JPH1057757A - 乾式排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、高い脱硝率及び脱硫率を達成す
ることができ、しかもＮＯ₂ の副生が少ない排ガス処理
方法を提供すること。 【解決手段】 ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガスに吸
収剤スラリを接触させてＳＯｘ及びＮＯｘを吸収剤と反
応させたのち乾燥固化させ、固形物を除去する乾式排ガ
ス処理方法において、吸収剤として前記固形物の一部に
カルシウム化合物及びマグネシウム化合物を添加して熱
水養生あるいは蒸気養生して得られる吸収剤を使用する
ことを特徴とする乾式排ガス処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＳＯｘ及びＮＯｘを含有
する排ガスに吸収剤スラリを接触させ、ＳＯｘ及びＮＯ
ｘを吸収剤と反応させて除去する乾式排ガス処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来行われている火力発電所ボイラ排ガ
ス、ディーゼルエンジン排ガスなどのＳＯｘ及びＮＯｘ
を含有する排ガスからＳＯｘ及びＮＯｘを除去する排ガ
スの処理システムの一例として乾式脱硝装置と湿式脱硫
装置を組み合わせたシステムの例を図２に示す。図２に
おいてボイラ１などから排出されるＳＯｘ、ＮＯｘなど
を含有する排ガスは脱硝装置１１の入口で所定量のアン
モニア１０を添加されて脱硝装置１１へと導かれ、脱硝
が行われる。脱硝装置１１を出た排ガスはエアヒータ２
にて熱交換されることにより温度を低下させた後に集塵
器４にて煤塵を除去され、湿式脱硫装置１２に送られ
る。湿式脱硫装置１２ではスラリ状の吸収剤（水酸化カ
ルシウムなど）によりＳＯｘは液中に吸収され、清浄な
排ガスとなって煙突６から排出される。

【０００３】次に従来の排ガス処理システムの他の一例
として乾式の脱硫・脱硝システムの例を図１に示す。図
１においてボイラ１などから排出されるＳＯｘ、ＮＯｘ
などを含有する排ガスはエアヒータ２により温度を低下
させた後、スプレードライヤ３にて水酸化カルシウムな
どの吸収剤と接触させる。吸収剤と接触した排ガス中の
ＳＯｘ、ＮＯｘは吸収剤と後述の式（１）及び（２）の
ように反応して硝酸カルシウム、硫酸カルシウムなどの
アルカリ化合物を生成する。これらのアルカリ化合物は
スプレードライヤ３内を下降する間に乾燥して固形物と
なる。

【０００４】固形物及び煤塵を含んだ排ガスは集塵器４
へと導かれ、ここで固形物及び煤塵が分離回収される。
集塵器４を出た排ガスは誘引ファン５にて吸引されて煙
突６へ導かれ排出される。一方、集塵器４で回収された
副生成物はスプレードライヤ３から出る固形物と合わせ
て排出され、その一部は吸収剤混合槽８に導かれ、新た
に添加する生石灰、消石灰などと混合され、養生槽９で
養生され、高分散した吸収剤スラリとしてスプレードラ
イヤ３に供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の排ガス処理シス
テムのうち、図２に示した乾式脱硝及び湿式脱硫方式を
用いたシステムにおいては、次のような問題点があっ
た。 （１）還元剤としてコストの高いアンモニアを使用して
いるので、ランニングコストが高くなる。 （２）また、脱硝触媒のコストが高く、しかも数年以下
で性能が劣化して交換が必要となるため、イニシャルコ
スト及びランニングコストを押し上げることになる。 （３）脱硫装置が湿式で操作されるために多量の用水の
確保、また、廃液の処理が必要となる。また、図１の乾
式脱硫・脱硝システムにおいては、上記の問題は少ない
ものの、なお次のような問題点があった。 （４）カルシウム化合物を用いて養生した吸収剤の場合
には、ＮＯｘの除去率が低い。 （５）また、カルシウム化合物系の吸収剤では、新たに
ＮＯが酸化されＮＯ₂ が生成される。

