(57)【要約】  海水脱硫酸化処理装置１０は、排ガス１３を洗浄する排煙脱硫吸収塔２０と、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを水質回復する酸化槽２１と、希釈用海水１５Ａを排煙脱硫吸収塔２０に供給する海水供給ラインＬ１と、酸化槽２１入口側に設け、第一の希釈用海水１５Ｂを排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａと混合させる酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａと、酸化槽２１出口側に設け、第二の希釈用海水１５Ｃを酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃと混合させる酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃと、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに排出する硫黄分吸収海水排出ラインＬ３と、第一の希釈用海水１５Ｂを酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに供給する第一の希釈用海水供給ラインＬ４と、第二の希釈用海水１５Ｃを酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃに供給する第二の希釈用海水供給ラインＬ５とを有する。
2010116482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを海水と接触させて、前記排ガス中の硫黄酸化物を除去し、亜硫酸を含有する硫黄分吸収海水として回収する排煙脱硫吸収塔と、
該排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水中の硫黄分を酸化すると共に脱炭酸し、水質回復を行う酸化槽と、
前記海水を希釈用海水として前記排煙脱硫装置に供給する海水供給ラインと、
前記酸化槽入口側に設けられ、前記海水の一部を、第一の希釈用海水として前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水と混合させる酸化槽入口の希釈混合槽と、
前記酸化槽出口側に設けられ、前記海水の一部を第二の希釈用海水として水質回復された酸化槽出口の硫黄分吸収海水と混合させる酸化槽出口の希釈混合槽と、
前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水を前記酸化槽入口の希釈混合槽に排出する硫黄分吸収海水排出ラインと、
前記第一の希釈用海水を前記酸化槽入口の希釈混合槽に供給する第一の希釈用海水供給ラインと、
前記第二の希釈用海水を前記酸化槽出口の希釈混合槽に供給する第二の希釈用海水供給ラインと、
前記酸化槽出口の硫黄分吸収海水を前記第二の希釈用海水により希釈した水質回復海水を海へ排出する排出ラインと、
を有することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の希釈用海水と前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水とを混合させた直後において、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が、０．８３以上、１．２以下の割合となるように、前記第一の希釈用海水を供給することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記硫黄分吸収海水排出ライン上に、前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水中の亜硫酸水素イオン濃度を検出する検出器を有することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記第一の希釈用海水供給ライン上に、前記第一の希釈用海水のアルカリ当量を検出する検出器を有することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
前記海水が復水器から排出される排液であることを特徴とする海水脱硫酸化処理装置。
【請求項６】
ボイラと、
前記ボイラから排出される排ガスを蒸気発生用の熱源として使用すると共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンで凝縮した水を回収し、循環させる復水器と、
前記ボイラから排出される排ガスの脱硝を行う排煙脱硝装置と、
前記排ガス中の煤塵を除去する集塵装置と、
請求項１乃至５の何れか一つの海水脱硫酸化処理装置と、
前記排煙脱硫装置で脱硫された浄化ガスを外部へ排出する煙突とからなることを特徴とする発電システム。
【請求項７】
排ガス中の硫黄分を海水と接触させて洗浄し、洗浄後の排ガス中の硫黄分を吸収した硫黄分吸収海水中の亜硫酸を酸化すると共に脱炭酸処理を行い、水質回復した後、排出する脱硫海水の処理方法において、
前記硫黄分吸収海水に前記海水の一部を第一の希釈用海水として酸化槽入口の希釈混合槽において混合した後、酸化槽入口の硫黄分吸収海水を酸化槽に供給し、前記酸化槽入口の硫黄分吸収海水中の亜硫酸を酸化すると共に、脱炭酸を行い、
前記酸化槽から排出される酸化・脱炭酸処理後の酸化槽出口の硫黄分吸収海水を酸化槽出口の希釈混合槽に送給し、前記酸化槽出口の希釈混合槽において前記海水の一部を第二の希釈用海水として前記酸化槽出口の希釈混合槽に混合した後、放出することを特徴とする脱硫海水の処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
第一の希釈用海水と前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水とを混合させた直後において、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が、０．８３以上、１．２以下の割合となるように、前記第一の希釈用海水を供給することを特徴とする脱硫海水の処理方法。
【請求項９】
請求項７又は８において、
前記海水が復水器から排出される排液であることを特徴とする脱硫海水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業燃焼設備の排ガス中の硫黄酸化物などの硫黄分を海水を用いて脱硫することで生じる硫黄分吸収海水のｐＨ、ＣＯＤを海水放流可能なレベルとして放出する海水脱硫酸化処理装置、脱硫海水の処理方法及びこれを適用した発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排煙脱硫装置の吸収液として海水を用いる海水排煙脱硫装置を適用した火力発電所が増加傾向にある。また、石炭等の化石燃料を燃焼することで発生する排ガス中に含有される硫黄分を除去するため排煙脱硫装置が設けられている。発電所などでは大量の冷却水を必要とするため海に面した場所に建設される場合が多いこと、脱硫処理の稼動コストを低く抑えられることなどの観点から、海水を吸収液として利用して脱硫を行う海水脱硫技術が注目されている。【０００３】
この海水排煙脱硫装置は、石灰‐石膏法に比べて低コストであるため、特に沿岸部で石灰石の安定供給が難しい火力発電所などにおいて用いられている。また、ボイラの復水器で多量の海水を冷却水として用いるため、前記復水器から排出されて温められた海水排液の一部を脱硫装置に供給して、海水脱硫用の吸収液として用いて排ガス中のＳＯ2の除去が行われている。【０００４】
