WO1999028017A1 - Procede et appareil de desulfuration de gaz brules - Google Patents

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WO1999028017A1
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water
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ammonia water
exhaust gas
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Inventor
Hiroyuki Fujimura
Masahiro Izutsu
Original Assignee
Ebara Corporation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • B01D53/505—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound in a spray drying process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/79—Injecting reactants

Definitions

  • the present invention relates to a flue gas desulfurization method and apparatus, and more particularly, to a flue gas desulfurization method and apparatus for converting sulfur oxides typified by sulfur dioxide contained in exhaust gas into powdery ammonia compounds and collecting them. . Background art
  • Water in ammonia water can be completely evaporated in the reactor by controlling the amount of waste gas and exhaust gas temperature to about the required total amount to prevent the temperature from rising above the temperature appropriate for the desulfurization reaction. It is.
  • the reaction products such as ammonium sulfate are converted into dry powder in the reactor, and this powder is collected by a by-product collecting device such as a dry electric dust collecting device.
  • the by-products of the collected powder are ammonia compounds such as ammonium sulfate and can be used as fertilizers.
  • wastewater is discharged. There is an advantage that it does not occur.
  • SO x especially S ⁇ ⁇ 2 is removed. Efficiency is not high.
  • the electron beam is irradiated with several kGy to several tens of kGy so that the temperature of the exhaust gas at the reactor outlet is higher than that when no electron beam is irradiated. in (water saturation temperature plus 5 ° or C), SO x, it is particularly improved removal efficiency of S 0 2 is carried out.
  • an object of the present invention is to provide a flue gas desulfurization method and a flue gas desulfurization device which have low energy cost and high desulfurization efficiency, and also have a low ammonia leak amount. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies and found that the desulfurization reaction represented by the above formula (1) cools the exhaust gas to an appropriate temperature and reduces the ammonia water to have a Sauter average particle size. It has been found that this is promoted by atomizing and spraying into small droplets, and the present invention has been accomplished.
  • the flue gas desulfurization method of the present invention is directed to a flue gas desulfurization method for spraying and injecting ammonia water into an exhaust gas containing sulfur oxides, converting the sulfur oxides into powdery ammonia compounds and trapping the exhaust gas. After cooling to the saturation temperature or higher and below 80 ° C, spray and inject ammonia water, and atomize the ammonia water into droplets having a Sauta average particle size of 0.5 / m or more and 30 ⁇ m or less. Specially o Mark.
  • the ammonia water is atomized into droplets having a zeta average particle diameter of 0.5 m to 10 ⁇ m and sprayed. In one embodiment of the method of the present invention, the ammonia water is atomized into droplets having a Sauter average particle diameter of 0.5 m or more and 5 m or less, and sprayed. In one embodiment of the method of the present invention, the ammonia water is prepared by previously mixing ammonia gas and water to form ammonia water, and spraying the ammonia water with air and gas and liquid.
  • the ammonia water is obtained by first mixing ammonia gas and air, then gas-liquid mixing the mixed gas and water, and partially or entirely mixing ammonia gas in the mixed gas. After dissolving in water to produce aqueous ammonia, the remaining mixed gas and aqueous ammonia are mixed and sprayed in a gas-liquid manner.
  • the exhaust gas is injected with ammonia water, and then irradiated with an electron beam.
  • an exhaust gas containing sulfur oxides is introduced into a reactor, and ammonia water is spray-injected with an ammonia water injection device installed at an inlet of the reactor to convert sulfur oxides into powdery ammonia compounds.
  • an ammonia water injection device installed at an inlet of the reactor to convert sulfur oxides into powdery ammonia compounds.
  • the exhaust gas is heated upstream of the reactor to a water saturation temperature of 80 ° C or lower.
  • a gas cooling device for cooling is provided, and that the ammonia water spray device atomizes the ammonia water into droplets having a zeta average particle size of 0.5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • a reactor into which exhaust gas containing sulfur oxides is led, and a spray injection of ammonia water to convert the sulfur oxides into powdery ammonia compounds a flue gas desulfurization unit having an ammonia water injection device installed at the reactor inlet and a by-product collection device installed downstream of the reactor for collecting the powdered ammonia compound is used to remove exhaust gas.
  • a gas cooling device that cools the water to a temperature not lower than the water saturation temperature and not higher than 80 C is provided upstream of the reactor, and the ammonia water spraying device has a Sauter average particle diameter of 0.5 // m or more and 30 It is characterized in that it is atomized into droplets of zm or less and sprayed.
  • the aqueous ammonia Zauta average particle diameter 0. 5 m or more 1 0 m and atomized following droplet characterized in that the spraying (in one embodiment of the apparatus of the present invention
  • the ammonia water is atomized into droplets having a zeta average particle diameter of 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and is sprayed.
  • an ammonia water generating apparatus for mixing ammonia gas and water, and a two-fluid nozzle for mixing and spraying the ammonia water and air in a gas-liquid manner.
  • the ammonia water atomization device includes at least a gas mixer that mixes ammonia gas and air, and a gas mixer that mixes the mixed gas and water in a gas-liquid mixing chamber to mix ammonia in the mixed gas. It is characterized by having a two-fluid nozzle for dissolving a part or the whole of the gas in the water to generate ammonia water, and for mixing and spraying the remaining mixed gas and the ammonia water in a gas-liquid mixture.
  • the ammonia water spraying device has a collision atomizing device for causing droplets sprayed by the two-fluid nozzle to collide with an obstacle to further atomize the droplet.
  • the ammonia water spray device is configured to crush droplets that have been further atomized by colliding with an obstacle using a gravity and / or wind force. It is characterized by having a particle classification device that selects only small ones and injects them into exhaust gas.
  • the reactor is characterized in that, after spraying ammonia water into the exhaust gas, the reactor is irradiated with an electron beam.
  • the reactor has an electron accelerator that irradiates an electron beam after spray injection of ammonia water into the exhaust gas.
  • C the inventors have the following formula (1): The desulfurization reaction is remarkably accelerated at the gas-liquid interface between the aqueous ammonia and the gas, thus increasing the total surface area A e (m 2 Zm 3 ) (specific surface area) of the aqueous ammonia droplets contained in a unit volume of gas. It has been found that the removal efficiency of SOx can be increased by performing the above.
  • L (m 2 ) ammonia water is sprayed and injected into the G (m 3 ) exhaust gas, and the droplets of the ammonia water have a particle diameter d — n such that there are n number of particle diameters d (m). If there is a distribution, A e is calculated as in the following equation (5).
  • the inventors set the exhaust gas at a water saturation temperature of 80 ° C or lower, preferably 70 ° C or lower, before spraying the ammonia gas with ammonia water. Invented to cool.
