JPS6351924A - 汚染物質の除去法 - 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】 発明の背景 本発明は燃焼源の排気ガス流から汚染物質を除去する方
法に関する。更に詳しく言えば、本発明はとりわけ大型
発電所における石炭焚きボイラーの煙道ガスから微粒子
物質、二酸化硫黄（８０２）、および揮発性有毒物質を
除去する改良法に関する。

環境悪化に対する国民一般の関心が高まりつつあるので
、産業界は微粒子物質、有毒物質（例えば、揮発性金属
または有機物質）、および酸性雨に対する前駆物質（Ｓ
Ｏｘ　、　ＮＯＸ　）の大気中への排出を制限する現行
の先を見越した規制を要求されている。都合の悪いこと
に、これら汚染物質を抑制する多くの方法は立証されて
いないかまたは経費がかかる。公知のＳｏ２除去および
捕集の方法は湿式スフラッパー、噴霧乾燥塔、および乾
燥吸収材注入法気性する。微粒子を捕集する近代的方法
には、布濾過器（バッグハウス）、静電式沈降基、およ
び湿式スフラッパーが含まれる。揮発性有毒物質を集め
る方法は十分には確立されていないが、一般的にはスフ
ラッパーまたは濾過器の技術に基づいている。これら方
式の各論は次のようである。

湿式スフラッパーとも呼ばれる湿式煙道ガス脱硫方式に
おいては、水およびアルカリ性物質を含むスラリーの小
滴を煙道ガス中に噴霧し、ここでスラリーがＳＯ２と反
応し、反応生成物は液体として集められる。湿式スフラ
ッパーは高い捕集効率を有し、高硫黄燃料を燃やすメイ
ラ−について９０％以上ＳＯ２を除去するため、商業的
に利用できると考えられる唯一の装置である。この方式
は大きい資金と高い維持費、そしてこの方法によりつく
り出される固体廃棄物の処置の必要性という不利益があ
る。また、湿式スフラッパーはかなりの羽毛様蒸発残渣
およびＨ２ＳＯ，を大気中に放出することがある。

噴霧乾燥装置は硫黄除去のもう一つの方式であり、スラ
リーの微細小滴を煙道ガス中に噴霧してＳＯ２と反応さ
せ、次に蒸発させて空中に浮揚する固体の微粒子残留物
とする。次にこの残留物を微粒子除去のため煙道ガスを
濾過するバッグハウス中に集める。噴霧乾燥装置は湿式
スフラッパーより低コストであり、スラッジ生成も少な
いが、その性能は高硫黄分の燃料に対して十分でないか
もしれない。更にまた、集められた灰の微粒子に吸収材
が加わることによって処置が複雑化する。また、煙道ガ
ス温度が水の蒸発により劇的に低下し、これがバッグハ
ウス成分の腐食につながることがある。噴霧乾燥装置法
による水消費量は湿式スフラッパーのそれとほぼ同等で
ある。

乾燥吸収材注入法は第三の硫黄除去法である。

アルカリ性粉末を煙道ガス中に吹き込みＳＯ２と反応さ
せる。次に反応体を静電沈降装置才たはバッグハウス中
に集めると、ここで吸収材は更にＳＯ２と反応すること
ができる。このような方式の資金の額はスフラッパーま
たは噴霧乾燥法のそれよりもかなり低い。しかし、ＳＯ
２除去能率は湿式スフラッパーや噴霧乾燥装置における
よりも低い。

石炭を焚く火力発電所の微粒子除去の主要な方式は静電
沈降基（Ｅｓｐ　）である。ＥＳＰはガスの通り路にあ
って空気をイオン化するため高い電位差に保持した一連
の電極対からなる。空気で運ばれた粉塵または灰が電極
の間を通ると、粒子もイオン化し、電場内を移動して電
極の一つに集められる。集められた物質は機械的手段に
より定期的にホッパーに降ろされ、処置の場所に移され
る。

