JPH1176750A - 排煙処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱硫装置２と、この脱硫装置の脱硫排水を蒸
発缶１３により蒸発濃縮して処理する排水処理装置と、
熱媒循環式のノンリークガスガスヒータとを含む排煙処
理設備において、前記蒸発濃縮のために従来供給してい
た加熱用蒸気を不要とする。 【解決手段】 前記蒸発缶での蒸発のために脱硫排水を
加熱する加熱器として、ノンリークガスガスヒータの再
加熱部３から熱回収部１ａに送られる途上の熱媒から熱
回収する熱交換器３１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜硫酸ガスを少な
くとも含有する排煙の脱硫処理を行うとともに、この脱
硫処理に伴い排出される脱硫排水の蒸発濃縮による処理
を行う排煙処理設備に係り、特に排煙の冷却及び再加熱
を行なうガスガスヒータとして熱媒循環式のノンリーク
ガスガスヒータを備えた排煙処理設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、火力発電プラント等におけるボ
イラの排煙には、亜硫酸ガスを代表とする硫黄酸化物が
含まれるため、大気汚染防止のため脱硫処理した後に大
気中に放出する必要がある。そして従来、そのための脱
硫装置としては、例えば石灰石等のカルシウム化合物を
吸収剤として亜硫酸ガスを吸収し、工業的に有用な石膏
を副生する石灰石膏法による湿式の脱硫装置が広く普及
しており、またこの脱硫装置から排出されるいわゆる脱
硫排水の後処理を行う処理装置としては、蒸発缶による
蒸発濃縮により前記脱硫排水を処理することで、ＣＯ
Ｄ，重金属及び窒素処理を含む高度な排水処理を要する
放流液を排出しない排水処理装置（いわゆる無排水処理
装置）が知られている。

【０００３】図２は、上述したような石灰石膏法による
湿式の脱硫装置や、蒸発濃縮を行う排水処理装置を含む
排煙処理設備の従来例を示す図であり、以下この設備を
説明する。火力発電設備のボイラから排出され図示省略
したエアヒータを経て導入された未処理排煙Ａは、通常
１３０〜１５０℃であり、まず熱媒循環式のノンリーク
型ガスガスヒータ（ＧＧＨ）の熱回収部１に導入されて
熱回収され、例えば９０〜１１０℃の温度に冷却された
後、排煙Ａ１として脱硫装置２に導入される。なお、ノ
ンリーク型ガスガスヒータとは、排煙が系外或いは熱媒
中に漏れない構造のものである。

【０００４】脱硫装置２では、図示省略した吸収塔にお
いて例えば吸収剤として石灰石を含む吸収剤スラリと排
煙Ａとが気液接触して、排煙中から少なくとも亜硫酸ガ
ス（ＳＯ₂)が除去される。またここで排煙は、前記気液
接触により水の露点まで冷却され、通常５０℃程度とな
る。次いで排煙は、ガスガスヒータ（ＧＧＨ）の再加熱
部３に送られ、ここでより大気放出に好ましい高温（通
常９０℃程度）となるように加熱されて、処理後排煙Ｂ
として図示省略した煙突から大気中に放出される。

【０００５】なお脱硫装置２において、亜硫酸ガスを吸
収した吸収剤スラリは、吸収塔底部に形成された図示し
ないタンク内において酸化され、さらに中和反応を起こ
して石膏を含む石膏スラリとなる。そしてこの石膏スラ
リは、前記タンクから抜き出されて、脱硫装置２の石膏
分離用の固液分離手段（例えば、真空式ベルトフィル
タ）によって、石膏固形分を分離される。この際、固液
分離手段から排出されるろ液は、一部が吸収剤スラリを
構成する液分として再使用され、残りが脱硫排水Ｃ１と
して不純物蓄積防止のために系外に排出される。

【０００６】また、熱媒循環ポンプ４により循環するガ
スガスヒータの熱媒Ｗ（通常は、水）は、この場合熱媒
ヒータ５においても蒸気Ｄの熱で加熱され、処理後排煙
Ａ２を十分に加熱するようになっている。また、熱媒循
環ポンプ４の吸込み側には、熱媒Ｗを貯留するリザーバ
ータンク（図示略）が接続され、熱媒循環系の圧力変動
が吸収されるよう構成されている。

