酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置と方法及びそのための湿式排煙脱硫方法と装置
【課題】酸素燃焼システムの酸素製造装置から排気される窒素を排ガスのＳＯ2の除去性能を高めるために積極的に利用する酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置又は方法及びそのための湿式排煙脱硫方法又は装置を提供することである。
【解決手段】酸素から分離された窒素を高酸素濃度ガスを燃焼用ガスとして用いる酸素燃焼式ボイラ１３から排出される燃焼排ガスを導入して、該燃焼排ガスを脱硫剤含有スラリと気液接触させる脱硫吸収部２６と、該脱硫吸収部２６の下部に設けられる排ガスと気液接触した脱硫吸収液を一旦貯留して酸化用空気を吹き込み脱硫吸収液中の亜硫酸塩を酸化する吸収液溜め部１１と、前記空気から分離された窒素を冷媒として利用する脱硫吸収液の冷却手段３１とを設けた湿式排煙脱硫装置３又は湿式脱硫方法と、該装置又は方法を用いる酸素燃焼式ボイラの排ガス処理をする装置又は方法である。
【解決手段】酸素から分離された窒素を高酸素濃度ガスを燃焼用ガスとして用いる酸素燃焼式ボイラ１３から排出される燃焼排ガスを導入して、該燃焼排ガスを脱硫剤含有スラリと気液接触させる脱硫吸収部２６と、該脱硫吸収部２６の下部に設けられる排ガスと気液接触した脱硫吸収液を一旦貯留して酸化用空気を吹き込み脱硫吸収液中の亜硫酸塩を酸化する吸収液溜め部１１と、前記空気から分離された窒素を冷媒として利用する脱硫吸収液の冷却手段３１とを設けた湿式排煙脱硫装置３又は湿式脱硫方法と、該装置又は方法を用いる酸素燃焼式ボイラの排ガス処理をする装置又は方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラで酸素燃焼を行ってボイラから排出した排ガス中のＣＯ2を回収する火力発電用ボイラプラント等において、燃焼排ガスに含まれるＳＯ2（硫黄酸化物）を除去する湿式排煙脱硫装置（以下、単に、脱硫装置ということもある）と該排煙脱硫装置を備えた酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラから排出された一部のガスを再循環し、そのガスに酸素（高濃度のＯ2を含むガス）を供給して石炭を燃焼させる火力発電用ボイラプラントの例を図６に示す。図６に示す火力発電用ボイラプラントは主に石炭２５を燃料とするボイラ１３、脱硝装置１４、熱交換器（以下、Ａ／Ｈと称すこともある）１５、集塵装置１６、脱硫装置３、ＣＯ2回収装置１７、酸素製造装置１９及び酸素供給ライン２０等から構成され、集塵装置１６から排出した排ガスは再循環ライン１８を経由してＡ／Ｈ１５で熱交換された後、ボイラ１３に循環供給される。また、ボイラ１３で石炭２５を酸素燃焼する際に利用する酸素は酸素製造装置１９で製造されて酸素供給ライン２０から再循環ライン１８を経由してボイラ１３に供給される。
【０００３】
脱硝装置１４ではボイラ１３から排出された排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）が分解される。脱硝装置１４から排出された排ガスの温度をＡ／Ｈ１５で２００〜１６０℃に調整し、集塵装置１６で煤塵を除去する。
除塵された排ガスの一部は脱硫装置入口排ガス１（図５参照）として脱硫装置３に導入され、ＳＯ2が除去された後にＣＯ2回収装置１７に送られ、ＣＯ2回収装置１７でＣＯ2が回収される。また、集塵装置１６で除塵されたガスの他部は脱硫装置３に供給しないで再循環ライン１８を通り、Ａ／Ｈ１５で再加熱された後、ボイラ１３に供給される構成となる。このとき、脱硫装置入口排ガス１の量は、空気燃焼時に比べて、酸素燃焼時には１／４になる。
【０００４】
酸素製造装置１９における酸素を製造する方法として深冷液化分離方式が用いられている。例えば、特開平１０−２６７５２７号公報に記載されているように、深冷液化分離方式により生成した酸素は石炭燃焼に使用され、酸素以外に排出される−５℃の窒素ガスは一部熱交換に使用されるものの、大気へ放出されている。
【０００５】
また、特開平８−１５５２６１号公報には燃焼排ガス中の硫黄酸化物を炭酸カルシウムを含む脱硫吸収液と脱硫塔内で気液接触させて排ガス浄化する際に、約９０℃の排ガスにより吸収液が約５０℃になり、脱硫塔内で吸収液が蒸発してしまうので、吸収液に水分を補給しなくて済むように、排ガスと接触した吸収液をＬＮＧと接触させて冷却するという方法が開示されている。
【０００６】
さらに、特開２００８−２１２８９１号公報には燃焼排ガスを水や空気と熱交換させて排ガス温度を８５〜１１０℃に冷却し、該８５〜１１０℃に冷却した排ガスを水、空気又は海水などで約４０〜７５℃に冷却した後に炭酸カルシウムを含む吸収液と脱硫塔内で気液接触させて脱硫を行い、前記排ガスを８５〜１１０℃に冷却する際に使用した加温された水や空気で前記脱硫処理後の排ガスを加温して白煙が生じせない排ガスとして大気中に放出するという発明が開示されている。
【０００７】
また、特開２００９−２７０７５３号公報には酸素燃焼ボイラシステムで使用する酸素として空気から分離した酸素を使用し、その際得られた窒素を主体とするガスが流れる窒素を排ガスの冷却に利用する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２６７５２７号公報
【特許文献２】特開平８−１５５２６１号公報
【特許文献３】特開２００８−２１２８９１号公報
【特許文献４】特開２００９−２７０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記図６に示す従来技術は、ボイラ排ガス中の水分濃度が空気燃焼時で８％であるのに対し、酸素燃焼時では３０％まで増加することから、脱硫装置３の出口の排ガス温度や脱硫吸収液の温度が５５℃から７０℃に高温化する点について配慮がされておらず、吸収液のＳＯ2除去性能が低下する問題があった。また、ボイラ１３での酸素燃焼時には排ガス中の水分濃度が高くなることから、空気燃焼時よりも水の露点が高くなり、飽和水分濃度の高いガスが脱硫装置出口のＣＯ2回収装置１７に供給される。ＣＯ2回収装置１７で凝縮させる水分量は水露点が高い方が多い。この水分中には、排ガス処理装置で処理することができなかったガス中の成分が溶解し、硫酸や硝酸など強酸となってＣＯ2回収装置１７の腐食の原因となる。
【００１０】
図６に示す酸素製造装置１９における酸素を製造する方法として特許文献１には深冷液化分離方式を用いているが、この深冷液化分離方式により生成した酸素以外の−５℃の窒素ガスを主成分とするガスの一部は熱交換に使用されるものの、大気へ放出され、−５℃の窒素ガスを主成分とするガスの有効利用がなされていない。
