(57)【要約】【課題】脱硫装置の構造を簡素化して有害ガスの脱硫を簡単にし、また有害ガスを利用した石膏の製造を低コストにて実現する。【解決手段】 片側にガス導入口、反対側にガス排出口を、それぞれ備えた一定の長さを有する固定円筒と、該固定円筒内に回転可能に支承されるところの、外周部に多数の掬い上げ樋を配設するとともに、内部に充填物を充填した籠型回転円筒体と、固定円筒内底部に長手方向に沿って上記籠型回転円筒体の一部がスラリーに浸漬する高さに設置された固定円筒片側よりスラリーを導入するとともに該スラリーが反対側に向けて流れて固定円筒外に排出するように形成したスラリー貯留槽とからなる。これにより構造が簡略化し、運転エネルギー消費が少なく維持費も安価。また保守管理が容易で無人運転も可能で、設備費の低減やメンテナンス性に優れ、潅液のためノズルポンプ等が不要でスケールによる目詰まり等のトラブル発生のおそれが殆どない。【選択図】図１
2007021317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を、それぞれ備えた一定の長さを有する固定円筒と、該固定円筒内に、固定円筒内壁に近接して両端の閉じた略Ｕ字状の断面を有する掬い上げ樋が周方向一定間隔毎に、固定円筒中心に設置された回転軸に対してそれぞれ平行となるよう外周面に沿って多数形成した籠型回転円筒体と、固定円筒内底部に長手方向に沿って上記籠型回転円筒体の一部がスラリーに浸漬する高さに設置されたエンドプレートを超えてガス出口側よりスラリーを導入するとともに、該スラリーが反対側に向けて流れてエンドプレートを超えて固定円筒外に排出されるように形成したスラリー貯留槽とよりなることを特徴とした有害ガスの脱硫装置。
【請求項２】
片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を、それぞれ備えた一定の長さを有する固定円筒と、該固定円筒内に、固定円筒内壁に近接して両端の閉じた略Ｕ字状の断面を有する掬い上げ樋が周方向一定間隔毎に、固定円筒中心に設置された回転軸に対してそれぞれ平行となるよう外周面に沿って多数形成したところの、内部に充填物を充填してある籠型回転円筒体と、固定円筒の底部に設けられたスラリー貯留槽とからなり、さらにスラリー貯留槽はガス排出側の部分が固定円筒内底部に該固定円筒の長手方向に沿って上記籠型回転円筒体の一部がスラリーに浸漬する高さに設置されるとともに、ガス導入側寄りの部分が固定円筒の外側に突出してタンクを形成し、しかも該タンクには攪拌機および空気吹き込み装置を備え、タンク内で空気吹き込みによりスラリーを酸化させるとともに、空気を伴ったスラリーを回転する籠型回転体の掬い上げ樋により掬い上げて内部充填物内に灌液させるようにした有害ガスの脱硫石膏化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場や発電所、ゴミ焼却場などにおける排出ガスや煤塵、特に亜硫酸ガスを含有した有害ガスを浄化するための脱硫装置およびこれらのガスを利用して石膏を安価かつ効率的に製造するための石膏製造装置に関し、兼ねて排ガスの浄化と良好な生活環境の保全をはかることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
工場や発電所における排気ガス、あるいは燃料排ガス等を脱硫して大気汚染要因となる物質を除去する手段としては、例えば過去に本発明者が開発した排煙脱硫装置が知られている（実公昭５３−１９１７１号公報参照）。
【０００３】
これは一端に被処理ガス入り口を有する環状エンド・プレートを、また他端に出口を有する環状エンド・プレートを、それぞれ設けたところの内壁に脱硫剤を汲み上げる樋Ｕ字状の多数のリフターを軸方向に平行に取り付けるとともに、内部全空間に空隙あるいは空孔を有する多数の独立した充填物を充填した回転円筒を水平かつ回転可能に配設し、かつ該回転円筒の一端に脱硫剤スラリー供給手段を、また他端にその排出口を設けたものであり、回転円筒を回転させつつ被処理ガスと脱硫剤スラリーとを向流又は並流接触させて気液接触させるようにしたものである。
