JPH0462766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は煙道ガスからの粒状物質及び酸性ガス
の放出を制御する技術に関する。ここで使用する
「煙道ガス」の用語は硫黄酸化物のような酸性ガ
スを含む石炭火力発電所からのガスのような各種
酸性ガス生成プロセスから得られる熱い湿潤ガス
混合物を意味する。煙道ガスは通常フライアツシ
ユと言われる粒子を含有する。 経済的及び環境的な理由から、フライアツシユ
粒子及び酸性ガス、特にSO₂及びSO₃を煙道ガス
から有効に且つ経済的に除去することが益々重要
になつている。かかる方法の主なる利点は安価な
高硫黄炭を使用しながら環境的障害を最少厳にし
て石炭火力発電所を操業できることである。本発
明はガスから不所望の成分を除去して環境的障害
を最小にするのみでなく、エネルギー消費を最少
にして他の方法では達成できないコスト削減を成
し得る。 ［従来の技術］ 従来の方法は湿潤洗浄又は乾燥洗浄のいずれか
であつた。両方法とも煙道ガスから硫黄酸化物を
除去するために使用されていた。 湿潤法においては、SO₂は洗浄水に溶解し、そ
こで石灰石スラリーと反応して主に亜硫酸カルシ
ウムを生成する。亜硫酸塩スラツジは洗浄液から
連続的に除去される。通常、洗浄機に入る前に静
電沈降機（ESP）により煙道ガス中のフライアツ
シユをまず除去して、洗浄液中にフライアツシユ
が堆積するのを防止する。この方法は通常の化学
処理装置及び石灰石のような安価な薬品を使用す
る。しかし、システム全体は複雑であり、操作及
び維持はしばしば困難である。困難なスケーリン
グの問題があり、発生したスラツジ物質の廃棄は
困難且つ高価である。これらの欠点のために、ス
プレイドライヤーに石灰を使用する乾燥洗浄法に
関心が集つている。 乾燥洗浄法においては、石炭（酸化カルシウ
ム）は消化（水と混合され）されて水酸化カルシ
ウムのスラリーになる。この消石灰スラリーは噴
霧器からスプレイドライヤーに供給されて熱ガス
と接触する。スプレイドライヤー中では、SO₂は
硫酸カルシウム又は亜硫酸カルシウムとなり同時
にスラリーは乾燥される。乾燥された粒子及びフ
ライアツシユは通常バグハウスフイルターにより
煙道ガスから除去される。乾燥洗浄法は設備費が
余り高くないだけでなく、湿潤法よりも幾分簡単
である。勿論、湿つたスラツジの廃棄は高価であ
り、問題である。しかし、石灰石の代りに石炭を
使用することはコスト的に極めて不利である。例
えば、トン当り石灰は50〜100ドルであり、石灰
石は５〜10ドルにすぎない。 また、湿潤及び乾燥洗浄法のいずれも石炭火力
によるボイラー設備で使用するにはコストが高す
ぎ及び操作が複雑すぎる。 この技術の最近の情況はUSP3976747号に記載
された硫黄酸化物を制御するための乾燥石灰石法
である。大型粒子の石灰石が前もつてフライアツ
シユを除去した煙道ガスに接触される。煙道ガス
の予備処理は冷却及び好ましくは飽和点までの水
分含有量の増加を含む。この予備処理によつて、
少なくとも石灰石粒子上で凝縮がおこり、石灰石
の硫黄酸化物との反応性を高める。温度及び飽和
温度をこの特許の方法で処理した場合、石灰石の
洗浄効果は極めて高くなり、石灰石粒子の表面か
ら固体生成物を定期的に除去することのみが必要
となる。しかし、石灰石にふれる前に煙道ガスを
スプレイ水又は低圧水流により実質的に冷却する
必要があり、結果として、煙道ガスの温度は低減
され、このエネルギーは容易に回収できない。 従つて、冷却工程なしに熱エネルギーを維持管
理できるような、煙道ガスを処理して酸性ガス及
びフライアツシユを除去する方法の提供が望まれ
ている。 ［発明の概要］ 本発明の目的は簡単で経済的に粒状の洗浄物質
