(57)【要約】【課題】設備費を大幅に増大させることなく、省エネ対応で煤塵除去性能が高い排ガス処理システムを得ること。【解決手段】ボイラ排ガスをガス冷却器５で冷却し、次いで排ガス中の煤塵を除去した後に海水脱硫装置１０で排ガスを海水と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する排ガス処理方法において、ガス冷却器５で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備９をガス冷却器５に接続し、バイナリ発電設備９内に海水脱硫装置１０に供給される海水の全量または一部を低沸点媒体の冷却媒体として使用する。また、カルシウム系吸収液を用いる湿式脱硫装置３で排ガスを脱硫する場合は、バイナリ発電設備１０内での低沸点媒体の冷却媒体として海水淡水化設備１１に供給される海水の全量または一部を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガス中の煤塵を除去する電気集塵機と、該電気集塵機の上流側にガス冷却器、下流側に排ガスと海水を接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する海水脱硫装置を備えた排ガス処理装置において、
前記ガス冷却器で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備をガス冷却器に接続し、バイナリ発電設備内に海水脱硫装置に供給される海水の全量または一部を冷却媒体として流す低沸点媒体の凝縮器を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガス中の煤塵を除去する電気集塵機と、該電気集塵機の上流側にガス冷却器、下流側に排ガスとカルシウム系の吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する湿式脱硫装置を備えた排ガス処理装置において、
前記ガス冷却器で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備をガス冷却器に接続し、
海水淡水化設備に供給される海水の全量または一部を、冷却媒体として用いる低沸点媒体凝縮器をバイナリ発電設備内に設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスをガス冷却器で冷却し、次いで排ガス中の煤塵を除去した後に海水脱硫装置で排ガスを海水と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する排ガス処理方法において、
前記ガス冷却器で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備をガス冷却器に接続し、前記バイナリ発電設備内に海水脱硫装置に供給される海水の全量または一部を低沸点媒体の冷却媒体として使用することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項４】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスをガス冷却器で冷却し、次いで排ガス中の煤塵を除去した後に湿式脱硫装置で排ガスをカルシウム系の吸収液と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する排ガス処理方法において、
前記ガス冷却器で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備をガス冷却器に接続し、前記バイナリ発電設備内での低沸点媒体の冷却媒体として海水淡水化設備に供給される海水の全量または一部を用いることを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の煤塵や有害成分を除去する排ガス処理装置都方法に係わり、特に、ガス冷却器とバイナリ発電設備を組み合せることで、省電力化を図りながら煤塵除去性能を高めることができる排ガス処理装置と方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスの浄化処理システムとして、低低温ＥＰシステムの概略系統図を図４に示す。  
図４に示すように、低低温ＥＰシステムは、主に電気集塵機（ＥＰ）１、ファン２、湿式脱硫装置３、ガス冷却器５及びガス再加熱器６などから構成される。ガス冷却器５とガス再加熱器６は配管によって閉ループで接続されており、熱媒体として配管内を温水が循環している。ガス冷却器５で昇温された熱媒体はガス再加熱器６に流入し、排ガスとの熱交換により減温された後、ガス冷却器５に戻る。
【０００３】
図示していないボイラから排出される排ガスは、図示していない空気予熱器で燃焼用空気と熱交換された後、ガス冷却器５に導入され、さらに温度が下げられてから電気集塵機１に導入され、排ガス中の煤塵の大半が除去される。その後、排ガスはファン２によって昇圧されて湿式脱硫装置３に送られ、排ガス中の硫黄酸化物などの酸性有害物質が除去される。湿式脱硫装置３で飽和ガス温度まで冷却された排ガスは、ガス冷却器５の回収熱を用いて再加熱器６によって昇温され、煙突４より大気に排出される。
【０００４】
この低低温ＥＰシステムにおいて、ガス冷却器５によって電気集塵機１に流入する排ガス温度を下げると、排ガス中の煤塵の電気抵抗率が低下し、電気集塵機１での集塵性能が向上することは公知の技術であり、すでに実用化されている。
【０００５】
