JPH10235128A - 乾式脱硫装置およびそれを用いた発電プラント - Google Patents

乾式脱硫装置およびそれを用いた発電プラント

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JPH10235128A
JPH10235128A JP9038749A JP3874997A JPH10235128A JP H10235128 A JPH10235128 A JP H10235128A JP 9038749 A JP9038749 A JP 9038749A JP 3874997 A JP3874997 A JP 3874997A JP H10235128 A JPH10235128 A JP H10235128A
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JP
Japan
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gas
sulfur
molten salt
crude gas
containing compound
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JP9038749A
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English (en)
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Keiji Murata
圭治 村田
Michio Hori
美知郎 堀
Hakaru Ogawa
斗 小川
Masakuni Sasaki
雅國 佐々木
Toshiki Furukawa
俊樹 古川
Masafumi Fukuda
雅文 福田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の乾式脱硫装置は、脱硫反応や再生反応は
固気反応であるため、湿式脱硫装置に比べて反応速度お
よび各反応の反応率が小さい。したがって、脱硫剤の充
填量が大きくなり、装置全体として大型化してしまう。 【解決手段】塩の少なくとも一部を溶融させて溶融塩と
し、この溶融塩を粗製ガス中に混入するための溶融塩噴
霧装置7と、溶融塩と粗製ガスとを導入して互いに接触
させ、溶融塩の少なくとも一部を粗製ガス中の硫黄含有
ガスと反応させて硫黄含有化合物を生成させて粗製ガス
中の硫黄分を除去するための脱硫室2とを備えている。
脱硫反応および気液反応であるので、その反応速度は充
分大きく、結果として装置の小型化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化ガスな
どの粗製ガス(燃料ガス)を高温で脱硫処理する乾式脱
硫装置、およびこの乾式脱硫装置を用いた発電プラント
に関する。
【0002】
【従来の技術】化石燃料の中でも石炭は、石油、天然ガ
スに比較して世界に広く分布し、その埋蔵量も多く、将
来の発電用燃料として期待されている。石炭を燃料とす
る発電方法としては、石炭を微粉炭として燃焼させる微
粉炭火力が良く知られているが、熱効率、環境適合性の
観点から、現在、石炭をガス化して燃焼させる石炭ガス
化複合発電の開発が進められている。
【0003】図6は、石炭ガス化複合発電プラント16の
概略系統図である。石炭ガス化複合発電プラント16は、
石炭ガス化設備17、ガス精製設備(乾式脱硫装置1と脱
塵装置18)、複合発電設備19などから構成されている。
【0004】石炭ガス化設備17では、石炭20をガス化剤
(酸素)21とともに高温のガス化炉22に投入し、高温高
圧下(ガス化方式によって異なるが、1400℃程度、2Mpa
程度)でガス化する。発生したガス化ガス8の主成分
は、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、水蒸気などであ
る。ガス化ガス8は、ガス冷却器23で適当な温度(500
℃程度)まで冷却され、ガス精製設備に送られる。
【0005】ガス精製設備では、ガスタービンの腐食や
磨耗の原因となる硫黄分と微小粒子を乾式脱硫装置1の
脱硫塔2と脱塵装置18で除去し、クリーンなガスとして
複合発電設備19に供給する。複合発電設備19では、燃焼
器24で精製されたガス化ガス8 を燃焼させ、ガスタービ
ン25を回して発電する。さらに、ガスタービン25を出た
排ガス26から排熱回収ボイラ27で熱回収して蒸気28を発
生させ、蒸気タービン29を回して発電する。蒸気タービ
ン29を出た蒸気28は、復水器30で凝縮し、再び排熱回収
ボイラ27に戻る。また、ガス冷却器23で回収した熱は、
蒸気28の形で蒸気タービン29に送られる。
【0006】石炭をガス化すると石炭中の硫黄分は、大
部分が硫化水素となってガス化ガス8中に混入する。ガ
ス化複合発電プラント16では、ガス化炉22で作られたガ
ス化ガス8をその温度をできるだけ下げることなく高温
度にて脱硫し、複合発電設備19に供給することが熱効率
