(57)【要約】【課題】スケーリングの発生を抑制する。【解決手段】吸収塔２１において、排ガス中に含まれる亜硫酸（ＳＯ２）ガスを吸収液と反応させて吸収除去し、吸収剤混合槽３１において吸収塔２１からの吸収液に吸収剤を混合し、この吸収液を再度吸収塔２１に供給する排ガス処理方法であって、吸収剤混合槽３１において吸収塔２１からの吸収液に吸収剤を混合するに際し、この吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態にし、この状態で吸収液を吸収塔２１に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収塔において、排ガス中に含まれる亜硫酸（ＳＯ２）ガスを吸収液と反応させて吸収除去し、吸収剤混合槽において吸収塔からの吸収液に吸収剤を混合し、この吸収液を再度吸収塔に供給する排ガス処理方法であって、
吸収剤混合槽において吸収塔からの吸収液に吸収剤を混合するに際し、この吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態にし、この状態で吸収液を吸収塔に供給することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の排ガス処理方法において、
吸収剤混合槽で、吸収液に蟻酸（ＨＣＯＯＨ）と前記吸収剤としての炭酸カルシウムとを混合して蟻酸カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯＯ）２）を生成した後に、吸収剤混合槽からこの蟻酸カルシウムと吸収液とを吸収塔に供給し、吸収塔内の吸収液に含まれる蟻酸の濃度を４００ｐｐｍ以上とし、かつこの吸収液のｐＨ値を５以下にして、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを蟻酸カルシウムと反応させて吸収除去することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排ガス処理方法において、
吸収剤混合槽で、吸収塔からの吸収液を０．４ｋＷ／ｍ３以上の動力で３０分以上撹拌することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の排ガス処理方法において、
吸収剤混合槽で、吸収塔からの吸収液のｐＨ値を１１以上とすることを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中に含まれる亜硫酸（ＳＯ２）ガスを除去する排ガス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の排ガス処理方法として、従来から例えば下記特許文献１に示されるように、吸収塔において排ガス中に含まれる亜硫酸（ＳＯ２）ガスを、例えば炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）または消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を含有する吸収液と反応させて吸収除去し、吸収剤混合槽において吸収塔からの吸収液に吸収剤を混合し、この吸収液を再度吸収塔に供給する方法が知られている。
【特許文献１】特開平５−７７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記従来の排ガス処理方法では、吸収塔や吸収剤混合槽をつなぐ配管や、吸収塔の内壁に、石膏等が積層状態で付着して固着する、いわゆるスケーリングが発生し易いという問題があった。このような問題を解決するための手段として、例えば吸収液中の石膏スラリー濃度を下げたり、種晶を添加したり、あるいはスケーリング防止剤を添加したりすることがなされていたが、有効な解決手段にはなり得なかった。
そこで、本願発明者等は、鋭意研究した結果、スケーリングが発生する要因の一つとして、吸収液中の石膏スラリー濃度が過飽和の状態から飽和の状態に変化し、これらの各状態での吸収液中の石膏スラリー濃度の差分がスケールとなって前記内壁に析出することを見出した。なお、過飽和とは、その物質の飽和溶解度よりも液中濃度が高い状態をいう。
また、スケーリングが発生する他の要因として、吸収塔内で、ｐＨ値が５を超える吸収液と排ガス中の亜硫酸ガスとを反応させると、水への溶解度が極めて低い亜硫酸カルシウムが生成され、この亜硫酸カルシウムが前記内壁に結晶として析出してスケーリングを発生させることを見出した。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、スケーリングの発生を抑制することができる排ガス処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の排ガス処理方法は、吸収塔において、排ガス中に含まれる亜硫酸（ＳＯ２）ガスを吸収液と反応させて吸収除去し、吸収剤混合槽において吸収塔からの吸収液に吸収剤を混合し、この吸収液を再度吸収塔に供給する排ガス処理方法であって、吸収剤混合槽において吸収塔からの吸収液に吸収剤を混合するに際し、この吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態にし、この状態で吸収液を吸収塔に供給することを特徴とする。
