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JP2000227205A - Simultaneous denitration desulfurization system and coal gasification combined power generation system - Google Patents

Simultaneous denitration desulfurization system and coal gasification combined power generation system

Info

Publication number
JP2000227205A
JP2000227205A JP11028150A JP2815099A JP2000227205A JP 2000227205 A JP2000227205 A JP 2000227205A JP 11028150 A JP11028150 A JP 11028150A JP 2815099 A JP2815099 A JP 2815099A JP 2000227205 A JP2000227205 A JP 2000227205A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
desulfurization
furnace
catalyst
based catalyst
denitration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11028150A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Setoguchi
稔彦 瀬戸口
Yuichi Fujioka
祐一 藤岡
Yoshihiko Tsuchiyama
佳彦 土山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP11028150A priority Critical patent/JP2000227205A/en
Publication of JP2000227205A publication Critical patent/JP2000227205A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the rate of desulfurization and decompose NH3 to decrease the load of a denitration system or to eliminate the necessity of the denitration system itself, by charging a Ni catalyst having NiO as a main component and limestone into a desulfurization furnace. SOLUTION: A Ni catalyst having NiO as a main active component is supplied to a desulfurization furnace 2 through a catalyst charging pipe 25 from a charging hopper 24 by using a particle supplying device. It is possible for the Ni catalyst to be supplied to a limestone supplying pipe 14 and to be supplied to a desulfurization furnace 2 with limestone. The Ni catalyst to be supplied is a fresh Ni catalyst at the beginning of operation, but afterwards, it is the mixture of the recycled portion of the used Ni catalyst and the fresh Ni catalyst as makeup. In the desulfurization furnace 2, the concentration of H2S in coal gasification gas is desulfurized to 10 ppm or less, for example, by the action of the limestone and NiO in the Ni catalyst, and at the same time NH3 is decomposed to nitrogen and hydrogen by the catalytic action.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、同時脱硝脱硫シス
テムおよび石炭ガス化複合発電システムに関し、さらに
詳しくは、石炭ガス化炉から排出される石炭ガス化ガス
の浄化にあたり、生成ガスを同時に脱硝・脱硫する同時
脱硝脱硫システムおよび石炭ガス化複合発電システムに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simultaneous denitration and desulfurization system and an integrated coal gasification combined cycle system, and more particularly, to purifying a coal gasification gas discharged from a coal gasification furnace by simultaneously removing a denitration gas from the gasification gas. The present invention relates to a desulfurization simultaneous denitration desulfurization system and an integrated coal gasification combined cycle system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から石炭火力プラントの発電効率向
上のために、石炭ガス化複合発電システムの開発が進め
られている。そのシステムの一例を、図2に示す。図2
では、石炭ガス化炉1,脱硫炉2,酸化炉3,脱塵装置
6,ガスタービン8,蒸気タービン13,脱硝装置11
などからシステムが構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an integrated coal gasification combined cycle system has been developed to improve the power generation efficiency of a coal-fired power plant. FIG. 2 shows an example of the system. FIG.
Then, coal gasifier 1, desulfurization furnace 2, oxidation furnace 3, dust removal device 6, gas turbine 8, steam turbine 13, denitration device 11
The system is configured from the above.

【0003】石炭中の炭素,水素分を、一酸化炭素,二
酸化炭素,水素あるいは水蒸気としてガス化する際に、
石炭中に含まれる硫黄分が主として硫化水素(H2S)
や少量の硫化カルボニル(COS)として、窒素分が主
としてアンモニア(NH3)や少量のシアン化水素(H
CN)などとして、ガス化ガス中に混入する。H2Sな
どの混入は、金属配管の腐食を促進させるとともに、ガ
スタービン燃焼器7でガス化ガスを燃焼させる際に、硫
黄酸化物(SOx)の発生源となる。また、NH3など
の窒素分の混入は窒素酸化物(NOx)の発生源とな
る。そのため、石炭ガス化ガス中のH2S,COSある
いはNH3などは、ガス中から除去あるいは無害化する
必要がある。
When gasifying carbon and hydrogen in coal as carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen or steam,
The sulfur content in coal is mainly hydrogen sulfide (H 2 S)
And a small amount of carbonyl sulfide (COS) mainly containing ammonia (NH 3 ) or a small amount of hydrogen cyanide (H
CN) and the like are mixed into the gasified gas. The incorporation of H 2 S and the like promotes corrosion of the metal pipes, and becomes a source of sulfur oxides (SOx) when the gasified gas is burned in the gas turbine combustor 7. In addition, mixing of nitrogen such as NH 3 is a source of nitrogen oxides (NOx). Therefore, it is necessary to remove or detoxify H 2 S, COS, NH 3 and the like in the coal gasification gas.

【0004】図2に示した従来のシステム例では、石炭
ガス化炉1の下流に脱硫炉を設置し、石灰石脱硫を行い
硫黄分の除去を行う。窒素分はガスタービン出口に脱硝
装置を取り付け、発生したNOxを触媒によって選択還
元し、無害化するシステムとなっている。石灰石による
脱硫は、下記反応式I及びII 反応式I CaC03 → CaO + C02 反応式II CaO + H2S → CaS + H2O , Ca0 + COS → CaS + CO2 の反応により、石炭ガス化の際に発生するH2S,CO
Sを約100ppm程度まで脱硫することができる。脱硫後の
CaSは、脱硫炉2から排出され酸化炉3に供給され
る。
In the conventional system example shown in FIG. 2, a desulfurization furnace is installed downstream of the coal gasifier 1 to perform limestone desulfurization to remove sulfur. For the nitrogen content, a denitration device is installed at the gas turbine outlet, and NOx generated is selectively reduced with a catalyst to make it harmless. Desulfurization by limestone, by the following reaction Scheme I and II Scheme I CaC0 3 → CaO + C0 2 Scheme II CaO + H 2 S → CaS + H 2 O, Ca0 + COS → CaS + CO 2, coal gas H 2 S, CO generated during the reduction
S can be desulfurized to about 100 ppm. The desulfurized CaS is discharged from the desulfurization furnace 2 and supplied to the oxidation furnace 3.

【0005】酸化炉3には、脱硫炉2からの脱硫済みの
脱硫材,ガス化炉1からの未燃分を含む排出灰などが供
給され、通常900〜950℃の温度範囲、酸素濃度4%程度
で運転される。酸化炉3においては、未燃分の完全燃焼
とともに、脱硫材中のCaSを下記反応式III及びIVの
ように酸化する。 反応式III CaS + 202 → CaSO4 反応式IV CaS + 3/202 → CaO + S02 上記反応式IVによって放出されたS02は、下記反応に
より再び石膏(CaS04)として固定化される。 反応式V CaO + S02 + 1/202 → CaS04 以上のCaS04として安定化された脱硫材,石炭由来の
灰は、システム系外に排出される。
The oxidizing furnace 3 is supplied with desulfurized material desulfurized from the desulfurizing furnace 2 and exhaust ash containing unburned components from the gasification furnace 1. %. In the oxidizing furnace 3, CaS in the desulfurizing material is oxidized as in the following reaction formulas III and IV together with complete combustion of the unburned portion. Scheme III CaS + 20 2 → CaSO 4 Scheme IV CaS + 3/20 2 → CaO + S0 S0 2 released by 2 above Scheme IV are immobilized again as gypsum (CAS0 4) by the following reaction . Scheme V CaO + S0 2 + 1/20 2 → CaS0 4 or more stabilized desulfurizing material as CAS0 4, ash from coal, is discharged out of the system based.

