特許 7195885 排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/50 20060101AFI20221219BHJP

   B03C 3/02 20060101ALI20221219BHJP

   B01D 53/76 20060101ALI20221219BHJP

   C01C 1/02 20060101ALI20221219BHJP

   C01C 1/12 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

B01D53/50 ZAB

B03C3/02 B

B01D53/76

C01C1/02 E

C01C1/12 B

C01C1/12 A

C01C1/02 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018214889

(22)【出願日】2018-11-15

(65)【公開番号】P2020081908

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】溝江 正志

(72)【発明者】

【氏名】下田 翔

【審査官】小川 慶子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２２３３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－３５１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２６６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－３０８５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６０６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第０１／１２２９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５８－２０２０１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／８５

Ｂ０３Ｃ ３／０２

Ｃ０１Ｃ １／０２，１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラから排出される排ガス中の煤塵を捕集する電気集塵器と、
アンモニア成分を含有した排水からアンモニアガスを分離するアンモニアガス分離部と、
前記アンモニアガス分離部で分離されたアンモニアガスを、前記電気集塵器の入口側配管へ導く第１アンモニアガス配管と、
アンモニアガスを生成するアンモニアガス生成部と、
前記アンモニアガス生成部で生成されたアンモニアガスを前記電気集塵器の入口側配管へ導く第２アンモニアガス配管と、
前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を調整する調整手段と、
前記アンモニアガス分離部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を検出する流量検出部と、
前記電気集塵器の出口側配管のアンモニア濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部が検出したアンモニアガス濃度に基づいて、前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と前記アンモニアガス分離部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量との合計流量が所定の流量となるように、前記調整手段を制御する制御部と、を備えた排ガス処理システム。

【請求項2】

希釈用空気を導く希釈用空気配管と、
前記第１アンモニアガス配管の下流端を接続した前記希釈用空気配管及び前記第２アンモニアガス配管の下流端が接続され、前記アンモニアガス分離部で分離されて希釈用空気と混合したアンモニアガスと、前記アンモニアガス生成部で生成されたアンモニアガスとを混合し、混合アンモニアガスを生成する混合部と、
前記混合部で生成された混合アンモニアガスを前記電気集塵器の入口側配管へ導く混合アンモニアガス配管と、を備え、
前記希釈用空気配管の下流端は、前記第２アンモニアガス配管の下流端よりも、前記混合部内におけるガス流れの上流側に配置されている請求項１に記載の排ガス処理システム。

【請求項3】

前記希釈用空気配管には、内部を流通する希釈用空気を加熱する加熱部が設けられている請求項２に記載の排ガス処理システム。

【請求項4】

前記第１アンモニアガス配管には、内部を流通するアンモニアガスを加熱する加熱部が設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の排ガス処理システム。

【請求項5】

前記電気集塵器で捕集された硫安の溶解液からアンモニアガスを回収するアンモニアガス回収部と、
前記アンモニアガス回収部で回収されたアンモニアガスを、前記電気集塵器の入口側配管へ導く第３アンモニアガス配管と、を備えた請求項２または請求項３に記載の排ガス処理システム。

【請求項6】

前記アンモニアガス回収部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を検出する流量検出部を備え、
前記混合部には、前記第１アンモニアガス配管の下流端を接続した前記希釈用空気配管の下流端と、前記第２アンモニアガス配管の下流端と、前記第３アンモニアガス配管の下流端と、が接続され、
前記第３アンモニアガス配管の下流端は、前記混合部内のガス流れにおける前記希釈用空気配管の下流端と、前記第２アンモニアガス配管の下流端との間に配置され、
前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と、前記アンモニアガス分離部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と、前記アンモニアガス回収部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と、の合計流量が前記所定の流量となるように、前記調整手段を制御する制御部と、を備える請求項５に記載の排ガス処理システム。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれかに記載の排ガス処理システムと、
燃料を燃焼させることで排ガスを排出する前記ボイラと、を備え、
前記ボイラから排出された排ガスを前記排ガス処理システムで処理するボイラシステム。

【請求項8】

電気集塵器でボイラから排出される排ガス中の煤塵を捕集する捕集工程と、
アンモニアガス分離部でアンモニア成分を含有した排水からアンモニアガスを分離する分離工程と、
前記分離工程で分離されたアンモニアガスを、前記電気集塵器の入口側配管へ導く分離アンモニアガス導入工程と、
アンモニアガス生成部でアンモニアガスを生成するアンモニアガス生成工程と、
前記アンモニアガス生成部で生成されたアンモニアガスを前記電気集塵器の入口側配管へ導く生成アンモニアガス導入工程と、
前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を調整手段で調整する調整工程と、
前記アンモニアガス分離部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を検出する流量検出工程と、
濃度検出部で前記電気集塵器の出口側配管のアンモニア濃度を検出する濃度検出工程と、
前記濃度検出部が検出したアンモニアガス濃度に基づいて、前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と前記アンモニアガス分離部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量との合計流量が所定の流量となるように、前記調整手段を制御する制御工程と、を備えた排ガス処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

