JPH0445826A

JPH0445826A - 排煙脱硫装置

Info

Publication number: JPH0445826A
Application number: JP2152354A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nosaka; 浩之野坂; Tsukasa Nishimura; 西村　士; Yasuki Hashimoto; 泰樹橋本; Shigeru Nozawa; 野沢　滋
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1992-02-14

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】り産業上の利用分野］本発明は排煙脱硫装置に係り、特にプロセスの簡素化に
好適な脱硫装置に関する。

［従来の技術］従来の排煙脱硫装置は日本国内で広く普及している湿式
石灰石−石膏法による脱硫装置が代表的なものである。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記湿式石灰石−石膏脱硫法は高性能である代
わりにプロセスが複雑で、運転操作にも高度な技術が必
要であり、装置のコストも高いものであった。

本発明の目的は上記従来技術に比べ性能は多少悪くても
、低コストで、しかもプロセスか簡素な排煙脱硫システ
ムを確立することにある。

［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を空気予熱器
て熱交換した後に脱硫反応器を経由させて排ガス中の硫
黄酸化物を除去する排煙脱硫装置において、アルカリ金
属またはアルカリ土類金属系の化合物を含む脱硫剤を燃
焼装置内または空気予熱器出口ダクト中に噴霧する脱硫
剤噴霧手段と、後流の脱硫反応器内で水を噴霧する水噴
霧手段と、を備えた排煙脱硫装置、である。

［作用］燃焼装置内または空気予熱器用ロタ゛クト内に脱硫剤を
気流噴霧することにより、排ガス中の硫黄酸化物の一部
が脱硫剤に吸収される。さらに、後流側の脱硫反応器内
で水噴霧を行い排ガスを露点近くまで加湿冷却すること
により、脱硫剤の硫黄酸化物に対する活性を向上させる
ことができ、排ガスの脱硫率が向上する。

［実施例］第１図に本発明の装置を用いたプロセスを示す。

石炭焚きボイラ火炉１の高温域に脱硫剤２、例えば石灰
石（Ｃａ　ＣＯ３）を気流噴霧すると、反応式〈］）に
示すように石灰石か分解してＣａＯが生成し、排ガス中
の硫黄酸化物の一部と脱硫剤（ＣａＯ）が反応式（２）
、（３）に示す反応をする。

ＣａＣＯ３−＋ＣａＯ＋Ｃ○２　　　　　　（１）Ｃａ
Ｏ十Ｓ○２＋１／２ｏ２−ＣａＳＯ＜　　　＜２）Ｃａ
　○　十　Ｓ　○２−＋ＣａＳ　○３　　　　　　　　
　　　　く　３　）このとき脱硫剤粒子の表面のみが排
ガス中の硫黄酸化物と反応式（２）、（３）に示すよう
に反応するため、脱硫剤粒子か反応生成物である硫酸カ
ルシウム（ＣａＳＯ４）、または亜硫酸カルシウム（Ｃ
ａ　Ｓ　Ｏ、）の膜で覆われた状態となる。

上記状態の脱硫剤粒子の活性を高めるなめ、脱硫塔５に
おいて水４を噴霧することにより、排ガスを飽和温度近
くまで加湿冷却する。冷却温度は好ましくは・（飽和温
度子〇〜３０）℃である。ここで、脱硫剤粒子表面に生
成したＣａ５Ｏ，、Ｃａ５Ｏ＊の膜が加湿され、結晶水
を持つようになる。この際、脱硫剤粒子表面の膜の体積
膨張によりヒし割れか発生し、その結果、脱硫剤粒子内
部の未反応部分が排ガスと接触てきるため、脱硫剤の再
活性化が起こり、本プロセスの脱硫効率が向上する。

脱硫塔内では次の反応式（４）、（５）に示す脱硫反応
も行われるものと考えられる。

Ｃａ○十■（２０→Ｃａ（ＯＨ）２　　　　　　（４）
Ｃａ（ＯＨ）２＋Ｓ○、→ＣａＳ○３＋Ｈ２０（５）脱
硫処理済みの脱硫剤は集塵器６にて石炭灰とともに捕集
される。

本発明の他の実施例を第２図、第３図に示す。

ボイラの燃料、脱硫剤の種類により第１図〜第３図に示
すプロセスの中で最適なプロセスの選択が可ロヒである
。

第１図に示ず装置は石炭焚きボイラの高温域に脱硫剤を
噴霧するのに適したプロセスであり、石灰石（ＣａＣＯ
３）のような８００℃以上の高温で分解してＣａＯを生
成する脱硫剤を使用する場合に適用てきる。

