JPH04110018A - 脱硫反応装置 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野二 本発明は、燃焼装置に係り、特に排ガス中の酸性物質な
どの有害成分を低減する好適な脱硫システムに間するも
のである。

［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
る徘ガス中には、硫黄化合物（Ｓｏ、、）やＨ（’Ｊ　
１などの酸性有害物質か通常、１００〜３０００　ｐ　
ｐ　ｍ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か望ま
れている。従来から湿式法く例えば石灰石−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ないという問題かあった。

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。

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。

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、これを集塵装置て′除去する方法の代表的
なフローシートを第７図に示す。ボイラ１からの排ガス
はエアヒータ２て温度を下げられ、脱硫反応塔５に導か
れる。消石灰などの脱硫剤Ａは煙道３または脱硫反応塔
う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。この除水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Ａは排ガス中の
灰とともに集塵装置６て捕集され、廃棄される。このよ
うな方法において、酸性有害物質の除去率は排ガス中の
水分く相対温度）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、排ガスの温度を下げ、水
分を上げることが必要である。水分温度を上げるために
、水や消石灰スラリを噴霧する方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 脱硫反応は高湿分の条件下で起こるため、脱硫反応器を
小型化するためには水や脱硫剤の水スラリをすみやかに
蒸発させ反応させる必要がある。

脱硫反応塔内て′１発速度を速てするためには水スプし
の場き、噴霧粒径を小さくする二とが望ましい。そ力た
めには小型のノズルを用いることになるか、大型燃焼装
置の排ガス処理装置て゛は数百本ものノズルが必要とな
る。そのため設備コストが高（なるとともにノズル本数
か多いことがら各ノズルの管理ンステムは複誰な乙のと
なる。特に故障したノズルからの液滴のたれ等によっ大
粒径液滴が発生すると壁に付着し酸腐食を起こし、つい
には系外へ排ガスや脱硫剤が噴出するという大事故につ
ながる危険もある。

また、脱硫反応塔５内では水スフしによりＣａＯまたは
Ｃａ　（ＯＨ）　２等が加湿され、排ガス中のＳＯつと
反応することになるが、加湿するための滞留時間が必要
であり、さらにＣａＯの場合、水和反応を起させＣａ（
ＯＨ）ｚにする必要がある。このためには脱硫反応塔内
での排ガスの滞留時間を長くする必要があり、脱硫反応
塔は大型なものとなる。

そこで本発明の目的はこの水の蒸発時間を短縮すること
で脱硫反応塔を小型にする二とと水スプレ用ノズル本数
を低減する二とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記の目的は次の構成により達成される。

すなわち、燃焼装置から排出される排ガスにアルカリ金
属またはアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一種
類以上の化合物からなる脱硫剤を加え、さらに脱硫反応
塔内に水噴霧をすることて排ガスの脱硫を行う脱硫装置
において、脱硫反応塔の入口煙道内にあらかじめ加湿用
水分の一部または全部を噴霧し、さらに脱硫反応塔内に
も水噴霧を行うことを特徴とする脱硫反応装置、 である。

［作用コ 脱硫反応塔入口煙道は、通常のボイラの場合、エアヒー
タ出口から導かれるため約１５０℃の温度条件にあり、
高温であるため蒸発速度が早い。

また煙道内に噴霧された水滴は煙道内で完全に蒸発する
必要はない。すなわち、壁に付着せすガス流に乗って脱
硫反応塔に導かれる程度の液滴径て十分である。例えば
、ガス流速がｌｏｍ／’ｓであれば４０〜１００μｍま
で液滴を蒸発すれば良い。

そのため脱硫反応塔に取り付ける水スプレノズルに比べ
大きな液滴径を持つノズルの選択が可能となり、ノズル
−本当りの水処理量を大きく取ることができる。すなわ
ちノズル本数の低減が可能である。また脱硫剤の加湿、
水和が脱硫反応の事前に達成されるため脱硫反応塔がコ
ンパクトになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ａ、ｂに全体プロセスを示す。本脱硫反応装置は
ボイラ、廃棄物処理用燃焼炉等の排ガス煙道間に設置し
ＳＯＸ、ＨＣｌ等の有害物質を除去するもので、第１図
＜ａ＞および第１図（ｂ）はボイラを例にとり脱硫装置
の設置位置を示したものである。第１図（ａ）は石灰石
等の脱硫剤を脱硫剤供給ライン９がらボイラ火炉１に吹
き込みボイラ火炉１内で石灰石をか焼するとともに一部
高温脱硫で実施する。