重油焚きボイラなど硫黄含有分が多い燃料を燃焼させるボイラから排出される排ガス中の煤塵等を捕集、除去する装置として電気集塵器が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の装置では、電気集塵器の入口側煙道においては、脱硫装置と下流側装置、煙道や配管の腐食防止のために処理前の排ガスにアンモニアガス（ＮＨ_３）を注入し、ボイラ排ガス中の硫酸ガス（ＳＯ_３ガスなど）と反応させて硫安（硫酸アンモニウム）として除去することが行なわれている。また、電気集塵器においては、ボイラからの煤塵と前記反応で生成した硫安とが捕集され、清浄となった処理ガスが電気集塵器の出口側煙道から煙突を通って大気に放出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特公平１－１４８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気集塵器及び／又は電気集塵器の下流側に設けられる装置を洗浄した際には、アンモニア成分を含有した排水が発生する。発生したアンモニア含有排水を海洋や河川などへ排出する場合、環境への影響を考慮して、排水として排出できるアンモニア濃度の上限値（規制値）がある。そのため、アンモニア含有排水中のアンモニア濃度が上限値を超えないよう、アンモニアストリッピング装置でアンモニア含有排水からガス化させたアンモニア（以下、「排水アンモニアガス」という。）を分離させる必要がある。

【0005】

アンモニアストリッピング装置で排水アンモニアガスを分離した場合、分離した排水アンモニアガスを処理する必要がある。分離したガスを大気中へ排出する場合にも、排水と同様に、排出できるアンモニア濃度の上限値（規制値）がある。このため、排水アンモニアガスを触媒分解装置で酸化分解し、窒素ガスとして大気に排出する必要がある。

【0006】

しかしながら、排水アンモニアガスを処理する専用の装置である触媒分離装置を設けた場合には、配管系統を含めた配置場所を考慮する必要があり、アンモニア含有排水の処理設備全体の構成が煩雑となるとともに、触媒分離装置は高価であるため、アンモニア含有排水処理システムの導入コストが高価になるという課題があった。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、システム全体の構成を簡素化することができる排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法を提供することを目的とする。
また、アンモニア含有排水処理システムの導入コストを低減することができる排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、ボイラから排出される排ガス中の煤塵を捕集する電気集塵器と、アンモニア成分を含有した排水からアンモニアガスを分離するアンモニアガス分離部と、前記アンモニアガス分離部で分離されたアンモニアガスを、前記電気集塵器の入口側配管へ導く第１アンモニアガス配管と、を備える。

【0009】

上記構成では、アンモニアガス分離部で分離されたアンモニアガスを、電気集塵器の入口側配管へ導いている。このように、電気集塵器の入口側配管にアンモニアガスを供給することで、ボイラ排ガス中の二酸化硫黄や三酸化硫黄が、アンモニアと反応し、硫安（硫酸アンモニウム）となり、電気集塵器により捕集される。このため、ボイラ排ガス中から二酸化硫黄や三酸化硫黄を除去することができる。したがって、電気集塵器より下流側に配置される脱硫装置や下流側装置、煙道や配管において硫酸による腐食を防止することができる。
また、アンモニアガス分離部で分離されたアンモニアガスを電気集塵器の入口側配管へ導いている。これにより、アンモニアガス分離部で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置を設ける必要がない。したがって、アンモニアガス分離部で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置（例えば、触媒分解装置等）を設けるアンモニア含有排水処理設備の構成と比較して、システム全体の構成を簡素化することができる。よって、アンモニア含有排水処理システムの導入コストを低減することができる。
なお、アンモニア成分を含有した排水とは、例えば、電気集塵器及び／又は電気集塵器の排ガス流れにおける下流側に設けられる装置から排出される排水が挙げられる。

【0010】

また、本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、アンモニアガスを生成するアンモニアガス生成部と、前記アンモニアガス生成部で生成されたアンモニアガスを前記電気集塵器の入口側配管へ導く第２アンモニアガス配管と、前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を調整する調整手段と、前記アンモニアガス分離部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を検出する流量検出部と、電気集塵器の出口側配管のアンモニア濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部が検出したアンモニア濃度に基づいて、前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と前記アンモニアガス分離部とから前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量との合計流量が所定の流量となるように、前記調整手段を制御する制御部と、を備えてもよい。

【0011】

上記構成では、濃度検出部が検出した電気集塵器の出口側配管の排ガス中のアンモニア濃度に基づいて電気集塵器の入口側配管への適切なアンモニアガスの所定の流量を設定し、アンモニアガス生成部から電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量とアンモニアガス分離部とから電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量との合計流量が所定の流量となるように、アンモニアガス生成部から電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量が調整されている。これにより、アンモニアガス分離部から電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量が変動した場合であっても、所定の流量のアンモニアガスを電気集塵器の入口側配管へ供給することができる。すなわち、電気集塵器の入口側配管へ適切な流量のアンモニアガスを供給することができる。したがって、電気集塵器から排出される排ガス中のアンモニア濃度を適切な濃度とすることができる。

