(57)【要約】【課題】排ガス中の硫黄成分を効率よく除去すると共に、脱硫した硫黄の利用効率を向上させる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】ボイラ１００等から排出される排ガス１０１中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置１０２と、該排煙脱硫装置１０２の後流側に設けられ、該排煙脱硫装置１０２から排出された浄化排ガス１０３を流通する浄化塔１０４と、上記浄化塔１０４内に設けられ、供給される水１０５により残留した硫黄酸化物を酸化し、希硫酸１０６を製造する活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７と、上記生成した希硫酸１０６を上記排煙脱硫装置１０２へ供給する硫酸供給手段１０８と、浄化塔１０４で浄化された浄化ガス１０９を排出する煙突１１０とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置と、
上記排煙脱硫装置の後流側に設けられ、上記排煙脱硫装置から排出する浄化ガスを流通する浄化塔と、
上記浄化塔内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層と、
上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段と、
上記生成した希硫酸を上記排煙脱硫装置へ供給する硫酸供給手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
カルシウム化合物を含むスラリーを用い、硫黄成分を含む排ガスに接触させる吸収塔と、
排ガスと接触後のスラリーを溜める液溜室と、
スラリーへ酸素含有ガスを供給する酸化手段と、
上記液溜室からスラリーを抜き出して前記吸収塔内ヘスラリーを供給する循環ポンプと、
上記吸収塔から排出する浄化ガスを流通する浄化塔と、
上記浄化塔内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層と、
上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段と、
上記生成した希硫酸を上記酸化手段へ供給する硫酸供給手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記吸収塔と浄化塔とを一体化してなることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
カルシウム化合物を含むスラリーを用い、硫黄成分を含む排ガスに充填槽を介して接触させる吸収塔と、
排ガスと接触後のスラリーを溜める液溜室と、
スラリーへ酸素含有ガスを供給する酸化手段と、
上記液溜室からスラリーを抜き出して前記吸収塔内ヘスラリーを供給する循環ポンプと、
上記吸収塔内の充填槽の後流側に設けられ、浄化ガスを流通する活性炭素繊維層で形成される触媒層と、
上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
上記増湿冷却された排ガス中のミスト粒径が５０〜１５０μｍであることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
硫黄酸化物を含有する排ガスの導入口を上記浄化塔の下部に有し、該排ガスの排出口を上部に有すると共に、上記浄化塔内に供給する排ガスを増湿すると共に冷却する増湿冷却装置を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項７】
請求項６において、
上記増湿冷却装置が浄化塔の前段側に設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項８】
請求項６において、
上記増湿冷却装置が浄化塔内の触媒層の前段側に設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭や重油等の燃料を燃焼させるボイラ、ガスタービン、エンジンや焼却炉等から排出される排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去するための排ガス処理置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、排ガス中の硫黄酸化物の除去方法として、石灰石または消石灰スラリーを吸収剤として用いて、排ガス中の硫黄分を石膏として回収する石灰−石膏法が採用されている。他の方法としては、乾式法の活性炭による吸着法が知られている。