  • the water vapor pressure in the exhaust gas becomes high, so that the droplets of the ammonia water evaporate due to the molecular movement caused by the difference between the water vapor pressure in the exhaust gas and the surface of the droplet.
  • the ammonia water mainly evaporates due to the heat of reaction due to the desulfurization reaction in the droplets, and can continue until the desulfurization reaction on the surface of the droplets sufficiently proceeds.
  • the temperature of the exhaust gas is controlled to be equal to or higher than the water saturation temperature and equal to or lower than 80 ° C, and preferably equal to or higher than the water saturation temperature and equal to or lower than 70 ° C before the ammonia water is sprayed and injected into the exhaust gas, ammonia
  • water is atomized to droplets having a Sauter mean particle size of less than 0.5 ⁇ m, it is extremely difficult to suppress evaporation due to molecular migration due to the difference in water vapor pressure between the exhaust gas and the droplet surface. Become difficult.
  • the Sauter mean particle size of the aqueous ammonia droplets is from 0.5 to 30 / im, preferably from 0.5 im to 10 // m, and more preferably from 0.5 ⁇ to 5 m. Need to be
  • the exhaust gas water saturation temperature or 8 0 e C hereinafter preferably aqueous ammonia was mists injected on cooling below the water saturation temperature 7 0 ° C
  • the ammonia water has a Sauta average particle diameter of 0.5 to 30 ⁇ or less, preferably 0.5 ⁇ to lOm, and more preferably 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the exhaust gas is cooled to a water saturation temperature or higher and 80 ° C or lower, preferably 70 ° C or lower, and then sprayed with ammonia water.
  • ammonia and water are mixed in advance to form ammonia water, and the ammonia water is mixed and sprayed with compressed air and gas-liquid.
  • ammonia gas and compressed air are sprayed.
  • the mixed gas and water are gas-liquid mixed, and a part or all of the ammonia gas in the mixed gas is dissolved in the water to produce ammonia water, and the remaining mixed gas and the water are mixed.
  • the former method has the advantage that the ammonia concentration in the gammoua water can be higher than the latter method, resulting in higher desulfurization efficiency. is there.
  • the former method large-scale equipment is required to produce ammonia water by mixing ammonia gas and water, and the amount of exhaust gas to be treated and the sulfur oxide concentration in the exhaust gas are required. Therefore, there is a problem that it is difficult to change the injection amounts of ammonia and water independently.
  • the ammonia concentration in the ammonia water tends to decrease because the ammonia in the mixed gas of the compressed air does not always dissolve in water. Mixing is easy, and gas-liquid spraying of mixed gas and water can be performed with a small two-fluid nozzle, and it is also easy to change the injection amounts of ammonia and water independently.
  • the gas-liquid spraying of compressed air and ammonia water or a mixed gas of ammonia gas and compressed air and water can be performed using a two-fluid nozzle. Further, droplets sprayed by the two-fluid nozzle are collided with the obstacle by the two-fluid nozzle. By adding a collision atomizer that further reduces the particle size, and by adding a fine particle classifier that selects only particles with a small particle size using gravity and wind and injects them into the exhaust gas, The particle size of the aqueous ammonia droplets can be made smaller.
  • FIG. 1 is an example of a schematic view of a process and an apparatus of a flue gas desulfurization method embodying the present invention.
  • FIG. 2 is another example of a schematic view of a process and an apparatus of a flue gas desulfurization method embodying the present invention.
  • FIG. 3 is still another example of the schematic view of the steps and the apparatus of the flue gas desulfurization method embodying the present invention.
  • FIG. 4 is still another example of the schematic view of the steps and the apparatus of the flue gas desulfurization method embodying the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a two-fluid nozzle used in the process schematic.
  • FIG. 6 is a sectional view showing an example of the adapter of the two-fluid nozzle.
  • Fig. 7 is a graph showing the relationship between the average Sauter particle size, the desulfurization efficiency, and the absorbed dose of electron beam.
  • Figure 8 is a graph showing the relationship between the average Sauter particle size, the desulfurization efficiency, and the absorbed dose of electron beam.
  • FIG. 1 shows an example of a schematic view of a process and an apparatus of a flue gas desulfurization method for embodying the present invention.
  • the exhaust gas containing sulfur oxides generated from the boiler 1 is cooled by the heat exchanger 2
  • the exhaust gas is cooled by a gas cooling device 3 for bringing the exhaust gas into contact with industrial water and cooled, and then guided to a reactor 4.
  • ammonia supplied from the ammonia supply facility 11 and industrial water are mixed in the ammonia water generator 13 to produce ammonia water, and the ammonia water and compressed air are supplied to the two-fluid nozzle installed at the reactor inlet.
  • droplets of atomized ammonia water are injected into the exhaust gas.
  • the powder by-product of which ammonium sulphate is formed as a main component is collected by the dry electrostatic precipitator 6.
  • FIG. 2 shows another example of a schematic view of a process and an apparatus of a flue gas desulfurization method for embodying the present invention.
  • the exhaust gas containing sulfur oxides generated from the boiler 1 is cooled by the heat exchanger 2
  • the exhaust gas is cooled by a gas cooling device 3 for bringing the exhaust gas into contact with industrial water and cooled, and then guided to a reactor 4.
  • the ammonia supplied from the ammonia supply facility 11 and the compressed air are mixed by the line mixer 14, and the mixed gas and industrial water are mixed in the gas-liquid mixing chamber of the two-fluid nozzle 12 installed at the reactor inlet. After mixing, a part or all of the ammonia gas in the mixed gas is dissolved in the water to generate aqueous ammonia, and the remaining mixed gas and the aqueous ammonia are vaporized with the two-fluid nozzle 12.
  • the line mixers 14 constitute a gas mixer.
  • FIG. 3 shows yet another example of a schematic diagram of a process and an apparatus of a flue gas desulfurization method for embodying the present invention.
  • Exhaust gas containing sulfur oxides generated from boiler 1 is cooled by heat exchanger 2 _ After that, the exhaust gas is brought into contact with industrial water, cooled by a gas cooling device 3 for cooling, and then led to a reactor 4.
  • ammonia supplied from the ammonia supply facility 11 and industrial water are mixed in the ammonia water generator 13 to produce ammonia water, and the ammonia water and compressed air are supplied to the two-fluid nozzle 1 installed at the reactor inlet.
  • the atomized ammonia water droplets are injected into the exhaust gas by gas-liquid mixing and spraying in 2.
  • the exhaust gas into which the ammonia water has been sprayed and injected is further irradiated with an electron beam in the reactor 4 by the electron accelerator 5, and the resulting by-product powder mainly composed of ammonium sulphate is dried by a dry electric precipitator. Collect at 6.
  • FIG. 4 shows yet another example of a schematic view of a process and an apparatus of a flue gas desulfurization method for embodying the present invention.
