JPH05154336A

JPH05154336A - 排煙脱硫方法

Info

Publication number: JPH05154336A
Application number: JP3177083A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokoyama; 公一横山; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Naruhito Takamoto; 成仁高本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【目的】脱硫剤として炭酸塩を使用した場合に十分高
い脱硫率が得られる火炉吹込み式脱硫方法を提供するこ
と。【構成】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化
物または水酸化物の一種類以上と炭酸塩との混合物また
は炭酸塩のうち一種類以上からなる化合物を含む脱硫剤
Ａとしての炭酸塩を分解して反応性の高い酸化物にする
ためボイラ１の高温域（９００℃以上）７に脱硫剤Ａを
噴霧する。また、高温域９での脱硫反応だけでは脱硫率
が低いため２００℃以下の低温域２で水を噴霧すること
により未反応脱硫剤を消化（水酸化物にする反応）し、
ＳＯ₂を吸収できる状態にする。さらに、十分な脱硫率
を得るために、集塵装置５で回収した未反応脱硫剤を含
む灰を５００〜９００℃の中温域９に噴霧する。以上の
方法によって十分脱硫率が高く、かつ、安価な炭酸塩を
脱硫剤として利用することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の酸化物または水酸化物の一種類以上と炭酸
塩との混合物または炭酸塩のうち一種類以上を脱硫剤と
して用いる脱硫方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所における重油焚、石炭焚ボイ
ラから排出される排ガス中には、硫黄化合物（ＳＯｘ）
やＨＣｌなどの酸性有害物質が通常、１００〜３０００
ｐｐｍの割合で含まれており、酸性雨や光化学スモッグ
の原因物質とされるため、その効果的な処理手段が望ま
れている。従来から湿式法（例えば石灰石−石膏法）ま
たは乾式法（活性炭法）が実施されているが、湿式法は
有害物質の除去率が高い反面、廃水処理が困難で、排ガ
スを再加熱する必要があり、設備費や運転費が高く、乾
式法では高い除去率が得られないという問題があった。
このため、無排水の低コストプロセスで高い除去率が得
られる脱硫方法の開発が望まれている。

【０００３】ボイラなどの排ガスの脱硫法としては、上
記方法のほかに、消石灰やそのスラリを排ガス中に噴霧
する半乾式法や火炉内や煙道内の高温ガス中に石灰石を
直接分散させて酸性有害物質を除去する乾式法が提案さ
れており、設備費や運転費が安いという特徴を有してい
るが、いずれの方法も除去率が低いという問題がある。

【０００４】消石灰や生石灰を排ガス中に噴霧して排ガ
ス中のＳＯ₂と反応させ、これを集塵装置で除去する方
法の代表的なフローシートを図２に示す。ボイラ１から
の排ガス６はエアヒータ３で温度を下げられ、脱硫塔２
に導かれる。消石灰等の脱硫剤Ａは煙道または脱硫塔２
内に噴霧して供給され、この時水Ｂも供給されることに
より排ガスの温度を下げ、湿度を上げる。この際水Ｂは
脱硫剤Ａと別に供給しても、脱硫剤Ａをスラリとして同
時に供給してもよい。反応した脱硫剤は排ガス中の灰と
共に集塵装置５で捕集され、廃棄される。このような方
法において、酸性有毒物質の除去率は排ガス中の水分
（相対湿度）が支配的であるとされている。すなわち、
除去率を上げるためには、排ガス６の温度を下げ、水分
を上げることが必要である。水分濃度を上げるために、
水Ｂや脱硫剤Ａとしての消石灰スラリを噴霧する方法が
提案されているが、このような排ガス６中の水分濃度を
上げる方法では除去率の向上は十分ではない。除去率が
低い場合は、集塵装置５によって捕集された未反応の脱
硫剤を含む粒子に水や蒸気を添加し、表面に形成された
反応生成物の殻を破壊した後この一部を再び排ガス中に
噴霧することによって除去率が向上する方法も提案され
ている（例えば、米国特許登録第３，４８１，２８９
号、特開昭６１−３５８２７号）。

【０００５】このような半乾式法では、脱硫反応が終了
した際、廃棄物として亜硫酸カルシウムが含まれた灰が
発生する。従来は、酸素による酸化雰囲気中で熱処理す
ることにより酸化していたが問題点として、処理時間が長く、従って処理効率が悪い。燃焼装置とは別系統の装置を設ける必要があり、装置
が複雑・高価になる。という点があった。

