JP4446309B2 - 海水による排ガス脱硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、大気環境保護及び工業排ガス中の酸化物硫黄による汚染を防止することを目的とした、工業燃焼設備の排ガスから酸化物硫黄を除去する海水による排ガス脱硫方法及び排ガス脱硫装置に関する。

多くの国及び地域では、一次エネルギー源として主として石炭燃焼に依存している。石炭燃料に含まれる硫黄元素は、高温燃焼により変化して酸性の酸化物硫黄ガスとなる。この酸化物硫黄ガスは、そのまま大気中に排出すると、大気環境が汚染され、酸性雨の原因となり、陸地の生態環境に危害を与えるなど、環境に大きな影響を与える。このような環境への影響を防ぐため、石炭火力発電所等の工業燃焼装置には、燃焼排ガスに含まれる酸化物硫黄を除去するための排ガス脱硫工程が必要である。

既存の排ガス脱硫方法は、酸とアルカリを中和させることにより、排ガスに含まれる酸化物硫黄を除去する方法が一般的である。このような方法として、例えば、吸収媒質（脱硫剤）としてカルシウム塩基またはマグネシウム塩基等を用いるアルカリ塩基吸収法がある。しかし、この方法は、吸収媒質として大量のアルカリ性原料を使用すると共に、大量の工業廃棄物を生じるため、コストが高くなる、二次汚染を生じさせる等が問題となっている。

上記問題を解決するため、天然海水を吸収媒質とする排ガス脱硫方法、いわゆる海水式排ガス脱硫法が知られている。例えば、石炭火力発電所で海水式排ガス脱硫法を採用する場合においては、発電所で既に使用している冷却用海水を直接排ガス脱硫工程用として利用することができるため、海水を導入する設備を別途設ける必要がなく、脱硫装置のエネルギー消費の大幅節減が実現されている。

海水式排ガス脱硫法は、他の排ガス脱硫方法と同様に、酸とアルカリを中和させる原理を利用し、その脱硫産物として各種の塩類を生じさせる。しかし、他の排ガス脱硫工程は、大量のアルカリ性化学原料を使用すると共に、大量の固形廃棄物を生じさせる。一方、海水式排ガス脱硫法は、天然海水が持つアルカリ性を利用し、排ガスに含まれる酸性の酸化物硫黄ガスを中和させ、最終的に少量かつ安定で、海に対して無害である硫酸塩を生成させることにより、化学原料を使用しないばかりでなく固形廃棄物を生じさせない。

しかし、例えば、石炭火力発電所において、従来の海水式排ガス脱硫法は、広い設置スペースと大量のエネルギーを必要とするという問題がある。例えば、従来の海水式排ガス法は、図１２に示す排ガス脱硫装置を使用して、スクラバー６にて海水の一部に排ガスに含まれる酸化物硫黄を吸収させ、酸性となった海水は酸性海水供給ラインを介して水質回復装置へと導き、ここに混合用海水供給ライン１０を介して新たな海水を一次的に注入し、通風口１７より導入した空気で曝気することにより行う。このように海水の混合が単一供給ラインによる単一工程で行われるため、脱硫工程で生じた酸性排水を中和させるため、曝気工程で使用する曝気装置は、大きな設置面積及び大量のエネルギーを必要とし、一般的に、数千ｍ^２の設置スペース及び６６０ＭＶ相当規模の発電装置相当が必要である。

また、排ガス脱硫方法の目的は、環境への影響が大きい酸化物硫黄から環境への影響が少ない物質に転化させることである。このため、実際の工業分野に応用できる排ガス脱硫方法は、酸化物硫黄の分離及び転化の二つの基本的な工程を含まなければならない。すなわち、排ガスから酸化物硫黄を分離し、分離された酸化物硫黄を最終的に安定、安全、無害な物質に転化させる必要がある。

吸収媒質を利用する排ガス脱硫方法においては、分離及び転化は吸収洗浄工程においてワンステップで行われる。すなわち、脱硫剤による一回のガス洗浄により、酸化物硫黄と排ガスとの分離を行うと同時に、分離された酸化物硫黄を亜硫酸塩と硫酸塩に変化させている。

一方、海水式排ガス脱硫法は、洗浄工程において酸化物硫黄はほとんど塩に転化せず酸性海水を生じさせるため、分離とは別の工程で塩にする必要がある。酸性海水を塩に完全に転化させるため、洗浄工程に後続して海水混合工程及び曝気工程からなる水質の回復が行われる。すなわち、海水式排ガス脱硫法は、酸化物硫黄と排ガスとを分離する洗浄工程と、分離された酸化物硫黄を亜硫酸塩と硫酸塩に転化させ、水質を回復させる海水混合工程及び曝気工程に分かれる。

