(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中に含まれる亜硫酸ガス／塩化水素ガスよりなる有害ガス成分を除去する排ガスの脱硫／脱塩方法であって、有害ガス成分を含む排ガスを反応塔の下部から上方に向かって上昇流で通過させ、反応塔下部の流動層に循環灰を導入するとともに、反応塔下部の流動層に石灰スラリーと排ガス調湿用水とを噴霧して、流動層の循環灰に石灰スラリーを付着させ、排ガスが反応塔内を上昇する間に、排ガス中の亜硫酸ガス／塩化水素ガスと石灰との接触により、亜硫酸カルシウム／硫酸カルシウムまたは塩化カルシウムを生成して、排ガス中の有害ガス成分が固形物側に移行し、反応塔からの排出物を集塵機に導いて、ガスと固形物とに分離し、清浄となされた排ガスを大気に放出し、かつ集塵された粉塵、反応生成物および未反応石灰の混合物よりなる捕集物の一部を系外に排出するとともに、捕集物の残部を循環灰として反応塔下部の流動層に再循環する半乾式排ガス脱硫／脱塩方法において、反応塔下部の流動層に供給する排ガスの流量が一定値以下に低下した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を、同時に停止し、排ガス流量が一定値以上に回復した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、排ガス調湿用水および石灰スラリーの供給を、この順序で再開することを特徴とする、半乾式排ガス脱硫／脱塩方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば石炭焚きボイラの排ガスに含まれる亜硫酸ガスの除去や都市ごみ焼却炉の排ガスに含まれる塩化水素の除去の技術、すなわち排ガスの脱硫／脱塩技術のうち、半乾式排ガス脱硫／脱塩方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半乾式の排ガス脱硫／脱塩方法は既に知られており、この技術は簡易脱硫／脱塩方法に属し、装置の構造が簡単であるため、初期投資が少なく、かつ脱硫／脱塩率が良好で、運転費も安いという利点がある。
【０００３】
従来の半乾式排ガス脱硫／脱塩方法は、亜硫酸ガスや塩化水素ガスよりなる有害ガス成分を含む排ガスを、反応塔の下部から上方に向かって上昇流で通過させ、反応塔下部の流動層に循環灰を導入するとともに、反応塔下部の流動層に石灰スラリーと排ガス調湿用水とを圧縮空気を用いて噴霧する。そして、流動層の循環灰に石灰スラリーを付着させ、排ガスが反応塔内を上昇する間に、排ガス中の亜硫酸ガス／塩化水素ガスと石灰との接触により、亜硫酸カルシウム／硫酸カルシウムまたは塩化カルシウムを生成させる。こうして、排ガス中の有害ガス成分を固形物側に移行させ、反応塔からの排出物を集塵機に導いて、ガスと固形物とに分離する。清浄となされた排ガスを大気に放出し、また集塵機において集められた粉塵、反応生成物および未反応石灰の混合物よりなる捕集物の一部を系外に排出するとともに、捕集物の残部を循環灰として反応塔下部の流動層に再循環していた。
【０００４】
そして、このような半乾式排ガス脱硫／脱塩方法は、通常、発電所用等の大型ボイラの排ガスに適用されることは少なく、主体として排ガス流量１０，０００〜１００，０００（Ｎｍ３／ｈ）程度の中、小型産業ボイラらや都市ごみ焼却炉の排ガス処理に適用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような小型産業ボイラや都市ごみ焼却炉では、排ガス流量の変動が大きい場合が多い。一方、従来の排ガス脱硫／脱塩方法によれば、排ガス中に多量の循環灰を浮遊させ、循環灰表面に石灰スラリーをコーチングし、ガスとの接触表面積を増加させた状態で、排ガス中の酸性成分と石灰とを反応させるものであるから、ガス量が変動し、とくにガス流量が一定値以下に低下すると、循環灰が反応塔内を落下し、反応塔下部に堆積するという問題が生じ、ガス流量の変動に弱いという問題があった。
【０００６】
ここで、図２は、本発明者らが、小型の産業用ボイラに付設した半乾式排ガス脱硫装置において計測した排ガス流量計測チャートの例を示す曲線図ものであるが、このようなボイラは、蒸気の需要に応じて自動運転されているため、蒸気需要が少ないと、運転が一時停止され、排ガス流量がゼロまで低下する場合が生じている（図２の矢印部分参照）。
【０００７】
このような状態になると、従来の排ガス脱硫装置では、循環灰が落下し、反応塔底に堆積するとともに、噴霧された石灰スラリーと調湿用の水が反応塔の下部に飛散して、下部内壁に付着し、巨大な塊となるため、ガス流量が回復しても脱硫装置の運転を再開し、継続することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、いわゆる循環形式の排ガスの脱硫／脱塩方法では、反応塔下部の流動層に供給する排ガスの流量が一定値以下に低下した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を、同時に停止し、排ガス流量が一定値以上に回復した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、排ガス調湿用水および石灰スラリーの供給を、この順序で再開することにより、上記の従来技