【０００６】
この場合、吸収剤混合槽で吸収塔からの吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態にし、この状態で吸収液を吸収塔に供給するので、吸収剤混合槽から吸収塔に吸収液を供給する配管内、あるいは吸収塔内で、吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態に維持することができる。したがって、吸収液中の石膏スラリー濃度が過飽和の状態から飽和の状態に変化し、これらの各状態での吸収液中の石膏スラリー濃度の差分がスケールとなって、配管や吸収塔の内壁に析出するのを抑制することが可能になり、スケーリングが発生するのを抑えることができる。
【０００７】
ここで、吸収剤混合槽で、吸収液に蟻酸（ＨＣＯＯＨ）と前記吸収剤としての炭酸カルシウムとを混合して蟻酸カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯＯ）２）を生成した後に、吸収剤混合槽からこの蟻酸カルシウムと吸収液とを吸収塔に供給し、吸収塔内の吸収液に含まれる蟻酸の濃度を４００ｐｐｍ以上とし、かつこの吸収液のｐＨ値を５以下にして、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを蟻酸カルシウムと反応させて吸収除去してもよい。
【０００８】
この場合、吸収塔内において吸収液のｐＨ値を５以下とした状態で、この吸収液および蟻酸カルシウムにそれぞれ含まれるＣａと、排ガス中に含まれる亜硫酸ガス（ＳＯ２）とを反応させるので、この吸収塔内で、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）を生成させずに、重亜硫酸カルシウム（Ｃａ（ＨＳＯ３）２）を生成させることが可能になり、この亜硫酸カルシウムが吸収塔の内壁に析出してスケーリングが発生するのを抑制することができる。
【０００９】
また、吸収剤混合槽内で吸収液を飽和状態にするのに、例えば、吸収剤混合槽で、吸収塔からの吸収液を０．４ｋＷ／ｍ３以上の動力で３０分以上撹拌してもよいし、あるいは吸収剤混合槽で、吸収塔からの吸収液のｐＨ値を１１以上としてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る排ガス処理方法によれば、スケーリングの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の排ガス処理装置１０では、供給された排ガス中に含まれる亜硫酸（ＳＯ２）ガスを、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を含有する吸収液と反応させて吸収除去する吸収塔２１と、吸収塔２１からの吸収液に吸収剤を混合した後に、再度この吸収液を吸収塔２１に供給する吸収剤混合槽３１と、吸収塔２１で生成された石膏スラリーを石膏とろ液とに分離する脱水機４１と、吸収塔２１で亜硫酸ガスが吸収除去された後の排ガスを大気に放出する放出部５１とを備えている。
【００１２】
吸収塔２１の上端部には、排ガスを内部に導入する入口２１ａと、亜硫酸ガスを除去した後の排ガスを放出部５１に向けて送り出す出口２１ｂとが設けられている。入口２１ａには排ガス供給手段２８が連結され、出口２１ｂには、亜硫酸ガスを除去した後の排ガスを、放出部５１に送り出す前に通過させてこの排ガスに同伴した吸収液のミストを除去するエリミネータ２３が取り付けられている。また、エリミネータ２３に向けて間欠的に工業用水を噴射しこのエリミネータ２３を洗浄する洗浄液供給手段２６が設けられている。
【００１３】
さらに、吸収塔２１には、この内部に充填された吸収液を吸い上げて、この吸収塔２１内を流れる排ガスに向けてこの吸収液を噴射する第１循環スプレー２４ａおよび第２循環スプレー２４ｂが設けられている。また、吸収塔２１内に充填された吸収液中に空気を供給する空気供給手段２７と、この空気供給手段２７の吸収液中における開口部の周辺部に配置され、吸収液を空気供給手段２７からの空気とともに撹拌する第１撹拌手段２５とが設けられている。
【００１４】
