(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入し、アンモニアの注入によって生成されたダストを集塵装置で捕集することによって、前記三酸化硫黄を前記排ガス中から除去する排ガス処理方法において、前記アンモニアが注入される前の排ガスを、冷却手段によって冷却するとともに、冷却された排ガスの温度が酸露点よりも５〜２０度低い値になるように前記冷却手段による前記排ガスの冷却量を制御して、ダスト粒径を大きくすることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入する注入手段と、該注入手段がアンモニアを注入することにより生成されたダストを捕集する集塵装置とを備えた排ガス処理装置において、前記注入手段がアンモニアを注入する前の排ガスを冷却する冷却手段と、該冷却手段で冷却した排ガスの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出値が酸露点よりも５〜２０度低い値になるように前記冷却手段による前記排ガスの冷却量を制御して、ダスト粒径を大きくする制御手段と、を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス処理方法及び装置に係り、特に、三酸化硫黄が含まれる排ガスにアンモニアを注入し、生成されたダストを乾式電気集塵装置で捕集することによって排ガス中から三酸化硫黄を除去する排ガス処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
残さ油や石油コークスなどを燃焼すると、その燃焼排ガスには、三酸化硫黄（ＳＯ３  ）が含まれる。ＳＯ３  は、腐食性の高い硫酸ミストとなるおそれがあるので、排ガス中から除去する必要がある。そこで、従来は、燃焼排ガス中にアンモニアガスを注入することによって硫酸アンモニウムなどの反応化合物を生成し、その反応化合物のダストを乾式電気集塵装置で捕集することによって、ＳＯ３  を除去していた。
【０００３】
アンモニアとＳＯ３  の反応化合物は、アンモニア注入時の排ガス温度やＳＯ３  に対するアンモニアのモル比によって異なり、排ガス温度が高い場合やアンモニアのモル比が小さい場合には、反応化合物として酸性硫安が生成されやすい。酸性硫安は、液化すると腐食性を有するので、電気集塵装置などに防食処理を施さねばならず、コストが増加する問題がある。酸性硫安の生成を抑制するためには、注入アンモニアのモル比を増加すればよいが、その場合には未反応のリークアンモニアが多くなり、これを処理する装置が別途必要になる。
【０００４】
このような問題を解消するため、特開平２−２６５６１８号公報には、液体のアンモニアを排ガス中に注入し、アンモニアの注入と同時に排ガスの温度を１５０℃以下に下げる方法が提案されている。また、特開平７−３０８５４０号公報には、排ガスを酸性硫安の融点（１４７℃）以下に調温してからアンモニアを注入する方法が提案されている。これらの方法は、酸性硫安を腐食性のない固体状のダストとして捕集することによって、電気集塵装置の腐食を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＯ３  とアンモニアの反応で生成されるダストは、粒径が小さく、単位ガス中に占める粒子の表面積の総和が大きいという問題がある。したがって、このダストを含む排ガスを乾式電気集塵装置に導くと、空間電荷効果によって放電電流が抑制されるため、ダストを十分に帯電できず、集塵効率が低下する。集塵効率を向上させるためには、装置容量を大きくして帯電時間を増加させればよいが、装置の設置スペースや装置重量の面から、より小型の装置が望まれている背景があり、装置を大型化することはできない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、排ガス中の三酸化硫黄と、この排ガス中に注入したアンモニアとの生成化合物を集塵装置で効率良く捕集することのできる排ガス処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入し、アンモニアの注入によって生成されたダストを集塵装置で捕集することによって、前記三酸化硫黄を前記排ガス中から除去する排ガス処理方法において、前記アンモニアが注入される前の排ガスを、冷却手段によって冷却するとともに、冷却された排ガスの温度が酸露点よりも５〜２０度低い値になるように前記冷却手段による前記排ガスの冷却量を制御して