(57)【要約】【課題】排気ガスが流通するダクト内で硫黄を含む排水を噴霧する排水供給ノズルに酸性硫安が付着するのを防止して、排水供給ノズルから排水を安定して噴霧することができる脱硫装置および脱硫方法を提供することを目的とする。【解決手段】ボイラからの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を処理する脱硫装置１０であって、ボイラからの排気ガスが流通する煙道と、煙道（ダクト１）内へアンモニア水４を噴霧する複数のアンモニア水供給ノズル２と、各アンモニア水供給ノズル２の下流側に配置され、煙道（ダクト１）内へ排水５を噴霧する排水供給ノズル３と、を備え、アンモニア水供給ノズル２のうちの少なくとも１つは、他のアンモニア水供給ノズル２よりも排気ガス流れａよりも下流側で、かつ、排気ガス流れａから見て排水供給ノズル３の直上流側に設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラからの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を処理する脱硫装置であって、
前記ボイラからの排気ガスが流通する煙道と、
前記煙道内へアンモニア水を噴霧する複数のアンモニア水供給ノズルと、
各前記アンモニア水供給ノズルの下流側に配置され、前記煙道内へ排水を噴霧する排水供給ノズルと、を備え、
前記アンモニア水供給ノズルのうちの少なくとも１つは、他の前記アンモニア水供給ノズルよりも前記排気ガス流れよりも下流側で、かつ、前記排気ガス流れから見て前記排水供給ノズルの直上流側に設けられていることを特徴とする脱硫装置。
【請求項２】
ボイラからの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を処理する脱硫方法であって、
前記ボイラからの排気ガスが煙道を流通する工程と、
前記煙道内へ複数のアンモニア水供給ノズルからアンモニア水を噴霧する工程と、
各前記アンモニア水供給ノズルの下流側に配置される排水供給ノズルから前記煙道内へ排水を噴霧する工程と、
前記アンモニア水供給ノズルのうちの少なくとも１つは、他の前記アンモニア水供給ノズルよりも前記排気ガス流れよりも下流側で、かつ、前記排気ガス流れから見て前記排水供給ノズルの直上流側から前記アンモニア水を噴霧する工程と、を備えることを特徴とする脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排煙脱硫装置に用いられて好適な脱硫装置および脱硫方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚きボイラでは、燃料中の硫黄が燃焼により硫黄酸化物となるため、排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれている。この硫黄酸化物は大気汚染の原因となるので、石炭焚きボイラプラントの排煙処理システムには、硫黄酸化物を除去する為の脱硫装置が設けられている。
【０００３】
排気ガス中に存在する硫黄酸化物であるＳＯ３をアンモニアと反応させることにより硫安として後流の排煙処理設備により除去するシステムが知られている。
【０００４】
特許文献１には、排ガスの処理装置におけるアンモニア注入装置において、アンモニア注入ノズルをアンモニア通路と圧縮空気通路との二重構造に形成し、アンモニア通路をアンモニア注入管に接続し、圧縮空気通路を圧縮空気注入管に接続したアンモニア注入装置が示されている。
【０００５】
特許文献１に示されるアンモニア注入装置は、実質的に二重構造に形成した注入ノズルにより、噴出直後のアンモニアが排ガス中のＳＯ３との反応を防ぐことで、反応生成物のダストの固化成長を阻害して、該ダストの付着によるノズルの閉塞を阻止することができる。さらに、かかる閉塞によってアンモニア注入量が低下して反応が進まず、酸性硫安が生成することを防止することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１０４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載のノズルは複雑な構造となっており、コストがかかるという問題がある。
【０００８】