【特許文献１】実公昭５３−１９１７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の排煙脱硫装置は回転円筒体自体が閉じた空間を形成しているので、外部のスラリーを回転円筒中間の適当位置に任意に循環させたり、あるいは回転円筒中間の任意の位置から抽出して循環させるなどの手段を講ずることができない。
【０００５】
また特許文献１に記載の排煙脱硫装置は、過剰空気の多い燃焼排ガスを処理する場合に、脱硫と同時にガス中の空気により酸化し、副生品は直ちに石膏となる長所を有するものの、過剰空気の少ない燃焼排ガス（殆どの場合がこれに該当する）にあっては、上記した特許文献１の排煙脱硫装置は、一部については酸化して石膏化させることができるものの、その殆どが亜硫酸カルシウムを含むものとなり、その取り扱いには困難を伴う。
【０００６】
また、一度亜硫酸カルシウムとして結晶化したものは適当なＰＨに調整した後、空気酸化することは可能であるが、実際にはその作業は容易ではなく、また電力消費量も多大となるところから実際的ではない。さらに上記した装置による一次的副生物が取り扱い困難な微細粒子の亜硫酸カルシウムを含むために、市場価値の高い石膏とするためにはこれを二次的に酸化するための酸化装置を別途必要とし、工程が複雑化する欠点もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は上記の欠点を無くし、亜硫酸ガスの吸収と石膏化のための酸化とを一工程にて実現し、石膏を安価かつ効率的に製造するとともに、兼ねて効率的な排ガスの浄化と良好な生活環境の保全をはかるようにしたものである。
【０００８】
すなわち、具体的には請求項１に記載の発明は、片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を、それぞれ備えた一定の長さを有する固定円筒と、該固定円筒内に、固定円筒内壁に近接して両端の閉じた略Ｕ字状の断面を有する掬い上げ樋が周方向一定間隔毎に、固定円筒中心に設置された回転軸に対してそれぞれ平行となるよう外周面に沿って多数形成した籠型回転円筒体と、固定円筒内底部に長手方向に沿って上記籠型回転円筒体の一部がスラリーに浸漬する高さに設置されたエンドプレートを超えてガス出口側よりスラリーを導入するとともに、該スラリーが反対側に向けて流れてエンドプレートを超えて固定円筒外に排出されるように形成したスラリー貯留槽とよりなることを特徴とした有害ガスの脱硫装置に関する。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を、それぞれ備えた一定の長さを有する固定円筒と、該固定円筒内に、固定円筒内壁に近接して両端の閉じた略Ｕ字状の断面を有する掬い上げ樋が周方向一定間隔毎に、固定円筒中心に設置された回転軸に対してそれぞれ平行となるよう外周面に沿って多数形成したところの、内部に充填物を充填してある籠型回転円筒体と、固定円筒の底部に設けられたスラリー貯留槽とからなり、さらにスラリー貯留槽はガス排出側の部分が固定円筒内底部に該固定円筒の長手方向に沿って上記籠型回転円筒体の一部がスラリーに浸漬する高さに設置されるとともに、ガス導入側寄りの部分が固定円筒の外側に突出してタンクを形成し、しかも該タンクには攪拌機および空気吹き込み装置を備え、タンク内で空気吹き込みによりスラリーを酸化させるとともに、空気を伴ったスラリーを回転する籠型回転体の掬い上げ樋により掬い上げて内部充填物内に灌液させるようにした有害ガスの脱硫石膏化装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は請求項１に記載の構成により、液の配管も少なく装置の構造が簡略化し、運転エネルギー消費が少なくランニングコストも低い。  