(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスをアルカリ性の吸収液と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する吸収塔が配置されるガス流路に設けられ、該吸収塔より排出される脱硫後のガス流れ方向に対して逆向きに、ガスより低い温度に冷却された液滴をガスに対して噴霧する液滴噴霧手段と、
前記液滴噴霧手段に冷却水を供給するための冷却水系統と、
前記液滴噴霧手段の前段と後段側のガス流路にそれぞれ設けられたミストエリミネータと、
前記前段ミストエリミネータによって捕集されたミストを吸収塔へ戻す流路と、
前記後段ミストエリミネータによって捕集されたミストを冷却源を用いてガスより低い温度の冷却水にするために前記冷却水系統に戻す流路と
を備えたことを特徴とする排ガスの脱塵処理装置。
【請求項２】
前記後段ミストエリミネータによって捕集されたミストを冷却水系統に戻す流路に設けられた液体サイクロンと、該液体サイクロンで希釈されたスラリを冷却水系統に戻す流路と、前記液体サイクロンで濃縮されたスラリを吸収塔に戻す流路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の排ガス脱塵処理装置。
【請求項３】
燃焼排ガスを吸収塔内でアルカリ性吸収液と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去した後、
脱硫後のガスの流れ方向に対して冷却水系統から逆向きに、ガスより低い温度に冷却された液滴をガスに対して噴霧し、
前記液滴噴霧位置の前段側と後段側の排ガスからそれぞれミストを除去し、
前記液滴噴霧位置の前段側の排ガスから捕集されたミストを吸収塔へ戻し、
前記液滴噴霧位置の後段側の排ガスから捕集されたミストをガスより低い温度に冷却される冷却水にするために前記冷却水系統に戻すことを特徴とする排ガス脱硫脱塵処理方法。
【請求項４】
前記液滴噴霧位置の後段側の排ガスから捕集されたミストを一旦捕集した後、濃縮されたスラリと希釈されたスラリを得て、希釈スラリを前記冷却水系統に戻し、濃縮されたスラリを吸収塔に戻すことを特徴とする請求項３記載の排ガス脱塵処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所などに設置の湿式石灰石−石膏法脱硫装置より排出される燃焼排ガスからサブミクロン単位の粒径を有する微粒子を除去するのに好適な脱塵装置及び脱塵方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電所のボイラから排出される燃焼ガスには約２０ｇ／ｍ３Ｎの微粒子が含まれている。前記微粒子の大部分は、粒径０．１〜２０μｍのシリカ及びアルミナを主成分とする石炭灰である。このような微粒子を除去する目的で一般に電気集塵機が設置されるが、この電気集塵機は燃焼排ガス中の微粒子を１００〜２００ｍｇ／ｍ３Ｎに減少させる高性能なものである。そして、電気集塵機において含有微粒子が所定量に低減された燃焼排ガスは湿式石灰石−石膏法脱硫装置に導入され、ここで脱硫のために、石灰石などのアルカリ性薬剤を含む吸収液と接触する。この場合、吸収液によって燃焼排ガスに含まれる微粒子の一部も除去される。湿式石灰石−石膏法脱硫装置出口では微粒子濃度を３０〜５０ｍｇ／ｍ３Ｎにすることができる。
【０００３】
最近では浄化処理後のボイラ排ガスの煙突出口ガスの低煤塵化の要求が高く、煙突出口ガス中の微粒子濃度をさらに下げる技術開発が必要となっている。煙突出口ガス中の微粒子濃度が高くなると、紫煙等の目視公害の原因となることが問題視されている。この目視公害の発生原因としては、微粒子以外に硫酸ミストなどが脱硫装置から飛散するためであると想定されている。
【０００４】