【0012】

また、本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、アンモニアガスを生成するアンモニアガス生成部と、前記アンモニアガス生成部で生成されたアンモニアガスを前記電気集塵器の入口側配管へ導く第２アンモニアガス配管と、希釈用空気を導く希釈用空気配管と、前記第１アンモニアガス配管の下流端を接続した前記希釈用空気配管及び前記第２アンモニアガス配管の下流端が接続され、前記アンモニアガス分離部で分離されて希釈用空気と混合したアンモニアガスと、前記アンモニアガス生成部で生成されたアンモニアガスとを混合し、混合アンモニアガスを生成する混合部と、前記混合部で生成された混合アンモニアガスを前記電気集塵器の入口側配管へ導く混合アンモニアガス配管と、を備え、前記希釈用空気配管の下流端は、前記第２アンモニアガス配管の下流端よりも、前記混合部内におけるガス流れの上流側に配置されていてもよい。

【0013】

アンモニアガス分離部から電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量は、電気集塵器などを洗浄した際に排出されるアンモニア含有排水のアンモニア濃度及びアンモニアガス分離部の起動・停止により変動しやすい。上記構成では、混合部で、第１アンモニアガス配管の下流端を接続した希釈用空気配管の下流端が、第２アンモニアガス配管の下流端よりも上流側に配置されている。すなわち、混合部では、アンモニアガス分離部からのアンモニアガスよりも後流側に、アンモニアガス生成部からのアンモニアガスが混合される。このように、アンモニア濃度が変動し易いアンモニアガス分離部からアンモニアガスよりも後流側に、アンモニアガス生成部からのアンモニアガスを混合することで、各アンモニアガスと希釈用空気が均一に混合される。したがって、電気集塵器の入口側配管へ供給する混合アンモニアガスの濃度分布を均一化することができる。

【0014】

また、本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、前記希釈用空気配管には、内部を流通する希釈用空気を加熱する加熱部が設けられていてもよい。

【0015】

電気集塵器の入口側配管へ供給されるアンモニア混合ガスが低温である場合には、電気集塵器の入口側配管との温度差により酸性硫安が発生して、硫酸腐食が発生する場合がある。上記構成では、希釈用空気配管に加熱部を設け、電気集塵器の入口側配管へ導く混合アンモニアガスを昇温できるようにしている。したがって、電気集塵器の入口側配管へ供給される混合アンモニアガスの温度を酸性硫安が発生しないよう高くすることができるので、電気集塵器の入口側配管及び下流側機器における硫酸腐食の発生を好適に抑制することができる。

【0016】

また、本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、前記第１アンモニアガス配管及び前記希釈用空気配管には、内部を流通するガスを加熱する加熱部が設けられていてもよい。

【0017】

電気集塵器の入口側配管へ供給されるアンモニア混合ガスが低温である場合には、電気集塵器の入口側配管との温度差により酸性硫安が発生して、硫酸腐食が発生する場合がある。上記構成では、第１アンモニアガス配管に加熱部を設け、電気集塵器の入口側配管へ導く混合アンモニアガスを昇温できるようにしている。したがって、電気集塵器の入口側配管へ供給される混合アンモニアガスの温度を酸性硫安が発生しないよう高くすることができるので、電気集塵器の入口側配管及び下流側機器における硫酸腐食の発生を好適に抑制することができる。

【0018】

また、本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、前記電気集塵器で捕集された硫安の溶解液からアンモニアガスを回収するアンモニアガス回収部と、前記アンモニアガス回収部で回収されたアンモニアガスを、前記電気集塵器の入口側配管へ導く第３アンモニアガス配管と、を備えてもよい。

【0019】

上記構成では、電気集塵器で捕集された硫安の溶解液から、アンモニアガスを回収している。したがって、電気集塵器で捕集された硫安からアンモニアガスを生成することができる。
また、アンモニアガス回収部で回収されたアンモニアガスを電気集塵器の入口側配管へ導いている。これにより、アンモニアガス回収部で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置を設ける必要がない。したがって、アンモニアガス回収部で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置（例えば、触媒分解装置等）を設ける構成と比較して、アンモニア含有排水処理設備の構成を簡素化することができる。よって、排ガス処理システムの導入コストを低減することができる。