また、特許文献２記載の方法は、吸収液が約５０℃になり、約５０℃の排ガス処理後の吸収液の蒸発を防ぐために吸収液をＬＮＧと接触させて冷却して吸収液に補給水を加えなくて済むようにしているが、吸収液の冷却にＬＮＧを使用するため、コスト的に不利となる。
【００１１】
さらに、特許文献３記載の方法は、炭酸カルシウムを含む吸収液を水、空気又は海水と熱交換させた後に燃焼排ガスと接触させることで脱硫性能の向上を図ることが開示されているが、酸素燃焼によるボイラ排ガスの脱硫後の吸収液が高温化するという課題がない発明である。
また、特許文献４記載の方法は酸素燃焼ボイラシステムで使用する酸素分離後の窒素を主体とするガスを利用する発明であるが、この窒素を主体とするガスを冷却に利用することしか開示がない。
【００１２】
本発明の課題は、酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理システムの酸素製造装置から排気される窒素を排ガスのＳＯ2の除去性能を高めるために積極的に利用する酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置と方法及びそのための湿式排煙脱硫方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１記載の発明は、酸素から窒素を分離して得られる高酸素濃度ガスを燃焼用ガスとして用いる酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを導入して、該燃焼排ガスを脱硫剤含有スラリと気液接触させる脱硫吸収部と、該脱硫吸収部の下部に設けられる排ガスと気液接触した脱硫吸収液を一旦貯留して酸化用空気を吹き込み、脱硫吸収液中の亜硫酸塩を酸化する吸収液溜め部と、前記空気から酸素分離時に得られる窒素を冷媒として利用する脱硫吸収液の冷却手段とを設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記冷却手段は、吸収液溜め部に設けた熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、脱硫吸収部の下端が吸収液溜め部の液面下に水封管を形成するように前記脱硫吸収部下端の開口部の水平断面を吸収液溜め部の水平断面よりも小さく構成し、前記冷却手段は、前記脱硫吸収部下端の開口部よりも外側の吸収液溜め部に設けられた窒素ガスの吹込配管と、吸収液溜め部に設けられた酸化用空気の出口部から前記窒素ガスを排出すること排出配管を有することを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得る酸素製造装置と、該酸素製造装置で得られた高酸素濃度ガスと燃焼排ガスとを燃焼用ガスに用いる酸素燃焼式燃焼装置と、該酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスの一部を該酸素燃焼装置へ戻す再循環ラインと、請求項１〜３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置とを備えた酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置である。
【００１７】
請求項５記載の発明は、空気から窒素を分離して得た高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして利用し、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用する湿式排煙脱硫方法である。
【００１８】
請求項６記載の発明は、酸素燃焼式燃焼装置から排煙脱硫装置に導入する排ガスとは混ざらないように、前記脱硫剤含有スラリで脱硫処理して得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用することを特徴とする請求項５に記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１９】
請求項７記載の発明は、空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得て、該高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして用い、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して請求項５又は６に記載の発明の湿式排煙脱硫方法により脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を冷媒として利用することを特徴とする酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理方法である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、２、５記載の発明によれば、酸素製造装置から排出された室温より低い窒素ガス（−５℃）と脱硫装置の吸収液とを熱交換させることにより、脱硫吸収液温度を低下させ、脱硫装置のＳＯ2除去性能を向上させることができる。また、湿式排煙脱硫装置出口の排ガス中に該窒素ガスを混入させることがないため、排ガス中のＣＯ2純度が低下することなく、ＣＯ2回収装置の回収効率を低下させることがない。また、脱硫装置入口の排ガスを脱硫装置の吸収液により冷却するため、吸収液は蒸発するが、吸収液の温度を水露点よりも低くすることにより、排ガス中の水分を凝縮することができるため、吸収液の補給水として利用できる。さらに、酸素製造設備から排出される窒素ガスは、湿式排煙脱硫装置の吸収液温度を低下させる作用がある。吸収液温度が低下すると、脱硫性能が向上するため、循環液量を低減することができ、湿式排煙脱硫装置の吸収液循環用動力を増加させることがない。
【００２１】
また、請求項３、６記載の発明によれば、請求項１、５記載の発明の効果に加えて、吸収液溜め部の脱硫吸収液が水封された構造であるので、水封された構造の外側の脱硫吸収液にのみ窒素ガスを供給することで、脱硫吸収液の温度と湿式脱硫装置出口の排ガス温度を低下できるので、吸収液温度の上昇によるＳＯ2除去性能の低下を防止できる。
【００２２】
請求項４、７記載の発明によれば、上記請求項１〜３、５、６記載の発明の効果に加えて、酸素製造時に得られる低温の窒素を利用することで、酸素燃焼式燃焼装置からの排ガス処理におけるＳＯ2除去性能を従来より高めることができるので、経済的な酸素燃焼システムとして活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明になる脱硫装置の吸収液溜め部内に多管式の熱交換器を設けた構成の脱硫装置の概略図である。
