JPH11347364A - 排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱硫反応用活性炭素繊維を利用した装置であ
って、外部からの水の供給量が少なくてすむ簡易な排煙
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２
及び排出口９を有する吸収塔１と、該吸収塔１内に設け
られた脱硫反応用活性炭素繊維層４と、該脱硫反応用活
性炭素繊維層４の前流側に設けられた排ガスの増湿冷却
用水の散布器３と、該脱硫反応用活性炭素繊維層４への
脱硫用水の供給器５とを備え、かつ、該吸収塔１内に散
布された上記増湿冷却用水及び／または上記脱硫用水
が、上記吸収塔１の底部から回収されて、循環して繰り
返し使用されるように構成されたことを特徴とする排煙
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
めの排煙脱硫装置に関する。

【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、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、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、多量の水および硫黄酸化物の吸収剤が必要である。
そのため、脱硫設備の大型化や複雑化が避けられない。
また、活性炭による吸着法の場合、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。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、かつ、脱硫に用いる水の量が少なくてすむ排煙脱硫
装置を提供することにある。

【０００４】

【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及び排出口を
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
に設けられた排ガスの増湿冷却用水の散布器と、該脱硫
反応用活性炭素繊維層への脱硫用水の供給器とを備え、
かつ、該吸収塔内に散布された上記増湿冷却用水及び／
または上記脱硫用水が、上記吸収塔の底部から回収され
て、循環して繰り返し使用されるように構成されたこと
を特徴とする（請求項１）。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の排煙脱硫装置は、排ガス
の導入口及び排出口を有する吸収塔を含み、吸収塔の内
部には、排ガスが通過して脱硫される脱硫反応用活性炭
素繊維層が設けられている。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。ＳＯ₂ 濃度は、任意であるが、特に２００〜１，０
００ｐｐｍ程度であると、より効率的に脱硫することが
できる。

【０００６】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％であることが、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／ｍ
ｌ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。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、本発明を用いた実施の形態の一例
を、図１を参照しつつ説明する。図１において、ボイラ
から排出された硫黄酸化物を含有する排ガスは、吸収塔
１の上部の導入口２から吸収塔１内に導入される。吸収
塔１内に導入された排ガスは、排ガスの増湿冷却用水の
散布器３から散布される水によって、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、脱硫反応用活性炭素繊
維層４での水分の蒸発量が多くなり、脱硫反応の効率が
低下する。また、相対湿度が６０％程度以上であれば、
脱硫反応用活性炭素繊維層４で脱硫反応が起こるが、良
好な脱硫率を得るためには、相対湿度が１００％（飽和
状態）であることが好ましい。増湿冷却用の水の散布器
３の設置位置は、脱硫反応用活性炭素繊維層４の前流
側、すなわち、脱硫反応用活性炭素繊維層４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
い。

【００１３】増湿冷却された排ガスは、吸収塔１内の中
央部に充填されている脱硫反応用活性炭素繊維層４内を
下方に向かって通過する。なお、脱硫反応用活性炭素繊
維層４には、予め、脱硫反応用活性炭素繊維層４の上方
または近傍に設けられる脱硫用水の供給器５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。

【００１４】排ガスが脱硫反応用活性炭素繊維層４内を
下方に向かって通過する際、排ガス中のＳＯ₂ が、活性
炭素繊維の表面でＳＯ₃ に酸化される。生成したＳＯ₃
は、活性炭素繊維に付着している水と反応して、硫酸
（Ｈ₂ ＳＯ₄ ）となる。生成した硫酸６は、脱硫反応用
活性炭素繊維層４から落下して、吸収塔の底部から排出
され、ポンプ７を経て、硫酸貯留槽（図示省略）に貯留
され、工業用に用いられる。得られる硫酸の濃度は、工
業用として用いるために２０％以上、好ましくは流通上
の便宜のために５０％以上とする。

