説明

排ガス処理システム及び脱離ガス洗浄処理設備

【課題】脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することができる排ガス供給システムを提供することを目的とする。
【解決手段】脱離塔5から排出された脱離ガスの洗浄排水Waからアンモニアを回収可能となるように、中和タンク45では洗浄排水Waをアルカリ側にpH調整し、さらに、NH放散塔47,48ではpH調整後の洗浄排水Waが気液接触層55を透過する際に、脱却空気Airに接触し、洗浄排水Wa中のアンモニアは脱却空気Airに取り込まれて除去される。また、NH放散塔47,48で回収されたアンモニアは、アンモニア返送ライン23によって吸着反応塔3へ戻される。従って、NH放散塔47,48で回収されたアンモニアを吸着反応塔3での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着反応塔3に供給することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスの脱硫及び脱窒処理を行う排ガス処理システム及び脱離ガス洗浄処理設備に関する。
【背景技術】
【0002】
硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスの脱硫脱窒処理を行う排ガス処理システムが知られている(特許文献1参照)。この種の排ガス処理システムは、アンモニアを混入した排ガスを活性炭などの炭素質吸着剤(「炭素質触媒」ともいう)に接触させて脱硫脱窒処理を行う吸着部と、排ガス処理に供した炭素質吸着剤を加熱することで再生処理する再生部とを備えている。吸着部では、特に二酸化硫黄が炭素質吸着剤の細孔内で化学反応することで硫酸(HSO)として吸着される。また窒素酸化物(NO)は、アンモニア(NH)の供給により窒素(N)に分解される。一方で、再生部は、炭素質吸着剤の加熱再生によって生じる二酸化硫黄(SO)含有の排ガスを排出する。この排ガスは水洗器に送られ、洗浄処理される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平6−262038号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のシステムでは、吸着部において硫酸が生成されると共に、窒素酸化物が分解されて窒素が生成される。ここで、窒素酸化物の分解に用いられるアンモニアは、硫酸に対して優先的に反応し、通常は酸性硫安(NHHSO)として炭素質吸着剤の細孔内に捕捉される。従って、脱硝反応の高効率のためには過剰量のアンモニアが必要となり、過剰量の供給に耐えうる量のアンモニアを常備する必要があり、処理の効率化を図ることが難しかった。
【0005】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することができる排ガス供給システム及び脱離ガス洗浄処理設備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】
【0006】
本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、排ガスに炭素質吸着剤を接触させて排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を吸着部から再生部に移送し、再生処理後の炭素質吸着剤を再生部から吸着部に移送して炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた排ガス処理システムにおいて、再生部から排出された脱離ガスの洗浄排水をアルカリ側に調整するpH調整部と、pH調整部から排出されたアンモニア含有の洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数のアンモニア回収部とpH調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする。
【0007】