このような目視公害を無くすために、湿式石灰石−石膏法脱硫装置の出口ガスを湿式電気集塵機に導入することにより、微粒子濃度を１０ｍｇ／ｍ３Ｎ以下に低減できるようにした脱塵システムが知られている。一般に湿式石灰石−石膏法脱硫装置の上流側には乾式電気集塵機が設置されるので、前記湿式電気集塵機としては乾式電気集塵機や湿式石灰石−石膏法脱硫装置で捕集されなかった粒径が１μｍ以下のサブミクロン単位の粒径を有する微粒子を捕集する必要があり、乾式電気集塵機より高性能なものが要求されている。そのために、湿式電気集塵機の装置構成は必然的に大容量化して、そのような湿式電気集塵機を用いて火力発電所の総合排煙処理システムを構築した場合にはシステムが大規模なものとなる。
【０００５】
大規模な排煙処理システムにならないようにするための方法として、湿式電気集塵機より設備費が安く、簡易な方法で低煤塵化を達成するシステムとして、図３に示す脱硫装置出口ガス中に排ガスより低い温度の冷却水を噴霧し、冷却された排ガス中の微粒子を除去する方法がある（特開平８−２１５５３５等）。
【０００６】
図３に示す装置の構成を以下に説明するが、排ガス１０は乾式電気集塵機１１によって大部分の煤塵が捕集され、脱硫装置の吸収塔１２に導入される。吸収塔１２内では、吸収液２０が吸収塔循環ポンプ２１によって昇圧され、吸収液循環配管２２を経てスプレ部２３から噴霧される。乾式電気集塵機１１で除去されなかった煤塵は吸収塔１２内で噴霧された吸収液と慣性衝突することによりさらに除去されるが、サブミクロン単位の粒径の小さい煤塵は除去されずに吸収塔１２から排出される。
【０００７】
一方、脱硫装置出口のガス流路では、冷却水タンク３０の冷却水が冷却水ポンプ３２によって昇圧され、冷却部３３で噴霧される。冷却部３３では煤塵の核に水分が凝縮して肥大化することにより、粒径が大きくなり慣性力による噴霧冷却水による煤塵捕集効率を高める。また、冷却部３３のスプレ段をガス流れに対して多段に設置することにより冷却効果が促進され、煤塵捕集効率を高める。冷却部３３によって捕集された冷却水ミスト中の煤塵は、ミストエリミネータ４０によって冷却水と共に捕集される。
【０００８】
ミストエリミネータ４０で捕集された煤塵及び冷却水はドレン配管４１を経て冷却水タンク３０に戻される。冷却水タンク３０には冷却水の温度上昇を防ぐために冷却源３１を設けている。また、凝縮した水を回収するために冷却水タンク３０から吸収塔１２に水を戻すオーバーフロー配管３４が設けられている。
【０００９】
脱硫装置出口の排ガスは、水分が飽和状態にあり、且つ脱硫装置で除去されなかった煤塵を含んでいる。図３に示すシステムは、この排ガスに、それより低い温度の冷却水を接触させて、排ガス中の水分を煤塵を核として凝縮させ、肥大化したミストを作り、このミスト及び供給した冷却水をミスト除去装置（ミストエリミネータ）４０で除去することにより煙突１３出口の煤塵濃度を脱硫装置出口の排ガス中の煤塵濃度より低くすることができるというものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、脱硫装置出口の排ガス中に冷却水を噴霧しているが、一方では脱硫装置の吸収塔１２内で噴霧される吸収液はガスに同伴されて一部がミストとして飛散する。脱硫装置から飛散するミストは濃度として３０〜５０ｇ／ｍ３Ｎあるが、このミスト中には脱硫剤の固形物が１０〜２０％含まれている。従って脱硫装置から飛散する固形物は濃度として、３〜１０ｇ／ｍ３Ｎ含まれることになる。
【００１１】
脱硫装置から飛散するミスト及び該ミストに含まれる固形物は脱硫装置出口で噴霧する冷却水でほとんどが捕集されるが、冷却水は循環使用されるため、冷却水中の固形物濃度が増加することになる。ガス中に噴霧された後、回収される冷却水には過冷却により凝縮した水分及び脱硫装置から飛散するミスト中の水分が含まれており、これらの水分を脱硫装置の補給水として回収するため、冷却水中の固形物濃度は最終的にはバランスして一定になるが、その濃度は１０〜２０％にまで増加する。冷却水中の固形物質濃度が増加すると冷却水がガスに同伴されることにより冷却水中に含まれる固形物も再飛散し、煙突１３の出口のガス中の煤塵濃度が増加することになる。
