JP6161064B2 - 脱硫装置、及び、石炭ガス化複合発電設備 - Google Patents

Description

本発明は、脱硫装置、及び、石炭ガス化複合発電設備に関する。

石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。かかる石炭を燃料とする火力発電の一つの方式として、石炭ガス化複合発電（IGCC：Integrated coal GasficationCombined Cycle）が知られている。石炭ガス化複合発電では、石炭ガス化ガスを燃料としてガスタービンを駆動して電力を得ると共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して電力を得ている（例えば、特許文献１参照）。

石炭ガス化炉で発生する石炭ガス化ガスには硫黄化合物（硫化物）等の不純物や後続機器に対して影響を与える不純物、微量成分が含まれるため、ガス精製設備により石炭ガス化ガスの不純物を除去して燃料ガスとしている。

ガス精製設備として、温度や圧力の昇降を抑制し、主に硫化物を除去して、高温の石炭ガス化ガスを精製する乾式ガス精製設備が種々検討されている。乾式で石炭ガス化ガスを精製することで石炭ガス化ガスを高温のまま精製することができるので、温度や圧力の昇降を抑えて燃料ガスを得ることができる。

乾式ガス精製設備では、不純物除去剤を除去能力に応じて効率良く使用することで、コストを抑えて不純物や微量成分を確実に除去することができる。このため、不純物除去剤を効率良く使用する試みが種々行われているのが現状であり、不純物除去剤の最適な運用の確立が望まれているのが実情である。

特開２００５―１７１１４８号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、コストを増加させることなく不純物除去剤を効率良く使用して不純物を確実に除去することができる不純物除去装置を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去することができる脱硫装置を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去することができる脱硫装置を備えた石炭ガス化複合発電設備を提供することを目的とする。

本発明が適用される不純物除去装置は、処理ガスが流通する２つの処理塔のそれぞれに複数の除去剤ブロックを直列に配した不純物除去装置において、前記処理塔の下流側に配される不純物除去能力が高い第１除去剤ブロックと、前記処理塔の前記第１除去剤ブロックの上流側に配され、前記第１除去剤ブロックに比べて不純物除去能力が低い第２除去剤ブロックと、一方の前記処理塔の上流側から処理ガスを流通させて前記処理ガスに含まれる不純物を除去する除去経路と、他方の前記処理塔の下流側からパージガスを流通させて前記第１除去剤、前記第２除去剤から不純物を放出するパージ経路と、前記除去経路、及び、前記パージ経路の前記処理塔への接続を切替える切替え手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、不純物除去能力が異なる高価な第１除去剤ブロックと安価な第２除去剤ブロックが配置された、一方の処理塔の上流側から処理ガスを流通させて処理ガスに含まれる不純物を除去すると共に、他方の処理塔の下流側からパージガスを流通させて除去剤から不純物を放出し、第１除去剤ブロックと第２除去剤ブロックの不純物の蓄積状況により、一方の処理塔での不純物の除去と、他方の処理塔での不純物の放出を切替える。

このため、不純物除去能力が異なる第１除去剤ブロックと第２除去剤ブロックを組み合わせることでコストを抑制し、コストを増加させることがなく、不純物除去剤を効率良く使用して不純物を確実に除去することが可能になる。

そして、上述した不純物除去装置において、前記第１除去剤ブロックが下流側に配され、前記第２除去剤ブロックが上流側に配される第３の処理塔と、前記第３の処理塔の下流側から除去剤調整ガスを流通させて、パージガスを流通させた後の前記第１除去剤、前記第２除去剤を化学処理調整する調整ガス経路とを更に備え、前記切替え手段は、前記調整ガス経路を含めて、前記除去経路、及び、前記パージ経路に対する、一方の前記処理塔、他方の前記処理塔、前記第３の処理塔への接続を切替えることを特徴とする。