一方、脱硫装置では、硫黄分を含んだ排水の処理問題を解決する一手段として、無排水化を行うことが検討されている。図２に示すように、このような脱硫装置１００は、ＳＯ３を含有する排気ガスにアンモニア水４をダクト１内に噴霧する複数のアンモニア水供給ノズル２と、これらアンモニア水供給ノズル２の下流側に配置され、硫黄を含んだ排水５をダクト１内に噴霧する二流体ノズルとされた排水供給ノズル３とを有する。排気ガス中に、アンモニア水４をアンモニア水供給ノズル２により噴霧し、アンモニア水４が気化したアンモニアガスを排気ガスに混合する。また、硫黄を含んだ排水５は、排水供給ノズル３から噴霧されて蒸発させられる。これにより、硫黄分を含んだ排水が無排水化されるようになっている。
排水中の硫黄分は、アンモニア水供給ノズル２から供給したアンモニア水４と、排水供給ノズル３から供給して蒸発した排水とを反応させることで、硫酸アンモニウム（以下「硫安」という。）として固体で回収される。
【０００９】
しかし、アンモニア水４が排水供給ノズル３の上流側から供給されるにも関わらず、排水供給ノズル３の下流側で生成する硫安が排水供給ノズル３の先端に付着する事象が発生している。これは、二流体ノズルである排水供給ノズル３から噴出される排水の噴流によって引き起こされるエントレインメントが原因であると考えられる。すなわち、排水の噴流によるエントレインメントによって、アンモニア水と蒸発した排水とが反応した硫安が周囲の排ガスとともに逆流し、排水供給ノズル３の上流側から排水供給ノズル３の先端部へと向かう流れが生じているものと考えられる。
また、硫安は、アンモニア濃度や温度状態によっては、硫酸水素アンモニウム（以下「酸性硫安」という。）に変化し、硫安に比べて強い付着性を有する。したがって、排水供給ノズル３の先端に付着した硫安が酸性硫安に変化した際に更に強固に付着するおそれがある。
排水供給ノズル３の先端に付着物が生じると、二流体ノズルである排水供給ノズル３から噴出される排水の液滴径が大きくなり、蒸発に時間を要し、ダクト１の内壁や構造物に衝突し、そこで硫安および酸性硫安が生じる。このようなダクト１の内壁や構造物における硫安および酸性硫安の生成はダクト１の閉塞や構造物機能の喪失を伴うため問題となり、硫安除去のメンテナンスが必要になる。メンテナンスが頻繁になると、プラントの休止時間が長くなり、信頼性の低下につながることから、解決策が望まれる。
【００１０】
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、排気ガスが流通するダクト内で硫黄を含む排水を噴霧する排水供給ノズルに酸性硫安が付着するのを防止して、排水供給ノズルから排水を安定して噴霧することができる脱硫装置および脱硫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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の脱硫装置および脱硫方法は以下の手段を採用する。
本発明の脱硫装置は、ボイラからの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を処理する脱硫装置であって、前記ボイラからの排気ガスが流通する煙道と、前記煙道内へアンモニア水を噴霧する複数のアンモニア水供給ノズルと、各前記アンモニア水供給ノズルの下流側に配置され、前記煙道内へ排水を噴霧する排水供給ノズルと、を備え、前記アンモニア水供給ノズルのうちの少なくとも１つは、他の前記アンモニア水供給ノズルよりも前記排気ガス流れよりも下流側で、かつ、前記排気ガス流れから見て前記排水供給ノズルの直上流側に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
