JPH07241437A - 乾式排ガス脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理ガス中に噴霧された吸収剤粉末と、噴
霧水滴との接触効率を高め、かつ水噴霧ノズルの閉塞を
防止して脱硫効果を向上することができる乾式排ガス脱
硫装置を提供する。 【構成】 硫黄酸化物を含有する燃焼排ガス１を脱硫塔
３内に導く入口ダクト２と、脱硫塔３内で処理された排
ガスを排出する出口ダクト４とを備え、脱硫塔内に設け
られた、微細な水滴を噴霧する水噴霧ノズル５と、この
噴霧ノズル５の噴霧口外周を囲む空気噴射口８ａと、こ
の空気噴射口から空気８とともに吸収剤粉末９を噴霧す
る手段とを有する噴射装置を、その噴射方向が脱硫塔内
での燃焼排ガスの流動方向に対して向流するように配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾式排ガス脱硫装置に
係り、特に排ガス中の硫黄酸化物を吸収剤により吸収除
去する乾式脱硫装置であって、脱硫性能が高く、運転コ
ストが低く、かつ、スケール付着によるノズルトラブル
の少ない乾式脱硫装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中の硫黄酸化物などの酸性ガスを
除去する装置の一つとして、該排ガスが通過するダクト
内に消石灰や生石灰などの吸収剤を噴霧、注入した後、
その後流側の脱硫塔で加湿用に水噴霧を行ない、排ガス
中の硫黄酸化物を吸収、除去する乾式排ガス脱硫装置が
ある。その１例を図５に示す。

【０００３】ボイラ等の燃焼により発生する硫黄酸化物
などの酸性ガスを含んだ排ガス１は、入口ダクト２によ
って脱硫塔３に導かれる。一方、吸収剤９が入口ダクト
２内に噴霧され、排ガス１中に浮遊した状態で脱硫塔３
に導入される。脱硫塔３には加湿用に水噴霧ノズル５が
排ガス１に対して向流に配置されている。この水噴霧ノ
ズル５は噴霧する水６を圧縮した噴霧用空気とともに噴
霧し、１０〜１００μ程度の微細な液滴を噴霧すること
が可能ないわゆる２流体ノズルである。このノズル５か
ら噴霧された微細な液滴は脱硫塔３の出口に到達するま
でに排ガスの保有熱により蒸発を完了するが、この過程
において、図４に示すように硫黄酸化物２１は水２２を
介して吸収剤９に吸収、除去される。この水噴霧ノズル
５によって噴霧された液滴と吸収剤９の接触は主に脱硫
塔３内で排ガス１と向流に噴霧された液滴によって形成
される高湿度ゾーン１０で起こる。また、この脱硫方式
は脱硫塔３を設置している場合に限らず、噴霧液滴が蒸
発できる飛行距離があり、その後流側で集塵装置が設置
されておれば利用可能な技術である。

【０００４】脱硫塔３に設置されている水噴霧ノズル５
の先端には、排ガス１中に浮遊している吸収剤９がノズ
ルの湿った部分で付着、固化して発生した固形物（以
下、スケーリングという）が成長し、ノズル先端の水噴
霧口の噴霧角が狭まり噴霧液滴が脱硫塔３内で良好に分
散せず排ガス１中に浮遊している吸収剤９のうちのかな
りの部分が噴霧液滴と接触することなく塔外にでていく
ために、その噴霧液滴を介して起こるべき脱硫反応が十
分には起こらず脱硫性能が低下する不具合が生じてい
た。そこで図５に示す従来技術Ａでは水噴霧ノズル５に
ノズルシールエア装置１２を設置し、水噴霧ノズルの周
辺にシールエア８を流すことによって水噴霧ノズル５の
先端に吸収剤９の付着を防止する装置を設けたところ、
吸収剤９のノズル付近への付着を防止する効果があっ
た。

【０００５】また、図６に示すような従来技術Ｂある。
この脱硫方法は、あらかじめ吸収剤粉末９と噴霧水を混
合してスラリの状態にして図５にあるような噴霧ノズル
５を用いて脱硫塔３内やダクト内にスラリを噴霧し、硫
黄酸化物を吸収、除去する方法である。しかし、この方
法は、スラリとして噴霧しているために吸収剤と水の接
触は良好であるが、反面吸収スラリ製造装置が必要とな
り、設備費、運転費から考えると図５の従来技術と比べ
高価であるという不具合を有していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、図５
の技術の場合、水噴霧ノズル５の下方に発生する高湿度
ゾーン１０内で図４に示すような吸収剤９と噴霧液滴の
接触が行なわれるが、この場合は吸収剤９があらかじめ
噴霧した状態で脱硫塔３に流入するため、主な脱硫反応
は、吸収剤９が高湿度ゾーン１０に巻き込まれて起こる
が、スケーリング防止のために設けたノズルシールエア
８が水噴霧ノズル５から噴霧される液滴に干渉し、高湿
度ゾーン１０を狭くし、その結果、吸収剤９が高湿度ゾ
ーン１０に巻き込まれる量が少なくなり、噴霧した吸収
剤９が液滴と接触することなく脱硫塔外に出るため、吸
収剤９を必要以上に噴霧する必要があり、その結果運転
費が多くかかるという不具合を生じていた。

