JPH0716581B2 - 炉内脱硫方法 - Google Patents

炉内脱硫方法

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JPH0716581B2
JPH0716581B2 JP1228115A JP22811589A JPH0716581B2 JP H0716581 B2 JPH0716581 B2 JP H0716581B2 JP 1228115 A JP1228115 A JP 1228115A JP 22811589 A JP22811589 A JP 22811589A JP H0716581 B2 JPH0716581 B2 JP H0716581B2
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道雄 伊藤
美智男 石田
照之 土井
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、微粉炭焚きボイラやごみ焼却炉などの火炉内
へCaCO3やCa(OH)などのCa系脱硫剤を直接投入し
て、炉内で発生したSO2を吸収・除去する乾式のいわゆ
る炉内脱硫方法に関する。
[従来技術と発明の課題] 従来の炉内脱硫法は、石灰石こう法のような湿式排煙脱
硫法に比較して脱硫性能に劣り、実用化に至っていな
い。
しかし、炉内脱硫法は、装置の設置コストが安く、処理
用水が必要でなく、排水処理が不要であるといった利点
を有しており、その性能改善が切望されている。
炉内脱硫法の性能が低い原因はつぎのとおりである。
炉内の高温度域に上記Ca系脱硫剤を投入すると、下記の
反応が起こり、SO2の吸収が行なわれる。
[1] 高温度域における炭酸カルシウムまたは消石灰
の分解 CaCO3→CaO+CO2↑ …(1) Ca(OH)→CaO+H2O↑ …(2) [2]高温度域における脱硫剤によるSO2の吸収 CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 …(3) しかし、(3)式の反応では、下記(イ)の要因によ
り、SO2の吸収反応速度が時間の経過とともに極端に低
下する。
(イ)SO2の吸収とともに、CaOの粒子表面に吸収反応生
成物であるCaSO4層(この明細書全体を通して、これを
硫化生成物層という)が形成され、この層のために反応
速度が低下する。
上記の要因により、従来の炉内脱硫法では効率が低いの
でやむを得ないことと考えられていた。
ここで炉内に投入するCaの量(モル/時)と炉内で発生
したSO2のガス量(モル/時)との比をCa/Sモル当量比
(以下「Ca/S当量比」と呼ぶ)とすると、たとえば現在
公表されている米国EPAのデータでは、Ca/S=3にて炉
内脱硫率は60%程度である。このような低い効率の原因
は上記の点に由来すると考えられ、これらの要因を排除
しない限りは高効率の脱硫は望めないことがわかる。
本発明では、前述の要因について対策および改善を行な
い、総合的に脱硫効率を向上させた。この対策および改
善の中で特に未反応脱硫剤およびその表面を覆う硫化生
成物層よりなる廃脱硫剤の活性化処理および処理品の再
循環が、この効率向上に大きく貢献しているという知見
を得、本発明を完成するに至った。
[課題を解決するための手段] 本発明による炉内脱硫法は、 Ca系脱硫剤を火炉内に直接投入して、1段目の炉内脱硫
反応を行わせること、 排ガスから未反応脱硫剤およびその表面を覆う硫化生成
物層よりなる廃脱硫剤を捕集すること、 捕集した廃脱硫剤を破砕または粉砕することにより、未
反応脱硫剤と硫化生成物との硬度差を利用し、未反応脱
硫剤および硫化生成物層を後者が前者よりも細かくなる
ように破壊して硫化生成物層を未反応脱硫剤表面から剥
落させ、再活性化脱硫剤を得ること、ならびに この再活性化脱硫剤を火炉または煙道内の900℃以下600
℃以上の温度領域に再投入して、2段目の脱硫反応を行
わせることを特徴とする。
上記において、再活性化脱硫剤を火炉または煙道の900
℃以下600℃以上の温度領域に再投入するのは、上記温
度領域以外では、脱硫率が低下し、効率良く脱硫を行う
ことができないからである。
本発明の方法において捕集された廃脱硫剤の未反応脱硫
剤表面から剥落させた硫化生成物層の砕物は、たとえば
