(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒の流通する第１の伝熱管群が収納され且つボイラからの排ガスにより第１の伝熱管群を流通する熱媒を加熱し、熱媒を加熱した排ガスを排煙脱硫装置へ送給するようにした熱回収器と、熱媒の流通する第２の伝熱管群が収納され且つ排煙脱硫装置からの排ガスを第２の伝熱管群を流通する熱媒により再加熱し得るようにした再加熱器と、前記第１、第２の伝熱管群の間に熱媒を循環させる手段を備えた排煙処理設備における排ガス再加熱装置であって、前記第１の伝熱管群を排ガス流れ方向上流側の伝熱管群と排ガス流れ方向下流側の伝熱管群に分け、分けられた両伝熱管群の間に熱媒ヒータを設置したことを特徴とする排煙処理設備における排ガス再加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排煙処理設備における排ガス再加熱装置に関し、詳しくは簡単な設備でしかも少い流量の熱媒により熱回収器出口における排ガス温度の極端な低下を防止し、以て熱回収器へ導入される排ガスの温度が所定の温度よりも低い場合であっても熱回収器出口における排ガスの温度を所定の温度以上に保持すると共に再加熱器から送出される熱媒の温度を所定の温度以上に保持し得るようにした排煙処理設備における排ガス再加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラからの排ガス中には、大気汚染のもととなる二酸化硫黄（ＳＯ2）、三酸化硫黄（ＳＯ3）等の、硫黄分が含まれているため、該排ガスを大気中へ排出する際には排煙脱硫装置により排ガス中の硫黄分を除去する必要がある。
【０００３】
ところが、排煙脱硫装置では排ガスに吸収液を散布するため、該装置により処理された排ガスは水蒸気飽和の状態にあり、しかも排ガス中には、微量の二酸化硫黄等の腐食成分が残存しているため、排ガスによる鋼性煙突の腐食及び白煙発生の虞れがある。
【０００４】
そこで、従来から鋼製煙突の腐食防止及び白煙防止のために、排煙脱硫装置出口からの排ガスは排ガス再加熱装置により加熱、昇温され、水蒸気不飽和の状態にしたうえ煙突から外気放散されている。
【０００５】
而して、斯かる排ガス再加熱装置の基本的なものの一例は図３に示され、図中、１はボイラからの排ガス２の硫黄分を除去するための排煙脱硫装置、３は排煙脱硫装置１の排ガス流れ方向Ｄ上流側に設置されて未処理の排ガス２から熱を回収するためのノンリークガスガスヒータ式の熱回収器、４は排煙脱硫装置１の排ガス流れ方向Ｄ下流側に設置されて処理された排ガス２を再加熱するためのノンリークガスガスヒータ式の再加熱器である。
【０００６】
熱回収器３は内部に処理前の排ガス２に対して対向流となるよう熱媒５が流れる伝熱管群６を備え、再加熱器４は処理後の排ガス２に対して対向流となるよう熱媒５が流れる伝熱管群７を備えている。
【０００７】
伝熱管群６，７の下端同士は熱媒５が伝熱管群７から伝熱管群６へ流れるよう、中途部に熱媒循環ポンプ８を有する管路９により接続され、伝熱管群６，７の上端同士は、熱媒５が伝熱管群６から伝熱管群７へ流れるよう、管路１０により接続されている。
【０００８】
なお、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度は伝熱管群６内を流通する熱媒５よりも温度が高く、再加熱器４へ導入される排ガス２の温度は伝熱管群７内を流通する熱媒５よりも温度が低い。
【０００９】
上方から熱回収器３へ導入されたボイラからの未処理の排ガス２は、熱回収器３を下降しつつ、伝熱管群６内を下方から上方へ向い流通している熱媒５を加熱し、所定の温度まで温度が下降した状態で排煙脱硫装置１へ送給され、排煙脱硫装置１で脱硫された処理後の排ガス２は下方から再加熱器４内へ導入される。
【００１０】
一方、熱媒循環ポンプ８により管路９を通って熱回収器３の伝熱管群６へ導入された熱媒５は上述のごとく熱回収器３を下降する排ガス２により加熱されて排ガス２の熱を回収し、管路１０を通って再加熱器４の伝熱管群７へ導入され、伝熱管群７を下方へ向けて流れつつ、再加熱器４内を上昇して来る排ガス２を再加熱し、再び熱媒循環ポンプ８により、熱回収器３の伝熱管群６へ循環する。
【００１１】
