(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガス中に含まれるＳＯ２およびＳＯ３を除去する排ガス処理装置であって、
石灰石膏法による脱硫装置と、
該脱硫装置からの脱硫排水を、乾式電気集塵装置の下流であって前記脱硫装置の上流側で、直径１０μｍ以上１００μｍ以下の液滴として噴霧する噴霧手段と、
を備え、
前記液滴から生成する溶解塩粒子が前記ＳＯ３を吸着し、前記ＳＯ３を吸着した前記溶解塩粒子が前記脱硫装置で再生され、該再生された溶解塩を含む前記脱硫排水が前記噴霧手段から噴霧されることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記脱硫装置の下流側には、湿式電気集塵装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記湿式電気集塵装置からの排液を前記脱硫装置からの脱硫排水に合流させることを特徴とする請求項２記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記脱硫装置からの脱硫排水のうち、前記噴霧手段に導かれる脱硫排水を除く残部の脱硫排水が、前記乾式電気集塵装置の上流側に噴霧されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記脱硫装置の上流側の燃焼排ガスから熱を回収する熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記熱交換器によって回収された熱が、大気に放出する前の燃焼排ガスに与えられることを特徴とする請求項５記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記脱硫装置からの脱硫排水の固形分を分離する沈殿槽を備え、
該沈殿槽によって分離された分離液を前記噴霧手段に供給することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記沈殿槽からの分離液を膜分離する膜分離装置を備えることを特徴とする請求項７記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記噴霧手段に供給される脱硫排水の溶解塩濃度を計測する塩濃度計測手段を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記噴霧手段に供給される脱硫排水の流路には、溶解塩濃度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３および煤塵を除去する排ガス処理装置であって、
煤塵を除去する乾式電気集塵装置と、
該乾式電気集塵装置によって捕集された煤塵に対してアルカリ溶液を供給することによって煤塵を溶解する煤塵溶解部と、
該煤塵溶解部からの前記煤塵が溶解した前記アルカリ溶液を含む排液を前記乾式電気集塵装置の上流側で、直径１０μｍ以上１００μｍ以下の液滴として噴霧する噴霧手段と、
を備えていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１２】
前記乾式電気集塵装置の下流側には、石灰石膏法による脱硫装置が設けられ、
該脱硫装置からの脱硫排水が、前記煤塵溶解部に導かれることを特徴とする請求項１１記載の排ガス処理装置。
【請求項１３】
前記煤塵が溶解した前記脱硫排水が、前記アルカリ溶液を含む前記排液として前記噴霧部に供給される請求項１２記載の排ガス処理装置。
【請求項１４】
前記脱硫装置からの脱硫排水から石膏を分離する石膏分離機を備え、
該石膏分離機に対して、前記煤塵溶解部から排出される排液が供給されることを特徴とする請求項１２記載の排ガス処理装置。
【請求項１５】
前記噴霧手段が噴霧した前記液滴から生成する溶解塩粒子が前記ＳＯ３を吸着し、前記ＳＯ３を吸着した前記溶解塩粒子が前記脱硫装置で再生され、該再生された溶解塩を含む前記脱硫排水が前記煤塵溶解部に供給されることを特徴とする請求項１１記載の排ガス処理装置。
【請求項１６】
燃焼排ガス中に含まれるＳＯ２およびＳＯ３を除去する排ガス処理方法であって、
石灰石膏法による脱硫装置からの脱硫排水を、乾式電気集塵装置の下流であって前記脱硫装置の上流側で、直径１０μｍ以上１００μｍ以下の液滴として噴霧し、
前記液滴から生成する溶解塩粒子に前記ＳＯ３を吸着させ、前記ＳＯ３を吸着した前記溶解塩粒子を前記脱硫装置で再生し、該再生された溶解塩を含む前記脱硫排水を前記噴霧手段から噴霧することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１７】
燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３および煤塵を除去する排ガス処理方法であって、
煤塵を除去する乾式電気集塵装置によって捕集された煤塵に対してアルカリ溶液を供給することによって煤塵を溶解し、
煤塵を溶解した後の前記アルカリ溶液を含む排液を、前記乾式電気集塵装置の上流側で、直径１０μｍ以上１００μｍ以下の液滴として噴霧することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１８】
前記アルカリ溶液が前記乾式電気集塵装置の下流側に設置される石灰石膏法による脱硫装置の脱硫排水であり、
前記煤塵を溶解した前記脱硫排水が前記排液として噴霧される請求項１７記載の排ガス処理方法。
【請求項１９】
前記液滴から生成する溶解塩粒子が前記ＳＯ３を吸着し、前記ＳＯ３を吸着した前記溶解塩粒子が前記脱硫装置で再生され、該再生された溶解塩を含む前記脱硫排水に前記煤塵が溶解することを特徴とする請求項１８記載の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガス中のＳＯ３を除去する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
