排ガス処理システム及び排ガス処理方法
【課題】安定して操業することができる無排水化を図る排ガス処理システム及び排ガス処理方法を提供する。
【解決手段】燃料Ｆを燃焼させるボイラ１１と、前記ボイラ１１からの排ガス１８の熱を回収するエアヒータ１３と、熱回収後の排ガス１８中の煤塵を除去する第１の集塵機１４と、除塵後の排ガス１８中に含まれる硫黄酸化物を吸収液２０で除去する脱硫装置１５と、前記脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から石膏３１を除去する脱水機３２と、前記脱水機３２からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機３４と、前記噴霧乾燥機３４に排ガス１８の一部を導入する排ガス導入ラインＬ11とを具備する。
【解決手段】燃料Ｆを燃焼させるボイラ１１と、前記ボイラ１１からの排ガス１８の熱を回収するエアヒータ１３と、熱回収後の排ガス１８中の煤塵を除去する第１の集塵機１４と、除塵後の排ガス１８中に含まれる硫黄酸化物を吸収液２０で除去する脱硫装置１５と、前記脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から石膏３１を除去する脱水機３２と、前記脱水機３２からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機３４と、前記噴霧乾燥機３４に排ガス１８の一部を導入する排ガス導入ラインＬ11とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電設備等に設置されるボイラから排出される排ガスを処理するための排ガス処理システムが知られている。排ガス処理システムは、ボイラからの排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝装置を通過した排ガスの熱を回収するエアヒータと、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後の排ガス中の硫黄酸化物を除去するための脱硫装置とを備えている。脱硫装置としては、石灰吸収液等を排ガスと気液接触させて排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式の脱硫装置が一般的に用いられる。
【０００３】
湿式の脱硫装置から排出される排水（以下、「脱硫排水」という。）には、塩素イオン、アンモニウムイオン等のイオンや水銀など様々な種類の有害物質が多量に含まれる。このため、脱硫排水をシステム外部に放流する前に脱硫排水からこれらの有害物質を除去する必要があるが、脱硫排水中に含まれるこれら多種類の有害物質の除去処理は複雑であり、処理コストが高いという問題がある。そこで、脱硫排水の処理コストを節減すべく、脱硫排水をシステム外部に放出することなくシステム内で再利用する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、脱硝装置、エアヒータ、集塵機、脱硫装置とが接続される主ラインの煙道から分岐して、脱硫排水を噴霧してガス化する設備を別途設置し、主ラインの煙道から排ガスの一部をこの設備内に導入し、設備内の排ガス中に脱硫排水を噴霧して蒸発させることにより有害物質を析出させた後、このガスを主ラインの煙道に戻すように構成された排ガス処理装置が開示されている（特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２００８１８号公報
【特許文献２】特開平９−３１３８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２の排ガス処理装置では、煙道から排ガスを一部分岐して、脱硫装置からの脱硫排水（又は排液）を噴霧してガス化する設備を設けて、脱硫排水を蒸発させているが、脱硫装置からの脱硫排水は、固形分が含有されているために、噴霧乾燥を良好に行うことができない、という問題がある。
【０００６】
さらに、近年、内陸部等における水資源に対する環境配慮のために、排ガス処理設備における無排水化が切望されており、安定して操業することができる無排水化を図る排ガス処理設備の出現が切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、安定して操業することができる無排水化を図る排ガス処理システム及び排ガス処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、燃料を燃焼させるボイラと、前記ボイラからの排ガスの熱を回収するエアヒータと、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する第１の集塵機と、除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去する脱水機と、前記脱水機からの脱水濾液を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機と、前記噴霧乾燥機に排ガスの一部を導入する排ガス導入ラインとを具備することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記脱水機からの脱水濾液中の浮遊物質を除去する固液分離装置を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記脱水機からの脱水濾液を集塵灰に供給する脱水分岐ラインを有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記噴霧乾燥機が固気分離型噴霧乾燥手段であることを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記脱水機からの脱水濾液の有害物質を除去する排水処理装置を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１３】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガス導入ラインに設けた噴霧乾燥機の前流側又は後流側のいずれか一方又は両方に第２の集塵機を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１４】
第７の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１５】
第８の発明は、第６の発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１６】
第９の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１７】
第１０の発明は、第６の発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１８】
第１１の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１９】
第１２の発明は、第６の発明において、前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスを第１の集塵機と脱硫装置に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００２０】
第１３の発明は、燃料を燃焼させるボイラからの排ガスの熱をエアヒータにより回収した後、脱硫装置において、熱回収後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する排ガス処理方法において、前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去した脱水濾液を、排ガスの一部により噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法にある。
【００２１】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記脱水濾液中の浮遊物質を除去した分離液を噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法にある。
【００２２】
第１５の発明は、第１３又は１４の発明において、前記噴霧乾燥した排ガスから固形物を除去することを特徴とする排ガス処理方法にある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の排ガス処理システム及び排ガス処理方法によれば、ボイラからの排ガスを用いて、脱硫装置から分離された脱硫排水から石膏を除いた脱水濾液を用いて、噴霧乾燥機で噴霧するようにしたので、噴霧乾燥を安定して行うことができ、脱硫装置からの脱硫排水の無排水化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図３】図３は、実施例２に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図４−１】図４−１は、実施例３に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図４−２】図４−２は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図４−３】図４−３は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図５−１】図５−１は、実施例４に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図５−２】図５−２は、固気分離型噴霧乾燥機の一例を示す図である。