これにより、第３の処理塔の除去剤から不純物が放出された後、不純物の除去、及び、除去剤の化学処理調整を行い、一方の処理塔、第３の処理塔、他方の処理塔での不純物除去、不純物の放出、除去剤の化学処理調整を可能にする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の脱硫装置は、ガス化ガスが流通する第１の処理塔、第２の処理塔、第３の処理塔のそれぞれに複数の脱硫剤ブロックを直列に配した脱硫装置において、前記処理塔の下流側に配される脱硫能力が高い第１脱硫剤ブロックと、前記処理塔の前記第１脱硫剤ブロックの上流側に配され、前記第１脱硫剤ブロックに比べて脱硫能力が低い第２脱硫剤ブロックと、第１の前記処理塔の上流側からガス化ガスを流通させて前記ガス化ガスに含まれる硫黄成分を除去する脱硫経路と、第２の前記処理塔の下流側から還元ガスを流通させて、硫黄成分が放出された後の前記第１脱硫剤、前記第２脱硫剤を還元処理する還元ガス経路と、第３の前記処理塔の下流側からパージガスを流通させて前記第１脱硫剤、前記第２脱硫剤から硫黄成分を放出するパージ経路と、前記脱硫経路、前記還元ガス経路、前記パージ経路の第１から第３の前記処理塔への接続を切替える切替え手段とを備え、前記還元ガス経路には、前記脱硫経路が接続された前記処理塔の出口のガスの一部が供給されることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、ガス化ガスが流通する第１の処理塔、第２の処理塔、第３の処理塔のそれぞれに脱硫能力、コストが異なる脱硫剤が配され、処理塔のそれぞれで、脱硫処理、還元処理、パージ処理が実施され、処理塔の処理の切換えを順次繰り返すことで、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去することができる。
そして、脱硫処理が終了した後のガスの一部を還元ガスとして用いることができる。

また、請求項２に係る本発明の脱硫装置は、請求項１に記載の脱硫装置において、前記還元ガス経路が接続された前記処理塔の出口の硫黄分を含むガスを、前記パージ経路が接続された前記処理塔の途中段に導入する第１導入経路が備えられていることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、還元処理が行われた処理塔の出口のガスに硫黄分が含まれている際には、硫黄分を放出する処理を行う処理塔の途中段に出口のガスが導入され、残留している硫黄分を適切に処理（回収）することができる。

また、請求項３に係る本発明の脱硫装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の脱硫装置において、前記還元ガス経路が接続された前記処理塔の出口の硫黄分を含まないガスを、前記脱硫経路が接続された前記処理塔の途中段に導入する、もしくは、前記脱硫経路が接続された前記処理塔の出口側に導入する第２導入経路が備えられていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、還元処理が行われた処理塔の出口のガスに硫黄分が含まれていない時には、脱硫処理が行われる処理塔の途中段に出口のガスが導入され、燃料成分が含まれるガスを有効に回収することができる。この場合、処理塔の導入部の圧力に合わせて出口のガスの圧力も調整することが好ましい。

もしくは、還元処理が行われた処理塔の出口のガスに硫黄分が含まれていない時には、脱硫処理が行われる処理塔の出口の精製ガスが供給される経路に出口のガスが導入され、燃料成分が含まれるガスを有効に回収することができる。

上記目的を達成するための請求項４に係る本発明の石炭ガス化複合発電設備は、石炭及び酸化剤の反応により石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉と、前記石炭ガス化炉で生成された石炭ガス化ガスを精製して燃料ガスを得る乾式ガス精製設備と、前記乾式ガス精製設備で得られた燃料ガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼手段からの燃焼ガスを膨張することで動力を得るガスタービンと、前記ガスタービンの排気ガスの熱を回収して得られた蒸気を膨張することで動力を得る蒸気タービンとを備え、前記乾式ガス精製設備には、前記石炭ガス化ガスがガス化ガスとされる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の脱硫装置を有していることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去することができる脱硫装置を備えた石炭ガス化複合発電設備となる。

本発明が適用される不純物除去装置は、コストを増加させることなく不純物除去剤を効率良く使用して不純物を確実に除去することが可能になる。

本発明の脱硫装置は、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去することが可能になる。

本発明の石炭ガス化複合発電設備は、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去することができる脱硫装置を備えた石炭ガス化複合発電設備とすることが可能になる。

本発明の一実施例に係る石炭ガス化複合発電設備の概略系統図である。 本発明の一実施形態例に係る脱硫装置を有する乾式ガス精製設備の概略系統図である。 脱硫処理方法を説明する動作図である。 脱硫処理方法を説明する動作図である。 脱硫処理方法を説明する動作図である。 脱硫処理方法を説明する動作図である。 脱硫処理方法を説明する動作図である。 脱硫処理方法を説明する動作図である。