重質燃料や石炭燃料といった硫黄分を０．５ｗｔ％以上含む燃料を燃焼させる燃焼炉からは、ＳＯ２、ＳＯ３といった硫黄酸化物を含む燃焼排ガスが排出される。
ＳＯ3は、ＳＯ2の一部が高温環境下で酸化されて発生する。したがって、ＳＯ3の存在量はＳＯ2に対して数％程度である。しかしながら、ＳＯ3は、エアヒータの詰まりや腐食、煙道の腐食の原因となり、かつ、煙突から冷却され排出されると紫煙（blueish smoke）の原因となることから、排出濃度を数ｐｐｍ以下に抑えることが望ましい。
ＳＯ3を除去する方法として、アンモニアガスを燃焼排ガス中に吹き込むアンモニア注入法が知られているが、本発明者等は、安価で簡便にＳＯ３を除去する方法として、Ｎａ２ＳＯ４等の溶解塩を含む脱硫排水を燃焼排ガス中に噴霧する方法（以下「溶解塩噴霧法」という。）を提案した（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２６５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献では、脱硫装置として苛性ソーダ法や水マグ法を主として対象としている。苛性ソーダ法や水マグ法による脱硫装置は、使用する薬液のコストが高いこと、ならびに排水流量が多いことを考慮すると、２０〜３０万Ｎｍ３程度の燃焼排ガスしか処理できないのが現状である。より多くの燃焼排ガスを処理できる脱硫装置としては、１００万Ｎｍ３以上まで処理することができる石灰石膏法による脱硫装置がある。ところが、石灰石膏法では、脱硫排水中に難溶性の石膏（ＣａＳＯ４）が含まれるため、脱硫排水の利用は困難と考えられ、小規模な苛性ソーダ法による脱硫装置を別途設けることによって、溶解塩を得ることとしていた（特許文献１の図２参照）。このような対策では、新たな設備費がかかるという欠点があるため、石灰石膏法による脱硫装置であっても、より安価で簡便に溶解塩噴霧法が実現できる排ガス処理装置が望まれている。
【０００５】
また、脱硫排水中の溶解塩を用いなくても、新たな薬液の投入といったランニングコストの大幅な上昇を招かずに溶解塩噴霧法を実現する方法が望まれている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安価でかつ簡便に溶解塩噴霧法を実現できる排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、石灰石膏法による脱硫装置を備えた排ガス処理装置であっても、溶解塩を供給するための新たな設備を大幅に追加設置することなく溶解塩噴霧法を実現できる排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、脱硫排水中の溶解塩を用いなくても、新たな薬液の投入といったランニングコストの大幅な上昇を招かずに溶解塩噴霧法を実現する排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の排ガス処理装置および排ガス処理方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の排ガス処理装置は、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ２およびＳＯ３を除去する排ガス処理装置であって、石灰石膏法による脱硫装置と、該脱硫装置からの脱硫排水を該脱硫装置の上流側に噴霧する噴霧手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
石灰石膏法による脱硫装置によって、主としてＳＯ２が除去される。
石灰石膏法には、吸収剤として石灰が用いられる。この石灰中には、本発明者等が鋭意検討した結果、Ｍｇが含まれていることに着目した。そして、本発明者等は、このＭｇを主原料とする溶解塩が含まれる脱硫排水を利用することにより、脱硫排水中の難溶性の石膏を分離する工程を設けたとしても、その効果は十分に補って余りあるものであることを見出した。
石灰石膏法による脱硫排水を噴霧手段から噴霧することによってＳＯ３が除去される理由は以下の通りである。
石灰石膏法による脱硫排水中には、石灰中のＭｇを原料とする溶解塩であるＭｇＳＯ４が含まれることになる。この溶解塩を含む水溶液は、噴霧されることにより、微細化された液滴となり、この微細化された液滴の溶解塩周りの水分が、燃焼排ガスにより蒸発させられる。このように、微細化した液滴の水分を蒸発させて、乾燥させた溶解塩粒子を形成するので、微細化された溶解塩粒子を得ることができる。そして、微細化された乾燥した溶解塩粒子にＳＯ３が接触することにより、汚染物質は吸着・固定化され、ガス中から除去される。つまり、溶解塩を含む水溶液を噴霧することにより、小さく、且つ、多数の乾燥溶解塩粒子を形成することができるので、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３を吸着するために必要な表面積が確保され、汚染物質の吸着・固定化が促進されることとなる。
また、脱硫装置の上流側に脱硫排水を噴霧することとしたので、噴霧された脱硫排水中の溶解塩は、燃焼排ガス中のＳＯ３を吸着した後、脱硫装置内で捕集され、再度溶解し、溶解塩として回収される。このとき、ＳＯ３は石灰石と反応することにより、石膏（ＣａＳＯ４・２H２Ｏ）を生成する。そして、回収された溶解塩は、再び噴霧されることになる。このように、脱硫排水中の溶解塩を循環させることができるので、脱硫排水中の溶解塩濃度を上昇させることができる。また、新たな薬品を投入する必要がないので、ランニングコストを大幅に減少させることができる。
なお、噴霧された脱硫排水の液滴が飛散している間に水分が蒸発する必要があるので、噴霧手段の出口温度は、水の蒸発温度以上とされた環境が好ましい。また、溶解塩と反応するＳＯ3露点温度以上とすることが望ましい。露点以下の温度になった場合には、ＳＯ３ガスはＳＯ３ミストとなり、乾燥した溶解塩の微細粒子への吸着が起こりにくくなり、除去能力が低下するからである。従って、噴霧手段の出口温度は、１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上とされる。
