JPH04300624A

JPH04300624A - 使用済み脱硫剤の再生方法および装置

Info

Publication number: JPH04300624A
Application number: JP3064560A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokoyama; 公一横山; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-23

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排煙脱硫に関するもので
、特に使用済み脱硫剤の再生処理に関する。

【０００２】

【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ＨＣｌなどの酸性有害物質が通常、１００〜３０００
ｐｐｍ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。

【０００３】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。

【０００４】消石灰や生石灰を排ガス中に噴霧した排ガ
ス中のＳＯ２と反応させ、これを集塵装置で除去する方
法の代表的なフローシートを図６に示す。ボイラ１から
の排ガスはエアヒータ６で温度を下げられ、脱硫塔２に
導かれる。消石灰等の脱硫剤３はボイラ１または煙道１
５または脱硫塔２内に噴霧して供給され、この時水４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。

【０００５】この際、水４は脱硫剤３と別に供給しても
、脱硫剤３をスラリとして同時に供給しても良い。反応
した脱硫剤３は排ガス中の灰とともに集塵装置５で捕集
され、廃棄される。

【０００６】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（相対湿度）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
濃度を上げるためには、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。除去率が
低い場合は、未反応の脱硫剤のカルシウム利用率は２０
〜３５％程度であり、残り６５〜８０％のカルシウムは
消石灰として未反応状態にあるので、集塵装置によって
捕集された該脱硫剤を含む粒子に水や水蒸気を添加し、
表面に形成された反応生成物の殻を破壊した後、この一
部を再び排ガス中に噴霧することによって除去率を向上
する方法も提案されている（例えば、米国特許第３４３
１２８９号明細書、特開昭６１−３５８２７号）。

【０００７】また、脱硫剤粒子を排ガス中に分散させて
脱硫率を向上させる方法が提案されている（例えば、特
開昭６０−２１６８３２号）。これによれば、１０μｍ
以下の一次粒子から成る高濃度脱硫剤分散ガスを煙道に
導入することによって脱硫率が２〜３倍程度向上する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開昭６
１−３５８２７号公報等に開示されている方法は集塵装
置で捕集された未反応の脱硫剤（以下、使用済み脱硫剤
と言う。）を含む粒子をリサイクルする場合、集塵装置
で処理しなければならない粒子量が増加し、集塵装置の
処理容量を増やさなければならなくなる。また、リサイ
クルのための設備も必要になるため、設備費や運転費も
高くなるという問題があった。また、前記特開昭６０−
２１６８３２号公報記載の方法においても、専用の粒子
分散装置が必要になるため設備が複雑化するという問題
点があった。

【０００９】また、上記従来技術は使用済み脱硫剤の改
質が充分行われておらず、リサイクル率（リサイクル量
／全使用済み脱硫剤量）を１近くに設定する必要があっ
た。そこで、本発明の目的は、簡単なシステムで使用済
み脱硫剤の改質、再生を行い、リサイクル率を下げるこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は主に
次の構成により達成される。すなわち、燃焼炉または燃
焼排ガス流路に噴霧またはスラリ噴霧して、排ガスの脱
硫を行い、さらに、脱硫反応塔で脱硫反応を完成させた
後、集塵装置によって回収される脱硫剤を加圧下に加湿
することによって脱硫性能を回復させる使用済み脱硫剤
の再生方法または集塵装置によって回収される脱硫剤を
加圧下に加湿する圧力容器からなる使用済み脱硫剤の再
生装置である。

【００１１】

【作用】使用済み脱硫剤は、粒子表面を硫酸カルシウム
および亜硫酸カルシウム（以下、反応生成物と言う。）
に被覆された状態になっており、表面の反応生成物を除
去するかまたは破壊することが必要であった。そのため
、次式の反応ＣａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋ｎＨ２Ｏ（１
，ｇ）→ＣａＳＯ３・ｘＨ２Ｏ＋ｙＨ２ＯＣａＳＯ４・
０．５Ｈ２Ｏ＋ｎ’Ｈ２Ｏ（１，ｇ）→ＣａＳＯ４・ｘ
’Ｈ２Ｏ＋ｙ’Ｈ２Ｏによる液体の水を用いる養生によ
って、使用済み脱硫剤を半水塩の相変化に伴う体積変化
を起させる。その後、該脱硫剤表面の反応生成物皮膜を
破壊し、脱硫性能の回復を図っている。なお、前記Ｈ２
Ｏ（１，ｇ）は液体状およびガス状の水を表す。

