(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置から排出される排ガスの流路に上流側から順に、排ガス中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する脱硫装置、排ガス温度を上昇させるガス再加熱装置、処理済みガスを大気中に排出する煙突を設けた排煙処理装置において、
ガス再加熱装置として排ガス流路に配置される、蒸気が供給される伝熱管群を備えたスチームガスヒータと、スチームガスヒータから排出した蒸気ドレンが供給される蒸気ドレン伝熱管群とからなることを特徴とする排煙処理装置。
【請求項２】
蒸気ドレン用伝熱管群は、排ガス流路の脱硫装置出口からスチームガスヒータまでの連絡ガス流路間、スチームガスヒータ伝熱管群の中の伝熱管の間、およびスチームガスヒータから煙突までの間の何れかの排ガス流路に配置されることを特徴とする請求項１記載の排煙処理装置。
【請求項３】
燃焼装置から排出される排ガスの流路に上流側から順に、排ガス中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する脱硫装置、排ガス温度を上昇させるガス再加熱装置、処理済みガスを大気中に排出する煙突を設けた排煙処理装置において、
ガス再加熱装置として、脱硫装置の前流側の排ガス流路に配置される熱回収器と脱硫装置の後流側の排ガス流路に配置される再加熱器と前記熱回収器と再加熱器間の間を熱媒体の循環流路で接続したガスガスヒータと、前記熱媒体循環流路内の熱媒体を蒸気を用いて加温する排ガス流路外に設けた熱媒ヒータと、排ガス流路内に配置される、前記熱媒ヒータから排出する蒸気ドレンが供給される蒸気ドレン伝熱管群を備えたことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項４】
蒸気ドレン用伝熱管群は、排ガス流路の脱硫装置出口からガスガスヒータ再加熱器の間、ガスガスヒータ再加熱伝熱管群の中の伝熱管の間、ガスガスヒータ再加熱器と煙突の間の何れかの排ガス流路に配置されることを特徴とする請求項３記載の排煙処理装置。
【請求項５】
燃焼装置から排出される排ガスの流路に上流側から順に、排ガス中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する脱硫装置、排ガス温度を上昇させるガス再加熱装置、処理済みガスを大気中に排出する煙突を設けた排煙処理装置において、
ガス再加熱装置として排ガス流路に配置される、蒸気が供給される伝熱管群を備えたスチームガスヒータと、
ガス再加熱装置として、脱硫装置の前流側の排ガス流路に配置される熱回収器と脱硫装置の後流側の排ガス流路に配置される再加熱器と前記熱回収器と再加熱器間の間を熱媒体の循環流路で接続したガスガスヒータと、
前記熱媒体循環流路内の熱媒体を蒸気を用いて加温する排ガス流路外に設けた熱媒ヒータと、
排ガス流路内に配置される、前記熱媒ヒータから排出する蒸気ドレンとスチームガスヒータから排出した蒸気ドレンが供給される蒸気ドレン伝熱管群
を備えたことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項６】
蒸気ドレン用伝熱管群は、排ガス流路の脱硫装置出口とガスガスヒータ再加熱器の間、ガスガスヒータ再加熱伝熱管群の中の伝熱管の間、ガスガスヒータ再加熱器とスチームガスヒータの間、スチームガスヒータ伝熱管群の中の伝熱管の間またはスチームガスヒータと煙突の間の何れかに配置されることを特徴とする請求項５記載の排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ等の燃焼排ガス処理を行う排煙処理装置に係わり、特に蒸気を用いたガス再加熱装置において生じる蒸気ドレンの有効利用方法並びに排ガスの好適な冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラプラントにおける排煙脱硫システムの主流は湿式法である。湿式法では、脱硫装置の吸収塔内において排ガスを吸収液と接触させるため、吸収塔出口における排ガスは水分飽和ガスとなり、ＳＯ3ミストによる腐食の原因や煙突出口で紫煙などが生じる原因となる。これを防止するために吸収塔の出口に、ガス再加熱装置を設置して排ガスを温度を高めて煙突から排出するのが一般的である。
