JPH0526525B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は湿式排ガス脱硫装置に係り、特にポン
プのキヤビテーシヨンなしにスラリを循環させつ
つ１塔で良質な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） 湿式排ガス脱硫においては、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属、アンモニウム等の水酸化物、炭
酸塩、亜硫酸塩または酸化物の溶液もしくは懸濁
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５図は、カルシウム系吸収剤を用いて硫酸カ
ルシウム（石膏）を回収する従来の排ガス脱硫装
置の説明図である。ボイラ等からの排ガス２０１
は除塵塔入口ダクト２０２から除塵塔２０３に導
入され、ここで除塵塔循環タンク２０４からのス
ラリがスプレーされることによつて除塵・冷却さ
れ、ついで飛散ミストがデミスタ２０５により除
去された後、吸収塔２０６に送られる。吸収塔２
０６内では、吸収塔循環タンク２０７から抜き出
され、吸収塔循環ポンプ２０８を介して管路２０
９から供給されるカルシウム系吸収剤スラリがノ
ズル２１０からスプレーされ、排ガス中の硫黄酸
化物が吸収除去される。排ガス中の同伴ミストは
デミスタ２１１によつて除去され、清浄ガス２１
２がダクト２１３を介して煙道へ導かれる。一
方、硫黄酸化物を吸収したカルシウム系吸収剤を
含む循環液スラリは吸収塔２０６および吸収塔循
環タンク２０７内で亜硫酸カルシウムになるが、
この一部は吸収塔２０６内において排ガス中の酸
素によつて酸化されて石膏になる。この吸収剤ス
ラリは、吸収塔循環ポンプ２０８を介して管路２
０９から吸収塔２０６内へ、またはブリードポン
プ２１４を介して除塵塔循環タンク２０４へ供給
される。除塵塔循環タンク２０４内のスラリは、
除塵塔２０３内で排ガスと接触し、排ガス中の硫
黄酸化物を除去することにより、スラリ中の未反
応の石灰石の量を減じて、副生石膏回収系へ抜き
出される。すなわち、該スラリはまず反応槽２１
５に抜き出され、ここで硫酸２１６を添加するこ
とより含有される未反応CaCO₃が石膏に転換さ
れ、また亜硫酸カルシウムの酸化に好適なPHに調
整される。このスラリは酸化塔供給ポンプ２１７
により酸化塔２１８に供給され、ここで亜硫酸カ
ルシウムは空気２１９によつて石膏に酸化され
る。得られた石膏スラリはシツクナ２２０へ導か
れ、固液分離された後に遠心分離機２２１等で脱
水され、石膏２２２が回収される。固液分離およ
び脱水時の濾過水２２３は石灰石スラリの調製等
に再使用される。なお、硫黄酸化物の吸収剤であ
る石灰石スラリは、石灰石スラリタンク２２４に
おいて、石灰石２２５、濾過水２２３および補給
水２２６の混合下に調製され、ブリードポンプ２
２７により吸収塔循環タンク２０７内に供給され
る。

このように従来法では硫黄酸化物の吸収過程で
完全に石膏とすることは困難であり、通常は吸収
系で生ずる亜硫酸塩を別途設けた酸化塔２１８に
おいて石膏にする方法が採用されてきた。

しかし、近年、酸化塔２１８を省略し、吸収部
において硫黄化合物の硫酸塩への酸化を進めよう
とする多くの方法が提案されている。その例とし
て酸化触媒を利用する方法（特公昭58−36619
号）、吸収塔循環タンクや別途に設けた反応槽に
空気を吹き込む方法（特開昭58−92452号、同
95543号）または２段脱硫法（特開昭58−74126
号）が挙げられる。しかし、これらの方法のう
ち、触媒を使用する方法では、これを高率で回収
しない限り、経済的には成立せず、また空気吹き
込み法にあつては多量の空気を微細気泡として供
給しない限り、従来の酸化塔にかわるほどの速度
で亜硫酸塩を酸化することはできない。

