JPH019639Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気集じん装置の入口ガスを調節する
ための硫酸熱分解装置に関するものである。

本考案を詳細に説明するために本考案の実施例
の一つとして、石炭または石炭と重油の混合物の
燃料をボイラ設備に供給する場合について詳細に
説明する。

近年、エネルギ源多様化の一環として石炭焚き
ボイラへの転換が進められている。

一方、環境規制も次第に厳しくなる傾向にある
石炭焚きボイラの排ガス中のダスト（一般にフラ
イアツシユと呼ばれている）の固有電気抵抗値は
炭質の違いや、石炭中の硫黄含有率等によつて異
なつた値を示すが、一般には10⁸〜10¹³Ω−cmと
いわれている。

そして、電気集じん装置に正常な機能を発揮さ
せるためには、ダストの固有電気抵抗値は10⁵〜
10¹⁰Ω−cmの範囲以内でなければならないこと
も、よく知られている。

固有電気抵抗値が10¹²〜10¹³Ω−cmと高い値の
ダストは、電気集じん装置において逆電離現象と
呼ばれる現象を示し、集じん率の極端な低下が起
る。

この逆電離現象を抑制するために一般的にはガ
ス調質と呼ばれる処置を施し、ダストの固有電気
抵抗値の見掛けの値を下げ、集じん機能を発揮さ
せているのが実情である。

ガス調質方法にはボイラ排ガス中に異種の気体
を注入する、いわゆる、SO₃ガス注入法、蒸気注
入法、アンモニアガス注入法等があり、そのほか
排ガス中に水をスプレイする水スプレイ法をはじ
め多くの方法が実施されている。

本考案はダストの固有電気抵抗値が約10¹³Ω−
cm程度の石炭をボイラで燃焼した排ガス中にSO₃
を注入する、いわめるSO₃注入法を適用し、非常
に良好な結果を得た硫酸熱分解装置を提供するも
のである。

なお、本考案におけるSO₃ガス注入法は電気集
じんにとつて最も有効な方法といわれている。し
かし、SO₃ガスを安定した組成で、さらに安全に
得るためには高度の技術、とくにその制御に優れ
た技術を必要としている。

従来より本用途に使用されている硫酸熱分解装
置について説明する。第１図はそのプロセスを示
す系統図である。

本図において、１はボイラの燃料タンクを示
し、２はボイラ用バーナを示す。

３はボイラ本体であるが、本図ではボイラ付属
設備の給水配管や蒸気配管などは省略する。

４は空気予熱器、５は電気集じん装置である。
電気集じん装置５ではボイラによつて燃焼された
石炭の燃焼排ガス中のダストを排ガスから分離・
集じんし、排ガスを清浄にする機能をもつてい
る。

６は誘引フアンである。誘引フアン６がプロセ
スの最後に設けられているので、ボイラ３、空気
予熱器４、電気集じん装置５およびこれらの装置
部配管、煙道等はすべて大気より低い圧力とな
る。７は煙突、８は押込フアンである。

以上、第１図において、ボイラの燃料タンク１
から押込フアン８までのすべての機器、装置は完
全なボイラ設備としては必須のものである。

この他に脱硫設備や脱硝設備を設けたシステム
もあるが、本考案には、これらの設備の有無は直
接の関係がないので省略する。

つぎに硫酸熱分解装置について説明する。

１０は硫酸貯蔵タンクであり、１１は硫酸を輸
送するポンプを示す。また、１２は燃料タンクを
示し、１３は燃料（主として重油）を輸送するプ
ンプを示す。なお、プロパンガス等を使用する場
合は、燃焼タンク１２およびポンプ１３は不要と
なる。１４は熱風発生炉、１５は連結ダクト、１
６は硫酸熱分解炉、１７は硫酸スプレイノズルで
あり、１８は空気予熱器４より電気集じん装置５
に送られるボイラ排ガス中に硫酸熱分解炉１６か
らSO₃を注入するノズルである。

１９は燃焼用空気の流入路を示し、２０は熱ガ
ス希釈空気の流入路を示す。

２１は燃焼空気フアン、２２は熱風発生炉１４
に設けたノズル、２３は熱風発生炉１６で発生し
たSO₃ガスを電気集じん装置５に入る直前の含じ
ん排ガス中に導入する導管である。

