(57)【要約】【課題】  アンモニア含有排水をさらに処理するための設備を必要とせず、安価かつ確実に処理する処理方法を提供する。【解決手段】  排煙脱硝装置、電気集塵装置および排煙脱硫装置などの排煙処理装置が煙道ダクトを介して直列に配設されたボイラー煙道におけるアンモニア含有排水の処理方法であって、当該排水を貯蔵タンク内に一旦貯蔵した後、該貯蔵タンクから抜き出し、前記各排煙処理装置前流側に連結された煙道ダクトの少なくとも１つに液体の状態で定量注入することを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。注入は、噴霧または滴下によるのがよい。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排煙脱硝装置、電気集塵装置および排煙脱硫装置などの排煙処理装置が煙道ダクトを介して直列に配設されたボイラー煙道におけるアンモニア含有排水の処理方法であって、当該排水を貯蔵タンク内に一旦貯蔵した後、該貯蔵タンクから抜き出し、前記各排煙処理装置前流側に連結された煙道ダクトの少なくとも１つに液体の状態で定量注入することを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。
【請求項２】
液体噴霧手段または液体滴下手段を介して前記アンモニア含有排水を前記煙道ダクトに注入する請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記排煙脱硝装置が脱硝触媒層を備える場合には、当該排煙脱硝装置前流側に連結された煙道ダクトを除き、前記アンモニア含有排水を前記電気集塵装置または前記排煙脱硫装置の前流側に連結された煙道ダクトに注入する請求項１または２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記アンモニア含有排水は、アンモニア選択接触還元方式の排煙脱硝装置を備えたボイラー設備の非定常排水である請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンモニア含有排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを含有する排水を簡便かつ安価な方法で処理することができるアンモニア含有排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントから発生する排水中にアンモニアなどが含まれている場合、アンモニア中の窒素分が公害防止協定値の窒素・りん排出規制により排水基準が規定されているので、当該プラントまたは他のプラントに移送するなどして所定の排水処理を行い、排水基準に適合させた上で処分することが必要である。
【０００３】
このようなアンモニア含有排水は、例えば、火力発電所の排煙処理設備において以下のように発生することがある。図２は、石炭火力発電所の石炭焚きボイラーにおける排煙処理システムの系統図を示している。この図において、ボイラー３０の出口から煙突３７に至る煙道３１には、煙道ダクトを介して順次直列に接続された排煙脱硝装置３２、電気集塵機（以下、ＥＰということがある。）３４および排煙脱硫装置３６からなる排煙処理設備が設置され、これらの排煙処理設備に付随して熱交換器としてエアヒーター３３およびガスガスヒーター（以下、ＧＧＨという。）３５が設置されている。ここで、排煙脱硝装置３２は排ガス中から窒素酸化物（ＮＯｘ）を、電気集塵機３４はばいじんを、また排煙脱硫装置３６は硫黄酸化物（ＳＯｘ）をそれぞれ除去するものである。
【０００４】
このうち、排煙脱硝装置３２は、現在、アンモニア選択接触還元方式のものが主流となっている。この方式は、還元剤としてアンモニアを用い、所定の触媒の存在下、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的にアンモニアと接触させ、窒素と水に還元するものであり、プロセスが簡単で運転が容易であり優れた脱硝性能を示すなどの利点を有している。この装置で還元剤として用いられるアンモニアは、通常、液化アンモニアとして供給されており、図２に示すように、液体の状態で受け入れ弁９を介して受け入れタンク１０に一旦受け入れられる。ボイラー３０の運転時には、液化アンモニアは受け入れタンク１０から抜き出し弁１１を介して抜き出された後、気化装置１３にて気化され、アキュムレータ１４を経て配管１５によって脱硝装置前流の煙道ダクトまで移送され、当該箇所に設けられたアンモニア注入装置１７によって煙道ダクト内に注入される。
