JPS60222134A - 煙道ガスの脱硫方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸性凝縮液を生成する残留熱交換器（ｒｓｓ
ｌｄｕａｌ　ｈｅａｔ　＠ｘｃｈａｎｇｅｒ）を含んで
なる燃料油燃焼系における煙道ガスの脱硫法に関する。

更に、本発明は、残留熱交換器と前記残留熱交換器から
出る凝縮液用収集タンクとを含んでなる燃料油燃焼系に
おいて前記の方法を実施するための装置に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕燃
焼系において煙道ガスを脱硫することは、原則として公
知である。ＳＯ□として存在するイオウな、例えばアン
モニアまたは水酸化ナトリウム液によって洗い出すこと
ができ、こうして５ｏ２ｔたは硫酸塩（例えば、石こう
の形のもの）を回収することができる。公知の脱硫法は
大型の産業用燃焼系にのみ使用されておシ、小型の燃料
油燃焼系、特に、残留熱交換器を含んでなる家庭用の燃
料油燃焼系に対しては適したものではない。

本発明の目的は、酸性凝縮液を形成する残留熱交換器を
含んでなシ、脱硫することが適当である燃料油燃焼系、
特に、前記の型の家庭用燃料油燃焼系における煙道ガス
の脱硫法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的は、中和剤を凝縮液に加え、中和化された凝
縮液を残留熱交換器に再循環して二酸化イオウな溶解す
る本発明方法によりて達成される。

前記の方法を実施するための装置は、凝縮液収集タンク
から残留熱交換器への凝縮液再循環用導管中に、ポンプ
と中和剤充填タンクとを配設しであることを特徴として
いる。

以下、本発明の好ましい態様について述べるが、これは
、添付図面も参照しながら、本発明の詳細な説明するた
めのものである。

特に家庭用の油燃焼系に使用されている、イオウ含量約
０．３％をもつ燃料油ＥＬを燃やした場合に、燃料油に
含まれるイオウの約３％は、過剰空気がλ＝１．０５に
等しい場合において、ＳＯ３を形成し、そして残シの９
７係はＳ０２を形成する。がイラーの出口側に接続した
残留熱交換器であってその中杓々流れる煙道ガスをもつ
残留熱交換器を含んでなる燃料油燃焼系においては、前
記の残留熱交換器内に凝縮液が生成する。煙范ガス中に
含まれているＳＯ３は前記の凝縮液に溶解し、−値を約
２．５に、すなわち強い酸性の領域に移してしまう。前
記のμ値およびＳＯ２が低分圧であるので、凝縮液中に
ＳＯ□約１％のみを洗い出すことができるに過ぎない。

本発明方法の原理は、高百分率のＳ０２を洗い出すため
に、その目的に沿って凝縮液のμ値を上昇させる点に見
出すことができるものである。この点で、中和剤を凝縮
液に連続的に加え、中和化された凝縮液を残留熱交換器
へ再循環して二酸化イオウを溶解させる。中和化された
凝縮液のμ値は、５〜８、好ましくは７〜７．５、特に
は７，５であることができる。前記の方法において、凝
縮液のμ値が例えば約７．５である場合には、凝縮液中
の二酸化イオウの７０俤を越える量までを溶解すること
ができることを、本発明者は見出した。こうして、凝縮
液中の硫酸塩濃度は４０００〜５０００ｍ９／ｌになる
。硫酸塩含有凝縮液を、水、特には廃水によって約１０
〜１５倍に希釈した場合には、その凝縮液を、危険を伴
わずに、公共下水系に流すことができ、従って、前記の
煙道がス脱硫化は、家庭用燃焼系に特に適している。

