JP6504856B2 - 無排水化排ガス処理システム及び方法 - Google Patents
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この噴霧乾燥装置内部において、脱硫排水の微細液滴を完全に蒸発乾固させた際に生成される蒸発塩は、前流の脱硫装置吸収液中に溶解した成分から成る。当該蒸発塩には塩化カルシウム等の潮解性物質を多量に含み,蒸発塩の温度が例えば100℃前後を下回るとその潮解作用から周囲大気中の水分を吸湿し溶解するために付着性が増大しコンベア等での輸送性が悪化する等の問題を有している。また、集塵灰に蒸発塩が含まれることで、後流の集塵機の集塵負荷が高くなり、集塵機の設備容量増加が必要となるという問題もある。
図1に示すように、本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Aは、燃料Fを燃焼させるボイラ11と、ボイラ11からのボイラ排ガス12を排出する主煙道L11に設けられ、ボイラ排ガス12の熱を回収する熱回収装置であるエアヒータAHと、熱回収後のボイラ排ガス12中の煤塵を除去する除塵装置である集塵機13と、除塵後のボイラ排ガス12中に含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫装置14と、脱硫装置14から排出される脱硫排水(吸収液法の場合、吸収液スラリー)15から固形物16を除去する固液分離器17と、固液分離器17からの分離水18を噴霧する噴霧乾燥装置19と、噴霧乾燥装置19にボイラ排ガス12からの一部の分岐ガス12aを主煙道L11から導入する排ガス導入ラインL12と、噴霧乾燥装置19で分離水18を蒸発乾燥した後の排出ガス12bを主煙道L11に戻す排出ガス送給ラインL13と、排出ガス送給ラインL13に設けられ、排出ガス12b中の有害物質及び潮解性化合物を含む蒸発塩21を分離する蒸発塩分離器22と、分離された蒸発塩21を溶解水23に溶解してスラリー化してスラリー化物24を得るスラリー化槽25と、スラリー化槽25に鉄系添加剤26を添加する鉄系添加剤供給部27と、鉄系添加剤26が混合されたスラリー化物24に、セメント固化剤28をセメント固化剤供給部29から添加し、セメント混練物30を得るセメント混練槽31と、セメント混練物30を乾燥、養生・固化してセメント固化物32とするセメント固化部33と、を備えるものである。
SO2+CaCO3→CaSO3+CO2・・・(1)
CaSO3+1/2O2+2H2O→CaSO4・2H2O・・・(2)
このようにして、ボイラ排ガス12中のSOxは、脱硫装置14において石膏(CaSO4・2H2O)の形で捕獲される。
試験例は、蒸発塩である蒸発塩の固形物を溶解水23でスラリー化物24とした後、このスラリー化物24とセメント固化剤28とを混合し、セメント混練物30を得た後、乾燥、養生・固化処理をして、セメント固化物としたものである。
比較例は、従来と同様に蒸発塩である蒸発塩の固形物と、セメント固化剤28とを混合し、水を加えてセメント混練物30を得た後、乾燥、養生・固化処理をして、セメント固化物としたものである。
セメント比は、蒸発塩の固形物を1とし、これに対するセメントを3倍添加した場合(セメント比3)の試験例1及び比較例1のセメント固化物の圧縮強度を求めた。
同様に、セメントを5倍添加した場合(セメント比5)の試験例2及び比較例2のセメント固化物の圧縮強度を求めた。
本試験のセメント固化条件は、図4の試験と同様とした。また、蒸発塩としては、脱硫排液を蒸発固化させた蒸発塩を用い、蒸発塩中のセレン(Se)濃度は、330mg/kgであり、この蒸発塩を溶解水に溶解させた際のセレン(Se)濃度は4価のセレンが11mg/L、6価のセレンが2.3mg/Lのものを用いた。
ここで、溶出試験は、米国EPA 1311法に定められるTCLP(Toxicity characteristic leaching procedure)に従って以下の通り実施した。
所定時間乾燥養生させたセメント固化物32の一部を抜出し、所定量を氷酢酸水溶液中に投入する。TCLP試験用の回転式攪拌機で18時間振とうする。なお、セメント固化物の径が9.5mm以上のものは粉砕して試験した。回転振とう後、ガラス製のろ過装置を用いてろ過し、そのろ液について定量分析を行った。定量分析としては、高周波誘導結合プラズマ(ICP)吸光光度分析法にて実施した。
これに対して、鉄系薬剤を添加しない場合(比較例3)では、セメント比が7の場合であり、セメント比が8であってもSe溶出濃度が0.01mg/L以下とすることはできなかった。
この際の蒸発塩(固形物)とセメントとの比は、1:3〜1:6、好適には1:5が好ましい。
本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Aでは、例えば石炭焚のボイラ11からのボイラ排ガス12は、エアヒータAHでその熱が回収され、その後集塵機13にてボイラ排ガス12中の煤塵が除去される。煤塵が除去されたボイラ排ガスは脱硫装置14に導入され、例えば石灰吸収液によりボイラ排ガス中のS分が除去され、その後煙突40から浄化された排ガスが外部へ排出される。
脱硫装置14からの脱硫灰対15は固液分離器17に導入され、固形物(石膏)16を分離し、分離水18の一部は返送水18Aとして、脱硫装置14へ返送される。
