(57)【要約】【課題】脱硫性能の低下や酸素燃焼の阻害を招くことなく、二酸化炭素の回収コストの低減を実現可能である酸素燃焼システム用排煙脱硫装置及び酸素燃焼システムを提供する。【解決手段】脱硫吸収液Ｌを溜める吸収液貯留部２１ａと、ボイラ１で生じた排ガスＧＩを導入するガス導入部２１ｂと、排ガスＧＩに脱硫吸収液Ｌを吹き付けるスプレー２１ｃと、スプレー２１ｃからの脱硫吸収液Ｌの吹き付けにより硫黄酸化物が除去された後の排ガスＧＯを排出するガス排出部２１ｄを有する吸収塔２１を備えた排煙脱硫装置２０において、吸収液貯留部２１ａからスプレー２１ｃに至るまでの配管２２，２５間に、脱硫吸収液Ｌを溜める吸収液補助貯留部２３が設置され、吸収液補助貯留部２３には、脱硫吸収液Ｌ中に酸化空気Ａを供給する酸化空気供給管２３ａが接続され、脱硫吸収液Ｌ中を通過した余剰酸化空気Ａａを大気中に放出する放出口２３ｃが設けられている。【選択図】図２
2013158735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を供給しつつ化石燃料をボイラで燃焼させる酸素燃焼システムにおいて用いられる排煙脱硫装置であって、
石灰分を含む脱硫吸収液を溜める吸収液貯留部と、前記ボイラで生じた排ガスを導入するガス導入部と、このガス導入部から導入した前記排ガスに対して前記吸収液貯留部に溜まっている脱硫吸収液を吹き付けて排ガス中の硫黄酸化物を除去する噴霧部と、この噴霧部からの脱硫吸収液の吹き付けにより硫黄酸化物が除去された後の排ガスを排出するガス排出部を有する吸収塔を備えた排煙脱硫装置において、
前記吸収塔の前記吸収液貯留部から前記噴霧部に至るまでの吸収水送給経路上には、脱硫吸収液を溜める吸収液補助貯留部が設置され、
この吸収液補助貯留部には、該吸収液補助貯留部に溜められる脱硫吸収液中に酸化空気を供給する酸化空気供給管が接続されていると共に、脱硫吸収液中を通過した余剰酸化空気を大気中に放出する放出口が設けられている
ことを特徴とする酸素燃焼システム用排煙脱硫装置。
【請求項２】
供給される酸素により化石燃料を燃焼させるボイラと、
このボイラで生じた排ガスから硫黄酸化物を除去する請求項１に記載の排煙脱硫装置と、
この排煙脱硫装置における吸収塔のガス排出部から排出される排ガスの一部を前記ボイラに戻す排ガス循環ラインと、
前記排煙脱硫装置における前記吸収塔の前記ガス排出部から排出される排ガス中の二酸化炭素を回収する回収部を備えている
ことを特徴とする酸素燃焼システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの低炭素化を実現するための酸素燃焼システムにおいて、化石燃料を酸素により燃焼させて生じる排ガス中の硫黄酸化物を除去するのに用いられる酸素燃焼システム用排煙脱硫装置及び酸素燃焼システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したような酸素燃焼システム用の排煙脱硫装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この排煙脱硫装置は、石灰分を含む脱硫吸収液を溜める吸収液貯留部と、石炭焚きボイラで生じた排ガスを導入する入口ダクトと、この入口ダクトから導入した排ガスに対して吸収液貯留部に溜まっている脱硫吸収液を吹き付けて排ガス中の硫黄酸化物を除去するスプレーと、このスプレーからの脱硫吸収液の吹き付けにより硫黄酸化物が除去された後の排ガスの一部を石炭焚きボイラに戻す再循環出口ダクトと、排ガス中の二酸化炭素を回収する回収部につながる出口ダクトを有する吸収塔を備えている。
【０００４】
この排煙脱硫装置では、排ガス中の硫黄酸化物を吸収することで脱硫吸収液中に生成される亜硫酸を酸化するために、吸収液貯留部の脱硫吸収液中に酸化空気が供給されるようになっており、この酸化空気の供給により、吸収液貯留部の脱硫吸収液中において亜硫酸が酸化されて石膏が生成される。
