JPH10156136A - 化石燃料の燃焼排ガスの処理方法 - Google Patents

化石燃料の燃焼排ガスの処理方法

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JPH10156136A
JPH10156136A JP8323972A JP32397296A JPH10156136A JP H10156136 A JPH10156136 A JP H10156136A JP 8323972 A JP8323972 A JP 8323972A JP 32397296 A JP32397296 A JP 32397296A JP H10156136 A JPH10156136 A JP H10156136A
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JP
Japan
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sodium carbonate
exhaust gas
flue
aqueous solution
fossil fuel
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JP8323972A
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Takehiko Morimoto
武彦 森本
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TOA NEKKEN KK
TOA NETSUKEN KK
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TOA NEKKEN KK
TOA NETSUKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化石燃料の燃焼排ガス、例えばボイラ等で硫
黄分を含有する燃料の使用により発生する硫黄酸化物
(SOX)を効率良くかつ安全に中和処理して除去す
る。 【解決手段】 化石燃料の燃焼排ガスに炭酸ナトリウム
(天然ソーダを含む)水溶液を、該燃焼装置の下流の煙
道に添加し、中和処理する排ガスの処理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化石燃料の燃焼排
ガスの中和処理方法に関し、さらに詳しくはボイラ等で
硫黄分を含有する燃料の使用により発生する硫黄酸化物
(SOX)を効率良くかつ安全に中和処理して除去し、
硫黄酸化物が主たる原因となる障害を抑制する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】硫黄分を含む燃料を使用すると必ずS0
3 が排ガス中に含有し、腐食性等に大きく影響するの
で、従釆S03 の問題は燃料中にカルシウム、マグネシ
ウムの酸化物とか水酸化物等を油スラリーにして燃料中
に添加注入して低温域で中和させていた。この方法はボ
イラの熱交換部に添加物が多量に堆積して運転等に支障
を来す関係から、その多量の使用が困難であった。又、
煙道途中での中和を積極的にする方法として、水酸化カ
ルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等の
粉体とか、水スラリーを空気予熱器(AH:エァーヒー
ター)後の煙道に添加注入していた。この方法で粉体の
場合は、粉塵が貯蔵注入装置付近に散乱し、作業環境を
著しく悪くする。加えて注入方法でスクリューフィダー
等を使用する関係から、定量性が悪く安定的な効果が得
にくい場合がある。水スラリーを煙道に使用する例で
は、注入移送ラインに堆積して詰まり、安定的に使用す
るのに大きな問題があつた。
【0003】さらに、アンモニアを煙道にガス化して注
入させているが、効果の面で酸性硫酸アンモニウムが生
成されて新たな酸性降下バイジンの発生原因となる。電
気集塵器では腐食防止と集塵効率の向上を得るためにア
ンモニアの注入が広く実施されているが、荷電不良の原
因になっており、防止策としてMg0 の粉体等の添加
がなされている。しかし、アンモニアの注入は取り扱い
上規制が多く、危険度も高く、大きな課題になってい
る。又、排煙脱硫装置でも湿式の場合は、S03 が急冷
されて硫酸ミストが生成され、白煙がたなびく。この対
策には、Mg0 粉体を脱硫装置の前に添加して、S03
と硫酸ミストを中和減少させているが、粉体の投入は
定量性が低く、白煙のたなびきが少なくなる効果は得ら
れているが不安定であり、あまり利用されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】化石燃料の燃焼排ガ
ス、例えばボイラ等で硫黄分を含有する燃料の使用によ
り発生する硫黄酸化物(SOX)を、効率良くかつ安全
に中和処理して除去する方法の改善が切望されている。
本発明は、化石燃料の燃焼排ガス中の硫黄酸化物(SO
X)を、効率良くかつ安全に中和処理して除去する方法
を提供することを目的とする。この方法によりボイラ等
の稼働率の低下の抑制と安定な運転得ることにある。本
発明の他の目的は、硫黄酸化物(SOX)が、空気予熱
器、電気集塵器、煙道側壁等において、排ガスが冷却さ