第１図は、前記の脱硫法を実施するための装置の説明図
である。燃料油バーナー（１）は、通常の水ボイラー（
２）、例えば、熱水セントラルヒーティング用のものを
加熱する。前記ボイラー（２）からの亜硫酸性煙４５ス
は、それ自体公知の方法でエネルギーバランスを改善す
るために、導管（３）を経由して、残留熱交換器（４）
に流す。前記の煙道ガスは、前記の残留熱交換器内で、
例えば約３０〜３５℃に冷却される。放出される熱は、
例えば加熱炭９　（ｈｓａｔｌｍｇ　ｒｅｔｕｒｎ）導
管へ流し戻される水に移され、利用される。煙芝ガスを
、特定の、よシ低い温度に冷却する際に、燃料油１ゆ尚
υ約８５０〜１ｏｏｏｄの水が凝縮し、いわゆる「凝縮
液」が形成される。この凝縮液は、残留熱交換器（４）
から導管（５）を通って収集タンク（６）に流れる。煙
道ガス中に含まれているＳＯ３は凝縮液中に溶解し、こ
のために凝縮液のμ値は２．５になる。この酸性凝縮液
は収集タンク（６）からポンプ（７）によって取シ出さ
れて、再循環用導管（８）を通して残留熱交換器へ戻さ
れる。前記の導管は、中和剤を充填したタンク（９）を
含んでいる。前記の酸性凝縮液はタンク（９）内で中和
剤によって中和化され、例えば、残留熱交換器（４）に
流れ戻された場合に、ＰＩ（値７．５をもち、従ってア
ルカリ性となる。煙道ガス中に含まれるＳＯ２の少なく
とも７０％が再循環後の中和化凝縮液に解解し、こうし
て洗い出される。

イオウな含まない冷却煙道ガスは、導管（１１）および
煙突（図示してない）を通って大気中へ出される。

残留熱交換器（４）は、通常の方法で、凝縮液再循環に
適合させてあり、従ってガス清浄器として作用する。こ
の目的のために、前記の残留熱交換器は、Ｓ０２の洗い
出しに必要で、熱交換器表面上への凝縮液の均一なスプ
レーを保証する通常の凝縮液分配器を含んでいる。家庭
用の燃料油燃焼系においては、例えば、凝縮液容積流量
約３０〜４０ｔ／時間が有利である。

収集タンク（６）は通常のオーバーフロ一手段を備えて
おり、過剰の亜硫酸性凝縮液は、前記手段から、導管（
１２）を通して流し出す。更に、Ｓ０２から最初にもた
らされる亜硫酸塩を、収集りンク（６）内において、無
害の硫酸塩に変えることができる。この変換は、導管（
１３）からタンク（６）内に空気を入れることによって
促進することができる。

タンク（９）は、中和剤として、ＭｇＯ＋　ＣａＯおよ
びＮａＯＨを含んでいることが好ましい。しかしながら
、他の中和剤も、前記の特定の目的には適している。

第２図は、第１図の装置に若干の変更を加えた、特に家
庭用の燃料油燃焼系の煙拒ガスの脱硫装置の説明図であ
る。第１図に示した部分に相当する部分は、同じ参照番
号で示しておる。第２図には、残留熱交換器（４）と収
集タンク（６）との両方を通過し、残留熱を充分に取ル
出すための通常の加熱臭ｊ）（１４）が更に示されてい
る。第２図に示すとおシ、亜硫酸性凝縮液は、収集タン
ク（６）から導管（１５）を通ってバッファータン、Ｑ
１６）へ流れる。亜硫酸塩から硫酸塩への変換を改善す
るために、収集タンク（６）およびバッファータンク（
１６）の両方に、導管（１３）から空気な供給すること
ができる。家庭廃水を４管（１７）からパッファータ／
り（１６ンへ供給する。これによってタンク（１６）内
の亜硫酸性凝縮液を希釈し、硫酸塩含有凝縮液を公共下
水系へ流すことができる程度にする。廃水中の硫酸塩濃
度の許容ｉｔｉ、例えば、４００〜６００ｍ９／ｌでｈ
る。第２図に示すように、中和剤として酸化マグネシウ
ムまたはナトリウム化合物例えばＮａｚＯ−ＮａＯＨｔ
たはＮａ２Ｃｏ５を使用する場合には、躊解した硫酸マ
グネシウムまたは硫酸ナトリウムが下水系へ流れる。

第２図において破線で示すとおシ、変形を加えた態様に
おいては、凝縮液を再循環する部分を、パイ・ｆス導管
（１８）から中和タンク（９）の回ｐに通すことができ
る。バイパス導管（１８）は、制御可能なまたは調整可
能な弁（１９）を含んでいる。この方法によれば、再循
環凝縮液のＰＨ値を特定の値に調節することができる。

