JP4300564B2

JP4300564B2 - 排ガス処理方法及び装置

Info

Publication number: JP4300564B2
Application number: JP2001138802A
Authority: JP
Inventors: 美彦望月; 久男羽田; 貞夫榊原
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP2002331224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス処理方法及び装置に係り、特に、三酸化硫黄が含まれる排ガスにアンモニアを注入し、生成されたダストを乾式電気集塵装置で捕集することによって排ガス中から三酸化硫黄を除去する排ガス処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
残さ油や石油コークスなどを燃焼すると、その燃焼排ガスには、三酸化硫黄（ＳＯ₃ ）が含まれる。ＳＯ₃ は、腐食性の高い硫酸ミストとなるおそれがあるので、排ガス中から除去する必要がある。そこで、従来は、燃焼排ガス中にアンモニアガスを注入することによって硫酸アンモニウムなどの反応化合物を生成し、その反応化合物のダストを乾式電気集塵装置で捕集することによって、ＳＯ₃ を除去していた。
【０００３】
アンモニアとＳＯ₃ の反応化合物は、アンモニア注入時の排ガス温度やＳＯ₃ に対するアンモニアのモル比によって異なり、排ガス温度が高い場合やアンモニアのモル比が小さい場合には、反応化合物として酸性硫安が生成されやすい。酸性硫安は、液化すると腐食性を有するので、電気集塵装置などに防食処理を施さねばならず、コストが増加する問題がある。酸性硫安の生成を抑制するためには、注入アンモニアのモル比を増加すればよいが、その場合には未反応のリークアンモニアが多くなり、これを処理する装置が別途必要になる。
【０００４】
このような問題を解消するため、特開平２−２６５６１８号公報には、液体のアンモニアを排ガス中に注入し、アンモニアの注入と同時に排ガスの温度を１５０℃以下に下げる方法が提案されている。また、特開平７−３０８５４０号公報には、排ガスを酸性硫安の融点（１４７℃）以下に調温してからアンモニアを注入する方法が提案されている。これらの方法は、酸性硫安を腐食性のない固体状のダストとして捕集することによって、電気集塵装置の腐食を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＯ₃ とアンモニアの反応で生成されるダストは、粒径が小さく、単位ガス中に占める粒子の表面積の総和が大きいという問題がある。したがって、このダストを含む排ガスを乾式電気集塵装置に導くと、空間電荷効果によって放電電流が抑制されるため、ダストを十分に帯電できず、集塵効率が低下する。集塵効率を向上させるためには、装置容量を大きくして帯電時間を増加させればよいが、装置の設置スペースや装置重量の面から、より小型の装置が望まれている背景があり、装置を大型化することはできない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、乾式電気集塵装置において、三酸化硫黄とアンモニアの生成化合物を効率良く捕集することのできる排ガス処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る排ガス処理方法は、前記目的を達成するために、三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入し、アンモニアの注入によって生成したダストを電気集塵装置で捕集することによって、前記三酸化硫黄を排ガス中から除去する排ガス処理方法において、前記アンモニアが注入される前の排ガスを冷却手段によって冷却するとともに、一定印加電圧下における前記電気集塵装置の放電電流値を検出し、該放電電流値に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る排ガス処理装置は、前記目的を達成するために、三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入する注入手段と、該注入手段のアンモニア注入によって生成されたダストを捕集する電気集塵装置とを備えた排ガス処理装置において、前記注入手段がアンモニアを注入する前の排ガスを冷却する冷却手段と、一定印加電圧下における前記電気集塵装置の放電電流値を検出する検出手段と、該検出手段により検出された前記放電電流値に基づいて前記冷却手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記排ガス処理方法及び上記排ガス処理装置によれば、一定印加電圧下における前記電気集塵装置の放電電流値を検出し、該放電電流値に基づいて冷却手段を制御する。このとき、電気集塵装置の放電電流値が最大になる冷却手段の冷却量を求め、該冷却量に基づいて冷却手段を制御することが好ましい。冷却手段による冷却量と、電気集塵装置の電流値または電圧値との間には相関関係があり、冷却手段を適切な冷却量に制御すると、電気集塵装置の電流値または電圧値が増加し、電気集塵装置の集塵効率が向上する。
【００１０】
上記排ガス処理方法及び上記排ガス処理装置において、前記放電電流値が最大になる前記冷却量を定期的に更新することが好ましい。これにより、排ガスの成分などが経時的に変化しても、常に高い集塵効率を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る排ガス処理方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】
図１は、本発明に係る排ガス処理装置１０のフローを示す概略図である。
【００１３】
同図に示すように、排ガス処理装置１０は、ボイラ１２の後段に、脱硝装置１４、エアヒータ１６、冷却装置１８、乾式電気集塵装置２０、湿式脱硫装置２２、湿式電気集塵装置２４、煙突２６が順に配設され、これらがダクト２８ａ〜２８ｇによって連通されている。
【００１４】
ボイラ１２は、重油、残さ油、重質油、石油コークス等の石油系燃料を燃焼させ、硫黄酸化物を多く含む約４００℃の燃焼排ガスを後段に排出する。ボイラ１２から排出された排ガスは、まず、脱硝装置１４に導入され、排ガス中のＮＯ_x が除去される。次いで、排ガスは、エアヒータ１６に導入されて熱回収され、約１７０℃に冷却される。エアヒータ１６は、排ガスから回収した熱によって燃焼用空気（不図示）を昇温させ、この燃焼用空気をボイラ１２に供給する。
【００１５】
