JP4507404B2 - ボイラ排煙処理システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラから排出される排ガスに含まれる高無水硫酸(SO3 )を除去し、これを水酸化マグネシウム石膏法を用いて回収すると共にSO2 を除去するためのボイラ排煙処理システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ボイラ排ガス中のSOx の除去は、SO2 については、吸収塔内で吸収液をスプレーし、排ガスと気液接触させてSO2 を吸収除去することがなされているが、この湿式脱硫や半乾式脱硫装置では、SO3 の吸収除去は不可能であり、これが大気に放出されると硫酸ミストによる紫煙の原因となる。
【0003】
そこで、SO3 については、煙道内にアルカリ剤を噴射してSO3 を吸収除去することがなされている。
【0004】
またSO2 の吸収剤として、Mg(OH)2 を用い、吸収酸化後、CaO又はCa(OH)2 を加えて副製品として石膏を回収するプロセスがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高SO3 含有ガスの中和では、未反応CaO又はCa(OH)2 が、廃棄され、不経済となる問題がある。また水酸化マグネシウム石膏法では、補給剤としてCaO又はCa(OH)2 が別途必要となる問題がある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、排ガスからSO3 とSO2 とを除去するにおいて、吸収剤と補給剤を効率よく使用してシステムを簡素化できるボイラ排煙処理システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、ボイラからの排ガスに粉末状の生石灰又は消石灰からなる吸収剤を添加して排ガス中のSO3 を吸収除去した後、そのボイラ排ガスを吸収剤と共に脱硫装置に導入し、その脱硫装置で水酸化マグネシウムを脱硫剤とするスラリと接触させてSO2 を吸収除去し、その脱硫剤と吸収剤とを熟成槽で置換反応させて石膏と水酸化マグネシウムにし、石膏を回収すると共に水酸化マグネシウムを脱硫剤として再利用するようにしたボイラ排煙処理システムである。
【0008】
請求項2の発明は、脱硫装置内で、SO2 を吸収して亜硫酸マグネシウムとなったスラリにエアを吹き込んで硫酸マグネシウムに酸化する請求項1記載のボイラ排煙処理システムである。
【0009】
請求項3の発明は、排ガス中のS分に対して当モル以上になるよう生石灰又は消石灰を添加し、未反応の生石灰又は消石灰を脱硫装置を介して熟成槽に補給剤として供給して脱硫後の硫酸マグネシウムと置換反応させる請求項1記載のボイラ排煙処理システムである。
【0010】
請求項4の発明は、熟成槽内での置換反応で生成した石膏と水酸化マグネシウムとをハイドロサイクロン等の石膏分離器で粒径分離して石膏と水酸化マグネシウムを分離する請求項2記載のボイラ排煙処理システムである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0012】
図1は、本発明のボイラ排煙処理システムの構成図を示したものである。
【0013】
図1において、10は、重油焚きの小型乃至中型のボイラで、そのボイラ10から排出される排ガスが脱硝装置11に流されて脱硝される。この部分の温度は300〜400℃である。
【0014】
この脱硝装置11と下流のガス−エアヒータ(GAH)12とを結ぶダクト13には、粉末状の生石灰(CaO)又は消石灰(Ca(OH)2 )からなる吸収剤を添加する吸収剤注入ライン14が接続される。
【0015】
ガス−エアヒータ12はダクト15を介してバグフィルタ式或いは電気集塵式の集じん機16に接続され、その集じん機16からの排ガスが煙突18より大気に放出されるようになっている。
【0016】
ガス−エアヒータ12の入口側のダクト13に注入する吸収剤としての生石灰、又は消石灰は、排ガス中の(SO2 +SO3 )量に対しての過剰量を見込んだ量例えばS分に対してCaが当モル以上になるよう添加する。
【0017】
この300〜400℃の温度範囲の排ガス中に生石灰又は消石灰の吸収剤を添加すると、下記中和反応に従って効率よく無水硫酸(SO3 )を吸収除去することができる。
【0018】
CaO + SO3 → CaSO4
又は、
Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4 +H2
ガス−エアヒータ12で排ガスは、ボイラ燃焼用空気と熱交換されて温度が下げられて脱硫装置16に供給され、ライン17から供給された脱硫剤としての水酸化マグネシウムのスラリと接触され、排ガス中のSO2 が吸収除去されて煙突18から排気される。
【0019】
この場合、煙突18の排気の白煙化を防止するために、図には示していないが、脱硫装置16の前後にガス−ガスヒータを設置し、前段のガス−ガスヒータで脱硫装置16に流入する排ガスから熱回収し、後段のガス−ガスヒータで、排気する排ガスの飽和水蒸気温度以上に再加熱することで、白煙化を防止できる。すなわち、ガス−エアヒータ12を出た排ガスの温度が170℃とし、この排ガスを前段のガス−ガスヒータで、70〜80℃程度にして熱回収し、脱硫装置16で更に温度が下がり飽和蒸気となるが、これを後段のガス−ガスヒータで再加熱して、その排ガスの飽和水蒸気温度以上に加熱することで、煙突18から排気しても、飽和蒸気温度以下になることがないため白煙化を防止できる。
【0020】
なお、脱硫装置16と煙突18間に電気集塵機を設けてもよい。
【0021】
さて、脱硫装置16には、ライン17から水酸化マグネシウム(Mg(OH)2 を脱硫剤とするスラリが供給されて排ガスと気液接触される。
【0022】
この水酸化マグネシウムの粒径は1〜2μmであり、排ガス中のSO2 と下式のように反応して排ガスを脱硫する。
【0023】
Mg(OH)2 + SO2 → MgSO3 + H2
脱硫で生じた亜硫酸マグネシウムは、脱硫装置16に空気吹き込みライン20からスラリ中に吹き込まれたエアにより下式のように酸化されて硫酸マグネシウムとなる。
【0024】
MgSO3 + 1/2O2 → MgSO4
また、脱硫装置16には、ガスエアヒータ12の前段で排ガス二添加された生石灰又は消石灰からなる未反応の吸収剤とSO3 を吸収した硫酸カルシウムが流入し、これが脱硫剤のスラリと共にスラリライン21を介して熟成槽22に導入される。
【0025】
熟成槽22では、脱硫で生じた硫酸マグネシウムと未反応吸収剤(CaO又はCa(OH)2 )が、下式のような置換反応にて、石膏と水酸化マグネシウムにされる。
【0026】
MgSO4 + CaO + H2 O → CaSO4 + Mg(OH)2
熟成槽22で置換反応されたスラリは、ライン23より、ハイドロサイクロン等からなる石膏分離器24に供給される。
【0027】
石膏分離器24では、ハイドロサイクロン等の簡単な遠心分離操作で、石膏と水酸化マグネシウムに分離できる。
【0028】
分離した石膏25は、副製品として回収し、水酸化マグネシウムは、図には示していないが、固液分離器で排水27と分離し、ライン26から水酸化マグネシウムの脱硫剤として脱硫装置16に戻して再利用する。
【0029】
このように、排ガスに高濃度で含まれ、これが紫煙の原因となる無水硫酸を生石灰又は消石灰で中和し、未反応の生石灰又は消石灰を直接脱硫装置へ投入し、これを水酸化マグネシウム石膏法のカルシウム塩として使用することで、新たな生石灰等を必要とせずに、しかも脱硫剤としての水酸化マグネシウムは繰り返して使用することが可能となる。
【0030】
また、この排煙脱硫システムに湿式電気集塵機、ガス−ガスヒータ等を敷設することで、より厳しい環境対策を実施することが可能となる。
【0031】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、排ガスに高濃度で含まれ、これが紫煙の原因となる無水硫酸を生石灰又は消石灰で中和し、未反応の生石灰又は消石灰を直接脱硫装置へ投入し、これを水酸化マグネシウム石膏法のカルシウム塩として使用することで、システムの簡素化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
10 ボイラ
12 ガス−エアヒータ
14 吸収剤添加ライン
16 脱硫装置
22 熟成槽

