JPH04222619A - 湿式排ガス脱硫方法および脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湿式排ガス脱硫方法お
よび脱硫装置に係り、特に燃焼排ガス中の硫黄酸化物（
ＳＯ２　・ＳＯ３　等、以下ＳＯｘと記する）を除去す
る、コンパクトかつシンプルで、しかも運転経費をも節
減し得る湿式排ガス脱硫方法および脱硫装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気汚染公害防止の点から、発電用ボイ
ラ等の硫黄分を比較的多く含む重油や石炭等の化石燃料
を燃焼させる大型装置においては、排ガス中のＳＯｘを
除去低減するため湿式の排煙脱硫装置が多く取付けられ
ている。図５は、湿式排煙脱硫装置のうち最も多く設置
されている石灰石−石膏法湿式排煙脱硫装置のシステム
フロー例を示す説明図である。この装置は１２０〜１５
０℃のボイラ排ガスをガス／ガスヒータ３で約９０℃に
冷却した後、ＳＯｘ吸収塔６に導入し、排ガス中のＳＯ
ｘを石灰石（ＣａＣＯ３　）スラリと反応させて石膏（
ＣａＳＯ４　）として回収するとともに、デミスタ５お
よびミストエリミネータ１９で水分を除去した後、前述
ガス／ガスヒータ３で加熱し、煙突２０から無害な排ガ
スとして大気に放出するようにした脱硫装置である。石
灰石スラリは、循環ポンプ９により吸収塔内でスプレさ
れ排ガスと気液反応を起こすようになっている。吸収塔
タンク７底部に設置した攪拌装置１１は石灰石スラリを
混合均一化するもので、空気攪拌装置１２は、ＳＯｘと
石灰の反応で生じた亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３　）
を石膏（ＣａＳＯ４　）に酸化するために混入する空気
を分散均一化するものである。生成した石膏（ＣａＳＯ
４　）は、シックナ１６で濃縮され、遠心分離機１７で
水分と分離された後回収される。

【０００３】こうした石灰石−石膏法湿式排煙脱硫装置
は、脱硫率が９５％以上と高いことが特徴で、副製石膏
を再利用できるメリットもあり、大気汚染防止に大いに
役立つとともに多くのプラントが稼働している。

【０００４】しかしながら、現状のプラントシステムの
問題点は、装置の大型化、使用機器の増大および動力用
電力や使用水等のユーティリティの増加に伴い多大な費
用が必要なことにある。すなわち設備費や運転経費がき
わめて高いという問題がある。そのため経済上または敷
地面積上問題のあるところでは上記排煙脱硫装置が設置
し難いのが実情である。

【０００５】最近クローズアップしている地球規模の環
境汚染問題のうち酸性雨を解決するためには、開発途上
国を含め世界中どこでも設置し得る廉価でコンパクト、
かつ運転経費のかからない脱硫装置の開発が必要である
といえよう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の湿式排煙脱硫装置で問題となっている設備費用や
運転費用を軽減したコンパクトな湿式排ガス脱硫方法お
よび脱硫装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、硫黄酸化物
を含有する燃焼排ガスを吸収塔内でカルシウム化合物ス
ラリと接触させ、排ガス中の硫黄酸化物を前記スラリに
て吸収除去する湿式排ガス脱硫方法において、カルシウ
ム化合物スラリと接触する前の排ガスを冷却装置で４０
℃以下に冷却して凝縮水を生成させ、この凝縮水をカル
シウム化合物スラリ用の水として使用するとともに、吸
収塔内での硫黄酸化物の吸収によりカルシウム化合物ス
ラリ中に生じた石膏を分離除去することを特徴とする湿
式排ガス除去方法、および硫黄酸化物を含有する燃焼排
ガスを吸収塔内の吸収部に導く排ガス通路と、吸収塔で
使用するカルシウム化合物スラリを収容する吸収塔タン
クと、該タンク内のカルシウム化合物スラリを吸収塔内
吸収部に導くスラリ循環ポンプおよびスラリ配管と、ス
ラリ配管からのカルシウム化合物スラリをスプレして前
記吸収部で排ガスと接触させ排ガス中の硫黄酸化物を吸
収させるスプレ部と、吸収塔タンク内のカルシウム化合
物スラリの一部を抜出して該スラリ中の石膏を分離する
石膏回収部とを設けた湿式排ガス脱硫装置において、前
記排ガス通路に排ガス冷却石膏濃縮槽を設け、吸収塔タ
ンク内のカルシウム化合物スラリの一部を抜出して排ガ
ス冷却石膏濃縮槽内でスプレして排ガスを冷却するとと
もに前記スラリ中の水分を蒸発させる装置とを設けたこ
とを特徴とする湿式排ガス脱硫装置により達成される。