【図５−３】図５−３は、固気分離型噴霧乾燥機の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施例５に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図７】図７は、実施例６に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図８−１】図８−１は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図８−２】図８−２は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図８−３】図８−３は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図９】図９は、実施例７に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図１０】図１０は、実施例７に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２６】
図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図１に例示される排ガス処理システム１０Ａは、石炭を燃料として使用する石炭焚きボイラや重油を燃料として使用する重油焚きボイラ等のボイラ１１からの排ガス１８から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）等の有害物質を除去する装置である。
【００２７】
排ガス処理システム１０Ａは、燃料Ｆを燃焼させるボイラ１１と、前記ボイラ１１からの排ガス１８の熱を回収するエアヒータ１３と、熱回収後の排ガス１８中の煤塵を除去する第１の集塵機１４と、除塵後の排ガス１８中に含まれる硫黄酸化物を吸収液である石灰スラリー２０で除去する脱硫装置１５と、前記脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から石膏３１を除去する脱水機３２と、前記脱水機３２からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機３４と、前記噴霧乾燥機３４に排ガス１８の一部を導入する排ガス導入ラインＬ11とを具備するものである。これにより、石膏を除去した脱水濾液３３を用いて噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥するので、安定した噴霧を行うことを可能としている。
これにより、噴霧乾燥機での目詰まりが発生せず、脱硫排水の水分の無排水化を安定して実施することができる。
【００２８】
脱硝装置１２は、ボイラ１１からガス供給ラインＬ1を介して供給される排ガス１８中の窒素酸化物を除去する装置であり、その内部に脱硝触媒層（図示せず）を有している。脱硝触媒層の前流には還元剤注入器（図示せず）が配置され、この還元剤注入器から排ガス１８に還元剤が注入される。ここで還元剤としては、例えばアンモニア、尿素、塩化アンモニウムなどが用いられる。脱硝装置１２に導入された排ガス１８は、脱硝触媒層と接触することにより、排ガス１８中の窒素酸化物が窒素ガス（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解・除去される。また、排ガス中の塩素（Ｃｌ）分が多くなると、水に可溶な２価の塩化水銀の割合が多くなり、後述する脱硫装置１５で水銀が捕集しやすくなる。
【００２９】
なお、上記の脱硝装置１２は必須のものではなく、ボイラ１１からの排ガス１８中の窒素酸化物濃度や水銀濃度が微量、あるいは、排ガス１８中にこれらの物質が含まれない場合には、脱硝装置１２を省略することも可能である。
【００３０】
エアヒータ１３は、脱硝装置１２で窒素酸化物が除去された後、ガス供給ラインＬ2を介して供給される排ガス１８中の熱を回収する熱交換器である。脱硝装置１２を通過した排ガス１８の温度は３５０℃〜４００℃程度と高温であるため、エアヒータ１３により高温の排ガス１８と常温の燃焼用空気との間で熱交換を行う。熱交換により高温となった燃焼用空気は、ボイラ１１に供給される。一方、常温の燃焼用空気との熱交換を行った排ガス１８は１５０℃程度まで冷却される。
【００３１】
第１の集塵機１４は、熱回収後、ガス供給ラインＬ3介して供給される排ガス１８中の煤塵を除去するものである。第１の集塵機１４としては慣性集塵機、遠心力集塵機、濾過式集塵機、電気集塵機、洗浄集塵機等が挙げられるが、特に限定されない。
【００３２】
脱硫装置１５は、煤塵が除去された後、ガス供給ラインＬ4を介して供給される排ガス１８中の硫黄酸化物を湿式で除去する装置である。この脱硫装置１５では、アルカリ吸収液として石灰スラリー２０（水に石灰石粉末を溶解させた水溶液）が用いられ、装置内の温度は３０〜８０℃程度に調節されている。石灰スラリー２０は、石灰スラリー供給装置２１から脱硫装置１５の塔底部２２に供給される。脱硫装置１５の塔底部２２に供給された石灰スラリー２０は、図示しない吸収液送給ラインを介して脱硫装置１５内の複数のノズル２３に送られ、ノズル２３から塔頂部２４側に向かって噴出される。脱硫装置１５の塔底部２２側から上昇してくる排ガス１８がノズル２３から噴出する石灰スラリー２０と気液接触することにより、排ガス１８中の硫黄酸化物及び塩化水銀が石灰スラリー２０により吸収され、排ガス１８から分離、除去される。石灰スラリー２０により浄化された排ガス１８は、浄化ガス２６として脱硫装置１５の塔頂部２４側より排出され、煙突２７から系外に排出される。
【００３３】
脱硫装置１５の内部において、排ガス１８中の硫黄酸化物ＳＯｘは石灰スラリー２０と下記式（１）で表される反応を生じる。
ＣａＣＯ３＋ＳＯ２＋０．５Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ ＋ＣＯ２・・・（１）
【００３４】
さらに、排ガス１８中のＳＯｘを吸収した石灰スラリー２０は、脱硫装置１５の塔底部２２に供給される空気（図示せず）により酸化処理され、空気と下記式（２）で表される反応を生じる。
ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｏ２＋１．５Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ・・・（２）
このようにして、排ガス１８中のＳＯｘは、脱硫装置１５において石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形で捕獲される。
【００３５】
また、上記のように、石灰スラリー２０は、脱硫装置１５の塔底部２２に貯留した液を揚水したものが用いられるが、この揚水される石灰スラリー２０には、脱硫装置１５の稼働に伴い、反応式（１）、（２）により石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが混合される。以下では、この揚水される石灰石膏スラリー（石膏が混合された石灰スラリー）を吸収液とよぶ。
【００３６】
脱硫に用いた吸収液（石灰石膏スラリー）は、脱硫排水３０として脱硫装置１５の塔底部２２から外部に排出され、後述する排水ラインＬ20を介して脱水機３２に送られ、ここで脱水処理される。この脱硫排水３０には、石膏の他、水銀等の重金属やＣｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、Ｆ-等のハロゲンイオンが含まれている。
【００３７】
脱水機３２は、脱硫排水２８中の石膏３１を含む固体分と液体分の脱水濾液３３とを分離するものである。脱水機３２としては、例えばベルトフィルタ、遠心分離機、デカンタ型遠心沈降機等が用いられる。脱硫装置１５から排出された脱硫排水３０は、脱水機３２により石膏３１が分離される。その際、脱硫排水３０中の塩化水銀は石膏３１に吸着された状態で石膏３１とともに液体と分離される。分離した石膏３１は、システム外部（以下、「系外」という）に排出される。
一方、分離液である脱水濾液３３は脱水ラインＬ21を介して噴霧乾燥機３４に送られる。なお、脱水濾液３３は一時的に排水タンク（図示せず）に貯留するようにしてもよい。
【００３８】
