(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムを主成分として含む吸収液を貯留した反応槽に排ガスを導入し気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素を供給することにより、上記排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを石膏として固定し、この生成された石膏を含む石膏スラリーを抜き出して固液分離し石膏を分離する湿式排煙脱硫方法において、
上記反応槽に、ｐＨが６以上に制御された吸収液を貯留した高ｐＨ域と、ｐＨが４〜５に制御された吸収液を貯留した低ｐＨ域とを設け、これら高ｐＨ域および低ｐＨ域に、上記排ガスを導入して気液接触させて脱硫するとともに上記酸素を供給して石膏を生成させ、上記高ｐＨ域にて生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域へ移動させ、この低ｐＨ域から石膏スラリーを抜き出して固液分離することを特徴とする湿式排煙脱硫方法。
【請求項２】
上記高ｐＨ域から抜き出した吸収液と上記排ガスとを接触させるとともに、そこで生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域に回収することを特徴とする上記請求項１に記載の湿式排煙脱硫方法。
【請求項３】
カルシウムを主成分として含む吸収液を貯留した反応槽に排ガスを導入し気液接触部で気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素を供給することにより、上記排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを石膏として固定し、この生成された石膏を含む石膏スラリーを抜き出して固液分離し石膏を分離する湿式排煙脱硫装置において、
上記排ガスが導入されて上記吸収液と気液接触させる上記反応槽内を、高ｐＨの吸収液を貯留した高ｐＨ域とこれよりｐＨの低い吸収液を貯留した低ｐＨ域とに仕切る仕切壁と、この仕切壁によって仕切られた上記高ｐＨ域および上記低ｐＨ域の上記吸収液に上記酸素を供給する酸化用空気の導入管と、上記高ｐＨ域のｐＨを６以上に制御する制御手段と、上記低ｐＨ域のｐＨを４〜５に制御する制御手段と、上記高ｐＨ域で生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域へ移動させる移動手段と、上記低ｐＨ域から石膏スラリーを固液分離手段へ抜き出す抜出しラインとを備えてなることを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
【請求項４】
上記高ｐＨ域から抜き出した吸収液と上記排ガスとを接触させるノズルを設けるとともに、そこで生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域に回収する回収手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の湿式排煙脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜硫酸ガスを含む排ガスから当該亜硫酸ガスを分離除去するための湿式排煙脱硫方法およびこれに用いられる湿式排煙脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、発電用等の各種プラントにおける重油ボイラーや石炭ボイラーあるいは焼結プラントなどから排出される排ガスには、亜硫酸ガス等が含まれており、これらの有害物質を湿式排煙脱硫装置によって除去して無害化したうえで大気中に放出している。
このような湿式の湿式排煙脱硫装置としては、上記排ガスに、炭酸カルシウムや水酸化カルシウム等を主成分とするカルシウム化合物を水に溶解及び／又は懸濁させたスラリー状水溶液（以下、吸収液と略称する。）を気液接触させ、排ガス中の煤塵等を除去するとともに、当該排ガス中の亜硫酸ガスを石膏として固定化して回収するものが多用されている。
【０００３】
図３は、従来のこの種の湿式排煙脱硫装置である石灰石−石膏法によるジェットバブリング方式の湿式排煙脱硫装置を示すもので、この湿式排煙脱硫装置は、反応槽１の内部が隔壁２によって排ガスが導入される上部空間３と隔壁２の下部にあって吸収液が貯留される液貯留部４とに画成されている。そして、この反応槽１の上部には、上部空間３に連通する入口ダクト５が接続されている。