従来の海水を用いた海水脱硫酸化処理装置の一例を図８に示す。図８は、従来の海水を用いた海水脱硫酸化処理装置を備えた発電システムの構成を簡略に示す図である。図８に示すように、従来の海水を用いた海水排煙脱硫装置を用いた発電システム１００は、予熱された空気１１を用いて図示しないバーナにより燃焼させるボイラ１２と、ボイラ１２で熱交換され、排出される排ガス１３中の煤塵を除去する集塵装置１４と、排ガス１３中の硫黄分を吸収用海水１５Ａに吸収させて脱硫し、生成される硫黄分を高濃度に含んだ硫黄分吸収海水１６Ａの水質回復処理を行う海水脱硫酸化処理装置１０１とからなるものである。この海水脱硫酸化処理装置１０１は、排ガス１３中のＳＯ2を吸収用海水１５Ａに吸収させ亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）及び硫酸（Ｈ2ＳＯ4）として回収する排煙脱硫吸収塔２０と、この排煙脱硫吸収塔２０から排出される硫黄分を高濃度に含んだ硫黄分吸収海水１６Ａの水質回復処理を行う酸化槽２１とからなるものである。【０００５】
そして、ボイラ１２から排出される排ガス１３を蒸気発生用の熱源として使用し、発生した蒸気を用いて蒸気タービン（図示しない）の発電機（図示しない）を駆動し、発電するようにしている。【０００６】
排ガス１３は図示しない排煙脱硝装置に送給され脱硝した後、集塵装置１４に送給され、排ガス１３中の煤塵を除去する。そして、集塵装置１４で除塵された排ガス１３は誘引ファン２２により排煙脱硫吸収塔２０内に供給される。【０００７】
排煙脱硫吸収塔２０では、海２５からポンプ２３を用いて汲み上げられた海水１５のうち、ポンプ２４により海水１５の一部を吸収用海水１５Ａとして用いて排ガス１３中の硫黄分の脱硫を行っている。即ち、化石燃料を燃焼させて生じる排ガス１３には、ＳＯ2などの形態で硫黄酸化物（ＳＯｘ）である硫黄分が含有されている。海水脱硫では、排煙脱硫吸収塔２０において排ガス１３と海水供給ラインＬ１を介して供給される吸収用海水１５Ａとを気液接触させて、下記式に示すような反応が生じ、排ガス１３中の亜硫酸ガス（ＳＯ2）などの形態で含有されている硫黄酸化物（ＳＯｘ)などの硫黄分を吸収用海水１５Ａに吸収させ、脱硫を行っている。
ＳＯ2（ｇ）＋Ｈ2Ｏ  →  Ｈ2ＳＯ3（ｌ）  →  ＨＳＯ3-＋Ｈ+  ・・・（１）【０００８】
吸収用海水１５Ａと排ガス１３との気液接触により、ＳＯ2が吸収されて吸収用海水１６Ａ中に亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）が生成し、これに続いて亜硫酸が解離して水素イオン（Ｈ+）が発生するため、排ガス１３と気液接触させた後の吸収用海水１５Ａは亜硫酸ガスの吸収と共にｐＨが下がることになる。そして、硫黄分を吸収させて生じる硫黄分吸収海水１６ＡのｐＨは３〜６程度になる。【０００９】
そして、脱硫吸収塔２０で脱硫された浄化ガス２６は浄化ガス排出ラインＬ２を通って煙突２７より大気中に放出する。排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａは硫黄分吸収海水排出ラインＬ３を介して排煙脱硫吸収塔２０から排出される。【００１０】
排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａは、海２５へと放出または再利用する前にＣＯＤ成分となる亜硫酸の濃度を低減し、ｐＨ及び溶存酸素濃度を上昇させておく必要がある。そのため、硫黄分を高濃度に含んだ排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａは、硫黄分吸収海水排出ラインＬ３を介して酸化槽２１に供給され、その酸化槽２１において酸化用空気ブロア２９より空気３０を散気管３１を介してノズル３２から酸化槽２１内に供給し、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８と気液接触させて下記式のような反応を生じさせ、ＣＯＤ成分となる亜硫酸の濃度を低減すると共に、ｐＨ及び溶存酸素濃度を上昇させる。
Ｏ2（ｇ）  →  Ｏ2（ｌ）・・・（２）
ＨＳＯ3-  ＋  １／２Ｏ2（ｌ）  →  ＳＯ42-  ＋  Ｈ＋  ・・・（３）
ＨＣＯ3-  ＋  Ｈ＋  →  ＣＯ2(g)  ＋  Ｈ2Ｏ  ・・・（４）
ＣＯ32-  ＋  ２Ｈ＋  →  ＣＯ2(g)  ＋  Ｈ2Ｏ  ・・・（５）【００１１】
ここで、酸化槽２１は通常屋外に設置される為、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨが低いと、（２）式の酸素の供給を目的に行う曝気により、（６）式で示すＳＯ２の再放散が起こるため、好ましくない。
Ｈ2ＳＯ3（ｌ）  →  ＳＯ2（ｇ）＋Ｈ2Ｏ  ・・・（６）【００１２】
そこで、海水供給ラインＬ１により供給される海水１５の一部を第一の海水分岐ラインＬ４により第一の希釈用海水１５Ｂとして混合希釈して、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨを上げることで、ＳＯ2の再放散を防ぐ。【００１３】
ここで酸化槽２１の入口から出口に流れる過程で、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂは、亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化と脱炭酸により徐々に水質が回復され、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃとなる。このように、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８は、組成が連続的に変化するため、その組成にある程度の幅を持った海水全体を指す。【００１４】
また、更なる水質回復が必要な場合には、酸化槽２１を出て海２５に放出される前に、第二の海水分岐ラインＬ５により残りの海水１５を第二の希釈用海水１５Ｃとして酸化槽２１で酸化槽内の硫黄分吸収海水２８に混合希釈する。これにより、排出される酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６ＣのＣＯＤ低減、ｐＨ向上が効率的に行われ、水質の回復が達成される。そして、水質回復された水質回復海水３３は、海水排液として海水排出ラインＬ６を介して海２５に排出される。【００１５】
このように、従来の発電システム１００では、酸化槽２１でＳＯ2の再放散の防止とｐＨを向上するため、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを第一の希釈用海水１５Ｂと酸化槽２１で混合希釈し、また曝気することで亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）を酸化して無害化すると同時に溶存酸素濃度を向上させ、さらに脱炭酸して排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６ＡのｐＨを向上させてから海２５に排出するようにしている（特許文献１〜特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−０５５７７９号公報
【特許文献２】特開２００７−１２５４７４号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／０７７４３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、排煙脱硫吸収塔２０への海水１５Ａの供給量が大きくなるとポンプ容量が大きくなり、設備コスト及びランニングコストが増加するため、排煙脱硫吸収塔２０への吸収用海水１５Ａの供給量は極力低減することが望ましい。【００１８】
