(57)【要約】【課題】ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができ、かつ低コストで実施でき、しかも装置の信頼性が低下するのを防ぐことができるボイラブロー水の中和装置および方法を提供する。【解決手段】ボイラ１のブロー水を冷却媒体を用いて冷却する熱交換器３と、この熱交換器３にボイラの排ガスを導入する排ガス導入経路５とを備えた中和装置１０を用いる。熱交換器３において、ブロー水は排ガスとともにブロー水流路１４を流れる際に冷却され、低温条件で排ガスに接触するため、排ガス中の炭酸ガスは効率よくブロー水に溶解し、ブロー水は中和される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラのブロー水を冷却媒体を用いて冷却する熱交換器と、この熱交換器にボイラの排ガスを導入する排ガス導入経路とを備え、
熱交換器は、排ガスをブロー水に接触させることができるように構成されていることを特徴とするボイラブロー水の中和装置。
【請求項２】
熱交換器は、排ガスが導入される排ガス導入部と、ブロー水が流通するブロー水流路と、冷却媒体が流通する冷却媒体流路とを有し、
ブロー水流路でのブロー水流下により排ガス導入部内の圧力を低下させることによって、排ガス導入経路からの排ガスを排ガス導入部に導入することができるようにされていることを特徴とする請求項１記載のボイラブロー水の中和装置。
【請求項３】
熱交換器は、冷却媒体としてボイラ給水を使用できるようにされていることを特徴とする請求項１記載のボイラブロー水の中和装置。
【請求項４】
熱交換器を経た排ガスの少なくとも一部を、燃焼用空気の一部としてボイラに供給することができるようにされていることを特徴とする請求項１記載のボイラブロー水の中和装置。
【請求項５】
ボイラの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段に基づいて熱交換器への排ガスの供給および停止を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のボイラブロー水の中和装置。
【請求項６】
ボイラのブロー水を冷却媒体を用いて冷却する熱交換器と、
この熱交換器にボイラの排ガスを導入する排ガス導入経路とを備えた中和装置を用いてブロー水を中和する方法であって、
熱交換器内において、排ガスをブロー水に接触させることを特徴とするボイラブロー水の中和方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラのブロー水の中和装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラとは、水を主に燃焼エネルギーなどの熱エネルギーによって加熱し、蒸気を発生させる蒸発装置である。
ボイラでは、腐食を防止するために、カルシウムイオンやマグネシウムイオンをナトリウムイオンに交換したイオン交換水などの軟水が用いられるとともに、アルカリ製剤が添加剤としてボイラ給水に加えられ、ボイラ水のｐＨが１１前後とされて運転管理が行われる。
ボイラでは、ボイラ水の蒸発が進むにしたがって、アルカリ製剤などの濃度が上昇し、スケール等の障害が発生するおそれがあるため、ボイラ水中の塩類濃度を所定の値以下に保つために、ボイラ水の一部をブロー水として排出することが行われている。
排出されたブロー水は、ｐＨが１１前後と高いため、酸を用いてｐＨ５〜９となるように中和してから放流される。
【０００３】
中和用の酸として塩酸、硫酸を用いる中和方法では、薬品コストを低く抑えることができる利点があるが、ブロー水の中和点付近の緩衝性が小さいため、ブロー水が過度に低ｐＨになりやすい。
このため、攪拌混合装置、ｐＨ調節装置、バッファタンクなどが必要となり、設備費がかさむほか、強酸を扱うため管理が煩雑となる問題がある。
弱酸である有機酸を用いる中和方法では、中和の際にブロー水が低ｐＨとなるおそれが少なくなるが、ＢＯＤ、ＣＯＤ等の値が上昇するため、ブロー水の処理が必要となりコスト上昇を招く問題がある。
【０００４】
近年では、より簡便な方法として、炭酸ガスを利用した中和方法が知られている。炭酸ガスを用いた中和方法では、炭酸ガスをブロー水に吸収させることにより、ブロー水中に含まれる強アルカリ成分由来の陽イオン（Ｎａ、Ｋ等）に炭酸塩を形成させ、穏やかにｐＨ値を中性領域に導くことが可能である。
また、炭酸ガスは過剰に注入してもブロー水がｐＨ５以下になりにくいため、ｐＨ調節装置などの付帯設備が不要となる。
この方法では、一般に、高圧ボンベに詰められた高圧炭酸ガスが用いられるため、炭酸ガスのコストがかさむ問題があった。
【０００５】
ボイラの燃焼排ガス中には、炭酸ガスが含まれる。このため、排ガスをブロー水に接触させ、炭酸ガスをブロー水に吸収させることができれば、低コストでブロー水を中和することができる（例えば特許文献１を参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９３４８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、排ガスの温度が障害となる。すなわち、ボイラの排ガスは、概ね１５０〜３００℃の温度域にある。この温度域の炭酸ガスは水に吸収されにくく、ブロー水の中和を行うのは難しい。
また、ブロー水が排ガスの熱を吸収すると、その熱量に応じてブロー水の一部が蒸発し、ブロー水の塩類濃度が上昇するため、スケール等により機器の信頼性が低下する問題があった。