酸性領域内、すなわちμ値５〜５．５で操作すると、空
気を添加することなく、ＳＯ２から硫酸塩への変換を促
進することができる。

原則として、前記の系は、凝縮液μ値５〜８において操
作することができる。酸性凝縮液を再循環する場合には
、残留熱交換器（４）は、高級スチール製または他の耐
蝕性材料製であることが必要である。系を中性またはア
ルカリ性領域、例えば声値７．５で操作する場合には、
残留熱交換器（４）は標準等級スチールからなることが
できる。

前記の点は、残留熱交換器（４）の製造コストの点で、
そして特には、酸性凝縮液が通過するので残留熱交換器
（４）を高級スチール等で製造する必要があった、従来
の、凝縮液再循環を行なわない燃焼系と比較して、非常
に重要である。

使用する中和剤が酸化マグネシウムである場合Ｋｒｃ、
ＰＩ（値の関数として中和剤を計量する必要はない。し
かしながら、水溶性中和剤例えば水酸化ナトリウムを使
用する場合には、μ値の調節を行なうことが好ましい。

第３図に示す装置は、第２図に示す装置を拡張したもの
に相当し、収集タンク（６）とバッファータンク（１６
）との間の導管（１５）内に硫酸塩分離器（２１）を備
えている。この分離器の中に、導管（１３）から空気を
供給することができる。前記の硫酸塩分離器（２１）に
、例え１ｊｃａｏ、石灰水またはＣａ　（ＯＨ）２を加
えることによシ、不溶性の硫酸カルシウム（石こう）お
よび水酸化マグネシウムが形成される。これらの物質は
分離されるので、仁の場合には、廃水中に硫酸塩が全く
またμはとんど存在しない。

本発明の主要な長所は、脱硫および残留熱の利用な、１
つの同じ装置内、すなわち残留熱交換器（４）内で実施
することかできる点である。凝縮液は、安価な中和剤特
に酸化マグネシウムを使用することによって中和化する
ことができる。凝縮液をアルカリ領域に中和化する場合
には、残留熱交換器（４）の製造において、従来使用さ
れていた高価なオーステナイト系材料（高級スチール）
の代わシに、よシ安価なフェライト系材料（標準等級ス
チール）を使用することができる。他の大きな長所は、
凝縮液に含まれる硫酸塩を除去する必要がなく、水で希
釈してから公共下水系に流すことができる点である。こ
の点は家庭用燃焼系において特に有利である。従って、
硫酸塩含有凝縮液を、家庭廃水で希釈するのが有利であ
る。最後に、前記装置の熱バランス全体が中和剤の添加
によってそこなわれない点に注意されたい。前記装置内
において亜硫酸塩含有凝縮液として存在する合計期間が
長くなるので、凝縮液を下水系に流す前に、亜硫酸イオ
ンから硫酸イオンへの酸化が、更に大亀な割合で完了す
る。

第４図は、家庭用燃焼系中の煙道ガスを脱硫する本発明
装置の更に好ましい態様を示すもので、この装置が実用
上特に好結果をもたらすことが分かつている。第４図に
示す装置の部分について、第２図および第３図の装置の
部分に相当するものは、同じ番号で示しである。第４図
の装置は、亜硫酸塩から硫酸塩への酸化の改良および必
要な装置全体の減少に関して特に適している。更に、第
４図の装置は多数の改良点を含み、いずれにしても、通
常の煙突をもつ現在の家庭用燃料油燃焼系において脱硫
の程度を改善するか、または本発明による煙道ガス脱硫
の利用を容易にすることを含むものである。