を利用して効率良く酸性ガス及びフライアツシユ
を除去する方法を提供することである。 本発明の他の目的は煙道ガスの熱を回収して燃
焼空気の予備加熱に使用する方法を提供すること
である。 本発明の別の目的は上記の方法を実施する簡単
な装置を提供することである。 これらの及び他の目的は、前処理をしない熱い
煙道ガスを冷たい粒状洗浄物質の床に通すことに
より達成される。この工程の間に、煙道ガスの水
は洗浄物質の表面に凝縮し、煙道ガス中の酸性ガ
スは洗浄物質と反応してその上に固体反応物質の
皮相を形成する。更に、フライアツシユは湿潤洗
浄物質粒子中に捕えられる。煙道ガスが冷却され
るにつれ、洗浄粒子は加熱される。石灰石が煙道
ガス入口温度に達するにつれ、凝縮が停止し且つ
付着した水が蒸発する。 次に、煙道ガス流を停止し、洗浄物質床を再生
する。再生は洗浄粒子を撹拌、例えば、流動化又
は機械的振動により行なう。撹拌により粒子から
皮相が分離し、酸性熱ガス、空気等の流れに皮相
粒子を搬送させて床から皮相を除去する。フライ
アツシユも同様に床から除去される。搬送フライ
アツシユ及び皮相粒子はその後バグフイルターの
ような分離フイルター装置によりガス流から除か
れる。 最後に、清浄な熱い洗浄粒子は煙道ガスと更に
接触させるために冷却される。好ましくは、洗浄
物質床に有効量の空気を循環することにより冷却
する。この工程により、次に熱い煙道ガスと接触
した時凝縮を起し得る冷たい粒状洗浄物質床が得
られる。洗浄物質は煙道ガスの露点以下に冷却さ
れた時にこの能力を有する。 この方法はガス供給手段及び撹拌手段又は粒子
から皮相を分離する手段を備えた洗浄物質の粒状
床で実施される。多数の床は積層された形で配置
され、各システムは１以上の床を有する。１以上
の積層を使用する場合、積層中の全ての床は同時
に操作でき、従つて必要な操作弁の数をへらすこ
とができる。 本発明は多数の床を有し、その幾つかでは煙道
ガスの洗浄が行なわれ、他では皮相除去による再
生が行なわれ、又は洗浄粒子の冷却が行なわれる
装置を提供する。 以下の具体例では煙道ガスから除去される酸性
ガスが酸化硫黄であり及び粒状洗浄物質が石灰石
又は炭酸カルシウムである場合を記載したが、本
発明は窒素酸化物やハロゲン化水素のような他の
酸性ガスの除去にも適用でき及び、炭酸マグネシ
ウム、炭酸ナトリウム、ドロマイト、ナーコ石、
トロナ及びこれらの混合物のような他の洗浄物質
の使用も可能であることは勿論である。 本発明は従来方法における様な煙道ガスの前処
理の必要がない。加えて、好ましい具体例におい
ては、熱は煙道ガスから回収されて燃焼空気の予
熱に利用されるので、従来方法で不可能であつた
高い効率及びコスト節約ができる。 次に、３段の操作を含む本発明の具体例を第１
図で説明する。第１図はハウジング１、分配板３
上に保持された粒状洗浄物質３の床を含む石灰石
による放出制御（LEC）システムの基本単位を
図示している。弁４〜９は各種ガスの流れを制御
する。 第１段の操作において、ろ過及び洗浄工程は弁
４，５を開いて煙道ガスを弁４からハウジングに
供給し、冷たい粒状洗浄物質２及び分配板３を通
過させ、弁５から排出させることにより実施され
る。洗浄物質は酸性ガスと反応してその粒子上に
固体反応生成物を形成する高知の物質でよい。有
用な物質は炭酸カルシウム（石灰石）、炭酸マグ
ネシウム、炭酸ナトリウム、ドロマイト、ナーコ
石、トロナ及びこれらの混合物である。煙道ガス
から硫黄酸化物を除去するためには炭酸カルシウ
ム即ち石灰石が好ましい。炭酸ナトリウム、ナー
コ石、トロナの様なナトリウム化合物は窒素酸化
物の除去に有用である。以下の記載は便宜上硫黄
酸化物及び石灰石の場合についてである。 熱い煙道ガスが冷たい石灰石と接触した時石灰