隔壁２には多数の孔部が穿設されており、これら各孔部には、下部外壁に穿孔された開口が上記液貯留部４の吸収液内に延出するスパージャーパイプ６が垂設されている。さらに、隔壁２の下方に位置する反応槽１の外壁には、液貯留部４の上方の空間に連通する排ガスの出口ダクト７が接続されており、この出口ダクト７内にはミストエリミネータ８が設置されている。
【０００４】
上記液貯留部４内には、吸収液中に酸化用の空気を供給する酸化用空気の導入管１０が導かれるとともに、内部の吸収液を攪拌する攪拌機１１が設置されている。さらに、液貯留部４内の吸収液は、抜出しライン１２から抜き出され循環ポンプ１３によって昇圧されて入口ダクト５内に設置されたノズル１４に供給されノズル１４から排ガスに噴霧される。
【０００５】
排ガスは、入口ダクト５内においてノズル１４から噴霧される吸収液によって増湿・冷却されるとともに、亜硫酸ガス、煤塵等の有害物質が除去され、その後スパージャーパイプ６内に導かれ、その下部の開口から液貯留部４内の吸収液に噴出された排ガスは、吸収液とジェットバブリング層を形成して激しく気液接触を行い、これによりこの気液接触部で排ガス中の亜硫酸ガス、煤塵等の有害物質が除去され、ミストエリミネータ８によって同伴した吸収液ミストが除去された後、上記出口ダクト７から大気中に放出される。
【０００６】
他方、上記吸収液中に吸収された排ガス中の亜硫酸ガスは、吸収液と反応して亜硫酸カルシウムに転化する。この亜硫酸カルシウムは、液貯留部４内において、酸化用空気の供給管１０から吹き込まれた空気中の酸素により酸化されて石膏となる。
このようにして生成した石膏を含む石膏スラリーは、抜出しライン１５を通して石膏スラリーポンプ１６によって抜き出されて石膏脱水機１７に送られ、この石膏脱水機１７で脱水されることにより固液分離されて粉末石膏１８として回収される。脱水後の濾液は、母液タンク２０に一旦貯えられ、さらにポンプ２１によって昇圧されて、その一部は石灰石スラリータンク２２に送られ、ここで石灰石が供給されて所定濃度に調整したうえで上記液貯留部４内における吸収液のｐＨが所定の値に維持されるように、石灰石スラリーポンプ２３によって供給ライン２４から適宜液貯留部４に供給し、他は排水処理装置２５に送られる。
【０００７】
ところで、このような従来の湿式排煙脱硫装置を用いた湿式排煙脱硫方法においては、一般に液貯留部４内のｐＨとしては、２．５〜５．５に設定されている。この液貯留部４内における吸収液のｐＨをより高く設定することは、脱硫効率を高く維持することができ、結果として経済的に脱硫装置を運転することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液貯留部４内における吸収液のｐＨを高くすることは、中和剤として用いる安価な石灰石が固体状の弱アルカリであるという特性より、吸収液に多量の石灰石が残存した状態となってしまう。この残存した石灰石は、石膏スラリーの不純物として固液分離機へ抜き出されるため、石膏生成物の純度を下げるだけでなく、石灰石利用効率を低くし、結果として運転コストの上昇を来すこととなる。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、経済的で高脱硫率を維持しつつ、抜き出した石膏スラリー中の残存石灰石を少なくし、石灰石利用効率を高く保つことができる湿式排煙脱硫方法、および当該方法に用いられる湿式排煙脱硫装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明に係る湿式排煙脱硫方法は、カルシウムを主成分として含む吸収液を貯留した反応槽に排ガスを導入し気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素を供給することにより、上記排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを石膏として固定し、この生成された石膏を含む石膏スラリーを抜き出して固液分離し石膏を分離する湿式排煙脱硫方法において、上記反応槽に、ｐＨが６以上に制御された吸収液を貯留した高ｐＨ域と、ｐＨが４〜５に制御された吸収液を貯留した低ｐＨ域とを設け、これら高ｐＨ域および低ｐＨ域に、上記排ガスを導入して気液接触させて脱硫するとともに上記酸素を供給して石膏を生成させ、上記高ｐＨ域にて生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域へ移動させ、この低ｐＨ域から石膏スラリーを抜き出して固液分離することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記高ｐＨ域から