(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアンモニア及び亜硫酸ガスを含む排煙を吸収塔に導き、亜硫酸ガスの吸収に適したｐＨのカルシウム化合物含有スラリと気液接触させることにより、排煙から少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する脱硫工程と、この脱硫工程後の排煙からミストを除去し液として回収するミスト除去工程とを有する排煙処理方法において、
前記脱硫工程後で前記ミスト除去工程前の排煙中に、前記脱硫工程後の排煙中に存在するアンモニアの吸収に適したｐＨの吸収液を噴霧して、この吸収液中に前記アンモニアを吸収させる吸収液噴霧工程を設けるとともに、
前記ミスト除去工程で回収された回収液を前記吸収塔に導入し、前記カルシウム化合物含有スラリを構成する液として利用することを特徴とする排煙処理方法。
【請求項２】
前記吸収塔の後流側で排煙を湿式電気集塵機に導入して排煙中に残留した粉塵を除去する湿式粉塵除去工程を設け、この湿式粉塵除去工程において前記湿式電気集塵機より排出される排液を、前記吸収液噴霧工程において噴霧する吸収液の少なくとも一部として利用する構成としたことを特徴とする請求項１記載の排煙処理方法。
【請求項３】
前記脱硫工程で排煙と気液接触し亜硫酸ガスを吸収したスラリを酸化して脱水することにより石膏の固形分を副生するとともに、このスラリの脱水により生じたろ液の一部を、前記吸収液噴霧工程において噴霧する吸収液の少なくとも一部として利用する構成としたことを特徴とする請求項１記載の排煙処理方法。
【請求項４】
前記脱硫工程後の排煙中の亜硫酸ガス濃度を処理後排煙中の亜硫酸ガス濃度の目標値よりも高く設定して、除去すべき亜硫酸ガスの一部を前記脱硫工程後の排煙中に残留させるとともに、前記吸収液のｐＨを弱酸性領域から中性付近に設定することにより、前記吸収液中に、前記脱硫工程後の排煙中に存在するアンモニアとともに、前記脱硫工程後の排煙中に残留した亜硫酸ガスを吸収するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排煙処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排煙の脱硫処理などの浄化処理を行う排煙処理技術に係わり、特に排煙中の亜硫酸ガスの除去とともに、処理後排煙中のアンモニア濃度の低減が容易に実現できる排煙処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火力発電所のボイラ等より生じる排煙中から、硫黄酸化物（主に亜硫酸ガス）などの有害物を除去する排煙処理方法としては、例えば図８に示すものが知られている。以下、この排煙処理技術について説明する。
【０００３】
図８に示すように、ボイラ本体１から排出された未処理排煙Ａは、まずボイラハウス内に配設された脱硝装置２に導入され、排煙中の窒素酸化物が分解処理される。脱硝装置２は、触媒を用いてアンモニア接触還元法により窒素酸化物を分解するもので、ここでは、脱硝当量のアンモニアＢが排煙中に注入される。
【０００４】
次に排煙は、やはりボイラハウス内に設置されたエアヒータ３（熱交換器）に導入され、ここで熱回収されて、この熱でボイラ本体１に供給される空気Ｃが加熱される。
このエアヒータ３を出た排煙Ａ１は、その後、煙道４によりボイラハウスから導出され、ボイラハウスの外に設置された乾式の電気集塵機５に導かれ、ここで排煙中の粉塵Ｄが捕集除去される。
【０００５】
なお、油焚きボイラ等の場合には、排煙中の三酸化硫黄（ＳＯ３）を硫安（（ＮＨ４）２ＳＯ４）として電気集塵機５で捕集するために、煙道４においてもアンモニアが排煙中に注入される場合がある。一方、石炭焚きボイラの場合には、排煙中にフライアッシュ等の多量の粉塵が存在するために、排煙中のＳＯ３が有害なミスト（サブミクロン粒子）とならずにこの粉塵粒子に凝結した状態で電気集塵機５や後述の吸収塔８で捕集される。このため、石炭焚きボイラの場合には、この煙道４におけるアンモニア注入は省略されるのが、一般的である。
【０００６】
次に、電気集塵機５を出た排煙は、煙道６によりガスガスヒータの熱回収部７（熱交換器）に導かれ、ここで熱回収された後、脱硫前排煙Ａ２として脱硫装置の吸収塔８に導入される。吸収塔８では、吸収剤として石灰石が懸濁したカルシウム含有スラリ（以下、吸収剤スラリという。）と排煙とが気液接触して、排煙中の主にＳＯ２が吸収剤スラリ中に吸収されるとともに、残りの粉塵も吸収剤スラリ中に捕集される。
【０００７】