【０００５】
そして、このような排煙脱硫装置を備えた酸素燃焼システムでは、化石燃料を酸素により燃焼させる石炭焚きボイラに対して排煙脱硫装置の再循環出口ダクトから排ガスの一部を戻すことで、燃焼温度のコントロールの容易化を図り、加えて、このように排ガスの一部を循環させて、排煙脱硫装置の出口ダクトを通して排出される排ガスの二酸化炭素濃度を高めることで、回収部による二酸化炭素の回収率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2011-230047号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記したような排煙脱硫装置において、吸収液貯留部の脱硫吸収液中に生成される亜硫酸の酸化を促進するために（石灰石から石膏への反応を促進するために）、脱硫吸収液中には多量の酸化空気が供給され、これに伴って、反応で使われずに脱硫吸収液中を通過する余剰酸化空気の量も多くなる。
【０００８】
ところが、上記した従来の排煙脱硫装置において、脱硫吸収液中を通過した余剰酸化空気を吸収塔内に放出するようにしているので、吸収塔内における排ガス中の二酸化炭素濃度が低下して回収部での二酸化炭素の回収コストの上昇を招いてしまう。
【０００９】
加えて、再循環出口ダクトから石炭焚きボイラに戻す排ガスに余剰酸化空気が混入することから、すなわち、石炭焚きボイラに戻す排ガスに酸素及び二酸化炭素以外に窒素も含まれてしまうことから、酸素燃焼システムにとっては好ましくない。
【００１０】
これらに対応するために、脱硫吸収液中に供給する酸化空気の量を抑えると、吸収塔内の排ガス中に含まれる二酸化炭素の分圧が高くなって、脱硫吸収液から二酸化炭素が放出されにくくなり、その結果、亜硫酸の酸化が遅くなって（石灰石から石膏への反応が遅くなって）、本来求められている脱硫性能が低下してしまうという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【００１１】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、脱硫性能を低下させたりボイラにおける酸素燃焼を阻害したりすることなく、二酸化炭素の回収コストの低減を実現することが可能である酸素燃焼システム用排煙脱硫装置及び酸素燃焼システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る発明は、酸素を供給しつつ化石燃料をボイラで燃焼させる酸素燃焼システムにおいて用いられる排煙脱硫装置であって、石灰分を含む脱硫吸収液を溜める吸収液貯留部と、前記ボイラで生じた排ガスを導入するガス導入部と、このガス導入部から導入した前記排ガスに対して前記吸収液貯留部に溜まっている脱硫吸収液を吹き付けて排ガス中の硫黄酸化物を除去する噴霧部と、この噴霧部からの脱硫吸収液の吹き付けにより硫黄酸化物が除去された後の排ガスを排出するガス排出部を有する吸収塔を備えた排煙脱硫装置において、前記吸収塔の前記吸収液貯留部から前記噴霧部に至るまでの吸収水送給経路上には、脱硫吸収液を溜める吸収液補助貯留部が設置され、この吸収液補助貯留部には、該吸収液補助貯留部に溜められる脱硫吸収液中に酸化空気を供給する酸化空気供給管が接続されていると共に、脱硫吸収液中を通過した余剰酸化空気を大気中に放出する放出口が設けられている構成としたことを特徴としており、この構成の酸素燃焼システム用排煙脱硫装置を従来の課題を解決するための手段としている。
【００１３】
一方、本発明の請求項２に係る酸素燃焼システムは、供給される酸素により化石燃料を燃焼させるボイラと、このボイラで生じた排ガスから硫黄酸化物を除去する請求項１に記載の排煙脱硫装置と、この排煙脱硫装置における吸収塔のガス排出部から排出される排ガスの一部を前記ボイラに戻す排ガス循環ラインと、前記排煙脱硫装置における前記吸収塔の前記ガス排出部から排出される排ガス中の二酸化炭素を回収する回収部を備えている構成としている。
