JPS61287420A - 炉の煙道ガスから気体硫黄化合物を除去する方法 - Google Patents

炉の煙道ガスから気体硫黄化合物を除去する方法

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JPS61287420A JP60236246A JP23624685A JPS61287420A JP S61287420 A JPS61287420 A JP S61287420A JP 60236246 A JP60236246 A JP 60236246A JP 23624685 A JP23624685 A JP 23624685A JP S61287420 A JPS61287420 A JP S61287420A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、石炭または石油のような含硫黄燃料を燃焼さ
せる炉の煙道ガスから、気体硫黄化合物、特に亜硫酸ガ
スを除去するための方法に関する。
(従来の技術および発明が解決しようとする問題点) 従来より、酸化カルシウム、炭酸カルシウムあるいは他
のアルカリ性化合物を炉の燃焼室に投入することによっ
て、炉の煙道ガスの亜硫酸ガス含有量を低減することは
知られている。循環床を有する流動層炉では、カルシウ
ムの添加によって、化学反応に最適な温度範囲すなわち
800〜1000℃で炉が運転されている時には、煙道
ガスの亜硫酸ガス含有量を90%も減少させることがで
きる。
このようにして吸収された亜硫酸ガスは、フライアッシ
ュとともに石膏の形で炉から出る。
1−記の温度より高い温度を採用する必要があり、かつ
燃焼の性質−I−添加物を滞留できる時間が短い他のタ
イプの炉では、煙道ガスの亜硫酸ガス含有量の減少は実
質的に小さく、約50%以下である。したがって、この
方法は、工業的規模では、上記のような炉には適用され
ていない。
他方、煙道ガスの亜硫酸ガス含有量は炉外の種々の吸収
方法によって減少できることも知られている。この力υ
、の1つは、それ自体公知であるが、いわゆる半乾式法
である。この方法では、炉を11する煙道ガスは、水酸
化カルシウムの水性スラリーが特定のノズルを通して小
滴の形で噴霧される別個の反応器に導かれる。反応器は
典型的にはかなり大型の容器であり、この中では、煙道
ガスの速度は減少せしめられ、水性スラリーが1一方か
らすなわち容器の1一部から下方へ向けて噴霧される。
反応器の温度は、この時には約50〜80’C!であり
、大きすぎる水滴は反応器の底部に液体として残るので
、水酸化カルシウムの水性スラリーの噴霧制御は非常に
重要である。水酸化カルシウムの水性スラリー濃度は、
煙道ガス中の熱成分が反応器に入ってくる水分を蒸発で
きる程度に維持される。この結果、吸収生成物は乾燥粉
末として回収される。この方法によって、亜硫酸ガスの
90%もが除去できる。この方法の欠点は、ノズルが閉
塞する傾向があること、水酸化カルシウムの水性スラリ
ーの調製および回分装置に余分な投下資金が必要なこと
、噴霧中の水滴サイズ制御に問題があること等である。
そこで、本発明の目的は、気体硫黄化合物を、気体から
容易に分離できかつ簡単、経済的な方法で炉の煙道ガス
から効率的に除去できる固体硫性化合物に転化させるこ
とによって、炉の煙道ガスから、亜硫酸ガスのような気
体硫黄化合物を除去する方法を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の方法においては、気体硫黄化合物特に亜硫酸ガ
スと反応する物質と水とが別々に供給される。本発明で
は、スラリーの調製、取扱いおよび供給に係る問題は、
つぎのような方法で回避される。すなわち、 (a)粉状アルカリ金属水酸化物および/またはアルカ
リ土類金属酸化物を、燃料である含硫黄材料および酸素
含有ガスに添加して炉に供給し、あるいは炉から排出さ
れる亜硫酸ガス含有煙道ガスに供給し、 (b)水および/またはスチームを別途炉中および/ま