第２図に示す装置は消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）のような
５００−７００°Ｃ付近で分解してＣａＯを生成する脱
硫剤または生石灰（Ｃａｂ）そのものを脱硫剤として使
用する場合に適したプロセスである。石炭焚きボイラの
二次過熱器９出ロ側であって、−次過熱器１０の入口側
のような中温域のキャビティに生石灰、消石灰を気流噴
霧し、その分解と同時に一部硫黄酸化物の吸収を行う。

さらに、空気予熱器３の出口の低温域で、先に分解した
脱硫剤に水をスプレして加湿し、２段て硫黄酸化物を吸
収する方式にな−）ている。前記キャビティ内では反応
式（３）および（６）の反応が起こり、脱硫塔５では反
応式（２）で示す反応と反応式（７）および／または（
８）の反応が起こるものと考えられる。

Ｃａ（ＯＨ）２→Ｃａ○＋８２０　　　　　　　（６）
ＣａＯ＋ＳＯｚ＋２８２０一＋ＣａＳＯ３’２Ｈ２０（７）ＣａＯ＋ＳＯ２＋１／２Ｈ２０ →ＣａＳＯ３・１／２−Ｉ］２０　　（８）第３図に示
す装置は脱硫剤として生石灰（ＣａＯ）あるいは消石灰
（Ｃａ（ＯＨ）２）等の強アルカリ物質を使用する場合
にボイラの高、中温部には噴霧せず、空気予熱器３（以
下、Ａ／Ｈと記す。

）出口主煙道部８に噴霧することにより、後流側の脱硫
塔５内のみで脱硫を行うプロセスになる。

Ａ、　／　Ｈ出口主煙道部８および脱硫塔５内では反応
式（９）および／または（１０）の反応及び反応式（１
１）の反応が起こるものと考えられる。

Ｃａ（ＯＨ）ｚ＋ｓＯ２＋８２０ −ＣａＳＯ３−２Ｈ２０（９）２　Ｃａ　（ＯＨ）　２　＋　２　Ｓ　Ｏ２→２Ｃａ、
ＳＯ，−１／２）１２０＋８２０　（１０）Ｃａ（○ｌ
−１）２＋ＳＯ２＋１／２０２−＋Ｃａ５Ｏ，±Ｈ２０
（１１）本プロセスはボイラ火炉１内で脱硫を行わないため、第
１図、第２図のプロセスに比べ性能が劣るものの、ボイ
ラ火炉１への脱硫剤噴霧による影響がないため、ボイラ
燃料が石炭の場合でも重油の場合でもあるいはコークス
炉ガス、プロセス排ガス等のガス燃料の場合でもボイラ
を改造せずに適用できる特徴がある。　上記した脱硫剤
の種類と、ボイラ燃料の種類および上記装置への脱硫剤
の吹き込み位置の組み合わせの適性について第１表に示
した。

（以下余白）第１表なお、○は各脱硫剤を用いるのに最も適した場合を示す
。また、×は技術的に不可能というのではなく、実際の
脱硫プロセスに適用しても経済性等の観点から実用的で
ないという程度のことを意味する。

また、高温、中温、低温とは前記第１図〜第３図の装置
におけるボイラ火炉１を含めた雰囲気温度により区分し
た脱硫反応域を示す。すなわち、高温（８００〜１００
０’Ｃ前後）とはボイラ火炉１内に脱硫剤を吹き込むこ
と、中温（６００℃前後）とは二次過熱器９と一次過熱
器１０の間のキャビティに脱硫剤を吹き込むこと、低温
（１２０〜１６０℃）とはＡ／）（出口主煙道部８内に
脱硫剤を吹き込むことをそれぞれ示している。

脱硫剤Ｃａ　ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＯはそれぞ
れの特性に応して最適な吹き込み位置が決まる。

