本發(fā)明涉及氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)，特別是涉及通過簡單的裝置就可以去除源自氧燃燒裝置的廢氣中所含有的雜質(zhì)的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
近年，作為降低被稱為全球變暖的原因之一的二氧化碳(CO2)的排出量的技術(shù)之一，對氧燃燒裝置進(jìn)行了研究，例如將煤粉進(jìn)行氧燃燒的燃煤鍋爐受到關(guān)注。研究出該燃煤鍋爐，通過使用氧氣替代空氣作為氧化劑，產(chǎn)生以CO2為主體的燃燒廢氣，將該高CO2濃度的廢氣壓縮-冷卻，由此以液化二氧化碳形式回收、處理的技術(shù)方案。另外也研究出將廢氣加壓而儲藏到地下的技術(shù)方案。作為這種氧燃燒用燃煤鍋爐的廢氣處理裝置，專利文獻(xiàn)1中有記載。如上述專利文獻(xiàn)1所述，在通過燃煤鍋爐將煤氧燃燒時的廢氣中，除了CO2之外，還含有源自煤原料的氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)、汞(Hg)、氯化氫(HCl)、煤塵等雜質(zhì)。作為雜質(zhì)的NOX中，二氧化氮(NO2)由于與水接觸而溶解在水中形成硝酸。但是，在源自燃煤鍋爐的廢氣中，氧氣(O2)少，因此NOX大部分以一氧化氮(NO)形式存在，該NO不溶于水，因此即使進(jìn)行噴霧等也不能去除。另外，前述SOX由于與水接觸而溶解在水中形成硫酸，HCl溶解在水中形成鹽酸。特別是已知，硫酸存在腐蝕廢氣處理裝置的設(shè)備的問題，另外，前述Hg損傷熱交換器的低溫的鋁部件，因此，優(yōu)選在較早階段去除這些雜質(zhì)。進(jìn)而，若混入上述雜質(zhì)則CO2的純度降低，存在難以通過壓縮-冷卻進(jìn)行液化的問題。因此，在進(jìn)行氧燃燒的燃煤鍋爐等中，需要具備廢氣處理系統(tǒng)來去除雜質(zhì)。因此，作為進(jìn)行氧燃燒的燃煤鍋爐等中的廢氣處理系統(tǒng)，研究出具備專利文獻(xiàn)1的圖2所示的以往的燃空氣鍋爐等中使用的包含噴霧塔方式或填充塔方式的被稱為濕式的脫硫裝置來去除SOX的技術(shù)方案。另外，在源自進(jìn)行氧燃燒的燃煤鍋爐等的廢氣中產(chǎn)生源自煤原料的NOX，因此雖然專利文獻(xiàn)1中沒有記載，但是需要具備用于去除NOX的脫硝裝置。另外已知，若設(shè)置上述濕式的脫硫裝置，則去除SOX的同時去除煤塵，進(jìn)而也在一定程度上去除Hg和HCl。另外，進(jìn)行上述廢氣處理而去除了雜質(zhì)后的廢氣中的Hg濃度高時，設(shè)置Hg去除塔來通過吸附劑等去除Hg?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-172878號公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
但是，在上述以往的廢氣處理系統(tǒng)中，由于分別獨(dú)立地具備噴霧塔方式或填充塔方式的脫硫裝置和脫硝裝置，因而存在裝置變得大型且復(fù)雜，設(shè)備成本增加的問題。本發(fā)明是鑒于上述以往的問題而進(jìn)行的，其目的在于，提供通過簡單的裝置就可以去除源自氧燃燒裝置的廢氣中含有的雜質(zhì)的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)。