JPH0227868Y2

JPH0227868Y2 -

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Publication number: JPH0227868Y2
Application number: JP5040185U
Authority: JP
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1990-07-26
Also published as: JPS61167923U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は湿式排ガス脱硫装置に係り、特に不純
物が少なく粒径の大きい良質の石膏を回収するに
好適な湿式排ガス脱硫装置に関するものである。

（従来の技術）湿式脱硫方法としては、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属およびその他アルカリ性の水酸化物、
炭酸塩、亜硫酸塩、酸化物の水溶液（または懸濁
液）を用いて排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去
し、副生品として安定な硫酸塩を回収する方法が
一般的である。

第６図は、カルシウム系脱硫剤を用いて硫酸カ
ルシウム（石膏）を回収する従来技術の一例を示
したものである。この湿式排ガス脱硫装置は、ガ
スの冷却、除塵、硫黄酸化物の吸収、除去、同伴
ミストの除去および亜硫酸塩の酸化といつた各々
の手段を１つの塔内に有するものである。ボイラ
等の排ガスは脱硫塔下部の除塵部へ導かれ、ここ
で防塵、冷却、一部脱硫された後、吸収液コレク
タの間から吸収部へ導入される。ここで排ガス中
の亜硫酸ガスは、カルシウム系吸収剤を含むスラ
リにより最終的に除去された後、排ガスは同伴ミ
ストをデミスタにより除去し、脱硫塔から排出さ
れる。一方、吸収剤スラリ（代表的にはCcCO₃ス
ラリ）は吸収部循環タンクに供給され、吸収部循
環ポンプにより吸収部に供給され、排ガスと向流
接触しながら、塔内を落下しコレクタで捕集さ
れ、下降管を通つて吸収部循環タンク１０８に戻
され循環使用される。スラリの一部は、吸収剤ス
ラリの供給量に見合つて導管により除塵部循環タ
ンクに抜出される。除塵部循環タンク１０７に供
給されたスラリは、除塵部でさらに循環され排ガ
スと接触することによりスラリ中の未反応石灰石
が消費される。また除塵部循環タンクの液面内に
撹拌機が設置され、スラリの沈降を防止し、かつ
該撹拌機の撹拌翼近傍に空気供給管を設置し、空
気を吹込むことにより微細な気泡を発生させ、効
率よく気液を接触させることにより排ガス中の亜
硫酸ガスを吸収して生成する亜硫酸塩は充分に撹
拌された状態で酸化され石膏となる。この石膏と
なつたスラリは、除塵部循環ポンプにより石膏ス
ラリを濃縮、分離するシツクナ、遠心分離機に抜
出される。この石膏は付着水10％以下の粉体とし
て回収される。

（考案が解決しようとする問題点）上記装置においては、除塵塔循環タンク１０７
から抜出される石膏スラリは該タンク中のスラリ
と同一組成であり、そのため吸収部循環タンク１
０８からの未反応のCaCO₃やCaSO₃・1/2H₂Oが
完全に分解、酸化されず、石膏にならないまま石
膏回収系や抜出される恐れがある。一般的に良質
な石膏とは、(1)未反応CaCO₃が少ない（１％以
下が望ましい）、(2)未酸化のCaSO₃・1/2H₂Oが
少ないか皆無である、(3)ダスト等の不純物が少な
い、(4)結晶粒径が大きく、かつ粒径が揃つてい
る、等の条件を満足しているものをいう。したが
つて未反応CaCO₃やCaSO₃・1/2H₂Oが回収石膏
中に混入することは、回収石膏の品位を低下させ
ることを意味する。また、上記したように撹拌翼
に空気を吹込んで微細気泡とし効率よく収率塩を
酸化する方法は、充分な撹拌効果をあわせ持つこ
とから、タンク内のスラリは、ほぼ均一となつて
おり、反応が十分に行なわれるという特徴を有す
る。このことは逆に、生成したばかりの小粒径の
石膏が充分に成長しないまま副生石膏として回収
される恐れがあることを意味する。この場合、小
粒径の石膏が多く含まれてくるので、後処理の遠
心分離機が脱水しても付着水分が充分にとれず
種々問題があつた。また、排ガス中の亜硫酸ガス
を効率よく吸収させ、また、石灰石の有効利用を
図るためには、保持タンク中に存在する未反応の
CaCO₃やCaSO₃・1/2H₂Oを選択的に排ガス接触
部へ供給することが望ましい。さらにタンク内で
充分に成長した石膏を排ガス接触部に供給する
と、ポンプのインペラや、配管内で結晶が破砕さ
れる恐れがある。