一方、酸化槽２１入口における第一の希釈用海水１５Ｂの供給量が充分でなく、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８中の酸アルカリ当量比が高くなりｐＨが低くなると、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８中に空気３０を吹き込んでも亜硫酸水素イオンの酸化反応が進行せず、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のＣＯＤが低減しない、という問題がある。
なお、ここで酸アルカリ当量比とは、吸収された硫黄分による酸当量の海水のアルカリ当量に対する比をいう。
また、吸収された硫黄分による酸当量は、吸収された硫黄分により生成する亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）および硫酸（Ｈ2ＳＯ4）が完全解離した時に生成しうる水素イオン（Ｈ+）濃度の最大量をいう。
また、海水のアルカリ当量とは、アルカリ度と等しく、海水を塩酸でｐＨ４．８まで滴定した際に消費される酸当量をいう。【００１９】
また、酸化槽２１入口における第一の希釈用海水１５Ｂの供給量が少なく、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨが低くなると、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８中に空気３０を吹き込んだ際に人体に有害なＳＯ2が再放散され、酸化槽２１周辺部に悪臭が発生する、という問題がある。【００２０】
一方、酸化槽２１入口における第一の希釈用海水１５Ｂの供給量が過大となり、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８中の亜硫酸濃度が低くなり過ぎると、酸化反応速度が遅くなり、酸化槽２１での滞留時間を長くする必要がある。このため、酸化槽２１を大型化する必要がある上、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨ向上によるＣＯ2分圧の低下により、酸化用空気ブロア２９により多量の空気３０を供給する必要があるため、酸化用空気ブロア２９等の酸化設備費、動力費などのコストも高くなる、という問題がある。【００２１】
本発明は、前記問題に鑑み、海水を用いて脱硫した硫黄分吸収海水の希釈に用いる海水量を適正化することで、人体に有害なＳＯ2の再放散の防止、海水に放流可能な水質の維持、を同時に達成する、低コストで安全な海水脱硫酸化処理装置、海水脱硫システム及び脱硫海水の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガスを海水と接触させて、前記排ガス中の硫黄酸化物を除去し、亜硫酸を含有する硫黄分吸収海水として回収する排煙脱硫吸収塔と、該排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水中の硫黄分を酸化すると共に脱炭酸し、水質回復を行う酸化槽と、前記海水を希釈用海水として前記排煙脱硫装置に供給する海水供給ラインと、前記酸化槽入口側に設けられ、前記海水の一部を、第一の希釈用海水として前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水と混合させる酸化槽入口の希釈混合槽と、前記酸化槽出口側に設けられ、前記海水の一部を第二の希釈用海水として水質回復された酸化槽出口の硫黄分吸収海水と混合させる酸化槽出口の希釈混合槽と、前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水を前記酸化槽入口の希釈混合槽に排出する硫黄分吸収海水排出ラインと、前記第一の希釈用海水を前記酸化槽入口の希釈混合槽に供給する第一の希釈用海水供給ラインと、前記第二の希釈用海水を前記酸化槽出口の希釈混合槽に供給する第二の希釈用海水供給ラインと、前記酸化槽出口の硫黄分吸収海水を前記第二の希釈用海水により希釈した水質回復海水を海へ排出する排出ラインと、を有することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置にある。【００２３】
第２の発明は、第１の発明において、前記第一の希釈用海水と前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水とを混合させた直後において、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が、０．８３以上、１．２以下の割合となるように、前記第一の希釈用海水を供給することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置にある。【００２４】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記硫黄分吸収海水排出ライン上に、前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水中の亜硫酸水素イオン濃度を検出する検出器を有することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置にある。【００２５】
第４の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記第一の希釈用海水供給ライン上に、前記第一の希釈用海水のアルカリ当量を検出する検出器を有することを特徴とする海水脱硫酸化処理装置にある。【００２６】
第５の発明は、第１乃至４の何れか一つの発明において、前記海水が復水器から排出される排液であることを特徴とする海水脱硫酸化処理装置にある。【００２７】
第６の発明は、ボイラと、前記ボイラから排出される排ガスを蒸気発生用の熱源として使用すると共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンで凝縮した水を回収し、循環させる復水器と、前記ボイラから排出される排ガスの脱硝を行う排煙脱硝装置と、前記排ガス中の煤塵を除去する集塵装置と、第１乃至５の何れか一つの発明の海水脱硫酸化処理装置と、前記排煙脱硫装置で脱硫された浄化ガスを外部へ排出する煙突とからなることを特徴とする発電システムにある。【００２８】
第７の発明は、排ガス中の硫黄分を海水と接触させて洗浄し、洗浄後の排ガス中の硫黄分を吸収した硫黄分吸収海水中の亜硫酸を酸化すると共に脱炭酸処理を行い、水質回復した後、排出する脱硫海水の処理方法において、前記硫黄分吸収海水に前記海水の一部を第一の希釈用海水として酸化槽入口の希釈混合槽において混合した後、酸化槽入口の硫黄分吸収海水を酸化槽に供給し、前記酸化槽入口の硫黄分吸収海水中の亜硫酸を酸化すると共に、脱炭酸を行い、前記酸化槽から排出される酸化・脱炭酸処理後の酸化槽出口の硫黄分吸収海水を酸化槽出口の希釈混合槽に送給し、前記酸化槽出口の希釈混合槽において前記海水の一部を第二の希釈用海水として前記酸化槽出口の希釈混合槽に混合した後、放出することを特徴とする脱硫海水の処理方法にある。【００２９】
第８の発明は、第７の発明において、第一の希釈用海水と前記排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水とを混合させた直後において、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が、０．８３以上、１．２以下の割合となるように、前記第一の希釈用海水を供給することを特徴とする脱硫海水の処理方法にある。【００３０】
