JPS6161615A

JPS6161615A - 乾式石灰法による再生式排煙脱硫方法

Info

Publication number: JPS6161615A
Application number: JP59183579A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kobayashi; 義雄小林
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-03-29
Also published as: JPS6139095B2

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乾式石灰法による排煙脱硫において生成する石
膏を分解して炭酸カルシウムと硫化水素１ζ再生し、炭
酸カルシウムを乾式石灰法の脱硫剤として循環使用し、
硫化水素、を硫黄資源として回収することを特徴とする
乾式石灰法による再生式排煙脱硫方法に関するものであ
る。

従来の技術石炭および重油ボイラから排出される高温排ガス中には
硫黄酸化物などの酸性有害物質が通常１０〜２０００　
ｐｐｍ含まれており、公害対策として、これらの物質を
除去する事が義務づけられている。

従来、Ｌ記の酸性有害物質の除去方法としては、アルカ
リ性の吸収剤を含む吸収液ないしはスラリーを温度の低
下した排ガスと直接接触させて排ガスを洗浄する湿式法
が一般的であった。しかしこの方法の場合、除去率が高
い反面、多量の用水を必要とするＪｕｌζ廃水の処理に
苦慮し、排ガスを再加熱する必要があり、さらに設備費
や運転費が高くつくうらみがあった。このようなことか
ら、湿式法に代る方法として乾式石灰法による排煙浄化
方法がある。この乾式石灰法によると、石灰のミクロン
粒子を高温の燃焼ガス中１ζ分散させることによって石
灰と硫黄酸化物を反応させた後、集塵装置で煤塵を除去
する事によって燃焼ガス中よし硫黄酸化物を除去するの
である。

発明が解決しようとする問題点を記従来の乾式石灰法によれば、回収された煤塵の中に
は脱硫生成物である石膏の他にフライアッシュや未反応
石灰を含んでいるために、石膏としての用途Ｉこ利用す
ることが出来ない。しかも大型ボイラでは大量に発生す
るために、そのままの型で投棄すると、いろいろな問題
が派生する恐れゝ　　　がある。

問題点を解決するための手段を記問題を解決するため、本発明の乾式石灰法による再
生式排煙脱硫方法は、ボイラの高温の燃焼ガス中に石灰
のミクロン粒子を噴霧し、石灰と燃焼排ス中の硫黄酸化
物を反応させた後、生成した無水石膏を未反応石灰およ
び煤塵と共に集塵装置で排煙中より除去し、排煙を清浄
化する方法において、集塵機で回収した粉塵を分級機に
かけて無水石膏および未反応石灰を多（含んだ細粉と、
主として灰分からなる粗粉に分け、細粉を水素および一
酸化炭酸またはそのいずれか一方を含む高温の還元ガス
中に噴霧して硫化カルシウムに還元した夜、該ガスを冷
却することによって、硫化カルシウムと炭酸ガスおよび
水蒸気を反応させて炭酸カルシウムと硫化水素にし、こ
のガス中から集塵装置で炭酸カルシウムの微粒子を分離
し、これを脱硫剤としてボイラの中に再度噴露する一方
、集塵装置から排出されたガス中から硫化水素を回収す
るものである。

実施例以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。この
実施例は、１０１００Ｏ規模の石炭専焼火力発電に適用
した例であってｓ　（１）はボイラ、（２）は脱硝装置
、（３）はエアヒータ、（４）は第１集塵装置、（５）
は煙突、（６）は石灰供給ポンプ、（７）はフライアッ
シュホッパ、（８）は粉塵を無水石膏および未反応石灰
を多く含んだ細粉と、主として灰分からなる粗粉とに分
ける風力分級機、（９）は粗粉貯溜槽、（ＩＱは細粉ホ
ッパ、（ロ）は第１エジエクタ、乾は還元炉、（１３は
ガスファイアであって、蒸気とアスファルトと酸素（９
６％）とが供給されて還元ガスを形成するものである。

