乾式脱硫脱硝技術（ReACT :Regenerative Activated Coke Technology）

ジェイパワー･エンテック株式会社

エンジニアリングセンター

1

２０１４年 ６月２５日

井原 公生

JCOAL 勉強会, 2014. 6.25

JCOAL平成26年度第１回勉強会

内 容

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１．JP-EｎTech/ジェイパワー･エンテック(株)について

２．乾式脱硫脱硝技術（ReACT）

2.1 技術開発の経緯と取組状況

2.2 乾式脱硫脱硝技術の特色

2.3 納入実績紹介

３．まとめ

JCOAL 勉強会, 2014. 6.25

2005年3月 ジェイパワー・エンテック㈱設立(出資 J-POWER 100%)

2005年4月 J-POWERが三井鉱山㈱の乾脱エンジニアリング部門を吸収

2005年6月 J-POWERと三井鉱山㈱がJM活性コークス㈱を設立(出資 J-POWER 51% 三井鉱山 49%)JM活性コークス㈱が三井鉱山㈱より活性コークス製造事業を営業譲渡

2007年 活性コークスを利用した排ガス処理技術のうち、ジェイパワー・エンテック社の乾式排煙処理技術のことを「ＲｅＡＣＴ」と登録商標

注記 1) 三井鉱山→日本コークス工業(NCE）に社名変更2) JMAC社出資比率 ＪＰ：90% NCE:10% に変更

１．ジェイパワー･エンテック(株)の概要

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ジェイパワー・エンテック㈱

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乾式脱硫脱硝技術の実証・安定運用

活性コークスの製造・販売

乾式脱硫脱硝の設備設計、エンジニアリング

J-POWER(電源開発㈱)JM活性コークス㈱

設立： 2005年3月株主： J-POWER(100％)

設立：2005年5月株主： J-POWER(90％)

ＮＣＥ(10％)

活性コークス製造プラント（北九州）

統合エンジニアリング

J-POWER 磯子火力発電所2号機

内 容

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１．JP-EｎTech/ジェイパワー･エンテック(株)について

２．乾式脱硫脱硝技術（ReACT）

2.1 技術開発の経緯と取組状況

2.2 乾式脱硫脱硝技術の特色

2.3 納入実績紹介

３．まとめ

JCOAL 勉強会, 2014. 6.25

2. ReACTの概要（Regenerative Activated Coke Technology）

排ガス

副生品回収装置オフガス

通風機

NH3*1

再生塔

AC

空気副生品

*1

ダスト、AC粉

< 吸着工程 > < 再生工程 > < 副生品回収工程 >

熱風炉

*2

*3

*2

*3

燃料

煙 突

AC 貯層

AC AC

清浄ガス

活性コークス(AC)

脱硫塔

SO2 リッチガス

篩分機 6

ReACTは、活性コークス（AC：Activated Coke）を利用して工場等の排ガスを

クリーンにする技術であり、水をほとんど使用せず、脱硫、脱硝、脱塵、ダイオキシン、水銀除去など複数種の微量汚染物質を一括処理する特徴を有している。

ReACTは、吸着工程、再生工程、副生品回収工程の３つの基本プロセスから成り立っている。

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1970年代頃 1980年代頃 1990年代頃

排煙脱硫技術の開発

脱硫・脱硝技術の開発

1970代頃の主な開発中の脱硫プロセス

排煙脱硫装置の開発1966 通産省 大型工業技術研究開発1970 実用装置稼働

硫黄酸化物(SOx)の排出規制1968 K値規制（第一次規制）1974 SOｘの総量規制

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脱硫プロセス 吸収剤又は吸着剤 副生物（処理）

湿式 石灰石-石膏法 石灰石 石膏

乾式

Reinluft法（ドイツ） 褐炭半成コークス 硫酸

水洗脱着活性炭法 活性炭 硫酸

BF(Bergbau-Forshung)法（ドイツ） 活性コークス 硫酸

【参考文献】河添邦太朗、「燃焼排ガスの脱硫プロセスについて」（1968）

2.1 技術開発の経緯と取組状況

ダイオキシン対策

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【出典】河添邦太朗、「燃焼排ガスの脱硫プロセスについて」（1968）

2.1 技術開発の経緯と取組状況

図2.1 Reinluft法（ドイツ） 図2.2水洗脱着活性炭法

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排煙脱硝装置の開発1970頃 アンモニア接触還元法(SCR)研究盛ん1970後半 実用化