これを風力分級装置などで処理して分離除去され、再活
性化脱硫剤が得られる。
[実施例] 以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。
第1図には本発明によるプロセスフローを示し、第2図
には本発明のプロセスにおける脱硫剤の状態変化を模式
的に示す。第1図のフローシートにおいて、微粉炭を火
炉(1)の低NOx燃焼装置(2)で燃焼させる。タンク
(3)内に蓄えられた脱硫剤は、供給ライン(4)に設
けられたエジェクタ(5)を通過する圧縮空気により吸
引されて供給ライン(4)に吸い出され、圧縮空気とと
もにノズル(6)より火炉(1)内に噴射される。火炉
(1)内に噴射される前の脱硫剤粉末(30)の状態は、
第2図(a)に示すように、表面に細孔(31)を有する
粉末状である。火炉(1)内では脱硫反応が起こり、排
ガス中のSO2濃度はCa供給量に見あった分だけ下がる。
このとき、第2図(b)に示すように、未反応脱硫剤
(32)およびその表面を覆う硫化生成物層(33)よりな
る廃脱硫剤(34)が形成される。しかしながら、火炉
(1)内においてはCaの有効利用率が35%に達していな
い。火炉(1)内の脱硫反応により生じた廃脱硫剤(3
4)と、微粉炭のフライアッシュとは混合しながら、2
つのヒータ(7)(8)を通り、煙道(9)を経て集塵
装置(10)に至る。ここで廃脱硫剤(34)を含むフライ
アッシュが捕集され、一方排ガスは誘引ファン(11)を
通って煙突(12)より系外へ排出される。集塵装置(1
0)から出た廃脱硫剤(34)を含むフライアッシュは、
貯槽(13)へ空気輸送されてここに蓄えられ、輸送後の
空気はバグフィルタ(14)を経て系外へ排出される。廃
脱硫剤(34)を含むフライアッシュは貯槽(13)から一
部排出され、粉砕機(15)により粉砕された後、空気輸
送されて分級機(16)に送られる。粉砕機(15)で廃脱
硫剤(34)を含むフライアッシュを粉砕することによっ
て、第2図(c)に示すように、未反応脱硫剤(32)と
硫化生成物との硬度差を利用して未反応脱硫剤(32)お
よび硫化生成物層(33)が、後者が前者よりも細かくな
るように破壊されて硫化生成物層(33)が未反応脱硫剤
(32)表面から剥落させられる。未反応脱硫剤(32)の
表面には若干の硫化生成物が残っている。こうして再活
性化脱硫剤(35)が得られる。再活性化脱硫剤(35)、
硫化生成物層(33)の砕物(36)およびフライアッシュ
は渦流式空気分級機(16)により分級され、再活性化脱
硫剤(35)だけが貯槽(17)へ空気輸送されてここへ蓄
えられ、輸送後の空気はバグフィルタ(18)を経て系外
へ排出される。一方、硫化生成物層(33)の砕物(36)
およびフライアッシュの微粉は、系外へ排出される。
分級機(16)は、第3図に示すように、ケーシング(1
9)内にガイドベーン(20)を備えたものである。空気
入口(21)からケーシング内に取り入れられた分級空気
は、第3図に破線矢印(A)で示すように渦流となる。
この分級空気は、ガイドベーン(20)の内側で原料入口
(22)から供給されてきた再活性化脱硫剤(35)、硫化
生成物層(33)の砕物(36)およびフライアッシュを分
級する。そして、設定された分級点に釣り合った硫化生
成物層(33)の砕物(36)およびフライアッシュの微粉
は渦流にのって分級室の中心に運ばれ(第3図実線矢印
(B)参照)、図示しない微粉出口から送り出される。
一方、再活性化脱硫剤(35)の粗粉はガイドベーン(2
0)に沿って遠心力により外周方向に飛ばされ(第3図
実線矢印(C)参照)、図示しない粗粉出口から排出さ
れる。上記分級機(16)において、ガイドベーン(20)
のベーン角度(隣り合う各ベーンのなす角度)(X)は
変更可能となっている。第4図は、Ca濃度15wt%、50%
粒径が5.08μmの廃脱硫剤(34)を含むフライアッシュ
を粉砕機(15)で粉砕し、これにより得られた再活性化
脱硫剤(35)、硫化生成物層(33)の砕物(36)および
フライアッシュの混合物を原料として分級した場合のベ
ーン角度(X)と微粉回収率および回収された粗粉中の
Ca濃度との関係を示すグラフである。本願では、ベーン
角度(X)を4度とし、硫化生成物層(33)の砕物(3
6)およびフライアッシュの混合物微粉を分級し、再活
性化脱硫剤(35)の粗粉を回収して用いる。