α→は廃熱ボイラ、　Ｏ５は蒸気、μｓはサイクロン（
１７１とバッグフィルタ（至）とからなる第２集塵装置
、叫−は”炭酸カルシウム（石灰石）ホッパ、？υけ一
方の炭酸カルシウムホッパ四（ζ炭酸カルシウム（Ｃａ
ＣＯ３）を補充するための炭酸カルシウム補充器、（２
）はロータリバルブ、翰は第２．第８のエジェクタ、（
ハ）は第２．第８のエジェクタ（２）にエアを供給して
炭酸カルシウムを循環経路（２）を介してボイラ（１）
Ｉζ戻すエアポンプ、（ホ）は硫化水素（Ｅ（２５）を
冷却するためのクーラ、（財）は冷却水ポンプ、（至）
は硫化水素吸収器、四は該吸収器（ハ）の頂部と第１エ
ジエクタＱηを介して還元炉＠とをつなぐ排ガス経路（
１）に介在した排ガスポンプ、Ｃ１０はパージ、（２）
はストリッパ、（至）は蒸気、（ロ）は硫化水素貯溜タ
ンク、（２）は回収されｔこ硫化水素をクラウス法で形
成された元素硫黄、働は蒸気である。

以下、上記構成における作用について説明する。

まずボイラ（１）では、高温の燃焼排ガス中の硫黄酸化
物（ＳＯｘ　、５Ｏｓ）が排ガス中１ζ分散された石灰
と次の反応式にしたがって反応する。

ＣａＯ＋　５０２　＋　−ＯＨ”−ｈ　ＣａＳＯ４Ｃａ
Ｏ＋　５０３　＝　ＣａＳＯ４この際、排ガス中に含まれるＭ’Ｆ、Ｈｃｌも次式のよ
うに石灰と反応する。

ＣａＯ＋　２ＨＦ　→ＣａＦ２　＋Ｆ（２０ＣａＯ＋　
２ＨＣ１→ＣａＣ１，＋　Ｈｚ　Ｏなお、本実施例で使
用する石灰とは生石灰はもとより、高温で生石灰に転化
する消石灰、石灰石（炭酸カルシウム）を意味するもの
とする。消石灰、石灰石を高温の排ガス中１ζ分散させ
ると次式の反応式にしたがって瞬時に生Ｃａ　（ＯＨ）２　　→ＣａＯ＋　Ｈ２０ＣａＣＯ５＝
　　ＣａＯ＋　ＣＯ２石灰に転化する。こうしてえられた生石灰粒子は原料粒
子が細いため焼きむらがなく、且つ瞬時に焼成されるた
め、生石灰の結晶化が進まず、不定形のため脱硫活性が
高いのが特徴である。

−９００℃〜１１００’Ｃの燃焼排ガスの中に石灰の微
粒子を均一に分散させると、を記の一連の反応が急速に
起るが適冷のボイラ（１）の中では９００〜１１００°
Ｃの温度域での滞留時開は、高々、２〜３秒と短いため
、生石灰とＳＯｘとの反応は充分には進まず、生石灰の
反応率は高々５０〜６０％程度である。つまり生成した
無水石膏は大量の未反応石灰を含んだまま、ボイラのフ
ライアッシュと共に第１集塵装置１　（４）で回収され
る。この乾式石灰法で用いられる脱硫剤の平均粒径は微
粉砕ｆｆ１ｌｌ力との兼ね合いから２〜３ミクロンの粒
子が最も経済的と考えられるが、本実施例による石灰再
生式では石灰が循環使用されるために粉砕動力の影響が
軽減されている。このため１〜２ミクロンの粒子を用い
るのが好ましい。このように脱硫剤が非１Ｂに細いのに
対して通常の微粉炭ボイラから排出されるフライアッシ
ュは細かい場合でも、平均粒径で１２〜１５ミクロンで
あり′ｍ當はこれよりかなり粗い場合が多い。しｔ二が
って第１集塵装置（４）で回収された煤塵を、高性口１
５の風カブ〕級機（８）で分別すると、かなりよい分ｔ
；ξ効率で細粉の脱硫剤と籾粉のフライアッシュに分別
することができる。なお、重油焚きの場合にはフライア
ッシュの足が少いのでこのようｊ（灰の分＠操作は必ず
しも必要ではない。細粉は主として無水石膏と生石灰か
らなる。一方、ガスファイア（至）内に蒸気とアスファ
ルトと酸素（９６％）とが供給されて、アスファルトが
不完全燃焼させられており、それ１こより生じた水素お
よび一酸化炭素を含む還元ガスが分散ノズルを介して還
元炉□□□内に噴射されている。したがって細粉ホッパ
叫から還元炉邸内の還元ガス中に細粉を９霧し、７００
〜１１００℃好まり、　＜　１．１８００〜９００℃ｌ
（スると約１秒間で下記の反応式のように無水石膏は水
素または一酸化炭素と反応して９０％以との反応率で硫
化カルシウムに転化する。