【０００８】

【作用】石炭または重油を燃焼させた排ガス中には、約
１０Ｖｏｌ％の水分が含まれている。水分１０％のガス
の露点、すなわち水凝縮温度は約５０℃である。したが
ってボイラ排ガスを４０℃以下に冷却すると多量の凝縮
水が生成する。排ガス量８００，０００Ｎｍ３　／ｈの
ボイラの場合、４０℃の冷却で約２５，０００Ｌ／ｈ、
３０℃の冷却で約４１，０００Ｌ／ｈの水が生成する。 従来型の湿式排煙脱硫装置の場合、石灰石スラリは４７
〜５５℃程度で運転されるので排ガス中の水分はほとん
ど活用しておらず、むしろ装置内での蒸発分や系の吸収
液中の不純物の濃縮防止を考慮して約４０，０００Ｌ／
ｈの河川水や工業用水を装置内に供給している。ボイラ
排ガスを露点以下に冷却した際に生じた水に石灰を混合
し、その石灰スラリと排ガスを気液反応させることによ
ってＳＯｘを除去すると、工業用水の供給を止めるか、
または減少することができる。

【０００９】排ガスの冷却温度を４０℃以下にしたのは
、重油や石炭を燃焼した場合の排ガス中の水分量（約１
０％）と脱硫反応に必要な石灰石スラリの水分量および
排ガスを冷却するための海水、河川水温度より定めたも
ので、これ以上の温度では、凝縮水分量が少なく、適正
な脱硫反応を起こさせることはできない。系の吸収液中
の不純物濃度を低下させ、充分な脱硫反応を生じさせる
ためには３０℃以下に冷却し、より多量の水分を得るこ
とが望ましい。

【００１０】脱硫反応で生成したＣａＳＯ３　のＣａＳ
Ｏ４　への酸化は従来どおり空気酸化によればよい。

【００１１】本発明のもう１つの作用は、生成した石膏
スラリをシックナや遠心分離機を使用することなく、排
ガスの熱により加熱し、水分を蒸発して石膏濃縮を容易
にさせることにある。石膏は、上述濃縮石膏スラリを脱
硫装置前のホッパ等で回収し自然乾燥したり、または従
来どおり遠心分離機等で回収することもできる。排ガス
冷却で石膏スラリから蒸発した水分は、脱硫装置で冷却
されるので再度利用できる。また生成濃縮石膏スラリを
広大な沈澱濾過槽により石膏を回収できるような土地が
準備できるところではこの方法により石膏を分離回収し
、濾過水は、脱硫用に再利用すればよい。

【００１２】

【実施例】本発明の具体的実施例を以下図面をもって説
明する。図１は、本発明になる湿式排ガス脱硫装置のシ
ステムフローを示す図である。ボイラ１、電気集塵器２
を経由した１２０〜１５０℃のボイラ排ガス中に、脱硫
装置で生成した石膏スラリをスプレできる排ガス冷却石
膏スラリ濃縮槽２１を設け、さらに脱硫装置３０の入口
部３１に冷却器２２を設置し、前記排ガス冷却石膏スラ
リ濃縮槽２１で石膏スラリがスプレされて湿分が増し、
温度の低下した排ガスの温度を４０℃以下、できれば３
０℃以下に冷却する。排ガスを３０〜４０℃に冷却した
際に生成する凝縮水は吸収塔タンク７に収容され、石灰
石スラリと混合する。この石灰石スラリを循環ポンプ９
を用いて吸収塔６内でスプレし、排ガス中のＳＯｘと反
応させる。石灰石スラリによる脱硫反応は発熱型の中和
反応であることから温度が低いほど、ｐＨが高いほど進
み易いことはよく知られた事実であり、この点からも本
脱硫システムは有効である。