  • the exhaust gas containing sulfur oxides generated from the boiler 1 is cooled by the heat exchanger 2
  • the exhaust gas is cooled by a gas cooling device 3 for bringing the exhaust gas into contact with industrial water and cooled, and then guided to a reactor 4.
  • the ammonia supplied from the ammonia supply facility 11 and the compressed air are mixed in the line mixer 14, and the mixed gas and industrial water are mixed in the gas-liquid mixing chamber of the two-fluid nozzle 12 installed at the reactor inlet. After mixing, a part or all of the ammonia gas in the mixed gas is dissolved in the water to generate ammonia water, and the remaining mixed gas and the ammonia water are gas-liquid mixed with the two-fluid nozzle 12.
  • the line mixer 14 constitutes a gas mixer.
  • FIG. 5 shows an example of the two-fluid nozzle used in the process schematics of Figs. Is shown.
  • FIG. 6 shows an example of an adapter for the two-fluid nozzle.
  • Gas-liquid The mixed gas and water of ammonia and compressed air supplied from the double pipe 21 or the compressed air and ammonia water are mixed in the gas-liquid mixing chamber 22 of the two-fluid nozzle, and from the tip of the nozzle tip 23 Sprayed—Experiments performed using the apparatus shown in FIGS. 2 and 4 are described below, but the invention is not limited thereto.
  • the 3 m 3 N / h and the compressed air is mixed with Rye Nmikisa 1 4, the mixed gas and industrial water 1 8 k g / h, the reactor inlet After mixing in the gas-liquid mixing chamber of the installed two-fluid nozzle 12 and dissolving part or all of the ammonia gas in the mixed gas in the water to generate ammonia water, the remaining mixed gas The two-fluid nozzle sprayed and sprayed the ammonia water with the two-fluid nozzle, thereby injecting atomized ammonia water droplets and the remaining gaseous ammonia into the exhaust gas. Further, in an experiment using the apparatus shown in FIG.
  • the exhaust gas into which the water and gaseous ammonia were sprayed was irradiated with an electron beam by the electron accelerator 5 in the reactor 4.
  • the powdery by-products containing ammonium sulfate as a main component were collected by the dry electric precipitator 6.
  • Figure 7 shows the result. This shows that the desulfurization rate increases as the average particle diameter of the ammonia water droplets decreases, and even when the absorbed dose is zero (experiment using the apparatus in Fig. 2), the average particle diameter of the sauter becomes 1%. It can be seen that a desulfurization rate as high as about 50% can be obtained at about 0 m, which is a practically preferable value as a method for removing sulfur oxides. From Fig. 7, it can be seen that a relatively high desulfurization rate of about 40% can be obtained by setting the average particle size of the zeta to about 30 m even when the absorbed dose is zero. This is a value that can be used practically as a method.
  • the Sauta average particle size exceeds 30 m, if it is 100 m or less, desulfurization rate of 20% or more can be obtained even if the absorbed dose is zero.
  • the zeta average particle size exceeds 30 ⁇ m, the water in the sprayed ammonia water does not completely evaporate, and the reactor 4 and the reactor 4 are connected to the dry electric dust collector 6. Drainage will be generated from ducts. Therefore, it is preferable that the laser average particle diameter be 30 ⁇ m or less.
  • an ammonia water spray device equipped with an impingement atomizer having obstacles and an atomizing classifier in addition to the two-fluid nozzle is used.
  • an ammonia water spray device equipped with an impingement atomizer having obstacles and an atomizing classifier in addition to the two-fluid nozzle is used.
  • the atomized droplets are selected and sprayed using gravity and wind force to select only those having a small particle size.
  • An experiment similar to the experiment in Fig. 7 was performed.
  • Figure 8 shows the results.
  • a high desulfurization rate of about 60% can be obtained by setting the Sauter mean particle size of the ammonia water droplet to about 5 ⁇ m, but this is a practical method for removing sulfur oxides. This is a very desirable value.
  • the desulfurization rate increases as the particle size is reduced up to the average Sauter particle size of 0.5 // m. It can be seen that the desulfurization rate decreases conversely when it is too small. Therefore, it is preferable that the zircon mean particle size is 0.5 ⁇ m or more.
  • the exhaust gas is cooled to a temperature equal to or higher than the water saturation temperature and equal to or lower than 80 ° C., and then ammonia water is sprayed and injected. // m to 30 zm, preferably 0.5 ⁇ to 10 ⁇ m, more preferably 0.5 / m to 5 m In addition, it has low desulfurization efficiency and high desulfurization efficiency, while reducing the amount of ammonia leak.
  • the present invention is suitable for an exhaust gas treatment system capable of removing sulfur oxides contained in combustion exhaust gas of various fuels such as coal and petroleum with high efficiency.