第９の発明は、第７又は８の発明において、前記海水が復水器から排出される排液であることを特徴とする脱硫海水の処理方法にある。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、排煙脱硫吸収塔において海水脱硫によって生じる硫黄分吸収海水に第一の希釈用海水供給ラインを介して予め海水の一部を供給し、混合することで、前記硫黄分吸収海水が希釈され、前記硫黄分吸収海水中の酸アルカリ当量比が低下し、前記硫黄分吸収海水のｐＨを上昇させ、酸化反応速度を向上させることができる。また、前記硫黄分吸収海水を前記第一の希釈用海水により希釈しＳＯ2分圧を低減することで、人体に有害なＳＯ2の再放散を防止することができる。【００３２】
また、前記第一の希釈用海水供給ラインを介して供給する第一の希釈用海水の海水量を過大にすることなく、前記酸化槽で前記硫黄分吸収海水と前記第一の希釈用海水とが混合した酸化槽に流入させる硫黄分吸収海水の海水量を必要最低限とし、前記酸化槽内の海水中の亜硫酸濃度を高く、かつ、ｐＨをＳＯ2の再放散や反応速度定数の低下が生じない程度に低く維持することで、酸化槽内の硫黄分吸収海水のＣＯ２分圧を高く維持し、亜硫酸の酸化処理及び脱炭酸による水質回復をより小さな酸化槽、ブロアを用いて効率的に行うことができる。【００３３】
また、前記海水排出ラインから排出される水質回復処理後の硫黄分吸収海水に前記第二の希釈用海水供給ラインを介して前記海水の一部を供給希釈することで、前記水質回復海水のｐＨを効率的に上昇させると共に、ＣＯＤを低減することができる。【００３４】
これにより、前記水質回復海水のｐＨ、ＣＯＤを海水放流可能なレベルを維持しつつ、前記酸化槽の小型化が可能となり、酸化設備のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明による実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置を適用した発電システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、海水のｐＨとＣＯ２分圧の関係を示す図である。
【図３】図３は、硫黄分吸収海水のｐＨと硫黄分吸収海水中の亜硫酸水素イオンの酸化反応速度定数との関係を示す図である。
【図４】図４は、酸化槽入口の硫黄分吸収海水の酸アルカリ当量比と酸化槽入口の硫黄分吸収海水及び酸化槽出口の硫黄分吸収海水及び水質回復海水のｐＨとの関係を示す図である。
【図５】図５は、酸化槽入口の硫黄分吸収海水の酸アルカリ当量比と酸化槽出口の硫黄分吸収海水及び水質回復海水中のＣＯＤ濃度との関係を示す図である。
【図６】図６は、酸化槽入口海水の酸アルカリ当量比と酸化槽内の硫黄分吸収海水のＳＯ2分圧最大値との関係を示す図である。
【図７】図７は、酸化槽入口海水の酸アルカリ当量比と酸化槽出口の硫黄分吸収海水及び水質回復海水の全炭酸濃度との関係を示す図である。
【図８】図８は、従来の海水を用いた海水脱硫酸化処理装置を備えた発電システムの構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００３７】
［実施の形態］
本発明による実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置を適用した発電システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置を適用した発電システムの構成を示す概略図である。図中、前記図８に示した装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００３８】
図１に示すように、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０を適用した発電システム４０は、空気予熱器（ＡＨ）４１で予熱された空気１１を用いて図示しないバーナにより燃焼させるボイラ１２と、ボイラ１２から排出される排ガス１３を蒸気発生用の熱源として使用すると共に、発生した蒸気４２を用いて発電機４３を駆動する蒸気タービン４４と、この蒸気タービン４４で凝縮した水４５を回収し、循環させる復水器４６と、ボイラ１２から排出される排ガス１３の脱硝を行う排煙脱硝装置４７と、ボイラ１２から排出される排ガス１３中の煤塵を除去する集塵装置１４と、排ガス１３中の硫黄分を吸収用海水１５Ａを用いて海水脱硫し、海水脱硫することで生成される硫黄分を高濃度に含んだ硫黄分吸収海水１６Ａの水質回復処理を行う海水脱硫酸化処理装置１０と、海水脱硫酸化処理装置１０で排ガス１３が脱硫された浄化ガス２６を外部へ排出する煙突２７とからなるものである。
【００３９】
外部から供給される空気１１は押込みファン４８により空気予熱器４１に送給され予熱される。図示しない燃料と空気予熱器４１で予熱された空気１１とは前記バーナに供給され、前記燃料がボイラ１２で燃焼され蒸気タービン４４を駆動するための蒸気４２を発生する。また、本実施の形態において用いられる図示しない燃料は、例えば油タンクなどから供給される。
【００４０】
ボイラ１２内で燃焼して発生する排ガス１３は排煙脱硝装置４７に送給される。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出規制が存在しない場合には、排煙脱硝装置４７の設置を省略してもよい。このとき、排ガス１３は復水器４６から排出される水４５と熱交換し、蒸気４２を発生する熱源として使用され、発生した蒸気４２は蒸気タービン４４の発電機４３を駆動している。そして、蒸気タービン４４で凝縮した水４５を再びボイラ１２に戻し、循環させるようにしている。
【００４１】
そして、ボイラ１２から排出され、排煙脱硝装置４７に導かれた排ガス１３は排煙脱硝装置４７内で脱硝され、空気予熱器４１で空気１１と熱交換した後、集塵装置１４に送給され、排ガス１３中の煤塵を除去する。そして、集塵装置１４で除塵された排ガス１３は、誘引ファン２２により排煙脱硫吸収塔２０内に供給される。この時、排ガス１３は熱交換器４９で排煙脱硫吸収塔２０で脱硫され排出される浄化ガス２６と熱交換された後、排煙脱硫吸収塔２０内に供給される。また、排ガス１３は熱交換器４９で浄化ガス２６と熱交換することなく、直接、排煙脱硫吸収塔２０に供給するようにしてもよい。
【００４２】
本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置を適用した発電システム４０においては、海水脱硫酸化処理装置１０は、排ガス１３を海水１５の一部の吸収用海水１５Ａと接触させて、排ガス１３中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去し、亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）を含有する硫黄分吸収海水１６Ａとして回収する排煙脱硫吸収塔２０と、この排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａ中の硫黄分を酸化すると共に脱炭酸し、水質回復を行う酸化槽２１と、海水１５を希釈用海水１５Ａとして排煙脱硫吸収塔２０に供給する海水供給ラインＬ１と、酸化槽２１入口側に設けられ、海水１５の一部を、第一の希釈用海水１５Ｂとして排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａと混合させる酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａと、酸化槽２１出口側に設けられ、海水１５の一部を第二の希釈用海水１５Ｃとして水質回復された酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃと混合させる酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃと、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに排出する硫黄分吸収海水排出ラインＬ３と、第一の希釈用海水１５Ｂを酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに供給する第一の希釈用海水供給ラインＬ４と、第二の希釈用海水１５Ｃを酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃに供給する第二の希釈用海水供給ラインＬ５と、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃを第二の希釈用海水１５Ｃにより希釈した水質回復海水３３を海２５へ排出する排出ラインＬ６と、を有するものである。