日本国内など、煙突４からの排ガスの拡散（着地濃度）の問題から、煙突４からの排ガス排出温度が規定されている場合には、図４に示す従来技術のように湿式脱硫装置３の出口の水分で飽和した排ガスをガス再加熱器６で昇温することになる。
【０００６】
これに対して、海外では特に煙突４からの排ガス排出温度に規定がなく、水分飽和の状態のままで煙突４から排出させる場合が多い。この場合、高価なガス再加熱器６は不要であり、図５に示すようなシステム構成となる。ただし、ガス再加熱器６が無くなるとガス冷却器で昇温された熱媒体を冷却する手段を失うことになり、別途、冷却手段を講じる必要がある。図５のシステムでは、図４のガス再加熱器６の代わりに液−液熱交換器７を設け、ガス冷却器５と液−液熱交換器７の間で熱媒体を循環させ、液−液熱交換器７で熱媒体の温度を下げるようにしている。液−液熱交換器７には冷媒が必要となるが、冷却装置８を設置し、液−液熱交換器７と冷却装置８との間で冷却水を循環させ、液−熱交換器７で冷却水が得た熱は、冷却装置８によって大気に放散させることになる（特開２００７−２６３０７８号公報）。
【０００７】
ただし、図５のシステムではガス冷却器５で排ガスから回収した熱は廃熱として全て冷却装置８から放散させているだけであり、廃熱の有効利用という観点では何ら配慮されていない。
【０００８】
この点に関しては、図６に示したように、図５に示す液−液熱交換器７をバイナリ発電設備９に置き換えることによって、ガス冷却器５で排ガスから回収した熱の一部を利用して発電することが可能となり、省エネ型の排ガス処理システムとすることができる（特開２０１１−２３１６３６号公報参照）。
【０００９】
また、図５の液−熱交換器７で冷却水が得た熱を大気中に放散するのではなくボイラ復水の加熱に利用して熱エネルギーを節約する技術が特開２００６−３０８２６９号公報に開示されている。  
しかしながら、図５及び図６のいずれの場合も冷却装置８は大規模なものとなり、コストインパクトが大きいことから、海外において低低温ＥＰシステムを適用する場合の最大の課題となる。
【００１０】
なお、従来から排ガスの脱硫のために海水を使用する海水脱硫装置が知られている。図７には海水脱硫装置の概略図を示す。海水脱硫装置には排ガス入口２１ａから排ガスが導入され、吸収塔２１内に設けられたスプレヘッダ２２から海水がポンプ２３により圧送され、スプレノズル２４から噴霧される。噴霧状の海水が排ガスと接触して排ガス中の硫黄酸化物が海水中に吸収され、吸収塔２１の下部のタンク２６内に溜まった後、酸化タンク２７に送られる。また、吸収塔２１内で海水と接触した後の排ガスはミストエリミネータ２８で海水ミストを除去された後、浄化ガスとして大気中に放出される。一方、硫黄酸化物を吸収した海水は酸化タンク２７に送られて、酸化タンク２７に導入される空気中の酸素と反応して酸化されてｐＨが回復された後、そのまま海洋水中に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２６３０７８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３１６３６号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術では、電気集塵機の上流側にガス冷却器を配置した低低温ＥＰシステムにバイナリ発電設備を組み合わせるなどの対策で、省エネ型の高煤塵除去排ガス処理システムとすることができるが、バイナリ発電設備で使いきれないガス冷却器での回収熱を大気に放散させるための冷却装置の規模が大きく、設備コストが高くなる問題があった。
【００１３】
このように前記従来技術においては、ガス冷却器で排ガスから回収した熱の放散に用いる大規模な冷却装置の設備費を低減することに関して十分配慮されていない。  
本発明の課題は、設備費を大幅に増大させることなく、省エネ対応で煤塵除去性能が高い排ガス処理システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記課題は、次の解決手段により解決される。  
請求項１記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガス中の煤塵を除去する電気集塵機（１）と、該電気集塵機（１）の上流側にガス冷却器（５）、下流側に排ガスと海水を接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する海水脱硫装置（１０）を備えた排ガス処理装置において、前記ガス冷却器（５）で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備（９）をガス冷却器（５）に接続し、バイナリ発電設備（９）内に海水脱硫装置（１０）に供給される海水の全量または一部を冷却媒体として流す低沸点媒体の凝縮器を設けたことを特徴とする排ガス処理装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガス中の煤塵を除去する電気集塵機（１）と、該電気集塵機（１）の上流側にガス冷却器（５）、下流側に排ガスとカルシウム系の吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する湿式脱硫装置（３）を備えた排ガス処理装置において、前記ガス冷却器（５）で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備（９）をガス冷却器（５）に接続し、海水淡水化設備（１１）に供