噴霧乾燥機３４は、排ガスラインＬ2から分岐した分岐ラインＬ11を介して一部の排ガスが導入されるガス導入手段と、脱水濾液３３を散布又は噴霧する噴霧手段とを具備している。そして、導入される排ガス１８の熱により散布された脱水濾液３３を蒸発乾燥させている。
【００３９】
本発明では、脱硫排水から石膏３１を除去した脱水濾液３３を噴霧乾燥しているので、噴霧手段での目詰まりを防止することができる。
すなわち、脱硫排水そのものを噴霧するのではないので、脱硫排水が蒸発するのに伴い発生する乾燥粒子の量が大幅に低減させることができる。その結果、乾燥粒子の付着に起因する目詰まりを低減させることができる。また、脱硫排水３０を脱水処理することにより、石膏３１とともに塩化水銀も分離・除去されるため、排水噴霧時に排ガス１８中の水銀濃度が増加するのを防止することができる。
【００４０】
また、本実施例では、エアヒータ１３へ流入する排ガスの一部を排ガスラインＬ2から分岐ラインＬ11を介して分岐しているので、排ガスの温度が高く（３５０〜４００℃）、脱水濾液３３の噴霧乾燥を効率よく行うことができる。
【００４１】
図２は、実施例１に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
図２に示す排ガス処理システム１０Ｂでは、脱水ラインＬ21から分岐する脱水分岐ラインＬ22により脱水濾液３３の一部を第１の集塵機１４から排出される集塵灰１６へ噴霧するようにしている。噴霧混合後の集塵灰１６の含水率は最大１５％とするのが好ましい。
【００４２】
これにより、脱水濾液３３の一部を噴霧乾燥によらずに、低減させることができる。
水分が含まれた集塵灰は灰の飛散が防止され、灰処理におけるハンドリングが向上する。なお、従来は設備内の工業用水を噴霧していたので、工業用水代の費用が不要となり、経済的である。
【実施例２】
【００４３】
次に、実施例２に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３は、実施例２に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｃでは、図３に示すように、脱硫濾液３３中の浮遊物質（ＳＳ：suspended solids）又は懸濁物質（suspended substance）を除去する固液分離装置４１を脱水ラインＬ21に介装したものである。
固液分離装置４１としては、例えば液体サイクロン、ベルトフィルタ、分級器、膜分離装置等を挙げることができる。
【００４４】
この固液分離装置４１は、脱水濾液３３中の浮遊物質（ＳＳ）を除去し、分離液４２中のＳＳ濃度を１重量％以下、より好ましくは０．１〜０．５重量％としている。
これにより、ＳＳ濃度が低減し、噴霧乾燥機３４でのノズルや配管等の詰まりをさらに抑制することができる。
すなわち、ＳＳ濃度を１重量％以下、より好ましくは０．１〜０．５重量％とすることで、噴霧乾燥の際の噴霧ノズル先端部での噴霧乾燥物の付着や、煤塵の付着成長により、噴霧不良となることが抑制される。この結果、閉塞による運転停止、噴霧液滴径の粗大化による必要乾燥時間の長期化に起因する乾燥不足等が解消される。また、噴霧範囲の騙りよりに起因する乾燥状況の乾燥ムラ、乾燥不足等が解消される。
【００４５】
固液分離装置で分離した分離残渣４３は、集塵灰１６に合流させ、脱水濾液３３により水分を含ませるようにしてもよい。
なお、集塵灰１６単独で別途利用するような場合には、集塵灰１６と残渣とを別々の場所において脱水濾液３３の噴霧処理を行うようにすればよい。
【実施例３】
【００４６】
次に、実施例３に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４−１は、実施例３に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図４−２は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。図４−３は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｄ−１では、図４−１に示すように、噴霧乾燥機３４の後流側に小型の第２の集塵機３５を設け、固形物を除去するものである。
【００４７】
小型の第２の集塵機３５としては、例えばバグフィルタや電気集塵機を例示することができる。これにより分岐した排ガス中から固形物３６を除去することができる。
よって、第１の集塵機１４の前流側に戻す以外に、後流側のガスラインＬ4側とへ合流するように、ガス戻しラインＬ12を設置するようにしてもよい（以下の実施例も同様）。 これにより第１の集塵機１４の負荷を軽減することができる。
【００４８】
なお、第１の集塵機１４の前流側に戻すか後流側に戻すかは、噴霧乾燥機３４における排ガス中の固形物３６の発生量に応じて適宜変更するようにすればよい。
【００４９】
また、図４−２に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｄ−２では、噴霧乾燥機３４の前流側に小型の第２の集塵機３５を設け、固形物を予め除去するようにしている。
【００５０】
また、図４−３に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｄ−３では、排ガス導入ラインＬ11に設けた噴霧乾燥機３４の前流側と後流側とに小型の第２の集塵機３５Ａ、３５Ｂを設け、固形物を予め除去するようにしている。この場合には、第１の集塵機１４の後流側に戻すように、ガス戻しラインＬ12を設置（図中波線）することもできるので、好ましい。これにより第１の集塵機１４の負荷を軽減することができる。
【実施例４】
【００５１】
次に、実施例４に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５−１は、実施例４に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図５−２及び図５−３は、固気分離型噴霧乾燥機の一例を示す図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｅでは、図５−１に示すように、噴霧乾燥機として固気分離型噴霧乾燥機３７を用い、脱水濾液３３の噴霧乾燥を行うようにしている。そして、噴霧乾燥の際に、固形物３８を分離するようにしている。
この固気分離型噴霧乾燥機３７としては、サイクロン型噴霧乾燥機を例示することができる。
【００５２】
図５−２は、ダウンフロー型の固気分離型噴霧乾燥機３７Ａである。排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの上部側から導入され、下向きの層流のガス流れとし、上部から噴霧ノズル３７ｂにより噴霧された噴霧液３７ｃを乾燥するようにしている。
乾燥に寄与した排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの下部側から排出され、ガス戻しラインＬ12を介してエアヒータ１３の排ガスラインＬ3に戻している。なお、固形物３８は乾燥装置本体３７ａ底部側から排出されている。
【００５３】
図５−３は、アップフロー型の固気分離型噴霧乾燥機３７Ｂである。排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの下部側から導入され、上向きの層流のガス流れとし、下部から噴霧ノズル３７ｂにより噴霧された噴霧液３７ｃを乾燥するようにしている。
乾燥に寄与した排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの上部側から排出され、ガス戻しラインＬ12を介してエアヒータ１３の排ガスラインＬ3に戻している。
重力方向と逆向きに排ガス１８が流れるので、排ガス１８と脱水濾液３３の噴霧液３７ｃが向流接触し、脱水濾液の乾燥効率が向上する。
【００５４】
また、実施例３のように固気分離型の噴霧乾燥機３７の後流側に小型の集塵機を設けるようにしてもよい。
【実施例５】
【００５５】
次に、実施例５に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６は、実施例５に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｆでは、図６に示すように、脱水ラインＬ21からに排水処理装置４４を介装して、この排水処理装置４４により脱水濾液３３中の有害物質や懸濁物等を除去した後、この処理排水４５を噴霧乾燥機３４に流入させて噴霧乾燥している。
【００５６】
排水処理装置４４は、脱水濾液３３中に残存する水銀（石膏３１に吸着しきれなかったもの）、ホウ素、セレン等の物質を除去する手段（以下では、「水銀除去手段」とよぶ）と、塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-）、ヨウ素イオン（Ｉ-）、フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオンを除去する手段（以下では、「ハロゲンイオン除去手段」とよぶ）とを備え、水銀固化物４６及びハロゲンイオン４７を分離している。
【００５７】
