JPS61157328A - 乾式ドロマイト法による排ガスの浄化方法 - Google Patents

乾式ドロマイト法による排ガスの浄化方法

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JPS61157328A JP59277996A JP27799684A JPS61157328A JP S61157328 A JPS61157328 A JP S61157328A JP 59277996 A JP59277996 A JP 59277996A JP 27799684 A JP27799684 A JP 27799684A JP S61157328 A JPS61157328 A JP S61157328A
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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 本発明は乾式法による排ガスの浄化方法に関するもので
ある。
従来の技術 石炭や重油ボイラから排出される高温排ガス中には、硫
黄酸化物(SOx ) 、HCl、IF などの酸性有
害物質が、通常、lO〜2000ppm  の割合で含
まれており、公害対策上これらの有害物質を除去するこ
とが義務付けられている。
従来、酸性有害物質を除去する方法として、アルカリ性
の吸収剤を含む吸収液やスラリーを温度の低下した排ガ
スと直接接触させて排ガスを洗浄する湿式法が一般的で
あった。しかし、湿式法は有害物質の除去率が高い反面
、廃水処理が困難で、排ガスを再加熱する必要があり、
設備費や運転費が高くつくという問題があった。
湿式法の他に、例えば活性炭で有害物質を吸着し、つい
で脱着する活性炭吸着法や、消石灰スラリーを排ガス中
に噴霧する半乾式法が提案されているが、いずれの方法
も高い除去率を得ることができなかった。
その他、高温の火炉内や煙道内に石灰を直接分散させて
酸性有害物質を除去する乾式法があるが、吸収剤である
石灰(消石灰、生石灰)のSOxとの反応率が高々20
%程度であるため、環境規制が極めで縫い場合以外には
実用されていなかった。
高温排ガス中において石灰粒子がSOx 、 HCn 
、HFなどの酸性有害物質と反応し、これらの有害物質
を除去する過程を説明すると次のようである。
ここで述べる石灰粒子とは、Ca (OH)*を主成分
とする消石灰およびCaOを主成分とする生石灰を意味
するがCaC0,を主成分とする石灰石、Ca (OH
)!’lCaCO5は分解してCaOを生成するのでこ
n等のいずれもが結局はCaOと同等のものである。
Ca(OH)v →CaO+ H*0 CaCα→CaO+ Co9 このCaOが、SOx 、 HC4、HFなどと次式の
ように反応してCaSO4,CaC1* 、CaFzを
生成するのであるが、CaO+  Sow  +  、
  Ox → CaSO4CaO+ 50s = Ca
5On CaO+ 2H(J’ →CaC& + HxOCaO
+ 2HF−+CaFt + HzOCaO粒子とSO
x 、HC/ 、 HFとの反応は、まず、CaO粒子
の表面で起こり、これにより粒子表面にCaSO4゜C
aC4*、CaFzの華い殻を生成する。その後の反応
は、SOx 、HC(1、HFが粒子内部へ拡散するこ
とにより起こるが、CaO粒子の表面に生成された殻は
繊密であるためSOx等のCaO粒子内部への拡散をさ
またげる。このため、CaO粒子の表面にSOx等の殻
が形成されると、CaOとSOx等との反応は急速に低
下する。
CaO粒子の反応率を高める方法としては石灰粒子を小
さくする方法とか石灰石のかわりにより大きな多孔性構
造をもったCaOを生成するドロマイトを用いる方法が
有効であると思われる。その他石原氏らは、CaO粒子
の表面にCa5Oa + Ca(J* 、CaFz等の
化合物で覆われて化学的に不活性となったCaOi粒子
に水を加えて水和し、水和反応時に起る体積膨張でもっ
て表面の殻を破壊し、これにより表面が不活性な殻で覆
わnていないCaO粒子と同程度の化学的活性を得るこ
とに成功した(米国特許登録第8481289号(19
69))。しかし、石原氏らが発明した方法は、CaO