洗浄工程は比較的に簡単であり、その上選択できる従来技術が比較的幅広く存在している。一方で、分離された酸化物硫黄を安定、安全、無害な物質に転化させる水質を回復させる方法は、従来技術も少ない。また、水質回復の効率は、排ガス脱硫装置のエネルギー消費及び設置面積に直接影響を与えるものである。したがって、当該エネルギー消費及び設置面積を最小限に抑えるため、効率の良い水質回復方法が求められている。

以上より、従来の海水式排ガス脱硫法は、広大な設置面積を必要とし、かつ高エネルギーを消費するという問題を抱えており、環境保護及び資源の節約、エネルギー消費の低減に対する要求が厳しくなる中、当該問題の早急な克服が求められている。特に、水質を回復させる方法について、新たな方法の提示が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みて、従来の海水式排ガス脱硫法における問題を克服し、広大な設置面積を必要とせず、低エネルギー消費かつ高効率に、海水を利用して排ガスの脱硫を行う海水式排ガス脱硫法および装置を提供することを目的とする。

本発明の発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、本発明の海水式排ガス脱硫法及び海水式排ガス脱硫装置を完成させた。すなわち、本発明の一つは、一次海水と酸化物硫黄を含有する排ガスとをスクラバーに連続的に供給して洗浄し、洗浄後の排ガスと酸化物硫黄を吸収した酸性海水とを連続的に排出する洗浄工程と、上記酸性海水に二次海水を注入し、混合海水を得る事前混合工程と、上記混合海水に空気を導入する曝気工程と、上記曝気工程の実施中又は/及び曝気工程の実施後に、混合海水に三次海水を注入し、再混合海水を得る事後混合工程と、上記再混合海水を排出する排水工程を含むことを特徴とする海水による排ガス脱硫方法に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫方法であって、前記曝気工程は、スクラバーの外部で行われ、かつ、前記排水工程は、再混合海水を海域に排出することにより行われる海水による排ガス脱硫方法に関する。

更に、本発明は、上記排ガス脱硫方法であって、前記事前混合工程又は／及び事後混合工程における、二次海水又は／及び三次海水の流量比率が、０．０１〜３０：１である海水による排ガス脱硫方法に関する。

また、別の本発明は、一次海水と酸化物硫黄を含有する排ガスとを供給して排ガスを洗浄するためのスクラバーと、排ガスと接触し、酸化物硫黄を吸収して酸性となった酸性海水に二次海水、空気及び三次海水を注入し、中和するための水質回復装置と、酸性海水をスクラバーから水質回復装置へ導くための、スクラバーと水質回復装置とを繋ぐ酸性海水供給ラインと、酸性海水供給ラインを通って送り込まれた酸性海水を水質回復装置内へ供給するための酸性海水注入口と、二次海水及び三次海水を水質回復装置へ導くための海水供給ラインと、当該海水供給ラインを通って送り込まれた海水を水質回復装置内へ供給するための水質回復装置内に設置された二つ以上の海水注入口と、空気を水質回復装置へ送り込むための通風機と、当該通風機から導入した空気を水質回復装置へと導く通風ラインと、通風ラインを通って送り込まれた空気を水質回復装置内へ放出するための水質回復装置内に設置された曝気口と、処理された海水を排出口まで導くための海水排出ラインと、当該海水排出ラインを通って送り込まれた海水を排出するための海水排出口とを備える排ガス脱硫装置であって、海水注入口のうち、少なくとも一つは、二次海水注入口として酸性海水注入口の近傍又は酸性海水注入口と曝気口との間に設置され、かつ、少なくとも一つは、三次海水注入口として曝気口の近傍又は／及び曝気口と海水排出口との間に設置されており、当該水質回復装置が、ダクトで構成され、その内部に海水の総流動方向に沿って海水を二経路に分ける仕切り板が配設され、仕切り板の一方の面側に酸性海水注入口、二次海水注入口及び曝気口を有し、仕切り板の他方の面側は三次海水供給ラインを構成し、海水の総流動方向の下流側に三次海水注入口、海水排出ライン及び海水排出口を有することを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫装置であって、前記曝気口が、二つ以上の曝気口からなる曝気口配列で構成されていることを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫装置であって、前記三次海水注入口が、二つ以上の海水注入口からなることを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫装置であって、前記二次海水注入口及び三次海水注入口が、二つ以上の海水注入口からなることを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫装置であって、前記海水供給ラインと前記海水注入口との間に、水門式、チェックゲート式、バルブ式又は水ポンプ式から選択される流量調節器を設けることを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫装置であって、前記水質回復装置が、流動する海水を収容する一つ以上の池体で構成され、池体の一端側に、酸性海水注入口と二次海水注入口を有し、他端側に、海水排出ラインと海水排出口を有し、池体内に曝気口と三次海水注入口を有することを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

