来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置及废气处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其具备：气体导入口（52），其设于喷雾干燥装置（50A）的顶（盖）部（51a）附近的侧壁（51b），用于导入对脱水滤液（33）的喷雾液（33a）进行干燥的废气（18）；整流板（53），其设于喷雾干燥装置主体内，用于将导入的废气（18）减速并且将废气流动改变为层流（X）；喷雾喷嘴（54），其向成为层流（X）的废气（18）中以雾状喷出来自脱硫排水（30）的脱水滤液（33）；以及连结机构（80），其将喷雾干燥装置主体的底部与作为废气（18）的主烟道的气体供给管路（L3）连结，用于将喷雾干燥固态物向主烟道排出。
【专利说明】来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置及废气处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置及废气处理系统，该脱硫排水在对从锅炉排出的废气进行处理的废气处理时产生。
【背景技术】
[0002]以往，公知有用于对从设置于火力发电设备等的锅炉排出的废气进行处理的废气处理系统。废气处理系统具备用于从来自锅炉的废气中除去氮氧化物的脱硝装置、用于对通过了脱硝装置的废气的热量进行回收的空气加热器、用于除去热回收后的废气中的烟尘的集尘机和用于除去除尘后的废气中的硫氧化物的脱硫装置。作为脱硫装置，通常使用使石灰吸收液等与废气进行气液接触而除去废气中的硫氧化物的湿式的脱硫装置。
[0003]从湿式的脱硫装置排出的排水(以下称作“脱硫排水”)含有大量氯离子、铵离子等离子、汞等各种各样的有害物质。因此，在将脱硫排水向系统外部放出之前，需要从脱硫排水中除去上述的有害物质，但脱硫排水中所包含的上述多种有害物质的除去处理复杂，存在处理成本较高这样的问题。因此，为了节省脱硫排水的处理成本，提出将脱硫排水不放出到系统外部而在系统内再利用的方法。例如，在专利文献I及2中公开了如下结构的废气处理装置，该废气处理装置另外设置从连接有脱硝装置、空气加热器、集尘机、脱硫装置的主管路的烟道分支、通过以雾状喷出脱硫排水而将其气化的设备，将废气的一部分从主管路的烟道导入该设备内，向设备内的废气中以雾状喷出脱硫排水使其蒸发从而使有害物质析出，然后使该废气返回主管路的烟道(专利文献I及2)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开昭63 - 200818号公报
[0007]专利文献2:日本特开平9 — 313881号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]但是，在专利文献I及2的废气处理装置中，设置将废气的一部分从烟道分支、通过以雾状喷出来自脱硫装置的脱硫排水(或排液)而将其气化的设备，来使脱硫排水蒸发，但是来自脱硫装置的脱硫排水含有固态成分，因此存在不能良好地进行喷雾干燥这样的问题。
[0010]并且，近年来，由于内陆地区等对于水资源的环境考虑，希望废气处理设备中的无排水化，希望实现能稳定地操作的无排水化的废气处理设备的出现。
[0011]作为实施该无排水化的设备，可以使用对脱硫排水进行干燥的喷雾干燥机，但在使用锅炉废气对脱硫排水进行喷雾干燥的情况下，存在以下那样的问题。
[0012]锅炉废气中含有高浓度的灰尘，并且当脱硫排水蒸发时存在有排水中包含的大量的析出盐，因此需要其对策。[0013]本发明是鉴于上述问题而做成的，其课题在于提供能实现来自脱硫装置的脱硫排水的无排水化的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置及废气处理系统。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]用于解决上述课题的本发明的第一技术方案是一种来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于，该来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置具备:气体导入口，其设于喷雾干燥装置主体的顶部附近侧壁，用于导入对喷雾液进行干燥的废气；整流板，其设于所述喷雾干燥装置主体内，用于将导入的废气减速并且将废气流动改变为层流；喷雾喷嘴，其向成为层流的废气中以雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液；连结机构，其将喷雾干燥装置主体的底部与废气的主烟道连结，用于将喷雾干燥固态物向主烟道排出。
