(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上記石膏と上記水酸化マグネシウムに分離し、分離されたスラリー状の水酸化マグネシウムを乾燥させて粉末状として回収し、その後、回収した粉末状の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、上記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上記石膏と上記水酸化マグネシウムに分離する第２分離器と、分離されたスラリー状の水酸化マグネシウムを乾燥させて粉末状とするための乾燥手段と、ボイラから電気集塵器に至る各主ダクトのいずれかに、乾燥手段からの粉末状の水酸化マグネシウムを添加して排ガス中のＳＯ３を除去する中和剤供給手段とを備えたことを特徴とする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（注入）させる方法があるが、この場合、未反応アンモニアガスが脱硫装置で捕集され、この未反応アンモニアガスが脱硫排水中に多量に含まれるため、排水処理装置が高価なものとなってしまう。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に対する対策とはなっていないため、ＧＡＨ自体、その出口ガス温度を酸露点温度（例えば、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、結果的にボイラ効率を悪化させている。また更に、余剰のアンモニアガスは、灰処理設備において、回収・リサイクルしているが、環境面への配慮から排水中のＮＨ3 濃度をできる限り小さくすることが必要である。
【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】
近年、中和剤としてＭｇ化合物を用いる方法が考えられているが、この場合、Ｍｇ化合物を灰処理にて回収・リサイクルする手段が確立されておらず、Ｍｇ化合物は脱硫排水として処理されていた。このため、中和剤として多量のＭｇ化合物が必要となり、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ていた。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題を解決し、中和剤であるＭｇ化合物を灰処理にて回収・再利用する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。
【０００７】
【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上記石膏と上記水酸化マグネシウムに分離し、分離されたスラリー状の水酸化マグネシウムを乾燥させて粉末状として回収し、その後、回収した粉末状の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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、上記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上記石膏と上記水酸化マグネシウムに分離する第２分離器と、分離されたスラリー状の水酸化マグネシウムを乾燥させて粉末状とするための乾燥手段と、ボイラから電気集塵器に至る各主ダクトのいずれかに、乾燥手段からの粉末状の水酸化マグネシウムを添加して排ガス中のＳＯ３を除去する中和剤供給手段とを備えたものである。
【００１２】
以上の方法・構成によれば、電気集塵器で集塵され、ＳＯ3 吸着後の中和剤を含む灰分から、アルカリ性水酸化物を粉末状態で回収し、そのアルカリ性水酸化物を排ガス中に中和剤として散布することで、中和剤の使用量を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明のボイラ排煙処理の概略図を図１に示す。
【００１５】
本発明者が、以前に提案した「燃焼灰からの有用金属の化学的分離方法」（特願平１０−２４５７６号）においては、燃焼灰中からＭｇ化合物（Ｍｇ（ＯＨ）2 ）を単独で回収することが可能であり、本発明は、これを利用することで、中和剤として排ガス中に添加したＭｇ化合物を、灰処理にて回収・リサイクルすることが可能となった。
【００１６】
すなわち、本発明のボイラ排煙処理は、図１に示すように、ボイラ本体１ａに燃料Ｆと空気Ａを供給して燃焼させた後のボイラ排ガスを、順に、脱硝装置２、ＧＡＨ３、およびＥＰ４に導き、ＥＰ４で回収されたＥＰ灰に灰処理（工程３５）を施してＳＯ3 吸着後の中和剤（Ｍｇ化合物）Ｔを回収し、その回収したＭｇ化合物を中和剤供給手段３６を用いて、ボイラ本体１ａ、ＧＡＨ３、およびＥＰ４の下流側の少なくとも１箇所にリサイクル供給するものである。
【００１７】
本発明のボイラ排煙処理のフローを図２に示す。尚、図１と同様の部材には同じ符号を付している。
【００１８】
図２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、中和剤供給手段３６を用いて、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、中和剤（アルカリ性中和剤）Ｔを散布し、ＥＰ４において、ＳＯ3 吸着後の中和剤Ｔを含む灰分７を回収する。
【００１９】
本発明のボイラ排煙処理装置は、ＥＰ４で集塵され、ＳＯ3 吸着後の中和剤Ｔ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、石膏１５と分離されたスラリー状のアルカリ性水酸化物１６ａの固液分離・乾燥を行うための乾燥手段と、乾燥されて粉末状となったアルカリ性水酸化物１６ｂを主ダクト２１に移送するための中和剤供給手段３６とを備えたものである。
【００２０】
ここで、乾燥手段は、石膏１５と分離されたスラリー状のアルカリ性水酸化物１６ａの固液分離を行うためのシックナ３１と、シックナ３１のアンダーフローを濾過するためのフィルタ（例えば、フィルタプレス）３２と、フィルタ３２で濾過された濾過物を乾燥するための乾燥装置３３とで構成される。また、中和剤供給手段３６は、中和剤供給器３６ａと、中和剤供給器３６ａと主ダクト２１とを接続するライン１８とで構成される。