なお、この場合の吸収塔８は、図８に示すように、吸収剤スラリＥが供給されるタンク２１が底部に設けられ、このタンク２１の上方に延設された気液接触部において、排煙とタンク２１内のスラリとを気液接触させる吸収塔（液柱塔）である。また、この種の脱硫装置の脱硫性能（脱硫率）は、近年では９０％を越える高いものとなっており、場合によっては吸収塔８を出た脱硫後排煙Ａ３中には亜硫酸ガスがほとんど存在しない程度にまで脱硫される。
【０００８】
次いで、脱硫装置の吸収塔８でＳＯ２等を除去された脱硫後排煙Ａ３は、必要に応じて湿式の電気集塵器９において残留した粉塵を除去された後、ガスガスヒータの再加熱部１０において、熱回収部７で回収された熱により大気放出に好ましい温度に加熱された後、図示省略したファンや煙突を経由して、処理後排煙Ａ４として大気に放出される。
【０００９】
なお、湿式の電気集塵器９は、大気放出される処理後排煙Ａ４中の粉塵濃度を特に低くする必要がある場合に設けられるもので、この湿式電気集塵器９からは捕集した粉塵を含む排液Ｆが排出される。また、電気集塵機５の除塵性能向上等のために、ガスガスヒータの熱回収部７を電気集塵機５の前流に配置する場合もある。ちなみに、このように電気集塵機５の前流で排煙の熱回収が全て行われ、電気集塵機５に導入される排煙の温度がより低下すると、特に石炭焚きボイラの排煙の場合には、比抵抗の関係で電気集塵機５におけるフライアッシュ等の粉塵の除去率が格段に高まり有利である。
【００１０】
また吸収塔８では、ＳＯ２を吸収したスラリが酸化され、中和反応を含む後述の反応により、石膏が副生される。
ここで吸収塔８は、脱硫前排煙Ａ２を導入する排煙導入部２２が下部に設けられるとともに、脱硫後排煙Ａ３を導出するための排煙導出部２３がその上端部に形成されて、排煙が下部から導入されて上方に向って流れるいわゆる向流式の吸収塔である。
【００１１】
そして排煙導出部２３には、ミストエリミネータ２４ａが設置され、気液接触により生じた排煙中の同伴ミストがここで捕集されることにより、脱硫後排煙Ａ３に亜硫酸ガスやアンモニア等を含んだミストが多量に含まれて排出されないように構成されている。この場合、このミストエリミネータ２４ａで捕集されたミスト（回収液）は、このミストエリミネータ２４ａの下端から流れ落ちて直接タンク２１内に戻る構成となっている。
【００１２】
また吸収塔８には、スプレーパイプ２４が複数平行に設けられ、これらスプレーパイプ２４には、タンク２１内のスラリを上方に向って液柱状に噴射するノズル（図示略）が複数形成されている。
また、タンク２１の外側には、タンク２１内の吸収剤スラリを吸上げる循環ポンプ２５が設けられ、循環ライン２６を介してスラリが各スプレーパイプ２４に送り込まれる。
【００１３】
そして図８の場合には、タンク２１内のスラリを攪拌しつつ酸化用の空気Ｇを微細な気泡として吹込む手段として、攪拌機２７と、この攪拌機２７の攪拌翼の近傍に空気Ｇを吹込む吹込み管２８とを備え、タンク２１内で亜硫酸ガスを吸収したスラリと空気とを効率良く接触させて全量酸化し石膏を得る構成となっている。
【００１４】
すなわち、吸収搭８でスプレーパイプ２４から噴射され排煙Ａ２と気液接触して亜硫酸ガスや粉塵（硫安等のアンモニウム塩含む）さらにはアンモニアガスを吸収しつつ流下する吸収剤スラリＥは、タンク２１内において攪拌機２７と吹込み管２８により攪拌されつつ吹込まれた多数の気泡と接触して酸化され、さらには中和反応を起こして石膏を高濃度に含むスラリとなる。なお、これらの処理中に起きる主な反応は下記の反応式（１）乃至（３）となる。
【００１５】
【化１】
0003572188.tif 000002
【００１６】
こうしてタンク２１内には、定常的には多量の石膏と吸収剤である少量の石灰石と排煙中から捕集された僅かな粉塵やアンモニアとが懸濁又は溶存するようになっており、このタンク２１内のスラリがこの場合循環ライン２６から分岐する配管ライン２９により固液分離機３０に供給され、ろ過されて水分の少ない石膏Ｈとして採り出される。一方、固液分離機３０からのろ液は、その一部Ｊが吸収剤スラリＥを構成する水分としてこの場合スラリ調整槽３１に送られ、残りの一部が不純物の蓄積を防止すべく脱硫排水Ｋとして排出される。
なお、排煙から吸収されたアンモニアや硫安等のアンモニウム塩は溶解度が高いので、ほとんどがスラリＥの液中にアンモニウムイオンとして含まれ、最終的には脱硫排水Ｋに含まれて排出される。
【００１７】
なお、運転中タンク２１には、この場合スラリ調整槽３１から吸収剤である石灰石が吸収剤スラリＥとして供給される。
スラリ調整槽３１は、攪拌機３２を有し、図示省略したサイロから投入される粉状の石灰石Ｌと、供給された前記ろ液Ｊとを攪拌混合して吸収剤スラリＥを生成するもので、内部のスラリＥがスラリポンプ３３によりタンク２１に適宜供給されるようになっている。
【００１８】
また、例えばタンク２１には、適宜補給水Ｍ（工業用水等）が供給され、吸収塔８での蒸発等により漸次減少する水分が補われる。