の点で有利である。
【0007】従来、ガス中の硫化水素を高温で除去する
方法としては、酸化鉄などの金属酸化物を脱硫剤として
用いた乾式法が知られている。図7に、酸化鉄を脱硫剤
として用いた従来型乾式脱硫装置1の一例を示す。
【0008】この乾式脱硫装置1は、脱硫塔2、再生塔
3、還元塔31、硫黄凝縮器32、循環ガスコンプレッサ3
3、加熱器34などからなる。ガス化ガス8は脱硫塔2の
下方から流入して脱硫剤35と接触し、ガス化ガス8中の
硫化水素は次の(1)式の如く反応する。硫黄分を除去
されたガス化ガス8は脱硫塔2の上方から流出する。
【0009】 Fe23 +2H2 S+H2 → 2FeS+3H2 O (1) ガス化ガス8中の硫黄分を吸収し硫化物となった脱硫剤
35は、再生塔3に送られ、再生塔3の上流で供給された
空気36によって酸化再生され、次の(2)式の如く反応
する。
【0010】 4FeS+7O2 → 2Fe23 +4SO2 (2) 再生された脱硫剤は再び脱硫塔に送られ、循環使用され
る。脱硫剤の移動には気流搬送が使われる(図4では、
気流搬送の設備を省略してある)。
【0011】再生塔3において脱硫剤35から脱離した硫
黄分は、亜硫酸ガスとなって再生塔出口ガス12に混入
し、還元塔31に送られる。亜硫酸ガスは、還元塔31にお
いて、上方より供給された無煙炭37と次の(3)式のご
とく反応し、硫黄蒸気となって硫黄凝縮器32に流入す
る。
【0012】 2C+2SO2 → 2CO2 +S2 (3) 硫黄蒸気は硫黄凝縮器32で冷却されて凝縮し、元素硫黄
38として回収除去される。硫黄凝縮器32の下方から流出
したテールガス39は、循環コンプレッサ33で昇圧、加熱
器34で昇温され、一部は脱硫塔2の上流でガス化ガス8
中に混入され、残りは再生用空気36と共に再生塔3に送
られる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の脱硫設備では、以下のような問題点がある。脱
硫塔あるいは再生塔における脱硫反応や再生反応は固気
反応であるため、湿式脱硫装置に比べて反応速度が小さ
い。さらに、各反応の反応率も小さい。したがって、脱
硫塔や再生塔における脱硫剤の充填量は大きくなり、各
反応塔は湿式脱硫装置に比べて大型化し、その結果、コ
スト高となる。
【0014】また、脱硫剤の循環量は増大し、脱硫剤の
気流搬送設備や所内動力が大きくなる。結果として、従
来の乾式脱硫装置を用いた複合発電プラント全体として
大型化し、所内動力が大きくなるという問題点を有して
いた。
【0015】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解消して、脱硫塔や再生塔を小型化し、安価な乾式
脱硫装置、およびこの乾式脱硫装置を用いた発電プラン
トを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による乾式脱硫装置は、 (1)粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去するための乾
式脱硫装置において、塩の少なくとも一部を溶融させて
溶融塩とし、この溶融塩を前記粗製ガス中に混入するた
めの溶融塩導入装置と、前記溶融塩と前記粗製ガスとを
導入して互いに接触させ、前記溶融塩の少なくとも一部
を前記粗製ガス中の硫黄含有ガスと反応させて硫黄含有
化合物を生成させて前記粗製ガス中の硫黄分を除去する
ための脱硫室と、生成された前記硫黄含有化合物が固化
してできた固形硫黄含有化合物、および未反応溶融塩が
固化してできた塩を前記粗製ガス中から回収するための
固形物回収装置とを備えていることを特徴としている。
【0017】(2)粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去
するための乾式脱硫装置において、脱硫剤を保持した保
持部材を設け、前記粗製ガスが前記脱硫剤に接触しなが
ら流れるように当該保持部材を配置すると共に、前記保
持部材を前記脱硫剤の融点以上の温度に保持して前記脱
硫剤を溶融させ、前記溶融した脱硫剤と前記粗製ガス中
に含まれる硫黄含有ガスとの気液反応によって硫黄含有
化合物を生成し、前記粗製ガス中に含まれる硫黄分を除
去することを特徴としている。
【0018】(3)粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去
するための乾式脱硫装置において、保持部材に少なくと
も一部が溶融した溶融塩を保持させ、前記保持部材を前
記粗製ガスが前記溶融塩に接触して流れるように配置
し、前記溶融塩と前記粗製ガス中に含まれる硫黄含有ガ
スとの気液反応によって硫黄含有化合物を生成し、前記
粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去することを特徴とし
ている。
【0019】(4)粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去
