(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を吸収したカルシウム化合物の水スラリーからなる吸収液中に、先端部をガス噴出部に形成した多数の酸化用空気分散管を介して酸化用空気を供給する方法において、
（ｉ）酸化用空気中に増湿用液をスプレーする工程
（ii）前記増湿用液スプレー工程で得られる増湿用液の液滴粒子を平均粒径１０〜８００      μｍの液滴微粒子に微粒子化する工程、
（iii)前記微粒子化する工程を通過した増湿用液の液滴微粒子を含む酸化用空気を配管を      介して前記酸化用空気分散管に導入し、その酸化用空気分散管を介して吸収液中に      供給する工程、
からなることを特徴とする吸収液に対する酸化用空気の供給方法。
【請求項２】
酸化用空気にスプレーする増湿用液の量が、酸化用空気の飽和に必要な液量の１．２〜１０倍量である請求項１の方法。
【請求項３】
排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを吸収したカルシウム化合物の水スラリーからなる吸収液中に酸化用空気を供給する機構であって、酸化用空気配管がバルブを介して連結され、内部に液スプレーノズルを有する複数の増湿用液スプレー室と、各増湿用液スプレー室にベンチュリー管を介して連結する酸化用空気移送管と、各酸化用空気移送管に連結する酸化用空気供給筒と、各酸化用空気供給筒に酸化用空気分配管を介して連結する吸収液中に酸化用空気を供給するための多数の酸化用空気分散管とからなることを特徴とする吸収液に対する酸化用空気供給機構。
【請求項４】
酸化用空気移送管にバルブを介して洗浄液供給管が連結されている請求項３の機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを吸収したカルシウム化合物の水スラリーからなる吸収液に対する酸化用空気の供給方法及び供給機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カルシウム化合物の水スラリー（以下、単に吸収液とも言う）に、酸素の存在下で亜硫酸ガスを含む排ガスを接触させる排ガス脱硫方法は広く実施されている。この方法においては、排ガス中の亜硫酸ガスは石コウ（ＣａＳＯ４）として固定化される。
このような排ガス脱硫方法においては、吸収液中に存在させ、亜硫酸基（ＳＯ３）を硫酸基（ＳＯ４）に酸化するための酸素は、吸収液中に先端部をガス噴出部に形成した酸化用空気分散管をその先端を吸収液中の所定の深さに位置するように配設し、この空気分散管を介して酸化用空気をその分散管の先端部から吸収液中に噴出させるようにして供給されている。
しかしながら、このようにして酸化用空気を吸収液中に長期間にわたって導入するときには、酸化用空気分散管の内周壁面に吸収液中のカルシウム化合物が析出し、酸化用空気分散管の内部が閉塞するという問題が生じる。そして、このような酸化用空気分散管の閉塞トラブルが生じたときには、その分散管をクリーニングするために、装置の運転を停止しなければならず、経済上大きな損失が生じる。
従来、このような酸化用空気分散管の閉塞トラブル発生の防止のためには、通常、酸化用空気中に水をスプレーし、増湿させた後、酸化用空気分散管に供給することが行われている。しかし、このような方法においても、酸化用空気分散管の閉塞トラブルを完全には防止できない。即ち、酸化用空気分散管は吸収液によって加温されているため、その酸化用空気分散管内の空気温度は酸化用空気分散管に供給される温度よりも高くなり、その空気の相対湿度は１００％よりも低くなる。その結果、酸化用空気分散管内周面に付着した吸収液の乾燥が起り、吸収液中に含まれていたカルシウム化合物の析出が起る。
特開昭６２−２５８７２９号公報によれば、酸化用空気分散管内に水を通水して、その空気分散管の内周壁面を濡れ壁に形成し、空気分散管の内周壁面に付着した吸収液やカルシウム化合物析出物を内周壁面から洗い落す方法が提案されている。この方法によれば、空気分散管の閉塞トラブルをほぼ完全に解決することができるが、多量の水を使用する必要があることから、経済上有利な方法とは言うことができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸収液中に酸化用空気分散管を介して空気を導入させながらその吸収液と亜硫酸ガス含有排ガスを接触させる排ガス脱硫方法において、酸化用空気分散管の内周壁面に対する吸収液からのカルシウム化合物の析出を防止し、酸化用空気分散管の閉塞トラブルの問題を解決することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを吸収したカルシウム化合物の水スラリーからなる吸収液中に、先端部をガス噴出部に形成した多数の酸化用空気分散管を介して酸化用空気を供給する方法において、