【００１２】しかし、本発明では液体の水は反応に用い
ない。液体の水を用いることにより、蒸気による場合よ
りも使用済み脱硫剤の回復は早くなるが、装置全体でみ
ると使用済み脱硫剤を回復させた後の乾燥工程が必要に
なるため、運転コストの上昇が見込まれるからである。そこで本発明は空気の加圧による相対湿度の高い状態に
おいて水蒸気と該反応生成物との間の次式の反応　　Ｃ
ａＳＯ３・０．５Ｈ２Ｏ＋ｎＨ２Ｏ（ｇ）→ＣａＳＯ３
・ｘＨ２Ｏ＋ｙＨ２Ｏ　　ＣａＳＯ４・０．５Ｈ２Ｏ＋
ｎ’Ｈ２Ｏ（ｇ）→ＣａＳＯ４・ｘ’Ｈ２Ｏ＋ｙ’Ｈ２
Ｏによって使用済み脱硫剤の回復を図るものである。

【００１３】大気中の飽和蒸気圧は温度によって変化す
ることはよく知られている。例えば、１００℃の場合、
飽和蒸気圧は７６０ｍｍＨｇであるが、２０℃の場合は
約１８ｍｍＨｇというようにかなり異なっている。この
際、例えば３０℃、相対湿度７０％（蒸気圧は約２２ｍ
ｍＨｇ）の空気を１．５気圧に加圧すると、それに伴い
蒸気圧も約３３ｍｍＨｇになる。これは、３０℃の飽和
蒸気圧約３２ｍｍＨｇを上回っており、空気の相対湿度
は１００％となり水が少し凝縮する。この際、実際には
熱発生による気温の上昇が起こるが、しばらくすると大
気への熱の放出により気温（この場合は３０℃）になる
。

【００１４】もし、大気中の水分濃度が低い場合、水蒸
気を圧縮前の空気に混ぜることにより対応できる。また
、圧力によって相対湿度を制御することにより、単なる
リサイクル並のコストで、養生した使用済み脱硫剤に近
い脱硫性能を持つリサイクル用脱硫剤の製造が可能にな
る。

【００１５】また、この際、加湿部分を噴流層にするこ
とによって、脱硫剤の凝集を防ぎながら、圧縮空気によ
って直接排ガス流路の脱硫剤導入口に噴霧することも可
能である。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を以下詳細に述べるがこれに
よって本発明が制限させるものではない。また、以下の
実施例において脱硫剤の供給量は硫黄または炭素原子を
含む化合物を除いたカルシウム原子のモル数と脱硫剤吹
き込み部分のモル数の比が２になるようにして実験した
。

【００１７】実施例１代表的な半乾式脱硫装置のフロー図を図１（ａ）に示す
。ボイラ１からの排ガスは、低温（５０〜２００℃）の
脱硫塔２内で脱硫剤（消石灰）３および水または水蒸気
４を噴霧され、脱硫された後、電気集塵機またはバグフ
ィルタ５によって使用済み脱硫剤は回収され、排ガスは
大気放出される。

【００１８】使用済み脱硫剤中のカルシウム利用率を硫
黄（以下Ｓと言う。）および炭素（以下Ｃと言う。）に
ついて分析したところ、Ｓにカルシウム利用率（以下Ｓ
／Ｃａと言う。）は２５％で、Ｃのカルシウム利用率（
以下Ｃ／Ｃａと言う。）は１５％であった。つまり、全
カルシウム中の６０％が未反応であった。

【００１９】上記のような特徴を持つ使用済み脱硫剤を
図１（ｂ）の使用済み脱硫剤再処理装置に供給する。使
用済み脱硫剤再処理は次のような各部からなっている。該脱硫剤を処理する圧力容器７、圧力容器７に圧縮空気
を送る圧縮機８、圧力容器７内の湿度を検知する圧力セ
ンサ１０、所定の湿度で一定となるように圧縮機８を制
御する制御部１１および反応容器７内の温度を一定化す
る水冷管１２とからなる。該圧力容器７に使用済み脱硫
剤を供給するために、ここではスクリュー式のフィーダ
１３で圧力容器７に供給した。