また、ろ液Ｊを直接タンク２１に戻すようにし、吸収剤スラリＥを構成する水分（スラリ調整槽３１に供給する水分）としては、系外から供給される工業用水等のみを使用する場合もある。
【００１９】
そして運転中には、上記タンク２１への補給水の流量や配管ライン２９からのスラリ抜き出し流量などが調整されることによって、タンク２１内には、所定濃度の石膏や吸収剤を含有するスラリが常に一定範囲のレベル内に蓄えられた状態に維持される。
【００２０】
また運転中には、脱硫率と石膏純度とを高く維持すべく、ボイラ負荷（排煙Ａ２の流量）や、吸収塔８に導入される排煙Ａ２中の亜硫酸ガス濃度や、タンク２１内のスラリのｐＨや石灰石濃度等がセンサにより検出され、これら検出結果に基づいて図示省略した制御装置によりタンク２１への石灰石の供給量等が適宜調節される構成となっている。ここで、タンク２１内のｐＨは、亜硫酸ガスの吸収性能を高く維持しつつ前述した酸化反応を促進して純度の高い石膏を生成すべく、従来通常は６．０程度に調整されるようになっている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の排煙処理技術（特に上述のような向流式の吸収塔を使用した排煙処理）では、脱硫前排煙Ａ２中にアンモニアが含まれる場合、脱硫装置の吸収塔８の出口側においてこのアンモニアがガスとして放散し脱硫後排煙Ａ３及び処理後排煙Ａ４中に多量に含まれて排出されてしまうという改善すべき問題があった。
【００２２】
すなわち、例えば火力発電設備の油焚きボイラの排煙処理設備では、前述の如く排煙中に含まれる三酸化硫黄（ＳＯ３）を硫安（（ＮＨ４）２ＳＯ４）として捕集するために、通常脱硫装置よりも前流においてアンモニアを排煙中に注入する処理がなされ、このために脱硫用の吸収塔に導入される排煙（図８では脱硫前排煙Ａ２）中には最高１００ｐｐｍ程度のアンモニアが含まれる。
【００２３】
そして、図８に例示したような従来の向流式の吸収塔８では、吸収塔８内の下側においてこのアンモニアの多くがスラリ中に溶解して吸収され、排煙中のアンモニア濃度は一旦低下する。しかし、吸収塔８内の上部に噴射され排煙と接触するスラリのｐＨが６程度と高いため、図９に示すアンモニアの平衡分圧の特性に従って、この吸収塔８内の上部でのアンモニアの分圧が高くなりスラリ中のアンモニアの多くがここで再びガス側に放散されて、結局、脱硫後排煙Ａ３（及び処理後排煙Ａ４）中のアンモニア濃度は最高５０ｐｐｍ程度になってしまう。
【００２４】
なお、アンモニアは悪臭の原因物質の一つでもあり、大気汚染防止の観点から大気中に放出される処理後排煙Ａ４中のアンモニア濃度を極力少なくすることが望ましく、高脱硫性能やコスト低減などを実現するとともに、アンモニアの排出量の少ない排煙処理方法が要望されていた。
【００２５】
そこで本発明は、第１に、処理後排煙中のアンモニア濃度を低く抑えられる排煙処理方法を提供することを目的としている。
また第２に、より容易かつ安価な構成で処理後排煙中のアンモニア濃度を低く抑えられる排煙処理方法を提供することを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の排煙処理方法は、少なくともアンモニア及び亜硫酸ガスを含む排煙を吸収塔に導き、亜硫酸ガスの吸収に適したｐＨのカルシウム化合物含有スラリと気液接触させることにより、排煙から少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する脱硫工程と、この脱硫工程後の排煙からミストを除去し液として回収するミスト除去工程とを有する排煙処理方法において、前記脱硫工程後で前記ミスト除去工程前の排煙中に、前記脱硫工程後の排煙中に存在するアンモニアの吸収に適したｐＨの吸収液を噴霧して、この吸収液中に前記アンモニアを吸収させる吸収液噴霧工程を設けるとともに、前記ミスト除去工程で回収された回収液を前記吸収塔に導入し、前記カルシウム化合物含有スラリを構成する液として利用することを特徴とする。
【００２８】
請求項２記載の排煙処理方法は、前記吸収塔の後流側で排煙を湿式電気集塵機に導入して排煙中に残留した粉塵を除去する湿式粉塵除去工程を設け、この湿式粉塵除去工程において前記湿式電気集塵機より排出される排液を、前記吸収液噴霧工程において噴霧する吸収液の少なくとも一部として利用する構成としたことを特徴とする。
【００２９】
請求項３記載の排煙処理方法は、前記脱硫工程で排煙と気液接触し亜硫酸ガスを吸収したスラリを酸化して脱水することにより石膏の固形分を副生するとともに、このスラリの脱水により生じたろ液の一部を、前記吸収液噴霧工程において噴霧する吸収液の少なくとも一部として利用する構成としたことを特徴とする。
【００３０】