粒子の水和を水によって行なうもので、即ち、湿式であ
り、処理後の石灰粒子−は水分を多く含み、各石灰粒子
はI#菓して粗大な粒子に成長しており、これら湿潤な
粗大粒子をそのままの状態で排ガス中に噴震供給するこ
とはできず、乾式プロセスに適用するために乾燥、粉砕
分級等の処理工程を経てミクロンオーダーの石灰粒子を
つくらなけnばならないという問題があった。
上記問題を解消するため、本発明者の1人は先に、表面
にSOx 、HCe 、 HFSとの化学反応によって
殻が生成された結果化学的に不活性となった石灰粒子を
水蒸気で水和し、水和反応によって未反応の石灰が露出
した石灰粒子をつくり、この粒子を再生石灰粒子として
、排ガス中に再供給することにより石灰の反応率を向上
させた乾式石灰法による排ガスの浄化方法を発明した。
発明が解決しようとする問題点 しかし、この方法は粒子表面が一旦緻密な生−Fl (
CaSOlなど)で完全に覆われてしまうと、その内部
への水蒸気の拡散が困難になって、水和による再活性化
効果が少くなる欠点があり、効果を上げるためにはCa
Oの反応率をある程度犠牲にして低く抑える必要がある
という問題があった。
本発明は、上記問題点を改善したもので、石灰石の代り
に、より大きな空隙率を与えるドロマイトを用いること
により粒子表面が生成物で完全に覆われた後にも水蒸気
が内部に拡散して再活性化を行い、吸収剤の利用率を一
段と向上させた乾式法による排ガス浄化方法を提供する
ことを目的とするものである。
問題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明の乾式ドロマイト法に
よる排ガスの浄化方法は、酸性有害物質を含む排ガス中
にドロマイトの微粒子を噴霧して酸性有害物質と焼成ド
ロマイトとを反応させることにより酸性有害物質を回収
除去す、る排ガスの浄化方法において、集塵装置で回収
された粒子群を分級機に導いて、フライアッシュを含む
大径の粗粉群と、表面に前記酸性有害物質との化合物か
らなる殻が形成された焼成ドロマイト粒子を含む小径の
細粉群と)こ分級し、該細粉群の焼成ドロマイト粒子を
水蒸気で水和し、この水和反応時の水和ドロマイトの体
積膨張でドロマイト粒子表面の殻を破壊除去して未反応
ドロマイトが表面に露出した再生ドロマイト粒子をつく
り、該再生ドロマイト粒子を前記排ガス中に再供給する
構成としたものである。
作用 上記構成において、分級器は、排ガス中の粒子ドロマイ
ト粒子を水蒸気で水和することで表面の殻を破壊して未
反応のドロマイトを露出させてドロマイト粒子を再活性
化させ、この再活性化ドロマイト粒子を酸性ガス吸収剤
として再利用することによりCaOの反応率を大幅に向
上させることが出来る。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基いて説明する。図面
は本発明に係る乾式ドロマイト法による排ガスの浄化方
法の流れを示しており、図面において、(1)は石炭や
重油ボイラで発生した高温の排ガスが導かれる火炉(高
温煙道)で、この中で。
排ガス中のSOx 、HC#、HF等の酸性有害物質と
石灰粒子が反応する。(2)は、火炉(1)から送らn
てくる揮々の粒子群を含む排ガスから粒子群を回収する
ための集塵装置で、この集塵袋!(2)で粒子群が除去
された排ガスは煙突(3)等から大気中へ放出される。
(4)は、集塵装置(2)で回収さnた粒子群を大径の
粗粉群と小径の細粉群とに分級する分級機、(5)は水
和反応器で、この中で分級機(4)で分級された小径の
細粉群のうち、未反応部分が残存している焼成ドロマイ
ト粒子が高温の過熱水蒸気で水和処理さtt、x・  
                 ・1本発明で用い
られるドロマイトとは、MgCO5。
CaCO5の複塩からなる鉱物とこれ、を焼成してえら
れる焼成ドロマイト(MgO−CaOまたはMgO−C
aCO5)および、焼成ドロマイトを水和してえられろ
水和(消化)ド0フィト(MgO・Ca(OH)tまた
はMg(OH)*・Ca(OH)i)を意味するもので
ある。なお、天然鉱物としては、純粋にMgCO5・C
aC0t複塩から成るものは希であり、殆んどはカルサ
イト(CaCO*)またはマグネサイト(MgCOs)
を含んだものである。従って、本発明で言うドロマイト