【０００７】なお、例えば１０００ＭＷの火力発電設備
用の場合には、熱媒の定常時の循環流量は１０００ｔ／
ｈ程度であり、また循環する熱媒の温度は、再加熱部３
の出口又は熱回収部１の入口で７５〜８０℃程度、熱回
収部１の出口又は再加熱部３の入口で１１５〜１２５℃
程度である。

【０００８】次に、脱硫排水Ｃ１の後処理は、前処理装
置１１を含む排水処理装置によりこの場合放流液を出す
ことなく行われる。即ち、脱硫排水Ｃ１は、まず前処理
装置１１に導入され、ここで凝集沈殿処理等を含む前処
理が実施され、懸濁する固形分の除去等がなされた脱硫
排水Ｃ２として、蒸発濃縮循環ライン１２に送られる。
蒸発濃縮循環ライン１２は、蒸発缶１３の底部に溜まっ
たスラリＣ３の一部が蒸発缶循環ポンプ１４により強制
循環する配管ラインである。そして、送られた脱硫排水
Ｃ２は、前記スラリＣ３の一部とともに、この蒸発濃縮
循環ライン１２を介して加熱器１５（熱交換器）を経て
蒸発缶１３内のノズル１６に送られ、蒸発缶１３内に噴
霧されてその水分が蒸発する。

【０００９】ここで、加熱器１５は、いわゆるシェルア
ンドチューブ構造の熱交換器であり、供給された高温蒸
気Ｅにより脱硫排水Ｃ２よりなる循環スラリを加熱する
ものである。例えば１０００ＭＷの火力発電設備用の場
合には、蒸発缶循環ポンプ１４による定常時の循環流量
は１０００ｍ³／ｈ程度であり、循環スラリの温度は、加
熱器１５の入口で５５℃程度、加熱器１５の出口で５９
℃程度である。また、蒸発缶１３の上部は、凝縮器１７
を経て真空ポンプ１８に接続されており、前述の５５℃
程度から５９℃程度への加熱により水分の蒸発が起こる
ように負圧（０．２ａｔａ程度）とされている。

【００１０】なお、脱硫排水Ｃ２は、石膏の飽和溶液で
あるため、加熱器１５における伝熱面において石膏の固
形分が析出しスケールとなって固着する恐れがあるが、
出願人の研究によれば以下のような運用により、このよ
うなスケールの発生が防止できることが分っている。即
ち、蒸発缶１３のスラリＣ３内における石膏の晶析を促
進させるいわゆる種晶として、例えば脱硫装置２で回収
された石膏が脱硫排水Ｃ２中に少なくとも４０００ｐｐ
ｍ含まれるようにするとともに、加熱器１５における伝
熱面の温度が７０℃以下となるように、蒸気Ｅの温度を
管理すればよい。

【００１１】そして、蒸発缶１３において蒸発したスラ
リＣ３の水分Ｃ４（蒸気）は、凝縮器１７において冷却
水Ｆにより冷却されて凝縮し、石膏等をほとんど含まな
い高純度な水Ｃ５となって回収タンク１９に貯留され
る。なお、この回収タンク１９内の水Ｃ５は、例えば脱
硫装置２の吸収剤スラリを構成する補給水として再利用
される。

【００１２】一方、蒸発缶１３内底部に溜まるスラリＣ
３は、水分の蒸発により析出した溶解塩類を多量に含む
濃縮スラリとなり、この濃縮スラリの一部は順次スラリ
ポンプ２０により抜出され、この場合乾燥器２１により
さらに水分を除去されて固形分Ｇとして回収される。な
お、この場合乾燥器２１としては、ドラムドライア型乾
燥器が用いられる。また、蒸発缶１３の底部から抜出し
たスラリＣ３は、例えば図示省略した除塵装置により排
煙から捕集されたフライアッシュ等の粉塵やセメントと
混合し固化処理することもできる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
排煙処理設備は、前述したように脱硫排水を蒸発缶によ
って蒸発濃縮することにより放流液を出さないですむ点
において優れたものであるが、さらなる経済性の向上を
図る観点においては、以下のような改善すべき問題があ
った。

【００１４】すなわち、蒸発缶１３において水分を蒸発
させるためにはその潜熱に応じた多大な熱エネルギーが
必要であり、蒸気Ｅが多量に必要となるため、近年益々
要求される運転コストの低減化にとって大きな障害とな
っていた。例えば１０００ＭＷの火力発電設備用の場合
には、加熱器１５に供給する蒸気Ｅが１０ｔ／ｈ程度必
要であった。