請求項４記載の排煙処理方法は、前記脱硫工程後の排煙中の亜硫酸ガス濃度を処理後排煙中の亜硫酸ガス濃度の目標値よりも高く設定して、除去すべき亜硫酸ガスの一部を前記脱硫工程後の排煙中に残留させるとともに、前記吸収液のｐＨを弱酸性領域から中性付近に設定することにより、前記吸収液中に、前記脱硫工程後の排煙中に存在するアンモニアとともに、前記脱硫工程後の排煙中に残留した亜硫酸ガスを吸収するようにしたことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は、本例の排煙処理方法を実施する排煙処理設備を示す図である。なお、図８に示す従来と同様の構成要素には、同符号を使用して重複する説明を省略するとともに、図１においてはその一部の図示を省略する。
本例の排煙処理設備は、図１に示す如く、吸収塔８から出た脱硫後排煙Ａ３を湿式の電気集塵機９に導く水平方向の煙道４１の上流側に、アンモニア除去のための吸収液Ｎを噴霧する横置き型のスプレーノズル４２を設けるとともに、煙道４１の下流側にやはり横置き型のミストエリミネータ４３を設けた点に特徴を有する。
【００３２】
ここで、ミストエリミネータ４３は、脱硫後排煙Ａ３にもともと同伴されていたミストと、前流のスプレーノズル４２より噴射された吸収液Ｎよりなるミストとが除去でき、捕集したミストが排煙中のガス成分と気液接触する液膜を形成するものであればよい。例えば、この種の設備で従来より一般的に使用されている折れ板式のミストエリミネータを使用することができる。
そして、このミストエリミネータ４３により排煙Ａ３中から捕集された回収液Ｐは、下部ホッパ４４を経由して排出され、この場合吸収塔８のタンク２１内に導入される構成となっている。
【００３３】
次に、このような設備構成により実施される本発明の排煙処理方法の一例について説明する。
この場合、本発明の脱硫工程は、吸収塔８内の気液接触部において実行される。すなわち、図８に示す熱回収部７を出た脱硫前排煙Ａ２は、吸収塔８に導かれて、スプレーパイプ２４から噴射された亜硫酸ガスの吸収に適したｐＨ（通常６．０）のカルシウム化合物含有スラリと気液接触することにより、排煙Ａ２から少なくとも亜硫酸ガスが吸収除去される。なお、この気液接触においては、亜硫酸ガスの他に、前述したような排煙中のアンモニアガスや粉塵等も吸収剤スラリ中に除去される。
【００３４】
次いで、本発明の吸収液噴霧工程は、スプレーノズル４２により実行される。すなわち、吸収塔８で吸収剤スラリと気液接触した後の脱硫後排煙Ａ３が煙道４１の上流を通過する過程で、スプレーノズル４２によりアンモニアの吸収に適したｐＨの吸収液Ｎが排煙Ａ３中に噴霧される。
【００３５】
また、本発明のミスト除去工程は、煙道４１の下流側のミストエリミネータ４３により実行される。すなわち、上記脱硫工程及び吸収液噴霧工程を経た脱硫後排煙Ａ３に同伴されたミストが、ミストエリミネータ４３により捕集除去される。なおこの場合、捕集されたミストよりなる回収液Ｐは、ホッパ４４を経由して吸収塔８のタンク２１内に導入され、タンク２１内のスラリを構成する液分の一部となる。
【００３６】
以上の吸収液噴霧工程とミスト除去工程では、噴霧された吸収液Ｎと脱硫後排煙Ａ３とが気液接触して、排煙Ａ３中に残留する少なくともアンモニアガスが吸収除去され、処理後排煙Ａ４中の亜硫酸ガス濃度とともに、処理後排煙Ａ４中のアンモニア濃度を格段に低く抑制することができる。
【００３７】
なお、噴霧された吸収液Ｎと脱硫後排煙Ａ３の気液接触は、煙道４１内の空間中でも起こるが、ミストエリミネータ４３でも起こり、これによりアンモニアガス等の効果的な吸収が実現される。というのは、ミストエリミネータ４３においては、捕集したミストよりなる液膜表面が多量に形成され、ここに排煙Ａ３のガス成分が接触するため、いわゆる濡れ壁方式の気液接触装置としてこのミストエリミネータ４３が機能するからである。
【００３８】
なお、吸収液噴霧工程で噴霧する吸収液Ｎとしては、系外から供給される工業用水等に必要に応じて硫酸等を加えてｐＨ調整を行ったものを使用してもよいが、本排煙処理設備から排出される液分を使用すれば、用水量を節約して運転コストを低減できる。すなわち、例えば前述の脱硫排水Ｋ（通常、ｐＨ６程度）の一部や、湿式電気集塵機９の排液Ｆ（通常、ｐＨ８程度）を、必要に応じてｐＨ調整して使用すれば、アンモニア除去のために特に工業用水等を供給する必要がない。
【００３９】
また、吸収液Ｎを噴霧する量は、基本的には要求されるアンモニアの除去率（以下、脱安率という場合がある。）に応じて設定すればよいが、後述する実証データ（図５）に示されるように、ガス量に対する液量の比（いわゆる、液ガス比Ｇ／Ｌ）が０．０４〜０．１０［リットル／ｍ３Ｎ］程度となるように、僅かな量噴霧してやれば、実用的な脱安率が十分達成できる。
【００４０】