これに対し、本発明者らは湿式排ガス脱硫法の
合理化を目的にして次の諸点を特徴とする新プロ
セスを提案した（特開昭59−028764号）。(1)従来、
ベンチユリ型で行なつてきた除塵をスプレー方式
として吸収塔下部に組み入れる、(2)塔底部を除塵
用循環タンクとし、除塵に供されたスラリは直接
該循環タンク中に落下させる、(3)除塵後の排ガス
は塔上部の吸収部に至り、スプレーされたカルシ
ウム系スラリと向流接触して含有される硫黄酸化
物が除去される、(4)吸収部のスラリはコレクタに
よつて捕集され、別途設けられた吸収部循環タン
クに戻される、(5)除塵部循環タンク中に空気を供
給して石膏を生成させ、専用酸化塔を省略する、
(6)吸収剤である石灰石スラリは吸収部循環タンク
に供給し、該タンク内スラリの一部を抜き出して
除塵部循環タンクへ供給する。

また本発明者らは、先に除塵部循環タンク内に
おける亜硫酸塩の酸化方法として該タンクに設置
された撹拌機の翼近傍に空気を供給する方法を提
案した（実願昭59−020608号）。本方式において
は、塔内にスプレーするため、または石膏を回収
するために、気泡を含むスラリを循環タンク２０
７からポンプ２０８によつて抜き出す必要がある
が、この際にポンプ２０８が空気を吸い込むこと
によつて空廻り（キヤビテーシヨン）を起こすと
いう問題を生じる。なお、上記のように循環タン
ク２０７内に空気を供給して亜硫酸塩の酸化を促
進させようとする提案はすでにいくつか見られる
が、キヤビテーシヨン対策を講じたものは提案さ
れていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記した先願技術の欠点をな
くし、特にポンプのキヤビテーシヨンを起こすこ
となく、除塵塔循環タンクにおけるスラリの循環
と抜き出しを行ない、１塔で良質な石膏を回収す
るに好適な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） 要するに本発明は、燃焼排ガスを吸収剤（カル
シウム系化合物）スラリと接触させて含有される
硫黄酸化物を除去し、同時に該吸収剤の保持タン
ク中に空気を供給することによつて亜硫酸塩を酸
化する湿式脱硫装置において、該循環タンクとポ
ンプの間に自然上昇式の気泡分離除去器を設置
し、また該分離除去器下方より抜き出したスラリ
を石膏回収系に回することによつてポンプのキヤ
ビテーシヨンの回避と石膏の品質向上を可能にし
たものである。

すなわち、本発明は、塔内に被処理排ガスの導
入口と処理後の排ガスの導出口とを設け、塔内の
被処理排ガス上流に除塵部、その後流に吸収部を
設け、該除塵部および吸収部に吸収剤スラリの循
環手段を介して吸収剤スラリを供給し、排ガスと
接触させて排ガスの除塵と硫黄酸化物の吸収を行
う湿式排ガス脱硫装置において、前記除塵部の下
部に吸収剤スラリを溜める循環タンクと、該循環
タンク内の吸収剤スラリ中に空気を供給する手段
と、該循環タンク内の吸収剤スラリを攪拌する手
段と、該循環タンク内を仕切つて気泡分離を行う
液溜部とを設け、該液溜部の断面積を液溜部内の
気泡上昇速度が吸収剤スラリの液溜部への流下速
度を上回るように設定するとともに、液溜部に除
塵部へ供給する循環スラリ抜出口と、それより下
方に石膏回収用スラリ抜出口とを設けたことを特
徴とする。

