JPS62183840A - 煙道ガスの精製法 - Google Patents

煙道ガスの精製法

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JPS62183840A
JPS62183840A JP61285815A JP28581586A JPS62183840A JP S62183840 A JPS62183840 A JP S62183840A JP 61285815 A JP61285815 A JP 61285815A JP 28581586 A JP28581586 A JP 28581586A JP S62183840 A JPS62183840 A JP S62183840A
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flue gas
absorbent
purification method
separator
temperature
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JP61285815A
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カーステン・ニエルセン
エイルオ・ラウトラップ・ホルム
イエン・ペトウオ・サンゼマンズ
ハンネ・フェルク・マズセン
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Aalborg Vaerft AS
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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) 本発明は煙道ガスの精製法、さらに詳しくは燃焼炉にお
ける硫黄含有燃料の燃焼で発生する煙道ガスを精製、と
くに脱硫するに際し、カルシウム、マグネシウムおよび
アルカリ金属類の酸化物および水酸化物からなる群から
選ばれた新鮮なアルカリ性吸収剤を該燃焼炉からの煙道
ガス路内に加え、・生成した反応生成物を該煙道ガスか
ら分離することからなる煙道ガスの精製法に関する。
本明細書において用いる燃焼炉なる語はボイラーおよび
廃棄物の燃焼装置を含め、燃焼工作を行ういずれのプラ
ントをも意味する。また、硫黄含有燃料なる語は石炭、
油、生物燃料、種々の廃棄物および天然ガスを含め、全
てのタイプの硫黄含有燃料を意味する。
かかる燃料の燃焼により、種々のガスが生成されるが、
これらは種々の理由、とくに多かれ少なかれ環境的な理
由から大気中に排出される前に煙道ガスから除去されね
ばならない。これらの望ましくないガスは、例えばI(
CI、 HF%Hts、S03等であるが、特にSot
が挙げられる。本発明は、これらの望ましくないガス成
分を煙道ガス中の許容レベルまで減少させることを目的
としており、したがって、広範なその精製法を包含する
ただし、以下の明細書の記載において本発明は、特に脱
硫について説明する。
(従来の技術) 公知の脱硫法は主として2つのタイプ、ずなわら燃焼炉
本体における脱硫およびそれ以外のガス路における脱硫
に分類することができる。
燃焼炉、とくにボイラーにおける脱硫において、アルカ
リ性吸収剤、とくに石灰岩(Ca COx )および水
和石灰(Ca(OH)t)を導入することがよく知られ
、かかる導入により以下の反応が起こる。
Ca(OH)z−CaO+H20t>500℃CaC0
*→CaO+ Cot     t> 7500CCa
O+SO2+1/2 02−CaSO4t>700℃形
成した硫酸カルシウムは煙道ガスと共に固体として排出
され、そこから該固体はフライアッシュと」軸に、例え
ば適当なフィルター、とくにバグフィルタ−または1つ
以上のサイクロンで分離することができる。長年の努力
にも拘わらず、現在まで、ボイラーにおける直接的な脱
硫によれば約60%以上の実質的に高い脱硫化度は、非
常に多量の石灰を消費しても得ることができない。かか
る脱硫化度は許容できないほどに低いものであり、した