【０００６】以上の問題を解決するために、２００℃以
上の温度領域にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の
酸化物、水酸化物または炭酸塩のうち一種以上を脱硫剤
として噴霧する脱硫プロセスにおいて、２００℃以下の
温度域で、その一部が排ガス中のＳＯ₂と反応した未反
応の脱硫剤を含む脱硫剤を集塵装置で回収した後、温度
５００〜９００℃の排ガス中に噴霧供給し、排ガス中の
ＳＯ₂と反応させることを特徴とする脱硫プロセスを我
々は先に提案して（以下、このプロセスを低温脱硫中温
リサイクル方式と呼ぶ。）、特許出願した（特願平２−
３０５３２４号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特願平２−３０５
３２４号記載の方式では、特に、鉱物として産出するた
めに安価な炭酸塩を脱硫剤として用いた場合、脱硫率が
低下するという問題があった。

【０００８】そこで本発明の目的は前記低温脱硫中温リ
サイクル法において、脱硫剤として炭酸塩を使用した場
合に十分高い脱硫率が得られる排煙脱硫方法を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成で達成される。すなわち、燃焼装置からの排ガスに
アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物または水
酸化物の一種類以上と炭酸塩との混合物または炭酸塩の
うち一種類以上からなる化合物を含む脱硫剤を供給して
排ガス中の硫黄化合物を除去した後、脱硫剤と燃焼灰を
集塵装置で回収する排煙脱硫方法において、前記脱硫剤
を９００℃以上の高温域に注入し、その一部が排ガス中
のＳＯ₂と反応した未反応脱硫剤を含む脱硫剤を、２０
０℃以下の低温域で水を噴霧してさらにＳＯ₂と反応さ
せた後、集塵装置で回収し、回収した未反応脱硫剤を含
む燃焼灰を５００〜９００℃の中温域に噴霧供給し、排
ガス中のＳＯ₂と反応させる排煙脱硫方法である。この
とき、集塵装置で回収した未反応脱硫剤を含む粒子に水
を添加し、これをスラリ状態にした後、前記中温域の排
ガス中に噴霧供給してもよい。

【００１０】脱硫剤としての炭酸塩を反応性の高いもの
にするには、炭酸塩を分解して酸化物にする方法が最も
単純で低コストである。そこで、炭酸塩が分解するに十
分な高温域（９００℃以上）を形成する必要がある。そ
のため、脱硫剤を重油または石炭を燃料とする燃焼装置
の火炉中に噴霧することが必要である。また、高温域で
の脱硫反応だけでは脱硫率が低いため２００℃以下の低
温域で水を噴霧することにより未反応脱硫剤を消化（水
酸化物にする反応）し、硫黄酸化物を吸収できる状態に
する。さらに、十分な脱硫率を得るために、集塵装置で
回収した未反応脱硫剤を含む灰を５００〜９００℃の中
温域に噴霧する。以上の方法によって十分脱硫率が高
く、かつ、安価な炭酸塩を脱硫剤として利用することが
可能となる。

【００１１】

【作用】本発明は、種々の条件下で高温域、中温域およ
び低温域での脱硫の実験を行うことにより、得られた次
のような新たな知見に基づくものである。高温域での脱
硫において、脱硫剤は分解して酸化物になる。その際、
脱硫剤は雰囲気中に存在するＳＯ₂およびＯ₂と反応し
て、無水硫酸塩が脱硫剤の表面を被覆するように形成さ
れる。そのため、脱硫剤は温度の低い中温域ではほとん
ど反応することなく低温域まで搬送される。低温域では
煙道排ガス中に水を噴霧することにより、脱硫剤表面の
無水硫酸塩が吸湿反応により体積膨張を起こして自壊す
るため、脱硫剤粒子内部の未反応脱硫剤が排ガスに接触
できるようになりＳＯ₂吸収反応を起こす。また、集塵
装置で集められた使用済脱硫剤を再び中温域に噴霧する
ことによって脱硫剤粒子表面の硫酸塩または亜硫酸塩は
それぞれ無水塩になるため、再び脱硫剤表面に亀裂が入
る。こうして、脱硫剤内部の未使用脱硫剤が煙道排ガス
と接触でき、ＳＯ₂を吸収することができるようにな
る。この際、亜硫酸塩の硫酸塩への酸化も起こる。

【００１２】

【実施例】本発明は、下記の実施例によってさらに詳細
に説明されるが、下記の例で制限されるものではない。

【００１３】実施例１脱硫剤として石灰石を用い、石炭焚ボイラの排ガスを脱
硫処理する場合について、脱硫装置への本発明の適用例
を用いて説明する。図１において、石灰石Ａはボイラ１
の高温域７に吹き込まれ、その後排ガス６はエアヒータ
３で温度を下げられ、脱硫塔２に導かれる。反応した脱
硫剤は排ガス中の灰とともに集塵装置５で捕集され、廃
棄される。