（ｉ）酸化用空気中に増湿用液をスプレーする工程
（ii）前記増湿用液スプレー工程で得られる増湿用液の液滴粒子を平均粒径１０〜８００      μｍの液滴微粒子に微粒子化する工程、
（iii)前記微粒子化する工程を通過した増湿用液の液滴微粒子を含む酸化用空気を配管を      介して前記酸化用空気分散管に導入し、その酸化用空気分散管を介して吸収液中に      供給する工程、
からなることを特徴とする吸収液に対する酸化用空気の供給方法。
【０００５】
また、本発明によれば、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを吸収したカルシウム化合物の水スラリーからなる吸収液中に酸化用空気を供給する機構であって、酸化用空気配管がバルブを介して連結され、内部に液スプレーノズルを有する複数の増湿用液スプレー室と、各増湿用液スプレー室にベンチュリー管を介して連結する酸化用空気移送管と、各酸化用空気移送管に連結する酸化用空気供給筒と、各酸化用空気供給筒に酸化用空気分配管を介して連結する吸収液中に酸化用空気を供給するための多数の酸化用空気分散管とからなることを特徴とする吸収液に対する酸化用空気供給機構が提供される。
【０００６】
次に本発明を図面を参照して説明する。
図１は排ガス脱硫装置の模式図を示す。この図において、１は脱硫装置、１’は密閉槽、２は第１隔板、３は第２隔板、４は天板、５は第１室、６は第２室、７は第３室、８は排ガス導入ダクト、９は排ガス分散管、１０は排ガス上昇筒、１１は排ガス導出ダクト、１２、１２’は酸化用空気供給筒、１３、１３’は酸化用空気分配管、１４、１４’は酸化用空気分散管、１５、１５’は酸化用空気移送管、１６、１６’はベンチュリー管、１７，１７’は絞り部、１８，１８’は増湿用液スプレー室、１９、１９’は酸化用空気配管、２０、２０’は酸化用空気バルブ、２１、２１’は増湿用液供給管、２２、２２’は増湿用液バルブ、２３、２３’は増湿用液スプレーノズル、２４、２４’は洗浄液供給管、２５、２５’は洗浄液バルブ、Ｌは吸収液を各示す。
【０００７】
図１に示す排ガス脱硫処理装置１は、大型の密閉槽１’から構成され、その槽の内部は、第１隔板２及びその上方に位置する第２隔板３によって第１室５と第１室の上方に隣接する第２室６と第２室の上方に隣接する第３室７とに区画されている。第３室の上部空間は天板４によって密閉されている。第１隔板２は水平又はやや傾斜したものであることができる。第２隔板３は水平又は傾斜したものであることができ、その傾斜角は特に制約されない。
第１室５の内部には、吸収液Ｌが収容されている。また、第１室には、吸収液Ｌ中に酸素を供給するための酸化用空気分散管１４と撹拌機（図示されず）が配設されている。吸収液Ｌは、亜硫酸ガスに反応性を示すカルシウム化合物の水スラリーからなるもので、副生石こうを含むものである。吸収液中に含まれる反応性カルシウム化合物と石こうとの合計量は、３〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％である。カルシウム化合物としては、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム等があるが、炭酸カルシウム（石灰石）の使用が好ましい。
第２室６の周壁には排ガス入口が配設され、この入口には排ガス導入ダクト８が連結されている。
第３室７には、排ガス出口が配設され、この出口には排ガス導出ダクト１１が連結されている。
【０００８】
第１隔板２には、第１室５と第２室６との間を連絡する透孔が多数配設され、各透孔にはその先端が第１室の吸収液中に延びる排ガス分散管９が垂設されている。また、第１隔板２及び第２隔板３には、排ガス上昇筒１０を配設するための開口が配設され、これらの開口には、第１室５の上部空間に存在する排ガスを第３室７に導入させるための排ガス上昇筒１０が連結されている。排ガス上昇筒の横断面形状は、円形や正方形、長方形等の各種の形状であることができる。