また、燃料中の硫黄分が燃焼過程において、大半は二酸化硫黄（ＳＯ２）になり、脱硫装置によって除去されているが、一部が三酸化硫黄（ＳＯ３）となり露点が高く、排ガス中の水分と結合し硫酸となり、煙道や電気集塵機の腐食損傷を引き起こすため、エアヒータ出口煙道へアンモニアを注入し中和処理している。アンモニア貯蔵タンク及び気化装置は脱硝装置用と兼ねている。
【０００５】
上記の液化アンモニアの受け入れ弁９および受け入れタンク１０などの受け入れ設備から注入装置１７に至る系統は、高圧ガス設備に該当するため、所定期間ごとに法定点検を受ける必要がある。この法定点検を受けるに際しては、各設備装置内に残留する液化アンモニアを排出して完全に空の状態とし、これらの内部に窒素ガスを通した後、水洗する必要がある。このようにして、残留液化アンモニアとその洗浄水が、法定点検時期の直前にアンモニア含有排水（非定常排水）として発生することになる。
【０００６】
このアンモニア含有排水の処理として、アンモニアストリッピング法などの脱窒技術によって排水中からアンモニアガスとして分離する方法が、例えば特許文献１において提案されているが、アルカリ剤などの添加装置や排水の加温装置などの付帯設備の新設が必要であり、設備コストが高価となるといった問題がある。
【０００７】
また、アンモニア含有排水を水を用いて希釈してプラント外に放流する方法もあるが、高濃度のアンモニアを含有している場合など、多量の水を必要とするだけでなく、貯蔵用タンクも非常に大型のものを設置しなければならないなど、処理コストが高価となり、現実的でない。
【特許文献１】特開平３−２５８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、アンモニア含有排水をさらに処理するための設備を必要とせず、安価かつ確実に処理する処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、本発明によれば、排煙脱硝装置、電気集塵装置および排煙脱硫装置などの排煙処理装置が煙道ダクトを介して直列に配設されたボイラー煙道におけるアンモニア含有排水の処理方法であって、当該排水を貯蔵タンク内に一旦貯蔵した後、該貯蔵タンクから抜き出し、前記各排煙処理装置前流側に連結された煙道ダクトの少なくとも１つに液体の状態で定量注入することを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法によって達成される。
【００１０】
本発明の処理方法は、アンモニア含有排水を液体の状態で排煙処理装置が配設されたボイラー煙道系に注入し、そこで蒸発させるとともに、この蒸発によって発生するアンモニアガスを煙道ガス中のＳＯｘなどとの反応に用いて消費するとともに、当該反応生成物を後続の排煙脱硫装置で除去することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明におけるアンモニア含有排水は、アンモニア（アンモニア性窒素）を主に含有していれば、他の成分、例えば亜硝酸性窒素や硝酸性窒素などを含んでいてもよい。また、上記のような窒素化合物に限られず、水溶性を示すその他の化合物を含んでいてもよい。さらに、排水はスラッジなどの固形分を含んでいてもよい。この場合、当該排水の貯蔵タンクから煙道に至る配管途中の任意の位置にろ過機などの固液分離装置を設置することができる。このように固形分を排水中から除去することで、後述の液体注入手段の目詰まりを防止できるとともに、煙道ガス中のばいじん増加による各排煙処理装置の構成材の磨耗などを軽減することができる。
【００１２】
アンモニア含有排水の煙道ダクト内への注入には、液体噴霧手段または液体滴下手段などの液体注入手段を用いるのが好ましい。このような液体注入手段を用いることで、アンモニア含有排水を煙道ダクト内に注入した場合に、当該排水は小径の液滴状となり、煙道ガスとの接触面積が大きくなるので煙道内で短時間のうちに蒸発させることができる。液体噴霧手段または液体滴下手段としては、公知のスプレーやインジェクションノズルなどを使用できる。
【００１３】