また、噴霧手段としては、噴霧する液滴を微細化できる点で、二流体ノズルが好ましい。噴霧する脱硫排水の液滴としては、噴霧された水溶液の液滴が飛散している間に水分が蒸発する直径とされていることが好ましく、例えば、10μｍ〜100μｍ、より好ましくは20〜50μｍ程度の直径とすることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記脱硫装置の下流側には、湿式電気集塵装置が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
湿式電気集塵装置により、前段の乾式電気集塵装置、溶解塩噴霧装置、石灰石膏法脱硫装置で捕集しきれなかった煤塵やSO3を除去することが可能となる。湿式電気集塵装置の設備容量（必要電極面積）は、湿式電気集塵装置入口のＳＯ３濃度により決定されるため、溶解塩噴霧装置と組合せることにより、湿式電気集塵装置の容量を小型化することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記湿式電気集塵装置からの排液を前記脱硫装置からの脱硫排水に合流させることを特徴とする。
【００１２】
湿式電気集塵装置には、中和のためにＮａＯＨ水溶液やＭｇ（ＯＨ）２水溶液といったアルカリ溶液が供給される。このアルカリ溶液は、中和後に排液としてＮａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４といった溶解塩を含む水溶液となる。この中和後排液を脱硫排水に合流させることにより、溶解塩濃度を上昇させることができる。このように中和後排液を加えた脱硫排水を脱硫装置の上流側に噴霧させることにより、ＳＯ３の除去効率がさらに向上する。
また、湿式電気集塵装置に供給される中和液を利用するので、新たな新薬を投入する必要がなくランニングコストが嵩むことがない。
なお、本発明において、湿式電気集塵装置には、誘電式ガス清浄装置も含まれるものとする。
【００１３】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記噴霧手段の上流側には、乾式電気集塵装置が設けられ、前記脱硫装置からの脱硫排水のうち、前記噴霧手段に導かれる脱硫排水を除く残部の脱硫排水が、前記乾式電気集塵装置の上流側に噴霧されることを特徴とする。
【００１４】
噴霧手段に導かれる脱硫排水を除く残部の脱硫排水が乾式電気集塵装置の上流側に噴霧される。乾式電気集塵装置の上流側に噴霧された脱硫排水は、煙道を流れる燃焼排ガスの顕熱によって水分が蒸発させられて乾燥固形分が残り、この乾燥固形分は、乾式電気集塵装置によって除去される。したがって、脱硫装置からの脱硫排水を別途処理する必要が無くなり、脱硫排水の無排水化が実現される。
【００１５】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記脱硫装置の上流側の燃焼排ガスから熱を回収する熱交換器を備えていることを特徴とする。
【００１６】
熱交換器によって燃焼排ガスの熱を回収することにより、有効に熱を利用することができる。例えば、熱交換器によって回収した熱をボイラ給水に与えることができる。
【００１７】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記熱交換器によって回収された熱が、大気に放出する前の燃焼排ガスに与えられることを特徴とする。
【００１８】
熱交換器によって大気へと排出される前の燃焼排ガスの温度を上昇させることにより、白煙の発生を防止することができる。
【００１９】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記脱硫装置からの脱硫排水の固形分を分離する沈殿槽を備え、該沈殿槽によって分離された分離液を前記噴霧手段に供給することを特徴とする。
【００２０】
石灰石膏法による脱硫装置なので、脱硫排水中には固形分である石膏（ＣａＳＯ４）が含まれる。この固形分を沈殿槽によって分離し、固形分が取り除かれた分離液を得る。そして、この分離液を噴霧することとしたので、噴霧手段の供給口が固形分によって閉そくするリスクを低減することができる。
【００２１】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記沈殿槽からの分離液を膜分離する膜分離装置を備えることを特徴とする。
【００２２】
分離液を膜分離装置に供給することにより、固形分を高度に除去することが可能となり、噴霧手段の供給口が閉そくするリスクをより一層低減することができる。
【００２３】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記噴霧手段に供給される脱硫排水の溶解塩濃度を計測する塩濃度計測手段を備えていることを特徴とする。
【００２４】
噴霧手段に供給される脱硫排水の溶解塩濃度を計測し、例えば排水量を増減させることにより、適正な塩濃度で溶解塩を噴霧することができる。
塩濃度計測手段としては、比重計や電気伝導度計を用いることができる。
【００２５】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記噴霧手段に供給される脱硫排水の流路には、溶解塩濃度調整手段が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
溶解塩濃度調整手段を設けることにより、運転開始時など、所望の溶解塩濃度が得られない場合であっても、噴霧される脱硫排水を所望の溶解塩濃度となるように調整することができる。
溶解塩濃度調整手段としては、ＮａＯＨやＭｇ（ＯＨ）２といった溶解塩を生成する原料となる溶解塩生成物質や、Ｎａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４といった溶解塩を供給する手段が挙げられる。
【００２７】