エアヒータ１６を通過した排ガスは、冷却装置１８に導入される。冷却装置１８の内部にはノズル３０が設けられ、このノズル３０には、配管３２が連通されている。したがって、配管３２を介してノズル３０に水を供給すると、ノズル３０から水が噴霧され、冷却装置１８を通過する排ガスが冷却される。
【００１６】
配管３２には、流量調節バルブ３４が配設され、この流量調節バルブ３４の開度を調節することによって、ノズル３０に供給される水の流量が調節される。すなわち、ノズル３０から噴霧される水の流量（以下、スプレ水の流量）が調節され、よって、冷却装置１８を通過する排ガスの温度が調節される。なお、流量調節バルブ３４は信号ケーブルを介して制御装置３６に接続されており、制御装置３６によってその開度が調節される。
【００１７】
冷却装置１８と乾式電気集塵装置２０とを連通する配管２８ｄには、アンモニア注入配管４０が設けられ、このアンモニア注入配管４０からアンモニアガスが排ガス中に注入される。注入されたアンモニアは排ガス中のＳＯ₃ と反応し、硫安を生成する。
【００１８】
硫安のダストを含む排ガスは、乾式電気集塵装置２０に導入される。乾式電気集塵装置２０は、排ガス中のダストに荷電を与え、帯電したダストをクーロン力によって捕集する。
【００１９】
ダストが捕集された排ガスは、湿式脱硫装置２２に導入される。湿式脱硫装置２２は、消石灰や水酸化マグネシウム等のスラリを排ガス中に噴霧することによって、主に排ガス中の二酸化硫黄を吸収除去する。
【００２０】
二酸化硫黄が除去された排ガスは、湿式電気集塵装置２４に導入され、排ガス中のミストが除去される。以上により、排ガス中から硫黄酸化物などの有害物質が除去され、その排ガスが、煙突２６から大気に放出される。
【００２１】
ところで、乾式電気集塵装置２０には、放電電流値を検出する電流検出器３８が設けられている。電流検出器３８は信号ケーブルを介して制御装置３６に接続される。制御装置３６は、電流検出器３８から出力された検出信号に基づいて、乾式電気集塵装置２０の放電電流値とスプレ水の流量（すなわち、流量調節バルブ３４の開度）との関係を求める。そして、適切なスプレ水の流量を求め、求めた流量となるように流量調節バルブ３４を調節する。
【００２２】
以下に、乾式電気集塵装置２０の放電電流値とスプレ水の流量との関係について説明する。図２は、図１に示す排ガス処理装置１０で実験を行った結果であり、ＳＯ₃ 濃度が３０ppm の排ガスを冷却装置１８に導入し、流量調節バルブ３４の開度を調節してスプレ水の流量を変化させながら、乾式電気集塵装置２０の入口でのフライングダストの粒径、及び、乾式電気集塵装置２０での一定印加電圧下における放電電流値を測定したものである。
【００２３】
図２から分かるように、スプレ水の流量を変化させると、これに伴ってフライングダストの平均粒径や乾式電気集塵装置２０の放電電流値も変化する。具体的には、平均粒径や放電電流値は、スプレ水の流量が約４．８(L/h) の時をピークとして、約４．３〜５．３(L/h) の範囲で著しく増加している。
【００２４】
乾式電気集塵装置２０の集塵性能は、一般にダスト粒径や放電電流値に影響され、これらの大きい方が集塵効率が高い。したがって、スプレ水の流量を約４．３〜５．３(L/h) の範囲に、好ましくは約４．８(L/h) に調節すれば、大きな放電電流が流れ、図３に示す如く、乾式電気集塵装置２０の集塵効率が上昇することになる。
【００２５】
次に上記の如く構成された排ガス処理装置１０の作用について説明する。
【００２６】
制御装置３６は、まず、流量調節バルブ３４の開度を調節してスプレ水の流量を変化させながら、電流検出器３８で乾式電気集塵装置２０の電流値を検出する。これにより、図２に示すようなデータ、すなわち、スプレ水の流量と放電電流値との相関関係が得られる。制御装置３６は、このデータに基づき、放電電流が増加するような、スプレ水の適切な流量（例えば約４．３〜５．３(L/h) ）を求める。
【００２７】
次に、制御装置３６は、流量調節バルブ３４の開度を調節し、ノズル３０から適切な流量のスプレ水を噴霧する。これにより、乾式電気集塵装置２０における放電電流が増加するので、乾式電気集塵装置２０は、常に高い集塵効率を得ることができる。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、電流検出器３８の検出値に基づいてスプレ水の流量を適切な値に制御するので、大きな放電電流が流れ、常に高い集塵効率を得ることができる。
【００２９】
また、本実施の形態は、電流検出器３８の実測値から適切なスプレ水の流量を求めるので、排ガス中のＳＯ₃ 濃度が不明であっても高い集塵効率を得ることができる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態において、制御装置３６は、適切なスプレ水の流量を定期的に更新するとよい。すなわち、定期的に、スプレ水の流量を変化させながら電流検出器３８で電流値を検出し、それによって得られたデータから適切な流量を求める。そして、新たに得られたスプレ水の流量になるように流量調節バルブ３４を制御する。これにより、例えば排ガスの成分が経時的に変化する場合であっても、常に高い捕集効率を得ることができる。
【００３１】
また、上述した実施の形態は、乾式電気集塵装置２０の電流値を電流検出器３８で検出し、この電流値に基づいて流量調節バルブ３４を制御したが、これに限定するものではなく、乾式電気集塵装置２０の電圧値を検出し、この電圧値に基づいて制御を行ってもよい。
【００３２】
また、上述した実施の形態は、スプレ水の流量を調節することによって排ガスの冷却量を調節したが、これに限定するものではなく、噴霧する水の温度を制御してもよい。さらに、他の冷却方法によって排ガスの温度を調節してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る排ガス処理方法及び装置によれば、電気集塵装置の電流値または電圧値に基づいて冷却手段の適切な冷却量を求め、この適切な冷却量となるように冷却手段を制御したので、電気集塵装置の電流値または電圧値が増加し、電気集塵装置の集塵効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス処理装置のフローを示す図
【図２】図１の排ガス処理装置を用いて行った実験結果を示す図
【図３】スプレ水量と集塵率との関係を示す図
【符号の説明】
１０…排ガス処理装置、１２…ボイラ、１４…脱硝装置、１６…エアヒータ、１８…冷却装置、２０…乾式電気集塵装置、２２…湿式脱硫装置、２４…湿式電気集塵装置、２６…煙突、２８ａ〜２８ｇ…ダクト、３０…ノズル、３２…配管、３４…流量調節バルブ、３６…制御装置、３８…電流検出器、４０…アンモニア注入配管