【００４３】
本実施の形態においては、海水１５のうち、排煙脱硫吸収塔２０に送給する海水を吸収用海水１５Ａとし、酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに供給する海水を第一の希釈用海水１５Ｂとし、酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃに供給する海水を第二の希釈用海水１５Ｃとする。
【００４４】
排煙脱硫吸収塔２０では、排ガス１３中に含有されている硫黄分を海２５から汲み上げられた海水１５を用いて海水脱硫を行っている。排煙脱硫吸収塔２０において排ガス１３と海水供給ラインＬ１を介して供給される吸収用海水１５Ａとを気液接触させて、排ガス１３中のＳＯ2を吸収用海水１５Ａに吸収させ、海水脱硫を行っている。
【００４５】
また、海２５から汲み上げられた海水１５は復水器４６で熱交換して排出される排海水である海水１５の一部を海水１５Ａとしてポンプ２４で排煙脱硫吸収塔２０に送給し、海水脱硫に用いているが、海２５から汲み上げた海水１５を直接用いるようにしてもよい。
【００４６】
また、排煙脱硫吸収塔２０において海水脱硫により吸収用海水１５Ａと排ガス１３との気液接触により、亜硫酸ガス（ＳＯ2）が吸収されて吸収用海水１６Ａ中に亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）が生成し、これに続いて亜硫酸が解離して発生した水素イオン（Ｈ+）が吸収用海水１５Ａ中に遊離するため、排ガス１３と気液接触させた後の吸収用海水１５Ａは亜硫酸ガスの吸収と共にｐＨが下がることになる。このとき、硫黄分吸収海水１６ＡのｐＨとしては、例えば３〜６程度となる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０においては、海水供給ラインＬ１から分岐され、海水１５の一部を第一の希釈用海水１５Ｂとして酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに供給する第一の希釈用海水供給ラインＬ４が設けられている。このため、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａと第一の希釈用海水１５Ｂを予め所定の割合で酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａで混合させることで、酸アルカリ当量比が調整された前希釈後海水１６Ｂを酸化槽２１に送給することができる。
尚、前希釈後海水１６Ｂとは、第一の希釈用海水１５Ｂと排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａとを混合した酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂをいう。
また、酸アルカリ当量比とは、前述の通り吸収された硫黄分による酸当量の海水のアルカリ当量に対する比をいう。
【００４８】
酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａで排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａに第一の希釈用海水１５Ｂを予め混合し、ｐＨの低い排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを希釈することで、酸化槽２１に流入される前希釈後海水１６ＢのｐＨを上昇させることができる。これにより酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のＳＯ2分圧を低減し、有害なＳＯ2の再放散を防止することができ、酸化槽２１周辺部に悪臭が発生するのを防止することができる。
【００４９】
また、硫黄分吸収海水排出ラインＬ３上に、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａ中の亜硫酸濃度を検出する検出器３５を設け、亜硫酸濃度を検出するようにしている。亜硫酸濃度の検出手段としては、標準酸化還元電位電極（ＯＲＰセンサー）を用いることができる。
【００５０】
また、第一の希釈用海水供給ラインＬ４上に、第一の希釈用海水１５Ｂのアルカリ当量を検出する検出器３６を設け、アルカリ当量を検出するようにしている。アルカリ当量は海水の全炭酸濃度とｐＨから推算可能であることから、アルカリ当量の検出手段としては、全有機炭素計（商品名：ＴＯＣ−ＶＣＳＨ、島津製作所製）及びｐＨメーターを用いることができる。
【００５１】
排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを酸化槽２１にそのまま供給せず、酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａで予め排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａに第一の希釈用海水１５Ｂを所定量混合し、酸アルカリ当量比を調整した前希釈後海水１６Ｂを酸化槽２１に供給することにより、酸化槽２１において前希釈後海水１６Ｂの脱炭酸による水質回復を効率的に行うことができる。硫黄分吸収海水のｐＨとＣＯ２分圧の関係を図２に示す。図２に示すように、硫黄分吸収海水のｐＨが低い方がＣＯ２分圧が高い。脱炭酸量はＣＯ２分圧に比例するため、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨを低く維持することで、脱炭酸による水質回復を効率的に行うことができる。
【００５２】
硫黄分吸収海水のｐＨと硫黄分吸収海水中の亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応速度定数との関係を図３に示す。図３に示すように、硫黄分吸収海水のｐＨが低下するに従って亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応速度定数が低下する。よって、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａに混合する第一の希釈用海水１５Ｂの量を調整し、ｐＨを予め調整させた前希釈後海水１６Ｂを酸化槽２１に供給することにより、酸化槽２１において前希釈後海水１６Ｂ中の亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応を促進することができる。
【００５３】
そして、酸化槽２１で酸化槽内の硫黄分吸収海水２８中の亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応、脱炭酸により水質回復された酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃは酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃ及び海水排出ラインＬ６を介して排出される。