水銀、ホウ素、セレン等の物質は水に溶けやすく、排ガス１８中に噴霧した場合に揮発するため、第１の集塵機１４で除去することが困難である。これらの物質を除去する手段としては、硫化物系の凝集助剤添加による凝集により沈殿除去する手段、活性炭により吸着（浮遊床）除去する手段、キレート剤添加により沈殿除去する手段、晶析手段等が挙げられる。上記で例示される水銀除去手段により上記有害物質が固形化され、固形物は系外に排出される。
【００５８】
また、上記のハロゲンイオンは、脱硫装置１５の脱硫工程の際に水銀の石膏３１への吸着を抑制する性質を持つため、脱硫排水３０から除去するのが好ましい。上記のハロゲンイオンを除去する手段としては、逆浸透膜を用いた濃縮手段、イオン交換膜を用いた濃縮手段、電気透析法を用いた濃縮手段、蒸留、晶析等の手段が挙げられる。上記で例示されるハロゲンイオン除去手段によりハロゲンイオンが濃縮され、濃縮物は系外に排出される。
【００５９】
脱硫装置１５から排出された脱硫排水３０は、まず、脱水機３２により塩化水銀を吸着した石膏３１が分離され、石膏３１は系外に排出される。次いで、石膏３１が除去された脱水濾液３３は、排水ラインＬ21を介して排水処理装置４４に送られ、水銀除去手段により脱水濾液３３中に残存する水銀、ホウ素、セレン等の有害物質が除去される。水銀を除去した後の処理排水はハロゲンイオン除去手段に送られ、ハロゲンイオンが除去される。ハロゲンイオンが除去された後の処理排水４５は噴霧乾燥機３４に送られ、噴霧乾燥される。
【００６０】
なお、排水処理装置４４は、必ずしも上記の水銀除去手段とハロゲンイオン除去手段の両方を備える必要はなく、脱水濾液３３の性状に応じて選択して設置する。排水処理装置４４の前段の脱水機３２において水銀が十分に除去され、脱水濾液３３中の水銀含有量が極めて低いか、あるいは、水銀が含まれない場合には、水銀除去手段による処理を省略してもよい。
【００６１】
また、排水処理装置４４での水銀除去処理とハロゲンイオン除去処理の順番は特に限定されない。すなわち、水銀除去処理の後にハロゲンイオン除去処理を行ってもよく、ハロゲンイオン除去処理の後に水銀除去処理を行ってもよい。
【００６２】
以上のように、実施例５の排ガス処理システム１０Ｆでは、脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から、まず、粗大物である石膏３１を分離した後、水銀、ホウ素、セレン、ハロゲンイオン等の微細な物質を除去処理し、その処理排水４５を噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥する構成としている。上記のように構成したことで、実施例２と同様に、噴霧乾燥機３４で排水が蒸発するのに伴い発生する乾燥粒子の量を低減させることができるのに加えて、排ガス１８中への水銀濃度の増加を抑制することができる。
【実施例６】
【００６３】
次に、実施例６に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７は、実施例６に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｇでは、図７に示すように、排ガス１８の分岐をエアヒータ１３の排ガスラインＬ3から行っており、噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥に寄与した排ガスを再び同じ箇所の排ガスラインＬ3に戻している。
これにより、実施例１のようなバイパスラインを設けることが不要となる。
【００６４】
図８−１〜図８−３は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
図８−１に示す排ガス処理システム１０Ｈ−１では、実施例３のように噴霧乾燥機３４の後流側に小型の第２の集塵機を設け、第１の集塵機１４の前流側に戻す以外に、後流側のガスラインＬ4側とへ合流するように、ガス戻しラインＬ12を設置することもできる。これにより第１の集塵機１４の負荷を軽減することができる。
【００６５】
また、図８−２に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｈ−２では、噴霧乾燥機３４の前流側に小型の第２の集塵機３５を設け、固形物を予め除去するようにしている。
【００６６】
また、図８−３に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｈ−３では、噴霧乾燥機３４の前流側と後流側とに小型の第２の集塵機３５Ａ、３５Ｂを設け、固形物を予め除去するようにしている。この場合には、第１の集塵機１４の後流側に戻すことができるので、第１の集塵機１４の負荷が軽減され、好ましい。
【実施例７】
【００６７】
次に、実施例７に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図９は、実施例７に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｉでは、図９に示すように、排ガス１８の分岐を集塵機後流側の排ガスラインＬ4から行っており、噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥に寄与した排ガスを第１の集塵機１４の前流側の排ガスラインＬ3に戻している。
これにより、実施例１のようなバイパスラインを設けることが不要となる。
【００６８】
図１０は、実施例７に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
図１０に示す排ガス処理システム１０Ｊでは、噴霧乾燥機３４の後流側に小型の第２の集塵機３５を設けることで、噴霧乾燥に寄与した排ガスを除塵して、第１の集塵機１４の後流側の排ガスラインＬ4に戻すようにしている。
【００６９】
なお、排ガス１８の導入は、排ガスラインと排ガス導入ラインＬ11との圧力損失の相違により、排ガス１８を噴霧乾燥機３４内へ導入するようにしたり、必要に応じて誘引ポンプを用いて排ガスを導入したりしている。
【符号の説明】
【００７０】
１０Ａ〜１０Ｊ 排ガス処理システム
１１ ボイラ
１２ 脱硝装置
１３ エアヒータ
１４ 第１の集塵機
１５ 脱硫装置
１６ 集塵灰
１８ 排ガス
２０ 石灰スラリー
２１ 石灰スラリー供給装置
２２ 塔底部
２３ ノズル
２４ 塔頂部
２６ 浄化ガス
２７ 煙突
３０ 脱硫排水
３２ 脱水機
３３ 脱水濾液
３４ 噴霧乾燥機
３５、３５Ａ、３５Ｂ 第２の集塵機
４４ 排水処理装置
４５ 処理排水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電設備等に設置されるボイラから排出される排ガスを処理するための排ガス処理システムが知られている。排ガス処理システムは、ボイラからの排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝装置を通過した排ガスの熱を回収するエアヒータと、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、除塵後の排ガス中の硫黄酸化物を除去するための脱硫装置とを備えている。脱硫装置としては、石灰吸収液等を排ガスと気液接触させて排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式の脱硫装置が一般的に用いられる。
【０００３】
湿式の脱硫装置から排出される排水（以下、「脱硫排水」という。）には、塩素イオン、アンモニウムイオン等のイオンや水銀など様々な種類の有害物質が多量に含まれる。このため、脱硫排水をシステム外部に放流する前に脱硫排水からこれらの有害物質を除去する必要があるが、脱硫排水中に含まれるこれら多種類の有害物質の除去処理は複雑であり、処理コストが高いという問題がある。そこで、脱硫排水の処理コストを節減すべく、脱硫排水をシステム外部に放出することなくシステム内で再利用する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、脱硝装置、エアヒータ、集塵機、脱硫装置とが接続される主ラインの煙道から分岐して、脱硫排水を噴霧してガス化する設備を別途設置し、主ラインの煙道から排ガスの一部をこの設備内に導入し、設備内の排ガス中に脱硫排水を噴霧して蒸発させることにより有害物質を析出させた後、このガスを主ラインの煙道に戻すように構成された排ガス処理装置が開示されている（特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２００８１８号公報
【特許文献２】特開平９−３１３８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２の排ガス処理装置では、煙道から排ガスを一部分岐して、脱硫装置からの脱硫排水（又は排液）を噴霧してガス化する設備を設けて、脱硫排水を蒸発させているが、脱硫装置からの脱硫排水は、固形分が含有されているために、噴霧乾燥を良好に行うことができない、という問題がある。
【０００６】