また、吸収液ＮのｐＨも、基本的には要求されるアンモニアの除去率に応じて設定すればよいが、アンモニアはアルカリであるので、なるべくｐＨが低い方が有利であるのは当然である。すなわち、アンモニアを絶対確実に吸収除去するためには、例えば硫酸等を加えてｐＨ調整を行いｐＨを４．０以下（好ましくは２．０以下）に低下させるのが好ましい。
【００４１】
但し、後述の実証データ（図３）に示すように、発明者らの研究によれば、脱硫後排煙Ａ３中に亜硫酸ガスが相当濃度残留している場合には、下記式（４），（５）で示すような反応により、吸収したアンモニアの多くが吸収した亜硫酸により中和されるため、吸収液ＮのｐＨが４．０以上でも相当の除去率でアンモニアが吸収除去されることが判明している。
【００４２】
【化２】
0003572188.tif 000003
【００４３】
このため、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度（即ち、吸収塔８の性能や脱硫前排煙Ａ２の性状）によっては、吸収液Ｎとして弱酸性から中性付近の液（ｐＨ４．０程度〜６．０程度）を使用することができる。そしてこの場合には、例えば前述の脱硫排水Ｋ等をそのまま使用するか、或いは若干ｐＨ調整して使用することができ、ｐＨ調整のための硫酸等の薬剤は全く不要になるか、少なくともその量を格段に低減できる。
【００４４】
したがって、本排煙処理方法のより詳細な態様としては、以下のような運転条件の設定、或いは運転制御を行うことが好ましい。
すなわち、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度を処理後排煙Ａ４中の亜硫酸ガス濃度の目標値よりも高く設定して、除去すべき亜硫酸ガスの一部を脱硫後排煙Ａ３中に残留させるとともに、これに応じて吸収液ＮのｐＨを弱酸性領域から中性付近に設定することにより、吸収液Ｎ中にアンモニアとともに残留した亜硫酸ガスを吸収するようにする。
【００４５】
例えば、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度が５０ｐｐｍの場合には、後述の実証データ（図３）に示されるように、吸収液ＮのｐＨが６．０程度でも５０％程度の脱安率が達成できる。このため、５０％程度の脱安率で問題なければ、吸収液ＮのｐＨは６．０程度でもよいことになる。そして、吸収液ＮのｐＨが６．０程度の場合には、後述の実証データ（図４）に示されるように、上記吸収液噴霧工程及びミスト除去工程により脱硫率５０％程度が達成される。このため、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度が５０ｐｐｍでも、処理後排煙Ａ４中の亜硫酸ガス濃度は２５ｐｐｍ程度となる。
【００４６】
つまり、処理後排煙Ａ４中の亜硫酸ガス濃度を２５ｐｐｍ程度とする必要がある場合でも、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度を５０ｐｐｍとし、吸収液ＮのｐＨを６．０程度とすれば、脱硫後排煙Ａ３中の残りの亜硫酸ガスを脱硫後排煙Ａ３中のアンモニアとともに吸収除去して、最終的に亜硫酸ガス濃度２５ｐｐｍが達成できる。しかも同時に、脱安率５０％が達成できるため、脱硫後排煙Ａ３中のアンモニア濃度が例えば５０ｐｐｍでも、処理後排煙Ａ４中のアンモニア濃度は２５ｐｐｍ程度と低く抑制できる。
【００４７】
なお、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度の設定は、脱硫前排煙Ａ２中の亜硫酸ガス濃度に対して吸収塔８の性能（脱硫率）を左右するパラメータ（スラリのｐＨや循環流量）の設定や制御を行うことで、間接的に達成するようにしてもよい。但し、脱硫前排煙Ａ２中の亜硫酸ガス濃度の変動に対応しつつ、脱硫後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度を所定値に維持するためには、例えば処理後排煙Ａ３中の亜硫酸ガス濃度をリアルタイムで検出するセンサを設け、この亜硫酸ガス濃度の実測値が設定値に維持されるように、吸収塔８における吸収剤の供給量やスラリの循環流量を直接制御するようにしてもよい。
【００４８】
いずれにしろ、上述のように吸収塔８での亜硫酸ガス吸収量を積極的に減らして、吸収塔８の出口側（煙道４１）における上記吸収液噴霧工程及びミスト除去工程において、残りの亜硫酸ガスを吸収するとともに、所定量のアンモニアを吸収除去するような態様の場合には、大気放出されるアンモニアの量が抑制されるという効果に加えて、以下のような実用上優れた効果が得られる。
【００４９】
すなわち、まず、吸収液ＮとしてｐＨの比較的高い液が使用できるため、ｐＨ調整用の硫酸等の薬剤が全く不要になるか、その量が低減できて、その分運転コスト等が低減できる。