ｇｓｐは過去においてその低コストの故に微粒子除去手
段として選ばれた。しかし除去の必要条件が一層厳重に
なるに伴ない、ＥＰＳは粉塵の性質（即ち、石炭の型）
にきわめて敏感であるので、代替技術が競合するように
なって来た。

バッグハウスは、大きい囲いの中に置かれた円筒拭布濾
過袋の配列からなり、これを通して粉塵または灰を含む
煙道ガスが大型のファンにより引かれる。この濾過袋は
ガス流を逆向きにするかまたは振盪するか、またはその
両方を行なうことにより定期的に掃除される。粒子をホ
ッパーに集め処置にまわす。バッグハウスは微粒子の性
質に比較的鈍感であり、非常に高い捕集能率をもつ。

湿式スクラツバーも微粒子除去に利用されるが、硫黄除
去よりも多量のエネルギーが要求される。

現在のところスフラッパー類は、ＥｓＰおよびバッグハ
ウスと競合する程十分に能率が良いわけではない。

多くの有毒物質、材えば鉛、セレン、ヒ素などは煙道ガ
ス温度で気相中に存在し、大気温度で凝縮してヒトの健
康にとって潜在的に危険な形態の固体または液体粒子と
なる性質をもつ。これら物質は蒸気のまま実質的に影響
を受けずにバッグハウスおよび沈降塔を通過する。スフ
ラッパー中ではこれら物質はその低温のために凝縮し、
次にその捕集能率が低いために固体または液体の粒子と
して通り抜ける。このような物質を集める一般的手段は
、何等かの手段により煙道ガス温度を下げ、物質を微粒
子状に凝縮させ、次にそれをＥＳＰまたはバッグハウス
で集めることである。これは「湿式Ｊ　ｇｓＰで行なう
ことができるが、この場合水を電極間の空間に噴霧して
ガスを冷却するか、あるいは通例のＥＳＰおよびバッグ
ハウスにおいては噴霧塔あるいは熱交換器を先行させて
煙道ガスの温度を下げ、蒸気を凝縮させる。これら技術
はもし水を使用すれば熱エネルギーを浪費し、水または
熱交換器のどちらを用いるにしても下流の成分の低温腐
食を起こすかもしれない。

発明の要約 本発明は、石炭焚き燃焼ボイラーの煙道ガスからフライ
アッシュ粒子物体を除去し、次にバッグハウスに入る前
の煙道ガス中に乾燥吸収材を注入することにより布濾過
器を用いてＳＯ２を除去することからなる方法である。

バッグハウスに入る前に燃焼ガスを冷却すれば揮発性有
毒物質も除去される。

更に詳しく言えば、燃料として石炭を使用するボイラー
から出て行く煙道ガスを静電沈降塔（ＥＳＰ）に向け、
次に主として石炭フライアッシュである微粒子物体をＥ
ＳＰで集める。ナトリウム基本またはカルシウム基本乾
燥吸収材粉末を、ｇｓｐとバッグハウス七の間の比較的
粒子の無い煙道ガス中に注入してＳＯ２と反応させる。

吸収材／ＳＯ２生成物および未反応吸収材を濾過袋に集
めると、ここでＳＯ２の反応と捕集が起こり続ける。濾
過袋に集めた物質は通常の仕方で定期的に取り出される
が、このものは比較的少量の粉塵または灰を含むので、
処理工場に向けて発送するか、再循環させるか、もつと
都合よく一層経済的に再生することもできる。

熱の抜き取りを取り入れると、従来の方式においてはＳ
Ｏ２除去の増進のための水の注入により、あるいは単に
大気中に排出することによって普通には失なわれるエネ
ルギーを有利に回収することができる。このエネルギー
の節約はプロセス全体のコストの大部分を補償するのに
十分かもしれない。