第４図の装置と第２図および第３図の装置との第１の主
要な差異は、第４図の装置に鉱、バーナーおよびざイラ
ーからの廃ガス導管（３）の中に配置されたフラップ（
２１）の形で、煙道ガスバイパスが設けである点である
。このフラッフ″は、矢印の方向へ、破線で示した位置
へ回転（ピデット）することができる。フラッフ”（２
１）が実線で示した位置にある場合には、この装置は、
第２図で示したような通常の作業を行ない、従って胤ガ
スは導管（３）から残留熱交換器（４）へ直接に流れる
。一方、フ２ツｆ（２１）が破線で示した位置にある場
合には、残留熱交換器（４）へ向かう廃ガス導管（３）
をその部分で遮断し、煙道ガスまたは廃ガスを、煙突へ
向かう導管（１１）へ直接に流す。この場合には、廃ガ
スは、残留熱交換器（４）を通らないで流される。

前記の操作は、加熱系を水の加熱にのみ使用してラジェ
ータの加熱には使用しない場合において、夏季の操作の
際に、前記装置を保護する働きをする。この型の操作に
おいては、特に、ラジェータから導管（１４）を通って
残留熱交換器（４）への戻シ流が存在しない。このこと
は、残留熱の利用が不可能なこと、および煙道ガスの脱
硫が行われないことを意味する。７ラツｆ（２１）を破
線で示した位置へ移動させた場合には、廃ガスが流れる
残留熱交換器（４）の側は断絶され、残留熱交換器内に
おいて望ましくない温度上昇また線圧力上昇は起こらな
い。

図面に示すとおシ、廃ガス導管（３）Ｕ、７ラツ７’（
２１）の領域において、直径の大きいノｆイゾ（２２）
によって取り囲まれている。・母イブ（２２）は両端で
密閉され、導管（１１）の一部分を形成している。この
場合、熱交換器（４）から導管（１１）を通る脱硫化廃
ガスは、熱い廃ガスを通している廃ガス導管（３）の周
囲を流れる。

従って、導管（１１）から煙突へ流れる屏ガスは、ノ９
イブ（２２）の領域において、廃ガス導管（３）中を通
過して流れるガスによって加熱される。導管（３）内の
廃ガスの温度は、例えば約２００℃でちることがある。

脱硫化廃ガスが残留熱交換器（４）を出るときには、そ
のガスの温度は約３０℃である。そのガスがパイプ（２
２）を通過した後では、そのガスの温度は約５０℃でわ
シ、従って約２０℃上昇する。約ｌθ〜２０℃の前記の
温度上昇は、脱硫化され、過冷却され、そして従って水
蒸気で飽和された廃ガスを、導管（１１）内で乾燥する
のに充分なものである。これは、煙突内に有害な凝縮液
が形成されないことを意味する。

更に、導管（１１）内の廃ガスの温度上昇は、廃ガスに
充分な上昇力を与え、従って煙突がガス密である必要が
なくなる。水蒸気で飽和された過冷却廃ガスの前記の過
熱は、加熱系の通常の操作または冬季操作の際に実施す
る。

第４図の装置と第２図および第３図の装置との別の差異
は、第４図の装置が、凝縮液収集タンク（６）をもって
ｂない点である。その代わシ、凝縮液は、残留熱交換器
（４）の底部において、液溜領域（２３）に集まる。こ
の液溜領域の一方の側から導管（５）が出ており、他方
の側から導管（１５）が出ている。この液溜領域（２３
）は、装置の簡略化を意味するだけでなく、燃焼系全体
の熱バランスにとっても有利である。第２図および第３
図の態様においては、加熱系に再循環凝縮液からの熱を
供給するために加熱戻シ流をもつ良好な内部熱交換と収
集タンク（６）上の良好な外部熱絶縁とをもつ必要があ
る。第４図の装置においては、これらの点はすべて、残
留熱交換器（４）内で行なわれる。

第４図で更に示すとおシ、導管（１３）から凝縮液ポン
プ（７）の吸引側に直接に空気を供給する。これによっ
て、亜硫酸塩を更に酸化するのに必要な空気の正確な量
を、凝縮液再循環系〔導管（５）、（８）および（１８
））に加えることができる。図面に示すとおシ、導管（
１３）Ｉａ、空気注入ノズル（２４）を備えている。前
記ノズルは、その開口部が小さい断面をもち、凝縮液導
管（５）の中に設けられている。これによって、小さく
、そして特に無数の気泡が凝縮液に提供され、凝縮液と
の広い表面接触が得られ、従って良好な酸素交換が得ら
れる。