以上のような理由で、充分に成長した沈降性が
大きい石膏と未反応CaCO₃、CaSO₃・1/2H₂Oを
できるだけ分離し、前者を石膏回収系へ、かつ後
者を排ガス接触部へ供給することが好ましく、そ
れを解決する新規な装置が望まれていた。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、実質的に同一塔内で除塵、吸収、酸化、石
膏の粗大結晶化を行なうとともに、不純物が少な
く、かつ結晶粒径が大きく、粒径の揃つた石膏を
回収できる湿式排ガス脱硫装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段）本考案者らは、従来技術を欠点を詳しく検討し
た結果、良質な石膏を得るためには、循環タンク
内のスラリPH、循環タンクの容量、酸化用空気供
給量および撹拌速度等のほかに、特に循環スラリ
抜出位置、石膏スラリ抜出位置およびタンク形状
を適切に選択する必要があることを見出し、鋭意
研究の結果、本考案に到達した。

要するに本考案は、脱硫剤保持タンク底部に漏
斗状の分級器を連結付設し、その底部から最終反
応生成物である石膏を抜出し、かつ空気を吹込む
撹拌機の翼より上部位置に循環スラリ抜出口を取
付けるようにしたものである。すなわち、本考案
は、硫黄酸化物を含む燃焼排ガスをカルシウム系
化合物から成る脱硫剤スラリと接触せしめ、生成
した亜硫酸カルシウムを、排ガス接触部下部に連
結付設された脱硫剤保持タンク内で、空気を吹込
んで酸化し、石膏とする湿式排ガス脱硫装置にお
いて、該タンクに設置された撹拌機の翼近傍に空
気を吹込む手段と、該タンクの該撹拌機の翼より
上方位置に設けられた循環スラリ抜出口と、該タ
ンク底部に設けられた漏斗状の分級器と、該分級
器の下部に石膏スラリの抜出口とを有することを
特徴とする。

（実施例）第１図は、本考案を用いて脱硫装置を一塔化し
たものの一例を示す図である。この装置は、脱硫
塔（除塵部）の底部を円錐状にして分級器１２１
を構成し、撹拌機１０９の翼より上方位置であつ
て、該撹拌機の設置した側壁と対向する側壁に循
環スラリ抜出口１２２を設けた点が従来装置と異
なつている。このような構成において、ボイラ等
の排ガスは、脱硫塔下部の除塵部へ導かれ、ここ
で除塵、冷却、一部脱硫された後、吸収液コレク
タの間から吸収部へ導入される。ここで排ガス中
の亜硫酸ガスは、カルシウム系吸収剤を含むスラ
リにより最終的に除去される。そして排ガス中の
同伴ミストはデミスタにより除去され、排ガスは
塔から排出される。一方、吸収剤スラリ
（CaCO₃スラリ）は吸収部循環タンクに供給さ
れ、吸収部循環ポンプにより吸収部に供給された
排ガスと向流接触しながら塔内を落下し、コレク
タで捕集されて下降管を通つて吸収部循環タンク
に戻され循環使用される。スラリの一部は、吸収
剤スラリの供給量に見合つて導管により除塵部循
環タンクに抜出される。除塵部循環タンク１０７
に供給されたスラリは、除塵部でさらに循環さ
れ、排ガスと接触することにり、スラリ中の未反
応石灰石が消費される。また除塵部循環タンクの
液面内に設置された撹拌機により、スラリの沈降
を防止し、かつ該撹拌機の撹拌翼の近傍に空気供
給管を設置し、空気を吹込むことにより微細気泡
を発生させ、排ガス中の亜硫酸ガスを吸収して生
成した亜硫酸塩を酸化し石膏とする。除塵部循環
タンク１０７において、回収される石膏に比べ、
粒径の小さなCaCO₃やCaSO₃・1/2H₂Oを多く含
むスラリは、タンク１０７の上層、すなわち該撹
拌機よりも上部に設置された循環スラリ抜出口よ
り抜出されて除塵部へ供給され、排ガス中のSO₂
によりCaCO₃はCaSO₃に、CaCO₃はCa（HSO₃）₂
になる。酸化され、かつ充分に成長した粒径の大
きい石膏は、沈降性が大きいため、撹拌条件下に
おいても漏斗状の分級器へと沈降し、石膏スラリ
抜出口から抜出されて石膏回収系へ供給され、最
終的に付着水10％以下の良好な石膏として回収さ
れる。

