(57)【要約】【課題】  簡単な方法により吸収塔内での微細な気泡の充満を防ぎ、液面レベルを安定に維持する。【解決手段】  排ガス１に含まれる硫黄酸化物を石灰石３を含む吸収液５に吸収する吸収塔７と、前記吸収塔７の上部空間に設けた吸収液５を噴霧する複数の噴霧ノズル９と、前記吸収塔７の底部に滞溜する吸収液５を前記噴霧ノズル９に供給する循環ポンプ１５と、前記吸収塔７の底部に滞溜する吸収液５に空気を供給する空気供給手段１７と、前記吸収塔７の底部から抜き出した前記吸収液５から石膏１９を分離する分離手段２１と、前記分離手段２１から排出される前記吸収液５に必要に応じて前記石灰石を添加して前記吸収塔７内に補給する吸収液補給手段２６とを有する湿式排ガス脱硫装置において、前記吸収液５に石炭灰を添加する石炭灰供給手段３５を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに含まれる硫黄酸化物を石灰石を含む吸収液に吸収する吸収塔と、前記吸収塔の上部空間に設けた吸収液を噴霧する複数の噴霧ノズルと、前記吸収塔の底部に滞溜する吸収液を前記噴霧ノズルに供給する循環ポンプと、前記吸収塔の底部に滞溜する吸収液に空気を供給する空気供給手段と、前記吸収塔の底部から抜き出した前記吸収液から石膏を分離する分離手段と、前記分離手段から排出される前記吸収液に必要に応じて前記石灰石を添加して前記吸収塔内に補給する吸収液補給手段とを有する湿式排ガス脱硫装置において、前記吸収液に石炭灰を添加する石炭灰供給手段を設けたことを特徴とする湿式排ガス脱硫装置。
【請求項２】
前記石炭灰供給手段は、前記吸収液補給手段から補給される前記吸収液に前記石炭灰を添加することを特徴とする請求項１に記載の湿式排ガス脱硫装置。
【請求項３】
前記吸収塔の底部に滞留する前記吸収液の液面を検知する液面検知手段を設け、前記吸収液の液面が設定以上のとき、前記石炭灰の供給量を規定値以上に増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の湿式排ガス脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式排ガス脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼排ガス中の硫黄酸化物を除去する装置として、湿式石灰石−石膏排ガス脱硫装置（以下、湿式排ガス脱硫装置という。）が使用されている。
【０００３】
湿式排ガス脱硫装置は、排ガスに含まれる硫黄酸化物を石灰石を含む吸収液に吸収する吸収塔と、吸収塔の上部空間に設けた吸収液を噴霧する複数の噴霧ノズルと、吸収塔の底部に滞溜する吸収液を噴霧ノズルに供給する循環ポンプと、吸収塔の底部に滞溜する吸収液に空気を供給する空気供給手段と、吸収塔の底部から抜き出した吸収液から石膏を分離する分離手段と、分離手段から排出される吸収液に必要に応じて石灰石を添加して吸収塔内に補給する吸収液補給手段とを備えて構成される。
【０００４】
このように構成される湿式排ガス脱硫装置において、噴霧ノズルから噴霧された液滴が底部に滞溜した吸収液の液面に衝突する際に、微細な気泡が発生することが知られている。特に、脱硫性能を高めるために噴霧する吸収液を増加させると、気泡の発生量が増加するとともに、滞溜吸収液を抜き出す量が増大するので、液降下速度が増加する。この液降下速度が微細な気泡の上昇速度よりも大きいと、滞留吸収液中に微細な気泡が充満し、吸収塔の液レベルが上昇する。
【０００５】
このように吸収液のホールドアップ量が増加すると、噴霧された吸収液の液滴の落下距離が短くなって排ガスと吸収液の接触時間が減少するため、硫黄酸化物の吸収率が低下するという問題が生じる。また、液面が吸収塔の側壁に設けられた排ガス入口まで上昇すると、通風系の圧力損失が増大し、装置の安定運用が困難になるという問題も生じる。
【０００６】
