JP4269379B2 - 湿式排煙脱硫方法および湿式排煙脱硫装置 - Google Patents
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Description
【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
Claims (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。 - 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。
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