JPH0696090B2 - 燃焼排ガス処理方法 - Google Patents

燃焼排ガス処理方法

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JPH0696090B2
JPH0696090B2 JP1337926A JP33792689A JPH0696090B2 JP H0696090 B2 JPH0696090 B2 JP H0696090B2 JP 1337926 A JP1337926 A JP 1337926A JP 33792689 A JP33792689 A JP 33792689A JP H0696090 B2 JPH0696090 B2 JP H0696090B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、各種のボイラ、各種加熱炉さらには、ごみ
焼成炉などの燃焼炉内に排ガス処理剤を投入して、燃焼
炉から出る排ガス中の硫黄酸化物(SOx)を効果的除去
すると同時に、窒素酸化物(NOx)をも効果的に除去す
る燃焼排ガス処理方法に関する。
[従来技術および発明の課題] 従来より、乾式脱硫法の代表例として、Ca系脱硫剤およ
び/またはMg系脱硫剤を燃焼装置の火炉内へ直接吹き込
んで脱硫を行なう、いわゆる「炉内脱硫法」が知られて
いる。
しかし、この方法は、脱硫剤を多量に使用する必要があ
る上に、低い脱硫性能しか得られないため、未だ実用化
されるに至っていない。
この発明の目的は、上記の如き実情に鑑み、燃焼炉排ガ
ス中の硫黄酸化物と窒素酸化物とを同時にかつ効果的に
除去することができる燃焼排ガス処理方法を提供するる
ことにある。
[課題の解決手段] この発明による燃焼排ガス処理方法は、燃焼炉の600〜9
00℃の温度領域の排ガスにアルカリ土類金属系脱硫剤と
尿素ないしその誘導体との混合物より成る排ガス処理剤
を噴射投入し、燃焼炉の後流で100〜400℃の温度領域の
排ガスに水を噴射することを特徴とするものである。
上記において、アルカリ土類金属系脱硫剤としては、た
とえばCaCO3、Ca(OH)、CaCOなどのCa系脱硫剤や、
ドロマイト(MgCO3・CaCO3)なが用いられる。排ガス処
理剤の形態は、特に限定されないが、好ましくは粉体
状、スラリー状などである。
噴射される水は、好ましくは加熱された状態にあり、噴
射の結果微細化水滴となされる。
排ガス処理剤の投入を行なう領域は600〜900℃の温度領
域であり、水噴射を行なう領域は100〜400℃蒸気の温度
領域である。
[作 用] この発明の方法によれば、まず、燃焼炉の600〜900℃の
温度領域の排ガスにアルカリ土類金属系脱硫剤と尿素な
いしその誘導体との混合物より成る排ガス処理剤を噴射
投入することによって、炉内において排ガスの脱硫およ
び脱硝が同時に行なわれる。
つい、燃焼炉の後流で100〜400℃の温度領域の排ガスに
水を噴射することによって、排ガス中の湿分を増加せし
めると共に排ガス温度を降下せしめる。この結果、低温
領域2段目の脱硫が行なわれる。
こうして、燃焼プロセス全体を一種の反応器と考えて、
その高温領域で炉内脱硫および脱硝反応を行なわしめる
と共に、その後流の低温領域において2段目の脱硫作用
を生起せしめることによって、少量の薬剤使用量で脱硫
率90%以上および脱硝率85%以上という高い反応効率が
得られる。
[実 施 例] a)プロセスの説明 以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の方法を実施するための実験装置およ
びそのプロセスフローを示す。第1図において、この実
験装置は、排ガスの流れ方向に、微粉炭の燃焼炉(1)
と、脱硫脱硝反応用の反応室(3)と、排ガスの排熱に
よる空気加熱用のエアーヒータ(4)と排ガス冷却用の
冷却塔6)と、排ガス除塵用のバグフィルタ(7)とを
主たる構成要素として成る。
まず、微粉炭は燃焼炉(1)の燃焼バーナで燃焼させら
れる。燃焼炉(1)における微粉炭の燃焼量は最大で10
kg/時であるが、助燃用プロパンの燃焼による低負荷の
石炭燃焼すなわち混焼が可能であり、この混焼によっ
て、反応室(3)における温度制御、NOx発生量の抑
制、さらにはSO2ガスの注入による排ガス中のSO2ガス濃
度の調整が可能なようになっている。
燃焼炉(1)発生した排ガス、燃焼炉(1)の後流側に
設けられている脱硫および脱硝のための反応室(3)に
入る。反応室(3)の径は330mm、高さは4mである。反
