JP3519555B2 - 重質油燃料焚きボイラの排ガス処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重質油を燃料とす
るボイラの排ガスの処理方法に関し、特にこれらの燃料
を使用する火力発電所から排出される排ガスの処理に有
利に適用される処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の火力発電所など、石炭や重油など
の化石燃料を燃焼させるボイラ施設から排出される燃焼
排ガスの処理プロセスにおいては、ボイラからの排ガス
煙道に設けられた集塵装置から排出される灰（集塵灰）
と湿式排煙脱硫装置からの排水（排脱排水）とはそれぞ
れ別々に処理されており、集塵灰は加湿処理され、排脱
排水は環境規制値を満足する水質まで処理されてそれぞ
れ別の場所から系外に排出されていた。一方、近年火力
発電所などでは燃料の多様化に積極的に取り組んでお
り、高硫黄分含有の重油、天然オリノコタール、又は天
然オリノコタールに水を添加、混合してエマルジョン化
し、常温でのハンドリングを可能としたエマルジョン燃
料（例えば天然オリノコタール７０重量％に清水３０重
量％と微量の界面活性剤を混合しエマルジョン化したも
の）などが新しい燃料として注目されている（以下、こ
れらの燃料を総称して重質油という）。しかしながら、
これらの重質油の燃焼排ガスから出る集塵灰の処理方法
として確立された技術の蓄積は少ない。

【０００３】前記重質油は、従来の重油に比べて灰分、
窒素分、硫黄分及び重金属類の含有量が高いため、重質
油焚き火力発電所からの集塵灰及び排脱排水の性状は従
来の重油焚き火力発電所からの集塵灰及び排脱排水の性
状とは著しく異なり新たな対応が必要となっている。特
にその集塵灰は吸湿性・噴流性をもつためハンドリング
が困難であり、しかも従来の重油焚きボイラに比べ集塵
灰の量は多く、集塵灰の嵩密度が小さいため集塵灰の体
積が大きくなり、貯蔵設備の容量は大きくなるという問
題がある。また、集塵灰中及び排脱排水中にはアンモニ
ウム分（ＮＨ₄ ⁺ ）が多く含まれるため、排脱排水及び
集塵灰処理の環境対策上アンモニウム分を除去する必要
がある。

【０００４】このような重質油の燃焼排ガスから出る集
塵灰の処理方法として、本発明者らはボイラ排ガスの集
塵灰と排脱排水とを混合し、還元剤を添加して５価のバ
ナジウムを４価のバナジウムに還元し、水酸化マグネシ
ウム及び／又はアンモニア水を添加してｐＨを３〜９と
して生成した高濃度バナジウム（Ｖ）含有沈殿物を分離
し、分離液はさらに消石灰（水酸化カルシウム）又は生
石灰（酸化カルシウム）を添加してｐＨを９〜１２とし
て蒸留しアンモニアを回収する各工程より構成される重
質油燃料焚きボイラの集塵灰と排脱排水の混合処理方法
を提案した（特開平８−１１７５５２号公報）。この方
法の概要を図４に示し、ｐＨ調整用に水酸化マグネシウ
ムを使用する場合を例にとって説明する。

【０００５】まず排脱排水ａ１、集塵灰ｂ１及び還元剤
としての第１鉄塩ｃ１を混合工程４１で混合して、集塵
灰ｂ１をスラリ化（一部溶解）させる。集塵灰ｂ１には
ボイラの運転状況によって異なるが、未燃炭素（Ｃ）、
バナジウム（Ｖ）、マグネシウム（Ｍｇ）及び固定アン
モニア（ＮＨ₄ ⁺ ）がそれぞれ５〜１０重量％、２〜５
重量％、５〜１０重量％及び５〜１０重量％含まれてい
る。集塵灰ｂ１の混合率は排脱排水ａ１に対して５〜４
０重量％とし、第１鉄塩ｃ１の注入率は共存イオンの影
響を考慮して等モル比以上を添加することが好ましい。
なお排脱排水ａ１は弱酸性の石膏飽和液であるが、混合
液ｄ１のｐＨは２〜３となる。この工程で５価のＶが４
価に還元されるが、ｐＨが低いため４価Ｖは溶解してい
る。