その後分離水18は無排水化処理のために、噴霧乾燥装置19へ導入される。
噴霧乾燥装置19では、ボイラ排ガス12の一部の分岐ガス12aが導入され、分離水を噴霧乾燥して、脱硫排水からの分離水18の無排水化処理をすることができる。
また、分離した蒸発塩21は、その後セメント固化処理されるが、有害物質及び潮解性化合物を含有する場合において、一度スラリー化物を得てから、セメント固化剤28を供給してセメント固化処理するので、圧縮強度の高いセメント固化物32とすることできる。この結果、セメント固化物32を別途埋め立て処理される際、固定化処理がなされているので、環境排出基準を満足するセメント固化物32の埋立処理を行うことができる。
図6に示す本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Bでは、蒸発塩21をスラリー化する溶解水23として、脱硫排水15を固液分離部17で分離した際の分離水18Bを用いるようにしている。
図7に示す本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Cでは、セメント混練槽31でセメント固化剤28によりセメント混練物30とする際、セメント固化剤28と共にフライアッシュ41を添加するようにしている。フライアッシュ41は、ボイラ排ガス12中の煤塵を除去する集塵機13からの集塵灰13aを用いることもできる。
図8に示す本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Dでは、分岐ガス12aを噴霧乾燥装置19に導入する排ガス導入ラインL12に、乾燥添加剤供給部43から乾燥添加物42を添加するようにしている。
また、図9に示す無排水化排ガス処理システム10Eでは、乾燥添加剤42を添加した蒸発塩21を、蒸発塩分離器22で分離した後、蒸発塩排出ラインL31から分岐し、排ガス導入ラインL12に接続されるリサイクルラインL32により、分離した乾燥添加剤42を含む蒸発塩21の一部21aを、分岐ガス12aに添加するようにしてもよい。
図10に示す本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Fでは、固液分離器17で分離した分離水18中の溶解成分を計測する溶解成分計測装置70を設け、計測した溶解成分の値に応じて、スラリー化槽25に添加する鉄系添加剤26又は、セメント混練槽31に添加するセメント固化剤28のいずれか一方又は両方の添加量を調整するようにしている。
そして、溶出計測データから、脱硫排水の溶解成分計測によるフィードフォワード量とで不足或いは過剰分のセメント添加量や鉄系薬剤の添加量制御差分をフィードバック補正しながら、当該セメント添加量や鉄系薬剤の添加量の増減を行い、厳しい溶出基準を遵守しつつ経済的に最適な条件で運転を行うようにしてもよい。
図12に示す本実施例に係る無排水化排ガス処理システム10Hでは、脱硫装置14の脱硫吸収液の酸化還元電位値を計測する酸化還元電位計75を設け、脱硫吸収液中の酸化還元電位を100〜200mVの領域に調整するようにしている。
酸化還元電位計75により脱硫吸収液の酸化還元電位(ORP:Oxidation−Reduction Potential、以下「ORP」ともいう)を計測し、100〜200mVの領域に調整することで、脱硫吸収液に存在する4価のセレンが6価のセレンに酸化されることが抑制される。即ち難分解性で溶出防止が非常に困難な6価セレンに比較すると比較的固相に移行しやすい4価セレンが6価セレンに酸化される前に脱硫排水から噴霧乾燥装置に供給することで、セレンの溶出濃度を抑制することができ、結果的にセメント添加量や鉄系薬剤の添加量低減につながるものである。
11 ボイラ
12 ボイラ排ガス
13 集塵機
14 脱硫装置
15 脱硫排水
16 固形物
17 固液分離器
18 分離水
19 噴霧乾燥装置
21 有害物質及び潮解性化合物を含む蒸発塩
22 蒸発塩分離器
23 溶解水
24 スラリー化物
25 スラリー化槽
26 鉄系添加剤
27 鉄系添加剤供給部
28 セメント固化剤
29 セメント固化剤供給部
30 セメント混練物
31 セメント混練槽
32 セメント固化物
33 セメント固化部
Claims (16)
- 燃料を燃焼させるボイラと、
前記ボイラからのボイラ排ガスを排出する主煙道に設けられ、前記ボイラ排ガスの熱を回収する熱回収装置と、
前記熱回収装置後のボイラ排ガス中の煤塵を除去する除塵装置と、
前記除塵装置後の前記ボイラ排ガス中に含まれる硫黄酸化物を脱硫吸収液で除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置から排出される脱硫排水から固形物を除去する固液分離器と、
前記固液分離器からの分離水を噴霧する噴霧乾燥装置と、
前記噴霧乾燥装置に前記分離水を蒸発乾燥させる乾燥用ガスを導入するガス導入ラインと、
前記噴霧乾燥装置で前記分離水を蒸発乾燥した後の排出ガスを前記主煙道に戻す排出ガス送給ラインと、
前記排出ガス送給ラインに設けられ、前記排出ガス中の有害物質及び潮解性化合物を含む蒸発塩を分離する蒸発塩分離器と、
前記蒸発塩分離器で分離された前記蒸発塩を、溶解水内に徐々に投入しつつ溶解してスラリー化してスラリー化物を得るスラリー化槽と、
