JP3637139B2 - 排ガスの脱硫方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスの脱硫方法及び脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数の透孔を有する水平隔板によってその内部が２つ又は３つの室に区画された密閉槽と、その水平隔板に配設された多数の透孔に垂設された多数のガス分散管を備えた多管式排ガス脱硫装置は知られている（特公平３−７０５３２号、特開平３−７２９１３号、特開平３−２６２５１０号等）。
【０００３】
このような従来の排ガス脱硫装置においては、その密閉槽としては、その水平断面が円形のものが用いられているが、該密閉槽を大型化するに伴い、吸収液を収容する排ガス脱硫室における槽径に対する液深の比が小さくなる。この比が小さくなるに従い、撹拌機吐出量に対する槽内上下の液循環量の比が低下し、排ガスの円滑な脱硫に必要な液循環が得られなくなる。この傾向への対処として、排ガス脱硫室内に複数の撹拌機を設置するとともに、その周壁に複数のバッフル板を配設しているが、さらに大型化すると上記傾向に加え、各撹拌機周囲の液上昇流速分布の不均一性が拡大し、脱硫室内に全体として十分な上下方向の液循環量を与えても局部的には不足するところが出てくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、撹拌機吐出量に対する槽内上下の液循環量の比を大きくすると共に各撹拌機周囲の液上昇流速分布の不均一性が小さい大容量排ガス用の脱硫方法及装置を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、排ガスを、密閉槽内に形成された排ガス脱硫室内に収容されている吸収液中に吹込む工程を有する排ガスの脱硫方法において、（ｉ）該密閉槽としてその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽を用いること、（ii）該密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設すること、（iii）該隣接する撹拌機の回転方向が相互に逆方向にあること、を特徴とする排ガスの脱硫方法が提供される。また、本発明によれば、排ガスを、密閉槽内に形成された排ガス脱硫室内に収容されている吸収液中に吹込む工程を有する排ガスの脱硫方法において、（ｉ）該密閉槽としてその水平断面が四辺形の密閉槽を用いること、（ii）該密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設すること、（iii）該隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向にあること、（iv）該隣接し、かつ回転方向が相互に順方向にある撹拌機によって形成される回動する吸収液流をバッフル板に衝突させること、を特徴とする排ガスの脱硫方法が提供される。さらに、本発明によれば、多数の透孔を有する第１隔板とその上方に位置する第２隔板とによってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室と第２室の上方に隣接する第３室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、第３室の天板又は側壁に配設された浄化排ガス出口と、第１隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第１室と第３室とを連絡する排ガス上昇筒と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置が提供される。さらにまた、本発明によれば、多数の透孔を有する隔板によってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第１室の上部周壁に形成された浄化排ガス出口と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置が提供される。さらにまた、本発明によれば多数の透孔を有する隔板によってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第２室を貫通し、その下端が第１室内に開口し、その上端に排ガス出口を有する浄化排ガス上昇筒と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いる密閉槽は、その水平断面が四辺形（正方形又は長方形）を示すものである。本発明では、排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形が形成されるように仕切ったときに形成されるそれらの単位四辺形の各々の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に、水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設する。図１に、密閉槽又は密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向の仮想仕切線と横方向の仮想仕切線で同一形状の単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
図１において、線Ａ（１）、Ａ（２）、Ｂ（１）及びＢ（２）により形成される四辺形は、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面形状を示す。ｍａ及びｎｂはその四辺形（正方形又は長方形）の横方向の長さと縦方向の長さを示す。Ｌ1（ａ）は横方向の仮想仕切線を示し、Ｌ1（ｂ）及びＬ2（ｂ）は縦方向の仮想仕切線を示す。Ｒ（１）〜Ｒ（６）は、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を形成する四辺形〔Ａ（１）、Ａ（２）、Ｂ（１）、Ｂ（２）で囲まれる四辺形〕をそれらの仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形が形成されるように仕切ったときに形成される単位四辺形をそれぞれ示す。Ｘ1〜Ｘ6はそれらの単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）の中心部又はほぼ中心部を示し、各Ｘ1〜Ｘ6は、Ｒ（１）〜Ｒ（６）において、その単位四辺形における左辺からｃ、右辺からｄ、上辺からｅ、下辺からｆの位置にある。
図１に示した６つの単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）はいずれも同一形状を有し、その横方向の上辺と下辺の長さはａで、その縦方向の両側辺の長さはｂで、その面積はａ×ｂである。これらの単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）において、ａ：ｂは０．７〜１．４に、望ましくは０．９５〜１．０５とするのが好ましい。ａ／ｂの比がこの範囲を逸脱すると、排ガスの脱硫を効率よく行うことが困難になる。また、単位四辺形におけるｃ：ｄ及びｅ：ｆは０．９〜１．１に、望ましくは０．９８〜１．０２とする。ｃ／ｄ及びｅ／ｆがこの範囲を逸脱すると、排ガスの脱硫を効率よく行うことが困難になる。
【０００７】
図２に、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により４つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示し、図３に、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により８つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示し、図４に密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により９つの単位四辺形が形成されるように仕切った状態説明図を示す。これらの図において示した符号において、図１に示した符号と同一の符号は同一の意味を有する。
図５に、図１に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
図６に、図２に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
図７に、図３に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
図８に、図４に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