【０００６】本発明は前記従来技術の排ガス処理システ
ムにおける問題点、特に乾式脱硫・脱硝システムにおけ
る問題点を解決し、低コストで、高い脱硝率及び脱硫率
を達成することができ、しかもＮＯ₂ の副生が少ない排
ガス処理方法を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために、種々の試験を実施した結果、安価な
カルシウム化合物に加えてマグネシウム化合物を適当な
比率で添加したものを使用し、前記スプレードライヤな
どで回収されるＳＯｘ及びＮＯｘと吸収剤との反応生成
物を主体とする副生成物（フライアッシュ、反応生成物
など）に添加して熱水養生あるいは蒸気養生したものを
吸収剤として使用することにより、低コストでＳＯｘ、
ＮＯｘともに高効率で除去することができることを見出
し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明は（１）ＳＯｘ及びＮＯ
ｘを含有する排ガスに吸収剤スラリを接触させてＳＯｘ
及びＮＯｘを吸収剤と反応させたのち乾燥固化させ、固
形物を除去する乾式排ガス処理方法において、吸収剤と
して前記固形物の一部にカルシウム化合物及びマグネシ
ウム化合物を添加して熱水養生あるいは蒸気養生して得
られる吸収剤を使用することを特徴とする乾式排ガス処
理方法及び（２）ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガスを
スプレードライヤに導入して吸収剤スラリと接触させて
ＳＯｘ及びＮＯｘを吸収剤と反応させたのち固形物を除
去する乾式排ガス処理方法において、吸収剤として前記
固形物の一部にカルシウム化合物及びマグネシウム化合
物を添加して熱水養生あるいは蒸気養生して得られる吸
収剤を使用することを特徴とする乾式排ガス処理方法で
ある。

【０００９】本発明の１実施態様を示す図１の装置構成
図により本発明の方法について説明する。ボイラ１など
の排ガス源から排出されるＳＯｘ及びＮＯｘを含む３０
０〜４００℃の排ガスは、エアヒータ２により温度を１
００〜１５０℃程度に低下させた後、スプレードライヤ
３に送られて吸収剤溶液又はスラリと接触する。吸収剤
と接触した排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘなどは吸収剤と後
記のような反応式にしたがって反応し、アルカリ化合物
を生成する。これらのアルカリ化合物はスプレードライ
ヤ３内を下降する間に乾燥して固形物となる。固形物及
び煤塵を含んだ排ガスは集塵器４へと導かれ、ここで固
形物及び煤塵が分離回収される。集塵器４を出た排ガス
は誘引ファン５にて吸引されて煙突６へ導かれ排出され
る。

【００１０】一方、集塵器４で回収された副生成物（フ
ライアッシュ、硝酸マグネシウムや硫酸カルシウムなど
の反応生成物など）の一部は吸収剤混合槽８に導かれ、
新たに添加するカルシウム化合物及びマグネシウム化合
物と混合され、養生槽９で熱水養生あるいは水蒸気養生
される。熱水養生の一例としては、固形粉体が十分浸る
程度の７０℃前後の熱水中で１０時間程度攪拌する方法
がある。養生することによって、カルシウム化合物、マ
グネシウム化合物及び回収された副生成物は液中に十分
溶解、分散するとともに、保水性、比表面積等も増大
し、吸収剤としての機能が増大する。このようにして調
製された吸収剤溶液又はスラリはスプレードライヤ３へ
導入される。

【００１１】吸収剤に添加するカルシウム化合物の例と
しては酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシ
ウムなどが挙げられる。また、マグネシウム化合物の例
としては酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化
マグネシウムなどがあげられる。カルシウム化合物の使
用量はＳＯｘに対し２〜６倍モル比、好ましくは４〜６
倍モル比であり、マグネシウム化合物の使用量はＮＯｘ
に対し１〜３倍モル比、好ましくは２〜３倍モル比とす
る。カルシウム化合物やマグネシウム化合物の使用量が
これより多いと、ガスに対しスプレードライヤから供給
すべき吸収剤スラリの量が多くなりすぎて使用後の吸収
剤スラリを再生するための吸収剤混合槽及び養生槽を大
型化する必要が生じ、これより少ないと目標脱硫率、脱
硝率を達成できない可能性があるので好ましくない。

【００１２】本発明の方法によれば、スプレードライヤ
３のチャンバ内における排ガス滞留時間を５秒以上確保
することにより、７０％以上の脱硝率と８５％以上の脱
硫率を確保することができる。

【００１３】なお、ここでは排ガスと吸収剤溶液又はス
ラリを接触させる反応器としてスプレードライヤを用い
る場合を例として説明したが、排ガス中に吸収剤溶液又
はスラリを噴霧する形をとることもできる。

【００１４】

【作用】排ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘは酸素及び吸収剤
中のカルシウム化合物あるいはマグネシウム化合物と反
応してカルシウム塩又はマグネシウム塩（アルカリ化合
物）として固化し分離される。カルシウム化合物及びマ
グネシウム化合物の１例としての水酸化カルシウム及び
水酸化マグネシウムとの反応式の１例を示す。

【化１】 ２ＮＯ＋Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋ 3/2Ｏ₂ → Ｃａ（ＮＯ₃ ）₂ ＋Ｈ₂ Ｏ （１） ＳＯ₂ ＋Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋ 1/2Ｏ₂ → ＣａＳＯ₄ ＋Ｈ₂ Ｏ （２） ２ＮＯ＋Ｍｇ（ＯＨ）₂ ＋ 3/2Ｏ₂ → Ｍｇ（ＮＯ₃ ）₂ ＋Ｈ₂ Ｏ （３） ＳＯ₂ ＋Ｍｇ（ＯＨ）₂ ＋ 1/2Ｏ₂ → ＭｇＳＯ₄ ＋Ｈ₂ Ｏ （４）