図１に基づいて石炭ガス化複合発電設備を説明する。

図１には乾式ガス精製設備を備えた本発明の一実施例に係る石炭ガス化複合発電設備の全体の構成を説明するための概略系統を示してある。

図に示した石炭ガス化複合発電設備１は、石炭ガス化炉２を備え、石炭ガス化炉２では石炭と酸化剤（酸素、空気）の反応により石炭ガス化ガスｇが生成される。石炭ガス化ガスｇは図示しない除塵手段により除塵されて熱交換器３で所定の温度に調整され、乾式ガス精製設備４で不純物が除去されて精製され、燃料ガスｆとされる。

燃料ガスｆはタービン設備５の燃焼器６に送られる。即ち、タービン設備５は圧縮機１６及びガスタービン７を備え、圧縮機１６で圧縮された圧縮空気と燃料ガスｆが燃焼器６に送られる。燃焼器６では燃料ガスｆが燃焼され、燃焼ガスがガスタービン７に送られて膨張されて動力が得られる。ガスタービン７の排気ガスは排熱回収ボイラー８で熱回収され、排煙脱硝装置９で窒素酸化物成分が除去された後、煙突１０から大気に放出される。

一方、圧縮機１６及びガスタービン７と蒸気タービン１１が同軸状態で接続され、蒸気タービン１１には発電機１２が接続されている。排熱回収ボイラー８には、蒸気タービン１１の排気蒸気を図示しない復水器で凝縮した復水が給水され、排熱回収ボイラー８ではガスタービン７の排気ガスにより蒸気を発生させる。排熱回収ボイラー８で発生した蒸気は蒸気タービン１１に送られて動力が得られる。

直列に接続されたガスタービン７及び蒸気タービン１１の動力により発電機１２が駆動され、ガスタービン７と蒸気タービン１１による複合発電が行われる。

上述した石炭ガス化複合発電設備１では、石炭ガス化炉２の酸化剤として圧縮機１６の圧縮空気が抽気されて供給される。熱交換器３には、排熱回収ボイラー８に送られる復水の一部が給水され、石炭ガス化ガスとの熱交換により蒸気を発生させ、発生した蒸気は蒸気タービン１１に送られる。このため、タービン設備５の圧縮空気の一部を酸化剤として使用し、排熱回収ボイラー８及び熱交換器３からの発生蒸気で蒸気タービン１１の出力を得ることができる。

上記構成の石炭ガス化複合発電設備１では、乾式ガス精製設備４により石炭ガス化ガスｇが乾式精製により精製されて燃料ガスｆを得ている。

図２に基づいて乾式ガス精製設備４の具体的な構成を説明する。図２には乾式ガス精製設備の具体的な構成を説明する系統を示してある。

熱交換器３（図１参照）で所定温度に調整された石炭ガス化ガスｇは、ダストフィルタ１９で固形の不純物が除去された後、ハロゲン化物除去装置２１に導入される。ハロゲン化物除去装置２１には、例えば、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌＯ_２）のペレットが充填されてハロゲン化物吸収剤２２とされている。ハロゲン化物吸収剤２２を流通してハロゲン化物が除去された石炭ガス化ガスｇは脱硫装置２５に送られる。

脱硫装置２５は、第１の処理塔、第２の処理塔、第３の処理塔である３塔の反応塔３１、３２、３３が並列に配され、反応塔３１、３２、３３は図中上下方向に４つの脱硫剤ブロック（ハニカム形状化された触媒）が配されている。

反応塔３１、３２、３３は図中上方が上流側とされ、反応塔３１、３２、３３には、第２除去剤として３つの第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃが上流側にそれぞれ配されている。反応塔３１、３２、３３の下流（下方）には、第２除去剤として第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃよりも脱硫能力が高く高価な第１除去剤として第１脱硫剤ブロック３６がそれぞれ配されている。

第１脱硫剤ブロック３６、及び、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、亜鉛フェライトがハニカム形状化された触媒を集合させた触媒ブロックとされている。第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃに石炭ガス化ガスｇが接触することにより、亜鉛フェライト（ＺｎＦｅ_２Ｏ_４）の鉄と亜鉛が相乗して硫化水素（Ｈ_２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）等が除去される。