本発明では、再生部から排出された脱離ガスの洗浄排水からアンモニアを分離回収可能となるように、pH調整部では洗浄排水をアルカリ側にpH調整し、さらに、アンモニア回収部ではpH調整後の洗浄排水が気液接触部を透過する際に、アンモニア回収用ガスに接触し、洗浄排水中のアンモニアはアンモニア回収用ガスに取り込まれて除去される。一方で、アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスは、アンモニア返送部によって吸着部へ戻される。従って、アンモニア回収部で回収されたアンモニアを吸着部での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することが可能になる。さらに、脱離ガスの洗浄排水は、アンモニアを除去した後に排水処理工程などの後工程に送られるので、後工程での排水処理負担を軽減できる。さらに、アンモニア含有の洗浄排水中に、カルシウム(Ca)とフッ素(F)とが混入している場合には、固形物であるフッ化カルシウム(CaF)が生成されて気液接触部の目詰まりを生じさせる。しかしながら、上記構成では、アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数のアンモニア回収部とpH調整部とを連絡する経路は切り替え可能であるために、一のアンモニア回収部が目詰まりによって処理能力が低下した場合には、他のアンモニア回収部へ連絡する経路に切り替えることで、安定した処理を継続して行うことが可能になる。
【0008】
さらに、アンモニア回収部に供給されるアンモニア回収用ガスの供給圧とアンモニア回収部から排出されるアンモニア含有ガスの排出圧との圧力差に基づいて、複数のアンモニア回収部とpH調整部とを連絡する経路の切り替えを行う制御手段を更に備えると好適である。アンモニア回収用ガスの供給圧とアンモニア含有ガスの排出圧との圧力差に基づいて、経路の切り替えの自動化が可能になり、効率化に有効である。
【0009】
さらに、制御手段は、圧力差が閾値を超えた場合に、一のアンモニア回収部とpH調整部とを連絡する経路を他のアンモニア回収部とpH調整部とを連絡する経路に切り替えると好適である。アンモニア回収部での気液接触部の目詰まりを圧力差という指標に基づいて、定量的な評価が可能になり、目詰まりが発生した場合に精度良く経路を切り替えることが可能になる。
【0010】
また、本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、排ガスに炭素質吸着剤を接触させて排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、排ガス処理後の炭素質吸着剤を吸着部から再生部に移送し、再生処理後の前記炭素質吸着剤を再生部から吸着部に移送して炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた乾式排ガス処理設備の再生部から排出された脱離ガスの洗浄処理設備において、脱離ガスを水洗する洗浄部と、洗浄部から排出された洗浄排水をアルカリ側に調整するpH調整部と、pH調整部から排出されたアンモニア含有の洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数のアンモニア回収部とpH調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする。本発明によれば、アンモニア回収部で回収されたアンモニアを吸着部での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することが可能になる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着部に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る排ガス処理システムの概略を示す説明図である。
【図2】脱離ガス洗浄処理設備の概略を示す説明図である。
【図3】NH放散塔を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る排ガス処理システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
(排ガス処理システムの全体構成)
【0014】
図1に示されるように、排ガス処理システム1は、活性炭粒子(炭素質吸着剤)ACを用いる乾式脱硫脱硝設備(乾式排ガス処理設備)2と脱離ガス洗浄処理設備17とを備えている。
【0015】