給される海水の全量または一部を、冷却媒体として用いる低沸点媒体凝縮器をバイナリ発電設備（９）内に設けたことを特徴とする排ガス処理装置である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスをガス冷却器（５）で冷却し、次いで排ガス中の煤塵を除去した後に海水脱硫装置（１０）で排ガスを海水と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する排ガス処理方法において、前記ガス冷却器（５）で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備（９）をガス冷却器（５）に接続し、前記バイナリ発電設備（９）内に海水脱硫装置（１０）に供給される海水の全量または一部を低沸点媒体の冷却媒体として使用することを特徴とする排ガス処理方法である。
【００１７】
請求項４記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスをガス冷却器（５）で冷却し、次いで排ガス中の煤塵を除去した後に湿式脱硫装置（３）で排ガスをカルシウム系の吸収液と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する排ガス処理方法において、前記ガス冷却器（５）で回収した回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備（９）をガス冷却器（５）に接続し、前記バイナリ発電設備（９）内での低沸点媒体の冷却媒体として海水淡水化設備（１１）に供給される海水の全量または一部を用いることを特徴とする排ガス処理方法である。
【００１８】
（作用）
従来技術においては、ガス冷却器で排ガスから回収した熱の放散に用いる大規模な冷却装置の設備費を低減することに関して十分配慮されていない。  
これらの点に関して、本発明では、まず脱硫装置が海水脱硫方式である場合に、ガス冷却器にバイナリ発電設備を接続し、バイナリ発電設備内での低沸点媒体凝縮器の冷却媒体として、海水脱硫装置に供給される海水の全量または一部を用いるようにしており、専用の冷却装置と冷却水を用意する必要がない。海から取水した海水を一旦バイナリ発電設備側に通すことにより、海水温度は２℃〜５℃程度上昇するが、この程度の温度上昇は海水脱硫装置に対して何ら悪影響を及ぼすことはない。しかし、２℃〜５℃程度上昇した海水は、図３に示すように亜硫酸の酸化速度が上がるので、脱硫には非常に有利である。
【００１９】
また、発電所内に海水淡水化設備が併設されている場合には、ガス冷却器での回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備をガス冷却器に接続し、バイナリ発電設備内での低沸点媒体凝縮器の冷却媒体として、海水淡水化設備に供給される海水の全量または一部を用いることでも同様の効果を得ることができる。この場合、海水淡水化設備に導入する海水の温度が上昇するため、海水淡水化設備で使用される蒸気量を低減することも可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１，３記載の発明によれば、ガス冷却器で排ガスから熱を回収し昇温された熱媒体を冷却するための専用の冷却装置と冷却水を用意する必要がなく、安価な設備費で低低温ＥＰシステムによる高い煤塵除去性能を得られるだけでなく、バイナリ発電で得られた電力を海水取水ポンプや海水脱硫装置の補機動力として利用することが可能となり、省エネ型の高煤塵除去排ガス処理システムとすることができる。
【００２１】
請求項２，４記載の発明によれば、ガス冷却器で排ガスから熱を回収し昇温された熱媒体を冷却するための専用の冷却装置と冷却水を用意する必要がなく、安価な設備費で低低温ＥＰシステムによる高い煤塵除去性能を得られるだけでなく、バイナリ発電で得られた電力を海水取水ポンプや湿式脱硫装置の補機動力として利用することが可能となり、省エネ型の高煤塵除去排ガス処理システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による実施例であり、海水脱硫装置との組み合わせによる排ガス処理システムの概略系統図である。
【図２】本発明の他の実施例であり、海水淡水化設備との組み合わせによる排ガス処理システムの概略系統図である。
【図３】本発明の海水温度と亜硫酸の酸化速度との関係を示す図である。
【図４】従来技術におけるガス冷却器とガス再加熱器を組み合わせた低低温ＥＰシステムによる排ガス処理システムの概略系統図である。
【図５】図４におけるガス再加熱器を省略し、別途熱交換器と冷却装置から成る冷却系を設けた低低温ＥＰシステムによる排ガス処理システムの概略系統図である。
【図６】図５における熱交換器をバイナリ発電設備に置き換えた低低温ＥＰシステムによる排ガス処理システムの概略系統図である。
【図７】一般的な海水脱硫装置の構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施例を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１に本実施例の排ガス処理装置の一部を示す。本実施例の低低温ＥＰシステムは、主に電気集塵機１、ファン２、ガス冷却器５、海水脱硫装置１０及び煙突４などから構成される。ガス冷却器５とバイナリ発電設備９が配管によって閉ループで接続されており、配管内を流れる熱媒体として温水を使用する。ガス冷却器５で昇温された熱媒体は熱媒体循環ライン１２を経由してバイナリ発電設備９に流入し、バイナリ発電設備９内で発電に利用された後、熱媒体の全量が海水により冷却される。