【０００７】また、図６に示す従来技術では、吸収剤９
をスラリとして噴霧するためスラリを微細な液滴にする
のに大規模なスラリ製造装置が必要となったり、噴霧ノ
ズル先端の噴霧口が磨耗や閉塞するなどの不具合を生じ
ていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）燃焼装置から排出される硫黄酸化物含有排ガスに
硫黄酸化物吸収剤粉末を噴霧する装置と、吸収剤含有前
記排ガスに微細な水滴を噴霧して噴霧された水滴が蒸発
するまでの間に脱硫反応が行なわれるようにする水噴霧
ノズルとを備えた乾式脱硫装置において、前記水噴霧ノ
ズルを水と空気を噴射する二流体ノズルとし、かつ、こ
の二流体ノズルの噴口外周を囲む空気噴射口を設け、こ
の空気噴射口から空気とともに前記吸収剤粉末を噴射す
るように構成した噴射装置を設けたことを特徴とする乾
式排ガス脱硫装置。 （２）硫黄酸化物を含有する燃焼排ガスを脱硫塔内に導
く入口ダクトと、脱硫塔内で処理された排ガスを該脱硫
塔より排出する出口ダクトと、処理すべき前記燃焼排ガ
ス中に硫黄酸化物吸収剤粉末を噴霧する装置と、吸収剤
含有前記排ガスに微細水滴を噴霧する水噴霧ノズルとを
備えた乾式脱硫装置において、脱硫装置内に設けられた
水噴射ノズルと、かつ、このノズル噴口外周を囲む空気
噴射口と、この空気噴射口から空気とともに前記吸収剤
粉末を噴射する手段とで構成した噴射装置を、その噴射
方向が脱硫塔内での燃焼排ガスの流動方向に対し向流す
るように配置したことを特徴とする乾式脱硫装置。

【０００９】

【作用】本発明においては、ノズルシールエアは、例え
ば除湿器によって処理された乾燥した状態の圧縮空気を
使用している。従って、例えば図２に示すように高湿度
ゾーン中に水噴霧ノズルが設置されているが、乾燥した
ノズルシールエアを流しているので水噴霧ノズルの周囲
が乾燥した状態になっており、吸収剤の湿った部分への
付着を防ぐことができる。

【００１０】また、パイロット試験の結果より、吸収剤
の分散に良好なガス流速（１０m/分）でノズルシールエ
アを流すために高湿度ゾーン中で吸収剤が良好に分散可
能となるとともに、ノズルに凝縮しない。こうして、主
に脱硫反応が起こるとされている高湿度ゾーンに直接吸
収剤を吹き込むことによって、吸収剤と噴霧液滴の接触
が良好に行なわれ、あたかもスラリが噴霧されているよ
うな状態になるので、ノズルシールエアによる吸収剤の
高湿度ゾーンでの巻き込み量の低下の懸念がなくなり、
しかも図５に示した従来技術に比べダクト内への吸収剤
噴霧配管を省略できるので、さらに設備費が低減できる
という利点を有している。さらに本発明では運転性の面
から考えてもノズルの閉塞等の問題は起こらない。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す。硫黄酸化物を
含有するボイラなどの燃焼排ガス１が入口ダクト２によ
り導びかれ、脱硫塔３内に流入する。脱硫塔３内には水
噴霧ノズル５が設置され、ノズル５にはポンプ６ａから
噴霧水６が送られ、また、ノズル５にはコンプレッサ７
ａから噴霧用空気７が送られ、空気７によりノズル５か
ら微細な水噴霧が行なわれる。

【００１２】また、ノズル５の外周にはエアノズル８ａ
が設けられ、該エアノズル８ａには除湿器１３により除
湿されたノズルシールエア８が空気配管８ｂを介して送
給される。空気配管８ｂ内には、石灰石、生石灰などの
脱硝剤粉末９が脱硝剤タンク９ａより供給され、エアノ
ズル８ａに空気とともに搬送され噴出される。エアノズ
ル８ａから排出されるノズルシールエア８としては、例
えば除湿器１３によって処理された乾燥状態の圧縮空気
を使用しているため、図２に示すように高湿度ゾーン１
０中に水噴霧ノズル５が設置されているが、エアノズル
８ａより乾燥空気を流しているので、ノズル５への吸収
剤９の付着は防止できる。本発明では、高湿度ゾーン１
０に直接吸収剤９を吹き込むことにより、吸収剤９と噴
霧液滴の接触が良好に行なわれる。