【0020】

また、本発明の一態様に係る排ガス処理システムは、前記混合部で、前記第１アンモニアガス配管の下流端を接続した前記希釈用空気配管と、前記第２アンモニアガス配管の下流端と、前記第３アンモニアガス配管の下流端と、が接続され、前記第３アンモニアガス配管の下流端は、前記混合部内におけるガス流れに対して、前記希釈用空気配管の下流端と、前記第２アンモニアガス配管の下流端との間に配置され、前記アンモニアガス回収部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量を検出する流量検出部を備え、前記アンモニアガス生成部から前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と、前記アンモニアガス分離部とから前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量と、さらに前記アンモニアガス回収部とから前記電気集塵器の入口側配管へ導かれるアンモニアガスの流量との合計流量が前記所定の流量となるように、前記調整手段を制御する制御部と、を備えてもよい。

【0021】

アンモニアガス回収部で回収されたアンモニアガスを電気集塵器の入口側配管へ導いて、アンモニアガス回収部で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置を設ける必要がなく、アンモニアガスを有効に利用することができる。
この際に、流量が変動しやすいアンモニアガス分離部から導かれるアンモニアガスの後流側に、アンモニアガス回収部で回収されたアンモニアガスを混合し、さらにこの下流側でアンモニアガス生成部から導かれるアンモニアガスを混合する。
このため、各アンモニアガスと希釈用空気が均一に混合され、電気集塵器の入口側配管へ供給する混合アンモニアガスの濃度分布を均一化して、所定の流量のアンモニアガスを電気集塵器の入口側配管へ供給することができる。
すなわち、電気集塵器の入口側配管へ適切な流量のアンモニアガスを供給し、電気集塵器から排出される排ガス中のアンモニア濃度を適切な濃度とすることができる。

【0022】

本発明の一態様に係るボイラシステムは、上記いずれかに記載の排ガス処理システムと、燃料を燃焼させることで排ガスを排出する前記ボイラと、を備え、前記ボイラから排出された排ガスを前記排ガス処理システムで処理する。

【0023】

本発明の一態様に係る排ガス処理方法は、電気集塵器でボイラから排出される排ガス中の煤塵を捕集する捕集工程と、アンモニア成分を含有した排水からアンモニアガスを分離する分離工程と、前記分離工程で分離されたアンモニアガスを、前記電気集塵器の入口側配管へ導く導入工程と、を備える。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、システム全体の構成を簡素化することができる。また、設備の導入及び運転コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係るボイラシステムの概略構成図である。

【図2】図１の混合器を示す模式図である。

【図3】本発明の実施形態に係る制御装置が行う処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下に、本発明に係る排ガス処理システム及びボイラシステム並びに排ガス処理方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
ボイラシステム１は、図１に示すように、蒸気を生成するボイラ２と、排ガス処理システム３を備えている。排ガス処理システム３は、ボイラ２から排出された排ガスで燃焼用空気を加熱する空気予熱器４と、空気予熱器４から排出された排ガス中の灰等の煤塵及び排ガスにアンモニアガス（ＮＨ_３）を注入し、排ガス中の硫酸ガス（ＳＯ_３ガスなど）と脱硫反応させた硫安（硫酸アンモニウム）を捕集する電気集塵器５と、電気集塵器５から排出された排ガスを脱硫する脱硫装置６と、脱硫装置６から排出された排ガスを大気に放出する煙突７とを備えている。

【0027】

ボイラ２は、硫黄含有量が多い高Ｓ分（例えば、硫黄の含有率が３重量パーセント以上）の燃料（例えば、重油等）を燃焼させるボイラ２である。ボイラ２内に供給された燃焼用空気を用いて、火炉（図示省略）内で燃料を燃焼する。また、ボイラ２は、燃料を燃焼した際に生じる燃焼ガスの熱を利用して、給水設備（図示省略）からの給水を加熱することで蒸気を生成する。生成された蒸気は、所定の搬送先（図示省略）へ搬送される。搬送先とは、例えば、蒸気タービン（図示せず）が挙げられる。ボイラ２で生成した蒸気を供給することで蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに連結した発電機（図示せず）を回転駆動して発電を行うことができる。また、蒸気の生成に供した燃焼ガスは温度が低下して排ガスとなり、ボイラ２から排出される。ボイラ２から排出された排ガスは、第１排ガス配管２１を介して空気予熱器４へ供給される。

【0028】

空気予熱器４は、供給された排ガスとボイラ２に供給される燃焼用空気とを熱交換させる。熱交換により、排ガスは冷却され、燃焼用空気は加熱される。熱交換を終えた排ガスは、空気予熱器４から排出される。空気予熱器４から排出された排ガスは、第２排ガス配管（電気集塵器５の入口側配管）２２を介して電気集塵器５へ導入される。第２排ガス配管２２の途中位置には、後述する混合器１１から導かれた混合アンモニアガス配管４６が接続されている。また、第２排ガス配管２２には、配管温度を計測する温度計２５が設けられている。温度計２５は、第２排ガス配管２２と混合アンモニアガス配管４６との接続部分よりも下流側に設けられている。温度計２５は計測した温度を、後述する制御装置１２へ送信する。