再加熱器４で再加熱された排ガス２は、再加熱器４から送出され、煙突を通って大気中へ放散される。
【００１２】
排ガス２が排煙脱硫装置１で脱硫される際には排ガス２には吸収液が散布されるため、排煙脱硫装置１から送出される排ガス２の温度は約５０℃程度まで下降すると共に水蒸気飽和の状態になっているが、再加熱器４で所定の温度まで加熱、昇温されて水蒸気不飽和の状態となるため、煙突を通る排ガス２中の腐食成分が凝縮して煙突内に付着することがなく、従って鋼製煙突の腐食を防止することができ、又煙突から排出された排ガス２中の水分も凝縮しないため白煙が生じることもない。
【００１３】
熱回収器３へ導入されるボイラからの排ガス２の温度が所定値を保持している場合には、上述の装置により鋼製煙突の腐食防止、白煙発生防止を何等支障なく行うことができる。
【００１４】
ところが、何等かの原因により、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度よりも下降した場合には、熱回収器３の出口１７における排ガス２の温度が低下すると共に熱回収器３での排ガス２から熱媒５への熱伝達量は低下し、その結果熱回収器３から送出される熱媒５の温度も所定の温度より低下し、又、排煙脱硫装置１から送出されて再加熱器４へ送給される排ガス２の温度も、所定の値よりも低くなる。従って、再加熱器４で排ガス２の再加熱を行っても十分に排ガス２を昇温することができず、このため、場合によっては鋼製煙突の腐食が生じたり白煙が発生することがあり、更には熱回収器から送出される熱媒の温度も所定値以下となって場合によっては熱回収器に腐食が生じることもある。
【００１５】
そこで、斯かる弊害を防止するために、熱媒５を循環させる管路９又は１０に例えば熱媒ヒータを設けることが従来から行われており、その例としては図４、５に示すごとき装置がある。
【００１６】
なお、図４、５に示す排ガス再加熱装置の基本的構成は図３に示す排ガス再加熱装置の構成と近似しているため、以下の説明では同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
而して、図４に示す排ガス再加熱装置においては、管路１０の中途部に例えば蒸気により加熱する方式の熱媒ヒータ１１を設けると共に、管路９の熱媒循環ポンプ８設置位置よりも熱回収器３側の部分と管路１０の熱媒ヒータ１１設置位置よりも熱回収器３側の部分を、中途部に流量制御弁１２を有するバイパス管路１３により接続している。
【００１８】
斯かる排ガス再加熱装置では、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度の場合は、流量制御弁１２は全閉とし、熱媒ヒータ１１には加熱蒸気を供給せずに図３の場合と同様にして運転を行う。
【００１９】
又、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度よりも低い場合には、排ガス２の温度に対応して流量制御弁１２を開き、熱媒ヒータ１１に加熱蒸気を供給して運転を行う。
【００２０】
而して、この場合熱媒循環ポンプ８から吐出された熱媒５のうち一部の熱媒５は管路９からバイパス管路１３へ送給され、残りの熱媒５は管路９から熱回収器３の伝熱管群６へ送給される。
【００２１】
従って、伝熱管群６へ導入される熱媒５の流量は、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度の場合よりも少く、このため伝熱管群６を流れる熱媒５の収熱量が減少する。このため、熱回収器３の出口１７における排ガス２の温度の低下は少く、所定の値を保持できるため、排煙脱硫装置１で処理されて再加熱器４へ導入される排ガス２の温度も所定の値となる。
【００２２】
更に、熱回収器３で熱を回収した熱媒５とバイパス管路１３からの熱媒５とは、管路１０において合流し、熱媒ヒータ１１で所定の温度まで加熱されたうえ再加熱器４の伝熱管群７へ導入され、伝熱管群７を通って下降しつつ排ガス２を再加熱し、所定の温度まで昇温させる。
【００２３】
このため、再加熱器４から送出された排ガス２が煙突から外気放散される際に鋼製煙突を腐食させたり外気へ放散された排ガス２が白煙となることもない。
【００２４】
図５に示す排ガス再加熱装置においては、管路９の熱媒循環ポンプ８よりも熱回収器３側に熱媒ヒータ１４を設けている。