前記アンモニア含有排水は、ボイラー煙道に配設された各排煙処理装置をそれぞれ連結する煙道ダクトの少なくとも１つから上記液体注入手段を介して注入される。アンモニア含有排水は、いずれの煙道ダクトから注入してもよいが、内部に脱硝触媒層が形成された排煙脱硝装置が設置されている場合には、当該装置前流の煙道ダクトからの排水の注入は避け、電気集塵装置または排煙脱硫装置の前流に設けられた煙道ダクトから注入するのが好ましい。脱硝触媒は、通常、プラチナなどの貴金属系や二酸化チタン、酸化アルミナなどを担持させた金属酸化物などを成形した非常に高価なものであり、高温条件下で注入された排水が蒸発するまでの間にこの触媒の表面に付着して、当該触媒が損傷することを防止する必要があるためである。なお、他の方式の排煙脱硝装置が設置されている場合には、このような制限がないことは言うまでもない。
【００１４】
本発明では、ボイラー煙道系において最後尾の排煙処理装置の後流側の煙突に至る煙道ダクトでは、煙道ガス温度が低温となり、アンモニア含有排水の蒸発時間が長くなるとともに、蒸発したアンモニアガスと反応可能なＳＯｘ濃度が著しく低く、反応生成物の除去手段もないことから、当該煙道ダクトへのアンモニア含有排水の注入を含まないことを付言しておく。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の処理方法によれば、アンモニア含有排水を煙道内に少量注入して処理することとしたので、排水貯蔵タンク、ポンプ、煙道への注入装置、およびこれらを接続する配管を用意するだけで加熱装置やアルカリ剤添加装置などの付帯設備を必要とせずに排水を処理することが可能である。従って、建設コストおよび運転コストは非常に安価となる。
【００１６】
また、本発明によれば、排水の蒸発によって発生したアンモニアガスを煙道ダクト内または注入点の後に配置された各装置内においてＳＯｘと反応させてアンモニアガスおよびＳＯｘを除去する補助的効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のアンモニア含有排水の処理方法を適用可能なボイラーとしては特に限定されず、例えば用途別であれば発電用ボイラー、産業用ボイラーのいずれでもよく、また燃料別では、油炊き、石炭焚き、ガス焚きのいずれであってもよい。これらの燃料が炉内で燃焼された後、過熱器、再熱器および節炭器が設置されている場合には、これらを経て燃焼排ガスがボイラー出口からこれに接続された煙道ダクト中に排出される。なお、以下では、この煙道系に排出された燃焼排ガスを特に「煙道ガス」という。
【００１８】
本発明における排煙処理装置とは、ボイラーの炉内から排出された煙道ガスの除塵、脱硝および脱硫に係る装置をいい、具体的には、乾式または湿式の排煙脱硝装置；乾式または湿式の電気集塵装置、バグフィルターまたはサイクロンなどの除塵装置；乾式または湿式の排煙脱硫装置；活性炭を用いて煙道ガスの脱硝および脱硫を行う排煙脱硝脱硫装置などが含まれる。これらの排煙処理装置は、煙道ガス量、煙道ガス温度、ばいじん量などを考慮して適宜選択して煙道系に設置される。
【００１９】
排煙脱硝装置および排煙脱硫装置は、脱硝および脱硫の方式には特に限定されず、公知のいずれの方式を採用したものであってもよい。排煙脱硝装置の場合、例えば選択接触還元方式や活性炭方式などが挙げられる。また、排煙脱硫装置の場合、石灰−石膏法などのプロセスを有する湿式法や活性炭を用いた乾式法などが挙げられる。
【００２０】
また、乾式電気集塵装置は、各地の火力発電所などにおいて稼動しているいわゆる高温ＥＰ、低温ＥＰまたは低低温ＥＰのいずれであってもよい。このうち、高温ＥＰは、通常、ボイラー出口と排煙脱硝装置との間（煙道ガス温度約３２０〜３６０℃の高温域）に設置される。また、低温ＥＰは、エアヒーターの後流であって、排煙脱硫装置の前流（排ガス温度約１３０℃程度）に設置される。また、低低温ＥＰは、ＧＧＨ（再加熱器）と湿式排煙脱硫装置との間（排ガス温度が約９０℃程度）に設置される。このように電気集塵装置の場合、煙道におけるその設置位置が変わるが、いずれの場合も本発明の処理方法を適用できる。
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明のアンモニア含有排水の処理方法をより詳細に説明する。図１は、石炭火力発電所における石炭焚きボイラーの煙道系において本発明のアンモニア含有排水の処理方法を実施するための系統図である。この図において、ボイラー３０から煙突３７に通じる煙道３１には、アンモニア選択接触還元方式の排煙脱硝装置３２、エアヒーター３３、低温ＥＰ３４、ＧＧＨ３５および排煙脱硫装置３６がこの順にて配置されている。
【００２２】