【０００３】
上記従来の石灰−石膏法では、石灰石または消石灰スラリーを排ガス中にスプレーすることにより、排ガスの増湿冷却及びＳＯｘ  の吸収を同時に行っている。
【０００４】
従来の、石灰−石膏法の一例を図７に示す。
図７に示すように、ボイラ等からの排ガス１１を導入してなり、カルシウム化合物を含む吸収剤（例えば石灰スラリー）１２を用い、硫黄成分を含む排ガス１１に充填材１３ａにより接触させる吸収塔１３と、排ガス１１と接触後のスラリー１４を溜める液溜室１５と、上記液溜室１５内のスラリー１４をポンプ１６により抜き出し、酸素含有ガス（空気等）を供給する酸化塔１７と、上記液溜室１５からスラリー１４を抜き出して、前記吸収塔１３内ヘスラリー１４を供給する循環ポンプ１８と、上記酸化塔１７からの石膏スラリー１９を沈降させる沈降槽（シックナー）２０と、石膏スラリー１９から水分を排水（濾液）２１として除去して石膏２２を得る脱水器２３とから構成されている。
【０００５】
上記脱硫装置によれば、硫黄成分を含有する排ガス中から硫黄成分を除くことで、排ガスの浄化を図っており、これと共に石膏を副製品として製造している（特許文献１、特許文献２）。
【０００６】
ここで、液溜室１５内では下記「反応Ｉ」が生じ、酸化塔１７においては下記「反応ＩＩ」が生じているが、従来の方法においては、生産性の向上のために、酸化塔１７内のｐＨの制御は市販の硫酸を添加して行われていた。
［反応Ｉ］
ＳＯ２＋ＣａＣＯ３＋（１／２）Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ３・（１／２）Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
［反応ＩＩ］
ＣａＳＯ３・（１／２）Ｈ２Ｏ＋（１／２）Ｏ２＋（３／２）Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１０５４７号公報
【特許文献２】
特開平９−２５３４４３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した石灰−石膏法による酸化塔１７での石膏に副生成物である亜硫酸カルシウムが存在するという、問題がある。石膏の品位向上のために、従来では酸素の供給をしていたが、さらなる品位の向上が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み、排ガス中の硫黄成分を効率よく除去すると共に、脱硫した硫黄の利用効率を向上させる排ガス処理装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する第１の発明は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置と、上記排煙脱硫装置の後流側に設けられ、上記排煙脱硫装置から排出する浄化ガスを流通する浄化塔と、上記浄化塔内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層と、上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段と、上記生成した希硫酸を上記排煙脱硫装置へ供給する硫酸供給手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１１】
第２の発明は、カルシウム化合物を含むスラリーを用い、硫黄成分を含む排ガスに接触させる吸収塔と、排ガスと接触後のスラリーを溜める液溜室と、スラリーへ酸素含有ガスを供給する酸化手段と、上記液溜室からスラリーを抜き出して前記吸収塔内ヘスラリーを供給する循環ポンプと、上記吸収塔から排出する浄化ガスを流通する浄化塔と、上記浄化塔内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層と、上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段と、上記生成した希硫酸を上記酸化手段へ供給する硫酸供給手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、上記吸収塔と浄化塔とを一体化してなることを特徴とする排煙脱硫装置にある。