[0016]根据第一技术方案，第二技术方案的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置的特征在于，该来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置具有保护板，该保护板设于所述喷雾干燥装置主体内的废气导入区域的附近，用于防止由废气中的固态成分引起的内壁面的磨损。
[0017]根据第一技术方案或第二技术方案，第三技术方案的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置的特征在于，该来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置具有对所述喷雾干燥装置的内壁周面进行清洗的清洗机构。
[0018]第四技术方案是一种废气处理系统，其特征在于，该废气处理系统具备:锅炉，其使燃料燃烧；空气加热器，其用于回收来自所述锅炉的废气的热量；集尘机，其用于除去热回收后的废气中的烟尘；脱硫装置，其利用吸收液除去除尘后的废气中包含的硫氧化物；脱水机，其用于自从所述脱硫装置排出的脱硫排水中除去石膏；喷雾干燥装置，其具备以雾状喷出来自所述脱水机的脱水滤液的第一技术方案至第三技术方案中任一项所述的喷雾机构；以及废气导入管路，其用于将废气的一部分导入到所述喷雾干燥装置。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，在喷雾干燥装置内，使废气成为层流，向该成为层流的废气中，从喷雾喷嘴以雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液，从而使脱水滤液的喷雾干燥变得良好。此时，利用保护板来保护由导入的废气引起的磨损。
[0021]另外，通过具有对喷雾干燥装置内部进行清洗的清洗机构，从而对废气中的高浓度的灰尘和喷雾干燥后的大量的析出盐进行清洗，防止在壁面内部产生水垢。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是实施例1的废气处理系统的概略构成图。
[0023]图2是实施例1的来自脱硫排液的脱水滤液的喷雾干燥装置的概略图。
[0024]图3 — I是图2的A — A剖视图，是表示设于喷雾干燥装置的顶部侧的保护板的设置状态的概略图。
[0025]图3 — 2是图3 — I的C部放大图。
[0026]图4是实施例2的来自脱硫排液的脱水滤液的喷雾干燥装置的概略图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照附图详细地说明本发明。需要说明的是，本发明并不被该实施例限定，且在有多个实施例的情况下，也包含组合各实施例而构成的方案。另外，下述实施例的构成要素中包含本领域技术人员能容易想到的或实质上相同的要素。
[0028]实施例1
[0029]图1是实施例1的废气处理系统的概略构成图。图1所例示的废气处理系统10是从废气18中除去氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、汞(Hg)等有害物质的装置，该废气18例如来自将煤作为燃料使用的燃煤锅炉、将重油作为燃料使用的燃重油锅炉等锅炉U。
[0030]废气处理系统10具备:锅炉11，其使燃料F燃烧；脱硝装置12，其除去来自所述锅炉11的废气18中的氮氧化物；空气加热器13，其对脱硝后的废气18的热量进行回收；集尘机14，其除去热回收后的废气18中的烟尘；脱硫装置15，其利用作为吸收液的石灰浆料20除去除尘后的废气18中包含的硫氧化物；脱水机32，其从自所述脱硫装置15排出的脱硫排水30中除去石膏31 ;喷雾干燥装置50(后述的喷雾干燥装置50A、50B)，其具备以雾状喷出来自所述脱水机32的脱水滤液33的喷雾机构；以及废气导入管路L11,其将废气18的一部分导入到所述喷雾干燥装置50。由此，使用导入有除去了石膏31的脱水滤液33的废气18在喷雾干燥装置50中进行喷雾干燥，因此能稳定地实施脱硫排水30的无排水化。
[0031]脱硝装置12是将从锅炉11通过气体供给管路L1供给来的废气18中的氮氧化物除去的装置，在其内部具有脱硝催化剂层(未图示)。在脱硝催化剂层的上游配置有还原剂注入器(未图示)，从该还原剂注入器向废气18中注入还原剂。在此，作为还原剂，例如使用氨、尿素、氯化铵等。导入到脱硝装置12的废气18中的氮氧化物与脱硝催化剂层接触，从而废气18中的氮氧化物被分解为氮气(N2)和水(H2O)而被除去。另外，关于废气18中的汞，若氯(Cl)量变多，则可溶于水的二价的氯化汞的比例变多，利用后述的脱硫装置15容易收集萊。