がって、燃焼炉における脱硫化はほとんど全ての場合、
付加的な煙道ガスの精製で補足しなければならない。さ
らに、今日ではCa5O4(パリの石膏)は水にいくら
か溶けるため時間の経過と共に洗い出されるので廃棄物
堆積層には適当ではないことが認められている。CaS
O3は水に溶けにくいので堆積層としてより有用である
が、存在する温度条件では過剰の空気により前記プロセ
スが強制されるため燃焼炉における脱硫化によっては形
成することができない。
さらに、いくつかのS O2および他の酸性ガス成分の
該煙道ガスからの除去法か知られている。
例えば、米国特許第4197278.4324770お
よび4297873号に記載されている。
これらの方法は一般的には3つのタイプ、すなわち湿式
法、半湿式法および乾式法に分類される。
これらの方法の共通の特徴点は脱硫を煙道ガス自体に対
して行う場合、一般にしばしば付加的で高価な処理装置
、例えばスプレィ乾燥プラントや混合タンクが必要なこ
とである。
最後に、燃焼炉の脱硫化と煙道ガスの脱硫化を組み合わ
せた公知法のいくつかが知られている。
PCT出願WO35102453の方法ではアルカリ性
吸収剤、好ましくはCa CO3をまず燃焼炉に添加し
、それにより硫黄の一部を硫酸塩として結合させ、第1
ろ過を乾燥セパレーター、例えばエレクトロフィルター
で行っている。ここから分離した混合生成物は実質的に
CaSO4およびフライアッシュからなるが、それによ
りまず前記した堆積層の問題が存在し、つごに有用な生
成物であるフライアノツクを独立してfり用ずろことが
てきない問題点がζ′f、在する。ついで、ろ過した煙
道ガスを400℃以下の温度に冷却し、さらにアルカリ
性吸収剤、例えばCabSCa(OH)2および/また
はMg(OH)、を添加し、好ましくはガス乾燥剤、例
えばCaC1、を加え、新たにろ過、好ましくはバグフ
ィターによるろ過を行う。
米国特許第4509436号の方法では、アルカリ性吸
収剤、好ましくはCaOまたはCa COsをまず燃焼
炉に添加している。つぎに、過剰の未反応CaOを含む
と共にフライアッシュ粒子および硫酸塩を含有する煙道
ガスを熱交換器に送り、ここで主として冷却を行い、煙
道ガスを、好ましくはバグフィターでろ過する。フィル
ターから分離した粒子部分をさらに冷却し、煙道ガスを
水分露点に冷却するために該煙道ガスに再循環させる。
この工程の目的はフライアッシュ粒子表面上に水分膜を
形成させて該炉からの過剰の未反応CaOをCaα■(
)、に変換し、これを再び以下の反応に導くことである
Ca(QH)s+sOt→cacOs+Ht。
米国特許第4519995号の方法は同じ原理に基づい
ているが、冷却した再循環粒子による煙道ガスの冷却よ
りはむしろ、再循環冷却煙道ガスまたは水の注入による
煙道ガスの相対水分含量の増加が提案されている。
該米国特許の両方の公知法では、最終の堆積物が該炉か
らの硫酸塩とフライアッシュの混合物を含むため、前記
した堆積層の問題が起こり、フライアッシュの独立した
利用可能性に欠ける。さらに、CaC0,の燃焼炉への
添加は力焼形成CaOによる過剰の消火の実質的な危険
を色味し、これはもっばら煙道ガスの湿潤環境の確立に
よってかろうじて「開放」しうるのである。
(発明の概要) 本発明は、煙道ガスの水分露点または温度を吸収剤の添
加前に煙道ガスの温度が煙道ガスの水分露点よりもほん
の僅かに高くなるように調整することにより、非常に有
効な脱硫化が燃焼炉における脱硫化を用いずに乾燥、新
鮮アルカリ性吸収剤の、燃焼炉からの煙道ガスへの添加
のみによって得ることができるという念外な知見に基づ
くのである。
これに関連し、新鮮なアルカリ性吸収剤なる語は、燃焼
炉中への公知の添加法に対し、外部から燃焼炉のシステ
ムおよび煙道ガス路に添加した吸収剤を意味する。
本発明の方法は煙道ガスの水分露点および/または煙道
ガス温度を露点温度と煙道ガス温度の差が5〜50℃、
好ましくは10〜20℃となるように温度調整した後、
吸収剤が第1装入地点において乾燥形で添加される点に
おいて特徴付けられる。
かかる調整により、煙道ガス中の最大、相対水分含mが