本発明において、前記液溜部は、上部で液が移
動できるような仕切板または連結管を介して除塵
部循環タンクに設置されることが好ましい。

以下、本発明を第１図によりさらに詳細に説明
する。

第１図は、本発明の湿式排ガス脱硫装置の一実
施例を示す系統図である。この装置は、被処理排
ガス１０１の導入口１０１Ａと、除塵部循環タン
ク１０３からの循環タンクのスプレーにより該排
ガスの除塵および一部の硫黄酸化物の吸収除去を
行なう除塵部１０３と、該除塵部１０３の下方に
設けられた、酸素含有気体（空気）１０７の吹き
込み下に撹拌を行なう撹拌機１０６を有する除塵
部循環タンク１０３と、該循環タンク１０３内の
スラリの一部をそれぞれ除塵部１０２へ循環およ
び石膏回収工程１１０以下へ抜き出すポンプ手段
１０４および１０８と、前記除塵部１０２を経由
した排ガスを吸収剤スラリと接触反応させて排ガ
ス中の硫黄酸化物を吸収除去する吸収部１２０
と、該吸収部１２０の下部に設けられた吸収剤ス
ラリのコレクタ１２２と、該コレクタ１２２で捕
集された吸収剤スラリを吸収剤循環タンク１１８
を経由して前記吸収部１２０へ循環するポンプ１
１９およびスプレー手段１２１と、吸収剤循環タ
ンク１１８からの吸収剤スラリの一部を前記除塵
部循環タンク１０３へ供給する手段（ポンプ１１
９および配管１２４）とを有するとともに、前記
除塵部循環タンク１０３に液溜部１０９を設け、
該液溜部１０９でスラリ中に含有される気泡の分
離除去を行なつた後、前記ポンプ手段１０４およ
び１０８により該スラリを循環タンク１０３から
抜き出し、前記除塵部１０２および（または）石
膏回収系１１０以下に導くようにしたものであ
る。

このような構成において、ボイラ等からの排ガ
ス１０１は導入口１０１Ａから吸収塔除塵部１０
２へ導かれ、ここで塔底部の除塵部循環タンク１
０３からポンプ１０４を介して抜き出され、塔内
でスプレーノズル１０２Ａからスプレーされるカ
ルシウム系スラリ１０５と向流接触して、冷却、
除塵、さらに一部脱硫されながら塔内を上昇す
る。一方、循環タンク１０３内に設置された撹拌
機１０６の翼近傍に空気１０７が供給され、これ
によつて微細気泡が発生して亜硫酸カルシウムは
石膏に酸化されるために除塵部循環タンク１０３
中の固体の大部分は石膏となる。除塵部循環タン
ク１０３中のスラリは上記のように除塵用にスプ
レーされるとともに、ポンプ１０８を介して抜き
出されて石膏回収系に回されるが、循環タンクか
ら直接スラリを抜き出すと気泡を含むスラリがポ
ンプ中に引き込まれるためにポンプがキヤビテー
シヨンを起こして運転不能となる。これに対して
本発明においては、スラリ中の気泡を除去した後
にポンプに導くという措置が講じられる。すなわ
ち、本発明は、除塵塔循環タンク壁１０３Ａの液
面レベル付近に液流通孔１０３Ｂを設け、さらに
その外側に液溜部１０９を設け、タンク壁１０３
Ａにタンク本体と液溜部１０９との仕切板として
の機能を持たせ、この液溜部１０９を経てスラリ
を抜き出すようにしたものである。この液溜部１
０９においては、スラリはポンプ１０４および１
０８による抜出量に対応する流速をもつて降下す
ることになるが、気泡の上昇速度がスラリの流下
速度を上回るように液溜部１０９の断面積を定め
ることによりポンプ１０４，１０８中に流入する
スラリ中への気泡の混入を防止し、ポンプ１０
４，１０８のキヤビテーシヨンを抑制することが
できる。