石上に水の凝縮がおこる。SO₂のような硫黄酸化
物は凝縮水の層内に吸収され、続いて石灰石と反
応し石灰石上に反応生成物の皮相を形成する。煙
道ガスはもはや凝集が不可能な点まで石灰石粒子
を加熱し、凝集した水は蒸発して粒子上に乾燥し
た反応生成物の皮相が残る。この時点で、硫黄酸
化物はもはや有効に除去されず、第１段の操作が
終了する。 第２段においては、清浄化及び再生が行なわれ
る。反応生成物皮相は石灰石から分離され、分離
された皮相及び蓄積したフライアツシユは床から
除去される。皮相の分離は流動化又は機械的振動
等の撹拌を含む任意の手段で実施できる。好まし
くは、分離された皮相及びフライアツシユは硫黄
酸化物を含まない熱ガス流に搬送させて床から除
去する。この第２段は第１図において弁４，５を
閉じ、弁６，９を開くことにより実施できる。こ
の操作により煙道ガス流は停止し、弁６から弁９
に流れる硫黄酸化物を含まない熱ガスで置換され
る。フライアツシユと反応生成物の皮相は弁６か
ら弁９に流れる熱ガス中に搬送される。この空気
流はその後バグフイルターのような通常のフイル
ター装置を通過して搬送物質が除かれる。 石灰石から皮相を分離する装置が撹拌を含む場
合、第２Ａ及び２Ｂ図に示す様な分配板を使用す
るのが好ましい。この分配板は開講領域１０を含
む。この領域と圧搾空気振動器１１の様な撹拌手
段が協動する。 最終段は燃焼空気の予熱及び石灰石粒子の冷却
を含む。再度第１段を開始する時に石灰石が煙道
ガスの凝集をおこすに十分な程度に冷却されてい
ることが必要である。この操作は第１図の弁６，
９を閉じて弁７，８を開くことにより実施でき
る。冷たい空気は弁７から侵入し、分配板及び加
熱された石灰石の間を通過し、弁８から熱い燃焼
空気として排出される。この熱い空気を炉で使用
することにより顕著なコスト節減が達成できる。 硫黄酸化物との反応により消耗された石灰石を
補うために新鮮な石灰石粒子を時々添加する。こ
の場合、石灰石の添加のために適当な手段を第１
図の装置に付属させる。 LECシステムは、上記した様な全ての段階を
同時に実施できる複数の床を具備してもよい。こ
のシステムは例えば、第３Ａ，３Ｂ，３Ｃ図に示
す様に７個の床１２〜１８を積層したものであ
る。ろ過及び洗浄工程で煙道ガスはパイプ１９か
ら供給され、各床に向う。清浄化された煙道ガス
はドラフトフアン２１の助けでパイプ２０から排
出される。その間、幾つかの床は清浄化工程にあ
り、残りの床は空気加熱工程にある。燃焼のため
に予熱されるべき空気はドラフトフアン２１ｂを
経て冷たい雰囲気空気として導入される。清浄化
工程の床では搬送される皮相及びフライアツシユ
をバグハウス２２に送る。予熱工程の床では加熱
された空気をパイプ２３から排出する。各床はポ
ペツト４５（１つにのみ符号を付した）により３
操作を循環する。 他の具体例は更に簡単である。この例はLEC
システムを石炭燃焼炉に使用するのに好適であ
る。このシステムの基本単位を第４図に示す。こ
の装置は石灰石の冷却に水スプレイを使用し及び
空気予熱の手段に含まない点で第１図の装置と異
なる。従つて、石灰石は水スプレイにより冷却さ
れ、石灰石粒子上の水の膜は水の添加により得ら
れる。 第４図の装置はハウジング２４、石灰石粒子床
２５、分配板２６、振動器２７、水スプレイ２
８、石灰石添加手段２９、及び第１図の弁４，
５，７，８に対応する弁３０，３１，３２，３３
を有する。この装置の操作は予熱工程がない点を
除いて第１図のそれと同一である。水スプレイは
清浄化工程後の熱い石灰石を冷却し、必要な水の
層を形成する。この様な簡単な装置のため排気装
置に容易に付設できる。この例の操作を第１表に
要約する。

【表】 ろ過と洗浄 粒子乾燥 開 開 閉 閉
清浄化と再生 振動 閉 閉 開 開