液体水分の凝縮の危険を伴うことなく得られる乙のと考
えられる。この条件下にS02煙道ガス成分が急速にか
つ好適に吸収剤と反応して対応する亜硫酸塩、好ましく
は常法で煙道ガスから分離できろCa5O*を形成する
ことが判明した。
本発明の方法によれば、面記したように非常に効率的な
脱硫化が得られ、選択したプロセスパラメーターにより
、以下に詳述ずろようにほぼ100%の脱硫化を達成す
ることができる。その結果、燃焼炉本体での脱硫化が、
全く必要がなく、これにより、該脱硫化に関し前記した
問題点を回避することができるのである。所望により、
フライアッシュを煙道ガスから、露点調整前に分離する
か、または本発明の特に好ましい具体例において、以下
に説明するように、煙道ガスの硫黄成分を有する反応生
成物を選択的、同時的にろ過することができ、両方の場
合に、フライアッシュの分離利用性が得られる。煙道ガ
ス自体に対する公知の脱硫化法と比較して、より有効な
脱硫化、より良好な熟経済性、より良好なフライアッシ
ュおよび脱硫化生成物の分離利用性、および/またはよ
り簡易なプロセス装置の使用可能性が得られる。
(発明の詳細な 説明によれば、該吸収剤は乾燥状態で煙道ガスに添加さ
れるが、それにより該吸収剤が溶液、@副液または池の
液体または半液体形であることは論外であることをα味
4°ろが、1懐乾燥状態が進対的な511(水物形であ
る必要はない。経済的、実際的な理111か呟好ましい
吸収剤は事実上約90%の純粋Ca(OII)pおよび
5%までの低水分含量からなる粉砕水和石灰である。
本明細−4開示の方法において、煙道ガス路はチューブ
反応器として機能する。燃焼炉の煙道ガスは代表的には
この反応器に150℃オーダーの温度で到達するが、特
に煙道ガスがエレクトロフィルターでのろ過または分離
サイクロンに付されない場合には実質的に高い温度も可
能である。相対的水分含量は本発明の方法が意図する条
件に応じて低く、必要な露点との差の調整は煙道ガス温
度を下げるか、または外部から水を添加するか、あるい
は両者の組み合わけて行うことができる。好ましい具体
例によれば、該水分含量は液体の水の添加により調整す
ることができる。別のさらに好ましい具体例によれば、
露点との差は煙道ガス温度を熱交換器中を通過さ仕て下
げることにより調整することかできる。燃焼炉の煙道ガ
スが150℃オーダーの温度を有する場合、代表的には
約55〜60℃への冷却により、意図した露点との差の
調整が燃焼プロセスの通常の絶対的水分含量について得
られる。エム・サトリアナ(二ニー・デベロブメント・
イン・フルー・ガス・デサルファライゼーション・チク
ノロシイ、ポル−ジョン・テクノロノイ0レヴユー(M
、5atriana New Developient
s  in  Hue  gas  desulphr
ization  thechnology。
Po1lution Thechnology Rev
iew)82巻ノイエス・データ社(Noyes Da
ta Corp、)パーク・タイプ・ニュー・ジャーシ
イUSAI981年)によれば、Se2と乾燥注入吸収
剤の反応は200℃以上の温度で最ら良好に進行し、し
たがって温度を上昇させるとS Ovの除去も増加する
はずであると記載されている。これはまた乾燥注入吸収
剤との反応が150℃オーダーの通常の煙道ガス温度で
は全く進行しないか、またはかろうじて進行するという
事実に一致し、これによれば本発明の方法による好まし
い冷却後に該反応が効率的に進行することは、α外であ
りかつ驚くべきことである。本発明によれば、該熱交換
器か燃焼炉へ供給される新鮮な空気を用い熱交換する空
気予熱器である場合にさらに好ましい。この方法により
、煙道ガスの熱含量は最適に利用される。かかる空気予
熱器は公知の向流タイプのチューブ熱交換器の形態をと
ることができる。熱交換器はまた脱硫化後の煙道ガスを
再熱するための形態であってもよい。
煙道ガスの冷却により、熱交換器を腐食しうる酸性ガス
、例えばS O3、M CIおよび)I Fの縮合の危
険が生じる。これは耐酸性材料からなる熱交換器を製造
するか、または熱交換器の表面をコーチングまたはエナ