【０００６】混合工程４１で得られる混合液ｄ１は固液
分離工程４２に送られ、水酸化マグネシウム｛Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）₂ ｝ｅ１が添加、混合される。このときのｐＨは３
〜９、好ましくは４〜８とする。この工程において高分
子凝集剤ｆ１を添加するのが好ましい。高分子凝集剤と
しては通常の排水処理で使用される高分子凝集剤などが
使用できる。この操作で生じた沈殿物を沈降分離して、
沈殿物ｇ１と上澄液ｈ１（分離液）を得る。固液分離工
程４２で得られる沈殿物ｇ１には８重量％以上のＶが含
まれており、その他の成分は未燃炭素（Ｃ）、Ｆｅ、Ａ
ｌなどである。この沈殿物ｇ１は別途Ｖ回収用の原料と
して使用できる。なお、上澄液ｈ１にはＶはほとんど含
まれていない（上澄液ｈ１の全Ｖ分は１ｍｇ／リットル
以下である）。

【０００７】沈殿物ｇ１は系外に排出し、上澄液ｈ１は
次のｐＨ調整工程４４に送られる。ｐＨ調整工程４４で
は消石灰｛Ｃａ（ＯＨ）₂ ｝ｎ１の添加によりｐＨを９
〜１２に調整した後、蒸留工程４５に送る。なおこの液
のｐＨは、石膏（硫酸カルシウム）及び水酸化マグネシ
ウムの生成のためと次の操作の効率を上げるために９〜
１２に保つ。蒸留工程４５はスチームストリッピングの
他、真空蒸留等の通常の蒸留操作が適用できる。この操
作により液中からアンモニアガスｋ１が分離され、凝縮
工程４６でアンモニア水ｋ２として回収される。蒸留工
程４５と凝縮工程４６によるアンモニアの回収率は、混
合液ｄ１に含まれる固定アンモニア量の９５％以上とな
る。回収されたアンモニア水ｋ２は系外に搬出して、煙
道ガスの中和等に利用できる。蒸留工程４５で蒸留後残
留した処理液はｐＨ調整工程４４で析出した石膏と水酸
化マグネシウムのスラリとなっており、分離工程４７に
よって石膏を主成分とする石膏スラリｐ１と水酸化マグ
ネシウムを主成分とする水酸化マグネシウムスラリｑ１
とに分離され、各々系外に搬出され別途処理される。な
お、水酸化マグネシウムスラリｑ１を固液分離工程４２
において添加するアルカリ剤として使用する場合には、
さらに濃縮して高濃度水酸化マグネシウムスラリとして
添加する。

【０００８】このように固液分離工程４２でアルカリ剤
として水酸化マグネシウムを使用することによって、沈
殿物ｇ１中のＶ含有率は８重量％以上に高められる。さ
らにｐＨ調整工程４４で消石灰｛Ｃａ（ＯＨ）₂ ｝を使
用するため、ｐＨ調整工程４４及び蒸留工程４５におけ
る石膏の過飽和度が低減できるため、石膏スケールの発
生を抑えることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この方法によれば重質
油燃料焚きボイラの集塵灰と排脱排水を安定して処理す
ることができ、廃棄物の減容化及び有価物の回収も可能
となる。しかしながらこの方法では、なお次のような問
題点がある。 （１）ボイラ排ガス煙道に集塵装置を設けて排ガス中の
ダストを捕集した後で、排脱排水と混合して処理するた
め、集塵装置を必要とする。 （２）集塵灰と排脱排水の混合スラリ中からＶを回収す
るための混合工程では、第１鉄塩や亜硫酸ナトリウムな
どの還元剤を添加する。また、ｐＨを２程度に低下させ
るために硫酸を添加する場合もある。すなわち、これら
の薬品を必要とし、高コストになる。 （３）固液分離工程で回収される沈殿物中にはＶ、鉄、
アルミニウムの他多量の未燃炭素を含有しており、これ
を産業廃棄物として処理するために膨大な処理コストを
必要とする。 （４）水酸化マグネシウム分離工程で回収される石膏ス
ラリ中には水酸化マグネシウムが含まれており、低品質
のため用途先が大幅に限定される。 （５）水酸化マグネシウム分離工程で回収される水酸化
マグネシウムスラリは固液混合流体であり、後処理での
装置容量増大、ハンドリング性が悪い。