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Description

明 細 書 排煙脱硫方法及び装置 技術分野
本発明は、 排煙脱硫方法及び装置に関し、 更に詳しく は、 排ガス中に 含まれる二酸化硫黄に代表される硫黄酸化物を粉体のアンモニア化合物 に変換して捕集する排煙脱硫方法及び装置に関する。 背景技術
ボイラ燃焼排ガス等の硫黄酸化物 （S O x ) を含む排ガスにアンモニ ァ水を噴霧注入する排煙脱硫方法においては、 ァンモニァ水と硫黄酸化 物が反応してアンモユア化合物を生成する。 特に、 S O x中の主成分で ある二酸化硫黄 （S O 2) がアンモニア水 （m ' NH3+ n · Η2〇） 及び 酸素 （02 ) と反応し、 反応副生成物と して硫安 （（NH4)2S 04) が生 成する化学反応式を下記式 （ 1 ) に示す。
S02 + 2NHs + HzO + 1/2 02 → (NH4) 2S04 + 437.7 kj/mol (1) 上記式 （ 1 ) に代表的に示すよ う に、 アンモニア水と硫黄酸化物が反 応してアンモニア化合物を生成する反応は発熱反応であり、 噴霧注入さ れたアンモニア水に含まれる水は、 上記式 （ 1 ) の左辺に示すよ うに反 応で消費されると ともに、 反応熱を奪いながら蒸発する。 一般に、 上記 式 （ 1 ) のよ うな脱硫反応は排ガス温度が低いほど進みやすいため、 ァ ンモユア水に含まれる水の蒸発によって気化熱を奪うことは、 反応熱に よつて排ガスの温度が上昇して脱硫反応が進まなく なることを防ぐ。 し たがって、 アンモニア水と して噴霧注入される水の量を、 反応で消費さ れる量及び排ガス温度が脱硫反応に適切な温度以上に上昇することを防 ぐために必要な量の必要合計量程度にコン トロールすればアンモニア水 中の水は反応器内で完全に蒸発させることが可能である。
ただし、 このよ うな水の必要合計量と上記式 （ 1 ) のよ うな脱硫反応 に必要なアンモニア量と、 アンモニア水濃度がうまくバランスしない場 合には、 アンモニア水とは別途ガス状のアンモニアを注入したり、 水を 噴霧注入したりすることも行われる。 これらアンモニア水とは別途噴霧 注入された水及び/又はガス状のアンモニアも、 上記式 （ 1 ) 等によつ て s o 2と反応する。
こ う して硫安等の反応生成物は反応器内で乾燥した粉体に変換され、 この粉体は乾式電気集じん装置等の副生品捕集装置によって捕集される。 捕集された粉体の副生品は、 硫安等のアンモニア化合物であるため肥料 と して利用でき、 また、 石灰スラ リーによって硫黄酸化物を吸収するよ うな湿式脱硫方法とは異なり、 排水が発生しないという長所がある。 ところが、 硫黄酸化物を含む排ガスにアンモニア水を噴霧注入し、 硫 黄酸化物を乾燥した粉体と して捕集する排煙脱硫方法においては、 一般 に、 S O x、 特に S 〇2の除去効率は高く ない。 また、 アンモニア水と し て注入されたアンモニアのうち S O x と反応しなかった残余のアンモニ ァは水が蒸発すると ともにガス状となり、 アンモニア水とは別途注入さ れたガス状のァンモユアのうち S O x と反応しなかった残余のァンモニ ァと ともに、 最終的には処理後の排ガスと ともに大気に放出される。 こ のアンモニア リークを抑えるためには、 アンモニア注入量 （アンモニア 水と して噴霧注入されたアンモニアとアンモニア水とは別途注入された ガス状のアンモニアの合計量） を少なくする必要があるが、 そうすると S O x , 特に S 0 2の除去効率はさらに低く なり、 また、 その分未反応の アンモニアが出てく るため、 結果と してアンモニア注入量の減少分ほど には低く ならないという問題がある。
一方、 水の注入量 （アンモニア水と して噴霧注入された水とアンモニ ァ水とは別途噴霧注入された水の合計量） を増やして排ガス温度を低く し、 脱硫反応を促進することも可能であるが、 その場合、 排ガスの温度 は反応器出口付近でも水飽和温度程度 （水飽和温度ブラス 5 °C未満） と なり、 したがって、 アンモニア水中の水及び Z又は別途噴霧された水は 反応熱だけでは蒸発しにく く なり、 蒸発を完結させるために巨大な反応 器が必要になったり、 あるいは水が反応器内で完全には蒸発せず排水が 発生するなどの問題があった。
このため、 通常、 アンモニア水を噴霧注入した後、 電子ビームを数 k G y〜十数 k G y照射することによって、 反応器出口での排ガス温度が、 電子ビームを照射しない場合より高い温度条件 （水飽和温度プラス 5°C 以上） で、 S O x、 特に S 02の除去効率を向上させることが行われる。 これは、 上記式 （ 1 ) で除去されない残余の S〇2を、 電子ビーム照射に よって排ガス中の酸素及び水蒸気等のガス分子から生成した〇、 OH、 HO 2等のラジカルによって三酸化硫黄 （ S〇3) 又は硫酸 （H2S 04) まで酸化し、 該 S 03又は H2S C を、 下記式 （ 2 ) 及び （ 3 ) によって 水 （アンモニア水に含まれる水、 アンモニア水から蒸発した水蒸気、 も ともと排ガス中に含まれる水蒸気） 及びアンモニア （アンモニア水中に 溶解したアンモニア、 アンモニア水から蒸発したガス状のアンモニア、 又はアンモニア水とは別途注入したガス状のアンモニア） と反応させる ことによって、 硫安と して回収することを目的とする。
S Os+ 2 N H3+ H20→ (NH4)2S 04 ( 2 )
H2S 04+ 2 NH3 → (N H4)2S 04 ( 3 ) しかしながら、 重量流量 Q ( k g Z s ) の排ガスに電子ビームを D ( k G y ) の吸収線量だけ照射するためには、 下記式 （ 4 ) で計算され る電力 P ( k W) が消費される。
P (k W) = Q (k g / s ) X D (k G y ) / ( η (%) /lOO) (4 ) 上記式 （4 ) において、 は投入した電力と排ガスに吸収された電子 のエネルギーの比率であり、 通常 5 0〜 8 0 %である。 このため、 排煙 脱硫のためにかなり大量の電力が消費されることになり、 この電力消費 量を低減し、 かつ、 反応器出口での排ガスの温度が高い条件 （水飽和温 度プラス 5 °C以上） で高い脱硫効率を実現し、 しかもアンモニアリーク を低く抑えることが課題となっていた。
したがって本発明は、 エネルギーコス トが低く、 高い脱硫効率を有し ながら、 アンモニアリーク量も低い排煙脱硫方法及び排煙脱硫装置を提 供することを目的とする。 発明の開示