さらに、近年、内陸部等における水資源に対する環境配慮のために、排ガス処理設備における無排水化が切望されており、安定して操業することができる無排水化を図る排ガス処理設備の出現が切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、安定して操業することができる無排水化を図る排ガス処理システム及び排ガス処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、燃料を燃焼させるボイラと、前記ボイラからの排ガスの熱を回収するエアヒータと、熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する第１の集塵機と、除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去する脱水機と、前記脱水機からの脱水濾液を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機と、前記噴霧乾燥機に排ガスの一部を導入する排ガス導入ラインとを具備することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記脱水機からの脱水濾液中の浮遊物質を除去する固液分離装置を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記脱水機からの脱水濾液を集塵灰に供給する脱水分岐ラインを有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記噴霧乾燥機が固気分離型噴霧乾燥手段であることを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記脱水機からの脱水濾液の有害物質を除去する排水処理装置を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１３】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガス導入ラインに設けた噴霧乾燥機の前流側又は後流側のいずれか一方又は両方に第２の集塵機を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１４】
第７の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１５】
第８の発明は、第６の発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１６】
第９の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１７】
第１０の発明は、第６の発明において、前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１８】
第１１の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００１９】
第１２の発明は、第６の発明において、前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスを第１の集塵機と脱硫装置に戻すことを特徴とする排ガス処理システムにある。
【００２０】
第１３の発明は、燃料を燃焼させるボイラからの排ガスの熱をエアヒータにより回収した後、脱硫装置において、熱回収後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する排ガス処理方法において、前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去した脱水濾液を、排ガスの一部により噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法にある。
【００２１】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記脱水濾液中の浮遊物質を除去した分離液を噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法にある。
【００２２】
第１５の発明は、第１３又は１４の発明において、前記噴霧乾燥した排ガスから固形物を除去することを特徴とする排ガス処理方法にある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の排ガス処理システム及び排ガス処理方法によれば、ボイラからの排ガスを用いて、脱硫装置から分離された脱硫排水から石膏を除いた脱水濾液を用いて、噴霧乾燥機で噴霧するようにしたので、噴霧乾燥を安定して行うことができ、脱硫装置からの脱硫排水の無排水化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図３】図３は、実施例２に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図４−１】図４−１は、実施例３に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図４−２】図４−２は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図４−３】図４−３は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図５−１】図５−１は、実施例４に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図５−２】図５−２は、固気分離型噴霧乾燥機の一例を示す図である。
【図５−３】図５−３は、固気分離型噴霧乾燥機の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施例５に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図７】図７は、実施例６に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図８−１】図８−１は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図８−２】図８−２は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図８−３】図８−３は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【図９】図９は、実施例７に係る排ガス処理システムの概略構成図である。
【図１０】図１０は、実施例７に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２６】
図１は、実施例１に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図１に例示される排ガス処理システム１０Ａは、石炭を燃料として使用する石炭焚きボイラや重油を燃料として使用する重油焚きボイラ等のボイラ１１からの排ガス１８から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）等の有害物質を除去する装置である。
【００２７】
排ガス処理システム１０Ａは、燃料Ｆを燃焼させるボイラ１１と、前記ボイラ１１からの排ガス１８の熱を回収するエアヒータ１３と、熱回収後の排ガス１８中の煤塵を除去する第１の集塵機１４と、除塵後の排ガス１８中に含まれる硫黄酸化物を吸収液である石灰スラリー２０で除去する脱硫装置１５と、前記脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から石膏３１を除去する脱水機３２と、前記脱水機３２からの脱水濾液３３を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機３４と、前記噴霧乾燥機３４に排ガス１８の一部を導入する排ガス導入ラインＬ11とを具備するものである。これにより、石膏を除去した脱水濾液３３を用いて噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥するので、安定した噴霧を行うことを可能としている。
これにより、噴霧乾燥機での目詰まりが発生せず、脱硫排水の水分の無排水化を安定して実施することができる。
【００２８】
脱硝装置１２は、ボイラ１１からガス供給ラインＬ1を介して供給される排ガス１８中の窒素酸化物を除去する装置であり、その内部に脱硝触媒層（図示せず）を有している。脱硝触媒層の前流には還元剤注入器（図示せず）が配置され、この還元剤注入器から排ガス１８に還元剤が注入される。ここで還元剤としては、例えばアンモニア、尿素、塩化アンモニウムなどが用いられる。脱硝装置１２に導入された排ガス１８は、脱硝触媒層と接触することにより、排ガス１８中の窒素酸化物が窒素ガス（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解・除去される。また、排ガス中の塩素（Ｃｌ）分が多くなると、水に可溶な２価の塩化水銀の割合が多くなり、後述する脱硫装置１５で水銀が捕集しやすくなる。