抜き出した吸収液と上記排ガスとを接触させるとともに、そこで生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域に回収することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の本発明に係る湿式排煙脱硫装置は、カルシウムを主成分として含む吸収液を貯留した反応槽に排ガスを導入し気液接触部で気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素を供給することにより、上記排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを石膏として固定し、この生成された石膏を含む石膏スラリーを抜き出して固液分離し石膏を分離する湿式排煙脱硫装置において、上記排ガスが導入されて上記吸収液と気液接触させる上記反応槽内を、高ｐＨの吸収液を貯留した高ｐＨ域とこれよりｐＨの低い吸収液を貯留した低ｐＨ域とに仕切る仕切壁と、この仕切壁によって仕切られた上記高ｐＨ域および上記低ｐＨ域の上記吸収液に上記酸素を供給する酸化用空気の導入管と、上記高ｐＨ域のｐＨを６以上に制御する制御手段と、上記低ｐＨ域のｐＨを４〜５に制御する制御手段と、上記高ｐＨ域で生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域へ移動させる移動手段と、上記低ｐＨ域から石膏スラリーを固液分離手段へ抜き出す抜出しラインとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記高ｐＨ域から抜き出した吸収液と上記排ガスとを接触させるノズルを設けるとともに、そこで生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域に回収する回収手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１および請求項３に記載の発明においては、高ｐＨ域において、主に排ガスが気液接触させられ脱硫される。この高ｐＨ域は吸収液のｐＨの値が高いために高い脱硫率で脱硫される。
この高ｐＨ域で生成された石膏スラリーは、吸収液のｐＨの値が高いために石灰石を多く含んでいる。この石灰石を多く含んだ石膏スラリーは、低ｐＨ域に移動される。
この低ｐＨ域において、吸収液のｐＨの値が低いために亜硫酸カルシウムや亜硫酸の酸化が促進し、亜硫酸カルシウムは完全に酸化される。さらに、酸化反応によって生じた水素イオンにより、吸収液の石灰石濃度は最小となり、石灰石の利用率も略１００％となる。したがって、低ｐＨ域の吸収液中に存在する物質は、最終生成物である石膏がほとんどで、未反応の石灰石や亜硫酸カルシウムなどのその他の物質は極めて少ない。このため、低ｐＨ域から抜き取られた石膏スラリーを固液分離して得られる石膏は高純度の良質なものとなる。
【００１４】
また、低ｐＨ域では、吸収液中に吸収された亜硫酸ガスを酸化することによって生成する硫酸カルシウムが石膏表面に析出し、石膏結晶を粗大化させる。このため、低ｐＨ域から抜き取られた石膏スラリーを固液分離して石膏を得るのが容易になる。固液分離の方法としては、例えば、ベルト式真空脱水機などの脱水機を用いたりあるいは重力沈殿池による方法などがある。
【００１５】
また、請求項２および請求項４に記載の発明においては、高ｐＨ域から抜き出した吸収液と排ガスとが接触し、ｐＨの値が高いため高い脱硫率で脱硫される。ここで生成された石膏スラリーは、吸収液のｐＨの値が高いために石灰石を多く含んでいる。この石灰石を多く含んだ石膏スラリーは、低ｐＨ域に回収され、上述と同様に、低ｐＨ域から抜き出され固液分離される。吸収液は、排ガス中の亜硫酸ガスなどとの気液接触によって低ｐＨのものとなって、低ｐＨ域に回収される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る湿式排煙脱硫装置を示す概略構成図であり、図２は本発明に係る反応槽を上部空間から見た概略平面図である。なお、これらの図において、図３に示すものと同一構成要素には同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００１７】