排ガスを冷却すれば（例えば１００℃以下）、炭酸ガスをブロー水に吸収させやすくすることができるが、排ガスを熱交換器を用いて冷却すると、排ガス中の水分が凝縮した凝縮水に、排ガス中の硫酸や硝酸がとけ込むため、熱交換器が侵されやすく、装置の信頼性が低下する問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができ、かつ低コストで実施でき、しかも装置の信頼性が低下するのを防ぐことができるボイラブロー水の中和装置および方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のボイラブロー水の中和装置は、ボイラのブロー水を冷却媒体を用いて冷却する熱交換器と、この熱交換器にボイラの排ガスを導入する排ガス導入経路とを備え、熱交換器が、排ガスをブロー水に接触させることができるように構成されていることを特徴とする。
熱交換器は、排ガスが導入される排ガス導入部と、ブロー水が流通するブロー水流路と、冷却媒体が流通する冷却媒体流路とを有し、ブロー水流路でのブロー水流下により排ガス導入部内の圧力を低下させることによって、排ガス導入経路からの排ガスを排ガス導入部に導入することができるように構成することができる。
本発明の中和装置では、熱交換器を、冷却媒体としてボイラ給水を使用できるように構成することができる。
本発明の中和装置は、熱交換器を経た排ガスの少なくとも一部を、燃焼用空気の一部としてボイラに供給することができるように構成することができる。
本発明の中和装置は、ボイラの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段に基づいて熱交換器への排ガスの供給および停止を制御する制御手段が設けられている構成とすることができる。
燃焼状態検出手段としては、ボイラへの燃料供給量、排ガス中の酸素濃度、排ガスの光透過性のうち少なくとも１つを挙げることができる。
【０００９】
本発明の中和方法は、ボイラのブロー水を冷却媒体を用いて冷却する熱交換器と、この熱交換器にボイラの排ガスを導入する排ガス導入経路とを備えた中和装置を用いてブロー水を中和する方法であって、熱交換器内において、排ガスをブロー水に接触させることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のボイラブロー水の中和装置の第１の実施形態を示すものである。
ここに示す中和装置１０は、ボイラ１からのブロー水を導くブロー水導出経路２と、ブロー水を冷却水（冷却媒体）を用いて冷却する熱交換器３と、ボイラ１からの排ガスを導出する煙道４と、煙道４内の排ガスを熱交換器３に導入する排ガス導入経路５と、熱交換器３内の排ガスを煙道４に返送する排ガス返送経路６と、熱交換器３に冷却水を導入する冷却水導入手段７とを備えている。
【００１１】
ブロー水導出経路２には、ブロー水を一時貯留するブロー水貯留槽１１と、ブロー水の流量を調整する流量調整弁１２とが設けられている。
熱交換器３は、排ガスが導入される排ガス導入部１３と、ブロー水が流通するブロー水流路１４と、冷却水が流通する冷却水流路１５と、ブロー水流路１４からのブロー水および排ガスが流入する分離部１６とを有する。
排ガス導入部１３は、熱交換器３の上部に設けられている。
ブロー水流路１４は、排ガス導入部１３の下部から下方に延びる管路である。
熱交換器３は、ブロー水流路１４内のブロー水を、冷却水流路１５内の冷却水によって冷却することができるようになっている。
【００１２】
熱交換器３としては、鋼、銅、ステンレスなどの熱伝導性のよい材質で形成された伝熱体を介してブロー水と冷却水との間で熱エネルギーを移動させることにより、ブロー水の冷却を行うものが使用できる。
熱交換器３は、伝熱体が管状に構成されるチューブ式であってもよいし、板状に構成されるプレート式であってもよい。
チューブ式としては、伝熱体であるフィンを備えたフィンチューブタイプや、乱流を発生させることにより伝熱効率を高めるスパイラルチューブタイプなどが使用可能である。
【００１３】
排ガス導入経路５は、煙道４からの排ガスを排ガス導入部１３に導入することができるようになっている。
排ガス返送経路６は、分離部１６内の排ガスを煙道４に導くことができるようになっている。排ガス返送経路６は、排ガス導入経路５の接続位置よりもガス流方向の下流側の煙道４に接続するのが好ましい。
冷却水導入手段７は、冷却水貯留槽１８と、冷却水貯留槽１８からの冷却水を導く導入経路１９と、経路１９を通して冷却水を冷却水流路１５に送るポンプ２１と、冷却水流路１５からの冷却水を冷却水貯留槽１８に循環させる返送経路２２とを備えている。
【００１４】
以下、中和装置１０の使用方法を説明する。
ボイラ１からの排ガスを、煙道４、煙突２３を経て排出する。排ガス中には、炭酸ガス（ＣＯ２）が含まれる。
ボイラ１からのブロー水を導出経路２から導出し、貯留槽１１を経て熱交換器３の上部の排ガス導入部１３に導入する。
ブロー水は、ブロー水流路１４内を流下し、分離部１６に導かれる。ブロー水は、ブロー水流路１４を流れる過程で、冷却水流路１５内の冷却水により冷却される。
【００１５】
この際、流量調整弁１２を開閉させて排ガス導入部１３内のブロー水量を調節することによって、排ガス導入部１３内のガスが、ブロー水とともにブロー水流路１４内に導かれるようにする。
すなわち、排ガス導入部１３内へのブロー水導入をいったん停止し、排ガス導入部１３内のブロー水の流下を、水封状態（ブロー水が流路１４を塞いだ状態）で開始する。
これによって、ブロー水の水面が流路１４内を下方に移動するに伴い、排ガス導入部１３内の圧力が低下し、排ガス導入部１３内のガスがブロー水流路１４内に吸引される。
【００１６】
このように、排ガス導入部１３内のガスが流路１４内に導かれるように流量調整弁１２を開閉しブロー水の流量を調整することによって、排ガスをブロー水とともに排ガス導入部１３に導入することができる。
流量調整弁１２の開閉操作を繰り返すことによって、排ガス導入経路５からの排ガスを、所定の流量で排ガス導入部１３、流路１４を経て分離部１６に導入することができる。
排ガスがブロー水流路１４を流れる過程においては、排ガスが冷却水により冷却されつつ、ブロー水と接触することになる。
【００１７】
分離部１６に到達したブロー水は、分離部１６の底部から水封配管２４、排出経路２５を経て排出される。