【００１３】本発明の効果を確認するために、２０００
Nm³/h のパイロットプラントを用いて実証試験を実施し
た。 〈試験条件〉 （１）排ガス量： ２０００ Nm³/h （２）排ガス温度： １５０ ℃ （３）排ガス中の硫黄酸化物濃度： ２０００ ppm （４）排ガス中の水分： １０％ （５）吸収剤 消石灰 （６）吸収剤（kg・mol)／入口ＳＯ₂ 濃度（kg・mol)： １，２，３ （７）噴霧水６と吸収剤９の供給方法 ａ：図５の従来技術による方法 ｂ：図６の従来技術による方法 ｃ：本発明による方法 （８）試験時間 ２４，４８時間連続 〈試験結果〉上記試験結果より得られた試験データを入
口亜硫酸ガスのモル数に対して噴霧した吸収剤モル数
（以後、Ｃ_a ／Ｓと呼ぶ）と脱硫率の関係を図３に示
す。

【００１４】この結果から、図６の従来技術による脱硫
性能（カーブ３１）は図５の従来技術による脱硫性能
（カーブ３３）に比べＣ_a ／Ｓ＝２で１０％近く高い。
これは先述したように、吸収剤９と噴霧水６の使用方法
の差によるもので、スラリとして噴霧するか、別々に噴
霧するかの違いがでてきたものと思われる。一方、本発
明の試験結果は図３のカーブ３２に示してあるが、スラ
リで噴霧する図６の従来技術にほぼ匹敵する性能を示
し、図５の従来技術に比べ約８％近い性能向上が見られ
た。

【００１５】また、２４、４８時間と連続運転したとこ
ろ、図５の従来技術および本発明については水噴霧ノズ
ル５の周囲にほとんど吸収剤９の付着は見られなかっ
た。一方、図６の従来技術は水噴霧ノズル５に閉塞が見
られた。以上の結果より本実施例の効果が確認できた。
ノズルシールエア８を吸収剤搬送エアとして使用し、脱
硫反応が主に起こる高湿度ゾーン１０に直接吸収剤９を
噴霧することによって図６の従来技術の吸収剤９と噴霧
水６を混合してスラリとして噴霧する場合とほぼ同程度
の脱硫性能が期待できる。

【００１６】一方、連続運転における安全性において
は、前述の試験結果から、図６の従来技術より、本実施
例および図５の従来技術の方が優れているという結果と
なっており、ノズル５を使用する場合は、本実施例や図
５の従来技術のように吸収剤９と噴霧水６を別々に噴霧
する方法が良いということが判明した。また、設備費の
面でも本実施例は図５の従来技術に比べ吸収剤６を噴霧
する配管が省略されているため、安価になる。

【発明の効果】本発明によれば、脱硫塔内での脱硫吸収
剤と噴霧水滴との接触効率が改善されるので、脱硫性能
が向上するとともに、水噴霧ノズルの閉塞が防止でき、
運転コストを低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例全体図。

【図２】図１の実施例における水噴霧ノズル部の詳細
図。

【図３】本発明の試験結果および従来技術の性能特性比
較図。

【図４】乾式脱硫方法における硫黄酸化物の吸収反応課
程を示す図。

【図５】従来技術になる乾式脱硫装置を示す図。

【図６】吸収剤をスラリとして噴霧する従来技術を示す
図。

【符号の説明】

１…排ガス、２…入口ダクト、３…脱硫塔、４…出口ダ
クト、５…水噴霧ノズル、６…噴霧水、７…噴霧用空
気、８…ノズルシールエア、９…吸収剤（粉末状）、１
０…高湿度ゾーン、１３…除湿器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼装置から排出される硫黄酸化物含有
   排ガスに硫黄酸化物吸収剤粉末を噴霧する装置と、吸収
   剤含有前記排ガスに微細な水滴を噴霧して噴霧された水
   滴が蒸発するまでの間に脱硫反応が行なわれるようにす
   る水噴霧ノズルとを備えた乾式脱硫装置において、前記
   水噴霧ノズルを水と空気を噴射する二流体ノズルとし、
   かつ、この二流体ノズルの噴口外周を囲む空気噴射口を
   設け、この空気噴射口から空気とともに前記吸収剤粉末
   を噴射するように構成した噴射装置を設けたことを特徴
   とする乾式排ガス脱硫装置。
2. 【請求項２】 硫黄酸化物を含有する燃焼排ガスを脱硫
   塔内に導く入口ダクトと、脱硫塔内で処理された排ガス
   を該脱硫塔より排出する出口ダクトと、処理すべき前記
   燃焼排ガス中に硫黄酸化物吸収剤粉末を噴霧する装置
   と、吸収剤含有前記排ガスに微細水滴を噴霧する水噴霧
   ノズルとを備えた乾式脱硫装置において、脱硫装置内に
   設けられた水噴射ノズルと、かつ、このノズル噴口外周
   を囲む空気噴射口と、この空気噴射口から空気とともに
   前記吸収剤粉末を噴射する手段とで構成した噴射装置
   を、その噴射方向が脱硫塔内での燃焼排ガスの流動方向
   に対して向流するように配置したことを特徴とする乾式
   脱硫装置。