Ｃａ５Ｏａ　　＋　　４Ｈｚ　　−（、ａＳ　＋　４Ｈ
２０ＣａＳＯａ　　＋　４ＣＯ→　ＣａＳ　＋　４ＣＯ
ｚこの硫化カルシウムを含む高温ガスを廃熱ボイラ（１
４）に導いて熱を回収し、８００〜４００℃の温度に保
つと１０秒以内に硫化カルシウムの９０％以とが下記の
反応式１こしたがって水蒸気および炭酸ガスと反応して
硫化水素を発生すると共に炭酸ガルシウムに転化する。

ＣａＳ＋Ｅ１２０＋ＣＯ２→ＣａＣ０１＋Ｅ■２Ｓ同時
１ζ未反応で回収された生石灰の一部も次の反応式のよ
う１こ炭酸カルシウムに転化する。

ＣａＯ＋ＣＯ２−＊　ＣａＣＯ５こうしてえられた炭酸カルシウムは天然の石灰石よりも
高い脱硫活性をもつものであり、脱硫剤として循環使用
するのに適している。

炭酸化反応を終えたガス流はさらに冷却して第２集塵装
置ａＧに導き、ここで固気分離を行う。

主として炭酸カルシウムからなる微粉体は循環経路（至
）を介してボイラ（１）に戻し、脱硫剤として高温の燃
焼排ガス中に噴霧し均一に分散して脱硫を行う。この炭
酸カルシウムの循環系Ｉこおいて、炭１５カルシウムの
一部分が分級様（８）においてフライアッシュと共に排
出されるため、炭酸カルシウム補充器（２）から、それ
に見合った分だけ新しい石灰石または消石灰のミクロン
粒子を補給しなｔブればならない。硫黄酸化物と同時に
除去さ第１るｆ（Ｆ、ＨＣＩは炭酸カルシウムの循環系
に乗って系内を循環するが、最終的Ｉこはフッ化カルシ
ウム、塩化カルシウムとしてフライアッシュと共に系外
に排出される。風力分級機（８）でフライアッシュ１こ
同伴して、損失する炭酸カルシウム量を少くすれば炭酸
カルシウム循環系の中の不純物（フライアッシュ。

塩化カルシウム、フッ化カルシウム等）も多くなるため
、炭酸カルシウム再生１秤の負荷が大きくなる。したが
って炭酸カルシウムの損失屋と再生工程の負荷のバラン
スのとで分級＠（８）の分離比がきめられる。一方、再
生工程のガス成分中には未反応の水素、−酸化炭素を大
量に含み、この中にパーセントオーダの硫化水素を含九
でいる。したがってこのガス成分をクーラ＠１こより約
４０℃に冷却し、吸収器（ホ）およびストリッパ（２）
を介して通常のアミン洗滌工程を経て、該ガス中から硫
化水素をタンク（２）に回収する。回収された硫化水素
はクラウス法で元素硫黄（２）にしてもよいし、湿式硫
酸プロセスで硫酸にしてもよいし、また合成化学の原料
としてもよい。一方、吸収器（支）で硫化水素を除去し
たガスは加圧した後、無水石膏を高温の還元ガス中に噴
霧する際に用いを搬送ガスとして排ガス経路−から還元
炉（６）内に導入し、循環使用するが、ガス中の不純物
（主として窒素、炭酸ガス等）の濃度が高くなりすぎる
と、装置汀鰍が過大（こなり、炭酸カルシウムの再生に
悪影響を及ぼすことになる。そこで、これを避けるため
に該循環ガスの一部分を系外にパージ（ロ）する。循環
ガスの排出は本プロセス全体の熱効率を悪くする要素で
あるため排出量は１αカ少（する事が望ましいが、その
ためには、アスファルトを不完全燃焼させて還元ガスを
製造するガスファイア０１において、窒素の混入を出来
るだけ少くするように不完全燃焼用の酸素源として空気
を用いるよりは濃縮酸素を用いる方が有利であり、ｓｓ
％６２素を用いるのが最も経済的である。