乾式脱硫脱硝設備2は、活性炭粒子(炭素質吸着剤)ACによって排ガスに対して脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着反応塔(吸着部)3と、排ガス処理後の活性炭粒子ACを再生処理する脱離塔(再生部)5と、吸着反応塔3と脱離塔5との間で活性炭粒子ACを循環する循環ライン(循環部)7と、を備えている。なお、本実施形態に係る処理対象排ガスは、石炭の焼結機、またはフッ素(F)及びカルシウム(Ca)が大量に含まれる鉱物の焼結機から排出される排ガスである。
【0016】
吸着反応塔3の上部には活性炭供給部3aが設けられており、吸着反応塔3まで移送された活性炭粒子ACは、活性炭供給部3aによって吸着反応塔3内に定量供給され、自然流下(落下)して吸着反応塔3の底部に堆積する。吸着反応塔3の下部には、堆積する活性炭粒子ACを定量排出する活性炭排出部3bが設けられている。
【0017】
吸着反応塔3の下部には、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスを受入れる受入口3cが設けられており、受入口3cには、排ガス導入管9を介して排ガス導入ブロア11が接続されている。排ガス導入ブロア11では、水分を含む排ガスを、排ガス導入管9及び受入口3cを介して吸着反応塔3へ送り込む。排ガス導入管9には、アンモニア導入管13を介してアンモニア供給装置15が接続されている。アンモニア供給装置15は、アンモニア貯留タンク(図示省略)、アンモニアを気化させる加熱部(図示省略)及び気化したアンモニアを空気で希釈させながら排ガス導入管9に送り込む供給部(図示省略)を備えている。排ガス導入管9を通過する排ガスは、アンモニア供給装置15からのアンモニアが混入された状態で受入口3cに到達する。
【0018】
吸着反応塔3の上部には、クリーンガスの排出口3dが設けられている。受入口3cを通って吸着反応塔3内に供給された排ガスは、上昇する過程で降下する活性炭粒子ACに向流接触し、排ガス中の二酸化硫黄(SO)、塩酸(HCl)及びフッ化水素(HF)などの酸性ガスやダイオキシン類は活性炭粒子ACによって吸着除去される。活性炭粒子ACによって所定の成分を除去されたクリーンガスは、排出口3dを抜けて通風管17を通り、煙突19から排出される。
【0019】
活性炭粒子ACは、排ガスに向流接触して排ガス中の所定の成分を吸着除去する。例えば、二酸化硫黄は、活性炭粒子ACの細孔内で化学反応され、硫酸(HSO)として吸着される。以下、二酸化硫黄(SO)の吸着反応に関する反応式を示す。
【0020】
SO+1/2O+HO→HSO(注)
NH+HSO→NHHSO(注)
あるいは、
NH+NHHSO→(NHSO(注)
補足として、排ガス中には、微量のSOも含まれているが、これは、活性炭粒子ACの細孔内でHOと直接反応し、HSOとして捕捉される。
なお、上記反応式の(注)は、活性炭粒子ACの細孔内に吸着された状態を示す。
【0021】
また、排ガス中のダストは、吸着反応塔3内に形成される活性炭充填層でろ過集塵され、活性炭粒子AC間に捕集される。なお、塩酸(HCl)、フッ化水素(HF)及びダイオキシン類等は、二酸化硫黄(SO)のような活性炭粒子ACの細孔内での化学反応(一般的には「化学吸着」と称する)は起こらず、物理的に吸着された状態で活性炭粒子ACの細孔内に捕捉されている。
【0022】
排ガス中の窒素酸化物(NO)は、アンモニア(NH)の供給によって窒素(N)に分解される。窒素酸化物(NOx)の分解反応に関する反応式を以下に示す。
【0023】
NO+NH+1/2O→N+3/2H
補足として、通常の排ガス(燃焼排ガス)中のNOxはNOであるので、分解式は上式で表すことができる。
【0024】
なお、排ガスと一緒に吸着反応塔3内に供給されるアンモニアは、活性炭粒子ACの細孔内に生成される硫酸に対して優先的に反応し、通常は、酸性硫安(NHHSO)として活性炭粒子ACの細孔内に捕捉される。従って、脱硝反応の高効率のためには過剰量のアンモニアが必要である。なお、過剰量のアンモニアとは、単純に排ガス中の窒素酸化物を窒素に分解するのに必要な量以上の量のアンモニアを意味する。
【0025】
