように構成された排ガス処理装置が開示されている（特許文献１及び２）。
特開昭６３－２００８１８号公報 特開平９－３１３８８１号公報
　しかしながら、特許文献１及び２の排ガス処理装置では、煙道から排ガスを一部分岐して、脱硫装置からの脱硫排水（又は排液）を噴霧してガス化する設備を設けて、脱硫排水を蒸発させているが、脱硫装置からの脱硫排水は、固形分が含有されているために、噴霧乾燥を良好に行うことができない、という問題がある。
　さらに、近年、内陸部等における水資源に対する環境配慮のために、排ガス処理設備における無排水化が切望されており、安定して操業することができる無排水化を図る排ガス処理設備の出現が切望されている。
　この無排水化を実施する設備として、脱硫排水を乾燥する噴霧乾燥機を用いることができるが、ボイラ排ガスを用いて脱硫排水を噴霧乾燥する場合には、以下のような問題がある。
　ボイラ排ガス中には、高濃度の灰が含まれており、さらに脱硫排水が蒸発されると排水中に含まれる多量の析出塩が存在するので、その対策が必要となる。
　本発明は、前記問題に鑑み、脱硫装置からの脱硫排水の無排水化を図ることができる脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置及び排ガス処理システムを提供することを課題とする。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、噴霧乾燥装置本体の頂部近傍側壁に設けられ、噴霧液を乾燥する排ガスを導入するガス導入口と、前記噴霧乾燥装置本体内に設けられ、導入された排ガスを減速すると共に、排ガス流れを層流に変更する整流板と、層流となった排ガス中に、脱硫排水からの脱水濾液を噴霧する噴霧ノズルと、噴霧乾燥装置本体の底部を排ガスの主煙道と連結し、噴霧乾燥固形物を主煙道に排出する連結手段とを具備することを特徴とする脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置にある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記噴霧乾燥装置本体内の排ガス導入領域の近傍に設けられ、排ガス中の固形分による内壁面の磨耗を防ぐ保護板を有することを特徴とする脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置にある。
　第３の発明は、第１又は２の発明において、前記噴霧乾燥装置の内壁周面を洗浄する洗浄手段を有することを特徴とする脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置にある。
　第４の発明は、燃料を燃焼させるボイラと、前記ボイラからの排ガスの熱を回収するエアヒータと、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去する脱水機と、前記脱水機からの脱水濾液を噴霧する噴霧手段を備えた第１乃至３のいずれか一つの噴霧乾燥装置と、前記噴霧乾燥装置に排ガスの一部を導入する排ガス導入ラインとを具備することを特徴とする排ガス処理システムにある。
　本発明によれば、噴霧乾燥装置内において、排ガスを層流とし、その層流となった排ガス中に、脱硫排水からの脱水濾液を噴霧ノズルから噴霧することで、脱水濾液の噴霧乾燥が良好となる。この際、導入する排ガスによる磨耗を保護板で保護することとしている。
　さらに、噴霧乾燥装置内部を洗浄する洗浄手段を有することにより、排ガス中の高濃度の灰と噴霧乾燥後の多量の析出塩を洗浄し、壁面内部にスケールの発生を防止する。
図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略構成図である。 図２は、実施例１に係る脱硫排液からの脱水濾液の噴霧乾燥装置の概略図である。 図３－１は、図２のＡ－Ａ断面図であり、噴霧乾燥装置の頂部側に設けた保護板の設置状態を示す概略図である。 図３－２は、図３－１のＣ部拡大図である。 図４は、実施例２に係る脱硫排液からの脱水濾液の噴霧乾燥装置の概略図である。
　以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図１に例示される排ガス処理システム１０は、例えば石炭を燃料として使用する石炭焚きボイラや重油を燃料として使用する重油焚きボイラ等のボイラ１１からの排ガス１８から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）等の有害物質を除去する装置である。