【0006】このような従来技術の特徴としては、(1)
石灰石により950℃付近にて脱硫できるので、石炭ガス
化ガスの温度を冷却する必要がなく発電システムとして
効率が高い点、(2)安価な石灰石による脱硫であり、低
コストな点、などが挙げられる。しかしながら、上記従
来のシステムでは、(3)石灰石脱硫であるため、脱硫炉
が運転される約950℃では脱硫炉出口のH2S+COS濃
度は100ppm程度までが限界であり、ガスタービン下流で
のSOx濃度は50ppm程度までが限界となる。将来の
日本国内都市部近郊の発電プラントとして使用する場
合、さらに低濃度のSOx濃度値が要求されることが考
えられ、その際には別途脱硫装置が必要となる。また、
(4)ガス化炉で発生するNH3は、石灰石を充填した脱硫
炉にてほとんど分解されることなくガスタービン燃焼器
に供給され、NOxに転換される。このNOx除去のた
め、別途脱硝装置が必要となり、コストアップとなる問
題点がある。したがって、石炭ガス化複合発電システム
においては、上記(1),(2)の従来システムの特長を活か
しつつ、上記(3),(4)の問題点を解決する必要があっ
た。
[0006] The features of such prior art are (1)
Because it can be desulfurized at around 950 ° C with limestone, there is no need to cool the temperature of coal gasification gas, and it is highly efficient as a power generation system. Can be However, in the conventional system described above, since (3) limestone desulfurization, the H 2 S + COS concentration at the desulfurization furnace outlet is limited to about 100 ppm at about 950 ° C. at which the desulfurization furnace is operated, and SOx downstream of the gas turbine is The concentration is limited to about 50 ppm. For future use as a power plant near an urban area in Japan, a lower concentration of SOx may be required, and in that case, a separate desulfurization device is required. Also,
(4) NH 3 generated in the gasification furnace is supplied to the gas turbine combustor with almost no decomposition in the desulfurization furnace filled with limestone, and is converted into NOx. In order to remove this NOx, a separate denitration device is required, and there is a problem that the cost is increased. Therefore, in the integrated coal gasification combined cycle system, it is necessary to solve the problems (3) and (4) while utilizing the features of the conventional systems (1) and (2).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、複雑な装置の追設なしに脱硫炉における脱
硫率を向上させ、NH3を分解し、脱硝装置の負荷を低
減あるいは脱硝装置自身を不要にするシステムを開発す
べく、鋭意検討した。その結果、本発明者らは、石炭ガ
ス化複合発電システムにおいて、脱硫炉に、石灰石とN
iOとを主成分とする触媒を投入する同時脱硝脱硫シス
テムを備えること、あるいは、脱硫炉の下流側に、Ni
Oを主成分とするNi系触媒からなる反応器を設置した
同時脱硝脱硫システムを備えること等によって、かかる
問題点が解決されることを見い出した。本発明は、かか
る見地より完成されたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present inventors have improved the desulfurization rate in a desulfurization furnace, decomposed NH 3 , and reduced the load on the denitration device without adding a complicated device. In addition, the intense study was conducted to develop a system that eliminates the need for a denitration device itself. As a result, the present inventors have found that in the integrated coal gasification combined cycle system, limestone and N
A simultaneous denitration and desulfurization system for charging a catalyst containing iO and as a main component, or Ni downstream of the desulfurization furnace,
It has been found that such a problem can be solved by providing a simultaneous denitration and desulfurization system in which a reactor composed of a Ni-based catalyst containing O as a main component is installed. The present invention has been completed from such a viewpoint.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ガ
ス化炉, 脱硫炉および酸化炉を有するシステムにおい
て、該脱硫炉に、NiOを主成分とするNi系触媒と石
灰石とを投入することを特徴とする同時脱硝脱硫システ
ム、並びに、該同時脱硝脱硫システムを備えた石炭ガス
化複合発電システムを提供するものである。ここで、上
記脱硫炉に投入した触媒を上記酸化炉にて酸化再生し、
酸化炉からの灰処理系に触媒分離回収装置を設けて、該
触媒分離回収装置にてNi系触媒粒子だけを分離回収し
て脱硫炉に再投入する脱硝脱硫システムであることが好
ましい。また、上記触媒分離回収装置として常圧の流動
床を用い、流動化開始速度近傍の緩やかな流動層によ
り、比重の大きいNi系触媒粒子だけを炉底から抜き出
すことが好ましい。そして、上記Ni系触媒としては、
例えば、NiOを主成分とした担持触媒であり、該担持
触媒の担体がSi02,A123およびMgOからなる
群より選ばれる少なくとも1以上の酸化物(複合酸化
物)またはそれらを主成分とする天然鉱物からなるもの
が挙げられる。助触媒としては、Cr,Fe,Cu,Z
n,Ce,Pr,Ru,Rh,PdおよびPtからなる
群より選ばれる1以上の化合物を含んでいてもよい。
That is, the present invention relates to a system having a gasification furnace, a desulfurization furnace and an oxidation furnace, wherein a Ni-based catalyst mainly composed of NiO and limestone are charged into the desulfurization furnace. It is intended to provide a simultaneous denitration and desulfurization system characterized by the following, and an integrated coal gasification combined cycle system provided with the simultaneous denitration and desulfurization system. Here, the catalyst charged in the desulfurization furnace is oxidized and regenerated in the oxidation furnace,
It is preferable to provide a denitration / desulfurization system in which a catalyst separation / recovery device is provided in the ash treatment system from the oxidation furnace, and only the Ni-based catalyst particles are separated and recovered by the catalyst separation / recovery device and re-input to the desulfurization furnace. Further, it is preferable to use a fluidized bed at normal pressure as the above-mentioned catalyst separation and recovery device, and to extract only Ni-based catalyst particles having a large specific gravity from the furnace bottom by a gentle fluidized bed near the fluidization start speed. And, as the Ni-based catalyst,
For example, it is a supported catalyst containing NiO as a main component, and the carrier of the supported catalyst is at least one oxide (composite oxide) selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3, and MgO, or a main component thereof. And those made of natural minerals. Cr, Fe, Cu, Z
It may contain one or more compounds selected from the group consisting of n, Ce, Pr, Ru, Rh, Pd and Pt.

