(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラでのオリマルジョンの燃焼によって生じた排ガスを、主ダクトを介して脱硝装置、ガスエアヒータ、電気集塵器、脱硫装置、煙突に順次導くと共にボイラから電気集塵器に至る各主ダクトのいずれかに、Ｍｇ化合物からなるアルカリ性中和剤を添加して排ガス中のＳＯ３を除去し、脱硫装置で残りのＳＯＸを除去するボイラ排煙処理方法において、電気集塵器で集塵され、ＳＯ３吸着後の上記中和剤を含む灰分中のＭｇ化合物を硫酸で溶解させた後、その溶解液を固形分と可溶性の硫酸マグネシウムを含んだ溶液分に分離し、その後、その溶液分にＣａ化合物を添加して石膏と水酸化マグネシウムを生成させた後、粒子径の違いを利用して石膏と水酸化マグネシウムに分離し、その水酸化マグネシウムからなるスラリーを、上記主ダクトのいずれかに接続されたバイパスダクト内に導入して蒸発・乾固させると共にその主ダクトに合流させて、水酸化マグネシウムを主ダクトの排ガス中に中和剤として添加することを特徴とするボイラ排煙処理方法。
【請求項２】
上記Ｃａ化合物として、水酸化カルシウム、又は酸化カルシウム、或いは炭酸カルシウムを添加する請求項１記載のボイラ排煙処理方法。
【請求項３】
ボイラでのオリマルジョンの燃焼によって生じた排ガスを処理すべく、主ダクトを介して順次接続された脱硝装置、ガスエアヒータ、電気集塵器、脱硫装置及び煙突とを備え、排ガスに、Ｍｇ化合物からなるアルカリ性中和剤を添加して排ガス中のＳＯ３を除去して電気集塵器で捕集し、その後ＳＯＸを脱硝装置で除去するためのボイラ排煙処理装置において、排ガスに電気集塵器で集塵され、ＳＯ３吸着後の上記中和剤を含む灰分中のＭｇ化合物を硫酸で溶解させるための溶解槽と、その溶解液を固形分と可溶性の硫酸マグネシウムを含んだ溶液分に固液分離するための第１分離器と、分離された溶液分にＣａ化合物を添加して石膏と水酸化マグネシウムを生成させるための生成槽と、石膏と水酸化マグネシウムを含んだ混合液中の石膏と水酸化マグネシウムを、粒子径の違いを利用して石膏と水酸化マグネシウムに分離する第２分離器と、上記主ダクトのいずれかに接続されたバイパスダクトと、第２分離器で分離されたスラリー状の水酸化マグネシウムを上記バイパスダクト内に散布するための散布配管とを備えたことを特徴とするボイラ排煙処理装置。
【請求項４】
上記バイパスダクトの断面積が、上記ボイラ排ガス主ダクトの断面積の１／５０以下である請求項３記載のボイラ排煙処理装置。
【請求項５】
上記バイパスダクトが、ボイラと脱硝装置、脱硝装置とガスエアヒータ、ガスエアヒータと電気集塵器をそれぞれ接続する上記ボイラ排ガス主ダクトの内、少なくとも１箇所に接続して設けられた請求項３又は請求項４記載のボイラ排煙処理装置。
【請求項６】
上記第２分離器が、ウォーターサイクロン又はシックナである請求項３記載のボイラ排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ排煙処理方法及びその装置に係り、特に、電気集塵器で回収された灰中からＳＯ3 を中和するための中和剤を回収するボイラ排煙処理方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラの燃焼によって生じた排ガスを、脱硝装置、ガスエアヒータ（以下、ＧＡＨと呼ぶ）、電気集塵器（以下、ＥＰと呼ぶ）、脱硫装置、煙突に順次導いて排煙処理を行うシステムにおいて、燃料として重油などを用いた場合、排ガス中に含まれるＳＯ3 の濃度は２０〜３０ｐｐｍ程度であるのに対して、燃料としてオリマルジョンなどの燃料を用いた場合、排ガス中に含まれるＳＯ3 の濃度は２００〜３００ｐｐｍにもなるため、腐食環境の悪化が問題となってくる。
【０００３】
ここで、排煙処理装置の腐食を防ぐべく、ＥＰ入口のボイラ排ガス主ダクト（以下、主ダクトと呼ぶ）内にアンモニアガスを噴霧させる方法があるが、この場合、未反応のアンモニアガスが脱硫装置で捕集され、この未反応のアンモニアガスが脱硫排水中に多量含まれることになるため、排水処理装置が高価なものになってしまう。また、ＥＰ捕集灰中に多量のアンモニウム塩が含まれるため、ＥＰ捕集灰の販路が限定されてしまう。さらに、この方法は、ＧＡＨに対する対策となっていないので、ＧＡＨの出口ガス温度を酸露点温度以上（１６０℃以上）に保ち、硫酸腐食や固形分の付着を防いでいる。これは、結果的にＧＡＨでの熱回収効率を下げ、ボイラ効率を下げてしまう。
【０００４】