上記目的を達成するために、 発明者らは、 鋭意検討の結果、 上記式 ( 1 ) のよ うな脱硫反応を、 排ガスを適度な温度に冷却し、 かつアンモ 二ァ水をザウタ平均粒径が小さい液滴に微粒化して噴霧することによつ て促進することを見いだし、 本発明を成すに至った。
上記の課題は、 以下の手段によって解決される。
本発明の排煙脱硫方法は、 硫黄酸化物を含む排ガス中にアンモニア水 を噴霧注入し、 硫黄酸化物を粉体のアンモニア化合物に変換して捕集す る排煙脱硫方法において、 排ガスを水飽和温度以上 8 0 °C以下に冷却し た上でアンモニア水を噴霧注入し、 かつ該アンモニア水をザウタ平均粒 径が 0. 5 / m以上 3 0 μ m以下の液滴に微粒化して噴霧することを特 o 徴とする。
本発明の方法の一態様では、 前記アンモニア水をザゥタ平均粒径が 0 . 5 m以上 1 0 μ m以下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする。 本発明の方法の一態様では、 前記アンモニア水をザウタ平均粒径が 0 . 5 m以上 5 m以下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする。 本発明の方法の一態様では、 前記アンモニア水は、 あらかじめアンモ ユアガスと水を混合してアンモニア水を作り、 該アンモニア水を空気と 気液混合噴霧することを特徴とする。
本発明の方法の一態様では、 前記アンモニア水は、 最初にアンモニア ガスと空気を混合し、 次いで該混合ガスと水を気液混合し、 該混合ガス 中のアンモニアガスの一部又は全部を該水に溶解せしめてアンモニア水 を生成させた上で、 残余の該混合ガスと該アンモニア水を気液混合噴霧 することを特徴とする。
本発明の方法の一態様では、 前記排ガスにアンモニア水を嘖霧注入し た後、 電子ビームを照射することを特徴とする。
本発明の排煙脱硫装置は、 硫黄酸化物を含む排ガスを反応器に導き、 該反応器入口に設置したアンモニア水注入装置でアンモニア水を噴霧注 入し、 硫黄酸化物を粉体のアンモニア化合物に変換し、 該粉体アンモニ ァ化合物を反応器下流に設置した副生品捕集装置によって捕集する排煙 脱硫装置において、 反応器の上流に排ガスを水飽和温度以上 8 0 °C以下 に冷却するガス冷却装置を設け、 かつ該アンモニア水噴霧装置が該アン モニァ水をザゥタ平均粒径が 0 . 5 μ m以上 3 0 μ m以下の液滴に微粒 化して噴霧するものであることを特徴とする c
換言すれば、 硫黄酸化物を含む排ガスが導かれる反応器と、 アンモニ ァ水を噴霧注入し硫黄酸化物を粉体のアンモニア化合物に変換するため. に該反応器入口に設置したアンモニア水注入装置と、 該粉体アンモニア 化合物を捕集するために該反応器下流に設置した副生品捕集装置とを有 する排煙脱硫装置において、 排ガスを水飽和温度以上 8 0 C以下に冷却 するガス冷却装置を該反応器の上流に有し、 かつ該アンモニア水噴霧装 置が該アンモニア水をザウタ平均粒径が 0 . 5 // m以上 3 0 z m以下の 液滴に微粒化して噴霧するものであることを特徴とする。
本発明の装置の一態様では、 前記アンモニア水をザゥタ平均粒径が 0 . 5 m以上 1 0 m以下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする ( 本発明の装置の一態様では、 前記アンモニア水をザゥタ平均粒径が 0 , 5 μ m以上 5 μ m以下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする。 本発明の装置の一態様では、 前記アンモニア水噴霧装置は、 少なく と も、 アンモニアガスと水を混合するアンモニア水生成装置と、 該アンモ ニァ水と空気を気液混合噴霧する二流体ノズルとを有することを特徴と する。
本発明の装置の一態様では、 前記アンモニア水嘖霧装置は、 少なく と も、 アンモニアガスと空気を混合するガスミキサと、 該混合ガスと水を 気液混合室において混合し該混合ガス中のアンモニアガスの一部又は全 部を該水に溶解せしめてアンモニア水を生成させ、 残余の該混合ガスと 該アンモニア水を気液混合噴霧する二流体ノズルとを有することを特徴 とする。
本発明の装置の一態様では、 前記アンモニア水噴霧装置は、 前記二流 体ノズルで噴霧した液滴を障害物に衝突させてさ らに微粒化する衝突微 粒化装置を有することを特徴とする。
本発明の装置の一態様では、 前記アンモニア水噴霧装置は、 障害物に 衝突させてさ らに微粒化した液滴を、 重力及び又は風力を用いて粒径の 小さいものだけを選択して排ガス中に注入する微粒子分級装置を有する ことを特徴とする。
本発明の装置の一態様では、 前記反応器において、 前記排ガスにアン モニァ水を噴霧注入した後、 電子ビームを照射することを特徴とする。 換言すれば、 前記反応器において前記排ガスにアンモニア水を噴霧注 入した後、 電子ビームを照射する電子加速器を有することを特徴とする c まず、 発明者らは、 上記式 （ 1 ) のよ うな脱硫反応がアンモニア水と ガスの気液界面で著しく促進され、 したがって、 単位体積のガス中に含 まれるアンモニア水の液滴の総表面積 A e (m2Zm3) (比表面積） を 大き くすることによって S O xの除去効率を引き上げられることを見い 出した。 さらに、 G (m3) の排ガスに L (m2) のアンモニア水が噴霧 注入され、 かつアンモニア水の液滴が、 粒径 d (m) の個数が n個ある ような d — n粒径分布をしている場合、 A eは下式 （ 5 ) のよ うに計算 される。
∑ n 4 π ( d / 2 ) 2 π ∑ n d 2 X (∑ n d 3/∑ n d 2)
A e
G G X (∑ n d 3/∑ n d 2) π ∑ n d 6 X (∑ n 4 π / 3 ( d / 2 ) 3) 6 L
G X d 32 G X d 32 X d 32
= 6 ( L/G) / d 32 ( 5 ) こ こで、 d 32=∑ n d 3Z∑ n d 2は、 「ザウタ平均粒径」 と呼ばれる ものであり、 したがって、 上式 （ 5 ) によ り、 アンモニア水の液滴の比 表面積はザゥタ平均粒径が小さいほど大き く なることがわかる。 こ う し て、 発明者らは、 アンモニア水をザウタ平均粒径が 3 0 μ m以下、 望ま しく は 1 0 m以下、 さらに望ましく は 5 m以下である液滴に微粒化 して噴霧することによって高い脱硫効率を得るという発明に到達した。 ところが、 発明者らは、 さらに検討を進めた結果、 アンモニア水の噴 霧粒径をむやみに小さく しても脱硫効率を向上させることはできないこ とも発見した。 これは、 以下の理由によると考えられる。 すなわち、 ァ ンモニァ水の液滴の粒径が小さく なると、 上記式 （ 1 ) に示したよ うな アンモニア水の液滴における脱硫反応による反応熱によつてだけではな く 、 排ガス中と液滴表面における水蒸気圧の差に起因する分子移動によ つても蒸発が促進されるよ うになる。 このため、 液滴の粒径が著しく小 さく なると、 液滴の表面で上記式 （ 1 ) のよ うな脱硫反応が十分進む前 に水分が完全に蒸発し、 それに伴いアンモニア水中のアンモニアも気化 してアンモニア水の液滴が消滅する。 そして、 それ以降は、 S〇 x、 水 蒸気及びガス状のアンモニア、 さらに必要であれば酸素が、 アンモニア 水の液滴表面での反応よ り反応速度が著しく遅い気相状態でのみ反応す るようになり、 結果と して脱硫効率が低く なるわけである。
