(57)【要約】【課題】  燃焼排ガスに含まれるＳＯ3等の汚染物質を安価にかつ十分に除去することができる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】  燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３等の汚染物質を除去する排ガス処理装置であって、燃焼排ガスが流通する煙道５に、湿式脱硫装置１３の脱硫排水から得たＮａ２ＳＯ４水溶液を噴霧する溶解塩水溶液噴霧スプレー３５Ａ，Ｂ，Ｃを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガス中に含まれる三酸化硫黄、フッ化水素、塩化水素、塩化水銀、硫化水素、硫化一酸化炭素等の汚染物質を除去する排ガス処理装置であって、
前記燃焼排ガスが流通する煙道に、Ｎa，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液を噴霧する噴霧手段を備えている排ガス処理装置。
【請求項２】
湿式脱硫装置を備え、
前記水溶液は、前記湿式脱硫装置の脱硫排水とされている請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記噴霧手段の出口温度は、１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上とされている請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータを備え、
前記噴霧手段は、前記エアヒータの上流側に設けられている請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータと、
該エアヒータの下流側に設けられた電気集塵装置と、を備え、
前記噴霧手段は、前記エアヒータと前記電気集塵装置との間に設けられている請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータと、
該エアヒータの下流側に設けられた電気集塵装置と、
該電気集塵装置の下流側に設けられた湿式脱硫装置と、を備え、
前記噴霧手段は、前記電気集塵装置と前記湿式脱硫装置との間でかつ該湿式脱硫装置直近に設けられている請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータと、
該エアヒータの下流側に設けられた電気集塵装置と、
該電気集塵装置の下流側に設けられた湿式脱硫装置と、を備え、
前記噴霧手段は、前記エアヒータの上流側、前記エアヒータと前記電気集塵装置との間、及び、前記電気集塵装置と前記湿式脱硫装置との間でかつ該湿式脱硫装置直近、のうちいずれか２カ所に設けられている請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
湿式電気集塵装置または誘電式ガス清浄装置を備えている請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
燃焼排ガス中に含まれる三酸化硫黄、フッ化水素、塩化水素、塩化水銀、硫化水素、硫化一酸化炭素等の汚染物質を除去する排ガス処理方法であって、
前記燃焼排ガスが流通する煙道に、Ｎa，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液を噴霧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、例えばＳＯ３等の燃焼排ガス中の汚染物質を除去するための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】
燃焼炉において化石燃料やゴミ等を燃焼させた際に発生する燃焼排ガスには、三酸化硫黄（ＳＯ3），フッ化水素（ＨＦ），塩化水素（ＨＣｌ），塩化水銀（ＨｇＣｌ），硫化水素（Ｈ２Ｓ），硫化一酸化炭素（ＣＯＳ）等の汚染物質が含まれる。これら汚染物質は大気に放出されると環境に対して悪影響を及ぼすことから、法律や自主規制などによって所定濃度以下に処理することが求められる。これを実現するための排ガス処理装置が、従来から種々提案されている。
【０００３】
汚染物質の一例として、ＳＯ3について説明する。
ＳＯ3は、主として、硫黄分を含む燃料（重油や石炭など）が燃焼することによって発生した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、腐食や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。
【０００４】
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。
アンモニア注入法は、燃焼排ガスとの生成物として、硫安や煤塵を発生させる。硫安は、一般に乾式電気集塵機によって固体として回収されるが、硫安とともに重油等の燃料中に含まれていた重金属類も回収されるので、環境へ放出する前に別途処理する必要がある。この点で、アンモニア注入法は設備費および運用コストの面で短所を有する。
