説明

排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システム

【課題】火力発電所のボイラ等から排出される排ガス中に含有する硫黄酸化物を効率良く脱硫することで、排ガス中の硫黄酸化物濃度を低下させ、排ガス中のCO2ガスを燃料電池、その他に再利用する。
【解決手段】石灰石スラリーLを縦長形状に形成した石灰石スラリータンク2に貯留し、石灰石スラリーLを循環ポンプ3で混合すると共に、冷却器1に冷却用ポンプ4で通過させて冷却した石灰石スラリーLに排ガスeを通過させて硫黄酸化物を除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、火力発電所等から排出される排出ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去する排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
火力発電所、特に石炭火力発電所の燃焼排ガス中には硫黄酸化物(SO)が含まれている。通常、その設備中にスプレー式の脱硫装置を設け、SO濃度を下げるように処理して煙突から排出している。環境規制値等の観点からは50ppm以下程度までSO濃度を低下させてから大気へ放出していた。
【0003】
排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する技術が種々提案されている。例えば、特許文献1の特開平6−165912号公報「高性能排煙脱硫方法」に示すように、硫黄酸化物を含む燃焼排ガスを、空気の微細気泡を発生する吸収液の液溜を有する第1脱硫工程に導き、Ca化合物を吸収剤とする吸収液で、排ガス中の硫黄酸化物の大部分を除去した後、空気の微細気泡を発生する吸収液の液溜を有し、かつ湿式電気集塵板付スプレー塔である第2脱硫工程に排ガスを導き、アルカリ金属(但し、アンモニアを含む)化合物を吸収剤とする吸収液で排ガス中の硫黄酸化物の残部を除去するとともに、第2脱硫工程から抜き出した硫黄酸化物を吸収した吸収液を第1脱硫工程へ送液し、第1吸収工程の吸収液がCa化合物とアルカリ金属化合物を含むようにする高性能排煙脱硫方法が提案されている。
【特許文献1】特開平6−165912号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発電所の排ガスのSO濃度が50ppm以下程度であれば、これを大気に放出していた。しかし、排ガスに含まれるCO2等を他に使用する場合は、このSOが原因で他の機器を腐食させるという問題を有していた。例えば、排ガスを燃料電池に酸化ガスとして供給すると、この燃料電池の耐用年数が極端に短縮するおそれがあった。
【0005】
また、スプレー式の脱硫装置は、大容量の排ガスを処理するときには適しているが、その排ガスを再度利用できる程度にSO濃度を低下させるものではなかった。
【0006】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ボイラから排出される排ガス中に含有する硫黄酸化物を効率良く脱硫することで、排ガス中のSO濃度を低下させ、排ガス中のCO2ガスを燃料電池、その他に再利用することができる排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の脱硫方法によれば、火力発電所のボイラ等から排出される排ガス(e)中に含有する硫黄酸化物を、石灰石スラリー(L)で除去する排ガス脱硫方法であって、前記石灰石スラリー(L)を縦長形状に形成した石灰石スラリータンク(2)に貯留し、該石灰石スラリー(L)を循環ポンプ(3)で混合すると共に、冷却器(1)に冷却用ポンプ(4)で通過させて冷却した石灰石スラリー(L)に排ガス(e)を通過させて硫黄酸化物を除去する、ことを特徴とする排ガス脱硫方法が提供される。
前記石灰石スラリー(L)と排ガス(e)とを、アスピレイタを用いて予混合し、この予混合した排ガス(e)を前記石灰石スラリータンク(2)に供給することが好ましい。
【0008】
本発明の脱硫装置によれば、火力発電所のボイラ等から排出された排ガス(e)を冷却する冷却器(1)と、前記冷却した排ガス(e)中に含有する硫黄酸化物を除去する石灰石スラリー(L)を、貯留する縦長形状に形成した石灰石スラリータンク(2)と、前記石灰石スラリータンク(2)に貯留した石灰石スラリー(L)を混合する循環ポンプ(3)と、該石灰石スラリー(L)を冷却器(1)に通過させて冷却する冷却用ポンプ(4)と、を備えた、ことを特徴とする排ガス脱硫装置が提供される。