するための乾式脱硫装置において、それぞれ溶融塩を保
持した保持部材を内部に配設した第1および第2の処理
室と、この第1および第2の処理室どちらか一方へ前記
粗製ガスを、他方へ再生ガスを選択的に切り替えて導入
するための切替え制御手段とを備えており、前記切替え
制御手段により、前記粗製ガスが導入される第1あるい
は第2の一方の処理室内では、前記粗製ガスを前記溶融
塩に接触させて前記粗製ガス中の硫黄含有ガスと反応さ
せて硫黄含有化合物を生成させて前記粗製ガス中の硫黄
分を除去し、再生ガスが導入される他方の処理室内で
は、前記硫黄含有化合物を前記再生ガス中のガスと反応
させて、炭酸塩や硫黄含有ガスを生成させることを特徴
としている。
【0020】また、本発明の発電プラントにおいては、 (1)燃料ガスを生成するためのガス化装置と、燃料ガ
スを導入して硫黄分を除去するための脱硫装置と、硫黄
分を除去された燃料ガスを導入して燃焼させて発電を行
うための発電装置とを備えた発電プラントにおいて、前
記脱硫装置は、塩の少なくとも一部を溶融させて溶融塩
とし、この溶融塩を前記粗製ガス中に混入するための溶
融塩導入装置と、前記溶融塩と前記粗製ガスとを導入し
て互いに接触させ、前記溶融塩の少なくとも一部を前記
粗製ガス中の硫黄含有ガスと反応させて硫黄含有化合物
を生成させて前記粗製ガス中の硫黄分を除去するための
脱硫室と、生成された前記硫黄含有化合物が固化してで
きた固形硫黄含有化合物、および未反応溶融塩が固化し
てできた塩を前記粗製ガス中から回収するための固形物
回収装置とを備えていることを特徴としている。
【0021】(2)燃料ガスを生成するためのガス化装
置と、燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫
装置と、硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼さ
せて発電を行うための発電装置とを備えた発電プラント
において、前記脱硫装置は、脱硫剤を保持した保持部材
を設け、前記粗製ガスが前記脱硫剤に接触しながら流れ
るように当該保持部材を配置すると共に、前記保持部材
を前記脱硫剤の融点以上の温度に保持して前記脱硫剤を
溶融させ、前記溶融した脱硫剤と前記粗製ガス中に含ま
れる硫黄含有ガスとの気液反応によって硫黄含有化合物
を生成し、前記粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去する
ように構成されていることを特徴としている。
【0022】(3)燃料ガスを生成するためのガス化装
置と、燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫
装置と、硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼さ
せて発電を行うための発電装置とを備えた発電プラント
において、前記脱硫装置は、保持部材に少なくとも一部
が溶融した溶融塩を保持させ、前記保持部材を前記粗製
ガスが前記溶融塩に接触して流れるように配置し、前記
溶融塩と前記粗製ガス中に含まれる硫黄含有ガスとの気
液反応によって硫黄含有化合物を生成し、前記粗製ガス
中に含まれる硫黄分を除去するように構成されているこ
とを特徴としている。
【0023】(4)燃料ガスを生成するためのガス化装
置と、燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫
装置と、硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼さ
せて発電を行うための発電装置とを備えた発電プラント
において、前記脱硫装置は、それぞれ溶融塩を保持した
保持部材を内部に配設した第1および第2の処理室と、
この第1および第2の処理室どちらか一方へ前記粗製ガ
スを、他方へ再生ガスを選択的に切り替えて導入するた
めの切替え制御手段とを備えており、前記切替え制御手
段により、前記粗製ガスが導入される第1あるいは第2
の一方の処理室内では、前記粗製ガスを前記溶融塩に接
触させて前記粗製ガス中の硫黄含有ガスと反応させて硫
黄含有化合物を生成させて前記粗製ガス中の硫黄分を除
去し、再生ガスが導入される他方の処理室内では、前記
硫黄含有化合物を前記再生ガス中のガスと反応させて、
炭酸塩や硫黄含有ガスを生成させることを特徴としてい
る。
【0024】(作用)本発明による乾式脱硫装置は、液
体である溶融塩と硫黄含有ガスとの反応で粗製ガス中の
硫黄含有ガスを除去する。さらに、溶融塩と硫黄含有ガ
スとの反応で生成した硫黄含有化合物を、その融点以上
の温度において、再生ガスを用いて再生し、溶融塩に戻
す。
【0025】以上のように、脱硫反応および再生反応は
共に気液反応であるので、その反応速度は充分大きい。
結果として、脱硫塔や再生塔が小型化になり、安価な乾
式脱硫装置およびそれを用いた発電プラントが実現でき
る。
【0026】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の乾式脱硫装置の