また、本発明は、上記排ガス脱硫装置であって、前記水質回復装置が、ダクトで構成され、その内部に海水の総流動方向に沿って海水を二経路に分ける仕切り板が配設され、仕切り板の一方の面側に酸性海水注入口、二次海水注入口及び曝気口を有し、仕切り板の他方の面側は三次海水供給ラインを構成し、海水の総流動方向の下流側に三次海水注入口、海水排出ライン及び海水排出口を有することを特徴とする海水による排ガス脱硫装置に関する。

本発明において、「酸性海水」とは、本発明の洗浄工程において排ガスと接触し、酸化物硫黄を吸収して酸性となった海水のことであり、「混合海水」とは、酸性海水を事前混合工程で処理した後の海水のことである。

本発明において、「一次海水」とは、本発明の方法における洗浄工程において排ガスと接触させる海水のことであり、「二次海水」とは、本発明の方法における事前混合工程において、酸性海水と混合するための海水のことであり、「三次海水」とは、本発明の方法における事後混合工程において、曝気後の排水と混合するための海水のことであり、「混合用海水」とは、酸性海水に中和する目的で添加する目的で使用される海水のことであり、上記二次海水及び三次海水はこれに含まれる。なお、これらの用語は、それらを添加するタイミングにより便宜上異なる名称を付したものであり、いずれも自然界より採取した未処理の海水である。

本発明の排ガス脱硫方法は、海水と排ガスを接触させることにより、排ガス中の酸化物硫黄を海水に吸収させ、排ガス中の酸化物硫黄を取り除き、酸化物硫黄の少ないガスを得ると共に酸性海水を生じさせる（洗浄工程）。

次に、生じた酸性海水を、自然環境(例えば海)に排出しても環境への影響が少ない排水とするため、海水がアルカリ性を有する性質を利用して、自然環境許容程度まで水質を回復させる。すなわち、酸性海水は、混合用海水と十分混合反応させ（混合工程）、空気と接触させる（曝気工程）ことにより、酸性海水中に含まれる亜硫酸を亜硫酸塩に転化させ、更に亜硫酸塩を再酸化させて、海洋に対して無害かつ安定な硫酸塩に変化させる。化学反応より生成した二酸化炭素を除去して、排水のｐＨ値、ＣＯＤ及び溶存酸素を自然環境許容程度までに回復させる。以下、これらの工程を総称して「水質回復工程」という。

水質回復工程の効率は、排ガス脱硫装置のエネルギー消費及び設置面積に直接影響を与えるものである。当該エネルギー消費及び設置面積を最小限に抑えるため、曝気工程の効率を高める必要がある。曝気工程の効率は使用する混合用海水の量に影響を受ける。すなわち、曝気工程を経た酸性海水に過多な混合用海水を混合すると、曝気工程の効率が低下し、更には失効する場合もある。一方で、曝気工程を経た酸性海水に過少な混合用海水を混合すると、水質回復工程を経た排水が酸性のままである場合がある。

本発明の方法は、水質回復工程において、混合用海水を注入する工程を、事前混合工程と事後混合工程に分けることにより、曝気工程の効率を改善させるものである。事前混合工程は、曝気工程前に酸性海水に二次海水を注入し、スクラバーの内部又は外部で酸性海水と二次海水を混合させて混合海水を得ることにより行う。事前混合工程後、生成した混合海水に対して曝気工程を行う。この時、曝気処理の効率が高い量の二次海水を利用することが好ましい。事後混合工程は、曝気工程中又は/及び曝気工程後に、混合海水に対して更に三次海水を注入する。

本発明の排ガス脱硫装置における水質回復装置内の海水は、曝気の条件により、上昇気泡や乱流などの作用で、垂直方向に急速的に流れる。本発明において、「上流」とは、水質回復装置内における海水の主な流動方向に対して上流側をいい、「下流」とは、水質回復装置内における海水の主な流動方向に対して下流側をいう。

本発明の排ガス脱硫装置において、混合用海水を曝気工程前、工程中又は工程後に注入するための混合用海水の注入口の設置位置は、海水の主な流動方向に垂直な断面と曝気口との距離を基準として決定される。即ち、当該断面が曝気口の上流側に位置する場合には、曝気工程前に海水と混合する。当該断面が曝気口と下流との真中に位置する場合には、曝気工程中に海水と混合する。当該断面が曝気口の下流側、即ち海水排出口近くに位置すると、曝気工程後に海水と混合する。

上記のように、本発明の排ガス脱硫方法及び排ガス脱硫装置は、曝気工程の総処理効率は高く、装置のコンパクト化、設置面積の大幅な縮小が可能である。このため、新設工場等における脱硫装置設置による費用が節減されるとともに、新たに脱硫装置を設けようとするスペースの限られた既存の工場にも設置が可能となる。また、本発明の排ガス脱硫方法及び排ガス脱硫装置は、曝気の量を減らすことができ、また、曝気酸化の際に必要とするエネルギー消費を大幅に低減させるため、高効率かつ低コストで水質回復を行うことができる。また、本発明の海水による排ガス脱硫方法および装置は、化学原料が要らず、高い脱硫効率を持つことから、低コストで排ガス脱硫を行うことができる。