このような問題を回避するため、特許文献１には、吸収塔の液面に浮遊材を浮遊させて気泡の発生を抑制することが提案されている。また、特許文献２、３には、液面が上昇したときに吸収液を抜き取って吸収塔液面レベルを低減させることが提案されている。さらに、特許文献４、５には、吸収塔から滞留吸収液の一部を抜き出して破泡器に導き、水スプレ又は空気供給によって破泡することにより、液面レベルの上昇を抑制することが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２６８７９７号公報
【特許文献２】特開平１１−１９７４４９号公報
【特許文献３】特開平１１−２４４６４９号公報
【特許文献４】特開平９−２２５２５７号公報
【特許文献５】特開平１０−１２８００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１によれば、噴射ノズルより落下した吸収液が浮遊材に衝突することで微細な気泡が発生するとともに、浮遊材の上面に堆積した微細な気泡を破泡できないという問題がある。また、特許文献２、３によれば、吸収塔内の液面レベルを下げると液面からスプレノズルまでの高さが増加して静水頭が増加するため、吸収塔循環ポンプの消費電力が増加することになる。また、特許文献４、５によれば、破泡器を設置する必要があり経済的でない。
【０００９】
本発明は、簡単な方法により吸収塔内での微細な気泡の充満を防ぎ、液面レベルを安定に維持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らの研究によって、吸収液中に添加した石炭灰は、吸収塔内で発生した微細な気泡に対して破泡作用があることが明らかになった。そこで、本発明は、吸収液に石炭灰を添加する石炭灰供給手段を設けたことを特徴とする。これにより、石炭灰によって微細な気泡が破泡されるために、吸収液中に微細な気泡が充満することを抑制して液面レベルを安定に維持することができる。
【００１１】
この場合において、吸収液補給手段から補給される吸収液に石炭灰を添加することが好ましい。また、吸収塔の底部に滞留する吸収液の液面を検知する液面検知手段を設け、吸収液の液面が設定以上のとき、石炭灰の供給量を規定値以上に増加させることができる。これによれば、微細な気泡が著しく増加した場合に、液面レベルの上昇を急速に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な方法により吸収塔内での微細な気泡の充満を防ぎ、液面レベルを安定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例の湿式排ガス脱硫装置の構成を示す図である。
【００１５】
図示のように、湿式排ガス脱硫装置は、排ガス１に含まれる硫黄酸化物を石灰石３を含む吸収液５に吸収する吸収塔７を備えて形成されている。吸収塔７の上部空間に、吸収液５を噴霧する複数の噴霧ノズル９が設けられている。また、噴霧ノズル９には、吸収塔７の底部の吸収液循環タンク１１に滞溜する吸収液５をノズルヘッダ１３を介して供給する循環ポンプ１５が連結されている。また、吸収液循環タンク１１には、滞溜する吸収液５に空気を供給する空気供給装置１７が設けられている。また、吸収液循環タンク１１の吸収液５は、抜出しポンプ２３によって抜き出され、石膏１９を分離する石膏脱水装置２１に送られる。石膏脱水装置２１により石膏１９と分離された脱水ろ液２５は、ろ液タンク２９に送られ、ろ液ポンプ３１によって、排水タンク３３、石灰石供給装置２６、吸収液循環タンク１１に供給可能になっている。石灰石供給装置２６は、石灰石３を添加して石灰石スラリポンプ２７を介して吸収塔７内に供給するようになっている。
【００１６】
ろ液タンク２９には、石炭灰を脱水ろ液２５に供給する石炭灰供給装置３５が設けられている。この石炭灰供給装置３５は、石炭灰を脱水ろ液２５又は吸収液５中に供給できる位置であれば、どこの位置に設けてもよい。
【００１７】
また、吸収塔７の側壁には排ガス入口３７が、吸収塔７の頂部には硫黄酸化物が除去された排ガス３９に同伴する微小な液滴を除去するミストエリミネータ４１を備えた排ガス出口４３が設けられ、吸収液循環タンク１１には、攪拌器４５が設けられている。
【００１８】