一方、分離部１６内の排ガスは、排ガス返送経路６を通して煙道４に返送され、煙突２３から排出される。
排ガス返送経路６は、排ガス導入経路５の接続位置よりもガス流方向の下流側の煙道４に接続されているため、排ガスは、煙道４の上流側の導入経路５から取り込まれ、下流側の返送経路６から返送されることになる。
このため、排ガスをスムーズに導入経路５に流入させ、熱交換器３への排ガス流入速度を高めることができる。
【００１８】
本実施形態の中和装置１０では、以下の効果を得ることができる。
（１）熱交換器３が、排ガスをブロー水に接触させることができるように構成されているので、ブロー水が、ブロー水流路１４を流れる際に冷却され、低温条件（例えば１００℃未満）で排ガスに接触することになる。
このため、排ガス中の炭酸ガスを効率よくブロー水に溶解させ、ブロー水のｐＨを低くすることができる。炭酸は弱酸であるため、ブロー水のｐＨが過度に低下することはない。
従って、ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができる。
（２）ブロー水のｐＨが過度に低下することがないため、ｐＨ調節装置などの付帯設備が不要となる。
また、ブロー水流下により排ガス導入部１３内の圧力を低下させることによって、排ガスをブロー水流路１４に導くことができる熱交換器３を用いるので、排ガスを熱交換器３に送り込むためのポンプなどの設備が不要となる。このため、設備コストを低く抑えることができる。
また、中和用の薬剤が不要であるため、処理コストを抑えることができる。
従って、低コストでブロー水の中和を行うことができる。
（３）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘがブロー水に溶解することにより酸成分（硫酸や硝酸）が生成した場合でも、これがブロー水中のアルカリ成分により中和されるため、酸成分に起因する熱交換器３の腐食を防ぐことができる。
従って、装置の信頼性が低下するのを防ぐことができる。
（４）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘなどをブロー水に溶解させることにより、この排ガスを清浄化し、ＮＯｘやＳＯｘの濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
（５）排ガス中の炭酸ガスをブロー水に溶解させることにより、排ガス中の炭酸ガス濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
【００１９】
図２は、本発明の中和装置の第２の実施形態を示すものである。
ここに示す中和装置２０は、ボイラ３１に適用される。
ボイラ３１は、内側ケーシング４７ａと外側ケーシング４７ｂとからなる二重壁構造のケーシング４７の内部に、燃焼室４８と蒸発管４９とを備えている。
ケーシング４７には、燃焼用空気を取り入れる燃焼用空気取入口５１と、排ガスが排出される排ガス排出口５２とが設けられている。
ボイラ３１は、排ガス排出口５２からの排ガスを、送風機５３によって煙道３５（後述）に送り込むことができるようになっている。送風機５３としてはリングブローなどの摩擦式送風機等が用いられる。
ボイラ３１としては、燃焼負荷を３段階（停止、低燃焼、高燃焼）に切り替える燃焼制御（３位置制御）機構を有するものを用いることができる。この場合には、ボイラ３１からの排ガス流量は、３段階（停止、低流量、高流量）のうちいずれかとなる。
【００２０】
中和装置２０は、ボイラ３１からのブロー水を導くブロー水導出経路３２と、ブロー水をボイラ給水により冷却する第１熱交換器３３と、第１熱交換器３３を経たブロー水を冷却水を用いて冷却する第２熱交換器３４と、ボイラ３１からの排ガスを導出する煙道３５と、煙道３５からの排ガスが導入されるエコノマイザ３６と、煙道３５からの排ガスを第２熱交換器３４に導入する排ガス導入経路３７と、第２熱交換器３４内の排ガスを排出する排ガス排出経路３８と、第２熱交換器３４に冷却水を導入する冷却水導入手段３９と、熱交換器３４からの冷却水をボイラ給水としてボイラ３１に供給する給水供給経路４１とを備えている。
【００２１】
第２熱交換器３４は、排ガスが流れ込む排ガス流通部４２と、ブロー水を排ガス流通部４２内に噴霧する噴霧部４４と、冷却水が流通する冷却水流路４５とを有する。
排ガス流通部４２は、区画壁４３によって、排ガス導入経路３７が接続される導入部４２ａと、排ガス排出経路３８が接続される導出部４２ｂとに区画されており、導入経路３７からの排ガスが導入部４２ａから導出部４２ｂを通って排出経路３８に流れるようになっている。
噴霧部４４は、導入部４２ａ内にブロー水を噴霧できるようになっている。
冷却水流路４５は、排ガス流通部４２内に設けられた管路である。
第２熱交換器３４は、排ガス流通部４２内のブロー水を、冷却水流路４５内の冷却水によって冷却することができるようになっている。
【００２２】
第１熱交換器３３は、給水供給経路４１に設けられており、ボイラ給水を用いてブロー水を冷却することができるようになっている。
エコノマイザ３６は、第１熱交換器３３よりも給水流れ方向の下流側の給水供給経路４１に設けられており、ボイラ給水を用いて排ガスを冷却することができるようになっている。
冷却水導入手段３９は、冷却水貯留槽１８と、冷却水貯留槽１８からの冷却水を導く導入経路１９と、経路１９を通して冷却水を冷却水流路４５に送るポンプ２１とを備えている。
排ガス排出経路３８は、排出口３８ａがボイラ３１の燃焼用空気取入口５１の近傍に設けられており、排ガスの一部を燃焼用空気の一部としてボイラ３１に供給することができるようになっている。
【００２３】
以下、中和装置２０の使用方法を説明する。
ボイラ３１からの排ガスは、ケーシング４７の空隙部（内側ケーシング４７ａと外側ケーシング４７ｂとの間）４７ｃから煙道３５を経てエコノマイザ３６に送り込まれる。エコノマイザ３６の通風抵抗によって、煙道３５内の圧力は大気圧より高くなる。