第１脱硫剤ブロック３６は、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃに比べて硫黄の含有量が大幅に少ない亜鉛フェライト脱硫剤で構成され、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）等が第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃに比べて精密に除去される。第１脱硫剤ブロック３６は高価で性能が高い脱硫剤であり、第２脱硫剤ブロック３５は安価で性能が低い脱硫剤とされている。

図示の状態は、図中左の反応塔３１が第１の処理塔（一方の処理塔）とされて上流側に脱硫経路（除去経路）２８が接続され、上流側から下流側に石炭ガス化ガスｇが流され、硫黄成分が除去される。反応塔３１の出口は処理ガス経路３８が接続され、処理ガス経路３８は後述する水銀除去装置４１に繋がっている。

図中中央の反応塔３２が第２の処理塔とされて下流側に還元ガス経路（調整ガス経路）２９が接続されている。還元ガス経路２９は処理ガス経路３８から分岐して設けられ、反応塔３２の下流側から上流側に還元ガスとして、反応塔３１で硫黄成分が除去されたガスの一部が流され、第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５が還元処理される（化学処理調整処理される）。

反応塔３２出口は導入ガス経路３９が接続され、導入ガス経路３９は反応塔３３の第１脱硫剤ブロック３６と第２脱硫剤ブロック３５の間（第１導入経路）、及び、処理ガス経路３８に繋がれている（第２導入経路）。経路の切替えは、図示しない切替え手段により行われる。

また、図中右側の反応塔３３が第３の処理塔（他方の処理塔）とされて下流側にパージ経路３０が接続されている。パージ経路３０には、外部からのエアがブロア等により昇圧され、所定の温度に調整されて吹き込まれ（開閉弁の操作等による）、下流側から上流側にパージガスを流通させて第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５から硫黄成分が放出される。放出された硫黄成分を含むガスは熱回収され、硫黄回収装置４０に送られて硫黄成分が回収される。例えば、石灰・石膏法により、石膏として回収される。

反応塔３１、３２、３３に対する脱硫経路２８、還元ガス経路２９、パージ経路３０の接続は、運転状況に応じて接続が切替えられ（切替え手段）、脱硫処理、還元処理、パージ処理が順次切換えられる。

上述した脱硫装置２５では、脱硫処理を行うと同時に、亜鉛フェライト脱硫剤（第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５）の再生である還元処理、パージ処理をオンラインで実施し、連続運転の過程で脱硫剤ブロックを再生して再利用することができる。これにより、廃棄物の排出量を大幅に減らして環境負荷を低減することができる。尚、脱硫剤としてハニカム形状化された触媒を用いた例を説明したが、装置や設備の規模、石炭ガス化ガスｇの流量に応じて他の形態の触媒にすることも可能である。

脱硫装置２５で硫黄成分が除去されたガスは、熱交換装置４５で降温されて水銀除去装置４１の水銀除去塔４６に送られる。水銀除去塔４６には、銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤が充填され、例えば、約１８０℃のガスが導入されて水銀が吸収される。銅系吸収剤の最適な運転温度で、ガスに含まれる水が凝縮しない約１８０℃のガスが導入されるため、銅の吸収容量を確保して水分の凝縮を抑制することができる。水銀除去装置４１には水銀回収手段４７が備えられ、水銀除去塔４６の銅系吸収剤に吸収された水銀を放出し、水銀吸収性能を回復させている。

水銀除去装置４１で水銀が除去されたガスはダストフィルタ４８に送られる。ダストフィルタ４８では、水銀除去装置４１で水銀が除去されたガスに含まれる固体析出物、微粒子、粉体を含む不純物が物理的に濾過される。ダストフィルタ４８で不純物が物理的に濾過されたガスは、図示しない熱交換装置で所定の温度に昇温され、高温の燃料ガスｆとされる。高温の燃料ガスｆはタービン設備５の燃焼器６（図１参照）に供給される。

上述した乾式ガス精製設備４の脱硫装置２５では、性能が高く高価な脱硫剤である第１脱硫剤ブロック３６と、比較的性能が低く安価な脱硫剤である第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃを有効に使用し、コストを増加させることなく脱硫剤を効率良く使用して硫黄成分を確実に除去する運転が実施されている。