とは石膏石灰ハンドブック(技報堂1972年)119
ページに記述されているようにMgC0s−CaCOs
成分を10%以上含むものとその焼成物、水和物を意味
する。
次に、本発明に係る浄化方法の各過程を説明する。
SOx 、HCA’ 、 HF等の酸性有害物質を含む
高温排ガスは、火炉(高温煙道)(1)内で焼成ドロマ
イト粒子と接触し、CaOとSOx 、 HCl 、 
HF等が結合してCa5O* T CaC,gt 、 
CaFt等が生成される。その後、高温排ガスは集塵袋
M(2)に導かれて、ガス中から粒子群が回収される。
粒子群は、分級機(4)でフライアッシュを含む大径の
粗粉群と、小径の細粉群とに分級される。この細粉群に
は表面に酸性有害物質との化合物からなる殻が形成され
、内部に未反応CaOが残存している焼成ドロマイト粒
子が含まれている。フライアッシュの量は重油焚きボイ
ラの場合には未反応焼成ドロマイト量に比ベテ少ナイた
め問題にならないが、石炭ボイラ、ゴミ焼却炉では、フ
ライアッシュの社は未反応焼成ドロマイ)量の何倍にも
なるため、フライアッシュと未反応焼成ドロマイトを分
離して取扱うことが好ましい。
石炭ボイラの場合、フライアッシュは粗く、へい場合で
もその平均粒径は約15jクロンであるのに対し未反応
焼成ドロマイトの粒子径は平均2〜8ミクロンであるた
め、風力分級機によってこれらを分離することが可能で
ある。実験によると、未反応焼成ドロマイトの粒子を約
10%含むフライアッシュと、フライアッシュを約10
%含む未反応焼成ドロマイト粒子とに分離することが可
能である。尤も、重油焚きボイラのよう−にフライアッ
シュの発生量が少ない場合には、分級工程は必らずしも
必要でない。
粒子群が除去された排ガスは煙突(3)から大気中に放
出される。
分級機(4)で分級分離された主として未反応焼成ドロ
マイト粒子を含む細粉群は水和反応器(5)に導かれる
。水和反応器(5)で、細粉群は、150℃〜300℃
の温度範囲、好ましくは200℃〜250℃の過熱水蒸
気中に分散されることにより、未反応CaOが瞬時に水
和する。そして、表面にCa SOa t CaC11
x eCaF*等の殻が形成された焼成ドロマイト粒子
は、その内部の未反応CaOが水和の際に体積膨張する
ことにより殻を破壊するため、未反応のCa(OH)*
が表面に露出した水和ドロマイト粒子(再生ドロマイト
粒子)となる。
未反応焼成ドロマイト粒子の水和処理については、ジエ
ッ)Eル等の装置を用いて高速の過熱水蒸気中で処理す
ることが考えられ、この場合には、ジエツ)Eルによる
粉砕作用と水和反応による体積膨張とがあいまってドロ
マイト粒子表面の殻は容易に破壊されるとともに、表面
に未反応Ca(OH)*が露出した再生ドロマイト粒子
の排ガス中への分散が速やかに行なえるという効果を有
する。なお、水和については、過熱水蒸気に代えて水蒸
気を含んだ高温のガスを用いろこともできる。
表面に未反応のCa(OH)*が露出した再生ドロマイ
ト粒子は、新らしく供給されるドロマイト粒子とともに
火炉(高温煙道)(1)内に導かれ、高温排ガス中のS
Ox 、 HCl 、HF等の酸性有害物質の回収に供
された後、フライアッシュ等と共に集塵装置(2)で回
収さ°れ、前述の如く分級機(4)で分級されるか、或
いは廃棄される。
乾式ドロマイト法による排ガスの浄化は、800℃〜1
200℃或いは150℃〜400℃の2つの温度領域で
行なわれる。800℃〜1200℃の温度帯域の場合、
吸収剤としてドロマイト、水和(消化)ドロマイト、焼
成ドロマイトが用いられ、これら吸収剤は酸性有害物質
との反応時点ではいずれも熱分解によって焼成ドロマイ
トになっているものと考  1えられる。150℃〜4
00℃の温度領域の場合、吸収剤として水和(消化)ド
ロマイト、焼成ドロマイトが用いられ、800℃以下で
は主として水和(消化)ドロマイトの形で、800℃以
上では主として焼成ドロマイトの形で酸性有害物質と反
応するものと考えられる。本発明では、過熱水蒸気で焼
成ドロマイトを消化して水和(消化)ドロマイトにする
過程で表面の殻を破壊し、未反応のCa(OH)*を露
出して再活性化するもので、排ガスの浄化はCa(OH
)雪がCaOになる400℃以上の温度域で行なわれる
次に、実験結果について述べる。