【００１３】
第４の発明は、カルシウム化合物を含むスラリーを用い、硫黄成分を含む排ガスに充填槽を介して接触させる吸収塔と、排ガスと接触後のスラリーを溜める液溜室と、スラリーへ酸素含有ガスを供給する酸化手段と、上記液溜室からスラリーを抜き出して前記吸収塔内ヘスラリーを供給する循環ポンプと、上記吸収塔内の充填槽の後流側に設けられ、浄化ガスを流通する活性炭素繊維層で形成される触媒層と、上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一の発明において、上記増湿冷却された排ガス中のミスト粒径が５０〜１５０μｍであることを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一の発明において、硫黄酸化物を含有する排ガスの導入口を上記浄化塔の下部に有し、該排ガスの排出口を上部に有すると共に、上記浄化塔内に供給する排ガスを増湿すると共に冷却する増湿冷却装置を設けたことを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、上記増湿冷却装置が浄化塔の前段側に設けたことを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１７】
第８の発明は、第６の発明において、上記増湿冷却装置が浄化塔内の触媒層の前段側に設けたことを特徴とする排ガス処理装置にある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による排ガス処理装置の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
［第１の実施の形態］
本実施の形態の排ガス処理装置は、ボイラ１００等から排出される排ガス１０１中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置１０２と、該排煙脱硫装置１０２の後流側に設けられ、該排煙脱硫装置１０２から排出された浄化排ガス１０３を流通する浄化塔１０４と、上記浄化塔１０４内に設けられ、供給される水１０５により残留した硫黄酸化物を酸化し、希硫酸１０６を製造する活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７と、上記生成した希硫酸１０６を上記排煙脱硫装置１０２へ供給する硫酸供給手段１０８と、浄化塔１０４で浄化された浄化ガス１０９を排出する煙突１１０とを具備するものである。
【００２０】
上記排煙脱硫装置１０２においては、一般的には排ガス１０１中の硫黄酸化物濃度をその１０分の１程度まで低下することができるが、いまだ硫黄酸化物濃度が残留する場合がある。本発明においては、この硫黄酸化物を排煙脱硫装置１０２の後流側に設けた触媒層１０７を備えた浄化塔１０４でさらに浄化するようにしている。
【００２１】
これにより、硫黄酸化物がほとんどない浄化ガスとなる。この脱硫の際、上記触媒層１０７ではその強力な酸化力により（詳細には後述する）、排ガス中の硫黄酸化物から希硫酸１０６を製造している。本発明では、この得られた希硫酸１０６を排煙脱硫装置１０２に還流することで、有効利用を図るようにしている。
【００２２】
例えば石灰―石膏法の脱硫設備の場合では、この希硫酸１０６を石膏化の酸化条件の調整のための酸化助剤として用いている。
【００２３】
ここで、排煙脱硫装置としては、上記石灰−石膏法による脱硫設備以外に、希硫酸石灰石−石膏法による脱硫設備、ソーダ−石灰石法による脱硫設備、ウェルマンロード法による脱硫設備等を例示することができ、それぞれの設備において、硫酸を効率的に利用するようにしている。
【００２４】
例えば希硫酸石灰石−石膏法による脱硫設備においては、硫酸を用いて下記に示すように、主機の硫酸へ増量することができる。
Ｈ２ＳＯ４＋ＣａＣＯ３→ＣａＳＯ４＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
【００２５】
また、ソーダ−石灰石法による脱硫設備においては、硫酸を用いて下記に示すように、ＣａＳＯ３の転換を図ることができる。
ＣａＳＯ３＋Ｈ２ＳＯ４→ＣａＳＯ４＋ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ
【００２６】