【００１３】排ガスを４０℃以下に冷却するには海水等
を用いた冷却器（あるいは気体を用いたガスクーラ）２
２を用いる。

【００１４】図１ではミストエリミネータ１９で収集し
た水に石灰石スラリ混合器１３で石灰石を混合して石灰
石スラリとして供給しているが、石灰石を直接吸収塔タ
ンク７や吸収塔６のスプレ部２９に混入してもよい。吸
収塔タンク７内の石灰石スラリ液上層部には酸化用空気
供給機１０から空気が供給され、攪拌機１２で攪拌する
ことによりＣａＳＯ３　の酸化を促進している。

【００１５】吸収塔６での脱硫反応で生成し、吸収塔タ
ンク７内の酸化反応で酸化された石膏スラリは、スラリ
循環ポンプ９の出口管２５から分岐した管路２６により
排ガスダクト２７に設けた排ガス冷却石膏スラリ濃縮槽
２１内にスプレされる。このとき石膏スラリ中の水分が
蒸発して石膏スラリを濃縮するとともに、排ガス温度が
低下する。濃縮または固化した石膏は濃縮槽下部に設け
たホッパ２８等に回収される。これが排ガス冷却石膏ス
ラリ濃縮槽の役目である。

【００１６】図２は、排ガス冷却石膏スラリ濃縮槽２１
を電気集塵器２の前に設置し、固化した石膏を排ガス中
のアッシュとともに回収しようとしたものである。本シ
ステムも本発明に属し、回収石膏の純度が低下するとい
う欠点があるものの、石膏が余っている場合には大きな
問題にはならず、ホッパ等の機器なしに石膏を回収でき
るメリットがある。

【００１７】ボイラ排ガスを露点以下に冷却し、凝縮水
中にＳＯ３　やＳＯ２　が溶解すると亜硫酸を含む硫酸
が生成し、ステンレス鋼に対しては激しい腐食性環境と
なるが、この腐食が問題になるようであれば、ハステロ
イと称される高Ｃｒ高ＭｏのＮｉ基合金やチタンを使用
すればよい。また耐食性樹脂や複合材および防食コーテ
ィングでもこの問題は解決できる。

【００１８】経済性、施工性および信頼性の点でこれ等
の耐食金属や防食材料が使用できない場合には、図３お
よび図４に示したコンパクト型湿式排ガス脱硫システム
を採用すればよい。図３は、石灰石スラリを脱硫装置の
排ガス入口部３１の冷却部においてスプレノズル２３に
てスプレし、冷却器２２の熱交換器管外表面に付着生成
する水溶液のｐＨを３以上に高めたもので、図４は、当
該冷却部に石灰石の固体粉末を散布ノズル２４にて直接
散布するようにしたものである。いずれの場合も管外溶
液のｐＨを３以上にすることによりステンレス鋼におけ
る亜硫酸を含む硫酸による還元腐食を防止できる。ｐＨ
３以上で還元腐食が生じないことは発明者の研究結果に
基づくものである。

【００１９】本発明になる湿式排ガス脱硫装置のうち、
排ガス冷却石膏スラリ濃縮槽２１は、１２０〜１５０℃
のボイラ排ガス中に脱硫装置で生成した石膏スラリをス
プレし、排ガスを冷却するとともに石膏スラリ中の水分
を蒸発させて濃縮するものである。脱硫装置入口に設け
た冷却器２２は、排ガス温度を４０℃以下に冷却し、排
ガス中の水分を凝縮させるものであり、冷却媒としては
海水または河川水を用いればよい。