また、硫安を生成するためにアンモニアガスは多めに注入されるので、下流側に設けられた湿式脱硫装置の脱硫排水にアンモニアが取り込まれることがある。この場合には、環境基準を満たすために脱硫排水の処理が必要となる。
また、アンモニアガスを常時供給する必要があるため、アンモニアガスの大量消費によって運用コストの低下を妨げている。
一方、アンモニア注入によって生じる煤塵や燃焼排ガス中の灰分を除去するために、煙道の下流側には電気集塵装置や誘電式ガス清浄装置（特許文献１）が設置される場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５６４３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電気集塵装置や誘電式ガス清浄装置は、煤塵を除去するとともに、ＳＯ3をも除去する。しかし、これらを用いても、高濃度のＳＯ3を対象とした場合、経済的に成立する処理容量の電気集塵装置や誘電式ガス清浄装置を用いたのでは、十分にＳＯ3を捕集することが困難となる。
【０００７】
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、燃焼排ガスに含まれるＳＯ3等の汚染物質を安価にかつ十分に除去することが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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、本発明にかかる排ガス処理装置は、燃焼排ガス中に含まれる三酸化硫黄、フッ化水素、塩化水素、塩化水銀、硫化水素、硫化一酸化炭素等の汚染物質を除去する排ガス処理装置であって、前記燃焼排ガスが流通する煙道に、Ｎa，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液を噴霧する噴霧手段を備えている。
【０００９】
本発明者等は、鋭意検討した結果、Na，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液であれば、三酸化硫黄、フッ化水素、塩化水素、塩化水銀、硫化水素、硫化一酸化炭素等の汚染物質を効果的に除去できることを見出した。
Na，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液は、（例えば何らかの処理工程の反応生成物として）比較的容易かつ安価に入手することができる。したがって、高価な薬液を用いることなく排ガス処理を簡便かつ安価に実施することができる。
溶解塩としては、ＮａＣｌ，ＮａＯＨ，Ｎａ２ＳＯ４，Ｎａ２ＣＯ３，ＫＣｌ，ＫＯＨ，Ｋ２ＳＯ４，Ｋ２ＣＯ３，ＫＨＣＯ３，ＭｇＣｌ２，ＭｇＳＯ４，ＣａＣｌ２が挙げられる。
燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物としては、ＳＯ3以外にＳＯ2が挙げられるが、本発明は特にＳＯ3の処理に好適であり、ＳＯ２を除去するものではない。
なお、汚染物質としては、代表的には三酸化硫黄が挙げられるが、これ以外のものにも適用可能である。例えば、フッ化水素（ＨＦ），塩化水素（ＨＣｌ），塩化水銀（ＨｇＣｌ），硫化水素（Ｈ２Ｓ），硫化一酸化炭素（ＣＯＳ）等である。
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。
汚染物質を除去するメカニズムとしては、概略、以下のように考えられる。
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等の汚染物質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等の汚染物質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。
【００１０】
さらに、前記排ガス処理装置は、湿式脱硫装置を備え、前記水溶液は、前記湿式脱硫装置の脱硫排水とされていることが好ましい。
【００１１】
湿式脱硫装置として苛性ソーダ法や水マグ法を用いる場合には、脱硫排水中にＮａやＭｇの硫酸塩であるＮａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４が含まれる。このような脱硫排水を噴霧することにより、新たな薬液を消費することなく、ＳＯ3等の汚染物質を除去することができる。これにより、極めて低廉な排ガス処理が可能となる。
【００１２】
さらに、前記排ガス処理装置は、前記噴霧手段の出口温度を、１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上としている。
【００１３】
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等の汚染物質の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、例えば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。
なお、噴霧する水溶液の液滴としては、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。