また、本発明の排ガス処理装置は、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３および煤塵を除去する排ガス処理装置であって、煤塵を除去する乾式電気集塵装置と、該乾式電気集塵装置によって捕集された煤塵に対してアルカリ溶液を供給することによって煤塵を溶解する煤塵溶解部と、該煤塵溶解部からの排液を前記乾式電気集塵装置の上流側に噴霧する噴霧手段とを備えていることを特徴とする。
【００２８】
乾式電気集塵装置によって、煤塵が除去される。また、噴霧手段から噴霧される灰溶解液煤塵溶解液（煤塵熔解部からの排液）によってＳＯ３が除去される。煤塵溶解液によってＳＯ３が除去される理由は以下の通りである。
煤塵溶解部には中和のためのアルカリ溶液を供給するので、煤塵溶解部からの煤塵溶解液中には、ＮａＯＨやＭｇ（ＯＨ）２といったアルカリ溶液を由来とする溶解塩が溶解成分として含まれている。この溶解塩を含む水溶液は、噴霧されることにより、微細化された液滴となり、この微細化された液滴の溶解塩周りの水分が、燃焼排ガスにより蒸発させられる。このように、微細化した液滴の水分を蒸発させて、乾燥させた溶解塩粒子を形成するので、微細化された溶解塩粒子を得ることができる。そして、微細化された乾燥した溶解塩粒子にＳＯ３が接触することにより、汚染物質は吸着・固定化され、ガス中から除去される。つまり、溶解塩を含む水溶液を噴霧することにより、小さく、且つ、多数の乾燥溶解塩粒子を形成することができるので、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３を吸着するために必要な表面積が確保され、汚染物質の吸着・固定化が促進されることとなる。
また、乾式電気集塵装置の上流側に排液を噴霧することとしたので、排液中の溶解塩は燃焼排ガスの顕熱によって乾燥させられて固体溶解塩となり、ＳＯ３を吸着した後に乾式電気集塵装置によって捕捉されることになる。乾燥電気集塵装置によって捕捉された固体溶解塩は、煤塵と共に灰処理設備を経て排出されるが、一部を煤塵溶解部へと導き、アルカリ溶液を供給することにより、再度、溶解塩を含む水溶液となり、その後、再び乾式電気集塵装置の上流側に噴霧されることになる。このように、溶解塩を循環させることとしたので、排液中の溶解塩濃度を上昇させることができる。また、溶解塩を循環させることにより、ＳＯ３除去のために多くのアルカリ溶液を投入する必要が無く、薬品使用量を減じることができる。
なお、噴霧された排液の液滴が飛散している間に水分が蒸発する必要があるので、噴霧手段の出口温度は、水の蒸発温度以上とされた環境が好ましい。また、溶解塩と反応するＳＯ3露点温度以上とすることが望ましい。露点以下の温度になった場合には、ＳＯ３ガスはＳＯ３ミストとなり、乾燥した溶解塩の微細粒子への吸着が起こりにくくなり、除去能力が低下するからである。従って、噴霧手段の出口温度は、１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上とされる。
また、噴霧手段としては、噴霧する液滴を微細化できる点で、二流体ノズルが好ましい。噴霧する排液の液滴としては、噴霧された水溶液の液滴が飛散している間に水分が蒸発する直径とされていることが好ましく、例えば、10μｍ〜100μｍ、より好ましくは20〜50μｍ程度の直径とすることが好ましい。
また、中和液として供給するアルカリ溶液の濃度を調整することにより、任意の溶解塩濃度を得ることができる。
【００２９】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記乾式電気集塵装置の下流側には、石灰石膏法による脱硫装置が設けられ、該脱硫装置からの脱硫排水が、前記煤塵溶解部に導かれることを特徴とする。
【００３０】
脱硫排水を煤塵溶解部に導くことにより、煤塵溶解に脱硫排水を用いることができる。
さらに、脱硫排水の全てを煤塵溶解に用いることとすれば、脱硫排水の無排水化を実現することができる。
また、脱硫排水には溶解塩が含まれているので、燃焼排ガスに噴霧する排液の溶解塩濃度を上昇させることができる。
【００３１】
さらに、本発明の排ガス処理装置では、前記脱硫装置からの脱硫排水から石膏を分離する石膏分離機を備え、該石膏分離機に対して、前記煤塵溶解部から排出される排液が供給されることを特徴とする。
【００３２】
石膏分離機に煤塵溶解液を供給することとした。石膏分離機では、固形分が分離されることにより、煤塵溶解液中の不溶分が混合された石膏が形成されることになる。排出煤塵が混合された石膏の形で再利用ないし廃棄されるので、煤塵処理装置を別途設ける必要がなく設備の簡素化が可能となる。
【００３３】
また、本発明の排ガス処理方法は、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ２およびＳＯ３を除去する排ガス処理方法であって、石灰石膏法による脱硫装置からの脱硫排水を該脱硫装置の上流側に噴霧することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の排ガス処理方法は、煤塵を除去する乾式電気集塵装置によって捕集された煤塵に対してアルカリ溶液を供給することによって煤塵を溶解し、煤塵を溶解した後の排液を前記乾式電気集塵装置の上流側に噴霧することを特徴とする。
より具体的には、煤塵を除去する乾式電気集塵装置によって捕集された煤塵の一部に対して、アルカリ溶液を供給する。アルカリ溶液は、液ｐHを中性化するだけでなく、塩濃度の調整をも可能にする。
【発明の効果】
【００３５】
石灰石膏法による脱硫装置の脱硫排水中のＭｇを原料とする溶解塩を燃焼排ガスに噴霧してＳＯ３を除去することとしたので、溶解塩を製造する装置を別途設けることなく安価で簡便に排ガス処理装置を構成することができる。
また、燃焼排ガスに噴霧される溶解塩は、脱硫排水と共に循環するので、新たに薬液を供給する必要が無く、ランニングコストを大幅に低減させることができる。
また、アルカリ溶液を原料とする溶解塩を含む煤塵溶解部からの排液を乾式電気集塵装置の上流側に噴霧してＳＯ３を除去することとしたので、溶解塩を製造する装置を別途設けることなく安価で簡便に排ガス処理装置を構成することができる。