[0032]需要说明的是，上述的脱硝装置12不是必须的，在来自锅炉11的废气18中的氮氧化物浓度、汞浓度为微量或废气18中不包含上述的物质的情况下，也可以省略脱硝装置12。
[0033]空气加热器13是在利用脱硝装置12除去氮氧化物之后、对通过废气供给管路L2供给来的废气18中的热量进行回收的换热器。通过了脱硝装置12的废气18的温度由于高至300°C?400°C左右，因此利用空气加热器13在高温的废气18与常温的燃烧用空气之间进行热交换。通过热交换而成为高温的燃烧用空气被供给至锅炉U。另一方面，与常温的燃烧用空气进行了热交换的废气18被冷却至150°C左右。
[0034]集尘机14是用于除去热回收后、通过气体供给管路L3供给来的废气18中的烟尘的装置。作为集尘机14，可举出惯性力集尘机、离心力集尘机、过滤式集尘机、电集尘机、清洗集尘机等，没有特别限定。需要说明的是，图1中附图标记16表示集尘灰。
[0035]脱硫装置15是在除去烟尘之后、以湿式除去通过气体供给管路L4供给来的废气18中的硫氧化物的装置。在该脱硫装置15中，作为碱性吸收液，使用石灰浆料20 (使石灰石粉末溶解于水而成的水溶液)，将装置内的温度调节为30?80°C左右。石灰浆料20从石灰浆料供给装置21供给至脱硫装置15的塔底部22。被供给至脱硫装置15的塔底部22的石灰浆料20通过未图示的吸收液送给管路输送到脱硫装置15内的多个喷嘴23，从喷嘴23朝向塔顶部24侧喷出。从脱硫装置15的塔底部22侧上升的废气18与从喷嘴23喷出的石灰浆料20气液接触，从而使废气18中的硫氧化物及氯化汞被石灰浆料20吸收，被从废气18中分离、除去。利用石灰浆料20净化后的废气18作为净化气体26从脱硫装置15的塔顶部24侧排出，从烟囱27排出到系统外。
[0036]在脱硫装置15的内部，废气18中的硫氧化物SOx与石灰浆料20产生由下述式(I)表示的反应。
[0037]CaCO3 + SO2 + 0.5H20 — CaSO3.0.5H20 + CO2...(I)
[0038]并且，吸收了废气18中的SOx的石灰浆料20通过供给至脱硫装置15的塔底部22的空气(未图示)进行氧化处理，与空气产生由下述式(2)表示的反应。
[0039]CaSO3.0.5H20 + 0.502 + 1.5H20 — CaSO4.2H20...(2)
[0040]这样，废气18中的SOx在脱硫装置15中以石膏CaS04.2H20的形式被捕获。
[0041]另外，如上所述，作为石灰浆料20，使用将贮存于脱硫装置15的塔底部22的液体抽起而成的物质，随着脱硫装置15的运转，在该被抽起的石灰浆料20中混合由反应式(I)、
(2)产生的石膏CaSO4.2H20。以下，将该抽起的石灰石膏浆料(混合有石膏的石灰浆料)称作吸收液。
[0042]脱硫所使用的吸收液(石灰石膏浆料)作为脱硫排水30从脱硫装置15的塔底部22排出到外部，通过后述的排水管路L2tl输送到脱水机32，在此进行脱水处理。该脱硫排水30中除了石膏之外还含有汞等重金属、Cl'Br' I_、F_等卤离子。
[0043]脱水机32是将脱硫排水30中的包含石膏31的固体成分和液体成分的脱水滤液33分离的装置。作为脱水机32，例如使用带式过滤器、离心分离机、沉降型离心沉降机等。从脱硫装置15排出的脱硫排水30利用脱水机32分离出石膏31。此时，脱硫排水30中的氯化萊以吸附于石骨31的状态与石骨31 —起与液体分尚。分尚出的石骨31被排出到系统外部(以下称作“系统外”)。
[0044]另一方面，作为分离液的脱水滤液33通过脱水管路L21输送到喷雾干燥装置50。需要说明的是，脱水滤液33也可以暂时贮存于排水箱(未图示)中。
[0045]喷雾干燥装置50具备通过从作为来自锅炉11的废气18的主管路的废气供给管路L2分支的废气导入管路L11导入废气18的一部分的气体导入机构和对脱水滤液33进行散布或喷雾的喷雾机构。而且，利用导入的废气18的热量使散布或喷雾的脱水滤液33蒸发干燥。另外，在喷雾干燥装置50中将有助于干燥的废气18直接供给到气体供给管路L3。
[0046]在本发明中，由于对从脱硫排水30中除去了石膏31的脱水滤液33进行喷雾干燥，因此能防止喷雾机构的堵塞。
[0047]S卩，由于不是将脱硫排水直接以雾状喷出，因此，能使伴随脱硫排水蒸发产生的干燥颗粒的量大幅减少。其结果是，能够减少由干燥颗粒的附着引起的堵塞。另外，通过对脱硫排水30进行脱水处理，从而氯化汞也与石膏31 —起被分离.除去，因此，能够防止排水喷雾时废气18中的汞浓度增加。