【００２０】該使用済み脱硫剤を圧力容器７中に搬入し
た後、圧縮機８を作動させ圧力容器７に圧縮空気を送り
込み、例えば、空気の相対湿度７０％の場合、求める相
対湿度９０％とすれば、９０／７０＝１．２９より圧力容器７内部の気圧が１．２９（ａｔｍ）になる
まで加圧する。ここで、相対湿度が低い場合、圧縮機８
の前に加湿機を取り付けても効果としては同じである。このようにして、大気の相対湿度と求める圧力容器７内
湿度から、圧力容器７内の気圧を算出し、圧力容器７内
の気圧によって相対湿度を制御する。

【００２１】以上のような過程を経て再処理された使用
済み脱硫剤と、バグフィルタ８から回収したままの状態
の使用済み脱硫剤を図１（ａ）で示す通常の脱硫剤３の
投入口（温度５０〜２００℃）から噴霧した。脱硫剤の
種類以外の全条件を通常の脱硫剤と同じ条件で行った。なお、供給側のモル比Ｃａ／Ｓは未使用Ｃａベースで一
定にした。実験結果を、図２に示す。相対湿度が９０％
以上必要であることがよくわかる。また、脱硫率は再処
理を行った使用済み脱硫剤の方が高かった。また、通常
の消石灰を脱硫剤に用いた場合と比較して脱硫性能が約
９０％回復していた。

【００２２】ここでは、該圧力容器７から使用済み脱硫
剤を取り出して脱硫剤３の投入口に導入したが、該圧力
容器７の取り出し口から加圧空気によって脱硫剤３の投
入口へ気搬することも可能である。

【００２３】実施例２図３に示すボイラ１の空気予熱器６上流の排ガス温度４
００〜７００℃の領域に脱硫剤（消石灰）３を吹き込み
、その後、バグフィルタ５で回収された使用済み脱硫剤
を実施例１と同じように再処理を行い、ボイラ１の空気
予熱器６上流の排ガス温度４００〜７００℃の領域に再
び噴霧した。結果としては、まったく再処理を行わない
使用済み脱硫剤よりも脱硫率は温度が４００〜７００℃
の間のいずれの温度においても高かった。

【００２４】実施例３図４に示すボイラ１の火炉内で脱硫剤（石灰石または消
石灰）３を噴霧し、その後、バグフィルタ５で回収され
た使用済み脱硫剤３を実施例１と同じ再処理を行い、再
びボイラ１の火炉内に噴霧した。結果としては、まった
く再処理を行わない使用済み脱硫剤よりも脱硫率は高か
った。

【００２５】実施例４図５に示すボイラ１の空気予熱器６上流の排ガス温度４
００〜７００℃の領域に脱硫剤（消石灰）３を吹き込み
、その後、５０〜２００℃の温度域で水または水蒸気を
噴霧して二次脱硫を行う装置において、バグフィルタ５
で回収された使用済み脱硫剤３を実施例１と同じ再処理
を行い、ボイラ１の空気予熱器６上流の排ガス温度４０
０〜７００℃の領域に再び噴霧した。結果としては、ま
ったく再処理を行わない使用済み脱硫剤よりも脱硫率は
温度が４００〜７００℃の間のいずれの温度においても
高かった。

【００２６】また、５０〜２００℃の温度域に再処理脱
硫剤３’を噴霧した場合でも、まったく再処理を行わな
い使用済み脱硫剤３よりも脱硫率は温度が５０〜２００
℃の間のいずれの温度においても高かった。

【００２７】実施例５図６に示すボイラ１火炉内で脱硫剤（石灰石または消石
灰）３を噴霧し、その後、５０〜２００℃の温度域で水
または水蒸気を噴霧して二次脱硫を行う装置において、
バグフィルタ５で回収された使用済み脱硫剤を実施例１
と同じ再処理を行い、再びボイラ１の火炉内に噴霧した
。結果としては、まったく再処理を行わない使用済み脱
硫剤よりも脱硫率は高かった。また、５０〜２００℃の
温度域に再処理脱硫剤３’を噴霧した場合でも、まった
く再処理を行わない使用済み脱硫剤よりも脱硫率は温度
が５０〜２００℃の間のいずれの温度においても高かっ
た。

【００２８】実施例６実施例５とまったく同じ装置で、脱硫剤にドロマイト（
ＣａＣＯ３・ｘＭｇＣＯ３：ｘ＝０．９〜１．０）を用
いた。結果としては、まったく再処理を行わない使用済
み脱硫剤よりも脱硫率は高かった。また、５０〜２００
℃の温度域に再処理脱硫剤を噴霧した場合でも、まった
く再処理を行わない使用済み脱硫剤よりも脱硫率は温度
が５０〜２００℃の間のいずれの温度においても高かっ
た。