【００１５】吸収塔１の底部に貯留された硫酸の全部ま
たは一部は、循環ライン（循環用パイプ）８によって、
排ガスの増湿冷却用水の散布器３と脱硫用水の供給器５
の両方またはそれらの一方に導かれ、繰り返し使用され
る。これによって、外部からの水の供給量を大幅に削減
することができる。脱硫反応用活性炭素繊維層４を通過
後の脱硫された排ガスは、吸収塔１の排出口９から排出
される。

【００１６】図１では、増湿冷却用水の散布器が１つで
ある場合を示したが、他の態様も採り得る。例えば、増
湿冷却用水の散布器を上下方向に複数設置してもよい。
また、上記循環ライン８を通じて供給される循環水を散
布するための増湿冷却用水の散布器の他に、該散布器の
上方または下方に、外部から導入した水（希釈用水）を
散布するための増湿冷却用水の散布器を別個に設置して
もよい。脱硫用水の供給器についても、同様に、複数と
したり、外部から導入した水（希釈用水）を供給するた
めの脱硫用水の供給器を別個に設けたりしてもよい。増
湿冷却用水の散布器と、脱硫用水の供給器は、兼用して
もよい。循環水と外部からの希釈用水との比率を調整す
ることによって、生成する希硫酸の濃度を調整すること
ができる。

【００１７】図２は、本発明の排煙脱硫装置を含む脱硫
システムの一例である。以下の図２の説明中の温度条件
等の数値は、典型的な例を示すものである。図２におい
て、ボイラ２１から排出されたＳＯ₂ を含有する排ガス
（温度：３６０℃、ＳＯ₂ 濃度：１０００ｐｐｍ、水
分：８．４容量％）は、ガス−ガスヒータ（ＧＧＨ）２
３によって冷却された後、集塵器（ＥＳＰ）２４内で除
塵され、ファン２２を経由して、吸収塔２５内に導入さ
れる。導入された排ガスは、増湿冷却されて温度が３０
℃、相対湿度１００％となった後、吸収塔２５内に設け
られた脱硫反応用活性炭素繊維層で脱硫されて、ＳＯ₂
濃度が５０ｐｐｍ未満となり、吸収塔２５から排出され
る。脱硫された排ガスは、ガス−ガスヒータ２３で加熱
された後、煙突２６から排出される。排煙脱硫装置の稼
動を止めて、生成した硫酸を回収するときは、吸収塔の
底部から硫酸をポンプで硫酸貯留槽２７に導けばよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明の排煙脱硫装置によれば、脱硫反
応用活性炭素繊維上で生成した希硫酸を回収して、排ガ
スの増湿冷却用水または脱硫用水として用いるので、外
部からの水の供給量が少なくても、排ガスを充分に増湿
冷却したり、脱硫反応用活性炭素繊維層に充分に水を供
給することができる。特に、脱硫反応用活性炭素繊維層
への充分な水の供給は、脱硫率を高めることに寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排煙脱硫装置の縦断面を示す概略図で
ある。

【図２】本発明の排煙脱硫装置を含む脱硫システムの一
例である。

【符号の説明】

１ 吸収塔 ２ 導入口 ３ 水の散布器 ４ 活性炭素繊維層 ５ 水の供給器 ６ 希硫酸 ７ ポンプ ８ 循環ライン ９ 排出口 ２１ ボイラ ２２ ファン ２３ ガス−ガスヒータ ２４ 集塵器 ２５ 吸収塔 ２６ 煙突 ２７ 硫酸貯留槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 敬古 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫黄酸化物を含有する排ガスの導入口及
   び排出口を有する吸収塔と、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排ガスの増湿冷却用水の散布器
   と、該脱硫反応用活性炭素繊維層への脱硫用水の供給器
   とを備え、かつ、該吸収塔内に散布された上記増湿冷却
   用水及び／または上記脱硫用水が、上記吸収塔の底部か
   ら回収されて、循環して繰り返し使用されるように構成
   されたことを特徴とする排煙脱硫装置。