廢氣的處理系統(tǒng)以及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從燃燒氣體等包含二氧化碳的廢氣中除去硫的氧化物、氮的氧化物等，分離回收二氧化碳的廢氣的處理系統(tǒng)以及處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于火力發(fā)電廠、煉鐵廠、鍋爐等設(shè)備中，大量使用了煤、重油、超稠油等燃料，通過燃料的燃燒而排出的硫的氧化物、氮的氧化物和二氧化碳，從防止大氣污染、保護(hù)地球環(huán)境的立場考慮與排放有關(guān)的量的限制和濃度的限制成為必要。近年來，二氧化碳作為地球變暖的主要原因而被視為問題，在世界上抑制排出的活動活躍化。因此，為了不使燃燒廢氣、工藝廢氣的二氧化碳排放到大氣中而能夠回收儲存，精力充沛地進(jìn)行了各種研究。燃燒廢氣中，除了二氧化碳和水分以外，作為微量成分，包含氮的氧化物、硫的氧化物、水銀、氯化氫、煙塵(粒子狀物質(zhì))等，因此使從廢氣中回收的二氧化碳所包含的雜質(zhì)量降低而提高純度在環(huán)境保護(hù)上是重要的。
[0003]燃燒廢氣所包含的氮的氧化物中，二氧化氮能夠通過使用了堿性劑的濕式的吸收處理來除去，但一氧化氮在水中為難溶性，因此一般實施的脫硝技術(shù)往往采用干式的氨接觸還原法，供給氨等氫源并通過催化反應(yīng)將氮的氧化物還原。如果基于此來構(gòu)成脫硫脫硝裝置，則在脫硫部分中，廢氣中的硫的氧化物以銨鹽的狀態(tài)被處理。
[0004]另一方面，關(guān)于脫硫方法，對使用堿性的脫硫劑來除去硫的氧化物的干式或濕式的處理技術(shù)進(jìn)行了各種研究。例如下述專利文獻(xiàn)I中記載了，使含有脫硫劑的漿料與廢氣進(jìn)行氣液接觸的濕式的廢氣處理方法，通過廢氣的脫硫來回收二氧化碳。在這樣的脫硫方法中能夠使用的堿性劑中，有氫氧化鈉(或碳酸鈉)、石灰石(或消石灰、白云石)、氫氧化鎂等，氫氧化鈉的硫的氧化物的除去效率非常高，但昂貴，處理費用變高。因此，在火力發(fā)電廠等大型工廠中，一般應(yīng)用使用便宜的石灰石(碳酸鈣)或消石灰(氫氧化鈣)的石灰石-石膏法。
[0005]另外，作為不使用上述那樣的氫源、脫硫劑的廢氣的處理方法，提出了將廢氣加壓后冷卻來將廢氣中的水分冷凝的方法(參照下述專利文獻(xiàn)2)。在該方法中，加壓后的廢氣所包含的硫的氧化物和氮的氧化物溶解于冷凝水，將冷凝水從廢氣中分離出，從而廢氣被脫硝和脫硫。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-106163號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:國際公開小冊子W02012-107953

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，由于通過廢氣的加壓和冷卻來與冷凝水一起除去硫的氧化物和氮的氧化物，因此不需要脫硫劑等化學(xué)藥劑，但通過由硫的氧化物產(chǎn)生的酸(硫酸、亞硫酸)而易于損害壓縮機(jī)等設(shè)備。因此，如果單獨利用該技術(shù)進(jìn)行脫硫和脫硝，則裝置的負(fù)擔(dān)大，因此在設(shè)備的維持費方面有問題，另外，也難以實現(xiàn)高除去效率的脫硫和脫硝。另一方面，關(guān)于脫硝方法，使用氨等氫源的還原法，難以減少處理費用，期望不使用這樣的資源而能夠?qū)Φ难趸镞M(jìn)行處理。關(guān)于這點，采用石灰石-石膏法的脫硫方法由于作為吸收劑使用比較便宜的石灰石，因此是在處理費用方面有利的脫硫方法，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)選。
[0012]廢氣在普及廢氣的處理方面經(jīng)濟(jì)性是重要的，為了提高廢氣的處理工藝整體的經(jīng)濟(jì)性，關(guān)于在處理工藝中實施的各個處理技術(shù)，提高經(jīng)濟(jì)性是重要的。另外，實施了脫硫和脫硝處理后的廢氣的主成分為二氧化碳，現(xiàn)狀是儲存在地下，但如果實現(xiàn)回收二氧化碳的有效利用則經(jīng)濟(jì)性提高。從脫硫和脫硝后的廢氣中回收的二氧化碳含有少量的氬、氧、氮等，但如果可以高效地回收高純度的二氧化碳，則作為液化二氧化碳等制品對市場提供也成為可能，在產(chǎn)業(yè)上成為有用的。此時，為了成為經(jīng)濟(jì)上有利的技術(shù)，高純度二氧化碳的回收效率是重要的。