応室(3)はその周面に設けられた電気ヒータ(2)で
所定温度に制御きるよううになっている。
排ガス処理剤、すなわち脱硫剤と尿素ないしその誘導体
との混合物は、粉体の形態にある場合には、反応室
(3)のトップの部分へ空気流にのせて注入される。排
ガス処理剤がスラリーの形態にある場合もやはり反応室
(3)のトップの部分へ注入される。この排ガス処理剤
の注入によって、反応室(3)内で排ガス中のSO2の吸
収反応とNOxの還元反応が起こる。特ににNOxの還元反
応、反応室後流でNOx低減効果認められなかったことか
ら、反応室(3)において完結すようである。他方、SO
2の吸収反応室(3)から冷却塔(6)の出口まで(冷
却塔内で水噴射を行なわなない場合はさらに後流ま
で)、やはり認められなかった。この現象は反応室
(3)の出口とバグフィルタ(7)の出口に設置した排
ガス中のO2、SO2、NOxの各濃度を測定するガス分析計
(8)による分析の結果、確認された。なお、各部所の
温度はそれぞれ温度計(9)によって測定し、また排ガ
ス流量はバグフィルタ(7)の出口に設置した流流量計
(10)によって測定した。
以上の事象から、排ガス中のSO2の吸収反応およびNOxの
還元反応は、いずれも600〜900℃の温度領域で生起する
ものと推定される。
反応室(3)を出た排ガスはエアヒータ(4)を通過
し、冷却空気によりり排熱が回収されて冷却された後、
熱交換器(5)冷却水によってさらに冷却される。
この発明では、燃焼炉の後流でさらに付加的脱硫を行な
うために、つぎの操作を行なう。すなわち、熱交換器
(5)において、排ガスを冷却するのに用いられた冷却
水は、熱交換器(5)を通過する間に排ガスの排熱によ
って加熱されている。この加熱状態の水は冷却塔(6)
の上部から噴射ノズルで塔内へ吹き込まれる。その結
果、冷却塔(6)において、冷却水は加熱状態にあるた
めその噴射によってフラッシュ蒸発作用を起こして、微
細化水滴となされる。こうして生じた微細化水滴、粗大
水滴がが冷却塔(6)内で壁面に付着し、この付着水に
よって脱硫剤含有灰分が同壁面に付着して固化し、さら
にこの固化物が成長して塔の閉塞を招くことを防止する
と共に、排ガスと水滴の良好な混合を促進する働きをす
る。この微細化水滴は、排ガスとの混合の結果、排ガス
中の湿分を増加せしめると共に、排ガス温度を降下せし
める。
冷却塔(6)内では、排ガス中の灰分に含まれる未反応
のCaOが噴射された水分と反応して、Ca(OH)とな
り、これがSO2を吸する作用が生起する。こうして、冷
却塔(6)において2段目の脱硫反応が進行する。
ここで、反応室(3)および冷却塔(6)起こると考え
られるSO2の吸収反応を纏めると、つぎのようになる。
反応室(3)内の600〜900℃の温度領域で生起する
反応: CaCO3→CaO+CO2↑ CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 冷却塔(6)内の100〜400℃の温度領域で生起する
反応: CaO+H2O→Ca(OH) Ca(OH)+SO2→CaSO3・H2O すなわち、高温領域ではCaSO4が生じ、低温域はCaSO3
生じる。また、の一連の反応は冷却塔(6)だけ完結
するるものではなく、さらに後流のバグフィルタ(7)
のフィルタ表面においても継続されているようである。
なお、上記の反応で生じたCaSO4、CaSO3、および未
反応のCaCO3、CaOは、いずれも石炭燃焼灰との混合物と
して、バグフィルタ(7)で捕集・回収された。
こうして、浄化処理せられた排ガスは流量計(10)を経
て系外へ排出される。
b)脱硫脱硝試験 以下の比較例および実施例における主な実験条件は下記
のとおりであった。
燃料供給速度:プロパン0.64Nm3/時 +石炭3.42kg/時の混焼 空気比:1.81(排ガス中の酸素濃度9.4%) 排ガス量:74Nm3/時 SOx濃度:800ppm(純SO2ガス添加による濃度調整) NOx濃度:260ppm 反応温度:780℃ ガス滞留時間:4.5秒(反応室内) 比較例 排ガス中に、排ガス処理剤として粒径1.7μのCaCO3微粉
末と粉状の尿素との混合物(CaCO39:尿素1)反応室
(3)へ噴射供給した。そして、燃焼炉(1)内で発生
するSO2量(モル量)と反応室(3)に投入したCa量
(モル量)の比、すなわちCa/Sモル当量比を変えつつ、
反応室(3)の出口およびバグフィルタ(7)の出口で