これらの図において、撹拌機Ｓは、各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部Ｘに対応する位置に配設されている。即ち、各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部Ｘの位置に、水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機の垂直回転軸を位置させる。
【０００８】
本発明で用いる撹拌機は、水平方向に回転して、吸収液を下方向に流動させるように形成された撹拌羽根を有するものが用いられる。このような撹拌羽根の回転により、密閉槽内に収容された吸収液は、撹拌羽根の上方から撹拌羽根の下方向に流動され、密閉槽の底面に衝突してその流れを反転して、上方向に拡がりをもって上昇する。また、吸収液は、この撹拌羽根の回転方向へも回動する。
各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部に配設される撹拌機の回転方向は、その縦方向及び横方向に隣接する各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部に配設される撹拌器の回転方向とは相互に異った方向に回転させるのが好ましい。図５〜図８に、撹拌機の回転方向を矢印で示す。このように隣接する撹拌機を相互に異った回転方向に回転させるときには、各撹拌羽根の回転により吸収液の表面に形成される吸収液の波が相互に打消し合って、大きな波動の形成が防止される。吸収液の表面に大きな波動が生じると、これは、脱硫装置の脱硫性能の低下原因となったり、吸収液内に配設されている構造物の破壊原因となるので好ましいものではない。また、各撹拌羽根の回転により生じた回転方向へ回動する吸収液は相互に衝突し、上方向へ拡がりをもって流動する上昇流となることから、上方向へ向う吸収液の流量が増大する。さらに、撹拌機によって形成される吸収液の回動流は、排ガス脱硫室の周壁（密閉槽側板）にも衝突し、上方向へ拡がりをもって流動する上昇流となることから、上方向へ向う吸収液の流量が増加する。このようにして、撹拌羽根の周囲には、流速分布均一性のよい十分な量の上昇液流が形成され、その結果、効率の良い排ガスの脱硫が達成される。
本発明で用いる撹拌機の大きさは、その消費電力で表わして、吸収液１０ｍ3当り、０．４ｋｗ以上、好ましくは０．８〜１．２ｋｗである。
【０００９】
本発明で用いる密閉槽の排ガス脱硫室において、その単位四辺形Ｒで形成される部分は、同一形状に形成され、かつその中心部又はほぼ中心部に撹拌機が１つ配設されていることから、それらの単位四辺形Ｒを相互に仕切る仕切板が存在しないにもかかわらず、あたかも仕切板により相互に仕切られた区画室と同様な液流れを示す。
即ち、本発明の場合、各単位四辺形Ｒに相当する区画を仮想単位排ガス脱硫室と見なして、それらの各仮想単位脱硫室に排ガスの脱硫処理に必要な装置や部材、例えば、撹拌機、排ガス分散管、空気噴出管、吸収剤供給管等を配設する。これによって、密閉槽の排ガス脱硫室（第１室）内には、同一ないし類似の構造の小型の仮想単位脱硫室が、第１室を形成する排ガス脱硫室の水平断面全体にわたって均一に分布された状態で複数形成される。そして、このような構造の排ガス脱硫室を用いることにより、排ガスの脱硫処理を効率よく、かつ安定的に行うことができ、また、装置の運転も容易になる。
さらに、排ガス脱硫室を前記のような複数の仮想単位脱硫室からなる構造とすることにより、装置の大型化も容易になり、装置を大型化する場合には、その小型の仮想単位脱硫室の数を増加すればよい。
【００１０】
本発明においては、隣接する撹拌機の少なくとも２つを相互に順回転させることもできる。但し、この場合には、バッフル板の配設を必要とし、バッフル板の配設がない限り、排ガス脱硫室内には吸収液の十分な量の上昇流を生じさせることができない。これらのバッフル板を配設した例を図９〜図１２に示す。これらの図において、Ｐはバッフル板を示す。
図９においては、１０個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ10が、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）の一辺の長さのほぼ１／２の点において各側板から内方に突出するように配設されている。
図１０においては、８個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ8が、図９の場合と同様に、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（４）の一辺の長さのほぼ１／２の点において各側板から内方に突出するように配設されている。
図１１においては、１７個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ17が配設されているが、そのうち、Ｐ1〜Ｐ10は、図９の場合と同様にして配設されているが、Ｐ11〜Ｐ17は、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）の一辺の長さのほぼ１／２の点において仮想仕切線と直交するように配設されている。
図１２においては、１１個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ11が配設されているが、そのうち、Ｐ1〜Ｐ8は、図１０の場合と同様にして配設されているが、Ｐ9〜Ｐ11は、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（４）の一辺の長さのほぼ１／２の点において仮想仕切線と直交するように配設されている。
【００１１】
本発明で用いるバッフル板Ｐは、撹拌機の回転方向へ回動する吸収液流をその表面に受けて上方向へ拡がりをもって流動する液流に変換させる機能を有するものである。バッフル板Ｐにおいて、その表面形状は平面や曲面であることができ、その幅Ｗは、単位四辺形と水平断面積が同じである円の直径（等面積直径）Ｄｅとの比Ｗ／Ｄｅが０．０５〜０．１５、好ましくは０．０８〜０．１０となるように規定する。なお、仮想仕切線と直交するバッフル板の幅は、前記比Ｗ／Ｄｅの２倍とする。このバッフル板Ｐは、その表面に、撹拌機の回転方向へ回動する吸収液流が衝突するように配設すればよく、例えば、図９〜図１２に示したように、排ガス脱硫室の底面に、バッフル板の面が各単位四辺形の少なくとも１つの辺に対して直角になるようにあるいはやや傾斜するように立設することができる。
また、バッフル板Ｐは、各単位四辺形の辺の長さのほぼ１／２の個所に配設するのがよい。さらに、バッフル板Ｐの上端は、排ガス脱硫室内の吸収液の静止液面と同じかやや上方に位置させるのが好ましい。バッフル板の材質は、金属板や、プラスチック板、セラミックス板等であることができる。
また、前記バッフル板Ｐは、必要に応じて、図５〜図８に示した隣接する撹拌機が相互に逆方向に回転する場合にも配設することができる。
【００１２】
次に本発明を図面を参照して説明する。
図１３は３室構造の排ガス脱硫装置の１例についての模式図を示す。この図において、１は脱硫装置、２は密閉槽、３は第１隔板、４は第１室、５は第２室、６は第３室、７は排ガス導入口、８は排ガス排出口、９は排ガス分散管、１０は排ガス噴出孔、１１は攪拌羽根、１２は攪拌軸、１３は吸収剤供給管、１４は酸化用空気供給管、１５は吸収液抜出管、１６は第２隔板、１７は排ガス上昇筒、１８は洗浄液供給管、１９は洗浄液排出管、２０は天板、Ｌは吸収液、Ｗは吸収液の静止液面、Ａは気液混合相（フロス層）、Ｂは固液体分離空間を各々示す。
図１４に、単位四辺形Ｒ内に排ガス分散管、撹拌機及び排ガス上昇筒を配設したときの１例についての説明図を示す。図１４において、９は排ガス分散管、１２は撹拌軸、１７は排ガス上昇筒を示し、Ａ（１）は密閉槽の横方向側板により形成される線、Ｂ（１）は密閉槽の縦方向側板により形成される線、Ｌ1（ａ）及びＬ1（ｂ）は仮想仕切線を示す。
【００１３】
図１３に示す排ガス脱硫装置は、その水平断面形状が四辺形の密閉槽２の内部を第１隔板３及び第２隔板１６によって区画して、第１室４、第２室５及び第３室６の３室構造に形成されている。第１隔板３及び第２隔板１６は、水平板、階段状板、傾斜板等のいずれでもよい。第１室４はその内部に吸収液を収容し、排ガス脱硫室を形成する。第２室５には排ガス導入口７が配設され、ここから導入された排ガスは、排ガス分散管９を通じて排ガス噴出孔１０から吸収液Ｌの静止液面Ｗより下の部分に吹き込まれる。排ガス噴出孔１０より上方には、気液混合相Ａが形成され、ここで排ガス中の亜硫酸ガスが吸収される。吸収液Ｌとしては、カルシウム化合物又はカルシウム化合物含有物、例えば石灰石及び／又は消石灰を吸収剤として含む石こうスラリー等が用いられる。
【００１４】