このように構成される本実施例の湿式排ガス脱硫装置の動作について説明する。火力発電所等から発生した硫黄酸化物を含む排ガス１は、図示していない電気集塵装置（以下、乾式ＥＰという。）の上流側でＮＨ３によって中和処理された後に、排ガス入口３７から吸収塔７内に導かれる。排ガス１は、噴霧ノズル９から微細な液滴として噴霧される吸収液５と接触して、排ガス１中の硫黄酸化物は液滴の表面で化学的に除去される。硫黄酸化物が除去された排ガス３９に同伴する微小な液滴はミストエリミネータ４１で除去され、排ガス出口４３から排出される。排ガス３９は必要に応じて吸収塔７の後流側に設置される図示していない再加熱設備により昇温されて、煙突より排出される。
【００１９】
一方、噴霧ノズル９から噴霧された液滴は、硫黄酸化物を吸収した後に吸収液循環タンク１１に落下する。吸収液５に吸収された硫黄酸化物（ＳＯ２）は、吸収液５中に含まれる石灰石３（ＣａＣＯ３）と反応し、さらに空気供給装置１７から供給される空気中の酸素によって酸化され、次式の反応により石膏１９（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）となる。
【００２０】
ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋ＣａＣＯ３＋１/２Ｏ２→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
滞溜吸収液５中の石膏１９を回収するため、抜出しポンプ２３によって、吸収液循環タンク１１から吸収液５の一部を石膏脱水装置２１に送液し、吸収液５中に含まれている石膏１９及び煤塵を回収する。
【００２１】
石膏脱水装置２１から排出された脱水ろ液２５は、ろ液タンク２９に送られた後、ろ液ポンプ３１によって、適宜、排水タンク３３、吸収液循環タンク１１、石灰石供給装置２６に供給される。
【００２２】
石灰石供給装置２６に供給された脱水ろ液２５は、吸収剤である石灰石３と混合して石灰石スラリを調整するための石灰石スラリ製造用の補給水として使用される。
【００２３】
排水タンク３３に排出された脱水ろ液２５は、系内に不純物が濃縮するのを防ぐために、図示していない排水処理設備へ送られ、Ｆ、重金属等が除去された後に放流される。
【００２４】
次に、本実施例１の特徴部の作用について説明する。噴霧ノズル９から噴霧された吸収液５の液滴が吸収液循環タンク１１に滞溜する吸収液５と衝突すると、吸収液５中に微細な気泡が発生する。この点について、図２、３を用いて説明する。図２は、吸収塔の液レベル上昇のメカニズムを説明する図であり、図３は、液降下速度と液ホールドアップ量の関係を示す図である。
【００２５】
図２に示すように、吸収液循環タンク１１内の吸収液５中には、空気供給装置１７から供給される酸化空気の気泡４９と、液滴５１が落下した際に発生する微細な気泡５３が存在している。気泡４９は、直径２〜５ｍｍ程度で、上昇速度が２０ｃｍ／ｓ以上であるのに対し、気泡５３は、直径０．３ｍｍ程度であり、上昇速度は３ｃｍ／ｓ程度である。特に、脱硫性能を高めるために噴霧する吸収液５を増加させると気泡５３の発生量が増加するとともに、滞溜している吸収液５を抜き出す量が増大するので、吸収液５の液降下速度５５が増加する。この液降下速度５５が気泡５３の上昇速度よりも大きくなると、気泡が吸収液５中に滞溜して、液ホールドアップ量が増加する。すなわち、図３に示すように、液降下速度の上昇に伴い、液ホールドアップ量が増加する。
【００２６】
また、排水処理設備の設備費を抑えるために、脱水ろ液２５の排水量を低減して吸収液として再利用しているが、脱硫系内に不純物、特に塩類(ＮＨ４＋、Ｍｇ２＋等)が濃縮してしまう。ＮＨ４＋は、ＮＨ３の一部が乾式ＥＰをすり抜けて吸収液５に吸収されて濃縮したものであり、Ｍｇ２＋は、石灰石３中に含まれるＭｇが吸収液５に溶解して濃縮したものである。
【００２７】
特に、近年、ボイラ燃料の多様化により排ガス１中の硫黄酸化物濃度が高くなり、ＮＨ３のリーク量や石灰石消費量が増加するので、塩類(ＮＨ４＋、Ｍｇ２＋)はさらに増加することになる。このように塩類(ＮＨ４＋、Ｍｇ２＋)が増加すると、対イオンであるＳＯ４２−５７も増加する。