【００１２】
本発明の課題は、上記した従来技術の問題点を解決しようとするもので、脱硫装置出口で噴霧する冷却水中の固形物濃度が増加することを防ぐことにより、噴霧冷却水中の固形物が再飛散し、煙突出口のガス中の煤塵濃度が増加することを防止することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、脱硫装置出口のガス流路にミストエリミネータを２段設置し、冷却水を前段のミストエリミネータと後段のミストエリミネータの間に噴霧させる構成としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は次の構成によって解決される。
すなわち、請求項１記載の発明は、燃焼排ガスをアルカリ性の吸収液と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する吸収塔が配置されるガス流路に設けられ、該吸収塔より排出される脱硫後のガス流れ方向に対して逆向きに、ガスより低い温度に冷却された液滴をガスに対して噴霧する液滴噴霧手段と、前記液滴噴霧手段に冷却水を供給するための冷却水系統と、前記液滴噴霧手段の前段と後段側のガス流路にそれぞれ設けられたミストエリミネータと、前記前段ミストエリミネータによって捕集されたミストを吸収塔へ戻す流路と、前記後段ミストエリミネータによって捕集されたミストを冷却源を用いてガスより低い温度の冷却水にするために前記冷却水系統に戻す流路とを備えた排ガスの脱塵処理装置である。
請求項２記載の発明は、前記後段ミストエリミネータによって捕集されたミストを冷却水系統に戻す流路に設けられた液体サイクロンと、該液体サイクロンで希釈されたスラリを冷却水系統に戻す流路と、前記液体サイクロンで濃縮されたスラリを吸収塔に戻す流路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の排ガス脱塵処理装置である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、燃焼排ガスを吸収塔内でアルカリ性吸収液と接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去した後、脱硫後のガスの流れ方向に対して冷却水系統から逆向きに、ガスより低い温度に冷却された液滴をガスに対して噴霧し、前記液滴噴霧位置の前段側と後段側の排ガスからそれぞれミストを除去し、前記液滴噴霧位置の前段側の排ガスから捕集されたミストを吸収塔へ戻し、前記液滴噴霧位置の後段側の排ガスから捕集されたミストをガスより低い温度に冷却される冷却水にするために前記冷却水系統に戻すことを特徴とする排ガス脱硫脱塵処理方法である。
請求項４記載の発明は、前記液滴噴霧位置の後段側の排ガスから捕集されたミストを一旦捕集した後、濃縮されたスラリと希釈されたスラリを得て、希釈スラリを前記冷却水系統に戻し、濃縮されたスラリを吸収塔に戻す請求項３記載の排ガス脱塵処理方法である。
【００１６】
【作用】
前記のような構成にすると、脱硫装置から飛散する固形物を含んだミストは脱硫処理された排ガスと共に脱硫装置出口に設けられる前段のミストエリミネータに慣性衝突し、大部分のミスト及び固形物が除去される。前段ミストエリミネータで除去されたミスト及び固形物は、ドレンとして前段ミストエリミネータから抜き出されて脱硫装置に回収される。ここで前段ミストエリミネータ出口ガス中の固形物は、前段のミストエリミネータをすり抜けたサブミクロン単位の粒径を有する煤塵である。
【００１７】
この煤塵は、液滴噴霧手段から噴霧される冷却水によって冷却され、煤塵の核に水分が凝縮することにより肥大化し、冷却水の微粒液滴と慣性衝突することにより噴霧冷却水に捕集される。サブミクロン単位の粒径を有する煤塵まで捕集した冷却水ミストは、さらに後流側の後段ミストエリミネータにより除去される。後段ミストエリミネータによって捕集された冷却水及び固形物を含むミストは、後段ミストエリミネータから抜き出されて冷却水系統に戻される。すなわち冷却水は液滴噴霧手段で循環使用される。