【００１４】この装置を用いて、Ａ炭（石炭中の硫黄分
２．５％）を燃焼したときの脱硫性能を測定した。ただ
し、脱硫剤Ａとして石灰石を用い、石灰石を燃焼した際
に生じる排ガス６中のＳＯ₂に対し、モル比で２．０倍
（以下、Ｃａ／Ｓ＝２．０と略す。）添加した。また、
脱硫塔（低温域）２では塔内温度が６０℃になるように
水Ｂを噴霧した。この際、排ガス６中の水蒸気分圧は、
大気圧の約１７％（相対湿度約８５％、水噴霧前は水蒸
気分圧約１０％）であった。脱硫剤Ａを噴霧する前にボ
イラ出口１においてガス中の水分を除去した後、ＳＯ₂
濃度を測定したところ、それぞれ１２００ｐｐｍおよび
８００ｐｐｍであった。すなわち、排ガス６中のＳＯ₂
の内の６０％が除去されたことになる。

【００１５】以上の反応が終了したのち集塵装置５から
回収された灰には、脱硫剤１モル当りのＳＯ₂吸収量
（以下、Ｓ／Ｃａと略す）が、３０．０％の反応済み脱
硫剤が含まれいた。該反応済み脱硫剤の半分を廃棄した
後、これをリサイクル路８を経由してボイラ１の中温脱
硫域９（ガス温度６５０℃）に供給する。ここで、リサ
イクル率α＝０．５である。以上のプロセスを繰り返し
て連続的に行う。リサイクル比が０．５の場合、高温域
７、中温域９および低温域（脱硫塔）２を併せた総合脱
硫率（以下、総合脱硫率）は実測値で約７５〜７７％で
あった。

【００１６】実施例２実施例１とまったく同じ装置および排ガス条件下で、集
塵装置５で回収した使用済脱硫剤をスラリ化し、中温域
９に噴霧した。この場合、リサイクル比α＝０．５の条
件で行った。総合脱硫率は実測で約７７〜７９％であ
り、操作は実施例１より煩雑であるが、実施例１の場合
よりもやや高い脱硫率となった。

【００１７】実施例３実施例１と同じ装置および排ガス条件下で、脱硫剤Ａに
炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を用いた場合について
検討を行った。炭酸マグネシウムは石灰石に比べてより
低い温度（約５５０℃）でＣＯ₂が解離する。そのた
め、低温域（脱硫塔）２での脱硫時に、ＣＯ₂を吸収し
てＭｇＣＯ₃が形成されても中温域９での脱硫を行うこ
とによって、再び分解反応を起こすことができるのでリ
サイクルには石灰石よりも有利である。Ｍｇ／Ｓ＝２の
条件下で、リサイクル比α＝０．５とすれば、総合脱硫
率は８０％となった。脱硫剤Ａのコストが石灰石よりも
高いものの実施例１よりも高い脱硫率を得ることが可能
であった。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば従来、十分な脱硫率を得
るためにはなお、排ガス中のＳＯ₂に対する脱硫剤のモ
ル比（Ａｂ／Ｓ）を上げるしか手段のなかった火炉炊き
込み法の欠点と、炭酸塩を脱硫剤として使う場合に脱硫
率が十分ではなかった低温脱硫中温リサイクル法の欠点
を補い、Ａｂ／Ｓは低温脱硫中温リサイクル法並みに抑
えることができ、さらに脱硫剤として炭酸塩の使用もで
きることから十分な総合脱硫率と運転コストの低減の両
立が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の脱硫装置のフローシートお
よび概略図である。

【図２】一般的な脱硫装置のフローシートである。

【符号の説明】

１ボイラ２脱硫塔（低温域）３エアヒータ５集塵装置６ボイラ排ガス７高温域Ａ脱硫剤Ｂ水

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【手続補正書】

【提出日】平成３年９月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼装置からの排ガスにアルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物の一種類
以上と炭酸塩との混合物または炭酸塩のうち一種類以上
からなる化合物を含む脱硫剤を供給して排ガス中の硫黄
化合物を除去した後、脱硫剤と燃焼灰を集塵装置で回収
する排煙脱硫方法において、前記脱硫剤を９００℃以上の高温域に注入し、その一部
が排ガス中の硫黄酸化物と反応した未反応脱硫剤を含む
脱硫剤を、２００℃以下の低温域で水を噴霧してさらに
硫黄酸化物と反応させた後、集塵装置で回収し、回収し
た未反応脱硫剤を含む燃焼灰を５００〜９００℃の中温
域に噴霧供給し、排ガス中の硫黄酸化物と反応させるこ
とを特徴とする排煙脱硫方法。
【請求項２】集塵装置で回収した未反応脱硫剤を含む
粒子に水を添加し、これをスラリ状態にした後、前記中
温域の排ガス中に噴霧供給することを特徴とする排煙脱
硫方法。