貯槽(17)内に蓄えられた再活性化脱硫剤(35)は、循
環ライン(23)に設けられたエジェクタ(24)を通過す
る圧縮空気により吸引されて循環ライン(23)に吸い出
され、火炉(1)および煙道(9)まで空気輸送され
て、火炉(1)または煙道(9)内の900℃以下600℃以
上の温度領域に再投入される。
[具体的試験] 2段目の再活性化脱硫剤の投入温度と脱硫率との関係を
調べた。再活性化脱硫剤の有効Ca量を基準とするCa/S=
1〜3の範囲内で段階的に変化するように、再活性化脱
硫剤の投入量を変えた。その結果を第5図に示す。第5
図曲線Aは、再活性化脱硫剤を火炉または煙道内の900
℃以下600℃以上の温度領域に再投入した場合の脱硫率
を示し、曲線Bは、1200℃以下1000℃以上の温度領域に
再投入した場合の脱硫率を示す。曲線Bで示すように、
高温度域へ再投入した場合の脱硫率が低くなっているの
は、高温度域に再投入した場合に、再活性化脱硫剤の表
面が溶融して表面積が減少したり、表面に残留した硫化
生成物から硫黄分が分離することに起因する。
[発明の効果] 本発明の炉内脱硫方法によれば、1段目の通常の脱硫の
後、排ガスから未反応脱硫剤およびその表面を覆う硫化
生成物層よりなる廃脱硫剤を捕集した後、捕集した廃脱
硫剤を破砕または粉砕することにより、未反応脱硫剤と
硫化生成物との硬度差を利用し、未反応脱硫剤および硫
化生成物層を後者が細かくなるように破壊し硫化生成物
層を未反応脱硫剤表面から剥落させて再活性化脱硫剤を
得、ついでこの再活性化脱硫剤を火炉または煙道内の90
0℃以下600℃以上の温度領域に再投入して、2段目の脱
硫反応を行わせるので、硫化生成物層で覆われた未反応
脱硫剤を再利用することができ、その結果新規脱硫剤の
供給量を大巾に節減することができる。特に、再活性化
脱硫剤を火炉または煙道内の900℃以下600℃以上の温度
領域に再投入した場合、これ以外の温度領域に再活性化
脱硫剤を再投入した場合に比べて脱硫率が高くなり、効
率良く脱硫を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すフローシート、第2図は
本発明の実施例における脱硫剤の状態変化を模式的に示
す断面図、第3図は分級機の構成を示す断面図、第4図
は分級機のガイドベーンのベーン角度と微粉回収率およ
び回収された粗粉中のCa濃度との関係を示すグラフ、第
5図はCa/S当量比と脱硫率との関係を示すグラフであ
る。 (1)……火炉、(9)……煙道、(30)……脱硫剤粉
末(Ca系脱硫剤)、(32)……未反応脱硫剤、(33)…
…硫化生成物層、(34)……廃脱硫剤、(35)……再活
性化脱硫剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23J 15/00 7704−3K F23J 15/00 B (72)発明者 石田 美智男 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 土井 照之 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 川鍋 輝彦 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−200106(JP,A) 実開 昭58−178327(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ca系脱硫剤を火炉内に直接投入して、1段
    目の炉内脱硫反応を行わせること、 排ガスから未反応脱硫剤およびその表面を覆う硫化生成
    物層よりなる廃脱硫剤を捕集すること、 捕集した廃脱硫剤を破砕または粉砕することにより、未
    反応脱硫剤と硫化生成物との硬度差を利用し、未反応脱
    硫剤および硫化生成物層を後者が前者よりも細かくなる
    ように破壊して硫化生成物層を未反応脱硫剤表面から剥
    落させ、再活性化脱硫剤を得ること、ならびに この再活性化脱硫剤を火炉または煙道内の900℃以下600
    ℃以上の温度領域に再投入して、2段目の脱硫反応を行
    わせることを特徴とする炉内脱硫方法。
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