JPS6136969B2 - - Google Patents

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JPS6136969B2
JPS6136969B2 JP59158167A JP15816784A JPS6136969B2 JP S6136969 B2 JPS6136969 B2 JP S6136969B2 JP 59158167 A JP59158167 A JP 59158167A JP 15816784 A JP15816784 A JP 15816784A JP S6136969 B2 JPS6136969 B2 JP S6136969B2
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cao
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Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は乾式石灰法による排ガスの浄化方法に
関するものである。
従来例の構成とその問題点 石灰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,HFなどの酸性
有害物質が、通常、10〜2000ppm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つた。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つた。
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
できなかつた。
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20%程度であるため、環境規制が極
めて緩い場合以外には実用されていなかつた。
また、本発明者は、先に、石灰の粒子径を小さ
くするとともに石灰粒子の排ガス中への分散方法
を工夫して石灰の反応率を改善する方法(特願昭
59−72246号)を提案しており、この方法によつ
て石灰のSOxとの反応率は60%迄高められた。
次に、高温排ガス中において石灰粒子がSOx,
HCl,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。
本発明で述べる石灰粒子とは、Ca(OH)2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CaCO3を主成分とする石灰石、
Ca(OH)2,CaCO3は分解してCaOを生成するの
でこれ等のいずれもが結局はCaOと同等のもので
ある。
Ca(OH)2→CaO+H2O CaCO3→CaO+CO2 このCaOが、SOx,HCl,HFなどと次式のよ
うに反応してCaSO4,CaCl2,CaF2を生成するの
であるが、 CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 CaO+SO3→CaSO4 CaO+2HCl→CaCl2+H2O CaO+2HF→CaF2+H2O CaO粒子とSOx,HCl,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,CaCl2,CaF2の薄い殻を生成する。
その後の反応は、SOx,HCl,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
生成された殻は緻密であるため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等の殻が生成されると、CaOとSOx
等との反応は急速に低下する。また、通常、CaO
粒子の火炉、ボイラ、高温煙道内に滞留する時間
が2〜4秒であることから、この滞留時間内で
CaO粒子表面に生成される殻の厚さは1ミクロン
程度と考えられ、このために、実用的にはCaO粒
子のSOxとの反応率(利用率)は60%が限界であ
つた。
CaO粒子の反応率を高める方法として、石原氏
らは、CaO粒子の表面にCaSO4,CaCl2,CaF2
の化合物で覆われて化学的に不活性となつたCaO
粒子に水を加えて水和し、水和反応時に起る体積
膨張でもつ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れていない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3481289号(1969))。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つて行な
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、各石灰粒子は凝集して粗大な
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霧供給することはで
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ればならないという問題が
あつた。
発明の目的 上記問題を解消するため、本発明は、表面に
SOx,HCl,HF等との化学反応によつて殻が生
成された結果化学的に不活性となつた石灰粒子を
水蒸気で水和し、水和反応によつて未反応の石灰
が露出した石灰粒子をつくり、この粒子をリサイ
クル石灰粒子として、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提供することを目的とする
ものである。
発明の構成 上記目的を達成するため、本発明は、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
性有害物質と石灰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、フライアツシユ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
された石灰粒子を含む小径の細粉群とに分級し、
該細粉群の石灰粒子を水蒸気で水和し、この水和
反応時の石灰の体積膨張で石灰粒子表面の殻を破
壊除去して未反応石灰を表面に露出させる。
こうしてえられた再生石灰粒子を前記排ガス中
に再供給するように構成したものである。即ち本
発明は分級機によつて排ガス中の粒子群から表面
に酸性有害物質との化合物からなる殻が生成され
た石灰粒子を分別し、この石灰粒子を水蒸気で水
和することで表面の殻を破壊して未反応のの石灰
を露出させて石灰粒子を再活性化させる。この再
活性化石灰粒子を酸性ガス吸収剤として再利用す
ることにより石灰の反応率を70〜80%にまで向上
させうるものである。
実施例と作用 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石灰法による排ガス
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,HCl,HF等の酸性有害物質と石灰粒
子が反応する。2は、火炉1から送られてくる
種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、この集塵装置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で回収された粒子群を大径
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
石灰粒子が高温の過熱水蒸気で水和処理される。
次に、本発明に係る浄化方法の各過程を説明す
る。