反応体吸収材は煙道ガス中に温度が下がる前に注入され
るので、ある具体例においては、煙道ガス中の硫酸のよ
うな腐食性成分が中和され、低温腐食は問題とならない
。更に、注入された吸収材料はミクロン以下の粒子をフ
ライアッシュ程多くは含まないので、バッグハウスの大
きさ、従って価格を現行のバッグハウスと比較してかな
り引き下げることができる。

更にまた、布濾過器の高い捕集能率は、Ｅｓｐの性能が
取るに足りないか放出限界を越える場合に、フライアッ
シュの捕集を増大するのに役立つであろう。布濾過器は
燃焼流路における最終的放出抑制装置であり、それによ
り石炭の選択とは無関係にきれいな煙突が保証されるの
である。

それ故に、本発明の一つの目的は、石炭焚きボイラーの
排気煙道ガス流から汚染物質を除去する一層経済的な方
法を提供することにある。

本発明の更に一つの目的は粉塵または灰ζこよって汚染
されていない吸収材の再循！Ｙ４４−可卯（・ニするＳ
Ｏ２除去法を提供することにある。

これらの目的および他の目的と利点は、図面を引用した
下記の記述から明らかになるであろう。

図面の簡単な記述 第１図は本発明の第一の具体例を説明する概略図である
。

第２図は本発明の第二の具体例を説明する概略図である
。

特に適当な具体例の記述 ここで特に適当な具体例を図面を参照して記述するが、
図中−貫して同じ番号は同じ部分を指す。

第１図は、ナトリウムを基本とする反応体を利用する本
発明方法の諸工程を示す概略図である。

石炭で働く燃焼ボイラー１０の排気系列が示されており
、これによりボイラーから出る煙道ガスは先ず一般に使
用される対流路１１、エコノマイザ−１２、および燃焼
空気予熱器１３を通って移動する。次に煙道ガスは、微
粒子の灰と粉塵を公知の仕方で除去する静電沈降塔１４
に向けられる。

血璽的には９１’１）Ｐ−セント以上の微粒子ｈ（岬）
＾ガスから除かれる。これらの微粒子はフライアッシュ
としてホッパー１５に集められ、フライアッシュ処理系
１６により取り出される。通常はこのようなフライアッ
シュはコンクリート製造といった生産的目的に利用する
か、あるいは特別に設計されたこの目的に許された灰地
中で処分される。

微粒子除去の過程の一部としてＳＯ２を除く方法は、ア
ルカリ−フライアッシュの合わさった廃棄物を生ずるで
あろう。このような組み合わさった廃棄物は、とりわけ
装置をあとから取りつけた状況においては処置に困難を
来す。それは通常の灰地が他の環境に関する法律を守る
ために適さないかまたは修正を要するかもしれないから
である。

更にまた、アルカリが加わった産物はフライアッシュの
独立した販売を妨げるかもしれない。

ナトリウムを基本とする乾燥吸収材１７、例えば重炭酸
ナトリウムを、ｌＩＣ８Ｐ　１４を出た後で煙道ガス１
８中に吹き込む。吸収材は煙道ガス中の８０２と反応し
、Ｎ＾２ＳＯ４副産物および未反応吸収材料を形成する
。布濾過器１９に集められた物質２０は次に石炭フライ
アッシュと無関係に処置されるか、処理加工されるか、
あるいは再循環され的高い空気対布比（Ａ／Ｃ）で布濾
過器１９の操作を可能にし、このプロセスの装置の大き
さとコストを減少できる。その上、静電気の増強の場合
には、従来の実施法より相当に上のＡ／Ｃ比、即ちＡ　
／　Ｃ＞＞　２．Ｏａｃｆｍ　／　ｆｔ”に合うように
設計されかつ操作される布濾過器を利用することが望ま
しいかもしれない。もしそのようにするならば、随意の
プレチャージャー２１を用いて濾過器上に集められるケ
ーキの多孔度を増すため吸収材に対する補足的添加を行
なうことができる。

