(57)【要約】【課題】海水脱硫方式の排煙脱硫装置において、亜硫酸イオン含有海水の酸化槽のコンパクト化と酸化用空気の供給動力の低減が図れる排煙脱硫装置の提供である。【解決手段】ボイラからの排ガスに海水を噴霧する海水スプレノズル９を備えた吸収塔１と、吸収塔１で脱硫後の海水を酸化する酸化槽１４とを備えた排煙脱硫装置において、海水スプレノズル９の下方に海水回収部材１０を設け、回収部材１０の下方に除塵スプレノズル８を設け、回収部材１０の海水を酸化槽１４に供給する送水管Ｌ４を設け、大気から酸化用空気を酸化槽１４に供給する吸気管Ｌ５を設け、回収部材１０より下方の酸化槽１４内にマイクロバブル発生器１５を設ける。マイクロバブル発生器１５に、送水管Ｌ４からの海水と吸気管Ｌ５からの空気との混合部で供給海水の圧力により空気を吸引して酸化槽１４内にマイクロバブルを生成させる機構を設けることで、容易にマイクロバブルを発生できる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスを導入し、該排ガスに海水を噴霧して排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収、除去する吸収部を備えた脱硫吸収塔と、該脱硫吸収塔で硫黄酸化物を吸収、除去した海水中の亜硫酸イオンを空気酸化する酸化槽とを備えた排煙脱硫装置において、
前記脱硫吸収塔の吸収部の下方に、該吸収部で硫黄酸化物を吸収、除去した海水を回収する海水回収部材を設け、
該海水回収部材の下方で、且つ吸収部の排ガス流れ方向の上流側に、脱硫吸収塔に導入される排ガスに海水を噴霧して排ガス中の煤塵を吸収、除去する除塵部を設け、
前記海水回収部材により回収される亜硫酸イオン含有海水を酸化槽内に供給する海水供給部を設け、
大気から酸化用空気を酸化槽内に供給する酸化用空気供給部を設け、
前記酸化槽内であって、前記海水回収部材よりも下方に、マイクロバブルを生成するマイクロバブル発生器を設け、
該マイクロバブル発生器に、海水供給部から供給される海水と酸化用空気供給部から供給される酸化用空気との混合部を設け、該混合部で海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる位置エネルギーを持つ供給海水の圧力により酸化用空気を吸引して酸化槽内にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成機構を設けたことを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記海水回収部材と前記マイクロバブル発生器との高さ位置を、海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる位置エネルギーを持つ供給海水の圧力がマイクロバブル発生器で１０〜１００μｍの平均気泡径のマイクロバブルを生成する圧力となる高さ位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の排煙脱硫装置。
【請求項３】
前記酸化槽内に酸化用空気を噴出する散気ノズルを設け、該散気ノズルに酸化用空気を供給する酸化用空気ブロワを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排煙脱硫装置。
【請求項４】
前記散気ノズルから噴出される気泡の平均径を５００〜２０００μｍとしたことを特徴とする請求項３記載の排煙脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所や工場等に設置されるボイラ等の燃焼装置から発生する排ガス中の有害成分の硫黄酸化物を除去する排煙処理装置に係わり、特に、脱硫吸収液として海水を利用する排煙脱硫装置において、海洋汚染を抑えることができ、また、硫黄酸化物の吸収によって生じた亜硫酸イオンを酸化処理するための酸化槽のコンパクト化と酸化用空気を酸化槽に供給するための動力の低減が図れる排煙脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所における排煙脱硫装置として、海外の沿岸部、特に東南アジアなどでは海水を利用した湿式脱硫装置を使用する場合がある。排ガス中の硫黄酸化物の吸収液に海水を使用して、硫黄酸化物を吸収後の海水を曝気した後、海洋に放流する海水脱硫方式により、設備にかかるコストを低減できる。従来の海水を利用した湿式脱硫装置の系統を図１０に示す。
【０００３】