【0029】

電気集塵器５は、導入された排ガス中の灰等の煤塵や硫安を電気的な機構を利用して捕集する（捕集工程）。煤塵や硫安を捕集された排ガスは、電気集塵器５から排出される。電気集塵器５から排出された排ガスは、第３排ガス配管（電気集塵器５の出口側配管）２３を介して脱硫装置６へ導入される。第３排ガス配管２３の途中位置には、第３排ガス配管２３の内部を流通する排ガスのアンモニア濃度を計測するアンモニア濃度計（濃度検出部）２６が設けられている。アンモニア濃度計２６は計測したアンモニアガス濃度の計測結果を、制御装置１２へ送信する。

【0030】

脱硫装置６は、排ガスから硫黄酸化物を除去することで排ガスを脱硫している。脱硫を終えた排ガスは、脱硫装置６から排出される。脱硫装置６から排出された排ガスは、第４排ガス配管２４を介して煙突７へ導入される。煙突７に導入された排ガスは、大気へ放出される。

【0031】

また、排ガス処理システム３は、電気集塵器５及び／又は電気集塵器５の排ガス流れにおける下流側に設けられる装置を洗浄した際に発生する排水を貯留する排水槽８と、排水槽８に貯留する排水からアンモニアガスを分離するアンモニアストリッピング装置（アンモニアガス分離部）９と、電気集塵器５で捕集された硫安の溶解液からアンモニアガスを回収するＡＷＭＴ（Ash and Water Mixture Treatment）装置（アンモニアガス回収部）１０と、アンモニアガスを発生させる図示しないアンモニアガス発生設備５０（アンモニアガス生成部）と、各種装置及び設備からのアンモニアガスを混合する混合器（混合部）１１と、を備えている。

【0032】

排水槽８は、電気集塵器５と第１排水配管２７を介して接続されている。第１排水配管２７には、開閉弁２９が設けられている。開閉弁２９は、ボイラシステム１の通常運転（ボイラシステム１が蒸気を生成する運転）を停止させ、電気集塵器５の洗浄する際もしくは電気集塵器５の洗浄後に電気集塵器５に貯留している洗浄水を排出する際に開状態とされる。ボイラシステム１の通常運転時には、閉状態とされている。電気集塵器５から排出される排水には、アンモニアが含まれている。なお、排水槽８には、電気集塵器５以外の装置からのアンモニア含有排水も導入されてもよい。例えば、脱硫装置６からの排水が導入されてもよい。排水槽８に貯留された排水は、所定のタイミングで排水槽８から排出される。

【0033】

アンモニアストリッピング装置９は、排水槽８と第２排水配管２８を介して接続されている。排水槽８から排出された排水が、第２排水配管２８を介して導入される。アンモニアストリッピング装置９は、アンモニアを含む排水中に蒸気や空気を吹き込んで排水中のアンモニアイオン（ＮＨ_４ ^＋）と水酸化物イオン（ＯＨ^－）を反応させて、以下の式（１）の反応によって、排水をアンモニアガスと水とに分離する（分離工程）。
ＮＨ_４ ^＋＋ＯＨ^－→ＮＨ_４ＯＨ→ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ・・・（１）

【0034】

なお、電気集塵器５の洗浄は、ボイラシステム１の通常運転を停止させている際に行われるが、ボイラシステム１のアンモニアストリッピング装置９での排水の処理は、ボイラシステム１の通常運転時に行われる。アンモニアストリッピング装置９によって分離されたアンモニアガスは、第１アンモニアガス配管３１及び希釈用空気配管３５を介して混合器１１へ導入される。第１アンモニアガス配管３１には、内部を流れるアンモニアガス（以下、第１アンモニアガス配管３１を流通するアンモニアガスを「第１アンモニアガス」ともいう。）の流量を計測する第１流量計（流量検出部）３２が設けられている。第１流量計３２は、計測した流量を制御装置１２へ送信する。また、第１アンモニアガス配管３１には、内部を流れるアンモニアガスを加熱する第１加熱器（加熱部）３３が設けられている。また、希釈用空気配管３５には、内部を流れるガスを加熱する第２加熱器３４が設けられている。第１加熱器３３及び第２加熱器３４は、例えば、ヒータでもよく、また、他の媒体と熱交換する熱交換器であってもよい。第１加熱器３３及び第２加熱器３４は、制御装置１２によって内部を流れるガス温度の昇温量を調整可能とされている。

【0035】

第１アンモニアガス配管３１の下流端は、第１アンモニアガスを希釈する希釈用空気が流通する希釈用空気配管３５と接続している。希釈用空気配管３５は、例えば、ボイラ２から排出される蒸気によって燃焼用空気を加熱する蒸気予熱器（図示省略）から排出された空気配管（図示省略）から抽気した空気が流通している。第１加熱器３３は、第１アンモニアガス配管３１と希釈用空気配管３５との接続部分よりもアンモニアガス流れの上流側に設けられている。また、第２加熱器３４は、第１アンモニアガス配管３１と希釈用空気配管３５との接続部分よりもアンモニアガス流れの下流側に設けられている。すなわち、第２加熱器３４は、希釈用空気によって希釈されたアンモニアガスを加熱する。