術の課題を全て解決し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の目的は、循環形式の排ガス脱硫／脱塩方法において、排ガス流量の変動が大きい小型産業ボイラや都市ごみ焼却炉に適用した場合に、石灰スラリーおよび循環灰が反応塔内を落下して、巨大な塊を形成することなく、ガス流量が回復した際に、装置の運転を確実に再開し、継続することができて、ガス流量の変動に強い、半乾式排ガス脱硫／脱塩方法を提供しようとすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による半乾式排ガス脱硫／脱塩方法は、いわゆる循環形式で、排ガス中に含まれる亜硫酸ガス／塩化水素ガスよりなる有害ガス成分を除去する排ガスの脱硫／脱塩方法であって、有害ガス成分を含む排ガスを反応塔の下部から上方に向かって上昇流で通過させ、反応塔下部の流動層に循環灰を導入するとともに、反応塔下部の流動層に石灰スラリーと排ガス調湿用水とを噴霧して、流動層の循環灰に石灰スラリーを付着させ、排ガスが反応塔内を上昇する間に、排ガス中の亜硫酸ガス／塩化水素ガスと石灰との接触により、亜硫酸カルシウム／硫酸カルシウムまたは塩化カルシウムを生成して、排ガス中の有害ガス成分が固形物側に移行し、反応塔からの排出物を集塵機に導いて、ガスと固形物とに分離し、清浄となされた排ガスを大気に放出し、かつ集塵された粉塵、反応生成物および未反応石灰の混合物よりなる捕集物の一部を系外に排出するとともに、捕集物の残部を循環灰として反応塔下部の流動層に再循環する半乾式排ガス脱硫／脱塩方法において、反応塔下部の流動層に供給する排ガスの流量が一定値以下に低下した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を、同時に停止し、排ガス流量が一定値以上に回復した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、排ガス調湿用水および石灰スラリーの供給を、この順序で再開することを特徴としている。
【００１１】
また、反応塔下部の流動層に供給する排ガスの流量が、設計値の２０％以上、５０％以下に低下した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を停止するのが、好ましい。
【００１２】
さらに、排ガス流量の一定値以下に低下する時間が１０秒以上継続された場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を停止するのが、好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明の方法を実施する装置を示す図１を参照すると、本発明の方法においては、石炭焚きボイラからの亜硫酸ガスを含む排ガスや都市ごみ焼却炉からの塩化水素を含む排ガスを、排ガス導入管(1)から反応塔(2)下部の流動層に導入する。排ガスは反応塔(2)内を上方に向かって流れる上昇流として通過する。
【００１５】
一方、生石灰または消石灰（以下、石灰という）を、石灰供給管(3)よりホッパー(4)に供給し、必要量だけ石灰搬送コンベア(5)から乳化機(6)に導入する。乳化機(6)には水供給管(7)によって水を供給して、石灰を水に溶解して所定濃度の石灰スラリーを調整する。この石灰スラリーを、ポンプ(9)の作動により石灰スラリー流送管(8)から塔(2)下部に具備されたスラリー噴霧ノズル(10)に供給して、反応塔(2)内を上昇する排ガス中に吹き込む。
【００１６】
この実施形態では、この石灰スラリーの噴霧用媒体として、圧縮空気を使用するものである。すなわち、石灰スラリー流送管(8)の先端寄り部分に流量調整バルブ(23)が設けられるとともに、コンプレッサ(30)からの圧縮空気供給管(11)の先端寄り部分に流量調整バルブ(24)が設けられており、これらのバルブ(23)(24)により石灰スラリーと圧縮空気の流量を調整して、スラリー噴霧ノズル(10)から反応塔(2)内を上昇する排ガス中に吹き込むものである。
【００１７】
また反応塔(2)下部の流動層には、排ガス調湿用の水を、調湿水専用のノズルを具備する導入管(12)から吹き込む。
【００１８】
なお、図示は省略したが、場合によっては、排ガス調湿用水を、石灰スラリーおよび圧縮空気と一緒に、噴霧ノズル(10)から吹き込むようにしても良い。
【００１９】
反応塔(2)内を上昇する排ガスには、塔(2)下部において供給管(13)から流動層の循環灰（後述する）の一部を、さらに供給して混合する。
【００２０】
スラリー噴霧ノズル(10)から圧縮空気と共に噴霧された石灰スラリーは、当然ながら流動層の循環灰にも吹き付けられ、流動層の循環灰に石灰スラリーが付着する。そして排ガスが反応塔(2)内を上昇する間に、排ガス中の亜硫酸ガスあるいは塩化水素ガスは、流動層の循環灰の表面においてすなわち反応表面積が増大した状態で、スラリー中の石灰と接触し、亜硫酸カルシウム／硫酸カルシウムまたは塩化カルシウムを生成して、排ガス中の有害ガス成分が固形物側に移行するため、排ガスを浄化することができる。
【００２１】