メル化することによって防止することができる。しかし
ながら、本発明によれば、煙道ガスの流動方向に関し該
熱交換器よりも前方に配置された第2装入地点での付加
的な新鮮、アルカリ性吸収剤の添加によって腐食の問題
を排除ずろことが好ましい。この方法により、酸性ガス
は中和されるが、この原理自体はスエーデン特許出願第
437123号から公知である。
前記したように、煙道ガス路はチューブ反応器として作
用し、その長さは吸収剤の第1装入地点から反応生成物
を除去する地点まで好ましくは少なくとも05〜1秒か
かるような滞留時間が得られるように煙道ガス路の直径
または断面積を考慮し常法で決定される。要すれば、該
滞留時間は回転室を反応路に挿入して延長させることも
できるが、好ましくは、これは効果の損失の観点から避
けるべきである。
煙道ガスと吸収剤の反応によって形成した反応生成物は
煙道ガスから、エレクトロフィルターまたは分離サイク
ロン、とくにバグフィルタ−タイプの手段(米国特許第
4197278号参照)を含め、フィルターにより常法
で分離することができる。かかるバグフィルタ−は織布
またはスチール・ウェッブからなり、その寸法および数
はろ過の必要性に従い決定される。バグフィルタ−は、
固体形成の増加に伴う望ましくない圧力降下の増大に抗
して得られる該フィルター上の主として最も長い所望の
滞留時間によって決定されるような、間隔で空にされろ
。バグフィルタ−」二の圧力降下は常法に従いハゲフィ
ルター後の煙道ガス路内に1つ以上の吸引トラフ!・ブ
ロワ−を挿入することで↑−]ら消すことができる。
ろ過固形物は除去するか、またはさらに加工することが
できるが、本発明によれば、該生成物の一部を再循環さ
せて露点調整煙道ガスと混合することが好ましく、再循
環は煙道ガスの流動方向に関し第1挿入地点の前方の中
間挿入地点になされる。
本発明のさらに好ましい具体例によれば、セパレーター
を煙道ガス路内に挿入ずろことができる。
該セパレーターでは固形反応混合物が前記フィルターに
到達する前に煙道ガスから分離される。このフィルター
は好ましくはバグフィルタ−であって、挿入セパレータ
ーによりその上の負荷が減じられる。挿入セパレーター
は好ましくはサイクロンであって、それにより煙道ガス
路の滞留時間が延長される。かかるサイクロンをいわゆ
るマルチ−サイクロンフィルターとして使用することに
より、フライアッシュを他の固形粒子から選択的に除去
することができるが、ろ過を単にバグフィルタ−上で行
うだけでは、これは不可能である。挿入セパレーターま
たはサイクロンから分離した固形物は除去または付加的
な加工に使用できるが、少なくとも一部の生成物をバグ
フィルタ−からの再循環混合物と共に煙道ガス路に再循
環することが好ましい。前記したセパレーターを煙道ガ
ス路に挿入する場合、新鮮なアルカリ性吸収剤の第1挿
入地点はその後方が好ましく、すなわち好ましい具体例
ではサイクロンとバグフィルタ−の間である。これによ
り、新鮮吸収剤が流動ガスが比較的低い30w含量を有
する地点で挿入され、この残りのmが除去可能となる。
別の態様として、第1挿入地点はその脱硫化を増加させ
るように該サイクロンの前方とすることもできる。
本発明の方法によって得られる脱硫化度は、本質的には
硫黄含量に比例したアルカリ性吸収剤の添加量および再
循環の程度に依存する。市販の水和石灰を吸収剤として
用いると、100%に達する脱硫化度が煙道ガス中のS
1モル当たりCa約3モルの添加および該システムの固
体粒子重量の10倍に相当する量の再循環によって得る
ことができる。より高い再循環率により、はぼ1′00
%の脱硫化度が煙道ガス中の81モル当たり2モル以下
のCaの添加で得ることができる。しかし、かかる高い
脱硫化度は応用例および通常の石炭タイプの多くの場合
めったに必要ではなく、硫黄歯ff1l−1,5重量%
および脱硫化度75%が適当である。これはS1モル当
たり1.0モルオーダーのCaおよび10倍オーダーの
再循環率を用いる本発明の方法によって得ることができ
る。この観点から、本発明によれば、新鮮吸収剤を過剰
に、好ましくは煙道ガス中のS1モル当たり10〜1.