　排ガス処理システム１０は、燃料Ｆを燃焼させるボイラ１１と、前記ボイラ１１からの排ガス１８中の窒素酸化物を除去する脱硝装置１２と、脱硝後の排ガス１８の熱を回収するエアヒータ１３と、熱回収後の排ガス１８中の煤塵を除去する集塵機１４と、除塵後の排ガス１８中に含まれる硫黄酸化物を吸収液である石灰スラリー２０で除去する脱硫装置１５と、前記脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から石膏３１を除去する脱水機３２と、前記脱水機３２からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥装置５０（後述する噴霧乾燥装置５０Ａ、５０Ｂ）と、前記噴霧乾燥装置５０に排ガス１８の一部を導入する排ガス導入ラインＬ11とを具備するものである。これにより、石膏３１を除去した脱水濾液３３を導入した排ガス１８を用いて噴霧乾燥装置５０において、噴霧乾燥するので、脱硫排水３０の無排水化を安定して実施することができる。
　脱硝装置１２は、ボイラ１１からガス供給ラインＬ1を介して供給される排ガス１８中の窒素酸化物を除去する装置であり、その内部に脱硝触媒層（図示せず）を有している。脱硝触媒層の前流には還元剤注入器（図示せず）が配置され、この還元剤注入器から排ガス１８に還元剤が注入される。ここで還元剤としては、例えばアンモニア、尿素、塩化アンモニウムなどが用いられる。脱硝装置１２に導入された排ガス１８中の窒素酸化物は、脱硝触媒層と接触することにより、排ガス１８中の窒素酸化物が窒素ガス（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解・除去される。また排ガス１８中の水銀は、塩素（Ｃｌ）分が多くなると、水に可溶な２価の塩化水銀の割合が多くなり、後述する脱硫装置１５で水銀が捕集しやすくなる。
　なお、上記の脱硝装置１２は必須のものではなく、ボイラ１１からの排ガス１８中の窒素酸化物濃度や水銀濃度が微量、あるいは、排ガス１８中にこれらの物質が含まれない場合には、脱硝装置１２を省略することも可能である。
　エアヒータ１３は、脱硝装置１２で窒素酸化物が除去された後、排ガス供給ラインＬ2を介して供給される排ガス１８中の熱を回収する熱交換器である。脱硝装置１２を通過した排ガス１８の温度は３００℃～４００℃程度と高温であるため、エアヒータ１３により高温の排ガス１８と常温の燃焼用空気との間で熱交換を行う。熱交換により高温となった燃焼用空気は、ボイラ１１に供給される。一方、常温の燃焼用空気との熱交換を行った排ガス１８は１５０℃程度まで冷却される。
　集塵機１４は、熱回収後、ガス供給ラインＬ3を介して供給される排ガス１８中の煤塵を除去するものである。集塵機１４としては慣性力集塵機、遠心力集塵機、濾過式集塵機、電気集塵機、洗浄集塵機等が挙げられるが、特に限定されない。なお、図１中符号１６は集塵灰を図示する。
　脱硫装置１５は、煤塵が除去された後、ガス供給ラインＬ4を介して供給される排ガス１８中の硫黄酸化物を湿式で除去する装置である。この脱硫装置１５では、アルカリ吸収液として石灰スラリー２０（水に石灰石粉末を溶解させた水溶液）が用いられ、装置内の温度は３０～８０℃程度に調節されている。石灰スラリー２０は、石灰スラリー供給装置２１から脱硫装置１５の塔底部２２に供給される。脱硫装置１５の塔底部２２に供給された石灰スラリー２０は、図示しない吸収液送給ラインを介して脱硫装置１５内の複数のノズル２３に送られ、ノズル２３から塔頂部２４側に向かって噴出される。脱硫装置１５の塔底部２２側から上昇してくる排ガス１８がノズル２３から噴出する石灰スラリー２０と気液接触することにより、排ガス１８中の硫黄酸化物及び塩化水銀が石灰スラリー２０により吸収され、排ガス１８から分離、除去される。石灰スラリー２０により浄化された排ガス１８は、浄化ガス２６として脱硫装置１５の塔頂部２４側より排出され、煙突２７から系外に排出される。
　脱硫装置１５の内部において、排ガス１８中の硫黄酸化物ＳＯｘは石灰スラリー２０と下記式（１）で表される反応を生じる。
ＣａＣＯ３＋ＳＯ２＋０．５Ｈ２Ｏ　→　ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ　＋ＣＯ２・・・（１）