好ましくは、LEC全体は多くのこれらの床か
ら成り、その１つはオフラインとされ、清浄化さ
れ、及び再湿潤される。第５図は積層して配置さ
れた多数の床を有する具体例を示す。この具体例
の多数の床５３、出口ダクト５４、入口ダクト５
５、床出口５６及び床入口５７を含む。 多数の床を備える本発明の全ての具体例におい
て、３工程の操作はポペツト弁の手段による。こ
れらの弁は逆エヤー清浄化バグハウスに最近使用
される弁とデザイン的に類似している。 石炭燃焼炉に使用された本発明の装置の具体例
を第６図に説明する。 第６図において、炉はボイラー３４、空気供給
３５、エコノマイザー３６、空気ヒーター３７、
静電沈降器３８、ドラフトフアン３９及び煙突４
０を備える。これに付設された部分は破線で示し
た。付設部分はLEC４１を含み、ここでドラフ
トフアン３９からの煙道ガスを受け、ダクトによ
り煙突に戻す。別に設けたドラフトフアン４２は
ボイラーの圧力バランスを乱さない様にLEC装
置の△Ｐを供給する。LECから反応生成物皮相
及びフライアツシユを除去するために逆空気フア
ン４３を設置する。この逆の空気流（全空気流の
５〜10％）は静電沈降器の入口に入り、含まれる
粉塵が回収及び廃棄される。弁４４は静電沈降器
と煙突及びLECとを連結する２つの流れを制御
する。こんのLECは２つの理由により粒子制御
を改善する。第１に、静電沈降器が煙道ガス及び
高硫黄含有石炭からの粒子に作用し、低硫黄石炭
及びそれからの高抵抗アツシユに伴なう性能劣化
を防ぐ。第２に、LECは第２の粒子回収装置と
して作用する。 硫黄酸化物の除去はUSP4115518号に記載され
た各種添加剤を洗浄物質に添加することにより増
強される。これらの添加剤にはアルカリ金属ハロ
ゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、ハロ
ゲン化アンモニウム、ハロゲン化水素が含まれ
る。 ［実施例］ 以下の実施例は本発明を説明するものであり、
これを限定するものではない。 実施例 １ 第１図の装置の弁４及び５を開くことにより
700〓の煙道ガスを供給した。このろ過及び洗浄
工程の間、弁６，７，８，９は閉じ、振動器も停
止した。次に、弁４，５を閉じ、弁６，７を開い
て500〓の熱いガスを導入した。この間、振動器
を動作させた。その結果、石灰石粒子から皮相が
分離し、フライアツシユと共に弁９から排出され
た。最後に、弁６，９を閉じ、弁７，８を開いて
60〓の空気を通過させた。この空気は弁８から
500〓で排出された。この間、振動器を停止した。
この実施例を第２表に要約した。

【表】 実施例 ２ 第４図の装置で、湿潤工程を使用する簡単な変
形例を実施した。石灰石粒子床上に水をスプレイ
した。次に、300〓の煙道ガスを導入して、見掛
け速度約100フイート／秒で床中を流下させた。
煙道ガスは断熱飽和点近く（以上）に冷却され
た。ガスは約180〓で排出され、SO₂及びフライ
アツシユは湿潤石灰石により煙道ガス流から除去
されてた。この工程の終りに、石灰石は乾燥さ
れ、硫酸／亜硫酸カルシウムの皮相で覆われた。
この時点で、石灰石床内にも相当量のフライアツ
シユが含まれた。最後に、下降流の煙道ガスを停
止して上昇流の清浄空気を供給した。上昇流（見
掛け速度１〜２フイート／秒）は流動化に必要な
流れよりも少なくてよく、その場合には多孔性支
持板の機械的振動により流動化を起した。回収し
たフライアツシユ及び硫酸塩／亜硫酸塩は石灰石
粒子から流動化により機械的に分離され、続いて
上向きの空気流により運ばれた。その後空気流及
び振動を停止した。適当な間隔で石灰石の所定量
を交換のために供給した。清浄化工程での振動に
より床に高さが均一になるように添加した石を平