【００２５】
斯かる排ガス再加熱装置では、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度の場合は、熱媒ヒータ１４には加熱蒸気を供給せずに、図４の場合と同様にして運転を行う。
【００２６】
又、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度よりも低い場合には、熱媒ヒータ１４に加熱蒸気を供給して運転を行う。
【００２７】
而して、この場合、熱媒循環ポンプ８から吐出された熱媒５は熱媒ヒータ１４により加熱されて所定の温度まで上昇したうえ熱回収器３の伝熱管群６へ送給される。従って、熱回収器３内を下降する排ガス２の温度と伝熱管群６内を流れる熱媒５の温度の差は少くて、熱媒５の収熱量が減少する。その結果、熱回収器３の出口１７における排ガス２の温度の低下は少く、所定の温度を保持できるため、排煙脱硫装置１で処理されて再加熱器４へ導入される排ガス２の温度も所定の値となる。
【００２８】
しかし、熱回収器３での熱媒５の収熱量は少く、再加熱器４へ導入される熱媒５の温度は低いため、再加熱器４から送出される排ガス２の温度は所定値まで上昇せず、再加熱器４から送出される熱媒５の温度も所定の温度より低下してしまう。
【００２９】
これを防止するために熱媒５の循環量を図３の場合の循環量の約１．６倍に増加し、再加熱器４での熱媒５の温度低下を抑制すると共に更に熱媒ヒータ１４の加熱量を増加することにより、再加熱器４へ送給された排ガス２は、管路１０から伝熱管群７へ導入された熱媒５により加熱され、所定の温度まで昇温する。
【００３０】
従って、再加熱器４から送出された排ガス２が煙突から外気放散される際に鋼製煙突を腐食させたり外気へ放散された排ガス２が白煙となることもない。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す排ガス再加熱装置の場合は、熱回収器３の出口１７での排ガス２の温度低下を防止するために、熱媒５の一部をバイパスさせるようにしているため制御が繁雑であり、又流量制御弁１２を有するバイパス管路１３が必要となるため、装置が複雑且つ大掛かりとなるという問題がある。
【００３２】
又、図５に示す排ガス再加熱装置の場合は熱バランス等の条件から、例えば図３に示す排ガス再加熱装置の熱媒循環量に比較して約１．６倍の熱媒循環量が必要となり、従って装置が大型化するという問題がある。
【００３３】
本発明は上述の実情に鑑み、熱回収器へ導入される排ガスの温度が低下したような場合にも、容易に熱回収器出口での排ガスの温度の低下を防止すると共に再加熱器から送出される熱媒の温度を所定の温度に保持することができ、しかも小型でシンプルな排煙処理設備における排ガス再加熱装置を提供することを目的としてなしたものである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱媒の流通する第１の伝熱管群が収納され且つボイラからの排ガスにより第１の伝熱管群を流通する熱媒を加熱し、熱媒を加熱した排ガスを排煙脱硫装置へ送給するようにした熱回収器と、熱媒の流通する第２の伝熱管群が収納され且つ排煙脱硫装置からの排ガスを第２の伝熱管群を流通する熱媒により再加熱し得るようにした再加熱器と、前記第１、第２の伝熱管群の間に熱媒を循環させる手段を備えた排煙処理設備における排ガス再加熱装置であって、前記第１の伝熱管群を排ガス流れ方向上流側の伝熱管群と排ガス流れ方向下流側の伝熱管群に分け、分けられた両伝熱管群の間に熱媒ヒータを設置したものである。
【００３５】
熱回収器へ導入されたボイラからの排ガスは、伝熱管群内を流通する熱媒を加熱し、所定の温度まで温度が低下した状態で排煙脱硫装置へ送給され、排煙脱硫装置で脱硫された排ガスは更に温度が低下した状態で再加熱器へ送給され、再加熱器において、伝熱管群内を流通する熱媒により加熱されて所定の温度まで昇温し、再加熱器外へ送出される。
【００３６】
又熱回収器から再加熱器へ送給された熱媒は再加熱器で排ガスを加熱して放熱し、所定の温度まで温度が低下した状態で熱媒循環ポンプへ導入される。
【００３７】
熱回収器の排ガス流れ方向下流側の伝熱管群へ導入された熱媒は排ガスにより加熱され、次いで熱媒ヒータにより更に加熱され、続いて排ガス流れ方向上流側の伝熱管群へ導入されて加熱され、しかる後再加熱器の伝熱管群へ送給され、排ガスの再加熱に供される。