[0048]另外，在本实施例中，由于将向空气加热器13流入的废气18的一部分通过废气导入管路L11从废气供给管路L2分支出，因此，废气的温度较高(350?400°C )，能高效率地进行脱水滤液33的喷雾干燥。
[0049]图2是本实施例的来自脱硫排液的脱水滤液的喷雾干燥装置的概略图。
[0050]如图2所示，本实施例的喷雾干燥装置50A具备:气体导入口 52，其设于喷雾干燥装置主体的顶(盖)部51a附近的侧壁51b，用于导入对脱水滤液33的喷雾液33a进行干燥的废气18 ;整流板53，其设于喷雾干燥装置主体内，用于将导入的废气18减速并且将废气流动改变为层流X ;喷雾喷嘴54，其向成为层流X的废气18中以雾状喷出来自脱硫排水30的脱水滤液33 ;连结机构80，其将喷雾干燥装置主体的底部与废气18的主烟道连结，将喷雾干燥固态物质排出到主烟道。需要说明的是，图中附图标记56表示作为喷雾干燥固态物质的灰尘。
[0051]另外，在本实施例中，在喷雾干燥装置50A主体内的废气18的导入区域沿着壁部设有保护板61，该保护板61防止由废气18中的固态成分引起的内壁面的磨损。
[0052]这是因为，导入的废气18的流速例如为10?18m / s左右，该废气18被从装置主体的切线方向导入，因此，要通过设置保护板61来防止其内壁面51d的磨损。
[0053]图3 — I是图2的A — A剖视图，是表示设于喷雾干燥装置50A的顶部侧的保护板61的设置状态的概略图。图3 — 2是其C部放大图。
[0054]如图3 — I及图3 — 2所示，在喷雾干燥装置50A的主体内的内壁面51d设有例如轨道状的插入夹具63。而且，保护板61相对于插入夹具63容易沿铅垂轴向拉拔，能根据
需要更换。
[0055]这是因为，在来自锅炉11的废气18中含有较多硬度高的灰尘等烟尘。而且，需要保护内壁面51d免受由于废气18从气体导入口 52流入时产生的回旋流碰撞时产生的硬度较硬的灰尘等造成的磨损。因此，将插入自如的保护板61沿着内壁面51d的周围设置。
[0056]需要说明的是，关于废气18的导入，利用废气供给管路L2和废气导入管路L11的压力损失的不同来将废气18向喷雾干燥装置50A内导入或者根据需要使用诱导风扇等导入废气18。
[0057]另外，如图3 — 2所示，在保护板61的表面还形成有凹凸面61a，利用该凹凸面61a使废气18的流动减速。
[0058]在本实施例中，在保护板61上形成作为减速机构的凹凸面61a，但本发明并不限定于此，也可以另外独立设置气体减速机构。
[0059]为了进一步减弱与该保护板61碰撞的废气18的涡流，而设有整流板53。
[0060]本实施例的整流板53以供给至喷雾喷嘴54的脱水滤液33的供给管54a为中心，利用未图示的支承机构自该处呈放射状设置。而且，利用该整流板53，使废气18从涡流(回旋流)改变为层流X的下降流。
[0061]需要说明的是，整流板53也可以在内壁面51d侧沿铅垂轴向设置。
[0062]在该成为层流X的废气18中，将脱水滤液33作为喷雾液33a从喷雾喷嘴54喷出。
[0063]在此，喷雾喷嘴54只要以使脱水滤液33成为规定的液滴径的方式进行喷雾即可，其形式并不限定。例如，可以使用两流体喷嘴、旋转喷雾器等喷雾机构。需要说明的是，两流体喷嘴适用于对相对少量的脱水滤液33进行喷雾，转子雾化器适于对相对多量的脱水滤液33进行喷雾。
[0064]另外，喷嘴的数量也不是一台，可以根据其处理量设置多台。
[0065]在本实施例中，具有对喷雾干燥装置50A的内壁周面进行清洗的清洗机构。
[0066]该清洗机构具有对内壁面51d的整个区域喷射清洗液72来形成润湿壁72a的清洗喷嘴71和用于回收润湿壁72a的落下液的回收槽73。
[0067]该润湿壁72a形成于内壁面51d的整个区域，防止从废气18及脱水滤液33中析出的附着物的产生。
[0068]该清洗机构可以根据需要设置，在附着物的产生较少的情况下，也可以省略清洗机构。
[0069]需要说明的是，为了使从喷雾喷嘴54喷出的喷雾液33a的干燥良好地进行，喷雾干燥装置50A的塔内的喷雾干燥区域为与普通的水相比沸点较高的脱硫滤液，因此，根据该滤液的蒸发速度改变喷雾喷嘴54的长度，延长喷雾液33a的滞留时间。
[0070]喷雾干燥装置50A的底部利用与其底部侧开口 81连结的连结机构80与废气18的主烟道的气体供给管路L3的烟道侧开口 82相连结。而且，有助于喷雾干燥的废气18通过该连结机构80直接排出到烟道内。
