JP2725784B2 - 排煙脱硫方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排煙脱硫方法に係り、特に硫酸ガスを効果
的に除去することができる上、ガス接触部の腐蝕を防止
する排煙脱硫方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より排煙脱硫方法は種々考案され、実際に使用さ
れており公知例も多い。

第３〜５図に従来の代表的な排煙脱硫方法の装置系統
図を示す。

第３図は、スクラバ方式による排煙脱硫方法の装置系
統図である。この装置は、硫黄酸化物（以下、SOxとい
う）含有排ガス30の入口および処理ガス39の出口を有す
る湿式スクラバ36と、該湿式スクラバ36に洗浄水31を循
環する洗浄水ポンプ32と、苛性ソーダ槽33および該苛性
ソーダ槽33から前記湿式スクラバ36内へ洗浄水中和用の
苛性ソーダを供給する苛性ソーダ注入ポンプ34とから主
として構成されている。なお、35は排水槽、37はpHメー
タ、38は排出ファンである。湿式スクラバ36に導入され
たSOx含有排ガス30は、洗浄水ポンプ32で循環される洗
浄水31と接触し、SOxが吸収、除去された後、処理ガス3
9として排出ファン38を経て大気へ放出される。一方、S
Oxを吸収した洗浄水31は、pHメータ37でそのpHが検出さ
れ、苛性ソーダ槽33から苛性ソーダ注入ポンプ34により
注入される苛性ソーダで中和された後、その一部がオー
バーフローして排水槽35に排出され、図示省略されてい
る水処理装置に移送される。このスクラバ方式の排煙脱
硫方法においては、亜硫酸ガス（以下、SO₂という）は
ほとんど完全に捕捉されるが、硫酸ガス（以下、SO₃と
いう）は捕捉されず、硫酸ミスト（粒径１ミクロン以下
が70％以上）として大気へ排出されるという問題があ
る。硫酸ミストは処理ガス中に5mg/Nm³以上存在する
と、白煙として目視で確認することができる。

第４図は、湿式電気集塵方式による排煙脱硫方法の装
置系統図である。この装置は、湿式電気集塵機46と、該
湿式電気集塵機46に洗浄水41を循環する洗浄水ポンプ42
と、前記洗浄水41を中和する苛性ソーダの貯槽43および
苛性ソーダ注入ポンプ44とから主として構成されてい
る。この装置の原料排ガスとしては、湿式法である程度
SOxが除去された排ガス、例えば前記第３図の湿式スク
ラバ方式による排煙脱硫装置の処理ガス等があげられ、
一次的に処理された処理ガス39は、SOx含有排ガス40と
して湿式電気集塵機46に導入され、排ガス中の硫酸ミス
トが電気的に集塵される。洗浄水41は、前記スクラバ方
式と同様に処理される。この湿式電気集塵方式によれ
ば、処理ガス49内のSOxは数ppmまで低下するが、衆知の
ごとく設備費が高価であるという問題がある。

第５図は、エリミネータ方式による排煙脱硫方法の装
置系統図である。この装置は、排ガスの冷却塔60とエリ
ミネータ56と、その中間の中間槽61と、該中間槽61で分
離された液分と前記エリミネータ56で分離された硫酸ミ
ストを含む排水を受ける排水槽55と、該排水槽55に注入
される苛性ソーダの貯槽53とから主として構成されてい
る。SOx含有排ガス50は、冷却塔60で水と接触して冷却
された後、中間槽61に入り、ここで気液分離される。液
分と分離された気体はエリミネータ56に入り、ここで硫
酸ミストが除去された後、大気に放散される。排水は前
記スクラバ方式と同様の方法で中和処理される。この方
式によれば、処理ガス59のSOxは数ppmまで低下するが、
設備費が高価であるという欠点がある。

スクラバ方式、湿式電気集塵方式、エリミネータ方式
ともに排ガスの洗浄に多量の洗浄水を必要とするため水
処理が不可欠であり、設備が大型化するとともに価格も
高くつく。また、中和前の洗浄水が接触する部分に普通
の綱材を使用することができない上に、ステンレス鋼を
用いても腐蝕され、６価のクロムが排水中に含まれると
いう問題もあり、排水処理が大がかりなものとなる。さ
らに、硫酸を苛性ソーダで中和した生成物である芒硝ま
で処理するとなると蒸発乾燥以外に方法がなく、例えば
第６図に示したようにスプレドライヤを組込んだ装置、
すなわちスプレドライヤ63、集塵機64、排出ファン65、
熱風炉66からなる装置によって、被処理排水62中の水分
を蒸発させ集塵機64で固形物を回収する方法があげられ
るが、排水量が多くなると水分を蒸発させるための熱源
の確保にコストがかかり、高価なものとなってしまう。