また、溶解塩を電気集塵装置によって捕集することにより、溶解塩を循環して使用することとしたので、ＳＯ３除去のために多くのアルカリ溶液を投入する必要が無く、ランニングコストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１には、本実施形態にかかる排ガス処理装置が示されている。
排ガス処理装置は、燃焼炉を備えたボイラ３の下流側の煙道に設置され、脱硝装置７と、エアヒータ９と、乾式電気集塵装置（Ｄ−ＥＰ）１１と、石灰石膏法による脱硫装置１３と、湿式電気集塵装置（Ｗ−ＥＰ）１５とを備えている。
【００３７】
ボイラ３は、例えば、硫黄分を０．５ｗｔ％以上含有する重油を燃焼させる重油炊きボイラとされている。
脱硝装置７は、ボイラ３からの燃焼排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するものである。
エアヒータ９は、ボイラ３に供給される燃焼用空気と燃焼排ガスとを熱交換させるものである。これにより、燃焼用空気は燃焼排ガスの顕熱によって加熱され、ボイラ３へと供給される。
乾式電気集塵装置１１は、燃焼排ガス中の煤塵を電気的に捕集するものである。乾式電気集塵装置１１にて集塵された煤塵は、灰処理装置（煤塵処理装置）１７によって処理される。
【００３８】
脱硫装置１３は、石灰石膏法により燃焼排ガス中のＳＯ２を主として除去するものである。脱硫装置１３の脱硫排水は、石膏分離機２９に導かれ、石膏１６が分離される。石膏分離機２９から流出した脱硫排水は、溶解塩１９を含む脱硫排水として脱硫装置１３の上流側に噴霧される。具体的には、乾式電気集塵装置１１と脱硫装置１３との間の煙道であって、脱硫装置１３の直近とされた位置に設けられた噴霧手段である二流体ノズル（図２の符号３５参照）によって脱硫排水の一部が噴霧される。二流体ノズルは、加圧空気によって液体を微粒化するものであり、噴霧される脱硫排水は、10μｍ〜100μｍ、より好ましくは20〜50μｍ、さらに好ましくは25〜35μｍの直径とされる。
なお、噴霧された脱硫排水の液滴が飛散している間に水分が蒸発する必要があるので、水の蒸発温度以上とされた環境が好ましい。また、溶解塩と反応するＳＯ3露点温度以上とすることが望ましい。露点以下の温度になった場合には、ＳＯ３ガスはＳＯ３ミストとなり、乾燥した溶解塩の微細粒子への吸着が起こりにくくなり、除去能力が低下するからである。従って、二流体ノズルの出口温度は、１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上とされる。
脱硫装置１３の上流側に噴霧されない残部の脱硫排水は、排水処理装置２０によって処理された後、外部へと排出される。
【００３９】
湿式電気集塵装置１５は、煤塵およびＳＯ３を除去する。湿式電気集塵装置１５には、後述するように中和のためのＮａＯＨ水溶液が供給されるようになっており、中和後の排液は脱硫装置１３の脱硫排水へと合流されるようになっている。
なお、湿式電気集塵装置１５として、噴霧した水等の誘電体粒子を誘電分極させ、各誘電体粒子間に作用するクーロン力によって、予め帯電させた煤塵やＳＯ３を捕集する誘電式ガス清浄装置を用いても良い。
【００４０】
図２には、図１に示した乾式電気集塵装置１１よりも下流側の構成が示されている。すなわち、同図には、脱硫装置１３および湿式電気集塵装置１５が示されている。
脱硫装置１３は、ＣａＣＯ３を含んだ吸収剤を噴霧する吸収剤噴霧スプレー２１と、吸収剤噴霧スプレー２１の下方に配置された反応層２２と、反応層２２の下方に設けられた貯留部２４とを備えている。
反応層２２としては、液柱塔、スプレー塔、樹脂製の充填層を用いることができる。
吸収剤噴霧スプレー２１と貯留部２４との間には吸収剤供給ポンプ２６が設けられており、この吸収剤供給ポンプ２６によって貯留部２４内の吸収剤が吸収剤噴霧スプレー２１に汲み上げられ、循環される。
貯留部２４には、石灰石供給手段２５から石灰石が供給されるようになっており、これにより、ＣａＣＯ３を含む吸収剤スラリが製造される。ここで、石灰石には、０．５〜２ｗｔ％程度のＭｇが含有されているので、脱硫装置内で石灰石が溶解することにより、Ｍｇも溶解し、ガス中のSO2と反応することにより、Ｍｇの溶解塩が製造される。生成されたＭｇＳＯ４を含む脱硫排水は、石膏とともに、排出ポンプ２７を介して石膏分離機２９へと導かれる。
なお、脱硫排水の一部には、ＣａＳＯ４も溶解している（ＣaＳＯ４の溶解度は2000mg/l）。
【００４１】
石膏分離機２９では、固形分である石膏と液体とが分離される。ここで分離された石膏は、外部へと排出されて再利用される。石膏分離機２９で分離された液体は、脱硫排水として沈殿槽３１へと導かれる。沈殿槽３１では、石膏分離機２９にて分離されなかった微粒固形分をさらに分離するものである。沈殿槽３１にて、比重の大きい微粒固形分が下方に沈降する。下方に沈降した微粒固形分を含む沈降液は、下方から取り出され、貯留部２４へと返送される。
沈殿槽３１にて分離された脱硫排水の上澄み液が、溶解塩噴霧ポンプ３３によって取り出され、二流体ノズル３５へと導かれる。この際に、余分な脱硫排水は分岐され、排水処理装置３７によって処理された後、外部へと廃棄される。
二流体ノズル３５からは、略鉛直方向に延在する煙道の溶解塩噴霧領域３６に脱硫排水（溶解塩）が噴霧される。
【００４２】
沈殿槽３１の副室３１ａには、塩濃度センサ（塩濃度計測手段）５０が設けられ、二流体ノズル３５に供給される脱硫排水の溶解塩濃度が計測されるようになっている。塩濃度センサ５０としては、例えば、比重計や電気伝導度計を用いることができる。
また、沈殿槽３１の副室３１ａには、溶解塩供給部（溶解塩濃度調整手段）５２が設けられている。溶解塩供給部５２からは、ＮａＯＨやＭｇ（ＯＨ）２といった溶解塩を生成する原料となる溶解塩生成物質や、Ｎａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４といった溶解塩が供給されるようになっている。