第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃおよび第１脱硫剤ブロック３６の除去性能を記号で表した図３から図８に基づいて本発明の運転方法の一例を説明する。

図中白抜きの四角（□）は脱硫剤が十分に硫化性能（除去性能）を有している状態、図中白抜きの三角（△）は脱硫剤の除去性能が低下している状態、図中黒四角（■）は脱硫剤の除去能力が殆どなくなった状態である。

図３、図４には反応塔３１で硫黄成分が除去される処理（脱硫処理）が実施され、反応塔３２で硫黄成分が放出された後の第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５が還元される処理（還元処理）が実施され、反応塔３３で硫黄成分を放出する処理（パージ処理）が実施されている状態を示してある。

図３（ａ）に示すように、反応塔３１で脱硫処理が開始される。

反応塔３１では脱硫処理が実施される。反応塔３１の上流側から石炭ガス化ガスが送られ、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃで硫黄成分が除去される。これにより、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃの脱硫剤の除去性能が低下する。最下流の第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下しない。

反応塔３２では還元処理が実施される。反応塔３２は、硫黄成分が放出された状態で、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃの除去性能は低下している。第１脱硫剤ブロック３６の除去性能は低下していない。反応塔３１で硫黄成分が除去されたガスが、反応塔３２の下流側から上流側に送られて脱硫剤が還元処理され、硫黄成分（ＳＯ_２）がわずかに含まれているガスが反応塔３２の上流側から排出される（※１）。最下流（ガスの流れでは上流）の第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下しない。

反応塔３３ではパージ処理が実施される。反応塔３３は、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃの除去能力が殆どなくなった状態となっている。反応塔３３の下流側からパージガスとしてＯ_２含有ガスが送られ、硫黄成分が放出されて硫黄回収装置４０に送られて硫黄成分が回収される。反応塔３２の上流側から排出された硫黄成分（ＳＯ_２）がわずかに含まれているガスは（※１）、反応塔３３の第１脱硫剤ブロック３６と第２脱硫剤ブロック３５ｃの間に導入され、硫黄成分は硫黄回収装置４０に送られる。最下流（Ｏ_２含有ガスの流れでは上流）の第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は低下していない。

図３（ｂ）に示すように、反応塔３２での硫黄成分（ＳＯ_２）の放出が完了する。

反応塔３１では脱硫処理が継続して実施される。反応塔３１の上流側の第２脱硫剤ブロック３５ａの除去能力が殆どなくなった状態になる。第２脱硫剤ブロック３５ｂ、３５ｃの脱硫剤の除去性能が低下した状態で、第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下していない。

反応塔３２では還元処理が完了した状態となっている。反応塔３２は、還元処理が完了した状態で、反応塔３２の下流側から上流側にガスが送られ、硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガスが反応塔３２の上流側から排出される（※２）。最下流（ガスの流れでは上流）の第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下していない。

反応塔３２の上流側から排出される硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガス（※２）は、反応塔３１の出口側の流路に導入される（第２導入経路）。尚、硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガス（※２）を、反応塔３１の第２脱硫剤ブロック３５ａと３５ｂの間に導入することも可能である（第２導入経路）。この場合、反応塔３２の内部の圧力に合わせて硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガス（※２）の圧力を調整（昇圧）することが好ましい。

反応塔３３ではパージ処理が継続して実施される。反応塔３３は、第２脱硫剤ブロック３５ａは除去能力が殆どなくなった状態のままで、第２脱硫剤ブロック３５ｂ、３５ｃの除去能力が低下している状態に再生される。

図４（ａ）に示すように、反応塔３３で硫黄成分（ＳＯ_２）を放出するパージ処理が完了する。

反応塔３１では脱硫処理が継続して実施される。反応塔３１の上流側の第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂの除去能力が殆どなくなった状態になる。第２脱硫剤ブロック３５ｃの脱硫剤の除去性能が低下した状態で、第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下していない。

反応塔３２では還元処理が完了した状態となっている。反応塔３２は、還元処理が完了した状態で、反応塔３２の下流側から上流側にガスが送られ、硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガスが反応塔３２の上流側から排出される（※２）。最下流（ガスの流れでは上流）の第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下していない。反応塔３２の上流側から排出される硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガス（※２）は、反応塔３１の出口側の流路に導入される。