吸着反応塔3内で不活性化された活性炭粒子AC、すなわち排ガス処理における脱硫処理後の活性炭粒子ACは、活性炭排出部3bから排出され、循環ライン7を介して脱離塔5に導入される。脱離塔5の上部には、不活性化された活性炭粒子ACを受け入れる再生前供給部5aが設けられており、脱離塔5の下部には、活性化(再生)された活性炭粒子ACを排出する再生後排出部5bが設けられている。
【0026】
脱離塔5には、流下する活性炭粒子ACを加熱処理するための加熱器(加熱手段)が設けられている。加熱器には、高温ガスの入口5cと、活性炭粒子ACとの間で熱交換された後のガスを排出する出口5dとが設けられている。加熱器の入口5cには、熱風炉5eで昇温された高温ガスが通過する高温ガス導入管5fが接続されている。加熱器の出口5dには、ブロア5gによって熱交換後のガスを熱風炉5eに戻すガス返送管5hが接続されている。なお、熱風炉5eには、燃料供給部5jが接続されている。
【0027】
脱離塔5に供給された活性炭粒子ACは、400℃以上に加熱され、この加熱によって活性炭粒子ACに吸着されていた成分は活性炭粒子ACから脱離される。活性炭粒子ACから脱離された各成分は、キャリアガスと一緒になって脱離ガス洗浄処理設備17に送られる。以下、活性炭粒子ACから脱離された成分を含むガスを「脱離ガス」と称する。脱離ガス中には、硫安が分解した二酸化硫黄(SO)及びアンモニア(NH)と、活性炭粒子ACに吸着されていた塩酸(HCl)、フッ化水素(HF)及び捕集ダストの一部と、離脱した各成分を脱離塔5外へ運ぶためのキャリアガスが存在する。なお、キャリアガスは、不活性ガスであり、通常は窒素(N)ガスが用いられる。ここで、離脱反応例を以下に示す。
【0028】
(NHSO(注)→NHHSO(注)+NH
NHHSO(注)→SO+2HO+1/3N+1/3NH
HCl(注)→HCl
HF(注)→HF
なお、上記反応式の(注)は、活性炭粒子ACの細孔内に吸着された状態を示す。
【0029】
脱離塔5の底部に設けられた再生後排出部5bは、ふるい分機19に接続されている。再生処理後の活性炭粒子ACは、再生後排出部5bによって定量ずつがふるい分機19に供給され、粒径の細かな活性炭粉末は、ダスト排出部21に送られて排出処理される。一方で、ふるい分機19で選別された比較的粒径の大きな活性炭粒子ACは、循環ライン7を介して吸着反応塔3に戻される。
【0030】
循環ライン7は、例えば、活性炭粒子ACを移送可能なコンベヤからなり、所定の経路に沿って敷設されている。循環ライン7は、吸着反応塔3から排出された活性炭粒子AC、すなわち吸着反応塔3内での排ガス処理後の活性炭粒子ACを脱離塔5まで移送する第1循環ライン7aと、脱離塔5から排出された活性炭粒子AC、すなわち再生処理後の活性炭粒子ACを吸着反応塔3まで移送する第2循環ライン7bと、を備えている。
【0031】
脱離塔5は、脱離ガス移送管16を介して脱離ガス洗浄処理設備17に接続されている。脱離塔5から排出される脱離ガス中のSO濃度は、通常、10%〜20%(dry)に調整されており、高濃度の二酸化硫黄を含有する脱離ガスは、脱離ガス移送管16を通って脱離ガス洗浄処理設備17に供給される。脱離ガス洗浄処理設備17では、脱離ガスからアンモニア含有ガスを回収し、回収したアンモニアを、アンモニア返送ライン23を介して吸着反応塔3へ戻す。アンモニア返送ライン23は、アンモニア含有ガスが通過する管路からなり、アンモニア供給装置15の供給部(図示省略)に接続されている。脱離ガス洗浄処理設備17で回収されたアンモニア含有ガスは、アンモニア返送ライン23を通って補充的にアンモニア供給装置15に供給される。
【0032】
また、脱離ガス洗浄処理設備17は、排水移送管25を介して排水処理設備27に接続されており、脱離ガス洗浄処理設備17でアンモニア除去後の洗浄排水Waは、排水処理設備27に送液されて所定の処理が行われる。また、脱離ガス洗浄処理設備17は、SOガス移送管29を介して副正品回収設備31に接続されており、脱離ガス洗浄処理設備17から排出される二酸化硫黄(SO)は、副正品回収設備31において硫酸あるいは石膏などの副正品として回収され、処理後のオフガスは、後処理工程に送られる。
(脱離ガス洗浄処理設備)
【0033】
次に、図2及び図3を参照して脱離ガス洗浄処理設備17を説明する。脱離ガス洗浄処理設備17は、脱離塔5から供給された脱離ガスを水洗する水洗装置(洗浄部)33を備えている。水洗装置33は、高温の脱離ガスを減温処理するクエンチ塔35と、クエンチ塔35で減温された脱離ガスを二段階に分けて水洗するNo.1洗浄塔37及びNo.2洗浄塔39と、ダストとミストとを除去する電気集塵装置(以下、「ミストEP」という)41とを備えている。