上記実施例によれば、撹拌機の撹拌翼近傍に空
気を吹込み、微細気泡を発生させることにより、
気液接触面積が増大し、容量の大きいタンク内で
も負荷にかかわらず亜硫酸塩を常圧で良好に酸化
することができ、従来の加圧型酸化塔における酸
化よりも滞留時間が長くとれ、穏和な酸化が行な
え、生成する石膏が良好に成長し、粒径が大とな
る。本酸化方式を用いない場合には、タンク下部
に分級器を設けたとしても、酸化が良好に行なわ
なければ、その効果はさほど期待できない。例え
ば石膏の結晶が小さいと沈降性は悪く、このよう
な石膏粒子は、CaCO₃やCaSO₃・1/2H₂Oと同様
に液中を浮遊する。なお、酸化の補助手段として
循環タンク内に空気を吹込む方法が一般的に知ら
れているが、単にタンクに空気を吹込むだけでは
酸化が充分に行なえないことは、これまでの研究
結果から明らかにされている。

また、塔底部に分級器１２１を設け、撹拌機の
翼よりも上方にスラリ抜出口１２２を設け、かつ
タンク側壁から供給された空気を撹拌翼によりス
ラリ中に混入して微細気泡を発生させることによ
り、撹拌速度によつても異なるが、側壁付近を気
泡が上昇し、タンク中心部では気泡はあまり存在
せず、タンク中心部と側壁部に密度差が生じ、マ
クロ的には、側壁部が空気の流れに伴う上昇流、
中心部は下降流となるため、微細な結晶はタンク
内を上下方向に循環するが、粒径の大きい石膏は
その下降流に伴われて沈降し、分級器で効率よく
捕集される。

このように本考案では、撹拌翼による空気供給
下の撹拌と分級器との組合わせにより、粒径が大
きい（沈降性が大）石膏が生成されるとともに、
循環タンク内に存在する未反応のCaCO₃や
CaSO₃・1/2H₂O、ブライングダストといつた粒
径の細かい（沈降性が悪い）固形物と成長した石
膏を、タンク底部（撹拌機より下部）の漏斗状の
分級器で効率よく分離することができる。

