JP2010023004A - 排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸着材の再生エネルギーを低減する。
【解決手段】 冷媒が流通する伝熱管を備え水銀を含む排ガスを冷却するガス冷却装２と、ガス冷却手段２により冷却された排ガス中の煤塵を捕集する乾式集塵機３と、乾式集塵機３から排出される排ガスに吸着材を添加する吸着材添加装置６と、吸着材が添加された排ガスに液体を噴霧して洗浄するベンチュリースクラバ４を備える排ガス処理装置であって、ベンチュリースクラバ４の底部から排出される吸着材を含む液体から吸着材を分離する固液分離装置７と、固液分離装置７から排出される吸着材を乾燥させる乾燥装置８と、乾燥装置８から排出される吸着材を吸着材添加装置６に戻す搬送装置を備え、吸着材を添加する位置の排ガス温度を水銀が脱着しない温度に冷却することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス処理装置に係り、例えば、火力発電所などの燃焼装置から排出される水銀を含む排ガスを処理する排ガス処理装置に関する。

火力発電所などの排ガス処理装置としては、石炭焚きボイラなどから排出された排ガスを１次乾式集塵機に導入して排ガス中の煤塵を捕集し、煤塵を捕集した排ガスに吸着材、例えば、粉末活性炭を添加して排ガス中の水銀などを吸着させ、この排ガスを２次乾式集塵機に導入して粉末活性炭を捕集する排ガス処理装置が提案されている（例えば、特許文献１）。そして、２次乾式集塵機で捕集した粉末活性炭を再生炉に導入して加熱した水蒸気により再生し、再生した粉末活性炭を排ガスに添加して循環使用する。

特開平９−２３４３３３号公報

しかし、特許文献１の記載の技術によれば、吸着材の再生エネルギーが多くなるという問題がある。つまり、排ガス中の水銀は微量であることから、１回の循環使用では吸着材の吸着能は飽和していないにもかかわらず、その都度再生しているから再生エネルギーが不必要に多くなる。

本発明の課題は、吸着材の再生エネルギーを低減することにある。

上記課題を解決するため、本発明の排ガス処理装置は、冷媒が流通する伝熱管を備え水銀を含む排ガスを冷却するガス冷却手段と、ガス冷却手段により冷却された排ガス中の煤塵を捕集する乾式集塵手段と、乾式集塵手段から排出される排ガスに吸着材を添加する吸着材添加手段と、吸着材が添加された排ガスに液体を噴霧して洗浄する洗浄手段を備える排ガス処理装置であって、洗浄手段の底部から排出される吸着材を含む液体から吸着材を分離する固液分離手段と、固液分離手段から排出される吸着材を乾燥させる乾燥手段と、乾燥手段から排出される吸着材を吸着材添加手段に戻す搬送手段を備えることを特徴とする。

すなわち、比較的高温の排ガス中に水銀が吸着した吸着材を戻すと、排ガスの熱により水銀が脱着することがあるから、一度排ガス中の水銀を吸着した吸着材は再生してから循環使用する必要があり、吸着材の再生エネルギーが必要になる。

そこで、本発明は、排ガスの温度を水銀が脱着しない温度に下げ、この排ガス中に吸着材を添加するようにしたことから、水銀を吸着した吸着材を再生せずに排ガス中に戻しても水銀を吸着できるので、吸着材の再生エネルギーを低減できる。

この場合において、吸着材の添加位置の排ガス温度は、９０℃以下であることが好ましい。また、吸着材を乾燥する熱源として、ガス冷却手段から排出された冷媒の熱を利用する。

本発明によれば、吸着材の再生エネルギーを低減できる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の排ガス処理装置のフロー図を示す。図示のように本実施形態の排ガス処理装置は、石炭などを燃焼するボイラ１から排出される水銀を含む排ガスを、乾式集塵機３に導入するようになっている。乾式集塵機３としてはバグフィルタや電気集塵機などの公知の乾式集塵機を使用できる。乾式集塵機３から排出された排ガスには、吸着材添加装置６から吸着材として本実施形態では粉末活性炭が添加される。この粉末活性炭は後述する洗浄器により除去され、粉末活性炭が除去された排ガスは湿式脱硫装置５に導入される。湿式脱硫装置５は排ガスに脱硫剤と水のスラリなどの吸収液を噴霧するようになっている。なお、吸着材は粉末活性炭に限定されず、水銀などに対する吸着能や排ガス中の分散性などにより適宜選択できる。

