JPH11347350A

JPH11347350A - 排煙脱硫装置

Info

Publication number: JPH11347350A
Application number: JP10157478A
Authority: JP
Inventors: Takafuru Kobayashi; 敬古小林; Akinori Yasutake; 昭典安武; Takashi Kurisaki; 隆栗崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-21
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JP3860912B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水の注入だけで排ガスを脱硫することがで
き、また、脱硫の際に濃度の高い工業上有用な硫酸を得
ることのできる脱硫装置を提供する。【解決手段】硫黄酸化物を含有する排ガスの導入口５
を下部に有し、該排ガスの排出口１３を上部に有する吸
収塔６と、該吸収塔内に設けられた脱硫反応用活性炭素
繊維層８と、該脱硫反応用活性炭素繊維層８の前流側に
設けられた、上記排ガスの増湿冷却用の水の散布器７
と、該吸収塔６内の該脱硫反応用活性炭素繊維層８の上
方に設けられた、該脱硫反応用活性炭素繊維層８への硫
酸生成用の水の供給器９とを備えた排煙脱硫装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種燃料を燃焼さ
せるボイラ、ガスタービン、エンジン、燃焼炉等から排
出される排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯ_X）を除去するた
めの排煙脱硫方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、排ガス中の硫黄酸化物の除去方法
として、石灰石または消石灰スラリーを吸収剤として用
いて、排ガス中の硫黄分を石膏として回収する石灰−石
膏法が採用されている。他の方法としては、乾式法の活
性炭による吸着法が知られている

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の石灰−石膏法で
は、石灰石または消石灰スラリーを排ガス中にスプレー
することにより、排ガスの増湿冷却及びＳＯ_Xの吸収を
同時に行っている。このため、多量のスラリーを循環す
る必要があり、スラリーを循環するための動力及び多量
の水が必要となる。また、生成した石膏は、スラリー状
態であるため、水を分離し、石膏として回収するための
装置が必要になる。このように、石灰−石膏法では、脱
硫設備の大型化や複雑化が避けられない。

【０００４】一方、乾式法の場合、活性炭に吸着した硫
黄分を水洗によって脱離させるため、大量の水を必要と
する。しかも、この方法の場合、生成した希硫酸の廃棄
や、吸着材の乾燥処理等が必要になる。したがって、本
発明の目的は、硫黄酸化物の吸収剤や大型の脱硫設備を
必要とせず、しかも脱硫の際に高い濃度の硫酸を得るこ
とのできる脱硫装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の排煙脱硫装置
は、硫黄酸化物を含有する排ガスの導入口を下部に有
し、該排ガスの排出口を上部に有する吸収塔と、該吸収
塔内に設けられた脱硫反応用活性炭素繊維層と、該脱硫
反応用活性炭素繊維層の前流側に設けられた、上記排ガ
スの増湿冷却用の水の散布器と、該吸収塔内の該脱硫反
応用活性炭素繊維層の上方に設けられた、該脱硫反応用
活性炭素繊維層への硫酸生成用の水の供給器とを備えた
ことを特徴とする（請求項１）。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、脱硫の対象とな
るガスは、二酸化硫黄（ＳＯ₂）を含むガスである。Ｓ
Ｏ₂濃度は、任意であるが、特に２００〜１，０００ｐ
ｐｍ程度であると、より効率的に脱硫することができ
る。また、脱硫の際、ＳＯ₂をＳＯ₃に酸化するのに酸
素（Ｏ₂）が用いられるため、排ガス中に酸素を含む
か、または、別途、酸素を排ガス中に供給する必要があ
る。排ガス中の酸素の含有量は、下限が２容量％以上、
好ましくは３〜２１容量％とすることが、目的とする脱
硫反応を生じさせるために好ましい。すなわち、ＳＯ₂
の酸化には酸素が必要であり、酸素濃度が高い程好まし
い。ＳＯ₂およびＯ₂以外のガス成分としては、通常、
窒素、二酸化炭素、一酸化炭素等の成分を含み得る。ガ
スの流量は、通常、脱硫反応用活性炭素繊維の単位重量
当たり、１×１０^-3〜５×１０^-5ｇ・ｍｉｎ／ｍｌ程度
である。

【０００７】本発明で用いる脱硫反応用活性炭素繊維
は、排ガス中のＳＯ₂がＳＯ₃に酸化する際に触媒とし
て働く。本発明で用いる脱硫反応用活性炭素繊維の製造
方法を以下、説明する。原料となる活性炭素繊維の種類
としては、特に制限はなく、ピッチ系、ポリアクリロニ
トリル系、フェノール系、セルロース系等の活性炭素繊
維を用いることができる。これらの中でも、特に活性炭
素繊維の表面の疎水性のより高いものが望ましく、具体
的にはピッチ系活性炭素繊維等を挙げることができる。