本発明によれば、広大な設置面積を必要とせず、低エネルギー消費かつ高効率に、海水を利用して排ガスの脱硫を行うことができる。

以下、本発明に係る海水による排ガス脱硫方法および装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。

Ａ．海水式排ガス脱硫法
本発明の海水式排ガス脱硫法は、例えば、図１〜図１１に示す装置により実施することができ、以下の工程からなる；
（１）洗浄工程：一次海水と酸化物硫黄を含む排ガスをスクラバー６に連続的に供給して洗浄し、洗浄後の排ガスを連続的に排出し、かつ、洗浄により酸化物硫黄を吸収した酸性海水を酸性海水供給ライン８及び酸性海水注入口９を介して、水質回復装置７へ連続的に排出する工程、
（２）事前混合工程：水質回復装置７へ排出された酸性海水に二次海水を注入し、混合海水とする工程、
（３）曝気工程：前記混合海水に空気を導入する工程、
（４）事後混合工程：曝気中又は／及び曝気後に、前記混合海水に三次海水を注入する工程、
（５)排水工程：処理された混合海水を排出する工程。

本発明の方法において曝気工程は、より良い曝気効果を得るとともに、スクラバー内への曝気によるスクラバーコストの増加を避けるため、スクラバーの外部で行う。

本発明の方法において使用するスクラバーとしては、充填式、スプレー式、多孔板式及びサイクロンスクラバー式等の当業者周知のスクラバーから選択される吸収塔の塔型、又は、化工設計に関する当業者周知のハンドブック等に従って設計された物から選択して使用することができる。

本発明の方法における排水工程は、混合、曝気処理後の海水を自然海域に排出することにより行われる。更に、排水の総合利用として、例えば塩化ナトリウム、塩化マグネシウム等の塩類を抽出する場合、混合、曝気処理後の海水を後続の抽出工程へと排出することもできる。

本発明の方法における脱硫工程において使用する海水の総量は、当業者周知の技術に基づき決めることができる。好ましくは、二次海水の流量と三次海水の流量との比は０．０１〜３０：１である。

（第一の実施の形態）
第一の実施の形態は、曝気工程中に三次海水を注入することにより事後混合工程を行うものである。すなわち、例えば、図１、図２、図４、図５、図６及び図８に示すように、三次海水注入口１４を、曝気口１７の近傍に設置することにより、曝気工程と事後混合工程とを同時に行うことができる。

（第二の実施の形態）
第二の実施の形態は、曝気工程後に三次海水を注入することにより事後混合工程を行うものである。すなわち、例えば、図３及び図７に示すように、三次海水注入口１４を、海水流動通路に沿って曝気口１７と海水排出口１８の間に設置することにより、曝気工程を経た混合海水に事後混合工程を実施することができる。

（第三の実施の形態）
第三の実施の形態は、曝気工程最中と曝気工程後に、混合海水に三次海水を注入することにより事後混合工程を行うものである。すなわち、例えば、図８、図９及び図１１に示すように、三次海水注入口１４は、曝気口１７の近傍に設置すると同時に、海水流動通路に沿って曝気口１７と海水排出口１８の間にも設置することにより、曝気工程最中と曝気工程後に事後混合工程を実施することができる。

Ｂ．海水式排ガス脱硫装置
本発明の海水式排ガス脱硫装置は、例えば、以下に示す実施の形態により実施することができる。

（第四の実施の形態）
第四の実施の形態は、図１に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

水質回復装置７は、流動的な海水を収容できる池体である。混合用海水供給ライン１０は、二つの注入口（二次海水注入口１３、三次海水注入口１４）で水質回復装置７に接続している。二次海水注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍の水質回復装置７の底部に位置する。また、三次海水注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、曝気口１７の近傍に位置する。よって、三次海水は、水質回復装置７の底部に位置する当該三次海水注入口１４の通孔から導入される。

従って、第四の実施の形態に係る排ガス脱硫装置において、混合用海水は、二次海水注入口１３及び三次海水注入口１４の二つの注入口から水質回復装置7内に導入され、曝気工程前に二次海水の事前混合を、曝気工程中に三次海水の事後混合を行う。

（第五の実施の形態）
第五の実施の形態は、図２に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０（二次海水供給ライン１１及び三次海水供給ライン１２）、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第五の実施の形態において、水質回復装置は、流動的な海水を収容できる二つのつながっている池体からなる。混合用海水供給ライン１０（二次海水供給ライン１１及び三次海水供給ライン１２）は、二つの注入口（二次海水注入口１３、三次海水注入口１４）で水質回復装置７と接続している。二次海水注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍に位置し、また、三次海水注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、下流側の池体中の曝気口１７の近傍に位置する。また、混合用海水供給ライン１０は、水質回復装置７の上方で、二次海水供給ライン１１及び三次海水供給ライン１２に分岐する。