【００４３】
湿式電気集塵装置１５の近傍には、洗浄水タンク４０が設けられており、この洗浄水タンク４０には湿式電気集塵装置１５内でＳＯ２及びＳＯ３が吸収・除去されることに伴うpH低下を防止するためにアルカリ水供給部４２からＮａＯＨが供給されるようになっている。洗浄水タンク４０内に貯留されたＮａＯＨを含む洗浄水は、洗浄水供給ポンプ４４によって、湿式電気集塵装置１５内へと導かれる。この洗浄水を湿式電気集塵装置１５内に供給して中和することにより、装置内部品の腐食を防止する。湿式電気集塵装置１５内では、洗浄水中のＮａＯＨが燃焼排ガス中のＳＯ2及びＳＯ３と反応することにより、溶解塩（Ｎａ２ＳＯ４）が生成される。このように湿式電気集塵装置１５内を通過した中和後の洗浄水は、洗浄タンク４０へと排出される。したがって、洗浄水タンク４０へと排出される排液には、溶解塩であるＮａ２ＳＯ４が存在することになる。洗浄水タンク４０内に貯留された排液は、再び洗浄水供給ポンプ４４によって湿式電気集塵装置１５へと導かれるが、その一部が脱硫装置１３の貯留部２４へと供給される。このように、湿式電気集塵装置１５からの排液の一部を脱硫装置１３の脱硫排水に合流させることにより、湿式電気集塵装置１５からの排液中に存在する溶解塩であるＮａ２ＳＯ４が脱硫排水に付加されることになる。これにより、脱硫排水中の溶解塩濃度が上昇されることになる。
【００４４】
上記構成の排ガス処理装置は、以下のように運用される。まず、定常運転時の動作を説明し、次に初期運転時の動作を説明する。
＜定常運転時＞
硫黄分を多く含む重油がボイラ３において燃焼されると、ＳＯ２が含まれた燃焼排ガスが下流の煙道へと排出される。ＳＯ２は、ボイラ３や脱硝装置７の高温部で一部（数％）が酸化され、ＳＯ３へと転化する。
【００４５】
脱硝装置７を通過した燃焼排ガスは、エアヒータ９を通り、燃焼用空気に顕熱の一部分を与える。この際に、燃焼排ガスの温度は、１６０〜２００℃程度まで低下する。
エアヒータ９を通過した燃焼排ガスは、乾式電気集塵装置１１へと導かれ、燃焼排ガス中の煤塵が除去される。除去された煤塵は、灰処理装置１７によって処理された後に、外部へと廃棄される。
【００４６】
乾式電気集塵装置１１を通過した燃焼排ガスは、脱硫装置１３に流入する前の煙道を通過する際の溶解塩噴霧領域３６（図２参照）で、二流体ノズル３５から脱硫排水（溶解塩）が噴霧される。ＳＯ３は、二流体ノズル３５によって微粒化された脱硫排水によって大部分が除去される。ここで、ＳＯ３は、溶解塩であるＭｇＳＯ４水溶液及びＮａ２ＳＯ４水溶液を含む脱硫排水を噴霧することにより、微細化された乾燥した溶解塩粒子に吸着・固定化されることにより、ガス中から除去される。脱硫排水中のＭｇＳＯ４は脱硫装置１３に供給される石灰石が原料とされ、脱硫排水中のＮａ２ＳＯ４は、湿式電気集塵装置１５に供給される洗浄水に添加されるＮａＯＨが原料とされている。
【００４７】
一例として、溶解塩粒子により、ＳＯ３が除去される過程での化学反応式を以下に示す。この化学反応式は溶解塩噴霧量により異なるため、実際のＳＯ３除去のメカニズムはこの反応式に限られるものではない。
燃焼ガス中に噴霧されて乾燥した溶解塩粒子（ＭｇＳＯ４及びＮａ２ＳＯ４）は、ＳＯ３との間で下式が進行し、（Ｍｇ）１／２ＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）及びＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）が生成する。
ＭｇＳＯ４（溶解）＋ＳＯ３＋３Ｈ２Ｏ→２（Ｍｇ）１／２ＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）
Ｎａ２ＳＯ４（溶解）＋ＳＯ３＋３Ｈ２Ｏ→２ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）
【００４８】
二流体ノズル３５から供給された溶解塩によって大部分のＳＯ３が除去された燃焼排ガスは、脱硫装置１３へと導かれる。
脱硫装置１３では、吸収剤噴霧スプレー２１によって噴霧される吸収剤によってＳＯ２が除去される。また、二流体ノズル３５から噴霧することによってＳＯ３を吸着した固体溶解塩（（Ｍｇ）１／２ＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ及びＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ）もまた、吸収剤とともに貯留部２４へと導かれる。貯留部２４では、固体溶解塩は、以下の反応により、再生される。
２（Ｍｇ）１／２ＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）＋ＣａＣＯ３
→ＭｇＳＯ４（溶解）＋ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
２ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）＋ＣａＣＯ３
→Ｎａ２ＳＯ４（溶解）＋ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
再度溶解した溶解塩（ＭｇＳＯ４及びＮａ２ＳＯ４）は、再び二流体ノズル３５へと導かれ、ＳＯ３除去のために使用される。
このように、脱硫排水中の溶解塩は、順に、貯留部２４、石膏分離機２９、沈殿槽３１、二流体ノズル３５、貯留部２４といったように循環するようになっているので、脱硫排水中の溶解塩は保存されることになり、余計なランニングコストが不要となる。また、石灰石供給手段２５から供給される石灰石や、排水処理設備３７へ排出される排水流量を調整することにより、溶解塩濃度を高くすることができる。
【００４９】
