JPH0467085B2

JPH0467085B2 -

Info

Publication number: JPH0467085B2
Application number: JP1197376A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Miura; Etsuo Ogino; Michio Ito; Michio Ishida; Teruyuki Doi; Teruhiko Kawanabe
Original assignee: Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1992-10-27
Also published as: JPH0359303A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は、各種のボイラ、各種加熱炉さらに
は、ごみ焼成炉などから排出される燃焼排ガス中
の硫黄酸化物（SOx）と窒素酸化物（NOx）を
同時に乾式法によつて除去する炉内同時脱硫脱硝
方法に関する。［従来技術およびその問題点］現在採用されている一般的な脱硫・脱硝の方法
は、脱硝については還元剤としてアンモニアを使
用し触媒の存在下にNOxの選択接触還元を行な
う方式が主流であり、また脱流については湿式石
灰石こう法のような湿式法が採用されている。しかしこれらの方式ではイニシヤルコストおよ
びランニングコストが高くつくため、より安価に
実施できる方式が望まれている。本発明は、このような要望にこたえるべく達成
せられたもので、低コストで実施でき、しかも優
れた脱硫脱硝性能を発揮することができる炉内同
時脱硫脱硝方法を提供することを目的とする。［問題点の解決手段］本発明は、上記目的達成のために、火炉内の
1200℃以下900℃以上の温度領域に粉状またはス
ラリー状のCa系脱硫剤を投入して、炉内直接脱
硫反応を行なわせ、排ガスから廃脱硫剤を含むフ
ライアツシユを捕集し、この捕集アツシユに酸を
添加することによつて、廃脱硫剤中のCaOまたは
CaCO₃の少なくとも一部の中和反応を経て、廃
脱硫剤を活性化させ、得られた活性化廃脱硫剤含
有フライアツシユにアンモニアまたは尿素ないし
その化合物を添加し、こうして処理したフライア
ツシユを火炉または煙道内の1000℃以下500℃以
上の温度領域へ再投入して、脱硫脱硝反応を行な
わせることを特徴とする。本発明の方法において酸としては、塩酸、硝酸
などの液状無機酸；塩化水素、塩素、臭素、フツ
素、ヨウ素などの無機物質から生じる酸性ガス；
酢酸蓚酸などの液状有機酸；ギ酸などのガス状有
機酸が単独または組合せで適宜選択される。捕集された廃脱硫剤含有フライアツシユは、好
ましくは、これを風力分級装置などで処理してフ
ライアツシユ分をできるだけ分離除去した後、酸
処理される。つぎに、本発明の炉内同時脱硫脱硝方法を完成
するに至つた経緯について説明する。炉内直接脱硫法は、湿式石灰石こう法などの湿
式法に比べて極めて簡単な方式であり、一般には
炭酸カルシウムまたは消石灰のようなCa系の吸
収剤の微粉物を火炉内に直接投入することによ
り、脱硫が可能である。しかしその脱硫効率は低
く、性能面で湿式法に比べて各段に劣つているた
め、実用段階には至つていない。この脱硫効率を向上させる手段としては、脱硫剤を炉内の最適温度領域に投入する、脱硫剤と排ガスとの接触をよくするために、
脱硫剤粉体を炉内で均一に分散する方法を工夫
する、脱硫剤によるSO₂ガスの吸収反応は固・気反
応であり、粉体の表面積が反応支配ベースであ
るので、表面積の大きい粉体、すなわち粒子径
の小さな吸収剤を使用する、などの手段が考え
られる。最近の米国EPAの報告では、炉内脱硫法の性
能について、投入したCaの量（モル／時）と炉
内で発生したSO₂のガス量（モル／時）との比を
Ca／Ｓモル当量比（以下Ca／Ｓと呼ぶ）とする
と、Ca／Ｓ＝３では脱硫率は60％程度である。
この報告でのCa系脱硫剤の有効利用率は20％で
あり、残り80％のCa成分はCaOまたはCaCO₃の
状態でフライアツシユとともに排出・廃棄されて
いる。このように従来の炉内脱硫法では一般に
Ca有効利用率が低く、湿式法のCa利用率95％以
上に比べて大差があり、その改善が必要である。この有効利用率を向上させるには、このフライ
アツシユ中の未反応脱硫剤を含む使用済み脱硫剤
（本明細書で廃脱硫剤と呼ぶ）を炉内に循環投入
し、SO₂の吸収に利用することが考えられる。この再循環方式の最も典型的なものが循環流動
床方式であり、文献によるとCa／Ｓ＝1.5で脱硫
率は90％であると言われている。この時のCa利
用率は約60％であり、前述の従来炉内脱硫法のそ
れに比べて大巾に向上している。しかし、循環流
動床方式では、排出灰量に対する内部循環量が
100倍程度であると言われており、循環のための
動力損失がかなり大きい。以上記述したように、従来の炉内脱硫方式は、 (イ) 90％以上の高脱硫率が得られないので、特に
公害規制が他国より厳しい日本国内ではSO₂排
出基準をクリアできない、 (ロ) Caの有効利用率が極めて低いので、排出灰
量が増大し、薬剤コストが嵩む、などの理由か
ら、昭和40年代には国内でもかなり実施されて
いたものの、最近では欧米に比べてその規模は
小さいようである。本発明者らは、以上に記述した炉内脱硫法の問
題点を解決する手段として、前述の）〜）の
点に対する基本的な改善、廃脱硫剤の再循環の実
施およびその廃脱硫剤のSO₂吸収能力の改善、す
なわち廃脱硫剤の活性化手法の検討、さらにはこ
れに平行して、炉内同時脱硫脱硝法について研究
を行なつた。その結果、次のことが明らかになつた。 (1) 吸収剤の粒子径を小さくすると、脱硫率が向
上する。たとえば炭酸カルシウム3μ以下の粉
体による脱硫性能は、Ca／Ｓ＝３で脱硫率90
％である。 (2) 廃脱硫剤を循環再使用すれば、再脱硫が起こ
る。たとえば、廃脱硫剤中の未反応の有効Ca