本發(fā)明的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)，為用于去除源自氧燃燒裝置的廢氣中含有的雜質(zhì)的廢氣處理系統(tǒng)，其具備前部雜質(zhì)去除裝置和至少一段后部雜質(zhì)去除裝置，所述前部雜質(zhì)去除裝置包含將源自氧燃燒裝置的廢氣壓縮、使廢氣中的雜質(zhì)為水溶性的壓縮機(jī)，和將通過該壓縮機(jī)壓縮了的廢氣冷卻、冷凝水分，并移出溶解有雜質(zhì)的排水的冷卻器，所述后部雜質(zhì)去除裝置，具有以比前述壓縮機(jī)高的壓力壓縮廢氣的后部壓縮機(jī)和后部冷卻器，并移出排水。上述氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)中，后部雜質(zhì)去除裝置具備：后部壓縮機(jī)、和使通過該后部壓縮機(jī)加壓了的廢氣與通過冷卻器冷卻了的水循環(huán)接觸的脫硫-脫硝塔為宜。上述氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)中，在前述前部雜質(zhì)去除裝置的壓縮機(jī)的前段具備前部冷卻器為宜。上述氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)中，具備：將前述后部雜質(zhì)去除裝置下游的廢氣通過干燥器導(dǎo)入、并進(jìn)行壓縮-冷卻，由此得到液化二氧化碳的液化裝置為宜。根據(jù)本發(fā)明的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)，可以發(fā)揮下述優(yōu)異的效果：通過壓縮機(jī)和冷卻器等簡單的裝置構(gòu)成，就可以有效地去除廢氣中的雜質(zhì)。附圖說明[圖1]為表示本發(fā)明中的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)的一實(shí)施例的系統(tǒng)圖。[圖2]為表示本發(fā)明中的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)的其它實(shí)施例的系統(tǒng)圖。具體實(shí)施方式以下參照隨附附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1為表示本發(fā)明中的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)的一實(shí)施例的系統(tǒng)圖。圖1中，1為包含將煤粉氧燃燒的燃煤鍋爐1a等的氧燃燒裝置，該氧燃燒裝置1中，通過熱交換將經(jīng)過氧燃燒的廢氣的熱回收，熱交換后的廢氣的一部分作為燃燒用氣體再循環(huán)，未再循環(huán)而剩余的例如100℃的廢氣，通過廢氣流路2移出到外部。不進(jìn)行上述廢氣的再循環(huán)時，移出比上述100℃更高溫的廢氣。圖1的廢氣流路2具備前部雜質(zhì)去除裝置6，該前部雜質(zhì)去除裝置6包含：用于將源自氧燃燒裝置1的廢氣壓縮、使廢氣中的雜質(zhì)為水溶性的壓縮機(jī)3，和用于將通過該壓縮機(jī)3壓縮了的廢氣冷卻、冷凝水分，并移出溶解有雜質(zhì)的排水4的冷卻器5。另外，在前述壓縮機(jī)3的前段具備用于通過將由氧燃燒裝置1排出的廢氣冷卻、而提高利用前述壓縮機(jī)3實(shí)現(xiàn)的壓縮效率的前部冷卻器5’，通過該前部冷卻器5’進(jìn)行冷卻，由此冷凝水分，移出溶解有雜質(zhì)的排水4’。進(jìn)而，在前述前部雜質(zhì)去除裝置6的下游具備后部雜質(zhì)去除裝置6a，該后部雜質(zhì)去除裝置6a包含：用于以比前述壓縮機(jī)3高的壓力壓縮廢氣，使廢氣中的雜質(zhì)為水溶性的后部壓縮機(jī)3，和將通過該后部壓縮機(jī)3a壓縮了的廢氣冷卻、冷凝水分，并移出溶解有雜質(zhì)的排水4a的后部冷卻器5a。