このため、ボイラ燃料としてオリマルジョンなどを用いた場合、腐食を防止すべく、排ガス中にアルカリ性物質（中和剤）を添加するのが一般的である。この中和剤は、主ダクト内に臨んで設けられた中和剤散布配管を介して、主ダクト内に粉末状態で散布される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、以下に挙げる問題があった。
【０００６】
▲１▼  大量の中和剤を用いるため、長期的に見た場合、中和剤の材料コストも相当なものとなり、排煙処理のランニングコストに大きな影響を与える。
【０００７】
▲２▼  ＥＰ灰から中和剤を回収して再利用（リサイクル）を行う場合、中和剤はスラリーの状態で回収される。ここで、スラリー状の中和剤を中和剤散布配管を介して主ダクト内に直接噴霧すると、大口径の主ダクト内に挿入される中和剤散布配管長さが長くなり、また、主ダクト内の温度が高温（３００〜４００℃）であるため、中和剤散布配管内において水分の蒸発が生じ、中和剤の固形分が中和剤散布配管内で固着してしまう。
【０００８】
▲３▼  ▲２▼の理由により、中和剤はスラリー状のままでは使うことができないため、粉末状にする必要がある。このため、回収中和剤を脱水し、乾燥させる工程が必要となり、装置コストおよび中和剤のリサイクルコストの上昇を招く。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題を解決し、中和剤を回収・再利用すると共に、スラリー状の中和剤の使用が可能なボイラ排煙処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、ボイラでのオリマルジョンの燃焼によって生じた排ガスを、主ダクトを介して脱硝装置、ガスエアヒータ、電気集塵器、脱硫装置、煙突に順次導くと共にボイラから電気集塵器に至る各主ダクトのいずれかに、Ｍｇ化合物からなるアルカリ性中和剤を添加して排ガス中のＳＯ３を除去し、脱硫装置で残りのＳＯＸを除去するボイラ排煙処理方法において、電気集塵器で集塵され、ＳＯ３吸着後の上記中和剤を含む灰分中のＭｇ化合物を硫酸で溶解させた後、その溶解液を固形分と可溶性の硫酸マグネシウムを含んだ溶液分に分離し、その後、その溶液分にＣａ化合物を添加して石膏と水酸化マグネシウムを生成させた後、粒子径の違いを利用して石膏と水酸化マグネシウムに分離し、その水酸化マグネシウムからなるスラリーを、上記主ダクトのいずれかに接続されたバイパスダクト内に導入して蒸発・乾固させると共にその主ダクトに合流させて、水酸化マグネシウムを主ダクトの排ガス中に中和剤として添加するものである。
【００１３】
請求項２の発明は、上記Ｃａ化合物として、水酸化カルシウム、又は酸化カルシウム、或いは炭酸カルシウムを添加する請求項１記載のボイラ排煙処理方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、ボイラでのオリマルジョンの燃焼によって生じた排ガスを処理すべく、主ダクトを介して順次接続された脱硝装置、ガスエアヒータ、電気集塵器、脱硫装置及び煙突とを備え、排ガスに、Ｍｇ化合物からなるアルカリ性中和剤を添加して排ガス中のＳＯ３を除去して電気集塵器で捕集し、その後ＳＯＸを脱硝装置で除去するためのボイラ排煙処理装置において、排ガスに電気集塵器で集塵され、ＳＯ３吸着後の上記中和剤を含む灰分中のＭｇ化合物を硫酸で溶解させるための溶解槽と、その溶解液を固形分と可溶性の硫酸マグネシウムを含んだ溶液分に固液分離するための第１分離器と、分離された溶液分にＣａ化合物を添加して石膏と水酸化マグネシウムを生成させるための生成槽と、石膏とアルカリ性水酸化物を含んだ混合液中の石膏と水酸化マグネシウムを、粒子径の違いを利用して石膏と水酸化マグネシウムに分離する第２分離器と、上記主ダクトのいずれかに接続されたバイパスダクトと、第２分離器で分離されたスラリー状の水酸化マグネシウムを上記バイパスダクト内に散布するための散布配管とを備えたものである。
【００１５】
請求項４の発明は、上記バイパスダクトの断面積が、上記ボイラ排ガス主ダクトの断面積の１／５０以下である請求項３記載のボイラ排煙処理装置である。
【００１６】
請求項５の発明は、上記バイパスダクトが、ボイラと脱硝装置、脱硝装置とガスエアヒータ、ガスエアヒータと電気集塵器をそれぞれ接続する上記ボイラ排ガス主ダクトの内、少なくとも１箇所に接続して設けられた請求項３又は請求項４記載のボイラ排煙処理装置である。
【００１７】
