JPH04176318A

JPH04176318A - 排ガス脱硫装置

Info

Publication number: JPH04176318A
Application number: JP2305323A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Nishimura; 泰行西村; Hiroyuki Kako; 宏行加来; Naruhito Takamoto; 成仁高本; Takaharu Kurumachi; 車地　隆治
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1990-11-10
Filing date: 1990-11-10
Publication date: 1992-06-24

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】［産業上の利用分野コ本発明はアルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物また
は水酸化物のうち一種類以上を吸収剤として用いる脱硫
装置に係り、特に乾式方法により効率良く脱硫する方法
および脱硫装置の長期安定運転法に関するものである。

［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
る排ガス中には、硫黄化合物（ＳＯｘ）やＨＣＩなどの
酸性有害物質が通常、１００〜３０００ｐｐｍ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が望まれている。従来
から湿式法（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
去率が得られないという問題があった。

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。

これに対して、低温の排ガス中にカルシウム系吸収剤、
例えば消石灰や生石灰を供給して、乾式法で主に硫黄酸
化物を除去する方法が見直されている。この方法の代表
的なフローシートを第６図に示す、ボイラ１からの排ガ
ス２はエアヒータ３で温度を下げられ、脱硫反応器４に
導かれる。消石灰等の吸収剤５は煙道６または脱硫反応
器４内に噴霧状にして供給され、この時水も供給される
ことにより排ガスの温度を下げ、湿度を上げる。

この際、水は吸収剤５と別に供給しても、吸収剤５をス
ラリとして同時に供給しても良い０反応した吸収剤５は
排ガス中の灰とともに集塵装置８で捕集され、廃棄され
る。

［発明が解決しようとする課題］前記脱硫方法において、酸性有害物質の除去率は脱硫反
応器４の入口付近では吸収剤５の表面がフレッシュであ
るため、排カス中の水分（相対湿度）が支配的であると
されている。このように、脱硫反応初期て吸収剤５の活
性が高い条件において、除去率を上けるためには排ガス
の温度を下げ、水分を上げることが必要である。水分濃
度を上げるために、水や消石灰スラリを噴霧する方法が
提案されているが、このようなガス中の水分濃度を上げ
る方法では除去率の向上は十分ではない。すなわち、脱
硫反応器４の中間部から出口付近においては、吸収剤５
により酸性有害物質の５０？６以上が通常除去されてい
るため、酸性有害物質の濃度は数千ｐｐｍから数百ｐｐ
ｍにまて低下して、いる。脱硫反応器４の中間部から出
口付近においては、低濃度の酸性有害物質とある程度反
応した吸収剤５との反応となるために、反応速度か低下
する。従ってこの反応領域においては、吸収剤５の境膜
抵抗を小さくするか吸収剤５の滞留時間を長くすること
が重要となる。従来、酸性有害物質の除去率を８０％以
上にするためには、ガス側の滞留時間を１０秒以上に設
定するか、あるいは脱硫反応器４の高さを数十ｍ以上に
する必要があるため、脱硫反応器４の寸法が大きくなり
すぎる傾向がある（例えば、ＥＰＡ　Ｆｉｒｓｔ　Ｃｏ
ｍｂｉｎｅｄ　ＦＧＤ　ａｎｄ　Ｓ０２　Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ　Ｓｙ糟ｐｏｓｉｕ＋＊、　１９８８．１０．　ＳＬ
、Ｌｏｕｉｓ、特開昭６１−２８７４２１号）０例えば
、ガス側の滞留時間を１０秒以上にするため、脱硫反応
器４のガス線速をダクト内のガス線速よりも小さくする
方法がある。しかし、この方法では、ガス中の吸収剤５
等の固形物が沈降して、脱硫反応器４の底部に堆積する
という新たな問題が発生する。すなわち、脱硫反応器４
内でガスと吸収剤５とが接触したとき、ガスの空塔速度
に応じて、ガス流に乗らない吸収剤５が存在し、それが
脱硫反応器４内の底部に堆積する。この吸収剤５の堆積
部に水の凝縮等が重なりスケール量が加速すること、ま
た材料腐食等のトラブルが生じることがあった。