第１室４内の気液混合相Ａの上方に放散された浄化排ガスは、第１室４の上部空間Ｂ（固液体分離空間）を上昇しながらかつ水平方向に移動する。このようにして浄化排ガスが流動する間に、排ガス中のミスト及び固体粒子は固液体分離空間Ｂにおいて重力沈降により及び排ガス分散管９との衝突によりその大部分は浄化排ガスから分離される。固液体の分離された浄化排ガスは、排ガス上昇筒１７を上昇し、第３室６に導入される。第３室６において、浄化排ガスは上昇流から略水平流に方向転換し、浄化排ガスに同伴されるミスト及び固体粒子が分離された後に排ガス排出口８から排出される。
【００１５】
第３室６の底面（第２隔板１６）上に堆積した固体粒子は、洗浄液、例えば石こう含有スラリー、石こうを分離した吸収液、水、海水などの液体を間欠的又は連続的に洗浄液供給管１８から供給して第２隔板１６の表面から剥離させ、洗浄液とともに１箇所以上の洗浄液排出口１９から排出させる。
排ガス上昇筒１７から第３室６に導入された浄化排ガスは、第３室６の天板２０に衝突した後、略水平流に方向転換するため、排ガスに同伴されるミスト及び固体粒子がその衝突及び重力沈降により浄化排ガスから分離される。なお、排ガス排出口８は、必ずしも側壁に配設する必要はなく、天板２０に配設することもできる。
【００１６】
排ガス分散管９は、円形、三角形、四角形、六角形などの多角形若しくはトラフなどの任意の断面形状のものとすることができる。また、排ガス分散管９の周壁には、水平面からほぼ一定の高さの位置に複数の排ガス噴出孔１０が開いており、その排ガス噴出孔の形状は円形、三角、四角、六角、星型など任意の形状とすることができるし、スリット状にすることも可能である。この排ガス噴出孔１０は、排ガス分散管９に対し、高さ一定の一列に配列してもよいし、高さの異なる二列または三列以上に配列してもよい。
さら、排ガス分散管９は、その先端をノズル構造にし、その先端ノズルから排ガスを下方向に噴出させることもできる。
排ガス分散管９の相当内直径は、一般的には、２５〜３００ｍｍ、好ましくは５０〜３００ｍｍである。排ガス噴出孔１０の相当直径は３〜１００ｍｍ、好ましくは５〜５０ｍｍである。３ｍｍ未満では、閉塞の問題がある。
なお、排ガス分散管の相当内直径及び排ガス噴出孔の相当直径は次式で示される。
Ａ：排ガス分散管の排ガス噴出孔の配設位置における内部空間の水平断面積
Ｂ：排ガス分散管の排ガス噴出孔の配設位置における内部空間の水平断面を囲む周辺の長さ
Ｃ：排ガス噴出孔の面積
Ｄ：排ガス噴出孔の周辺の長さ
排ガス分散管９の下端開口部の形状は、単純な水平端面をもつもの、任意の傾斜端面をもつもの、鋸の刃状または複数のノッチを切った形状をもつものなどいずれでもよい。
排ガス分散管９としては、内径２５〜３００ｍｍの円筒管からなり、その側壁のほぼ一定の高さに一定間隔で開口した直径５〜１００ｍｍの円形孔を形成したものの使用が好ましい。このような排ガス分散管は、市販の低廉なプラスチック円筒管を使用して容易に作製することができる。
【００１７】
排ガス上昇筒１７の横断面形状は、円形や正方形、長方形等の各種の形状であることができる。この排ガス上昇筒の数は、排ガス上昇筒内の排ガスの上昇速度が６〜２０ｍ／ｓ、好ましくは８〜１５ｍ／ｓとなるように決めればよい。排ガスの上昇速度が６ｍ／ｓより小さくなると第１室が大きくなりすぎるので経済的でなく、一方、２０ｍ／ｓを超えると排ガス中のミスト及び固体粒子が排ガスに巻込まれて上昇するという問題を生じる。
【００１８】
図１３に示した第１室４内においては、亜硫酸ガスと吸収剤と酸素との反応が起り、この反応で生成した石こうは、これを吸収液とともにライン１５を介して系外へ排出し、一方、その反応で消費した吸収剤に相当する吸収剤をライン１３を介して吸収液中へ供給する。
【００１９】
気液混合相Ａにおいては、以下の反応式で示される亜硫酸ガスと吸収剤と酸素との反応が起り、排ガス中の亜硫酸ガスは石こうとして固定化される。
ＳＯ2＋ＣａＣＯ3＋1/2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ
→ ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ↓＋ＣＯ2↑
排ガスの脱硫率を向上させるためには、気液混合相Ａにおける前記反応を効率よく行わせることが必要となる。１時間当りに吸収液中へ導入される空気中の酸素と亜硫酸ガスとのモル比（Ｏ2／ＳＯ2）を０．５〜６、好ましくは１〜５の範囲に設定し、これにより、前記反応を効率よく行わせることができる。
【００２０】
ライン１４を介して吸収液中へ吹込む空気量を多くするにつれて空気を吸収液へ吹込むエネルギー量も増大することから、過剰の空気量の吹込みは好ましいものではない。
従って、経済的な観点からは、空気吹込み量は、前記Ｏ2／ＳＯ2モル比が特に１〜５の範囲になるように規定するのがよい。
【００２１】
本発明においては、排ガス脱硫室４の吸収液の静止液面Ｗの高さＨと等面積直径Ｄｅとの比Ｈ／Ｄｅを０．２以上、好ましくは０．２５以上にするのがよい。前記値より小さくなると、撹拌により好ましい吸収液の液流れを形成するのが困難になるので好ましくない。
【００２２】
図１５は、２室構造の排ガス脱硫装置の１例についての模式図を示す。この図において、図１３に示された符号と同一の符号は同一の意味を有する。
図１５に示した脱硫装置においては、第１室４内の吸収液と接触して浄化された排ガスは、その平均上昇速度を０．５〜５ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜４ｍ／ｓ、平均水平速度を８ｍ／ｓ以下、好ましくは６ｍ／ｓ以下に保持され、第１室４の上部空間Ｂを上昇しながらかつ水平方向に移動する。このようにして浄化排ガスが流動する間に、排ガス中のミスト及び固体粒子は、固液体分離空間Ｂにおいて重力沈降により及び排ガス分散管９との衝突分離により排ガス中から分離され、ミスト及び固体の分離された浄化排ガスは排ガス排出口８から排出される。
【００２３】
図１６は、２室構造の排ガス脱硫装置の他の例についての模式図を示す。
図１６に示した装置は、その中央部には、第２室５を貫通し、その下端が第１室４内に開口する排ガス上昇筒３１が立設されている。この排ガス上昇筒の横断面形状は四角形や八角形等の方形状や円形状等であることができる。排ガス上昇筒３１の配設数は１個又は複数個であることができ、装置規模によって適宜選定する。
排ガス排出口８は排ガス上昇筒の上端に配設された密閉板に配設してもよいし、排ガス上昇筒の側壁に配設してもよい。図１６の場合、排ガス排出口８は側壁に配設されている。
排ガス上昇筒３１の上部内部には充填層３２が配設され、その上方には吸収液分散手段としてのスプレーノズル３７が配設されている。充填層３２は、必要に応じ、省略することができる。
充填層３２に用いる充填材としては、従来公知の各種のもの、例えば、ラシッヒリング、テラレット、ポールリング、サドル、レッシングリング、木格子等を挙げることができる。充填層３２の厚さは特に制約されず、適宜決められるが、通常は０．５〜５ｍである。充填層は、多孔板上に充填して形成されることができるし、内面に金網を積層した多孔板上に充填して形成させることもできる。
【００２４】
図１６に示した装置を用いて排ガスの浄化処理を行うには、排ガスを排ガス導入ダクト７から第２室５内に導入し、ここからガス分散管９を介して第１室４内の吸収液Ｌ中に吹込む。吸収液中に吹込まれた排ガスは気泡となって上昇し、その分散管のガス噴出孔より上方には気泡と吸収液との混合相からなる気液混合相Ａが形成される。排ガスが吸収液中を気泡として上昇する間に排ガス中に含まれている汚染物質は吸収液と反応し、排ガス中から除去される。
このようにして浄化された排ガスは、気液混合相Ａから上部空間に放散され、排ガス上昇筒３１開口内に集められ、ここからその筒内を上昇する。排ガス上昇筒内には、吸収液導管３６、ポンプ３５を通って循環させる吸収液がスプレーノズル３７からスプレーされ、充填層３２内を流下している。排ガス上昇筒３１内を上昇する排ガスは、この充填層３２内において流下する吸収液と接触した後、浄化排ガス排出口８を通って排出される。吸収剤は、吸収剤導入管１３から吸収液中に導入される。また、この吸収剤は、吸収液導管３４に導入することもできる。
【００２５】
排ガス上昇筒３１の横断面積Ｓ1と第１室４の横断面積Ｓ2との比Ｓ1／Ｓ2は、０．１〜０．９、好ましくは０．３〜０．７の範囲に規定するのがよい。Ｓ1／Ｓ2が前記範囲より大きくなると、排ガス分散管９の必要本数を配設するための隔板３の表面を広くする必要が生じ、装置全体が大きくなる上、少量の吸収液を排ガス上昇筒３１内に分散させるときに、その吸収液を安定的に均一に分散させるのが困難になる。
