(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、当該反応槽内に設けた複数本のスパージャーパイプの下部開口から上記吸収液中に噴出させることにより上記吸収液とジェットバブリング層を形成させて気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素含有ガス供給管から酸化用の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石膏と母液に固液分離するジェットバブリング方式の湿式排煙脱硫方法において、
上記反応槽に、各々酸素供給量を個別に制御することにより、上記吸収液に酸素が充分供給されて亜硫酸が略完全に酸化される完全酸化域と、上記吸収液に酸素が充分供給されないで亜硫酸が残存する不完全酸化域とを設け、これら両域を連通させるとともに、上記不完全酸化域から上記石膏スラリーを抜き出し、上記固液分離した後の上記母液の少なくとも一部を排水処理装置に送るとともに、他部を上記反応槽内に戻すことを特徴とする湿式排煙脱硫方法。
【請求項２】
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、当該反応槽内に設けた複数本のスパージャーパイプの下部開口から上記吸収液中に噴出させることにより上記吸収液とジェットバブリング層を形成させて気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素含有ガス供給管から酸化用の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石膏と母液に固液分離するジェットバブリング方式の湿式排煙脱硫装置において、
上記反応槽に、上記吸収液に酸素が充分供給されて亜硫酸が略完全に酸化される完全酸化域と、上記吸収液に酸素が充分供給されないで亜硫酸が残存する不完全酸化域とを設け、かつ上記完全酸化域を設定する制御手段と、上記不完全酸化域を設定する制御手段を設けるとともに、これら両域を連通させる連通部を設け、さらに上記不完全酸化域から上記石膏スラリーを抜き出す抜出しラインと、上記固液分離した後の上記母液の少なくとも一部を排水処理装置に送るポンプと、上記母液の他部に石灰石を加えて上記反応槽内に戻す供給ラインを設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
【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空気供給管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、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に送られ浄化処理された後、河川等に放流される。
【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、脱硫率の向上、吸収剤の利用率の向上、スケーリングの抑制、ジチオン酸イオン（Ｓ2 ０6 --）等のＣＯＤ（化学的酸素要求量）成分の生成の抑制の効果を上げるために、液貯留部４内の吸収液全体に充分な酸素が供給され亜硫酸カルシウムや亜硫酸等の略完全な酸化が行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排煙脱硫方法および装置では、排ガスと吸収液との気液接触により酸化性物質が吸収液中に吸収され、この酸化性物質が抜出しライン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で脱水され、脱水後の濾液の一部が排水処理装置２５に送られ、この排水処理装置２５に悪影響を与えるという不都合があった。すなわち、例えば、被処理排水の脱窒素菌の成長が阻害され、そのため排水処理装置２５から放流される処理水の窒素量が増大したり、また被処理排水中のＣＯＤを吸着させる吸着剤として使用されている有機物吸着樹脂の劣化が予想外に速くなったり、ホウ素、フッ素を除去する樹脂についても同様に劣化を早めたりしてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高脱硫率の維持、吸収剤の高利用率の維持、スケーリングの抑制およびジチオン酸イオン等のＣＯＤ成分の生成の抑制を図りつつ、酸化性物質による排水処理装置の性能低下の防止を図る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。
【００１０】
【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、当該反応槽内に設けた複数本のスパージャーパイプの下部開口から上記吸収液中に噴出させることにより上記吸収液とジェットバブリング層を形成させて気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素含有ガス供給管から酸化用の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石膏と母液に固液分離するジェットバブリング方式の湿式排煙脱硫方法において、上記反応槽に、各々酸素供給量を個別に制御することにより、上記吸収液に酸素が充分供給されて亜硫酸が略完全に酸化される完全酸化域と、上記吸収液に酸素が充分供給されないで亜硫酸が残存する不完全酸化域とを設け、これら両域を連通させるとともに、上記不完全酸化域から上記石膏スラリーを抜き出し、上記固液分離した後の上記母液の少なくとも一部を排水処理装置に送るとともに、他部を上記反応槽内に戻すことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２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、当該反応槽内に設けた複数本のスパージャーパイプの下部開口から上記吸収液中に噴出させることにより上記吸収液とジェットバブリング層を形成させて気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素含有ガス供給管から酸化用の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石膏と母液に固液分離するジェットバブリング方式の湿式排煙脱硫装置において、上記反応槽に、上記吸収液に酸素が充分供給されて亜硫酸が略完全に酸化される完全酸化域と、上記吸収液に酸素が充分供給されないで亜硫酸が残存する不完全酸化域とを設け、かつ上記完全酸化域を設定する制御手段と、上記不完全酸化域を設定する制御手段を設けるとともに、これら両域を連通させる連通部を設け、さらに上記不完全酸化域から上記石膏スラリーを抜き出す抜出しラインと、上記固液分離した後の上記母液の少なくとも一部を排水処理装置に送るポンプと、上記母液の他部に石灰石を加えて上記反応槽内に戻す供給ラインを設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１および請求項２に記載の発明においては、完全酸化域では、吸収液中に充分な酸素が供給され、これにより高脱硫率が確保される。また、亜硫酸カルシウムが略完全に酸化されるとともに、石灰石濃度も最小になるため、これらに起因するスケーリングの発生がない。さらに、亜硫酸が略完全に酸化され亜硫酸濃度が極めて少ないため、亜硫酸の酸化の際に副反応により生ずるジチオン酸イオンの生成量が極めて少ないので、ＣＯＤも小さい。
【００１３】
一方、不完全酸化域では、吸収液中に充分な酸素が供給されないで亜硫酸が残存しているので、この亜硫酸の還元性のために吸収液に吸収された酸化性物質が還元されその酸化性を消失してしまう。