【0009】また、本発明は、ガス化炉,脱硫炉および
酸化炉を有するシステムにおいて、該脱硫炉の下流側
に、NiOを主成分とするNi系触媒を用いた固定床反
応器を設置した同時脱硝脱硫システム、並びに、該同時
脱硝脱硫システムを備えた石炭ガス化複合発電システム
を提供するものである。この脱硝脱硫システムおよび石
炭ガス化複合発電システムにおいては、Ni系触媒が、
NiOを主成分とした担持触媒であり、その形状につい
ては特に限定されることなく用いることができ、例えば
粒状触媒あるいはハニカム状の触媒も使用できる。ここ
で、石灰石に比べ高価なNi系触媒材料の使用量を低限
するため、上記固定床反応器を2以上並列に接続し、そ
れぞれの反応器に石炭ガス化ガスと再生ガスとを別々に
供給し、石炭ガス化ガスを供給した反応器の脱硝脱硫性
能が低下する段階で、それぞれの反応器に供給するガス
を切り替え、それぞれの反応器で順に脱硝脱硫および再
生を繰り返しながら連続的に脱硝脱硫を行うこともでき
る。例えば、2つの固定床反応器を並列に接続し、一方
の反応器に石炭ガス化ガス,他方の反応器に再生ガスを
供給し、一方の反応器の脱硝脱硫性能が低下する段階で
供給するガスを切り替えて、他方の反応器に石炭ガス化
ガス、一方の反応器に再生ガスを供給し、2つの反応器
を用いて順に脱硝脱硫および再生を繰り返しながら、連
続的に同時脱硝脱硫を行う態様が挙げられる。
According to the present invention, in a system having a gasification furnace, a desulfurization furnace, and an oxidation furnace, a fixed-bed reactor using a Ni-based catalyst containing NiO as a main component is installed downstream of the desulfurization furnace. An object of the present invention is to provide a simultaneous denitration and desulfurization system and a combined coal gasification combined cycle system provided with the simultaneous denitration and desulfurization system. In the denitrification desulfurization system and the integrated coal gasification combined cycle system, the Ni-based catalyst
This is a supported catalyst containing NiO as a main component, and its shape can be used without any particular limitation. For example, a granular catalyst or a honeycomb catalyst can also be used. Here, in order to minimize the amount of Ni-based catalyst material that is more expensive than limestone, two or more fixed bed reactors are connected in parallel, and coal gasification gas and regeneration gas are separately supplied to each reactor. When the denitrification and desulfurization performance of the reactor that supplied and supplied coal gasification gas decreased, the gas supplied to each reactor was switched, and denitration was continuously performed while repeating denitration and desulfurization and regeneration in each reactor in sequence. Desulfurization can also be performed. For example, two fixed-bed reactors are connected in parallel, coal gasification gas is supplied to one reactor, regeneration gas is supplied to the other reactor, and supply is performed at the stage where the denitrification and desulfurization performance of one reactor decreases. The gas is switched, the coal gasification gas is supplied to the other reactor, the regeneration gas is supplied to the one reactor, and the simultaneous denitration and desulfurization is continuously performed while sequentially repeating the denitration and desulfurization and regeneration using the two reactors. An embodiment is mentioned.

【0010】さらに、本発明は、ガス化炉,脱硫炉およ
び酸化炉を有するシステムにおいて、該脱硫炉の下流側
に、NiOを主成分とするNi系触媒を用いた移動床反
応器および移動床再生装置を設置した同時脱硝脱硫シス
テム、並びに、該同時脱硝脱硫システムを備えた石炭ガ
ス化複合発電システムを提供するものである。この脱硝
脱硫システムおよび石炭ガス化複合発電システムにおい
ては、Ni系触媒が、NiOを主成分とした担持触媒で
あり、その形状については特に限定されることなく用い
ることができ、例えば粒状触媒が好適に用いられる。
Further, the present invention relates to a system having a gasification furnace, a desulfurization furnace and an oxidation furnace, wherein a moving bed reactor and a moving bed using a Ni-based catalyst containing NiO as a main component are provided downstream of the desulfurization furnace. An object of the present invention is to provide a simultaneous denitration and desulfurization system provided with a regenerating apparatus, and a combined coal gasification combined cycle system including the simultaneous denitration and desulfurization system. In this denitration and desulfurization system and the integrated coal gasification combined cycle system, the Ni-based catalyst is a supported catalyst containing NiO as a main component, and its shape can be used without any particular limitation. Used for

【0011】本発明によれば、複雑な装置の追設なしに
脱硫炉における脱硫率を向上させ、NH3を分解し、脱
硝装置の負荷を低減あるいは脱硝装置自身を不要にする
ことができる。すなわち、本発明のシステムによれば、
石灰石と同時にNiOを主成分としたNi系触媒を脱硫
炉に投入することによって、従来の石灰石のみの脱硫で
は到達できないH2S濃度が達成可能となり、ガスター
ビン出口のSOx濃度を低減することができる。
According to the present invention, it is possible to improve the desulfurization rate in a desulfurization furnace, decompose NH 3 , reduce the load on the denitration device, or eliminate the need for the denitration device itself without adding a complicated device. That is, according to the system of the present invention,
By injecting a Ni-based catalyst containing NiO as a main component into a desulfurization furnace at the same time as limestone, it is possible to achieve an H 2 S concentration that cannot be achieved by conventional desulfurization of limestone alone, and to reduce the SOx concentration at the gas turbine outlet. it can.

【0012】また、本発明によれば、Ni系触媒による
NH3分解により、ガス化炉で発生するNH3が転換した
NOx除去のために、別途脱硝装置を設ける必要がなく
なり、低コストで脱硝を行うことができる。さらに、本
発明では、石灰石により950℃付近にて脱硫できるの
で、石炭ガス化ガスの温度を冷却する必要がなく発電シ
ステムとして利用した場合には効率が高く、安価な石灰
石と再生利用Ni系触媒による脱硫であり、低コストで
ある。以下、本発明について、詳細に説明する。
Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a separate denitration apparatus for removing NOx converted from NH 3 generated in the gasification furnace by decomposition of NH 3 by the Ni-based catalyst, and the denitration can be performed at low cost. It can be performed. Further, in the present invention, since limestone can be used for desulfurization at around 950 ° C., there is no need to cool the temperature of coal gasification gas, and when used as a power generation system, the efficiency is high, and inexpensive limestone and a recycled Ni-based catalyst are used. And low cost. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1,図6および図7に、本発明
の好ましい実施の形態であるシステムの概略図を示す。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を
説明する。実施の形態(その1) 図1に、本実施の形態(その1)に係る石炭ガス化複合
発電システムの概略構成図を示す。本複合発電システム
が従来の複合発電システムと主に異なる点は、Ni系触
媒を投入・回収するための触媒投入管25,それに付随
するホッパー類24,および触媒分離回収装置23を含
む同時脱硝脱硫システムを設けた点である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1, 6 and 7 show schematic diagrams of a system according to a preferred embodiment of the present invention.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment (No. 1) FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an integrated coal gasification combined cycle system according to the present embodiment (No. 1). The main difference between this combined power generation system and the conventional combined power generation system is that a simultaneous denitration / desulfurization including a catalyst introduction pipe 25 for charging / collecting a Ni-based catalyst, a hopper 24 attached thereto, and a catalyst separation / recovery device 23. The point is that a system is provided.

【0014】酸化ニッケル(NiO)を主たる活性成分とす
るNi系触媒(以下Ni系触媒と略称する)は、投入ホ
ッパー24より粒子供給装置を用いて触媒投入管25よ
り脱硫炉2に供給される。Ni系触媒を石灰石供給管1
4に供給して、石灰石とともに脱硫炉2に供給すること
も可能である。供給するNi系触媒は、運転当初はフレ
ッシュなNi系触媒であるが、その後は使用済みNi系
触媒を再生した分と、メイクアップとしてフレッシュな
Ni系触媒とを混合したものである。脱硫炉2において
は、石灰石とNi系触媒中のNiOとの作用により、石
炭ガス化ガス中のH2S濃度が10ppm以下に脱硫され、
同時に触媒作用によりNH3が、窒素(N2)と水素(H2)
とに分解される。
A Ni-based catalyst containing nickel oxide (NiO) as a main active component (hereinafter abbreviated as Ni-based catalyst) is supplied from a charging hopper 24 to a desulfurization furnace 2 from a catalyst charging tube 25 using a particle supply device. . Limestone supply pipe 1 with Ni-based catalyst
4 and together with limestone to the desulfurization furnace 2. The supplied Ni-based catalyst is a fresh Ni-based catalyst at the beginning of the operation, and thereafter, a mixture of the used Ni-based catalyst regenerated and the fresh Ni-based catalyst as makeup. In the desulfurization furnace 2, the H 2 S concentration in the coal gasification gas is desulfurized to 10 ppm or less by the action of limestone and NiO in the Ni-based catalyst,
At the same time, NH 3 is converted to nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) by catalytic action.
And is decomposed into