窒素酸化物(NOx)の排出規制1973 排出基準（第一次規制）1982 NOｘの総量規制

三井-BF式乾式同時脱硫脱硝プロセスの開発

1980 旧・三井鉱山がBF社と技術提携し、乾式脱硫脱硝技術の開発開始

198１ パイロットテスト（1,000m3N/h）実施

活性コークス製造パイロットプラント（0.5t/日）運転開始

1984 自家発用ボイラ（30,000m3N/h）に実証機を納入

1987 重質油接触分解装置の排ガス処理装置として実用化１号機を納入

1995 乾式脱硝装置としてJパワー竹原火力発電所2号機（ＦＢＣボイラー、350MW） に大型石炭火力向け1号機を納入。

2.1 技術開発の経緯と取組状況

1970年代頃 1980年代頃 1990年代頃

排煙脱硫技術の開発

脱硫・脱硝技術の開発

ダイオキシン対策

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ダイオキシン類の排出規制1998 廃棄物焼却炉のばいじん規制強化1999 ﾀﾞｲｵｷｼﾝ類対策特別措置法

三井-BF式乾式同時脱硫脱硝プロセス→ReACTの開発1990後半 ダイオキシン除去試験実施2000頃 都市ごみ焼却炉、焼結炉へ納入

2005 ジェイパワー・エンテック社設立2007 ReACT登録商標2009 乾式脱硫装置としてJパワー磯子火力発電所新2号機（USC、600MW）に納入2009 米国環境設備メーカのHamon Research-Cottrell, Inc（HRC社）と技術提携2013 HRC社が米国内発電所向けにReACTを初受注

2.1 技術開発の経緯と取組状況

1970年代頃 1980年代頃 1990年代頃

排煙脱硫技術の開発

脱硫・脱硝技術の開発

ダイオキシン対策

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2.2 湿式脱硫と乾式脱硫の脱硫反応比較(1/2)

［吸収］SO2 + H2O → H2SO3

CaCO3 + 2H2SO3

→ Ca2 +＋2HSO3－+H2O+CO2↑

湿式脱硫装置の進展：スーツ分離方式→スーツ混合方式→塔内酸化方式

[石膏製造]

2HSO3－ + 1/2O2 → SO4

2－ + H2SO3

2HSO3－ + O2 → 2SO4

2－ + 2H +

CaCO3 + 2H+ → Ca2 + + H2O + CO2↑

Ca2+ +SO42－ + 2H2O → CaSO4・2H2O ↓

2. 湿式石灰石－石膏法排煙脱硫装置の脱硫反応

FG D

StackDesin Temp. :3 79 CDesin Press.

Boiler SCR

ESP

Non

-leak

GG

H

ＡＨ

脱硫排水処理 放流

電気集塵器脱硝装置 脱硫

装置

空気予熱器

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1. 湿式脱硫システム例

① NH3の注入無し

SO2 + 1/2O2 + H2O → H2SO4

② NH3の注入有り

SO2 + 1/2O2 + H2O+ NH3 → NH4HSO4

SO2 + 1/2O2 + H2O+ 2NH3 → (NH4)2SO4

OO

OO

OSO3

H2SO4

O2

H2OH2O

H2O

SO2SO2H2O

O2

O2

O2 O2

SO2

活性コークス

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ReACT

脱硫反応のイメージ

1. 乾式脱硫システム例

2. 乾式脱硫装置の脱硫反応

2.2 湿式脱硫と乾式脱硫の脱硫反応比較(2/2)

項 目 活性コークス 活性炭

比表面積 [m2/g] 150 - 300 700 - 1,000機械的強度 [ % ] > 95 70 - 85着火点 [℃] > 380 250 – 300SO2 吸着量 [mg-SO2/g-AC] 60 - 120 100 - 150

初期脱硝性能 [ % ]Fresh:45-55Used:80-85

Fresh:10-40Used:50-60

2.2 活性コークスと活性炭の比較(1/2)

活性コークス製造フロー

原料炭乾燥破砕

混練 成型 乾留 賦活

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2.2 活性コークスと活性炭の比較(2/2)

【出典】K.Tuji and I. Shiraishi、「Combined desulfurization and reduction of air toxics using activated cike」,FUEL（1997）

図2.3 活性コークスと活性炭のSO2吸着能と比表面積の関係（新品vs使用品）

SO

2吸

着能

(mg-

SO

2/g)

BET比表面積 (m2/g)

図2.4 活性コークスの元素組成と脱硝率の関係

脱硝

率(%

)

① NH3の注入無し

SO2 + 1/2O2 + H2O → H2SO4

② NH3の注入有り

SO2 + 1/2O2 + H2O+ NH3 → NH4HSO4

SO2 + 1/2O2 + H2O+ 2NH3 → (NH4)2SO4

脱硫反応機構

① SCR脱硝※

NO + NH3 +1/402 → N2 + 3/2H2O② 窒素官能基による脱硝(Non-SCR)

NO + NHxO-AC → N2 + H2O + OH-AC※ACが金属触媒と同様に作用

脱硝反応機構

ACは400-500℃にて加熱再生H2SO4 +1/2C→ SO2 +1/2CO2+H2ONH4HSO4→SO2+1/3N2+1/3NH3+2H2O

再生反応

2.2 ＲｅＡＣＴ 主要反応のメカニズム(1/2)