反応塔３３ではパージ処理が完了する。反応塔３３の上流側からからは、Ｏ_２含有ガスが排出され、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃの除去能力が低下している状態に再生される。

図４（ｂ）に示すように、反応塔３１で脱硫処理が完了する。

反応塔３１で脱硫処理が完了し、反応塔３１の上流側の第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃの除去能力が殆どなくなった状態になる。第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下していない。

反応塔３２では還元処理が完了した状態となっている。反応塔３２は、還元処理が完了した状態で、反応塔３２の下流側から上流側にガスが送られ、硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガスが反応塔３２の上流側から排出される（※２）。最下流（ガスの流れでは上流）の第１脱硫剤ブロック３６は脱硫剤の除去性能は殆ど低下していない。反応塔３２の上流側から排出される硫黄成分（ＳＯ_２）が含まれないガス（※２）は、反応塔３１の出口側の流路に導入される。

反応塔３３ではパージ処理が完了した状態になっている。反応塔３３の上流側からからは、Ｏ_２含有ガスが排出され、第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃの除去能力が低下している状態に再生される。

図５、図６には反応塔３１で硫黄成分を放出する処理（パージ処理）が実施され、反応塔３２で硫黄成分が除去される処理（脱硫処理）が実施され、反応塔３３で硫黄成分が放出された後の第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５が還元される処理（還元処理）が実施されている状態を示してある。

図５（ａ）（ｂ）、及び、図６（ａ）（ｂ）は、反応塔３１、３２、３３と、脱硫経路２８、還元ガス経路２９、パージ経路３０が切替えられる。これにより、反応塔３１の状態が、図３（ａ）（ｂ）、及び、図４（ａ）（ｂ）に示した反応塔３３の状態と同じ状況になり、反応塔３２の状態が、図３（ａ）（ｂ）、及び、図４（ａ）（ｂ）に示した反応塔３１の状態と同じ状況になり、反応塔３３の状態が、図３（ａ）（ｂ）、及び、図４（ａ）（ｂ）に示した反応塔３２の状態と同じ状況になる。

つまり、図５（ａ）に示した反応塔３１、３２、３３は、図４（ｂ）に示した状態となった後に、反応塔３１、３２、３３と、脱硫経路２８、還元ガス経路２９、パージ経路３０が切替えられ、順次、図５（ａ）（ｂ）、及び、図６（ａ）（ｂ）に示した処理が実施される。

図７、図８には反応塔３１で硫黄成分が放出された後の第１脱硫剤ブロック３６、第２脱硫剤ブロック３５が還元される処理（還元処理）が実施され、反応塔３２で硫黄成分を放出する処理（パージ処理）が実施され、反応塔３３で硫黄成分が除去される処理（脱硫処理）が実施されている状態を示してある。

図７（ａ）（ｂ）、及び、図８（ａ）（ｂ）は、反応塔３１、３２、３３と、脱硫経路２８、還元ガス経路２９、パージ経路３０が、更に切替えられる。これにより、反応塔３１の状態が、図５（ａ）（ｂ）、及び、図６（ａ）（ｂ）に示した反応塔３３の状態と同じ状況になり、反応塔３２の状態が、図５（ａ）（ｂ）、及び、図６（ａ）（ｂ）に示した反応塔３１の状態と同じ状況になり、反応塔３３の状態が、図５（ａ）（ｂ）、及び、図６（ａ）（ｂ）に示した反応塔３２の状態と同じ状況になる。

つまり、図７（ａ）に示した反応塔３１、３２、３３は、図６（ｂ）に示した状態となった後に、反応塔３１、３２、３３と、脱硫経路２８、還元ガス経路２９、パージ経路３０が切替えられ、順次、図７（ａ）（ｂ）、及び、図８（ａ）（ｂ）に示した処理が実施される。

上述した運転を脱硫装置２５で繰り返すことにより、反応塔３１、３２、３３のいずれかで脱硫処理が実施され、脱硫処理を実施している間に、硫黄成分の放出・回収と、脱硫剤の還元処理を行うことができる。

