(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状の脱硫剤により粗製ガス中の硫黄分を吸収除去する脱硫塔と、該脱硫塔で硫黄分を吸収した脱硫剤を酸化再生し脱硫塔へ戻す再生塔とを備えた乾式脱硫装置において、
前記再生塔を、脱硫塔から脱硫剤が導入され且つ下方から酸素を含む再生ガスが供給されて流動層を形成する脱硫剤移送器と、該脱硫剤移送器で形成された流動層の脱硫剤を再生ガスにより上方へ吹き上げて気流層を形成する気流層反応器と、該気流層反応器で吹き上げられた脱硫剤が導入されて流動層を形成し且つ該流動層の脱硫剤を脱硫塔へ戻す脱硫剤分離器とから構成すると共に、
前記気流層反応器を、金属製耐圧容器で形成される外筒と、耐摩耗性耐火物で形成され且つ内部に脱硫剤が流通する内筒と、該内筒と外筒との間に形成される断熱材層とから構成し、
内部に冷却媒体が流通する螺旋状の冷却管からなる熱回収器を前記外筒の内側に配設し、
前記内筒を複数分割して積み上げ、上端を拘束しない構造としたことを特徴とする乾式脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、石炭や重質油をガス化した粗製ガスとしてのガス化ガスには、３００〜２００００［ｐｐｍ］程度の硫黄化合物（主としてＨ2Ｓ）が含まれているが、このようなガス化ガスを複合発電設備におけるガスタービンに利用しようとした場合、ガスタービン入口では、ガス化ガス中に含まれる硫黄化合物をおよそ１０〜３０［ｐｐｍ］程度まで低減することが要求されており、この要求を満たすために、高温下で固形の脱硫剤に粗製ガス中の硫黄化合物を吸収させて除去する乾式脱硫装置が開発されている。
【０００３】
図３は従来の乾式脱硫装置の一例を表わすものであって、該乾式脱硫装置は、粒子状の脱硫剤により粗製ガス中の硫黄分を吸収除去する脱硫塔１と、該脱硫塔１で硫黄分を吸収した脱硫剤を酸化再生し脱硫塔１へ戻す再生塔２とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
前記脱硫塔１は、図３に示す例では、下方から硫黄分を含む粗製ガスが供給され、且つ脱硫剤を流動媒体とする上下二段の流動層が形成される流動層反応炉であり、該流動層を通過して脱硫された粗製ガスをサイクロン３へ導入し、該サイクロン３において除塵し、精製ガスとして複合発電設備におけるガスタービン等へ供給し、前記サイクロン３で分離捕集された脱硫剤をパージガスの作動により上段の流動層へ戻し、該上段の流動層の脱硫剤を溢流管４を介して下段の流動層へ送り込み、該下段の流動層の脱硫剤を溢流管５を介して再生塔２へ導入するようになっている。
【０００５】
前記再生塔２は、脱硫塔１から脱硫剤が導入され且つ下方から酸素を含む再生ガスが供給されて流動層を形成する脱硫剤移送器６と、該脱硫剤移送器６で形成された流動層の脱硫剤を再生ガスにより上方へ吹き上げて気流層を形成する気流層反応器７と、該気流層反応器７で吹き上げられた脱硫剤が導入されて流動層を形成し且つ該流動層の脱硫剤を脱硫塔１へ戻す脱硫剤分離器８とを備え、脱硫塔１から脱硫剤移送器６へ導入される脱硫剤を酸素を含む再生ガスにより上方へ吹き上げ、気流層反応器７内を上昇させつつ酸化再生して、脱硫剤分離器８へ導き、該脱硫剤分離器８へ導かれた脱硫剤を溢流管９を介してパージガスの作動により前記脱硫塔１の上段の流動層へ戻し、又、前記脱硫剤を酸化再生した再生ガスをサイクロン１０へ導入し、該サイクロン１０において除塵し、硫黄回収装置等へ供給し、前記サイクロン１０で分離捕集された脱硫剤を前記溢流管９を介してパージガスの作動により脱硫塔１の上段の流動層へ戻すようになっている。
【０００６】
前記脱硫塔１においては、脱硫剤として酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）が用いられた場合、
【化１】
３Ｆｅ2Ｏ3＋Ｈ2→２Ｆｅ3Ｏ4＋Ｈ2Ｏ
という反応式で示される酸化鉄の還元反応と、
【化２】
Ｆｅ3Ｏ4＋３Ｈ2Ｓ＋Ｈ2→３ＦｅＳ＋４Ｈ2Ｏ
という反応式で示される硫黄分の吸収反応とが行われる。
【０００７】
又、前記再生塔２においては、
【化３】
２ＦｅＳ＋７／２・Ｏ2→Ｆｅ2Ｏ3＋２ＳＯ2
という反応式で示される脱硫剤の再生反応が行われる。
【０００８】
尚、脱硫剤として酸化亜鉛（ＺｎＯ）が用いられた場合、前記脱硫塔１における硫黄分の吸収反応は、
【化４】
ＺｎＯ＋Ｈ2Ｓ→ＺｎＳ＋Ｈ2Ｏ
となり、前記再生塔２における脱硫剤の再生反応は、
【化５】
ＺｎＳ＋３／２・Ｏ2→ＺｎＯ＋ＳＯ2
となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如き従来の乾式脱硫装置では、気流層反応器７を鋼管等の金属材料で製作しているため、対応できる温度が限られると共に、反応に伴う温度上昇による材料の熱膨張を吸収するための構造が必要となっていた。