請求項６の発明は、上記第２分離器が、ウォーターサイクロン又はシックナである請求項３記載のボイラ排煙処理装置である。
【００１８】
以上の方法・構成によれば、分離されたスラリー状のアルカリ性水酸化物を、散布配管を介して小断面積のバイパスダクト内に噴霧（散布）することで、散布配管内におけるアルカリ性水酸化物が含有する水分の蒸発・乾固が最小限に抑えられ、アルカリ性水酸化物の固形分が散布配管内に固着するおそれが殆どない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
本発明のボイラ排煙処理のフローを図１に示す。
【００２１】
図１に示すように、ボイラ１の燃焼によって生じたボイラ排ガス（図示せず）は、主ダクト２１ａ、２１ｂ，２１ｃを介して脱硝装置２、ＧＡＨ３、ＥＰ４の順に導かれる。この時、主ダクト２１ａ、２１ｂ，２１ｃの内、少なくとも１箇所に、ＳＯ3 を吸着すべく、アルカリ性中和剤（図示せず）を散布し、ＥＰ４において、ＳＯ3 吸着後のアルカリ性中和剤を含む灰分７を回収する。
【００２２】
本発明のボイラ排煙処理装置は、ＥＰ４で集塵され、ＳＯ3 吸着後のアルカリ性中和剤を含むボイラ排ガスの灰分７を硫酸８で溶解させるための溶解槽９と、その溶解液１９を固形分１０と溶液分１１に分離するための第１分離器１２と、分離された溶液分１１にＣａ化合物１３を添加すると共に、石膏１５とアルカリ性水酸化物１６を生成させるための生成槽１４と、石膏１５とアルカリ性水酸化物１６の分離を行うための第２分離器１７と、分離されたスラリー状のアルカリ性水酸化物１６をボイラ排ガス上流側に移送するためのライン１８と、主ダクト２１に接続されたバイパスダクト２２と、ライン１８とバイパスダクト２２を接続する散布配管２３とを備えたものである。
【００２３】
バイパスダクト２２は、ボイラ１と脱硝装置２、脱硝装置２とＧＡＨ３、ＧＡＨ３とＥＰ４をそれぞれ接続する主ダクト２１の内、少なくとも１箇所に接続して設けられるものであり、その設置箇所および設置数は特に限定するものではない。また、バイパスダクト２２の断面積は、主ダクト２１の断面積の１／５０以下が望ましい。
【００２４】
第２分離器１７は、石膏１５とアルカリ性水酸化物１６の粒子径の違いを利用して分離を行うものであり、例えば、ウォーターサイクロン又はシックナなどが挙げられる。
【００２５】
第１分離器１２で分離される固形分１０としては、未燃カーボン、シリカ、アルミナなどが挙げられる。
【００２６】
Ｃａ化合物１３としては、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）などが挙げられる。
【００２７】
次に、本発明のボイラ排煙処理方法を説明する。
【００２８】
ボイラ１の燃焼によって生じたボイラ排ガスは、先ず、主ダクト２１ａを介して脱硝触媒（図示せず）が充填された脱硝装置２に導入され、ＮＯX が除去される。脱硝後のボイラ排ガスは、次に、主ダクト２１ｂを介してＧＡＨ３に導入され、顕熱が回収される。顕熱回収後のボイラ排ガスは、次に、主ダクト２１ｃを介してＥＰ４に導入され、灰分７が回収される。灰分７回収後のボイラ排ガスは、脱硫装置５に導かれ、ＳＯX が除去された後、煙突６を介して大気中に放出される。この時、ボイラ排ガス中のＳＯ3 による腐食を防止すべく、主ダクト２１ａ，２１ｂ，２１ｃの内、少なくとも１箇所に、中和剤としてアルカリ性物質（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）2 、ＭｇＯなど）を散布する。
【００２９】
ＥＰ４で集塵され、ＳＯ3 吸着後のアルカリ性中和剤を含む灰分７の一部又は全部は、溶解槽９に導入され、硫酸８が添加される。溶解槽９において、導入された灰分７の一部は溶解し、中和剤の金属分（例えばＭｇ分）が可溶性の硫酸塩（例えば、ＭｇＳＯ4 ）として生成する。この時、灰分７中の未燃カーボン、シリカ、アルミナなどは、硫酸８に溶解せず、固形分１０として残留する。
【００３０】
次に、硫酸８で溶解させた溶解液１９を、第１分離器１２に導入して固形分１０と可溶性の硫酸塩を含んだ溶液分１１に分離する。その後、その溶液分１１にＣａ化合物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）2 など）を添加し、固形分として石膏（ＣａＳＯ4 ）１５およびアルカリ性水酸化物（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）2 ）１６を沈殿生成させる。