この湿式脱硫装置は、主にボイラから排出される燃焼排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を処理する脱硫吸収塔１、脱硫吸収塔１に排ガスを導入する入口ダクト２、脱硫吸収塔１でＳＯｘが処理された排ガスを排出する出口ダクト３、排ガス中のＳＯｘを吸収する吸収液（海水）を排ガスに噴霧する海水スプレノズル９、排ガスの流れに同伴する微小な液滴（ミスト）を除去するミストエリミネータ７、海水を海水スプレノズル９に供給するための昇圧ポンプ１８、ＳＯｘの吸収によって生じた亜硫酸イオンを酸化処理する酸化槽１４、酸化槽１４に供給する空気を送る酸化用空気ブロワ１６、酸化用空気ブロワ１６により送った空気を噴出させる散気ノズル１７等から構成される。
【０００４】
図示しないボイラから排出される燃焼排ガスは、図示しない脱硫ファンにより入口ダクト２から脱硫吸収塔１にほぼ水平方向に導入され、脱硫吸収塔１の塔頂部に設けられた出口ダクト３から排出される。
【０００５】
脱硫吸収塔１では、海水ポンプ１３によって海水が汲み上げられ、昇圧ポンプ１８により吸収用海水送水管Ｌ２を介して海水が海水スプレノズル９から微細な液滴として噴霧され、この海水と排ガスとの気液接触が行われることで、排ガス中の煤塵や塩化水素(ＨＣｌ)、フッ化水素（ＨＦ）等の酸性ガスと共に、排ガス中のＳＯｘ、主にＳＯ2が海水スプレノズル９の吸収液滴表面で選択的に吸収、除去される。
【０００６】
そして、海水スプレノズル９からの噴霧によって微粒化された海水の中で、排ガスの流れに同伴するミストは脱硫吸収塔１の上部の出口ダクト３に設置されたミストエリミネータ７により捕集される。ミストエリミネータ７を通過した排ガスは、必要により再加熱された後、煙突（図示せず）から大気中に排出される。
【０００７】
排ガス中のＳＯ2を吸収した海水は，亜硫酸イオン含有海水となって亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４によって脱硫吸収塔１から抜き出されて酸化槽１４に送られる。ここで亜硫酸イオン含有海水は海水ポンプ１３によって希釈用海水送水管Ｌ３から送られる希釈用海水によって希釈されながら、酸化用空気ブロワ１６から送られて散気ノズル１７から噴出される空気（気泡）から溶け込む酸素によって酸化され、処理海水として海洋１２に戻される。
【０００８】
この従来の湿式脱硫装置は、石灰石−石膏法のように石灰石供給設備や石膏回収設備を設ける必要が無く、また、ＳＯ2吸収後の排水処理が簡単であり、脱硫システムのコストを低く抑えることができるという利点がある。
【０００９】
しかしながら、排ガス中にはＳＯ2等の硫黄酸化物以外に、図示していない集塵機で除去しきれなかった煤塵や水銀等の重金属類のガス状成分が含まれており、ＳＯ2と同様に吸収塔１で吸収除去されるため、酸化槽１４で処理された処理海水と共に海洋１２に排出されることになり、海洋汚染の原因となり得る。
【００１０】
特許文献１の図２には、脱硫吸収塔のタンク内の吸収液（石灰石を含む）を循環させて排ガスに噴霧する一次脱硫スプレノズルの上方に、海水を排ガスに噴霧する二次脱硫スプレノズルを設け、二次脱硫スプレノズルから噴霧された海水を海水回収部材で受けて海洋へ排出する構成が開示されている。
【００１１】
また、海水を利用した湿式脱硫装置における使用済み海水の処理方法については、下記特許文献２〜３などがある。  
特許文献２には、脱硫後の使用済み海水に微細気泡を発生させて、暴気するエアレーション装置の構成が開示されている。空気供給配管に連通するヘッダを、使用済み海水を流す水路に設置し、ヘッダから鉛直方向上向きに延びるエアレーションノズルから微細気泡を発生させている。
【００１２】
特許文献３には、脱硫後の使用済み海水を、上流側から下流側にかけて高さが順次低くなる仕切り壁を有する排水水路に送水することで、海水が仕切り壁を乗り越える際に滝化して微細な空気の気泡を発生させるため、下流側のエアレーション装置の動力を低減させた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１７０４４４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８５７０号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１５７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１記載の発明は本来脱硫システムに関するものではなく、石灰石−石膏法の高性能化のためのものであるが、排ガス中の煤塵や重金属類は海水回収部材下側の一次脱硫スプレノズルで除去され、上方の二次脱硫スプレノズル側への流入を防止できるため、結果的には脱硫後の海水による海洋の汚染を防止する一手段となり得る。