また、ウェルマンロード法による脱硫設備においては、硫酸を用いて下記に示すように、Ｎａ２ＳＯ３の溶解に寄与することができる。
Ｎａ２ＳＯ３＋Ｈ２ＳＯ４→Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ
【００２７】
以下、石灰−石膏法の脱硫設備を用いた排煙脱硫装置により、本発明の内容を詳細に説明する。
【００２８】
図２に本実施の形態にかかる排ガス処理装置の概略を示す。
図２に示すように、本実施の形態にかかる排ガス処理装置は、ボイラ１００等からの排ガス１０１を導入してなり、カルシウム化合物を含む吸収剤（例えば石膏スラリー）１２を用い、硫黄成分を含む排ガス１０１に充填材１３ａにより接触させる吸収塔１３と、排ガス１０１と接触後のスラリー１４を溜める液溜室１５と、上記液溜室１５内のスラリー１４をポンプ１６により抜き出し、酸素含有ガスを供給する酸化塔１７と、上記液溜室１５からスラリー１４を抜き出して、前記吸収塔１３内の充填材１３ａの上部から散水ノズル２５を介してスラリー１４を供給する循環ポンプ１８と、上記酸化塔１７からの石膏スラリー１９を沈降させる沈降槽（シックナー）２０と、石膏スラリー１９から水分を排水（濾液）２１として除去して石膏２２を得る脱水器２３と、上記吸収塔１３から排出する浄化排ガス１０３を流通する浄化塔１０４と、上記浄化塔１０４内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７と、上記触媒層１０７に硫酸生成用の水１０５を供給する水供給手段１１１と、上記生成した希硫酸１０６を上記酸化手段１７へ供給する硫酸供給手段である送液ポンプ１０８とを具備するものである。
【００２９】
そして、上記構成の排ガス処理装置においては、図２に示すように、排煙脱硫装置である吸着塔１３により排ガス１０１中の硫黄酸化物を石灰スラリー１４により吸着し（反応Ｉ）、酸化塔１７において石膏スラリー１９を得たのち（反応ＩＩ）、該石膏スラリー１９を脱水処理して石膏２２として利用するものである。この際、吸着塔１３で浄化した浄化排ガス１０３中にわずかに残留する硫黄酸化物を更に、浄化塔１０４により浄化して硫黄酸化物がほとんどない浄化ガス１０９となるようにしている。この浄化塔１０４において、製造される希硫酸は、排煙脱硫装置からのスラリー１４の酸化塔１４での、反応ＩＩにおける酸化条件のｐＨの調整に利用するようにしている。これによりＣａＳＯ３・（１／２）Ｈ２Ｏの含まない高い品位の石膏を得ることができる。
【００３０】
［反応Ｉ］
ＳＯ２＋ＣａＣＯ３＋（１／２）Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ３・（１／２）Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
［反応ＩＩ］
ＣａＳＯ３・（１／２）Ｈ２Ｏ＋（１／２）Ｏ２＋（３／２）Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
【００３１】
ここで、図３を参照して浄化排ガス１０３中の微量の硫黄酸化物を脱硫する方法について説明する。
本実施の形態では、上記吸収塔１３で一度脱硫処理された浄化排ガス１０３は押込みファン１２１により下部側壁の導入部から浄化塔１０４内に導入される。浄化塔１０４の内部には活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７が備えられ、該触媒層１０７には硫酸生成用の水１０５が水タンク１１１ａと供給ポンプ１１１ｂとからなる水供給手段１１１から供給される。供給手段１１１からの水１０５が上部から供給すると共に、上記触媒層１０７の内部に浄化排ガス１０３を下部から通過させることにより、浄化排ガス１０３からＳＯｘを反応除去する。触媒層１０７を通過した浄化ガス１０９は浄化塔１０４上部の排出部から排出され、煙突を通して大気に放出される。
【００３２】
上記触媒層１０７は複数の活性炭素繊維層からなる触媒を備え、各々の活性炭素繊維層の表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。
即ち、
（１）触媒の活性炭素繊維層への排ガス中の二酸化硫黄ＳＯ２の吸着。
（２）吸着した二酸化硫黄ＳＯ２と排ガス中の酸素Ｏ２（別途供給することも可である）との反応による三酸化硫黄ＳＯ３への酸化。