また保守管理が容易で無人運転も可能であり、設備費の低減やメンテナンス性に優れ、しかも潅液のためノズルポンプ等が不要でスケールによる目詰まり等のトラブル発生のおそれが殆どない。  さらに請求項２に記載の構成により、上記した請求項１に記載の場合と同様の効果のほか、脱硫と酸化を一工程で実現することができるために、有害ガスを利用した石膏の生産が低コストでしかも簡単に実施することができ、またさらに石膏ボードその他付加価値の高い石膏製品を安価に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において本発明の具体的な内容を図１〜３にあらわした第１実施例をもとに説明すると、１は固定円筒、７は籠型回転円筒体、４はスラリー貯留槽をあらわしている。さらに固定円筒１は一定の長さ（籠型回転円筒体７を回転自在に内蔵可能な長さ）を有するとともに片側にガス導入口２を、また反対側にガス排出口３を、それぞれ備えている。
【００１２】
またスラリー貯留槽４は固定円筒１の内底部に沿ってガス排出口３側およびガス導入口２側に、それぞれエンドプレート４ａ・４ｂを備えることにより底部から一定の高さの液面にまでスラリーＳを貯留可能とし、しかもその貯留高さがガス排出口３側からガス導入口２側にかけて次第に浅くなるように形成され、しかも該貯留層４内には回転する籠型回転円筒体７の下部が常時浸漬可能に構成されている。
【００１３】
さらに籠型回転円筒体７は、両端面を丸棒等により内部に充填する充填材（約１００ｍｍ径前後）よりも小径間隔（５０〜６０ｍｍ程度）に配することにより充填材のこぼれ落ちを規制するとともに、外周面には軸方向に沿わせた多数の掬い上げ樋１１が、周方向に一定間隔毎に多数（本実施例では３２本）設けられている。
【００１４】
なおこの場合における掬い上げ樋１１の設置数については、充填物１３に対するスラリーＳの供給量を潤沢にして脱硫・酸化を促進するために、掬い上げ樋１１の円周方向の間隔（５０〜６０ｍｍ程度）を確保したうえでできるだけ多く設置するのが好ましい。なお掬い上げ樋１１の形状については、図３に例示した通りである。図３において（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ実施例の寸法を示したものである。なお（Ａ）と（Ｃ）には寸法的な関連はあるが、（Ａ）と（Ｂ）には特に寸法的関連がなく、ガスの処理量が大きく、また円筒径が大きくなると（Ａ）（Ｂ）も共に大きくなる。
【００１５】
また、この掬い上げ樋１１については、図３（ｂ）にあらわしたように、開口部１２を形成する樋体の片側（基部と反対側）の自由端片を開口部１２側に幾分折り曲げることにより開口部を若干狭くして保持したスラリーＳがこぼれ難くしてある。さらに図（ｃ）においては掬い上げ樋１１を断面が略Ｃ字状に構成したものである。これらの掬い上げ樋１１は、脱硫剤スラリーＳの粘度や籠型回転円筒体７の回転速度等の条件を勘案して適宜選択的に用いることができる。
【００１６】
さらに上記した籠型回転円筒体７は、その中心に回転軸８が一体に貫通され、しかも籠型回転円筒体７の左右両側に突き出した回転軸８を固定円筒１内に設置した軸受９ａ・９ｂに支承させることにより固定円筒１内に回転自在に構成される。なお図において１０は回転軸８の一端を固定円筒１の外部に突出させるとともに、該回転軸８を介して籠型回転円筒体７を回転させるための駆動手段（駆動モータ）をあらわしている。
【００１７】
さらに上記籠型回転円筒体７の充填物充填空間２０内には充填物１３が充填される。ここで用いられる充填物１３は籠型回転円筒体７の回転に伴ってスラリー貯留槽４中に浸漬し、あるいは外周部に備える掬い上げ樋１１により汲み上げられ、籠型回転円筒体７の回転に伴って上方から撒かれたスラリーＳが籠型回転円筒体７内において液膜を形成しやすく、しかも導入ガスをスラリーＳと十分に気液接触させることが可能なものが用いられる。