このため、脱硫反応器４の長期安定運転ができず、シス
テム全体での運転にも支障を来すことがあった。

このように上記従来技術は、酸性有害物質の濃度か低下
した場合の吸収剤粒子との反応について、十分な配慮が
なされておらず、脱硫率が低くなり、装置コストが高価
になる問題かあった。

そこで本発明の目的は、吸収剤とガス中の硫黄化合物（
以下Ｓ０２という。）との反応性を高めることにより、
装置をコンパクトにして、しかも集塵装置で捕集された
未反応の吸収剤を低減して、簡易なシステムで高い脱硫
率を得ることである。

さらに、本発明の目的は、脱硫反応器内の底部に堆積す
る固形物を除去し、脱硫反応器の長期安定運転をするこ
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、次の構成によって達成される。

すなわち、燃焼装置から排出される硫黄化合物含有排ガ
スに吸収剤を供給し、脱硫反応を行う脱硫反応器を備え
た排ガス脱硫装置において、脱硫反応器から回収した固
形物の全量あるいは一部分を再び脱硫反応器に戻す固形
物循環流路を設けた排ガス脱硫装置、または、脱硫反応器底部をホッパ状とし、気体状物質により堆積
物をブローする気体状物質噴出器を脱硫反応器下部に設
けた上記排ガス脱硫装置、または、脱硫反応器底部のホ
ッパより抜き出した堆積物を細粒と粗粒とに分級する固
体分級器と、該固体分級器で分級された粗粒を再び脱硫
反応器に戻す固形物循環流路を設けた上記排カス脱硫装
置、または、上記排ガス脱硫装置に脱硫反応器底部の堆積物量検出手
段を脱硫反応器内に取り付け、該検出手段の固形物堆積
量の検出信号により、気体状物質噴出器での気体状物質
噴出量を制御する気体状物質噴出量制御手段を設けた上
記排ガス脱硫装置、である。

［作用］脱硫反応器で回収した粒子を全量あるいは一部分を再び
脱硫反応器に戻すことにより、脱硫反応器内のガスと粒
子の流れが乱されて不均一になり、ガスと粒子の混合を
激しくすることができる。したがって、吸収剤の境膜抵
抗は小さくなり吸収剤の脱硫反応性を向上させることが
可能となる。さらに、ガス中の吸収剤等の固形物が脱硫
反応器の壁面に付着している場合も、前記回収粒子の再
循環により該壁面付近に付着した粒子が飛散する。

また、通常運転時には浮遊状態にあった粒子等が、ガス
停止時には脱硫反応器底部に堆積する。あるいは、ガス
流に乗らない吸収剤が脱硫反応器底部に沈降し堆積する
が、脱硫反応器の下部をホッパ構造にして気体状物質に
より堆積をブローすることにより脱硫反応器内の清浄化
ができる。

吸収剤として消石灰（以下Ｃａ（ＯＨ）ｚと記す。

）を例に取りＳＯ２ガスとの脱硫反応についてここでは
述べる。脱硫反応は以下に示す反応となる。

Ｃａ（ＯＨ）２＋Ｓ○２−＋Ｃａ５Ｏａ＋Ｈ２０、（１
）Ｃａ（ＯＨ）ｚ＋ｓ０２＋１／２０２−ＣａＳＯ４＋
Ｈ２０（２）（１）式は亜硫酸カルシウム（Ｃａ　Ｓ　
Ｏ３）が生成する反応であり、（２）式は石膏（ＣａＳ
Ｏ４）が生成する反応である。上記手段を採用すると、
再循環した粒子によりガス流が乱され、または、再循環
した粒子によりガスが撹拌されるためガス境膜抵抗は小
さくなり、脱硫反応は促進される。