【０００３】
従来の排煙処理系統の概略を図４および図６に示す。吸収塔出口の排ガスの再加熱方法としては、図４に示すボイラプラント１８から供給される蒸気を用いたスチームガスヒータ（ＳＧＨ）方式および図６に示す排ガスの持つ熱エネルギーを利用したガスガスヒータ（ＧＧＨ）方式が主流である。
【０００４】
図４に示すＳＧＨ方式ではボイラプラント１８からは蒸気供給ライン３を介して吸収塔２１の後流側の排ガス流路内に配置されたＳＧＨ２２に蒸気が供給され、排ガスを加熱した後、飽和水となり、蒸気ドレンライン４よりボイラプラント１８に戻される。
【０００５】
図６に示すＧＧＨ方式では、連絡管３０、３１により接続されたＧＧＨ熱回収器２４とＧＧＨ再加熱器２５は、それぞれ排ガスの熱を回収するための伝熱管を持ち、吸収塔２１前流側に設置されたＧＧＨ熱回収器２４により排ガスから回収した熱を用いて、吸収塔２１後流側に設置されたＧＧＨ再加熱器２５によって排ガスを昇温させるシステムである。ＧＧＨ熱回収器２４からＧＧＨ再加熱器２５への熱移動は連絡管３０、３１内に充填された熱媒体によって行われる。
【０００６】
図４と図６に示す熱交換システムにおいて、ボイラプラント１８の後流側の排ガス流路には、上流側から順に空気予熱器１９、電気集塵器２０及び吸収塔２１が配置されていて、ＳＧＨ２２またはＧＧＨ再加熱器２５で加熱されて昇温して排ガスは煙突２３から大気中に排出される。
【０００７】
次に、従来技術の図４に示すＳＧＨ方式のガス再加熱装置の詳細図を図７に示す。図７のＳＧＨ方式ではＳＧＨガス再加熱装置は、主に、ＳＧＨ再加熱器２２、ＳＧＨ伝熱管群２、蒸気供給ライン３、蒸気ドレンライン４、蒸気ドレンタンク５、蒸気ドレンポンプ６等からなる。脱硫装置出口のＳＧＨ入口ガスは水分飽和ガスであり、排ガス流路３５内に設置されたＳＧＨ伝熱管群２と熱交換することにより排ガスは昇温される。ボイラプラント１８側からの要求により異なるが、ＳＧＨ２２の出口ガスは通常７０〜９０℃程度である。ボイラプラント１８から供給される蒸気の供給ライン３は、ＳＧＨ伝熱管群２において脱硫装置出口の入口ガスと熱交換を行うことにより飽和水となり、蒸気ドレンライン４より蒸気ドレンタンク５に回収される。蒸気ドレンタンク５において蒸気ドレンは一旦貯蔵された後、蒸気ドレンポンプ６によってドレン流量調節弁１０を経て再びボイラプラント１８へ戻される。
【０００８】
ＳＧＨ２２へのボイラプラント１８からの蒸気供給量はＳＧＨ伝熱管群２を通過した後の出口ガスの温度を温度検出器１１によって測定し、出口ガスの排ガス温度が設定値以上となるよう蒸気供給ライン３に設けた蒸気流量流調弁９によって調整される。
【０００９】
また、従来技術からなる図６に示すＧＧＨ方式のガス再加熱装置の詳細図を図９に示す。ＧＧＨガス再加熱装置は、ボイラプラント１８からの蒸気供給ライン３、蒸気ドレンライン４、蒸気ドレンタンク５、蒸気ドレンポンプ６、ＧＧＨ熱回収器２４、熱回収器２４内のＧＧＨ熱回収器伝熱管群２７、ＧＧＨ再加熱器２５、再加熱器２５内のＧＧＨ再加熱伝熱管群１６、ＧＧＨ再加熱伝熱管群１６とＧＧＨ熱回収器伝熱管群２７との熱媒体流路である高温側連絡配管３０と低温側連絡配管３１、蒸気供給ライン３と蒸気ドレンライン４及び高温側連絡配管３０と低温側連絡配管３１との間の熱交換を行う熱媒ヒータ１７等からなる。
【００１０】
図９に示すＧＧＨガス再加熱装置における蒸気供給ライン３からの蒸気の供給量の制御方法は、ＳＧＨ方式と同様で、排ガス流路３５内に設置されたＧＧＨ再加熱器２５出口に設置された温度検出器１１の信号に基づき、流量調整弁９の開度調整で行われるが、ＧＧＨ方式では蒸気を用いて直接排ガスを加熱するのではなく、排ガス流路３５内に設置された熱回収器２４から再加熱器２５へ熱を移動させる高温側連絡配管３０内の熱媒体を熱媒ヒータ１７において加熱することで排ガスの再加熱を行う方式である。