（３）酸化した三酸化硫黄ＳＯ３の水Ｈ２Ｏへの溶解による硫酸Ｈ２ＳＯ４の生成。（４）生成された硫酸Ｈ２ＳＯ４の活性炭素繊維層からの離脱。
【００３３】
この時の反応式は以下の通りである。
ＳＯ２＋１／２Ｏ２＋Ｈ２  Ｏ→Ｈ２ＳＯ４
【００３４】
上記反応除去された硫酸Ｈ２ＳＯ４は希硫酸となって送液ポンプ１０８を介して石膏反応槽である酸化塔１７に送給される（図１参照）。
このようにして、触媒層１０７の活性炭素繊維層の中で浄化排ガス１０３中の二酸化硫黄（ＳＯ２）を吸着して酸化し、水（Ｈ２Ｏ）と反応させて硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成して離脱除去することにより、排ガス中の脱硫が行われる。
【００３５】
ここで、本発明の触媒層１０７で用いる活性炭素繊維の一例及びその製造例の一例を下記に示す。
本発明で用いられる活性炭素繊維としては、例えばピッチ系活性炭素繊維、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維、フェノール系活性炭素繊維、セルロース系活性炭素繊維を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、上記触媒作用を奏する活性炭素繊維であれば何等限定されるものではない。
【００３６】
具体的の製造例を下記に示す。
（製造例１）
フェノール系活性炭素繊維（「クラクティブ−２０」，クラレケミカル（株）製）を用い，これを窒素雰囲気中で９００〜１２００度の温度範囲で１時間焼成する。
【００３７】
（製造例２）
ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維（「ＦＸ−６００」，東邦レーヨン（株）製）を用い，これを窒素雰囲気中で９００〜１２００度の温度範囲で１時間焼成する。
【００３８】
図３は、本実施の形態にかかる浄化塔１０４の模式概略図であり、図４は活性炭素繊維層の斜視図である。
図３に示すように、浄化塔１０４は、硫黄酸化物を含有する排ガス１０３の導入口を上記浄化塔の側壁に有し、該排ガス１００の排出口１２を上部に有すると共に、該浄化塔１０４内に設けられた活性炭素繊維層からなる触媒層１０７の上方に硫酸生成用の水の供給器である散水ノズル１２２を備えてなると共に、浄化塔の下方側には供給された浄化排ガス１０３を整流化する分散穴１２３を有する整流板１２４が配設されている。
【００３９】
図４に示すように、触媒層１０７の一単位を形成する活性炭素繊維層１２５は、平板状の平板活性炭素繊維シート１２６と波板状の波板活性炭素繊維シート１２７とが交互に積層され、間に形成される直線状の空間が通路１２８となり、該通路１２８が上下に延びた状態になっている。
平板活性炭素繊維シート１２６及び波板活性炭素繊維シート１２７は板状であると共に、上記波板活性炭素繊維シート１２７は、さらに例えばコルゲータ等を用いて波型に成型されている。
また、波板状とする以外に、例えばハニカム形状等、排ガスが活性炭素繊維シートに対して平行に通過する形状に成形するようにしてもよい。
【００４０】
そして、図３に示すように、散水ノズル１２２から水が噴霧状に供給されると共に浄化排ガス１０３が下から送られ、活性炭素繊維層１２５を流通した水１０５は粒径が数ｍｍ程度となって下部に落下する。
そして、浄化排ガス１０３は、平板活性炭素繊維シート１２６及び波板活性炭素繊維シート１２７を交互に積層して形成される通路１２８を流通するようになっているので、圧力損失の増大が抑制されている。
【００４１】
上記脱硫塔内に触媒層を配設するには、先ず枠体（図示せず）内に積層した活性炭素繊維層１２５を充填させて触媒層（例えば、高さが０．５ｍ乃至４ｍ）とし、この触媒層を浄化塔１０４内に例えば吊上げ手段等により設置するようにしている。
【００４２】
ここで、本実施の形態にかかる浄化塔１０４内での上記浄化排ガス１０３が触媒層と接触する際の水分量（水分／増湿排ガス）は、飽和水蒸気量＋０．５〜１０、好ましくは飽和水蒸気量＋１．０〜１．５容量％とするのが好ましい。上記飽和水蒸気量としては、例えば５０℃で１２．２容量％（５０℃）としている。なお、４０℃の飽和水蒸気量は７．３容量％である、６０℃の飽和水蒸気量は１９．７容量％である。これは、飽和量以下では上述したような脱硫作用における硫酸の脱離が良好に行われないからである。このため、図３に示すように、浄化塔１０４に供給する前の浄化排ガス１０３に増湿冷却水１１５を供給する増湿冷却装置１１６を用いることで一定以上の飽和水蒸気量となるようにしている。