本発明はポンプ１０４，１０８のキヤビテーシ
ヨン抑制にあるが、液溜部１０９においては粗大
な石膏結晶ほど沈降速度が大きいため、第１図の
ように循環スラリ抜出口の下方に石膏回収用スラ
リの抜出口１０３Ｃを取り付ける。このようにす
れば、石膏回収系で比較的粗大な石膏結晶を回収
することができる。また、循環タンクスラリ中に
は未反応のCaCO₃およびCaSO₃・1/2H₂Oの微細
粒子が全固形分に対して最大２％程度含有される
が、これらはいずれも石膏（CaSO₄・2H₂O）結
晶に比較して微細であるため、ポンプ１０４によ
つて抜き出され、スプレーノズル１０２Ａから散
布されて除塵部１０２を循環し、石膏回収系に回
されるスラリ中のCaCO₃およびCaSO₃・1/2H₂O
の含有量は、除塵部循環タンク１０３内のスラリ
中のCaCO₃等の平均含有量よりも小さいものと
なる。ポンプ１０８によつて抜き出されたスラリ
は必要に応じてさらにシツクナ１１０へ導かれ、
固液分離された後、遠心分離機１１１等で脱水さ
れ、石膏１１２が回収される。固液分離および脱
水時の濾過水１１３は石灰水スラリの調製等に再
使用される。なお、硫黄酸化物の吸収剤である石
灰石（CaCO₃）１１４は石灰石スラリ調製タン
ク１１５中に添加され、濾過水１１３および補給
水１１６と混合されて石灰石スラリ１１７となつ
て吸収部循環タンク１１８に供給される。吸収部
循環タンク１１８内のスラリはポンプ１１９を介
して抜き出され、吸収部１２０においてノズル１
２１からスプレーされる。スプレーされたスラリ
は、除塵され、コレクタ１２２の間隙を通つて吸
収部に到達した被処理ガスと向流接触して含有さ
れる硫黄酸化物が除去される。硫黄酸化物を吸収
したスラリはコレクタ１２２によつて捕集され、
管路１２３から吸収部循環タンク１１８に戻され
る。また、吸収部循環タンク１１８からは該タン
ク中にスラリが、吸収除去される硫黄酸化物の量
に見合う分だけ抜き出されて管路１２４から除塵
部循環タンク１０３中に供給される。一方、硫黄
酸化物が吸収除去された排ガスは同伴ミストがデ
ミスタ１２５によつて除去され、清浄ガス１２６
がダクト１２７を介して煙道へ導かれる。

第１図の実施例においては、循環タンク本体の
壁を利用して仕切板１０３Ａとし、その外側に液
溜部１０９を形成したが、本発明はこれに限定さ
れることなく、他に種々の変形例を考慮すること
ができる。例えば、第２図のように、仕切板１０
３Ａをタンク本体内に設け、タンク内部に液溜部
１０９を形成してもよく、また第３図のように液
溜部１０９の底部をロート状に絞り、該絞部の底
部から石膏回収用スラリを抜き出すようにしても
よい。さらに第４図のように液溜部１０９を循環
タンク１０３から切り離し、その間を管路１０９
Ａによつて連結するようにしてもよい。なお、第
４図と同一配置において、液溜部１０９の底部を
第３図のようにロート状にすることもできる。

本発明は、循環タンク中に気体が吹き込まれ、
該タンクからスラリがポンプによつて抜き出され
るどのような場合にも適用可能であるが、特に専
用の酸化塔を省略した形のプロセスとして実施さ
れる場合にその効果が顕著である。

次に本発明を具体的実施例に基づいてさらに詳
しく説明する。

（実施例） 除塵吸収部が径0.3ｍ、高さ7.1ｍ、底部の除塵
部循環タンクが径1.0ｍ、高さ1.2ｍであり、除塵
部循環タンクに径30cmの液溜部（気泡除去器）を
設けた、第４図と同一構造の脱硫装置に、SO₂濃
度740ppmのガスを流量580Nm³／ｈで供給し、除
塵部および吸収部にＬ／Ｇがそれぞれ３および12
になるように除塵および吸収用スラリを循環し、
１／２インチのノズルからスプレーした。SO₂に対
してモル比で1.05倍のCaCO₃を吸収部循環タンク
に供給し、一方、除塵部循環タンクに取り付けた
４台の撹拌機の翼（プロペラ型、φ12cm、回転数
1000rpm）に空気を流量2Nm³／ｈで吹き付けた
ところ、除塵部および吸収部のスラリはそれぞれ
PH4.9および6.2となつた。このときの除塵部循環
タンク内のスラリの組成は全Ca490mmｏ／、
亜硫酸塩7.0mmｏ／、CaCO₃2.5mmｏ／で
あり、酸化率は99％となつた。この場合、除塵部
循環タンクのポンプにはキヤビテーシヨンは何ら
発生しなかつた。