【００１５】そこで本発明は、脱硫装置と、この脱硫装
置の脱硫排水を蒸発濃縮して処理する排水処理装置と、
熱媒循環式のノンリークガスガスヒータとを含む排煙処
理設備であって、蒸発濃縮のために従来供給していた蒸
気が不要となる排煙処理設備を提供することを目的とし
ている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の排煙処理設備は、排煙を吸収剤スラリと気
液接触させて排煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収する
脱硫装置と、この脱硫装置の吸収剤スラリを構成する液
の一部を抜き出してなる脱硫排水を蒸発缶により蒸発濃
縮して処理する排水処理装置と、前記脱硫装置の前流に
設けた熱回収部により排煙から熱回収し、この回収した
熱によって前記脱硫装置の後流に設けた再加熱部により
脱硫処理後の排煙を再加熱する熱媒循環式のノンリーク
ガスガスヒータとを有する排煙処理設備において、前記
蒸発缶における蒸発のために脱硫排水を加熱する加熱器
として、前記ノンリークガスガスヒータの再加熱部から
熱回収部に送られる途上の熱媒から熱回収する熱交換器
を設けたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。図１は、本例の排煙処理設
備の構成を示す図である。なお、図２に示す従来の構成
と同様の要素には、同符号を付して重複する説明を省略
する。

【００１８】本例の特徴は、従来の加熱器１５の代り
に、ノンリークガスガスヒータの再加熱部３から熱回収
部１ａに送られる途上の熱媒Ｗから熱回収する熱交換器
３１を設けたことを特徴とする。なお、ノンリークガス
ガスヒータの熱回収部１ａは、後述するように従来より
も若干容量（伝熱面積）を大型化させたものとするのが
好ましい。またこの場合、熱交換器３１を経由しないバ
イパスラインが設けられて、ここに流量調整弁３２が接
続されている。

【００１９】上記本例の排煙脱硫設備では、熱交換器３
１が蒸発缶１３における蒸発濃縮のための循環スラリの
加熱器として十分機能し、結果的に排煙の熱エネルギー
（脱硫装置における気液接触の際の水分の蒸発に従来費
やされていたもの）の一部が蒸発濃縮のための加熱に使
用されることになって、従来のように蒸気Ｅを供給する
必要がなくなり、設備全体としての蒸気使用量が大幅に
削減できる。

【００２０】すなわち、例えば１０００ＭＷの火力発電
設備用の場合には熱媒Ｗの循環流量は１０００ｔ／ｈ程
度であり、また熱媒Ｗの温度は、再加熱部３の出口で７
５〜８０℃程度であるため、熱交換器３１では、脱硫排
水よりなる循環スラリを前述の温度（５９℃程度）まで
十分に加熱できるとともに、また熱伝達面の温度を７０
℃以下に維持して前述した石膏スケールの発生を防止す
ることもできる。

【００２１】そして、ガスガスヒータの熱回収部１ａの
入口での熱媒Ｗの温度は、熱交換器３１における吸熱に
より７０〜７５℃程度まで従来よりも低下するため、結
果的に熱回収部１ａの容量がたとえ従来と同じでもその
熱回収効果（冷却性能）が増加して、熱回収部１ａの排
煙出口での排煙温度は従来の１１０℃程度から１０５℃
程度まで低下する。

【００２２】一方、熱回収部１ａの出口での熱媒Ｗの温
度は、前記熱回収部１ａにおける熱回収効果の増加によ
り、従来より若干低下するだけで、ほとんど問題となら
ない。また、脱硫装置２では排煙が吸収剤スラリの水分
が蒸発してなる水蒸気で飽和するまで（即ち、水の露点
まで）冷却されるため、熱回収部１ａの排煙出口（即
ち、脱硫装置２の入口側）での排煙温度が従来の１１０
℃程度から１０５℃程度まで低下しても、脱硫装置２の
出口側の温度はほとんど変化せずこれも問題とならな
い。

【００２３】またなお、脱硫装置２の入口側での排煙温
度が従来の１１０℃程度から１０５℃程度まで低下する
ことは、脱硫装置２における亜硫酸ガスの吸収反応を却
って促進し脱硫処理の性能を向上させるとともに、排煙
と吸収剤スラリの気液接触に伴う水分の蒸発量を低減す
る作用があるため、脱硫装置２における補給水の減量
（工業用水等の使用量低減）が実現できる。