圖1中，例示了具備1段后部雜質(zhì)去除裝置6a的情況，但是為了以進(jìn)一步高的壓力進(jìn)行壓縮而去除雜質(zhì)，也可以具備追加的后部雜質(zhì)去除裝置。另外，在前述排水4’、4、4a中混入了從廢氣中去除的煤塵、CO2、SOX、NOX、Hg、HCl等雜質(zhì)，因此優(yōu)選如圖1所示具備排水處理裝置12來將水無害化。另外，由前述氧燃燒裝置1排出的廢氣中的水分少，排水4’、4、4a的產(chǎn)生少時，可以通過對廢氣噴霧水7進(jìn)行加濕，來產(chǎn)生排水。進(jìn)而，后部雜質(zhì)去除裝置6a的下游的廢氣，通過干燥器9導(dǎo)入到液化裝置10，在液化裝置10中進(jìn)行廢氣的壓縮-冷卻，而得到液化二氧化碳。通過前述前部雜質(zhì)去除裝置6和后部雜質(zhì)去除裝置6a去除了雜質(zhì)的廢氣中的Hg的濃度，高于所設(shè)定的目標(biāo)值時，可以設(shè)置Hg去除塔11來通過吸附劑等去除Hg。接著對上述實(shí)施例的工作進(jìn)行說明。在氧燃燒裝置1中，通過熱交換將經(jīng)過氧燃燒的廢氣的熱回收，熱交換后的廢氣的一部分作為燃燒用氣體再循環(huán)，未再循環(huán)而剩余的廢氣通過廢氣流路2移出到外部，由該廢氣流路2排出的例如1個大氣壓[0.1Pa]下100℃的廢氣，首先導(dǎo)入到前部冷卻器5’，例如冷卻到35℃，由此提高利用后段的前述壓縮機(jī)3實(shí)現(xiàn)的壓縮率。另外，通過前部冷卻器5’冷卻廢氣而將水分冷凝，由此形成溶解有煤塵、CO2、SOX、NOX、Hg、HCl等雜質(zhì)的排水4’而移出。其中，NOX中二氧化氮NO2溶解在水中形成硝酸而被去除，但是在源自燃煤鍋爐的廢氣中，氧氣O2少，因此NOX大部分以一氧化氮(NO)形式存在，該NO不溶于水，因此通過前部冷卻器5’，僅少量存在的NO2被去除。將經(jīng)過前部冷卻器5’的廢氣，導(dǎo)入到前部雜質(zhì)去除裝置6的壓縮機(jī)3中，并加壓到1.5MPa。此時的廢氣的溫度例如為200℃。若如上所述將廢氣加壓而升高壓力，則廢氣中含有的雜質(zhì)變成水溶性。即，平衡狀態(tài)變化，從而在水中不溶的NO即使在氧氣O2少的狀況下也形成NO2，SO2形成SO3而溶解在水中。接著，若通過冷卻器5將經(jīng)過壓縮的廢氣例如冷卻至30℃，則廢氣中的水分冷凝，因此廢氣中含有的煤塵、水溶性的CO2、SOX、NOX、Hg、HCl被冷凝了的水捕捉，與排水4一起被排出。其中，前部雜質(zhì)去除裝置6中，SOX、NOX的去除率雖然取決于廢氣中的SOX、NOX的濃度，但是廢氣中的SOX被去除至約99％，廢氣中的NOX被去除至約90％。通過前部雜質(zhì)去除裝置6處理了的廢氣，通過后部雜質(zhì)去除裝置6a的后部壓縮機(jī)3a，加壓至比前述壓縮機(jī)3高的壓力3MPa。此時的廢氣的溫度例如為150℃。若如上所述將廢氣加壓而壓力升高，則廢氣中含有的雜質(zhì)的水溶性進(jìn)一步提高。接著，若通過后部冷卻器5a將經(jīng)過壓縮的廢氣冷卻至例如30℃，則廢氣中的水分冷凝，因此，廢氣中含有的煤塵、水溶性的CO2、SOX、NOX、Hg、HCl以進(jìn)一步高的去除率被冷凝的水捕捉，并與排水4a一起被排出。其中，在后部雜質(zhì)去除裝置6a中，廢氣中的SOX最終被去除至約100%，廢氣中的NOX被去除至約95～99%，后部雜質(zhì)去除裝置6a的下游的廢氣，通過干燥器9進(jìn)行廢氣的水分去除(干燥)從而在液化裝置10中不產(chǎn)生結(jié)露，然后導(dǎo)入到液化裝置10中，進(jìn)行廢氣的壓縮-冷卻，由此得到液化二氧化碳。