【００２５】
バイナリ発電設備９内で熱媒体の冷却に利用される海水は、海水を汲み上げる海水汲み上げライン１４から海水ポンプ１５により汲み上げられ、海水脱硫装置１０に送られる。海水汲み上げライン１４から分岐する海水供給ライン１６からバイナリ発電設備９にも海水が供給され、バイナリ発電設備９で発電後の熱媒体の冷却に使用された海水は海水回収ライン１７から海水汲み上げライン１４に戻る構成になっている。また、海水脱硫装置１０で脱硫に使用された海水は海水戻りライン１８を通って海に戻される。
【００２６】
海水汲み上げライン１４と海水供給ライン１６にはそれぞれバイパス弁１９と流量調整弁２０が設けられているので、バイナリ発電設備９と海水脱硫装置１０にそれぞれ必要な海水量のバランスをこれらの弁１９，２０で調整することができる。
【００２７】
すなわち、流量調整弁２０によって流量調整された海水は、冷却水としてバイナリ発電設備９に導入され、バイナリ発電設備９内の低沸点媒体凝縮器（図示せず）の冷却媒体として使用され、ガス冷却器５で回収した排ガスの熱のうち、バイナリ発電で利用されなかった熱を奪い、海水温度が２℃〜５℃程度上昇した状態で海水脱硫装置１０に送られる。この程度の海水温度上昇は海水脱硫に対して何ら悪影響を及ぼすことはない。むしろ図３に示すように海水脱硫装置での排ガス脱硫反応で得られる亜硫酸塩の酸化速度が高まる。
【００２８】
本実施例では専用の冷却装置と冷却水を用意する必要がなく、安価な設備費で低低温ＥＰシステムによる高い煤塵除去性能を得られるだけでなく、バイナリ発電で得られた電力を海水ポンプ１５や海水脱硫装置１０の補機動力として利用することが可能となり、省エネ型の高煤塵除去排ガス処理システムとすることができる。
【実施例２】
【００２９】
本発明の他の実施例を図２に示す。本実施例は、図１に示す海水脱硫装置１０に代えて工業用水をベースにカルシウム系の脱硫剤を添加した吸収液を用いる湿式脱硫装置３を用い、また図１に示す場合と同様にガス冷却器５とバイナリ発電設備９との間には熱媒体循環ライン１２を設け、さらにバイナリ発電設備９内の低沸点媒体凝縮器の冷却媒体として海水が使用される。ただし、図２に示す構成では、海水は海水淡水化設備１１で利用されることが図１に示す構成とは異なる。
【００３０】
図２に示す構成では、ガス冷却器５での回収熱を利用して低沸点媒体で発電するバイナリ発電設備９をガス冷却器５に接続し、バイナリ発電設備９内での低沸点媒体凝縮器（図示せず）の冷却媒体として、海水淡水化設備１１に供給される海水の全量または一部を用いる点で図１に示す実施例と異なる。
【００３１】
海水は、海水を汲み上げる海水汲み上げライン１４から海水ポンプ１５により汲み上げられ、一部は海水回収ライン１７から海水淡水化設備１１に供給され、残りは海水汲み上げライン１４から分岐する海水供給ライン１６を経由してバイナリ発電設備９に供給される。
【００３２】
海水淡水化設備１１で海水の淡水化に使用された海水は海水戻りライン１８を通って海に戻され、またバイナリ発電設備９で発電後の熱媒体の冷却に使用された海水は海水回収ライン１７から海水淡水化設備１１に供給される。
【００３３】
海水汲み上げライン１４と海水供給ライン１６にはそれぞれバイパス弁１９と流量調整弁２０が設けられているので、バイナリ発電設備９と海水淡水化設備１１にそれぞれ必要な海水量のバランスをこれらの弁１３，１４で調整することができる。流量調整弁２０によって流量調整された海水は、冷却水としてバイナリ発電設備９に導入され、バイナリ発電設備９内の低沸点媒体凝縮器の冷却媒体として使用され、ガス冷却器５で回収した排ガスの熱のうち、バイナリ発電で利用されなかった熱を奪い、海水温度が２℃〜５℃程度上昇した状態で海水淡水化設備１１に送られる。
【００３４】
本実施例の場合、海水淡水化設備１０に導入する海水の温度が上昇することになるため、海水淡水化設備で使用される蒸気量を低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電気集塵機                      ２  ファン
３  湿式脱硫装置                    ４  煙突
５  ガス冷却器                      ６  ガス再加熱器
７  液−液熱交換器                  ８  冷却装置
９  バイナリ発電設備                １０  海水脱硫装置
１１  海水淡水化設備                １２  熱媒体循環ライン
１４  海水汲み上げライン            １５  海水ポンプ
１６  海水供給ライン                １７  海水回収ライン
１８  海水戻りライン                １９  バイパス弁
２０  流量調整弁                    ２１  吸収塔
２１ａ  排ガス入口                  ２２  スプレヘッダ
２３  ポンプ                        ２４  スプレノズル
２６  貯留タンク                    ２７  酸化タンク
２８  ミストエリミネータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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