一方、このような排水処理装置を必要としない従来技
術としては、フライアッシュを含むSOx含有排ガスに、S
O₃、硫酸ミストおよび硫安系反応生成物等の総量をSO₃
に換算した量の１モル倍以上のアンモニア（以下、NH₃
ということがある）を注入し、反応生成物をダストとし
て除塵するものが知られている。このような従来技術と
して特開昭54−16737号公報等があげられる。しかしな
がら、ガス中にフライアッシュが含まれていても、300
〜400℃のSO₃含有ガスにアンモニアを注入すると、酸性
硫酸アンモニウム（以下、酸性硫安という）が発生し、
ダクト、熱交換器等のガス接触部に付着してその部分を
腐蝕させるという問題がある。また、排ガスが酸露点ま
で低下すると未反応のSO₃が硫酸（H₂SO₄）となり、やは
りダクト等を腐食させることにる。

従来、排ガスの脱硫方法として考案されたものは、SO
₂除去を目的にしたものが大部分で、SO₃を対象にするも
のは少ない。SO₃は、その測定方法も困難であるが、処
理方法も難しく、効率よく処理することができる排煙脱
硫方法の開発が望まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、SO
xを含有する排ガス、特にSO₃を含有する排ガスを効果的
に処理することができる乾式の排煙脱硫方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、硫黄酸化物を含有
する排ガスを酸露点よりわずかに高い温度まで冷却した
後、アンモニアと冷却空気の混合物を注入して酸露点ま
で冷却しながら排ガス中の硫酸ガスを硫酸アンモニウム
として固定し、該硫酸アンモニウムを集塵装置で分離す
ることを特徴とする。

本発明の原理を第７図を参照して説明する。第７図
は、排ガス中に含まれるSO₃の量とその露点との関係を
示す図である。この図から、例えばSO₃を200ppm含む排
ガスの酸露点は、160℃前後である。SOx含有ガスを、例
えば熱交換器により酸露点よりもわずかに高い温度、例
えば180℃まで冷却した後、これに冷却空気とアンモニ
アとの混合物を注入し、酸露点、例えば150℃まで冷却
しながら排ガス中のSO₃とアンモニアとを反応させる
と、排ガス中のSO₃は硫酸ミストとして凝結することな
く硫安（（NH₄）₂SO₄）として固定されるので、酸性硫
安（（NH₄）HSO₄）の生成も抑制され、熱交換器および
その他の機器の硫酸または酸性硫安による腐蝕を防止す
ることができる。このとき酸露点以下の温度となる箇所
では中和反応が進行し、やはり硫酸腐食が防止される。

気体中でSO₃とアンモニアを反応させて得られる硫安
の粒子径は、その70％以上が１μｍ以下と非常に小さ
く、例えばバグフィルタ、マルチサイクロン等の乾式集
塵機ではほとんど捕捉できない範囲であるが、熱交換器
出口ダクト中を１秒間以上流れる間に硫安の粒子径が成
長し、バグフィルタ等で捕捉できるようになる。

なお、アンモニアを例えば熱交換器の前流側で高温の
排ガスに直接注入すると、熱交換器内で酸性硫安が生成
し、熱交換器の閉塞および熱交換器の伝熱管、ケーシン
グ、出口ダクト等に腐蝕が生ずる。また、SOx含有排ガ
スにアンモニアを導入することなく直接酸露点以下に冷
却すると、SO₃が硫酸（H₂SO₄）として凝結し、構成部材
の腐食原因となる。

本発明において、生成した硫酸アンモニウムを分離す
るための集塵装置として濾過集塵装置、特にバグフィル
タを用いることが好ましく、またバグフィルタの前流で
プレーコート材として、例えばフライアッシュを添加す
ることが好ましい。フライアッシュを投入することによ
り、硫安とフライアッシュがダクト内の気流中で混合さ
れて結合し、例えばバグフィルタ付近では湿気の少ない
硫安となるために、バグフィルタの目詰まりが防止で
き、固形物の払い落としが容易となり、圧損増加を防止
することができる。硫安とフライアッシュの混合比は重
量比で約1:1にするのが好ましい。また、フライアッシ
ュは、粒径を44μｍ以下に調整した細粉（平均20μｍ）
よりも、粒径をそろえていない原粉（５〜250μｍ、平
均40μｍ）の方が好ましく、原粉を用いることによりバ
グフィルタの濾布の目詰まりが防止でき、硫安の回収効
率がよくなる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す排煙脱硫方法の装
置系統図である。