【0015】酸化炉3には、使用済みの石灰石とともに
Ni系触媒も供給される。この段階のNi系触媒は、活
性成分であるニッケルが脱硫作用により硫化ニッケル
(NiS)になっている。酸化炉3では、このNiSが
酸化されてNiOとなり、脱硫能力が再生されることに
なる。酸化炉3で再生されたNi系触媒は、石膏,石炭
由来の灰分と混合された状態であるため、排出灰処理系
に常圧の流動層でNi系触媒分離回収装置23を設け
て、流動層内で比重の大きいNi系触媒粒子を流動層下
部に偏析させ、炉底からNi系触媒粒子を回収し、その
他の粒子は炉の上部から抜き出す。回収したNi系触媒
粒子は触媒再供給管27を経由して投入ホッパー24に
戻し、再び脱硫炉2に供給して再利用する。
The Ni-based catalyst is supplied to the oxidation furnace 3 together with the used limestone. In the Ni-based catalyst at this stage, nickel as an active component is converted into nickel sulfide (NiS) by a desulfurization action. In the oxidation furnace 3, the NiS is oxidized to NiO, and the desulfurization ability is regenerated. Since the Ni-based catalyst regenerated in the oxidizing furnace 3 is in a state of being mixed with gypsum and ash derived from coal, the Ni-based catalyst separation / recovery device 23 is provided in the discharged ash treatment system in a fluidized bed at normal pressure to perform the fluidization. The Ni-based catalyst particles having a large specific gravity are segregated in the lower part of the fluidized bed in the bed, the Ni-based catalyst particles are recovered from the furnace bottom, and the other particles are extracted from the upper part of the furnace. The recovered Ni-based catalyst particles are returned to the charging hopper 24 via the catalyst re-supply pipe 27, and are again supplied to the desulfurization furnace 2 for reuse.

【0016】脱硫炉2でNi系触媒の作用により脱硝・
脱硫された石炭ガスは、ガスタービン燃焼器7にて燃焼
され、必要に応じてガスタービン下流において脱硝装置
11でNOxをN2に選択還元された後、煙突12から
排出される。本実施の形態のシステムでは、Ni系触媒
の作用によりNH3が低減されているため、脱硝装置1
1が不用になるか、あるいは従来のシステムに比べて負
荷が15%以下に低減される。
In the desulfurization furnace 2, denitration and denitration are performed by the action of a Ni-based catalyst.
The desulfurized coal gas is burned in the gas turbine combustor 7, and if necessary, NOx is selectively reduced to N 2 by the denitration device 11 downstream of the gas turbine, and then discharged from the chimney 12. In the system of the present embodiment, since the amount of NH 3 is reduced by the action of the Ni-based catalyst,
1 is no longer required, or the load is reduced to 15% or less compared to conventional systems.

【0017】本実施の形態におけるシステムについて、
図1に示す構成による作用,効果を具体的に説明する。
図2に基づき説明した従来システムにおいて、脱硫炉2
に供給された石灰石は、 反応式I CaC03 → CaO + C02 反応式II CaO + H2S → CaS + H2O , CaO + COS → CaO + CO2 の反応により石炭ガス化の際に発生するH2S,COS
を約100ppm程度まで脱硫することができる。しかし、図
3に示すように熱力学的平衡計算からは、脱硫炉が運転
される温度,水蒸気分圧においては、H2S=60pp
mが脱硫できる限度である。
Regarding the system in the present embodiment,
The operation and effect of the configuration shown in FIG. 1 will be specifically described.
In the conventional system described with reference to FIG.
Limestone fed to the reaction formula I CaC0 3 → CaO + C0 2 Scheme II CaO + H 2 S → CaS + H 2 O, produced during coal gasification by reaction of CaO + COS → CaO + CO 2 H 2 S, COS
Can be desulfurized to about 100 ppm. However, as shown in FIG. 3, from the thermodynamic equilibrium calculation, at the operating temperature of the desulfurization furnace and the partial pressure of steam, H 2 S = 60 pp
m is the limit that can be desulfurized.

【0018】一方、図1に基づき説明した本発明で考案
したシステムにおいては、石灰石と同時にNiOを主成
分としたNi系触媒を脱硫炉に投入することによって、 反応VI NiO + H2S → NiS + H20 という脱硫反応が進行する。図3に示すように、脱硫炉
が運転される温度,水蒸気分圧におけるNiOの平衡H2
S濃度は0.003ppmであり、従来の石灰石のみの
脱硫では到達できない脱硫炉出口H2S濃度10ppm
以下が達成可能となる。仮に、H2S+COS=10p
pmまで脱硫した場合、本システムではガスタービン出
口のSOx濃度は約2ppmとすることが可能となる。
また、本システムでは、Ni系触媒と石灰石を併用し
て、例えば100ppm程度までの粗脱硫を石灰石で行
い、100ppmから10ppm程度までの精密脱硫を
Ni系触媒で行うこともできる。このような方式によれ
ば、Ni系触媒の使用量をNi系触媒のみで脱硫するよ
りも低減できる利点がある。
On the other hand, in the system of the present invention described with reference to FIG. 1, the reaction VI NiO + H 2 S → NiS + desulfurization reaction of H 2 0 to proceed. As shown in FIG. 3, the equilibrium H 2 of NiO at the temperature at which the desulfurization furnace is
The S concentration is 0.003 ppm, and the H 2 S concentration at the desulfurization furnace outlet, which cannot be reached by the conventional desulfurization of limestone alone, is 10 ppm.
The following can be achieved: Assuming that H 2 S + COS = 10p
In the case of desulfurization to pm, the present system allows the SOx concentration at the gas turbine outlet to be about 2 ppm.
Further, in the present system, it is also possible to use a Ni-based catalyst and limestone in combination to perform, for example, crude desulfurization to about 100 ppm with limestone and to perform precise desulfurization from 100 ppm to about 10 ppm with a Ni-based catalyst. According to such a method, there is an advantage that the usage amount of the Ni-based catalyst can be reduced as compared with desulfurization using only the Ni-based catalyst.

【0019】一方、Ni系触媒が本来有するNH3分解
活性により、石炭ガス化の際に発生するNH3は下記反
応により分解される。 反応VII 2NH3 → N2 + 3H2 図4には、Ni系触媒のNH3分解能を調査するために
行った試験の結果を示す。この図から、運用温度950
℃付近ではNH3分解率85%以上であることがわか
る。NH3分解によるNH3濃度の低下は、ガスタービン
出口でのNOx濃度を低下させるため、脱硝装置の負荷
を従来の15%以下に低減させることができる。すなわ
ち、脱硝装置に供給するNOxの還元剤である例えばア
ンモニア(NH 3)の供給量を低減できる。また、脱硝
装置の処理ガス量を小さくして装置サイズを小さくする
ためには、処理ガス量の一部だけを脱硝して、脱硝しな
かった分と混合して出口NOx目標値に合わせる方法も
考えられる。
On the other hand, the NH originally contained in the Ni-based catalystThreeDisassembly
NH generated during coal gasification due to activityThreeIs the following
Decomposed by reaction. Reaction VII 2NHThree→ NTwo+ 3HTwo FIG. 4 shows NH of the Ni-based catalyst.ThreeTo investigate resolution
The results of the tests performed are shown. From this figure, the operating temperature 950
Around ℃ThreeIt can be seen that the decomposition rate is 85% or more
You. NHThreeNH by decompositionThreeConcentration drop is caused by gas turbine
To reduce the NOx concentration at the outlet,
Can be reduced to 15% or less of the related art. Sand
That is, for example, a
Monmonia (NH Three) Can be reduced. Also, denitration
Reduce equipment size by reducing equipment processing gas volume
For this purpose, denitrify only part of the processing gas volume and do not
The method of mixing with the amount of exhaust gas and adjusting to the outlet NOx target value
Conceivable.