【００１０】
又、前記気流層反応器７内は、粒子状の脱硫剤が高速のガス流（数〜十数［ｍ／ｓｅｃ］）に乗って高速で移動するため、内面の摩耗が問題となっており、この問題については、従来、気流層反応器７内面を耐摩耗性材料で覆うことによって対応しているが、コストや耐久性の点で改善の余地が残されていた。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑み、高温での反応にも対応し得、気流層反応器の熱膨張量を抑え、反応に伴う温度上昇による材料の熱膨張を吸収するための構造を不要、或いは軽微なもので済ますことができると共に、粒子状の脱硫剤が高速のガス流に乗って高速で移動する気流層反応器内面の摩耗を大幅に軽減し得、耐久性を向上し得る乾式脱硫装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粒子状の脱硫剤により粗製ガス中の硫黄分を吸収除去する脱硫塔と、該脱硫塔で硫黄分を吸収した脱硫剤を酸化再生し脱硫塔へ戻す再生塔とを備えた乾式脱硫装置において、
前記再生塔を、脱硫塔から脱硫剤が導入され且つ下方から酸素を含む再生ガスが供給されて流動層を形成する脱硫剤移送器と、該脱硫剤移送器で形成された流動層の脱硫剤を再生ガスにより上方へ吹き上げて気流層を形成する気流層反応器と、該気流層反応器で吹き上げられた脱硫剤が導入されて流動層を形成し且つ該流動層の脱硫剤を脱硫塔へ戻す脱硫剤分離器とから構成すると共に、
前記気流層反応器を、金属製耐圧容器で形成される外筒と、耐摩耗性耐火物で形成され且つ内部に脱硫剤が流通する内筒と、該内筒と外筒との間に形成される断熱材層とから構成し、
内部に冷却媒体が流通する螺旋状の冷却管からなる熱回収器を前記外筒の内側に配設し、
前記内筒を複数分割して積み上げ、上端を拘束しない構造としたことを特徴とする乾式脱硫装置にかかるものである。
【００１５】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１６】
脱硫塔で硫黄分を吸収した脱硫剤は、再生塔の脱硫剤移送器へ導入され、酸素を含む再生ガスにより上方へ吹き上げられ、気流層反応器内を上昇しつつ酸化再生されて、脱硫剤分離器へ導かれ、該脱硫剤分離器へ導かれた脱硫剤は、脱硫塔へ戻されるが、前記気流層反応器を、金属製耐圧容器で形成される外筒と、耐摩耗性耐火物で形成され且つ内部に脱硫剤が流通する内筒と、該内筒と外筒との間に形成される断熱材層とから構成したことにより、高温での反応にも対応可能となると共に、金属製耐圧容器で形成される外筒の温度上昇が抑えられて熱膨張量が小さくなり、しかも、耐摩耗性耐火物で形成される内筒の熱膨張量はごく僅かであるため、反応に伴う温度上昇による材料の熱膨張を吸収するための構造が不要、或いは軽微なもので済むこととなる。
【００１７】
又、前記気流層反応器内は、粒子状の脱硫剤が高速のガス流に乗って高速で移動するが、脱硫剤が流通する内筒を耐摩耗性耐火物で形成したことにより、内面の摩耗が大幅に軽減され、耐久性が向上する。
【００１８】
前記乾式脱硫装置においては、内部に冷却媒体が流通する螺旋状の冷却管からなる熱回収器を前記外筒の内側に配設してあるため、反応に伴って発生する熱を回収して有効活用することが可能となり、且つ外筒への伝熱がより低減され、又、反応部での温度上昇も抑えられ、反応の安定化にも役立つこととなる。
【００１９】
又、耐摩耗性耐火物で形成される内筒の熱膨張は、金属材料に比べ非常に小さいながら発生するが、内筒を複数分割して積み上げ、上端を拘束しない構造としてあるため、内筒が上下方向にスライド可能となり、熱膨張に伴う応力の発生が緩和される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２１】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１及び図２に示す如く、気流層反応器７を、ステンレス鋼等の金属製耐圧容器で形成される外筒１１と、セラミックス等の耐摩耗性耐火物で形成され且つ内部に脱硫剤が流通する内筒１２と、該内筒１２と外筒１１との間に形成されるセラミックス等の断熱材層１３とから構成した点にある。
【００２２】
本図示例の場合、内部に冷却水や蒸気等の冷却媒体が流通する螺旋状の冷却管からなる熱回収器１４を外筒１１の内側に配設してあり、又、前記内筒１２は、複数分割して積み上げ、上端を拘束しない構造としてある。
【００２３】
尚、前記断熱材層１３も、内筒１２と同様に、セラミックス等で形成された複数の筒体を積み上げ、上端を拘束しない構造としてある。