【００４３】
また、増湿冷却の冷却温度は排ガスの温度と水分量との関係により適宜決定すればよいが、例えば４０〜６０℃とするのが好ましい。これは、６０℃を超えた場合では、水分の蒸発量が増大し、水供給量が大きくなり処理費用が嵩むからである。一方、４０℃未満は一般の排ガスに対する増湿冷却ではこれ以下に温度を低くすることが実質的にできないからである。
【００４４】
すなわち、増湿冷却装置１１６の増湿冷却により水分が飽和状態となった状態で浄化排ガス１０３が浄化塔１０４内に供給され、触媒層１０７と接触する際には、排ガス水分量を飽和水蒸気量＋０．５〜１０（好ましくは飽和水蒸気量＋１．０〜１．５容量％）とすることで、触媒表面でのＳＯ２の酸化により生成されたＳＯ３の脱離が速やかに進行することになる。この結果、活性炭素繊維の表面に硫酸が残存することがないので、活性点が有効に使われて脱硫効率が向上することになる。
【００４５】
ここで、図３では浄化排ガス１０３を塔の下方側から供給しているが、この場合には水分であるミストが塔の下部に留まる場合があるので、排ガス水分量が飽和水蒸気量＋０．５〜１０（好ましくは飽和水蒸気量＋１．０〜１．５容量％）となるように、散水ノズル１２２からの水分量を多少多くする必要がある。
【００４６】
一方、図３の装置構成とは異なり、浄化排ガス１０３を塔の上方から下降させる場合には、ミストも触媒層１０７に供給されることになるので、図３に示す場合より散水量を少なくすることができる場合もある。
いずれの場合でも、排ガスが飽和蒸気以上となっていることが肝要であり、特に、飽和蒸気量＋１．０〜１．５容量％とすることで、きわめて効率のよい水分補給を触媒である活性炭素繊維の表面に付与することができる。
すなわち、上記飽和水蒸気量だけでは、ＳＯ２  が酸化されたＳＯ３  が水分により硫酸として脱離することが不十分であり、また飽和蒸気量＋１．５容量％を超えると、水分量が過剰となって、希硫酸がさらに薄まることになると共に、水分使用量が増大し、好ましくなくなる。さらに、水分量が多いと、活性炭素繊維の表面の活性点を覆う結果、触媒としての作用が機能しえなくなり、結果として、脱硫効率が低下することになる。
【００４７】
飽和蒸気と蒸気ミストとの関係は定かではないが、活性炭素繊維表面においてＳＯ２  が酸化されたＳＯ３が水分により硫酸として排出される際、水分が不足であると硫酸としての排出ができず、次のＳＯ２の酸化が不十分となる。一方水分が過剰であると硫酸が薄まることになる。さらに、水分が過剰となって、例えば活性炭素繊維の表面に水膜や水壁を形成すると活性炭素繊維の活性点を覆うようになると、ＳＯ２の酸化の触媒作用ができず、脱硫できなくなり、脱硫効率が低下することになる。
よって、本発明のように排ガスが触媒層と接触する際の水分量（水分／増湿排ガス）が飽和水蒸気量＋１．０〜１．５容量％とすることで、断続的に水滴が玉状となって転がり落ち、活性炭素繊維表面に水分が過不足なく供給されると共に硫酸の脱離が効率よく行われ、その結果、排ガスの脱硫が効果的に行われることになる。
【００４８】
上記水供給手段である散水ノズル１２２から供給する冷却水の粒径は３００〜１０００μｍとするのが好ましい。これは、上記範囲を超える場合には、活性炭素繊維表面での効果的な水分の供給ができず、硫酸の脱離作用が良好に進行せず、好ましくないからである。特に、排ガスを下方側から供給する場合には、散水ノズル１２２からのミスト状の水が舞い上がり、良好な水分供給ができなくなるからである。一方、水分粒径があまりにも大きくなると、水壁状態となり、硫酸の脱離が可能なものの、活性点が表面化せずに、脱硫反応が進行しなくなり、好ましくないからである。
【００４９】
このための、上記水供給手段１１１から供給する水１０５の供給量は、浄化排ガス１０３の浄化塔内への流通速度を０．５〜５ｍ／ｓとした場合、好ましくは５〜５０ｍｌ／ｍ３  排ガスとするのがよい。
【００５０】
また、増湿冷却装置１１６で増湿冷却された排ガス中のミスト粒径は５０〜１５０μｍとするのが好ましい。これは、５０μｍ未満の場合には、脱硫塔への導入前に排ガス中の水分蒸発がすぐに進行し好ましくなく、一方１５０μｍを超える場合には、水分が配管内に付着することになり、好ましくないからである。
【００５１】
ここで、上記ミストを補給するミストキャッチャー（図示せず）を設けるようにしてもよい。このキャッチャーを設けることにより、脱硫塔への水分の持ち込みを抑制でき、触媒層１０７で脱硫により生成される硫酸が薄まることがない。