【００３８】
熱媒は熱媒ヒータで加熱された後熱回収器の排ガス流れ方向上流側の伝熱管群へ送給される。従って、熱回収器の排ガス流れ方向上流側においては、排ガスの温度と熱媒の温度の差は僅かであり、熱媒の収熱量は少い。その結果、熱回収器内の排ガス流れ方向上流側での排ガスの温度低下は少く、延いては排ガス流れ方向下流側の伝熱管群を流通する熱媒を加熱した後の熱回収器出口における排ガスの温度も極端に低下することはない。このため、熱回収器出口での排ガスは所定の温度を保持することができる。
【００３９】
又、その結果、再加熱器入口での排ガスの温度を所定の温度に保持でき、しかも熱媒ヒータにより加熱された熱媒により排ガスの再加熱を行うことができて再加熱器から送出される熱媒の温度を所定の温度に維持できるため、熱回収器へ導入される排ガスの温度が所定の値よりも低い場合であっても、排ガスは再加熱器で十分に昇温し、その結果、排ガスが煙突から外気放散される際に鋼製煙突を腐食させたり、或いは外気放散された排ガスにより白煙が生じることもなく、又再加熱器から送出される熱媒温度を所定の値に維持できるため、再加熱器の腐食が生じることもない。
【００４０】
更に、バイパス管路が不要となるため装置が小型且つシンプルとなり、更に再加熱器から熱回収器へ熱媒を送給するラインに熱媒ヒータを設置する場合よりも熱媒の流量を約４割減少させることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
図１は本発明の実施の形態の一例で図中、図３に示すものと同一のものには同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００４３】
而して、本実施の形態例においては、熱回収器３に収納される伝熱管群６は、排ガス２入口側における高温側３ａの伝熱管群６ａと排ガス２出口１７側における低温側３ｂの伝熱管群６ｂとに分けられ、分けられた伝熱管群６ｂの上端と伝熱管群６ａの下端を接続する管路１５の中途部には熱媒ヒータ１６が設置されている。
【００４４】
又、伝熱管群６ｂの下端には管路９が接続され、伝熱管群６ａの上端には管路１０が接続されている。
【００４５】
次に本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００４６】
熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度の場合は、熱媒ヒータ１６には加熱蒸気を供給せずに図３の場合と同様にして運転を行う。この場合、熱回収器３の低温側３ｂの伝熱管群６ｂへ導入された熱媒５は管路１５を通り、熱媒ヒータ１６で加熱されることなく高温側３ａの伝熱管群６ａへ導入される。
【００４７】
又、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度よりも低い場合には、熱媒ヒータ１６に加熱蒸気を供給して運転を行う。
【００４８】
而して、この場合には、熱回収器３へ導入された排ガス２は伝熱管群６ａ，６ｂを流通する熱媒５を加熱しつつ下降し、熱回収器３から送出されて排煙脱硫装置１へ送給される。
【００４９】
一方、管路９から伝熱管群６ｂへ導入された熱媒５は排ガス２により加熱され、次いで伝熱管群６ｂから管路１５を介して熱媒ヒータ１６へ導入されて加熱され、更に熱媒ヒータ１６から伝熱管群６ａへ導入されて排ガス２により加熱され、管路１０へ送出される。
【００５０】
伝熱管群６ａへ導入される熱媒５は熱媒ヒータ１６により加熱されているため、熱回収器３へ導入された排ガス２と熱媒５の温度差は少く、伝熱管群６ａでは、熱媒５の収熱量は少い。従って、熱回収器３の高温側３ａにおける排ガス２の温度低下は少く、排ガス２は所定の温度で熱回収器３の低温側３ｂへ送給されるため、伝熱管群６ｂを流れる熱媒５を加熱した後の熱回収器３出口１７における排ガス２の温度も所定の温度に保持され、熱回収器３出口１７での排ガス２の温度の極端な温度低下を防止することができる。
【００５１】
その結果、熱回収器３から送出されて排煙脱硫装置１で処理され、再加熱器４へ導入される排ガス２も所定の温度に保持されている。
【００５２】