【００１０】本発明は上記技術水準に鑑み、前記重質油
を燃料とするボイラの排ガスを、少ない薬品使用量で効
率よく処理することができ、高い純度でＶなどの有価物
を回収するとともに蒸留後に残留する石膏も高純度の石
膏として回収して有効利用できる処理方法を提供しよう
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決する手段として次の（１）〜（７）の態様を採るもの
である。 （１）重質油を燃料とするボイラの排ガスを冷却・除塵
塔及び吸収塔を分離して有する湿式排煙脱硫装置に通し
て処理する方法であって、前記湿式排煙脱硫装置の冷却
・除塵塔から排出される灰・排水スラリ中の未燃炭素を
分離する未燃炭素分離工程と、該未燃炭素分離工程から
の未燃炭素を分離した後の分離液に水酸化マグネシウム
及び／又はアンモニア水を添加してｐＨを３〜９とする
第１ｐＨ調整工程と、該第１ｐＨ調整工程で析出した４
価Ｖの水酸化物を高濃度Ｖ含有沈殿物として分離する固
液分離工程と、前記固液分離工程から出る分離液に消石
灰又は生石灰を添加してｐＨを９〜１２とする第２ｐＨ
調整工程と、該第２ｐＨ調整工程においてｐＨ調整後の
液を蒸留して濃縮する蒸留工程と、該蒸留工程で発生す
る蒸気を凝縮させアンモニア水を回収する凝縮工程とか
ら構成されてなることを特徴とする重質油燃料焚きボイ
ラの排ガス処理方法。

【００１２】（２）前記蒸留工程において濃縮された蒸
留残液中の石膏と水酸化マグネシウムとを分離する水酸
化マグネシウム分離工程を設け、該水酸化マグネシウム
分離工程で得られる水酸化マグネシウムを主成分とする
スラリと石膏を主成分とするスラリを別個に処理するこ
とを特徴とする前記（１）の重質油燃料焚きボイラの排
ガス処理方法。 （３）前記水酸化マグネシウム分離工程で得られる水酸
化マグネシウムを主成分とするスラリを前記第１ｐＨ調
整工程で添加する水酸化マグネシウムの一部又は全部と
して使用することを特徴とする前記（２）の重質油燃料
焚きボイラの排ガス処理方法。

【００１３】（４）前記水酸化マグネシウム分離工程で
得られる石膏を主成分とするスラリを前記湿式排煙脱硫
装置の吸収塔へ送って処理することを特徴とする前記
（２）の重質油燃料焚きボイラの排ガス処理方法。 （５）前記水酸化マグネシウム分離工程で得られる水酸
化マグネシウムを主成分とするスラリを前記第１ｐＨ調
整工程で添加する水酸化マグネシウムの一部又は全部と
して使用するとともに、石膏を主成分とするスラリを前
記湿式排煙脱硫装置の吸収塔へ送って処理することを特
徴とする請求項２に記載の重質油燃料焚きボイラの排ガ
ス処理方法。

【００１４】（６）前記凝縮工程において回収されたア
ンモニア水を前記第１ｐＨ調整工程で添加するアンモニ
ア水の一部又は全部として使用することを特徴とする前
記（１）、（２）又は（４）の重質油燃料焚きボイラの
排ガス処理方法。 （７）前記水酸化マグネシウム分離工程で得られる水酸
化マグネシウムを主成分とするスラリのうち、前記第１
ｐＨ調整工程で添加する水酸化マグネシウムの一部又は
全部として使用しなかった分を乾燥処理することを特徴
とする前記（２）〜（６）のいずれかの重質油燃料焚き
ボイラの排ガス処理方法。

【００１５】本発明において重質油とは、硫黄分含有の
重油、天然オリノコタール及び天然オリノコタールに水
を添加、混合してエマルジョン化したエマルジョン燃
料、石油精製工程から出る残留油などを含むものであ
る。