【００１４】
さらに、本発明の排ガス処理装置は、燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータを備え、前記噴霧手段は、前記エアヒータの上流側に設けられている。
【００１５】
例えば燃焼排ガスに三酸化硫黄が含まれていると、三酸化硫黄から生じる硫酸によってエアヒータの腐食が進行する。本発明では、噴霧手段をエアヒータの上流側に設置することにより、エアヒータの上流側で三酸化硫黄等の汚染物質を除去することとし、エアヒータの腐食を防止する。
また、エアヒータの上流側はエアヒータによって燃焼排ガスの顕熱が奪われる前なので、比較的高い温度（例えば３００〜３５０℃）で維持されている。したがって、噴霧された液滴の水分の蒸発が促進され、汚染物質の除去効率が向上する。
【００１６】
さらに、本発明の排ガス処理装置は、燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータと、該エアヒータの下流側に設けられた電気集塵装置と、を備え、前記噴霧手段は、前記エアヒータと前記電気集塵装置との間に設けられている。
【００１７】
例えば燃焼排ガスに三酸化硫黄が含まれていると、三酸化硫黄から生じる硫酸によって電気集塵装置の腐食が進行する。本発明では、噴霧手段をエアヒータと電気集塵装置との間に設け、電気集塵装置の上流側で汚染物質を除去することとし、電気集塵装置の腐食を防止する。
また、電気集塵装置の上流側にアンモニアを注入して三酸化硫黄を除去する方法に比べて、燃焼排ガス中の汚染物質との間で生じた生成物の処理が簡便となる。つまり、アンモニア注入法では、生成物として生じた硫安に含まれる重金属類を処理する工程が別途必要となる。本発明では、アンモニアを用いず、Ｎa，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかを含む溶解塩（例えばＮａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４）を用いるので、硫安を処理する工程が不要となる。また、アンモニア注入法を用いないので、煤塵の発生を抑えることができる。
【００１８】
さらに、本発明の排ガス処理装置によれば、燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータと、該エアヒータの下流側に設けられた電気集塵装置と、該電気集塵装置の下流側に設けられた湿式脱硫装置と、を備え、前記噴霧手段は、前記電気集塵装置と前記湿式脱硫装置との間でかつ該湿式脱硫装置直近に設けられている。
【００１９】
溶解塩を用いているので、燃焼排ガス中の汚染物質との間で生じた生成物は、湿式脱硫装置の脱硫排水に溶け易い。また、噴霧手段を湿式脱硫装置の直近に設けているので、生成物は湿式脱硫装置の脱硫排水の貯留部へと流れ込むこととなる。脱硫排水の貯留部へと流れ込んだ生成物は、脱硫排水に溶解し、脱硫排水とともに処理される。したがって、生成物の処理工程を別途設ける必要がなく、設備を簡素化することができる。
例えば、苛性ソーダ法を用いた湿式脱硫装置の場合、溶解塩としてＮａ２ＳＯ４を用いると、燃焼排ガス中のＳＯ３は、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。また、乾燥した溶解塩粒子（Ｎａ２ＳＯ４）の一部とＳＯ３により下式が進行し、ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）が生成する。ここで、Ｎａ２ＳＯ４及びＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏは、ともに溶解性であるため、後流の脱硫装置内で溶解する。
Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ３＋３Ｈ２Ｏ→２ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ
このように、アンモニア注入法のような固体物処理が不要になるという利点がある。
【００２０】
さらに、本発明の排ガス処理装置は、燃焼排ガスから得られた熱量によって燃焼炉へ供給する空気を加熱するエアヒータと、該エアヒータの下流側に設けられた電気集塵装置と、該電気集塵装置の下流側に設けられた湿式脱硫装置と、を備え、前記噴霧手段は、前記エアヒータの上流側、前記エアヒータと前記電気集塵装置との間、及び、前記電気集塵装置と前記湿式脱硫装置との間でかつ該湿式脱硫装置直近、のうちいずれか２カ所に設けられている。
【００２１】
噴霧手段を２カ所に設置することにより、汚染物質の濃度を大幅に下げることができる。
また、一方の噴霧位置をエアヒータ上流側とすれば、エアヒータ上流側の燃焼排ガス温度はその上流側の燃焼炉によって高い温度で維持されるので、それより下流側の燃焼排ガス温度の低下を防ぐことができ、エアヒータよりも下流側の噴霧位置での汚染物質の回収効率を高く維持することができる。
【００２２】
さらに、本発明の排ガス処理装置は、湿式電気集塵装置または誘電式ガス清浄装置を備えている。
【００２３】