この湿式排煙脱硫装置は、四角型の反応槽３１の内部が隔壁２によって排ガスが導入される上部空間３と隔壁２の下部にあって吸収液が貯留される液貯留部４とに画成されている。そして、液貯留部４は、仕切壁３２によって、６つの四角の部屋に仕切られており、これらの部屋のうち４つの部屋は、制御装置（制御手段）Ｃによって、ｐＨ検出器Ｍ１の検出信号に基づいて流量調節弁Ｍ２が調節され、石灰石スラリーを供給する供給ライン３３からの石灰石スラリーの供給量が制御されることによって、これらの部屋が所定のｐＨに維持される高ｐＨ域４Ａとされている。一方、これらの６つの部屋のうち２つの部屋は、上記制御装置Ｃによって、ｐＨ検出器Ｎ１の検出信号に基づいて流量調節弁Ｎ２が調節され、石灰石スラリーを供給する供給ライン３４からの石灰石スラリーの供給量が制御されることによって、上記高ｐＨ域４ＡよりもｐＨが低く維持される低ｐＨ域４Ｂとされている。排ガスは、主に上記高ｐＨ域４Ａに導入され気液接触されて脱硫される。
吸収液のｐＨの値は、高ｐＨ域４Ａでは６．０以上、低ｐＨ域４Ｂでは、４．０〜５．０に設定される。
【００１８】
各仕切壁３２の下部には連通部３２Ａが設けられており、隣り合った各高ｐＨ域４Ａおよび各低ｐＨ域４Ｂが互いに連通されている。また、各仕切壁３２の上部には連通部３２Ｂが設けられており、隣り合った各高ｐＨ域４Ａおよび各低ｐＨ域４Ｂが互いに連通されている。
反応槽３１の上部には、上部空間３に連通する入口ダクト５が接続されている。２つの低ｐＨ域４Ｂは、入口ダクト５が接続される側に設けられている。
【００１９】
隔壁２には、多数のスパージャーパイプ６が垂設されている。さらに、隔壁２の下方に位置する反応槽３１の外壁には、入口ダクト５と反対側に位置する高ｐＨ域４Ａの上方の空間に連通する排ガスの出口ダクト７が接続され、この出口ダクト７内にはミストエリミネータ８が設置されている。
酸化用空気の導入管１０は、各高ｐＨ域４Ａおよび各低ｐＨ域４Ｂに渡って導かれるとともに、各高ｐＨ域４Ａおよび各低ｐＨ域４Ｂにそれぞれ攪拌機１１が設置されている。
【００２０】
入口ダクト５内に設置されたノズル１４には、高ｐＨ域４Ａから吸収液が抜出しライン３５によって抜き出されポンプ３６によって昇圧されて供給ライン３７を通して供給される。低ｐＨ域４Ｂ、４Ｂの入口ダクト５側には、その上端が隔壁２より上方に突出するとともに下端が低ｐＨ域４Ｂ、４Ｂの下部に延びた仕切壁３８が設けられており、ノズル１４から噴霧された吸収液は、仕切壁３８によって仕切られた下降部（回収手段）３９から低ｐＨ域４Ｂ、４Ｂ内に落下するようになっている。
【００２１】
石膏スラリーは、低ｐＨ域４Ｂから抜出しライン４０を通して石膏スラリーポンプ１６によって抜き出されて水平ベルト式真空脱水機４１の濾布４２上における上流側に供給され、この水平ベルト式真空脱水機４１で脱水されることにより固液分離されて粉末石膏４３として回収される。脱水後の濾液は、母液タンク４４に一旦貯えられ、さらにポンプ４５によって昇圧されて、その一部は石灰石スラリータンク２２に送られ、他は排水処理装置２５に送られる。
【００２２】
また、上記高ｐＨ域４Ａから抜出しライン３５によって抜き出された吸収液の一部は、供給ライン３７から分岐された抜出しライン４７を通して水平ベルト式真空脱水機４１の濾布４２上における下流側に供給され脱水され、脱水後の濾液はタンク４８に貯留され、その後ポンプ４９によって排水装置２５に送られる。このタンク４８からの排水には、フッ素含有量が少ないという利点がある。
【００２３】
このように構成された湿式排煙脱硫装置を使用した湿式排煙脱硫方法においては、排ガスは、入口ダクト５内においてノズル１４から噴霧される吸収液によって増湿・冷却されるとともに、亜硫酸ガス、煤塵等の有害物質が除去され、その後スパージャーパイプ６の下部の開口から、各高ｐＨ域４Ａおよび各低ｐＨ域４Ｂ内の吸収液に噴出され、吸収液とジェットバブリング層を形成して激しく気液接触を行い、これによりこの気液接触部で排ガス中の亜硫酸ガス、煤塵等の有害物質が除去され、その後連通部３２Ｂを通って出口ダクト７に導かれ、ミストエリミネータ８によって同伴した吸収液ミストが除去された後、出口ダクト７から大気中に放出される。
【００２４】
他方、上記吸収液中に吸収された排ガス中の亜硫酸ガスは、吸収液と反応して亜硫酸カルシウムに転化する。この亜硫酸カルシウムは、各高ｐＨ域４Ａおよび各低ｐＨ域４Ｂ内において、酸化用空気の供給管１０から吹き込まれた空気中の酸素により酸化されて石膏となる。
このようにして生成した石膏を含む石膏スラリーは、抜出しライン４０を通して石膏スラリーポンプ１６によって低ｐＨ域４Ｂから抜き出されて、水平ベルト式真空脱水機４１により固液分離される。高ｐＨ域４Ａの石膏スラリーは連通部３２Ａを通って低ｐＨ域４Ｂに移動する。
【００２５】
このような湿式排煙脱硫方法および装置によれば、高ｐＨ域４Ａにおいて、主に排ガスが気液接触させられ脱硫されるが、高ｐＨ域４Ａは吸収液のｐＨの値が高いために高い脱硫率で脱硫される。