、ダスト粒径を大きくすることを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は前記目的を達成するために、三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入する注入手段と、該注入手段がアンモニアを注入することにより生成されたダストを捕集する集塵装置とを備えた排ガス処理装置において、前記注入手段がアンモニアを注入する前の排ガスを冷却する冷却手段と、該冷却手段で冷却した排ガスの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出値が酸露点よりも５〜２０度低い値になるように前記冷却手段による前記排ガスの冷却量を制御して、ダスト粒径を大きくする制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、排ガスの温度を酸露点よりも５〜２０度低くした後にアンモニアを注入するので、生成される反応化合物のダストの粒径が大きくなり、集塵効率が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る排ガス処理方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１１】
図１は、本発明に係る排ガス処理装置１０を示すフロー図である。
【００１２】
同図に示すように、排ガス処理装置１０は、ボイラ１２の後段に、脱硝装置１４、エアヒータ１６、冷却装置１８、乾式電気集塵装置２０、湿式脱硫装置２２、湿式電気集塵装置２４、煙突２６が順に配設され、これらがダクト２８ａ〜２８ｇによって連通されている。
【００１３】
ボイラ１２は、重油、残さ油、重質油、石油コークス等の石油系燃料を燃焼させ、硫黄酸化物を多く含む約４００℃の燃焼排ガスを後段に排出する。ボイラ１２から排出された排ガスは、まず、脱硝装置１４に導入され、排ガス中のＮＯｘ  が除去される。次いで、排ガスは、エアヒータ１６に導入されて熱回収され、約１７０℃に冷却される。エアヒータ１６は、排ガスから回収した熱によって燃焼用空気（不図示）を昇温させ、この燃焼用空気をボイラ１２に供給する。
【００１４】
エアヒータ１６を通過した排ガスは、冷却装置１８に導入される。冷却装置１８の内部にはノズル３０が設けられ、このノズル３０には、配管３２が連通されている。したがって、配管３２を介してノズル３０に水を供給すると、ノズル３０から水が噴霧され、冷却装置１８を通過する排ガスが冷却される。
【００１５】
配管３２には、流量調節バルブ３４が配設され、この流量調節バルブ３４の開度を調節することによって、ノズル３０に供給される水の流量が調節される。すなわち、ノズル３０から噴霧される水の流量（以下、スプレ水の流量）が調節され、よって、冷却装置１８を通過する排ガスの温度が調節される。なお、流量調節バルブ３４は信号ケーブルを介して制御装置３６に接続されており、制御装置３６によってその開度が調節される。
【００１６】
冷却装置１８の出口側には、排ガスの温度を検出する温度検出器３８が設けられている。温度検出器３８は信号ケーブルを介して制御装置３６に接続されており、制御装置３６は、温度検出器３８から出力された検出信号に基づいて、流量調節バルブ３４の開度を調節する。具体的には、温度検出器３８の検出値が酸露点の５〜２０℃低い温度になるように流量調節バルブ３４の開度を調節する。
【００１７】
冷却装置１８と乾式電気集塵装置２０とを連通する配管２８ｄには、アンモニア注入配管４０が設けられ、このアンモニア注入配管４０からアンモニアガスが排ガス中に注入される。注入されたアンモニアは排ガス中のＳＯ３  と反応し、硫安を生成する。その際、酸露点よりも温度が５〜２０℃低い排ガス中にアンモニアを注入するので、硫安のダストは、粒径が大きくなる。
【００１８】
硫安のダストを含む排ガスは、乾式電気集塵装置２０に導入される。乾式電気集塵装置２０は、排ガス中のダストに荷電を与え、帯電したダストをクーロン力によって捕集する。このとき、ダストの粒径が大きいので、乾式電気集塵装置２０の捕集効率が大きい。
【００１９】
ダストが捕集された排ガスは、湿式脱硫装置２２に導入される。湿式脱硫装置２２は、消石灰や水酸化マグネシウム等のスラリを排ガス中に噴霧することによって、主に排ガス中の二酸化硫黄を吸収除去する。
【００２０】
二酸化硫黄が除去された排ガスは、湿式電気集塵装置２４に導入され、排ガス中のミストが除去される。以上により、排ガス中から硫黄酸化物などの有害物質が除去され、その排ガスが、煙突２６から大気に放出される。