【００１８】
そのような充填物材料としては、例えばラシヒリング、ポールリング、ネットリングの如き、籠型回転円筒体内に多数の空隙を形成することができる塊状のもの、あるいは金網状物、多孔板状物を円柱状に加工したものであってもよい。またスラリー貯留槽４内に供給されるスラリーＳについては、石灰石粉スラリーが用いられる。
【００１９】
上記した構成において、スラリー供給管５によりスラリー貯留槽４内にスラリーＳを継続的に供給する。供給されたスラリーＳは、エンドプレート４ａよりエンドプレート４ｂが低く、貯留高さがガス排出口３側からガス導入口２側にかけて次第に浅くなるように形成されたスラリー貯留槽４内を、ガス排出口３側からガス導入口２側に向けて流れ、エンドプレート４ｂの上端部を乗り越えてオーバーフローし、固定円筒１の内底部にこぼれ落ち、さらに排出管６により固定円筒１の外部へと排出される。
【００２０】
さらに駆動手段１０を駆動させて籠型回転円筒体７をゆっくり回転させると、籠型回転円筒体７の下方部がスラリー貯留槽４内に順次浸漬し、籠型回転円筒体７内の下方部に位置する充填物１３がスラリーＳに浸されてスラリーＳに濡れ、充填物１３間にスラリーＳの液膜が形成される。
【００２１】
この場合に籠型回転円筒体７の外周部に円筒体７の軸方向に平行な掬い上げ樋１１が周方向に一定間隔毎に多数箇所設けられているために、図２にあらわしたように下方に位置する掬い上げ樋１１内に、その開口部１２からスラリーＳが入り、籠型回転円筒体７の回転に伴って掬い上げ樋１１がスラリー貯留槽４から立ち上がり側の真横位置（１１ａ）、真上位置（１１ｂ）、そして沈み側の真横位置（１１ｃ）へと達する間に、内部のスラリーＳが籠型回転円筒体７の内部に排出され、内部の充填物１３へと順次浸透してスラリーＳが全体に十分に保持される。
【００２２】
この状態において図示しない送風機によりガス導入口２から固定円筒１内に有害ガスを導入すると、ガスは籠型回転円筒体７を通過してガス排出口３側へと送り出されて排気され、ガスが上記した籠型回転円筒体７内を通過する際に、広い面積で気液接触がおこなわれるばかりでなく、ある程度の長さを有する籠型回転円筒体７内を、マクロ的には図１にもみることができるように、ガスは左から右へ、スラリーは右から左へと、互いに逆方向に流れて向流の態様をなし、またミクロ的にみた場合に円筒断面でスラリーは上から下へ、ガスは左から右へと流れることになるために交差流の態様を呈して気液接触がおこなわれる。したがってこの場合においては所謂吸収塔を多段直列に配置した化学装置と同様の作用効果が期待できることになる。
【００２３】
なお、このときの反応については、通常は
（１）ＣａＣＯ３ ＋ ＳＯ２ ＋ 1/2Ｈ２Ｏ  → ＣａＳＯ３・ 1/2Ｈ２Ｏ  ＋ ＣＯ２↑
（２）ＣａＳＯ３ 1/2Ｈ２Ｏ ＋ 1/2Ｏ２ ＋ 3/2Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
上記２段の化学反応としてあらわされるが、本発明によればこの反応を一工程でおこなわせることができる。
【００２４】
因みにスラリー貯留槽４内の貯溜スラリーＳは、ガス排出口３側寄りでは気液接触する脱硫剤スラリーＳのＰＨが１０に近く、脱硫効率の向上に重要な役割を果たしているが、ガス導入口２側寄りではＰＨ：３〜４程度となり被処理ガス中の酸素による酸化により一層有利な条件となる。
【００２５】
〔実験例１〕
上記した実施例１の有害ガスの脱硫装置の具体的な稼動例として、Ｃ重油炊きボイラーの排煙脱硫に用いた場合について示すとつぎの通りである
ボイラー          容      量      ：    ５ｔ／ｈ（２．５ｔ／ｈ×２）
重油使用量      ：    ４００ｌ／ｈ
排ガス量        ：    ４，８００Ｎｍ３  ／ｈ