ボイラプラント１８から蒸気供給ライン３を経由して熱媒ヒータ１７へ供給された蒸気は、供熱媒体との熱交換に利用された後、蒸気ドレンライン４から蒸気ドレンタンク５に回収され、蒸気ドレンポンプ６によってドレン流量調節弁１０を経て再びボイラプラント１８へ戻される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術におけるＳＧＨ方式およびＧＧＨ方式のガス再加熱装置において、飽和水である蒸気ドレンを輸送することが必要となる。飽和水を蒸気ドレンポンプ６で輸送する場合、蒸気ドレンポンプ６内での旋回流による摩擦等で液温度が上昇し、飽和水が再度蒸気化することがあるため、ボイラプラント１８側において回収ドレン温度を制限することが多く、蒸気ドレンクーラ等の設置が必須となる。蒸気ドレンクーラを設置した従来システム系統図として、ＳＧＨ方式に設置した場合を図８に、ＧＧＨ方式に設置した場合を図１０にそれぞれ示す。
【００１２】
図８、図１０に示す蒸気ドレンライン４の後流側に蒸気ドレンクーラ１２を設置する場合に蒸気ドレンを冷却することは可能であるものの、蒸気を冷却するために何らかの冷媒（冷却水）１３を蒸気ドレンクーラ１２に供給することが必要となる。また、これは冷却水１３を新たに用意する必要があるだけでなく、蒸気ドレンの持つ熱エネルギーを廃棄することになり、経済的な蒸気利用方法とは言えない。
【００１３】
本発明の課題は、ボイラ等の燃焼排ガス処理を行う排煙処理系において、排ガスの昇温用に用いた蒸気から生じる蒸気ドレンの熱量を利用することで、効率的な蒸気によるガス再加熱システムを確立することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、排ガスの昇温用に用いた蒸気ドレンを排ガス流路に設けた蒸気ドレン伝熱管群に導入して排ガスを加熱することで達成できる。
本発明はＳＧＨ方式のガス再加熱装置、ＧＧＨ方式のガス再加熱装置、ＳＧＨ方式とＧＧＨ方式を併用したガス再加熱装置を配置した次の３種類の排煙処理装置を含むものである。
【００１５】
（１）燃焼装置から排出される排ガスの流路に上流側から順に、排ガス中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する脱硫装置、排ガス温度を上昇させるガス再加熱装置、処理済みガスを大気中に排出する煙突を設けた排煙処理装置において、ガス再加熱装置として排ガス流路に配置される、蒸気が供給される伝熱管群を備えたスチームガスヒータと、スチームガスヒータから排出した蒸気ドレンが供給される蒸気ドレン伝熱管群とからなる排煙処理装置（図１参照）。
【００１６】
（２）燃焼装置から排出される排ガスの流路に上流側から順に、排ガス中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する脱硫装置、排ガス温度を上昇させるガス再加熱装置、処理済みガスを大気中に排出する煙突を設けた排煙処理装置において、ガス再加熱装置として、脱硫装置の前流側の排ガス流路に配置される熱回収器と脱硫装置の後流側の排ガス流路に配置される再加熱器と前記熱回収器と再加熱器間の間を熱媒体の循環流路で接続したガスガスヒータと、前記熱媒体循環流路内の熱媒体を蒸気を用いて加温する排ガス流路外に設けた熱媒ヒータと、排ガス流路内に配置される、前記熱媒ヒータから排出する蒸気ドレンが供給される蒸気ドレン伝熱管群を備えた排煙処理装置（図２参照）。
【００１７】
（３）燃焼装置から排出される排ガスの流路に上流側から順に、排ガス中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する脱硫装置、排ガス温度を上昇させるガス再加熱装置、処理済みガスを大気中に排出する煙突を設けた排煙処理装置において、ガス再加熱装置として排ガス流路に配置される、蒸気が供給される伝熱管群を備えたスチームガスヒータと、ガス再加熱装置として、脱硫装置の前流側の排ガス流路に配置される熱回収器と脱硫装置の後流側の排ガス流路に配置される再加熱器と前記熱回収器と再加熱器間の間を熱媒体の循環流路で接続したガスガスヒータと、前記熱媒体循環流路内の熱媒体を蒸気を用いて加温する排ガス流路外に設けた熱媒ヒータと、排ガス流路内に配置される、前記熱媒ヒータから排出する蒸気ドレンとスチームガスヒータから排出した蒸気ドレンが供給される蒸気ドレン伝熱管群を備えた排煙処理装置（図３参照）。
