JPH06312118A

JPH06312118A - 乾式排ガス脱硫方法および装置

Info

Publication number: JPH06312118A
Application number: JP5103045A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ishida; 孝行石田; Yasuki Hashimoto; 泰樹橋本; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】乾式排ガス脱硫装置の脱硫率を向上させ、脱
硫剤の使用量を低減するとともに、脱硫塔壁面に付着し
た固形物を円滑に排出できる乾式排ガス脱硫装置を提供
する。【構成】排ガス８を導入する入口ダクト１および処理
済の排ガスを流出させる出口ダクト３と固形物を排出す
る固形物排出装置９が設けられた脱硫塔１９と、入口ダ
クト１から流入する排ガス８に、例えばＮａＣｌ、Ｃａ
Ｃｌ₂、ＫＣｌ等の吸収剤粉末２を噴霧する吸収剤噴霧
装置２ａと、噴霧水タンク５の噴霧水を脱硫塔１９の脱
硫部に噴霧する加湿水噴霧ノズル４とを有する乾式排ガ
ス脱硫装置において、添加剤サイロ６と、この添加剤サ
イロ６の添加剤を噴霧水タンク５に供給する添加剤供給
フィーダ７と、脱硫塔１９の内壁３０に付着した固形物
３３の厚さを検出するサンサー１１と、このセンサー１
１からの信号に基いて槌打装置１０を制御して固形物を
剥離させる槌打制御装置１２とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾式排ガス脱硫方法お
よび装置に係り、特に排ガス中の硫黄酸化物を除去する
乾式排ガス脱硫方法および装置であって、性能向上およ
び装置の安定運転性維持に寄与するに好適な乾式排ガス
脱硫方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中の硫黄酸化物を除去する方法の
一つとして、ダクト中に吸収剤粉末（消石灰等カルシウ
ム系吸収剤）を注入した後、その後流の脱硫塔にて加湿
用の水噴霧を行ない、排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去
する乾式排煙脱硫装置の１例を図８に示す。

【０００３】ボイラ等での燃焼により発生した排ガス８
は、入口ダクト１で脱硫塔１９に導かれる。このとき、
吸収剤２が入口ダクト１に噴霧され、排ガス中に浮遊し
た状態で、脱硫塔１９に導入される。塔内には、加湿水
噴霧ノズル４が設けてあり、噴霧された微細液滴が塔出
口に到達するまでに蒸発を完了するが、この過程におい
て排ガス中の硫黄酸化物が水を介して吸収剤２に吸収さ
れる。

【０００４】この乾式脱硫方法の反応プロセスは、図９
に示すとおりで硫黄酸化物２１を含む排ガス８中に噴霧
され浮遊している吸収剤２０は脱硫塔において、噴霧水
２２と接触すると、吸収剤２０の周囲を噴霧水２２が覆
い、この周囲を覆った噴霧水２２に排ガス中の硫黄酸化
物２１が溶解する。また、吸収剤２０中のカルシウムが
噴霧水２２に溶解し、噴霧水２２中に溶解している硫黄
酸化物２１と反応する。吸収剤２０の表面を覆っている
水２２が蒸発した後の反応生成固形物は脱硫塔後流側に
設置された集塵機によって捕集される。

【０００５】この脱硫反応量は、噴霧水２２の蒸発時
間、吸収剤２０中のカルシウムの噴霧水２２への溶解性
および噴霧水２２への排ガス中の硫黄酸化物２１の溶解
性によって支配される。硫黄酸化物の溶解は塩化物の存
在で促進される。このような現象はスプレードライヤを
用いた湿式脱硫装置においては公知である。しかし、脱
硫剤を粉体で供給する乾式脱硫装置では、脱硫塔の内径
と長さの比が、スプレードライヤを用いた湿式脱硫装置
のそれと比較して小さいため、脱硫剤の付着によるガス
流速の変化（脱硫率の変化）や塔の閉塞が問題となる。

【０００６】すなわち、脱硫塔内では、噴霧水滴２２が
蒸発するまでの過程で、一部が塔壁に当たって、その部
分で濡れ面を作り固形物の付着成長が生じることを避け
得ない。この付着物を除去する手段として、付着が懸念
される範囲に対し、槌打装置を多数設けて、定期的に壁
面に振動を与え、固形物を除去していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の水噴霧
は、図９に示すようなモデルで反応が進むが、噴霧され
た水自体が中性で排ガス中の硫黄酸化物をとり込む能力
が低く、しかも沸点が低いために吸収剤表面を覆う液膜
としての存在時間が短いため硫黄酸化物の吸収能力が低
かった。また、吸収剤中にあるカルシウム化合物の水に
対する溶解度が小さいために、脱硫反応量も少ない状況
にあり、水噴霧による脱硫性能はあまりよくなかった。
このため、所要の性能を維持するためには多くの吸収剤
を必要とし、運転費がかさみ、経済性の低下につながっ
ていた。

