(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭燃焼排ガスを脱硝処理する脱硝装置と、
脱硝された排ガスと燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器と、
この空気予熱器からの排ガスを集じん処理するパルス荷電付加式の電気集じん機と、
脱じんされた排ガスの熱を回収する媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器と、
この熱回収器からの排ガスを脱硫処理する湿式石灰石膏法脱硫装置と、
脱硫された排ガスを再加熱する前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器と、
再加熱された排ガスを大気に排出する煙突とからなり、
前記媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器は、テフロン（登録商標）製チューブを備え、
前記ガス・ガスヒータの熱回収器内をガス流れに対して複数区画に分割し、各区画に洗浄水供給管を接続し、
前記ガス・ガスヒータの熱回収器の各区画と脱硫装置とを、使用済洗浄水管を介して接続したことを特徴とする排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、石炭焚燃焼装置からの排ガスを効率よく経済的に処理する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭を燃料とする火力発電所の環境規制値が年々厳しくなってきているが、なかでも、ばいじん排出濃度が重油火力並の低濃度の達成が要求されている。
従来、石炭焚排ガスの処理方法として、図５に示すように、石炭焚燃焼装置、例えば石炭焚ボイラ１０からの排ガスを脱硝装置１２に導入して脱硝処理した後、空気予熱器（ＧＡＨ）１４に導入し、ついで乾式電気集じん機１６（以下、ＤＥＰということもある。）に導入して集じんした後、集じんされた排ガスを媒体循環式のガス・ガスヒータ（ＧＧＨ）１８の熱回収器２０に導入して冷却した後、脱じん塔２２に導入し水をスプレーして脱じんし、ついで、脱硫装置２４に導入して脱硫した後、媒体循環式のガス・ガスヒータ（ＧＧＨ）１８の再加熱器２６に導入し再加熱して煙突２８へ導く方法が知られている。なお、媒体循環式のガス・ガスヒータの代わりにヒートパイプが用いられることも知られている。
【０００３】
図５に示す方式において、ばいじん濃度を低下させるには、電気集じん機（ＤＥＰ）１６の性能を上げる方法が最も簡単であるが、この方法では次の欠点がある。
（１）単なる性能向上では、炭種によってはＤＥＰの集じん面積は過大になり（一般的な炭種の場合の１．５〜２倍）、経済性に劣るばかりでなく、大きな敷地面積を必要とする。
（２）ＤＥＰ１６の後流に通常設置されている媒体循環式ガス・ガスヒータ１８の熱回収器２０において、排ガス中のばいじん濃度が下がることにより酸の中和能力が低下し、酸露点以下の部分で腐食が発生する。
【０００４】
図５に示す方式では、このような問題点があるため、ＤＥＰの出口濃度を下げずに図６に示すように、脱硫装置２４の出口に湿式電気集じん機３０（以下、ＷＥＰという。）を設置し、ばいじんの低濃度化を図る方式が実用化されている。
図６の方式は、安定して排ガス中のばいじん濃度を低く押さえる運転が可能であるが、経済性に劣る欠点がある。
図６の方式に変わるものとして、図７に示すように、ガス・ガスヒータ１８の熱回収器２０をＤＥＰ１６の前流に設置する方式が提案されている（特開平３−７０９０７号公報参照）。
図７の方式は、つぎのような優れた点を有している。
（１）ＤＥＰ１６の出口の排ガス温度が８０〜１１０℃と低く、ばいじんの電気抵抗値も低くなるので、ＤＥＰ１６での集じん性能が向上する。
（２）ＤＥＰ１６の出口のばいじん濃度が低くなっても、ガス・ガスヒータの熱回収器２０はＤＥＰの上流にあるので、酸がばいじんにより中和されて腐食の懸念はない。
（３）ＤＥＰ１６の集じん性能が上がり、ＤＥＰ出口のばいじん濃度が下がるので、脱硫装置２４へのばいじんの混入量が少なくなり、除じん塔がなくても副生石膏品質は所定の品質が確保できる。
（４）また、ＷＥＰを設置しなくとも、ばいじんを低濃度（例えば、５mg/m3N以下）とすることができる。
【０００５】
しかし、図７に示す方式は、つぎのような欠点を有している。
（ａ）ＤＥＰ１６の腐食、ばいじん付着対策が必要
排ガス温度が低くなると、一般的には捕集ばいじんの流動性は悪化する。従って、電気集じん機１６内の集じん極や、放電極、ホッパー等にばいじんが付着又は固着するので、その対策が必要となる（保温強化、エアーレーション、放電極等の構造の変更等が必要）。
（ｂ）ボイラ誘引ファン（ＩＤＦ）の腐食対策が必要
ＩＤＦはインペラーの磨耗防止の観点から、ＤＥＰの後流に設置されるが、本方式でのＤＥＰ以降では、温度が低くばいじん濃度も低いため、ＤＥＰを通過したＳＯ3又は硫酸ヒュームのＩＤＦへの飛来による腐食が懸念され、一部耐食性材料の使用等による対処が必要であり、コスト高になる。