低温熱回収装置２２はもう一つのエネルギー節約手段で
あり、煙道ガスが煙突に放出される（２３）前、布濾過
器の煙道ガス出口に置かれる。

第２図は、カルシウムを基本とする吸収材、例えば酸化
カルシウムを利用するように設計された本発明の第二の
具体例を示す。このプロセスの主な要素は同じである。

しかし、熱抜き取り装置２２がＥＳＰと布濾過器との間
に配置されていて煙道ガス吸収材の合わさった流れの温
度を下げている。煙道ガスの水分飽和のための温度に近
い低温での操作はカルシウムを基本とする吸収材による
ＳＯ２除去に有利であり、吸収材の利用を改善し、それ
により操作コストを引き下げる。

この吸収材はまたＳＯ３とも結合するので、Ｈ２ＳＯ４
の沈着および腐食を懸念することなく低い煙道ガス温度
で操作できるようになる。低い煙道ガス温度での操作は
また有毒物質の除去も増進する。

吸収材注入点に、そして布濾過器の前に、熱抜き取り装
置２２、加湿装置２４、あるいはその組み合わせを適用
すると布濾過器の大きさを更に縮少できまたそれに付随
するコストの節約が得られる。もし回収された熱工不ル
イーを発電所で利用することができれば、プロセスの他
の構成成分の操作コストを補償する以上のコストの節約
を生むであろう。

本発明をその適当な具体例を特に引用して詳細に記述し
て来たが、既に述べたようなそして特許請求の範囲に定
義されたような本発明の主旨と範囲の中で変更および修
正を行ないうることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はすｌ−リウムを基本とする吸収材を、また第２
図はカルシウムを基本とする吸収材を利用する本発明方
法の工程を示す概略図である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭焚きボイラーの煙道ガスから微粒子およびＳ
   Ｏ＿２を含めて汚染物質を除去する方法において、煙道
   ガスから微粒子を除去し、 次に煙道ガス中にナトリウムを基本とする硫黄反応性乾
   燥吸収材料を注入し、 次に布濾過器を通して煙道ガスを濾過することにより煙
   道ガスから硫黄副産物および未反応吸収材料を除去し、 次に前記煙道ガスを煙突に排気する、 という諸工程からなることを特徴とする上記方法。
2. （２）煙道ガス濾過工程のすぐ前に吸収材料を静電気的
   に強める工程を更に含む、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。
3. （３）石炭焚きボイラーの煙道ガスから、微粒子および
   ＳＯ＿２を含めて汚染物質を除去する方法において、 煙道ガスから微粒子を除去し、 次に煙道ガス中にカルシウムを基本とする硫黄反応性乾
   燥吸収材料を注入し、 次に煙道ガスを布濾過器を通して濾過することにより煙
   道ガスから硫黄副産物および未反応吸収材料を除去し、 次に前記煙道ガスを煙突に排気する、 という諸工程からなることを特徴とする上記方法。
4. （４）微粒子除去工程の後にそして煙道ガス濾過工程に
   先立ち煙道ガスをその飽和温度のすぐ上まで冷却する工
   程を更に含む、特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）微粒子除去工程の後にそして煙道ガス濾過工程の
   前に、煙道ガスをその飽和温度より２０°Ｆ未満上の温
   度まで冷却する工程を更に含む、特許請求の範囲第３項
   記載の方法。
6. （６）冷却工程を熱交換手段により達成する、特許請求
   の範囲第４項記載の方法。
7. （７）冷却工程を加湿手段により達成する、特許請求の
   範囲第４項記載の方法。
8. （８）煙道ガス濾過工程のすぐ前で吸収材料を静電気的
   に強める工程を更に含む、特許請求の範囲第３項記載の
   方法。
9. （９）煙道ガス濾過工程のすぐ前で吸収材料を静電気的
   に強める工程を更に含む、特許請求の範囲第４項記載の
   方法。