【００２９】
なお、上記の脱硝装置１２は必須のものではなく、ボイラ１１からの排ガス１８中の窒素酸化物濃度や水銀濃度が微量、あるいは、排ガス１８中にこれらの物質が含まれない場合には、脱硝装置１２を省略することも可能である。
【００３０】
エアヒータ１３は、脱硝装置１２で窒素酸化物が除去された後、ガス供給ラインＬ2を介して供給される排ガス１８中の熱を回収する熱交換器である。脱硝装置１２を通過した排ガス１８の温度は３５０℃〜４００℃程度と高温であるため、エアヒータ１３により高温の排ガス１８と常温の燃焼用空気との間で熱交換を行う。熱交換により高温となった燃焼用空気は、ボイラ１１に供給される。一方、常温の燃焼用空気との熱交換を行った排ガス１８は１５０℃程度まで冷却される。
【００３１】
第１の集塵機１４は、熱回収後、ガス供給ラインＬ3介して供給される排ガス１８中の煤塵を除去するものである。第１の集塵機１４としては慣性集塵機、遠心力集塵機、濾過式集塵機、電気集塵機、洗浄集塵機等が挙げられるが、特に限定されない。
【００３２】
脱硫装置１５は、煤塵が除去された後、ガス供給ラインＬ4を介して供給される排ガス１８中の硫黄酸化物を湿式で除去する装置である。この脱硫装置１５では、アルカリ吸収液として石灰スラリー２０（水に石灰石粉末を溶解させた水溶液）が用いられ、装置内の温度は３０〜８０℃程度に調節されている。石灰スラリー２０は、石灰スラリー供給装置２１から脱硫装置１５の塔底部２２に供給される。脱硫装置１５の塔底部２２に供給された石灰スラリー２０は、図示しない吸収液送給ラインを介して脱硫装置１５内の複数のノズル２３に送られ、ノズル２３から塔頂部２４側に向かって噴出される。脱硫装置１５の塔底部２２側から上昇してくる排ガス１８がノズル２３から噴出する石灰スラリー２０と気液接触することにより、排ガス１８中の硫黄酸化物及び塩化水銀が石灰スラリー２０により吸収され、排ガス１８から分離、除去される。石灰スラリー２０により浄化された排ガス１８は、浄化ガス２６として脱硫装置１５の塔頂部２４側より排出され、煙突２７から系外に排出される。
【００３３】
脱硫装置１５の内部において、排ガス１８中の硫黄酸化物ＳＯｘは石灰スラリー２０と下記式（１）で表される反応を生じる。
ＣａＣＯ３＋ＳＯ２＋０．５Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ ＋ＣＯ２・・・（１）
【００３４】
さらに、排ガス１８中のＳＯｘを吸収した石灰スラリー２０は、脱硫装置１５の塔底部２２に供給される空気（図示せず）により酸化処理され、空気と下記式（２）で表される反応を生じる。
ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｏ２＋１．５Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ・・・（２）
このようにして、排ガス１８中のＳＯｘは、脱硫装置１５において石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形で捕獲される。
【００３５】
また、上記のように、石灰スラリー２０は、脱硫装置１５の塔底部２２に貯留した液を揚水したものが用いられるが、この揚水される石灰スラリー２０には、脱硫装置１５の稼働に伴い、反応式（１）、（２）により石膏ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが混合される。以下では、この揚水される石灰石膏スラリー（石膏が混合された石灰スラリー）を吸収液とよぶ。
【００３６】
脱硫に用いた吸収液（石灰石膏スラリー）は、脱硫排水３０として脱硫装置１５の塔底部２２から外部に排出され、後述する排水ラインＬ20を介して脱水機３２に送られ、ここで脱水処理される。この脱硫排水３０には、石膏の他、水銀等の重金属やＣｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、Ｆ-等のハロゲンイオンが含まれている。
【００３７】
脱水機３２は、脱硫排水２８中の石膏３１を含む固体分と液体分の脱水濾液３３とを分離するものである。脱水機３２としては、例えばベルトフィルタ、遠心分離機、デカンタ型遠心沈降機等が用いられる。脱硫装置１５から排出された脱硫排水３０は、脱水機３２により石膏３１が分離される。その際、脱硫排水３０中の塩化水銀は石膏３１に吸着された状態で石膏３１とともに液体と分離される。分離した石膏３１は、システム外部（以下、「系外」という）に排出される。
一方、分離液である脱水濾液３３は脱水ラインＬ21を介して噴霧乾燥機３４に送られる。なお、脱水濾液３３は一時的に排水タンク（図示せず）に貯留するようにしてもよい。
【００３８】
噴霧乾燥機３４は、排ガスラインＬ2から分岐した分岐ラインＬ11を介して一部の排ガスが導入されるガス導入手段と、脱水濾液３３を散布又は噴霧する噴霧手段とを具備している。そして、導入される排ガス１８の熱により散布された脱水濾液３３を蒸発乾燥させている。
【００３９】
本発明では、脱硫排水から石膏３１を除去した脱水濾液３３を噴霧乾燥しているので、噴霧手段での目詰まりを防止することができる。
すなわち、脱硫排水そのものを噴霧するのではないので、脱硫排水が蒸発するのに伴い発生する乾燥粒子の量が大幅に低減させることができる。その結果、乾燥粒子の付着に起因する目詰まりを低減させることができる。また、脱硫排水３０を脱水処理することにより、石膏３１とともに塩化水銀も分離・除去されるため、排水噴霧時に排ガス１８中の水銀濃度が増加するのを防止することができる。
【００４０】
また、本実施例では、エアヒータ１３へ流入する排ガスの一部を排ガスラインＬ2から分岐ラインＬ11を介して分岐しているので、排ガスの温度が高く（３５０〜４００℃）、脱水濾液３３の噴霧乾燥を効率よく行うことができる。
【００４１】
図２は、実施例１に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
図２に示す排ガス処理システム１０Ｂでは、脱水ラインＬ21から分岐する脱水分岐ラインＬ22により脱水濾液３３の一部を第１の集塵機１４から排出される集塵灰１６へ噴霧するようにしている。噴霧混合後の集塵灰１６の含水率は最大１５％とするのが好ましい。
【００４２】
これにより、脱水濾液３３の一部を噴霧乾燥によらずに、低減させることができる。
水分が含まれた集塵灰は灰の飛散が防止され、灰処理におけるハンドリングが向上する。なお、従来は設備内の工業用水を噴霧していたので、工業用水代の費用が不要となり、経済的である。
【実施例２】
【００４３】
次に、実施例２に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３は、実施例２に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｃでは、図３に示すように、脱硫濾液３３中の浮遊物質（ＳＳ：suspended solids）又は懸濁物質（suspended substance）を除去する固液分離装置４１を脱水ラインＬ21に介装したものである。
固液分離装置４１としては、例えば液体サイクロン、ベルトフィルタ、分級器、膜分離装置等を挙げることができる。
【００４４】
この固液分離装置４１は、脱水濾液３３中の浮遊物質（ＳＳ）を除去し、分離液４２中のＳＳ濃度を１重量％以下、より好ましくは０．１〜０．５重量％としている。
これにより、ＳＳ濃度が低減し、噴霧乾燥機３４でのノズルや配管等の詰まりをさらに抑制することができる。
すなわち、ＳＳ濃度を１重量％以下、より好ましくは０．１〜０．５重量％とすることで、噴霧乾燥の際の噴霧ノズル先端部での噴霧乾燥物の付着や、煤塵の付着成長により、噴霧不良となることが抑制される。この結果、閉塞による運転停止、噴霧液滴径の粗大化による必要乾燥時間の長期化に起因する乾燥不足等が解消される。また、噴霧範囲の騙りよりに起因する乾燥状況の乾燥ムラ、乾燥不足等が解消される。
【００４５】
固液分離装置で分離した分離残渣４３は、集塵灰１６に合流させ、脱水濾液３３により水分を含ませるようにしてもよい。
なお、集塵灰１６単独で別途利用するような場合には、集塵灰１６と残渣とを別々の場所において脱水濾液３３の噴霧処理を行うようにすればよい。
【実施例３】
【００４６】
次に、実施例３に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４−１は、実施例３に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図４−２は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。図４−３は、実施例３に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｄ−１では、図４−１に示すように、噴霧乾燥機３４の後流側に小型の第２の集塵機３５を設け、固形物を除去するものである。