（ｃ）ガス・ガスヒータの熱回収器２０の長期安定運転対策が必要
ばいじん濃度がこれ迄に比べて２桁程高くなるので（１０g〜２０g/m3N)、ばいじんによる熱回収器２０の閉塞防止対策に十分なる配慮が必要である。
一般には、閉塞防止対策として鋼球散布方式が採用されるが、高濃度のばいじんになると、熱回収器２０の伝熱管表面に多くのばいじんが付着するため、鋼球の落下による衝撃力が緩和され除去効果が低減する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
火力発電所の環境対策設備は、発電出力が大きくなるほど２系列で構成されることが多い。これは製造限界に起因することもあるが、トラブル時に片系列運転が可能なように配慮していることにもよるものである。
図７に示す方式を２系列で構成する場合は、図８に示すようになる。３２は誘引ファン、３４はブースタファンである。図８に示す方式では、次の問題点がある。
（ａ）脱硫装置片系運転
環境対策設備の中でトラブルによる片系運転を行う可能性の高いのは、カルシウムに起因するスケーリングにより圧力損失増加の懸念のある脱硫装置２４である。図８の方式により脱硫片系列運転を行う場合、ガス・ガスヒータの熱回収器２０側は２系列運転、再加熱器２６側は１系列運転とならざるを得ず（１）停止系列の熱回収器になんらかの対応策が必要、（２）運転側の再加熱後の排ガス温度が低い（熱交換量が約半分）等の問題がある。
（ｂ）全系片系列運転
脱硫片系運転では上記の問題があるので、脱硝を含めた全系を片系列運転とすることも考えられるが、この場合には次の問題がある。すなわち、処理する排ガス量は計画量なるも、負荷は低負荷のため温度が低くなる。これは触媒を使用する脱硝では、脱硝性能が低下することとなり、このような運転を最初から計画する場合は、触媒量を予め多くしておく必要がある。
【０００７】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、上記の問題点をすべて解消し、かつ経済的にも優れた排煙処理方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の排煙処理方法は、石炭燃焼排ガスを脱硝処理した後、空気予熱器に導入して熱回収し、ついで、熱回収後の冷却された排ガスをパルス荷電式の電気集じん機に導入して集じんした後、媒体循環式のガス・ガスヒータの、テフロン（登録商標）製チューブを用いた熱回収器に導入して冷却し、ついで、冷却された排ガスを湿式石灰石膏法により脱硫処理した後、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器に導入し再加熱して煙突へ導くように構成したものである。
【０００９】
本発明の排煙処理装置は、石炭燃焼排ガスを脱硝処理する脱硝装置と、脱硝された排ガスと燃焼用空気とを熱交換する空気予熱器と、この空気予熱器からの排ガスを集じん処理するパルス荷電付加式の電気集じん機と、脱じんされた排ガスの熱を回収する媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器と、この熱回収器からの排ガスを脱硫処理する湿式石灰石膏法脱硫装置と、脱硫された排ガスを再加熱する前記媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器と、再加熱された排ガスを大気に排出する煙突とからなり、前記媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器は、テフロン（登録商標）製チューブを備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、ガス・ガスヒータの熱回収器内をガス流れに対して複数区画に分割し、各区画に洗浄水供給管を接続することが好ましい。
この場合、ガス・ガスヒータの熱回収器の各区画と脱硫装置とを、使用済洗浄水管を介して接続することが好ましい。
【００１１】
【作用】
石炭焚燃焼装置からの排ガスを脱硝装置に導入して排ガス中のＮＯxを除去した後、空気予熱器に導入して燃焼用空気を予熱し、ついで、熱回収後の冷却された排ガスをパルス荷電式の電気集じん機に導入して集じんした後、媒体循環式のガス・ガスヒータの熱回収器に導入して冷却し、ついで、冷却された排ガスを脱硫装置に導入して排ガス中のＳＯxを除去した後、媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器に導入し再加熱して煙突へ導く。
電気集じん機はパルス荷電式であるので、高抵抗灰でも電気集じん機の集じん面積を増やすことなく、高い集じん効率を得ることができる。