たは煙道ガス中に噴霧し、最終的に、(c)反応生成物
として得られるアルカリ金属および/またはアルカリ土
類金属硫酸塩および場合によっては亜硫酸塩を含む固体
をガスから分離する。
本発明の基本的思想は、水酸化物を粉末の形で煙道ガス
中に供給し、この水酸化物を水および/またはスチーム
によって煙道ガス中においてのみ活性化し、それによっ
て亜硫酸ガスと反応させ、公知の物理的分離方法により
煙道ガスから効果的に分離することができる固体硫酸塩
/亜硫酸塩混合物を形成するというものである。
粉状水酸化物は、アルカリおよび/またはアルカリ土類
金属の星が少なくとも反応式によるモル比例において硫
黄当量となるよう、好ましくは、反応に必要な量より多
邦となるように、燃料中の硫黄含有量に応じて、炉の燃
焼室または炉を出る煙道ガス中に投入される。水酸化物
を別途粉末の形で燃焼室にあるいは煙道ガスダクトに投
入することによって、簡単な供給装置たとえば気送装置
の使用が可能となる。この結果、ノズル詰まりおよび水
性スラリー用の調製および四分式装置をなくすことがで
きる。逆に、ノズルからの水およびスチームの供給は単
純で容易である。
煙道ガスへの水またはスチームの供給は、通常50〜8
00℃の温度、好ましくは90〜200℃の温度範囲で
行なわれる。吸収生成物を実質的に乾燥粉末として回収
したい場合には、煙道ガスの熱エネルギーで十分蒸でき
るだけの星の水を使用する。
つぎに、本発明を、本発明方法を実施するのに好適な装
置を概略的に示す添付の図面に基いて、さらに詳細に説
明する。
図において、炉一般は符号lで示される。通常予熱され
ている燃焼用含硫黄燃料4、酸素含有ガス5、およびカ
ルシウムおよび/またはマグネシウム水酸化物6は、好
ましくは、燃焼室での亜硫酸ガス生成量に比例する量よ
り過剰に、炉1の燃焼室に供給される。°“過剰に“と
いう表現は、ここでは、カルシウム、・マグネシウム、
またはカルシウムとマグネシウムの化合物の量が、燃焼
室に供給された全硫黄と反応するのに、反応式により理
論−1−必要とされるより多いことを意味する。
炉に供給された水酸化物は、まず炉中で脱水されて酸化
物になる。酸化物は、亜硫酸ガスと反応することができ
、まず亜硫酸塩を形成し、その後酸化により硫酸塩を形
成する。炉中の滞留時間が短いために、反応には十分な
温度においても、酸化物のほんの一部のみが亜硫酸ガス
と反応できる。このため、燃焼残渣やスチームや未吸収
亜硫酸ガスを含む、酸化カルシウムおよび/または酸化
マグネシウム含有煙道ガス8が、煙道ガスダクト7を通
って炉の燃焼室から排出される。
通常、煙道ガス8の温度は非常に低いので、カルシウム
および/またはマグネシウム酸化物と硫黄酸化物との反
応は比較的弱く、この条件下で、酸化物は、脱硫につい
ては比較的不活性であると見做される。煙道ガスの温度
が下がると、酸化物は煙道ガス中のスチームと反応し、
水酸化物にもどる。したがって、粉状水酸化物を直接煙
道ガスダクト7あるいは煙道ガスダクトの後の反応器2
に供給するのが好ましい。さらに、煙道ガス8を熱交換
器12に使用して、炉1に供給する空気5を予熱するこ
ともできる。
炉lの燃焼室から出る、カルシウムおよび/またはマグ
ネシウム酸化物および場合によってはカルシウムおよび
/またはマグネシウム水酸化物を含む亜硫酸ガス含有煙
道ガス8は、ついで、反応器に送給される。反応器は符
号2で概略的に示される。酸化物および/または水酸化
物を活性化するために、水またはスチームをさらに反応
器2の煙道ガス中に散布する。この水またはスチームは
カルシウムおよび/またはマグネシウム酸化物と反応し
て、それぞれの水酸化物を形成し、酸化物を活性化しあ
るいは煙道ガス中にすでに存在する水酸化物を活性化す
る。水酸化物は、煙道ガス8中の残留亜硫酸ガスと反応
し、それぞれの亜硫酸塩を形成する。この亜硫酸塩は、
酸素存在下で少なくとも一部はさらに酸化されて、それ