湿式電気集塵装置または誘電式ガス清浄装置によっても燃焼排ガス中の汚染物質を除去することが可能となるため、溶解塩を噴霧する噴霧手段に伴う装置をコンパクトにすることができる。
特に、誘電式ガス清浄装置は、ＳＯ３の除去に優れているので、ＳＯ３の除去を目的としている場合には好適である。
【００２４】
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三酸化硫黄、フッ化水素、塩化水素、塩化水銀、硫化水素、硫化一酸化炭素等の汚染物質を除去する排ガス処理方法であって、前記燃焼排ガスが流通する煙道に、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液を噴霧する。
【００２５】
Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの塩化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液は、（例えば何らかの処理工程の反応生成物として）比較的容易かつ安価に入手することができる。したがって、排ガス処理を簡便かつ安価に実施することができる。
溶解塩としては、ＮａＣｌ，ＮａＯＨ，Ｎａ２ＳＯ４，Ｎａ２ＣＯ３，ＫＣｌ，ＫＯＨ，Ｋ２ＳＯ４，Ｋ２ＣＯ３，ＫＨＣＯ３，ＭｇＣｌ２，ＭｇＳＯ４，ＣａＣｌ２が挙げられる。
燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物としては、ＳＯ3以外にＳＯ2が挙げられるが、本発明は特にＳＯ3の処理に好適であり、ＳＯ２を除去するものではない。
なお、汚染物質としては、代表的には三酸化硫黄が挙げられるが、これ以外のものにも適用可能である。例えば、フッ化水素（ＨＦ），塩化水素（ＨＣｌ），塩化水銀（ＨｇＣｌ），硫化水素（Ｈ２Ｓ），硫化一酸化炭素（ＣＯＳ）等である。
汚染物質を除去するメカニズムとしては、概略、以下のように考えられる。
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等の汚染物質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等の汚染物質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。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
Ｎa，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの硫酸塩または炭酸塩の溶解塩を含む水溶液を用いてＳＯ3等の汚染物質を除去することができるので、高価な薬液を注入することなく、排ガス処理を行うことができる。
さらに、脱硫排水によって前記水溶液を供給することとすれば、簡便な構成で安価に排ガス処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、図１を用いて説明する。
本実施形態は、苛性ソーダ法を用いた湿式脱硫装置を適用した排ガス処理装置である。
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１Ａは、ボイラ（燃焼炉）３の下流側の煙道５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１１と、湿式脱硫装置１３と、誘電式ガス清浄装置１５と、煙突１７とを備えている。
【００２８】
ボイラ３は、例えば、硫黄分を比較的多く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、燃焼排ガスと押し込みファン１０によって供給される燃焼用空気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。
乾式電気集塵機１１は、燃焼排ガス中の煤塵を、静電気力によって捕集するものである。
【００２９】
湿式脱硫装置１３は、吸収剤であるＮａＯＨを含んだ溶液を噴霧する吸収剤噴霧スプレー２０と、吸収剤噴霧スプレー２０の下方に配置された充填層２２と、充填層２２の下方に設けられた貯留部２４とを備えている。
充填層２２は、例えば樹脂製の充填材が設けられた構成とされている。
吸収剤噴霧スプレー２０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内の吸収溶液が汲み上げられる。
貯留部２４には、ＮａＯＨ溶液供給手段２４ａからＮａＯＨ溶液が供給され、空気供給手段２４ｂにより空気が供給されるようになっている。
噴霧スプレー２０から噴霧された吸収溶液は、充填層２２において、燃焼排ガス中のＳＯ２を吸収する。吸収溶液に吸収されたＳＯ２は、ＮａＨＳＯ3となり、酸素との反応によりＮａ2ＳＯ４を生成する。このＮａ２ＳＯ４を含む脱硫排水は、排出管２８を介して外部へと排出される。
ＳＯ３は、湿式脱硫装置１３において吸収溶液とは化学的に反応しないが、吸収溶液の微粒子との衝突や凝集によって、微量ではあるが除去される。
貯留部２４には、Ｎａ２ＳＯ４だけでなくＮａＨＳＯ３も溶解しているが、空気供給手段２４ｂによって積極的に酸化し、ＮａＨＳＯ３をＮａ２ＳＯ４とするのが好ましい。