実施の形態、並びにこの乾式脱硫装置を用いた発電プラ
ントの一例として、石炭ガス化複合発電プラントの実施
の形態を図面に基づいて説明する。
【0027】(第1の実施の形態)図1は、本発明の一
実施形態に係る乾式脱硫装置1を示しており、図2は、
図1の乾式脱硫装置を石炭ガス化複合発電プラントへ適
用した場合の全体概略系統図を示している。以下、図1
および図2に基づいて本発明を説明する。
【0028】本実施形態による乾式脱硫装置1は、主に
脱硫塔2(脱硫室)、再生塔3、混合室4、フィルタ
5、冷却器6、溶融塩噴霧装置7(溶融塩導入装置)な
どから構成される。
【0029】また、本実施形態による石炭ガス化複合発
電プラントは、主に石炭ガス化設備17、乾式脱硫装置
1、脱塵装置18、複合発電設備19などから構成されてい
る。石炭ガス化設備17では、石炭20をガス化剤(酸素)
21とともに高温のガス化炉22に投入し、高温高圧下(ガ
ス化方式によって異なるが、1400℃程度、2Mpa程度)で
ガス化する。発生したガス化ガス8の主成分は、一酸化
炭素、水素、二酸化炭素、水蒸気などである。ガス化ガ
ス8は、ガス冷却器23で適当な温度(500 ℃程度)まで
冷却され、乾式脱硫装置1の脱硫塔2に導入される。
【0030】一方、図示しない加熱炉で融点以上に加熱
され、液体となった溶融塩9は、溶融塩噴霧装置7によ
って脱硫塔2内に噴霧され、ガス化ガス8と接触して気
液反応し、ガス化ガス8中の硫化水素が除去される。
【0031】溶融塩9としては、例えば炭酸塩Li2
3 とK2 CO3 の混合物(混合比はLi2 CO3 /K
2 CO3 (62/38mol%)、融点:約490 ℃)が
使われており、脱硫塔2における脱硫反応は次の(4)
式のように表される。
【0032】 M2 CO3 +H2 S → M2 S+H2 O+CO2 (4) M=Li、K 溶融塩と硫化水素との反応で生じた硫化物M2 S及び未
反応溶融塩M2 CO3を含むガス化ガスは、混合室4に
流入し、冷却器6で冷却された脱硫済ガス化ガス10と混
合して温度低下する。ここで、混合室4に供給される脱
硫済ガス化ガス10の温度および流量は、混合後のガス化
ガス温度が硫化物M2 Sや未反応炭酸塩M2 CO3 の融
点以下となるように調整される。
【0033】したがって、ガス化ガス中の炭酸塩や硫化
物は混合室4内で固化する。固形物となった炭酸塩や硫
化物はフィルタ5で除去され、再生塔3に送られる。一
方、フィルタ5で固形物を除去されたガス化ガスは、脱
塵装置18を介して複合発電設備19へ供給される。複合発
電設備19内では、燃焼器24で供給されたガス化ガス8を
燃焼させ、ガスタービン25を回して発電する。
【0034】再生塔3には、炭酸ガスと水蒸気を含む再
生ガス26、例えばガスタービン25を出た燃焼排ガス26が
流入する。脱硫塔2において溶融炭酸塩がガス化ガス8
中の硫化水素と反応して生成した硫化物M2 Sは、再生
ガス26中の炭酸ガスCO2 や水蒸気H2 Oと次の(5)
式のように反応し、炭酸塩M2 CO3 と硫化水素H2
となる。
【0035】 M2 S+H2 O+CO2 → M2 CO3 +H2 S (5) M=Li、K ここで、再生塔3を硫化物M2 Sの融点以上の温度に保
持することで、上記(5)式の反応は気液反応となる。
【0036】再生塔3を出た再生塔出口ガス12は、クラ
ウス反応器あるいは石灰石膏法等による硫黄分回収設備
13で硫黄分を除去されてクリーンなガス(テールガス)
として大気に放出される。
【0037】なお、ガスタービン25の燃焼器24に供給さ
れて燃焼し、ガスタービン25を回して発電した後のガス
化ガス8は、ガスタービン25から排ガス26として排出さ
れる。その後、排ガス26から排熱回収ボイラ27で熱回収
して蒸気28を発生させ、蒸気タービン29を回して発電す
る。蒸気タービン29を出た蒸気28は、復水器30で凝縮
し、再び排熱回収ボイラ27に戻る。また、ガス冷却器23
で回収した熱は、蒸気28の形で蒸気タービン29に送られ
る。
【0038】なお、上記第1の実施形態においては、冷
却器6には固形硫黄含有化合物および塩を回収した後の
ガス化ガス8の一部を導入して冷却した後、混合室4に
導入し、ガス化ガス8の温度を硫黄含有化合物および塩
の融点以下に下げ、硫黄含有化合物および未反応溶融塩
を固化させるようにしているが、この構成に限定される
ことはない。
【0039】つまり、不活性なガスを冷却流体として混
合室4に導入してガス化ガス8の温度を下げるようにし
たり、また、混合室4内に、水などのように沸点がガス
化ガス8の温度よりも低い液体を噴霧あるいは注入して
蒸発させてガス化ガス8の温度を硫黄含有化合物および
塩の融点以下に下げ、硫黄含有化合物および未反応溶融
塩を固化させるようにしても良い。
【0040】また、上記の実施形態では再生塔3には、
再生ガス26(再生ガス11)として、ガスタービン25を出
た燃焼排ガス26が流入するような構成としているが、こ
れに限定されるものではない。つまり、廃熱回収ボイラ