第五の実施の形態に係る排ガス脱硫装置は、設置面積が小さく、十分な空間を確保することが難しい場所に適用することができる。

（第六の実施の形態）
第六の実施の形態は、図３に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０（二次海水供給ライン１１及び三次海水供給ライン１２）、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第六の実施の形態において、水質回復装置７は、流動的な海水を収容できる二つのつながっている池体からなる。混合用海水供給ライン１０（二次海水供給ライン１１及び三次海水供給ライン１２）は、二つの注入口（二次海水注入口１３、三次海水注入口１４）で水質回復装置７とつながっている。二次海水注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍に位置し、また、三次海水注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、海水流動通路に沿って曝気口配列１７’からなる曝気口１７と海水排出口１８との間に位置する。よって、第六の実施の形態に係る排ガス脱硫装置による排ガス脱硫において、三次海水による事後混合は、曝気工程後に行われる。

（第七の実施の形態）
第七の実施の形態は、図４に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第七の実施の形態において、水質回復装置７は、流動的な海水を収容できる池体である。混合用海水供給ライン１０は、一つの二次海水注入口１３と二つの三次海水注入口１４の三つの注入口で水質回復装置７とつながっている。一つの二次海水注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍に位置し、また、二つの三次海水注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、曝気口１７の近傍であって、曝気口１７の下方に位置する。本排ガス脱硫装置においては、上記三つの注入口から混合用海水を注入し、一つの二次海水注入口１３から注入した二次海水を酸性海水に対する事前混合に用い、また、二つの三次海水注入口１４から注入した三次海水を事後混合に用いる。

なお、本実施の形態に関わらず、混合用海水は、三つ以上の注入口から水質回復装置７に導入することもできる。

（第八の実施の形態）
第八の実施の形態は、図５に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第八の実施の形態において、水質回復装置７は、流動的な海水を収容できる池体である。混合用海水供給ライン１０は、二つの注入口（二次海水注入口１３、三次海水注入口１４）で水質回復装置７とつながっている。二次海水注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍に位置し、また、三次海水注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、曝気口１７の近傍に位置する。よって、三次海水は、水質回復装置７の底部に位置する当該三次海水注入口１４の通孔から導入される。

また、第八の実施の形態においては、混合用海水供給ライン１０と、二次海水注入口１３及び三次海水注入口１４との間にチェックゲート式流量調節器１９を設けている。流量調節器は、水門式、バルブ式及び水ポンプ式等の当業者周知の調節器から選択することができる。当該流量調節器を使用することにより、二次海水の流量と三次海水の流量との比率を調整することができる。

（第九の実施の形態）
第九の実施の形態は、図６に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第九の実施の形態において、水質回復装置７は、流動的な海水を収容できる池体である。混合用海水供給ライン１０は、二つの注入口（二次海水注入口１３、三次海水注入口１４）で水質回復装置７とつながっている。注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍に位置し、また、注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、曝気口１７の近傍に位置する。

また、第九の実施の形態においては、混合用海水供給ライン１０と、三次海水注入口１４との間にチェックゲート式流量調節器１９を設けている。流量調節器は、水門式、バルブ式及び水ポンプ式等の当業者周知の調節器から選択することができる。当該流量調節器を使用することにより、二次海水の流量と三次海水の流量との比率を調整することができる。

（第十の実施の形態）
第十の実施の形態は、図７に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０（二次海水供給ライン１１、三次海水供給ライン１２）、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第十の実施の形態において、混合用海水供給ライン１０は、二つの注入口（二次海水注入口１３、三次海水注入口１４）で水質回復装置７とつながっている。二次海水注入口１３は、事前混合工程の海水注入口であり、酸性海水注入口９の近傍に位置し、また、三次海水注入口１４は、事後混合工程の海水注入口であり、曝気口１７（又は曝気口配列１７’）と海水排出口１８との間に位置する。三次海水注入口１４が海水流動通路に沿って曝気口１７（又は曝気口配列１７’）と海水排出口１８との間に位置するため、三次海水による事後混合工程は曝気工程後に行われる。また、混合用海水供給ライン１０は、水質回復装置７の上方で、二次海水供給ライン１１及び三次海水供給ライン１２に分岐する。