【００１６】本発明の方法においては、重質油を燃料と
するボイラの排ガスを、冷却・除塵塔及び吸収塔を分離
して有する湿式排煙脱硫装置の冷却・除塵塔に通し、循
環する冷却水と接触させて冷却するとともに排ガス中の
ダストを捕集した後、吸収塔に送り脱硫処理を行う。排
ガス中のダストを捕集した冷却・除塵塔の循環水一部は
灰・排水スラリとして排出される。この灰・排水スラリ
に適宜ｐＨ調整、固液分離などの処理を施してスラリ中
のＶなどの有価物を回収する。なお、冷却・除塵塔は後
流の吸収塔での吸収率を向上させるために本来必要とさ
れている冷却塔を、冷却・除塵塔として兼用するもの
で、新規に設けるものではない。この灰・排水スラリの
ｐＨは通常３以下であり、４価のＶは溶解している。こ
の段階で固液分離することにより先ず未燃炭素を分離す
る。次に未燃炭素を分離した液にアルカリ剤として水酸
化マグネシウム及び／又はアンモニア水を添加してｐＨ
を３〜９に調整して４価Ｖを４価水酸化バナジウムとし
て析出させる。析出した水酸化バナジウムを高濃度で含
有する沈殿物を分離し、Ｖを回収する。

【００１７】水酸化バナジウムを含有しない分離液にさ
らに消石灰又は生石灰を添加してｐＨを９〜１２とし、
液中の硫酸イオン及びマグネシウムイオンと反応せしめ
て硫酸カルシウム、水酸化マグネシムを生成させ、次い
で蒸留することにより水分を蒸発させて濃縮する。消石
灰又は生石灰を添加した際、液中のアンモニウムイオン
は水酸化アンモニウムとなり、蒸留工程にて液から脱離
して気相に一旦移行したのち、さらに蒸留工程にて発生
した蒸気の凝縮水へ再移行し、アンモニア水として回収
される。ここで回収したアンモニア水を前記のＶ析出用
アルカリ剤の一部又は全部として使用することができ
る。

【００１８】前記蒸留工程の後に水酸化マグネシウム分
離工程を設け、蒸留工程において濃縮された蒸留残液中
の石膏と水酸化マグネシウムを分離し、分離した石膏を
主成分とするスラリを前記湿式排煙脱硫装置の吸収塔に
送り、該排煙脱硫装置で回収される石膏とともに処理し
て回収することを特徴とする。前記第１ｐＨ調整工程に
おいてＶ析出用アルカリ剤として水酸化マグネシウムを
使用する場合には、ここで分離した水酸化マグネシウム
をその一部又は全部として再利用するのが好ましい。石
膏及び水酸化マグネシウムを分離したのちの固形分を含
有しない液は系外に取り出され処理される。

【００１９】

【発明の実施の形態】冷却・除塵塔では排ガス中のダス
トが捕集されると同時に、排ガス中の二酸化硫黄ガスも
一部吸収され、結果的に以下に述べる現象により灰中の
５価Ｖが４価に還元される。二酸化硫黄ガスの冷却・除
塵塔循環液への溶解は（１）式で示され、また（１）式
で生成したＨＳＯ₃ ^- が（２）式によって酸化される際
にＨ⁺ 及び電子ｅ^-が生成する。このＨ⁺ 及びｅ^- によ
って（３）式に従いＶＯ₂ ⁺ （５価Ｖ）がＶＯ²⁺（４価
Ｖ）に還元される。

【化１】 ＳＯ₂ （ｇ）＋Ｈ₂ Ｏ → ＨＳＯ₃ ^- ＋Ｈ⁺ （１） ＨＳＯ₃ ^- ＋１／２Ｏ₂ → ＳＯ₄ ^2- ＋Ｈ⁺ ＋ｅ^- （２） ＶＯ₂ ⁺ ＋２Ｈ⁺ ＋ｅ^- → ＶＯ²⁺ ＋Ｈ₂ Ｏ （３） この還元反応はｐＨ３以下で進行するが、（２）式によ
るＨＳＯ₃ ^- の酸化の際に生成するＨ⁺ の一部によって
ｐＨは３以下に維持することができるので、系外から硫
酸、塩酸などの酸を添加する必要はない。

【００２０】５価のＶが４価のＶに還元されて溶解した
灰・排水スラリは未燃炭素分離工程に供給され固液分離
される。このｐＨ範囲では灰中の鉄、アルミニウムなど
の金属類は溶解しているので未燃炭素を主成分とするケ
ーキと分離液が得られる。分離方法としてはろ過法、遠
心分離法などが用いられる。