27を出た後のガスを冷却器6へ供給して、ガス化ガス8
を冷却させ、自らは温度が上昇したガスを再生ガス26と
して再生塔3へ供給するようにしても良い。
【0041】また、脱塵装置18を設けているが、フィル
タ5で十分塵を捕集可能な場合にはこの脱塵装置18は設
ける必要は無い。さらに、上記実施形態では発電プラン
トの例として、石炭ガス化設備17を備えた石炭ガス化複
合発電プラントを示したが、このような石炭を燃料とし
て用いるもの以外にも残り油、ごみ、廃棄物等を燃料と
して用い、これらをガス化剤と共に高温高圧したでガス
化させるプラントにも適用できる。
【0042】以上のように、本発明による乾式脱硫装置
では、脱硫塔2および再生塔3における反応が気液反応
であるため、乾式脱硫であるにもかかわらず、その反応
速度は充分大きい。その結果、脱硫塔や再生塔が小型化
し、安価な乾式脱硫装置を提供することができる。
【0043】(第2の実施の形態)図3は本発明による
第2の実施形態に係る乾式脱硫装置1を示しており、図
5は、図3の乾式脱硫装置を石炭ガス化複合発電プラン
トへ適用した場合の全体概略系統図を示している。以下
図3乃至図5に基づいて説明する。
【0044】本第2の実施形態による乾式脱硫装置1
は、主に脱硫塔2(脱硫室、第1の処理室)、再生塔3
(第2の処理室)、切り替え弁14、14' (切替え制御手
段)、硫黄分回収設備13(固形物回収装置)などから構
成される。
【0045】本実施形態における脱硫塔2および再生塔
3には、例えば炭酸塩Li2 CO3とK2 CO3 の混合
物(混合比はLi2 CO3 /K2 CO3 (62/38m
ol%)、融点:約490 ℃)を保持させたセラミック多
孔質体や金属多孔質体等で構成したハニカム構造体15が
それぞれ装着されている。
【0046】このハニカム構造体15は、例えば図4にそ
の平面図を示すように、流体の通流方向に延びる多数の
セル孔40と、これらセル孔40を形成するためのセル壁41
とで構成され、管状構造(脱硫塔2および再生塔3の内
部形状にあわせて)に構成されている。セル孔40は、例
えば三角形、四角形(図4では四角形を図示)、六角形
等に形成され、セル壁41の表面(あるいは多孔質内部)
に上述の炭酸塩Li2CO3 とK2 CO3 の混合物(図
示省略)を担持している。
【0047】なお、ハニカム構造体15の外周面は脱硫塔
2および再生塔3内の取付け面に、例えば緩衝支持材
(図示省略)等を介して支持され、各種応力に耐えられ
るように取付けられている。
【0048】また、本実施形態による石炭ガス化複合発
電プラントは、主に石炭ガス化設備17、乾式脱硫装置
1、脱塵装置18、複合発電設備19などから構成されてい
る。石炭ガス化設備17では、石炭20をガス化剤(酸素)
21とともに高温のガス化炉22に投入し、高温高圧下(ガ
ス化方式によって異なるが、1400℃程度、2Mpa程度)で
ガス化する。発生したガス化ガス8の主成分は、一酸化
炭素、水素、二酸化炭素、水蒸気などである。ガス化ガ
ス8は、ガス冷却器23で適当な温度(500 ℃程度)まで
冷却され、乾式脱硫装置1内の切り替え弁14' を介して
脱硫塔2に入る。
【0049】ガス化ガス8中の硫化水素は、脱硫塔2内
に充填されたハニカム構造体15のセル孔40に沿って流れ
る間にハニカム構造体15に保持された炭酸塩と反応して
硫化物となり、除去される。
【0050】硫化水素を除去されたガス化ガス8は、脱
塵装置18を介して複合発電設備19へ供給される。複合発
電設備19内では、燃焼器24で供給されたガス化ガス8を
燃焼させ、ガスタービン25を回して発電する。
【0051】脱硫塔2における脱硫反応は、上記第1の
実施形態で示した(4)式のように表されるが、脱硫塔
2内の温度はハニカム構造体15に保持された炭酸塩の融
点以上となっているので、この反応は溶融炭酸塩と硫化
水素の反応、すなわち気液反応となる。
【0052】一方再生塔3には、炭酸ガスと水蒸気を含
む再生ガス26、例えばガスタービン25を出た燃焼排ガス
26が切り替え弁14' を介して導入される。ガス化ガス中
の硫化水素が溶融炭酸塩と反応して生成された硫化物M
2 Sは、再生ガス26中の炭酸ガスCO2 や水蒸気H2
と上記第1の実施形態で示した(5)式のように反応
し、炭酸塩M2 CO3 と硫化水素H2 Sとなる。
【0053】ここで、再生塔3を硫化物M2 Sの融点以
上の温度に保持することで、上記(5)式の反応は気液
反応となる。再生塔3を出た再生塔出口ガス12は、クラ
ウス反応器あるいは石灰石膏法等による硫黄分回収設備
13で硫黄分を除去されてクリーンなガス(テールガス)
として大気に放出される。
【0054】一定時間脱硫を行うと、第1の処理室であ
る脱硫塔2のハニカム構造体15に保持された溶融炭酸塩
2 CO3 は硫化物M2 Sとなり、脱硫機能が低下して
くる。その際には、切り替え弁14および14' を切り替え
制御装置(図示省略)によって選択的に切り替え、第1
の処理室である脱硫塔2と第2の処理室である再生塔3