【０００８】また、さきに述べたように脱硫塔内は、吸
収剤の付着成長が避け得ない環境下にある。この付着
は、塔壁へのスプレ液滴の衝突に起因するものであり、
その領域は、塔内のガスの偏流または運転条件の影響を
受けて変化するため、一定時間内でも場所によって付着
成長の度合いが異なる。このため、塔壁に設けた槌打装
置を一定間隔で作動させたときに剥離、落下する固形物
の大きさにはかなりのばらつきがあり、予想外に大きな
固形物が落下したときには、塔下部に設けられた固形物
排出装置をつまらせるなど運転に支障をきたすことがあ
った。

【０００９】また、固形物の成長し過ぎを防ぐ方策とし
て槌打装置の作動間隔を短縮することも試したが、不必
要に塔壁に振動を与えすぎることや騒音発生などを考慮
すると、必ずしも好ましい方法ではなかった。本発明は
上記従来技術の問題点を解決し、脱硫塔内での脱硫率を
向上し、脱硫剤の使用量を節減するとともに、脱硫塔内
で生成した固形物を円滑に排出することができる乾式排
ガス脱硫方法および装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、排ガス中に粉末の吸収剤を浮遊さ
せた状態で脱硫塔に流入させ、脱硫部で加湿水噴霧ノズ
ルから加湿水を噴霧して微細液滴が塔内で蒸発を完了す
るまでの間に排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去し、反応
生成固形物を脱硫塔より排出する乾式排ガス脱硫方法に
おいて、前記水噴霧ノズルから噴霧する加湿水にＮａＣ
ｌ、ＣａＣｌ₂、ＫＣｌのうち少なくとも一つ、または
前記塩化物のうち少なくとも一つを含んだ混合物を添加
することを特徴とする乾式排ガス脱硫方法に関する。

【００１１】第２の発明は、上記第１の発明において、
塩化物としてＮａＣｌを水に対して１〜3 ％添加するこ
とを特徴とする乾式排ガス脱硫方法に関する。第３の発
明は、硫黄酸化物含有排ガスを脱硫塔内に導入する入口
ダクトと、脱硫塔で処理された排ガスを排出する出口ダ
クトと、入口ダクト内の排ガス中に吸収剤を噴霧する吸
収剤噴霧装置と、脱硫塔内に加湿水を噴霧する加湿水噴
霧ノズルと、脱硫塔内で生成した固形物を排出する固形
物排出装置とを備えた乾式排ガス脱硫装置において、前
記加湿水中に塩化物を添加する塩化物添加装置を設けた
ことを特徴とする乾式排ガス脱硫装置に関する。

【００１２】第４の発明は、上記第３の発明において、
脱硫塔の塔壁に絶縁体を介して所定間隔を隔てて取り付
けられた複数個のセンサと、該センサからの検出信号に
基いて作動する槌打装置とを設けたことを特徴とする乾
式排ガス脱硫装置に関する。

【００１３】

【作用】噴霧水に添加剤を加えることによって噴霧後の
水滴の沸点が上昇し、液滴としての存在時間が長くなる
ので、硫黄酸化物の吸収時間が長くなる。また、前記添
加剤がＮａＣｌ等の強電解質であることから、この添加
剤が溶解した陽イオンの働きで排ガス中の硫黄酸化物を
とり込みやすくなると同時に、このような噴霧水で覆わ
れた吸収剤中の、例えばカルシウム化合物の溶解も促進
されるので、脱硫反応量が増大し吸収性能が向上する。
この結果、運転費の低減が可能となる。

【００１４】また、脱硫塔壁３０の内側に所定の長さの
絶縁体に覆われたセンサを所定間隔を隔てて複数配置し
たことにより、前記塔壁３０に付着した固形物の厚さが
前記絶縁体の長さ（深さ）以上に成長したとき、隣接す
るセンサの先端間に電気が流れる。従って、この通電に
基いて槌打装置を作動させて固形物を剥離することによ
り、前記付着固形物の一定厚以上の成長を防止すること
ができる。前記隣接するセンサの先端間で通電が生じる
のは、上記した強電解質の添加剤が付着物に混在してお
り、該強電解質が付着物の表面水分中でイオン化して流
れ易くなるためである。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す。この乾式排ガ
ス脱硫装置が図８の従来技術と異なるところは、噴霧水
タンク５に添加剤を供給する添加剤供給フィーダ７と、
添加剤を貯蔵する添加剤サイロ６と、脱硫塔１９の塔壁
３０に付着した固形物の厚さを検出するセンサ１１と、
該付着固形物を払い落とす槌打装置１０と、前記センサ
１１からの信号に基いて前記槌打装置１０を制御する槌
打制御装置１２とを設けた点である。なお、１は入口ダ
クト、２は吸収剤、２ａは吸収剤噴霧装置、３は出口ダ
クト、４は加湿水噴霧ノズル、８は排ガス、９は固形物
排出装置である。