【００１５】
しかし、海水回収部材で回収した海水の処理方法や利用方法については記載されておらず、ただ単に回収した海水を海洋に放流することしか記載されていない。亜硫酸イオンを含んだ海水をそのまま海洋に放流することはできないため、通常は放流前に空気による酸化処理が行われることになる。  
【００１６】
海水中の亜硫酸イオンを酸化するためには、長い滞留時間を確保するための広大なスペースの酸化槽が必要となる。また、酸化槽へは多量の酸化用空気を供給する必要があるため、酸化用空気を供給するための動力も大きくなってしまう。
【００１７】
また、特許文献２に記載の構成では、エアレーションノズルを水平配置ではなく鉛直配置にすることで、エアレーションノズルの設置本数を増大させることはできるが、設置本数の増大により設置コストや稼働させるための動力がかかるという問題もある。  
【００１８】
特許文献３に記載の構成では、エアレーション装置の動力を低減させることはできるが、仕切り壁の高さがある程度必要であり、隣り合う仕切り壁同士の高さをある程度変えないと滝化効果も半減すること、また設置本数も複数（図示例では４つ以上）必要であることなどから、仕切り壁の設置コストがかかったり、排水水路の構成が複雑になったり、設置スペースが必要となるなどの問題がある。
【００１９】
本発明の課題は、脱硫吸収液として海水を利用する排煙脱硫装置において、亜硫酸イオンを含んだ海水を酸化する酸化槽のコンパクト化と酸化用空気を供給するための動力の低減が図れる排煙脱硫装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記本発明の課題は、下記の構成を採用することにより達成できる。  
請求項１記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスを導入し、該排ガスに海水を噴霧して排ガス中に含まれる硫黄酸化物を吸収、除去する吸収部を備えた脱硫吸収塔と、該脱硫吸収塔で硫黄酸化物を吸収、除去した海水中の亜硫酸イオンを空気酸化する酸化槽とを備えた排煙脱硫装置において、前記脱硫吸収塔の吸収部の下方に、該吸収部で硫黄酸化物を吸収、除去した海水を回収する海水回収部材を設け、該海水回収部材の下方で、且つ吸収部の排ガス流れ方向の上流側に、脱硫吸収塔に導入される排ガスに海水を噴霧して排ガス中の煤塵を吸収、除去する除塵部を設け、前記海水回収部材により回収される亜硫酸イオン含有海水を酸化槽内に供給する海水供給部を設け、大気から酸化用空気を酸化槽内に供給する酸化用空気供給部を設け、前記酸化槽内であって、前記海水回収部材よりも下方に、マイクロバブルを生成するマイクロバブル発生器を設け、該マイクロバブル発生器に、海水供給部から供給される海水と酸化用空気供給部から供給される酸化用空気との混合部を設け、該混合部で海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる位置エネルギーを持つ供給海水の圧力により酸化用空気を吸引して酸化槽内にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成機構を設けた排煙脱硫装置である。
【００２１】
請求項２記載の発明は、前記海水回収部材と前記マイクロバブル発生器との高さ位置を、海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる位置エネルギーを持つ供給海水の圧力がマイクロバブル発生器で１０〜１００μｍの平均気泡径のマイクロバブルを生成する圧力となる高さ位置に設けた請求項１に記載の排煙脱硫装置である。
【００２２】
請求項３記載の発明は、前記酸化槽内に酸化用空気を噴出する散気ノズルを設け、該散気ノズルに酸化用空気を供給する酸化用空気ブロワを設けた請求項１又は請求項２に記載の排煙脱硫装置である。  
【００２３】
請求項４記載の発明は、前記散気ノズルから噴出される気泡の平均径を５００〜２０００μｍとした請求項３記載の排煙脱硫装置である。
なお、本明細書中、マイクロバブルとは、気泡径がマイクロメートル（μｍ）単位以下（ナノメートルも含む）の微細気泡を言い、具体的には気泡径が５００μｍにも満たない微細気泡のことである。
（作用）