【００３０】
誘電式ガス清浄装置１５は、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を捕集するものである。
なお、誘電式ガス清浄装置１５に代えて、湿式電気集塵装置を用いても良い。
【００３１】
本発明では、湿式脱硫装置１３の貯留部２４内に貯留された脱硫排水を、ＳＯ３除去のために用いる。
脱硫排水中には、溶解塩であるＮａ２ＳＯ４が水に溶解したＮａ２ＳＯ４水溶液が主として含まれており、部分的に、ＮａＯＨ溶液供給手段２４ａによって供給されたＮａＯＨ溶液も含まれている。
脱硫排水は、抜出ポンプ３２によって、抜出管３０を介して湿式脱硫装置１３の上流側へと送られ、溶解塩噴霧スプレー（噴霧手段）３５Ａ，Ｂ，Ｃによって煙道５内に噴霧される。脱硫排水は、好適には、加圧空気によって液体を微粒化する二流体ノズルによって噴霧される。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。
【００３２】
脱硫排水に含まれるＮａ２ＳＯ４水溶液によって、燃焼排ガス中のＳＯ３が、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。また、乾燥した溶解塩粒子（Ｎａ２ＳＯ４）の一部とＳＯ３により下式が進行し、ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）が生成する。ここで、Ｎａ２ＳＯ４及びＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏは、ともに溶解性であるため、後流の脱硫装置内で溶解する。
Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ→３ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ
また、脱硫排水に含まれるＮａＯＨ水溶液によって、燃焼排ガス中のＳＯ２が除去される。
【００３３】
脱硫排水が噴霧される位置は、脱硝装置７とエアヒータ９との間の位置Ａ，エアヒータ９と乾式電気集塵装置１１との間の位置Ｂ，乾式電気集塵装置１１と湿式脱硫装置１３との間の位置Ｃのいずれかから適宜選定される。もちろん、位置Ａと位置Ｂ、または、位置Ａと位置Ｃといったように２カ所を同時に選定しても良い。
位置Ａの温度は約３００〜３５０℃、位置Ｂの温度は約１６０〜２００℃、位置Ｃの温度は約１６０〜２００℃とされる。
【００３４】
各位置Ａ〜Ｃを選定する利点は以下の通りである。
脱硫排水の噴霧位置をエアヒータ９の上流である位置Ａに選定した場合には、エアヒータ９の上流でＳＯ３が除去されることになる。したがって、燃焼排ガス中の三酸化硫黄から生じる硫酸によるエアヒータ９の腐食を防止することができる。
また、エアヒータ９の上流側はエアヒータ９によって燃焼排ガスの顕熱が奪われる前なので、比較的高い温度（例えば３００〜３５０℃）で維持されている。したがって、噴霧された脱硫排水中のＮａ２ＳＯ４水溶液粒子の水分蒸発が促進され、ＳＯ３の除去効率が向上する。
【００３５】
位置Ｂは、乾式電気集塵装置１１の上流に設けられているので、脱硫排水を噴霧することにより、燃焼排ガス中の硫黄酸化物から生じる硫酸による乾式電気集塵装置１１の腐食を防止することができる。
また、従来用いられているアンモニア注入法に対して、ＳＯ３を捕集した後の生成物の処理が簡便となる。つまり、脱硫排水を噴霧した場合には、生成物は水溶性の硫酸塩となり、硫安や重金属類を含む固体生成物を処理する工程が必要となるアンモニア注入法に対して、処理が極めて簡便となる。つまり、生成物の処理は、湿式脱硫装置１３と共通化することができ、設備コストを低く抑えることができる。また、アンモニア注入法では、生成物として処理が複雑な硫安灰が発生するが、苛性ソーダ法による脱硫排水を噴霧することとすれば、生成物として煤塵の発生はあるが、処理が簡便となる点でも有利である。
【００３６】
位置Ｃは湿式脱硫装置１３の直近に設けられているので、ＳＯ３との生成物は、燃焼排ガスの流れとともに下流側へと流れ、貯留部２４へと流れ込む。したがって、位置Ｃから噴霧された脱硫排水によって生じる生成物は、湿式脱硫装置１３にて捕集され、その後脱硫排水とともに処理されることになり、脱硫排水処理設備を共通化することができる。
【００３７】
また、脱硫排水を噴霧する位置を位置Ａ及び位置Ｂ、または、位置Ａ及び位置Ｃといったように選定すれば、ＳＯ３の濃度を大幅に下げることができる。例えば、位置Ａのみで許容濃度以下までＳＯ３を除去できない場合には、位置Ｂまたは位置Ｃに脱硫排水噴霧手段を追設すれば良い。
一方の噴霧位置をエアヒータ９上流側である位置Ａとしておけば、エアヒータ９上流側の温度は、その上流側のボイラ３の能力制御によって所定温度に維持されるので、脱硫排水を噴霧することによって生じる燃焼排ガス温度の低下を可及的に防止することができる。したがって、エアヒータ９よりも下流側の位置Ｂや位置Ｃにおける燃焼排ガス温度の低下が少なく、ＳＯ３除去のために必要な温度レベルを維持することができる。
【００３８】
上記構成の排ガス処理装置１Ａは、以下のように運用される。