【0034】
クエンチ塔35では、400℃程度の高温の脱離ガスを100℃程度まで減温処理する。No.1洗浄塔37では洗浄水を循環させながら脱離ガスを洗浄し、脱離ガス中のアンモニアを洗浄水によって除去する。アンモニアを捕捉した洗浄排水Waは、後工程のSO脱却塔43に供給される。No.2洗浄塔39はNo.1洗浄塔37に直列に接続されており、No.1洗浄塔37と同様に脱離ガス中のアンモニアを洗浄水によって除去する。No.2洗浄塔39には補給水が供給され、アンモニアを捕捉した洗浄排水Waは、No.1洗浄塔37に戻される。ミストEP41には、洗浄水が供給されると共に、ファンによる空気の供給が行われる。ミストEP41では、水洗では取りきれなかったダストとミストとが捕捉され、ミストEP41よって不純物が除去された後の高濃度の二酸化硫黄は副正品回収設備31に供給され、ミストEP41で捕捉された水分はNo.2洗浄塔39に戻される。
【0035】
また、脱離ガス洗浄処理設備17は、No.1洗浄塔37から排出されたアンモニア含有の洗浄排水Waから二酸化硫黄(SO)を分離除去するSO脱却塔43と、SO脱却塔43から排出された洗浄排水Waをアルカリ側にpH調整する中和タンク(pH調整部)45と、中和タンク45から排出された洗浄排水Waからアンモニアを分離する複数のNH放散塔(アンモニア回収部)47,48と、中和タンク45から複数のNH放散塔(以下、「放散塔」という)47,48への経路50A,50Bの切り替えを行う中央処理装置49と、を備えている。
【0036】
SO脱却塔43は、洗浄排水Wa中に残留する二酸化硫黄を洗浄排水Wa中から分離除去するために設けられている。SO脱却塔43では、空気供給ファン51によってSO脱却塔43に供給される脱却空気によって、残留する二酸化硫黄が洗浄排水Wa中から分離除去され、洗浄排水Waから分離された後の二酸化硫黄は、No.1洗浄塔37とNo.2洗浄塔39とを接続する脱離ガスの移送管路37aに戻される。
【0037】
中和タンク45では、苛性ソーダなどを利用してSO脱却塔43から排出された洗浄排水WaのpH調整が行われる。SO脱却塔43から中和タンク45に送液された洗浄排水Waは、中和タンク45内でpH10以上に調整される。洗浄排水WaのpHを10以上に調整することで、アンモニアを排水から分離除去することが可能になる。中和タンク45内でpH調整された後の洗浄排水Waは放散塔47,48のいずれか一に供給される。
【0038】
放散塔47,48は同様の構造であるため、放散塔47を代表して説明する。図3に示されるように、放散塔47は、塔本体53と、塔本体53内に多数の不規則充填材を充填することで形成された気液接触層(気液接触部)55と、気液接触層55を下から支えるメッシュ状のベース板57とを備えている。塔本体53内には、気液接触層55の上方及び下方に空洞領域S1,S2が形成されている。なお、本実施形態では、気液接触部として多数の不規則充填材が充填された気液接触層55を例示するが、気液接触部は、同一形状の多数の充填材を充填することで形成された気液接触層であってもよいし、また、多数のメッシュ板の積層によって形成された気液接触層であってもよい。
【0039】
塔本体53内の上方の空洞領域S1には、中和タンク45からポンプ59によって圧送された洗浄排水Waを気液接触層55に向けて噴霧する散水管61が設けられ、さらにアンモニア含有ガスを排出するためのアンモニア排出管63が設けられている。一方で、塔本体53内の下方の空洞領域S2には、脱却空気Airを噴射する吹き出し管65が設けられており、さらに、気液接触層55を透過した洗浄排水Waを排出するための排水管67が設けられている。
【0040】
pH調整後の洗浄排水Waは、散水管61によって気液接触層55の上方から噴霧され、気液接触層55を流下する際に上昇する脱却空気Airと向流接触する。洗浄排水Waに接触した脱却空気Airはアンモニアを取り込みながら上昇し、アンモニア含有ガスGaとなって上方のアンモニア排出管63から排出される。脱却空気Airによってアンモニアを除去された洗浄排水Waは、塔本体53内の下方から排水管67を通って排出される。