このため、煙道３５内の排ガスの一部は、排ガス導入経路３７を通して、第２熱交換器３４の排ガス流通部４２（導入部４２ａ）に流入する。
排ガス流通部４２内の排ガスは、導入部４２ａから導出部４２ｂを経て排ガス排出経路３８から排出される。
【００２４】
ボイラ３１からのブロー水は、導出経路３２を経て第１熱交換器３３に導入され、ここでボイラ給水によって冷却される。
次いで、ブロー水を経路５５を通して第２熱交換器３４に導き、噴霧部４４から排ガス流通部４２（導入部４２ａ）内に噴霧する。この際、噴霧部４４の調整によって、ブロー水を直径１ｍｍ以下の水滴とすると、熱交換効率を高めることができるため好ましい。
噴霧されたブロー水の一部は蒸発し、排ガスから蒸発熱を奪うことになるため、排ガス温度が低下する。
【００２５】
排ガス流通部４２内において、ブロー水は、冷却水流路４５内の冷却水により冷却されつつ、排ガスと接触する。
第２熱交換器３４内の底部に溜まったブロー水の水面が冷却水流路４５に達している場合には、冷却水によってこのブロー水が冷却される。
排ガス流通部４２内においては、排ガスも、冷却水流路４５内の冷却水により冷却される。この際、排ガス中の水分は凝縮するため、排ガスの顕熱だけでなく、凝縮熱（潜熱）も冷却水に回収されることになる。
【００２６】
排ガス流通部４２内の底部に溜まったブロー水は、排出経路５６を通して排出される。排ガス流通部４２内のブロー水の容量は、排ガス流入量、ボイラ給水の流量、ブロー率等の調整によって適宜調整することができる。
【００２７】
ボイラ３１においてボイラ給水の供給を停止する場合には、第２熱交換器３４への冷却水導入を停止することになるが、この場合には、排ガス流通部４２底部のブロー水の一部を、経路５７、５５を通して噴霧部４４に導き、排ガス流通部４２内に噴霧してもよい。
【００２８】
冷却水は、冷却水貯留槽１８から導入経路１９を通して第２熱交換器３４の冷却水流路４５に導入される。
冷却水は、冷却水流路４５内でブロー水および排ガスにより加熱される。これによって、ブロー水および排ガスの熱が冷却水に回収される。
【００２９】
第２熱交換器３４を経た冷却水は、給水供給経路４１を通してボイラ給水としてボイラ３１に供給される。
ボイラ給水（冷却水）が給水供給経路４１を流れる過程では、ボイラ給水が第１熱交換器３３でブロー水により加熱される。これによって、ブロー水の熱がボイラ給水に回収される。
第１熱交換器３３を経たボイラ給水は、エコノマイザ３６で排ガスにより加熱される。これによって、排ガスの熱がボイラ給水に回収される。
このように、ボイラ給水（冷却水）は、熱交換器３３、３４およびエコノマイザ３６において、ブロー水および排ガスの熱を回収しつつ、ボイラ３１に供給される。
【００３０】
送風機５３の駆動により、ボイラ３１の空隙部４７ｃ内は負圧となるため、第２熱交換器３４から排ガス排出経路３８により排出された排ガスの一部は、取入口５１を通してボイラ３１の空隙部４７ｃに導入され、燃焼用空気の一部として用いられる。
ボイラ３１の燃焼によりケーシング４７は高温となるため、排ガス中の水分の凝縮は起こらない。
なお、この中和方法では、導入経路３７、排出経路３８にダンパを設け、ボイラ３１での燃焼状態に応じて排ガス流量を調節することも可能である。またボイラ３１における燃焼が正常でないときに、上記ダンパによって第２熱交換器３４への排ガス供給を停止することもできる。
【００３１】
中和装置２０では、上記中和装置１０と同様に、次の効果が得られる。
（１）第２熱交換器３４が、排ガスをブロー水に接触させることができるようにされているので、ブロー水を低温条件で排ガスに接触させ、排ガス中の炭酸ガスを効率よくブロー水に溶解させ、ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができる。
（２）ｐＨ調節装置などの付帯設備が不要となるため設備コストを抑えることができる。また中和用の薬剤が不要であるため処理コストを抑えることができる。
（３）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘにより酸成分が生成した場合でも、これを中和して熱交換器３４の腐食を防ぎ、装置の信頼性低下を防ぐことができる。
（４）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘなどをブロー水に溶解させることにより、これらの濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
（５）排ガス中の炭酸ガスをブロー水に溶解させることにより、排ガス中の炭酸ガス濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
【００３２】
これらに加えて、中和装置２０では、次に示す効果を得ることができる。
（６）第２熱交換器３４は、ボイラ給水を冷却水として使用できるようにされているので、第２熱交換器３４内において、ブロー水および排ガスの熱をボイラ給水により回収することができる。
排ガス中には、燃料中の水素が燃焼することにより生成した水や、ボイラ３１のアシスト蒸気（バーナの噴霧媒体）由来の水が含まれるため、排ガスの顕熱だけでなく潜熱もボイラ給水により回収することができる。
従って、ボイラ３１における加熱コストを低く抑えることができる。
例えば、この中和装置２０をガスボイラに適用し、排ガスの潜熱の１０％を回収した場合には、ボイラの燃焼効率を約１．５％高めることができる。また、熱交換器において排ガス温度を２００℃から５０℃に低下させた場合には、燃料使用量を約１５％削減することができる。
【００３３】
（７）第２熱交換器３４から排出された排ガスの一部を、燃焼用空気の一部としてボイラ３１に供給することができるようにされているので、ボイラ３１において、排ガス再循環燃焼を行うことができる。