との機能を入れ替えるようにして、ガス化ガス8と再生
ガス11の流れを切り替え、連続的にガス化ガス中の脱硫
を行う。
【0055】なお、切り替えのタイミングとしては、脱
硫性能が低下すると想定される所定時間経過後に自動的
に切り替えたり、またガス化ガス8内に含まれる成分を
検出する等の方法により脱硫性能が所定の性能より低下
しと判断される場合に切り替えたり、その他、所定条件
に応じて切り替えるように制御することができる。
【0056】このように切替え制御手段である切り替え
弁14、14' と切り替え制御装置とを設けて制御すること
により、脱硫と脱硫機能再生のための酸化再生とを選択
的に切り替えて行えるため、無停止運転で装置を連続的
に稼動することができる。
【0057】なお、ガスタービン25の燃焼器24に供給さ
れて燃焼し、ガスタービン25を回して発電した後のガス
化ガス8は、ガスタービン25から排ガス26として排出さ
れる。その後、排ガス26から排熱回収ボイラ27で熱回収
して蒸気28を発生させ、蒸気タービン29を回して発電す
る。蒸気タービン29を出た蒸気28は、復水器30で凝縮
し、再び排熱回収ボイラ27に戻る。また、ガス冷却器23
で回収した熱は、蒸気28の形で蒸気タービン29に送られ
る。
【0058】また、上記実施形態では、脱硫剤の保持部
材としてハニカム構造体15を例示しているが、この脱硫
剤の保持部材としてはハニカム構造体15に限定されるも
のではない。保持部材としては、セラミックや金属の多
孔質体を脱硫室や再生室の内部に装着可能な適宜の形状
に形成し、多孔質体の内部に脱硫剤を担持させるように
すれば良い。その場合ガス化ガス8の通流抵抗を小さく
するためには多孔質体の気孔率を大きくすれば良い。
【0059】また、上記の第2の実施形態でも第1の実
施形態と同様に再生ガス26として、廃熱回収ボイラ27を
出た後のガスを冷却器6へ供給して、ガス化ガス8を冷
却させ、自らは温度が上昇したガスを再生ガス26として
再生塔3へ供給するようにしても良い。また、脱塵装置
18は設ける必要は無い。さらに、残り油、ごみ等、廃棄
物を燃料として用い、これらをガス化剤と共に高温高圧
したでガス化させるプラントにも適用できる。
【0060】以上のように、本発明による乾式脱硫装置
では、脱硫塔2および再生塔3における反応が気液反応
であるため、乾式脱硫であるにもかかわらず、その反応
速度は充分大きい。その結果、脱硫塔や再生塔が小型化
し、安価な乾式脱硫装置を提供することができる。
【0061】
【発明の効果】以上のように、本発明による乾式脱硫装
置では、脱硫塔および再生塔における反応が気液反応で
あるため、乾式脱硫であるにもかかわらず、その反応速
度は充分大きい。その結果、脱硫塔や再生塔が小型化
し、安価な乾式脱硫装置およびそれを用いた発電プラン
トを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る乾式脱硫装置の第1の実施形態
を示す構成図。
【図2】 本発明に係る乾式脱硫装置を用いた石炭ガス
化複合発電プラントの第1の実施形態を示す概略全体系
統図。
【図3】 本発明に係る乾式脱硫装置の第2の実施形態
を示す構成図。
【図4】 本発明に係る乾式脱硫装置を用いた石炭ガス
化複合発電プラントの第2の実施形態を示す概略全体系
統図。
【図5】 本発明の第2の実施形態に係る乾式脱硫装置
に用いられる脱硫剤の保持部材としてのハニカム構造体
の要部を示す図。
【図6】 従来の石炭ガス化複合発電プラントの概略系
統図。
【図7】 従来の乾式脱硫装置の一例を示す構成図。
【符号の説明】
1 乾式脱硫装置 2 脱硫塔(脱硫室、第1の処理室) 3 再生塔(第2の処理室) 4 混合室 5 フィルタ 6 冷却器 7 溶融塩噴霧装置(溶融塩導入装置) 8 ガス化ガス(粗製ガス、燃料ガス) 9 溶融塩 10 脱硫済ガス化ガス 11 再生ガス 12 再生塔出口ガス 13 硫黄分回収設備(固形物回収装置) 14 切り替え弁(切替え制御手段) 15 ハニカム構造体 16 石炭ガス化複合発電プラント 17 石炭ガス化設備 18 脱塵装置 19 複合発電設備 20 石炭 21 ガス化剤 22 ガス化炉 23 ガス冷却器 24 燃焼器 25 ガスタービン 26 排ガス 27 排熱回収ボイラ 28 蒸気 29 蒸気タービン 30 復水器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 雅國 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 古川 俊樹 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 福田 雅文 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去するた
    めの乾式脱硫装置において、 塩の少なくとも一部を溶融させて溶融塩とし、この溶融
    塩を前記粗製ガス中に混入するための溶融塩導入装置
    と、 前記溶融塩と前記粗製ガスとを導入して互いに接触さ