【００４７】
小型の第２の集塵機３５としては、例えばバグフィルタや電気集塵機を例示することができる。これにより分岐した排ガス中から固形物３６を除去することができる。
よって、第１の集塵機１４の前流側に戻す以外に、後流側のガスラインＬ4側とへ合流するように、ガス戻しラインＬ12を設置するようにしてもよい（以下の実施例も同様）。 これにより第１の集塵機１４の負荷を軽減することができる。
【００４８】
なお、第１の集塵機１４の前流側に戻すか後流側に戻すかは、噴霧乾燥機３４における排ガス中の固形物３６の発生量に応じて適宜変更するようにすればよい。
【００４９】
また、図４−２に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｄ−２では、噴霧乾燥機３４の前流側に小型の第２の集塵機３５を設け、固形物を予め除去するようにしている。
【００５０】
また、図４−３に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｄ−３では、排ガス導入ラインＬ11に設けた噴霧乾燥機３４の前流側と後流側とに小型の第２の集塵機３５Ａ、３５Ｂを設け、固形物を予め除去するようにしている。この場合には、第１の集塵機１４の後流側に戻すように、ガス戻しラインＬ12を設置（図中波線）することもできるので、好ましい。これにより第１の集塵機１４の負荷を軽減することができる。
【実施例４】
【００５１】
次に、実施例４に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５−１は、実施例４に係る排ガス処理システムの概略構成図である。図５−２及び図５−３は、固気分離型噴霧乾燥機の一例を示す図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｅでは、図５−１に示すように、噴霧乾燥機として固気分離型噴霧乾燥機３７を用い、脱水濾液３３の噴霧乾燥を行うようにしている。そして、噴霧乾燥の際に、固形物３８を分離するようにしている。
この固気分離型噴霧乾燥機３７としては、サイクロン型噴霧乾燥機を例示することができる。
【００５２】
図５−２は、ダウンフロー型の固気分離型噴霧乾燥機３７Ａである。排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの上部側から導入され、下向きの層流のガス流れとし、上部から噴霧ノズル３７ｂにより噴霧された噴霧液３７ｃを乾燥するようにしている。
乾燥に寄与した排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの下部側から排出され、ガス戻しラインＬ12を介してエアヒータ１３の排ガスラインＬ3に戻している。なお、固形物３８は乾燥装置本体３７ａ底部側から排出されている。
【００５３】
図５−３は、アップフロー型の固気分離型噴霧乾燥機３７Ｂである。排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの下部側から導入され、上向きの層流のガス流れとし、下部から噴霧ノズル３７ｂにより噴霧された噴霧液３７ｃを乾燥するようにしている。
乾燥に寄与した排ガス１８は、乾燥装置本体３７ａの上部側から排出され、ガス戻しラインＬ12を介してエアヒータ１３の排ガスラインＬ3に戻している。
重力方向と逆向きに排ガス１８が流れるので、排ガス１８と脱水濾液３３の噴霧液３７ｃが向流接触し、脱水濾液の乾燥効率が向上する。
【００５４】
また、実施例３のように固気分離型の噴霧乾燥機３７の後流側に小型の集塵機を設けるようにしてもよい。
【実施例５】
【００５５】
次に、実施例５に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６は、実施例５に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｆでは、図６に示すように、脱水ラインＬ21からに排水処理装置４４を介装して、この排水処理装置４４により脱水濾液３３中の有害物質や懸濁物等を除去した後、この処理排水４５を噴霧乾燥機３４に流入させて噴霧乾燥している。
【００５６】
排水処理装置４４は、脱水濾液３３中に残存する水銀（石膏３１に吸着しきれなかったもの）、ホウ素、セレン等の物質を除去する手段（以下では、「水銀除去手段」とよぶ）と、塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-）、ヨウ素イオン（Ｉ-）、フッ素イオン（Ｆ-）等のハロゲンイオンを除去する手段（以下では、「ハロゲンイオン除去手段」とよぶ）とを備え、水銀固化物４６及びハロゲンイオン４７を分離している。
【００５７】
水銀、ホウ素、セレン等の物質は水に溶けやすく、排ガス１８中に噴霧した場合に揮発するため、第１の集塵機１４で除去することが困難である。これらの物質を除去する手段としては、硫化物系の凝集助剤添加による凝集により沈殿除去する手段、活性炭により吸着（浮遊床）除去する手段、キレート剤添加により沈殿除去する手段、晶析手段等が挙げられる。上記で例示される水銀除去手段により上記有害物質が固形化され、固形物は系外に排出される。
【００５８】
また、上記のハロゲンイオンは、脱硫装置１５の脱硫工程の際に水銀の石膏３１への吸着を抑制する性質を持つため、脱硫排水３０から除去するのが好ましい。上記のハロゲンイオンを除去する手段としては、逆浸透膜を用いた濃縮手段、イオン交換膜を用いた濃縮手段、電気透析法を用いた濃縮手段、蒸留、晶析等の手段が挙げられる。上記で例示されるハロゲンイオン除去手段によりハロゲンイオンが濃縮され、濃縮物は系外に排出される。
【００５９】
脱硫装置１５から排出された脱硫排水３０は、まず、脱水機３２により塩化水銀を吸着した石膏３１が分離され、石膏３１は系外に排出される。次いで、石膏３１が除去された脱水濾液３３は、排水ラインＬ21を介して排水処理装置４４に送られ、水銀除去手段により脱水濾液３３中に残存する水銀、ホウ素、セレン等の有害物質が除去される。水銀を除去した後の処理排水はハロゲンイオン除去手段に送られ、ハロゲンイオンが除去される。ハロゲンイオンが除去された後の処理排水４５は噴霧乾燥機３４に送られ、噴霧乾燥される。
【００６０】
なお、排水処理装置４４は、必ずしも上記の水銀除去手段とハロゲンイオン除去手段の両方を備える必要はなく、脱水濾液３３の性状に応じて選択して設置する。排水処理装置４４の前段の脱水機３２において水銀が十分に除去され、脱水濾液３３中の水銀含有量が極めて低いか、あるいは、水銀が含まれない場合には、水銀除去手段による処理を省略してもよい。
【００６１】
また、排水処理装置４４での水銀除去処理とハロゲンイオン除去処理の順番は特に限定されない。すなわち、水銀除去処理の後にハロゲンイオン除去処理を行ってもよく、ハロゲンイオン除去処理の後に水銀除去処理を行ってもよい。
【００６２】
以上のように、実施例５の排ガス処理システム１０Ｆでは、脱硫装置１５から排出される脱硫排水３０から、まず、粗大物である石膏３１を分離した後、水銀、ホウ素、セレン、ハロゲンイオン等の微細な物質を除去処理し、その処理排水４５を噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥する構成としている。上記のように構成したことで、実施例２と同様に、噴霧乾燥機３４で排水が蒸発するのに伴い発生する乾燥粒子の量を低減させることができるのに加えて、排ガス１８中への水銀濃度の増加を抑制することができる。
【実施例６】
【００６３】
次に、実施例６に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７は、実施例６に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｇでは、図７に示すように、排ガス１８の分岐をエアヒータ１３の排ガスラインＬ3から行っており、噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥に寄与した排ガスを再び同じ箇所の排ガスラインＬ3に戻している。
これにより、実施例１のようなバイパスラインを設けることが不要となる。
【００６４】
図８−１〜図８−３は、実施例６に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
図８−１に示す排ガス処理システム１０Ｈ−１では、実施例３のように噴霧乾燥機３４の後流側に小型の第２の集塵機を設け、第１の集塵機１４の前流側に戻す以外に、後流側のガスラインＬ4側とへ合流するように、ガス戻しラインＬ12を設置することもできる。これにより第１の集塵機１４の負荷を軽減することができる。
【００６５】
また、図８−２に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｈ−２では、噴霧乾燥機３４の前流側に小型の第２の集塵機３５を設け、固形物を予め除去するようにしている。
【００６６】