この問題を解決するために、 発明者らは、 排ガスにアンモニア水に噴 霧注入する前に、 該排ガスを水飽和温度以上 8 0 °C以下、 望ましく は水 飽和温度以上 7 0 °C以下に冷却することを発明した。 こ うすると、 アン モニァ水が噴霧注入された時点では排ガス中の水蒸気圧は高くなるため、 ァンモニァ水の液滴が排ガス中と液滴表面における水蒸気圧の差に起因 する分子移動によって蒸発することが防止され、 アンモニア水は主と し て液滴における脱硫反応による反応熱によって蒸発するよ うになり、 液 滴の表面での脱硫反応が十分進行するまで存続することが可能になる。 なお、 排ガスにアンモニア水を噴霧注入する前に、 該排ガスを水飽和温 度付近まで冷却しても、 脱硫反応に伴う反応熱のうちアンモニア水に含 まれる水の蒸発に使われたもの以外の熱が排ガスに吸収されるため、 反 応器出口での排ガスの温度は水飽和温度プラス 5 °C以上に上昇し、 排水 が発生しないよ うにすることは可能である。
ただし、 排ガスにアンモニア水を噴霧注入する前に、 該排ガスの温度 を水飽和温度以上 8 0 °C以下、 望ま しくは水飽和温度以上 7 0 °C以下に コン トロールしたと しても、 アンモニア水をザウタ平均粒径が 0 . 5 μ m未満であるよ うな液滴にまで微粒化すると、 排ガス中と液滴表面にお ける水蒸気圧の差に起因する分子移動による蒸発を抑えることが非常に 困難になる。 したがって、 アンモニア水の液滴のザウタ平均粒径は 0 . 以上 3 0 /i m以下、 望ましく は 0 . 5 i m以上 1 0 // m以下、 さ らに望ましく は 0 . 5 μ Γη以上 5 m以下にする必要がある。
こ う して、 発明者らは、 最終的に、 排ガスを水飽和温度以上 8 0 eC以 下、 望ましく は水飽和温度 7 0 °C以下に冷却した上でアンモニア水を噴 霧注入し、 かつ該アンモニア水をザウタ平均粒径が 0 . 5 ^1以上 3 0 μ ηι以下、 望ましく は 0 . 5 μ πι以上 l O m以下、 さ らに望ましくは 0 . 5 μ m以上 5 μ m以下である液滴に微粒化して噴霧することにより、 反応器出口での排ガスの温度が高い条件 （水飽和温度プラス 5 °C以上） で高い脱硫効率を実現することを発明した。 これは、 上記のように、 ガ ス中に含まれるァンモユア水の比表面積を大きくすることによつて上記 式 （ 1 ) のよ うな脱硫反応を促進することによるものであり、 s o2 の 除去に伴いアンモニアが消費されるわけであるから、 反応の残余のリ一 クアンモニアを低く抑えることも実現される c
また、 アンモニア水を噴霧注入した後、 電子ビームを照射することに よ り、 反応器出口での排ガス温度をさらに高くする、 及び/又は、 さら に高い脱硫効率を得ることが可能になる。 その場合でも、 排ガスを水飽 和温度以上 8 0 °C以下、 望ましく は水飽和温度 7 0 °C以下に冷却した上 でァンモニァ水を噴霧注入し、 かつ該アンモニア水をザゥタ平均粒径が . 0 . 5 / m以上 3 0 // m以下、 望ましく は 0 . 5 μ Γη以上 1 0 / m以下、 さらに望ましく は 0 . 5 μ m以上 5 μ m以下である液滴に微粒化して噴 霧することにより、 従来より、 電子ビームの必要照射量は小さくなり、 その結果と して、 電力消費量を低減することができる。
なお、 アンモニア水の噴霧注入方法と しては、 あらかじめアンモニア と水を混合してアンモニア水を作り 、 該アンモニア水を圧縮空気と気液 混合噴霧する方法、 及び、 最初にアンモニアガスと圧縮空気を混合し、 次いで該混合ガスと水を気液混合し、 該混合ガス中のァンモニァガスの 一部又は全部を該水に溶解せしめてアンモニア水を生成させた上で、 残 余の該混合ガスと該ァンモニァ水を気液混合噴霧する方法がある。 気液 混合噴霧中のアンモニア水と水の量が一定の場合、 前者の方法の方が後 者の方法より ァンモユア水中のアンモニア濃度を高くすることができ、 その結果脱硫効率が高く なるという利点がある。 しかし、 前者の方法で は、 アンモニアガスと水を混合してアンモニア水を作るには大規模な装 置が必要になり、 また、 処理すべき排ガスの液量や、 排ガス中の硫黄酸 化物濃度によってアンモニアと水の注入量を独立に変化させることが困 難という問題がある。 一方、 後者の方法では、 アンモニアガスは圧縮空 気の混合ガス中のアンモニアがすべて水に溶解するとは限らないためァ ンモニァ水中のアンモニア濃度が低く なる傾向があるが、 アンモニアガ スと圧縮空気の混合は容易で、 混合ガスと水の気液混合噴霧も小規模な 二流体ノズルで行え、 また、 アンモニアと水の注入量を独立に変化させ ることも容易である。
圧縮空気とアンモニア水、 又はアンモニアガスと圧縮空気の混合ガス と水の気液混合噴霧は、 二流体ノズルを用いて行う ことができる。 さら に、 該ニ流体ノズルに、 二流体ノズルで噴霧した液滴を障害物に衝突さ _ せてさらに微粒化する衝突微粒化装置を付加したり、 さ らに、 重力及び 風力を用いて粒径の小さいものだけを選択して排ガス中に注入する微粒 子分級装置を付加することによって、 アンモニア水の液滴の粒径をより 小さ くすることができる。 図面の簡単な説明
図 1 は本発明を具現化する排煙脱硫方法の工程及び装置の概略図の一 例図である。
図 2は本発明を具現化する排煙脱硫方法の工程及び装置の概略図のも う一つの例図である。
図 3は本発明を具現化する排煙脱硫方法の工程及び装置の概略図のさ らにも う一つの例図である。
図 4は本発明を具現化する排煙脱硫方法の工程及び装置の概略図のさ らにも う一つの例図である。
図 5は工程概略図で使用される二流体ノズルの一例を示す断面図であ る。
図 6は二流体ノズルのアダプタの一例を示す断面図である。
図 7はザウタ平均粒径と脱硫効率と電子ビーム吸収線量の関係を示す グラフである。