一方、前記範囲より小さくなると、排ガス上昇筒３１内を上昇するガス上昇線速度が高速になりすぎて、排ガスの圧力損失が大きくなったり、第１室４の上部空間での排ガスの偏流が大きくなる等の問題が生じるので好ましくない。排ガス上昇筒３１の高さは特に制約されないが、隔板３からスプレーノズル１８までの距離は２ｍ以上、好ましくは４〜７ｍの範囲に規定するのがよい。
また、排ガス上昇筒３１を上昇する排ガスの上昇線速度は、１．０ｍ／秒以上、好ましくは１．５〜３ｍ／秒の範囲に規定するのがよい。排ガスの上昇線速度が前記範囲より小さいと、充分な気液接触効率が確保できない等の不都合を生じるので好ましくない。排ガスの上昇線速度を前記範囲に規定することにより、排ガス上昇筒３１内における排ガスからの汚染物質の除去を少ない吸収液の使用量で効率よく除去することができる。
さらに、スプレーノズル３７からスプレーさせる吸収液の量は、標準状態に換算された排ガス量１ｍ3／ｈｒ当り、通常、０．１〜１０ｋｇ／ｈｒ、好ましくは０．２〜２ｋｇ／ｈｒである。このような吸収液量をスプレーさせることにより、排ガス中に残存する極く少量の汚染物質を効果的に除去することができる。
【００２６】
図１６に示した装置は２室構造のもので、しかも排ガス上昇筒の数も少なく、通常は１個で十分であることから、構造簡単で装置コストが低いという利点が得られる。その上、排ガス上昇筒を上昇する排ガス流速は、その排ガス上昇筒の横断面積により自由に選定することができ、その断面積を小さくすることにより速くすることができるので、排ガス上昇筒内での排ガスと吸収液との接触を緊密に行うことができ、排ガス上昇筒内での排ガス中からの汚染物質の除去率を高くすることができる。さらに、図１６に示す装置の場合には、天板の高さが低くなるので、撹拌機のシャフト長さが短かくなり、取り付けが容易となる上、図１３に示す３室構造の装置に見られる第３室の底板（第２隔板３）上への石膏堆積がなくなる等の利点も得られる。
【００２７】
本発明の脱硫装置において、その密閉槽内の圧力は負圧又は加圧のいずれであってもよいが、好ましくは負圧である。負圧の場合には、大気圧よりも０〜１，０００ｍｍ水柱程度低い圧力が採用される。密閉槽内を負圧にするには、排ガス排出口を、排煙処理ファンに連結し、その排ガス排出口を介して密閉槽内の排ガスを吸引して排出させる。密閉槽内を加圧するには排煙処理ファンを脱硫装置の入口に設置し、密閉槽内へ排ガスを押し込む。密閉槽内を加圧にする場合と負圧にする場合を比較すると、負圧にする方が排煙処理ファンの動力が小さくなる。水平断面が丸型の脱硫装置では密閉槽内圧力を加圧から負圧に変えた場合、槽形状を保つため構造部材重量が増加するのに対し、水平断面が四辺形の脱硫装置では構造部材重量は変らない。故に水平断面を四辺形にすることにより負圧にすることによる排煙処理ファン動力減少の利点をそのまま享受することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明で用いる密閉槽は、その水平断面が四辺形を有し、かつその水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽部を有する撹拌機を１つ配設した構造を有する。
従って、本発明では、密閉槽を大型化し、そのため、槽の水平断面積に対する液深（静置液面の高さ）の比が小さくなっても、撹拌機吐出量に対する槽内上下の液循環量の比を大きく保持することができるとともに、各撹拌機周囲の液上昇流速分布の不均一性も小さく保持することができ、その結果、排ガスの脱硫処理を効率良くかつ安全に行うことができる。
しかも、本発明の場合には、その密閉槽が角型のものであり、その内部構造が四辺形Ｒによって構成される仮想単位脱硫室を複数配設した構造であることから、脱硫装置が大型のものであっても、その設計及び建設は容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を縦方向の仮想仕切線と横方向の仮想仕切線で同一形状の単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図２】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により４つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図３】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により８つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図４】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により９つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図５】図１に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図６】図２に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図７】図３に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図８】図４に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図９】図５に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に１０個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１０】図６に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に８個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１１】図７に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に１７個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１２】図８に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に１１個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１３】３室構造の脱硫装置の１例についての模式図を示す。
【図１４】四辺形内に排ガス分散管、撹拌軸及び排ガス上昇筒を配設したときの１例についての説明図を示す。
【図１５】２室構造の脱硫装置の１例についての模式図を示す。
【図１６】２室構造の脱硫装置の他の例についての模式図を示す。
【符号の説明】
１：脱硫装置
２：密閉槽
３：第１隔板
４：第１室
５：第２室
６：第３室
７：排ガス導入口
８：排ガス排出口
９：排ガス分散管
１０：排ガス噴出孔
１１：撹拌羽根
１２：撹拌軸
１３：吸収剤供給管
１４：酸化用空気供給管
１５：吸収液抜出管
１６：第２隔板
１７：排ガス上昇筒
１８：洗浄液供給管
１９：洗浄液排出口
Ａ（１）、Ａ（２）、Ｂ（１）、Ｂ（２）：四辺形の辺
Ｒ ：四辺形
Ｌ1：仮想仕切線
Ｘ ：四辺形の中心部
Ｓ ：撹拌機
Ｐ ：バッフル板
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスの脱硫方法及び脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数の透孔を有する水平隔板によってその内部が２つ又は３つの室に区画された密閉槽と、その水平隔板に配設された多数の透孔に垂設された多数のガス分散管を備えた多管式排ガス脱硫装置は知られている（特公平３−７０５３２号、特開平３−７２９１３号、特開平３−２６２５１０号等）。
【０００３】