なお、二流体ノズル３５から供給される脱硫排水（溶解塩）には、各種条件に応じて、ＳＯ３を吸着するのに好適な濃度が存在する。そこで、塩濃度センサ５０にて溶解塩濃度をモニタしながら、二流体ノズル３５から供給される脱硫排水の溶解塩濃度を制御する。具体的には、排水処理装置３７へ流して廃棄する脱硫排水の流量を調整することにより行う。例えば、溶解塩濃度が低い場合には、排水処理装置３７へ流す流量を少なくすることにより、溶解塩濃度を上げるようにする。また、溶解塩濃度が高い場合には、排水処理装置３７へ流す流量を大きくして、循環する脱硫排水中の塩を廃棄することによって溶解塩濃度を下げるようにする。
なお、脱硫排水中の溶解塩濃度は、30000mg/l〜100000mg/lとなるように制御することが好ましい。
【００５０】
脱硫装置１３においてＳＯ２が除去された燃焼排ガスは、湿式電気集塵装置１５へと導かれ、ここで残りの煤塵およびＳＯ３等が除去された後、図示しない煙突から外部へと放出される。
【００５１】
＜初期運転時＞
初期運転時には、上述のような溶解塩の循環が十分でないので、所望の溶解塩濃度が得られていない場合がある。このような場合には、溶解塩供給部５２から溶解塩生成物質や溶解塩を供給することにより、所望の溶解塩濃度を早期から確保することとする。ただし、溶解塩濃度が一旦高められると、上述のように溶解塩が循環することにより溶解塩が保存されるので、それ以上に溶解塩生成物質や溶解塩を供給する必要はない。
【００５２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
石灰石膏法による脱硫装置１３の脱硫排水中のＭｇを原料とする溶解塩を燃焼排ガスに噴霧してＳＯ３を除去することとしたので、溶解塩を製造する装置を別途設けることなく簡便に排ガス処理装置を構成することができる。
また、燃焼排ガスに噴霧される溶解塩は、ＳＯ３除去に使用された後、脱硫装置内で再度溶解し、溶解塩を形成するため、新たに薬液を供給する必要が無く、ランニングコストを大幅に低減させることができる。
また、湿式電気集塵装置１５からの排液を脱硫排水に合流させることにより、排液中に存在するＮａを原料とする溶解塩をＳＯ３除去のために用いることができる。これにより、容易に溶解塩濃度を上昇させることができ、所望の溶解塩濃度を達成することができる。さらに、湿式電気集塵装置１５からの排液中に存在するＮａは、中和のために使用するＮａＯＨを原料とするものであるから、新たな薬液を供給することにはならず、ランニングコストの増大を招くことはない。
【００５３】
また、脱硫排水中の固形分である石膏（ＣａＳＯ４）を沈殿槽３１によって分離し、固形分が取り除かれた分離液を噴霧することとしたので、二流体ノズル３５の供給口が固形分によって閉そくするリスクを低減することができる。
なお、図３に示すように、沈殿槽３１の下流側に膜分離装置５４を設け、さらに脱硫排水中の固形分を除去するようにしても良い。なお、図中の符号５６は、膜分離装置５４の下流側に設けられ、膜分離後の脱硫排水（溶解塩）を貯留するタンク、符号３３ａは沈殿槽３１内の上澄み液を膜分離装置に供給するためのポンプ、符号３３ｂは、タンク５６内に貯留された脱硫排水を二流体ノズル３５に供給するためのポンプである。
このように膜分離装置５４によって脱硫排水から固形分がさらに除去されるので、二流体ノズル３５の供給口が固形分によって閉そくするリスクをさらに低減することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、脱硫排水を無排水化した点が異なり、その他の構成は同様である。したがって、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図４に示すように、脱硫装置１３からの脱硫排水のうち、二流体ノズル３５（図２参照）に導かれる脱硫排水を除く残部の脱硫排水が、流路６０を通り、乾式電気集塵装置１１の上流側に噴霧されるようになっている。乾式電気集塵装置１１の上流側に噴霧された脱硫排水は、煙道を流れる燃焼排ガスの顕熱によって水分が蒸発させられて乾燥固形分が残り、この乾燥固形分は、乾式電気集塵装置１１によって除去される。したがって、脱硫装置１３からの脱硫排水を排水処理装置２０（図１参照）によって行う必要が無くなり、脱硫排水の無排水化を実現することができる。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、燃焼排ガスの熱交換のための熱交換器が追加されている点で異なり、その他の構成は同様である。したがって、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。なお、本実施形態は、第２実施形態にも適用できるものである。
【００５７】
図５に示されているように、乾式電気集塵装置１１と脱硫装置１３との間の燃焼排ガスと、湿式電気集塵装置１５の下流側であって大気に放出する前の燃焼排ガスとを熱交換させる熱交換器（ガスガスヒータ（ＧＧＨ））６２が設けられている。なお、同図では、２カ所に熱交換器６２が示されているが、これらの間で熱交換することを示しているのであり、別個の熱交換器が設置されているわけではない。このように、熱交換器６２によって大気へと排出される前の燃焼排ガスの温度を上昇させることにより、白煙の発生を防止することができる。
なお、大気に放出する前の燃焼排ガスと熱交換をさせる必要が無い場合、脱硫装置１３の上流側の燃焼排ガスから熱交換器によって熱を取り出し、取り出した熱を例えばボイラ給水に与えることにより有効利用しても良い。
【００５８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態のように脱硫排水によってＳＯ３の除去を行うものではない点で異なる。ただし、ボイラ３、脱硝装置７、エアヒータ９、乾式電気集塵装置１１、脱硫装置１３、湿式電気集塵装置１５、灰処理装置１７については同様であるので、これらの説明は省略する。
【００５９】
乾式電気集塵装置１１によって捕集された煤塵の一部が灰溶解部（煤塵溶解部）７０へと導かれるようになっている。灰溶解部７０には、灰を中和するためのアルカリ水溶液供給部７２からアルカリ水溶液が供給されるようになっている。アルカリ水溶液としては、ＮａＯＨ水溶液やＭｇ（ＯＨ）２等が用いられる。灰溶解部７０にて灰を溶解中和した後の排液は、溶解塩７４として、乾式電気集塵装置１１の上流側、すなわちエアヒータ９と乾式電気集塵装置１１との間の煙道内の燃焼排ガスに向けて噴霧される。溶解塩７４の噴霧の際に二流体ノズル３５(図２参照)を用いる点は第１実施形態と同様である。