【００３１】
その後、石膏１５およびアルカリ性水酸化物１６を含んだ混合液２０を、第２分離器１７に導入する。石膏１５およびアルカリ性水酸化物１６は同じ固形分であるものの、粒子径が大きく異なる（石膏：４０〜６０μｍ、Ｍｇ（ＯＨ）2 ：１μｍ以下）ため、粒子径の違いを利用して石膏１５とアルカリ性水酸化物１６を分離する。
【００３２】
分離されたアルカリ性水酸化物１６はスラリー状であるが、そのままの状態でライン１８および散布配管２３を介して、主ダクト２１に接続して設けられたバイパスダクト２２内に噴霧（散布）される。この時、アルカリ性水酸化物１６の噴霧箇所は、バイパスダクト２２ａ，２２ｂ，２２ｃの内の１箇所又は２箇所或いは３箇所であってもよく、特に限定するものではない。この時、分離回収されたアルカリ性水酸化物１６とアルカリ性中和剤とは、同金属の化合物であれば、同じ物質でなくてもよい。
【００３３】
ここで、スラリー状のアルカリ性水酸化物１６を、散布配管（図示せず）を介して主ダクト２１内に直接噴霧する場合、大口径の主ダクト２１内に挿入される散布配管長さが長く、また、主ダクト２１内が高温（３００〜４００℃）であるため、散布配管内において水分の蒸発が生じ、アルカリ性水酸化物１６の固形分が散布配管内で固着してしまう。
【００３４】
しかし、スラリー状のアルカリ性水酸化物１６を、散布配管２３を介して主ダクト２１に接続して設けられたバイパスダクト２２内に噴霧する場合、バイパスダクト２２が小口径（主ダクト２１の断面積の１／５０以下）であることからバイパスダクト２２内に挿入される散布配管２３長さは短くて済み、バイパスダクト２２内が高温であっても、散布配管２３内における水分の蒸発は最小限に抑えられる。
【００３５】
最後に、噴霧されたスラリー状のアルカリ性水酸化物１６の水分を、バイパスダクト２２内において蒸発・乾固し、粉末状のアルカリ性水酸化物１６として、主ダクト２１内に散布する。
【００３６】
本発明のボイラ排煙処理方法によれば、ボイラ排ガス中のＳＯ3 を中和するために添加した中和剤を、各種分離工程を経てＥＰ灰中からスラリー状のアルカリ性水酸化物として回収し、そのスラリー状のままのアルカリ性水酸化物を、ラインおよび散布配管を介して、主ダクトに接続された小断面積のバイパスダクト内に噴霧しているため、散布配管内におけるスラリー含有水分の蒸発・乾固を最小限に抑えることができ、アルカリ性水酸化物の固形分が散布配管内に固着するおそれが殆どない。
【００３７】
また、回収したスラリー状のアルカリ性水酸化物を、そのままの状態で用いることができるため、脱水工程および乾燥工程は不要であり、装置コストおよび中和剤のリサイクルコストを低減することができる。
【００３８】
さらに、主ダクトに散布する中和剤の使用量を低減することができるため、中和剤の材料コストを抑えることができ、延いては、排煙処理のランニングコストの低減が可能となる。
【００３９】
尚、本発明においては集塵されたＥＰ灰を硫酸を用いて溶解しているが、アルカリ性溶液を用いて溶解するようにしても良いことは言うまでもなく、その場合、本発明における硫酸溶解工程の前に、アルカリ性溶液によるＥＰ灰溶解工程と、その溶解液を沈殿物と溶液分とに分離するための分離工程とが加わり、灰分をアルカリで溶解させるためのアルカリ溶解槽と、その溶解液を固液分離するための第３分離器とが必要となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ボイラ排ガス中のＳＯ3 を中和するために添加した中和剤を、各種分離工程を経てＥＰ灰中からスラリー状のアルカリ性水酸化物として回収し、そのスラリー状のままのアルカリ性水酸化物を、散布配管を介して、ボイラ排ガス主ダクトに接続された小断面積のバイパスダクト内に噴霧することで、散布配管内におけるアルカリ性水酸化物の固形分の固着が殆どないという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボイラ排煙処理のフローを示す図である。
【符号の説明】
１  ボイラ
２  脱硝装置
３  ＧＡＨ（ガスエアヒータ）
４  ＥＰ（電気集塵器）
７  灰分
８  硫酸
９  溶解槽
１０  固形分
１１  溶液分
１２  第１分離器
１３  Ｃａ化合物
１４  生成槽
１５  石膏
１６  アルカリ性水酸化物
１７  第２分離器
１９  溶解液
２０  混合液
２１  ボイラ排ガス主ダクト
２２  バイパスダクト
２３  散布配管
【図１】
0004075149.tif 000002