【０００９】
酸化用空気供給筒１２、１２’は、その上端及び下端が密閉された筒体からなる。この酸化用空気供給筒１２、１２’には、酸化用空気分配管１３、１３’が連結し、この酸化用空気分配管には、多数の酸化用空気分散管１４、１４’が垂設されている。酸化用空気供給筒１２と１２’との間を連絡する酸化用空気分配管はその中間の位置が封止部材２８によって封止され、一方の酸化用空気供給筒１２に気体的に連絡する酸化用空気分配管１３と、他方の酸化用空気分配管１３’が形成される。
前記酸化用空気分散管１４、１４’は、先端部がガス噴出部に形成されたもので、その構造例を図２、図３及び図４に示す。これらの図において、３１は酸化用空気分散管を示し、３２は酸化用空気噴出孔を示す。また、排ガス分散管９の先端部の構造も、図２及び図３に示したのと同様の構造を有する。
【００１０】
本発明においては、酸化用空気は、増湿用液スプレー室１８、１８’及びベンチュリー管１６、１６’を通り、さらに酸化用空気移送管１５、１５’を通って酸化用空気供給筒１２、１２’に導入され、ここから酸化用空気分配管１３、１３’を介して酸化用空気分配管１４、１４’に導入され、そのガス噴出部から吸収液Ｌ中に噴出される。これらの増湿用液スプレー室１８、１８’、ベンチュリー管１６、１６’、酸化用空気移送管１５、１５’、酸化用空気供給筒１２、１２’、酸化用空気分配管１３、１３’及び酸化用空気分散管１４、１４’は、吸収液に対する酸化用空気供給機構を構成する。酸化用空気供給機構は複数系列配設され、図１においては２系列の機構が示されているが、一般的には２〜６系列、好ましくは３〜５系列、より好ましくは４系列である。
【００１１】
増湿用液スプレー室１８、１８’は、酸化用空気バルブ２０、２０’を介して酸化用空気配管１９、１９’と一体に連結し、酸化用空気配管１９、１９’と同一内径を有する管体からなるもので、その配管１９、１９’を利用して形成し得る他、別の管体を用いて形成することができる。この増湿用液スプレー室を構成する管体の内径は、５０〜１０００ｍｍ、好ましくは１００〜５００ｍｍである。この増湿用液スプレー室１８、１８’の内部には、増湿用液供給管２１、２１’に付設された液スプレーノズル２３、２３’が配設されている。
ベンチュリー管１６、１６’は、その中央部が絞り部１７、１７’に形成され、その絞り部の両端が断面円錐形状の管体に形成されたものである。このベンチュリー管の入口部は増湿用液スプレー室１８、１８’に一体に連結し、一方、その出口部は、酸化用空気移送管１５、１５’に一体に連結する。ベンチュリー管１６、１６’の最大内径（増湿用液スプレー室１８、１８’を構成する管体の内径）に対する絞り部１７、１７’の内径の比は、０．２〜０．８、好ましくは０．３〜０．７である。
【００１２】
酸化用空気移送管１５、１５’には、必要に応じ、洗浄液バルブ２５、２５’を介して、酸化用空気分散管１４、１４’の内壁面を洗浄するための洗浄液供給管２４、２４’を連結されることができる。
【００１３】
図１に示した装置を用いて排ガス処理するには、排ガスを排ガス導入ダクト８を介して、第２室６内に導入し、ここから排ガス分散管９を介して第１室５内の吸収液Ｌ中に吹込む。吸収液Ｌ中に吹込まれた排ガスは気泡となって上昇し、その排ガス分散管のガス噴出孔より上方には気泡と吸収液との混合相からなるフロス層が形成される。排ガスが吸収液中を気泡として上昇する間に排ガス中に含まれている亜硫酸ガスや粉塵等の汚染物質は吸収液に捕捉され、排ガス中から除去される。
【００１４】
このようにして浄化された排ガスは、フロス層から上部空間に放散され、ここから排ガス上昇筒１０を通って第３室７に導入され、第３室に配設された排ガス導出ダクト１１を通って槽外へ排出され、ミストエリミネータ（図示されず）に導入され、ここでそのガス中に含まれていた吸収液粒子等が除去された後、大気へ放出される。
【００１５】