本発明によれば、酸化槽内にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生器を、亜硫酸イオン含有海水を回収する海水回収部材よりも下方の酸化槽内に設ける。海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる位置エネルギーを持つ亜硫酸イオン含有海水は、位置エネルギーに相当する圧力（水頭圧）でマイクロバブル発生器内に供給される。
【００２４】
そして、供給海水が高圧で通流する際に大気の混合部で負圧が発生して酸化用空気を吸い込み、酸化槽内に酸化用空気の微細気泡を発生させる。この微細気泡によって、亜硫酸イオンの酸化速度が大幅に向上し、それに伴って必要な液滞留時間が短くなり、また空気利用率も高くなるため、酸化槽のコンパクト化と酸化用空気量の低減を図ることができる。
【００２５】
また、通常はマイクロバブル発生器にはポンプで昇圧した液体を供給するが、請求項１記載の発明によれば、亜硫酸イオン含有海水の位置エネルギーを有効活用することで、簡素な構成で酸化槽内に容易にマイクロバブルを発生させることができ、微細気泡を生成するための追加動力も不要となる。
【００２６】
また、排ガス中のＳＯ2を吸収した後の海水中の亜硫酸イオンの酸化速度は、基本的に酸素溶解律速であり、空気の気泡径を小さくすることで酸化速度は向上する。  
マイクロバブル発生器には、０．１ＭＰａ（メガパスカル）以上の圧力で水などの液体を供給するだけで負圧を発生させるエゼクタ効果により大気を吸い込み、１００μｍ以下の平均径の微細気泡を生成できるものがある。
【００２７】
例えば、海水回収部材を脱硫吸収塔の底面から１０ｍ程度の高さに設け、マイクロバブル発生器を脱硫吸収塔の底面とほぼ同じ高さに設けた場合、海水回収部材で集められた亜硫酸イオン含有海水は１０ｍ程度の位置エネルギー（配管ロスを差し引いた有効揚程）を持つことになる。１０ｍの高さの水頭圧は約０．１ＭＰａであるから、マイクロバブル発生器に０．１ＭＰａ程度の圧力で亜硫酸イオン含有海水を供給することが可能であり、１０〜１００μｍ程度の微細気泡が得られることになる。  
【００２８】
なお、一般的に０．１ＭＰａ程度の圧力では、平均気泡径は１０〜１００μｍとなる。
したがって、請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、海水回収部材とマイクロバブル発生器との位置を、海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる位置エネルギーを持つ供給海水の圧力がマイクロバブル発生器で１０〜１００μｍの平均径の微細気泡を生成するような圧力となる位置に設けることで、マイクロバブル発生器に供給する海水の圧力を高くするための動力を必要とせずに亜硫酸イオンの酸化速度を大幅に向上できる。
【００２９】
また、このように気泡の微細化だけでも十分な効果が得られるが、請求項３記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、酸化用空気ブロワの動力により強制的に散気ノズルから気泡を噴出させることで、マイクロバブル発生器と散気ノズルとの組み合わせにより更に高い亜硫酸イオンの酸化効果を得ることも可能である。
【００３０】
酸化用空気の微細化により酸素供給速度が過多の状態になると、亜硫酸イオンの酸化反応は酸素溶解律速から酸化槽内における液側での亜硫酸イオン拡散律速に移行する。マイクロバブル発生器から生成される５００μｍ未満の微細気泡は上昇速度が遅く、液側の撹拌効果が弱い。これに対して、気泡の平均径が５００μｍ以上となる散気ノズルを使用することで、気泡の上昇速度が速くなり、液側の撹拌効果が高くなる。しかし、気泡径が大きすぎると気泡の上昇速度も遅くなってくるため、散気ノズルからの気泡の平均径を５００〜２０００μｍとすることが好ましい。
【００３１】
したがって、請求項４記載の発明によれば、上記請求項３記載の発明の作用に加えて、液中の亜硫酸イオンの拡散速度が高まり、亜硫酸イオンの酸化速度を更に向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１記載の発明によれば、海水回収部材とマイクロバブル発生器との高低差から生じる、海水回収部材で回収される亜硫酸イオン含有海水の位置エネルギーを有効活用することで、簡素な構成で酸化槽内に容易にマイクロバブルを発生させることができる。したがって、ＳＯ2吸収後の亜硫酸イオンの酸化速度が大幅に向上し、それに伴って必要な液滞留時間が短くなり、また空気利用率も高くなるため、酸化槽のコンパクト化と酸化用空気を供給するための動力の低減が図れる。