また、小粒子に比べ大粒子の吸収剤の方がその効果か大
きい。さらに、再循環した粒子のＣａ利用率も増加する
。また、吸収剤と排ガス中の酸素（０２）との混合特性
も同時に大きくなるために、（２）式による石膏（Ｃａ
　Ｓ　Ｏ４）の生成率も向上する。

以上述べたように、吸収剤の表面に不活性な化合物が生
成するような反応に本発明は適すると考えられる。

脱硫反応器内のガス中の吸収剤等の粒子は、その粒径が
大きいと脱硫反応器内のガス流速がそれ以前の配管流速
よりも小さいため沈降し、脱硫反応器内の底部に堆積す
る。この堆積物を再循環粒子を含む気体状物質により流
速１０ｍ／ｓ以上で吹き飛ばすので、脱硫反応器内の底
部の堆積物は無くなる。

また、吸収剤を脱硫反応器に戻すことによって、凝集し
ていた粒子が噴霧操作により、脱硫反応器で再分散する
。そのため、排ガスと吸収剤との接触効率が良好となり
、脱硫性能が向上する。

［実施例］本発明は下記の実施例によって、さらに詳細に説明され
るが、下記の例で制限されるものではない。

実施例１吸収剤として消石灰を用い、石炭焚ボイラの排ガスを脱
硫処理する場合について、本発明法による装置を適用し
た例を用いて説明する。

第１図において、ボイラ１がらの排ガス２はエアヒータ
３で温度を下げられ、脱硫反応器４に導かれる。吸収剤
５は吸収剤導入管１ｏを経て噴霧ノズル１１より噴霧す
る。吸収剤５は煙道６を経て脱硫反応器４内に導かれる
。脱硫反応器４内で水をノズル１２がら噴霧して、排ガ
ス２中の温度を下げる。

脱硫反応器４底部には、固形物を排出するライン２５を
設けているので、脱硫反応器４底部から排出された固形
物はライン２５に続くライン２６から脱硫反応器４に再
循環される。

脱硫反応器４内で吸収剤５はＳＯ２等の酸性有毒ガスと
反応し、反応した吸収剤５は排ガス中の固形物とともに
集塵装置８で捕集され、廃棄される。

この装置を用いて、Ａ炭（排ガス中のＳＯ２濃度１０１
０００ｐｐを燃焼したときの脱硫試験を実施した。ただ
し、吸収剤５として消石灰を用い、消石灰を排ガス２中
に含まれるＳＯ２に対しモル比で２倍（以下、Ｃａ　／
　Ｓ　＝　２と略す。）添加した。脱硫反応器４内のガ
ス温度を７０℃になるように水をノズル１２から噴霧し
た。

ボイラ１出口および集塵装置８出口において、ガス中の
水分を除去した後、Ｓ　Ｏ２濃度を測定したところ、そ
れぞれ１０００ｐｐｒｎおよび２５０ｐｐｍであった。

すなわち、排ガス中のＳ　Ｏ２の内７５％が除去された
ことになる。また、集塵装置８の下部から回収された吸
収剤粒子のＣａ利用率は３７．５°０てあった。

この試験を１５時間実施し、装置を停止後、脱硫反応器
４の内部点検をしたところ、吸収剤５等の固形物は観察
されなかった。そこで、毎日起動・停止をさせながら、
−日１５時間の運転時間の試験を２５日行った。試験後
、脱硫反応器４を内部点検したところ、吸収剤５等の固
形物は観察されなかった。

実施例２実施例１と同一の装置を用いて、同一条件で脱硫率を測
定した。ただし、第２図に示すように、脱硫反応器４の
下部に設けられたライン２５に固体分離器２７を設け、
この固体分離器２７を介して固形物の一部をライン２６
より脱硫反応器４内に供給した。