    せ、前記溶融塩の少なくとも一部を前記粗製ガス中の硫
    黄含有ガスと反応させて硫黄含有化合物を生成させて前
    記粗製ガス中の硫黄分を除去するための脱硫室と、 生成された前記硫黄含有化合物が固化してできた固形硫
    黄含有化合物、および未反応溶融塩が固化してできた塩
    を前記粗製ガス中から回収するための固形物回収装置と
    を備えていることを特徴とする乾式脱硫装置。
  2. 【請求項2】前記脱硫室を通過した前記粗製ガスを冷却
    するための冷却手段を有し、前記粗製ガスの温度を該硫
    黄含有化合物および該塩の融点以下に下げて該硫黄含有
    化合物および該未反応溶融塩を固化させるための混合室
    を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の乾
    式脱硫装置。
  3. 【請求項3】前記冷却手段は、前記固形硫黄含有化合物
    および前記塩を回収した後の前記粗製ガスの一部を冷却
    した後に前記混合室に導入し、前記粗製ガスの温度を前
    記硫黄含有化合物および前記塩の融点以下に下げるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項2に記載の乾
    式脱硫装置。
  4. 【請求項4】前記冷却手段は、不活性なガスを冷却流体
    として前記混合室に導入し、前記粗製ガスの温度を前記
    硫黄含有化合物および該塩の融点以下に下げるように構
    成されていることを特徴とする請求項2に記載の乾式脱
    硫装置。
  5. 【請求項5】前記冷却手段は、前記混合室に水などのよ
    うに沸点が前記粗製ガスの温度よりも低い液体を噴霧あ
    るいは注入して蒸発させ、前記粗製ガスの温度を該硫黄
    含有化合物および該塩の融点以下に下げるように構成さ
    れていることを特徴とする請求項2に記載の乾式脱硫装
    置。
  6. 【請求項6】前記固形物回収装置で回収した前記固形硫
    黄含有化合物を、その融点以上の温度において再生ガス
    で再生し、硫黄含有ガスを発生させるとともに前記固形
    硫黄含有化合物を前記溶融塩とし、前記溶融塩を前記溶
    融塩導入装置に供給することを特徴とする請求項1に記
    載の乾式脱硫装置。
  7. 【請求項7】粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去するた
    めの乾式脱硫装置において、 脱硫剤を保持した保持部材を設け、前記粗製ガスが前記
    脱硫剤に接触しながら流れるように当該保持部材を配置
    すると共に、前記保持部材を前記脱硫剤の融点以上の温
    度に保持して前記脱硫剤を溶融させ、前記溶融した脱硫
    剤と前記粗製ガス中に含まれる硫黄含有ガスとの気液反
    応によって硫黄含有化合物を生成し、前記粗製ガス中に
    含まれる硫黄分を除去することを特徴とする乾式脱硫装
    置。
  8. 【請求項8】粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去するた
    めの乾式脱硫装置において、 保持部材に少なくとも一部が溶融した溶融塩を保持さ
    せ、前記保持部材を前記粗製ガスが前記溶融塩に接触し
    て流れるように配置し、前記溶融塩と前記粗製ガス中に
    含まれる硫黄含有ガスとの気液反応によって硫黄含有化
    合物を生成し、前記粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去
    することを特徴とする乾式脱硫装置。
  9. 【請求項9】粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去するた
    めの乾式脱硫装置において、 それぞれ溶融塩を保持した保持部材を内部に配設した第
    1および第2の処理室と、 この第1および第2の処理室どちらか一方へ前記粗製ガ
    スを、他方へ再生ガスを選択的に切り替えて導入するた
    めの切替え制御手段とを備えており、 前記切替え制御手段により、前記粗製ガスが導入される
    第1あるいは第2の一方の処理室内では、前記粗製ガス
    を前記溶融塩に接触させて前記粗製ガス中の硫黄含有ガ
    スと反応させて硫黄含有化合物を生成させて前記粗製ガ
    ス中の硫黄分を除去し、再生ガスが導入される他方の処
    理室内では、前記硫黄含有化合物を前記再生ガス中のガ
    スと反応させて、炭酸塩や硫黄含有ガスを生成させるこ
    とを特徴とする乾式脱硫装置。
  10. 【請求項10】前記保持部材は、多孔質のセラミックか
    ら成ることを特徴とする請求項7、請求項8、請求項9
    のいずれかに記載の乾式脱硫装置。
  11. 【請求項11】前記保持部材は、ハニカム構造体を構成
    していることを特徴とする請求項7、請求項8、請求項
    9、請求項10のいずれかに記載の乾式脱硫装置。