【００２１】未燃炭素を分離した分離液は第１ｐＨ調整
工程に送られ水酸化マグネシウム及び／又はアンモニア
水によってｐＨを３〜９とし、４価ＶをＶ₂ Ｏ₄ ・２Ｈ
₂ Ｏとして析出させる。その反応式は（４）式のように
なる。（４）式中の水酸基（ＯＨ^- ）は水酸化マグネシ
ウム又はアンモニア水の解離によって生成したものであ
る。ここで使用する水酸化マグネシウム又はアンモニア
水として、後述の工程にて回収されるものの一部又は全
部を使用することができる。４価Ｖを析出させた液は固
液分離工程において固液分離され高濃度のＶを含むケー
キが回収される。なお、この段階で必要により通常の排
水処理で使用される高分子凝集剤を添加してもよい。
（４）式の反応により水酸基（ＯＨ^- ）を失ったマグネ
シウムイオン（Ｍｇ²⁺）、アンモニウムイオン（ＮＨ₄
⁺ ）は４価のＶの解離により生じた硫酸イオン（ＳＯ₄
^2- ）と反応して（５）又は（６）式により硫酸マグネ
シウム（ＭｇＳＯ ₄ ）あるいは硫酸アンモニウム｛（Ｎ
Ｈ₄ ）₂ ＳＯ₄ ｝を生成するが、これらは溶解度が高い
ためケーキ中に移行せず、次の第２ｐＨ調整工程に供給
される。

【化２】 ２ＶＯ²⁺＋４ＯＨ^- →Ｖ₂ Ｏ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ｛２ＶＯ（ＯＨ）₂ に同じ｝ （４） Ｍｇ²⁺＋ＳＯ₄ ^2- →ＭｇＳＯ₄ （５） ２ＮＨ₄ ⁺ ＋ＳＯ₄ ^2- →（ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ （６）

【００２２】第２ｐＨ調整工程ではアルカリ剤として消
石灰｛Ｃａ（ＯＨ）₂ ｝又は生石灰（ＣａＯ）を添加し
てｐＨを９〜１２に調整し、次式（式は消石灰を使用し
た場合について記載）により石膏、水酸化マグネシウム
及びアンモニア水を生成させる。生成した水酸化マグネ
シウム及び石膏は溶解度が低いため析出する。なお、前
記固液分離工程においてアルカリ剤としてアンモニア水
のみを使用する場合でも、灰中にはＭｇ分が含まれてい
るので水酸化マグネシウムが析出する。

【化３】 ＭｇＳＯ₄ ＋Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋２Ｈ₂ Ｏ → Ｍｇ（ＯＨ）₂ ＋ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ （７） （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ＋Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋２Ｈ₂ Ｏ → ２ＮＨ₄ ＯＨ＋ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ （８）

【００２３】上記反応で生成した石膏、水酸化マグネシ
ウム及びアンモニア水を含むスラリは蒸留工程に供給さ
れる。蒸留工程では減圧下に加熱することによって水蒸
気が発生する。また、前記（８）式により生成したアン
モニア水も（９）式により液体から気体になるが、凝縮
工程において水蒸気が凝縮した凝縮水に溶解し、（１
０）式によりアンモニア水となって回収される。回収し
たアンモニア水の一部又は全部を前記第１ｐＨ調整工程
におけるアルカリ剤の一部又は全部として再利用するこ
とができる。

【化４】 ＮＨ₄ ＯＨ（液体）→ＮＨ₃ （気体）↑＋Ｈ₂ Ｏ （９） ＮＨ₃ （気体）＋Ｈ₂ Ｏ→ＮＨ₄ ＯＨ（液体） （１０）

【００２４】蒸留工程の残留液（連続蒸留の場合は循環
液の一部）には石膏及び水酸化マグネシウムが濃縮され
て含まれており、このまま系外に排出して別途処理して
もよいが、本発明の好ましい態様として水酸化マグネシ
ウム分離工程に供給して処理する方法がある。水酸化マ
グネシウム分離工程では蒸留工程の残留液は液体サイク
ロンや遠心分離機などを用いて石膏を主成分とするスラ
リと水酸化マグネシウムを主成分とするスラリとに分離
される。

【００２５】分離された石膏を主成分とするスラリは系
外に排出するか、石膏を回収することができる。なお、
水酸化マグネシウム分離工程では石膏と水酸化マグネシ
ウムとを完全に分離することはできず、水酸化マグネシ
ウムを含む石膏が回収される。そのため、高純度の石膏
を回収するためには石膏を主成分とするスラリを湿式排
煙脱硫装置の吸収塔へ供給して処理するのが好ましい。
湿式排煙脱硫装置は排ガス中の二酸化硫黄ガスを炭酸カ
ルシウム、消石灰などのアルカリ性のカルシウム塩と反
応させて石膏を生成させて回収する石膏回収工程を有し
ており、前記水酸化マグネシウム分離工程で得られる石
膏主成分のスラリも、このスラリを前記石膏回収工程に
供給することにより湿式排煙脱硫装置で生成した石膏と
ともに回収される。