図 8はザウタ平均粒径と脱硫効率と電子ビーム吸収線量の関係を示す グラフである。 発明を実施するための最良の形態
図 1 は、 本発明を具現化するための排煙脱硫方法の工程及び装置の概 略図の一例を示す。 ボイラ 1から発生した硫黄酸化物を含む排ガスを、 熱交換器 2で冷却 した後、 排ガスを工業用水と接触させて冷却するガス冷却装置 3で冷却 した後、 反応器 4に導く。 一方、 アンモニア供給設備 1 1 から供給され たアンモニアと工業用水をアンモニア水生成装置 1 3で混合してアンモ 二ァ水を作り、 該アンモニア水と圧縮空気を、 反応器入口に設置した二 流体ノズル 1 2で気液混合噴霧するこ とによ り 、 微粒化されたアンモニ ァ水の液滴を排ガス中に注入する。 さらに、 その結果生成した硫安を主 成分とする粉体の副生品を乾式電気集じん装置 6で捕集する。
図 2は、 本発明を具現化するための排煙脱硫方法の工程及び装置の概 略図のもう一つの例を示す。
ボイラ 1から発生した硫黄酸化物を含む排ガスを、 熱交換器 2で冷却 した後、 排ガスを工業用水と接触させて冷却するガス冷却装置 3で冷却 した後、 反応器 4に導く。 一方、 アンモニア供給設備 1 1から供給され たアンモニアと圧縮空気をラインミキサ 1 4で混合し、 該混合ガスとェ 業用水を、 反応器入口に設置した二流体ノズル 1 2の気液混合室で混合 し、 該混合ガス中のアンモニアガスの一部又は全部を該水に溶解せしめ てアンモニア水を生成させた上で、 残余の該混合ガスと該アンモニア水 を該二流体ノ ズル 1 2で気液混合噴霧することにより、 微粒化されたァ ンモニァ水の液滴及び残余のガス状のアンモニアを排ガス中に注入する c さらに、 その結果生成した硫安を主成分とする粉体の副生品を乾式電気 集じん装置 6で捕集する。 なお、 ライ ンミキサ 1 4はガスミキサを構成 している。
図 3は、 本発明を具現化するための排煙脱硫方法の工程及び装置の概 略図のさらにも う一つの例を示す。
ボイラ 1から発生した硫黄酸化物を含む排ガスを、 熱交換器 2で冷却 _ した後、 排ガスを工業用水と接触させて冷却するガス冷却装置 3で冷却 した後、 反応器 4に導く。 一方、 アンモニア供給設備 1 1から供給され たアンモニアと工業用水をアンモニア水生成装置 1 3 で混合してアンモ ユア水を作り、 該アンモニア水と圧縮空気を、 反応器入口に設置した二 流体ノズル 1 2で気液混合噴霧することにより、 微粒化されたアンモニ ァ水の液滴を排ガス中に注入する。 ァンモニァ水が噴霧注入された排ガ スは反応器 4内でさらに電子加速器 5によって電子ビームを照射され、 その結果生成した硫安を主成分とする粉体の副生品を乾式電気集じん装 置 6で捕集する。
図 4は、 本発明を具現化するための排煙脱硫方法の工程及び装置の概 略図のさらにも う一つの例を示す。
ボイラ 1から発生した硫黄酸化物を含む排ガスを、 熱交換器 2で冷却 した後、 排ガスを工業用水と接触させて冷却するガス冷却装置 3で冷却 した後、 反応器 4に導く。 一方、 アンモニア供給設備 1 1から供給され たアンモニアと圧縮空気をライ ンミキサ 1 4で混合し、 該混合ガスとェ 業用水を、 反応器入口に設置した二流体ノズル 1 2の気液混合室で混合 し、 該混合ガス中のアンモニアガスの一部又は全部を該水に溶解せしめ てアンモニア水を生成させた上で、 残余の該混合ガスと該アンモニア水 を該二流体ノズル 1 2で気液混合噴霧することにより、 微粒化されたァ ンモユア水の液滴及び残余のガス状のアンモニアを排ガス中に注入する。 アンモニア水及びガス状のアンモニアが噴霧注入された排ガスは反応器 4内でさらに電子加速器 5によって電子ビームを照射され、 その結果生 成した硫安を主成分とする粉体の副生品を乾式電気集じん装置 6で捕集 する。 なお、 ラインミキサ 1 4はガスミキサを構成している。
図 5は、 図 1 から図 4 の工程概略図で使用される二流体ノズルの一例— を示す。 また、 図 6は、 該ニ流体ノズルのアダプタの一例を示す。 気液 二重管 2 1から供給されたアンモニアと圧縮空気の混合ガス及び水、 又 は圧縮空気とァンモニァ水は二流体ノズルの気液混合室 2 2で混合され、 ノズルチップ 2 3の先端から噴霧される- 図 2及び図 4に示す装置を用いて行った実験を以下に説明するが、 本 発明はこれに限定されない。
ボイラ 1 から発生した硫黄酸化物を 8 5 0 ρρπι含む排ガス 1， 5 0 0 m 3 N/hを、 熱交換器 2で 1 5 0 °Cまで冷却した後、 排ガスを工業用水と接 触させて冷却するガス冷却装置 3で水分飽和温度プラス 1 0 °Cである 5 0 °Cまで冷却した後、 反応器 4に導いた。 一方、 アンモニア供給設備 1 1から供給されたアンモニア 2 . 3 m3 N/hと圧縮空気をライ ンミキサ 1 4で混合し、 該混合ガスと工業用水 1 8 kg/hを、 反応器入口に設置した 二流体ノズル 1 2の気液混合室で混合し、 該混合ガス中のアンモニアガ スの一部又は全部を該水に溶解せしめてアンモニア水を生成させた上で、 残余の該混合ガスと該ァンモニァ水を該二流体ノズルで気液混合噴霧す ることにより、 微粒化されたアンモニア水の液滴及び残余のガス状のァ ンモニァを排ガス中に注入した。 さらに、 図 4に示す装置を用いた実験 においては、 了ンモユア水及びガス状のアンモニアが噴霧注入された排 ガスは反応器 4内で電子加速器 5によって電子ビームを照射した。 いず れの場合でも、 生成した硫安を主成分とする粉体の副生品を乾式電気集 じん装置 6で捕集した。
実験においては、 二流体ノズルの種類、 圧縮空気の圧力及び流量を変 化させることにより、 噴霧注入されるアンモニア水の液滴のザウタ平均 粒径 （ d 32 =∑ n d 3Z∑ n d 2) を変化させ、 また、 図 4の装置を用い た実験では電子ビームのビーム電流値を変化させることによつて吸収線 1 o 量を変化させて、 脱硫効率の変化を調べた。
図 7はその結果を表す。 これより、 アンモニア水の液滴のザウタ平均 粒径が小さく なるにつれて脱硫率が向上し、 特に吸収線量がゼロの場合 (図 2の装置を用いて行った実験） でも、 ザウタ平均粒径を 1 0 m程 度にすると 5 0 %程度の高い脱硫率が得られることがわかるが、 これは 硫黄酸化物の除去方法と して実用上好ましい値である。 また、 図 7から は、 吸収線量がゼロの場合でもザゥタ平均粒径を 3 0 m程度にすると 4 0 %程度の比較的高い脱硫率が得られることがわかるが、 これは硫黄 酸化物の除去方法と して実用上使用可能な値である。 そしてザウタ平均 粒径が 3 0 mを超える場合でも、 1 0 0 m以下であれば、 吸収線量 がゼロでも 2 0 %以上の脱硫率が得られることがわかる。 ところが、 ザ ゥタ平均粒径が 3 0 μ mを超える場合には、 噴霧したアンモニア水中の 水分が完全には蒸発せず、 反応器 4及び反応器 4 と乾式電機集じん装置 6を接続するダク トから排水が発生するよ うになる。 したがって、 ザゥ タ平均粒径は 3 0 μ m以下にすることが好ましい。