[0071]作为所述连结机构80，例如例示伸缩器等，以防止两者的干涉。
[0072]另外，喷雾干燥装置5 0A的高度为8-IOm左右，因此，利用区别于烟道的支柱等支承。需要说明的是，在烟道的支承坚固的情况下，也可以不设置支承构件，而直接通过连结机构80连结。
[0073]因此，不需要像另外独立地设置喷雾干燥装置的情况那样设置废气的排出机构和灰尘的排出机构，能实现装置结构的简略化。
[0074]根据本实施例，在喷雾干燥装置50A内，利用整流板53使废气18成为层流X，向该成为层流X的废气18中从喷雾喷嘴54喷出来自脱硫排水30的脱水滤液33，从而脱水滤液33的喷雾干燥变得良好。此时，由于利用保护板61来保护导入及排出时与内壁面51d碰撞的废气18造成的磨损，因此，喷雾干燥装置50A的耐久性提高。
[0075]另外，具有对喷雾干燥装置50A的内部进行清洗的清洗机构，通过由润湿壁72a进行的清洗，来清洗废气18中的高浓度的灰尘56和喷雾干燥后的大量的析出盐，能防止在壁面内部产生水垢，因此，喷雾干燥装置50A的耐久性提高。
[0076]实施例2
[0077]图4是实施例2的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置的概略图。需要说明的是，对于与实施例1的喷雾干燥装置50A相同的构件标注相同的附图标记且省略其说明。
[0078]如图4所示，本实施例的喷雾干燥装置50B设置实现清洗机构的清洗液72的回收及再利用的清洗液贮存槽74。
[0079]形成于喷雾干燥装置主体的内表面的润湿壁72a对析出的附着物进行冲洗，该清洗液72被回收槽73回收，利用回收管路L31回收并储存于清洗液贮存槽74，利用循环泵75通过清洗液供给管路L32再次向清洗喷嘴71供给清洗液72。
[0080]另外，若长时间持续清洗，则清洗液72的浓度上升，因此，要适当供给稀释水76进行稀释。另外，在浓度上升为规定以上的情况下，将清洗液72的一部分从清洗液贮存槽74抽出，利用与抽出的量相应的稀释水76进行稀释，进行再次清洗。
[0081]附图标记说明
[0082]10废气处理系统
[0083]11锅炉
[0084]12脱硝装置
[0085]13空气加热器
[0086]14集尘机[0087]15脱硫装置
[0088]16集尘灰
[0089]18废气
[0090]30脱硫排水
[0091]32脱水机
[0092]33脱水滤液
[0093]50A、50B喷雾干燥装置
[0094]52气体导入口
[0095]53整流板
[0096]54喷雾喷嘴
[0097]56灰尘`
【权利要求】
1.一种来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于， 该喷雾干燥装置具备: 气体导入口，其设于喷雾干燥装置主体的顶部附近侧壁，用于导入对喷雾液进行干燥的废气； 整流板，其设于所述喷雾干燥装置主体内，用于将导入的废气减速并且将废气流动改变为层流； 喷雾喷嘴，其向成为层流的废气中以雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液；以及连结机构，其将喷雾干燥装置主体的底部与废气的主烟道连结，用于将喷雾干燥固态物向主烟道排出。
2.根据权利要求1所述的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于， 该喷雾干燥装置具有保护板，该保护板设于所述喷雾干燥装置主体内的废气导入区域的附近，用于防止由废气中的固态成分引起的内壁面的磨损。
3.根据权利要求1或2所述的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于， 该喷雾干燥装置具有对所述喷雾干燥装置的内壁周面进行清洗的清洗机构。
4.一种废气处理系统，其特征在于， 该废气处理系统具备: 锅炉，其使燃料燃烧； 空气加热器，其用于回收来自所述锅炉的废气的热量； 集尘机，其用于除去热回收后的废气中的烟尘； 脱硫装置，其利用吸收液除去除尘后的废气中包含的硫氧化物； 脱水机，其用于从自所述脱硫装置排出的脱硫排水中除去石膏； 喷雾机构，其具备以雾状喷出来自所述脱水机的脱水滤液的权利要求1?3中任一项所述的喷雾干燥装置；以及 废气导入管路，其用于将废气的一部分导入到所述喷雾干燥装置。
【文档编号】C02F1/00GK103458995SQ201280017758
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】福田俊大, 长安立人, 香川晴治, 神山直行, 鹈饲展行 申请人:三菱重工业株式会社