【００６０】
燃焼排ガス中のＳＯ３を除去する反応は、排液中の溶解塩がＮａやＭｇを原料とする溶解塩なので、第１実施形態と同様である。すなわち、溶解塩を含む排液が噴霧されることにより、微細化された液滴となり、この微細化された液滴の溶解塩周りの水分が、燃焼排ガスにより蒸発させられる。このように、微細化した液滴の水分を蒸発させて、乾燥させた溶解塩粒子を形成するので、微細化された溶解塩粒子を得ることができる。そして、微細化された乾燥した溶解塩粒子にＳＯ３が接触することにより、汚染物質は吸着・固定化され、ガス中から除去される。つまり、溶解塩を含む水溶液を噴霧することにより、小さく、且つ、多数の乾燥溶解塩粒子を形成することができるので、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３を吸着するために必要な表面積が確保され、汚染物質の吸着・固定化が促進されることとなる。
【００６１】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
乾式電気集塵装置１１の上流側に排液を噴霧することとしたので、排液中の溶解塩は燃焼排ガスの顕熱によって乾燥させられて固体溶解塩となり、ＳＯ３を吸着した後に乾式電気集塵装置１１によって捕捉されることになる。乾燥電気集塵装置１１によって捕捉された固体溶解塩は、煤塵と共に灰溶解部７０へと導かれて処理された後、再び噴霧されることになる。このように、溶解塩を循環させることとしたので、排液中の溶解塩濃度を上昇させることができ、ＳＯ３除去のために好適な溶解塩濃度を得ることができる。
また、排液を循環させることにより、ＳＯ３除去のために多くのアルカリ溶液を投入する必要が無く、薬品使用量を減じることができる。
また、アルカリ水溶液供給部７２から供給するアルカリ水溶液の濃度を調整することにより、燃焼排ガスに噴霧する排液の溶解塩濃度を簡便に調整することができる。
なお、本実施形態では、石灰石膏法による脱硫装置を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、苛性ソーダ法や水マグ法による脱硫装置としても良い。
【００６２】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態は、第４実施形態に対して、脱硫装置１３の脱硫排水を灰溶解部７０に投入する点で異なる。ただし、その他の構成については異なるところがないので、同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６３】
図７に示されているように、脱硫装置１３の脱硫排水は、流路７５を介して、その全てが灰溶解部７０に供給されるようになっている。これにより、灰溶解に脱硫排水を利用することができるとともに、脱硫排水の無排水化を実現することができる。
また、脱硫排水には溶解塩が含まれているので、燃焼排ガスに噴霧する排液の溶解塩濃度を上昇させることができる。
【００６４】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態は、第５実施形態に対して、灰処理装置１７が省略されている点で異なる。ただし、その他の構成については異なるところがないので、同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図８に示すように、本実施形態では、灰処理装置１７（図７参照）を備えていない。乾式電気集塵装置１１にて捕集された煤塵は、灰溶解部７０から、流路７７を介して、脱硫装置１３からの石膏スラリとともに石膏分離機２９に供給されるようになっている。これにより、煤塵は、脱硫排水中の石膏とともに処理されることになる（符号１８参照）。
このように、煤塵が混合された石膏の形で再利用ないし廃棄されるので、灰処理装置を別途設ける必要がなく設備の簡素化が可能となる。
【００６６】
なお、上述した各実施形態では、ボイラの一例として重油炊きボイラを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば石炭炊きボイラといった硫黄分を比較的多く含む燃料を使用するボイラに広く用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる排ガス処理装置を示した概略図である。
【図２】図１の脱硫装置および湿式電気集塵装置の周辺を示した概略図である。
【図３】図２の沈殿槽の下流側に膜分離装置を加えた構成を示した概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる排ガス処理装置を示した概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる排ガス処理装置を示した概略図である。
【図６】本発明の第４実施形態にかかる排ガス処理装置を示した概略図である。
【図７】本発明の第５実施形態にかかる排ガス処理装置を示した概略図である。
【図８】本発明の第６実施形態にかかる排ガス処理装置を示した概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１  乾式電気集塵装置
１３  脱硫装置
１５  湿式電気集塵装置
３１  沈殿槽
３５  二流体ノズル（噴霧手段）
５４  膜分離装置
【図１】
0005384799.tif 000002
【図２】
0005384799.tif 000003
【図３】
0005384799.tif 000004
【図４】
0005384799.tif 000005
【図５】
0005384799.tif 000006
【図６】
0005384799.tif 000007
【図７】
0005384799.tif 000008
【図８】
0005384799.tif 000009