【００１４】
本発明に係る酸素燃焼システム用排煙脱硫装置及び酸素燃焼システムでは、石灰分を含む脱硫吸収液中において石灰石から石膏への反応を起こさせる酸化空気を吸収塔の吸収液貯留部に溜まっている脱硫吸収液中ではなく、吸収液補助貯留部に溜められる石灰分を含む脱硫吸収液中に供給するようにしたうえで、脱硫吸収液中を通過した余剰酸化空気が放出口から大気中に放出されるようにしているので、排ガスを二酸化炭素濃度が高いまま回収部にまわすことができ、したがって、回収部での二酸化炭素の回収コストを低減し得ることとなる。
【００１５】
また、ガス排出部からボイラへは、余剰酸化空気を含まない脱硫後の排ガスのみを戻すようにしているので、すなわち、窒素を含まない酸素及び二酸化炭素のみを戻すようにしているので、ボイラにおける酸素燃焼にとって好ましい状態が維持されることとなる。
【００１６】
そして、このように酸化空気を吸収液補助貯留部に溜められる石灰分を含む脱硫吸収液中に供給するようにしているので、酸化空気を脱硫吸収液中に十分に供給し得ることから、亜硫酸の酸化が促進されて（石灰石から石膏への反応が促進されて）、本来の脱硫性能を維持し得ることとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る酸素燃焼システム用排煙脱硫装置では、上記した構成としているので、脱硫性能を低下させたりボイラにおける酸素燃焼を阻害したりせずに、二酸化炭素の回収コストを低減させることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による酸素燃焼システムを示す概略構成説明図である。
【図２】図１に示した酸素燃焼システムにおける排煙脱硫装置の概略構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態による酸素燃焼システムを示し、図２は本発明の一実施形態による排煙脱硫装置を示している。
【００２０】
図１に示すように、この酸素燃焼システムは、石炭焚きボイラ１から煙突２に至るまでの煙道Ｒに順次配置した脱硝部３、エアヒータ４、熱交換機５、脱塵部６、誘引通風機７、排煙脱硫装置２０、熱交換器８、脱硫ファン９を備えており、石炭焚きボイラ１には、貯炭場１１の石炭がミル１２で粉砕されて供給されると共に、酸素製造部１３で作られた酸素が供給されるようになっている。
【００２１】
また、この酸素燃焼システムは、脱塵部６を通過した排ガスの一部を押込通風機１４により石炭焚きボイラ１に戻す排ガス循環ライン１６と、排煙脱硫装置２０から排出される排ガスの一部を一次通風機１５により石炭焚きボイラ１に戻す排ガス循環ライン１７を備えている。
【００２２】
排ガス循環ライン１６を通過する排ガスは、エアヒータ４で加熱されて石炭焚きボイラ１に戻され、排ガス循環ライン１７を通過する排ガスは、その一部がエアヒータ４で加熱されてミル１２を介して石炭焚きボイラ１に戻されるようになっている。
【００２３】
さらに、この酸素燃焼システムは、排煙脱硫装置２０から排出される排ガス中の二酸化炭素を回収する回収部１８を備えている。
【００２４】
このように、上記酸素燃焼システムでは、化石燃料を酸素により燃焼させる石炭焚きボイラ１に対して、脱塵部６及び排煙脱硫装置２０の各下流側から排ガスの一部をそれぞれ戻すことで、燃焼温度のコントロールの容易化を図り、加えて、このように排ガスの一部を循環させて、排煙脱硫装置２０を通して排出される排ガスの二酸化炭素濃度を高めることで、回収部１８による二酸化炭素の回収率の向上を図っている。
【００２５】