にした。 実施例 ３ １立方フイートの容積の石灰石床に350〓の煙
道ガスを通過させた。このガスは初期濃度
20ppmSO₂（1gr／ft³）であり、約100フイート／
分で石灰石を通過した。またガスの石灰石内での
保持時間は約0.6秒／フイート厚であつた。石灰
石は約10ポンドの水により最初に湿潤された。40
分後、石灰石は乾燥し、空気の予熱又は石灰石の
湿潤による冷却操作が必要になつた。40分後、
0.54ポンドのアツシユが回収され、0.77ポンドの
硫酸カルシウムの皮相が回収された。排出される
ガスは100〓であり、約200ppmのSO₂（0.05gr／
ft³）を含有した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の煙道ガス放出物制御装置に使
用する基本的な粒状石灰石床の概略断面図であ
る。第２Ａ図は上記床内に使用する分配板の一例
の概略平面図である。第２Ｂ図は第２Ａ図のＡ−
Ａ線に沿つた断面図である。第３図は積層された
床を有する装置の一例を示す図であり、第３Ａ図
は第３Ｂ図の頂部の平面図であり、第３Ｃ図は第
３Ｂ図のＡ−Ａ線に沿つた断面図である。第４図
は石灰石の湿潤及び冷却のための水スプレイを有
する石灰石床の一例を示す概略断面図である。第
５図は上記床を積層した装置の一例を示す概略断
面図である。第６図は石炭燃焼炉システムに付設
された本発明の装置の概略のダイヤグラムであ
る。 １……ハウジング、２……粒状洗浄物質、３…
…分配板、４，５，６，７，８，９……弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 煙道ガスから酸性ガスを除去する方法であつ
   て； (a) 酸性ガスを含む煙道ガスを粒状洗浄物質床に
   通過させ、そこで洗浄物質上に薄層の凝縮物が
   形成され及び洗浄粒子上に酸性ガスが固体反応
   生成物の皮相を形成し； (b) この皮相を粒子から定期的に分離し； (c) 分離された皮相を床から除去し；及び (d) 粒状洗浄物質床を煙道ガスの露点以下に冷却
   することを含む、上記方法。 ２ 粒状洗浄物質は、炭酸カルシウム、炭酸マグ
   ネシウム、炭酸ナトリウム、石灰石、ドロマイ
   ト、ナーコ石、トロナ及びこれらの少なくとも２
   つを含む混合物から成る群から選ばれる、特許請
   求の範囲第１項の方法。 ３ 粒状洗浄物質を有効量の燃焼前空気の通過に
   より冷却することにより、粒子の温度を煙道ガス
   の露点以下に低下させ且つ空気を加熱する、特許
   請求の範囲第１項の方法。 ４ 粒状洗浄物質上に水を散布することにより洗
   浄物質床を冷却する、特許請求の範囲第１項の方
   法。 ５ 煙道ガスから酸性ガスを除去する方法であつ
   て； (a) 酸性ガスを含む煙道ガスを粒状洗浄物質床に
   通過させ、そこで洗浄物質上に薄層の水凝縮物
   が形成され及び洗浄粒子上に酸性ガスが固体反
   応生成物の皮相を形成し； (b) 凝縮終了後にガス流を停止し、存在する凝縮
   物を蒸発させ； (c) 撹拌手段により皮相を粒子から定期的に分離
   し； (d) 酸性ガスを含まないガス流を通過させること
   により皮相物質を床から除去してガス流中に伴
   送させ；及び (e) 粒状洗浄物質を有効量の燃焼前空気の通過に
   より冷却することにより、粒子の温度を煙道ガ
   スの露点以下に低下させ且つ空気を加熱する粒
   状洗浄物質床を煙道ガスの露点以下に冷却する
   ことを含む、上記方法。 ６ 粒状洗浄物質は、炭酸カルシウム、炭酸マグ
   ネシウム、炭酸ナトリウム、石灰石、ドロマイ
   ト、ナーコ石、トロナ及びこれらの少なくとも２
   つを含む混合物から成る群から選ばれる、特許請