このような従来の排ガス脱硫装置においては、その密閉槽としては、その水平断面が円形のものが用いられているが、該密閉槽を大型化するに伴い、吸収液を収容する排ガス脱硫室における槽径に対する液深の比が小さくなる。この比が小さくなるに従い、撹拌機吐出量に対する槽内上下の液循環量の比が低下し、排ガスの円滑な脱硫に必要な液循環が得られなくなる。この傾向への対処として、排ガス脱硫室内に複数の撹拌機を設置するとともに、その周壁に複数のバッフル板を配設しているが、さらに大型化すると上記傾向に加え、各撹拌機周囲の液上昇流速分布の不均一性が拡大し、脱硫室内に全体として十分な上下方向の液循環量を与えても局部的には不足するところが出てくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、撹拌機吐出量に対する槽内上下の液循環量の比を大きくすると共に各撹拌機周囲の液上昇流速分布の不均一性が小さい大容量排ガス用の脱硫方法及装置を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、排ガスを、密閉槽内に形成された排ガス脱硫室内に収容されている吸収液中に吹込む工程を有する排ガスの脱硫方法において、（ｉ）該密閉槽としてその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽を用いること、（ii）該密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設すること、（iii）該隣接する撹拌機の回転方向が相互に逆方向にあること、を特徴とする排ガスの脱硫方法が提供される。また、本発明によれば、排ガスを、密閉槽内に形成された排ガス脱硫室内に収容されている吸収液中に吹込む工程を有する排ガスの脱硫方法において、（ｉ）該密閉槽としてその水平断面が四辺形の密閉槽を用いること、（ii）該密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設すること、（iii）該隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向にあること、（iv）該隣接し、かつ回転方向が相互に順方向にある撹拌機によって形成される回動する吸収液流をバッフル板に衝突させること、を特徴とする排ガスの脱硫方法が提供される。さらに、本発明によれば、多数の透孔を有する第１隔板とその上方に位置する第２隔板とによってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室と第２室の上方に隣接する第３室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、第３室の天板又は側壁に配設された浄化排ガス出口と、第１隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第１室と第３室とを連絡する排ガス上昇筒と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置が提供される。さらにまた、本発明によれば、多数の透孔を有する隔板によってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第１室の上部周壁に形成された浄化排ガス出口と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置が提供される。さらにまた、本発明によれば多数の透孔を有する隔板によってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第２室を貫通し、その下端が第１室内に開口し、その上端に排ガス出口を有する浄化排ガス上昇筒と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いる密閉槽は、その水平断面が四辺形（正方形又は長方形）を示すものである。本発明では、排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形が形成されるように仕切ったときに形成されるそれらの単位四辺形の各々の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に、水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設する。図１に、密閉槽又は密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向の仮想仕切線と横方向の仮想仕切線で同一形状の単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
図１において、線Ａ（１）、Ａ（２）、Ｂ（１）及びＢ（２）により形成される四辺形は、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面形状を示す。ｍａ及びｎｂはその四辺形（正方形又は長方形）の横方向の長さと縦方向の長さを示す。Ｌ1（ａ）は横方向の仮想仕切線を示し、Ｌ1（ｂ）及びＬ2（ｂ）は縦方向の仮想仕切線を示す。Ｒ（１）〜Ｒ（６）は、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を形成する四辺形〔Ａ（１）、Ａ（２）、Ｂ（１）、Ｂ（２）で囲まれる四辺形〕をそれらの仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形が形成されるように仕切ったときに形成される単位四辺形をそれぞれ示す。Ｘ1〜Ｘ6はそれらの単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）の中心部又はほぼ中心部を示し、各Ｘ1〜Ｘ6は、Ｒ（１）〜Ｒ（６）において、その単位四辺形における左辺からｃ、右辺からｄ、上辺からｅ、下辺からｆの位置にある。
図１に示した６つの単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）はいずれも同一形状を有し、その横方向の上辺と下辺の長さはａで、その縦方向の両側辺の長さはｂで、その面積はａ×ｂである。これらの単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）において、ａ：ｂは０．７〜１．４に、望ましくは０．９５〜１．０５とするのが好ましい。ａ／ｂの比がこの範囲を逸脱すると、排ガスの脱硫を効率よく行うことが困難になる。また、単位四辺形におけるｃ：ｄ及びｅ：ｆは０．９〜１．１に、望ましくは０．９８〜１．０２とする。ｃ／ｄ及びｅ／ｆがこの範囲を逸脱すると、排ガスの脱硫を効率よく行うことが困難になる。
【０００７】
図２に、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により４つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示し、図３に、密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により８つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示し、図４に密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により９つの単位四辺形が形成されるように仕切った状態説明図を示す。これらの図において示した符号において、図１に示した符号と同一の符号は同一の意味を有する。
図５に、図１に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
図６に、図２に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
図７に、図３に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
図８に、図４に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
これらの図において、撹拌機Ｓは、各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部Ｘに対応する位置に配設されている。即ち、各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部Ｘの位置に、水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機の垂直回転軸を位置させる。
【０００８】
本発明で用いる撹拌機は、水平方向に回転して、吸収液を下方向に流動させるように形成された撹拌羽根を有するものが用いられる。このような撹拌羽根の回転により、密閉槽内に収容された吸収液は、撹拌羽根の上方から撹拌羽根の下方向に流動され、密閉槽の底面に衝突してその流れを反転して、上方向に拡がりをもって上昇する。また、吸収液は、この撹拌羽根の回転方向へも回動する。
各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部に配設される撹拌機の回転方向は、その縦方向及び横方向に隣接する各単位四辺形Ｒの中心部又はほぼ中心部に配設される撹拌器の回転方向とは相互に異った方向に回転させるのが好ましい。図５〜図８に、撹拌機の回転方向を矢印で示す。このように隣接する撹拌機を相互に異った回転方向に回転させるときには、各撹拌羽根の回転により吸収液の表面に形成される吸収液の波が相互に打消し合って、大きな波動の形成が防止される。吸収液の表面に大きな波動が生じると、これは、脱硫装置の脱硫性能の低下原因となったり、吸収液内に配設されている構造物の破壊原因となるので好ましいものではない。また、各撹拌羽根の回転により生じた回転方向へ回動する吸収液は相互に衝突し、上方向へ拡がりをもって流動する上昇流となることから、上方向へ向う吸収液の流量が増大する。さらに、撹拌機によって形成される吸収液の回動流は、排ガス脱硫室の周壁（密閉槽側板）にも衝突し、上方向へ拡がりをもって流動する上昇流となることから、上方向へ向う吸収液の流量が増加する。このようにして、撹拌羽根の周囲には、流速分布均一性のよい十分な量の上昇液流が形成され、その結果、効率の良い排ガスの脱硫が達成される。