Claims

三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入し、アンモニアの注入によって生成したダストを電気集塵装置で捕集することによって、前記三酸化硫黄を排ガス中から除去する排ガス処理方法において、
前記アンモニアが注入される前の排ガスを冷却手段によって冷却するとともに、一定印加電圧下における前記電気集塵装置の放電電流値を検出し、該放電電流値に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴とする排ガス処理方法。
前記電気集塵装置の前記放電電流値が最大になる前記冷却手段の冷却量を求め、該冷却量に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方法。
前記放電電流値が最大になる前記冷却量を定期的に更新することを特徴とする請求項２記載の排ガス処理方法。
三酸化硫黄が含まれる排ガス中にアンモニアを注入する注入手段と、該注入手段のアンモニア注入によって生成されたダストを捕集する電気集塵装置とを備えた排ガス処理装置において、
前記注入手段がアンモニアを注入する前の排ガスを冷却する冷却手段と、
一定印加電圧下における前記電気集塵装置の放電電流値を検出する検出手段と、
該検出手段により検出された前記放電電流値に基づいて前記冷却手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。
前記制御手段は、前記電気集塵装置の前記放電電流値が最大になる前記冷却手段の冷却量を求め、該冷却量に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項４記載の排ガス処理装置。
前記制御手段は、前記放電電流値が最大になる前記冷却量を定期的に更新することを特徴とする請求項５記載の排ガス処理装置。