【００２４】したがって、本例の構成によれば、結果的
に排煙の熱エネルギーが蒸発缶１３における蒸発濃縮の
ための加熱に有効に使用されることになって、しかもガ
スガスヒータ等の熱バランスや脱硫処理の性能にほとん
ど影響を与えないばかりか、却って脱硫性能を向上させ
るため、従来の設備に対して、蒸発濃縮のための従来の
加熱器１５の代りに熱媒Ｗを高温側流体とする熱交換器
３１を設けて、そこに熱媒Ｗを流すための配管ラインを
追加するといった程度の極めて簡単な設計変更或いは改
造を行なうことによって、従来よりも格段に少ない使用
蒸気量で、従来とほぼ同様あるいはそれ以上の性能の脱
硫処理及びそれに伴う排水処理を行なうことができると
いう実用上極めて優れた効果が得られる。

【００２５】なお、ガスガスヒータの再加熱部３の入口
における熱媒Ｗの温度を従来に比し全く変化させないよ
うにするためには、熱回収部１ａの容量（伝熱面積）を
若干増やすか、熱媒ヒータ５における蒸気Ｄの流量を若
干増やせばよい。このようにすれば、処理後排煙Ｂの温
度を従来と全く同じに維持でき、しかもこの場合でも、
排煙からの熱回収量が増える分だけやはり全体として使
用蒸気量の大幅な削減が実現される。

【００２６】また、この場合脱硫排水Ｃ１の排出量の変
動に伴う蒸発缶１３における蒸発量の制御は、前述のバ
イパスラインに設けた流量調整弁の開度を操作して熱交
換器３１に流れる熱媒Ｗの流量を調整することで容易に
可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の排煙処理設備では、熱交換器が
蒸発缶における蒸発濃縮のための加熱器として十分機能
し、結果的に排煙の熱エネルギー（脱硫装置における気
液接触の際の水分の蒸発に従来費やされていたもの）の
一部が蒸発濃縮のための加熱に使用されることになっ
て、従来のように蒸発濃縮のために蒸気を供給する必要
がなくなり、設備全体としての蒸気使用量が大幅に削減
できる。

【００２８】また、脱硫装置の入口側での排煙温度が従
来より低下するため、脱硫装置における亜硫酸ガスの吸
収反応を却って促進し脱硫処理の性能が向上するととも
に、排煙と吸収剤スラリの気液接触に伴う水分の蒸発量
を低減する作用があるため、脱硫装置における補給水の
減量（工業用水等の使用量低減）も実現できる。

【００２９】したがって本発明によれば、従来の設備に
対して、蒸発濃縮のための従来の加熱器の代りにガスガ
スヒータの熱媒を高温側流体とする熱交換器を設けて、
そこにガスガスヒータの熱媒を流すための配管ラインを
追加するといった極めて簡単な設計変更或いは改造を行
なうことによって、従来よりも格段に少ない使用蒸気量
で、従来とほぼ同様あるいはそれ以上の性能の脱硫処理
及びそれに伴う排水処理を行なうことができるという実
用上極めて優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例である排煙処理設備の全体構成を
示す図である。

【図２】従来の排煙処理設備の全体構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ａ ガスガスヒータの熱回収部 ２ 脱硫装置 ３ ガスガスヒータの再加熱部 １３ 蒸発缶 ３１ 熱交換器 Ｃ１ 脱硫排水 Ｗ 熱媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖野 進 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排煙を吸収剤スラリと気液接触させて排
   煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収する脱硫装置と、こ
   の脱硫装置の吸収剤スラリを構成する液の一部を抜き出
   してなる脱硫排水を蒸発缶により蒸発濃縮して処理する
   排水処理装置と、前記脱硫装置の前流に設けた熱回収部
   により排煙から熱回収し、この回収した熱によって前記
   脱硫装置の後流に設けた再加熱部により脱硫処理後の排
   煙を再加熱する熱媒循環式のノンリークガスガスヒータ
   とを有する排煙処理設備において、 前記蒸発缶における蒸発のために脱硫排水を加熱する加
   熱器として、前記ノンリークガスガスヒータの再加熱部
   から熱回収部に送られる途上の熱媒から熱回収する熱交
   換器を設けたことを特徴とする排煙処理設備。