   求の範囲第５項の方法。 ７ 粒状洗浄物質は炭酸カルシウムを含有する、
   特許請求の範囲第５項の方法。 ８ 煙道ガスは硫黄の酸化物を含有する、特許請
   求の範囲第７項の方法。 ９ 粒状洗浄物質は石灰石、及び炭酸ナトリウ
   ム、ナーコ石及びトロナかな成る群から選ばれた
   ナトリウム化合物の混合物である、特許請求の範
   囲第５項の方法。 １０ 粒状洗浄物質はアルカリ金属ハロゲン化
   物、アルカリ土類金属ハロゲン化物及びアンモニ
   ウムハロゲン化物から成る群から選ばれた添加物
   を含む、特許請求の範囲第５項の方法。 １１ 煙道ガスから酸性ガスを除去する方法であ
   つて； (a) 酸性ガスを含む煙道ガスを粒状洗浄物質床に
   通過させ、そこで洗浄物質上に薄層の水凝縮物
   が形成され及び洗浄粒子上に酸性ガスが固体反
   応生成物の皮相を形成し； (b) 凝縮終了後にガス流を停止し、存在する凝縮
   物を蒸発させ； (c) 撹拌手段により皮相を粒子から定期的に分離
   し； (d) 酸性ガスを含まないガス流を通過させること
   により皮相物質を床から除去してガス流中に伴
   送させ；及び (e) 粒状洗浄物質上に水を散布することにより床
   を煙道ガスの露点以下に冷却することを含む、
   上記方法。 １２ 粒状洗浄物質は、炭酸カルシウム、炭酸マ
   グネシウム、炭酸ナトリウム、石灰石、ドロマイ
   ト、ナーコ石、トロナ及びこれらの少なくとも２
   つを含む混合物から成る群から選ばれる、特許請
   求の範囲第９項の方法。 １３ 粒状洗浄物質は炭酸カルシウムを含有す
   る、特許請求の範囲第１２項の方法。 １４ 煙道ガスは硫黄の酸化物を含有する、特許
   請求の範囲第１３項の方法。 １５ 粒状洗浄物質は石灰石、及び炭酸ナトリウ
   ム、ナーコ石及びトロナかな成る群から選ばれた
   ナトリウム化合物の混合物である、特許請求の範
   囲第１２項の方法。 １６ 粒状洗浄物質はアルカリ金属ハロゲン化
   物、アルカリ土類金属ハロゲン化物及びアンモニ
   ウムハロゲン化物から成る群から選ばれた添加物
   を含む、特許請求の範囲第９項の方法。 １７ 煙道ガスから酸性ガス及びフライアツシユ
   を除去するための装置であつて； ハウジングと；粒状洗浄物質床を保持するため
   ハウジング内に設置された多孔板と；多孔板の上
   下に設置され、洗浄物質に熱い煙道ガスを通過さ
   せるための一対の第１弁と；多孔板の上下に設置
   され、洗浄粒子に熱いガスを通過させるための一
   対の第２弁と；多孔板の上下に設置され、洗浄物
   質に冷たい空気を通過させるための一対の第３弁
   と；多孔板上で洗浄粒子を撹拌するための手段を
   含む、上記装置。 １８ 煙道ガスから酸性ガス及びフライアツシユ
   を除去するための装置であつて； ハウジングと；粒状洗浄物質床を保持するため
   ハウジング内に設置された多孔板と；多孔板の上
   下に設置され、洗浄物質に熱い煙道ガス及び酸性
   ガスを含まない熱いガスを順次通過させるための
   手段と；洗浄粒子を撹拌するための手段と；洗浄
   粒子に水を散布するための手段とを含む；上記装
   置。 １９ 煙道ガスから酸性ガス及びフライアツシユ
   を除去するための装置であつて； ハウジングと；粒状洗浄物質床を保持するため
   ハウジング内に設置された多孔板と；多孔板の上
   下に設置され、洗浄物質に熱い煙道ガスを通過さ
   せるための一対の第１弁と；多孔板の上下に設置
   され、洗浄粒子に酸性ガスを含まない熱いガスを
   通過させるための一対の第２弁と；粒状洗浄物質
   上に水を散布するための手段と；洗浄粒子床を撹
   拌するための手段を含む、上記装置。