以下、本考案装置の好適な実施態様および操作
条件について詳細を述べる。良質な石膏を得るた
めに、内径1mのタンクモデルを用い種々検討し、
循環タンクスラリPHを３〜６、酸化用空気とし
て、理論空気量の２倍以上を撹拌機の翼近傍に吹
込む。循環タンクの容量を石膏スラリ抜出量の５
〜20倍、撹拌速度として単位液量当りの撹拌動力
を0.05〜1.0ps／m³、循環スラリ抜出位置を撹拌
機（撹拌翼）より上部、石膏スラリ抜出位置を撹
拌機（撹拌翼）より下部、タンク形状を円筒で底
部を漏斗状とすることが望ましい。このうち、本
考案において特に重要となるのは、循環スラリ抜
出位置、石膏スラリ抜出位置である。それぞれに
ついて、さらに詳しく述べる。循環スラリの目的
は、除塵、冷却および脱硫であるが、良質な石膏
を得るという観点から見れば、該スラリ中の未反
応CaCO₃、CaSO₃・1/2H₂Oをできるだけ排ガス
と接触させ（亜硫酸ガスを吸収させ）、被酸化物
質であるCaSO₃・1/2H₂O、Ca（HSO₃）₂にするこ
とが望ましい。すなわち、同一量のスラリを循環
させるのであるから、できるだけ亜硫酸ガスと反
応するCaCO₃、CaSO₃・1/2H₂Oを排ガス接触部
に供給するべきであり、石膏のように直接反応に
寄与しないものはできるなら供給しないほうが望
ましい。石膏を多く循環させると、ポンプのイン
ペラ、配管内、スプレノズル等により、折角成長
した石膏の結晶を破砕する恐れもある。そのため
に適切に撹拌速度を選択すると、撹拌機より上部
位置では浮遊性の高いCaCO₃やCaSO₃・1/2H₂O
および粒径の小さい石膏が、撹拌機下部には粒径
の大きい石膏が多く存在するようになる。

第２図は、従来の吸収塔循環タンクスラリ、
CaSO₃・1/2H₂O（試薬）および本考案の吸収塔
抜出しスラリの沈降性を比較したものである。図
から明らかなように、本考案の吸収塔抜出しスラ
リ中の石膏粒子が大きく、この沈降性が優れてい
ることがわかる。

上述のように、本考案においては、循環スラリ
の抜出し位置が、撹拌機（撹拌翼）より上部であ
ること、および石膏スラリの抜出し位置が撹拌機
（撹拌翼）より下部で、かつタンク底部が漏斗状
の分級器を形成していることが重要である。特に
漏斗状の形状は、撹拌速度を適切に選択すること
により、タンク中心部に粗大化した石膏の結晶を
集合させ沈降させることが可能であり、沈降して
くる良質の石膏を回収するに最適な形状である。
また、撹拌機よりも上部位置には微細な気泡が滞
留しており、亜硫酸塩の酸化反応が起こる。反応
の進行に伴いスラリのPHは、撹拌機下部の空気が
滞留しない部分に比べ、低くなる。石膏の溶解度
はPHが高くなるほど小さくなるが、上記のように
タンクの上部と下部でPHに差があるため（タンク
上部PH＜タンク下部PH）、その溶解度差に相当す
る分だけ石膏を、タンク下部において肥大化させ
ことができる。その意味からもタンク底部から空
気を供給するよりもタンク中間部の撹拌機の翼に
空気を吹込む方式がよい。すなわち、撹拌機の位
置より上部を酸化ゾーン、下部を石膏肥大化ゾー
ンとすることが可能となるからである。

本考案の装置により、通常、石膏とCaCO₃、
CaSO₃・1/2H₂Oは分離可能であるが、さらに分
離効率をよくするために、第３図に示すように、
分級器１２１上部に通液性のある多孔板等から成
る仕切板１２４を設けることも可能である。この
多孔板１２４の孔径は、すべて均一でもよいし、
目的および場合に応じて孔径を不均一としてもよ
い。

第１図の実施例は、除塵、冷却、吸収、酸化、
結晶成長、結晶分級をすべて同一塔内で行なう場
合であるが、塔径が非常に大きい場合、塔高に制
約される場合などでは、制作上およびコスト面を
考慮して、第４図に示ように結晶分級器１２１の
みを別置することも可能である。

また、上記した実施例は、側面式撹拌機を用い
た場合であるが、設備の簡素化、コスト等の面か
ら、第５図に示すように堅型の撹拌機１２５を用
いても同様の効果が得られる。この場合、用いる
撹拌翼は、実験結果から、デスクタービン型が特
に好ましいことがわかつた。