上述壓縮機(jī)3和后部壓縮機(jī)3a，被置于因酸形成的腐蝕環(huán)境中，運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度高，因此認(rèn)為不會成為問題，但是停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，存在腐蝕的問題，因此優(yōu)選例如采用通過清洗配管8供給氮?dú)獾榷鴮U氣流路2系統(tǒng)進(jìn)行清洗等腐蝕對策。8’為清洗氣體排出管。另外，圖1的實(shí)施例中，具備利用前部雜質(zhì)去除裝置6和后部雜質(zhì)去除裝置6a形成的2段裝置來去除雜質(zhì)，這是基于，存在技術(shù)上難以將大量的廢氣用1段壓縮機(jī)加壓至3MPa，并且裝置非常昂貴的問題，因此，欲提供通過具備每一段各加壓1.5MPa的2段壓縮機(jī)3、3a而可以加壓至3MPa的實(shí)用上有益的裝置。圖2為表示本發(fā)明中的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)的其它實(shí)施例的系統(tǒng)圖，相對于圖1的構(gòu)成，僅后部雜質(zhì)去除裝置6a的構(gòu)成不同，其它的構(gòu)成相同。圖2所示的后部雜質(zhì)去除裝置6a，通過可以以比前部雜質(zhì)去除裝置6的壓縮機(jī)3高的壓力加壓的后部壓縮機(jī)3a，和導(dǎo)入利用該后部壓縮機(jī)3a加壓了的廢氣、進(jìn)行廢氣處理的脫硫-脫硝塔13構(gòu)成。該脫硫-脫硝塔13，通過泵15吸上裝置主體的內(nèi)底部的水14，而循環(huán)供給到上部具備的噴嘴16，由此噴射到填充材料17上，從裝置主體的筒體側(cè)部導(dǎo)入的廢氣，在流動于前述填充材料17期間與水14接觸，并從上部排出。通過前述后部壓縮機(jī)3a加壓至3MPa的廢氣的溫度例如為150℃，將該廢氣導(dǎo)入到脫硫-脫硝塔13中。此時，設(shè)置用于將從前述泵15導(dǎo)入到噴嘴16的水14冷卻的冷卻器18，通過該冷卻器18將供給到噴嘴16的水14的溫度例如冷卻到7℃，由此，廢氣中的水分冷凝，從而將廢氣中的雜質(zhì)回收到水中。圖2的裝置也可以發(fā)揮與前述圖1的裝置同等的作用效果。進(jìn)而，導(dǎo)入到脫硫-脫硝塔13中的廢氣通過后部壓縮機(jī)3a加壓至3MPa，因此源自氧燃燒裝置1的0.1MPa的廢氣，其氣體量減少到1/30，由此，可以使脫硫-脫硝塔13的構(gòu)成為小型。如上所述，本發(fā)明中，通過將源自氧燃燒裝置1的含有水分的廢氣加壓-冷卻而將水分冷凝，由此將廢氣中的雜質(zhì)與排水一起去除，因此可以使裝置構(gòu)成顯著簡化或小型化，并達(dá)成與以往同等的雜質(zhì)的去除率。需要說明的是，本發(fā)明的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)，可以適用于使用各種燃料的氧燃燒裝置，另外，更不用說在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可以附加各種變更。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的氧燃燒裝置的廢氣處理系統(tǒng)，可以在將用于氧燃燒裝置的廢氣處理的裝置構(gòu)成簡化時適用。符號說明1氧燃燒裝置3壓縮機(jī)3a后部壓縮機(jī)4、4a排水5冷卻器5’前部冷卻器5a后部冷卻器6前部雜質(zhì)去除裝置6a后部雜質(zhì)去除裝置9干燥器10液化裝置13脫硫-脫硝塔18冷卻器