アンモニア水供給ノズルのうち少なくとも１つは、他のアンモニア水供給ノズルよりも排気ガス流れよりも下流側で、かつ、排気ガス流れから見て排水供給ノズルの直上流側に設けられている。これにより、排水供給ノズルの排水噴き出しによるエントレインメントにより、排ガス中の硫安が引っ張られて排水供給ノズルの吐出口付近に付着するのを防ぐことができる。また、排水供給ノズルの吐出口付近の雰囲気を硫安が酸性硫安へと変化することを抑制する高いアンモニア濃度の雰囲気とすることができる。したがって、硫安よりも付着性の高い酸性硫安の発生を防ぐことができるので、酸性硫安と硫安が排水供給ノズルへ付着することを防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明にかかる脱硫方法は、ボイラからの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を処理する脱硫方法であって、前記ボイラからの排気ガスが煙道を流通する工程と、前記煙道内へ複数のアンモニア水供給ノズルからアンモニア水を噴霧する工程と、各前記アンモニア水供給ノズルの下流側に配置される排水供給ノズルから前記煙道内へ排水を噴霧する工程と、前記アンモニア水供給ノズルのうちの少なくとも１つは、他の前記アンモニア水供給ノズルよりも前記排気ガス流れよりも下流側で、かつ、前記排気ガス流れから見て前記排水供給ノズルの直上流側から前記アンモニア水を噴霧する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
ボイラからの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を処理する脱硫方法を用いることにより、排水供給ノズルの吐出口付近の雰囲気を硫安が酸性硫安へと変化することを抑制する高いアンモニア濃度の雰囲気とすることができる。また、硫安よりも付着性の高い酸性硫安の発生を防ぐことができるので、酸性硫安と硫安が排水供給ノズルへ付着することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンモニア水供給ノズルのうち少なくとも１つは、他のアンモニア水供給ノズルよりも排気ガス流れよりも下流側で、かつ、排気ガス流れから見て排水供給ノズルの直上流側に設けられている。排水供給ノズルの吐出口付近の雰囲気を硫安が酸性硫安へと変化することを抑制する高いアンモニア濃度の雰囲気とすることができる。したがって、硫安よりも付着性の高い酸性硫安の発生を防ぐことができるので、酸性硫安と硫安が排水供給ノズルへ付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱硫装置を示した側断面図である。
【図２】本発明にかかる脱硫装置の参考例を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る脱硫装置および脱硫方法の一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、脱硫装置１０は、例えば、半乾式法などの脱硫方法を用いた脱硫排水乾燥装置に適用され、図２を用いて説明したように無排水化を行うものである。
脱硫装置１０は、例えば、ボイラ（図示せず）からの排気ガス中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯ３）を処理するために設けられている。脱硫装置１０には、ボイラからの排気ガスが流通するダクト１と、ダクト１内に流通する排気ガス中にアンモニア水４を噴霧する複数のアンモニア水供給ノズル２と、排水５を噴霧する二流体ノズルとされた排水供給ノズル３が設けられている。なお、排気ガスは、例えば、酸性硫安の融点（約１４７℃）以上の温度とされる。
【００１８】
第２アンモニア水供給ノズル２ｂは、他のアンモニア水供給ノズル２よりも排気ガス流れ方向（矢印ａ参照）よりも下流側で、かつ、排気ガス流れから見て排水供給ノズル３の真後ろ（直上流側）に設けられている。第２アンモニア水供給ノズル２ｂのアンモニア水４の噴出口の正面側に位置する排水供給ノズル３は、図示されない排水流路と圧縮空気流路との二重構造に形成するようにしてもよい。
【００１９】
図１に示すように、アンモニア水供給ノズル２は、例えば、ダクト１内を流通する排気ガス流れ方向（矢印ａ参照）に直交する方向（ダクト１の幅方向）に好ましくは等間隔で並べられるように配置される。また、各アンモニア水供給ノズルは、ダクト１に設けられた支持棒（図示せず）によって支持されている。また、同様に排水供給ノズル３も図示されない支持棒により支持されている。
【００２０】
次に、上記構成の動作について説明する。