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脱硝反応のイメージ

ダイオキシン除去

ダイオキシン類は、吸着塔でACに吸着され、再生塔で400〜500℃で加熱再生される時に

99％以上分解される。

水銀除去

水銀は、吸着塔でACに吸着される。

反応式は右記のとおり。

16

Hg0 → Hg0*

HgCL → HgCL*

HgCL2 → HgCL2*

Hg + H2SO4* → HgSO4

*

Hg + 1/2O2 → HgO*

HgO* + H2SO4* → HgSO4

*

( *:吸着反応）

Mac

ro-P

oreMeso-Pore

Micro-Pore

: Dioxins

DXNsの分解(無害化)

再生時に分解

→99%以上

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2.2 ＲｅＡＣＴ 主要反応のメカニズム(2/2)

副生品回収装置

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排ガス出口

脱硫塔

コンベヤ

コンベヤ篩分機

AC貯槽

排ガス入口

排ガス出口

脱硫塔

コンベヤ

コンベヤ篩分機

脱硝塔

排ガス入口 AC貯槽

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副生品回収装置

2.2 ＲｅＡＣＴ プロセス

(1) １塔方式 (2) ２塔方式

2.2 ReACT 鳥 瞰 図

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2.2 ReACT 運用実績

複数の汚染物質の同時除去が可能本技術による排煙処理は、SO2の除去（回収）、窒素酸化物

の分解 （無害化）、集じん、微量物質の水銀、ダイオキシン等の複数の汚染物質を一括処理できる。

低温での脱硝が可能

用水の使用量が少ない（1/10以下に節水）

副産物（硫酸／石膏／単体硫黄）は選定可能で化学工業との連携が可能

以上の特徴から、結果的に次のメリットが得られる。

所要敷地面積削減

省エネ

水資源の節約

2.2 ReACTの特徴

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2.3 ReACT納入実績（三井-BF式を含む）

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プラント （国名） 排ガスの種類排ガス量(mN

3/h)[出力(MW）]

運転開始 副生成物

1 A（日本） 石炭燃焼ボイラー 30,000 10 / 84 単体硫黄

2 B （日本） 重質油接触分解装置 236,000 4 / 87 単体硫黄

3 C （ドイツ） 石炭燃焼ボイラー451,000 7 / 88 硫酸

659,000 7 / 88 硫酸

4 D （ドイツ） 石炭燃焼ボイラー 323,000 8 / 89 硫酸

5 E （日本） ごみ焼却炉 32,000 12 / 94 ―

6 J-POWER（日本） FBCボイラー(竹原2号機) 1,163,000 [350] 7 / 95 ―

7 F （日本） 重油ボイラー 457,000 8 / 99 硫酸

8 G （日本） 都市ごみ焼却炉 19,200 6 / 00 ―

9 H （日本） ごみ焼却灰セメントキルン 108,000 2 / 01 ―

10 I （日本） 焼結炉 1,100,000 11 / 01 硫酸

11 J （日本） 焼結炉 1,700,000 3 / 02 硫酸

12 K （日本） 焼結炉 1,100,000 2 / 03 石膏

13 L （日本） 焼結炉 1,100,000 12 / 02 石膏

14 Ｍ（日本） 都市ごみ焼却炉 72,000×2系 1 / 07 ―

15 Ｎ （日本） 焼結炉 1,023,700 1/09 石膏

16 J-POWER(日本） 石炭燃焼ボイラー(磯子2号) 1734,000 [600] 7/09 硫酸

17 O（米国）ライセンス 石炭燃焼ボイラー 1,400,000 10/16 硫酸

・ 国内14基、国外2＋(1)基

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３. まとめ

本技術(ReACT)は

①石炭を原料とした活性コークスを利用（石炭の高度利用）

②石炭燃焼排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘ、ばいじんに加え、ダイオキシン、水銀など複数種の微量汚染物質を一括処理する優れた環境性能を有している。

③湿式脱硫と比較し、用水の使用量を1/10以下に節水し、かつ、排ガスの再加熱が不要であり、結果として、所要敷地面積削減と省エネが得られる。

以上から、JPエンテックはReACT事業を推進することで、世界の水・大気環境保全とエネルギー安全保障に貢献していきたいと考える。

「エネルギー白書2014」より抜粋

◆ エネルギーセキュリティの向上やエネルギーコストの削減、環境負荷低減の観点から、石炭や天然ガス等の化石燃料の高度利用は重要な課題です。中でも石炭については、温室効果ガスの排出量が大きいという問題がありますが、地政学的リスクが化石燃料の中で最も低く、熱量当たりの単価も化石燃料の中で最も安いことから、安定供給性や経済性に優れた重要なベースロード電源の燃料として再評価されており、高効率石炭火力発電の有効利用等により環境負荷を低減しつつ活用していくエネルギー源です。

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