また微細気泡を生成するための追加動力も不要となる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、マイクロバブル発生器で１０〜１００μｍの平均径の微細気泡を生成することができるため、亜硫酸イオンの酸化速度を大幅に向上できる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、マイクロバブル発生器に散気ノズルを組み合わせることで、更に高い亜硫酸イオンの酸化効果を得ることができる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項３記載の発明の効果に加えて、酸化槽の液中の亜硫酸イオンの拡散速度が高まり、亜硫酸イオンの酸化速度を更に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例である排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【図２】マイクロバブルの生成機構を示した図である。
【図３】図１の脱硫吸収塔のＡ−Ａ’線矢視図である。
【図４】図３の脱硫吸収塔のＢ−Ｂ’線矢視図である。
【図５】図１のマイクロバブル発生器と散気ノズルの配置を示した酸化槽の側面図である。
【図６】図５とは別の配置例を示した酸化槽の側面図である。
【図７】酸化用空気の気泡径と亜硫酸イオン酸化速度との関係を示した図である。
【図８】散気ノズルからの気泡径と気泡上昇速度ならびに亜硫酸イオン酸化速度との関係を示した図である。
【図９】本発明の他の実施例である排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【図１０】従来技術の排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に、本発明の実施の形態を示す。
【実施例１】
【００３８】
以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。  
図１には、本発明の一実施例である排煙脱硫装置の系統を示す。なお、図１の湿式脱硫装置において、図１０の湿式脱硫装置と同じ符号の部材の説明は一部省略している。
【００３９】
本実施例の湿式脱硫装置は、主にボイラからの燃焼排ガス中のＳＯｘを処理する脱硫吸収塔１、脱硫吸収塔１に排ガスを導入する入口ダクト２、脱硫吸収塔１から排ガスを排出する出口ダクト３、排ガス中のＳＯｘを吸収する海水を排ガスに噴霧する海水スプレノズル９、排ガス流れに同伴するミストを除去するミストエリミネータ７、海水を海水スプレノズル９に供給するための昇圧ポンプ１８、ＳＯｘの吸収によって生じた亜硫酸イオンを酸化処理する酸化槽１４、酸化槽１４に供給する空気を送る酸化用空気ブロワ１６、酸化用空気ブロワ１６により送った空気を噴出させる散気ノズル１７等から構成される点で、図１０の湿式脱硫装置と同じである。
【００４０】
燃焼排ガスは、入口ダクト２から脱硫吸収塔１にほぼ水平方向に導入され、脱硫吸収塔１の塔頂部に設けられた出口ダクト３から排出される。脱硫吸収塔１では、海水ポンプ１３によって海水が汲み上げられ、昇圧ポンプ１８により吸収用海水送水管Ｌ２を介して海水が海水スプレノズル９から微細な液滴として噴霧され、この海水と排ガスとの気液接触が行われることで、排ガス中の煤塵やＨＣｌ、ＨＦ等の酸性ガスと共に、排ガス中のＳＯｘ（主にＳＯ2）が海水スプレノズル９の吸収液滴表面で選択的に吸収、除去される。
【００４１】
そして、海水スプレノズル９からの噴霧によって微粒化された海水の中で、排ガスの流れに同伴するミストは脱硫吸収塔１の上部の出口ダクト３に設置されたミストエリミネータ７により捕集される。ミストエリミネータ７を通過した排ガスは、必要により再加熱された後、煙突（図示せず）から大気中に排出される。
【００４２】
本実施例の湿式脱硫装置では、ＳＯｘ吸収用の海水を噴霧する海水スプレノズル９の下方に噴霧海水を回収するコレクタ１０と集液樋１１（海水回収部材）とを設け、これら海水回収部材の下側に位置する入口ダクト２とコレクタ１０との間に、海水スプレノズル９とは別の除塵用スプレノズル８を設けている。除塵用スプレノズル８には脱硫吸収塔１の下部の循環タンク５に貯留する吸収液を吸収液循環ポンプ４により循環、供給している。循環タンク５内の吸収液は撹拌機６により撹拌、酸化される。除塵用吸収液を循環させながら除塵スプレノズル８から噴霧することで、排ガス中の煤塵及び重金属類が吸収除去される。