【0036】

アンモニアガス発生設備５０は、アンモニアガスを生成する。アンモニアガス発生設備５０で生成されたアンモニアガスは、第２アンモニアガス配管３７を介して混合器１１へ導入される。第２アンモニアガス配管３７には、内部を流れるアンモニアガス（以下、第２アンモニアガス配管３７を流通するアンモニアガスを「第２アンモニアガス」ともいう。）の流量を計測する第２流量計（流量検出部）３８が設けられている。第２流量計３８は、計測した流量を制御装置１２へ送信する。また、第２アンモニアガス配管３７には、流量調整弁（調整手段）３９が設けられている。流量調整弁３９は、開度を調整することで、内部を流通するアンモニアガスの流量を調整する。流量調整弁３９の開度は、制御装置１２によって制御されている。

【0037】

ＡＷＭＴ装置１０は、電気集塵器５と灰配管４１を介して接続されている。ＡＷＭＴ装置１０には、所定のタイミングで電気集塵器５から排出された灰が導入される。ＡＷＭＴ装置１０は、電気集塵器５で捕集された灰の多くを占める硫安（硫酸アンモニウム）を溶解させて硫安の溶解液とし、溶解させた液からアンモニアガスを回収する。ＡＷＭＴ装置１０によって回収されたアンモニアガスは、第３アンモニアガス配管４２を介して混合器１１へ導入される。第３アンモニアガス配管４２には、内部を流れるアンモニアガスの流量（以下、第３アンモニアガス配管４２を流通するアンモニアガスを「第３アンモニアガス」ともいう。）を計測する第３流量計（流量検出部）４３が設けられている。第３流量計４３は、計測した流量を制御装置１２へ送信する。また、第３アンモニアガス配管４２には、内部を流れるアンモニアガスを加熱する第３加熱器４４が設けられている。第３加熱器４４は、例えば、ヒータでもよく、また、他の媒体と熱交換する熱交換器であってもよい。第３加熱器４４は、制御装置１２によって内部を流れるガス温度の昇温量を調整可能とされている。

【0038】

混合器１１は、第１アンモニアガス配管３１の下流端が接続する希釈用空気配管３５、第２アンモニアガス配管３７及び第３アンモニアガス配管４２から導入されたアンモニアガスを混合する。混合したアンモニアガスは、混合アンモニアガス配管４６を介して、電気集塵器５の上流側の配管である第２排ガス配管２２の途中位置に供給する。すなわち、混合アンモニアガスを、混合アンモニアガス配管４６を介して、第２排ガス配管２２へ導く（導入工程）。

【0039】

混合器１１は、図２に示すように、外殻を為すハウジング１１ａを有している。また、混合器１１は、所定方向に延びる第１部分１１ｂと、第１部分１１ｂの上流端から曲折して延びる第２部分１１ｃとを一体的に有している。混合器１１のハウジング１１ａの上流端（図２の左端）には、第１アンモニアガス配管３１の下流端が接続した希釈用空気配管３５の下流端３５ａが接続している。また、混合器１１の第１部分１１ｂの内部には、ハウジング１１ａを貫通した第３アンモニアガス配管４２の下流端４２ａが配置されている。また、混合器１１の第２部分１１ｃの内部には、ハウジング１１ａを貫通した第２アンモニアガス配管３７の下流端３７ａが配置されている。すなわち、第１アンモニアガス配管３１の下流端が接続した希釈用空気配管３５の下流端３５ａは、第２アンモニアガス配管３７の下流端３７ａ及び第３アンモニアガス配管４２の下流端４２ａよりも、混合器１１の内部のアンモニアガス流れにおける上流側に配置されている。また、第３アンモニアガス配管４２の下流端４２ａは、第２アンモニアガス配管３７の下流端３７ａよりも上流側に配置され、第１アンモニアガス配管３１の下流端が接続した希釈用空気配管３５の下流端３５ａの下流側に配置されている。混合器１１のハウジング１１ａの下流端には、混合アンモニアガス配管４６の上流端が接続されている。

【0040】

排ガス処理システム３には、制御装置（制御部）１２が備えられている。
制御装置１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0041】

制御装置１２は、流量調整弁３９の開度を調整し、電気集塵器５へ混合アンモニアガスを供給する処理を行う。制御装置１２が行う処理について、図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。