本発明で用いる撹拌機の大きさは、その消費電力で表わして、吸収液１０ｍ3当り、０．４ｋｗ以上、好ましくは０．８〜１．２ｋｗである。
【０００９】
本発明で用いる密閉槽の排ガス脱硫室において、その単位四辺形Ｒで形成される部分は、同一形状に形成され、かつその中心部又はほぼ中心部に撹拌機が１つ配設されていることから、それらの単位四辺形Ｒを相互に仕切る仕切板が存在しないにもかかわらず、あたかも仕切板により相互に仕切られた区画室と同様な液流れを示す。
即ち、本発明の場合、各単位四辺形Ｒに相当する区画を仮想単位排ガス脱硫室と見なして、それらの各仮想単位脱硫室に排ガスの脱硫処理に必要な装置や部材、例えば、撹拌機、排ガス分散管、空気噴出管、吸収剤供給管等を配設する。これによって、密閉槽の排ガス脱硫室（第１室）内には、同一ないし類似の構造の小型の仮想単位脱硫室が、第１室を形成する排ガス脱硫室の水平断面全体にわたって均一に分布された状態で複数形成される。そして、このような構造の排ガス脱硫室を用いることにより、排ガスの脱硫処理を効率よく、かつ安定的に行うことができ、また、装置の運転も容易になる。
さらに、排ガス脱硫室を前記のような複数の仮想単位脱硫室からなる構造とすることにより、装置の大型化も容易になり、装置を大型化する場合には、その小型の仮想単位脱硫室の数を増加すればよい。
【００１０】
本発明においては、隣接する撹拌機の少なくとも２つを相互に順回転させることもできる。但し、この場合には、バッフル板の配設を必要とし、バッフル板の配設がない限り、排ガス脱硫室内には吸収液の十分な量の上昇流を生じさせることができない。これらのバッフル板を配設した例を図９〜図１２に示す。これらの図において、Ｐはバッフル板を示す。
図９においては、１０個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ10が、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）の一辺の長さのほぼ１／２の点において各側板から内方に突出するように配設されている。
図１０においては、８個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ8が、図９の場合と同様に、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（４）の一辺の長さのほぼ１／２の点において各側板から内方に突出するように配設されている。
図１１においては、１７個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ17が配設されているが、そのうち、Ｐ1〜Ｐ10は、図９の場合と同様にして配設されているが、Ｐ11〜Ｐ17は、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（６）の一辺の長さのほぼ１／２の点において仮想仕切線と直交するように配設されている。
図１２においては、１１個のバッフル板Ｐ1〜Ｐ11が配設されているが、そのうち、Ｐ1〜Ｐ8は、図１０の場合と同様にして配設されているが、Ｐ9〜Ｐ11は、各単位四辺形Ｒ（１）〜Ｒ（４）の一辺の長さのほぼ１／２の点において仮想仕切線と直交するように配設されている。
【００１１】
本発明で用いるバッフル板Ｐは、撹拌機の回転方向へ回動する吸収液流をその表面に受けて上方向へ拡がりをもって流動する液流に変換させる機能を有するものである。バッフル板Ｐにおいて、その表面形状は平面や曲面であることができ、その幅Ｗは、単位四辺形と水平断面積が同じである円の直径（等面積直径）Ｄｅとの比Ｗ／Ｄｅが０．０５〜０．１５、好ましくは０．０８〜０．１０となるように規定する。なお、仮想仕切線と直交するバッフル板の幅は、前記比Ｗ／Ｄｅの２倍とする。このバッフル板Ｐは、その表面に、撹拌機の回転方向へ回動する吸収液流が衝突するように配設すればよく、例えば、図９〜図１２に示したように、排ガス脱硫室の底面に、バッフル板の面が各単位四辺形の少なくとも１つの辺に対して直角になるようにあるいはやや傾斜するように立設することができる。
また、バッフル板Ｐは、各単位四辺形の辺の長さのほぼ１／２の個所に配設するのがよい。さらに、バッフル板Ｐの上端は、排ガス脱硫室内の吸収液の静止液面と同じかやや上方に位置させるのが好ましい。バッフル板の材質は、金属板や、プラスチック板、セラミックス板等であることができる。
また、前記バッフル板Ｐは、必要に応じて、図５〜図８に示した隣接する撹拌機が相互に逆方向に回転する場合にも配設することができる。
【００１２】
次に本発明を図面を参照して説明する。
図１３は３室構造の排ガス脱硫装置の１例についての模式図を示す。この図において、１は脱硫装置、２は密閉槽、３は第１隔板、４は第１室、５は第２室、６は第３室、７は排ガス導入口、８は排ガス排出口、９は排ガス分散管、１０は排ガス噴出孔、１１は攪拌羽根、１２は攪拌軸、１３は吸収剤供給管、１４は酸化用空気供給管、１５は吸収液抜出管、１６は第２隔板、１７は排ガス上昇筒、１８は洗浄液供給管、１９は洗浄液排出管、２０は天板、Ｌは吸収液、Ｗは吸収液の静止液面、Ａは気液混合相（フロス層）、Ｂは固液体分離空間を各々示す。
図１４に、単位四辺形Ｒ内に排ガス分散管、撹拌機及び排ガス上昇筒を配設したときの１例についての説明図を示す。図１４において、９は排ガス分散管、１２は撹拌軸、１７は排ガス上昇筒を示し、Ａ（１）は密閉槽の横方向側板により形成される線、Ｂ（１）は密閉槽の縦方向側板により形成される線、Ｌ1（ａ）及びＬ1（ｂ）は仮想仕切線を示す。
【００１３】
図１３に示す排ガス脱硫装置は、その水平断面形状が四辺形の密閉槽２の内部を第１隔板３及び第２隔板１６によって区画して、第１室４、第２室５及び第３室６の３室構造に形成されている。第１隔板３及び第２隔板１６は、水平板、階段状板、傾斜板等のいずれでもよい。第１室４はその内部に吸収液を収容し、排ガス脱硫室を形成する。第２室５には排ガス導入口７が配設され、ここから導入された排ガスは、排ガス分散管９を通じて排ガス噴出孔１０から吸収液Ｌの静止液面Ｗより下の部分に吹き込まれる。排ガス噴出孔１０より上方には、気液混合相Ａが形成され、ここで排ガス中の亜硫酸ガスが吸収される。吸収液Ｌとしては、カルシウム化合物又はカルシウム化合物含有物、例えば石灰石及び／又は消石灰を吸収剤として含む石こうスラリー等が用いられる。
【００１４】
第１室４内の気液混合相Ａの上方に放散された浄化排ガスは、第１室４の上部空間Ｂ（固液体分離空間）を上昇しながらかつ水平方向に移動する。このようにして浄化排ガスが流動する間に、排ガス中のミスト及び固体粒子は固液体分離空間Ｂにおいて重力沈降により及び排ガス分散管９との衝突によりその大部分は浄化排ガスから分離される。固液体の分離された浄化排ガスは、排ガス上昇筒１７を上昇し、第３室６に導入される。第３室６において、浄化排ガスは上昇流から略水平流に方向転換し、浄化排ガスに同伴されるミスト及び固体粒子が分離された後に排ガス排出口８から排出される。
【００１５】
第３室６の底面（第２隔板１６）上に堆積した固体粒子は、洗浄液、例えば石こう含有スラリー、石こうを分離した吸収液、水、海水などの液体を間欠的又は連続的に洗浄液供給管１８から供給して第２隔板１６の表面から剥離させ、洗浄液とともに１箇所以上の洗浄液排出口１９から排出させる。
排ガス上昇筒１７から第３室６に導入された浄化排ガスは、第３室６の天板２０に衝突した後、略水平流に方向転換するため、排ガスに同伴されるミスト及び固体粒子がその衝突及び重力沈降により浄化排ガスから分離される。なお、排ガス排出口８は、必ずしも側壁に配設する必要はなく、天板２０に配設することもできる。
【００１６】
排ガス分散管９は、円形、三角形、四角形、六角形などの多角形若しくはトラフなどの任意の断面形状のものとすることができる。また、排ガス分散管９の周壁には、水平面からほぼ一定の高さの位置に複数の排ガス噴出孔１０が開いており、その排ガス噴出孔の形状は円形、三角、四角、六角、星型など任意の形状とすることができるし、スリット状にすることも可能である。この排ガス噴出孔１０は、排ガス分散管９に対し、高さ一定の一列に配列してもよいし、高さの異なる二列または三列以上に配列してもよい。
さら、排ガス分散管９は、その先端をノズル構造にし、その先端ノズルから排ガスを下方向に噴出させることもできる。
排ガス分散管９の相当内直径は、一般的には、２５〜３００ｍｍ、好ましくは５０〜３００ｍｍである。排ガス噴出孔１０の相当直径は３〜１００ｍｍ、好ましくは５〜５０ｍｍである。３ｍｍ未満では、閉塞の問題がある。