２）ＣａＯ−ｓｏ、−１２０，−ＣａＳＯ。

（高温脱硫） その後未反応のＣａＯは燃焼排ガスとともにエアヒータ
２に入りさらに脱硫反応塔５に入った後、集塵機６を通
って廃棄される。脱硫反応塔うてはＳＯ：、Ｈ（１）等
の有害物質とＣａＯの反応を促進するための水スプレ、
ノズル４により水噴霧する等の方法で加湿している。反
応した脱硫剤はダス１−ともに集塵機もて回収されるこ
とになる。第１図（ｂ）はボイラ火炉１に脱硫剤を吹き
込まず、排ガス煙道３内に吹き込み脱硫反応塔５で反応
させるシステムである。これらのシステムにおける脱硫
反応塔５を第２図に示した。これは第１図（ｂ）を例に
したものである。脱硫剤は脱硫剤ビン１０から脱硫剤供
給ライン９へ気流輸送により送られエジェクタ、ベンチ
ュリ等を用いて煙道３内に均一に分散させる。その陵煙
道３内では水スブしノズル４ａを用いて水を噴霧し蒸発
させる二とて煙道３内の湿度を高め脱硫反応塔５／＼送
り込む。

脱硫反応塔うでは水スプレノズル４　ｂが取り付けられ
ており、この水スブレノスル４ｂからの水で脱硫反応に
ふされしい湿分まで水を蒸発させる。

脱硫反応塔５内では下記の反応により脱硫あるいは脱塩
が達成される。

Ｃａ５Ｏｓ（ＣａＳＯ（）＋Ｈ２０ Ｃａ　ＣＩ　ｚ十１１２０ 反応した脱硫剤はダストとともに脱硫反応塔５の下部に
設けられたホッパ１３内に沈降堆積する。

この堆積物は灰抜き出しライン１４から系外へ取り出さ
れる。一方、一部の脱硫剤とダストを含む俳ガスは集塵
機６（第１図）に通じるダクト１２より取り出される。

第４図に脱ＫＦｉ応における脱硫率と相対湿度の関係を
示す。相対湿度を高く保つほど脱硫性能は向上している
か、そのためには排ガス中に水を噴霧して排ガスの温度
を下げると同時に相対湿度を高める必要かある。すなわ
ち、水をいかに早く蒸発させるかが、重要な課題となる
。水の蒸発を早めるためにばてきるだけ細かい液滴にし
て脱硫反応塔５内に噴霧することか望ましい。ところが
小さな液滴径を得るためには第５図に示すようにノズル
−本当りの水噴霧量を少なくする必要があり、脱硫反応
塔５には数多くのノズルを設置しなければならない。例
えば、最大液滴径が２００ＪＪ、ｍのノズルを用いた場
合、水の噴霧量は約３　ｔ　、、／　ｈ程度まて高める
ことができるが、完全に蒸発するまでの時間は長く、脱
硫反応塔５の容積は大きくなる。逆に最大液滴径８０μ
ｍ程度の微粒噴霧ノズルを用いると乾燥時間は約１．′
３程度まで短縮でき脱硫反応塔うも小型になるが、水噴
霧量が１０Ｏ〜５００ｋｇ・′ｈと少な（、数多【のノ
ズルを・２・要とする。また微粒化するためにアトマイ
ス用の空気量を多く、かつ高圧で噴霧する必要があるた
め多量のユーティリティを必要とすることになる。その
ため本発明では脱硫反応塔５の入口煙道３内に水を一部
噴霧し、さらに脱硫反応塔５内に水を噴霧し、高効率な
反応を達成させようとするものである。通常のボイラて
゛はエアヒータ２（第１図）出口に本装置を取り付ける
ことになるが、この煙道３内の温度は１５０°Ｃ程度で
、石炭焚ボイラの場合、煙道３内には６〜９％の水分か
含まれている。この煙道３内に水を噴霧すると５０〜６
０℃で飽和水蒸気温度に達する。実際の運転では凝縮の
危険があるため飽和温度＋１０℃程度で運転することに
なる。ダクト（煙道）３内での水スプレにより１５０°
Ｃから１００℃程度まで温度を下げ、加湿することにな
る。この間は温度が高いため蒸発速度が早い。またダク
ト３に余裕がある場合は全量ダクト３内に水を噴霧し蒸
発させることも可能である。さらにダクト３の後続部に
脱硫反応塔５かあるためダクト３内て゛完全に蒸発させ
る必要はなく、壁に付着せずガス流れに東って脱硫反応
塔５ｆ＼入る程度の液滴径まて蒸発させれば良い。例え
ばダクト３内のガス流速かｌｏｍ・Ｓ程度であれば液滴
径が４０〜８０μｍ程度まで乾燥すれば十分て゛ある。