[0013]另外，采用石灰石-石膏法的脫硫方法中，在將使吸收劑分散于水中的漿料作為吸收液而捕捉廢氣中的硫的氧化物時，如果與從燃燒系統(tǒng)導(dǎo)入的高溫的廢氣接觸，則從吸收液奪取水分，微細(xì)的固體粒子飛散而易于伴隨于廢氣。這樣的飛散粒子在后續(xù)的機(jī)械裝置中易于引起磨耗、故障等障礙，如果為了將飛散粒子從廢氣中分離而使用濾袋等過濾材，則廢氣的透氣阻力變得非常大，需要用于對送氣進(jìn)行施力的能量和動力裝置。因此，在廢氣的處理工藝中利用采用石灰石-石膏法的脫硫方法時，進(jìn)行研究使得能夠應(yīng)付上述那樣的飛散粒子的問題也是重要的。
[0014]本發(fā)明的課題是解決上述問題，提供利用采用石灰石-石膏法的脫硫技術(shù)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異，能夠高效地回收高純度的二氧化碳的廢氣的處理系統(tǒng)和處理方法。
[0015]進(jìn)一步，本發(fā)明的課題是提供處理廢氣時的設(shè)備的損傷和障礙少，有效率地實施廢氣的脫硫和脫硝而能夠以高純度回收二氧化碳，能夠減少處理所需的能量的廢氣的處理系統(tǒng)以及處理方法。
[0016]另外，本發(fā)明的課題是提供不限制設(shè)置條件、設(shè)置環(huán)境，能夠降低操作費用且易于進(jìn)行維持管理的廢氣的處理系統(tǒng)以及處理方法。
[0017]用于解決課題的方法
[0018]為了解決上述課題，本發(fā)明人等反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用采用石灰石-石膏法的脫硫處理的構(gòu)成能夠高效地回收高純度的二氧化碳，完成了本發(fā)明。另外，此時也實現(xiàn)了通過簡易的構(gòu)成可以消除石灰石-石膏法中的飛散粒子的問題，與采用加壓和冷卻的構(gòu)成組合而有效率地使用能量，同時有效地實施廢氣的處理。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一方式，主旨是廢氣的處理系統(tǒng)具有:通過石灰石-石膏法從廢氣中除去硫的氧化物的脫硫部；與上述脫硫部相比配置在后段且從廢氣中除去氮的氧化物的脫硝部；與上述脫硝部相比配置在后段且從廢氣中回收二氧化碳的二氧化碳回收部；以及將從上述二氧化碳回收部排出的回收后氣體的一部分作為氧源而供給至上述脫硫部的氧供給部。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明的一方式，主旨是廢氣的處理方法具有:通過石灰石-石膏法從廢氣中除去硫的氧化物的脫硫處理，從廢氣中除去氮的氧化物的脫硝處理，從廢氣中回收二氧化碳的二氧化碳回收處理，以及將通過上述二氧化碳回收處理排出的回收后氣體的一部分作為氧源而供給至上述脫硫處理的氧供給處理。
[0021]在上述回收系統(tǒng)中，上述氧供給部可以構(gòu)成為具有:具有用于監(jiān)視通過上述二氧化碳回收部回收的回收二氧化碳的純度和回收率的分析器的監(jiān)視裝置，以及基于通過上述監(jiān)視裝置監(jiān)視的回收二氧化碳的純度和回收率，來調(diào)節(jié)從上述二氧化碳回收部排出的回收后氣體中的供給至上述脫硫部的回收后氣體的比例的調(diào)節(jié)裝置，上述調(diào)節(jié)裝置能夠設(shè)定為:將通過上述監(jiān)視裝置監(jiān)視的回收二氧化碳的純度和二氧化碳的回收率與目標(biāo)純度和目標(biāo)回收率進(jìn)行比較，執(zhí)行在被監(jiān)視的回收二氧化碳的純度比目標(biāo)純度低的情況下使供給至上述脫硫部的回收后氣體的比例減少的調(diào)節(jié)、以及在被監(jiān)視的回收二氧化碳的回收率比目標(biāo)回收率低的情況下使供給至上述脫硫部的回收后氣體的比例增加的調(diào)節(jié)中的至少一方的調(diào)節(jié)。