【0020】脱硫作用によりNiSとなったNi系触媒
中の活性成分は、それ以上硫黄分Sを吸収できないの
で、同じく脱硫後のCaSとともに脱硫炉から排出さ
れ、酸化炉に供給される。上述の従来の酸化炉と同じ90
0〜950℃の温度範囲、酸素濃度4%程度で運用した場
合、NiSはNiS04が840℃以上では分解してS
2を放出するため、下記の酸化反応だけが進行する。 反応VIII NiS + 3/202 → NiO + S02 放出されるS02はCaOにより吸収され、CaS0
4(石膏)として固定化される。すなわち、脱硫炉でN
iSとなり脱硫能力を失ったNi系触媒は酸化炉におい
てNiOに再生され、再び脱硫能力を回復することにな
る。
Since the active component in the Ni-based catalyst which has become NiS by the desulfurization action cannot absorb sulfur S any more, it is discharged from the desulfurization furnace together with the desulfurized CaS and supplied to the oxidation furnace. Same as the conventional oxidation furnace described above 90
Temperature range of from 0 to 950 ° C., when operating in oxygen concentration of 4% of, NiS decomposes in NiS0 4 is 840 ° C. or higher S
In order to release O 2 , only the following oxidation reaction proceeds. The reaction VIII NiS + 3/20 2 → NiO + S0 2 emitted S0 2 is absorbed by CaO, CAS0
4 Immobilized as (gypsum). That is, in a desulfurization furnace,
The Ni-based catalyst which has become iS and has lost the desulfurization ability is regenerated into NiO in the oxidation furnace, and the desulfurization ability is restored again.

【0021】酸化炉で再生されたNi系触媒は、石膏,
石炭由来の灰分と混合された状態であり、Ni系触媒だ
けを再び脱硫炉に供給するため、分離回収する必要があ
る。そこで、本実施の形態においては、排出灰の処理系
の第一段として、図5に示すような常圧の流動層を有す
る触媒分離回収装置23を設置する。この装置の流動層
内において、比重の大きいNi系触媒粒子を流動口下部
に偏析させ、炉底からNi系触媒粒子を回収、その他の
粒子は炉の上部から抜き出す。酸化炉3からの排出灰
は、排出管22を通って触媒分離回収装置23に供給さ
れる。供給粒子は流動化用空気29により流動化され、
比重の大きいNi系触媒粒子31は炉底へ、比重の小さい
その他の灰は炉の上部に偏析させる。Ni系触媒粒子
は、Ni系触媒抜き出し管(触媒再供給管)27から抜き
出し、その他のCaO,CaC03,CaS04石炭由来
灰等の混合物は、灰排出管28から排出される。
The Ni-based catalyst regenerated in the oxidation furnace includes gypsum,
It is in a state of being mixed with ash derived from coal, and it is necessary to separate and collect it because only the Ni-based catalyst is supplied to the desulfurization furnace again. Therefore, in the present embodiment, a catalyst separation and recovery apparatus 23 having a fluidized bed at normal pressure as shown in FIG. In the fluidized bed of this apparatus, Ni-based catalyst particles having a large specific gravity are segregated at the lower portion of the fluidized port, the Ni-based catalyst particles are recovered from the furnace bottom, and other particles are extracted from the upper part of the furnace. The ash discharged from the oxidation furnace 3 is supplied to a catalyst separation and recovery device 23 through a discharge pipe 22. The feed particles are fluidized by fluidizing air 29,
Ni-based catalyst particles 31 having a large specific gravity are segregated to the furnace bottom, and other ash having a small specific gravity is segregated to the upper part of the furnace. Ni based catalyst particles are withdrawn from the Ni-based catalyst withdrawal tube (catalyst resupply pipe) 27, other CaO, CaC0 3, CaS0 mixtures such as 4 Coal-derived ash is discharged from the ash discharge pipe 28.

【0022】実施の形態(その2) 図6に、本実施の形態における石炭ガス化複合発電シス
テムの一例を概略図で示す。従来のシステムと異なり、
石灰石による脱硫炉2下流のサイクロン4の後ろに、Ni
系触媒を充填した固定床反応器101を有する同時脱硝
脱硫システムを設置してある。この反応器101で、ガ
ス中のNH3を分解するとともに10ppm程度まで深
度脱硫する。また、脱硫性能を回復させるために、再生
ガスを流すことができる構成となっている。以下、これ
らの構成について説明する。
Embodiment (No. 2) FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an integrated coal gasification combined cycle system according to the present embodiment. Unlike traditional systems,
Behind the cyclone 4 downstream of the limestone desulfurization furnace 2, Ni
A simultaneous denitration and desulfurization system having a fixed bed reactor 101 filled with a system catalyst is installed. In this reactor 101, the NH 3 in the gas is decomposed and the gas is subjected to depth desulfurization to about 10 ppm. Further, in order to restore the desulfurization performance, the configuration is such that a regeneration gas can be flowed. Hereinafter, these configurations will be described.

【0023】石炭ガス化炉1で生成したガス化ガスは、
脱硫炉2において石灰石により脱硫され、石炭ガス化ガ
ス中のH2S+COS=100ppm程度まで脱硫され
る。脱硫炉2で脱硫されたガスは、サイクロン4にてガ
ス中の煤塵を粗く除去した後に、Ni系触媒固定床反応
器101に供給される。反応器101内のNi系触媒
は、その触媒作用により石炭ガス化ガス中のNH 3を分
解するとともに、活性成分である酸化ニッケル(NiO)が
脱硫作用により硫化ニッケル(NiS)に反応することで、
2S+COS=10ppm程度まで脱硫する。そのた
め、Ni系触媒による脱硫の脱硫容量は、触媒中のニッ
ケルの存在量で規定される。但し、硫化ニッケルは酸化
することで酸化ニッケルに再生し、再び脱硫活性を有す
るようになるため、繰り返し利用できる。
The gasification gas generated in the coal gasifier 1 is
Desulfurized with limestone in desulfurization furnace 2
H in theTwoDesulfurized to about S + COS = 100ppm
You. The gas desulfurized in desulfurization furnace 2 is
After the dust in the catalyst is roughly removed, the Ni-based catalyst fixed bed reaction
Is supplied to the vessel 101. Ni-based catalyst in reactor 101
Is catalyzed by NH in the coal gasification gas. ThreeA minute
And the active ingredient nickel oxide (NiO)
By reacting with nickel sulfide (NiS) by desulfurization,
HTwoDesulfurize to about S + COS = 10 ppm. That
Therefore, the desulfurization capacity of desulfurization with a Ni-based catalyst is
It is defined by the amount of Kel. However, nickel sulfide is oxidized
To regenerate into nickel oxide and have desulfurization activity again
Can be used repeatedly.