そして、安価で性能が低い第２脱硫剤ブロック３５ａ、３５ｂ、３５ｃを除去能力が殆どなくなるまで繰り返して使用し、高価で性能が高い第１脱硫剤ブロック３６を除去能力が十分に発揮できる状態で使用している。このため、安価な脱硫剤を効率良く使用してコストの増加を抑え、性能が高い脱硫剤により硫黄成分を確実に除去することが可能になる。

また、安価な脱硫剤である第２脱硫剤ブロック３５、高価な脱硫剤である第１脱硫剤ブロック３６として、別の脱硫剤を適用した例を挙げて説明したが、第１脱硫剤ブロック３６を長期に使用して劣化した際に、安価な脱硫剤として適用することも可能である。

本発明は、脱硫装置、及び、石炭ガス化複合発電設備の産業分野で利用することができる。

１ 石炭ガス化複合発電設備
２ 石炭ガス化炉
３ 熱交換器
４ 乾式ガス精製設備
５ タービン設備
６ 燃焼器
７ ガスタービン
８ 排熱回収ボイラー
９ 排煙脱硝装置
１０ 煙突
１１ 蒸気タービン
１２ 発電機
１６ 圧縮機
１９、４８ ダストフィルタ
２１ ハロゲン化物除去装置
２２ ハロゲン化物吸収剤
２５ 脱硫装置
２８ 脱硫経路
２９ 還元ガス経路
３０ パージ経路
３１、３２、３３ 反応塔
３５ 第２脱硫剤ブロック
３６ 第１脱硫剤ブロック
３８ 処理ガス経路
３９ 導入ガス経路
４０ 硫黄回収装置
４１ 水銀除去装置
４５ 熱交換器
４６ 水銀除去塔
４７ 水銀回収手段

Claims (4)

1. ガス化ガスが流通する第１の処理塔、第２の処理塔、第３の処理塔のそれぞれに複数の脱硫剤ブロックを直列に配した脱硫装置において、
   前記処理塔の下流側に配される脱硫能力が高い第１脱硫剤ブロックと、
   前記処理塔の前記第１脱硫剤ブロックの上流側に配され、前記第１脱硫剤ブロックに比べて脱硫能力が低い第２脱硫剤ブロックと、
   第１の前記処理塔の上流側からガス化ガスを流通させて前記ガス化ガスに含まれる硫黄成分を除去する脱硫経路と、
   第２の前記処理塔の下流側から還元ガスを流通させて、硫黄成分が放出された後の前記第１脱硫剤、前記第２脱硫剤を還元処理する還元ガス経路と、
   第３の前記処理塔の下流側からパージガスを流通させて前記第１脱硫剤、前記第２脱硫剤から硫黄成分を放出するパージ経路と、
   前記脱硫経路、前記還元ガス経路、前記パージ経路の第１から第３の前記処理塔への接続を切替える切替え手段とを備え、
   前記還元ガス経路には、前記脱硫経路が接続された前記処理塔の出口のガスの一部が供給される
   ことを特徴とする脱硫装置。
2. 請求項１に記載の脱硫装置において、
   前記還元ガス経路が接続された前記処理塔の出口の硫黄分を含むガスを、前記パージ経路が接続された前記処理塔の途中段に導入する第１導入経路が備えられている
   ことを特徴とする脱硫装置。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載の脱硫装置において、
   前記還元ガス経路が接続された前記処理塔の出口の硫黄分を含まないガスを、
   前記脱硫経路が接続された前記処理塔の途中段に導入する、もしくは、前記脱硫経路が接続された前記処理塔の出口の精製ガスが供給される経路に導入する第２導入経路が備えられている
   ことを特徴とする脱硫装置。
4. 石炭及び酸化剤の反応により石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉と、
   前記石炭ガス化炉で生成された石炭ガス化ガスを精製して燃料ガスを得る乾式ガス精製設備と、
   前記乾式ガス精製設備で得られた燃料ガスを燃焼させる燃焼手段と、
   前記燃焼手段からの燃焼ガスを膨張することで動力を得るガスタービンと、
   前記ガスタービンの排気ガスの熱を回収して得られた蒸気を膨張することで動力を得る蒸気タービンとを備え、
   前記乾式ガス精製設備は、前記石炭ガス化ガスがガス化ガスとされる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の脱硫装置を有している
   ことを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。

Images