また、図８−３に示すように、本実施例に係る他の排ガス処理システム１０Ｈ−３では、噴霧乾燥機３４の前流側と後流側とに小型の第２の集塵機３５Ａ、３５Ｂを設け、固形物を予め除去するようにしている。この場合には、第１の集塵機１４の後流側に戻すことができるので、第１の集塵機１４の負荷が軽減され、好ましい。
【実施例７】
【００６７】
次に、実施例７に係る排ガス処理システムについて説明する。なお、上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図９は、実施例７に係る排ガス処理システムの概略構成図である。本実施例に係る排ガス処理システム１０Ｉでは、図９に示すように、排ガス１８の分岐を集塵機後流側の排ガスラインＬ4から行っており、噴霧乾燥機３４で噴霧乾燥に寄与した排ガスを第１の集塵機１４の前流側の排ガスラインＬ3に戻している。
これにより、実施例１のようなバイパスラインを設けることが不要となる。
【００６８】
図１０は、実施例７に係る他の排ガス処理システムの概略構成図である。
図１０に示す排ガス処理システム１０Ｊでは、噴霧乾燥機３４の後流側に小型の第２の集塵機３５を設けることで、噴霧乾燥に寄与した排ガスを除塵して、第１の集塵機１４の後流側の排ガスラインＬ4に戻すようにしている。
【００６９】
なお、排ガス１８の導入は、排ガスラインと排ガス導入ラインＬ11との圧力損失の相違により、排ガス１８を噴霧乾燥機３４内へ導入するようにしたり、必要に応じて誘引ポンプを用いて排ガスを導入したりしている。
【符号の説明】
【００７０】
１０Ａ〜１０Ｊ 排ガス処理システム
１１ ボイラ
１２ 脱硝装置
１３ エアヒータ
１４ 第１の集塵機
１５ 脱硫装置
１６ 集塵灰
１８ 排ガス
２０ 石灰スラリー
２１ 石灰スラリー供給装置
２２ 塔底部
２３ ノズル
２４ 塔頂部
２６ 浄化ガス
２７ 煙突
３０ 脱硫排水
３２ 脱水機
３３ 脱水濾液
３４ 噴霧乾燥機
３５、３５Ａ、３５Ｂ 第２の集塵機
４４ 排水処理装置
４５ 処理排水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させるボイラと、
前記ボイラからの排ガスの熱を回収するエアヒータと、
熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する第１の集塵機と、
除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去する脱水機と、
前記脱水機からの脱水濾液を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機と、
前記噴霧乾燥機に排ガスの一部を導入する排ガス導入ラインとを具備することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記脱水機からの脱水濾液中の浮遊物質を除去する固液分離装置を有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記脱水機からの脱水濾液を集塵灰に供給する脱水分岐ラインを有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記噴霧乾燥機が固気分離型噴霧乾燥手段であることを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記脱水機からの脱水濾液の有害物質を除去する排水処理装置を有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガス導入ラインに設けた噴霧乾燥機の前流側又は後流側のいずれか一方又は両方に第２の集塵機を有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項８】
請求項６において、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１０】
請求項６において、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１２】
請求項６において、
前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスを第１の集塵機と脱硫装置に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１３】
燃料を燃焼させるボイラからの排ガスの熱をエアヒータにより回収した後、
脱硫装置において、熱回収後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する排ガス処理方法において、
前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去した脱水濾液を、排ガスの一部により噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記脱水濾液中の浮遊物質を除去した分離液を噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、
前記噴霧乾燥した排ガスから固形物を除去することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１】
燃料を燃焼させるボイラと、
前記ボイラからの排ガスの熱を回収するエアヒータと、
熱回収後の排ガス中の煤塵を除去する第１の集塵機と、
除塵後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去する脱水機と、
前記脱水機からの脱水濾液を噴霧する噴霧手段を備えた噴霧乾燥機と、
前記噴霧乾燥機に排ガスの一部を導入する排ガス導入ラインとを具備することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記脱水機からの脱水濾液中の浮遊物質を除去する固液分離装置を有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記脱水機からの脱水濾液を集塵灰に供給する脱水分岐ラインを有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記噴霧乾燥機が固気分離型噴霧乾燥手段であることを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記脱水機からの脱水濾液の有害物質を除去する排水処理装置を有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガス導入ラインに設けた噴霧乾燥機の前流側又は後流側のいずれか一方又は両方に第２の集塵機を有することを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項８】
請求項６において、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータの前流側であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１０】
請求項６において、
前記排ガスを分岐する位置がエアヒータと第１の集塵機との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスをエアヒータと第１の集塵機との間又は第１の集塵機の後流側に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１２】
請求項６において、
前記排ガスを分岐する位置が第１の集塵機と脱硫装置との間であり、噴霧乾燥機からの排ガスを第１の集塵機と脱硫装置に戻すことを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項１３】
燃料を燃焼させるボイラからの排ガスの熱をエアヒータにより回収した後、
脱硫装置において、熱回収後の排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収液で除去する排ガス処理方法において、
前記脱硫装置から排出される脱硫排水から石膏を除去した脱水濾液を、排ガスの一部により噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記脱水濾液中の浮遊物質を除去した分離液を噴霧乾燥することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、
前記噴霧乾燥した排ガスから固形物を除去することを特徴とする排ガス処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９６６３８（Ｐ２０１２−１９６６３８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３３６３（Ｐ２０１１−６３３６３）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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