【００１５】図３はＳＯ₂ ：１０００ｐｐｍ、ＮＯ：５
００ｐｐｍ、Ｏ₂ ：３％、ＣＯ₂ ：１２％、Ｈ₂ Ｏ：８
％、残りＮ₂ の組成の排ガスを使用し、１３０℃の排ガ
スに対し水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムの粉
体を、Ｍｇ（ＯＨ）₂ とＣａ（ＯＨ）₂ のモル比が１／
４となるように添加した場合の添加量とＮＯｘ及びＳＯ
ｘの除去性能の変化を示したものである。図３（ａ）か
らＳＯｘについては酸化カルシウムによる除去効率が高
く、図３（ｂ）からＮＯｘに関しては酸化マグネシウム
の方が除去効率が高いことがわかる。すなわち、ＮＯｘ
に関しては前記（１）式の反応は（３）式の反応に比較
して遅く、また、ＳＯｘに関しては逆に（４）式の反応
は（２）式の反応に比較して遅いことがわかる。

【００１６】このことから、前記のような各種の排ガス
中に含まれるＳＯｘ及びＮＯｘを同時に高効率で除去す
るためにはカルシウム化合物及びマグネシウム化合物の
両者を混合して使用すればよいことがわかる。なお、前
記反応式においてはカルシウム化合物の１例として水酸
化カルシウムを、また、マグネシウム化合物の１例とし
て水酸化マグネシウムを使用した場合について記載した
が、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、酸化マグネシウムなどについても液中に溶解させれ
ばＣａ²⁺あるいはＭｇ²⁺として同様に作用するので効果
は同様である。

【００１７】なお、石炭灰等のカルシウムを多量に含有
するフライアッシュを含む排ガスの場合には、このフラ
イアッシュ中に含まれるカルシウム分も反応に寄与する
ので、添加剤中のカルシウム分を減量させることもでき
る。

【００１８】さらに、カルシウム化合物ではＮＯ₂ はほ
とんど除去されないばかりか、新たにＮＯ₂ を生成する
可能性さえあるが、水酸化マグネシウムなどのマグネシ
ウム化合物を使用した場合には、次式の反応によりＮＯ
₂ の排出が抑制される。

【化２】 ２ＮＯ₂ ＋ 1/2Ｏ₂ ＋Ｍｇ（ＯＨ）₂ → Ｍｇ（ＮＯ₃ ）₂ ＋Ｈ₂ Ｏ （５）

【００１９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来の排ガス処
理方法に比較して次のような効果がある。 （１）吸収剤としてカルシウム化合物及びマグネシウム
化合物を適当な比率で混合したものを使用することによ
り、ＳＯ₂ 及びＮＯｘを同時に高い除去効率で除去する
ことができる。 （２）安価なカルシウム化合物及びマグネシウム化合物
のみを使用するので、従来のアンモニアを使用する方法
に比較して低いランニングコストで運転が可能である。 （３）マグネシウム化合物を使用することにより、他の
吸収剤では除去困難なＮＯ₂ の除去も可能となった。す
なわち、従来にない低ランニングコスト、高効率の排ガ
ス処理方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】スプレードライヤを用いた乾式脱硫・脱硝シス
テムの１例を示す装置構成図。

【図２】従来の乾式脱硝、湿式脱硫の組合せによる排ガ
ス処理を示すシステムの１例を示す装置構成図。

【図３】カルシウム化合物及びマグネシウム化合物の添
加量とＳＯｘ又はＮＯｘの除去効率との関係を示すグラ
フ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩渕 宏之 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 北村 光 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 富松 一隆 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガスに吸
   収剤スラリを接触させてＳＯｘ及びＮＯｘを吸収剤と反
   応させたのち乾燥固化させ、固形物を除去する乾式排ガ
   ス処理方法において、吸収剤として前記固形物の一部に
   カルシウム化合物及びマグネシウム化合物を添加して熱
   水養生あるいは蒸気養生して得られる吸収剤を使用する
   ことを特徴とする乾式排ガス処理方法。
2. 【請求項２】 ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガスをス
   プレードライヤに導入して吸収剤スラリと接触させてＳ
   Ｏｘ及びＮＯｘを吸収剤と反応させたのち固形物を除去
   する乾式排ガス処理方法において、吸収剤として前記固
   形物の一部にカルシウム化合物及びマグネシウム化合物
   を添加して熱水養生あるいは蒸気養生して得られる吸収
   剤を使用することを特徴とする乾式排ガス処理方法。