一方、酸化用空気は、その配管１９、１９’及びバルブ２０、２０’を通って増湿用液スプレー室１８、１８’に導入され、ここで、スプレーノズル２３、２３’からの増湿用液のスプレーにより形成されている増湿用液の液滴粒子と混合される。この場合の増湿用液の液滴粒子の平均粒径は、１００〜３０００μｍ、好ましくは１００〜１０００μｍである。酸化用空気にスプレーする増湿用液の量は、酸化用空気の飽和に必要な液量の１．２〜１０倍量、好ましくは１．５〜５倍量である。増湿用液としては、粉塵等の固体粒子を多量に含まないものであれば任意の水又は水溶液が用いられる。このようなものとしては、工業用水や海水の他、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等のアルカリを含む水溶液、吸収液を濾過した後の母液等を挙げることができる。
【００１６】
増湿用液スプレー室１８、１８’において形成された酸化用空気と増湿用液の液滴粒子との混合物は、ベンチュリー管１６、１６’を通過した後、酸化用空気移送管１５、１５’に導入される。酸化用空気に混入された増湿用液の液滴粒子は、混合物がこのベンチュリー管１６、１６’を通過する際の圧縮作用と膨張作用により、粒径のより小さくなった液滴微粒子に形成される。この液滴微粒子の平均粒径は、１０〜８００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍである。
このようにして、増湿用液の液滴微粒子の混入された酸化用空気は、酸化用空気移送管１５、１５’を通って酸化用空気供給筒１２、１２’に導入され、酸化用空気分配管１３、１３’を介して酸化用空気分散管１４、１４’のガス噴出孔から吸収液Ｌ中に供給される。
【００１７】
酸化用空気は、前記のようにして、増湿用液スプレー室１８、１８’及びベンチュリー管１６、１６’を通過するが、その際に増湿用液の液滴粒子との接触及び液滴粒子の蒸発による気化熱により冷却されるとともに、８０％以上、好ましくは９５〜１００％の相対湿度に増湿される。酸化用空気の温度は、通常、８０〜１２０℃であり、増湿用液の温度は１０〜３０℃である。本発明においては、ベンチュリー管１６、１６’を出る増湿用液の液滴微粒子の混入した酸化用空気の温度は、吸収液との温度差が少ない方がよい。
【００１８】
本発明により酸化用空気を前記のようにして吸収液中に供給する場合、酸化用空気分散管１４、１４’に導入される酸化用空気は蒸発しやすい微細な液滴粒子を含むものであることから、この酸化用空気の相対湿度はほぼ１００％に増湿されたものである。また、この酸化用空気の湿度が吸収液温度よりも低く、酸化用空気分散管１４、１４’内で吸収液により加熱された場合でも、この酸化用空気中には蒸発しやすい増湿用液の微細な液滴粒子が存在することから、この液滴粒子の蒸発が起り、酸化用空気の乾燥が防止され、その相対湿度はほぼ１００％に保持される。
以上のようにして、酸化用空気分散管１４、１４’に対しては、相対湿度がほぼ１００％に増湿された酸化用空気を導入することができ、その結果、酸化用空気分散管１４、１４’の内壁面が吸収液で濡れた場合に、その酸化用空気分散管の内壁面に付着した吸収液の乾燥が防止され、吸収液の乾燥によるカルシウム化合物の析出が防止され、酸化用空気分散管の閉塞トラブルが効果的に防止される。
【００１９】
また、酸化用空気分散管１４、１４’の閉塞トラブルは、酸化用空気分散管の内壁面を洗浄液により定期的に洗浄処理することにより、完全に防止することができる。図１に示した装置において酸化用空気分散管の内壁面を洗浄処理するには、複数系列の酸化用空気供給機構のうちの１つについてその操作を停止する。例えば、図１における左側の増湿用液スプレー室１８に対する増湿用液の供給を増湿用液バルブ２２を閉じて停止するとともに、酸化用空気バルブ２０を閉じて酸化用空気の導入を停止する。次に、洗浄液バルブ２５を開いて洗浄液供給管２４から洗浄液を酸化用空気移送管１５内に導入し、洗浄液を酸化用空気供給筒１２、酸化用空気分配管１３を通して酸化用空気分散管１４に導入し、ここから吸収液中に排出させる。これによって、酸化用空気供給筒１２の近傍に位置する酸化用空気分散管１４の内壁面を洗浄することができる。この酸化用空気供給筒１２の近傍に位置する酸化用空気分散管１４の内壁面の洗浄を行っている間には、他の酸化用空気供給機構の操作は継続させる。