【図２】図１の脱硫装置を用いて脱硫装置入口で排ガスをボイラへ再循環させる酸素燃焼システムの構成を示す図である。
【図３】本発明になる脱硫装置を適用し脱硫装置出口で排ガスをボイラへ再循環させる酸素燃焼システムの構成を示す図である。
【図４】吸収液溜め部内を水封構造として、酸素製造設備から排出された窒素ガスを供給する構成とした脱硫装置の概略図である。
【図５】従来技術の空気燃焼時の脱硫装置の概略構成図である。
【図６】従来技術の酸素燃焼システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施例を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例の脱硫装置の構成を図１に示す。本実施例１の図６に示す従来技術と共通する構成、作用については説明を省略する。
脱硫装置３は主に、吸収液６を噴霧するスプレノズル４、吸収液循環ポンプ５、吸収液６、ミストエリミネータ８、酸化用ガス供給部９、攪拌機１０、吸収液溜め部１１、多管式の熱交換器３１等から構成される。脱硫装置３はスプレノズル４が配置される気液接触部である脱硫吸収部２６と該脱硫吸収部２６の下方にある吸収液６を溜める吸収液溜め部１１から構成される。
脱硫装置３には、ボイラ排ガスが脱硫装置入口排ガス１として導入され、脱硫装置３内で脱硫処理された後に脱硫装置出口排ガス２として脱硫装置３から排出される。また、図２には、図１に示す実施例の脱硫装置３を適用した火力発電用ボイラの酸素燃焼システムである。
【００２６】
図２に示す火力発電用ボイラプラントの酸素燃焼システムでは、図６に示す酸素燃焼システムと同様に、主に石炭２５を燃料とするボイラ１３、脱硝装置１４、熱交換器（Ａ／Ｈ）１５、集塵装置１６、脱硫装置３、ＣＯ2回収装置１７、酸素製造装置１９及び酸素供給ライン２０等から構成され、集塵装置１６から排出した排ガスは再循環ライン１８を経由してＡ／Ｈ１５で熱交換した後でボイラ１３に循環供給される。また、ボイラ１３で石炭２５を酸素燃焼する際に利用する酸素は酸素製造装置１９で製造されて酸素供給ライン２０から再循環ライン１８を経由してボイラ１３に供給される。
【００２７】
脱硝装置１４では、ボイラ１３からの排出ガスに含まれるＮＯｘを分解し、該脱硝装置１４から排出されたガスの温度をＡ／Ｈ１５で２００〜１６０℃に調整し、集塵装置１６で煤塵を除去する。除塵されたガスの一部は脱硫装置３に供給された後、ＳＯ2が除去され、ＣＯ2回収装置１７でＣＯ2を回収する。ＣＯ2回収装置１７を出た浄化排ガスは煙突２９から大気中へ放出される。また、脱硫装置３に供給しない一部のガスは、前述の通り、再循環ライン１８を通り、Ａ／Ｈ１５で再加熱された後、ボイラ１３に供給される構成となる。このとき、脱硫装置入口排ガス１の量は、空気燃焼時に比べて、酸素燃焼時には１／４になる。
【００２８】
図２に示す酸素燃焼システムにおいて石炭の供給量が７，２００ｔ／ｄａｙの場合、必要な酸素量は４５０，０００ｍ3Ｎ／ｈとなり、脱硫装置３の入口排ガス１の量は７５０，０００ｍ3Ｎ／ｈとなる。前記酸素を酸素製造装置１９から生成させると１，７００，０００ｍ3Ｎ／ｈの窒素ガスを生成することになる。このときの排ガス組成はＣＯ2濃度５５〜６５％ｗｅｔ、Ｏ2濃度３〜４％ｗｅｔ、ＳＯ2濃度１，５００ｐｐｍｄｒｙ、Ｎ2濃度はほぼ０％、水分濃度は３０％となった。
【００２９】
また、脱硫装置３の吸収液溜め部１１中に多管式の熱交換器３１を設け、該多管式の熱交換器３１中に酸素製造装置１９からの−５℃の窒素ガス３０を供給する。スプレノズル４から落下してきた吸収液６は吸収液溜め部１１を上部から下部に流れ、吸収液溜め部１１の下部から吸収液循環ポンプ５により、気液接触部にあるスプレノズル４へ吸い上げられる。効率よく吸収液６を冷却するためには、図１のように多管式熱交換器３１の下側から窒素ガス３０を供給して、上側から窒素ガス３０を抜き出すようにする。吸収液溜め部１１の上側の吸収液６は温度が高く、下側の多管式熱交換器３１内を通過する窒素ガス３０の温度は低いことから、互いの熱は向流接触となり、効率よく吸収液６の温度を低下させることができる。
【００３０】
また、多管式熱交換器３１を吸収液溜め部１１に設置すると、吸収液６が熱交換器３１と干渉して吸収液６中に含まれる石膏スラリを攪拌機１０により効率よく攪拌することができず、石膏スラリが吸収液溜め部１１の下部に沈降するおそれがある。そこで図１に示すように多管式熱交換器３１を攪拌機１０より上側の吸収液溜め部１１に配置することにより、効率よく吸収液６を攪拌することができ、吸収液６中の石膏スラリを沈降させることがない。
また、多管式熱交換器３１を吸収液溜め部１１内に設けることで、脱硫装置３の入口排ガス１を冷却することもできるが、脱硫装置３の入口排ガス１の流路を塞ぐことになるため、図示していない脱硫装置３の出口のファンの動力を増加することになる。しかし、本実施例では、吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設けて吸収液６を冷却しているため、脱硫装置３の出口のファン（図示せず）の動力を増加することがない。
【００３１】
従来技術の窒素ガス３０を吸収液６と熱交換させない方法では、吸収液６の温度が７０℃となり、ＳＯ2の除去率は９０％であった。これに対して本実施例のように、吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設け、該多管式熱交換器３１に窒素ガス３０を供給すると、吸収液６の温度と脱硫装置出口排ガス２の温度が６０℃となる。吸収液６の温度が従来の７０℃から６０℃に低下することにより脱硫率は９５％と向上し、従来技術よりも５ポイント、ＳＯ2除去率が向上した。
【００３２】
また、従来方法では脱硫装置３の入口排ガス１とスプレノズル４から噴霧された吸収液６が気液接触部で接触することにより、該吸収液６は蒸発するが、本実施例のように水露点よりも低い温度まで吸収液６を冷却することで水分が凝縮するため、吸収液６の補給水としても利用することができる。窒素ガス３０の温度が−５℃より低い場合は、さらに脱硫装置３の出口排ガス２や吸収液６の温度を低下させることができ、高効率なＳＯ2除去や水分除去ができる。
【００３３】
図１に示す実施例では吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設けているが、吸収液溜め部１１を別のタンクとして設け、当該別のタンク中に多管式熱交換器３１を設けて吸収液６を冷却してもよい。また、吸収液溜め部１１から取り出してスプレノズル４に供給するまでの間の吸収液６を多管式熱交換器３１を用いて冷却してもよい。
【実施例２】
【００３４】