【００２９】実施例７図１（ａ）と同じ型の脱硫装置の脱硫剤３の吹き込み口
に加圧噴流層を形成できる容器１４を接続した装置を図
７に示す。この装置にスクリュー式のフィーダをもつ粉
体供給機１３により容器１４に使用済み脱硫剤を供給す
る。圧縮機８からのエア量がバランスするように圧縮機
８のバイパス管１８の調整バルブ１６の開度を調整する
。この際、容器１４内圧力と圧縮機８のエア量はそれぞ
れ、脱硫剤の再生および脱硫剤吹き込み口への脱硫剤の
供給量を決定するので単独に条件を制御する必要がある
。

【００３０】以上の調整で、噴流層部の相対温度を９０
％、再処理脱硫剤の供給量をＣａ／Ｓ＝２で行ったとこ
ろ実施例１とまったく同じ結果が得られた。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、従来、温度を上げた水
蒸気中での養生処理によってのみ得られた使用済み脱硫
剤の回復が気圧制御による相対湿度の制御で可能になる
ので、低コストで脱硫剤リサイクルが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の脱硫装置のフローシートお
よび使用済み脱硫剤再処理装置の概略図面である。

【図２】実施例１の消石灰および再処理を行った使用済
み脱硫剤と未処理の使用済み脱硫剤との脱硫率を温度を
パラメータにして検討した結果を示す図である。

【図３】本発明の実施例２の脱硫装置フローシートであ
る。

【図４】本発明の実施例３の脱硫装置フローシートであ
る。

【図５】本発明の実施例４の脱硫装置フローシートであ
る。

【図６】本発明の実施例５および６の脱硫装置フローシ
ートである。

【図７】本発明の実施例７の脱硫装置フローシートであ
る。

【符号の説明】

１　　　　ボイラ２　　　　脱硫塔３　　　　脱硫剤４　　　　水または水蒸気５　　　　集塵器またはバグフィルタ７　　　　圧力容器８　　　　圧縮機１２　　水冷管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　燃焼炉または燃焼排ガス流路に噴霧ま
たはスラリ噴霧して、排ガスの脱硫を行い、さらに、脱
硫反応塔で脱硫反応を完成させた後、集塵装置によって
回収される脱硫剤を加圧下に加湿することによって脱硫
性能を回復させることを特徴とする使用済み脱硫剤の再
生方法。
【請求項２】　　相対湿度９０％以上の雰囲気で加湿す
ることを特徴とする請求項１記載の使用済み脱硫剤の再
生方法。
【請求項３】　　空気と水蒸気を混合した後、この混合
物を圧縮することで、空気の相対湿度を高め、脱硫剤の
加湿を行うことを特徴とする請求項１記載の使用済み脱
硫剤の再生方法。
【請求項４】　　使用済み脱硫剤を再生する際の湿度制
御方法として、大気圧をＰ０、大気の相対湿度をＸ％、
求める加湿処理時の相対湿度をＹ％、加湿処理時の気圧
をＰ（ａｔｍ）とすると、Ｐ＝（Ｙ／Ｘ）×Ｐ０となるように圧力を制御することを特徴とする請求項１
記載の使用済み脱硫剤の再生方法。
【請求項５】　　使用済み脱硫剤を加圧下に加湿する雰
囲気を冷却することを特徴とする請求項１記載の使用済
み脱硫剤再生方法。
【請求項６】　　使用済み脱硫剤を噴流層として、加圧
下に加湿することを特徴とする請求項１記載の使用済み
脱硫剤再生方法。
【請求項７】　　燃焼炉または燃焼排ガス流路に噴霧ま
たはスラリ噴霧して、排ガスの脱硫を行い、さらに、脱
硫反応塔で脱硫反応を完成させた後、集塵装置によって
回収される脱硫剤を収納し、該脱硫剤を加圧下に加湿す
る圧力容器からなることを特徴とする使用済み脱硫剤の
再生装置。
【請求項８】　　圧力容器内の雰囲気を冷却する冷却管
を圧力容器を貫通して設けたことを特徴とする請求項７
記載の使用済み脱硫剤の再生装置。
【請求項９】　　圧力容器の脱硫剤導入配管に空気と水
蒸気の混合手段を設けたことを特徴とする請求項７記載
の使用済み脱硫剤の再生装置。