さらに、この吸収塔２１の内側における上端面には、吸収液の液面には接触しない位置まで下方に向けて延在した仕切り板２２が垂設されている。この仕切り板２２により、吸収塔２１の内部は、入口２１ａに連通された並流部２１ｃと、出口２１ｂに連通された向流部２１ｄとが、仕切り板２２の下端と吸収液の液面との間の隙間を介して連結されて、入口２１ａから内部に導入された排ガスは、並流部２１ｃを下方に向けて流れた後、前記隙間を通過して、合流部２１ｄを上方に向けて流れ、出口２１ｂに到達するようになっている。
【００１５】
そして、第１、第２循環スプレー２４ａ、２４ｂは、並流部２１ｃおよび向流部２１ｄに各別に設けられ、並流部２１ｃを下方に向けて流れる排ガスには、第１循環スプレー２４ａにより吸収液を噴射し、向流部２１ｄを上方に向けて流れる排ガスには、第２循環スプレー２４ｂにより吸収液を噴射するようになっている。
【００１６】
吸収剤混合槽３１には、吸収塔２１内の吸収液を吸収剤混合槽３１の内部に導入する第１吸収液導入手段３４と、蟻酸を吸収剤混合槽３１の内部に導入する蟻酸導入手段３２と、炭酸カルシウムを吸収剤混合槽３１の内部に導入する炭酸カルシウム導入手段３３と、吸収剤混合槽３１から吸収塔２１に吸収液および蟻酸カルシウムを供給する吸収液供給手段３５と、吸収剤混合槽３１内に充填された吸収液を撹拌する第２撹拌手段３６とが設けられている。
【００１７】
脱水機４１には、吸収塔２１内の吸収液を導入する第２吸収液導入手段４２と、脱水機４１により吸収液から分離されたろ液を再度吸収塔２１に供給するろ液供給手段４３と、脱水機４１により吸収液から分離された石膏を回収する石膏回収手段４４とが設けられている。なお、ろ液供給手段４３には排水処理手段４５が連結されている。
【００１８】
放出部５１には、吸収塔２１のエリミネータ２３および出口２１ｂをこの順に通過した排ガスを外部に放出する煙突５３が備えられている。
【００１９】
次に、以上のように構成された排ガス処理装置１０により排ガスを処理する方法について説明する。
まず、排ガス供給手段２８により排ガスを入口部２１ａを通過させて吸収塔２１内に導入して、この吸収塔２１内の並流部２１ｃを下方に向けて流す。そして、この排ガスは、下方に向けて流れる過程において第１循環スプレー２４ａにより吸収液が噴射され、その後、吸収塔２１内の吸収液の液面に接触した後に、仕切り板２２の下端と吸収液の液面との間の隙間を通過して、向流部２１ｄに導入され、この向流部２１ｄを上方に向けて流れる過程においてさらに第２循環スプレー２４ｂにより吸収液が噴射される。
【００２０】
このように、排ガスが吸収塔２１内で吸収液と接触すると、この排ガスに含まれる亜硫酸ガスは、吸収液に含まれる炭酸カルシウム、および後述する吸収剤混合槽３１から供給された蟻酸カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯＯ）２）とそれぞれ反応する。
これらのうち、亜硫酸ガスと前記炭酸カルシウムとの反応は、
ＣａＣＯ３＋２ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＨＳＯ３）２＋ＣＯ２    （１）
により表され、また、亜硫酸ガスと前記蟻酸カルシウムとの反応は、
Ｃａ（ＨＣＯＯ）２＋２ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＨＳＯ３）２＋２ＨＣＯＯＨ    （２）
により表される。
すなわち、吸収塔２１内で重亜硫酸カルシウム（Ｃａ（ＨＳＯ３）２）が生成される。
【００２１】
そして、この重亜硫酸カルシウムは、吸収塔２１において、排ガスおよび空気供給手段２７により供給された空気にそれぞれ含まれる酸素と反応する。この反応は、
Ｃａ（ＨＳＯ３）２＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＳＯ４    （３）
により表され、石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生成される。これにより、吸収液は石膏スラリーとなる。
その後、排ガスは、エリミネータ２３を通過した後に、吸収塔２１の出口２１ｂ、および煙突５３を順次通過して外部に放出される。
【００２２】
なお、エリミネータ２３には、洗浄液供給手段２６により工業用水が間欠的に供給され、このエリミネータ２３に付着した石膏スラリーを除去して洗浄する。そして、この洗浄後の工業用水は吸収塔２１に供給され、この吸収塔２１内の吸収液に含まれる石膏スラリー濃度を希釈して調整する。また、エリミネータ２３に供給する工業用水の供給量は、吸収塔２１内で吸収液を吸い上げて第２循環スプレー２４ｂに供給する途中で、この吸収液の石膏スラリー濃度を濃度測定手段２９により測定し、この測定データに基づいて調整する。
【００２３】
以上の過程において、吸収剤混合槽３１には、吸収塔２１から順次吸収液が第１吸収液導入手段３４により導入されるとともに、蟻酸導入手段３２から蟻酸が導入され、さらに炭酸カルシウム導入手段３３から炭酸カルシウム（吸収剤）が導入される。