Ｃａ　ＣＯ３は分解してＣａＯが生成しないと脱硫活性
かないのて、高温域、すなわちボイラ火炉１に吹き込む
。また、Ｃａ　ＣＯ３は微粉体であるのでスラッギング
に耐え得る石炭焚ボイラ火炉に用いるのに好ましい。ま
た、Ｃａ（ＯＨ）２は中温および低温でもＣａＯが生成
するので、できるだけボイラの燃焼部でのスラッギング
を避けるために、石炭焚ボイラではキャビティまたはＡ
／Ｈ出口主煙道部８内に吹き込み、石油系、ガス系ボイ
ラではＡ／Ｈ出口主煙道部８内に吹き込む。Ｃａ’Ｏは
その保管、ハンドリング（発熱性があるため取り扱いに
手間がかかる。）等に対する安全性の問題があるが、性
能については、他の脱硫剤に比較して何ら劣るものては
ない。また、脱硫剤と燃料との組み合わせで第１表の考
え方に従い、次のような使い方もてきる。例えば、複数
種の脱硫剤か入手できれは、石炭焚ボイラの場合はボイ
ラ火炉ではＣａＣＯ２を用い、キャビティ、Ａ／Ｈ出口
主煙道部ではＣａ（ＯＨ）２、ＣａＯを用いることがで
きる。

また、混焼ボイラでは、その使用燃料に応して入手でき
る脱硫剤をそれぞれ最適な吹き込み位置から吹き込むこ
とで脱硫を効果的に行うことができる。

第４図は第１図、第２図に示すプロセスにおけるボイラ
火炉（ファーネス）１および前記キャビティ内の脱硫性
能を示したものであり、第１図のプロセスにおける脱硫
剤として石灰石をボイラ火炉１で使用した実施例と、第
２図のプロセスにおりる脱硫剤として消石灰をキャビテ
ィ内で使用した実施例である。

第５図〜第７図は第３図に示す脱硫塔５内のみで行う脱
硫プロセスの脱硫性能を示したものである。第５図は排
ガスを加湿冷却する場合、水噴霧量を増加して、相対湿
度を高くし、飽和状態に近づけるほど脱硫性能が高くな
ることを示す。第６図は脱硫剤噴霧量、硫黄酸化物（Ｓ
Ｏ，）濃度と脱硫性能の関係を示したちのて、脱硫剤噴
霧量か多いほど、すなわち、Ｃａ　／　Ｓモル比が大き
いほど、また硫黄酸化物（ＳＯ２）濃度が低いほど、脱
硫性能が高くなることを示す。第７図は脱硫剤として生
石灰（Ｃａｂ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を使用した
場合の脱硫性能を示したものであり、いずれの場合もガ
スが飽和温度に近づくほど脱硫性能が高くなることを示
す。

なお、上記実施例ではカルシウム系酸化物を用いた例を
示しなか、ＮａＯＨ，ＫＯ＋−１、Ｋｇ（ＯＩ（）３等
のすｌ・リウム系化合物、カリウム系化合物、マクネシ
ム系化合物その他のアルカリ金属、アルカリ土類金属系
化合物を用いることもできる。

［発明の効果］本発明によれば、水噴霧による排ガスの加湿冷却では、
排ガス温度は露点より高温に保たれるため排水が発生し
ない。したがって、従来の湿式脱硫装置に必要であった
排水処理が不要となる。また脱硫剤を乾式噴霧するため
、脱硫剤スラリ装置も不要となる。

このように１１本発明によれば従来の脱硫装置に比べ脱
硫性能は多少低いものの、脱硫装置が簡素化され運転操
作が容易となりまた、コストも低減できる。

さらに、ボイラ燃料の種類に応して最適な脱硫剤を最適
な吹き込み位置から吹き込むことがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱硫剤を火炉高温域に噴霧した場合の本発明の
装置を示す図、第２図は脱硫剤を火炉中温域に噴霧した
場合の装置を示す図、第３図はＡ／Ｈ出口主煙道部に脱
硫剤を噴霧した場合の装置を示す図、第４図は第１図、
第２図に示す装置における火炉内での脱硫性能を示す図
、第５図〜第７図は第３図に示す装置における脱硫塔内
ての脱硫性能を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

燃焼装置から排出される排ガスを空気予熱器で熱交換し
た後に脱硫反応器を経由させて排ガス中の硫黄酸化物を
除去する排煙脱硫装置において、アルカリ金属系または
アルカリ土類金属系の化合物を含む脱硫剤を燃焼装置内
または空気予熱器出口ダクト中に噴霧する脱硫剤噴霧手
段と、後流の脱硫反応器内で水を噴霧する水噴霧手段と
、を備えたことを特徴とする排煙脱硫装置。