の各ガス分析計(8)を用いて、排ガス中のNOx濃度お
よびSO2濃度を測定し、Ca/Sモル当量比と脱硝率および
脱硫率との関係を調べた。これらの測定結果をそれぞれ
第2図中の曲線(A)および第3図中の曲線(B)に示
す。
脱硝性能を示す第2図中の曲線(A)から明らかなよう
に、Ca/Sモル当量比=3の時に脱硝率85%が得られ、反
応室(3)の出口およびバグフィルタ(7)の出口の各
NOx濃度はいずれも40ppm程度まま低下した。なお、尿素
の供給量を増大して、Ca/Sモル当量比を3以に上げて
も、脱硝効果はそれ以上には向上しなかった。
脱硝性能を示す第3図の曲線(B)から明らかなよう
に、Ca/Sモル当量比=3の時に脱硫率85%あり、反応室
(3)の出口およびバグフィルタ(7)の出口の各SO2
濃度はそれぞれ120ppmであった。
実施例 比較例の上記条件と同じ条件で、比較例の上記操作に加
えて、熱交換器(5)を出た加熱状態の却水120/時
を冷却塔(6)に頂部のノズルから吹き込んだ。この
時、エアーヒータ(4)の出口の排ガス温度度430℃、
水噴射の後流すなわち却塔(6)の出口の温度は160
℃、バグフィルタ(7)の出口の温度は120℃であっ
た。
比較例と同様にして、排ガス中のSO2濃度を測定し、Ca/
Sモル当量比と脱硫率との関係を調べた。これらの測定
結果をそれぞれ第3図中の曲線(C)に示す。
上記水の吹き込みによって、排ガス中の湿分が増加せら
れると共に排ガス温度が降下させられ、上記の反応が
進行し、2段目の脱硫が行なわれる。その結果、脱硫性
能を示す第3図の曲線(C)から明らかなように、Ca/S
モル当量比=2の時に脱硫率95%が得られ、バグフィル
タ(7)の出口のSO2濃度は40ppmであった。これに対
し、水噴射の前流すなわち反応室(3)の出口における
SO2濃度は240ppmであった。
また、NOx濃度は、反応室(3)の出口およびバグフィ
ルタ(7)の出口とも100ppmであった。このことは、脱
硝に関しては第2図の曲線(A)の性能が支配的あり、
脱硝効率をさらに向上させるに尿素の含量を増加させる
必要があることを示している。
[発明の効果] この発明の方法によれば、まず、燃焼炉の600〜900℃の
温度領域の排ガスにアルカリ土類金属系脱硫剤と尿素な
いしその誘導体との混合物より成る排ガス処理剤を噴射
投入するので、炉内において排ガスの脱硫および脱硝を
同時に行なうことができる。
ついで、燃焼炉の後流で100〜400℃の温度領域の排ガス
に水を噴射するので、、排ガス中の湿分を増加せしめる
と共に排ガス温度を降下せしめ、この結果低温領域で2
段目の脱硫を行なわしめることがきる。
こうして、この発明明の方法では、燃焼プロセス全体を
一種の反応器と考えて、その高温領域で炉内脱硫および
脱硝反応を行なうと共に、その後流の低温領域において
2段目の脱硫作用を生起せしめることによって、少量の
薬剤使用量で脱硫率90%以上および脱硝率85%以上とい
う高い反応効率を得ることがきる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すフローシート、第2図
はCa/Sモル当量比と脱硝率との関係を示すグラフ、第3
図はCa/Sモル当量比と脱硫率との関係を示すグラフであ
る。 (1)……燃焼炉、(2)……電気ヒータ、(3)……
反応室、(4)……エアーヒータ、(5)……熱交換
器、(6)…冷却塔、(7)……バグフィルタ、(8)
ガス分析計、(9)……温度計、(10)……流量計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 照之 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−154615(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼炉の600〜900℃の温度領域の排ガスに
    アルカリ土類金属系脱硫剤と尿素ないしその誘導体との
    混合物より成る排ガス処理剤を噴射投入し、燃焼炉の後
    流で100〜400℃の温度領域の排ガスに水を噴射すること
    を特徴とする燃焼排ガス処理方法。
JP1337926A 1989-12-25 1989-12-25 燃焼排ガス処理方法 Expired - Lifetime JPH0696090B2 (ja)

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