【0024】したがって、石灰石に比べ高価なNi系触
媒材料の使用量を低限するため、例えば図6のように2
つの反応器を設け、第1の反応器で石炭ガス化ガス(還元
性ガス)を処理する間に、第2の反応器でNi系触媒に
酸化性ガス(例えば空気)を流通させ再生することができ
る。第2の反応器での再生が終わった段階で、ガスを切
り替えて第2の反応器で石炭ガス化ガスを処理し、第1の
反応器を酸化性ガスで再生する。この繰り返しにより、
連続的に石炭ガス化ガスを処理することが可能となる。
ガスの切り替えの際に、酸化性ガスと還元性ガスとが混
じり合い爆発する危険があるため、再生の前後に不活性
ガス(N2など)でパージすることが有効である。SOx
を含む再生ガス103は、酸化炉に供給し、石灰石と反
応させて石膏として固定化するか、あるいは別途S製造
設備,硫酸製造設備などのSOx処理設備などに供給す
る。本実施の形態では、図6のような2つの反応器の場
合に限らず、それ以上の数の反応器を用いて、順に脱硝
脱硫,再生を繰り返しながら連続的に同時脱硝脱硫を行
うこともできる。
Therefore, in order to reduce the amount of the Ni-based catalyst material that is more expensive than limestone, for example, as shown in FIG.
Providing two reactors and, while processing coal gasification gas (reducing gas) in the first reactor, oxidizing gas (for example, air) is passed through the Ni-based catalyst in the second reactor to regenerate Can be. After the regeneration in the second reactor is completed, the gas is switched to process the coal gasification gas in the second reactor, and the first reactor is regenerated with the oxidizing gas. By repeating this,
It is possible to continuously process coal gasification gas.
At the time of gas switching, there is a danger that the oxidizing gas and the reducing gas may be mixed and explode. Therefore, it is effective to purge with an inert gas (such as N 2 ) before and after regeneration. SOx
Is supplied to an oxidation furnace and reacted with limestone to be fixed as gypsum, or separately supplied to SOx processing equipment such as S manufacturing equipment and sulfuric acid manufacturing equipment. The present embodiment is not limited to the case of two reactors as shown in FIG. 6, and it is also possible to perform simultaneous denitration and desulfurization continuously while repeating denitration and desulfurization and regeneration sequentially using more reactors. it can.

【0025】実施の形態(その3) 図7に、本実施の形態におけるシステムの概略図を示
す。本実施の形態では、上記実施の形態(その2)にお
いて、Ni系触媒を充填した固定床反応器の代わりに、
図7に示すように反応器を移動床反応器201とする。
この移動床反応器201上部より連続的にNi系触媒を
投入し、脱硫,脱硝後、下部より排出する。本実施の形
態では、排出したNi系触媒は移動床再生装置202に
投入し、再生ガス205を供給して、酸化再生する。再
生後のSOxを含むガスは、再生ガス出口206を通っ
て排出される。再生により脱硫活性を回復したNi系触
媒は、循環ライン204を通って再び反応器201に投
入される。再投入する際には、未再生,摩耗などにより
不足する分だけ、フレッシュなNi系触媒をメイクアッ
プ203して投入する。
Embodiment (Part 3) FIG. 7 is a schematic diagram of a system according to this embodiment. In the present embodiment, in the above embodiment (No. 2), instead of the fixed bed reactor filled with the Ni-based catalyst,
The reactor is a moving bed reactor 201 as shown in FIG.
A Ni-based catalyst is continuously charged from the upper portion of the moving bed reactor 201, and after desulfurization and denitration, discharged from the lower portion. In the present embodiment, the discharged Ni-based catalyst is supplied to the moving bed regenerating device 202, and the regeneration gas 205 is supplied to perform the oxidative regeneration. The gas containing SOx after the regeneration is discharged through the regeneration gas outlet 206. The Ni-based catalyst whose desulfurization activity has been recovered by regeneration is fed into the reactor 201 again through the circulation line 204. At the time of re-feeding, fresh Ni-based catalyst is applied as make-up 203 only for the shortage due to non-regeneration or wear.

【0026】上記実施の形態(その2)(その3)にお
けるシステムについて、図6に基づいて作用,効果を具
体的に説明する。図2に示す従来システムにおいて、脱
硫炉2に供給された石灰石は、 反応式I CaC03 → CaO + C02 反応式II CaO + H2S → CaS + H2O , CaO + COS → CaO + CO2 の反応I,IIに示される一連の反応によって、石炭ガス化
の際に発生するH2S,COSを約100ppm程度ま
でに脱硫することができる。
The operation and effect of the system according to the above-described embodiments (part 2) and (part 3) will be specifically described based on FIG. In the conventional system shown in FIG. 2, limestone fed to the desulfurization furnace 2, Scheme I CaC0 3 → CaO + C0 2 Scheme II CaO + H 2 S → CaS + H 2 O, CaO + COS → CaO + CO By a series of reactions shown in Reactions I and II of 2 , H 2 S and COS generated during coal gasification can be desulfurized to about 100 ppm.

【0027】一方、図6に示す本発明のシステムにおい
ては、石灰石脱硫の下流においてNiOを主成分とした
Ni系触媒による固定床反応器において、 反応VI NiO + H2S → NiS + H20 反応VIに示す脱硫反応が進行する。図3に示すように、
脱硫炉が運転される温度,水蒸気分圧におけるNiOの
平衡H2S濃度は0.003ppmであり、従来の石灰
石のみの脱硫では到達できない脱硫炉出口H2S濃度1
0ppm以下が達成可能となる。仮に、H2S+COS
=10ppmまで脱硫した場合、本システムではガスタ
ービン出口のSOx濃度は約2ppmとすることが可能
となる。また、本実施の形態においても、Ni系触媒と
石灰石を併用して、例えば100ppm程度までの粗脱
硫を石灰石で行い、100ppmから10ppm程度ま
での精密脱硫をNi系触媒で行うこともできる。このよ
うな方式によれば、Ni系触媒の使用量をNi系触媒の
みで脱硫するよりも低減できる利点がある。
On the other hand, in the system of the present invention shown in FIG. 6, the reaction VI NiO + H 2 S → NiS + H 20 is performed in a fixed bed reactor using a Ni-based catalyst mainly composed of NiO downstream of limestone desulfurization. The desulfurization reaction shown in Reaction VI proceeds. As shown in FIG.
The equilibrium H 2 S concentration of NiO at the temperature at which the desulfurization furnace is operated and the partial pressure of steam is 0.003 ppm, and the H 2 S concentration at the outlet of the desulfurization furnace which cannot be reached by the conventional desulfurization of only limestone 1
0 ppm or less can be achieved. Assuming that H 2 S + COS
= 10 ppm, the present system allows the SOx concentration at the gas turbine outlet to be about 2 ppm. Also in the present embodiment, it is possible to use a Ni-based catalyst and limestone in combination, for example, to perform crude desulfurization to about 100 ppm with limestone, and to perform precise desulfurization from 100 ppm to about 10 ppm with a Ni-based catalyst. According to such a method, there is an advantage that the usage amount of the Ni-based catalyst can be reduced as compared with desulfurization using only the Ni-based catalyst.