【０００８】活性炭素繊維は、窒素ガス等の非酸化雰囲
気下で、通常６００〜１，２００℃程度の温度で熱処理
される。処理時間は、処理温度等に応じて適宜定めれば
よい。この熱処理により、本発明で用いる脱硫反応用炭
素繊維を得ることができる。脱硫反応用活性炭素繊維
は、熱処理により親水性である酸素官能基の一部または
全部がＣＯ、ＣＯ₂等として除去されているので、処理
前に比べて疎水性の大きな表面となっている。このた
め、ＳＯ₂の酸化活性点へのＳＯ₂の吸着が容易に起こ
り、しかも生成する硫酸の排出も速やかに進行する結
果、触媒の機能が阻害されることなく、脱硫反応が促進
される。

【０００９】脱硫反応用活性炭素繊維の製造例の具体例
は、例えば、次の通りである。具体例１ピッチ系活性炭素繊維（「ＯＧ−２０Ａ」、アドール
（株）製）を用い、これを窒素雰囲気中で９００〜１，
２００℃の温度範囲内で１時間焼成する。具体例２ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維（「ＦＥ−３０
０」、東邦レーヨン（株）製）を用い、これを窒素雰囲
気中で８００〜１，２００℃の温度範囲内で１時間焼成
する。

【００１０】本発明で用いられる脱硫反応用活性炭素繊
維の性状は、通常、太さが７〜２０μｍ、比表面積が５
００〜２，５００ｍ²／ｇ、外表面積が０．２〜２．０
ｍ²／ｇ、細孔直径が４５オングストローム以下であ
る。ピッチ系、ポリアクリロニトリル系、フェノール
系、セルロース系の各脱硫反応用活性炭素繊維の組成式
等を表１に示す。なお、表１中の数値は、通常の値を示
すにすぎず、これらの数値範囲外のものも存在し得る。

【００１１】

【表１】

【００１２】以下、本発明の排煙脱硫装置を含む排煙脱
硫システムの一例を、図１を参照しつつ説明する。図１
において、ボイラ１から排出された硫黄酸化物を含有す
る排ガスは、ガス−ガスヒータ（ＧＧＨ）３で冷却さ
れ、その後、集塵器（ＥＳＰ）４内で除塵され、ファン
２を経由して、吸収塔５の下部の導入口５から吸収塔６
内に導入される。吸収塔６への導入時の排ガスの温度
は、９０℃程度である。導入された排ガスは、排ガスの
増湿冷却用の水の散布器７から散布される水と接触し
て、７０℃以下、好ましくは２０〜６０℃、より好まし
くは３０〜５５℃程度に冷却されると共に、相対湿度が
増加し、通常、飽和状態（相対湿度＝１００％）とな
る。ここで、排ガスの温度が７０℃以下に下がらない
と、脱硫用活性炭素繊維層での水分の蒸発量が多くな
り、脱硫反応の効率が悪化するという不都合がある。

【００１３】増湿冷却された排ガスは、吸収塔内を上昇
し、吸収塔６内の中央部に充填された脱硫反応用活性炭
素繊維層８内を上方に向かって通過する。なお、脱硫反
応用活性炭素繊維層８には、予め、脱硫反応用活性炭素
繊維層８の上方に設けられた水の供給器９によって水を
供給し、活性炭素繊維の表面に水が付着した状態として
おく。排ガス中のＳＯ₂は、脱硫反応用活性炭素繊維の
表面でＳＯ₃に酸化される。生成したＳＯ₃は、脱硫反
応用活性炭素繊維に付着している水と反応して、硫酸
（Ｈ₂ＳＯ₄）となる。脱硫反応用活性炭素繊維の表面
で生成した硫酸は、脱硫反応用活性炭素繊維層８から落
下し、落下途中で水分がある程度蒸発して、高濃度の硫
酸として吸収塔６の底部に回収される。回収された硫酸
は、ポンプ１０によって吸収塔１０から排出されて、硫
酸貯留槽１１に貯留され、工業用に用いられる。

【００１４】水の供給器９から散布される排ガスの増湿
冷却用の水は、系外から導入される水を用いるか、また
は、図示するように、吸収塔の下部から排出される硫酸
をポンプ１２を介して循環させて用いることができる。
循環させた場合には、水の使用量を節減することができ
る。脱硫反応用活性炭素繊維層８に供給される水につい
ても、同様に、系外からの水または吸収塔から排出され
た硫酸を用いることができる。