【００２６】水酸化マグネシウム分離工程で分離された
水酸化マグネシウムを主成分とするスラリは必要により
水酸化マグネシウムの濃度を高めた後、その一部又は全
部を前記第１ｐＨ調整工程に返送することによって、Ｖ
回収用のアルカリ剤の一部又は全部として再利用するこ
とができる。第１ｐＨ調整工程で使用しない場合の水酸
化マグネシウムスラリあるいは第１ｐＨ調整工程に返送
した残りの水酸化マグネシウムスラリは系外に排出され
るが、円筒式乾燥器などの乾燥器により水分を蒸発させ
て減容化を行うのが望ましい。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）本発明の第１の実施態様を図１によって説
明する。この例は第１ｐＨ調整工程におけるアルカリ剤
として水酸化マグネシウム分離工程で回収された水酸化
マグネシウムスラリを使用するものである。まず、煙道
排ガスａを冷却・除塵塔１に導入し、煙道排ガスａ中の
ダストを捕集するとともに二酸化硫黄ガスの一部を吸収
させる。ここで吸収された二酸化硫黄ガスの一部により
ダスト中の５価のＶが４価のＶに還元される。なお、ダ
ストの成分はボイラの運転状況によって異なるがバナジ
ウム（Ｖ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アンモニア（ＮＨ
₃ ）及び未燃炭素（Ｃ）を主成分とし、それぞれ２〜５
重量％、５〜１０重量％、５〜１０重量％及び５〜１０
重量％を含有している。

【００２８】冷却・除塵塔１から出る灰・排水スラリｃ
のｐＨは通常１．５〜３の範囲であり、５価から４価に
還元されたＶを含む４価のＶ、Ｍｇ、ＮＨ₃ などの主成
分は溶解しており、その他の鉄、アルミニウムなどの金
属成分も溶解している。この灰・排水スラリｃを未燃炭
素分離機３により未燃炭素ケーキｄと分離液ｅとに分離
する。この実施例ではろ過方式の分離機を使用した。未
燃炭素ケーキｄは未燃炭素を主成分とし、Ｓｉなどの不
溶解分を微量含有しており、含水率は４０〜５０重量％
程度である。

【００２９】未燃炭素を分離した後の、灰・排水スラリ
ｃ中の溶解成分を含む分離液ｅは、第１ｐＨ調整槽４に
供給される。第１ｐＨ調整槽４には、後流の石膏・水酸
化マグネシウム分離機９で分離、回収された水酸化マグ
ネシウムスラリｋの一部を供給し、ｐＨを３〜９、好ま
しくは６〜８に上昇させる。ｐＨ上昇に伴い溶解してい
た４価Ｖが固体として析出し、液中のＶの濃度は１．５
（ミリモル／リットル）以下となる。第１ｐＨ調整槽４
でＶを析出させた液をＶケーキ分離機５に供給し析出し
たＶを分離する。本実施例ではＶケーキ分離機５として
遠心分離機を用いた。回収されるＶケーキｆは固形分４
５重量％（ダスト成分によって変化するがＶとして７〜
１５重量％）程度である。このＶケーキｆは別途バナジ
ウム回収用の原料として使用できる。

【００３０】Ｖケーキ分離機５でＶケーキｆを分離した
後の上澄液ｇは第２ｐＨ調整槽６に供給される。第２ｐ
Ｈ調整槽６では消石灰ｒを添加してｐＨを９〜１２に調
整する。消石灰ｒを添加することにより上澄液ｇ中の硫
酸マグネシウム及び硫酸アンモニウムが消石灰と反応し
て水酸化マグネシウム、石膏及びアンモニア水が生成す
る。この反応はｐＨ９〜１２でほぼ１００％進行する。
ｐＨ調整後のｐＨ調整液ｈは蒸発装置７に供給される。
蒸発装置７としては真空蒸留装置等の通常の蒸留装置が
適用でき、本実施例では蒸発装置７の圧力を８５（ｍｍ
Ｈｇ．ａｂｓ．）、液温度を５３℃に制御した。