この時は集塵装置８の出口におけるＳ○２ｆＡ度は２６
０ｐｐｍてあり、脱硫率７４％か得られた。

また、集塵装置８の下部から回収された吸収剤粒子のＣ
ａ利用率は３７％であった。

実施例３実施例１と同一の装置を用いて、同一条件で脱硫率を測
定した。ただし、第３図に示すように、脱硫反応器４の
下部には空気等のガスを通気するライン２０を設け、脱
硫反応器４の底部をブローする。ブローにより排出した
固形物はライン２５．２６により脱硫反応器４に再循環
される。

脱硫反応器４内で吸収剤５はＳ　Ｏｉ等の酸性有毒ガス
と反応し、反応した吸収剤５は排ガス中の灰とともに集
塵装置８で捕集され、廃棄される。

ボイラ１出口および集塵装置８出口において、ガス中の
水分を除去した後、ＳＯ２濃度を測定したところ、それ
ぞれ１１０００ｐｐおよび２５０ｐｐｍであった。すな
わち、排ガス中のＳ０２の内７５％が除去されたことに
なる。また、集塵装置８の下部から回収された。吸収剤
粒子のＣａ利用率は３７．５％であった。

この試験を１５時間実施し、装置を停止した後、脱硫反
応器４を内部点検したところ、吸収剤５等の固形物は観
察されなかった。毎日起動後１５時間運転して停止する
試験を２５日間行った。試験後、脱硫反応器４を内部点
検したところ吸収剤５等の固形物は観察されなかった。

実施例４実施例３と同一の装置を用いて、同一条件で脱硫率を測
定した。ただし、第４図に示すように固体分級器２１を
脱硫反応器４下部に接続されるライン２５に介設し、固
形物を粗粒と細粒に分離する。そして粗粒分を粗粒ライ
ン２２から脱硫反応器４に再循環して供給した。

ボイラ１出口および集塵装置８出口において、ガス中の
水分を除去した後、ＳＯ２濃度を測定したところ、それ
ぞれＬＯＯＯｐｐｍおよび３００ｐｐｍであった。すな
わち、排ガス中のＳＯ２の内７４％が除去されたことに
なる。また、集塵装置８の下部から回収された吸収剤５
粒子のＣａ利用率は３７％であった。

この試験を１５時間実施し、装置を停止後脱硫反応器を
内部点検したところ、吸収剤等の固形物は観察されなか
った。毎日起動後１５時間運転して停止する試験を２５
日間行った。試験後、脱硫反応器を内部点検したところ
吸収剤等の固形物は観察されなかった。

なお、固体分級器２１の細粒ライン２３から抜き出され
た固形物量は約０．５ｋｇであった。

第５図は本実施例に用いる脱硫反応器４の他の詳細図で
ある。すなわち、脱硫反応器４は逆Ｕ字状のガス流路を
持ち、このうち、前流側の排ガス入口付近に水スプレー
ノズル１２を設けている。

また、排ガス入口側と出口側に位置する脱硫反応器４の
下部に空気等のガス供給ライン２０を介してガスをブロ
ーする。また、固体分級器２１を脱硫反応器４にてきる
二つの下部に接続されるライン２５に介設し、固形物を
粗粒と細粒に分離する。

そして粗粒分を粗粒ライン２２から脱硫反応器４に再循
環して供給した。このとき、脱硫反応器４の前流側のラ
イン２５１からは比較的粒径の大きい吸収剤５が回収さ
れ、脱硫反応器４の後流側のライン２５２からは比較的
粒径の小さい吸収剤５が回収されるため、固体分級器２
１の負担が軽くなる。

実施例５実施例３と同一の装置を用いて、同一条件で脱硫率を測
定した。ただし、ガス供給ライン２０からの空気等のブ
ローにより排出した固形物はライン２５により抜き出し
、集塵装置８の下部から回収された固形物と合流液廃棄
した。この時の脱硫性能は、集塵袋Ｗ８出口におけるＳ
○２濃度は３００ｐｐｍであり、脱硫率７００ｏか得ら
れた。また、集塵装置８の下部から回収された吸収剤粒
子のＣａ利用率は３５％であった。