（第十一の実施の形態）
第十一の実施の形態は、図８に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第十一の実施の形態において、混合用海水供給ライン１０は、複数の注入口（混合用海水出水口配列１４’）で水質回復装置７とつながっている。従って、混合用海水は、混合用海水出水口配列１４’を介して水質回復装置７内に注入される。混合用海水出水口配列１４’は、二次海水注入口１３として事前混合工程の海水注入口である共に、三次海水注入口１４として事後混合工程の海水注入口である。すなわち、本実施の形態において、混合用海水の注入口は混合用海水出水口配列１４’を構成し、この混合用海水出水口配列１４’のうち酸性海水注入口９の近傍に位置する注入口が、事前混合工程の混合用海水注入口（二次海水注入口１３）となり、また、混合用海水出水口配列１４’のうち曝気口１７（又は曝気口配列１７’）の近傍又は／及び海水流動通路に沿って曝気口１７（又は曝気口配列１７’）と海水排出口１８との間に位置する混合用海水出水口配列１４’が、事後混合工程の混合用海水注入口（三次海水注入口１４）となる。

（第十二の実施の形態）
第十二の実施の形態は、図９に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第十二の実施の形態において、水質回復装置７はダクト（管溝）で構成されており、その斜視図を図１０に示す。水質回復装置７の内部は、海水総流動方向２０に沿って混合用海水が流れるようになっている。以下、本実施の形態の説明において、上流又は下流とは、水質回復装置７内部における海水総流動方向２０に対して上流又は下流を意味する。

水質回復装置７の内部には、混合用海水を二経路に分けて流すための、ダクトの全長よりは短い仕切り板２１が配設されている。仕切り板２１で仕切られた一方の側には、酸性海水注入口９及び曝気口配列１７’が設けられており、仕切り版により仕切られて流れ込む混合用海水は二次海水として働くことから、仕切り版の上流末端部が事前混合工程の海水注入口である二次海水注入口１３としての作用を持つ。

また、仕切り板２１で仕切られた他方の側を流れる混合用海水は、仕切り版の下流末端で混合海水と合流することから、三次海水として働く。よって、仕切り板２１で仕切られた他方の側は三次海水供給ライン１２となり、その仕切り版の下流末端は事後混合工程の海水注入口である三次海水注入口１４となる。よって、三次海水注入口１４及び海水排出口１８は、仕切り板２１より下流に位置する。曝気工程中及び曝気工程後に、事後混合工程を行うため、曝気口配列１７’の末端は、仕切り板２１の下流側の末端より下流側まで伸びている。

本実施の形態における水質回復装置７は、工場内に既存の排水用の溝渠を利用して構成することができることから、水質回復装置７単独の設置スペースを必要とせず、よって、水質回復装置７を設置するための面積をゼロとすることが可能である。

（第十三の実施の形態）
第十三の実施の形態は、図１１に示す、スクラバー６、水質回復装置７、スクラバー６と水質回復装置７とを連通する酸性海水供給ライン８、混合用海水供給ライン１０、通風機１５、通風ライン１６、水質回復装置７内に配置された曝気口配列１７’の構造を持つ曝気口１７、及び、海水排出口１８を備えた排ガス脱硫装置である。

第十三の実施の形態において、水質回復装置７はダクト（管溝）で構成されており、その斜視図を図１０に示す。水質回復装置７の内部は、海水総流動方向２０に沿って混合用海水が流れるようになっている。以下、本実施の形態の説明において、上流又は下流とは、水質回復装置７内部における海水総流動方向２０に対して上流又は下流を意味する。

水質回復装置７の内部には、混合用海水を二経路に分けて流すための、ダクトの全長よりは短い仕切り板２１が配設されている。仕切り板２１で仕切られた一方の側には、酸性海水注入口９及び曝気口配列１７’が設けられており、仕切り版により仕切られて流れ込む混合用海水は二次海水として働くことから、仕切り版の上流末端部が事前混合工程の海水注入口である二次海水注入口１３としての作用を持つ。

また、仕切り板２１で仕切られた他方の側を流れる混合用海水は、仕切り版の下流末端で混合海水と合流することから、三次海水として働く。よって、仕切り板２１で仕切られた他方の側は三次海水供給ライン１２となり、その仕切り版の下流末端は事後混合工程の海水注入口である三次海水注入口１４となる。よって、三次海水注入口１４及び海水排出口１８は、仕切り板２１より下流に位置する。

曝気工程中及び曝気工程後に、事後混合工程を行うため、曝気口配列１７’の末端は、仕切り板２１の下流側の末端より下流側まで伸びている。

また、第十三の実施の形態においては、仕切り板２１の上流側末端に水門式流量調節器１９を設けている。当該流量調節器を使用することにより、二次海水の流量と三次海水の流量との比率を調整することができる。

本実施の形態における水質回復装置７は、工場内に既存の排水用の溝渠を利用して構成することができることから、水質回復装置７単独の設置スペースを必要とせず、よって、水質回復装置７を設置するための面積をゼロとすることが可能である。