そして、炭酸カルシウムと蟻酸とが、
ＣａＣＯ３＋２ＨＣＯＯＨ→Ｃａ（ＨＣＯＯ）２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２    （４）
のように反応し、前述した蟻酸カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯＯ）２）が生成される。
また、吸収塔２１において前記式（３）で生成された硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と炭酸カルシウムとが、
Ｈ２ＳＯ４＋ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２    （５）
のように反応し、石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生成される。
そして、吸収剤混合槽３１内の吸収液は、この液面の高さ位置が常時一定となるように吸収液供給手段３５により蟻酸カルシウムとともに吸収塔２１に順次供給される。なお、この蟻酸カルシウムは、前記式（２）で示したように、吸収塔２１において、排ガス中の亜硫酸ガスと反応する。
【００２４】
ここで、炭酸カルシウム供給手段３３では、サイロ３３ａに貯蔵された炭酸カルシウムを、ロータリーバルブ３３ｂを介して順次、図示されないロードセルを備えて回転可能に支持されたテーブルフィーダ３３ｃに間欠的に供給し、このテーブルフィーダ３３ｃから吸収剤混合槽３１に炭酸カルシウムを供給する。
【００２５】
この際、テーブルフィーダ３３ｃは、ロータリーバルブ３３ｂから炭酸カルシウムが供給されていない間に、前記ロードセルにより重量が測定されてこのテーブルフィーダ３３ｃ上の炭酸カルシウムの重量が算出され、このデータに基づいてテーブルフィーダ３３ｃの回転数、つまり吸収剤混合槽３１への炭酸カルシウムの供給量を制御する。さらにこの制御に際し、吸収塔２１で排ガスから吸収除去される亜硫酸ガスの量も考慮する。なお、吸収塔２１で排ガスから吸収除去される亜硫酸ガスの量は、吸収塔２１内に供給される排ガス中の亜硫酸ガスの含有量（硫酸ガス供給量測定器３０による測定値）と、吸収塔２１の出口２１ｂにおける排ガス中に含まれる亜硫酸ガスの濃度（設計値）とに基づいて算出される。
【００２６】
さらに、この炭酸カルシウムの供給量の制御に際し、吸収塔２１内の吸収液のｐＨ値も併せて測定しておき、この測定値が設定値よりも小さい場合は、前記のように算出された炭酸カルシウムの供給量に１より大きい一定値を乗じ、逆に前記測定値が設定値よりも大きい場合には、前記のように算出された炭酸カルシウムの供給量に１より小さい一定値を乗じることによって、硫酸ガス供給量測定器３０で測定誤差が生じた場合においても、その誤差を補完できるようにする。
【００２７】
ここで、本実施形態では、吸収塔２１から供給された吸収剤混合槽３１内の吸収液を第２撹拌手段３６により０．４ｋＷ／ｍ３以上の動力で３０分以上撹拌する。また、これと同時に、吸収剤混合槽３１に例えば消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）や苛性ソーダ等を加えて、この吸収剤混合槽３１に充填された吸収液のｐＨ値を１１以上にする。これにより、吸収剤混合槽３１内の吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態にし、この状態で吸収液供給手段３５により吸収液を吸収塔２１に供給する。
【００２８】
さらに、本実施形態では、前記のように、吸収剤混合槽３１で、吸収液に、炭酸カルシウムと蟻酸とを混合して蟻酸カルシウムを生成し、吸収剤混合槽３１からこの蟻酸カルシウムと吸収液とを吸収塔２１に供給することによって、吸収塔２１内の吸収液に含まれる蟻酸の濃度を４００ｐｐｍ以上とし、かつこの吸収液のｐＨ値を５以下にする。そして、この吸収液および蟻酸カルシウムを、吸収塔２１において前記のように排ガス中の亜硫酸ガスと反応させることにより、この亜硫酸ガスを排ガス中から吸収除去する。
【００２９】
以上説明したように本実施形態による排ガス処理方法によれば、吸収剤混合槽３１で吸収塔２１からの吸収液中の石膏スラリー濃度を飽和状態にし、この状態で吸収液を吸収塔２１に供給するので、吸収剤混合槽３１から吸収塔２１に吸収液を供給する配管内、あるいは吸収塔２１内で、吸収液の石膏スラリー濃度を飽和状態に維持することができる。したがって、吸収液中の石膏スラリー濃度が過飽和の状態から飽和の状態に変化し、これらの各状態での吸収液中の石膏スラリー濃度の差分がスケールとなって、配管や吸収塔２１の内壁に析出するのを抑制することが可能になり、スケーリングが発生するのを抑えることができる。
【００３０】