SOx,HCl,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内で石灰粒子と接
触し、CaOとSOx,HCl,HF等が結合して
CaSO4,CaCl2,CaF2等が生成される。その後、
高温排ガスは集塵装置2に導かれて、ガス中から
粒子群が回収される。粒子群は、分級器3でフラ
イアツシユ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
反応石灰が残存している石灰粒子が含まれてい
る。フライアツシユの量は重油焚きボイラの場合
には未反応石灰量に比べて少ないため問題になら
ないが、石炭ボイラ、ゴミ焼却炉では、フライア
ツシユの量は未反応石灰量の何倍にもなるため、
フライアツシユと未反応石灰を分離して取扱うこ
とが好ましい。
石炭ボイラの場合、フライアツシユは粗く、細
い場合でもその平均粒径は約15ミクロンであるの
に対し未反応石灰の粒子径は平均2〜3ミクロン
であるため、風力分級機によつてこれらを分離す
ることが可能である。実験によると、未反応石灰
の粒子を約10%含むフライアツシユと、フライア
ツシユを約10%含む未反応石灰粒子とに分離する
ことが可能である。尤も、重油焚きボイラのよう
にフライアツシユ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で分級分離された未反応石灰を有する
石灰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、未反応石灰が瞬時に
水和する。そして、表面にCaSO4,CaCl2,CaF2
等の殻が形成された石灰粒子は、その内部の未反
応石灰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、未反応の石灰が表面に露出した石
灰粒子(再生石灰粒子)となる。
石灰粒子の水和処理については、ジエツトミル
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、ジエツトミルに
よる粉砕作用と水和反応による体積膨張とがあい
まつて石灰粒子表面の殻は容易に破壊されるとと
もに、表面に未反応石灰が露出した石灰粒子の排
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ることもで
きる。
表面に未反応の石灰が露出した石灰粒子は、リ
サイクル石灰粒子として、新らしく供給される石
灰粒子とともに火炉(高温煙道)1内に導かれ、
高温排ガス中のSOx,HCl,HF等の酸性有害物
質の回収に供された後、フライアツシユ等と共に
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。
乾式石灰法による排ガスの浄化は、通常、800
℃〜1200℃或いは150℃〜400℃の2つの温度領域
で行なわれているが、800℃〜1200℃の温度帯域
の場合、石灰として石灰石、消石灰、生石灰が用
いられ、これら石灰は酸性有害物質との反応時点
ではいずれも熱分解によつて生石灰になつている
ものと考えられる。150℃〜400℃の温度領域の場
合、石灰として消石灰、生石灰が用いられ、300
℃以下では主として消石灰の形で、300℃以上で
は主として生石灰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、過熱水蒸気で生
石灰を消化して消石灰にする過程で表面の殻を破
壊し、未反応の石灰を露出して再活性化するもの
で、排ガスの浄化は消石灰が生石灰になる300℃
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2000Nm3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つて
乾式石灰法による排ガス浄化の実験を行つた。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;740ppm(バグフイルタ
出の基準) 石灰吹込み部温度:1070℃ 脱硫反応の有効温度領域(800℃〜1050℃)で
の滞留時間:3秒 〔実験 1〕 上記条件の排ガス中に平均粒径1.8ミクロンの
石灰粒子13.5Kg/hを30Nm3/hの空気で搬送
し、炉壁に設けた射出口から200〜300m/secの
速度で搬送空気とともに噴射した。
その結果、集塵装置のバグフイルタ出口のSOx
濃度は73ppmで脱硫率は90%、このときの
CaCO3/SOxのモル比は2.0であつた。
また、10時間の実験でバグフイルタから回収さ
れた煤塵量は347Kgであつた。
これを風力分級機で分級し、平均粒径20ミクロ
ンの粗粉群220Kgと、平均粒径2.2ミクロンの細粉
群127Kgを得た。細粉群は、化学分析の結果、
CaSO4,CaO,CaCO3がそれぞれ57.0%、25.8
%、5.1%で、SiO2,Al2O3,MgOその他が12.1%
であつた。
〔実験 2〕 実験1と同一条件の排ガス中に実験1で回収し
た細粉群を炉内に脱硫剤として噴射した。細粉群
の供給量は、有効成分(CaO,CaCO3)のCaO/
SOxのモル比が2.0となるように25.8Kg/hに設
定した。
25.8Kg/hの細分を450℃に過熱した圧力6
Kg/cm2Gの過熱水蒸気100Kg/hと共にジエツト
ミルに導き、石灰粒子を再活性すると共に炉壁に
設けられた噴射口から200〜300/secの速度で炉
内に噴射した。
その結果、集塵装置のバグフイルタ出口のSOx
濃度は75ppmで脱硫率は89%であつた。
また、4時間の実験でバグフイルタから回収さ
れた煤塵量は209Kgであつた。これを分級機で分
別して平均粒径20ミクロンの粗粉群89Kgと平均粒
径2.3ミクロンの細粉群120Kgを得た。得られた細
粉群を化学分析すると、CaSO4,CaO,CaCO3
はそれぞれ67.6%、11.0%、2.2%で、SiO2
Al2O3,MgOその他は19.2%であつた。
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
力が得られることが明らかになつた。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、排ガス
中に含まれ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石灰法による排ガスの
浄化方法の流れを示す図である。 1……火炉(高温煙道)、2……集塵装置、4
……分級機、5……水和反応器。

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石灰とを反応させるこ
    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、フライアツシユを含む大径の粗
    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石灰粒子を含む小径の細粉群
    とに分級し、該細粉群の石灰粒子を水蒸気で水和
    し、この水和反応時の石灰の体積膨張で石灰粒子
    表面の殻を破壊除去して未反応石灰が表面に露出
    したりリサイクル石灰粒子をつくり、該リサイク
    ル石灰粒子を前記排ガス中に再供給することを特
    徴とする乾式石灰法による排ガスの浄化方法。
JP15816784A 1984-07-27 1984-07-27 乾式石灰法による排ガスの浄化方法 Granted JPS6135827A (ja)

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