図３に示す構成は、図１に示す実施例の脱硫装置３を適用した酸素燃焼システムの他の実施例である。本実施例は脱硫装置３の出口側の排ガス流路からＣＯ2回収装置１７に供給される排ガスの一部を分岐させてボイラ１３に向けて排ガスを再循環させる再循環ライン１８を設けた構成である。
【００３５】
脱硫装置３の入口ガスはボイラ出口のガス量の全量が供給されるが、空気燃焼時の３，０００，０００ｍ3Ｎ／ｈより少しガス量が減少し、脱硫装置３の入口排ガスの量は２，２４０，０００ｍ3Ｎ／ｈとなる。このときに実施例１と同様に、本実施例２でもガス量１，７００，０００ｍ3／ｈ、温度−５℃の窒素ガス３０を脱硫装置３の吸収液溜め部１１内に設けた多管式熱交換器３１に供給すると、脱硫装置３の出口排ガス２及び吸収液６の温度を７０℃から６３℃まで低下させることができる。
【００３６】
吸収液６の温度が７０℃から６３℃に低下することにより、脱硫率は９３％となり、従来技術よりも３ポイント、ＳＯ2除去率が向上した。また、ボイラ排ガス１の温度が低下することにより、水分が凝縮するため、酸素燃焼時のガス中水分濃度の高濃度化を防止できる。
【実施例３】
【００３７】
本実施例の脱硫装置３を図４に示す。図４に示す脱硫装置３は図２又は図３に示す酸素燃料燃焼ボイラの排ガス処理に用いられる。
また、本実施例の脱硫装置３は図１に示す脱硫装置３に比較して脱硫吸収液部２６の下端を脱硫吸収液溜め部１１の水面１１１より下側に設け、いわゆる水封管７を形成する。脱硫吸収液部２６の下端の開口部１０７の水平断面積を吸収液溜め部１１の水平断面積以下とし、脱硫吸収液部２６の下端を吸収液溜め部１１の吸収液水面下に設けて水封管７とした。
【００３８】
前記脱硫吸収液部２６の下端開口部１０７は、吸収液溜め部１１の運転時における脱硫吸収液６の液面１１１よりも低い位置に設けられている。また、水封管７の開口部１０７の断面積は、開口部１０７を流下する吸収液６の速度が、酸化用ガス２７の気泡が上昇する速度よりも速くなるような大きさに設計する。また、吸収液溜め部１１の吸収液内に供給される酸化用ガス２７は、吸収液溜め部１１の上部の空間に設けた酸化用ガス出口配管１２から排出される。酸化用ガス出口配管１２が配置される吸収液溜め部１１の上部空間は、吸収液溜め部１１の吸収液６の液面１１１より上方に位置するので密閉空間となる。前記密閉空間に滞留する亜硫酸の酸化に利用されなかった酸化用ガス２７は脱硫装置３の出口排ガス２や再循環ライン１８中の排ガスに混入することなく、酸化用ガス出口配管１２から系外に排出させることができる。
【００３９】
また、吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設けないで、酸素製造装置１９から排出された窒素ガス３０は吸収液溜め部１１内の吸収液６中に吹き出す構成とする。吸収液溜め部１１から排出する窒素ガス３０は亜硫酸の酸化用ガス２７と共に酸化用ガス出口配管１２から排出される。窒素ガス３０は吸収液溜め部１１内の吸収液６を直接冷却するので、脱硫性能を従来より向上させることができる。
また、吸収液溜め部１１は水封管７による水封構造となっているため、吸収液溜め部１１に供給した３０が脱硫装置３の出口排ガス２に混入することがなく、ＣＯ2回収装置１７のＣＯ2回収率を低減させることがない。
また、吸収液溜め部１１を別のタンクとして設け、該別のタンク中の吸収液６を冷却してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１ 脱硫装置入口排ガス ２ 脱硫装置出口排ガス
３ 湿式排煙脱硫装置 ４ スプレノズル
５ 吸収液循環ポンプ ６ 吸収液
７ 水封管 ８ ミストエリミネータ
９ 酸化用ガス供給部 １０ 攪拌機
１１ 吸収液溜め部 １２ 酸化用ガス出口配管
１３ ボイラ １４ 脱硝装置
１５ 熱交換器（Ａ／Ｈ） １６ 集塵装置
１７ ＣＯ2回収装置 １８ 再循環ライン
１９ 酸素製造装置 ２０ 酸素供給ライン
２５ 石炭 ２６ 脱硫吸収部
２７ 酸化用ガス ２９ 煙突
３０ 窒素ガス ３１ 多管式熱交換器
１０７ 開口部 １１１ 液面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラで酸素燃焼を行ってボイラから排出した排ガス中のＣＯ2を回収する火力発電用ボイラプラント等において、燃焼排ガスに含まれるＳＯ2（硫黄酸化物）を除去する湿式排煙脱硫装置（以下、単に、脱硫装置ということもある）と該排煙脱硫装置を備えた酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラから排出された一部のガスを再循環し、そのガスに酸素（高濃度のＯ2を含むガス）を供給して石炭を燃焼させる火力発電用ボイラプラントの例を図６に示す。図６に示す火力発電用ボイラプラントは主に石炭２５を燃料とするボイラ１３、脱硝装置１４、熱交換器（以下、Ａ／Ｈと称すこともある）１５、集塵装置１６、脱硫装置３、ＣＯ2回収装置１７、酸素製造装置１９及び酸素供給ライン２０等から構成され、集塵装置１６から排出した排ガスは再循環ライン１８を経由してＡ／Ｈ１５で熱交換された後、ボイラ１３に循環供給される。また、ボイラ１３で石炭２５を酸素燃焼する際に利用する酸素は酸素製造装置１９で製造されて酸素供給ライン２０から再循環ライン１８を経由してボイラ１３に供給される。
【０００３】
脱硝装置１４ではボイラ１３から排出された排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）が分解される。脱硝装置１４から排出された排ガスの温度をＡ／Ｈ１５で２００〜１６０℃に調整し、集塵装置１６で煤塵を除去する。
除塵された排ガスの一部は脱硫装置入口排ガス１（図５参照）として脱硫装置３に導入され、ＳＯ2が除去された後にＣＯ2回収装置１７に送られ、ＣＯ2回収装置１７でＣＯ2が回収される。また、集塵装置１６で除塵されたガスの他部は脱硫装置３に供給しないで再循環ライン１８を通り、Ａ／Ｈ１５で再加熱された後、ボイラ１３に供給される構成となる。このとき、脱硫装置入口排ガス１の量は、空気燃焼時に比べて、酸素燃焼時には１／４になる。
【０００４】
酸素製造装置１９における酸素を製造する方法として深冷液化分離方式が用いられている。例えば、特開平１０−２６７５２７号公報に記載されているように、深冷液化分離方式により生成した酸素は石炭燃焼に使用され、酸素以外に排出される−５℃の窒素ガスは一部熱交換に使用されるものの、大気へ放出されている。
【０００５】
また、特開平８−１５５２６１号公報には燃焼排ガス中の硫黄酸化物を炭酸カルシウムを含む脱硫吸収液と脱硫塔内で気液接触させて排ガス浄化する際に、約９０℃の排ガスにより吸収液が約５０℃になり、脱硫塔内で吸収液が蒸発してしまうので、吸収液に水分を補給しなくて済むように、排ガスと接触した吸収液をＬＮＧと接触させて冷却するという方法が開示されている。