図１に示す本発明の排ガス脱硫装置を使用し、曝気工程中に混合海水に混合用海水を注入することによって事後混合工程を実現し、また、混合、曝気処理後の海水を海域に排出する。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
入口排ガスの酸化物硫黄濃度： １２６０ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： １，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(３５０ＭＷ規模の火力発電用ユニットボイラーの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ４３，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ３６０ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ３６，０００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の設置スペースの面積： １５０ｍ^２
出口排ガスの酸化物硫黄濃度： ６３ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ≧６．８

図２に示す本発明の排ガス脱硫装置を使用し、曝気工程中に混合海水に混合用海水を注入することによって事後混合工程を実現し、また、混合、曝気処理後の海水を海域に排出する。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
入口排ガスの酸化物硫黄濃度： １２６０ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： １，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(３５０ＭＷ規模の火力発電用ユニットボイラーの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ４３，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ３６０ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ３６，０００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の設置スペースの面積： １５０ｍ^２
出口排ガスの酸化物硫黄濃度： ６３ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ≧６．８

図２に示すように、二つの池体からなる水質回復装置を使用することにより排ガス脱硫を実施する。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
入口排ガスの酸化物硫黄濃度： １３６０ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ２，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(６６０ＭＷ火力発電用ボイラーセットの排ガス量相当)
ユニット冷却用海水の総流量： ６５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５１，０００ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： １，７００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の設置スペースの面積： ２６０ｍ^２
出口排ガスの酸化物硫黄濃度： ６８ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ≧６．８

図３に示すように、二つの池体からなる水質回復装置を使用することにより排ガス脱硫を実施する。事後混合工程は、曝気工程後の混合海水に三次海水を注入することにより行う。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
入口排ガスの酸化物硫黄濃度： １３６０ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ２，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(６６０ＭＷ火力発電用ボイラーセットの排ガス量相当)
ユニット冷却用海水の総流量： ６５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５１，０００ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： １，７００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の設置スペースの面積： ２６０ｍ^２
出口排ガスの酸化物硫黄濃度： ６８ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ≧６．８

図５に示すように、混合用海水供給ラインと、そのラインが水質回復装置とつながる注入口との間に流量調節器を設けている。ユニットの負荷、季節、水文気象等の条件により海水の需給流量の変化が起こるため、事前混合工程と事後混合工程に用いる混合用海水流量の最適比率は変化する。当該比率は０．０１〜３０：１の範囲であり、調節器は脱硫装置の状態に応じて作動する。場合によっては、調節装置を頻繁に調節し直す必要がないこともあり、例えば何ヶ月、何年間という長期間に対して一度の設定調節を行うことで対応可能なこともある。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
排ガス入口の酸化物硫黄濃度： １３６０ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ２，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(６６０ＭＷ火力発電用ボイラーセットの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ６５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５５０〜５３，２２５ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ５５，０００〜１，７７５ｍ^３/ｈ
水質回復装置の設置スペースの面積： ２３０ｍ^２
排ガス出口の酸化物硫黄濃度： ６８ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ＞６．８

図６に示すように、混合用海水供給ラインと、そのラインが水質回復装置とつながる注入口との間に流量調節器を設けている。ユニットの負荷、季節、水文気象等の条件により海水の需給流量の変化が起こるため、事前混合工程と事後混合工程に用いる混合用海水流量の最適比率は変化する。当該比率は０．０１〜３０：１の範囲であり、調節器は脱硫装置の状態に応じて作動する。場合によっては、調節装置を頻繁に調節し直す必要がないこともあり、例えば何ヶ月、何年間という長期間に対して一度の設定調節を行うことで対応可能なこともある。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
排ガス入口の酸化物硫黄濃度： １３６０ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ２，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(６６０ＭＷ火力発電用ボイラーセットの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ６５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５５０〜５３，２２５ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ５５，０００〜１，７７５ｍ^３/ｈ
水質回復装置の設置スペースの面積： ２３０ｍ^２
排ガス出口の酸化物硫黄濃度： ６８ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ＞６．８

図９に示すように、水質回復装置７はダクトより構成されている。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
排ガス入口の酸化物硫黄濃度： １６００ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ３，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(１０００ＭＷ規模の火力発電用ボイラーセットの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ９５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５０，０００ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ２３，０００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の相対設置スペースの面積： ０
排ガス出口の酸化物硫黄濃度： ８０ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ＞６．８

図１０に示すように、水質回復装置７はダクトより構成されている。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
排ガス入口の酸化物硫黄濃度： １６００ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ３，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(１０００ＭＷ規模の火力発電用ボイラーセットの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ９５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５０，０００ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ２３，０００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の相対設置スペースの面積： ０
排ガス出口の酸化物硫黄濃度： ８０ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ＞６．８