次に、本考案の具体的実施例を述べる。

（実施例１）タンク内径1000mmで円筒部高さ950mm、分級部
高さ500mm、円筒部最下位置から120mmの位置に円
周方向に均等に４台の側面式撹拌機の回転軸をタ
ンク中心から15゜偏心させて取付け、撹拌翼
（径：120mm、３枚プロペラ型）近傍（旋回流の上
流側に軸と同じ高さで40mmの位置に、翼から10mm
離して）に空気供給管（SUS304、6φ）を設置し
た。本タンクモデルにTotal−SO₃ ^2-mmol／の
CaSO₃・1/2H₂O−CaSO₄・2H₂Oスラリ（固形
物濃度：10％）を600張込み、PH：5.0に調整
し、撹拌速度1000rpm、空気供給量10Nm³／ｈ、
温度25℃の条件で実験を行なつた。酸化反応時に
は、石灰石粉を添加し、PHを5.0に保ち、スラリ
中のＴ−SO₃ ^2-濃度の経時変化を調べたところ、
亜硫酸カルシウムの酸化速度として約20mmol／
・ｈが得られた。また、撹拌機上部スラリおよ
び分級器底部スラリをそれぞれ濾過、風乾後、電
子顕微鏡で観察したところ、前者の場合、粒径が
10〜30μm程度の粒状および平板状の結晶が、後
者では50〜200μm程度の柱状および塊状の結晶が
観察された。前者の結晶は、CaCO₃、CaSO₃・
１／２H₂Oおよび小粒径のCaSO₄・2H₂Oと推察さ
れ、後者の場合、すべて石膏で前者のような小粒
径の結晶は全く見当たらなかつた。

（考案の効果）本考案によれば、充分に肥大化した石膏のみを
石膏回収系へ、未反応のCaCO₃や未酸化の
CaSO₃・1/2H₂Oを排ガス接触部へ導き、最終的
に良質な石膏を回収できるようにしたので、これ
により石灰石の利用率をほぼ100％とし、かつ付
着水10％以下で、未反応CaCO₃を含まず、粒径
50μm以上で粒径の揃つた商品価値の高い石膏を
得ることができる。また肥大化した石膏のみを酸
化部から抜出すことにより、脱水操作が非常に簡
単となり、ひいては遠心分離器の容量低減も可能
である。また、タンク内での酸化が不充分な場合
でも、石膏スラリ抜出口には未酸化のCaSO₃・1/
２H₂O混入がないため、回収される石膏への影響
がない。さらに実質的に同一塔内で除塵、吸収、
酸化、結晶成長、結晶分級のすべての工程を完了
できるので、きわめて能率的であり、かつコスト
的にも有利である。なお、操作条件を適正化すれ
ば、従来石膏スラリの濃縮に用いられていたシツ
クナを省略することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す湿式排ガス
脱硫装置の系統図、第２図は、沈降試験結果を示
す図、第３図、第４図および第５図はそれぞれ本
考案の別の実施例を示す系統図、第６図は、一塔
式の湿式排ガス脱硫装置の系統図である。１０１…排ガス、１０２…脱硫塔（除塵部）、
１０３…コレクタ、１０４…脱硫塔（吸収部）、
１０５…デミスタ、１０６…スプレノズル、１０
７…除塵部循環タンク、１０８…吸収部循環タン
ク、１０９，１１０…撹拌機、１１１…空気供給
管、１１２…撹拌翼、１１６…下降管、１２１…
分級管、１２２…循環スラリ抜出口、１２３…石
膏スラリ抜出口。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

硫黄酸化物を含む燃焼排ガスをカルシウム系化
合物から成る脱硫剤スラリと接触せしめ、生成し
た亜硫酸カルシウムを、排ガス接触部下部に連結
付設された脱硫剤保持タンク内で、空気を吹込ん
で酸化し、石膏とする湿式排ガス脱硫装置におい
て、該タンクに設置された撹拌機の翼近傍に空気
を吹込む手段と、該タンクの該撹拌機の翼より上
方位置に設けられた循環スラリ抜出口と、該タン
ク底部に設けられた漏斗状の分級器と、該分級器
の下部に石膏スラリの抜出口とを有することを特
徴とする湿式排ガス脱硫装置。