【０００６】
さらに、特開２００８−２１２８９１号公報には燃焼排ガスを水や空気と熱交換させて排ガス温度を８５〜１１０℃に冷却し、該８５〜１１０℃に冷却した排ガスを水、空気又は海水などで約４０〜７５℃に冷却した後に炭酸カルシウムを含む吸収液と脱硫塔内で気液接触させて脱硫を行い、前記排ガスを８５〜１１０℃に冷却する際に使用した加温された水や空気で前記脱硫処理後の排ガスを加温して白煙が生じせない排ガスとして大気中に放出するという発明が開示されている。
【０００７】
また、特開２００９−２７０７５３号公報には酸素燃焼ボイラシステムで使用する酸素として空気から分離した酸素を使用し、その際得られた窒素を主体とするガスが流れる窒素を排ガスの冷却に利用する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２６７５２７号公報
【特許文献２】特開平８−１５５２６１号公報
【特許文献３】特開２００８−２１２８９１号公報
【特許文献４】特開２００９−２７０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記図６に示す従来技術は、ボイラ排ガス中の水分濃度が空気燃焼時で８％であるのに対し、酸素燃焼時では３０％まで増加することから、脱硫装置３の出口の排ガス温度や脱硫吸収液の温度が５５℃から７０℃に高温化する点について配慮がされておらず、吸収液のＳＯ2除去性能が低下する問題があった。また、ボイラ１３での酸素燃焼時には排ガス中の水分濃度が高くなることから、空気燃焼時よりも水の露点が高くなり、飽和水分濃度の高いガスが脱硫装置出口のＣＯ2回収装置１７に供給される。ＣＯ2回収装置１７で凝縮させる水分量は水露点が高い方が多い。この水分中には、排ガス処理装置で処理することができなかったガス中の成分が溶解し、硫酸や硝酸など強酸となってＣＯ2回収装置１７の腐食の原因となる。
【００１０】
図６に示す酸素製造装置１９における酸素を製造する方法として特許文献１には深冷液化分離方式を用いているが、この深冷液化分離方式により生成した酸素以外の−５℃の窒素ガスを主成分とするガスの一部は熱交換に使用されるものの、大気へ放出され、−５℃の窒素ガスを主成分とするガスの有効利用がなされていない。
また、特許文献２記載の方法は、吸収液が約５０℃になり、約５０℃の排ガス処理後の吸収液の蒸発を防ぐために吸収液をＬＮＧと接触させて冷却して吸収液に補給水を加えなくて済むようにしているが、吸収液の冷却にＬＮＧを使用するため、コスト的に不利となる。
【００１１】
さらに、特許文献３記載の方法は、炭酸カルシウムを含む吸収液を水、空気又は海水と熱交換させた後に燃焼排ガスと接触させることで脱硫性能の向上を図ることが開示されているが、酸素燃焼によるボイラ排ガスの脱硫後の吸収液が高温化するという課題がない発明である。
また、特許文献４記載の方法は酸素燃焼ボイラシステムで使用する酸素分離後の窒素を主体とするガスを利用する発明であるが、この窒素を主体とするガスを冷却に利用することしか開示がない。
【００１２】
本発明の課題は、酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理システムの酸素製造装置から排気される窒素を排ガスのＳＯ2の除去性能を高めるために積極的に利用する酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置と方法及びそのための湿式排煙脱硫方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１記載の発明は、酸素から窒素を分離して得られる高酸素濃度ガスを燃焼用ガスとして用いる酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを導入して、該燃焼排ガスを脱硫剤含有スラリと気液接触させる脱硫吸収部と、該脱硫吸収部の下部に設けられる排ガスと気液接触した脱硫吸収液を一旦貯留して酸化用空気を吹き込み、脱硫吸収液中の亜硫酸塩を酸化する吸収液溜め部と、前記空気から酸素分離時に得られる窒素を冷媒として利用する脱硫吸収液の冷却手段とを設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記冷却手段は、吸収液溜め部に設けた熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、脱硫吸収部の下端が吸収液溜め部の液面下に水封管を形成するように前記脱硫吸収部下端の開口部の水平断面を吸収液溜め部の水平断面よりも小さく構成し、前記冷却手段は、前記脱硫吸収部下端の開口部よりも外側の吸収液溜め部に設けられた窒素ガスの吹込配管と、吸収液溜め部に設けられた酸化用空気の出口部から前記窒素ガスを排出すること排出配管を有することを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得る酸素製造装置と、該酸素製造装置で得られた高酸素濃度ガスと燃焼排ガスとを燃焼用ガスに用いる酸素燃焼式燃焼装置と、該酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスの一部を該酸素燃焼装置へ戻す再循環ラインと、請求項１〜３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置とを備えた酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置である。
【００１７】
請求項５記載の発明は、空気から窒素を分離して得た高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして利用し、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用する湿式排煙脱硫方法である。
【００１８】
請求項６記載の発明は、酸素燃焼式燃焼装置から排煙脱硫装置に導入する排ガスとは混ざらないように、前記脱硫剤含有スラリで脱硫処理して得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用することを特徴とする請求項５に記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１９】