また、吸収塔８自体での脱硫率は、従来よりも低くてよいので、その分スラリの循環流量（スプレーパイプ２４からのスラリ噴射量）を減らすか、或いは、スラリのｐＨの設定値を下げて吸収剤原料（この場合石灰石）の使用量を減らすことができる。したがって、この点からもさらなる運転コストの低減等が実現できる。
【００５０】
なお、吸収塔８のスラリのｐＨが下げられるということは、吸収剤原料（この場合石灰石）の使用量を減らすことができるとともに、スラリ中の未反応吸収剤の濃度を低減することができるため、副生される石膏Ｈの純度がその分高くなるという利点もある。
また、吸収塔８のスラリのｐＨが下がると、脱硫排水ＫのｐＨも同様に下がることになり、この脱硫排水Ｋが前記吸収液噴霧工程で噴霧する吸収液Ｎとして利用し易くなる。
【００５１】
またさらに、吸収塔８のスラリのｐＨが下がると、図９に示すアンモニアの平衡分圧の関係から脱硫後排煙Ａ３中に放散されるアンモニアの濃度が低下する傾向にあり、吸収塔８のスラリ中のアンモニウムイオン濃度が一定ならば、処理後排煙Ａ４中のアンモニア濃度がより低下する方向となる。また逆に言えば、脱硫後排煙Ａ３中に放散されるアンモニアの濃度を一定に維持しつつ、吸収塔８のスラリ中のアンモニウムイオン濃度をより高めることが可能となる。
【００５２】
なお、発明者らの研究によれば、吸収塔のスラリ中のアンモニウムイオン濃度が増加すると、例えば図７のデータに示されるように、他の条件が一定にもかかわらず吸収塔での脱硫率が向上することが分っており、同一の脱硫率を達成するのであれば、その分スラリの循環流量や吸収剤の使用量が低減できることになる。
【００５３】
そして本例の場合には、脱硫前排煙Ａ２中に存在するアンモニアが吸収塔８のスラリ中に吸収されることにより、このスラリ中にアンモニウムイオンが供給されるとともに、アンモニアを吸収しミストエリミネータ４４で捕集された回収液Ｐが吸収塔８のタンク２１内に導入されることによっても、吸収塔８のスラリ中にアンモニウムイオンが供給され、脱硫性能の向上（或いは、吸収剤使用量の低減等）に貢献する。
【００５４】
つまり本例によれば、従来では処理後排煙Ａ４に含まれて多量に大気放出されてる恐れのあったアンモニアの多くが、相当量回収され脱硫性能の向上等に有効利用されるという優れた効果が得られる。
【００５５】
なお、吸収塔のスラリ中のアンモニウムイオン濃度は、放置すれば蓄積して過度に増加するため、この場合他の有害物（例えば、塩素や重金属など）とともに脱硫排水Ｋとして系外に排出するわけであるが、この脱硫排水Ｋの処理方法としては、この脱硫排水Ｋ中に含まれるアンモニアを回収し、前述の脱硝装置や吸収塔の前流で排煙中に注入するアンモニアとして再利用できるような方法を採用するのが好ましい。例えば、乾式電気集塵機５の粉塵Ｄと脱硫排水Ｋとを混合処理しアンモニアを回収再利用する既存の無排水化技術（いわゆるＡＷＭＴ）を採用すれば、アンモニアを循環使用することができ、別途系外から供給するアンモニアの必要量を格段に低減できて有利である。
【００５６】
なお本例においては、本発明の湿式粉塵除去工程が湿式電気集塵機９により実行される。即ち排煙Ａ３は、吸収塔８の後流側（この場合ミストエリミネータ４３の後流側）で湿式電気集塵機９に導入され残留した粉塵を除去される。これにより、処理後排煙Ａ４中の粉塵濃度は、極めて低くなる。
【００５７】
（実証データ）
次に、本発明の作用効果を実証すべく発明者らが行った実験の結果（実証データ）について説明する。
実験は、前述の煙道４１、スプレーノズル４２、及びミストエリミネータ４３と同様構成の吸収液噴霧部及びミスト除去部を有する設備を使用し、この設備の吸収液噴霧部に脱硫後排煙Ａ３に相当するガスを供給して行った。そして、ガス流量は８３６ｍ３Ｎ／ｈとし、ガス流速は５ｍ／ｓとし、ガスの温度は５０℃に調整し、ガス中のアンモニア濃度は２５ｐｐｍとした。また、噴霧する吸収液の温度は３０℃に調整し、この吸収液中の硫安濃度は２００ｍｍｏｌ／リットルとした。
【００５８】
なおスプレーノズルは、煙道断面方向に４個並べて配置して使用した。
また、ミストエリミネータとしては、折れ板式のミストエリミネータであるユーロフォルム型ミストエリミネータとシェブロン型ミストエリミネータを使用したが、いずれのミストエリミネータでも性能に違いはなかったので、以下では、ユーロフォルム型ミストエリミネータ（３０ｍｍピッチ）のエレメントを１個使用した場合の実験結果を説明する。
【００５９】
まず図３は、噴霧する吸収液のｐＨをパラメータとして変化させた場合の、吸収液噴霧部及びミスト除去部で除去されるアンモニアの除去率（脱安率）の測定データを図示したものである。
なおこの測定は、吸収液噴霧部に供給するガス中の亜硫酸ガス濃度を、０ｐｐｍ、１５ｐｐｍ、及び５０ｐｐｍと変えて行った。またこの場合、噴霧する吸収液の液ガス比（Ｌ／Ｇ）を０．０４［リットル／ｍ３Ｎ］の一定値に調整した。
【００６０】