導管（１３）は大気に開口させて、導管（５）内の凝縮
液流がノズル（２４）から空気を吸引するようにするこ
とができる。他の態様においては、導管（１３）を、バ
ーナー（１）〔第１図〕上に設けた送風機と接続させる
ことができる。これは、送風機の空気圧が導管（１３）
内に行きわたシ、これがノズル（２４）の外へ空気を押
し出すことを意味する。

ノズル（２４）の出口側に直接に連結する凝縮液ポンプ
（７）は、しばらくの間合体していた気泡の寸法を減少
することをもたらし、これによって凝縮液と空気との更
に充分な混合をもたらす。

凝縮液再循環用導管（８）は、上向流を含む上昇導管部
分（２５）（２６）と、第４図に示すように、前記の導
管部分で断面が狭くなっているシャッター（２７）（２
８）とをもっている。これによっても、凝縮液中に運ば
れる気泡はその寸法が小さくなｐｌそして凝縮液と充分
に混合するととになシ、これはＳＯ，を更に酸化するこ
とに有利に影響する。

空気注入ノズル（２４）を設けたことと、前記ノズルを
ポンプ（７）の吸引側に密着させて内部接続させたこと
と、シャ、ター（２７）（２８）を設けたことが一緒に
なって、空気から亜硫酸塩−硫酸塩溶液への酸素の移動
を非常に激しく行なわせるので、通常は声値５〜５．５
においてのみ起こる急速酸化が、μ値６，５〜７．５に
おいて行なわれる。この方法においては、中性状態操作
が可能である。これは、酸性状態操作の長所すなわち特
に高度の硫酸化と、アルカリ性状態操作の長所すなわち
腐蝕に対する装置特に残留熱交換器（４）の保護とが組
合わされることを意味する。

最後に、第４図は、残留熱交換器（４）内に凝縮液を特
に平均に分配することが可能なことを模式的に示すもの
である。この目的のために、残留熱交換器（４）は、そ
の頂上部に、導管（８）からの凝縮液用の中間床（２９
）を備えている。この中間床（２９）から、凝縮液は、
加熱戻り流用の導管部分の外側表面に均一に分配される
。この導管部分は導管（１４）と接続している。導管（
３）からの廃ガスは、凝縮液が均一に供給されている導
管部分の周囲を流れ、こうしてイオウな凝縮液中に移す
ことができる。本発明者は、凝縮液の前記の均一分配に
よって、残留熱交換器（４）内で実現きれる脱硫の程度
が９０％を越えることができることを見出した。