【００４３】
循環タンク５内の吸収液は一部吸収液抜き出し管Ｌ１から抜き出され、吸収液中の煤塵及び重金属類が凝集沈殿処理されて、除去される。なお、排ガスからの熱によって吸収液が蒸発するため、循環タンク５内には図示しない補給水送水管から連続的に海水が補給される。
【００４４】
そして、酸化槽１４内には、エゼクタ方式（直管内部に絞り部を有し、液体の通過流速が最も高くなり静圧が負圧に下がる部分に空気供給管を有する方式）により大気を、吸気管Ｌ５を介して吸引することでマイクロバブルを生成するマイクロバブル発生器１５を複数設けている。コレクタ１０と集液樋１１で回収される亜硫酸イオン含有海水を亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４からマイクロバブル発生器１５に供給することで、大気から吸気管Ｌ５を通じて酸化用空気を吸い込み、酸化槽１４内に酸化用空気の微細気泡２０を発生させる構成としている。
【００４５】
マイクロバブル発生器１５のマイクロバブル生成機構であるエゼクタ方式の原理を図２に示す。  
この方式は、加圧した水や蒸気をノズルにより噴射させて、周囲の空気を吸い込ませる（真空、負圧にする）機構による。亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４から流下しマイクロバブル発生器１５に供給される海水は、コレクタ１０等とマイクロバブル発生器１５との高低差から生じる位置エネルギーに相当する高い圧力でノズル部３０を通過する。この際、混合部３１で吸気管Ｌ５からの低圧の大気との圧力差によって酸化用空気を吸引する。海水と酸化用空気との混合流体はディフューザー部３２で減速されることで高速気泡流となって、マイクロバブル発生器１５からマイクロバブル２０（図１）が吐出する。
【００４６】
酸化槽１４では、マイクロバブル発生器１５を通過した海水が、海水ポンプ１３によって希釈用海水送水管Ｌ３から送られる希釈用海水によって希釈されながら、酸化用空気ブロワ１６から送られて散気ノズル１７から噴出される気泡から溶け込む酸素によって酸化処理され海水として海洋１２に戻される。
【００４７】
図３には、図１の排煙脱硫装置の脱硫吸収塔のＡ−Ａ’線矢視図を示し、図４には図３のＢ−Ｂ’線矢視図を示す。これらの図は模式図である。  
これらの図では、コレクタ１０として平面視で直線状、断面コの字型（断面Ｕ字型でも良い）の部材を上下二段に千鳥配置とした例を示しているが、それよりも段数が多くても良い。また、コレクタ１０は断面コの字型としなくても、噴霧海水を受けることができる形状であれば良く、排ガスが通り抜ける隙間を設けて配置されれば良い。
【００４８】
亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４は、コレクタ１０で回収される海水流量によっては、図３に示すように複数本設けても良い。海水スプレノズル９の下方で、且つ除塵スプレノズル８の上方に設けた複数のコレクタ１０によって海水スプレノズル９から噴霧した海水を受けることができる。各コレクタ１０の下端部には集液樋１１が接続しており、この集液樋１１に海水が捕集される。捕集、回収された亜硫酸イオン含有海水は亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４からマイクロバブル発生器１５に供給される。
【００４９】
図５には、図１のマイクロバブル発生器と散気ノズルの配置を示し（側面図）、図６には、図５とは別の配置例を示す（側面図）。  
マイクロバブル発生器１５と散気ノズル１７の配置は、図５に示すように酸化槽１４の上流側（亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４の接続側を指し、図面左側）にマイクロバブル発生器１５を設け、下流側（図面右側）に散気ノズル１７を設けると良い。この場合は、亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４から流下する海水をそのままマイクロバブル発生器１５に供給することができ、配管の長さを短くできるため配管ロスが少なくなって亜硫酸イオン含有海水の位置エネルギーを有効利用できる。
【００５０】