【００１８】
後段ミストエリミネータにより除去されたミスト中の固形物は、ほとんどサブミクロン単位の粒径を有する煤塵であり、さらに冷却水と共に回収した凝縮水及びミスト中の水分を脱硫装置に戻すため、冷却水中の固形物濃度は０．１％以下にできる。これにより、一旦、後段ミストエリミネータに捕集された冷却水が液滴噴霧手段からミストとして再飛散しても、ミスト中の固形物濃度が０．１％以下であるため大気中に放出される煤塵濃度はほとんど増加しない。
【００１９】
また、後段ミストエリミネータによって捕集されたミストを冷却水系統に戻す流路に液体サイクロンを設け、該液体サイクロンで希釈されたスラリを冷却水系統に戻すと、冷却水中の固形物濃度をさらに低減することができ、ガス中に再飛散しても大気中に放出される煤塵濃度の増加を防止することができる
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、本発明は下記の実施の形態に制限されるものではない。
図１は本発明の具体例に係わる排ガス処理装置の概略図である。
【００２１】
排ガス１０は乾式電気集塵機１１によって大部分の煤塵が捕集され、脱硫装置の吸収塔１２に導入される。吸収塔１２下部に溜められた吸収液２０が吸収塔循環ポンプ２１によって昇圧され、吸収液循環配管２２を経てスプレ部２３から噴霧される。乾式電気集塵機１１で除去されなかった煤塵は吸収塔１２内で噴霧された吸収液と慣性衝突することによりさらに除去されるが、サブミクロン単位の粒径の小さい煤塵は除去されずに吸収塔１２から排出される。
【００２２】
一方、脱硫装置出口には、冷却水タンク３０の冷却水が冷却水ポンプ３２によって昇圧され、冷却部３３で噴霧される。冷却部３３では煤塵の核に水分が凝縮して肥大化することにより粒径が大きくなり、慣性力による捕集効率が高められる。また、冷却部３３のスプレ段をガス流れに対して多段に設置することにより冷却効果が促進され、煤塵捕集効率を高める。冷却部３３によって捕集されたミスト中の煤塵は、ミストエリミネータ４０ｂによって冷却水と共に捕集される。ミストエリミネータ４０ｂで捕集された煤塵及び冷却水はドレン配管４１ｂを経て冷却水タンク３０に戻される。また凝縮した水を回収するために冷却水タンク３０から吸収塔１２に水を戻すオーバーフロー配管３４が設けられている。
【００２３】
以上の構成は図３に示す従来技術と同一であるが、図１に示す本発明の構成においては、吸収塔１２の出口の冷却部３３の前後に前段ミストエリミネータ４０ａと後段ミストエリミネータ４０ｂが設けられていることに特徴がある。前段ミストエリミネータ４０ａには、捕集した吸収塔１２から飛散するミスト及び固形物を吸収塔１２に戻す吸収塔戻り配管４１ａが設けられている。
【００２４】
この構成により吸収塔１２から飛散するミスト及びミスト中に含まれる固形物の大部分は前段ミストエリミネータ４０ａによって捕集され、吸収塔戻り配管４１ａによって吸収塔１２に戻される。前段ミストエリミネータ４０ａによって除去されなかったガス中のミスト濃度は１００〜２００ｍｇ／ｍ３Ｎであり、ミスト中の固形物濃度は２０〜４０ｍｇ／ｍ３Ｎである。また、吸収塔１２及び前段ミストエリミネータ４０ａをすり抜けたサブミクロン単位の粒径を有する煤塵も前記の固形物中に含まれる。
【００２５】
冷却部３３では、脱硫装置出口ガスは噴霧される冷却水との接触によって急冷され、ガス中の水蒸気は過冷却状態を形成する。過冷却状態にある水蒸気は冷却部３３を飛行する過程で煤塵などを凝縮核として容易に凝縮し、煤塵自体は肥大化する。この凝縮した一連の粒子は冷却部３３の後流側のガス流路に設置する後段ミストエリミネータ４０ｂに導かれて捕集されるが、冷却部３３のスプレ段を多段にし、冷却、凝縮の過程を前段側のスプレ段で行い、後段側のスプレ段では、過冷却により肥大化した粒子を冷却水の液滴と慣性衝突させることによりさらに脱塵効果を増加できる。