【００１５】排ガスの増湿冷却用の水は、その大部分が
蒸発し、残部の未蒸発分は、吸収塔６の底部で、脱硫反
応用活性炭素繊維層８から落下した硫酸と混合し、外部
に排出される。このように、排ガスの増湿冷却用の水の
大部分が蒸発することから、吸収塔内の底部に回収され
る硫酸の濃度が高くなり、工業用途での価値が大きくな
る。また、脱硫反応用活性炭素繊維層８には、上方から
水が散布され、下方から上方に向かって増湿した排ガス
が通過するので、脱硫用活性炭素繊維層８全体にわたっ
て水分を多く含有する。このため、脱硫反応用活性炭素
繊維層８上の脱硫反応が促進される。吸収塔６内で脱硫
された排ガスは、吸収塔６の上部の排出口１３から排出
され、ガス−ガスヒータ３で加熱されて、煙突１４から
排出される。

【００１６】図１に示す例では、吸収塔の排ガス導入口
と脱硫反応用活性炭素繊維層との間に、増湿冷却用の水
の散布器を設けている。しかし、該増湿冷却用の水の散
布器の設置位置は、脱硫反応用活性炭素繊維層の前流
側、すなわち、脱硫反応用活性炭素繊維層を通過する前
の排ガスに水を散布することのできる位置であればよ
く、例えば、図２に示す位置に設置することもできる。
図２は、吸収塔２１の排ガス導入口２２の前流側に、増
湿冷却用の水の散布器２３を設置した状態を示す。吸収
塔２１内には、脱硫反応用活性炭素繊維層２４、及び硫
酸生成用の水の供給器２５が設けられる。

【００１７】次に、本発明の脱硫装置の一例における起
動要領および停止要領を説明する。脱硫装置は、以下の
ような手順で起動し、運転する。１．排ガスが吸収塔６に流入する前に、水の散布器７に
よって、排ガスの増湿冷却用の水の散布を開始する。排
ガスの流入開始当初は、排ガスの温度が低く、散布され
た水の蒸発量が少ないため、ポンプ１２によって循環ラ
インを稼動させ、増湿冷却用の水を循環させて使用す
る。２．脱硫反応用活性炭素繊維層８に対し、水の供給器９
によって、排ガスの流入前に十分な量の水を供給してお
く。供給する水の量は、脱硫反応用活性炭素繊維層８に
対して体積比で２倍以上である。３．吸収塔６内に流入する排ガスの温度が７０℃以上に
なったら、増湿冷却用水の循環を停止し、系外からの水
のみを排ガスに散布する。水の散布量は、排ガスの温度
が５０℃程度にまで低下するような量に制御する。４．排ガス温度及び排ガス量が変化した場合は、増湿冷
却用の水の散布量を制御すればよい。排ガス中のＳＯ_X
濃度が変化した場合は、硫酸生成用の水の供給量を制御
すれば、安定した濃度の硫酸が得られる。

【００１８】脱硫装置は、以下のような手順で停止す
る。１．ボイラ等で燃料の供給を停止させた後、吸収塔６内
の底部に貯留された硫酸をすべて硫酸貯留槽１１に輸送
する。２．吸収塔６内に流入する排ガスの温度が７０℃以下に
なったら、系外からの増湿冷却用の水の供給を停止し、
ポンプ１２による循環ラインによる供給に変更する。３．脱硫反応用活性炭素繊維層８への水の供給は、脱硫
反応用活性炭素繊維の表面上の硫酸が全て除去されるま
で行った後、停止する。４．排ガスの温度が５０℃以下で、かつ、吸収塔６内に
導入される排ガス中にＳＯ_Xが検出されなくなった時点
で、脱硫装置を停止する。

【００１９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、水の注入だけで
排ガスを脱硫することができ、また、脱硫の際に生成す
る濃度の高い硫酸を工業用に有効利用することができ
る。さらに、脱硫反応用活性炭素繊維は、常に高湿度
（通常、１００％）に維持されるため、火災等の懸念も
なく、安定した脱硫が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排煙脱硫装置を含む排煙脱硫システム
を示す概略図である。

【図２】本発明で用いる吸収塔の他の態様の縦断面を示
す図である。

【符号の説明】

１ボイラ２ファン３ガス−ガスヒータ４集塵器５導入口６吸収塔７水の散布器８脱硫反応用活性炭素繊維層９水の供給器１０ポンプ１１硫酸貯留槽１２ポンプ１３排出口１４煙突２１吸収塔２２排ガス導入口２３水の散布器２４脱硫反応用活性炭素繊維層２５水の供給器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫黄酸化物を含有する排ガスの導入口を
下部に有し、該排ガスの排出口を上部に有する吸収塔
と、該吸収塔内に設けられた脱硫反応用活性炭素繊維層
と、該脱硫反応用活性炭素繊維層の前流側に設けられ
た、上記排ガスの増湿冷却用の水の散布器と、該吸収塔
内の該脱硫反応用活性炭素繊維層の上方に設けられた、
該脱硫反応用活性炭素繊維層への硫酸生成用の水の供給
器とを備えたことを特徴とする排煙脱硫装置。