ぞれの硫酸塩となる。反応器2に供給される水9の量は
、煙道ガス8の熱によって反応器2に供給された水を十
分蒸発させることができる程度に調整される。この結果
、乾燥したフライアッシュ状の反応生成物を、他のダス
トと同様の方法で公知のフライアッシュ分離器3におい
て除去することができる。煙道ガス11はフライアッシ
ュ分離器3からさらに煙突13に送給され、分離された
フライ、 アッシュと反応生成物はさらに処理に伺して
もよい。
水および水酸化物を添加する順序は一切限定されない。
したがって、たとえば、水またはスチームを炉に供給し
、粉状水酸化物を炉の後段においてのみ、すなわち煙道
ガスダクトあるいは後続の反応器のいずれかに供給して
もよい。
本発明方法のさらに他の利点としては、いかなるタイプ
のバーナを取り付けた炉にも適用できるということがあ
る。炉の大きさは限定要素ではなく、燃焼室中でカルシ
ウムおよび/またはマグネシウム水酸化物を循環させる
必要もない。この結果、高価な循環床あるいは複雑な再
循環装置、同時に、動作原理による過剰なダスト、さら
にはダストの分離を回避することができる。従来の公知
吹付は方法と比較すると、反応器2へ水またはスチーム
を吹付ける方が、ノズル詰まりを生じかつ混合するのが
困難なスラリーを使用する場合より、複雑さがな〈実施
が容易である。
(実施例) つぎに、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例 1 1.4%の硫黄含有量を有する石炭を70t/hの割合
で、600MWの熱出力を有する粉石炭炉に供給する。
炉は最大出力で操業する。過剰の燃焼空気を供給し、そ
の結果、煙道ガス中の酸素含有量は4%となる。
90%の水酸化カルシウム含有量を有する水酸化カルシ
ウムを、炉に入る燃料中の硫黄量に比例させて炉中に投
入する。理論当量は約2 、5 t/h水酸化カルシウ
ムである。
水酸化カルシウムと水および/またはスチームを、煙道
ガスダクトあるいは煙道ガスダクトにつづく別個の反応
器内で煙道ガスに吹付ける。
エネルギー経済の点では、余熱回収面をすぎた点にある
別個の反応器内で、煙道ガス中に水を吹付けることによ
って煙道ガス中の含水けを」−げるのが最も経済的であ
る。
煙道ガスの含水量を上げることによって、炉中で、水酸
化カルシウムを大いに反応性の高いものとすることがで
き、水酸化カルシウムは煙道ガス中の硫黄酸化物と急速
に反応する。炉を出た煙道ガスの含水量が高くなればな
るほど、煙道ガスから亜硫酸ガスが効果的に除去される
。しかしながら、エネルギー経済の点からは、化学反応
で放熱される熱で十分添加水を蒸発できるように側転す
ることが有利である。煙道ガスの最終温度を高める必要
のある場合には、外部の熱を使用するかあるいは温かい
煙道ガス流によって達成することができる。
結果は下記の第1表に示される。第1表では、種々の星
の水酸化カルシウムを本発明に従って炉に投入した時に
、煙道ガスからどれだけの亜硫酸ガスが除去されたかを
パーセントで示している。
水酸化カルシウムの量は、炉中に供給5れた燃料の硫黄
含有量に対する粉状水酸化カルシウムのカルシウム含有
量のモル比として示されている。煙道ガスの温度は水ま
たはスチームの供給点の直前゛で計測した。ただし、8
0℃の場合は、水またはスチームを直接炉中に供給して
いる。
第   1   表 0.52 50℃ 65℃56% 1.52202°0 74℃77% 1.56 90℃ 68°082% 2.20200’0 72℃87% 2.22120℃ 62°096% 2.3 110℃ 68℃93% 2.5 90℃ 66℃97% 4.1 800°0110’072% 4.0 120°0 68℃98% A)水またはスチームを炉中に供給した。
B)水の供給点の直前位置 実施例 2 45%の水酸化カルシウム、45%の水酸化マグネシウ
ムおよび10%の不純物を含むカルシウム−マグネシウ
ム水酸化物を、実施例1に従って同様の操業値を用いて