【００５４】
また、海水供給ラインＬ１から分岐された海水１５の一部を第二の希釈用海水１５Ｃとして酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃと合流させる第二の希釈用海水供給ラインＬ５が設けられている。第二の希釈用海水１５Ｃを第二の希釈用海水供給ラインＬ５を介して酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃに送給し、第二の希釈用海水１５Ｃを、酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃで酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃと混合することで、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃを希釈することができる。第二の希釈用海水１５Ｃで酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃを希釈することにより水質回復された水質回復海水３３は、海水排液として海水排出ラインＬ６を介して海２５に排出される。
【００５５】
酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃにおける希釈は、アルカリ度と全炭酸濃度が低減した酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃに、第二の希釈用海水１５Ｃを混合することでアルカリ度が回復するため，酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａにおける希釈よりも、ｐＨを効率的に上昇させることができる。第一の希釈用海水供給ラインＬ４を介して供給される第一の希釈用海水１５Ｂの供給量を低減し、代わりに第二の希釈用海水供給ラインＬ５を介して供給される第二の希釈用海水１５Ｃの供給量を増加させることで、酸化槽２１での前希釈後海水１６Ｂの滞留時間を増加することができ、酸化槽２１における亜硫酸の酸化及び脱炭酸を十分に実施することができる。更に、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃを第二の希釈用海水１５Ｃで希釈することにより水質回復溶液３３のＣＯＤ値を低減することができる。
【００５６】
また、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０においては、第一の希釈用海水１５Ｂと煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａとを混合して希釈した前希釈後海水１６Ｂにおいて、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比は、１対１が最も好ましいが、煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを第一の希釈用海水１５Ｂで希釈する際、前希釈後海水１６Ｂにおいて、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比は、０．８３以上、１．２以下の割合で供給するのが好ましく、更には０．９以上、１．１以下が好ましく、更には０．９５以上、１．０５以下とするのがより好ましい。
【００５７】
また、本発明においては、吸収した硫黄分由来の酸当量とは、排煙脱硫吸収塔で排ガス中の硫黄分が吸収されることで生じる亜硫酸と硫酸とが完全解離して生成しうる水素イオン（Ｈ＋）濃度の最大量をいう。
【００５８】
また、海水のアルカリ当量の指標としては、ｐＨ４．８までの酸消費量、或いは全無機炭酸量及びｐＨから算出したアルカリ当量を用いることができる。
【００５９】
排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを第一の希釈用海水１５Ｂで希釈しすぎると、希釈後の前希釈後海水１６Ｂ中の亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応、重炭酸イオン（ＨＣＯ3-）の脱炭酸反応が遅くなり、酸化槽２１において所定の亜硫酸の酸化率及び脱炭酸量を維持する為には、滞留時間確保のため酸化槽２１の拡大及び酸化設備（酸化用空気ブロア２９、散気管３１、ノズル３２）の増強が必要となる。そのため、前希釈後海水１６Ｂにおいて吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が、０．８３以上、１．２以下の割合となるように第一の希釈用海水１５Ｂを煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａに予め供給することで、第一の希釈用海水１５Ｂの海水量を過大にすることなく、酸化槽２１での前希釈後海水１６Ｂの海水量を必要最低限とすると共に、前希釈後海水１６Ｂ中の亜硫酸濃度を高くすることで、亜硫酸の酸化反応速度及び脱炭酸速度を向上させることができる。
【００６０】
これにより、前希釈後海水１６Ｂ中の亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応、脱炭酸を効率よく進行させることができるため、酸化槽２１を大型化することはなく、酸化設備コスト及びランニングコストを抑制することができる。また、水質回復溶液３３のｐＨ、ＣＯＤを海水放流可能なレベルとして放出することができる。
【００６１】
また、煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａ中の亜硫酸濃度は、硫黄分吸収溶液排出ラインＬ３上に設けた検出器３５で検出される。また、第一の希釈用海水１５Ｂのアルカリ当量は、第一の希釈用海水供給ラインＬ４上に設けた検出器３６において、全無機炭素量及びｐＨにより検出、算出される。
【００６２】
また、酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａにおける前希釈後海水１６Ｂの酸当量と酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃにおける硫黄分吸収海水１６Ｃ及び水質回復海水３３の海水性状との関係について具体的に説明する。
【００６３】
排煙脱硫吸収塔２０における脱硫量、吸収用海水１５Ａ、第一の希釈用海水１５Ｂ、第二の希釈用海水１５Ｃの合計量を一定として、第一の希釈用海水１５Ｂの量を変更することで、前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量／海水のアルカリ当量）を変化させた場合の、前希釈後海水１６Ｂ、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃ及び第二の希釈用海水１５Ｃで希釈した後の水質回復海水３３のｐＨ、ＣＯＤ、ＳＯ2分圧、全炭酸濃度との関係を図４〜図７に示す。
【００６４】
実施例１〜１２の流量条件と水質回復海水３３の水質、酸化槽の最大ＳＯ2分圧を表１に示す。脱硫酸化装置で使用する海水の全体量は７０、０００ｍ3／ｈｒとし、その他の設備条件は以下の通りとした。
吸収塔における脱硫量：６６ｋｇｍｏｌ／ｈｒ
海水のアルカリ当量    ：２．４ｍｅｑ／Ｌ
酸化槽面積          ：２、８００ｍ2
酸化槽通気量        ：９０、０００ｍ3／ｈｒ
海水温度            ：４２℃（夏季）
３０℃（冬季）
また、水質回復海水３３の排水基準は以下の通りとした。
ｐＨ：６〜９
ＣＯＤ：５ｍｇ／Ｌ以下
また、酸化槽ＳＯ2分圧の上限値は臭気を感じない上限値として以下の通りとした。