すなわち、排ガスの一部を燃焼用空気の一部とすることによって、燃焼用空気の酸素濃度を低下させ、燃料の酸化反応を緩慢にすることにより燃焼温度を低下させるとともに、燃料と空気との混合性を良好にすることができる。
従って、ＣＯやＨＣ（ハイドロカーボン）の発生を抑制しながら、ＮＯｘの低減が可能である。
【００３４】
（８）第２熱交換器３４において清浄化した排ガスをボイラ３１に供給するため、ボイラ３１からの排ガス中のＮＯｘだけでなくＳＯｘ濃度も抑制することができる。
特に、硫黄分等を含む重油などを燃料として用いるボイラでは、排ガス再循環を行うと、酸成分生成量が多くなり、ボイラ内で腐食が起こりやすくなることがあるが、この中和装置２０では、清浄化した排ガスをボイラ３１に供給するため、酸成分生成量を抑え、ボイラ腐食を防ぐことができる。
【００３５】
図３は、本発明の中和装置の第３の実施形態を示すものである。
ここに示す中和装置３０は、ボイラ６１からのブロー水を導くブロー水導出経路６２と、ブロー水を冷却水を用いて冷却する第１および第２熱交換器６３、６４と、ボイラ６１からの排ガスを導出する煙道６５と、煙道６５内の排ガスを第１熱交換器６３に導入する排ガス導入経路６６と、第１熱交換器６３内の排ガスを第２熱交換器６４に供給する連絡経路６７と、連絡経路６７に設けられた排ガス送風機６８と、第２熱交換器６４内の排ガスを煙道６５に返送する排ガス返送経路６９と、冷却水を熱交換器６３、６４に導入する冷却水導入手段７１と、第２熱交換器６４への排ガスの供給および停止を制御する制御手段７２とを備えている。
【００３６】
ブロー水導出経路６２には、ブロー水の流量を調整する流量調整弁７５が設けられている。
第１熱交換器６３は、ブロー水が導入されるブロー水導入部７６と、冷却水流路７７とを備えており、ブロー水導入部７６内のブロー水を、冷却水流路７７内の冷却水によって冷却することができるようになっている。
第２熱交換器６４は、ブロー水が導入されるブロー水導入部７８と、冷却水流路７９とを備えており、ブロー水導入部７８内のブロー水を、冷却水流路７９内の冷却水によって冷却することができるようになっている。
【００３７】
排ガス導入経路６６は、煙道６５からの排ガスをブロー水導入部７６の下部に導入することができるようになっている。
連絡経路６７は、第１熱交換器６３の上部に接続され、第１熱交換器６３内の排ガスを第２熱交換器６４のブロー水導入部７８の下部に導入することができるようになっている。
排ガス返送経路６９は、第２熱交換器６４の上部に接続され、第２熱交換器６４内の排ガスを煙道６５に導くことができるようになっている。
冷却水導入手段７１は、冷却水貯留槽１８と、冷却水貯留槽１８からの冷却水を導く導入経路１９と、経路１９を通して冷却水を第２熱交換器６４の冷却水流路７９に送るポンプ２１と、冷却水を第１熱交換器６３の冷却水流路７７に導く連絡経路８１と、冷却水流路７７からの冷却水を冷却水貯留槽１８に循環させる返送経路８２とを備えている。
【００３８】
制御手段７２は、燃焼状態検出手段として、ボイラ６１への燃料供給量を検出する燃料供給量検出部８３と、煙道６５内の排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出部８４と、煙道６５内の排ガスの光透過性を検出する光透過性検出部８５と、これら検出部８３、８４、８５の検出値のうち少なくとも１つに基づいて第１熱交換器６３への排ガスの供給および停止を制御する制御部８６とを備えている。
【００３９】
燃料供給量検出部８３は、ボイラ６１内の燃焼状態が正常かどうかを判定するためのもので、ボイラ６１への燃料供給量に応じた検出信号を制御部８６に送出するように構成することができる。
酸素濃度検出部８４は、ボイラ６１内の燃焼状態が正常かどうかを判定するためのもので、排ガスの酸素濃度に応じた検出信号を制御部８６に送出するようになっている。酸素濃度検出部８４としては、ジルコニアセンサ、磁気ダンベルセンサ、磁気風式センサが使用できる。
光透過性検出部８５は、ボイラ６１内の燃焼状態が正常かどうかを判定するためのもので、光源８５ａと受光部８５ｂとを備えている。
光透過性検出部８５は、光源８５ａから発せられ、受光部８５ｂに達した光の強度に応じた検出信号を制御部８６に送出するようになっている。
制御部８６は、燃料供給量検出部８３、酸素濃度検出部８４、光透過性検出部８５からの検出信号のうち少なくとも１つに基づいて、排ガス送風機６８の駆動量または流量調整弁７５の開度を調節することによって、第１熱交換器６３への排ガスの供給および停止を制御することができるようになっている。
【００４０】
なお、燃焼状態検出手段としては、燃料供給量検出部８３、酸素濃度検出部８４、光透過性検出部８５のうち少なくとも１つを例示したが、これに限らず、ＣＯ濃度検出手段、ＨＣ濃度検出手段、静電容量式煤塵計測手段、ダイオキシン類濃度検出手段、塩化ベンゼン濃度検出手段などを用いることもできる。
特に、一般のボイラの場合には、排ガス中のダイオキシン類の等価毒性濃度は、０．３ｐｇ／Ｎｍ３前後であり、１ｔのブロー水を中和するためには、排ガスとしておよそ１Ｎｍ３が必要である。従って、正常な燃焼における中和ブロー水中のダイオキシン類の等価毒性濃度は０．０００３ｐｇ／Ｌとなり、規制値の１０ｐｇ／Ｌに比べて十分に低い値である。
しかし、これは燃焼条件が良好な場合であり、燃焼条件が良好な条件下でブロー水を中和しないと環境汚染の原因ともなりかねないので、注意が必要である。
【００４１】
以下、中和装置３０の使用方法を説明する。
ボイラ６１からのブロー水を経路６２から導出し、第１熱交換器６３のブロー水導入部７６に導入する。ブロー水は、ブロー水導入部７６において、冷却水流路７７内の冷却水により冷却される。
第１熱交換器６３内のブロー水は、経路８７を経て第２熱交換器６４のブロー水導入部７８に導入され、ここで冷却水流路７９内の冷却水により冷却される。
第２熱交換器６４内のブロー水は、排出経路８８を通して排出される。
【００４２】