つぎに、第１図に示す工程図によつて従来の硫
酸熱分解装置によるボイラ排ガスの調質操作につ
いて説明する。

ボイラ本体３内に、微粉炭と、空気予熱器４内
で加熱された空気とを、ボイラ用バーナ２によつ
て噴入し、微粉炭を完全燃焼させる。

ボイラ本体３内で完全燃焼した微粉炭の灰分
（フライアツシユ）は排ガス中に含まれる。

このボイラ排ガスは誘引フアン６によつてボイ
ラ本体３内より誘出され、空気予熱器４内に送入
される。

ボイラ排ガスは空気予熱器４内で、同じく押込
フアン８によつて送入された大気中の空気との間
で熱交換が行なわれる。

空気予熱器４内で適当に冷却されたボイラ排ガ
スは、さらに誘引フアン６によつて誘出されて電
気集じん装置５内に入る。

空気予熱器４内でボイラ排ガスと熱交換した空
気は上記したようにボイラ用バーナ２に導かれ、
微粉炭燃焼用の空気としてボイラ本体３内に噴入
される。

一方、燃料タンク１２より重油をポンプ１３に
よつて輸送してバーナ２２に送る。また、燃焼空
気フアン２１によつて大気中の空気を誘引し、空
気の流路１９を経てバーナ２２に送る。

この両者（重油と大気中の空気）をバーナ２２
によつて熱風発生炉１４内に噴射し、重油を燃焼
させて熱風を発生させる。

この熱風が所定の温度より高いときは、流路２
０によつて大気中の空気の一部を熱風発生炉１４
内に送つて炉内に発生した熱風を希釈して適温の
熱風にし、連結ダクト１５を経て硫酸熱分解炉１
６に導入される。一方、ポンプ１１によつて硫酸
貯蔵タンク１０内より硫酸液を輸送し、硫酸スプ
レイノズル１７によつて硫酸分解炉１６内に噴射
する。

そうすると、硫酸分解炉１６内で噴霧状の硫酸
液が熱風によつて熱分解され、SO₃ガスが発生す
る。

このSO₃ガスは電気集じん装置５に入る直前の
ボイラ排ガス中に、導管２３および導管２３の先
端のノズル１８によつて噴入される。

SO₃ガスの噴入によつてボイラ排ガスは、適度
に調質されつつ誘引フアン６によつて電気集じん
装置５内に誘引される。

ボイラ排ガスは電気集じん装置５内で逆電離現
象と呼ばれるダストの抵抗を受けることなく、円
滑なダストの分離・集じんが行なわれる。

ダスト（フライアツシユ）を除かれたボイラ排
ガスは、さらに誘引フアン６によつて電気集じん
装置５外に誘出され、煙突７によつて大気中に放
散される。

一方、ボイラ排ガスより除かれたダストは、電
気集じん装置５下部のホツパより装置外に排出さ
れる。

なお、熱風発生炉１４からの熱風の誘引や、硫
酸熱分解炉１６からボイラ排ガス中へのSO₃ガス
の噴入はすべて押込フアン２１によつて行なわれ
る。

第２図は本考案の硫酸熱分解装置を使用したボ
イラ排ガス調質プロセスを示す系統図である。

図中、第１図と同一部分または相当する部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。

第１図に示す従来の技術と相異する点はつぎの
とおりである。すなわち、 燃焼空気フアン２１を不要とし、大気中の空気
を直接、熱風発生炉１４へ、重油熱焼用または熱
ガス希釈用として噴入することを廃止し、ボイラ
設備に設けた押込フアン８より空気予熱器４を経
て加熱された熱空気の一部を熱風発生炉１４に導
き、重油燃焼用または熱ガス希釈用として使用す
る。

このため第１図に示す燃焼空気フアン２１およ
び燃焼用空気の流入路１９および熱ガス希釈空気
の流入路をなくし、その代り第２図に示すよう
に、空気予熱器４とボイラ本体３のボイラ用バー
ナ２とを結ぶ熱空気導管２４の途中から熱風発生
炉１４のバーナ２２までの間を燃焼用空気の流入
路１９で連結し、燃焼用空気の流入路１９の途中
から熱風発生炉１４の吸気口までを熱ガス希釈空
気の流入路２０で連結した構成とした。