請求項７記載の発明は、空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得て、該高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして用い、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して請求項５又は６に記載の発明の湿式排煙脱硫方法により脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を冷媒として利用することを特徴とする酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理方法である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、２、５記載の発明によれば、酸素製造装置から排出された室温より低い窒素ガス（−５℃）と脱硫装置の吸収液とを熱交換させることにより、脱硫吸収液温度を低下させ、脱硫装置のＳＯ2除去性能を向上させることができる。また、湿式排煙脱硫装置出口の排ガス中に該窒素ガスを混入させることがないため、排ガス中のＣＯ2純度が低下することなく、ＣＯ2回収装置の回収効率を低下させることがない。また、脱硫装置入口の排ガスを脱硫装置の吸収液により冷却するため、吸収液は蒸発するが、吸収液の温度を水露点よりも低くすることにより、排ガス中の水分を凝縮することができるため、吸収液の補給水として利用できる。さらに、酸素製造設備から排出される窒素ガスは、湿式排煙脱硫装置の吸収液温度を低下させる作用がある。吸収液温度が低下すると、脱硫性能が向上するため、循環液量を低減することができ、湿式排煙脱硫装置の吸収液循環用動力を増加させることがない。
【００２１】
また、請求項３、６記載の発明によれば、請求項１、５記載の発明の効果に加えて、吸収液溜め部の脱硫吸収液が水封された構造であるので、水封された構造の外側の脱硫吸収液にのみ窒素ガスを供給することで、脱硫吸収液の温度と湿式脱硫装置出口の排ガス温度を低下できるので、吸収液温度の上昇によるＳＯ2除去性能の低下を防止できる。
【００２２】
請求項４、７記載の発明によれば、上記請求項１〜３、５、６記載の発明の効果に加えて、酸素製造時に得られる低温の窒素を利用することで、酸素燃焼式燃焼装置からの排ガス処理におけるＳＯ2除去性能を従来より高めることができるので、経済的な酸素燃焼システムとして活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明になる脱硫装置の吸収液溜め部内に多管式の熱交換器を設けた構成の脱硫装置の概略図である。
【図２】図１の脱硫装置を用いて脱硫装置入口で排ガスをボイラへ再循環させる酸素燃焼システムの構成を示す図である。
【図３】本発明になる脱硫装置を適用し脱硫装置出口で排ガスをボイラへ再循環させる酸素燃焼システムの構成を示す図である。
【図４】吸収液溜め部内を水封構造として、酸素製造設備から排出された窒素ガスを供給する構成とした脱硫装置の概略図である。
【図５】従来技術の空気燃焼時の脱硫装置の概略構成図である。
【図６】従来技術の酸素燃焼システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施例を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例の脱硫装置の構成を図１に示す。本実施例１の図６に示す従来技術と共通する構成、作用については説明を省略する。
脱硫装置３は主に、吸収液６を噴霧するスプレノズル４、吸収液循環ポンプ５、吸収液６、ミストエリミネータ８、酸化用ガス供給部９、攪拌機１０、吸収液溜め部１１、多管式の熱交換器３１等から構成される。脱硫装置３はスプレノズル４が配置される気液接触部である脱硫吸収部２６と該脱硫吸収部２６の下方にある吸収液６を溜める吸収液溜め部１１から構成される。
脱硫装置３には、ボイラ排ガスが脱硫装置入口排ガス１として導入され、脱硫装置３内で脱硫処理された後に脱硫装置出口排ガス２として脱硫装置３から排出される。また、図２には、図１に示す実施例の脱硫装置３を適用した火力発電用ボイラの酸素燃焼システムである。
【００２６】
図２に示す火力発電用ボイラプラントの酸素燃焼システムでは、図６に示す酸素燃焼システムと同様に、主に石炭２５を燃料とするボイラ１３、脱硝装置１４、熱交換器（Ａ／Ｈ）１５、集塵装置１６、脱硫装置３、ＣＯ2回収装置１７、酸素製造装置１９及び酸素供給ライン２０等から構成され、集塵装置１６から排出した排ガスは再循環ライン１８を経由してＡ／Ｈ１５で熱交換した後でボイラ１３に循環供給される。また、ボイラ１３で石炭２５を酸素燃焼する際に利用する酸素は酸素製造装置１９で製造されて酸素供給ライン２０から再循環ライン１８を経由してボイラ１３に供給される。
【００２７】
脱硝装置１４では、ボイラ１３からの排出ガスに含まれるＮＯｘを分解し、該脱硝装置１４から排出されたガスの温度をＡ／Ｈ１５で２００〜１６０℃に調整し、集塵装置１６で煤塵を除去する。除塵されたガスの一部は脱硫装置３に供給された後、ＳＯ2が除去され、ＣＯ2回収装置１７でＣＯ2を回収する。ＣＯ2回収装置１７を出た浄化排ガスは煙突２９から大気中へ放出される。また、脱硫装置３に供給しない一部のガスは、前述の通り、再循環ライン１８を通り、Ａ／Ｈ１５で再加熱された後、ボイラ１３に供給される構成となる。このとき、脱硫装置入口排ガス１の量は、空気燃焼時に比べて、酸素燃焼時には１／４になる。
【００２８】
図２に示す酸素燃焼システムにおいて石炭の供給量が７，２００ｔ／ｄａｙの場合、必要な酸素量は４５０，０００ｍ3Ｎ／ｈとなり、脱硫装置３の入口排ガス１の量は７５０，０００ｍ3Ｎ／ｈとなる。前記酸素を酸素製造装置１９から生成させると１，７００，０００ｍ3Ｎ／ｈの窒素ガスを生成することになる。このときの排ガス組成はＣＯ2濃度５５〜６５％ｗｅｔ、Ｏ2濃度３〜４％ｗｅｔ、ＳＯ2濃度１，５００ｐｐｍｄｒｙ、Ｎ2濃度はほぼ０％、水分濃度は３０％となった。
【００２９】
また、脱硫装置３の吸収液溜め部１１中に多管式の熱交換器３１を設け、該多管式の熱交換器３１中に酸素製造装置１９からの−５℃の窒素ガス３０を供給する。スプレノズル４から落下してきた吸収液６は吸収液溜め部１１を上部から下部に流れ、吸収液溜め部１１の下部から吸収液循環ポンプ５により、気液接触部にあるスプレノズル４へ吸い上げられる。効率よく吸収液６を冷却するためには、図１のように多管式熱交換器３１の下側から窒素ガス３０を供給して、上側から窒素ガス３０を抜き出すようにする。吸収液溜め部１１の上側の吸収液６は温度が高く、下側の多管式熱交換器３１内を通過する窒素ガス３０の温度は低いことから、互いの熱は向流接触となり、効率よく吸収液６の温度を低下させることができる。
【００３０】
また、多管式熱交換器３１を吸収液溜め部１１に設置すると、吸収液６が熱交換器３１と干渉して吸収液６中に含まれる石膏スラリを攪拌機１０により効率よく攪拌することができず、石膏スラリが吸収液溜め部１１の下部に沈降するおそれがある。そこで図１に示すように多管式熱交換器３１を攪拌機１０より上側の吸収液溜め部１１に配置することにより、効率よく吸収液６を攪拌することができ、吸収液６中の石膏スラリを沈降させることがない。