【００３１】蒸発装置７内で液は前記圧力・温度に平衡
な水蒸気分圧となるまで蒸発する。また、液中のアンモ
ニアについても同様で前記圧力・温度に平衡な分圧まで
液相中から気相中へ放散する。両者は蒸発アンモニア水
ｎとして凝縮器１１冷却されて再びアンモニア水ｑとし
て回収され、アンモニア水タンク１２を介して系外へ排
出される。アンモニア水ｑは別途蒸留装置により処理し
て濃縮アンモニア水とし煙道ガス中和用のアルカリ剤と
して再利用することも可能である。蒸発装置７で失った
熱は加熱器８により補給される。本実施例では加熱器８
はシェルアンドチューブ型の熱交換器を用い、系外から
の蒸気ｗにより循環液ｉを加熱した。蒸気ｗの流量は加
熱器８の出口液温度が一定となるように制御した。な
お、加熱器８の出口温度は蒸発装置７内の温度よりも
１．５〜２．０℃高い温度に設定した。

【００３２】蒸発装置７の循環液ｉの一部は石膏・水酸
化マグネシウム分離機９に供給して水酸化マグネシウム
スラリｋと石膏スラリｊとに分離した。石膏・水酸化マ
グネシウム分離機９としては液体サイクロン、遠心分離
機などが使用できる。この例の場合、石膏スラリｊは系
外に排出され、別途処理される。

【００３３】一方、水酸化マグネシウムスラリｋの一部
は第１ｐＨ調整槽４に送液されて中和用アルカリ剤とし
て利用し、残分は乾燥装置１０に供給して処理した。本
実施例では乾燥装置１０として円筒式乾燥機を用い、そ
の熱源の蒸気圧力を３ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、円筒回転速度は
毎分２回とした。乾燥装置１０からの乾燥残渣ｌは含水
率３０重量％以下の残渣であり、主成分は水酸化マグネ
シウム及び塩化ナトリウムである。乾燥装置１０から発
生する蒸発水分ｍは系外に排出されるが、水再利用のた
めに凝縮して回収してもよい。

【００３４】なお、冷却・除塵塔１でダスト及び二酸化
硫黄ガスの一部を除去された煙道排ガスａは併設されて
いる吸収塔２で脱硫処理され、処理排ガスｂとして排出
される。吸収塔２は排ガスを消石灰などのアルカリ剤を
含む吸収液と接触させて二酸化硫黄ガスを除去するもの
で、副生する石膏を回収する付帯設備を有しており、高
純度の回収石膏ｓが回収される。

【００３５】（実施例２）本発明の第２の実施態様を図
２に示す。この例は第１ｐＨ調整工程におけるアルカリ
剤として蒸留工程及び凝縮工程で回収されたアンモニア
水を使用するものである。図２の図１との相違点は、第
１ｐＨ調整槽４で使用するアルカリ剤として石膏・水酸
化マグネシウム分離機９で回収される水酸化マグネシウ
ムスラリｋの一部を使用する代わりに凝縮器１１で回収
されるアンモニア水ｑの一部を使用した点のみであり、
その他は図１（実施例１）と同一なので説明は省略す
る。なお、図２では凝縮器１１からのアンモニア水ｑを
そのまま第１ｐＨ調整槽４に送液しているが、槽の容量
低減のためにアンモニア水ｑを蒸留装置（図示せず）な
どで濃縮したのち供給するようにしてもよい。

【００３６】（実施例３）本発明の第３の実施態様を図
３に示す。この例は水酸化マグネシウム分離工程におい
て水酸化マグネシウムを主成分とするスラリと分離した
石膏を主成分とするスラリを湿式排煙脱硫装置の吸収塔
へ送液し、この吸収塔で生成する石膏とともに回収する
ようにしたものである。図３の図１との相違点は石膏・
水酸化マグネシウム分離機９で分離される石膏スラリｊ
を吸収塔２へ送り、同吸収塔２で生成回収される石膏と
合わせて処理し回収石膏ｓとして回収するようにした点
のみであり、その他は図１（実施例１）と同一なので説
明は省略する。このようにすることにより石膏スラリｊ
中に含まれる水酸化マグネシウムが除去され、高純度の
回収石膏ｓとして回収することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果があ
る。 （１）従来の重油焚きボイラの排ガス処理設備において
は、煙道中にダストを捕集するための集塵装置を設けて
いたが、本発明の方法によれば吸収塔前流の冷却・除塵
塔でダスト捕集も兼用するため、集塵装置が不要にな
り、設備費の低減が可能となる。 （２）集塵灰を取り出す工程がないので、ハンドリング
性の悪い集塵灰を取り扱う必要がない。 （３）バナジウム（Ｖ）、アンモニア（ＮＨ₃ ）及び硫
酸（ＳＯ₄ ）を分別回収し、再利用することができる。 （４）未燃炭素分を分別して回収し、有害成分を発生し
ない処理又は再利用ができ、さらに排水も蒸気として蒸
発するので、廃棄物量の大幅な低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施態様を示すフロー図。