基準で、Ca／Ｓ＝３における脱硫率は67％程
度あり、廃脱硫剤を多量に循環すればさらに高
い脱硫率が得られる。しかし脱硫性能は上記(1)
に及ばない。 (3) 廃脱硫剤を活性化するには、酸（全ての酸が
適用可能）を用い、未反応脱硫剤の一部をこの
酸で中和処理する。そして処理廃脱硫剤を炉内
の高温場に投入すると、高温場におけるCa塩
の分解反応により、廃脱硫剤のSO₂吸収能力が
Ca／Ｓ＝３で脱硫率90％を上回る。 (4) 上記(3)の中和処理後、炉内にアンモニアを添
加することにより、炉内で脱硫と同時に脱硝も
起こる。たとえばアンモニアの添加量をNH₃
（モル）／（モル）＝３にすると、脱硝率は70％
である。この場合、予めNOx抑制燃焼を行な
わせ、NOx濃度を200ppm程度に抑制した排ガ
スに本発明の方式を適用すると、NOx濃度が
60ppmにまで低減可能となる。以上の結果は、本発明者らの実施した炉内脱硫
硝試験により得られた。［実施例］以下、本発明の実施例を示す。試験装置として、微粉炭燃焼量10Kg／ｈ規模で
炉容積約0.38m³の試験炉を用いた。供試微粉炭としては、200メツシユ以下の大同
炭を用いた。排ガス中のSO₂濃度は、液化SO₂の
添加により800ppmに調整した。炉内温度は、放散熱量を調整するこにより、最
適温度に保持した。脱硝試験時は微粉炭供給量を
制限し、温度を脱硝最適温度に調整した。なおこ
の時のNOx発生値は190〜210ppmであつた。供試脱硫剤としては、3μ以下の微粉炭酸カル
シウムを用いた。廃脱硫剤の活性化剤としては、
塩酸ガス、酢酸、塩素ガス、臭素ガスなどを用い
た。脱硝剤としては、液化アンモニアまたは粉体
尿素を用いた。試験時の総発生排ガス量は100〜
120Nm³／時であり、脱硫剤および廃脱硫剤の炉
内分散には空気噴霧方式を採用した。 (1) 試験１炭酸カルシウムをCa／Ｓ＝１〜３の範囲で段
階的に増量して、SO₂の吸収能力を調べた。この試験では、前述の）〜）の点について
改善を検討した。この試験結果の一例を第１図に
曲線Ａとして示す。この脱硫性能はCa／Ｓ＝３
で脱流率90％であり、EPA報告の性能をはるか
に上回つており、炉内脱硫法の実用化の可能性が
大きいことが明らかとなつた。 (2) 試験２廃脱硫剤の脱硫性能について調べた。廃脱硫剤中に含まれるCaSO₄を除いた廃脱硫剤
を有効Ca基準のCa／Ｓ＝１〜４の範囲で段階的
に増量し、SO₂ガスの吸収能力を調べた。その結
果を第２図中に曲線Ｂとして示す。その脱硫性能
はCa／Ｓ＝３で脱硫率68％である。この結果に
よつて、新規脱硫剤の性能には及ばないものの、
廃脱硫剤を大量投入すれば、さらに高い脱硫率が
得られることが明らかになつた。 (3) 試験３試験２で用いた廃脱硫剤に塩化水素ガス、酢酸
蒸気、塩素ガス、臭素ガスなどをそれぞれ単独に
添加、各廃脱硫剤についてその脱硫性能を調べ
た。その結果、廃脱硫剤中のCaO（CaCO₃も含
む）と酸の中和度合によつて脱硫率が大巾に変化
することがわかつた。その一例として塩化水素ガ
スを用いた場合について、有効CaO量の10％中和
時の廃脱硫剤の脱硫性能とCa／Ｓとの関係を第
１図中に曲線Ｃとし示す。曲線Ｃから、Ca／Ｓ
＝３で脱硫率90％以上が得られ、酸処理廃脱硫剤
は上記の中和法により活性化されており、新規脱
硫剤の性能を上回る脱硫性能を示すことが明らか
になつた。 (4) 試験４試験３において塩化水素ガスの添加で活性化さ
れた廃脱硫剤にさらにアンモニアガスを添加し
た。この試験では、微粉炭供給量を制限し、かつ廃
脱硫剤の吹き込み位置の温度を900℃に調整した。
この時発生したNOxは200ppmであり、アンモニ
アの添加量をアンモニアとこのNOとの比、すな
わちNH₃／NOの比＝１〜５の範囲で段階的に増
量し、その脱硝性能を調べた。その結果を第２図
に示す。同図からわかるように、NH₃／NO＝３
以上ではNOx除去率は70％と一定であつた。また粉状の尿素を使用する場合は、NH₃／NO
の比がアンモニアの２倍程度になるように尿素を
投入すると、脱硝性能はアンモニアの場合と同じ
となり、アンモニア添加に比べて性能がやや劣つ
た。しかしSO₂の除去率は増大し、尿素は脱硫に
も効果があつた。［適用例］上記各試験の結果から、本発明による方法を微
粉炭供給量1800Kg／ｈ（乾燥ベース）のボイラ試
験プラントに適用した。第３図に本発明によるプロセスフローを示す。
同図のフローシートにおいて、微粉炭を試験ボイ
ラ１の低NOx燃焼装置３で燃焼させる。タンク
１１内に蓄えられた脱硫剤は定量フイーダ１２に
より供給ラインへ送り出され、空気輸送によつて
ノズル２より炉内に噴射される。炉内では脱硫反
応が起こり、排ガス中のSO₂濃度はCa供給量に見
あつた分だけ下がる。しかし、炉内においては
Caの有効利用率が35％に達していない。この廃
脱硫剤と微粉炭のフライアツシユは混合しなが
ら、ヒータ４ついでエアーヒータ７を通り、集塵
装置８に至る。ここで廃脱硫剤を含むフライアツ
シユが捕集され、一方排ガスは誘引フアン９を通
つて煙突１０より系外へ排出される。エアーヒー
タ７および集塵装置８から出た捕集アツシユは、
灰貯槽１３へ空気輸送されてここに蓄えられ、輸
送後の空気はバグフイルタ１４を経て系外へ排出
される。廃脱硫剤を含むフライアツシユは同槽１
３から一部排出され、定量フイーダ１５によつて
循環ライン１６へ送り出され、煙道６まで空気輸
送されて、ノズル５により煙道６内に噴射され
る。循環ライン１６には塩化水素ガスが供給さ
れ、廃脱硫剤の一部を中和する。この中和された
廃脱硫剤は循環ライン１６内で十分に活性化反応
を完結する。活性化廃脱硫剤含有アツシユの噴射
ノズル５の直前で循環ライン１６にアンモニアが
添加される。この方式により活性化処理を施した
廃脱硫剤は、煙道６からエアーヒータ７の上部付
近までの間で再脱硫反応を起こし、脱硝反応も併
発する。こうして脱硫・脱硝が同時に達成せられ
る。このプロセスにおける各部の代表的な使用を
以下に示す。