【0041】
図2に示されるように、脱離ガス洗浄処理設備17は、並列に接続された複数の放散塔47,48を備えている。すなわち、脱離ガス洗浄処理設備17は、中和タンク45から放散塔47,48それぞれに連絡された管路50a,50cを備えており、各管路50a,50cには、それぞれ開閉弁50b,50dが設けられている。中和タンク45と放散塔47,48とを接続する管路50a,50c及び開閉弁50b,50dによって洗浄排水Waの経路50A,50Bは構成され、開閉弁50b,50dの開閉状態を調節することによって中和タンク45に連通する放散塔47,48の経路50A,50Bを切り替えることができる。なお、本実施形態では、二台の放散塔47,48を設けた態様を例示するが、放散塔の数は三台以上であってもよい。
【0042】
複数の放散塔47,48それぞれには、空気供給ファン51の駆動によって脱却空気Airが供給される。空気供給ファン51の送風側の管路は二方向に分岐しており、一方側はSO脱却塔43に接続された第1ガス管路51aを形成し、他方側は放散塔に連絡する第2ガス管路51bを形成する。第2ガス管路51bは、下流側で複数に分岐され、分岐した管路それぞれが各放散塔47,48の吹き出し管65に接続され、分岐した各管路には、開閉弁51c,51dが設けられている。第2ガス管路51bには、脱却空気Airの供給圧を測定するための上流側圧力センサ69が設けられている。
【0043】
複数の放散塔47,48それぞれに設けられた複数のアンモニア排出管63は集合して合流管71を形成する。合流管71は、アンモニア含有ガスGaを吸着反応塔3に戻すためのアンモニア返送ライン23に接続されている。アンモニア返送ライン23は、アンモニア含有ガスGaが通過する管路によって形成されている。合流管71には、アンモニア含有ガスGaの排出圧を測定するための下流側圧力センサ73が設けられている。
【0044】
中央処理装置49は、物理構成としてはCPU、RAM、ROMなどを実装した制御基板、入力装置及び出力装置などを備えており、機能的構成としては制御部、演算部、記憶部、入出力部及び通信部などを備えている。中央処理装置49は、上流側圧力センサ69及び下流側圧力センサ73からのデータを受信可能に接続されており、さらに、各開閉弁50b,50d,51c,51dを開閉制御するための制御信号を送受信可能に接続されている。
【0045】
中央処理装置49は、上流側圧力センサ69及び下流側圧力センサ73で測定された圧力データを監視しており、各測定データに基づいて脱却空気Airの供給圧とアンモニア含有ガスGaの排出圧との間での圧力差を演算にて求めている。そして、中央処理装置49は、求めた圧力差が所定の閾値を超えると開閉弁50b,50d,51c,51dに制御信号を送ることで経路50A,50Bの切り替えを行う。例えば、経路50Aから経路50Bに切り替える際には、開閉弁50dを開き、開閉弁50bを閉じる。さらに、経路50A,50Bの切り替えに連動して開閉弁51dを開き、開閉弁51cを閉じて脱却空気Airの経路も切り替える。
【0046】
次に、中和タンク45と放散塔47,48とを連絡する経路50A,50Bの切り替えを行うことの利点について説明する。SO脱却塔43から排出された排水中のアンモニアを気液接触によって回収するためには、中和タンク45を経由してpHを10以上に調整する必要がある。ここで、本実施形態に係る処理対象排ガス中には、フッ素(F)及びカルシウム(Ca)が大量に含まれているため、脱離ガス中にもフッ素及びカルシウムの混入は避けられない。この場合、以下の反応式により、フッ化カルシウム(CaF)が形成される。
【0047】
Ca(OH)+2HF→CaF+2H
【0048】
フッ化カルシウムは、酸性側では溶解、イオン化しているので問題を生じさせないが、アルカリ側になると、固形物として析出される。本実施形態に係る脱離ガス洗浄処理設備17では、中和タンク45においてpHを10以上に調整されるので、固形物としてフッ化カルシウムが析出されてしまう。中和タンク45でpH調整された後の排水は気液接触層55に噴霧されるが、フッ化カルシウムは粘着性が高いため、フッ化カルシウムが析出されると、洗浄排水Waが気液接触層55を透過する際にフッ化カルシウムが充填材に付着して目詰まりを引き起こしてしまう。その結果、例えば、一台の放散塔47のみからなる場合には、気液接触層55に目詰まりが発生すると充填材の洗浄や取り替えといった復旧作業が必要になり、長期間の運転停止を余儀なくされる。