次に、本実施形態の特徴部に係る構成を説明する。本実施形態は図示のように、ボイラ１と乾式集塵機３の間にガス冷却装置２を設け、ガス冷却装置２には冷媒が流通する図示しない伝熱管が備えられている。ガス冷却装置２は、乾式集塵機３の後流の粉末活性炭を添加する位置の排ガス温度を９０℃以下に冷却するようになっている。また、吸着材添加装置６と湿式脱硫装置５の間には洗浄器として、本実施形態はベンチュリースクラバ４が設けられ、ベンチュリースクラバ４は、水銀が粉末活性炭から溶出しない液体を排ガスに噴霧するようになっている。ベンチュリースクラバ４の底部側には固液分離装置７が設けられている。固形分離装置７から排出される粉末活性炭は、乾燥装置８を介して、図示しない搬送手段による気流搬送などにより、吸着材添加装置６に戻されるようになっている。なお、ベンチュリースクラバ４は排ガスから粉末活性炭を回収できればよく、公知の洗浄器を用いることができる。

このように構成される本実施形態の排ガス処理装置の動作を説明する。ボイラ１から排出された水銀を含む排ガスは、ガス冷却装置２にて所定の温度に冷却され、乾式集塵機３に導入されて排ガス中の煤塵が捕集される。煤塵が除去された排ガスには、吸着材添加装置６から粉末活性炭が添加される。添加された粉末活性炭は、排ガスに同伴されてダクト内を流通する過程で排ガス中の水銀を吸着し、この粉末活性炭はベンチュリースクラバ４で排ガス中から除去される。ベンチュリースクラバ４を通過した排ガスは、湿式脱硫装置５に導かれて吸収液が噴霧される。排ガス中の硫黄酸化物と吸収液の反応により生成される反応生成物は排ガスから除去される。これにより、排ガスの脱硫ができる。湿式脱硫装置５から排出された排ガスは、適宜処理され煙突などから排出される。

次に、本実施形態の特徴動作を説明する。ガス冷却装置２は、排ガスと冷媒を熱交換し、乾式集塵機３の後流の粉末活性炭が添加される位置の排ガス温度を、水銀が脱着しない温度である９０℃以下に冷却する。また、ベンチュリースクラバ４は排ガスに液体を噴霧して粉末活性炭と接触させ、粉末活性炭を排ガスから落下させて除去する。これにより、排ガス中の水銀を除去できる。粉末活性炭を含む液体はベンチュリースクラバ４の底部から固液分離装置７に排出される。固液分離装置７は液体から粉末活性炭を分離し、分離した液体をベンチュリースクラバ４に戻して再利用し、粉末活性炭は乾燥装置８に投入される。乾燥装置８は粉末活性炭から水銀が脱着しない温度である９０℃を超えない温度で粉末活性炭を乾燥する。乾燥装置８で乾燥した粉末活性炭は、気流搬送などにより吸着材添加装置６に戻されて水銀を吸着したまま排ガスに添加される。なお、粉末活性炭の吸着能が飽和しないように、固液分離装置７で分離した粉末活性炭の一部を系外に抜き出し、抜き出した粉末活性炭と同量の新しい粉末活性炭を吸着材添加装置６に供給する。系外に抜き出した粉末活性炭は廃棄してもよく、また、再生して再利用してもよい。

これによれば、ガス冷却装置２で乾式集塵機３の後流の粉末活性炭を添加する位置の排ガス温度を、水銀が脱着しない温度である９０℃以下に冷却していることから、粉末活性炭を再生せずに排ガス中に添加しても、水銀が脱着することを防止できる。そして、回収した粉末活性炭は水銀の吸着能を有していることから、粉末活性炭を再生せずに排ガス中に戻しても、水銀を吸着でき、粉末活性炭の再生エネルギーを低減できる。
また、回収した粉末活性炭を乾燥させてから排ガスに添加していることから、吸着材添加装置６での粉末活性炭の閉塞を抑制できる。また、乾燥させた粉末活性炭は良好な分散性を維持していることから、粉末活性炭の水銀との接触効率を高くすることができる。さらに、水銀を除去した排ガスを湿式脱硫装置５に導入できることから、吸収液を循環使用したときに吸収液中の水銀が排ガス中に放出される問題を解消できる。