実施例１と同様、毎日起動後１５時間運転して停止する
試験を２５日間行った。試験後、脱硫反応器４を内部点
検したところ吸収剤５等の固形物は観察されなかった。

なお、細粒ライン２３から抜き出された固形物量は約１
０ｋｇであった。

比較例１第６図に示した従来技術に基つく装置を用いて、Ａ炭の
石炭について実施例１と同じ条件で脱硫試験を行った。

この時、戴置装置８出口におけるＳ０２濃度は３００ｐ
ｐｍであり、脱硫率は７０％が得られた。

また、集塵装置８の下部から回収された吸収剤粒子のＣ
ａ利用率は３５％であった。

実施例１と同様、毎日起動後１５時間運転して停止する
試験を２５日間行った。試験後、脱硫反応器４を内部点
検したところ吸収剤５等の固形物が観察されたく約５ｋ
ｇ堆積）。さらに、脱硫反応器の材料表面の一部に腐食
が観察された。

以上の結果、本発明法による脱硫装置に比較して、従来
法は、脱硫率が低くなっているか、脱硫反応器４の内部
に吸収剤５等の固形物の堆積が認められる。

以上の実施例では吸収剤、として消石灰の例を示したが
、そのほかに生石灰や水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム等のアルカリおよびアルカリ土類金属の酸化物、水酸
化物および炭酸塩等が用いられる。

また、固形物のブロー用の気体状物質（空気等）を有効
に行うため、脱硫反応器４内にしベルセンサ、固形物感
知針等を取り付け、固形物堆積量の信号により、気体状
物質を堆積箇所にブローすることを制御することも可能
である。

さらに、脱硫反応器４から抜出した固形物を脱硫反応器
４に再循環するとき、水または添加物を加えることも可
能である。

［発明の効果］本発明によれば、Ｓ０２を含む排カスと吸収剤粒子を激
しく混合てき、従来法に比べ同一の反応容積においては
、Ｓ０２ガスの脱硫率および吸収剤粒子の利用率はいず
れも高い値が得られる。さらに、脱硫反応器内の底部に
堆積する固形物を除去することにより、脱硫反応器の長
期安定運転をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における脱硫装置のフローシー
ト、第２図、第３図、第４図および第５図は本発明の他
の実施例における脱硫反応器の概略図、第６図は従来の
脱硫装置のフローシートである。１・・ボイラ、４・・・脱硫反応器、２０・空気等のガ
ス供給ライン、２１・・・固体分級器、２２・・・粗粒
ライン、２３　・細粒ライン、２７・・・固体分離器出
願人　バブコック日立株式会社代理人　弁理士　松永孝義　はか１８笥　１　　図第　２　図第３図＠　４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼装置から排出される硫黄化合物含有排ガスに
吸収剤を供給し、脱硫反応を行う脱硫反応器を備えた排
ガス脱硫装置において、脱硫反応器から回収した固形物の全量あるいは一部分を
再び脱硫反応器に戻す固形物循環流路を設けたことを特
徴とする排ガス脱硫装置。
（２）脱硫反応器底部をホッパ状とし、気体状物質によ
り堆積物をブローする気体状物質噴出器を脱硫反応器下
部に設けたことを特徴とする請求項１記載の排ガス脱硫
装置。
（３）脱硫反応器底部のホッパより抜き出した堆積物を
細粒と粗粒とに分級する固体分級器と、該固体分級器で
分級された粗粒を再び脱硫反応器に戻す固形物循環流路
を設けたことを特徴とする請求項２記載の排ガス脱硫装
置。
（４）請求項（２）記載の排ガス脱硫装置に脱硫反応器
底部の堆積物量検出手段を脱硫反応器内に取り付け、該
検出手段の固形物堆積量の検出信号により、気体状物質
噴出器での気体状物質噴出量を制御する気体状物質噴出
量制御手段を設けたことを特徴とする排ガス脱硫装置。