以下の説明では、一例として、溶解塩噴霧スプレー３５が位置Ａと位置Ｂに設置されている場合について説明する。
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５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。
【００３９】
ＳＯ３は、位置Ａにおいて、溶解塩噴霧スプレー３５Ａ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。また、乾燥した溶解塩粒子（Ｎａ２ＳＯ４）の一部とＳＯ３により下式が進行し、ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）が生成する。
Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ→３ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ
なお、位置Ａにおける燃焼排ガスの温度は３００〜３５０℃とされる。
【００４０】
多くのＳＯ３が除去された燃焼排ガスは、エアヒータ９を通り、押し込みファン１０によって供給される燃焼用空気に顕熱の一部分を与え、位置Ｂへと至る。この際に、燃焼排ガスの温度は、１６０〜２００℃程度まで低下する。
位置Ｂでは、再び、溶解塩噴霧スプレー３５Ｂによって微粒化された脱硫排水が噴霧され、ＳＯ３がさらに除去される。このようにＳＯ３の除去に伴い生成する固体生成物は、排ガス中の煤塵と共に乾式電気集塵装置１１により捕集され、外部に排出される。
【００４１】
位置Ａ及び位置Ｂにおいて大部分のＳＯ３が除去された燃焼排ガスは、湿式脱硫装置１３へと流れ込む。
湿式脱硫装置１３では、吸収剤噴霧スプレー２０によって噴霧される吸収溶液によってＳＯ２が除去される。貯留部２４では、ＮａＯＨとＳＯ２とが反応し、Ｎａ２ＳＯ４を生成する。Ｎａ２ＳＯ４は溶解度が高く、Ｎａ２ＳＯ４水溶液の状態でその一部が排出管２８を介して外部へと排出される。一方、他のＮａ２ＳＯ４水溶液は、抜出ポンプ３２によって汲み上げられ、抜出管３０を介して各溶解塩噴霧スプレー３５Ａ，Ｂへと送られる。
【００４２】
湿式脱硫装置１３においてＳＯ２が除去された燃焼排ガスは、誘電式ガス清浄装置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、煙突１７から外部へと放出される。
【００４３】
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。
Ｎａ２ＳＯ４水溶液を噴霧することにより、微細化された液滴とし、この微細化された液滴のＮａ２ＳＯ４周りの水分を燃焼排ガスにより蒸発させることとした。このようにして、微細化されたＮａ２ＳＯ４粒子を得て、この微細化Ｎａ２ＳＯ４粒子にＳＯ３を接触させて、ＳＯ３を吸着・固定化し、ガス中から除去することとした。すなわち、Ｎａ２ＳＯ４水溶液を噴霧することにより、小さく、且つ、多数の乾燥Ｎａ２ＳＯ４粒子を形成することとしたので、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、ＳＯ３の吸着・固定化を促進することができる。
溶解塩であるＮａ２ＳＯ４水溶液によってＳＯ3を除去することとしたので、脱硫排水によってＮａ２ＳＯ４水溶液を供給するだけで済み、新たな薬液を注入する必要がない。したがって、極めて簡便な構成でかつ安価にＳＯ3除去が可能となる。
Ｎａ２ＳＯ４とＳＯ３との反応生成物は溶解度が高いので、水溶液の状態で処理することができる。したがって、固体物処理が必要なアンモニア注入法に比べて処理が極めて簡便になる。
ＳＯ３除去のためにアンモニア注入法を採用する必要がないので、アンモニア注入法によって生成する生成物の処理設備が不要となり、コストが低減される。また、アンモニアガスを常時供給する必要がないので、運用コストを低く抑えることができる。
位置Ａ及び位置Ｂといったように二段階で脱硫排水を噴霧することとしたので、ＳＯ３濃度を大幅に下げることができる。
また、ＳＯ3を所定量除去することができる誘電式ガス清浄装置１５と組合せることにより、脱硫排水を用いたＳＯ3の処理量を減らすことができ、抜出管３０から溶解塩噴霧スプレー３５Ａ，Ｂ，Ｃに至る設備をコンパクトに構成することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、Ｎａ２ＳＯ４水溶液を得るために脱硫排水を用いることとしたが、別途Ｎａ２ＳＯ４水溶液を製造し、これを位置Ａ〜Ｃから噴霧してＳＯ３を除去することとしても良い。
また、本実施形態では、苛性ソーダ法を用いた湿式脱硫装置１３を例示して説明したが、Ｍｇ（ＯＨ）２による水マグ法を用いた湿式脱硫装置にも同様に適用することができる。この場合には、脱硫排水に含まれるＭｇＳＯ４を、ＳＯ３除去のための溶解塩として利用する。
また、溶解塩としてＮａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４を例示したが、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの硫酸塩または炭酸塩の溶解塩であれば、ＳＯ３等の汚染物質の除去は可能である。