酸化槽ＳＯ2分圧：１ｐｐｍ以下
【００６５】
【表１】
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【００６６】
図４は、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（酸アルカリ当量比）と、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃ及び第二の希釈用海水による希釈後の水質回復海水３３のｐＨとの関係を示す図である。
図５は、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（酸アルカリ当量比）と、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂ、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃ及び第二の希釈用海水により希釈した後の水質回復海水３３中のＣＯＤ濃度との関係を示す図である。
図６は、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（酸アルカリ当量比）と、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のＳＯ2分圧最大値との関係を示す図である。
図７は、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（酸アルカリ当量比）と、酸化槽入口の硫黄分吸収海水１６Ｂ、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃ及び第二の希釈用海水により希釈した後の水質回復海水３３の全炭酸濃度との関係を示す図である。
【００６７】
また、本発明においては、前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量とは、上述のように、排煙脱硫吸収塔２０で排ガス１３中の硫黄分が吸収されることで生じる亜硫酸と硫酸が完全解離して生成しうる水素イオン（Ｈ＋）濃度の最大量をいう。
【００６８】
また、全炭酸濃度は、炭酸（Ｈ2ＣＯ3）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ3-）、炭酸イオン（ＣＯ33-）の総和をいう。
【００６９】
前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（前希釈後海水１６Ｂ中における吸収した硫黄分由来の酸当量／海水のアルカリ当量）を、約１．２以下にしなければ、図４に示すように、酸化槽内の硫黄分吸収海水のｐＨ低下により、図３に示すように、酸化槽内における亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ3-）の酸化反応速度が低下するため、図５に示すように、水質回復海水３３中のＣＯＤ濃度が高くなり、排水基準（ＣＯＤ濃度５ｍｇ／Ｌ以下）を超えるうえ、図６に示すように、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のＳＯ2分圧最高値も基準値（１ｐｐｍ）を超えてしまうため、好ましくない。
【００７０】
また、前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（前希釈後海水１６Ｂ中における吸収した硫黄分由来の酸当量／海水のアルカリ当量）を増加させることで、脱炭酸速度の向上により図７に示すように酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃ中の全炭酸濃度を効率的に低減することができるため、図４に示すようなｐＨ向上効果が効率的に得られ、前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が約０．８３以上の場合には、第二の希釈海水１５Ｃによる希釈後の水質回復海水３３のｐＨは６．０以上（測定誤差０．１５を含む）となる。このため、ｐＨの排水基準値（６〜９）を満たすことができる。
【００７１】
よって、図４〜図７に示すように、第二の希釈海水１５Ｃによる希釈後の水質回復海水３３のｐＨ、ＣＯＤ、ＳＯ2分圧を考慮すると、硫黄分吸収海水１６Ａを第一の希釈用海水１５Ｂで希釈する際、酸化槽２１の入口での前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（前希釈後海水１６Ｂ中における吸収した硫黄分由来の酸当量／海水のアルカリ当量）が、０．８３以上、１．２以下となるように、酸化槽２１の入口側で煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａと混合希釈する第一の希釈用海水１５Ｂの海水量を調整し、残りを酸化槽２１の出口側での第二の希釈用海水１５Ｃとするのが好ましい。更には、前希釈後海水１６Ｂにおける吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比（前希釈後海水１６Ｂ中における吸収した硫黄分由来の酸当量／海水のアルカリ当量）を、０．９以上、１．１以下となるように、酸化槽２１の入口側で煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａの希釈用に用いる第一の希釈用海水１５Ｂの海水量を調整するのが好ましい。
【００７２】
また、海水１５のうち、排煙脱硫吸収塔２０で海水脱硫に用いる吸収用海水１５Ａ、煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａの希釈用に用いる第一の希釈用海水１５Ｂの残りを酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃの希釈用に第二の希釈用海水１５Ｃとして用いる。
【００７３】
このように、排煙脱硫吸収塔２０で脱硫用に用いる海水１５Ａの海水量、煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａの希釈用に用いる第一の希釈用海水１５Ｂの海水量、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃの希釈用に用いる第二の希釈用海水１５Ｃの海水量を適正に調整することで、酸化槽２１からのＳＯ2の再放酸を防ぐと共に、第一の希釈用海水１５Ｂの海水量を過大にすることなく、酸化槽２１での前希釈後海水１６Ｂの海水量を必要最低限とすると共に、亜硫酸の酸化反応速度及び脱炭酸速度の低下を防ぐ。これにより、水質回復海水３３のｐＨ、ＣＯＤを海水放流可能なレベルを維持しつつ、酸化槽２１の小型化により、酸化設備コスト及びランニングコストを抑制することができる。
【００７４】
尚、海水の性状（例えば、温度、アルカリ度、ｐＨ、亜硫酸の酸加速度）には季節的な変動があるため、また、酸化槽仕様（例えば、滞留時間、通気量）は、排水基準に応じて変更する必要があり、排水基準は設備を設置する地域の基準に準ずるため、海水２５の性状と排ガス１３の性状だけで最適な酸化槽仕様を決定することはできない。しかしながら、効果的な水質回復（例えば、酸化、脱炭酸）を行い、酸化装置の設備コスト（例えば、酸化槽サイズ、通気量）及びランニングコスト（例えば、通気量）を最小とする方法は、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨ設定で決定される為、酸化槽内の硫黄分吸収海水２８のｐＨを決定する前希釈後海水１６Ｂ中の酸アルカリ当量比は、上記範囲が好ましいことには変わらない。
【００７５】