図１１に示すように、水質回復装置７はダクトより構成されている。

排ガス脱硫方法実施時の各パラメーターの値は以下の通りである：
排ガス入口の酸化物硫黄濃度： １６００ｍｇ/Ｎｍ^３
排ガス量： ３，１００，０００Ｎｍ^３/ｈ(１０００ＭＷ規模の火力発電用ボイラーセットの排ガス量に相当する)
ユニット冷却用海水の総流量： ９５，０００ｍ^３/ｈ
事前混合工程に用いられた海水の量： ５０，０００ｍ^３/ｈ
事後混合工程に用いられた海水の量： ２３，０００ｍ^３/ｈ
水質回復装置の相対設置スペースの面積： ０
排ガス出口の酸化物硫黄濃度： ８０ｍｇ/Ｎｍ^３ (脱硫率９５％)
排水ｐＨ： ＞６．８

本発明の海水による排ガス脱硫方法及び排ガス脱硫装置は、各種産業における工場（例えば、紙パルプ工場）、発電所（例えば、電気事業用大型ボイラー）又は一般産業用中・小型ボイラー等で排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物の除去に利用することができる。特に、機械規模が３００ＭＷ〜１０００ＭＷに相当する大型、中型火力発電所の新設時又は既存の火力発電所の改築時に産業に適用することができる。ただし、機械規模は３００〜１０００ＭＷに限定されない。

本発明に係る排ガス脱硫装置の第四の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第五の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第六の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第七の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第八の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第九の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第十の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第十一の実施の形態の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第十二の実施の形態の断面図である。 図９の水質回復装置を、Ａ−Ａ線にて切断した際の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硫装置の第十三の実施の形態の断面図である。 従来海水式排ガス脱硫法に使用される排ガス脱硫装置の断面図である。

符号の説明

１ ボイラー燃焼と除塵装置
２ 海水供給ライン
３ 吸込みファン（吸込み扇風機）
４ 煙突
５ 海水ポンプ
６ スクラバー
７ 水質回復装置
８ 酸性海水供給ライン
９ 酸性海水注入口
１０ 混合用海水供給ライン
１１ 二次海水供給ライン
１２ 三次海水供給ライン
１３ 二次海水注入口
１４ 三次海水注入口
１４’ 混合用海水出水口配列
１５ 通風機
１６ 通風ライン
１７ 曝気口
１７’ 曝気口配列
１８ 海水排出口
１８’ 海水排出ライン
１９ 流量調節器
２０ 池体内の海水総流動方向標示（池体内の水流動方向標示）
２１ 仕切り板
２２ 海域

Claims (5)

1. 一次海水と酸化物硫黄を含有する排ガスとを供給して排ガスを洗浄するためのスクラバーと、
   上記排ガスと接触し、酸化物硫黄を吸収して酸性となった酸性海水に二次海水、空気及び三次海水を注入し、中和するための水質回復装置と、
   酸性海水をスクラバーから水質回復装置へ導くための、スクラバーと水質回復装置とを繋ぐ酸性海水供給ラインと、
   酸性海水供給ラインを通って送り込まれた酸性海水を水質回復装置内へ供給するための酸性海水注入口と、
   二次海水及び三次海水を水質回復装置へ導くための海水供給ラインと、
   当該海水供給ラインを通って送り込まれた海水を水質回復装置内へ供給するための水質回復装置内に設置された二つ以上の海水注入口と、
   空気を水質回復装置へ送り込むための通風機と、
   当該通風機から導入した空気を水質回復装置へと導く通風ラインと、
   通風ラインを通って送り込まれた空気を水質回復装置内へ放出するための水質回復装置内に設置された曝気口と、
   処理された海水を排出口まで導くための海水排出ラインと、
   当該海水排出ラインを通って送り込まれた海水を排出するための海水排出口と、
   を備える排ガス脱硫装置であって、
   上記海水注入口のうち、少なくとも一つは、二次海水注入口として酸性海水注入口の近傍又は酸性海水注入口と曝気口との間に設置され、かつ、少なくとも一つは、三次海水注入口として曝気口の近傍又は／及び曝気口と海水排出口との間に設置されており、上記水質回復装置が、ダクトで構成され、その内部に海水の総流動方向に沿って海水を二経路に分ける仕切り板が配設され、仕切り板の一方の面側に酸性海水注入口、二次海水注入口及び曝気口を有し、仕切り板の他方の面側は三次海水供給ラインを構成し、海水の総流動方向の下流側に三次海水注入口、海水排出ライン及び海水排出口を有することを特徴とする海水による排ガス脱硫装置。
2. 前記曝気口が、二つ以上の曝気口からなる曝気口配列で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の海水による排ガス脱硫装置。
3. 前記三次海水注入口が、二つ以上の海水注入口からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海水による排ガス脱硫装置。
4. 前記二次海水注入口及び三次海水注入口が、二つ以上の海水注入口からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の海水による排ガス脱硫装置。
5. 前記海水供給ラインと前記海水注入口との間に、水門式、チェックゲート式、バルブ式又は水ポンプ式から選択される流量調節器を設けることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の海水による排ガス脱硫装置。

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