第2編 技術概要 環境負担低減技術〈排煙処理・ガスクリーニング技術〉 5B1. SOｘ処理技術 技術概要 1.背景 硫黄酸化物SOx（主にSO2）の規制については、排出口の 性能化およびコスト低減が図られてきた。現在、 ほとんどの微 高さおよび地域毎の係数により許容量が定められるK値規 粉炭焚き火力発電所には、湿式石灰石-石膏法を用いた脱 制と地域全体の総排出量を定めた総量規制がある。このよ 硫装置が設置され、 さらには、排水処理を不要とする乾式脱 うな規制に対し、1973年、排煙脱硫装置が実用化され、高 硫法の開発が進められ、実用化しつつある。 2.技術 （1）湿式石灰石・石膏法 研究開発者 三菱重工業（株）、バブコック日立（株）、 する。総括反応は次のようになる。 石川島播磨重工業（株）、千代田化工建設（株）、 CaCO3＋SO2＋0.5H2O→CaSO3･0.5H2O＋CO2 川崎重工業（株）、他 CaSO3･0.5H2O＋0.5O2＋1.5H2O→CaSO4･2H2O ●概要 吸収塔の方式には、図-1に示すようにCaSO3･0.5H2Oの酸 石灰石−石膏法においては、前流に集じん、HCｌ ・HFの除 化塔を別置にした方式と、一体化した内部酸化方式がある。 去および冷却を行う除じん塔（冷却塔） を配したスート分離 現在、 設備費、 運転費が低減できる内部酸化方式の比率が年々 方式と除じん塔を持たないスート混合方式がある。スート分 増加している。吸収塔部での循環吸収液とSO2を接触させる 離方式は、 ばいじんなどを含まない純度の高い石膏を要求す 方式には、吸収液を噴霧するスプレー方式、 グリッド状の充填 る場合に採用される。 しかし、現在、低温電気集じん装置の 物の表面に吸収液を流すグリッド方式、吸収液に排ガスを吹 ような高性能な集じん装置が開発され、 ばいじん濃度が低く き込むジェットバブリング方式、吸収塔内で吸収液を噴水状に なっており、設備費の安いスート混合型の採用が多くなって 流す水柱方式などがある。 いる。 また、発展途上国用としては、排ガス煙道や煙突下部に設置 一方、吸収塔では、水と混ぜた石灰石スラリーと排ガス中の できる簡易型も実用化されている。 SO2を反応させ、硫黄分を石膏（CaSO4･2H2O） として回収 図-1 石灰石-石膏法脱硫方式概要 85 Clean Coal Technologies in Japan （2）石炭灰利用乾式脱硫法 研究開発者 北海道電力（株）、 （株）日立製作所、バブコック日立（株） られ、 さらに集じんおよび脱硝能力もあり、脱硝率約20％、集 事業の種類 石油代替エネルギー関係技術実用化開発費補助金 じん率96％以上が得られている。2003年度時点においては、 1986∼1989年 北海道電力苫東厚真火力発電所1号機（35万kW）の排ガ 開発期間 スの半量に処理する設備として設置され、稼動している。 ●概要 石炭灰の有効利用の一環として開発された技術である。石 炭灰、水酸化カルシウム（Ca（OH）2）および使用済みの吸 石 炭 灰 硝 石 灰 使用済 脱硫剤 収剤から新規に吸収剤を製造して、 この吸収剤を用 ボイラ 混練機 いて排ガス中のSOxを除去する方式である。図-2にそのプ コンベア 押出 成形機 乾燥器 熱空気 脱サ 硫イ 料ロ 混合機 ロセスの概要を示す。このプロセスは吸収剤の製造工程も 排ガス 水 コンベア 前 置 吸 収 塔 主 吸 収 塔 蒸気 含んでいる。脱硫反応としては、Ca（OH）2によりSO 2が除 ク リ ー ン ガ ス 脱硫ファン 計量器 計量器 スクリーン 蒸気養正装置 去される。温度条件は100∼200℃で脱硫率90%以上が得 使用済脱硫剤 破砕機 図-2 石灰石-石膏法脱硫方式概要 （3）スプレードライヤー法 研究開発者 電源開発（株）、三菱重工業（株）、北海道電力（株） (CaSO3･0.5H2O)の混合粒子となる。この粒子は後流の 事業の種類 自主、 グリーンエイドプラン 集塵機で回収される。この方式では良質の石膏は得られず、 さらに灰も混入するため、脱硫後の粒子は廃棄物として処 ●概要 半乾式法と呼ばれる方法で、生石灰（CaO）に水を加えて、 理される。電源開発は、 「グリーンエイドプラン」の一環として スラリーを作り、 スプレードライヤー内に 消石灰（Ca（OH）2） 中国青島の黄島発電所４号機（21万kW）に排ガス処理量 噴霧して、排ガス中のSO2とCa（OH）2を反応させて除去す 30万m3N/h：半量）のスプレードライヤー脱硫装置を設置し、 る方法である。 ドライヤー内では、脱硫反応と石灰の乾燥が 脱硫率70%の実証試験（1994∼1997） を行い、現在稼働 同時に生じ、石膏(CaSO 4 ･2H 2 O)や亜硫酸カルシウム 中である。 （4）炉内脱硫法 研究開発者 事業の種類 北海道電力（株）、九州電力（株）、電源開発（株）、 現在、電源開発（株）竹原火力発電所２号機常圧型流動 中国電力（株）、三菱重工業（株）、 床ボイラー、北海道電力（株）苫東厚真火力発電所・加圧 石川島播磨重工業（株）、川崎重工業（株） 流動床ボイラー、九州電力（株）新苅田火力発電所・加圧 自主 流動床ボイラーおよび中国電力（株）大崎火力発電所・加 ●概要 圧流動床ボイラーで採用されている。 流動床ボイラーに用いられる脱硫法である。脱硫用の石灰 また、加圧流動床ボイラーでは、CO2分圧が高いため、石灰 石は石炭と混合し、石炭と同時に供給され、以下の反応に 石はCaOに分解せず、以下の反応によりSO2が除去される。 より炉内温度760∼860℃で、SO2を除去する。 CaCO3+SO2→CaSO3 +CO2 CaCO3→CaO+CO2 CaO+SO2→CaSO3 ●参考文献 １）「入門講座火力発電所の環境保全技術・設備､ 脱硫設備」火力電子力発電Vol.41 No.7,911, 1990 ２）工藤他「石炭灰利用乾式脱硫装置の開発」火力電子力発電Vol.41 No.7,911, 1990 3）「石炭利用乾式排煙脱硫装置」パンフレット,北海道電力 4）火力発電総論電気学会,2002 86
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