【００１６】また、図５は、図１の前記センサ１１部分
を詳細に示す説明図である。図において、深さＴの寸法
まで絶縁体３１に覆われた複数のセンサ１１が脱硫塔塔
壁３０に設けられている。このような構成において、例
えばボイラで発生した燃焼排ガス８は、吸収剤噴霧装置
２ａから噴霧される吸収剤、例えば消石灰粉末２を伴っ
て脱硫塔１９に流入する。一方、添加剤サイロ６に貯蔵
された添加剤、例えばＮａＣｌが添加剤供給フィーダ７
を介して噴霧水タンク５に供給され、噴霧水に溶解す
る。ＮａＣｌが溶解した噴霧水は加湿水噴霧ノズル４を
経て脱硫塔１９の脱硫部に噴霧され、前記吸収剤２を同
伴した燃焼排ガス８と接触する。このようにして燃焼排
ガス、吸収剤およびＮａＣｌが添加された噴霧水が接触
し、燃焼排ガス８に含まれる硫黄酸化物が吸収剤に吸収
される。

【００１７】反応プロセスを図２に示す。図において、
硫黄酸化物２１を含む排ガス８中に噴霧され浮遊してい
る吸収剤２０が脱硫塔１９内で噴霧水２２と接触する
と、前記吸収剤２０の周囲を噴霧水２２が覆い、この噴
霧水２２に排ガス中の硫黄酸化物２１が溶解する。この
とき噴霧水２２には添加剤であるＮａＣｌが溶解した陰
イオン２３および陽イオン２４が含まれているので、排
ガス８中の硫黄酸化物２１の溶解が促進する。また、吸
収剤２０中のカルシウムも同様に噴霧水２２に溶解し、
先に溶解した前記硫黄酸化物２１と反応する。吸収剤２
０の表面を覆っている噴霧水２２が蒸発した後の反応生
成固形物は、図示省略した脱硫塔後流の集塵機によって
捕集される。

【００１８】このようにして排ガス８の脱硫操作が進行
する間に、脱硫塔１９の塔壁３０に固形物３３が付着す
る。図６は、塔壁３０に固形物３３が付着した状況を示
す説明図である。図において、吸収剤による付着固形物
３３の厚みｔが絶縁体３１の深さＴ以上に成長した際、
センサ１１の先端間を付着水３４を介して電流が流れ
る。この電流値は図７のように変化する。センサ１１
は、例えば電流値＝Ａを検知すると、その信号を槌打制
御装置１２に送る。信号を受けた槌打制御装置１２は、
その計測位置に最も近い槌打装置１０を適時作動させて
前記固形物３３を剥離する。

【００１９】本実施例において、噴霧水に添加剤を加え
た効果を図３および図４に示す。図３において、吸収剤
のモル比と排ガス中の硫黄酸化物のモル比（以下、Ｃａ
／Ｓと呼ぶ）を脱硫塔での脱硫率７０％ベースで比較す
ると、添加剤を加えることによってＣａ／Ｓ＝２をＣａ
／Ｓ＝１．５に低減できることが分かった。また、添加
剤（ＮａＣｌ）の濃度を変化させて試験を行なったとこ
ろ、図４に示す結果が得られた。図において、添加剤と
してＮａＣｌを用いた場合の添加剤量は、３ｗｔ％以
下、望ましくは１ｗｔ％前後であることが分かる。

【００２０】本実施例によれば、噴霧水に添加剤を加え
ることによって、噴霧水の沸点上昇が起こり、液滴蒸発
時間が長くなるので、液滴の硫黄酸化物吸収時間が長く
なる。また、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ₂に代表されるように
塩化物を含む化合物には、水分を保持する能力である潮
解性があり、噴霧水が吸収剤に付着した後、徐々に液滴
が蒸発しても付近の水分をとり込み噴霧水が吸収剤を覆
っている時間が長くなるので、硫黄酸化物の吸収能力が
向上する。