【0028】一方、実施の形態(その1)の場合と同様
に、Ni系触媒が本来有するNH3分解活性により、石
炭ガス化の際に発生するNH3は下記反応VIIにより分解
される。 反応VII NH3 → N2 + 3H2 脱硫の際に生成するNiSは、再生段階で酸化されてN
iOとなり、再び脱硫能力を回復できる。酸化反応とし
ては、下記反応VII,IXが考えられるが、NiS04が8
40℃以上では分解してS02を放出するため、反応VII
IのNiOへの酸化反応だけが進行する。 反応VIII NiS + 3/202 → NiO + S02 反応IX NiS + 202 → NiS04
On the other hand, as in the case of the first embodiment, the NH 3 generated during coal gasification is decomposed by the following reaction VII due to the NH 3 decomposition activity inherent in the Ni-based catalyst. Reaction VII NiS generated during the desulfurization of NH 3 → N 2 + 3H 2 is oxidized in the regeneration
It becomes iO, and the desulfurization ability can be restored again. The oxidation reaction, the following reaction VII, but IX is considered, NiS0 4 8
Above 40 ° C., it decomposes and releases SO 2 , so the reaction VII
Only the oxidation reaction of I to NiO proceeds. The reaction VIII NiS + 3/20 2 → NiO + S0 2 reaction IX NiS + 20 2 → NiS0 4

【0029】すなわち、脱硫反応によりNiSとなって
脱硫能力を失ったNi系触媒は、ガスを切り替えて02
を含む酸化性の再生ガスを流通させることでNiOに再
生され、再び脱硫能力を回復することになる。再生の際
に放出されるS02を含むガスは酸化炉に投入し、Ca
Oに吸収させてCaS04(石膏)として固定化する方
法が考えられる。本発明のシステムにおける硫黄成分の
固定化方法として、この方法に限定されるものではな
く、その他に還元して硫黄として回収する方法、あるい
は硫酸として回収する方法などが考えられる。
That is, the Ni-based catalyst, which has become desulfurized by becoming NiS due to the desulfurization reaction, switches the gas to 0 2
By flowing an oxidizing regenerating gas containing Ni, the NiO is regenerated and the desulfurization ability is restored again. Gas containing S0 2 to be released upon regeneration was put into an oxidation furnace, Ca
How O to be absorbed to immobilized as CAS0 4 (gypsum) and are considered. The method for immobilizing the sulfur component in the system of the present invention is not limited to this method, and other methods include reduction and recovery as sulfur, and sulfuric acid recovery.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の脱硝脱硫システムでは、複雑な
装置の追設なしに脱硫炉における脱硫率を向上させ、N
3を分解し、脱硝装置の負荷を低減あるいは脱硝装置
自身を不要にすることができる。すなわち、本発明のシ
ステムによれば、石灰石と同時にNiOを主成分とした
Ni系触媒を脱硫炉に投入することによって、脱硫反応
が進行するので、従来の石灰石のみの脱硫では到達でき
ないH2S濃度10ppm以下が達成可能となり、ガス
タービン出口のSOx濃度としては、約2ppmとする
ことができる。そして、本発明のシステムでは、Ni系
触媒と石灰石を併用して、粗脱硫を石灰石で行い、精密
脱硫をNi系触媒で行うこともでき、これにより経済的
かつ効率的に脱硫を実施できる。
According to the denitrification desulfurization system of the present invention, the desulfurization rate in the desulfurization furnace can be improved without adding a complicated device, and N
By decomposing H 3 , the load on the denitration device can be reduced or the denitration device itself can be made unnecessary. That is, according to the system of the present invention, the desulfurization reaction proceeds by introducing a Ni-based catalyst containing NiO as the main component into the desulfurization furnace at the same time as limestone, so that H 2 S that cannot be achieved by the conventional desulfurization of limestone alone is used. A concentration of 10 ppm or less can be achieved, and the SOx concentration at the gas turbine outlet can be about 2 ppm. Then, in the system of the present invention, the crude desulfurization can be performed with limestone and the precision desulfurization can be performed with the Ni-based catalyst by using the Ni-based catalyst and limestone in combination, whereby the desulfurization can be carried out economically and efficiently.

【0031】また、本発明によれば、Ni系触媒による
NH3分解により、ガス化炉で発生するNH3が転換した
NOx除去のために、別途脱硝装置を設ける必要がなく
なり、低コストで脱硝を行うことができる。さらに、本
発明では、石灰石により950℃付近にて脱硫できるの
で、石炭ガス化ガスの温度を冷却する必要がなく発電シ
ステムとして利用した場合には効率が高く、安価な石灰
石および再生利用Ni系触媒による脱硫であり、低コス
トである。そして、本発明は、将来のSOx濃度の低濃
度要求値にも十分対応可能なシステムであり、例えば、
日本国内都市部近郊の発電プラントとしても好適に用い
られることが期待される。
Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a separate denitration apparatus for removing NOx converted from NH 3 generated in the gasification furnace by decomposition of NH 3 by the Ni-based catalyst, and the denitration can be performed at low cost. It can be performed. Furthermore, in the present invention, since limestone can be used for desulfurization at around 950 ° C., there is no need to cool the temperature of coal gasification gas, and when used as a power generation system, the efficiency is high, and inexpensive limestone and a recycled Ni-based catalyst are used. And low cost. The present invention is a system that can sufficiently cope with a low required SOx concentration in the future.
It is expected that it can be suitably used as a power plant near an urban area in Japan.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施の形態(その1)に係わ
るシステムの概略を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a system according to an embodiment (first) of the present invention.

【図2】図2は、従来のシステムの概略を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a conventional system.

【図3】図3は、脱硫材の脱硫能力を表す平衡H2S濃
度の温度依存性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the temperature dependence of the equilibrium H 2 S concentration representing the desulfurization ability of a desulfurization material.

【図4】図4は、Ni系触媒のアンモニア分解率の温度
依存性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the temperature dependence of the ammonia decomposition rate of a Ni-based catalyst.

【図5】図5は、Ni系触媒分離回収装置の一例を示す
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an example of a Ni-based catalyst separation and recovery device.

【図6】図6は、本発明の実施の形態(その2)に係わ
る固定床反応器を含むシステムの概略を示す構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a system including a fixed-bed reactor according to the embodiment (No. 2) of the present invention.