さ らに、 図 2及び図 4 の二流体ノ ズル 1 2の代わりに、 二流体ノズル に加えて障害物を有した衝突微粒化装置と微粒化分級装置とを備えたァ ンモニァ水噴霧装置を設け、 二流体ノズルで噴霧した液滴を障害物に衝 突させてさらに微粒化し、 この微粒化した液滴を重力及び風力を用いて 粒径の小さいものだけを選択して噴霧することにより、 図 7の実験と同 様の実験を行った。 図 8はその結果を示す。 これよ り、 アンモニア水の 液滴のザウタ平均粒径を 5 μ m程度にすると 6 0 %程度の高い脱硫率が 得られることがわかるが、 これは硫黄酸化物の除去方法と して実用上非 常に好ましい値である。 さらに、 図 8より、 ザウタ平均粒径が 0 . 5 // mまでは粒径を小さくするほど脱硫率が高くなるが、 0 . 5 i mを超え- 丄ゎ て小さくすると脱硫率は逆に低下することがわかる。 したがって、 ザゥ タ平均粒径は 0. 5 μ m以上にすることが好ましい。
本発明の排煙脱硫方法及び装置は、 排ガスを水飽和温度以上 8 0 °C以 下に冷却した上でアンモニア水を噴霧注入し、 かつ該ァンモニァ水をザ ゥタ平均粒径が 0. 5 // m以上 3 0 z m以下、 好ましく は 0. 5 μ πι以 上 1 0 μ m以下、 更に好ましく は 0. 5 / m以上 5 m以下の液滴に微 粒化して噴霧するから、 エネルギーコス トが低く、 高い脱硫効率を有し ながら、 アンモニア リーク量も低くすることができる。
また、 アンモニア水を噴霧注入した後、 電子ビームを照射することに より、 反応器出口での排ガス温度をさらに高くする、 及び Z又は、 さら に高い脱硫効率を得ることが可能になる。 産業上の利用の可能性
本発明は、 石炭や石油等の種々の燃料における燃焼排ガスに含まれる 硫黄酸化物を高効率で除去することができる排ガス処理システムに好適 で る。

Claims

請求の範囲
1 . 硫黄酸化物を含む排ガス中にアンモニア水を噴霧注入し、 硫黄酸化 物を粉体のアンモニア化合物に変換して捕集する排煙脱硫方法において 排ガスを水飽和温度以上 8 0 t以下に冷却した上でアンモニア水を噴霧 注入し、 かつ該アンモニア水をザウタ平均粒径が 0. 5 / 11 以上 3 0 m以下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする排煙脱硫方法。
2. 前記アンモニア水をザウタ平均粒径が 0. 5 111以上 1 0 / 111以 下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする請求項 1記載の排煙 脱硫方法。
3. 前記アンモニア水をザウタ平均粒径が 0. 5 / 111以上 5 // 11 以下 の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする請求項 1記載の排煙脱 硫方法。
4. 前記アンモニア水は、 あらかじめアンモニアガスと水を混合して アンモニア水を作り、 該アンモニア水を空気と気液混合噴霧すること を特徴とする請求項 1 乃至 3のいずれか 1項に記載の排煙脱硫方法。
5. 前記アンモニア水は、 最初にアンモニアガスと空気を混合し、 次 いで該混合ガスと水を気液混合し、 該混合ガス中のアンモニアガスの 一部又は全部を該水に溶解せしめてアンモニア水を生成させた上で、 残余の該混合ガスと該アンモニア水を気液混合噴霧することを特徴と する請求項 1 乃至 3のいずれか 1項に記載の排煙脱硫方法。 丄 8
6. 前記排ガスにアンモニア水を噴霧注入した後、 電子ビームを照射 することを特徴とする請求項 1 乃至 5のいずれか 1項に記載の排煙脱 硫方法。
7. 硫黄酸化物を含む排ガスを反応器に導き、 該反応器入口に設置し たアンモニア水注入装置でアンモニア水を噴霧注入し、 硫黄酸化物を 粉体のアンモニア化合物に変換し、 該粉体アンモニア化合物を反応器 下流に設置した副生品捕集装置によつて捕集する排煙脱硫装置におい て、 反応器の上流に排ガスを水飽和温度以上 8 0 °C以下に冷却するガ ス冷却装置を設け、 かつ該アンモニア水噴霧装置が該アンモニア水を ザウタ平均粒径が 0. 5 μ π 以上 3 0 μ m以下の液滴に微粒化して噴 霧するものであることを特徴とする排煙脱硫装置。
8. 前記アンモニア水をザウタ平均粒径が 0. 5 μ ιη以上 1 0 m以 下の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする請求項 7記載の排煙 脱硫装置。
9. 前記アンモニア水をザウタ平均粒径が 0 · 5 / 111以上 5 / 111以下 の液滴に微粒化して噴霧することを特徴とする請求項 7記載の排煙脱 硫装置。
1 0. 前記アンモニア水噴霧装置は、 少なく と も、 アンモニアガスと 水を混合するアンモニア水生成装置と、 該アンモニア水と空気を気液 混合噴霧する二流体ノズルとを有することを特徴とする請求項 7乃至 9のいずれか 1項に記載の排煙脱硫装置。
1 1 . 前記アンモニア水噴霧装置は、 少なく とも、 アンモニアガスと 空気を混合するガスミキサと、 該混合ガスと水を気液混合室において 混合し該混合ガス中のアンモニアガスの一部又は全部を該水に溶解せ しめてアンモニア水を生成させ、 残余の該混合ガスと該アンモニア水 を気液混合噴霧する二流体ノズルとを有することを特徴とする請求項
7乃至 9のいずれか 1項に記載の排煙脱硫装置。
1 2 . 前記アンモニア水噴霧装置は、 前記二流体ノ ズルで噴霧した液 滴を障害物に衝突させてさ らに微粒化する衝突微粒化装置を有するこ とを特徴とする請求項 1 0又は 1 1 に記載の排煙脱硫装置。
1 3 . 前記アンモニア水噴霧装置は、 障害物に衝突させてさらに微粒 化した液滴を、 重力及び又は風力を用いて粒径の小さいものだけを選 択して排ガス中に注入する微粒子分級装置を有することを特徴とする 請求項 1 0乃至 1 2のいずれか 1項に記載の排煙脱硫装置。
1 4 . 前記反応器において、 前記排ガスにアンモニア水を噴霧注入し た後、 電子ビームを照射することを特徴とする請求項 7乃至 1 3のい ずれか 1項に記載の排煙脱硫装置。
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