【００５２】
上記増湿冷却された浄化排ガス１０３の浄化塔内への流通速度は０．５〜５ｍ／ｓ、好ましくは１〜３ｍ／ｓとするのがよい。これは５ｍ／ｓを超えるような流速が早いと圧力損失が増大し、一方０．５ｍ／ｓ未満であると、設置面積が大きくなり、共に好ましくないからである。
【００５３】
なお、例えば排ガス中のＳＯｘが１００ｐｐｍの場合においては、触媒層１０７の活性炭素繊維１ｍ３で処理ガス量４０００ｍ３Ｎ／ｈ程度を処理することができる。この場合における触媒層１０７の高さは０．５ｍ程度とし、２〜４ｍ３程度の触媒層１０７を構成すればよい。
【００５４】
なお、上記増湿冷却装置１１６に供給する増湿冷却水を石膏スラリー１９が生成された際の沈降槽２０で得られた上澄水を利用することで、水の効率的な運用を図ることもできる。
これにより、石膏スラリー１９から石膏２２を分離した上澄水中に残存する残存物を沈降させた後に、濾過した濾液を送液ポンプにより増湿冷却水１１５として増湿冷却装置１１６で利用するので、触媒層１０７を構成する活性炭素繊維に石膏等が付着するのが防止され、この結果、脱硫効率の低下がなく、長期間に亙って安定して脱硫性能を保持することができるものとなる。
【００５５】
また、本発明のように低濃度のＳＯｘの処理を分離して行うことにより、条件の選択の自由度が向上することになる。また、既設の脱硫装置における水分添加において、生成希硫酸１０６を冷却用の添加水として使用することができる。これは硫酸濃度が低濃度であるので、通常の冷却水と同様に使用することができるからである。
【００５６】
本実施の形態にかかる排ガス処理装置を用いることにより、従来の脱硫装置のみの脱硫設備の場合に較べて、１５〜５０％の費用の削減を図ることができる。
【００５７】
［第２の実施の形態］
次に、図５を参照して本発明の第２の実施の形態の排ガス処理装置について説明する。
図５に示すように、本実施の形態にかかる排ガス処理装置は、ボイラ１００等からの排ガス１０１を導入してなり、カルシウム化合物を含む吸収剤（例えば石膏スラリー）１２を用い、硫黄成分を含む排ガス１０１に充填材１３ａにより接触させる吸収塔１３と、排ガス１０１と接触後のスラリー１４を溜める液溜室１５と、上記液溜室１５内のスラリー１４に対して酸素含有ガス（Ｏ２）を供給する酸化手段（図示せず）と、上記吸収塔１３の充填材１３ａの後流側に設けられ、吸収剤により硫黄酸化物を柔化した浄化排ガス１０３をさらに浄化する活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７と、上記触媒層１０７に硫酸生成用の水１０５を供給する水供給手段１１１と、上記液溜室１５からスラリー１４を抜き出して、前記吸収塔１３の充填材１３ａの上部から散水ノズル２５によりスラリー１４を供給する循環ポンプ１８と、上記液溜室１５からポンプ１６を介して供給された石膏スラリー１９を沈降させる沈降槽（シックナー）２０と、石膏スラリー１９から水分を排水（濾液）２１として除去して石膏２２を得る脱水器２３とを具備するものである。
【００５８】
次に、図５に基づいて排煙脱硫装置と浄化装置とを一体化させた排ガス処理装置を説明する。図５に示すように、吸収塔１３により排ガス中の硫黄酸化物を脱硫して希硫酸を得たのち、該希硫酸に石灰スラリーを供給して石膏スラリーを得た後、脱水して石膏として利用するものである。
この際、吸収塔１３の充填材１３ａと吸収剤１２と接触することで、浄化され浄化排ガス１０３のわずかに残留する硫黄酸化物を、浄化手段である触媒層１０７により浄化して硫黄酸化物がほとんどない浄化ガス１０９となるようにしている。この触媒層１０７において製造される希硫酸は、吸収塔１３の下部に設けられた液溜室１５内における酸化条件のｐＨの調整に利用するようにしている。
この一体型の排ガス浄化装置では、上述した反応Ｉと反応ＩＩとが塔内で同時に起こっている。この際、触媒層１０７によって浄化ガス１０３中の硫黄酸化物を酸化させて希硫酸としているので、該希硫酸によってｐＨを５以下の条件に維持することとなり、上述した「反応ＩＩ」の進行が進むこととなる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
次に、図６に基づいて第３の実施の形態にかかる排ガス処理装置を備えた排ガス処理システムについて説明する。