また、図６に示すようにマイクロバブル発生器１５と散気ノズル１７を並列に配置しても良い。図５ではマイクロバブル発生器１５のゾーンと散気ノズル１７のゾーンが酸化槽１４の上流側と下流側で分かれているが、図６のように上下方向にマイクロバブル発生器１５と散気ノズル１７とを交互に設けることで、酸化槽１４の上流側と下流側で同じ配置となるためマイクロバブル発生器１５からの高速気泡流と散気ノズル１７からの気泡が混ざりやすくなり、図５の配置と比べて、本発明の効果をより最大限に引き出すことができる。
【００５１】
図７には、酸化用空気の気泡径と亜硫酸イオン酸化速度との関係を示し、図８には、散気ノズルからの気泡径と気泡上昇速度（破線で示す）ならびに亜硫酸イオン酸化速度（実線で示す）との関係を示す。  
【００５２】
排ガス中のＳＯ2を吸収した後の海水中の亜硫酸イオンの酸化速度は、基本的に酸素溶解律速であり、空気の気泡径を小さくすることで酸化速度は向上する。これらの図では、散気ノズルから生成される気泡径（平均径）を５００μｍとした場合の亜硫酸イオンの酸化速度を１とした。
【００５３】
コレクタ１０及び集液樋１１などの海水回収部材を脱硫吸収塔１の底面から１０ｍ程度の高さに設け、マイクロバブル発生器１５を脱硫吸収塔１の底面とほぼ同じ高さに設けた場合、海水回収部材で集められた亜硫酸イオン含有海水は１０ｍ程度の位置エネルギー（揚程）を持つことになる。１０ｍの高さの水頭圧は約０．１ＭＰａであるから、マイクロバブル発生器１５に０．１ＭＰａ程度の圧力で亜硫酸イオン含有海水を供給することが可能であり、平均径が１０〜１００μｍ程度の微細気泡が得られる。０．１ＭＰａ程度の圧力でも１０〜１００μｍ程度の微細気泡が得られるマイクロバブル発生器が一般的に使用されている。
【００５４】
したがって、図７に示すように、亜硫酸イオンの酸化速度が１．５〜２．９倍に向上し、それに伴って必要な液滞留時間が短くなり、また空気利用率も高くなるため、酸化槽１４のコンパクト化と酸化用空気量の低減を図ることができる。
【００５５】
なお、気泡径が１０μｍ未満のナノメートル単位に近い領域になると、０．３ＭＰａ以上の高揚程（圧力）が必要となってくるため、この程度の位置エネルギーだけでは足りなくなる。したがって、その場合はより大きい位置エネルギーが必要になってくるが、１０〜１００μｍ程度の平均径の微細気泡で亜硫酸イオンの酸化速度の向上効果が十分にある。
【００５６】
そして、通常、マイクロバブル発生器１５にはポンプで昇圧した液体を供給するが、本実施例の場合には亜硫酸イオン含有海水の位置エネルギーを有効活用することで、簡素な構成で酸化槽１４内に容易にマイクロバブル２０を発生させることができ、微細気泡を生成するための追加動力は不要となる。
【００５７】
また、このようにマイクロバブル発生器１５による気泡の微細化だけでも十分な効果が得られるが、酸化用空気ブロワ１６の動力により強制的に散気ノズル１７から気泡を噴出させることで、マイクロバブル発生器１５と散気ノズル１７との組み合わせにより更に高い亜硫酸イオンの酸化効果を得ることができる。
【００５８】
そして、酸化用空気の微細化により酸素供給速度が過多の状態になると、亜硫酸イオンの酸化反応は酸素溶解律速から酸化槽１４内における液側での亜硫酸イオン拡散律速に移行する。図８からも分かるように、マイクロバブル発生器１５から生成される１００μｍ以下の微細気泡は上昇速度が０．０２ｍ／ｓ以下と遅く、液側の撹拌効果が弱い。これに対して、気泡の平均径が５００μｍ以上となる散気ノズル１７を使用すると、気泡の上昇速度が０．１ｍ／ｓ以上になり、液側の撹拌効果が高くなる。
【００５９】
したがって、マイクロバブル発生器１５と平均的な気泡が５００μｍ以上となる散気ノズル１７とを組み合わせることで液中の亜硫酸イオンの拡散速度が高まり、亜硫酸イオンの酸化速度を更に向上させることが可能となる。また、気泡径が２０００μｍを超えると、亜硫酸イオンの酸化速度が頭打ちとなり、気泡上昇速度も低下するため、散気ノズル１７からの気泡の平均径を５００〜２０００μｍとすれば、より効果的である。  
【００６０】
散気ノズル１７から噴出する気泡径は、ノズルの孔径を変えることで、容易に変更、調整できる。
本実施例の図７及び図８の計算条件とその結果を表１に示す。  
【００６１】
【表１】
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【００６２】
ボイラ出力を８００ＭＷとし、図１の装置を使用して、２，４６５，０００（ｍ3Ｎ／ｈ）の排ガスを導入し、亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４から流下する亜硫酸イオン含有海水の流量を２０，０００（ｍ3／ｈ）に設定して、エゼクタ方式のマイクロバブル発生器１５（エンバイロ・ビジョン株式会社製  ＹＪノズル  形式ＹＪ−４０）を酸化槽１４内に２６７台設置した。