排煙脱硝装置３２に供給されるアンモニアガスは、液化アンモニア受け入れタンク１０から抜き出し弁１１、１２が開放されて気化装置１３に送られ、当該装置によって気化された後、アキュムレータ１４およびアンモニアガス配管１５を経て煙道ダクト３１のアンモニア注入点１７から煙道内を流れる煙道ガスに注入される。アンモニアガス配管１５の途中には、アンモニアガスの流量調節弁１６が設置されている。また、三酸化硫黄（ＳＯ３）の中和用として供給されるアンモニアガスは、アキュームレータ１４より排煙脱硝装置３２に向うアンモニアガス配管１５の途中（流量調節弁１６の上流）より分岐され、アンモニアガス配管１５’を経て煙道ダクト３１におけるエアヒーター３３出口のアンモニア注入点１７’から煙道内を流れる煙道ガスに注入される。アンモニアガス配管１５’の途中には、アンモニアガス流量調整弁１６’が設置されている。なお、液化アンモニアは、不図示のタンクローリーなどによって輸送され、受け入れ弁９を介して液化アンモニアタンク内に供給される。
【００２３】
本発明のアンモニア含有排水の処理方法を実施するための装置は、アンモニア含有排水貯蔵タンク２０と、当該タンク２０の抜き出し弁２１と、ポンプ２２と、該ポンプ２２から排出されたアンモニア含有排水を送る送液管２３と、その途中から分岐された分岐管２４１、２４２、２４３、２４４と、それぞれの分岐管の末端に配置された煙道ダクトへの液体注入手段２６１、２６２、２６３、２６４とからなる。アンモニア含有排水貯蔵タンク２０には、液化アンモニアおよびその洗浄水のほか、受け入れ弁１８を介して他のアンモニア含有排水を受け入れることもできる。上記各分岐管２４１〜２４４には、それぞれ流量調節弁２５１、２５２、２５３、２５４が設けられている。注入量を定量とするのに必要であれば、各分岐管２４１〜２４４における流量調節弁２５１〜２５４の上流から排水をアンモニア含有排水貯蔵タンク２０に戻すための戻り配管（不図示）をそれぞれ設けることもできる。これらの流量調節弁は、ポンプ２２が運転され、排水を送る際に、少なくともいずれか１つが開くように制御されていればよい。各分岐管の排水流量の制御には、不図示の流量計および調節計によって設定される。流量調節弁２５１〜２５４の少なくとも１つを経た所定量の排水を当該流量調節弁の後流に配置された液体注入手段（２６１〜２６４）によって煙道ダクト内に注入する。なお、図１では、アンモニア含有排水の送液管２３を複数の分岐管２４１〜２４４に分岐しているが、このような分岐管を設けず、単一の送液管により排水を予め決定された煙道ダクトの液体注入手段に送液することもできる。
【００２４】
アンモニア含有排水の注入量は、当該排水中のアンモニア濃度、煙道ガス量、水分量、ＮＯｘ濃度などを考慮して決定することができる。
【００２５】
煙道中に注入されたアンモニア含有排水は、煙道ガス中で蒸発し、アンモニアガスを分離発生させる。このアンモニアガスは、煙道ガス中のＳＯｘなどとの反応に消費される。
【００２６】
以上説明したように、本発明のアンモニア含有排水の処理方法によれば、アンモニア含有排水を安価かつ確実に処理することができ、また煙道内で発生したアンモニアガスの処理も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のアンモニア含有排水の処理方法を実施するため系統図である。
【図２】石炭火力発電所の石炭焚きボイラーにおける一般的な排煙処理システムの系統図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    液体アンモニア受け入れタンク
１１、１２、１９    液体アンモニア抜き出し弁
１３    気化装置
１４    アキュムレータ
１５、１５’    アンモニアガス配管
１６、１６’    アンモニアガス流量調節弁
１７、１７’    アンモニア注入点
２０    アンモニア含有排水貯蔵タンク
２１    アンモニア含有排水抜き出し弁
２２    ポンプ
２３    送液管
２４１、２４２、２４３、２４４    分岐管
２５１、２５２、２５３、２５４    流量調節弁
２６１、２６２、２６３、２６４    注入手段（液体噴霧手段または液体滴下手段）
３０    ボイラー
３１    煙道
３２    排煙脱硝装置
３３    エアヒーター
３４    電気集塵機
３５    ＧＧＨ
３６    排煙脱硫装置
３７    煙突
【図１】
2009148684.tif 000003
【図２】
2009148684.tif 000004