アンモニア水供給ノズル２からの排気ガス中へのアンモニア水４注入時において、アンモニア水貯留部（図示せず）から排気ガスが流通するダクト１内に多数列設された各アンモニア水供給ノズル２にアンモニア水４が導かれる。
【００２１】
アンモニア水供給ノズル２に導かれたアンモニア水４は、アンモニア水供給ノズル２を通過して噴出部２ａから排気ガス中に噴出される。アンモニア水４は矢印ａの方向に、即ち排ガス流れ方向と同方向に噴き出される。
【００２２】
また、硫黄分を含む排水５は、二流体ノズルとされた排水供給ノズル３に導かれ、排水供給ノズル３内を通過して噴出部３ａから排気ガス中に噴霧される。排水５が排気ガス中に噴霧されることで、排水５が排気ガスの熱により蒸発する。アンモニア水供給ノズル２ｂは、他のアンモニア水供給ノズル２よりも排気ガス流れよりも下流側で、排水供給ノズル３の真後ろに設けられている。したがって、アンモニア水供給ノズル２ｂは、排水供給ノズル３の真後ろから排水供給ノズル３に向けてアンモニア水４を噴霧する。
【００２３】
排水供給ノズル３の真後ろに設けられたアンモニア水供給ノズル２ｂの噴出部から、排ガス中に噴出されたアンモニア水４は、例えば矢印４ａの方向にアンモニア水４が噴出される。矢印４ａの方向に噴出されたアンモニア水４は、排水供給ノズル３の噴出口３ａ付近のアンモニア濃度を高める役割を果たす。これにより、排水供給ノズル３から噴出された排水５のエントレインメントにより排水供給ノズル３の排水噴出口３ａ付近に引き寄せられた硫安が高いアンモニア濃度雰囲気に曝されることになる。
【００２４】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
第２アンモニア水供給ノズル２ｂから排水供給ノズル３へと向けてアンモニア水４を噴霧する。これにより、所定値よりも濃い状態のアンモニア雰囲気を排水供給ノズル３の周囲に形成させることができる。
【００２５】
第２アンモニア水供給ノズル２ｂから噴霧されたアンモニア水４により、排水供給ノズル３の周囲を所定値よりも高い濃度とされたアンモニア雰囲気を形成することで、例えば、排水供給ノズル３周辺に硫安が生成された場合であっても、硫安に余剰なアンモニアを供給することができる。
【００２６】
硫安は、アンモニアが不足すると硫安が酸性硫安に変化するので、排水供給ノズル３の直近の第２アンモニア水供給ノズル２ｂから排水供給ノズル３へ向けてアンモニア水を供給することで、硫安が酸性硫安に変化することを防ぐことができる。これにより、硫安が、硫安よりも付着性の高い酸性硫安へと変化して、排水供給ノズル３の先端に酸性硫安が強固に付着して肥大するのを防ぐことができる。
【００２７】
排水供給ノズル３の排水５の噴き出しによるエントレインメントにより、噴流の周囲の流体（硫安を含む排ガス）が排水噴出口３ａへと引っ張られる。しかし、上述のように高いアンモニア濃度雰囲気を形成することにより、硫安が付着性の高い酸性硫安へと変化するのを防ぐことができるため、排水供給ノズル３の排水噴出口３ａ付近に硫安等が付着するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、排水供給ノズル３の先端に酸性硫安が付着することを回避することにより、排水５の液滴径が大きくなり、排水５の蒸発に時間を要してしまうといったことを防ぐことができる。排水５の液滴径が大きくなることを防ぐことができるので、排水５を安定して蒸発させることができる。
【００２９】
また、排水５を確実に蒸発させることができるので排水５がダクト１内壁やその他の構造物に付着することを防ぐことができる。これにより、排水５の付着による硫安および酸性硫安の生成を防ぐことができる。したがって、ダクト１の閉塞や構造物機能の喪失を伴うなどのトラブルを防ぐことができる。これにより、硫安除去のメンテナンスを行う頻度が減少し、脱硫装置１０の停止回数を少なくすることで、安定した操業が可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１    ダクト
２    アンモニア水供給ノズル
２ａ  アンモニア水噴出口
２ｂ  第２アンモニア水供給ノズル
３    排水供給ノズル
３ａ  排水噴出口
４    アンモニア水
５    排水
１０  脱硫装置
【図１】
2014136196.tif 000003
【図２】
2014136196.tif 000004