したがって、通常の事業用ボイラを例に取れは、ダクト
３内ての水スプレノズルの液滴径は２００μｍ程度まて
大きくすることができ、脱硫反応塔５ては８０μｍ程度
まで細かくすればよい。タクト内ノズル４ａのノズル−
本当りの水処理量は、脱硫反応塔内ノズル４ｂのそれに
比べ約１０倍まで増やすことができノズル本数の大巾な
低減が図れる。またダクト３内で加湿するため脱硫反応
塔５内へは均一に加湿された排ガスが入り、脱硫反応の
むらを防止することができる。ダクト３から脱硫反応塔
５へ入るガスが脱硫反応塔５内でサイクロンのように旋
回流になるようにすることでさらに均一な湿分を保つこ
とができる。

さらに第６図に二段で水噴霧した場合の脱硫半分示す。

ダクト３内での加湿割合を増加すると脱硫率か向上し、
４０〜６０？ｈ程度の領域に極大値かある結果か得られ
た。脱硫反応塔５内で水スプレした場合は液滴が通過す
る部分は高湿分となり液滴のない部分は低湿分となる。

いわゆるむらか発生するかダクト３内のみて水スプしし
た場合は均一な湿分となる。特に高湿分（飽和に近い状
態）領域は極めて反応性が高く、そのための適度なむら
が存在した状態か脱硫反応にとって望ましい状態と考え
られる。ダクト３内で脱硫剤を加湿し、さらに水和反応
を起こさせることができるため、脱硫反応塔５内ではす
みやかにＳＯ２と脱硫剤とを反応することができ、脱硫
反応塔５のコンパクト化が図れる。

第３図に他の実施例を示す。脱硫反応塔５の下部より排
ガスを導入し、上部から取り出す方法で、水スプレノズ
ル４ｂは脱硫反応塔５の下部より供給する方法を示す。

これは脱硫反応塔５に導かれる水平ダクト３内に水スプ
レノズル４ａを取り付けた脱硫システムであり、第２図
で示したものと同等の効果が得られる。

本発明の脱硫剤は生石灰、消石灰、＋酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属、ア
ルカリ土類金属化合物が用いられる。

［発明の効果］ 本発明によれば脱硫反応塔の入口煙道内に反応に氾・要
な水分の一部才たは全てを噴霧する方法であるが、この
方法では該入口煙道内は高温であり、しかも、完全に蒸
発する必要がないため、噴霧液滴径を大きく取ることが
できる。すなわち、脱硫反応塔の入口煙道内の水スプレ
ィノズルとして大型ノズルを採用することができるため
、脱硫反応塔を含めた全水スプレノズルの本数の低減化
が図れる。そのため全ノズルコストの低減、ノズルに必
要な空気などのユーティリティなどの低減が図れる。ま
た水スプレの割合を適正化することにより脱硫反応の向
上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の脱硫装置のシステム図、第
２図はその脱硫反応塔ｆ寸近の拡大図、第３図は他の実
施例の脱硫装置の脱硫反応塔１寸近の拡大図、第４図は
相対湿度と脱硫率の関係図、第５図はノズル−本当たり
の水処理量と噴霧粒径の関係図、第６図は煙道内ての水
噴霧割合と脱硫率の関係図、第７図は従来の技術の脱硫
装置のシステム図である。 トボイラ、３・煙道（ダクト）、 ４・・水スプレノズル、５・・脱硫反応塔、９・脱硫剤
供給ライン 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　松永孝義　はが１名 第　１　区 、１ 水スプレノズル 脱硫剤供給ライン （ｔ）） 第 図 相 対 湿 度（％） 第 図 嬉 図 ノズル−本当りの水処理量（ｔ／ｈ） 第 図 ダクト内での水噴霧割合（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼装置から排出される排ガスにアルカリ金属またはア
   ルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一種類以上の化
   合物からなる脱硫剤を加え、さらに脱硫反応塔内に水噴
   霧をすることで排ガスの脱硫を行う脱硫装置において、 脱硫反応塔の入口煙道内にあらかじめ加湿用水分の一部
   または全部を噴霧し、さらに脱硫反応塔内にも水噴霧を
   行うことを特徴とする脱硫反応装置。