6モル、とくに1.0〜1.1モルのCaで添加するこ
と、および煙道ガスから分離した後の反応生成物および
未反応吸収剤を含む混合物の一部を露点調整煙道ガスと
の混合のために再循環させることが好ましい。
(図面の説明) つぎに、添付の図面を用いて本発明の方法の好ましい具
体例を説明する。
第1図は本発明の方法を具体化した有用なプラントを示
す工程系統図、第2図はCa:Sのモル比の関数として
の脱硫化を示すグラフである。
第1図において、燃料は1から燃焼炉10、例えばボイ
ラー内に導入される。新鮮な空気を2から導入し、形成
した煙道ガスをフライアッシュを含む固体燃焼粒子と共
に煙道ガス路12に送る。
煙道ガス路はセパレーター(存在するなら、図示せず、
またこれはフライアブシュ除去用のエレクトロフィルタ
ーであってよい)を介し煙道ガスクーラーまたは熱交換
器20につながる。具体例に示すように、これは空気予
熱器25と熱伝導的に連結されており、該予熱器は管3
から供給され管2を介して燃焼炉10内に導入される一
次空気を予熱する。熱交換器20から煙道ガス路はサイ
クロンとして具体化されたセパレーター30につながり
、ここからフィルター40、例えばバグフィルタ−とし
て具体化されたセパレーターにっながる。最後に、煙道
ガス路は吸引ドラフトブロワ−50を介し煙突60につ
ながる。サイロ70はアルカリ性吸収剤、例えば水和石
灰を貯蔵する。該石1東は吹き込み装置80、例えば高
圧ブロワ−により管72を介しサイクロン30とフィル
ター40の間の第1装入地点の煙道ガス内に直接注入す
る。調節装置(図示仕ず)により、吸収剤の一部を管7
2から、熱交換器20而方の煙道ガス路12の第2装入
地点を終点とする管74中に送ることができる。固体粒
子はフィルター40で分離し、その低部において輸送機
構42およびコントロール機構44により管46に送る
。そこにはサイクロン30の固体粒子が輸送機構32お
よびコントロール機構34により送られる。ブロワ−4
7により、管46中の粒子が熱交換器20とサイクロン
30の間に位置するガス路12の中間装入地点に送られ
る。管46から固体粒子の一部が取り出され、管48を
介して除去されるか、またはさらに加工される。
一具体例として、1.0〜1.3%のSを含む標準的石
炭をボイラー10内に入るlにおいて燃焼させる。乾燥
、粒状水和石灰を管74を介し煙道ガス中のS!モル当
たり約0.1〜約0.2モルのCaに相当する量で導入
し、他方Ca:Sの総モル比1.0に相当する所望の水
和石灰mの残りを管72を介して乾燥注入した。管74
が煙道ガス路12で終結する該地点において、煙道ガス
は約150℃の温度を有し、それにより、該石灰が煙道
ガス成分のSO3、HCI、HFおよび類似の酸性生成
物を中和する。熱交換器20において、煙道ガスを約5
5〜60℃に冷却するが、これは、燃焼プロセスの通常
の水分含量について該煙道ガスが水分露点よりも15〜
20℃高い温度を有するに至ったことを色味する。管7
2を介して添加した石灰は煙道ガス中のS Oxと以下
の反応式に従い反応する。
Ca(OH)t+5Ot−CaSOs+HtO形成した
未反応Ca(OH)zおよびCa5O+はフィルター4
0上に沈澱し、ここから適当な間隔で集め、48を介す
る除去用の流れと管46を介する再循環用の流れに分け
る。未使用の再循環Ca(01+ ) 1は露点調整煙
道ガス中のSotと反応し、サイクロン30に送られ、
ここでCa5Osが未使用Ca(OH)tと共に分離さ
れる。また、この生成物は48を介する除去用の流れと
46を介する再循環用の流れに分けられる。フィルター
、例えばフライアッシュ除去用のエレクトロフィルター
がボイラーlOと熱交換器20の間に挿入されていない
場合には、フライアッシュはサイクロン30において、
可能ならば単独のフラクションとして分離される。管4
6による再循環債が該システムの固体粒子重電の約10
倍である場合、約75%の脱硫化度が他の標準的な条件
下に得られる。
第2図は約0.4〜約3.0のCa:Sのモル比、15
〜20℃の露点温度差および約10倍の再循環率につい
ての脱硫化度を示すグラフである。
本明細書の冒頭に説明したように、本発明は脱硫化だけ
でなく広範な概念の煙道ガス精製法を包含するが、該脱
硫化が現時点では最も重要なものと考えられる。アルカ
リ性吸収剤により吸収可能な、MCI、HFまたはH,
S等の他の望ましくないいずれのガス成分ら本発明の方
法により類似のプロセスで除去することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を具体化した有用な′プラントを
示す工程系統図、第2図はCa:Sのモル比の関数とし