本実施例の方法では脱硫工程からカルシウムの再生工程
まで一貫して乾式で処理するため、冷却による熱損失が
少く、且つ再生工程で発生する一連の反応熱も、ことご
とくＣａ５Ｏｉ　　＋４ＣＯ−ＣａＳ＋４ＣＯｚ　＋４８Ｋ
ｃａｌ／ｍ１ｌＣａＳＯ４＋４ｆｈ　→ＣａＳ＋４Ｈ２
０＋４　　　　ｅＣａＳ＋ＨｚＯ＋ＣＯ２→ＣａＣＯｘ
＋ｆ（ｚｓ＋２６　　５ＣａＯ＋ＣＯｚ　　＝　ＣａＣ
Ｃ’ｓ　　＋４８廃熱ボイラで熱回収される。

またボイラ（１）で発生する脱硫反応の熱も無駄なくボ
イラ（１）でＣａＣＯ５＋５Ｏ２）＝−Ｏｘ　　−＊　　ＣａＳＯ４
＋　　７７　　　Ｋｃａｌ／ｒｒｏ１回収されるし、そ
の丘、脱硫が討温で行われるために排煙の酸露点温度が
下る。そのため通常のボイラ（１）の排煙が１４０〜１
５０℃で排出されているのに対して、本￥施例では１０
０°Ｃ以下まで排煙の熱をボイラ（１）で回収すること
がＯｒ能である。したがって本実施例の（ノー煙脱硫方
法は、従来行われ、また提案されている如何なる再生式
排煙脱硫方法よりもエネルギ効率的に優れている。また
脱硫・再生工程共１こ炭酸カルシウム剤をミクロ２粒子
として取扱うために反応連１ｒ！：が大きく、それだけ
プロセスの系内を循環する＠爪が少く、またボイラ（１
）および第１果塵装′ｒｔ（４）が脱°硫装置を兼ねる
ため、従来の如何なる排煙脱硫方法よりもコンパクトな
装しで、エネルギおよび原材料罫が少く、安価な処理コ
スト１こなる。その辷、厄介な副生物（廃棄物）１こも
、二次公害をもたらすυμ氷水間１こも、用水問題１こ
も煩わされる事がない。

また５０３はＳＯ，よシも有害であり、排ｉ説硫では、
Ｓ０３の除去が特に強く望まれているのであるが、従来
の湿式法では、Ｓ０３が低温の排煙中で安゛定で且つ微
細な結晶となって浮遊しているために、なかなか除去し
難いのが、本実施例τは、高温で脱硫を行うｒこめ、Ｓ
０３もＳ０２とあまり変らない除去率で除去できるのも
大きな利点である。

上記実施例では、ガスファイアａ３から還元炉頭に水素
と一酸化炭素の両方を噴射したが、そのいずれか一方だ
けであってもよい。

発明の効果以を述べたごとく本発明によれば、石炭および重油ボイ
ラから排出さ才する高温排ガスを処理することができる
と埃１こ、それによ・つて生じた廃棄物から脱硫剤とし
て利甲価値のある炭醜カルシウムと、硫黄資源として有
用な硫化水素をｔｑることができるものである。

【図面の簡単な説明】図は本発明の一実＆倒を示す工Ｖ図である。（１）・・・ボイラ、（４）　・・・第１集塵装で、（
８）・−・分級器、Ｑ４・・・還元炉、ａ３・・・ガス
ファイア、α彎・・・廃熱ボイラ、９Ｇ・・・＠２集皐
装置、（ハ）・−・循塚経路、（ロ）・・・硫化水素貯
溜タンク。

Claims

【特許請求の範囲】

１、ボイラの高温の燃焼ガス中に石灰のミクロン粒子を
噴霧し、石灰と燃焼ガス中の硫黄酸化物を反応させた後
、生成した無水石膏を未反応石灰および煤塵と共に集塵
装置で、排煙中より除去し、排煙を清浄化する方法にお
いて、集塵機で回収した粉塵を分級機にかけて無水石膏
および未反応石灰を多く含んだ細粉と、主として灰分か
らなる粗粉に分け、細粉を水素および一酸化炭素または
そのいずれか一方を含む高温の還元ガス中に噴霧して硫
化カルシウムに還元した後、該ガスを冷却することによ
つて、硫化カルシウムと炭酸ガスおよび水蒸気を反応さ
せて炭酸カルシウムと硫化水素にし、このガス中から集
塵装置で炭酸カルシウムの微粒子を分離し、これを脱硫
剤としてボイラの中に再度噴露する一方、集塵装置から
排出されたガス中から硫化水素を回収することを特徴と
する乾式石灰法による再生式排煙脱硫方法。