  12. 【請求項12】前記硫黄含有化合物をその融点以上の温
    度において再生ガスで再生し、硫黄含有ガスを発生させ
    ることを特徴とする請求項7あるいは請求項8に記載の
    乾式脱硫装置。
  13. 【請求項13】前記切替え制御手段は、前記粗製ガスが
    導入される第1あるいは第2の一方の処理室内に配設さ
    れた保持部材に保持された溶融塩が、硫化物となり脱硫
    機能が所定条件よりも低下した場合に、他方の処理室内
    へ前記粗製ガスを導入するように切替え動作を行うこと
    を特徴とする請求項9に記載の乾式脱硫装置。
  14. 【請求項14】前記溶融塩として、溶融炭酸塩を用いた
    ことを特徴とする請求項1、請求項8、請求項9のいず
    れかに記載の乾式脱硫装置。
  15. 【請求項15】燃料ガスを生成するためのガス化装置
    と、 燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫装置
    と、 硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼させて発電
    を行うための発電装置とを備えた発電プラントにおい
    て、 前記脱硫装置は、 塩の少なくとも一部を溶融させて溶融塩とし、この溶融
    塩を前記粗製ガス中に混入するための溶融塩導入装置
    と、 前記溶融塩と前記粗製ガスとを導入して互いに接触さ
    せ、前記溶融塩の少なくとも一部を前記粗製ガス中の硫
    黄含有ガスと反応させて硫黄含有化合物を生成させて前
    記粗製ガス中の硫黄分を除去するための脱硫室と、 生成された前記硫黄含有化合物が固化してできた固形硫
    黄含有化合物、および未反応溶融塩が固化してできた塩
    を前記粗製ガス中から回収するための固形物回収装置と
    を備えていることを特徴とする発電プラント。
  16. 【請求項16】燃料ガスを生成するためのガス化装置
    と、 燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫装置
    と、 硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼させて発電
    を行うための発電装置とを備えた発電プラントにおい
    て、 前記脱硫装置は、 脱硫剤を保持した保持部材を設け、前記粗製ガスが前記
    脱硫剤に接触しながら流れるように当該保持部材を配置
    すると共に、前記保持部材を前記脱硫剤の融点以上の温
    度に保持して前記脱硫剤を溶融させ、前記溶融した脱硫
    剤と前記粗製ガス中に含まれる硫黄含有ガスとの気液反
    応によって硫黄含有化合物を生成し、前記粗製ガス中に
    含まれる硫黄分を除去するように構成されていることを
    特徴とする発電プラント。
  17. 【請求項17】燃料ガスを生成するためのガス化装置
    と、 燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫装置
    と、 硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼させて発電
    を行うための発電装置とを備えた発電プラントにおい
    て、 前記脱硫装置は、 保持部材に少なくとも一部が溶融した溶融塩を保持さ
    せ、前記保持部材を前記粗製ガスが前記溶融塩に接触し
    て流れるように配置し、前記溶融塩と前記粗製ガス中に
    含まれる硫黄含有ガスとの気液反応によって硫黄含有化
    合物を生成し、前記粗製ガス中に含まれる硫黄分を除去
    するように構成されていることを特徴とする発電プラン
    ト。
  18. 【請求項18】燃料ガスを生成するためのガス化装置
    と、 燃料ガスを導入して硫黄分を除去するための脱硫装置
    と、 硫黄分を除去された燃料ガスを導入して燃焼させて発電
    を行うための発電装置とを備えた発電プラントにおい
    て、 前記脱硫装置は、 それぞれ溶融塩を保持した保持部材を内部に配設した第
    1および第2の処理室と、 この第1および第2の処理室どちらか一方へ前記粗製ガ
    スを、他方へ再生ガスを選択的に切り替えて導入するた
    めの切替え制御手段とを備えており、 前記切替え制御手段により、前記粗製ガスが導入される
    第1あるいは第2の一方の処理室内では、前記粗製ガス
    を前記溶融塩に接触させて前記粗製ガス中の硫黄含有ガ
    スと反応させて硫黄含有化合物を生成させて前記粗製ガ
    ス中の硫黄分を除去し、再生ガスが導入される他方の処
    理室内では、前記硫黄含有化合物を前記再生ガス中のガ
    スと反応させて、炭酸塩や硫黄含有ガスを生成させるこ
    とを特徴とする発電プラント。
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