なお、排ガス分散管の相当内直径及び排ガス噴出孔の相当直径は次式で示される。
Ｂ：排ガス分散管の排ガス噴出孔の配設位置における内部空間の水平断面を囲む周辺の長さ
Ｄ：排ガス噴出孔の周辺の長さ
排ガス分散管９の下端開口部の形状は、単純な水平端面をもつもの、任意の傾斜端面をもつもの、鋸の刃状または複数のノッチを切った形状をもつものなどいずれでもよい。
排ガス分散管９としては、内径２５〜３００ｍｍの円筒管からなり、その側壁のほぼ一定の高さに一定間隔で開口した直径５〜１００ｍｍの円形孔を形成したものの使用が好ましい。このような排ガス分散管は、市販の低廉なプラスチック円筒管を使用して容易に作製することができる。
【００１７】
排ガス上昇筒１７の横断面形状は、円形や正方形、長方形等の各種の形状であることができる。この排ガス上昇筒の数は、排ガス上昇筒内の排ガスの上昇速度が６〜２０ｍ／ｓ、好ましくは８〜１５ｍ／ｓとなるように決めればよい。排ガスの上昇速度が６ｍ／ｓより小さくなると第１室が大きくなりすぎるので経済的でなく、一方、２０ｍ／ｓを超えると排ガス中のミスト及び固体粒子が排ガスに巻込まれて上昇するという問題を生じる。
【００１８】
図１３に示した第１室４内においては、亜硫酸ガスと吸収剤と酸素との反応が起り、この反応で生成した石こうは、これを吸収液とともにライン１５を介して系外へ排出し、一方、その反応で消費した吸収剤に相当する吸収剤をライン１３を介して吸収液中へ供給する。
【００１９】
気液混合相Ａにおいては、以下の反応式で示される亜硫酸ガスと吸収剤と酸素との反応が起り、排ガス中の亜硫酸ガスは石こうとして固定化される。
ＳＯ2＋ＣａＣＯ3＋1/2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ
→ ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ↓＋ＣＯ2↑
排ガスの脱硫率を向上させるためには、気液混合相Ａにおける前記反応を効率よく行わせることが必要となる。１時間当りに吸収液中へ導入される空気中の酸素と亜硫酸ガスとのモル比（Ｏ2／ＳＯ2）を０．５〜６、好ましくは１〜５の範囲に設定し、これにより、前記反応を効率よく行わせることができる。
【００２０】
ライン１４を介して吸収液中へ吹込む空気量を多くするにつれて空気を吸収液へ吹込むエネルギー量も増大することから、過剰の空気量の吹込みは好ましいものではない。
従って、経済的な観点からは、空気吹込み量は、前記Ｏ2／ＳＯ2モル比が特に１〜５の範囲になるように規定するのがよい。
【００２１】
本発明においては、排ガス脱硫室４の吸収液の静止液面Ｗの高さＨと等面積直径Ｄｅとの比Ｈ／Ｄｅを０．２以上、好ましくは０．２５以上にするのがよい。前記値より小さくなると、撹拌により好ましい吸収液の液流れを形成するのが困難になるので好ましくない。
【００２２】
図１５は、２室構造の排ガス脱硫装置の１例についての模式図を示す。この図において、図１３に示された符号と同一の符号は同一の意味を有する。
図１５に示した脱硫装置においては、第１室４内の吸収液と接触して浄化された排ガスは、その平均上昇速度を０．５〜５ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜４ｍ／ｓ、平均水平速度を８ｍ／ｓ以下、好ましくは６ｍ／ｓ以下に保持され、第１室４の上部空間Ｂを上昇しながらかつ水平方向に移動する。このようにして浄化排ガスが流動する間に、排ガス中のミスト及び固体粒子は、固液体分離空間Ｂにおいて重力沈降により及び排ガス分散管９との衝突分離により排ガス中から分離され、ミスト及び固体の分離された浄化排ガスは排ガス排出口８から排出される。
【００２３】
図１６は、２室構造の排ガス脱硫装置の他の例についての模式図を示す。
図１６に示した装置は、その中央部には、第２室５を貫通し、その下端が第１室４内に開口する排ガス上昇筒３１が立設されている。この排ガス上昇筒の横断面形状は四角形や八角形等の方形状や円形状等であることができる。排ガス上昇筒３１の配設数は１個又は複数個であることができ、装置規模によって適宜選定する。
排ガス排出口８は排ガス上昇筒の上端に配設された密閉板に配設してもよいし、排ガス上昇筒の側壁に配設してもよい。図１６の場合、排ガス排出口８は側壁に配設されている。
排ガス上昇筒３１の上部内部には充填層３２が配設され、その上方には吸収液分散手段としてのスプレーノズル３７が配設されている。充填層３２は、必要に応じ、省略することができる。
充填層３２に用いる充填材としては、従来公知の各種のもの、例えば、ラシッヒリング、テラレット、ポールリング、サドル、レッシングリング、木格子等を挙げることができる。充填層３２の厚さは特に制約されず、適宜決められるが、通常は０．５〜５ｍである。充填層は、多孔板上に充填して形成されることができるし、内面に金網を積層した多孔板上に充填して形成させることもできる。
【００２４】
図１６に示した装置を用いて排ガスの浄化処理を行うには、排ガスを排ガス導入ダクト７から第２室５内に導入し、ここからガス分散管９を介して第１室４内の吸収液Ｌ中に吹込む。吸収液中に吹込まれた排ガスは気泡となって上昇し、その分散管のガス噴出孔より上方には気泡と吸収液との混合相からなる気液混合相Ａが形成される。排ガスが吸収液中を気泡として上昇する間に排ガス中に含まれている汚染物質は吸収液と反応し、排ガス中から除去される。
このようにして浄化された排ガスは、気液混合相Ａから上部空間に放散され、排ガス上昇筒３１開口内に集められ、ここからその筒内を上昇する。排ガス上昇筒内には、吸収液導管３６、ポンプ３５を通って循環させる吸収液がスプレーノズル３７からスプレーされ、充填層３２内を流下している。排ガス上昇筒３１内を上昇する排ガスは、この充填層３２内において流下する吸収液と接触した後、浄化排ガス排出口８を通って排出される。吸収剤は、吸収剤導入管１３から吸収液中に導入される。また、この吸収剤は、吸収液導管３４に導入することもできる。
【００２５】
排ガス上昇筒３１の横断面積Ｓ1と第１室４の横断面積Ｓ2との比Ｓ1／Ｓ2は、０．１〜０．９、好ましくは０．３〜０．７の範囲に規定するのがよい。Ｓ1／Ｓ2が前記範囲より大きくなると、排ガス分散管９の必要本数を配設するための隔板３の表面を広くする必要が生じ、装置全体が大きくなる上、少量の吸収液を排ガス上昇筒３１内に分散させるときに、その吸収液を安定的に均一に分散させるのが困難になる。
一方、前記範囲より小さくなると、排ガス上昇筒３１内を上昇するガス上昇線速度が高速になりすぎて、排ガスの圧力損失が大きくなったり、第１室４の上部空間での排ガスの偏流が大きくなる等の問題が生じるので好ましくない。排ガス上昇筒３１の高さは特に制約されないが、隔板３からスプレーノズル１８までの距離は２ｍ以上、好ましくは４〜７ｍの範囲に規定するのがよい。
また、排ガス上昇筒３１を上昇する排ガスの上昇線速度は、１．０ｍ／秒以上、好ましくは１．５〜３ｍ／秒の範囲に規定するのがよい。排ガスの上昇線速度が前記範囲より小さいと、充分な気液接触効率が確保できない等の不都合を生じるので好ましくない。排ガスの上昇線速度を前記範囲に規定することにより、排ガス上昇筒３１内における排ガスからの汚染物質の除去を少ない吸収液の使用量で効率よく除去することができる。
さらに、スプレーノズル３７からスプレーさせる吸収液の量は、標準状態に換算された排ガス量１ｍ3／ｈｒ当り、通常、０．１〜１０ｋｇ／ｈｒ、好ましくは０．２〜２ｋｇ／ｈｒである。このような吸収液量をスプレーさせることにより、排ガス中に残存する極く少量の汚染物質を効果的に除去することができる。
【００２６】
図１６に示した装置は２室構造のもので、しかも排ガス上昇筒の数も少なく、通常は１個で十分であることから、構造簡単で装置コストが低いという利点が得られる。その上、排ガス上昇筒を上昇する排ガス流速は、その排ガス上昇筒の横断面積により自由に選定することができ、その断面積を小さくすることにより速くすることができるので、排ガス上昇筒内での排ガスと吸収液との接触を緊密に行うことができ、排ガス上昇筒内での排ガス中からの汚染物質の除去率を高くすることができる。さらに、図１６に示す装置の場合には、天板の高さが低くなるので、撹拌機のシャフト長さが短かくなり、取り付けが容易となる上、図１３に示す３室構造の装置に見られる第３室の底板（第２隔板３）上への石膏堆積がなくなる等の利点も得られる。
【００２７】