実験の結果、排煙中に亜硫酸ガスが全く存在しない場合には、吸収液のｐＨが４．０以上になるとほとんどアンモニアを吸収せず、例えば脱安率５０％を達成するためには、吸収液のｐＨを２．３程度に低くする必要があることが分った。ところが、排煙中に亜硫酸ガスが１５ｐｐｍ程度存在すると、吸収液のｐＨが６．０でも３０％以上の脱安率が実現でき、さらに排煙中に亜硫酸ガスが５０ｐｐｍ程度存在すると、吸収液のｐＨが６．０でも５０％程度の脱安率が実現できることが実証された。
【００６１】
次に図４は、噴霧する吸収液のｐＨをパラメータとして変化させた場合の、吸収液噴霧部及びミスト除去部で除去される亜硫酸ガスの除去率（脱硫率）の測定データを図示したものである。
なおこの測定は、吸収液噴霧部に供給するガス中の亜硫酸ガス濃度を５０ｐｐｍ（一定）として行った。またこの場合、噴霧する吸収液の液ガス比（Ｌ／Ｇ）を０．０４［リットル／ｍ３Ｎ］の一定値に調整した。
【００６２】
実験の結果、吸収液のｐＨが２．０になるとほとんど亜硫酸ガスを吸収しないが、吸収液のｐＨが例えば６．０であると、本発明の吸収液噴霧工程及びミスト除去工程により５０％程度の脱硫率が実現できることが実証された。
【００６３】
次に図５は、噴霧する吸収液の液ガス比（Ｌ／Ｇ）をパラメータとして変化させた場合の、吸収液噴霧部及びミスト除去部で除去されるアンモニアの除去率（脱安率）の測定データを図示したものである。なおこの測定は、吸収液噴霧部に供給するガス中の亜硫酸ガス濃度を０ｐｐｍ（一定）として行った。またこの場合、噴霧する吸収液のｐＨを２．０（一定）に調整した。
実験の結果、吸収液の噴霧量に応じて脱安率が増加することが分った。
【００６４】
次に図６は、噴霧する吸収液の液ガス比（Ｌ／Ｇ）をパラメータとして変化させた場合の、吸収液噴霧部及びミスト除去部での圧力損失（図１における煙道４１やミストエリミネータ４３の圧力損失に相当）の測定データを図示したものである。
実験の結果、吸収液の噴霧量を変えても圧力損失にはほとんど変化はなく、常に３．０ｍｍＨ２Ｏ程度と非常に少ないことが分った。
【００６５】
なお、本発明は上記形態例に限られず各種の態様が有り得る。まず、例えば図２に示すように、本発明の吸収液噴霧工程を実行するためのスプレーノズルとして縦置き型のスプレーノズル５１を使用し、このスプレーノズル５１を吸収塔８の出口側でミストエリミネータ２４ａよりも前流側（下方側）に配置し、吸収塔８の出口側で本発明の吸収液噴霧工程及びミスト除去工程を行うような態様でもよい。
【００６６】
また、本発明の吸収液噴霧工程及びミスト除去工程は、これらを実行するスプレーノズル及びミストエリミネータを排煙の流れ方向に複数段配設することにより、多段階に行ってもよい。このようにすれば、アンモニア濃度をより低減できる。例えば２段階に設けた場合には、各段の個別の脱安率がそれぞれ５０％でも、全体の脱安率は７５％となる。なおこの場合も、各段でアンモニアとともに亜硫酸ガスを吸収するようにし、最終的な処理後排煙中の亜硫酸ガス濃度及びアンモニア濃度が目標値以下になるようにすれば、排煙のさらなるクリーン化が実現できるとともに、各段で噴霧する吸収液のｐＨを比較的高くすることができ、硫酸等の薬剤が不要になるか、或いはその使用量を格段に低減できる。
【００６７】
また、本発明の脱硫工程を実行する吸収塔は、上記形態例で例示したような向流式の液柱塔に限らず、充填塔、スプレー塔などであってもよいし、また並流式の吸収塔でもよい。但し、向流式の吸収塔の場合には、吸収塔出口側の液のｐＨが比較的高いため、アンモニアの放散が起こりやすく脱硫後排煙のアンモニア濃度が高くなり易いため、本発明を適用した場合の効果が特に著しい。
【００６８】
なお、本発明の吸収液噴霧工程における吸収液の噴霧量や、吸収液のｐＨは、排煙性状などの運転条件の平均値（或いは最悪値）に応じた一定値として設定してもよいが、以下のような制御を行って、吸収塔の脱硫性能の制御とあいまって、排煙性状などの変動に決め細かく対応できるようにしてもよい。
例えば、図１における脱硫後排煙Ａ３や処理後排煙Ａ４のアンモニア濃度や亜硫酸ガス濃度をオンラインで検出するセンサを設けるとともに、このセンサの検出結果に基づいて、図３〜図５の関係から目標性能を達成するための前記噴霧量とｐＨの最適値を適宜演算し、この最適値になるように前記噴霧量とｐＨをリアルタイム制御する制御手段を設けてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の排煙処理方法によれば、脱硫工程後でミスト除去工程前の排煙中に、脱硫工程後の排煙中に存在するアンモニアの吸収に適したｐＨの吸収液を噴霧して、この吸収液中に前記アンモニアを吸収させる吸収液噴霧工程を設けた。このため、排煙中の亜硫酸ガスを除去できるとともに、処理後排煙中のアンモニア濃度も従来より格段に低く抑えられる。このため、排煙中の有害物による大気汚染の防止が、より万全に実現できる。