れた箇所で露点に達するとH2SO4になり、これにより
発生する腐食とか閉塞障害を抑制することである。又、
煙道等で堆積したバイジンは、負荷変動等によりpHの
低い硫酸を多く含有した塊として排出して、酸性降下バ
イジンになり環境悪化をまねく、これを抑制することで
ある。さらに、本発明の方法により、ボイラ等の稼働率
の低下の抑制と長期間にわたり安定な運転を可能とする
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の化石燃料の燃焼
排ガスの処理方法は、化石燃料の燃焼排ガスに炭酸ナト
リウム(天然ソーダを含む)水溶液を、該燃焼装置の下
流の煙道に添加し、中和処理する排ガスの処理方法であ
る。本発明の化石燃料の燃焼排ガスの処理方法の好まし
い態様としては、0.1〜2 0重量%の炭酸ナトリウ
ム水溶液を、排ガス中のSO3の1モルに対して0.0
1〜1.5モル添加する排ガスの処理方法である。化石
燃料の燃焼排ガスに炭酸ナトリウム水溶液を注入する箇
所は、該燃焼装置の下流の煙道、すなわち、空気予熱器
の前、空気予熱器と電気集塵器との間、電気集塵器と脱
硫装置との間、脱硫装置と煙突の間の煙道があるが、そ
の目的に応じて適宜選択される。
【0006】炭酸ナトリウム水溶液の濃度が、0.1%
未満では使用量が多くなりすぎて、タンクや移送ポンプ
大きくなり、実用の限界と同時に添加位置の煙道底部に
蒸発しきれない水滴が溜まる形跡があり、錆の発生して
いる煙道部が観察されている。他方、20%を超えると
冬季での低温下で安定に溶解できず、又結晶が析出する
おそれがある。空気予熱器のS03による閉塞と腐食の
予防には、炭酸ナトリウム水溶液を、S03の1モルに
対して0.01〜当モルを燃焼装置と空気予熱器との間
の煙道に噴射することが好ましい。酸性降下バイジンの
抑制には、炭酸ナトリウム水溶液を、バイジン量に対し
て1〜10重量%を空気予熱器と電気集塵器との間の煙
道に噴射することが好ましい。
【0007】電気集塵器の荷電不良抑制とアンモニア削
減には、炭酸ナトリウム水溶液を、バイジン量に対して
1〜10重量%を空気予熱器と電気集塵器との間の煙道
に噴射することが好ましい。電気集塵器にアンモニアの
注入を炭酸ナトリウム水溶液に置き換える場合での範囲
は、炭酸ナトリウム水溶液を、S03の1モルに対して
1〜1.5モルを空気予熱器と電気集塵器の間の煙道に
噴射することが好ましい。排煙脱硫装置等の白煙のたな
びき抑制には、炭酸ナトリウム水溶液を硫酸ミスト(S
3の1モルに換算)に対して0.1〜1.5モルを電
気集塵器と脱硫装置との間の煙道に噴射することが好ま
しい。
【0008】以下に、炭酸ナトリウム水溶液の使用の特
徴を説明する。 1. 炭酸ナトリウム水溶液を高温の排ガス中に噴露し
て微細に注入すると、粉体等の固体に比較して微細な粒
子が得られる。さらに、水滴が蒸発する前、水滴表面が
温度低く、硫黄酸化物特にS03 は吸着溶解し易いので
大変に迅速な中和が行なえる。 2. 中和剤として炭酸ナトリウムの使用は、アンモニ
アに比較して高圧ガス取り扱いと劇毒物等の規制がなく
安全に取り扱える。 3. 水溶液であるので、粉体に比較して正確に注入で
き安定かつ正確な中和が出来る。 4. スラリーと違い沈殿などなく、移送ラインとか噴
射ノズルの詰まりも殆どなく、装置の管理が容易であり
安定な運転が可能になる。
【0009】
【実施例】
実施例1 炭酸ナトリウム水溶液を圧縮空気にてダイヤフラム式比
例注入ポンプで4kg/cm2の圧力下ボイラと空気予
熱器との間の煙道に噴射した場合における、空気予熱器
のS03 による詰まりで必要とする水洗回数とテストピ
ースによる腐食量の試験を実施した。使用したテストピ
ースは、普通鋼で元重量1 2.5gであった。テスト
時のボイラ仕様とテスト時の排ガス組成は、次の通りで
ある。
【0010】テスト時のボイラ仕様 型式 自然循環式 蒸発量 2 8 6T/H 蒸気温度 540℃ 蒸気圧力 120Kg/cm2 テスト時の排ガス組成 C02 11% 02 1.5% S02 1150ppm S03 65ppm 炭酸ナトリウム水溶液の水滴で高温ガスに噴霧されるの
で、水の蒸発潜熱の関係からS03 はH2SO4として結
露し、さらにS03 が水滴表面に濃縮され事から効率よ
く反応して、無害なNa2S04になる。試験結果を表1
に示す。
【0011】
【表1】 S03 に対して当モルの炭酸ナトリウム水溶液を添加す
ると、一年間運転中に詰まりがなくて一度の水洗も必要
なく、かつテストピースによる腐食量で93%近く減少
し、稼働率の向上と空気予熱器の寿命の延長が期待でき
る。なお、僅か0.01モルの炭酸ナトリウム水溶液の
添加により、添加以前では3ケ月に1回程度の水洗を行
っていたものが、年間を通じて水洗回数が1回程度です
むように改善され、かつ腐食で7 0%近く減少してい
る。炭酸ナトリウム水溶液の濃度は、0.1〜20重量
%の範囲で使用して変化みたが基本的には差がなく、炭
酸ナトリウム水溶液のS03 に対するモル比の方が大き
い影響を有する。
【0012】実施例2 炭酸ナトリウム水溶液を実施例1におけると同様に空気
予熱器と電気集塵器との間の煙道に噴射した場合におけ
る、電気集塵器灰のpHと酸性降下バイジンに対する影
響を調べる試験を実施した。テスト時のボイラ仕様と排