【００２４】
又、前記外筒１１は、上下方向所要箇所で複数に分割して、該分割端部にフランジ１５を形成し、該フランジ１５間に耐圧用のガスケット１６を介在させ、ボルト・ナット等の締結部材１７の締め付けにより、フランジ１５同士を接合し、該接合部に、セラミックス等のスペーサ１８と、金属製の支持板１９とを配設することにより、前記断熱材層１３並びに内筒１２を外筒１１と同心状に保持するようにしてある。
【００２５】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２６】
脱硫塔１で硫黄分を吸収した脱硫剤は、再生塔２の脱硫剤移送器６へ導入され、酸素を含む再生ガスにより上方へ吹き上げられ、気流層反応器７内を上昇しつつ酸化再生されて、脱硫剤分離器８へ導かれ、該脱硫剤分離器８へ導かれた脱硫剤は、脱硫塔１へ戻されるが、前記気流層反応器７を、金属製耐圧容器で形成される外筒１１と、耐摩耗性耐火物で形成され且つ内部に脱硫剤が流通する内筒１２と、該内筒１２と外筒１１との間に形成される断熱材層１３とから構成したことにより、高温での反応にも対応可能となると共に、金属製耐圧容器で形成される外筒１１の温度上昇が抑えられて熱膨張量が小さくなり、しかも、耐摩耗性耐火物で形成される内筒１２の熱膨張量はごく僅かであるため、反応に伴う温度上昇による材料の熱膨張を吸収するための構造が不要、或いは軽微なもので済むこととなる。
【００２７】
又、前記気流層反応器７内は、粒子状の脱硫剤が高速のガス流に乗って高速で移動するが、脱硫剤が流通する内筒１２を耐摩耗性耐火物で形成したことにより、内面の摩耗が大幅に軽減され、耐久性が向上する。
【００２８】
しかも、本図示例の場合、内部に冷却媒体が流通する冷却管からなる熱回収器１４を外筒１１の内側に配設してあるため、反応に伴って発生する熱を回収して有効活用することが可能となり、且つ外筒１１への伝熱がより低減され、又、反応部での温度上昇も抑えられ、反応の安定化にも役立つこととなる。
【００２９】
又、耐摩耗性耐火物で形成される内筒１２の熱膨張は、金属材料に比べ非常に小さいながら発生するが、内筒１２を複数分割して積み上げ、上端を拘束しない構造としてあるため、内筒１２が上下方向にスライド可能となり、熱膨張に伴う応力の発生が緩和される。
【００３０】
尚、外筒１１を金属製耐圧容器として、該外筒１１に耐圧機能を持たせたことにより、複数分割して積み上げた内筒１２の継目を密封する必要はない。
【００３１】
こうして、高温での反応にも対応し得、金属製耐圧容器で形成される外筒１１の温度上昇を抑えて熱膨張量を小さくでき、且つ耐摩耗性耐火物で形成される内筒１２の熱膨張量を抑え、反応に伴う温度上昇による材料の熱膨張を吸収するための構造を不要、或いは軽微なもので済ますことができると共に、粒子状の脱硫剤が高速のガス流に乗って高速で移動する気流層反応器７内面の摩耗を大幅に軽減し得、耐久性を向上し得、又、反応に伴って発生する熱を回収して有効活用することができ、且つ外筒１１への伝熱をより低減し得、しかも、反応部での温度上昇を抑えて反応の安定化をも図り得、更に又、内筒１２を上下方向にスライドさせることができ、熱膨張に伴う応力の発生を緩和し得る。
【００３２】
尚、本発明の乾式脱硫装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１記載の乾式脱硫装置によれば、高温での反応にも対応し得、金属製耐圧容器で形成される外筒の温度上昇を抑えて熱膨張量を小さくでき、且つ耐摩耗性耐火物で形成される内筒の熱膨張量を抑え、反応に伴う温度上昇による材料の熱膨張を吸収するための構造を不要、或いは軽微なもので済ますことができると共に、粒子状の脱硫剤が高速のガス流に乗って高速で移動する気流層反応器内面の摩耗を大幅に軽減し得、耐久性を向上し得るという優れた効果を奏し得、又、反応に伴って発生する熱を回収して有効活用することができ、且つ外筒への伝熱をより低減し得、しかも、反応部での温度上昇を抑えて反応の安定化をも図り得るという優れた効果を奏し得、更に又、内筒を上下方向にスライドさせることができ、熱膨張に伴う応力の発生を緩和し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大断面図である。
【図３】従来例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
１  脱硫塔
２  再生塔
６  脱硫剤移送器
７  気流層反応器
８  脱硫剤分離器
１１  外筒
１２  内筒
１３  断熱材層
１４  熱回収器
【図１】
0004599754.tif 000002
【図２】
0004599754.tif 000003
【図３】
0004599754.tif 000004