また、ガス・ガスヒータの熱回収器は、テフロン（登録商標）チューブ等の耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブで構成されているので、腐食の心配はなく、電気集じん機出口のばいじん濃度を低くすることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の排煙処理方法を実施する装置の一実施例を示している。石炭焚燃焼装置、例えば石炭焚ボイラ１０からの排ガスは、脱硝装置１２に導入されて脱硝された後、空気予熱器１４に導入して熱回収され、ついで熱回収後の冷却された排ガスはパルス荷電式の乾式電気集じん機１６ａに導入されて集じんされた後、媒体、例えば水を循環する媒体循環式のガス・ガスヒータ１８ａの熱回収器２０ａに導入される。
【００１３】
本発明におけるパルス荷電式の乾式電気集じん機１６ａとは、電気的スイッチング等で発生させたパルス状高電圧を単独もしくは直流電圧とともに用いてコロナ放電を生成させる電気集じん機で、種々な石炭灰に対して安定して高性能が達成できる乾式電気集じん機のことを言う。
ガス・ガスヒータ１８ａの熱回収器２０ａは、耐熱・耐酸性合成樹脂製チューブ、例えばテフロン（登録商標）チューブから構成されており、熱回収器２０ａで冷却された排ガスは湿式石灰石膏法脱硫装置２４に導入されて脱硫された後、媒体循環式のガス・ガスヒータの再加熱器２６に導入され再加熱されて煙突２８から排出される。なお、ガス・ガスヒータ１８ａは、熱回収器２０ａ及び再加熱器２６から構成される。
【００１４】
ガス・ガスヒータの熱回収器２０ａは、図２及び図３に示すように、ガス流れに対してダンパ３６、仕切板３８により複数区画４０に分割され、各区画４０に洗浄水供給管４２が接続され、各区画４０と湿式石灰石膏法脱硫装置２４とが使用済洗浄水管４４を介して接続されている。
【００１５】
図４は、乾式電気集じん機においてパルス荷電なしの場合とパルス荷電ありの場合とについて、フライアッシュ電気抵抗と集じん効率との関係を示したグラフである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）ガス・ガスヒータの熱回収器は、耐食性に優れたテフロン（登録商標）で構成されているので、腐食の心配はなく、電気集じん機出口のばいじん濃度を低くできる。
（２）電気集じん機には、パルス荷電方式を採用しているので、高抵抗灰でも電気集じん機の集じん面積を増やすことなく、高い集じん効率を得ることができる（図４参照）。
（３）脱硫装置入口でのばいじん濃度が低く、脱硫装置で更に集じんできるので、湿式電気集じん機を設置しなくても、煙突出口のばいじん濃度を低くすることができる。
（４）ガス・ガスヒータの熱回収器でのばいじん濃度が低く、かつ熱交換チューブがテフロン（登録商標）の場合は、鋼管に比べ表面が滑らかなため、ばいじんも付着し難く、簡単な除去装置の付加（水洗装置等）のみで、ばいじんによるガス・ガスヒータの閉塞や圧力損失の増加を防止できる。
（５）脱硫装置に飛来してくるばいじんが少ないので、脱じん塔を設置しなくても高品質の石膏が副生できる。このため、脱じん塔が省略でき、装置が簡略化されるとともに、経済的にも安価となる。
（６）ボイラ誘引ファンを設置する電気集じん機出口部は、ガス温度が高く酸露点温度以上であるので、腐食の心配がなく誘引ファンに耐食材を使用する必要がない。
（７）２系列時の運用についても、最も片系列運転の頻度が高いと予想される脱硫装置は、ガス・ガスヒータを含め最下流に位置しており、片系列運用が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排煙処理装置の一実施例を示す系統図である。
【図２】  図１におけるガス・ガスヒータの熱回収器の一例を示す立面断面図である。
【図３】  同平面断面図である。
【図４】  電気集じん機において、パルス荷電なしの場合とパルス荷電ありの場合とについてフライアッシュ電気抵抗と集じん効率とを測定した結果を示すグラフである。
【図５】  従来の排煙処理装置の一例を示す系統図である。
【図６】  従来の排煙処理装置の一例を示す系統図である。
【図７】  従来の排煙処理装置の一例を示す系統図である。
【図８】  図７に示す装置を２系列接続した装置の系統図である。
【符号の説明】
１０   石炭焚ボイラ
１２   脱硝装置
１４   空気予熱器
１６ａ   乾式電気集じん機
１８ａ   ガス・ガスヒータ
２０ａ   熱回収器
２２   脱じん塔
２４   脱硫装置
２６   再加熱器
２８   煙突
３０   湿式電気集じん機
３２   誘引ファン
３４   ブースタファン
３６   ダンパ
３８   仕切板
４０   区画
４２   洗浄水供給管
４４   使用済洗浄水管
【図１】
0003705838.tif 000002
【図２】
0003705838.tif 000003
【図３】
0003705838.tif 000004
【図４】
0003705838.tif 000005
【図５】
0003705838.tif 000006
【図６】
0003705838.tif 000007
【図７】
0003705838.tif 000008
【図８】
0003705838.tif 000009