本発明者は、毎時200ONm’の排ガスを発生する石
炭燃焼試験炉を用いて図面に示す流れに従って乾式ドロ
マイト法による排ガス浄化の実験を行った。実験に使用
した試験炉における排ガスの状態は次の通りである。
排ガス中のSOx濃度; ?30ppm(バグフィルタ
出口の基準) 石灰吹込み部温度: 1050℃ 脱硫反応の有効温度領域(8oo℃〜1050 TIE
 )での滞留時間二8秒 〔実験l〕 上記条件の排ガス中に平均粒径1.7ミクロン。
分析値Mg016.8%、 CaO85,8%、 CO
z 45.5%。
S iog 2.1%からなるドロマイト粉を21.O
Kt/Hの供給速度でエゼクタ−を介して炉壁に設けた
噴射口から150〜260 m/ seeの速度で45
N//Hの空気と共に噴射した。
その結果、バグ、フィルタ出口のSOx濃度は66pp
mとなり(脱硫率は91%に相当)、このときのCab
/SOxのモル比は2.0であツタ。
この条件で10Ff!jrWI連続実験し、バグフィル
タから885 kgの粉塵を回収した。これを風力分級
機で分別し、平均粒径20Eクロンの粗粉群219&q
と、平均粒径2.0ミクロンの細粉群166kgを得た
。細粉群は化学分析の結果、cao 4G、7%、 M
gO18,5%。
SOi 25.7%、COz 0.7%、5ift 、
 AI!01  その他14.4%であった。
〔実験2〕 実験lと同一条件の排ガス中に、実験lで回収した細粉
群を過熱水蒸気駆動のジエツ)Eルで再活性化しながら
炉内に噴射した。
でジェットミルを駆動させながら未反応ドロマイトを再
活性化すると共に、炉壁に設けらnた噴射口から150
〜250m/secの速度で炉内に噴射した。
その結果、集塵装置のバグフィルタ出口のSOx濃度は
90 p pmになった。その脱硫率は88%に相当す
る。
またこの実験での有効当麓比(CaO/SO* )は1
.85であった。
この条件で4時間連続実験を行い、バグフィルタから2
28&gの粉畢を回収した。
これを風力分級機で分別し、平均粒径20Eクロンの粗
粉群87#と平均粒径λOiクロンの細粉群140 #
 e得た。得られた細粉群を化学分析するとCa0a2
.5%、 MgO14,8%−50s 81.6%、 
Cot O,5%5iOs、Al*Osその他21.1
%であった。
実験1.2から、未反応石灰粒子を過熱水蒸気で処理す
ると、新しい石灰粒子と同程度の脱硫能力が得られろこ
とが明らかになった。
発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、排ガス中に含まn
る酸性有害物質を少ない石灰消費量で効率よく除去でき
るという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る乾式ドロマイト法による排ガスの浄
化方法の流nを示す図である。 (1)−・・火炉(1t1温煙道)、(2)−fll 
m i 電、<4) ・f級機、(5)・・・水和反応

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、酸性有害物質を含む排ガス中に石灰の微粒子を噴霧
    して酸性有害物質と焼成ドロマイトとを反応させること
    により酸性有害物質を回収除去する排ガスの浄化方法に
    おいて、集塵装置で回収された粒子群を分級機に導いて
    、フライアッシュを含む大径の粗粉群と、表面に前記酸
    性有害物質との化合物からなる殻が形成された焼成ドロ
    マイト粒子を含む小径の細粉群とに分級し、該細粉群の
    焼成ドロマイト粒子を水蒸気で水和し、この水和反応時
    の水和ドロマイトの体積膨張でドロマイト粒子表面の殻
    を破壊除去して未反応ドロマイトが表面に露出した再生
    ドロマイト粒子をつくり、該再生ドロマイト粒子を前記
    排ガス中に再供給することを特徴とする乾式ドロマイト
    法による排ガスの浄化方法。
JP59277996A 1984-07-27 1984-12-28 乾式ドロマイト法による排ガスの浄化方法 Granted JPS61157328A (ja)

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