【００１８】
【作用】
排ガスの加熱用に使用した蒸気のドレンを再度排ガス流路内に設けた蒸気ドレン伝熱管群に通過させることにより、蒸気ドレンは排ガスとの熱交換を行い、排ガスの再加熱と蒸気ドレンの冷却を同時に行うことができる。これにより、ドレンクーラ等の熱交換器が不要となると共に冷却水等の冷媒が不要となる。また、蒸気が持つ熱エネルギーとして、潜熱のみでなく顕熱も利用するため必要蒸気量の低減も可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による実施の形態の排煙処理システム中に配置される図４に示すＳＧＨ方式の排煙処理系統に用いられるＳＧＨ方式のガス再加熱装置を図１に示す。
【００２０】
図１のＳＧＨ方式のガス再加熱装置は、主に、ＳＧＨ再加熱器２２、ＳＧＨ伝熱管群２、蒸気供給ライン３、蒸気ドレンライン４、蒸気ドレンタンク５、蒸気ドレンポンプ６、ドレン流量調節弁１０、蒸気ドレン伝熱管群１４等からなる。脱硫装置出口のＳＧＨ入口ガスは水分飽和ガスであり、排ガス流路３５内に設置されたＳＧＨ伝熱管群２と熱交換することにより排ガスは昇温され、ＳＧＨ２２の出口ガスは通常７０〜９０℃程度となる。ボイラプラント１８（図４）から供給される蒸気の供給ライン３は、ＳＧＨ伝熱管群２において脱硫装置出口の入口ガスと熱交換を行うことにより飽和水となり、蒸気ドレンとなる。また、ＳＧＨ２２へのボイラプラント１８からの蒸気供給量はＳＧＨ伝熱管群２を通過した後の出口ガスの温度を温度検出器１１によって測定し、出口ガスの排ガス温度が設定値以上となるよう蒸気供給ライン３に設けた蒸気流量流調弁９によって調整される。
【００２１】
図１に示すガス再加熱装置は、従来のガス再加熱装置と比較して蒸気ドレンの利用方法が異なる。ＳＧＨ伝熱管群２を通過して飽和水となった蒸気ドレンライン４の蒸気ドレンは、一旦蒸気ドレンタンク５に貯蔵され、蒸気ドレンポンプ６によって排煙脱硫用の吸収塔の後流側の排ガス流路内に設置された蒸気ドレン伝熱管群１４に送られる。蒸気ドレン伝熱管群１４では蒸気ドレンの顕熱が利用され、ガス温度を上昇させるとともに蒸気ドレンは冷却される。冷却された蒸気ドレンは再びボイラプラント１８へ戻される。また、温度検出器１１の測定温度により出口ガスの排ガス温度が設定値以上となるよう蒸気流量流節弁９によって、蒸気の供給量が調整される。
【００２２】
なお、蒸気ドレン伝熱管群１４の設置場所として図１にはＳＧＨ伝熱管群２の後流側の排ガス流路３５内に設置しているが、蒸気ドレン伝熱管群１４の設置場所は、ＳＧＨ用伝熱管群２の前流側およびＳＧＨ伝熱管群２の中の伝熱器の間の排ガス流路３５内に設置しても良い。
以上のガス再加熱装置において、伝熱管群２内での蒸気の存在状態について詳述する。
【００２３】
ここでは一例として、ある過熱蒸気が供給させる場合について、図１１に示したＴ−Ｈ線図を用いて考える。過熱蒸気を利用したガスの再加熱、即ち蒸気の冷却過程は図１１中の▲１▼〜▲４▼の状態に大別することができる。まず状態▲１▼で供給された過熱蒸気は等圧の下で状態▲２▼である飽和蒸気まで冷却される。続いて状態▲２▼→状態▲３▼の過程で飽和蒸気は潜熱を奪われ飽和水である状態▲３▼となる。ここまでの過程▲１▼→▲３▼は従来のガス再加熱装置に示したＳＧＨ伝熱管群２の管内で行われ、使用される熱エネルギーとしては△Ｈ（１−３）となる。これに対して、本発明の実施例では、蒸気ドレン伝熱管群１４を設置することにより、更に状態▲３▼→▲４▼まで蒸気ドレンの持つ顕熱を利用することが可能になる。つまり、本実施例のガス再加熱装置では蒸気の持つ熱エネルギーとして△Ｈ（１−４）利用することができ、従来のガス再加熱装置と比較して△Ｈ（３−４）だけ多くの熱量を利用することが可能である。
【００２４】
図２に示した実施の形態では、図５に示すＧＧＨ方式の排煙処理系統を用いた場合の例である。