また、多管式熱交換器３１を吸収液溜め部１１内に設けることで、脱硫装置３の入口排ガス１を冷却することもできるが、脱硫装置３の入口排ガス１の流路を塞ぐことになるため、図示していない脱硫装置３の出口のファンの動力を増加することになる。しかし、本実施例では、吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設けて吸収液６を冷却しているため、脱硫装置３の出口のファン（図示せず）の動力を増加することがない。
【００３１】
従来技術の窒素ガス３０を吸収液６と熱交換させない方法では、吸収液６の温度が７０℃となり、ＳＯ2の除去率は９０％であった。これに対して本実施例のように、吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設け、該多管式熱交換器３１に窒素ガス３０を供給すると、吸収液６の温度と脱硫装置出口排ガス２の温度が６０℃となる。吸収液６の温度が従来の７０℃から６０℃に低下することにより脱硫率は９５％と向上し、従来技術よりも５ポイント、ＳＯ2除去率が向上した。
【００３２】
また、従来方法では脱硫装置３の入口排ガス１とスプレノズル４から噴霧された吸収液６が気液接触部で接触することにより、該吸収液６は蒸発するが、本実施例のように水露点よりも低い温度まで吸収液６を冷却することで水分が凝縮するため、吸収液６の補給水としても利用することができる。窒素ガス３０の温度が−５℃より低い場合は、さらに脱硫装置３の出口排ガス２や吸収液６の温度を低下させることができ、高効率なＳＯ2除去や水分除去ができる。
【００３３】
図１に示す実施例では吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設けているが、吸収液溜め部１１を別のタンクとして設け、当該別のタンク中に多管式熱交換器３１を設けて吸収液６を冷却してもよい。また、吸収液溜め部１１から取り出してスプレノズル４に供給するまでの間の吸収液６を多管式熱交換器３１を用いて冷却してもよい。
【実施例２】
【００３４】
図３に示す構成は、図１に示す実施例の脱硫装置３を適用した酸素燃焼システムの他の実施例である。本実施例は脱硫装置３の出口側の排ガス流路からＣＯ2回収装置１７に供給される排ガスの一部を分岐させてボイラ１３に向けて排ガスを再循環させる再循環ライン１８を設けた構成である。
【００３５】
脱硫装置３の入口ガスはボイラ出口のガス量の全量が供給されるが、空気燃焼時の３，０００，０００ｍ3Ｎ／ｈより少しガス量が減少し、脱硫装置３の入口排ガスの量は２，２４０，０００ｍ3Ｎ／ｈとなる。このときに実施例１と同様に、本実施例２でもガス量１，７００，０００ｍ3／ｈ、温度−５℃の窒素ガス３０を脱硫装置３の吸収液溜め部１１内に設けた多管式熱交換器３１に供給すると、脱硫装置３の出口排ガス２及び吸収液６の温度を７０℃から６３℃まで低下させることができる。
【００３６】
吸収液６の温度が７０℃から６３℃に低下することにより、脱硫率は９３％となり、従来技術よりも３ポイント、ＳＯ2除去率が向上した。また、ボイラ排ガス１の温度が低下することにより、水分が凝縮するため、酸素燃焼時のガス中水分濃度の高濃度化を防止できる。
【実施例３】
【００３７】
本実施例の脱硫装置３を図４に示す。図４に示す脱硫装置３は図２又は図３に示す酸素燃料燃焼ボイラの排ガス処理に用いられる。
また、本実施例の脱硫装置３は図１に示す脱硫装置３に比較して脱硫吸収液部２６の下端を脱硫吸収液溜め部１１の水面１１１より下側に設け、いわゆる水封管７を形成する。脱硫吸収液部２６の下端の開口部１０７の水平断面積を吸収液溜め部１１の水平断面積以下とし、脱硫吸収液部２６の下端を吸収液溜め部１１の吸収液水面下に設けて水封管７とした。
【００３８】
前記脱硫吸収液部２６の下端開口部１０７は、吸収液溜め部１１の運転時における脱硫吸収液６の液面１１１よりも低い位置に設けられている。また、水封管７の開口部１０７の断面積は、開口部１０７を流下する吸収液６の速度が、酸化用ガス２７の気泡が上昇する速度よりも速くなるような大きさに設計する。また、吸収液溜め部１１の吸収液内に供給される酸化用ガス２７は、吸収液溜め部１１の上部の空間に設けた酸化用ガス出口配管１２から排出される。酸化用ガス出口配管１２が配置される吸収液溜め部１１の上部空間は、吸収液溜め部１１の吸収液６の液面１１１より上方に位置するので密閉空間となる。前記密閉空間に滞留する亜硫酸の酸化に利用されなかった酸化用ガス２７は脱硫装置３の出口排ガス２や再循環ライン１８中の排ガスに混入することなく、酸化用ガス出口配管１２から系外に排出させることができる。
【００３９】
また、吸収液溜め部１１内に多管式熱交換器３１を設けないで、酸素製造装置１９から排出された窒素ガス３０は吸収液溜め部１１内の吸収液６中に吹き出す構成とする。吸収液溜め部１１から排出する窒素ガス３０は亜硫酸の酸化用ガス２７と共に酸化用ガス出口配管１２から排出される。窒素ガス３０は吸収液溜め部１１内の吸収液６を直接冷却するので、脱硫性能を従来より向上させることができる。
また、吸収液溜め部１１は水封管７による水封構造となっているため、吸収液溜め部１１に供給した３０が脱硫装置３の出口排ガス２に混入することがなく、ＣＯ2回収装置１７のＣＯ2回収率を低減させることがない。
また、吸収液溜め部１１を別のタンクとして設け、該別のタンク中の吸収液６を冷却してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１ 脱硫装置入口排ガス ２ 脱硫装置出口排ガス
３ 湿式排煙脱硫装置 ４ スプレノズル
５ 吸収液循環ポンプ ６ 吸収液
７ 水封管 ８ ミストエリミネータ
９ 酸化用ガス供給部 １０ 攪拌機
１１ 吸収液溜め部 １２ 酸化用ガス出口配管
１３ ボイラ １４ 脱硝装置
１５ 熱交換器（Ａ／Ｈ） １６ 集塵装置
１７ ＣＯ2回収装置 １８ 再循環ライン
１９ 酸素製造装置 ２０ 酸素供給ライン
２５ 石炭 ２６ 脱硫吸収部
２７ 酸化用ガス ２９ 煙突
３０ 窒素ガス ３１ 多管式熱交換器
１０７ 開口部 １１１ 液面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素から窒素を分離して得られる高酸素濃度ガスを燃焼用ガスとして用いる酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを導入して、該燃焼排ガスを脱硫剤含有スラリと気液接触させる脱硫吸収部と、該脱硫吸収部の下部に設けられる排ガスと気液接触した脱硫吸収液を一旦貯留して酸化用空気を吹き込み、脱硫吸収液中の亜硫酸塩を酸化する吸収液溜め部と、前記空気から酸素分離時に得られる窒素を冷媒として利用する脱硫吸収液の冷却手段とを設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、吸収液溜め部に設けた熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項３】