ガス組成は、実施例1と同じである。試験結果を表2に
示す。
【表2】 炭酸ナトリウム水溶液の添加は、電気集塵器灰のpHと
酸性降下バイジンに対し大きな影響をもち、十分効果の
達成が認められる。
【0013】従来、酸性降下バイジンのpHを4 以上
にするには、燃料中に多量のマグネシウム、カルシウム
等の添加が必要であったが、あまり多く添加すると添加
剤成分が火炉等に堆積して熱交換などが悪くなり、排ガ
ス温度が著しく上昇する例が多く、ボイラの長期安定運
転に支障を来す場合もあった。この為にMg0 、Ca
Oの粉体又はスラリーを添加する方法が採られていた
が、粉体の場合は定量性が悪く、安定した効果が得られ
ない欠点があった。又、粉体の場合、注入装置の廻りが
汚れ、作業環境が劣悪になっている。スラリーの場合は
貯蔵タンク底部の堆積と注入ラインの詰まり等が発生し
て、管理に人手が多くかかり安定した注入が困難であっ
た。この点、本発明は水溶液を使用するので全く障害な
く、安定に運転が可能になり、十分効果が得られる。
【0014】この実施例2では、更に炭酸ナトリウム水
溶液の添加により、電気集塵器の荷電不良の防止に顕著
な効果が確認された。従来、電気集塵器ではS03とH2
SO4による腐食防止として、アンモニアを電気集塵器
入口前の煙道に注入しているが、一部酸性硫安が生成し
て放電極に付着する。このために電圧値が高くなり、ハ
ンチング現象が現れて荷電不良の障害が起きる。荷電不
良は、大気汚染の原因のバイジン規制値を一時的にオー
バーする様になる関係から、運転を停止して水洗をする
こともある。炭酸ナトリウムはアルカリ性物質であるか
らバイジンの電気固有抵抗値を上昇させ、同時に電気集
塵器灰のpHをも上昇させて酸性硫安を正硫安化させる
様になる。この結果として電気集塵器灰の吸湿性が少な
くなり、流動性が改善されて電気集塵器の詰まりが改善
されることになる。pHが上昇した事から、アンモニア
の注入量を50%以上の削減が出来る。そして排ガス中
のS03 の1モルに対して、炭酸ナトリウム水溶液の濃
度を炭酸ナトリウム濃度0.1〜20重量%の範囲で変
化させて、炭酸ナトリウム分として1〜1.5 モルの
範囲で、空気予熱器と電気集塵器との間の煙道中に添加
するとpHは7近くなり、アンモニア注入を停止しても
pH5〜6の範囲で推移する事から、アンモニアの代価
品になる事が証明された。この現象は、ナトリウム塩は
硫酸ナトリウムを形成するが、酸性硫酸ナトリウムがp
H4 以上では殆ど生成されないことによる。アンモニ
ア注入には、液体アンモニアの貯蔵と気化装置等が必要
であり、法規的には高圧ガス、劇毒物、労働安全、可燃
ガス規制がある。アンモニアに比較して炭酸ナトリウム
は安価であり、そのうえ設備的にも規制もなく、安全性
が高く、簡単な装置ですみ、取り扱いと貯蔵がアンモニ
アに比較して簡易である。従って、経済的な改善は大き
な値になる。炭酸ナトリワム水溶液添加と電気集塵器
(灰)の荷電状況の試験結果を表3に示す。
【0015】
【表3】 また、湿式脱硫装置から排出される白煙が長くたなびく
現象があり、一種の公害的な状況になっている。上記表
3の試験の時に白煙が短くなる事が観察された。白煙の
主原因は、S03 が脱硫装置内の脱硫水と接触する過程
で急冷されて硫酸ミストができる為である。本発明の炭
酸ナトリウム水溶液は、水滴表面にS03 を結露吸収と
濃縮により、S03 を硫酸ナリウムにして白煙の水分気
化を促進する。炭酸ナトリウム水溶液を電気集塵器と脱
硫装置との間の煙道に、実施例1に記載と同様に噴射し
た場合における、添加と白煙の関係につき、表4に示
す。表4中の炭酸ナトリウム水溶液の量は、S03の1
モルに対するモル量である。
【0016】
【表4】 炭酸ナトリウム水溶液添加と白煙の関係は、白煙のたな
びきを目視で観察した値であるが、僅かに炭酸ナトリウ
ム水溶液が添加されますと明確に短くなっている事が認
められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】化石燃料の燃焼排ガスの処理方法の工程概略図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化石燃料の燃焼排ガスに炭酸ナトリウム
    水溶液を、該燃焼装置の下流の煙道に添加し、中和処理
    することを特徴とする排ガスの処理方法。
  2. 【請求項2】 0.1〜2 0重量%の炭酸ナトリウム
    水溶液を、排ガス中のSO3の1モルに対して0.01
    〜1.5モル添加する請求項1に記載の方法。
JP8323972A 1996-12-04 1996-12-04 化石燃料の燃焼排ガスの処理方法 Pending JPH10156136A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001340727A (ja) * 2000-05-31 2001-12-11 Asahi Glass Co Ltd ガスの処理方法
US7488461B2 (en) 2005-04-26 2009-02-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment method

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