【００２８】
図４を用いて、ＳＯ４２−５７が破泡を抑制することについて説明する。図４に示すように、ＳＯ４２−５７は、気泡５３の周囲に付着することで、気泡同士の合体を阻害して破泡を抑制する。その結果、気泡５３が吸収液５中に充満して液レベルが上昇してしまう。
【００２９】
そこで、破泡を促進するために、石炭灰供給手段３５から脱水ろ液２５に、予め規定した規定量の石炭灰を供給する。この規定量は、破泡作用が期待できる量よりも多くの量を供給するようにする。なお、本実施例では、乾式ＥＰで捕集された飛灰である石炭灰を使用しているが、これに限られず、他から入手した石炭灰を使用しても構わない。
【００３０】
図５を用いて、石炭灰を供給した場合の液面レベルの挙動について、石炭灰を混入させない場合と比較しながら説明する。図５は、液面の上昇挙動の実験結果を示す図である。図５（ａ）に示すように、Ｍｇ、Ｃｌ濃度が低い場合（Ｍｇ：０ｐｐｍ、Ｃｌ：０ｐｐｍ）には液面上昇度合いは低いが、図５（ｂ）に示すように、Ｍｇ、Ｃｌ濃度を高めた場合（Ｍｇ：１０、０００ｐｐｍ、Ｃｌ：１５、０００ｐｐｍ）には、液面が異常に上昇する。
【００３１】
そこで、図５（ｃ）に示すように、図５(ｂ)と同様な吸収液に０．０５ｗｔ％の石炭灰を添加すると、Ｍｇ、Ｃｌ濃度が高い条件であっても、液面の異常な上昇を抑制できた。さらに、図５（ｄ）に示すように、０．１０ｗｔ％の石炭灰を添加した場合は、さらに液面の異常な上昇を抑制でき、液面の上昇は図５（ａ）の場合と同程度となった。この実験結果からも、石炭灰が破泡作用を有していることが確認できる。
【００３２】
したがって、本発明によれば、石炭灰を吸収液に供給するという簡単な方法により、吸収塔内での微細な気泡の充満を防ぎ、液面レベルを安定に維持することができる。
【００３３】
なお、石炭焚脱硫プラントでは排ガス１中より石炭灰が流入するが、吸収塔に排ガス１を供給する前に、乾式ＥＰ、またはバグフィルタ等を通過するから、液石炭灰の流入量が抑えられる。このため、石炭焚脱硫プラントにおいても、破泡に必要な石炭灰を供給する必要がある。
【実施例２】
【００３４】
図６に、本発明の他の実施例の排ガス脱硫装置の構成を示す。図において、図１の実施例１と同一の機能及び構成を有する部品には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本実施例が図１の実施例１と相違する点は、吸収液循環タンク１１の吸収液５の液面を検知する液面検知センサ４７を設けた点である。吸収液の液面が設定以上のとき、石炭灰の供給量を規定値以上に、急速に増加させる。これによれば、微細な気泡が著しく増加した場合に、液面レベルの上昇を急速に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例の湿式排ガス脱硫装置の構成を示す図である。
【図２】吸収塔の液レベル上昇のメカニズムを説明する図である。
【図３】液降下速度と液ホールドアップ量の関係を示す図である。
【図４】ＳＯ４２−が破泡を抑制する作用を説明する図である。
【図５】液面の上昇挙動の実験結果を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例の湿式排ガス脱硫装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、３９  排ガス
３  石灰石
５  吸収液
７  吸収塔
９  噴霧ノズル
１１  吸収液循環タンク
１５  循環ポンプ
１７  空気供給装置
２１  石膏脱水装置
２３  抜出しポンプ
２６  石灰石供給装置
２７  スラリポンプ
２９  ろ液タンク
３１  ろ液ポンプ
３５  石炭灰供給装置
【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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