Claims (4)

  1. ボイラからの排ガスに粉末状の生石灰又は消石灰からなる吸収剤を添加して排ガス中のSO3 を吸収除去した後、そのボイラ排ガスを吸収剤と共に脱硫装置に導入し、その脱硫装置で水酸化マグネシウムを脱硫剤とするスラリと接触させてSO2 を吸収除去し、その脱硫剤と吸収剤とを熟成槽で置換反応させて石膏と水酸化マグネシウムにし、石膏を回収すると共に水酸化マグネシウムを脱硫剤として再利用することを特徴とするボイラ排煙処理システム。
  2. 脱硫装置内で、SO2 を吸収して亜硫酸マグネシウムとなったスラリにエアを吹き込んで硫酸マグネシウムに酸化する請求項1記載のボイラ排煙処理システム。
  3. 排ガス中のS分に対して当モル以上になるよう生石灰又は消石灰を添加し、未反応の生石灰又は消石灰を脱硫装置を介して熟成槽に補給剤として供給して脱硫後の硫酸マグネシウムと置換反応させる請求項1記載のボイラ排煙処理システム。
  4. 熟成槽内での置換反応で生成した石膏と水酸化マグネシウムとをハイドロサイクロン等の石膏分離器で粒径分離して石膏と水酸化マグネシウムを分離する請求項2記載のボイラ排煙処理システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0780244A (ja) * 1993-09-14 1995-03-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd 排ガス処理方法
JP2000288338A (ja) * 1999-04-07 2000-10-17 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 排煙脱硫廃棄物の処理方法及びその装置

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