【0049】
しかしながら、本実施形態に係る脱離ガス洗浄処理設備17は、並列に接続された複数の放散塔47,48を備えており、放散塔47,48の目詰まりの状態に応じて中和タンク45に連通する放散塔47,48の経路50A,50Bを切り替えることができる。従って、運転中の一の放散塔47が目詰まりによって処理能力が低下した場合には、他の放散塔48へ連絡する経路に切り替えることで、安定した処理を継続して行うことが可能になる。
【0050】
以上説明した排ガス処理システム1及び脱離ガス洗浄処理設備17によれば、脱離ガスの洗浄排水Waからアンモニアを分離回収可能となるように、中和タンク45では洗浄排水Waをアルカリ側にpH調整する。さらに、放散塔47,48ではpH調整後の洗浄排水Waが気液接触層55を透過する際に、脱却空気Airに向流接触し、洗浄排水Wa中のアンモニアは脱却空気Airに取り込まれて除去される。一方で、放散塔47,48で回収されたアンモニア含有ガスGaは、アンモニア返送ライン23によって吸着反応塔3へ戻される。従って、放散塔47,48で回収されたアンモニアを吸着反応塔3での脱硝反応に要するアンモニアとして利用することができ、脱硝反応の高効率化に要する量のアンモニアを効率的に吸着反応塔3に供給することが可能になる。
【0051】
さらに、脱離ガスの洗浄排水Waは、アンモニアを除去した後に排水処理設備27に送られるので、排水処理設備27での排水処理負担を軽減でき、排水処理設備27の小型化に有効である。
【0052】
さらに、アンモニア含有の洗浄排水Wa中に、カルシウム(Ca)とフッ素(F)が混入している場合には、固形物であるフッ化カルシウム(CaF)が生成されて気液接触層55の目詰まりを生じさせ、圧損が大きくなって運転に支障をきたす虞がある。しかしながら、上記構成では、放散塔47,48は複数設けられると共に、複数の放散塔47,48と中和タンク45とを連絡する経路50A,50Bは切り替え可能であるために、一の放散塔47が目詰まりによって処理能力が低下した場合には、他の放散塔48へ連絡する経路50Bに切り替えることで、安定した処理を継続して行うことが可能になる。
【0053】
また、本実施形態に係る排ガス処理システム1は、放散塔47,48に供給される脱却空気Airの供給圧と放散塔から排出されるアンモニア含有ガスGaの排出圧との圧力差に基づいて、複数の放散塔47,48と中和タンク45とを連絡する経路50A,50Bの切り替えを行う中央処理装置49(制御手段)を備えている。従って、脱却空気Airの供給圧とアンモニア含有ガスGaの排出圧との圧力差に基づいて、経路50A,50Bの切り替えの自動化が可能になり、効率化に有効である。
【0054】
また、中央処理装置49は、脱却空気Airの供給圧とアンモニア含有ガスGaの排出圧との圧力差が予め規定された所定の閾値を超えた場合に、例えば、一の放散塔47と中和タンク45とを連絡する経路50Aを他の放散塔48と中和タンク45とを連絡する経路50Bに切り替える。従って、放散塔47,48での気液接触層55の目詰まりを圧力差という指標に基づいて、定量的な評価が可能になり、目詰まりが発生した場合に精度良く経路50A,50Bを切り替えることが可能になる。
【0055】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、pH調整部(中和タンク)とアンモニア回収部(放散塔)とを連絡する経路の切り替えを制御手段(中央処理装置)によって自動的に行っていた。しかしながら、例えば、所定の時間間隔で、作業員が開閉弁などの切り替えを行って経路の切り替えを人為的に行えるものであってもよい。また、炭素質吸着剤は、活性コークスなどであってもよい。
【符号の説明】
【0056】