脱硫吸収部の下端が吸収液溜め部の液面下に水封管を形成するように前記脱硫吸収部下端の開口部の水平断面を吸収液溜め部の水平断面よりも小さく構成し、前記冷却手段は、前記脱硫吸収部下端の開口部よりも外側の吸収液溜め部に設けられた窒素ガスの吹込配管と、吸収液溜め部に設けられた酸化用空気の出口部から前記窒素ガスを排出すること排出配管を有することを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項４】
空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得る酸素製造装置と、該酸素製造装置で得られた高酸素濃度ガスと燃焼排ガスとを燃焼用ガスに用いる酸素燃焼式燃焼装置と、該酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスの一部を該酸素燃焼ボイラへ戻す再循環ラインと、請求項１から３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置とを備えた酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置。
【請求項５】
空気から窒素を分離して得た高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして利用し、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用する湿式排煙脱硫方法。
【請求項６】
酸素燃焼式燃焼装置から排煙脱硫装置に導入する排ガスとは混ざらないように、前記脱硫剤含有スラリで脱硫処理して得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用することを特徴とする請求項５に記載の湿式排煙脱硫方法。
【請求項７】
空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得て、該高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして用い、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して請求項５又は６に記載の発明の湿式排煙脱硫方法により脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を冷媒として利用することを特徴とする酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理方法。
【請求項１】
酸素から窒素を分離して得られる高酸素濃度ガスを燃焼用ガスとして用いる酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを導入して、該燃焼排ガスを脱硫剤含有スラリと気液接触させる脱硫吸収部と、該脱硫吸収部の下部に設けられる排ガスと気液接触した脱硫吸収液を一旦貯留して酸化用空気を吹き込み、脱硫吸収液中の亜硫酸塩を酸化する吸収液溜め部と、前記空気から酸素分離時に得られる窒素を冷媒として利用する脱硫吸収液の冷却手段とを設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、吸収液溜め部に設けた熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項３】
脱硫吸収部の下端が吸収液溜め部の液面下に水封管を形成するように前記脱硫吸収部下端の開口部の水平断面を吸収液溜め部の水平断面よりも小さく構成し、前記冷却手段は、前記脱硫吸収部下端の開口部よりも外側の吸収液溜め部に設けられた窒素ガスの吹込配管と、吸収液溜め部に設けられた酸化用空気の出口部から前記窒素ガスを排出すること排出配管を有することを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項４】
空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得る酸素製造装置と、該酸素製造装置で得られた高酸素濃度ガスと燃焼排ガスとを燃焼用ガスに用いる酸素燃焼式燃焼装置と、該酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスの一部を該酸素燃焼ボイラへ戻す再循環ラインと、請求項１から３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置とを備えた酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置。
【請求項５】
空気から窒素を分離して得た高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして利用し、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用する湿式排煙脱硫方法。
【請求項６】
酸素燃焼式燃焼装置から排煙脱硫装置に導入する排ガスとは混ざらないように、前記脱硫剤含有スラリで脱硫処理して得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を供給して冷媒として利用することを特徴とする請求項５に記載の湿式排煙脱硫方法。
【請求項７】
空気から窒素を分離して高酸素濃度ガスを得て、該高酸素濃度ガスを酸素燃焼式燃焼装置の燃焼用ガスとして用い、酸素燃焼式燃焼装置から排出される燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に導入して請求項５又は６に記載の発明の湿式排煙脱硫方法により脱硫剤含有スラリと気液接触させて脱硫処理し、得られる脱硫吸収液に前記空気から分離された窒素を冷媒として利用することを特徴とする酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８１４５１（Ｐ２０１２−８１４５１Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１７３１（Ｐ２０１０−２３１７３１）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
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