【００２０】酸化用空気供給機１０および酸化用攪拌機
１２は、石灰石スラリとＳＯｘの反応で生じた不安定で
有害な亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３　）を安定で無害
な硫酸カルシウム（＝石膏、ＣａＳＯ４　）に酸化させ
る作用を有する。

【００２１】吸収塔の底面近くに設けた吸収液攪拌用攪
拌機１１は、石灰石および石膏の沈澱を防止しスラリ中
の成分濃度を均一にする作用を有する。

【００２２】循環ポンプ９および石灰石スラリのスプレ
部２９およびポンプ出口配管２５は、排ガス中のＳＯｘ
と石灰を反応させて脱硫する作用を有する。

【００２３】デミスタ５およびミストエリミネータ１９
は、排ガス中の水分ミストを除去回収する作用を有する
。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、湿式排ガス脱硫装置の
システムおよび設備を簡略化でき、同じ性能でコストを
約１／２に、運転経費を約１／３以下に低減できる。

【００２５】具体的には、従来型湿式排ガス脱硫装置に
対比させると、■ガス／ガスヒータ、■石膏濃縮器（シ
ックナ）、■遠心分離機を省略でき、これ等の運転経費
（動力費）が不要になるばかりでなく、脱硫装置への供
給水も不要なためユーティリティを半減できる。

【００２６】さらに、脱硫反応を従来より約２０℃低温
で行うため、脱硫率が向上するとともに、金属材料に対
する腐食性および樹脂ライニングやゴムライニングへの
液浸透が少なくなり、構造材料としてより廉価なものを
使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置系統図。

【図２】、

【図３】および

【図４】本発明の他の実施例を示す装置系統図。

【図５】従来技術になる湿式排煙脱硫装置の系統図。

【符号の説明】

１…ボイラ、２…電気集塵器、５…デミスタ、６…吸収
塔、７…吸収塔タンク、９…循環ポンプ、１０…酸化用
空気供給機、１３…石灰石スラリ混合機、１５…石灰石
、１８…石膏、１９…ミストエリミネータ、２１…排ガ
ス冷却石膏スラリ濃縮槽、２２…冷却器、２５…循環ポ
ンプ出口管、２６…分岐管路、２７…排ガスダクト、２
８…ホッパ、２９…吸収塔スプレ部、３０…脱硫装置、
３１…脱硫装置入口部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　硫黄酸化物を含有する燃焼排ガスを吸
   収塔内でカルシウム化合物スラリと接触させ、排ガス中
   の硫黄酸化物を前記スラリにて吸収除去する湿式排ガス
   脱硫方法において、カルシウム化合物スラリと接触する
   前の排ガスを冷却装置で４０℃以下に冷却して凝縮水を
   生成させ、この凝縮水をカルシウム化合物スラリ用の水
   として使用するとともに、吸収塔内での硫黄酸化物の吸
   収によりカルシウム化合物スラリ中に生じた石膏を分離
   除去することを特徴とする湿式排ガス脱硫方法。
2. 【請求項２】　　硫黄酸化物を含有する燃焼排ガスを吸
   収塔内の吸収部に導く排ガス通路と、吸収塔で使用する
   カルシウム化合物スラリを収容する吸収塔タンクと、該
   タンク内のカルシウム化合物スラリを吸収塔内吸収部に
   導くスラリ循環ポンプおよびスラリ配管と、スラリ配管
   からのカルシウム化合物スラリをスプレして前記吸収部
   で排ガスと接触させ排ガス中の硫黄酸化物を吸収させる
   スプレ部と、吸収塔タンク内のカルシウム化合物スラリ
   の一部を抜出して該スラリ中の石膏を分離する石膏回収
   部とを設けた湿式排ガス脱硫装置において、前記排ガス
   通路に排ガス冷却石膏濃縮槽を設け、吸収塔タンク内の
   カルシウム化合物スラリの一部を抜出して排ガス冷却石
   膏濃縮槽内でスプレして排ガスを冷却するとともに前記
   スラリ中の水分を蒸発させる装置とを設けたことを特徴
   とする湿式排ガス脱硫装置。