【００７０】
しかも、請求項１記載の排煙処理方法では、ミスト除去工程で回収された回収液を脱硫工程を実施する吸収塔に導入し、亜硫酸ガスを吸収するためのカルシウム化合物含有スラリを構成する液として利用する。このため、用水量が節約できるとともに、従来大気放出されていたアンモニアが有効利用されることになる。すなわち、この場合には、脱硫工程後の排煙中に残留したアンモニアの少なくとも一部が上記回収液に溶存したかたちで吸収塔の前記スラリ中に導入されることになり、吸収塔における脱硫性能の向上等に貢献する。
【００７１】
また、請求項２記載の排煙処理方法では、吸収塔の後流側で排煙を湿式電気集塵機に導入して排煙中に残留した粉塵を除去する湿式粉塵除去工程を設けたので、処理後排煙中の粉塵濃度が特に低減でき、さらなる排煙のクリーン化に貢献できる。そしてこの場合には、この湿式電気集塵機より排出される排液を、前記吸収液噴霧工程の吸収液の少なくとも一部として利用する構成としたため、用水量が節約できる。
【００７２】
また、請求項３記載の排煙処理方法では、脱硫工程で排煙と気液接触し亜硫酸ガスを吸収したスラリを酸化して脱水することにより石膏の固形分を副生するとともに、このスラリの脱水により生じたろ液の一部（脱硫排水）を、前記吸収液噴霧工程の吸収液の少なくとも一部として利用する構成としたため、やはり用水量が節約できる。
【００７３】
また、請求項４記載の排煙処理方法では、脱硫工程後の排煙中の亜硫酸ガス濃度を処理後排煙中の亜硫酸ガス濃度の目標値よりも高く設定して、除去すべき亜硫酸ガスの一部を脱硫工程後の排煙中に残留させるとともに、前記吸収液噴霧工程の吸収液のｐＨを弱酸性領域から中性付近（例えば、４．０〜６．０）に設定することにより、前記吸収液中に、脱硫工程後の排煙中に存在するアンモニアとともに、脱硫工程後の排煙中に残留した亜硫酸ガスを吸収するようにした。
【００７４】
このため、脱流工程後の排煙中に亜硫酸ガスがほとんど存在しない場合をも考慮して、吸収液のｐＨを例えば２．０〜４．０程度に設定し、当該排煙中のアンモニアを絶対確実に除去しなければならない場合に比較して、吸収液のｐＨが各段に低くなる。このため、吸収液のｐＨ調整のために硫酸等を添加する必要が全くなくなるか、少なくともその添加量を格段に低減することができる。また、前述のろ液（脱硫排水）などを、そのままｐＨ調整しないで使用するといったことも可能になり、実用面で極めて有利となる。
【００７５】
また、この場合一方では、吸収塔における脱硫工程自体の負担（脱硫率）を従来よりも低減することができるので、吸収塔のスラリ循環流量の低減や、吸収剤の供給量の低減（スラリのｐＨの低減）が可能となるといった優れた効果も得られる。なお、吸収塔における吸収剤の供給量の低減（スラリのｐＨの低減）が可能になると、吸収剤の使用量が低減できるとともに、副生される石膏純度の向上や、スラリｐＨの低下によるアンモニア放散量の低減といった各種の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例である排煙処理方法を実施する設備を示す図である。
【図２】本発明の他の例である排煙処理方法を実施する設備を示す図である。
【図３】本発明の吸収液噴霧工程及びミスト除去工程によるアンモニア除去作用と吸収液ｐＨとの関係を示すデータである。
【図４】同工程による亜硫酸ガス除去作用を示すデータである。
【図５】同工程によるアンモニア除去作用と吸収液量との関係を示すデータである。
【図６】同工程における圧力損失のデータである。
【図７】吸収塔スラリ中のアンモニウムイオン濃度と脱硫率との関係を示すデータである。
【図８】従来の排煙処理設備を示す図である。
【図９】ｐＨとＮＨ３の平衡分圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
８  吸収塔
９  湿式電気集塵機
４１  煙道
４２  スプレーノズル
４３  ミストエリミネータ
Ａ  未処理排煙
Ａ２  脱硫前排煙
Ａ３  脱硫後排煙（脱硫工程後の排煙）
Ａ４  処理後排煙
Ｂ  アンモニア
Ｆ  排液
Ｈ  石膏固形分
Ｋ  脱硫排水（ろ液の一部）
Ｎ  吸収液
Ｐ  回収液
【図１】
0003572188.tif 000004
【図２】
0003572188.tif 000005
【図３】
0003572188.tif 000006
【図４】
0003572188.tif 000007
【図５】
0003572188.tif 000008
【図６】
0003572188.tif 000009
【図７】
0003572188.tif 000010
【図８】
0003572188.tif 000011
【図９】
0003572188.tif 000012