前記スラリー化槽内の前記スラリー化物に鉄系添加剤を添加する鉄系添加剤供給部と、
前記鉄系添加剤が混合されたスラリー化物に、セメント固化剤を添加し、セメント混練物を得るセメント混練槽と、
前記セメント混練物を乾燥、養生し、圧縮強度が200kg/cm 2 以上のセメント固化物とするセメント固化部と、を備えることを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項1において、
前記溶解水が、前記固液分離器で分離した分離水の一部であることを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項1又は2において、
前記セメント固化剤と共に、フライアッシュをセメント混練槽に添加することを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記分岐ガス中に、乾燥添加剤を添加することを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項4において、
前記乾燥添加剤を添加した前記蒸発塩を蒸発塩分離器で分離した後、分離した前記蒸発塩の一部を、分岐ガスに添加することを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
前記固液分離器で分離した分離水中の溶解成分を計測する溶解成分計測装置を設け、
計測した溶解成分の値に応じて、前記鉄系添加剤又はセメント固化剤のいずれか一方又は両方の添加量を調整することを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項6において、
前記セメント固化物中の溶出成分を計測する溶出成分計測装置を設け、
計測した溶出成分の値に応じて、前記鉄系添加剤又はセメント固化剤のいずれか一方又は両方の添加量を調整することを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - 請求項1乃至7のいずれか一つにおいて、
前記脱硫装置の脱硫吸収液の酸化還元電位値を計測する酸化還元電位計を設け、
酸化還元電位を100〜200mVの領域に調整することを特徴とする無排水化排ガス処理システム。 - ボイラからのボイラ排ガスの熱を回収する熱回収工程、前記ボイラ排ガス中に含まれる硫黄酸化物を脱硫吸収液で除去する脱硫工程、前記脱硫工程で排出される脱硫排水から固形物を除去する固液分離工程、固液分離工程で分離された分離水を噴霧し、乾燥用ガスで蒸発乾燥する噴霧乾燥工程を有する無排水化排ガス処理方法において、
前記噴霧乾燥工程後の排ガス中の有害物質及び潮解性化合物を含む蒸発塩を固気分離する蒸発塩分離工程と、
前記蒸発塩分離工程後の前記蒸発塩を、溶解水内に徐々に投入しつつ溶解してスラリー化してスラリー化物を得るスラリー化工程と、
前記スラリー化工程の前記スラリー化物に鉄系添加剤を添加する鉄系添加剤添加工程と、
前記鉄系添加剤添加工程後の鉄系添加剤が混合されたスラリー化物に、セメント固化剤を添加し混練するセメント固化剤添加工程と、
前記セメント固化剤添加工程後に、セメント混連物を養生し、圧縮強度が200kg/cm 2 以上のセメント固化物とするセメント固化工程と、を有することを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項9において、
前記溶解水が、前記脱硫排水から分離した分離水の一部であることを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項9又は10において、
前記セメント固化剤と共に、フライアッシュを添加し、セメント混練物を得ることを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項9乃至11のいずれか一つにおいて、
前記分岐ガス中に、乾燥添加剤を添加することを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項12において、
前記乾燥添加剤を添加した前記蒸発塩を蒸発塩分離器で分離した後、分離した前記蒸発塩の一部を、分岐ガスに添加することを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項9乃至13のいずれか一つにおいて、
前記固液分離器で分離した分離水中の溶解成分を計測し、計測した溶解成分の値に応じて、前記鉄系添加剤又はセメント固化剤のいずれか一方又は両方の添加量を調整することを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項14において、
前記セメント固化物中の溶出成分を計測し、計測した溶出成分の値に応じて、前記鉄系添加剤又はセメント固化剤のいずれか一方又は両方の添加量を調整することを特徴とする無排水化排ガス処理方法。 - 請求項9乃至15のいずれか一つにおいて、
前記脱硫装置の脱硫吸収液の酸化還元電位値を計測し、酸化還元電位を100〜200mVの領域に調整することを特徴とする無排水化排ガス処理方法。
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