また、吸収剤混合槽３１で、吸収液に、炭酸カルシウムと蟻酸とを混合して蟻酸カルシウムを生成し、吸収剤混合槽３１からこの蟻酸カルシウムと吸収液とを吸収塔２１に供給し、吸収塔２１内の吸収液に含まれる蟻酸の濃度を４００ｐｐｍ以上とし、かつこの吸収液のｐＨ値を５以下にした状態で、この吸収液および蟻酸カルシウムにそれぞれ含まれるＣａと、排ガス中に含まれる亜硫酸ガスとを反応させるので、この吸収塔２１内で、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）を生成させずに、重亜硫酸カルシウム（Ｃａ（ＨＳＯ３）２）を生成させることが可能になり、亜硫酸カルシウムが吸収塔２１の内壁に析出してスケーリングが発生するのを抑制することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、吸収剤混合槽３１で、吸収塔２１からの吸収液を第２撹拌手段３６により０．４ｋＷ／ｍ３以上の動力で３０分以上撹拌し、かつ吸収剤混合槽３１で、吸収塔２１からの吸収液のｐＨ値を１１以上とするので、吸収剤混合槽３１から吸収塔２１に供給する吸収液を確実に飽和状態にすることが可能になり、前記スケーリングの発生をより一層抑えることができる。
【００３２】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、炭酸カルシウムが含有された吸収液を採用したが、これに代えて、消石灰が含有された吸収液を採用してもよい。この場合、吸収剤混合槽３１に炭酸カルシウム供給手段３３から炭酸カルシウムを供給するのに代えて、消石灰を供給するようにしてもよい。
【００３３】
また、前記実施形態では、吸収剤混合槽３１から蟻酸カルシウムと吸収液とを吸収塔２１に供給し、吸収塔２１内の吸収液に含まれる蟻酸の濃度を４００ｐｐｍ以上とし、かつこの吸収液のｐＨ値を５以下にしたが、少なくとも吸収剤混合槽３１内の吸収液に含まれる石膏スラリー濃度を飽和状態にして、この状態で吸収塔２１に供給するようにすれば、前記実施形態のように、吸収剤混合槽３１で炭酸カルシウムと蟻酸とを混合しなくてもよい。
【００３４】
さらに、前記実施形態では、吸収剤混合槽３１内の吸収液に含まれる石膏スラリー濃度を飽和状態にするのに、吸収剤混合槽３１内で第２撹拌手段３６により吸収液を撹拌するとともに、吸収剤混合槽３１に充填された吸収液のｐＨ値を１１以上にしたが、少なくとも一方のみを実施するようにしてもよい。
【００３５】
次に、以上説明した作用効果についての検証試験を実施した。
まず、実施例として、吸収剤混合槽３１で、吸収塔２１からの吸収液を第２撹拌手段３６により０．４ｋＷ／ｍ３以上の動力で３０分以上撹拌し、かつ吸収塔２１からの吸収液に消石灰等を混入してこの吸収液のｐＨ値を１１以上とした方法を採用した。これに対し比較例では、吸収剤混合槽３１において、消石灰等の混入を行わず、かつ吸収液を０．１５ｋＷ／ｍ３の動力で撹拌する従来通りの方法を採用した。なお、これらの実施例および比較例ともに、消石灰を含有する吸収液を採用した。
その結果、前記比較例では、吸収塔の内壁に約１ヶ月で３０ｍｍ程度のスケールが生成されて排ガスの処理装置の継続運転が困難になったことが確認されたが、前記実施例では、１年経過してもスケールが殆ど生成されず、排ガスの処理装置の良好な継続運転が可能であることが確認された。
【００３６】
次に、実施例として、吸収剤混合槽３１で、炭酸カルシウムを含有する吸収液に、炭酸カルシウムと蟻酸とを混合して蟻酸カルシウムを生成し、吸収剤混合槽３１からこの蟻酸カルシウムと吸収液とを吸収塔２１に供給し、吸収塔２１内の吸収液に含まれる蟻酸の濃度を４００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下とし、かつこの吸収液のｐＨ値を４以上５以下にした方法を採用し、比較例として、吸収剤混合槽３１で炭酸カルシウムのみを供給し、蟻酸を供給しないで、吸収塔２１内の吸収液のｐＨ値を５．５〜６．５とした方法を採用した。
結果、比較例では、排ガス処理装置の定期点検が３ヶ月に１度必要であったのに対し、実施例では、排ガス処理装置１０の定期点検が１年に１度だけ行っても、排ガスの処理上何等問題なく、この装置１０を継続運転できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
スケーリングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態として示した排ガス処理方法を実施するための排ガスの処理装置の要部概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  排ガス処理装置
２１  吸収塔
３１  吸収剤混合槽
３６  第２撹拌手段
【図１】
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