【0042】

制御装置１２は、処理を開始すると、まず、ボイラ２の負荷に基づいて、混合器１１から電気集塵器５へと供給するアンモニアガス量の所定の流量を設定する（Ｓ１）。ボイラ２の負荷は、例えば、ボイラ２に供給される燃料の供給流量によって判断してもよい。例えば、ボイラ２の負荷に基づいた所定量の燃料の燃焼により生じる排ガス流量と排ガス中に含まれ硫酸ガス（ＳＯ_３ガスなど）との反応に注入が必要なアンモニアガス流量を算定して所定の流量とすることができる。次に、Ｓ２に進み、第３排ガス配管２３に設けられたアンモニア濃度計２６が計測したアンモニア濃度を取得する。アンモニア濃度を取得すると、制御装置１２は、取得したアンモニア濃度に応じて設定した供給アンモニア量を補正する（Ｓ３）。具体的には、アンモニア濃度計２６が計測するアンモニア濃度が高い場合には、設定したアンモニア流量からアンモニア濃度に応じて供給アンモニア量へ補正の値を減算する。また、アンモニア濃度が低い場合には、設定したアンモニア流量からアンモニア濃度に応じて供給アンモニア量へ補正の値を加算する。

【0043】

供給アンモニア量を補正すると、制御装置１２はＳ４に進み、第１アンモニアガス配管３１に設けられた第１流量計３２が計測した第１アンモニアガスの流量を取得するとともに、第３アンモニアガス配管４２に設けられた第３流量計４３が計測した第３アンモニアガスの流量を取得する。次に、制御装置１２は、第２アンモニアガス流量を決定する（Ｓ５）。具体的には、Ｓ３で補正した供給アンモニア量からＳ４で取得した第１アンモニアガスの流量及び第３アンモニアガスの流量を減算することで、決定する。次に、制御装置１２は、Ｓ５で決定した第２アンモニアガス流量に応じた開度となるように、流量調整弁３９の開度を調整する（Ｓ６）。

【0044】

次に、制御装置１２は、混合器１１から混合アンモニアガス配管４６へ混合アンモニアガスの供給を行う（Ｓ７）。混合アンモニアガスの供給を行うと、制御装置１２は、第２排ガス配管２２に設けられた温度計２５が計測する第２ガス配管の温度を取得する（Ｓ８）。次に、制御装置１２は、第２排ガス配管２２の温度が所定の温度（本実施形態では、例えば、酸性硫安を生じないとする一例として、１５０から１６５℃）以上となるように、第１加熱器３３、第２加熱器３４及び第３加熱器４４の内部を流れるガス温度の昇温量を調整する（Ｓ９）。本実施形態では、一例として、第１アシストガスの温度が１７０℃となるように第１加熱器３３及び第２加熱器３４を調整し、第３アシストガスの温度が１４０℃となるように第３加熱器４４を調整している。第２ガス配管の温度が所定の温度以上となると、制御装置１２はＳ１０に進み、混合アンモニアガスを電気集塵器５入口（第２排ガス配管２２）へ導入する。混合アンモニアガスを電気集塵器５入口へ導入すると、制御装置１２は、処理を終了する。

【0045】

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

【0046】

本実施形態では、アンモニアストリッピング装置９で分離された第１アンモニアガス、アンモニアガス発生設備５０で生成した第２アンモニアガス及びＡＷＭＴ装置１０で回収された第３アンモニアガスを電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ導いている。このように、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）にアンモニアガスを供給することで、排ガス中の硫酸ガス（二酸化硫黄や三酸化硫黄）が、アンモニアと反応し、硫安（硫酸アンモニウム）となる。このため、排ガス中から硫黄含有成分（二酸化硫黄や三酸化硫黄）を除去することができる。したがって、電気集塵器５及び／又は電気集塵器５の排ガス流れにおける下流側に設けられる脱硫装置６などの機器、煙道や配管などにおいて硫酸腐食を抑制することができる。

【0047】

また、アンモニアストリッピング装置９で分離されたアンモニアガスを電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ導いている。これにより、アンモニアストリッピング装置９で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置を設ける必要がない。また、ＡＷＭＴ装置１０で回収されたアンモニアガスも電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ導いている。これにより、アンモニアストリッピング装置９で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置や、ＡＷＭＴ装置１０で回収されたアンモニアガスを処理する専用の装置を設ける必要がない。したがって、アンモニアストリッピング装置９で分離されたアンモニアガスを処理する専用の装置やＡＷＭＴ装置１０で回収されたアンモニアガスを処理する専用の装置を設ける構成と比較して、排ガス処理システム３全体の構成を簡素化することができる。よって、排ガス処理システム３の導入コストを低減することができる。アンモニアガスを処理する専用の装置としては、例えば、触媒分離装置が挙げられる。触媒分離装置は高価であるので、触媒分離装置を設ける構成と比較した場合、大幅に導入コストを低減することができる。

【0048】

また、本実施形態では、アンモニアストリッピング装置９で分離されたアンモニアガス及びＡＷＭＴ装置１０で回収されたアンモニアガスを電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ導入している。これにより、アンモニアガス発生設備５０で生成したアンモニアガスのみで電気集塵器５及び／又は電気集塵器５の排ガス流れにおける下流側に設けられる脱硫装置６などの機器、煙道や配管などにおける硫酸腐食を抑制する構成と比較して、アンモニアガス発生設備５０で生成するアンモニアガス量を低減することができる。したがって、排ガス処理システム３全体の構造を簡素化することができる。