【0009】
本発明の燃料電池発電システムによれば、火力発電所のボイラ等から排出された排ガス(e)を冷却する冷却器(1)と、前記冷却した排ガス(e)中に含有する硫黄酸化物を除去する石灰石スラリー(L)を、貯留する縦長形状に形成した石灰石スラリータンク(2)と、前記石灰石スラリータンク(2)に貯留した石灰石スラリー(L)を混合する循環ポンプ(3)と、該石灰石スラリー(L)を冷却器(1)に通過させて冷却する冷却用ポンプ(4)と、を備え、前記石灰石スラリータンク(2)の下流に、電解質板をアノード(11)とカソード(12)で挟んだセルから成る溶融炭酸塩型燃料電池(13)を設けた、ことを特徴とする排ガス脱硫装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システムが提供される。
【発明の効果】
【0010】
上記構成の発明では、ボイラから排出された排ガス(e)を、石灰石スラリータンク(2)に貯留した石灰石スラリー(L)に通過させて硫黄酸化物を除去するので排ガス(e)中のSOx濃度を1ppm以下にすることができる。特に、循環ポンプ(3)で混合すると共に、この石灰石スラリー(L)を冷却器(1)に冷却用ポンプ(4)で通過させて冷却した状態にして効率よく硫黄酸化物を除去することができる。また、排ガス(e)と石灰石スラリー(L)とをアスピレイタを用いて予混合し、この排ガス(e)を石灰石スラリータンク(2)に供給することにより、更に脱硫反応を促進することができる。
【0011】
石灰石スラリー(L)を貯留する石灰石スラリータンク(2)は、縦長形状に形成したので、排ガス(e)と石灰石スラリー(L)との接触面積が、スプレー式の脱硫装置に比較して多大になり、その接触時間も長くすることができ、脱硫効率を高めることができる。そこで、脱硫処理した排ガス(e)を他の目的にも使用することができ、例えばこのように処理した排ガス(e)を二酸化炭素回収型燃料電池(13)に供給しても、その燃料電池(13)の寿命の短縮を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明は、ボイラから排出される排ガス中に含有する硫黄酸化物を、石灰石スラリーで除去する排ガス脱硫技術である。このSO濃度が低い排ガスは、溶融炭酸塩型燃料電池に供給して発電するときにも利用する。
【実施例1】
【0013】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は実施例1の排ガス脱硫装置を示す概略系統図である。
実施例1の排ガス脱硫装置は、火力発電所におけるボイラ等から排出された排ガスeを冷却する冷却器1と、冷却した排ガスe中に含有する硫黄酸化物を除去するために石灰石スラリーLを貯留した石灰石スラリータンク2とを備えた装置である。この石灰石スラリータンク2には、貯留した石灰石スラリーLを混合する循環ポンプ3と、この石灰石スラリーLを冷却器1に通過させて冷却するために循環する冷却用ポンプ4と、排ガスeと石灰石スラリーLとをガス入り側ポンプ5で予混合するアスピレイタとを備えている。
【0014】
石灰石スラリータンク2では、石灰石スラリー(石灰石と水との混合液)Lに排ガスeを通過させると、排ガスe中の硫黄酸化物と石灰が反応して石こうになる。そこで、この排ガスeから硫黄酸化物を除去することができる。本発明の石灰石スラリーLを貯留する石灰石スラリータンク2は、縦長形状に形成したので、排ガスeと石灰石スラリーLとの接触面積が、スプレー式の脱硫装置に比較して多大になり、その接触時間も長くすることができるので脱硫効率を高めるようになっている。
【0015】
この石灰石スラリータンク2では、循環ポンプ3により貯留した石灰石スラリーLを混合する。また、冷却器1と冷却用ポンプ4により、石灰石スラリーLを冷却器1に通過させて冷却する。排ガスeとの石灰石スラリーLとの反応の促進を図っている。
【0016】
アスピレイタでは、排ガスeと石灰石スラリーLとをガス入り側ポンプ5で予混合し、この排ガスeを石灰石スラリータンク2に供給することにより脱硫反応を促進することができる。
【実施例2】
【0017】
図2は実施例2の排ガス脱硫装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システムを示す概略系統図である。