高ｐＨ域４Ａで生成される石膏スラリーは、吸収液のｐＨの値が高いために石灰石を多く含んでいる、この石灰石を多く含んだ石膏スラリーは、連通部３２Ａを通って低ｐＨ域に移動する。
この低ｐＨ域４Ｂにおいて、吸収液のｐＨの値が低いために亜硫酸カルシウムや亜硫酸の酸化が促進し、亜硫酸カルシウムは完全に酸化される。さらに、酸化反応によって生じた水素イオンにより、吸収液の石灰石濃度は最小となり、石灰石の利用率も略１００％となる。したがって、低ｐＨ域４Ｂの吸収液中に存在する物質は、最終生成物である石膏がほとんどで、未反応の石灰石や亜硫酸カルシウムなどのその他の物質は極めて少ない。このため、低ｐＨ域４Ｂから抜取りライン４０によって抜き取られた石膏スラリーを水平ベルト式真空脱水機４１により固液分離して得られる石膏４３は高純度の良質なものとなる。
【００２６】
さらに、低ｐＨ域４Ｂでは、吸収液中に吸収された亜硫酸ガスを酸化することによって生成する硫酸カルシウムが石膏表面に析出し、石膏結晶を粗大化させる。このため、低ｐＨ域４Ｂから抜き取られた石膏スラリーを固液分離して石膏を得るのが容易になる。
以上より、高脱硫率を維持しつつ、抜き出した石膏スラリー中の残存石灰石を少なくし、石灰石利用効率を高く保つこと可能であるとともに、抜き出した石膏スラリーの固液分離性能を向上させることが可能であり、しかも高純度な石膏を得ることが可能となる。
【００２７】
また、高ｐＨ域４Ａから抜出しライン３５によって抜き出した吸収液をノズル１４から噴霧して排ガスと気液接触させたので、この吸収液のｐＨの値が高いため高い脱硫率で脱硫される。ここで生成された石膏スラリーは、吸収液のｐＨの値が高いために石灰石を多く含んでいる。この石灰石を多く含んだ石膏スラリーは、下降部３９から低ｐＨ域４Ｂに落下し低ｐＨ域４Ｂ、４Ｂに回収され、上述と同様に、低ｐＨ域４Ｂから抜出しライン４０によって抜き出され固液分離される。吸収液は、排ガス中の亜硫酸ガスなどとの気液接触によって低ｐＨのものとなって、低ｐＨ域４Ｂに回収される。
【００２８】
なお、上記実施の態様では、連通部３２Ａによって、高ｐＨ域４Ａで生成される石膏スラリーを低ｐＨ域に移動するようにしたが、この連通部３２の代わりに、例えばポンプによって高ｐＨ域で生成された石膏スラリーを低ｐＨ域に移動するようにしても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または請求項３に記載の本発明に係る湿式排煙脱硫方法および湿式排煙脱硫装置にあっては、反応槽に高ｐＨの吸収液を貯留した高ｐＨ域とこれよりｐＨの低い吸収液を貯留した低ｐＨ域とを設け、上記高ｐＨ域にて生成された石膏スラリーを上記低ｐＨ域へ移動させ、この低ｐＨ域から石膏スラリーを抜き出して固液分離するようにしたから、高脱硫率を維持しつつ、抜き出した石膏スラリー中の残存石灰石を少なくし、石灰石利用効率を高く保つことできるとともに、抜き出した石膏スラリーの固液分離性能を向上させることができ、しかも高純度な石膏を得ることできるという顕著な効果を奏する。
【００３０】
さらに、請求項２または請求項４に記載の発明にあっては、高ｐＨ域から抜き出した吸収液と排ガスとを接触させるとともに、そこで生成された石膏スラリーを低ｐＨ域に回収するようにしたから、さらに脱硫率を高めることができ、しかも抜き出した石膏スラリー中の残存石灰石を少なく維持することができて石灰石利用効率を高く保つことできるとともに、抜き出した石膏スラリーの固液分離性能を維持することでき、また高純度な石膏を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る湿式排煙脱硫装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る反応槽を上部空間から見た概略平面図である。
【図３】従来の湿式排煙脱硫装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３  上部空間
４  液貯留部
４Ａ  高ｐＨ域
４Ｂ  低ｐＨ域
５  入口ダクト
１０  酸化用空気の導入管
１４  ノズル
１６  石膏スラリーポンプ
３１  反応槽
３２Ａ  連通部
３３  供給ライン
３４  供給ライン
３５  抜出しライン
３６  ポンプ
３７  供給ライン
３９  下降部（回収手段）
４０  抜出しライン
４１  水平ベルト式真空脱水機（固液分離手段）
【図１】
0004192319.tif 000002
【図２】
0004192319.tif 000003
【図３】
0004192319.tif 000004