1…排ガス処理システム、2…乾式脱硫脱硝設備(乾式排ガス処理設備)、3…吸着反応塔(吸着部)、5…脱離塔(再生部)、7…循環ライン(循環部)、23…アンモニア返送部(アンモニア返送ライン)、17…脱離ガス洗浄処理設備(洗浄処理設備)、33…水洗装置(洗浄部)、45…中和タンク(pH調整部)、47,48…NH放散塔(アンモニア回収部)、49…中央処理装置(制御手段)、50A,50B…経路、55…気液接触層(気液接触部)、AC…活性炭(炭素質吸着剤)、Air…脱却空気(アンモニア回収用ガス)、Wa…洗浄排水。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、前記排ガスに炭素質吸着剤を接触させて前記排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を前記吸着部から前記再生部に移送し、再生処理後の前記炭素質吸着剤を前記再生部から前記吸着部に移送して前記炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた排ガス処理システムにおいて、
前記再生部から排出された脱離ガスの洗浄排水をアルカリ側に調整するpH調整部と、
前記pH調整部から排出されたアンモニア含有の前記洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて前記洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、
前記アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを前記吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、
前記アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数の前記アンモニア回収部と前記pH調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする排ガス処理システム。
【請求項2】
前記アンモニア回収部に供給される前記アンモニア回収用ガスの供給圧と前記アンモニア回収部から排出される前記アンモニア含有ガスの排出圧との圧力差に基づいて、複数の前記アンモニア回収部と前記pH調整部とを連絡する経路の切り替えを行う制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の排ガス処理システム。
【請求項3】
前記制御手段は、前記圧力差が閾値を超えた場合に、一の前記アンモニア回収部と前記pH調整部とを連絡する経路を他の前記アンモニア回収部と前記pH調整部とを連絡する経路に切り替えることを特徴とする請求項1または2記載の排ガス処理システム。
【請求項4】
硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスとアンモニアとを受け入れ、前記排ガスに炭素質吸着剤を接触させて前記排ガスの脱硫及び脱硝を含む排ガス処理を行う吸着部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を加熱して再生処理を行う再生部と、前記排ガス処理後の前記炭素質吸着剤を前記吸着部から前記再生部に移送し、再生処理後の前記炭素質吸着剤を前記再生部から前記吸着部に移送して前記炭素質吸着剤を循環させる循環部とを備えた乾式排ガス処理設備の前記再生部から排出された脱離ガスの洗浄処理設備において、
前記脱離ガスを水洗する洗浄部と、
前記洗浄部から排出された洗浄排水をアルカリ側に調整するpH調整部と、
前記pH調整部から排出されたアンモニア含有の前記洗浄排水とアンモニア回収用ガスとを気液接触部に透過させて前記洗浄排水中のアンモニアを分離回収するアンモニア回収部と、
前記アンモニア回収部で回収されたアンモニア含有ガスを前記吸着部へ戻すアンモニア返送部と、を備え、
前記アンモニア回収部は複数設けられると共に、複数の前記アンモニア回収部と前記pH調整部とを連絡する経路は切り替え可能であることを特徴とする脱離ガス洗浄処理設備。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−36736(P2011−36736A)
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−183583(P2009−183583)
【出願日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【出願人】(000002107)住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Fターム(参考)】