【図２】本発明の第２の実施態様を示すフロー図。

【図３】本発明の第３の実施態様を示すフロー図。

【図４】従来技術の１例を示すフロー図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 剛司 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−117552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−23506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−74564（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/34

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重質油を燃料とするボイラの排ガスを冷
   却・除塵塔及び吸収塔を分離して有する湿式排煙脱硫装
   置に通して処理する方法であって、前記湿式排煙脱硫装
   置の冷却・除塵塔から排出される灰・排水スラリ中の未
   燃炭素を分離する未燃炭素分離工程と、該未燃炭素分離
   工程からの未燃炭素を分離した後の分離液に水酸化マグ
   ネシウム及び／又はアンモニア水を添加してｐＨを３〜
   ９とする第１ｐＨ調整工程と、該第１ｐＨ調整工程で析
   出した４価バナジウムの水酸化物を高濃度バナジウム含
   有沈殿物として分離する固液分離工程と、前記固液分離
   工程から出る分離液に消石灰又は生石灰を添加してｐＨ
   を９〜１２とする第２ｐＨ調整工程と、該第２ｐＨ調整
   工程においてｐＨ調整後の液を蒸留して濃縮する蒸留工
   程と、該蒸留工程で発生する蒸気を凝縮させアンモニア
   水を回収する凝縮工程とから構成されてなることを特徴
   とする重質油燃料焚きボイラの排ガス処理方法。
2. 【請求項２】 前記蒸留工程において濃縮された蒸留残
   液中の石膏と水酸化マグネシウムとを分離する水酸化マ
   グネシウム分離工程を設け、該水酸化マグネシウム分離
   工程で得られる水酸化マグネシウムを主成分とするスラ
   リと石膏を主成分とするスラリを別個に処理することを
   特徴とする請求項１に記載の重質油燃料焚きボイラの排
   ガス処理方法。
3. 【請求項３】 前記水酸化マグネシウム分離工程で得ら
   れる水酸化マグネシウムを主成分とするスラリを前記第
   １ｐＨ調整工程で添加する水酸化マグネシウムの一部又
   は全部として使用することを特徴とする請求項２に記載
   の重質油燃料焚きボイラの排ガス処理方法。
4. 【請求項４】 前記水酸化マグネシウム分離工程で得ら
   れる石膏を主成分とするスラリを前記湿式排煙脱硫装置
   の吸収塔へ送って処理することを特徴とする請求項２に
   記載の重質油燃料焚きボイラの排ガス処理方法。
5. 【請求項５】 前記水酸化マグネシウム分離工程で得ら
   れる水酸化マグネシウムを主成分とするスラリを前記第
   １ｐＨ調整工程で添加する水酸化マグネシウムの一部又
   は全部として使用するとともに、石膏を主成分とするス
   ラリを前記湿式排煙脱硫装置の吸収塔へ送って処理する
   ことを特徴とする請求項２に記載の重質油燃料焚きボイ
   ラの排ガス処理方法。
6. 【請求項６】 前記凝縮工程において回収されたアンモ
   ニア水を前記第１ｐＨ調整工程で添加するアンモニア水
   の一部又は全部として使用することを特徴とする請求項
   １、２又は４に記載の重質油燃料焚きボイラの排ガス処
   理方法。
7. 【請求項７】 前記水酸化マグネシウム分離工程で得ら
   れる水酸化マグネシウムを主成分とするスラリのうち、
   前記第１ｐＨ調整工程で添加する水酸化マグネシウムの
   一部又は全部として使用しなかった分を乾燥処理するこ
   とを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の重質油
   燃料焚きボイラの排ガス処理方法。