ボイラ６１からの排ガスは、煙道６５、煙突２３を経て排出される。
排ガス送風機６８の駆動によって、煙道６５内の排ガスの一部は、排ガス導入経路６６を通して第１熱交換器６３のブロー水導入部７６下部に導入される。
ブロー水導入部７６に導入された排ガスは、冷却水により冷却されつつ、ブロー水導入部７６内に溜まったブロー水中を浮上し、その過程でブロー水と接触する。
ブロー水導入部７６内の排ガスは、連絡経路６７を通して第２熱交換器６４のブロー水導入部７８の下部に導入され、冷却水により冷却されつつ、ブロー水導入部７８内に溜まったブロー水中を浮上し、その過程でブロー水と接触する。
第２熱交換器６４内の排ガスは、排ガス返送経路６９を通して煙道６５に返送され、煙突２３から排出される。
【００４３】
この中和方法では、燃料供給量検出部８３、酸素濃度検出部８４、光透過性検出部８５の検出値のうち少なくとも１つに基づいて排ガス送風機６８の駆動量または流量調整弁７５の開度を調節することによって、第１熱交換器６３への排ガスの供給および停止を制御する。
燃料供給量検出部８３を用いる場合には、ボイラ６１への燃料供給量が所定値以上であるときに、制御部８６によって排ガス送風機６８を駆動させ、燃料供給量が所定値を下回ったときに、排ガス送風機６８を停止させることができる。
これによって、ボイラ６１で正常な燃焼を行わせるのに十分な量の燃料が供給されているときに、排ガスが第１熱交換器６３に供給され、かつ燃料供給量が不十分となったときに、第１熱交換器６３への排ガス供給が停止するようになる。
【００４４】
酸素濃度検出部８４を用いる場合には、排ガス中の酸素濃度が所定値（例えば２〜６％）以上であるときに、制御部８６によって排ガス送風機６８を駆動させ、酸素濃度が所定値を下回ったときに、排ガス送風機６８を停止させることができる。
これによって、ボイラ６１で正常な燃焼を行わせるのに十分な量の酸素が供給されて余剰の酸素が排ガス中に混入するときに、排ガスが第１熱交換器６３に供給され、かつ酸素供給量が不十分となって排ガス中の酸素濃度が低くなったときに、第１熱交換器６３への排ガス供給が停止するようになる。
【００４５】
光透過性検出部８５を用いる場合には、受光部８５ｂが受光する光の強度が所定値以上であるときに、制御部８６によって排ガス送風機６８を駆動させ、光の強度が所定値を下回ったときに、排ガス送風機６８を停止させることができる。
これによって、ボイラ６１で正常な燃焼が行われて煤煙発生量が少ないとき（排ガスの光透過性が高いとき）に、排ガスが第１熱交換器６３に供給され、かつ不完全燃焼等により煤煙発生量が多くなったとき（排ガスの光透過性が低いとき）に、第１熱交換器６３への排ガス供給が停止するようになる。
【００４６】
なお、この中和装置３０では、制御手段７２を、燃料供給量検出部８３と、酸素濃度検出部８４と、光透過性検出部８５と、これら検出部８３、８４、８５の検出値のうち少なくとも１つに基づいて第１熱交換器６３への排ガスの供給および停止を制御する制御部８６とを備えた構成としたが、本発明で使用できる制御手段はこれに限定されない。
例えば、排ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度センサ、排ガス中のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度センサ、排ガス中の煤塵量を検出する静電容量式煤煙濃度センサなどの検出値に基づいて、熱交換器への排ガスの供給および停止を制御することができる。
また、近年におけるダイオキシン類規制に対応するため、ダイオキシン類の濃度が異常になったり、その前駆物質である塩化ベンゼンの濃度や、ボイラの制御システムそのものの異常等によっても燃焼が正常でないことが疑われるので、これらを制御に用いることもできる。
【００４７】
中和装置３０では、上記中和装置１０と同様に、次の効果が得られる。
（１）第１および第２熱交換器６３、６４が、排ガスをブロー水に接触させることができるようにされているので、ブロー水を低温条件で排ガスに接触させ、ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができる。
（２）ｐＨ調節装置などの付帯設備が不要となるため設備コストを抑えることができる。また中和用の薬剤が不要であるため処理コストを抑えることができる。
（３）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘにより酸成分が生成した場合でも、これを中和して熱交換器６３、６４の腐食を防ぎ、装置の信頼性低下を防ぐことができる。
（４）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘなどをブロー水に溶解させることにより、これらの濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
（５）排ガス中の炭酸ガスをブロー水に溶解させることにより、排ガス中の炭酸ガス濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
【００４８】
これらに加えて、中和装置３０では、次に示す効果を得ることができる。
（６）燃料供給量、酸素濃度、光透過性のうち少なくとも１つに基づいて第１熱交換器６３への排ガスの供給および停止を制御する制御手段７２を備えているので、ボイラ６１において正常な燃焼が行われているときにのみ、第１熱交換器６３への排ガスの供給を行うことができる。
このため、不完全燃焼により発生した煤、油脂分、あるいはダイオキシン類を含む排ガスがブロー水に接触するのを防止でき、ブロー水中にそれらの不純物が溶け込むのを防止できる。
【００４９】
図４は、本発明の中和装置の第４の実施形態を示すものである。