この装置は、焼成炉20に取付けられた焼成炉排気ファ
ン１と、その後流の熱交換器３と、該熱交換器３に熱交
換器出口ダクト４を介して連結されたバグフィルタ５
と、その後流の排出ファン７と、前記熱交換器３に冷却
用空気13を供給する冷却ファン８と、前記熱交換器出口
ダクト４に連結された冷却用空気13とアンモニア14の混
合物を供給する注入配管９およびフライアッシュ投入器
11とから主として構成されている。なお、２は熱交換器
入口ダクト、６はバグフィルタ出口ダクト、10は注入配
管９に設けられた冷却用空気の流量調整ダンパである。

このような構成において、焼成炉20から排出される、
例えば石炭焚高ダスト用脱硝触媒の最終焼成工程におい
て、含浸液に含まれる硫酸根が分解したときに発生する
SOx含有排ガス12は、焼成炉排気ファン１により熱交換
器入口ダクト２を介して熱交換器３に導入され、冷却フ
ァン８により供給される冷却用空気13と伝熱管を介して
接触し、酸露点よりわずかに高い温度（例えば170℃）
まで冷却される。この酸露点よりもわずかに高い温度ま
で冷却されたSOx含有排ガス12は、熱交換器出口ダクト
４において、注入配管９から供給されるアンモニア14と
冷却用空気13との混合物と合流し、さらに冷却されて酸
露点、例えば150℃になるとともに、排ガス中のSO₃はア
ンモニア14と反応して硫酸アンモニウムとなる。このと
き、冷却用空気13の流量はSOx含有排ガス12の温度が例
えば、150℃になるように流量調整ダンパ10によって制
御される。

SO₃とアンモニア14が反応して生成した硫安は、フラ
イアッシュ投入器11から投入されるフライアッシュと混
合されてその粒子径が増大するとともに吸湿されて乾燥
状態の粒子となる。乾燥状態の硫安とフライアッシュを
含む排ガス12は、後流のバグフィルタ５に流入し、ここ
で硫安とフライアッシュの混合物が除去された後、排出
ファン７を経て処理ガス16として大気に放散される。

本実施例によれば、高温、例えば300〜400℃でSO₃と
アンモニアを反応させたときに生じる酸性硫安の生成が
なく、またアンモニアを注入することなく酸露点まで冷
却したときに生じる硫酸の生成もなく、排ガス中のSO₃
は熱交換器３の後流で硫安として固定されバグフィルタ
５で捕捉されるので、排ガス中のSO₃を100％に近い高効
率で分離することができるともに、熱交換器３の閉塞お
よび構成部材の腐食を防止することができる。

また、本実施例によれば、バグフィルタ５の使用温度
が150℃近辺以下なので、濾布の材質として安価な耐熱
ナイロンが使用できる。さらに、洗浄水を使用しないの
で排水処理が不要となる。また、SO₃は、芒硝とか石膏
でなく投棄規制のない硫安として回収されるので、肥料
として再利用することができる上、硫酸ミストの発生が
なく、煙突から白煙が排出されることもない。その上、
廃物であるフライアッシュを有効利用することができ
る。

第２図は、本発明の他の実施例を示す装置系統図であ
る。この装置は、第１図の熱交換器３の前流にSO₂酸化
触媒層17を配置したものである。排ガス12中にSO₂が含
有される場合は、SO₂酸化触媒層17によりSO₂がSO₃に酸
化された後、前記実施例と同様に処理される。

本実施例によれば、SO₂およびSO₃の両者を同時に効率
よく処理することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、排ガス中の硫黄酸化物（SOx）、特
に硫酸ガス（SO₃）を効率よくしかも安価な装置で処理
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す排煙脱硫方法の装置
系統図、第２図は、本発明の他の実施例を示す装置系統
図、第３〜５図は、それぞれ従来の排煙脱硫方法の系統
を示す図、第６図は、スプレドライヤ方式による排水処
理装置の説明図、第７図は、燃焼排ガスに含まれるSO₃
と露点の関係を示す特性曲線図である。 ３……熱交換器、５……バグフィルタ、９……注入配
管、11……フライアッシュ投入器、12……SOx含有排ガ
ス、13……冷却用空気、14……アンモニア、16……処理
ガス。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硫黄酸化物を含有する排ガスを酸露点より
   わずかに高い温度まで冷却した後、アンモニアと冷却空
   気の混合物を注入して酸露点まで冷却しながら排ガス中
   の硫酸ガスを硫酸アンモニウムとして固定し、該硫酸ア
   ンモニウムを集塵装置で分離することを特徴とする排煙
   脱硫方法。
2. 【請求項２】前記集塵装置として濾過集塵装置を用い、
   該濾過集塵装置の前流の排ガスにプレコート材を添加す
   ることを特徴とする請求項１に記載の排煙脱硫方法。