【表】

【表】［発明の効果］本発明の炉内同時脱硫脱硝方法によれば、排ガ
スから廃脱硫剤を含むフライアツシユを捕集し、
この捕集アツシユに酸を添加することによつて、
廃脱硫剤中のCaOまたはCaCO₃の少なくとも一
部の中和反応を経て、廃脱硫剤を活性化させ、得
られた活性化廃脱硫剤含有フライアツシユにアン
モニアまたは尿素ないしその化合物を添加し、こ
うして処理したフライアツシユを火炉または煙道
内にするので、従来不可能であつた低いCa／Ｓ
当量比にて（すなわち新規脱硫剤の低い消費量に
て）、90％以上という高い脱硫率を達成でき、さ
らに炉内同時脱硝についても70％以上という脱硝
率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はCa／Ｓ当量比と脱硫率の関係を示す
グラフ、第２図はNH3／NO当量比と脱硝率の関
係を示すグラフ、第３図は本発明の実施例を示す
フローシートである。

Claims

【特許請求の範囲】

１火炉内の1200℃以下900℃以上の温度領域に
粉状またはスラリー状のCa系脱硫剤を投入して、
炉内直接脱硫反応を行なわせ、排ガスから廃脱硫
剤を含むフライアツシユを捕集し、この捕集アツ
シユに酸を添加することによつて、廃脱硫剤中の
CaOまたはCaCO₃の少なくとも一部の中和反応
を経て、廃脱硫剤を活性化させ、得られた活性化
廃脱硫剤含有フライアツシユにアンモニアまたは
尿素ないしその化合物を添加し、こうして処理し
たフライアツシユを火炉または煙道内の1000℃以
下500℃以上の温度領域へ再投入して、脱硫脱硝
反応を行なわせることを特徴とする炉内同時脱硫
脱硝方法。