ここに示す中和装置４０は、ボイラ９１からのブロー水を導くブロー水導出経路９２と、ブロー水を冷却水を用いて冷却する熱交換器９３と、ボイラ９１からの排ガスを導出する煙道９４と、煙道９４からの排ガスが導入されるエコノマイザ９５と、エコノマイザ９５からの排ガスを熱交換器９３に導入する排ガス導入経路９６と、熱交換器９３内の排ガスを排出する排ガス排出経路９７と、熱交換器９３に冷却水を導入する冷却水導入手段９８と、冷却水の一部をボイラ給水としてボイラ９１に供給する給水供給経路９９とを備えている。
【００５０】
熱交換器９３は、外装体１００内に、ブロー水が導入されるブロー水導入部１０１と、ブロー水導入部１０１内にブロー水を噴霧する噴霧部１０２と、冷却水流路１０３とを備えている。
熱交換器９３は、ブロー水導入部１０１内のブロー水を、冷却水流路１０３内の冷却水によって冷却することができるようになっている。熱交換器９３は、外装体１００および冷却水流路１０３をチタン含有材料で形成するのが好ましい。
【００５１】
排ガス導入経路９６は、エコノマイザ９５からの排ガスを、熱交換器９３のブロー水導入部１０１に導入することができるようになっている。
冷却水導入手段９８は、冷却水貯留槽１８と、冷却水貯留槽１８からの冷却水を導く導入経路１９と、経路１９を通して冷却水を熱交換器９３の冷却水流路１０３に送るポンプ２１と、冷却水流路１０３からの冷却水を冷却水貯留槽１８に循環させる返送経路２２とを備えている。
【００５２】
給水供給経路９９は、導入経路１９内の冷却水の一部を、加熱器１０４、エコノマイザ９５を経て、ボイラ給水としてボイラ９１に導くことができるようになっている。加熱器１０４は、ボイラ９１からの蒸気によって冷却水を加熱することができるようになっている。
なお、符号１１０はボイラ９１に燃焼用空気を送る送風機を示し、符号１１１は燃焼用空気を蒸気により加熱する給気加熱器を示し、符号１１２は燃焼用空気を排ガスにより加熱する給気熱交換器を示す。
【００５３】
以下、中和装置４０の使用方法を説明する。
ボイラ９１では、送風機１１０からの燃焼用空気が給気加熱器１１１で酸露点以上の温度（例えば１６０℃以上）に加熱された後、給気熱交換器１１２でさらに加熱されて、ボイラ９１に供給される。
ボイラ９１からの排ガスは、煙道９４を経てエコノマイザ９５に送り込まれる。エコノマイザ９５では排ガスがボイラ給水により冷却される。
エコノマイザ９５を経た排ガスは、排ガス導入経路９６を通して熱交換器９３のブロー水導入部１０１内に導入され、排ガス排出経路９７、再加熱器１１３、煙突２３を経て排出される。
【００５４】
ボイラ９１からのブロー水は、導出経路９２を経て再加熱器１１３に導かれ、ここで排ガスにより加熱された後、熱交換器９３に導入され、噴霧部１０２からブロー水導入部１０１内に噴霧される。
ブロー水導入部１０１内において、ブロー水は、冷却水流路１０３内の冷却水により冷却されつつ、排ガスと接触する。
ボイラ９１の燃料として炭化水素ガスや灯油などを用いる場合には、排ガス中のＮＯｘやＳＯｘ濃度が低いため、酸成分の生成量が少なくなる。このため、熱交換器９３への冷却水供給量の調整などにより熱交換器９３内の温度を低くし、ブロー水への炭酸ガス吸収量を高めるのが好ましい。
逆に、硫黄分などを多く含む重油などを燃料として用いる場合には、冷却水供給量の調整などにより熱交換器９３内の温度を高くし、ブロー水への炭酸ガス吸収量を抑えるのが好ましい。
【００５５】
ブロー水導入部１０１内においては、排ガスも、冷却水流路１０３内の冷却水により冷却される。この際、排ガス中の水分は凝縮するため、排ガスの顕熱だけでなく、凝縮熱（潜熱）も冷却水に回収されることになる。
ブロー水導入部１０１の底部に溜まったブロー水は、排出経路１０５を通して排出される。
【００５６】
冷却水貯留槽１８からの冷却水の一部は、ポンプ１０６によって給水供給経路９９を通して加熱器１０４に導入され、ここで加熱される。加熱器１０４では、冷却水を酸露点以上の温度（例えば１６０℃以上）に加熱するのが好ましい。
加熱器１０４を経た冷却水は、エコノマイザ９５に導入され、排ガスにより加熱される。これによって、排ガスの熱が冷却水に回収される。
エコノマイザ９５を経た冷却水は、給水供給経路９９を通してボイラ給水としてボイラ９１に供給される。
【００５７】
中和装置４０では、上記中和装置１０と同様に、次の効果が得られる。
（１）熱交換器９３が、排ガスをブロー水に接触させることができるようにされているので、ブロー水を低温条件で排ガスに接触させ、ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができる。
（２）ｐＨ調節装置などの付帯設備が不要となるため設備コストを抑えることができる。また中和用の薬剤が不要であるため処理コストを抑えることができる。
（３）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘにより酸成分が生成した場合でも、これを中和して熱交換器９３の腐食を防ぎ、装置の信頼性低下を防ぐことができる。
（４）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘなどをブロー水に溶解させることにより、これらの濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
（５）排ガス中の炭酸ガスをブロー水に溶解させることにより、排ガス中の炭酸ガス濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
【００５８】
また、中和装置４０では、熱交換器９３の構成部材（外装体１００および冷却水流路１０３）をチタン含有材料で形成することによって、この構成部材の熱伝導度を高めることができる。
このため、熱交換器９３におけるブロー水と冷却水との熱交換効率を高めることができる。また排ガスと冷却水との熱交換効率を高めることができる。
【００５９】
なお、再加熱器１１３は、ブロー水を用いて排ガスを加熱し白煙発生を防ぐとともに、煙突２３の通気状態を改善するものであるが、本発明ではこれを設けない構成も可能である。また、本発明では、熱交換器９３の噴霧部１０２を設けない構成も可能である。