又、熱回収器３の高温側３ａにおいては、伝熱管群６ａを流れる熱媒５の収熱量は僅か若しくはほとんどないが、熱媒５は熱媒ヒータ１６で加熱されているため管路１０を通って再加熱器４の伝熱管群７へ送給される熱媒５は所定の温度を保持しており、更に熱回収器３から送出される熱媒５の温度も所定の値を維持している。
【００５３】
更に、再加熱器４内を上昇する排ガス２は熱媒５により所定の温度まで昇温されて再加熱器４から送出され、煙突を通って外気へ放散される。
【００５４】
前述のごとく、熱回収器３へ導入される排ガス２の温度が所定の温度よりも低い場合でも、煙突から外気放散される排ガス２は所定の温度まで昇温させることができるため、容易に鋼製煙突の腐食や白煙の発生を防止することができる。
【００５５】
又、熱媒ヒータ１６により熱媒５を加熱することにより、再加熱器４の排ガス２入口側での熱媒５の温度や熱回収器３の排ガス２出口１７側の排ガス２の温度も所定の温度に保持することができるため、再加熱器４の排ガス２入口側及び熱回収器３の排ガス２出口１７側に腐食が生じることを防止できる。
【００５６】
又、伝熱管群６を伝熱管群６ａ，６ｂに分け、その間に熱媒ヒータ１６を設置するだけであるため装置がシンプルとなり、小型化が可能であるうえ熱媒循環量を図３の場合と略同一にすることができる。
【００５７】
図１に示す装置の温度分布線図は図２のグラフに示されており、図中、ＴＧ１は熱回収器３入口における排ガス２の温度、ＴＧ１ａは熱回収器３の高温側３ａと低温側３ｂの境界部における排ガス２の温度、ＴＧ２は熱回収器３出口１７における排ガス２の温度、ＴＧ３は再加熱器４入口における排ガス２の温度、ＴＧ４は再加熱器４出口における排ガス２の温度である。
【００５８】
又、ＴＭ１は熱回収器３の伝熱管群６ａ入口及び再加熱器４の伝熱管群７出口における熱媒５の温度、ＴＭ１ａは熱媒ヒータ１６入口における熱媒５の温度、ＴＭ２ａは熱媒ヒータ１６出口における熱媒５の温度、ＴＭ２は熱回収器３の伝熱管群６ｂ出口及び再加熱器４の伝熱管群７入口における熱媒５の温度である。なお、各温度は図１にも記入してある。
【００５９】
図２に示す温度分布線図からも伝熱管群６ａでの熱媒５の収熱量は僅かであり、従って熱回収器３の高温側３ａにおける排ガス２の温度低下は僅かであり、容易に熱回収器３出口１７における排ガス２の極端な温度低下を防止することができることが理解できる。
【００６０】
又、熱媒ヒータ１６での熱媒５の加熱により再加熱器４から送出される熱媒５の温度ＴＭ１も低下することなく所定の値以上に維持できることが理解できる。
【００６１】
なお、本発明の実施の形態例においては、蒸気で熱媒の加熱を行う熱媒ヒータを用いる場合について説明したが、電気ヒータ等従来公知の手段を用いることができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の排煙処理設備における排ガス再加熱装置によれば、
Ｉ）熱回収器入口における排ガスの温度が低い場合でも容易に熱回収器出口における排ガスの極端な温度低下を防止できると共に再加熱器から送出される熱媒の温度の低下を防止できる、
ＩＩ）装置を小型且つシンプルにすることができる、
ＩＩＩ）図４に示す従来の場合と比較して熱媒循環量を減少させることができる、
等、種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の実施の形態の一例を示す概略フロー図である。
【図２】図１の装置における温度分布曲線を示すグラフである。
【図３】排ガスを再加熱する場合の基本的な装置を示す概略フロー図である。
【図４】従来装置の一例を示す概略フロー図である。
【図５】従来装置の他の例を示す概略フロー図である。
【符号の説明】
１    排煙脱硫装置
２    排ガス
３    熱回収器
４    再加熱器
５    熱媒
６，６ａ，６ｂ        伝熱管群
７    伝熱管群
８    熱媒循環ポンプ（手段）
９，１０      管路（手段）
１６  熱媒ヒータ
【図１】
0003731265.tif 000002
【図２】
0003731265.tif 000003
【図３】
0003731265.tif 000004
【図４】
0003731265.tif 000005
【図５】
0003731265.tif 000006