　さらに、排ガス１８中のＳＯｘを吸収した石灰スラリー２０は、脱硫装置１５の塔底部２２に供給される空気（図示せず）により酸化処理され、空気と下記式（２）で表される反応を生じる。
ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｏ２＋１．５Ｈ２Ｏ　→　ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ・・・（２）
　このようにして、排ガス１８中のＳＯｘは、脱硫装置１５において石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形で捕獲される。
　また、上記のように、石灰スラリー２０は、脱硫装置１５の塔底部２２に貯留した液を揚水したものが用いられるが、この揚水される石灰スラリー２０には、脱硫装置１５の稼働に伴い、反応式（１）、（２）により石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが混合される。以下では、この揚水される石灰石膏スラリー（石膏が混合された石灰スラリー）を吸収液とよぶ。
　脱硫に用いた吸収液（石灰石膏スラリー）は、脱硫排水３０として脱硫装置１５の塔底部２２から外部に排出され、後述する排水ラインＬ20を介して脱水機３２に送られ、ここで脱水処理される。この脱硫排水３０には、石膏の他、水銀等の重金属やＣｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、Ｆ-等のハロゲンイオンが含まれている。
　脱水機３２は、脱硫排水３０中の石膏３１を含む固体分と液体分の脱水濾液３３とを分離するものである。脱水機３２としては、例えばベルトフィルタ、遠心分離機、デカンタ型遠心沈降機等が用いられる。脱硫装置１５から排出された脱硫排水３０は、脱水機３２により石膏３１が分離される。その際、脱硫排水３０中の塩化水銀は石膏３１に吸着された状態で石膏３１とともに液体と分離される。分離した石膏３１は、システム外部（以下、「系外」という）に排出される。
　一方、分離液である脱水濾液３３は脱水ラインＬ21を介して噴霧乾燥装置５０に送られる。なお、脱水濾液３３は一時的に排水タンク（図示せず）に貯留するようにしてもよい。
　噴霧乾燥装置５０は、ボイラ１１からの排ガス１８の主ラインである排ガス供給ラインＬ2から分岐した排ガス導入ラインＬ11を介して排ガス１８の一部が導入されるガス導入手段と、脱水濾液３３を散布又は噴霧する噴霧手段とを具備している。そして、導入される排ガス１８の熱により散布又は噴霧された脱水濾液３３を蒸発乾燥させている。また、噴霧乾燥装置５０で乾燥に寄与した排ガス１８は、ガス供給ラインＬ3に直接供給している。
　本発明では、脱硫排水３０から石膏３１を除去した脱水濾液３３を噴霧乾燥しているので、噴霧手段での目詰まりを防止することができる。
　すなわち、脱硫排水そのものを噴霧するのではないので、脱硫排水が蒸発するのに伴い発生する乾燥粒子の量を大幅に低減させることができる。その結果、乾燥粒子の付着に起因する目詰まりを低減させることができる。また、脱硫排水３０を脱水処理することにより、石膏３１とともに塩化水銀も分離・除去されるため、排水噴霧時に排ガス１８中の水銀濃度が増加するのを防止することができる。
　また、本実施例では、エアヒータ１３へ流入する排ガス１８の一部を排ガス供給ラインＬ2から排ガス導入ラインＬ11を介して分岐しているので、排ガスの温度が高く（３５０～４００℃）、脱水濾液３３の噴霧乾燥を効率よく行うことができる。
　図２は、本実施例に係る脱硫排液からの脱水濾液の噴霧乾燥装置の概略図である。
　図２に示すように、本実施例の噴霧乾燥装置５０Ａは、噴霧乾燥装置本体の頂（蓋）部５１ａ近傍の側壁５１ｂに設けられ、脱水濾液３３の噴霧液３３ａを乾燥する排ガス１８を導入するガス導入口５２と、噴霧乾燥装置本体内に設けられ、導入された排ガス１８を減速すると共に、排ガス流れを層流Ｘに変更する整流板５３と、層流Ｘとなった排ガス１８中に、脱硫排水３０からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧ノズル５４と、噴霧乾燥装置本体の底部を排ガス１８の主煙道と連結し、噴霧乾燥固形物を主煙道に排出する連結手段８０と、を具備するものである。なお、図中符号５６は噴霧乾燥固形物である灰を図示する。