また、本発明では、排ガス排出経路９７に水滴捕集装置を設け、排ガスの水分を回収し、再加熱器１１３における熱交換効率を向上させることもできる。
【００６０】
【実施例】
（実施例１〜４）
図１に示す中和装置１０を用いて、ブロー水の中和処理を行った。
ボイラ１の燃料としては、表１に示すものを用いた。発熱量はそれぞれ１００００ｋｃａｌとした。ボイラ効率は１００％、ブロー率は５％、ブロー水中のアルカリ度は６００ｐｐｍ（ＣａＣＯ３換算）とした。
ブロー水および排ガスの成分分析結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2005000755.tif 000003
【００６２】
表１より、蒸気量１ｔあたりのブロー水中のアルカリ量は、３０ｇとわずかな量であるため、実施例１〜４の方法で中和処理を行う場合には、理論的にはおよそ６４Ｌの炭酸ガスをブロー水に吸収させれば、ブロー水のｐＨは放流基準（ｐＨ９）に達することになる。
従って、実施例１〜４の方法によって、中和用の薬剤を用いることなく、ブロー水を中和することができる。
【００６３】
一般に、排ガス再循環を行う場合には、総排ガス量に対し１０％以上の排ガスを再循環することが必要となる。
硫黄分を多く含むＣ重油などを燃料として用いる場合には（実施例４）、総排ガス量６８４Ｎｍ３に対し１０％以上に相当する６８Ｎｍ３以上の排ガスが再循環されるため、これを清浄化する必要がある。
この排ガスに含まれるＳＯｘおよびＮＯｘ量は、ブロー水のアルカリ成分に吸収可能な量であるため、中和処理によって、再循環排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘを除去できることがわかる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ボイラのブロー水を冷却媒体を用いて冷却する熱交換器と、この熱交換器にボイラの排ガスを導入する排ガス導入経路とを備え、熱交換器が、排ガスをブロー水に接触させることができるように構成されているので、以下の効果を得ることができる。
（１）熱交換器が、排ガスをブロー水に接触させることができるので、ブロー水を低温条件（例えば１００℃未満）で排ガスに接触させることができる。
従って、排ガス中の炭酸ガスを効率よくブロー水に溶解させ、ブロー水のｐＨを確実に中性領域にすることができる。
（２）ブロー水のｐＨが過度に低下することはないことため、ｐＨ調節装置などの付帯設備が不要となることから、設備コストを低く抑えることができる。
また、中和用の薬剤が不要であるため、処理コストを抑えることができる。
（３）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘにより酸成分（硫酸や硝酸）が生成した場合でも、これがブロー水中のアルカリ成分により中和されるため、酸成分に起因する熱交換器の腐食を防ぎ、装置の信頼性が低下するのを防ぐことができる。
（４）排ガス中のＮＯｘやＳＯｘなどをブロー水に溶解させることにより、この排ガスを清浄化し、ＮＯｘやＳＯｘの濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
（５）排ガス中の炭酸ガスをブロー水に溶解させることにより、排ガス中の炭酸ガス濃度を低減することができるため、環境保全の観点から好適である。
【００６５】
また、熱交換器を、ブロー水流路でのブロー水流下による排ガス導入部内の圧力低下により、排ガス導入経路からの排ガスを排ガス導入部に導入することができるように構成することによって、排ガスを熱交換器に送り込むためのポンプなどの設備が不要となる。このため、設備コストをさらに抑制することができる。
【００６６】
また、熱交換器を、冷却媒体としてボイラ給水を使用できるように構成することによって、熱交換器内において、ブロー水および排ガスの熱をボイラ給水により回収することができる。
従って、ボイラにおける加熱コストを低く抑えることができる。
【００６７】
また、熱交換器を経た排ガスの少なくとも一部を、燃焼用空気の一部としてボイラに供給するように構成することによって、ボイラにおいて、排ガス再循環燃焼を行うことができる。
従って、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ、ＳＯｘなどの発生量を低減できる。
また、熱交換器において清浄化された排ガスをボイラに供給することができるため、排ガス由来の酸成分生成量を抑え、ボイラ腐食を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中和装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の中和装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の中和装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の中和装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１、３１、６１、９１・・・ボイラ、３、９３・・・熱交換器、５、３７、６６、９６・・・排ガス導入経路、７、３９、７１、９９・・・冷却水導入手段、１３・・・排ガス導入部、１４・・・ブロー水流路、１５・・・冷却水流路、３４、６４・・・第２熱交換器、４１、９９・・・給水供給経路、６３・・・第１熱交換器、７２・・・制御手段、８３・・・燃料供給量検出部、８４・・・酸素濃度検出部、８５・・・光透過性検出部、８６・・・制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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