なお、ベンチュリースクラバ４を設けずに湿式脱硫装置５で粉末活性炭を除去してもよいが、湿式脱硫装置５の反応生成物、例えば、石膏中に水銀が含まれることになる。
一方、乾式集塵機３の後流の排ガス温度を９０℃以下に冷却することに代えて、乾式集塵機３の入口の排ガス温度をガス冷却装置２で９０℃以下に冷却してもよい。これによれば、排ガス中の水銀除去率を向上できる。すなわち、図２に示すように、排ガス中のＳＯ３濃度が高い条件２の場合は、煤塵に付着する水銀濃度が低下しているのに対し、排ガス中のＳＯ３濃度が低い条件１の場合は、煤塵に付着する水銀濃度が高くなる。このことから、ＳＯ３は煤塵あるいは粉末活性炭に吸着して水銀の吸着を阻害するため、ガス冷却装置２により乾式集塵機３の入口側の排ガス温度を９０℃以下に設定し、排ガス中のＳＯ３の一部を煤塵に吸着させて乾式集塵機３で排ガスから除去する。これにより、粉末活性炭をＳＯ３濃度が低下した排ガスに添加でき、ＳＯ３による粉末活性炭への水銀の吸着阻害を抑制できることから、水銀の粉末活性炭への吸着性を向上でき、排ガス中の水銀の除去率を向上できる。
図３に、従来法、粉末活性炭を排ガスに添加した場合、乾式集塵機３の入口側排ガス温度を９０℃以下にした場合の水銀除去率を示す。従来法は、排ガス中の水銀を煤塵に吸着させて乾式集塵機３で捕集して除去することで、排ガス中の水銀を除去できる。図３から明らかなように、従来法の水銀の除去率は８５％であったが、粉末活性炭を添加した場合は、水銀除去率は９０％に向上している。さらに、ガス冷却装置２で乾式集塵機３の入口側の排ガス温度を９０℃以下に冷却すると、排ガス中の水銀の除去率は９５％に向上している。このことから、粉末活性炭を排ガスに添加することで、排ガス中の水銀の除去率を向上でき、さらに、乾式集塵機３の入口側の排ガス温度を９０℃以下に冷却することで、より一層排ガス中の水銀の除去率を向上できる。
（実施形態２）
図４に実施形態２の排ガス処理装置のフロー図を示す。実施形態２が実施形態１と相違する点は、粉末活性炭を乾燥装置８で乾燥させるかわりに、ガス冷却装置２内に設けた伝熱管９の一端を図示しない搬送装置に連結して空気などの搬送ガスを排ガスの熱により加熱し、粉末活性炭を乾燥させながら気流搬送するようにしている点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。

これによれば、排ガスの熱により空気を加熱し、この空気により粉末活性炭を搬送しながら乾燥できることから、排ガスの熱を利用して粉末活性炭を乾燥でき、粉末活性炭を乾燥させるための電力などを削減できる。

なお、ガス冷却装置２と乾式集塵機３の間に伝熱管９を設け、ガス冷却装置２から排出される排ガスで搬送ガスを加熱し、この搬送ガスを搬送装置に導入することができる。

本発明の実施形態１の排ガス処理装置のフロー図である。 排ガス中のＳＯ３濃度と煤塵中の水銀濃度の関係を示す図である。 排ガス中の水銀除去率を示す図である。 本発明の実施形態２の排ガス処理装置のフロー図である。

符号の説明

１ ボイラ
２ ガス冷却装置
３ 乾式集塵機
４ ベンチュリースクラバ
５ 湿式脱硫装置
６ 吸着材添加装置
７ 固液分離装置
８ 乾燥装置
９ 伝熱管

Claims (3)

1. 冷媒が流通する伝熱管を備え水銀を含む排ガスを冷却するガス冷却手段と、該ガス冷却手段により冷却された排ガス中の煤塵を捕集する乾式集塵手段と、該乾式集塵手段から排出される排ガスに吸着材を添加する吸着材添加手段と、前記吸着材が添加された排ガスに液体を噴霧して洗浄する洗浄手段を備える排ガス処理装置であって、
   前記洗浄手段の底部から排出される前記吸着材を含む液体から吸着材を分離する固液分離手段と、該固液分離手段から排出される前記吸着材を乾燥させる乾燥手段と、該乾燥手段から排出される前記吸着材を前記吸着材添加手段に戻す搬送手段を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
2. 請求項１に記載の排ガス処理装置において、前記ガス冷却手段は、前記吸着材の添加位置における排ガス温度を９０℃以下に冷却することを特徴とする排ガス処理装置。
3. 請求項１に記載の排ガス処理装置において、前記ガス冷却手段の前記伝熱管から排出される前記冷媒の熱を前記乾燥手段の熱源とすることを特徴とする排ガス処理装置。

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