【００２１】また、塩化物などの強電解質を含む噴霧水
を噴霧することにより、吸収剤に付着した噴霧水と吸収
剤の表面でイオン緩衝作用が起こり、吸収剤表面のカル
シウムイオンが溶解し易くなると同時に、噴霧水に含ま
れる陽イオンが排ガス中の硫黄酸化物の溶解を促進する
ので、脱硫反応が促され、脱硫性能が向上する。さら
に、噴霧水に塩化物などの強電解質を添加することによ
り、脱硫塔内壁で成長した固形物中の噴霧水を介してセ
ンサ１１間に電流が流れるので、この電流に基いて、付
着固形物を剥離する必要性を検出することができる。す
なわち、脱硫塔壁の適切な位置に、成長する固形物の厚
さを検知する複数のセンサ１１を設置したことにより、
該固形物が所定の厚さに到達した時点で槌打装置１０を
起動して剥離することができる。

【００２２】本実施例によれば、固形物の厚みを検出す
るセンサ１１、槌打制御装置１２および槌打装置１０を
設けたことにより、脱硫塔下部より排出される固形物３
３をある大きさ以下に維持することができるので、固形
物を排出装置９から安定して排出することができる。本
実施例において、噴霧水に加える添加剤として、例えば
海水を使用することもできる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、噴霧水に添加剤を加え
ることにより、脱硫用吸収剤の使用量を著しく低減する
ことができる。例えば硫黄酸化物に対する吸収剤のモル
比をＣａ／Ｓで表すと、脱硫率＝７０％ベースで比較し
た場合、従来方法でＣａ／Ｓ＝２．０であったものをＣ
ａ／Ｓ＝１．５までに低減することができる。この結
果、本装置の１年間の運転費は添加剤の費用を見込んで
も従来方法に較べて約２０％の低減となる。

【００２４】また、槌打装置を制御することにより、塔
下部の固形物排出装置の運転状態を良好にし、脱硫装置
の安定な連続運転を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す乾式排ガス脱硫装置の
フロー図。

【図２】本発明における脱硫反応のモデル説明図。

【図３】実施例における乾式排ガス脱硫装置の性能曲線
図。

【図４】実施例においてＣａ／Ｓ一定とした場合のＮａ
Ｃｌ濃度と、脱硫率の関係を示す図。

【図５】脱硫塔内に設置されたセンサを示す図。

【図６】脱硫塔内に設置されたセンサとその周りに成長
した固形物を示す図。

【図７】固形物付着量とセンサ間に流れる電流値の関係
を示す図。

【図８】従来の乾式排ガス脱硫装置のフロー図。

【図９】水噴霧の際の反応モデルを示す図。

【符号の説明】

１…入口ダクト、２…吸収剤、２ａ…吸収剤噴霧装置、
３…出口ダクト、４…加湿式噴霧ノズル、５…噴霧水タ
ンク、６…添加剤サイロ、７…添加剤供給フィーダ、８
…排ガス、９…固形物排出装置、１０…槌打装置、１１
…センサ、１２…槌打制御装置、１９…脱硫塔、２０…
吸収剤、２１…硫黄酸化物、２２…噴霧水水滴、２３…
塩化物中の陰イオン、２４…塩化物中の陽イオン、２５
…硫酸カルシウム、３０…脱硫塔塔壁、３１…絶縁体、
３３…固形物、３４…付着水。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガス中に粉末の吸収剤を浮遊させた状
態で脱硫塔に流入させ、脱硫部で加湿水噴霧ノズルから
加湿水を噴霧して微細液滴が塔内で蒸発を完了するまで
の間に排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去し、反応生成固
形物を脱硫塔より排出する乾式排ガス脱硫方法におい
て、前記水噴霧ノズルから噴霧する加湿水にＮａＣｌ、
ＣａＣｌ₂、ＫＣｌのうち少なくとも一つ、または前記
塩化物のうち少なくとも一つを含んだ混合物を添加する
ことを特徴とする乾式排ガス脱硫方法。
【請求項２】請求項１において、塩化物としてＮａＣ
ｌを水に対して１〜3 ％添加することを特徴とする乾式
排ガス脱硫方法。
【請求項３】硫黄酸化物含有排ガスを脱硫塔内に導入
する入口ダクトと、脱硫塔で処理された排ガスを排出す
る出口ダクトと、入口ダクト内の排ガス中に吸収剤を噴
霧する吸収剤噴霧装置と、脱硫塔内に加湿水を噴霧する
加湿水噴霧ノズルと、脱硫塔内で生成した固形物を排出
する固形物排出装置とを備えた乾式排ガス脱硫装置にお
いて、前記加湿水中に塩化物を添加する塩化物添加装置
を設けたことを特徴とする乾式排ガス脱硫装置。
【請求項４】請求項３において、脱硫塔の塔壁に絶縁
体を介して所定間隔を隔てて取り付けられた複数個のセ
ンサと、該センサからの検出信号に基いて作動する槌打
装置とを設けたことを特徴とする乾式排ガス脱硫装置。