　また、本実施例では、噴霧乾燥装置５０Ａ本体内の排ガス１８の導入領域に、排ガス１８中の固形分による内壁面の磨耗を防ぐ保護板６１を壁に沿って設けるようにしている。
　これは、導入される排ガス１８は、その流速が例えば１０～１８ｍ／ｓ程度であり、この排ガス１８が装置本体の接線方向から導入されるので、保護板６１を設置することで、その内壁面５１ｄの磨耗を防止するようにしている。
　図３－１は、図２のＡ－Ａ断面図であり、噴霧乾燥装置５０Ａの頂部側に設けた保護板６１の設置状態を示す概略図である。図３－２は、そのＣ部拡大図である。
　図３－１及び図３－２に示すように、噴霧乾燥装置５０Ａの本体内の内壁面５１ｄに、例えばレール状の挿入治具６３が設けられている。そして、保護板６１は、挿入治具６３に対して、鉛直軸方向に引き抜きが容易とされ、必要に応じて交換可能としている。
　これは、ボイラ１１からの排ガス１８中には、硬度が高い灰等の煤塵が多く含まれている。そして、排ガス１８がガス導入口５２から流入する際に発生する旋回流により衝突の際に発生する内壁面５１ｄに対しての硬度が硬い灰等による磨耗から保護する必要があるからである。このために、挿入自在な保護板６１を内壁面５１ｄの周囲に沿って設けるようにしている。
　なお、排ガス１８の導入は、排ガス供給ラインＬ2と排ガス導入ラインＬ11との圧力損失の相違により、排ガス１８を噴霧乾燥装置５０Ａ内へ導入するようにしたり、必要に応じて誘引ファン等を用いて排ガス１８を導入したりしている。
　また、図３－２に示すように、保護板６１の表面には、さらに凹凸面６１ａを形成し、この凹凸面６１ａにより排ガス１８の流れを減速させるようにしている。
　本実施例では、保護板６１に減速手段である凹凸面６１ａを形成しているが、本発明はこれに限定されず、別途独立してガス減速手段を設けるようにしてもよい。
　この保護板６１に衝突した排ガス１８は、さらにその渦流れを弱めるために、整流板５３が設けられている。
　本実施例に係る整流板５３は、噴霧ノズル５４に供給する脱水濾液３３の供給管５４ａを中心とし、そこから放射状に図示しない支持手段により設けられている。そしてこの整流板５３により、排ガス１８を渦流（旋回流）から層流Ｘの下降流へ変更するようにしている。
　なお、整流板５３は内壁面５１ｄ側にもその鉛直軸方向に設けるようにしてもよい。
　この層流Ｘとなった排ガス１８中に、脱水濾液３３を噴霧液３３ａとして噴霧ノズル５４から噴出するようにしている。
　ここで、噴霧ノズル５４は、脱水濾液３３を所定の液滴径となるように噴霧するものであれば、その形式は限定されるものではない。例えば２流体ノズルや、ロータリーアトマイザ等の噴霧手段を用いることができる。なお、２流体ノズルは比較的少量の脱水濾液３３を噴霧するのに適しており、ロータリーアトマイザは、比較的多量の脱水濾液３３を噴霧するのに適している。
　また、ノズルの数も１基ではなく、その処理量に応じて複数基設けるようにしてもよい。
　本実施例では、噴霧乾燥装置５０Ａの内壁周面を洗浄する洗浄手段を有している。
　この洗浄手段は、洗浄液７２を内壁面５１ｄ全域に亙って噴射し、濡れ壁７２ａを形成する洗浄ノズル７１と、濡れ壁７２ａの落下液を回収する回収樋７３とを有している。
　この濡れ壁７２ａは、内壁面５１ｄの全域に亙って形成されており、排ガス１８及び脱水濾液３３中から析出する付着物の発生を防止するようにしている。
　この洗浄手段は必要に応じて設置すればよく、付着物の発生が少ない場合には洗浄手段を省略するようにしてもよい。
　なお、噴霧ノズル５４から噴霧される噴霧液３３ａの乾燥が良好に行われるように、噴霧乾燥装置５０Ａの塔内の噴霧乾燥領域は、一般の水に較べて沸点が高い脱硫濾液であるので、その濾液の蒸発速度に応じてその長さを変化させ、噴霧液３３ａの滞留時間を長くするようにしている。
　噴霧乾燥装置５０Ａの底部は、その底部側開口８１と連結する連結手段８０により、排ガス１８の主煙道のガス供給ラインＬ3の煙道側開口８２と連結されている。そして、噴霧乾燥に寄与した排ガス１８は、この連結手段８０を通過して、直接煙道内に排出される。
　前記連結手段８０としては、例えばエキスパンション等を例示し、両者の干渉を防ぐようにしている。
　また、噴霧乾燥装置５０Ａは、その高さが８～１０ｍ程度であるので、煙道とは別途支柱等により支持するようにしている。なお、煙道の支持が堅固な場合には、支持部材を設けることなく、直接連結手段８０を介して連結するようにしてもよい。