本発明の脱硫装置において、その密閉槽内の圧力は負圧又は加圧のいずれであってもよいが、好ましくは負圧である。負圧の場合には、大気圧よりも０〜１，０００ｍｍ水柱程度低い圧力が採用される。密閉槽内を負圧にするには、排ガス排出口を、排煙処理ファンに連結し、その排ガス排出口を介して密閉槽内の排ガスを吸引して排出させる。密閉槽内を加圧するには排煙処理ファンを脱硫装置の入口に設置し、密閉槽内へ排ガスを押し込む。密閉槽内を加圧にする場合と負圧にする場合を比較すると、負圧にする方が排煙処理ファンの動力が小さくなる。水平断面が丸型の脱硫装置では密閉槽内圧力を加圧から負圧に変えた場合、槽形状を保つため構造部材重量が増加するのに対し、水平断面が四辺形の脱硫装置では構造部材重量は変らない。故に水平断面を四辺形にすることにより負圧にすることによる排煙処理ファン動力減少の利点をそのまま享受することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明で用いる密閉槽は、その水平断面が四辺形を有し、かつその水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽部を有する撹拌機を１つ配設した構造を有する。
従って、本発明では、密閉槽を大型化し、そのため、槽の水平断面積に対する液深（静置液面の高さ）の比が小さくなっても、撹拌機吐出量に対する槽内上下の液循環量の比を大きく保持することができるとともに、各撹拌機周囲の液上昇流速分布の不均一性も小さく保持することができ、その結果、排ガスの脱硫処理を効率良くかつ安全に行うことができる。
しかも、本発明の場合には、その密閉槽が角型のものであり、その内部構造が四辺形Ｒによって構成される仮想単位脱硫室を複数配設した構造であることから、脱硫装置が大型のものであっても、その設計及び建設は容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を縦方向の仮想仕切線と横方向の仮想仕切線で同一形状の単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図２】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により４つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図３】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により８つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図４】密閉槽又は排ガス脱硫室の水平断面を仮想仕切線により９つの単位四辺形が形成されるように仕切ったときの状態説明図を示す。
【図５】図１に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図６】図２に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図７】図３に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図８】図４に示した各単位四辺形内に撹拌機を１つ配設したときの状態説明図を示す。
【図９】図５に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に１０個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１０】図６に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に８個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１１】図７に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に１７個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１２】図８に示した構造を有し、隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向である排ガス脱硫室内に１１個のバッフル板を配設したときの状態説明図を示す。
【図１３】３室構造の脱硫装置の１例についての模式図を示す。
【図１４】四辺形内に排ガス分散管、撹拌軸及び排ガス上昇筒を配設したときの１例についての説明図を示す。
【図１５】２室構造の脱硫装置の１例についての模式図を示す。
【図１６】２室構造の脱硫装置の他の例についての模式図を示す。
【符号の説明】
１：脱硫装置
２：密閉槽
３：第１隔板
４：第１室
５：第２室
６：第３室
７：排ガス導入口
８：排ガス排出口
９：排ガス分散管
１０：排ガス噴出孔
１１：撹拌羽根
１２：撹拌軸
１３：吸収剤供給管
１４：酸化用空気供給管
１５：吸収液抜出管
１６：第２隔板
１７：排ガス上昇筒
１８：洗浄液供給管
１９：洗浄液排出口
Ａ（１）、Ａ（２）、Ｂ（１）、Ｂ（２）：四辺形の辺
Ｒ ：四辺形
Ｌ1：仮想仕切線
Ｘ ：四辺形の中心部
Ｓ ：撹拌機
Ｐ ：バッフル板
Claims (9)
- 排ガスを、密閉槽内に形成された排ガス脱硫室内に収容されている吸収液中に吹込む工程を有する排ガスの脱硫方法において、
（ｉ）該密閉槽としてその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽を用いること、
（ii）該密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設すること、
（iii）該隣接する撹拌機の回転方向が相互に逆方向にあること、
を特徴とする排ガスの脱硫方法。 - 排ガスを、密閉槽内に形成された排ガス脱硫室内に収容されている吸収液中に吹込む工程を有する排ガスの脱硫方法において、
（ｉ）該密閉槽としてその水平断面が四辺形の密閉槽を用いること、
（ii）該密閉槽内に形成された排ガス脱硫室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に水平方向に回転する撹拌羽根を有する撹拌機を１つ配設すること、
（iii）該隣接する撹拌機の少なくとも２つの回転方向が相互に順方向にあること、
（iv）該隣接し、かつ回転方向が相互に順方向にある撹拌機によって形成される回動する吸収液流をバッフル板に衝突させること、
を特徴とする排ガスの脱硫方法。 - 該密閉槽内を大気圧より低い圧力に保持する請求項２に記載の方法。
- 該単位四辺形の横方向の辺ａと縦方向の辺ｂとの比ａ／ｂが０．７〜１．４の範囲にある請求項１〜３のいずれかの方法。
- 該単位四辺形と水平断面積が同じである円の直径Ｄｅに対する吸収液の静止液面の高さＨの比Ｈ／Ｄｅが０．２以上である請求項１〜４のいずれかの方法。
- 多数の透孔を有する第１隔板とその上方に位置する第２隔板とによってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室と第２室の上方に隣接する第３室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、第３室の天板又は側壁に配設された浄化排ガス出口と、第１隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第１室と第３室とを連絡する排ガス上昇筒と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置。
- 多数の透孔を有する隔板によってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第１室の上部周壁に形成された浄化排ガス出口と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置。
- 多数の透孔を有する隔板によってその内部が第１室と第１室の上方に隣接する第２室とに区画された密閉槽と、第２室の周壁に形成された排ガス入口と、隔板の透孔に垂設された排ガス分散管と、第２室を貫通し、その下端が第１室内に開口し、その上端に排ガス出口を有する浄化排ガス上昇筒と、第１室に配設された水平方向に回転する撹拌羽根を有する複数の撹拌機を備え、前記密閉槽はその水平断面が四辺形であって槽内が大気圧より低い圧力に保持された密閉槽であり、かつ前記撹拌機は第１室の水平断面を縦方向と横方向の仮想仕切線により複数の同一形状の四辺形に仕切ったときに形成される各単位四辺形の中心部又はほぼ中心部に相当する位置に１つ配設されていることを特徴とする排ガスの脱硫装置。
- 該単位四辺形の横方向の辺ａと縦方向の辺ｂとの比ａ／ｂが０．８〜１．２の範囲にある請求項６〜８のいずれかの装置。
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1996
- 1996-03-11 JP JP08212596A patent/JP3637139B2/ja not_active Expired - Lifetime
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