従って、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０によれば、排ガス１３を吸収用海水１５Ａと接触させて、排ガス１３中の硫黄酸化物を除去し、亜硫酸を含有する硫黄分吸収海水１６Ａとして回収させる排煙脱硫吸収塔２０と、この排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａ中の硫黄分を酸化すると共に脱炭酸し、水質回復を行う酸化槽２１と、海水１５を希釈用海水１５Ａとして排煙脱硫吸収塔２０に供給する海水供給ラインＬ１と、酸化槽２１入口側に設けられ、海水１５の一部を、第一の希釈用海水１５Ｂとして排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａと混合させる酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａと、酸化槽２１出口側に設けられ、海水１５の一部を第二の希釈用海水１５Ｃとして水質回復された酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃと混合させる酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃと、排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａを酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに排出する硫黄分吸収海水排出ラインＬ３と、第一の希釈用海水１５Ｂを酸化槽入口の希釈混合槽２１Ａに供給する第一の希釈用海水供給ラインＬ４と、第二の希釈用海水１５Ｃを酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃに供給する第二の希釈用海水供給ラインＬ５と、水質回復海水３３を海２５へ排出する排出ラインＬ６と、を有している。このため、煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａに第一の希釈用海水供給ラインＬ４を介して予め第一の希釈用海水１５Ｂを供給し、混合することで、煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａが希釈され、前希釈後海水１６Ｂ中の吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が低下し、前希釈後海水１６ＢのｐＨを上昇させ、酸化反応速度を向上させることができる。また、ＳＯ2分圧を低減することでＳＯ2の飛散を防止し、酸化槽２１周辺に悪臭が発生するのを防止し、作業者の安全を確保することができる。
【００７６】
また、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６Ｃに第二の希釈用海水供給ラインＬ５を介して第二の希釈用海水１５Ｃを供給することで、酸化槽出口の硫黄分吸収海水１６ＣのｐＨを上昇させ、ＣＯＤを低減することができると共に、酸化槽２１での前希釈後海水１６Ｂの滞留時間を縮小することができる。
【００７７】
更に、前希釈後海水１６Ｂにおいて、吸収した硫黄分由来の酸当量の海水のアルカリ当量に対する比が、０．８３以上、１．２以下の割合となるように第一の希釈用海水１５Ｂを煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水１６Ａに供給することで、酸化槽２１での前希釈後海水１６Ｂの海水量を必要最低限とし、亜硫酸の酸化反応速度及び脱炭酸速度を向上させることができる。これにより、酸化槽２１を大型化することなく、酸化設備コスト及びランニングコストを抑制することができると共に、酸化槽出口の希釈混合槽２１Ｃから排出される水質回復溶液３３のｐＨ、ＣＯＤを海水放流可能なレベルとして放出することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０を適用した発電システム４０によれば、酸化槽２１からのＳＯ２の再放散を防止することで、作業者の安全確保が可能となるのに加え、海水排液のｐＨの排水基準を満たしつつ、海洋への放出または再利用を行うことができると共に、酸化設備のコストおよびランニングコストを低減し、低コスト化を図ることができる。
【００７９】
また、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０を適用した発電システム４０においては、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出規制を考慮してボイラ１２の後流側に排煙脱硝装置４７を設け、窒素酸化物を予め除去した排ガス１３を排煙脱硫吸収塔２０に送給するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出規制等が特にない場合には、排煙脱硝装置４７を設けず、ボイラ１２から排出される排ガス１３を脱硝することなく排煙脱硫吸収塔２０に送給するようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施の形態に係る海水脱硫酸化処理装置１０は、各種産業における工場、大型、中型火力発電所などの発電所、電気事業用大型ボイラ又は一般産業用ボイラ等から排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物を海水脱硫することで生じる硫黄分吸収溶液中の硫黄分の除去に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明に係る海水脱硫酸化処理装置は、海水脱硫によって生じる硫黄分吸収海水を酸化槽入口で海水で予め適量混合して希釈し、硫黄分の酸化、脱炭酸を行い、ｐＨ、ＣＯＤ調整を行いつつ、酸化設備コストおよびランニングコストの低減を図ることができるため、海水脱硫に用いた海水を海洋に放出できるように調整する海水脱硫酸化処理装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００８２】
１０  海水脱硫酸化処理装置
１１  空気
１２  ボイラ
１３  排ガス
１４  集塵装置
１５  海水
１５Ａ  吸収用海水
１５Ｂ  第一の希釈用海水
１５Ｃ  第二の希釈用海水
１６Ａ  排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分吸収海水
１６Ｂ  酸化槽入口の硫黄分吸収海水（前希釈後海水）
１６Ｃ  酸化槽出口の硫黄分吸収海水
２０  排煙脱硫吸収塔
２１  酸化槽
２１Ａ  酸化槽入口の希釈混合槽
２１Ｃ  酸化槽出口の希釈混合槽
２２  誘引ファン
２３、２４  ポンプ
２５  海
２６  浄化ガス
２７  煙突
２８  酸化槽内の硫黄分吸収海水
２９  酸化用空気ブロア
３０  空気
３１  散気管
３２  ノズル
３３  水質回復海水
３４  流量調整器
３５  検出器
３６  検出器
４０  発電システム
４１  空気予熱器（ＡＨ）
４２  蒸気
４３  発電機
４４  蒸気タービン
４５  水
４６  復水器
４７  排煙脱硝装置
４８  押込みファン
４９  熱交換器
Ｌ１  海水供給ライン
Ｌ２  浄化ガス排出ライン
Ｌ３  硫黄分吸収海水排出ライン
Ｌ４  第一の希釈用海水供給ライン
Ｌ５  第二の希釈用海水供給ライン
Ｌ６  海水排出ライン
【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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【国際調査報告】
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