石炭焚きボイラ１で生じた排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置２０は、図２に示すように、石灰分を含む脱硫吸収液Ｌを溜める吸収液貯留部２１ａと、石炭焚きボイラ１で生じた排ガスＧＩを導入するガス導入部２１ｂと、このガス導入部２１ｂから導入した排ガスＧＩに対して吸収液貯留部２１ａに溜まっている脱硫吸収液Ｌを吹き付けるスプレー（噴霧部）２１ｃと、このスプレー２１ｃからの脱硫吸収液Ｌの吹き付けにより硫黄酸化物が除去された後の排ガスＧＯを排出するガス排出部２１ｄを有する吸収塔２１を備えている。
【００２６】
この場合、吸収塔２１の吸収液貯留部２１ａからスプレー２１ｃに至るまでの吸収水送給経路上、すなわち、吸収塔２１の吸収液貯留部２１ａに連通する配管２２及び吸収塔２１のスプレー２１ｃに連通する配管２５の間には、脱硫吸収液Ｌを溜める吸収液補助貯留部２３が設置されている。
【００２７】
この吸収液補助貯留部２３には、排ガス中の硫黄酸化物を吸収して脱硫吸収液Ｌ中に生成された亜硫酸を酸化するために、酸化空気供給管２３ａが接続されていると共に、脱硫吸収液Ｌを撹拌する攪拌機２３ｂが設置されており、脱硫吸収液Ｌ中に対する酸化空気Ａの供給により、吸収液補助貯留部２３の脱硫吸収液Ｌ中において亜硫酸が酸化されて石膏が生成されるようになっている。この吸収液補助貯留部２３において、反応せずに脱硫吸収液Ｌ中を通過した余剰酸化空気Ａａは、放出口２３ｃを介して大気中に放出されるようになっている。なお、図２における符号２４は循環ポンプである。
【００２８】
上記した酸素燃焼システム用排煙脱硫装置２０及び酸素燃焼システムでは、排煙脱硫装置２０における吸収塔２１のガス導入部２１ｂから導入した排ガスＧＩに対して、スプレー２１ｃから吸収液貯留部２１ａに溜まっている脱硫吸収液Ｌを吹き付けると、このスプレー２１ｃからの脱硫吸収液Ｌの吹き付けにより排ガスＧＩから硫黄酸化物が除去され、浄化された排ガスＧＯがガス排出部２１ｄから排出される。
【００２９】
この際、排ガスＧＩ中の硫黄酸化物を吸収して脱硫吸収液Ｌ中に生成された亜硫酸を酸化するために（石灰石から石膏への反応を起こさせるために）、酸化空気Ａを吸収液補助貯留部２３に溜められる石灰分を含む脱硫吸収液Ｌ中に供給するようにしたうえで、脱硫吸収液Ｌ中を通過した余剰酸化空気Ａａが放出口２３ｃから大気中に放出されるようにしているので、排ガスＧＯを二酸化炭素濃度が高いまま回収部１８にまわすことができ、したがって、回収部１８での二酸化炭素の回収コストを低減し得ることとなる。
【００３０】
また、吸収塔２１のガス排出部２１ｄから石炭焚きボイラ１へは、余剰酸化空気Ａａを含まない排ガスＧＯの一部のみを戻すようにしているので、すなわち、窒素を含まない酸素及び二酸化炭素のみを戻すようにしているので、石炭焚きボイラ１における酸素燃焼にとって好ましい状態が維持されることとなる。
【００３１】
そして、上記した酸素燃焼システム用排煙脱硫装置２０及び酸素燃焼システムでは、酸化空気Ａを吸収液補助貯留部２３に溜められる石灰分を含む脱硫吸収液Ｌ中に供給するようにしているので、酸化空気Ａを脱硫吸収液Ｌ中に十分に供給し得ることから、亜硫酸の酸化が促進されて（石灰石から石膏への反応が促進されて）、本来の脱硫性能を維持し得ることとなる。
【００３２】
本発明に係る酸素燃焼システム用排煙脱硫装置及び酸素燃焼システムの構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１  石炭焚きボイラ（ボイラ）
１６，１７  排ガス循環ライン
１８  回収部
２０  排煙脱硫装置
２１  吸収塔
２１ａ  吸収液貯留部
２１ｂ  ガス導入部
２１ｃ  スプレー（噴霧部）
２１ｄ  ガス排出部
２２，２５  配管（吸収水送給経路）
２３  吸収液補助貯留部
２３ａ  酸化空気供給管
２３ｃ  放出口
Ａ  酸化空気
Ａａ  余剰酸化空気
ＧＩ  ガス導入部から導入される排ガス
ＧＯ  硫黄酸化物が除去された後の排ガス
Ｌ  脱硫吸収液
【図１】
2013158735.tif 000003
【図２】
2013158735.tif 000004