つぎに、反応塔(2)の頂部より流出する排ガスのガス成分と、排ガス中の粉塵と、反応後の上記カルシウム化合物と、未反応石灰とよりなる流出物をサイクロンよりなる集塵機(14)に導入し、ガス成分と固形物とに分離する。有害ガスおよび粉塵のほとんどが除去されたガス成分を、さらにバグフィルター(15)に送って除塵した後、誘引ファン(16)により排出管(17)を経て、清浄ガスとして煙突から大気に放出する。
【００２２】
サイクロン(14)で集塵した粉塵と反応後の上記カルシウム化合物と未反応石灰との混合物よりなる循環灰を、サイクロン(14)下部から循環ボックス(18)に導入し、循環灰の一部を循環管(13)から反応塔(2)下部の流動層に再導入するとともに、循環灰の残部をコンベア(19)により取り出して、バグフィルター捕集灰取出し管(20)からの捕集灰と混合した後、系外排出コンベア(21)から副生物ヤード(22)に貯蔵し、副生物として利用する。
【００２３】
上記実施形態においては、本発明によるいわゆる循環形式の排ガス脱硫／脱塩方法を、排ガス流量の変動が大きい小型産業ボイラや都市ごみ焼却炉に適用した場合に、反応塔(2)下部の流動層に供給する排ガスの流量が一定値以下に低下した場合に、反応塔(2)下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を、この順序で再開する。
また、反応塔(2)下部の流動層に供給する排ガスの流量が、設計値の２０％以上、５０％以下に、好ましくは２５％以上、４０％以下に低下した場合に、反応塔(2)下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を停止するのが、好ましい。
【００２４】
さらに、排ガス流量の一定値以下に低下する時間が１０秒以上継続された場合に、反応塔(2)下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を停止するのが、好ましい。
【００２５】
本発明の上記実施形態の循環形式の排ガス脱硫／脱塩方法によれば、排ガス流量の変動が大きい小型産業ボイラや都市ごみ焼却炉に適用した場合に、石灰スラリーあるいは石灰スラリーおよび循環灰が反応塔(2)内を落下して、巨大な塊を形成することなく、ガス流量が回復した際に、装置の運転を確実に再開し、継続することができる。従って、排ガス脱硫／脱塩方法は、ガス流量の変動に強いものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、いわゆる循環形式の排ガス脱硫／脱塩方法において、有害ガス成分を含む排ガスを反応塔の下部から上方に向かって上昇流で通過させ、反応塔下部の流動層に循環灰を導入するとともに、反応塔下部の流動層に石灰スラリーと排ガス調湿用水とを噴霧して、流動層の循環灰に石灰スラリーを付着させ、排ガスが反応塔内を上昇する間に、排ガス中の亜硫酸ガス／塩化水素ガスと石灰との接触により、亜硫酸カルシウム／硫酸カルシウムまたは塩化カルシウムを生成して、排ガス中の有害ガス成分が固形物側に移行し、反応塔からの排出物を集塵機に導いて、ガスと固形物とに分離し、清浄となされた排ガスを大気に放出し、かつ集塵された粉塵、反応生成物および未反応石灰の混合物よりなる捕集物の一部を系外に排出するとともに、捕集物の残部を循環灰として反応塔下部の流動層に再循環する半乾式排ガス脱硫／脱塩方法であって、反応塔下部の流動層に供給する排ガスの流量が一定値以下に低下した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、石灰スラリーおよび排ガス調湿用水の供給を、同時に停止し、排ガス流量が一定値以上に回復した場合に、反応塔下部の流動層への循環灰、排ガス調湿用水および石灰スラリーの供給を、この順序で再開するものであり、本発明によれば、循環形式の排ガス脱硫／脱塩方法について、排ガス流量の変動が大きい小型産業ボイラや都市ごみ焼却炉に適用した場合に、石灰スラリーおよび循環灰が反応塔内を落下して、巨大な塊を形成することなく、ガス流量が回復した際に、装置の運転を確実に再開し、継続することができて、ガス流量の変動に強いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法を実施する装置の実施形態を示すフローシートである。
【図２】  産業用ボイラに付設した半乾式排ガス脱硫装置において計測した排ガス流量計測チャートの例を示す曲線図である。
【符号の説明】
１      排ガス導入管
２      反応塔
３      石灰供給管
４      ホッパー
５      石灰搬送コンベア
６      乳化機
７      水供給管
８      石灰スラリー流送管
９      ポンプ
１０    スラリー噴霧ノズル
１１    圧縮空気供給管
１２    排ガス調湿用水供給管
１３    循環灰供給管
１４    集塵機（サイクロン）
１５    バグフィルター
１６    誘引ファン
１７    清浄ガス排出管
１８    循環ボックス
１９    排出コンベア
２０    バグフィルター捕集灰取出し管
２１    系外排出コンベア
２２    副生物ヤード
２３    バルブ
２４    バルブ
２５    バルブ
３０    コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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