【００６３】
全てのマイクロバブル発生器１５により合計約４，５００（ｍ3Ｎ／ｈ）の大気を、吸気管Ｌ５を介して吸い込み、マイクロバブル２０として酸化用空気を酸化槽１４内に吹き込むことができる。  
【００６４】
マイクロバブル２０の平均気泡径を３０μｍとすると亜硫酸イオン酸化速度は図７から２倍以上となり、散気ノズル１７からの平均気泡径を１０００μｍとすると図８から亜硫酸イオン酸化速度は更に１．５倍となり、合計で約３倍の酸化速度の向上が得られることになる。
【００６５】
すなわち、本実施例によれば、４，５００（ｍ3Ｎ／ｈ）×３（倍）＝１３，５００（ｍ3Ｎ／ｈ）より、マイクロバブル発生器１５を使用せずに気泡径が５００μｍとなる散気ノズルのみを使用した場合の１３，５００（ｍ3Ｎ／ｈ）の酸化用空気量に相当する。
【００６６】
亜硫酸イオンを酸化するのに必要な酸化用空気量は気泡径が５００μｍの場合４０，０００（ｍ3Ｎ／ｈ）であるため、実際に散気ノズル１７から吹き込むべき酸化用空気量は、４０，０００−１３，５００＝２６，５００（ｍ3Ｎ／ｈ）、また、図７より気泡径５００μｍに対して１０００μｍの場合は酸化速度が０．８に低下するため、２６，５００（ｍ3Ｎ／ｈ）×（１．０／０．８）＝３３，１２５（ｍ3Ｎ／ｈ）となり、従来技術の酸化用空気量４０，０００（ｍ3Ｎ／ｈ）に対して約１７％の低減効果が得られることになる。
【実施例２】
【００６７】
図９には、本発明の他の実施例である排煙脱硫装置の系統を示す。  
図９の排煙脱硫装置は、図１の排煙脱硫装置とは、亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４の途中に昇圧ポンプ１９を設置した点で異なるが、その他の構成は同じであるため、同じ部分の説明は省略する。
【００６８】
本実施例によれば、昇圧ポンプ１９により亜硫酸イオン含有海水送水管Ｌ４から流下する海水の圧力を高めることで、マイクロバブル発生器１５に供給する亜硫酸イオン含有海水の圧力を更に高めることができる。そして、この高圧の海水がノズル部３０を通過する際に、混合部３１で吸気管Ｌ５により供給される低圧の酸化用空気との圧力差によって酸化用空気の吸引力も高まる。そして、海水と酸化用空気との混合流体は、昇圧ポンプ１９を設置しない場合に比べて更に高速の気泡流となって、マイクロバブル発生器１５から更に微細のマイクロバブル２０が吐出する。
【００６９】
したがって、本実施例によれば、マイクロバブル発生器１５の大容量化が可能となり、酸化槽１４内の設置台数を低減することができる。
また、本実施例の場合も、マイクロバブル発生器１５と散気ノズル１７とを組み合わせても良く、その場合は高い亜硫酸イオンの酸化効果が得られる。そして、散気ノズル１７として気泡の平均径が５００〜２０００μｍとなるノズルを使用しても良く、その場合は、液中の亜硫酸イオンの拡散速度が高まり、亜硫酸イオンの酸化速度を更に向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
海水を使用する排煙脱硫装置などにおいて、亜硫酸イオン含有海水を酸化する酸化槽のコンパクト化と酸化空気ブロワの動力の低減が可能な技術として利用可能性がある。
【符号の説明】
【００７１】
１  脱硫吸収塔              ２  入口ダクト
３  出口ダクト              ４  吸収液循環ポンプ
５  循環タンク              ６  撹拌機
７  ミストエリミネータ      ８  除塵スプレノズル
９  海水スプレノズル        １０  コレクタ
１１  集液樋                １２  海洋
１３  海水ポンプ            １４  酸化槽
１５  マイクロバブル発生器
１６  酸化用空気ブロワ      １７  散気ノズル
１８，１９  昇圧ポンプ
２０  マイクロバブル（微細気泡）
３０  ノズル部              ３１  混合部
３２  ディフューザー部
Ｌ１  吸収液抜き出し管      Ｌ２  吸収用海水送水管
Ｌ３  希釈用海水送水管      Ｌ４  亜硫酸イオン含有海水送水管
Ｌ５  吸気管                 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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