【図7】図7は、本発明の実施の形態(その3)に係わ
る移動床反応器を含むシステムの概略を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing a system including a moving bed reactor according to an embodiment (part 3) of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石炭ガス化炉 2 脱硫炉 3 酸化炉 4 サイクロン 5 ガス冷却器 6 脱塵装置 7 ガスタービン燃焼器 8 ガスタービン 9 空気圧縮機 10 排ガスボイラ 11 脱硝装置 12 煙突 13 蒸気タービン 14 石灰石供給管 15 ガス化炉用石炭供給管 16 ガス化炉用空気供給管 17 酸化炉用石炭供給管 18 酸化炉用空気供給管 19 チャー排出管(石炭ガス化残査) 20 脱硫材排出管(Ni系触媒,CaS,CaO,C
aC03,CaSO4,チャーの混合物) 21 サイクロン回収灰輸送管(CaS,CaO,Ca
C03,CaSO4,チャーの混合物) 22 酸化炉排出灰の排出管(Ni系触媒,CaO,C
aC03,CaS04,その他石炭由来灰の混合物) 23 Ni系触媒分離回収装置 24 Ni系触媒投入ホッパー 25 Ni系触媒投入管 26 Ni系触媒メイクアップ管 27 Ni系触媒抜き出し管(Ni系触媒再供給管) 28 灰排出管(CaO,CaC03,CaS04,その
他石炭由来灰の混合物) 29 分離回収装置流動化用空気 30 CaO,CaC03,CaS04,その他石炭由来
灰の混合物 31 Ni系触媒粒子 101 Ni系触媒固定床反応装置 102 再生ガス入口 103 再生ガス出口 201 Ni系触媒移動床反応装置 202 移動床再生装置 203 フレッシュNi系触媒投入口 204 Ni系触媒循環ライン 205 再生ガス入口 206 再生ガス出口
REFERENCE SIGNS LIST 1 coal gasifier 2 desulfurizer 3 oxidizer 4 cyclone 5 gas cooler 6 dust remover 7 gas turbine combustor 8 gas turbine 9 air compressor 10 exhaust gas boiler 11 denitrifier 12 chimney 13 steam turbine 14 limestone supply pipe 15 gas Coal supply pipe for gasifier 16 Air supply pipe for gasifier 17 Coal supply pipe for oxidation furnace 18 Air supply pipe for oxidation furnace 19 Char discharge pipe (residue of coal gasification) 20 Desulfurizer discharge pipe (Ni-based catalyst, CaS , CaO, C
aC0 3, CaSO 4, a mixture of char) 21 cyclone recovery ash transport pipe (CaS, CaO, Ca
C0 3, CaSO 4, mixture) 22 oxidizing furnace discharge pipe of discharging ash char (Ni-based catalyst, CaO, C
aC0 3, CaS0 4, mixture) 23 Ni-based catalyst separation and recovery device 24 Ni catalyst charging hopper 25 Ni catalyst injection tube 26 Ni catalyst makeup tube 27 Ni catalyst withdrawal pipe other coal-derived ash (Ni-based catalyst re supply pipe) 28 ash discharge pipe (CaO, CaC0 3, CaS0 4 , other mixtures coal from ash) 29 separation and recovery device fluidizing air 30 CaO, CaC0 3, CaS0 4 , a mixture of other coal-derived ash 31 Ni catalysts Particle 101 Ni-based catalyst fixed bed reactor 102 Regenerating gas inlet 103 Regenerating gas outlet 201 Ni-based catalyst moving bed reactor 202 Moving bed regenerating device 203 Fresh Ni-based catalyst input port 204 Ni-based catalyst circulation line 205 Regenerating gas inlet 206 Regenerating gas exit

フロントページの続き (72)発明者 土山 佳彦 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Fターム(参考) 3K065 TA01 TA02 TB02 TB18 TB19 TC01 TC10 TD06 TF10 TG08 TK01 TK05 Continued on the front page (72) Inventor Yoshihiko Tsuchiyama 5-717-1, Fukabori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki F-term in Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 3K065 TA01 TA02 TB02 TB18 TB19 TC01 TC10 TD06 TF10 TG05 TK01 TK05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス化炉, 脱硫炉および酸化炉を有する
システムにおいて、該脱硫炉に、NiOを主成分とする
Ni系触媒と石灰石とを投入することを特徴とする同時
脱硝脱硫システム。
1. A simultaneous denitration and desulfurization system comprising a gasification furnace, a desulfurization furnace, and an oxidation furnace, wherein a Ni-based catalyst containing NiO as a main component and limestone are charged into the desulfurization furnace.
【請求項2】 上記脱硫炉に投入した触媒を上記酸化炉
にて酸化再生し、酸化炉からの灰処理系に触媒分離回収
装置を設けて、該触媒分離回収装置にてNi系触媒粒子
だけを分離回収して脱硫炉に再投入することを特徴とす
る請求項1記載の同時脱硝脱硫システム。
2. The catalyst put into the desulfurization furnace is oxidized and regenerated in the oxidizing furnace, and a ash treatment system from the oxidizing furnace is provided with a catalyst separating and recovering device. 2. The simultaneous denitration and desulfurization system according to claim 1, wherein the denitrification is separated and recovered and re-input to a desulfurization furnace.
【請求項3】 上記触媒分離回収装置として常圧の流動
床を用い、流動化開始速度近傍の緩やかな流動層によ
り、比重の大きいNi系触媒粒子だけを炉底から抜き出
すことを特徴とする請求項2記載の同時脱硝脱硫システ
ム。
3. The method according to claim 1, wherein the catalyst separation and recovery device uses a fluidized bed at normal pressure, and extracts only the Ni-based catalyst particles having a large specific gravity from the furnace bottom by a gentle fluidized bed near the fluidization start speed. Item 3. A simultaneous denitration and desulfurization system according to Item 2.
【請求項4】 上記Ni系触媒がNiOを主成分とした
担持触媒であり、該担持触媒の担体がSi02,A12
3およびMgOからなる群より選ばれる少なくとも1以上
の酸化物またはそれらを主成分とする天然鉱物からなる
ことを特徴とする請求項1記載の同時脱硝脱硫システ
ム。
Wherein a supported catalyst in which the Ni-based catalyst is mainly composed of NiO, support said supported catalyst is Si0 2, A1 2 0
3. The simultaneous denitration and desulfurization system according to claim 1, wherein the system is made of at least one oxide selected from the group consisting of MgO and MgO or a natural mineral containing them as a main component.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の同時脱
硝脱硫システムを備えたことを特徴とする石炭ガス化複
合発電システム。
5. An integrated coal gasification combined cycle system comprising the simultaneous denitration and desulfurization system according to claim 1. Description:
【請求項6】 ガス化炉,脱硫炉および酸化炉を有する
システムにおいて、該脱硫炉の下流側に、NiOを主成
分とするNi系触媒を用いた固定床反応器を設置した同
時脱硝脱硫システム。
6. A simultaneous denitration and desulfurization system comprising a gasification furnace, a desulfurization furnace, and an oxidation furnace, wherein a fixed-bed reactor using a Ni-based catalyst containing NiO as a main component is installed downstream of the desulfurization furnace. .
【請求項7】 上記固定床反応器を2以上並列に接続
し、それぞれの反応器に石炭ガス化ガスと再生ガスとを
別々に供給し、石炭ガス化ガスを供給した反応器の脱硝
脱硫性能が低下する段階で、それぞれの反応器に供給す
るガスを切り替え、それぞれの反応器で順に脱硝脱硫お
よび再生を繰り返しながら連続的に脱硝脱硫を行う請求
項6記載の同時脱硝脱硫システム。
7. The denitrification and desulfurization performance of a reactor in which two or more fixed bed reactors are connected in parallel, a coal gasification gas and a regeneration gas are separately supplied to each reactor, and the coal gasification gas is supplied to the reactors. 7. The simultaneous denitration and desulfurization system according to claim 6, wherein the gas supplied to each of the reactors is switched at a stage where the temperature decreases, and the denitration and desulfurization is continuously performed while sequentially repeating the denitration and desulfurization and the regeneration in each of the reactors.
【請求項8】 ガス化炉,脱硫炉および酸化炉を有する
システムにおいて、該脱硫炉の下流側に、NiOを主成
分とするNi系触媒を用いた移動床反応器および移動床
再生装置を設置した同時脱硝脱硫システム。
8. In a system having a gasification furnace, a desulfurization furnace, and an oxidation furnace, a moving bed reactor and a moving bed regeneration device using a Ni-based catalyst containing NiO as a main component are installed downstream of the desulfurization furnace. Simultaneous denitration and desulfurization system.
【請求項9】 請求項6〜8のいずれかに記載の同時脱
硝脱硫システムを備えたことを特徴とする石炭ガス化複
合発電システム。
9. An integrated coal gasification combined cycle system comprising the simultaneous denitration and desulfurization system according to claim 6. Description:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007091787A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Chubu Electric Power Co Inc Operation method of fluidized bed gasifier, fluidized bed gasifier, and coal gasification combined power generation system
JP2008163257A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Sekitan Energy Center Method of operating fluidized bed gasifier, fluidized bed gasifier, and coal gasification combined power generation system

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