【００２１】
以下に、排ガスの温度を酸露点よりも５〜２０℃低い温度に制御した根拠について図２に基づいて説明する。図２は、図１に示す排ガス処理装置１０で実験を行った結果であり、ＳＯ３  濃度が３０ｐｐｍ  の排ガスを冷却装置１８に導入し、スプレ水の流量を変化させながら、乾式電気集塵装置２０の入口でのフライングダストの粒径、及び、乾式電気集塵装置２０での一定印加電圧下における放電電流値を測定したものである。
【００２２】
図２から分かるように、スプレ水の流量の変化に伴って、フライングダストの平均粒径も変化する。具体的には、平均粒径は、スプレ水の流量が約４．８（Ｌ／ｈ）  の時をピークとして、約４．３〜５．３（Ｌ／ｈ）  の範囲で著しく増加している。同様に、乾式電気集塵装置２０における放電電流値も、スプレ水の流量が約４．８（Ｌ／ｈ）  の時をピークとして、約４．３〜５．３（Ｌ／ｈ）  の時に著しく増加している。
【００２３】
また、スプレ水の流量の変化に伴って、冷却装置１８の出口側での排ガス温度（温度検出器３８の検出値）も変化し、スプレ水の流量が約４．３〜５．３（Ｌ／ｈ）  の時、約１２５〜１３５℃であった。
【００２４】
乾式電気集塵装置２０の集塵性能は、一般にダスト粒径や放電電流値に影響され、これらの大きい方が集塵効率が高い。したがって、ガス温度を約１２５〜１３５℃に調節すれば、ダスト粒径が大きくなり、放電電流が多く流れるので、乾式電気集塵装置２０の集塵効率が上昇する。
【００２５】
図３は、排ガスのＳＯ３  濃度を３０ｐｐｍ  、６０ｐｐｍ  、１００ｐｐｍ  、１５０ｐｐｍ  と変化させて、上記実験を繰り返し行った結果である。同表において、酸露点とは、燃焼排ガス中の硫酸蒸気が凝縮し始める（最高）温度であり、文献（例えば日本金属学会会報第１６巻第３号、１３３頁）から引用される。
【００２６】
同図に示すように、放電電流が増加するスプレ水の流量は、ＳＯ３  濃度が高くなるに連れて低下している。また、放電電流が増加するガス温度は、ＳＯ３  濃度が高くなるに連れて増加している。このガス温度を酸露点と比較すると、放電電流が増加するガス温度は、酸露点よりも８〜１８℃程度低い値であることが分かる。
【００２７】
したがって、酸露点よりも８〜１８℃程度低い温度に制御すれば、乾式電気集塵装置２０の放電電流が著しく大きくなり、乾式電気集塵装置２０の集塵効率が大きく向上する。ただし、排ガスの温度を酸露点よりも５〜２０℃程度低い温度に制御した場合にも、放電電流がある程度大きくなるので、乾式電気集塵装置２０の集塵効率は向上する。
【００２８】
このように本実施の形態は、冷却装置１８の出口側の排ガス温度を検出し、この検出値が酸露点よりも５〜２０℃低くなるように流量調節バルブ３４を制御しているので、乾式電気集塵装置２０の集塵効率を向上させることができる。したがって、ＳＯ３  を含む排ガス中にアンモニアを注入することによって生成された硫安のダストを確実に除去することができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態は、スプレ水の流量を調節することによって、排ガスの温度を調節したが、これに限定するものではなく、噴霧する水の温度を制御して排ガスの温度を調節してもよい。また、他の冷却方法によって排ガスの温度を調節してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る排ガス処理方法及び装置によれば、排ガスの温度を酸露点より５〜２０度低くした後にアンモニアを注入したので、生成される反応化合物のダストの粒径が大きくなり、集塵効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス処理装置のフローを示す図
【図２】図１の排ガス処理装置を用いて行った実験結果を示す図
【図３】排ガス中の三酸化硫黄の濃度変化に伴う実験結果を示す表図
【符号の説明】
１０…排ガス処理装置、１２…ボイラ、１４…脱硝装置、１６…エアヒータ、１８…冷却装置、２０…乾式電気集塵装置、２２…湿式脱硫装置、２４…湿式電気集塵装置、２６…煙突、２８ａ〜２８ｇ…ダクト、３０…ノズル、３２…配管、３４…流量調節バルブ、３６…制御装置、３８…温度検出器、４０…アンモニア注入配管
【図１】
0003603811.tif 000002
【図２】
0003603811.tif 000003
【図３】
0003603811.tif 000004