　よって、噴霧乾燥装置を別途独立して設置した場合のように、排ガスの排出手段と灰の排出手段の設置を不要とし、装置構成の簡略化を図ることができる。
　本実施例によれば、噴霧乾燥装置５０Ａ内において、排ガス１８を整流板５３により層流Ｘとし、その層流Ｘとなった排ガス１８中に、脱硫排水３０からの脱水濾液３３を噴霧ノズル５４から噴霧することで、脱水濾液３３の噴霧乾燥が良好となる。この際、導入及び排出する際の内壁面５１ｄと衝突する排ガス１８による磨耗を保護板６１で保護することとしているので、噴霧乾燥装置５０Ａの耐久性が向上する。
　さらに、噴霧乾燥装置５０Ａの内部を洗浄する洗浄手段を有し、濡れ壁７２ａによる洗浄をすることにより、排ガス１８中の高濃度の灰５６と噴霧乾燥後の多量の析出塩を洗浄し、壁面内部にスケールの発生を防止することができるので、噴霧乾燥装置５０Ａの耐久性が向上する。
　図４は、実施例２に係る脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置の概略図である。なお、実施例１の噴霧乾燥装置５０Ａと同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
　図４に示すように、本実施例の噴霧乾燥装置５０Ｂは、洗浄手段の洗浄液７２の回収及び再利用を図る洗浄液貯留槽７４を設けている。
　噴霧乾燥装置本体の内面に形成された濡れ壁７２ａは、析出する付着物を洗い流しており、この洗浄液７２は、回収樋７３で回収され、回収ラインＬ31により、洗浄液貯留槽７４に回収され、溜められ、循環ポンプ７５により、洗浄液供給ラインＬ32を介して再度洗浄ノズル７１に洗浄液７２を供給している。
　また、長期間に亙って洗浄を続けていくと、洗浄液７２の濃度が上昇するので、適宜希釈水７６を供給して希釈するようにしている。また、濃度が所定以上に上昇した場合には、洗浄液７２の一部を洗浄液貯留槽７４から抜き出し、抜き出した分だけ希釈水７６で薄めて、再度洗浄を行うようにしている。
　１０　排ガス処理システム
　１１　ボイラ
　１２　脱硝装置
　１３　エアヒータ
　１４　集塵機
　１５　脱硫装置
　１６　集塵灰
　１８　排ガス
　３０　脱硫排水
　３２　脱水機
　３３　脱水濾液
　５０Ａ、５０Ｂ　噴霧乾燥装置
　５２　ガス導入口
　５３　整流板
　５４　噴霧ノズル
　５６　灰

Claims (4)

  1. 　噴霧乾燥装置本体の頂部近傍側壁に設けられ、噴霧液を乾燥する排ガスを導入するガス導入口と、
    　前記噴霧乾燥装置本体内に設けられ、導入された排ガスを減速すると共に、排ガス流れを層流に変更する整流板と、
    　層流となった排ガス中に、脱硫排水からの脱水濾液を噴霧する噴霧ノズルと、
    　噴霧乾燥装置本体の底部を排ガスの主煙道と連結し、噴霧乾燥固形物を主煙道に排出する連結手段とを具備することを特徴とする脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記噴霧乾燥装置本体内の排ガス導入領域の近傍に設けられ、排ガス中の固形分による内壁面の磨耗を防ぐ保護板を有することを特徴とする脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記噴霧乾燥装置の内壁周面を洗浄する洗浄手段を有することを特徴とする脱硫排水からの脱水濾液の噴霧乾燥装置。
  4. 　燃料を燃焼させるボイラと、
    　前記ボイラからの排ガスの熱を回収するエアヒータと、
    　熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、
    　除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、
    　前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去する脱水機と、
    　前記脱水機からの脱水濾液を噴霧する噴霧手段を備えた請求項１乃至３のいずれか一つの噴霧乾燥装置と、
    　前記噴霧乾燥装置に排ガスの一部を導入する排ガス導入ラインとを具備することを特徴とする排ガス処理システム。
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