【００２１】
中和剤供給器３６ａとしては、特に限定するものではないが、例えば、ブロワなどが挙げられ、排ガスの流量に応じて中和剤Ｔの供給量を調整できるような構成であってもよい。
【００２２】
ライン１８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、その接続箇所および接続数は特に限定するものではない。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、本発明のボイラ排煙処理方法を説明する。
【００２７】
図１に示したように、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、中和剤供給手段３６を介して、中和剤Ｔとしてアルカリ性物質（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）2 、ＭｇＯなど）を散布する。中和剤Ｔの散布箇所は、主ダクト２１ａ，２１ｂ，２１ｃ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が、脱硝装置２とＧＡＨ３を接続する主ダクト２１ｂに散布するのがＳＯ3 吸着効率の上で最も望ましい。
【００２８】
ＥＰ４で集塵され、ＳＯ3 吸着後の中和剤Ｔを含む灰分７の一部又は全部は、溶解槽９に導入され、ここに硫酸８が添加される。溶解槽９に導入された灰分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。
【００２９】
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）１３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。
【００３０】
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１６ａを分離する。この時、分離回収されたアルカリ性水酸化物１６ａ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。
【００３１】
分離されたアルカリ性水酸化物１６ａはスラリー状であるため、一旦、シックナ３１に導入して固液分離を行う。シックナ３１のアンダーフローとして回収されたアルカリ性水酸化物１６ａの脱水物は、フィルタ３２に導入され、オーバーフローとして回収された溶液３４は補給液として再利用される。
【００３２】
フィルタ３２において、アルカリ性水酸化物１６ａの脱水物を濾過することによってアルカリ性水酸化物１６ａの固形分が濾過・回収される。この固形分を乾燥装置３３で乾燥させることによって、残りの水分が蒸発・乾燥し、粉末状のアルカリ性水酸化物１６ｂが得られ、この粉末状のアルカリ性水酸化物１６ｂを、中和剤供給手段３６を介して主ダクト２１内に中和剤Ｔとしてリサイクル散布する。
【００３３】
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た後、乾燥させて粉末状のアルカリ性水酸化物とし、その粉末状のアルカリ性水酸化物を中和剤供給手段を介して主ダクト内にリサイクル散布しているため、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（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。
【００３４】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
【００３５】
第１の実施の形態のボイラ排煙処理のフローを図３に示す。尚、図２と同様の部材には同じ符号を付している。
【００３６】
図３に示すように、本発明と同様にして、シックナ３１のアンダーフローとして回収されたアルカリ性水酸化物１６ａの脱水物を、スプレードライヤ４２上部に導入すると共に、オーバーフローとして回収された溶液３４は補給液として再利用する。
【００３７】
熱風４４が導入されたスプレードライヤ４２の上部から、アルカリ性水酸化物１６ａの脱水物を噴霧することによって残りの水分が蒸発・乾燥し、バグフィルタ４３において粉末状のアルカリ性水酸化物１６ｂが捕集される。この粉末状のアルカリ性水酸化物１６ｂを、中和剤供給手段３６を介して主ダクト２１内に中和剤Ｔとしてリサイクル散布する。ここで、スプレードライヤ４２に導入される熱風４４は、ボイラ１に供給される高温の燃焼用空気の一部を分岐させて用いてもよく、特に限定するものではない。
【００３８】
尚、本発明および第１の実施の形態においては、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。
【００３９】
【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た後、乾燥させて粉末状のアルカリ性水酸化物とし、その粉末状のアルカリ性水酸化物を主ダクト内にリサイクル散布させることで、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、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概略図である。
【図２】本発明のボイラ排煙処理のフローを示す図である。
【図３】第１の実施の形態のボイラ排煙処理のフローを示す図である。
【符号の説明】
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
１６ａ  スラリー状のアルカリ性水酸化物（アルカリ性水酸化物）
１６ｂ  粉末状のアルカリ性水酸化物（アルカリ性水酸化物）
１７  第２分離器
１９  溶解液
２０  混合液
３１  シックナ（乾燥手段）
３２  フィルタ（乾燥手段）
３３  乾燥装置（乾燥手段）
３６  中和剤供給手段
４２  スプレードライヤ（乾燥手段）
４３  バグフィルタ（乾燥手段）
Ｔ  中和剤
【図１】
0004120725.tif 000002
【図２】
0004120725.tif 000003
【図３】
0004120725.tif 000004