図６に示すように、本実施の形態にかかる排ガス処理システムは、蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ１００と、該ボイラ１００からの排ガス１０１中の窒素酸化物を除去する脱硝手段２０１と、脱硝された後の排ガス１０１中の煤塵を除去する集塵機２０２と、除塵された排ガス１０１を塔１３内部に供給する押込みファン２０３と、吸着塔４に供給する前段で（又は塔内で）排ガス１０１を冷却すると共に増湿を行う増湿冷却装置１１６と、石灰タンク２０４から送液ポンプ２０５により供給されるカルシウム化合物を含む吸収剤（例えば石膏スラリー）１２を用い、硫黄成分を含む排ガス１０１に充填材１３ａにより接触させる吸収塔１３と、該吸収塔１３の下部側に一体に設けられ排ガス１０１と接触後のスラリー１４を溜める液溜室１５と、上記液溜室１５内のスラリー１４に対して酸素含有ガスを供給する酸化手段と、上記吸収塔１３の充填材１３ａの後流側に設けられ、吸収剤により硫黄酸化物を柔化した浄化排ガス１０３をさらに浄化する活性炭素繊維層で形成される触媒層１０７と、上記触媒層１０７に硫酸生成用の水１０５を供給する水供給手段１１１と、上記液溜室１５からスラリー１４を抜き出して、前記吸収塔１３の充填材１３ａの上部から散水ノズル２５によりスラリー１４を供給する循環ポンプ１８と、上記液溜室１５からの石膏スラリー１９をポンプ１６で供給すると共に、該石膏スラリー１９を沈降させる沈降槽（シックナー）２０と、石膏スラリー１９から水分を排水（濾液）２１として除去して石膏２２を得る脱水器２３と、とを具備するものである。
なお、排出される浄化された浄化ガス１０９を排出するラインには必要に応じてミストエリミネータ２０６を介装し、排ガス中の水分を分離するようにしてもよい。
【００６０】
ここで、上記ボイラ１００では、例えば、火力発電設備の図示しない蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生させるために、石炭や重油等の燃料ｆが炉で燃焼されるようになっている。ボイラ１００の排ガスには硫黄酸化物（ＳＯｘ  ）が含有され、排ガスは脱硝手段２０１で予め脱硝されてガスガスヒータで冷却された後に例えばバグフィルタや電気集塵機等の集塵機２０２で除塵されるようにしている。なお、脱硝手段２０１は必要に応じて設置するようにすればよい。
【００６１】
上記システムによれば、ボイラ１００から排出される排ガス１０１を従来のような吸着塔１３による脱硫装置に一体に組込まれた触媒層１０７を有する浄化手段により脱硫効率が向上すると共に、得られた希硫酸１０６の作用により、ｐＨを５以下に維持することができるので、石灰−石膏法による石膏生成の品位が向上することとなる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置と、上記排煙脱硫装置の後流側に設けられ、上記排煙脱硫装置から排出する浄化ガスを流通する浄化塔と、上記浄化塔内に設けられ、活性炭素繊維層で形成される触媒層と、上記触媒層に硫酸生成用の水を供給する水供給手段と、
上記生成した希硫酸を上記排煙脱硫装置へ供給する硫酸供給手段とを具備するので、得られた希硫酸を用いて排煙脱硫装置に供給することで、反応効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる排ガス処理装置の概略図である。
【図２】本実施の形態にかかる石灰−石膏処理設備に浄化塔を配設した排ガス処理装置の概略図である。
【図３】本実施の形態にかかる浄化塔の模式図である。
【図４】本実施の形態にかかる活性炭素繊維層の斜視図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる排ガス処理装置の概略図である。
【図６】第３の実施の形態にかかる排ガス処理装置の概略図である。
【図７】石灰−石膏処理法の排煙脱硫装置の概略図である。
【符号の説明】
１００  ボイラ
１０１  排ガス
１０２  排煙脱硫装置
１０３  浄化排ガス
１０４  浄化塔
１０５  水
１０６  希硫酸
１０７  触媒層
１０８  硫酸供給手段
１０９  浄化ガス
１１０  煙突
【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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