また、除去する汚染物質の一例としてＳＯ３を用いたが、フッ化水素（ＨＦ），塩化水素（ＨＣｌ），塩化水銀（ＨｇＣｌ），硫化水素（Ｈ２Ｓ），硫化一酸化炭素（ＣＯＳ）等を除去することも可能である。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態は、石灰石膏法を用いた湿式脱硫装置を適用した排ガス処理装置である。
なお、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図２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１Ｂは、石灰石供給手段２４ｃから供給される石灰石（ＣａＣＯ３）を吸収剤として用いて硫黄酸化物を除去する。石灰石膏法によって生じる生成物は、難溶性のＣａＳＯ４となるので、第１実施形態のように脱硫排水を用いたＳＯ３除去を行うことが困難である。
【００４６】
そこで、本実施形態では、煙道５の途中に、湿式脱硫装置１３に比べて小規模とされた苛性ソーダ法による第２湿式脱硫装置３８を設けている。第２湿式脱硫装置３８は、湿式脱硫装置１３の上流に第２貯留部４０を備えており、この第２貯留部４０には、ＮａＯＨ溶液供給手段４０ａと、空気供給手段４０ｂとが接続されており、ＮａＯＨ溶液および空気が第２貯留部４０に供給されるようになっている。第２貯留部４０に供給されたＮａＯＨ溶液は、吸収液中に溶解し、第２吸収剤供給ポンプ４２によって第２吸収剤噴霧スプレー４４から煙道５内に噴霧される。第２貯留部４０内で生成したＮａ２ＳＯ４水溶液を含む脱硫排水は、抜出ポンプ４８によって、抜出管４６を介して第２吸収剤噴霧スプレー４４よりも上流側へと送られ、溶解塩スプレー（噴霧手段）３５Ａ，Ｂ，Ｃによって煙道５内に噴霧される。
【００４７】
本実施形態では、石灰石膏法を用いた湿式脱硫装置１３の上流側に小規模の苛性ソーダ法による第２湿式脱硫装置３８を設けることとして、溶解塩であるＮａ２ＳＯ４を生成することとし、このＮａ２ＳＯ４水溶液を主として含む脱硫排水を上流側の煙道５に噴霧することとした。これにより、Ｎａ２ＳＯ４を大規模な製造する設備を設けることなく、ＳＯ３除去のためにＮａ２ＳＯ４を供給することができる。
また、第２湿式脱硫装置３８は、ＳＯ３除去のために必要な量のＮａ２ＳＯ４を得る程度の規模であれば良い。燃焼排ガス中のＳＯ３の存在量はＳＯ２の数％なので、第２湿式脱硫装置３８は湿式脱硫装置１３よりも大幅に小さな規模で済ませることができる。
【００４８】
また、図３に示すように、煙道５の途中に設けた図２の第２湿式脱硫装置３８に代えて、煙道５外に、小規模の苛性ソーダ法による第３湿式脱硫装置５０を設けることとしても良い。この場合には、煙道５に分岐管５２を接続し、燃焼排ガスの一部を第３湿式脱硫装置５０へと導くようにする。第３湿式脱硫装置５０では、第２湿式脱硫装置３８と同様に脱硫を行い、第３貯留部５４にＮａ２ＳＯ４水溶液を含む脱硫排水を生成する。脱硫排水は、抜出ポンプ５６によって、抜出管５８を介して溶解塩スプレー（噴霧手段）３５Ａ，Ｂ，Ｃへと送られる。
【００４９】
なお、本実施形態において、第２湿式脱硫装置３８及び第３湿式脱硫装置５０として苛性ソーダ法を用いることとしたが、水マグ法を用いることとしても良い。
また、溶解塩としてＮａ２ＳＯ４やＭｇＳＯ４だけでなく、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａのいずれかの硫酸塩または炭酸塩の溶解塩であれば、ＳＯ３等の汚染物質の除去は可能である。
また、除去する汚染物質の一例としてＳＯ３を用いたが、フッ化水素（ＨＦ），塩化水素（ＨＣｌ），塩化水銀（ＨｇＣｌ），硫化水素（Ｈ２Ｓ），硫化一酸化炭素（ＣOＳ）等を除去することも可能である。
また、第２湿式脱硫装置３８及び第３湿式脱硫装置５０を用いずに、各位置Ａ〜Ｃに対して直接Ｎａ２ＳＯ４水溶液やＭｇＳＯ４水溶液を供給することとしても良い。
【実施例】
【００５０】
図４〜図６を用いて、ＳＯ３除去試験について説明する。
図４には、試験装置の概略が示されている。
試験装置１００は、ＬＰＧ炉１０１と、ＬＰＧ炉１０１の下流に設けられた冷却塔１０３と、冷却塔１０３の下流に設けられた湿式電気集塵装置１０５とを備えている。
ＬＰＧ炉１０１は、液化石油ガス（Liquefied Petroleum Gas）を燃焼させる燃焼炉であり、この液化石油ガスの燃焼排ガスが下流側の冷却塔１０３へと導かれる。
冷却塔１０３は、約４５０ｍｍ角の流路を有しており、その下流側に貯留部１０９を備えている。この貯留部１０９に貯留された水は、ポンプ１１１によって汲み上げられ、２つの水噴霧スプレー１１３ａ，ｂから噴霧される。上流側の水噴霧スプレー１１３ａからは１．４ｍ３／ｈの水が供給され、流路を流れるガスに対する体積流量比（Ｌ／Ｇ）は０．５とされている。下流側の水噴霧スプレー１１３ｂからは２．８ｍ３／ｈの水が供給され、流路を流れるガスに対する体積流量比（Ｌ／Ｇ）は１．０とされる。
冷却塔１０３の上流側には、二流体ノズルを用いた溶解塩噴霧スプレー１１５が設けられている。溶解塩噴霧スプレー１１５からは、約20μｍの直径とされた液滴が噴霧される。