ての脱硫化を示すグラフである。 図面中、主な符号はつぎのらのを意味する。 lO1燃焼炉(ボイラー)、12.煙道ガス路、20、
熱交換器、30・セパレーター(サイクロン)、40:
フィルター、47.50および80・ブロワ−160:
煙突、70・吸収剤貯蔵サイロ特許出願人 アールボー
・ベルフト・アクチセル/スカベット

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、カルシウム、マグネシウムおよびアルカリ金属類の
    酸化物および水酸化物からなる群から選ばれた新鮮なア
    ルカリ性吸収剤を燃焼炉における燃料の燃焼で発生した
    煙道ガスが流動する煙道ガス路内に加え、生成した反応
    生成物を該煙道ガスから分離することにより該煙道ガス
    を精製するにあたり、 煙道ガスの水分露点および/または煙道ガスの温度を調
    整して露点温度と煙道ガス温度の差が5〜50℃になる
    ようにした後の第1装入地点において、上記吸収剤を乾
    燥状態で添加することを特徴とする煙道ガスの精製法。 2、吸収剤が粉砕、水和石灰である特許請求の範囲第1
    項記載の精製法。 3、水分露点が液体の水で調整される特許請求の範囲第
    1項または第2項記載の精製法。 4、煙道ガス温度が熱交換器内の通過によって低下され
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の精製法。 5、熱交換器が燃焼炉に供給される新鮮な空気を用い熱
    交換する空気予熱器である特許請求の範囲第4項記載の
    精製法。 6、さらに、煙道ガスの流れ方向に関し熱交換器の前方
    に配置された第2装入地点において新鮮なアルカリ性吸
    収剤を乾燥状態で添加する特許請求の範囲第4項または
    第5項記載の精製法。 7、新鮮な吸収剤の添加量が過剰の、好ましくは煙道ガ
    ス中のS1モル当たり1.0〜1.6、とくに1.0〜
    1.1モルのCaであり、反応生成物および未反応吸収
    剤含有混合物を煙道ガスから分離した後、これを再循環
    させて露点調整煙道ガスと混合する特許請求の範囲第1
    〜6項の1つに記載の精製法。 8、反応生成物および未反応吸収剤含有混合物を煙道ガ
    スの流れ方向に関し第1装入地点の前方に配置された中
    間装入地点において再循環させる特許請求の範囲第7項
    記載の精製法。 9、該中間地点と第1地点の間に第1セパレーターが設
    けられ、第2セパレーターが該第1装入地点の後方に設
    けられ、再循環混合物が第1セパレーターおよび/また
    は第2セパレーターから分離された混合物である特許請
    求の範囲第8項記載の精製法。 10、フライアッシュが水分露点および/または煙道ガ
    ス温度の調整前に分離される特許請求の範囲第1〜9項
    の1つに記載の精製法。 11、第1セパレーターがサイクロンであって、そこで
    フライアッシュを反応生成物および未反応吸収剤から分
    離することができる特許請求の範囲第9項記載の精製法
    。 12、第2セパレーターがバグフィルターである特許請
    求の範囲第1〜11項の1つに記載の精製法。 13、煙道ガスが燃焼炉における硫黄含有燃料の燃焼で
    発生する煙道ガスであって、該煙道ガスを脱硫する特許
    請求の範囲第1〜12項の1つに記載の精製法。 14、露点温度と煙道ガス温度の差が10〜20℃であ
    る特許請求の範囲第1〜13項の1つに記載の精製法。
JP61285815A 1985-11-28 1986-11-28 煙道ガスの精製法 Pending JPS62183840A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013226505A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Takuma Co Ltd 排ガス処理装置およびこれを用いた排ガス処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013226505A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Takuma Co Ltd 排ガス処理装置およびこれを用いた排ガス処理方法

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DK552885D0 (da) 1985-11-28

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