本考案の特徴をさらに詳細に説明すると、つぎ
のとおりである。

まず第１点は、従来の装置（第１図参照）では
熱風発生炉１４から硫酸分解炉１６を経てSO₃を
注入するノズル１８までの間における圧力損失が
約500mmAqであつたものを、考案者はSO₃を注入
するノズル１８をはじめ、熱風発生炉１４、硫酸
熱分解炉１６等の性能、機能を確保するなかで圧
力低減に取組み、理論検討後さまざまな実験を繰
返した結果、200mm以下に低減することに成功し
た。この結果、第１図の燃焼空気フアン２１が不
要となつた。

第２点は制御性の問題で、硫酸熱分解法は高濃
度のSO₃を得るためには、温度制御が重要な要因
である。

硫酸を熱分解すれば化学反応は H₂SO₄→SO₃＋H₂Oとなるが、硫酸熱分解炉１
６の出口温度が例えば1000℃となるとSO₃は完全
にSO₂に分解する。

そもそも電気集じん装置の性能向上のためのガ
ス調質は、電気集じん装置の入口ダクト中へSO₃
を注入することによつてダスト表面で SO₃＋H₂O→H₂SO₄の反応を起こさせ、ダスト
表面に導通性の硫酸層を形成させることが目的で
ある。それが、SO₂に分解してしまうと、この効
果は失なわれる。このために、硫酸熱分解炉１６
の出口温度を450±10℃の範囲内で制御している。

また、硫酸熱分解炉１６の入口温度も780±20
℃に制御することによつて硫酸熱分解炉１６内で
の温度分布を、できるだけ小さくコントロールす
ることができた。

以上述べたように本考案は、空気予熱器４とボ
イラ用バーナ２とを結ぶ熱空気導管２４の途中よ
り分岐して熱風発生炉１４のバーナ２２に至る燃
焼用空気の流入路と、燃焼用空気の流入路より分
岐して熱風発生炉１４の吸気口に至る熱ガス希釈
空気の流入路を設けて、硫酸の熱分解用熱ガス源
に、ボイラ本体３で発生したダストを含む燃焼排
ガスとの熱交換により加熱された空気を利用する
ようにした。

したがつて、希釈空気の温度が従来の約20℃に
比べて280℃となつたことで、制御特性上、かえ
つて急激な変動が起り得なくなり精度が向上し
た。

また、熱風発生炉での燃料の燃焼に加熱空気を
利用したことによつて噴霧が良好となり、燃焼が
非常に安定した。

燃料が従来の約50％に低減できるので、熱風発
生炉の大きさを半分以下にすることができるなど
多くの効果をあげることができた。

また、本発明で使用する空気量は押込フアン８
からの空気量の0.5％以下であるので、ボイラ設
備に与える影響は全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図は石炭焚きボイラの排ガスの電気集じん
において、硫酸熱分解装置を使用して排ガスの調
質を行なう従来のプロセスを示す系統図、第２図
は第１図における本考案のプロセスを示す系統図
である。 １はボイラの燃料タンク、２はボイラ用バー
ナ、３はボイラ本体、４は空気予熱器、５は電気
集じん装置、６は誘引フアン、７は煙突、８は押
込フアン、１０は硫酸貯蔵タンク、１１は硫酸を
輸送するポンプ、１２は燃料タンク、１３は燃料
を輸送するポンプ、１４は熱風発生炉、１５は連
結ダクト、１６は硫酸熱分解炉、１７は硫酸スプ
レイノズル、１８はSO₃を注入するノズル、１９
は燃焼用空気の流入路、２０は熱ガス希釈空気の
流入路、２１は燃焼空気フアン、２２はバーナ、
２３は導管、２４は熱空気導管である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空気予熱器とボイラー用バーナとを結ぶ熱空気
   導管の途中より分岐して熱風発生炉のバーナに至
   る燃焼用空気の流入路と、燃焼用空気の流入路よ
   り分岐して熱風発生炉の吸気口に至る熱ガス希釈
   空気の流入路を設けたことを特徴とする硫酸熱分
   解装置。