次いで、この酸化用空気供給筒１２近傍の酸化用空気分散管１４の洗浄終了後、この酸化用空気供給筒１２への酸化用空気の供給を再開する。また、一定時間経過後には、他の酸化用空気供給筒、例えば、図１の右側に示した酸化用空気供給筒１２’への酸化用空気の導入を前記と同様にして停止するとともに、洗浄液バルブ２４’を開いて、洗浄液を洗浄液供給管２４’から酸化用空気移送管１５’内に導入し、洗浄液を酸化用空気供給筒１２’、酸化用空気分配管１３’を通して酸化用空気分散管１４’に導入し、ここから吸収液中に排出させる。これによって、酸化用空気供給筒１２’の近傍に位置する酸化用空気分散管１４’の内壁面の洗浄を行うことができる。さらに、前記と同様にして、他の酸化用空気供給筒の近傍に位置する酸化用空気分散管の内壁面を順次洗浄することができる。
【００２０】
前記のようにして酸化用空気分散管１４、１４’を洗浄する時間間隔は任意に選ぶことができるが、一般には、１０〜５００時間、特に、２０〜２００時間間隔にするのがよい。また、酸化用空気分散管１４、１４’を洗浄する１回の洗浄時間は、３０秒〜５分で充分である。従って、このようにして酸化用空気分散管１４、１４’を洗浄するときには、脱硫装置全体の操作を停止する必要がなく、しかもその洗浄処理によって排ガスの脱硫率が特に低下することもない。
【００２１】
洗浄液としては、酸化用空気分散管１４、１４’の内壁面に析出した固形物（カルシウム化合物）を溶出させ得るものであれば任意のものを使用することができ、吸収液を濾過や遠心分離等の固液分離手段により処理した後の母液や、吸収液自体も使用することができるが、一般的には、前記増湿用液として示した水又は水溶液が使用される。洗浄液の供給量は特に制約されないが、一般液には、１つの酸化用空気供給機構により供給される酸化用空気１Ｎｍ３当り、１０〜３００リットル、好ましくは５０〜２００リットルの割合である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、脱硫装置内に配設した酸化用空気分散管内に、ほぼ１００％の相対湿度に増湿された酸化用空気を導入することから、その酸化用空気分散管内周壁面へのカルシウム化合物の析出による酸化用空気分散管の閉塞トラブルを効果的に防止することができる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１
図１に示した装置を用いて、火力発電設備における重質油の燃焼装置からの排煙の脱硫処理を行った。この場合の脱硫処理の主操作条件を以下に示す。
（１）排ガス導入ダクト８
亜硫酸ガス濃度：１３００ｖｏｌｐｐｍ
粉塵濃度：５０ｍｇ／Ｎｍ３
（２）酸化用空気配管１９、１９’
空気供給量：５，０００Ｎｍ３／ｈ
空気温度：１００℃
（３）増湿用液供給管２１、２１’
増湿用液：温度２０℃の水
増湿用液供給量：空気１Ｎｍ３／ｈに対し、０．２ｋｇ／ｈ
（４）ベンチュリー管１６、１６’
ベンチュリー管最大内径に対する絞り部内径の比：０．６
ベンチュリー管入口部における増湿用液の液滴粒子の平均粒径：５００μｍ
ベンチュリー管出口部における増湿用液の液滴粒子の平均粒径：８０μｍ
（５）酸化用移送管１５、１５’
空気温度：３３℃
空気相対湿度：９８％
（６）吸収液温度：５０℃
【００２４】
前記条件で２００時間連続運転を行っても、脱硫装置内に配設されている酸化用空気分散管１４の閉塞トラブルは全く生じなかった。
一方、ベンチュリー管１６、１６’を用いずに、増湿用液スプレー室１８、１８’において得られた増湿空気をそのまま酸化用空気移送管１５、１５’に導入した以外は同様にして脱硫処理を行ったところ、この場合には２００時間の運転で酸化用空気分散管１４、１４’の閉塞トラブルを生じた。
【図面の簡単な説明】
【図１】排ガス脱硫装置の一例についての模式図を示す。
【図２】酸化用空気分散管の一つの例についての先端部の構造図を示す。
【図３】酸化用空気分散管の他の例についての先端部の構造図を示す。
【図４】酸化用空気分散管のさらに他の例についての先端部の構造図を示す。
【符号の説明】
１    脱硫装置
８  排ガス導入ダクト
１１  排ガス排出ダクト
１２、１２’  酸化用空気供給筒
１３、１３’  酸化用空気分配管
１４、１４’  酸化用空気分散管
１５、１５’  酸化用空気移送管
１６、１６’  ベンチュリー管
１８、１８’  増湿用液スプレー室
１９、１９’  酸化用空気配管
２１、２１’  増湿用液供給管
２３、２３’  液スプレーノズル
【図１】
0003608576.tif 000002
【図２】
0003608576.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003608576.tif 000005