排煙脱硫装置      大きさ          ：    １ｍ（直径）×３ｍ（長さ）
回転速度        ：    ４ｒｐｍ
掬い上げ樋の数  ：    ３２個／円周×３列
上記樋の形状    ：    図３（ａ）に示したもの
樋の容積〔Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｌ（長さ）〕（ｍｍ）：
５０×５０×２０×９８０
充填物          ：    プラスチック製ネットリング
（直径１００ｍｍ）
脱硫剤スラリー    種    類        ：    ＣａＣＯ３の１３％スラリー
給養量          ：    ３００ｌ／ｈ
排煙脱硫装置入口                  ：    ＳＯ２    １３００ｐｐｍ
排煙脱硫装置出口                  ：    ＳＯ２      １００ｐｐｍ
副生物中の含有石膏割合      ：    ５０〜６０％（残りは亜硫酸カルシウム）
【００２６】
さらに図４には本発明の第２実施例（請求項２に記載の発明）があらわされている。具体的には、片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を、それぞれ備えた一定の長さを有する固定円筒と、該固定円筒内に、固定円筒内壁に近接して両端の閉じた略Ｕ字状の断面を有する掬い上げ樋が周方向一定間隔毎に、固定円筒中心に設置された回転軸に対してそれぞれ平行となるよう外周面に沿って多数形成したところの、内部に充填物を充填してある籠型回転円筒体と、固定円筒の底部に設けられたスラリー貯留槽とからなり、さらにスラリー貯留槽はガス排出側の部分が固定円筒内底部に該固定円筒の長手方向に沿って上記籠型回転円筒体の一部がスラリーに浸漬する高さに設置されるとともに、ガス導入側寄りの部分が固定円筒の外側に突出してタンクを形成し、しかも該タンクには攪拌機および空気吹き込み装置を備え、タンク内で空気吹き込みによりスラリーを酸化させるとともに、空気を伴ったスラリーを回転する籠型回転体の掬い上げ樋により掬い上げて内部充填物内に灌液させるようにした有害ガスの脱硫石膏化装置である。
【００２７】
すなわち図４に示すように、固定円筒１、籠型回転円筒体７および該籠型回転円筒体７の外周面に取り付けられた掬い上げ樋１１の具体的な構成については、既述した第１実施例のものと同様であるので具体的な説明は割愛するが、スラリー貯留層４の出口部分（ガス入り口側）を下方（固定円筒１の外側方向）に向けて拡大してスラリータンク１４を形成し、スラリー貯留層４とスラリータンク１４とを連結合させている。
【００２８】
さらにスラリータンク１４には攪拌機１５および空気吹込装置１６が設置されており、これにより籠型回転円筒体７の回転に伴ってスラリータンク１４内のスラリーを掬い上げ樋１１が順次汲み上げることになり、ガス吸収部分と酸化部分とが融合一体化して副生物は１００％石膏となる。なお図４において８は籠型回転円筒体７を支承する回転軸、９ａおよび９ｂは軸受、１０は駆動手段（モータ）、１０ａは減速機をあらわしている。
【００２９】
５はスラリー供給管をあらわし、スラリー貯溜層４出口側のＰＨ如何により石灰石スラリーをスラリー貯留層４内に供給するものとし、さらにスラリー貯留層４の中間部と上記スラリー供給管５との間には途中に循環ポンプＰ１を介在させた循環パイプ１８により、スラリー貯溜層４内のスラリーＳを繰り返しスラリー貯溜層４におけるエンドプレート４ａ寄りに循環させることができる。
【００３０】
また図４において１９はスラリータンク１４内のスラリーＳを固定円筒１の上部より籠型回転円筒体７の上部に供給するための循環パイプであって、その中間部には循環ポンプＰ２が介在されている。なお上記した循環パイプ１８および循環パイプ１９については必ずしも必要ではないが、これらを備えることにより一層性能向上をはかることができる。