【0049】

また、本実施形態では、ＡＷＭＴ装置１０を設け、電気集塵器５で捕集された灰に含まれる硫安（硫酸アンモニウム）からアンモニアガスを回収している。したがって、電気集塵器５で捕集された灰から硫安とアンモニア成分を低減させることができる。

【0050】

アンモニアストリッピング装置９から分離されるアンモニアガスの流量（第１アンモニアガスの流量）や濃度は、電気集塵器５などを洗浄した際に排出されるアンモニア含有排水の濃度及びアンモニアストリッピング装置９の起動・停止により、変動し易い。本実施形態では、第１流量計３２及び第３流量計４３が計測した第１アンモニアガス及び第３アンモニアガスの流量に基づいて、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）への適切なアンモニアガス流量の所定の流量を設定し、混合器１１から電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ導かれる混合アンモニアガスの流量が所定の流量となるように、第２アンモニアガスの流量を調整している。これにより、第１アンモニアガスの流量が変動した場合であっても、所定の流量の混合アンモニアガスを電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ導入することができる。すなわち、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ適切な流量のアンモニアガスを供給することができる。したがって、電気集塵器５から排出される排ガス中のアンモニア濃度を適切な濃度とすることができる。

【0051】

また、本実施形態では、第１アンモニアガス配管３１の下流端が接続した希釈用空気配管３５の下流端３５ａは、第２アンモニアガス配管３７の下流端３７ａ及び第３アンモニアガス配管４２の下流端４２ａよりも、混合器１１の内部のアンモニアガス流れにおける上流側に配置されている。また、第３アンモニアガス配管４２の下流端４２ａは、第２アンモニアガス配管３７の下流端３７ａよりも上流側に配置されている。すなわち、混合器１１では、希釈用空気に混合された第１アンモニアガスに対して、第３アンモニアガス、第２アンモニアガスの順番で混合されていく。このように、アンモニアの流量や濃度が変動し易い第１アンモニアガスに対して、まず流量や濃度の変動量が少ない第３アンモニアガスを混合し、最後に濃度が管理されて流量の調整が可能な第２アンモニアガス生成部からのアンモニアガスを混合することで、混合器１１において各アンモニアガスが均一に混合される。したがって、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ供給する混合アンモニアガスの濃度分布を均一化することができる。

【0052】

電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ供給されるアンモニアガスが所定の値（例えば、酸性硫安を生じないとするガス温度）よりも低温である場合には、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）との温度差により酸性硫安が発生して、硫酸腐食が発生する場合がある。本実施形態では、第１アンモニアガス配管３１に第１加熱部及び第２加熱部を設けるとともに、第３アンモニアガス配管４２に第３加熱部を設け、第２排ガス配管２２の温度が所定の温度以上となるように、第１アンモニアガス及び第３アンモニアガスを加熱して混合アンモニアガス温度の昇温量を調整している。したがって、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）へ供給される混合アンモニアガスの温度を確実に所定の温度以上とすることができるので、電気集塵器５の入口側配管（第２排ガス配管２２）における硫酸腐食の発生を好適に抑制することができる。

【0053】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、ＡＷＭＴ装置１０を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ＡＷＭＴ装置１０を設けない排ガス処理システム３に適用してもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ ：ボイラシステム
２ ：ボイラ
３ ：排ガス処理システム
４ ：空気予熱器
５ ：電気集塵器
６ ：脱硫装置
７ ：煙突
８ ：排水槽
９ ：アンモニアストリッピング装置（アンモニアガス分離部）
１０ ：ＡＷＭＴ装置（アンモニアガス回収部）
１１ ：混合器（混合部）
１１ａ ：ハウジング
１１ｂ ：第１部分
１１ｃ ：第２部分
１２ ：制御装置
２１ ：第１排ガス配管
２２ ：第２排ガス配管（電気集塵器の入口側配管）
２３ ：第３排ガス配管（電気集塵器の出口側配管）
２４ ：第４排ガス配管
２５ ：温度計
２６ ：アンモニア濃度計（濃度検出部）
２７ ：第１排水配管
２８ ：第２排水配管
２９ ：開閉弁
３１ ：第１アンモニアガス配管
３２ ：第１流量計（流量検出部）
３３ ：第１加熱器
３４ ：第２加熱器
３５ ：希釈用空気配管
３７ ：第２アンモニアガス配管
３７ａ ：下流端
３８ ：第２流量計（流量検出部）
３９ ：流量調整弁（調整手段）
４１ ：灰配管
４２ ：第３アンモニアガス配管
４２ａ ：下流端
４３ ：第３流量計（流量検出部）
４４ ：第３加熱器
４６ ：混合アンモニアガス配管

【図1】

【図2】

【図3】