ここで、酸化性物質とは、吸収液中の酸化能を有する物質を意味し、主成分としてはペルオキソニ硫酸（Ｓ2 Ｏ8 2-）などの硫黄過酸化物である。上述のように、亜硫酸が残存しているため、硫黄過酸化物、例えば、Ｓ2 Ｏ8 2-はＳＯ4 2-に還元され、合わせてその他の酸化性物質が還元される。
その結果、石膏スラリーを固液分離した後、排水処理装置に送られる排水の酸化性物質は低減されており、排水処理装置の性能低下が防止される。
【００１４】
【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。
【００１５】
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、酸化還元電位（ＤＲＰ）測定器Ｍ１により測定された吸収液の酸化還元電位の測定値に基づいて流量調節弁Ｍ２が調節され、ブロワに接続された空気供給管（酸素含有ガス供給管）１０Ａからの空気供給量が制御されることによって、充分な酸素が供給され吸収液の亜硫酸が略完全に酸化される完全酸化域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、酸化還元電位測定器Ｎ１により測定された吸収液の酸化還元電位の測定値に基づいて流量調節弁Ｎ２が調節され、ブロワに接続された空気供給管（酸素含有ガス供給管）１０Ｂからの空気供給量が制御されることによって、充分な酸素が供給されないで吸収液の亜硫酸が残存する不完全酸化域４Ｂとされている。各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域４Ｂにはそれぞれ攪拌機１１が設置されている。
【００１６】
各仕切壁３２の下部には連通部３２Ａが設けられており、隣り合った各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域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、隣り合った各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域４Ｂが互いに連通されている。
【００１７】
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つの完全酸化域４Ａは、入口ダクト５が接続される側に設けられ、これらに連続して２つの完全酸化域４Ａが設けられ、一方２つの不完全域４Ｂは入口ダクト５と反対側に設けられている。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、不完全酸化域４Ｂ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。
【００１８】
入口ダクト５内に設置されたノズル１４には、完全酸化域４Ｂ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される。
石膏スラリーは、不完全酸化域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る。
【００１９】
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、その後スパージャーパイプ６の下部の開口から、各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域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。
【００２０】
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、各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域４Ｂ内において、それぞれ空気供給管１０Ａおよび空気供給管１０Ｂ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。
【００２１】
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、従来と同様に、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各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域４Ｂ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から適宜各完全酸化域４Ａおよび各不完全酸化域４Ｂに供給し、他は排水処理装置２５に送られ浄化処理された後、河川等に放流される。完全酸化域４Ａの石膏スラリーは連通部３２Ａを通って不完全酸化域４Ｂに移動する。
【００２２】
このような湿式排煙脱硫方法および装置にあっては、完全酸化域４Ａでは、吸収液中に充分な酸素が供給されて高脱硫率を確保することができる。また、亜硫酸カルシウムが略完全に酸化されるとともに、石灰石濃度も最小になるので、これらに起因するスケーリングの発生を防止することができる。さらに、亜硫酸が略完全に酸化され亜硫酸濃度が極めて少ないので、亜硫酸の酸化の際に副反応により生ずるジチオン酸イオンの生成量を極めて少なくすることができるため、ＣＯＤも小さくすることが可能となる。
【００２３】
一方、不完全酸化域４Ｂでは、吸収液中に充分な酸素が供給されないで亜硫酸が残存しているため、この亜硫酸が還元剤として働き、吸収液に吸収されたペルオキソニ硫酸等の酸化性物質を還元することができ、その酸化性を消失させることが可能である。その結果、石膏スラリーを固液分離した後、排水処理装置２５に送られる排水の酸化性物質を低減することができ、そのため排水処理装置２５の性能低下を防止することが可能である。
したがって、高脱硫率の維持、吸収剤の高利用率の維持、スケーリングの抑制およびジチオン酸イオン等のＣＯＤ成分の生成の抑制を図ると同時に、酸化性物質による排水処理装置２５の性能低下の防止することが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項２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よれば、反応槽に、吸収液に酸素が充分供給されて亜硫酸が略完全に酸化される完全酸化域と、吸収液に酸素が充分供給されないで亜硫酸が残存する不完全酸化域とを設け、これら両域を連通させるとともに、不完全酸化域から石膏スラリーを抜き出すようにしたから、完全酸化域では、高脱硫率を確保できるとともに、亜硫酸カルシウムや石灰石に起因するスケーリングの発生を防止することができ、しかもジチオン酸イオンの生成量を極めて少なくすることができるのでＣＯＤも小さくすることができる。
【００２５】
他方、不完全酸化域では、亜硫酸が残存しているのでこの亜硫酸が還元剤として機能し、吸収液に吸収されたペルオキソニ硫酸等の酸化性物質を還元することができるので、その酸化性を消失させることができる。そのため、排水処理装置に送られる排水の酸化性物質を低減することができるので、排水処理装置の性能低下を防止することができる。
よって、本発明によれば、高脱硫率の維持、吸収剤の高利用率の維持、スケーリングの抑制およびジチオン酸イオン等のＣＯＤ成分の生成の抑制を図りつつ、酸化性物質による排水処理装置の性能低下の防止を図ることができるという効果を奏する。
【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  完全酸化域
４Ｂ  不完全酸化域
１０Ａ、１０Ｂ  空気供給管（酸素含有ガス供給管）
１６  石膏スラリーポンプ
２５  排水処理装置
３１  反応槽
３２Ａ  連通部
４０  抜出しライン
【図１】
0004269379.tif 000002
【図２】
0004269379.tif 000003
【図３】
0004269379.tif 000004