ＬＰＧ炉１０１と冷却塔１０３との間には、ＳＯ３供給手段１０７が設けられており、これにより、初期ＳＯ３濃度が調整される。
冷却塔１０３の入口、水噴霧スプレー１１３ａ，ｂの上流側、及び冷却塔１０３の出口には、温度センサが設けられている。また、冷却塔１０３の入口、冷却塔１０３の出口および電気集塵装置１０５の出口には、ＳＯ３濃度センサが設けられている。
本実施例における試験は、冷却塔１０３の入口温度を１８５℃、冷却塔１０３の入口のＳＯ３濃度を１７０ｐｐｍとした条件で行われた。
【００５１】
図５には、上記試験装置１００を用いた試験結果が示されている。図５において、横軸は溶解塩水溶液供給濃度［ｗｔ％］、縦軸は冷却塔１０３出口のＳＯ３濃度［ｐｐｍ］である。
本実施例では、溶解塩としてＮａ２ＳＯ４、ＭｇＳＯ４及びＮａＯＨを用いた水溶液と、苛性ソーダ法脱硫排水を用いた。
図５に示されているように、ＳＯ３供給手段１０７によって調整された初期ＳＯ３濃度を１７０ｐｐｍとした場合、いずれの溶解塩水溶液を用いても約６０ｐｐｍ以下までＳＯ３を除去することができる。したがって、下流側に、ＳＯ３除去率９０％程度の電気集塵装置や誘電式ガス清浄装置を設けることとすれば、ＳＯ３濃度を数ｐｐｍまで低下させることができ、紫煙の発生を防ぐことができる。
【００５２】
図６には、５ｗｔ％のＮａ２ＳＯ４水溶液を、流量を変えて噴霧した場合の試験結果が示されている。同図において、横軸はＮａ２ＳＯ４水溶液噴霧流量［Ｌ／ｈｒ］、左軸が冷却塔１０３出口のＳＯ３濃度［ｐｐｍ］、右軸が噴霧出口温度［℃］である。
Ｎａ２ＳＯ４水溶液噴霧流量の上昇に比例して、噴霧出口温度が低下することが示されている。
Ｎａ２ＳＯ４水溶液噴霧流量が５０［Ｌ／ｈｒ］のとき、即ち噴霧出口温度が約１３０℃のときには、ＳＯ３濃度が６０ｐｐｍをわずかに越えるが、噴霧出口温度を１４０℃とするとＳＯ３濃度が４０ｐｐｍ以下まで大幅に減少する。したがって、噴霧温度が１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上とすれば、ＳＯ３除去率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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】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３】図２の変形例を示した概略図である。
【図４】ＳＯ３除去試験を行った試験装置を示した概略図である。
【図５】ＳＯ３除去の試験結果を示したグラフである。
【図６】ＳＯ３除去の試験結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ，１Ｂ  排ガス処理装置
５  煙道
９  エアヒータ
１１  乾式電気集塵装置
１３  湿式脱硫装置
１５  誘電式ガス清浄装置
３５Ａ，Ｂ，Ｃ  溶解塩噴霧スプレー（噴霧手段）
【図１】
2006326575.tif 000003
【図２】
2006326575.tif 000004
【図３】
2006326575.tif 000005
【図４】
2006326575.tif 000006
【図５】
2006326575.tif 000007
【図６】
2006326575.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月7日(2006.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
脱硫排水に含まれるＮａ２ＳＯ４水溶液によって、燃焼排ガス中のＳＯ３が、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。また、乾燥した溶解塩粒子（Ｎａ２ＳＯ４）の一部とＳＯ３により下式が進行し、ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）が生成する。ここで、Ｎａ２ＳＯ４及びＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏは、ともに溶解性であるため、後流の脱硫装置内で溶解する。
Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ
また、脱硫排水に含まれるＮａＯＨ水溶液によって、燃焼排ガス中のＳＯ２が除去される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ＳＯ３は、位置Ａにおいて、溶解塩噴霧スプレー３５Ａ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。また、乾燥した溶解塩粒子（Ｎａ２ＳＯ４）の一部とＳＯ３により下式が進行し、ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ（固体）が生成する。
Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＨＳＯ４・Ｈ２Ｏ
なお、位置Ａにおける燃焼排ガスの温度は３００〜３５０℃とされる。