次に液溜部底部から抜き出された石膏スラリを
遠心分離によつて脱水したところ、得られた石膏
の組成はCaSO₄・2H₂O91.0％（乾燥ベース97.3
％）、CaSO₃・1/2H₂O＜0.1％、CaCO₃＜0.1％、
H₂O6.5％であつた。したがつて、スラリ中の
CaSO₃およびCaCO₃のほとんどが溶液状態で存
在し、また未反応CaCO₃も液溜部においてスプ
レー用スラリ中へ移行し、相対的にその量が低減
することがわかつた。なお、石膏の粒径分布を光
透過式によつて測定したところ、累積重量分率が
50％になる粒径（平均粒径）は42μｍであり、
20μｍ以下の微結晶は全体の５％以下であつた。

比較例 １ 実施例１において、液溜部を経由することなし
に除塵部循環タンクのスラリを直接ポンプに導い
たところ、ポンプは約５分毎にキヤビテーシヨン
を起こし、運転が不可能となつた。

（発明の効果） 本発明によれば、除塵部循環タンクからスラリ
を抜き出す際のポンプのキヤビテーシヨンを防止
することができ、このため、循環タンク中への空
気吹き込みによる亜硫酸塩の酸化を円滑に進める
ことができる。また微細結晶の除去も可能となる
ために回収石膏の品質も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による湿式脱硫装置の説明
図、第２〜４図は、それぞれ本発明による湿式脱
硫装置における除塵部循環タンクの液溜部の変形
例を示す説明図、第５図は従来のダスト分離型湿
式脱硫装置の説明図である。 １０１…排ガス、１０２…吸収塔除塵部、１０
３…除塵部循環タンク、１０３Ａ…仕切壁、１０
３Ｂ…液流迎孔、１０４…除塵部循環ポンプ、１
０５…カルシウム系スラリ、１０６…撹拌機、１
０７…空気、１０８…石膏スラリ抜出ポンプ、１
０９…液溜部、１１０…シツクナ、１１１…遠心
分離機、１１２…石膏、１１３…濾過水、１１４
…石灰石、１１５…石灰石スラリ調製タンク、１
１６…補給水、１１７…石灰石スラリ、１１８…
吸収部循環タンク、１１９…吸収部循環ポンプ、
１２０…吸収塔吸収部、１０２Ａ，１２１…スプ
レーノズル、１２２…コレクタ、１２３，１２４
…管路、１２５…デミスタ、１２６…清浄ガス、
１２７…ダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塔内に被処理排ガスの導入口と処理後の排ガ
   スの導出口とを設け、塔内の被処理排ガス上流に
   除塵部、その後流に吸収部を設け、該除塵部およ
   び吸収部に吸収剤スラリの循環手段を介して吸収
   剤スラリを供給し、排ガスと接触させて排ガスの
   除塵と硫黄酸化物の吸収を行う湿式排ガス脱硫装
   置において、前記除塵部の下部に吸収剤スラリを
   溜める循環タンクと、該循環タンク内の吸収剤ス
   ラリ中に空気を供給する手段と、該循環タンク内
   の吸収剤スラリを攪拌する手段と、該循環タンク
   内を仕切つて気泡分離を行う液溜部とを設け、該
   液溜部の断面積を液溜部内の気泡上昇速度が吸収
   剤スラリの液溜部への流下速度を上回るように設
   定するとともに、液溜部に除塵部へ供給する循環
   スラリの抜出口と、それより下方に石膏回収用ス
   ラリ抜出口とを設けたことを特徴とする湿式排ガ
   ス脱硫装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、液溜部は、
   上部で液が移動できるように仕切板または連結管
   を介して除塵部の循環タンクに設置されているこ
   とを特徴とする湿式排ガス脱硫装置。