実施例2では、この排ガス脱硫装置を二酸化炭素回収型燃料電池発電システムに備えた。上述したように本発明の排ガス脱硫装置は、ボイラ等から排出される排ガスe中に含有する硫黄酸化物を効率良く脱硫することで、排ガスe中のSO濃度を低下させることができる。SO濃度を1ppm以下に処理することができる。そこで、この排ガス脱硫装置における石灰石スラリータンク2の下流に、電解質板をアノード11とカソード12で挟んだセルから成る溶融炭酸塩型燃料電池13を設けることができる。
【0018】
実施例2の溶融炭酸塩型燃料電池13では、排ガス脱硫装置によりSOを処理した排ガスeをそのカソード12側に供給することにより,カソード12の電極部材を腐食させることはない。そこで、その燃料電池13の寿命の短縮を抑制することができる
【0019】
なお、本発明は、ボイラから排出される排ガスe中に含有する硫黄酸化物を効率良く脱硫することで、排ガスe中の硫黄酸化物濃度を低下させ、排ガスe中のCO2ガスを溶融炭酸塩型燃料電池13の他に再利用することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0020】
本発明の排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システムは、火力発電所以外の設備から排出される排ガスに利用することができ、また処理後の排ガスも燃料電池以外にも再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施例1の排ガス脱硫装置を示す概略系統図である。
【図2】実施例2の排ガス脱硫装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システムを示す概略系統図である。
【符号の説明】
【0022】
1 冷却器
2 石灰石スラリータンク
3 循環ポンプ
4 冷却用ポンプ
5 ガス入り側ポンプ(アスピレイタ)
11 アノード
12 カソード
13 溶融炭酸塩型燃料電池
e 排ガス
L 石灰石スラリー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
火力発電所のボイラ等から排出される排ガス(e)中に含有する硫黄酸化物を、石灰石スラリー(L)で除去する排ガス脱硫方法であって、
前記石灰石スラリー(L)を縦長形状に形成した石灰石スラリータンク(2)に貯留し、該石灰石スラリー(L)を循環ポンプ(3)で混合すると共に、冷却器(1)に冷却用ポンプ(4)で通過させて冷却した石灰石スラリー(L)に排ガス(e)を通過させて硫黄酸化物を除去する、ことを特徴とする排ガス脱硫方法。
【請求項2】
前記石灰石スラリー(L)と排ガス(e)とを、アスピレイタを用いて予混合し、この予混合した排ガス(e)を前記石灰石スラリータンク(2)に供給する、ことを特徴とする請求項1の排ガス脱硫方法。
【請求項3】
火力発電所のボイラ等から排出された排ガス(e)を冷却する冷却器(1)と、
前記冷却した排ガス(e)中に含有する硫黄酸化物を除去する石灰石スラリー(L)を、貯留する縦長形状に形成した石灰石スラリータンク(2)と、
前記石灰石スラリータンク(2)に貯留した石灰石スラリー(L)を混合する循環ポンプ(3)と、
該石灰石スラリー(L)を冷却器(1)に通過させて冷却する冷却用ポンプ(4)と、を備えた、ことを特徴とする排ガス脱硫装置。
【請求項4】
火力発電所のボイラ等から排出された排ガス(e)を冷却する冷却器(1)と、
前記冷却した排ガス(e)中に含有する硫黄酸化物を除去する石灰石スラリー(L)を、貯留する縦長形状に形成した石灰石スラリータンク(2)と、
前記石灰石スラリータンク(2)に貯留した石灰石スラリー(L)を混合する循環ポンプ(3)と、
該石灰石スラリー(L)を冷却器(1)に通過させて冷却する冷却用ポンプ(4)と、を備え、
前記石灰石スラリータンク(2)の下流に、電解質板をアノード(11)とカソード(12)で挟んだセルから成る溶融炭酸塩型燃料電池(13)を設けた、ことを特徴とする排ガス脱硫装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システム。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−240881(P2009−240881A)
【公開日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−88978(P2008−88978)
【出願日】平成20年3月31日(2008.3.31)
【出願人】(000211307)中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】