【００２６】
冷却部３３で使用する冷却水は、後段ミストエリミネータ４０ｂにより捕集され、ドレン配管４１ｂを経て冷却水タンク３０に戻される水を利用する。冷却水タンク３０には冷却源３１により冷却水が熱交換され、冷却される。脱塵と水分の一部が捕集されたガスは図示していないガス／ガス熱交換機に導入されて加熱された後に煙突１３から放出される。
【００２７】
図１の構成により、従来では１０〜２０％になっていた冷却部３３で使用する冷却水中の固形物濃度を０．１％以下にできる。そのため、固形物を含む冷却水がガスに同伴され、ミストとして冷却部３３の後流側に飛散し、後段ミストエリミネータ４０ｂで一部が捕集されずに煙突１３から排出されても、煙突１３出口の煤塵濃度が増加することはない。
【００２８】
図２は本発明の他の実施の形態に係わる排ガス処理装置の概略図である。図２において符号１０から符号１３、符号２０から符号２３、符号３０から符号３４及び符号４０ａから符号４１ｂは、図１のものと同一のものを示す。
【００２９】
図２に示す構成の特徴は、後段ミストエリミネータ４０ｂのドレン配管４１ｂ上に液体サイクロン４２を設けたことである。後段ミストエリミネータ４０ｂによって捕集されたミストは液体サイクロン４２に導入されるが、ここで遠心力を利用することで回収ミスト中の固形物は濃縮される。固形物を濃縮されたスラリは、濃縮スラリ配管４４を経て吸収塔１２に戻される。
【００３０】
一方、液体サイクロン４２によって固形物を希釈された上澄みは、希釈スラリ配管４３を経て冷却水タンク３０に戻される。本実施の形態では、後段ミストエリミネータ４０ｂによって捕集されたミスト中の固形物は、冷却水タンク３０に戻される前に液体サイクロン４２によって希釈されるため、循環する冷却水中の固形物濃度をさらに低減することができ、再飛散による煙突１３の出口煤塵濃度の増加を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、液滴噴霧手段の前流側及び後流側にミストエリミネータを設けることにより、吸収塔から飛散するミスト中の固形物の大部分を前段のミストエリミネータで捕集、除去できるので、冷却水中の固形物濃度が増加せず、ガス中への固形物の再飛散によって煙突出口の煤塵濃度が増加することがない。
【００３２】
また、通常ミストエリミネータは、固形物の付着を防止するためミストの慣性衝突面を水を噴霧することにより洗浄している。本発明において冷却水を前段ミストエリミネータの後流側近傍で噴霧すれば、洗浄水を兼ねることができるため洗浄水量の低減、すなわちユーティリティー低減の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を示した吸収塔の概略図である。
【図２】  本発明の一実施の形態を示した吸収塔の概略図である。
【図３】  従来技術の一例を示した吸収塔の概略図である。
【符号の説明】
１０  排ガス                        １１  乾式電気集塵機
１２  吸収塔                        １３  煙突
２０  吸収液                        ２１  吸収塔循環ポンプ
２２  吸収液循環配管                ２３  スプレ部
３０  冷却水タンク                  ３１  冷却源
３２  冷却水ポンプ                  ３３  冷却部
３４  オーバーフロー配管            ４０  ミストエリミネータ
４０ａ  前段ミストエリミネータ      ４０ｂ  後段ミストエリミネータ
４１ａ  吸収塔戻り配管              ４１、４１ｂ  ドレン配管
４２  液体サイクロン                ４３  希釈スラリ配管
４４  濃縮スラリ配管
【図１】
0003923681.tif 000002
【図２】
0003923681.tif 000003
【図３】
0003923681.tif 000004