残留熱交換器（４）内における凝縮液の均質分配の他の
可能性は、ノズル特にはフラットファンスプレーノズル
を通して凝縮液を残留熱交換器（４）に供給すること、
そして熱交換器表面上に均一にスプレーすることである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、残留熱交換器をもつ燃料油燃焼系および煙道
ガスの脱硫を示す説明図である。 第２図は、特に家庭用燃料油燃焼系用の煙道ガスを脱硫
する変形された装置の説明図である。 第３図および第４図は、第２図の装置に更に変形を加え
た煙道ガス脱硫装置の説明図である。 ４・・・残留熱交換器、６・・・収集タンク、７・・・
ポンプ、８・・・凝縮液再循環用導管、９・・・タンク
。 特許出願人 トイ、チェ　フォルシユングスーウントフェルズーフス
アンクエタルト　フェアルフトーウント ラウムファールト　ニー、７アウ。 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士　森　１）憲　− 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 第１頁の続き ０発　明　者　ビンフリート　ブツシ ュルト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料油バーナーと、前記バーナーによシ加熱される
   がイラーと、酸性凝縮液を形成しそして前記ゲイラーの
   出口側に接続する残留熱交換器とを含んでなる家庭用燃
   料油燃焼系において煙道ガスを脱硫する方法であって、 前記の残留熱交換器内で形成される凝縮液だけを脱硫剤
   として使用し、その凝縮液に中和剤を加え、中和化され
   た凝縮液を残留熱交換器に再循環して二酸化イオウな溶
   解させ、そして過剰の亜硫酸性凝縮液を排出することを
   特徴とする、前記の脱硫方法。 ２、前記の凝縮液をμ値５〜８に中和化する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３、再循環する凝縮液が、予め決めておいた硫酸塩濃度
   に達した場合には、それを水で希釈し、そして下水系へ
   流す特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、硫酸塩含有凝縮液を廃水で希釈してから下水系へ流
   す特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５、°　中和剤としてＭｇＯ、ＣａＯおよび（または）
   ＮａＯＨを使用する特許請求の範囲第１項から第４項ま
   でのいずれか一項に記載の方法。 ６、′亜硫酸塩から硫酸塩への酸化を更に行なうために
   、凝縮液をバッファータンクに通し、そして水で希釈す
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項
   に記載の方法。 ７、空気を導入して亜硫酸塩から硫酸塩への変換を促進
   する特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一
   項に記載の方法。 ８、凝縮液を水で希釈する前に硫酸塩を分離する特許請
   求の範囲第１項から第７項までのいずれか一項に記載の
   方法。 ９、燃料油バーナーと、前記バーナーにより加熱される
   ゲイラーと、酸性凝縮液を形成しそして前記がイラーの
   出口側に接続する残留熱交換器とを含んでなる家庭用燃
   料油燃焼系において煙道ガスを脱硫する方法であって、
   前記の残留熱交換器内で形成される凝縮液だけを脱硫剤
   として使用し、その凝縮液に中和剤を加え、中和化され
   た凝縮液を残留熱交換器に再循環して二酸化イオウな溶
   解させ、そして過剰の亜硫酸性凝縮液を排出する脱硫方
   法を、 残留熱交換器と、前記残留熱交換器からの凝縮液用の収
   集タンクとを含んでなる燃料油燃焼系に関して実施する
   ための装置であって、 収集タンク（６）から残留熱交換器（４）への凝縮液再
   循環用導管（８）の中に、ポンプ（７）と、中和剤を充
   填したタンク（９）とを配備したことを特徴とする、前
   記の装置。 ｌＯ５水導管（１７）と接続するバッファータンク（１
   ６）を、収集タンク（６）の出口側に接続した特許請求
   の範囲第９項記載の装置。 １１、収集タンク（６）とバッファータンク（１６）と
   の間に、硫酸塩分離器（２１）を設けた特許請求の範囲
   第９項または第１θ項記載の装置。 １２、残留熱交換器（４）がフェライト系材料（標準ス
   チール）から成シ、中和化された再循環凝縮液の声値が
   約７〜７．５である特許請求の範囲第９項から第１１項
   までのいずれか一項に記載の装置。 １３、残留熱交換器（４〕へ入るＳＯ□含有煙道ガスに
   よって、残留熱交換器（４）から出てＳ０２を含まず冷
   却された煙道ガスを自分自身の内部で加熱し乾燥する過
   熱器〔・９イブ（芝２）〕を、残留熱交換器（４）の入
   口側に接続させた特許請求の範囲第９項記載の装置。 １４、残留熱交換器（４）を通過させずに、煙突に向か
   う導管（１１）へ直接に、ＳＯ□含有煙道ガスを供給す
   るバイパス装置〔フラップ（２１））を備える特許請求
   の範囲第９項記載の装置。 １５、凝縮液収集タンクが、残留熱交換器（４）の底部
   に位置する液溜領域（２３）である特許請求の範囲第９
   項記載の装置。 １６、空気注入ノズル（２４）を、凝縮液再循環用導管
   （５）（８）中において、ポンプ（７）の吸引側の実質
   的に直前に設けた特許請求の範囲第９項記載の装置。 １７、燃料油燃焼系中のバーナーの送風機によりて発生
   した圧力により、空気注入ノズル（２４）に空気を供給
   する特許請求の範囲第１６項記載の装置。 １８、　＃縮液再循壌用導管（５）（８）の上昇部分（
   ２５）（２６）中に、気泡の寸法を減少させる狭い通路
   〔シャッター（２７）（２８））を設けた特許請求の範
   囲第９項記載の装置。 １９、加熱炭シ導管に凝縮液を均一に分配するために、
   残留熱交換器（４）の頂上部に中間床（２９）を配設し
   た特許請求の範囲第９項記載の装置。