[0022]另外，上述監(jiān)視裝置可以構(gòu)成為進(jìn)一步具有:用于監(jiān)視從上述脫硫部排出的廢氣的二氧化硫濃度的分析器，上述調(diào)節(jié)裝置將通過上述監(jiān)視裝置監(jiān)視的廢氣的二氧化硫濃度與目標(biāo)二氧化硫濃度進(jìn)行比較，執(zhí)行在被監(jiān)視的廢氣的二氧化硫濃度比目標(biāo)二氧化硫濃度高的情況下使供給至上述脫硫部的回收后氣體的比例增加的調(diào)節(jié)。另外，上述氧供給部可以具有:用于從上述二氧化碳回收部排出的回收后氣體中分離出二氧化碳的分離裝置，以及將通過上述分離裝置分離出的二氧化碳供給至上述脫硝部的二氧化碳供給部，上述氧供給部將通過上述分離裝置分離出二氧化碳后的回收后氣體的一部分供給至上述脫硫部。
[0023]在上述構(gòu)成中，上述脫硫部具有:使用含有鈣化合物的吸收液從上述廢氣中除去硫的氧化物的脫硫裝置，以及使用洗滌水對從上述脫硫裝置排出的廢氣進(jìn)行洗滌來除去上述廢氣所包含的含鈣粒子的洗滌裝置，上述氧供給部可以將上述回收后氣體的一部分供給至上述脫硫裝置的吸收液，由此，脫硫裝置中的飛散粒子的問題被消除。
[0024]上述脫硝部具有:使氧化反應(yīng)進(jìn)行而由一氧化氮生成二氧化氮的反應(yīng)裝置，以及使用水性的吸收液從廢氣中除去二氧化氮的脫硝裝置，作為其一方式，能夠構(gòu)成為上述反應(yīng)裝置具有用于將從上述脫硫部排出的廢氣進(jìn)行壓縮的至少I個壓縮器，上述脫硝部進(jìn)一步具有:將通過上述至少I個壓縮器壓縮的廢氣進(jìn)行冷卻的至少I個冷卻器，另外，作為其它形態(tài)，能夠構(gòu)成為上述脫硫部進(jìn)一步具有:配置在上述脫硫裝置的前段且使氧化反應(yīng)進(jìn)行而由二氧化硫生成三氧化硫的第I反應(yīng)部，上述脫硝部具有:與上述脫硫部相比配置在后段且使氧化反應(yīng)進(jìn)行而由一氧化氮生成二氧化氮的第2反應(yīng)部，以及使用水性的吸收液從廢氣中除去二氧化氮的脫硝裝置。
[0025]廢氣的處理系統(tǒng)可以構(gòu)成為進(jìn)一步具有:從廢氣中除去水分的干燥部，以及從廢氣中除去水銀的水銀除去部，能夠有效率地回收高純度的二氧化碳。
[0026]發(fā)明的效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，不需要將廢氣預(yù)先冷卻，可以利用采用石灰石-石膏法的脫硫處理的構(gòu)成而高效地回收高純度的二氧化碳，有利于回收的二氧化碳的用途開發(fā)。另外，可以通過簡易的方法來消除廢氣處理中的粒子飛散的問題，因此對廢氣的處理中的操作費用的減少作出貢獻(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性提高。系統(tǒng)的設(shè)置條件等沒有過度地限制，可以不使處理成本增大而高效地進(jìn)行廢氣的脫硫和脫硝。因此，有助于氧燃燒氣體等包含二氧化碳的廢氣的處理系統(tǒng)的設(shè)置和處理方法的普及，對于應(yīng)對環(huán)境問題是有用的。不需要特殊的裝備、昂貴的裝置，可以利用一般的設(shè)備簡易地實施，因此經(jīng)濟(jì)上有利。
【附圖說明】
[0028]圖1是顯示本發(fā)明涉及的廢氣的處理系統(tǒng)的一實施方式的概略構(gòu)成圖。
[0029]圖2是顯示本發(fā)明涉及的廢氣的處理系統(tǒng)的其它實施方式的概略構(gòu)成圖。
[0030]圖3是顯示本發(fā)明涉及的廢氣的處理系統(tǒng)的進(jìn)一步的其它實施方式的概略構(gòu)成圖。
【具體實施方式】
[0031]燃燒氣體等廢氣的主成分為水和二氧化碳，進(jìn)一步，作為雜質(zhì)，少量包含硫的氧化物、氮的氧化物、氯化氫、氧、水銀、煙塵(粒子狀物質(zhì))等，也包含非活性的氬和氮。廢氣中殘存的氧的量根據(jù)燃燒條件而變化，氧量為5%左右，在進(jìn)一步少量包含上述雜質(zhì)方面是同樣的。因此，經(jīng)過了脫硫和