粉石炭炉に装入する。カルシウム−マグネシウム水酸化
物および水および/またはスチームを、炉内あるいは煙
道ガスダクI・後段の別個の反応器内で煙道ガス中に吹
イ・1ける。
含水1−が増大することにより、特に水酸化カルシウム
の反応性が高まり、水酸化物は煙道ガス中の硫黄酸化物
と速やかに反応する。硫&に対する水酸化カルシウム中
のカルシウムモル比が少なくともlである場合には、主
として水酸化カルシウムと硫黄酸化物との間で反応が起
こり、反応の遅い水酸化マグネシウムは、はとんど未反
応のまま反応器を通過する。
もしカルシウム−マグネシウム水酸化物が熱い煙道ガス
中に供給されるならば、結果は、水酸化マグネシウムが
酸化マグネシウムと水とに分解するか、カルシウム−マ
グネシウム水酸化物全体が酸化カルシウムと酸化マグネ
シウムおよび水とに分解することになる。この場合、各
酸化物は硫黄酸化物と反応することができ、煙道ガスが
冷却し含水量が増加すると、再び水酸化物を形成する。
この水酸化物はさらに硫黄酸化物と反応する。硫黄に対
するカルシウムのモル比が少なくともlであると、カル
シウム化合物がよりIV′−〈反応することができるた
めに、反応結果および条件は、第1表に示す対応数値と
現実的に−・致する。
(発明の効果) 1−記したように、本発明によれば、流動層炉等の高価
な設備を設けなくとも効率的に亜硫酸ガスを除去できる
スプレー法を採用しながら、従来のスプレー法の欠点で
あった、スラリーによるノズルの詰まり、水滴サイズの
制御、調製および回分装置使用等の問題を回避すること
ができる。このように、本発明は、簡便かつ経済的に、
しかも高効率で、煙道ガス中の亜硫酸ガスを固体の硫黄
化合物の形で回収、除去できる方法を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明方法の実施に好適な装置を概略的に示す
ものである。 ■・・・炉 2・・・反応器 3・・・フライアッシュ分離器 4・・・含硫貧燃料 5・・・酸素含有ガス 6・・・水酸化カルシウム/マグネシウム7・・・煙道
ガスダクト 8.11・・・煙道ガス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炉の煙道ガスから気体硫黄化合物を除去する方法
    であって、 (a)粉状アルカリ金属水酸化物および/またはアルカ
    リ土類金属水酸化物を、燃料である含硫黄材料および酸
    素含有ガスに添加して炉に供給し、あるいは炉から排出
    される亜硫酸ガス含有煙道ガスに供給し、 (b)水および/またはスチームを別途炉中および/ま
    たは煙道ガス中に吹付け、最終的に、(c)反応生成物
    として得られるアルカリ金属および/またはアルカリ土
    類金属硫酸塩および場合によっては亜硫酸塩を含む固体
    をガスから分離することを特徴とする炉の煙道ガスから
    気体硫黄化合物を除去する方法。
  2. (2)上記粉状水酸化物を、煙道ガス中の硫黄量に比例
    する量より過剰に供給する前記特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。
  3. (3)水および/またはスチームを、煙道ガス温度が5
    0〜800℃の時に吹付ける前記特許請求の範囲第1項
    または第2項に記載の方法。
  4. (4)水を、最大限、煙道ガスおよび反応によって生じ
    る熱エネルギーによって蒸発される量だけ煙道ガス中に
    吹付ける前記第1項〜第3項のいずれかに記載の方法。
  5. (5)供給される水酸化物が水酸化カルシウム、水酸化
    カルシウム−マグネシウム混合物である前記特許請求の
    範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の方法。
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