【００３１】
〔実験例２〕
上記した実施例２の有害ガスの脱硫石膏化装置の具体的な稼動例として、Ｃ重油炊きボイラーの排煙脱硫に用いた場合について示すとつぎの通りである
ボイラー          容      量      ：    ５ｔ／ｈ（２．５ｔ／ｈ×２）
重油使用量      ：    ４００ｌ／ｈ
排ガス量        ：    ４，８００Ｎｍ３  ／ｈ
排煙脱硫装置      大きさ          ：    １ｍ（直径）×３ｍ（長さ）
回転速度        ：    ４ｒｐｍ
掬い上げ樋の数  ：    ３２個／円周×３列
上記樋の形状    ：    図３（ａ）に示したもの
樋の容積〔Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｌ（長さ）〕（ｍｍ）：
５０×５０×２０×９８０
充填物          ：    プラスチック製ネットリング
（直径１００ｍｍ）
脱硫剤スラリー    種    類        ：    ＣａＣＯ３の１３％スラリー
給養量          ：    ３００ｌ／ｈ
排煙脱硫装置入口                  ：    ＳＯ２    １３００ｐｐｍ
排煙脱硫装置出口                  ：    ＳＯ２      １００ｐｐｍ
副生物中の含有石膏割合            ：    １００％
【００３２】
なお先に引用した特許文献１（実公昭５３−１９１７１号）に記載の装置にあっては回転円筒が閉じた空間を形成して回転しているのでこのような手段を講ずることができない。
【００３３】
かかる構成において、ガス導入口２から固定円筒１内に導入された有害ガスが籠型回転円筒体７を通過しつつスラリーＳとの気液接触により脱硫され、ガス排出口３側へと送り出されて排気される。亜硫酸ガスはスラリー中の水と反応し、亜硫酸水に、亜硫酸水はスラリー中及びガス中の酸素に酸化されて硫酸化し、硫酸は石灰石と反応して石膏化という過程を経て、一部亜硫酸カルシウムを経るものもあるが、結晶化する前に酸化作用をうけて石膏となり、石灰石が消費されて無くなり石膏に変化していき、スラリータンク１４内底部に石膏スラリーとして蓄積され、バルブ１７を介して石膏タンク（図示省略）へと取り出すことができる。なおこの場合のバルブ１７はスラリータンク１４内のスラリー液面を一定に保ちながら開閉される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例である有害ガス脱硫装置の概略をあらわした要部縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視方向の断面図。
【図３】本発明において用いられる掬い上げ樋の各種形状をあらわした拡大断面図。
【図４】本発明の第２実施例である有害ガスの脱硫石膏化装置の概略をあらわした要部縦断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１      固定円筒
２      ガス導入口
３      ガス排出口
４      スラリー貯留槽
４ａ    エンドプレート
４ｂ    エンドプレート
５      スラリー供給管
６      排出管
７      籠型回転円筒体
８      回転軸
９ａ    軸受
９ｂ    軸受
１０    駆動手段
１１    掬い上げ樋
１２    開口部
１３    充填物
１４    スラリータンク
１５    攪拌機
１６    空気吹込装置
１７    バルブ
１８    循環パイプ
１９    循環パイプ
２０    充填物充填空間
【図１】
2007021317.tif 000003
【図２】
2007021317.tif 000004
【図３】
2007021317.tif 000005
【図４】
2007021317.tif 000006