ＧＧＨ方式は吸収塔２１の前流側に設置されたＧＧＨ熱回収器２４により回収した熱を連絡管３０内に充填された熱媒体によって、吸収塔２１後流側に設置されたＧＧＨ再加熱器２５に移し、排ガスを昇温させるシステムである。このとき排ガス流路３５内に設置された温度検出器１１からの信号が設定値温度以下であった場合には蒸気流量流調弁９によって熱媒ヒータ１７に蒸気が供給される。熱媒ヒータ１７では蒸気との熱交換によってＧＧＨ再加熱器２５内のＧＧＨ伝熱管群１６に供給される媒体の温度を上昇させ、当該温度が上昇した媒体によりＧＧＨ伝熱管群１６が排ガス流路３５内のガス温度を設定値まで上昇させる。熱媒ヒータ１７において媒体の昇温に利用された蒸気は蒸気ドレンとなり蒸気ドレンライン４から蒸気ドレンタンク５に貯蔵される。その後、蒸気ドレンポンプ６によって蒸気ドレン用伝熱管１４に供給され、再度熱交換した後、ボイラプラント側へ送られる。
【００２５】
図３に示した実施の形態は、ガス再加熱方式としてＳＧＨ２２とＧＧＨ再加熱器２５を共用した場合を示す。それぞれについての蒸気利用方法については上述したため説明は省略するが、排ガス流路３５内に配置されるＳＧＨ２２で利用された蒸気ドレンと熱媒ヒータ１７で媒体の昇温に利用された蒸気ドレンは蒸気ドレン４から蒸気ドレンタンク５に送られ、ここで一旦貯蔵され、蒸気ドレンポンプ６によって蒸気ドレン用伝熱管１４に供給され、再度熱交換を行った後、ボイラプラント側へ送られる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、蒸気ドレンの熱エネルギーを再利用することができ、ガス再加熱装置による蒸気使用量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の、ＳＧＨガス再加熱装置を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態のＧＧＨガス再加熱装置を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態のＳＧＨとＧＧＨを共有したガス再加熱装置を示す図である。
【図４】  ＳＧＨ方式のガス再加熱装置を備えた排煙処理システムの系統図である。
【図５】  本発明のＧＧＨ方式のガス再加熱装置を備えた排煙処理システムの系統図である。
【図６】  従来のＧＧＨ方式のガス再加熱装置を備えた排煙処理システムの系統図である。
【図７】  従来技術によるＳＧＨ方式のガス再加熱装置を示す図である。
【図８】  従来技術によるＳＧＨ方式のガス再加熱装置を示す図である。
【図９】  従来技術によるＧＧＨ方式のガス再加熱装置を示す図である。
【図１０】  従来技術によるＧＧＨ方式のガス再加熱装置を示す図である
【図１１】  蒸気の状態線図である。
【符号の説明】
２  ＳＧＨ伝熱管群                  ３  蒸気供給ライン
４  蒸気ドレンライン                ５  蒸気ドレンタンク
６  蒸気ドレンポンプ                ９  蒸気流量流調弁
１０  ドレン流量調節弁              １１  温度検出器
１４  蒸気ドレン伝熱管群            １６  ＧＧＨ再加熱伝熱管群
１７  熱媒ヒータ                    １８  ボイラプラント
１９  空気予熱器                    ２０  電気集塵器
２１  吸収塔                        ２２  ＳＧＨ
２３  煙突                          ２４  ＧＧＨ熱回収器
２５  ＧＧＨ再加熱器                ２７  ＧＧＨ熱回収器伝熱管群
３０、３１  熱媒体連絡管            ３５  排ガス流路
【図１】
0003783122.tif 000002
【図２】
0003783122.tif 000003
【図３】
0003783122.tif 000004
【図４】
0003783122.tif 000005
【図５】
0003783122.tif 000006
【図６】
0003783122.tif 000007
【図７】
0003783122.tif 000008
【図８】
0003783122.tif 000009
【図９】
0003783122.tif 000010
【図１０】
0003783122.tif 000011
【図１１】
0003783122.tif 000012