JPH1057753A - 排煙脱硫方法および排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収液に吸収された亜硫酸ガスを最小のエネ
ルギーで効率的に酸化して石膏として回収することがで
きて経済性に優れる排煙脱硫方法、および当該方法に用
いられる排煙脱硫装置を得る。 【解決手段】 排ガスに、カルシウムを主成分として含
む吸収液を気液接触させるとともに、吸収液に酸素を供
給することにより、当該排ガス中に含まれる亜硫酸ガス
を石膏として分離除去するに際して、１以上の気液接触
工程２１、２２において排ガスと気液接触して亜硫酸ガ
スを吸収した吸収液を液貯留部２３に収納し、次いで、
液貯留部２３内の吸収液を、そのｐＨを２．５〜４．５
の範囲に、かつ溶解している鉄濃度を５〜１００ｐｐｍ
の範囲に、さらに石膏濃度を５〜３０wt％の範囲に保持
しつつ、酸素と気液接触させることにより、上記吸収液
中に吸収された亜硫酸ガスを石膏として分離除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜硫酸ガスを含む
排ガスから当該亜硫酸ガスを分離除去するための排煙脱
硫方法およびこれに用いられる排煙脱硫装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、発電用等の各種プラント
における重油ボイラーや石炭ボイラーあるいは焼結プラ
ントなどから排出される排ガスには、亜硫酸ガス等が含
まれており、これらの有害物質を湿式の排煙脱硫装置に
よって除去して無害化したうえで大気に放出している。
このような湿式の排煙脱硫装置としては、上記排ガス
に、炭酸カルシウムや水酸化カルシウム等を主成分とす
るカルシウム化合物を水に溶解及び／又は懸濁させたス
ラリー状水溶液（以下、吸収液と略称する。）を気液接
触させ、排ガス中の煤塵等を除去するとともに、当該排
ガス中の亜硫酸ガスを石膏として固定化して排出するも
のが多用されている。

【０００３】図４は、従来のこの種の湿式排煙脱硫装置
である石灰石−石膏法によるスプレー塔方式の排煙脱硫
装置を示すもので、この排煙脱硫装置は、下部に排ガス
の入口ダクト１が接続されるとともに、底部に石灰石ス
ラリーからなる吸収液を収容する液貯留部２が形成され
たスプレー式吸収塔３と、液貯留部２内の吸収液を循環
ポンプ４によって昇圧して吸収塔３の上部からノズルに
よって排ガスに噴射する吸収液の供給ライン５と、上記
吸収塔３の頂部に接続された出口ダクト６を備えたもの
である。そして、上記排ガスは、吸収塔入口ダクト１か
ら上記吸収塔３に導入されるとともに、当該吸収塔３内
において循環ポンプ４によって供給ライン５のノズルか
ら噴射される吸収液と気液接触され、排ガス中の亜硫酸
ガス、煤塵等の有害物質が除去されて、ミストエリミネ
ータ１４によって同伴した吸収液ミストが除去された
後、上記出口ダクト６から大気中に放出される。

【０００４】他方、上記吸収液中に吸収された排ガス中
の亜硫酸ガスは、上記吸収液と反応して亜硫酸カルシウ
ムに転化する。この亜硫酸カルシウムは、液貯留部２内
において、酸化用空気の供給管７から吹き込まれた空気
中の酸素により酸化されて石膏となる。このようにして
生成した石膏と未反応の石灰石を含むスラリーは、液貯
留部２から循環ポンプ４により抜き出され、その一部は
再び吸収液として供給ライン５から吸収塔３の上部に供
給され、残部はタンク８に導かれ、その底部から濃厚な
スラリーがポンプ９により抜き出されて脱水機１０に送
られ、この脱水機１０で脱水されて粉末石膏１１として
回収される。他方、脱水後の濾液の一部は脱水機排水槽
１２に一旦貯えられ、更に脱水機排水ポンプ１３により
昇圧されて上記液貯留部２の補給水として再利用され
る。

【０００５】ところで、このような従来の排煙脱硫装置
を用いた排煙脱硫方法においては、一般に液貯留部２内
において吸収液を酸化して石膏を生成される際のｐＨと
しては、４〜５が最適であるとされており、特公平１−
５９００４号公報に例示されているように、ｐＨが４．
５以下での酸化率が１００％になることから、ｐＨを
４．５以下に下げる意味はないとされていた。このた
め、例えば図４に示す排煙脱硫装置においては、上記吸
収液を、吸収液槽１５内で所定濃度に調整したうえで、
上記液貯留部２内における吸収液のｐＨが４〜５の範囲
内に維持されるように、吸収液供給ポンプ１６によって
補給ライン１７から適宜吸収塔２に供給している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排煙脱硫装置およびこれを用いた排煙脱硫方法にあ
っては、上記ｐＨの範囲内においては液貯留部２内での
亜硫酸ガスの酸化反応速度が遅いために、これを早める
べく、吸収液中に酸化用空気の供給管７から空気または
酸素含有ガスを、高い圧力で、かつ吸収された亜硫酸ガ
スに対して高い比率となるように吹込む必要があり、よ
って大きなエネルギーを要して効率の良い脱硫を行なう
ことが難しいという問題点があった。加えて、上記液貯
留部２内における吸収液のｐＨをこのような弱酸性のう
ちで幾分高めの範囲に維持すると、吸収液中に溶解して
いる石膏が微細結晶粒子化して析出するとともに、排ガ
ス中の炭酸ガスが吸収液中に含まれるカルシウムイオン
と反応して炭酸カルシウムの微細結晶として析出し、こ
の結果吸収塔３の壁面等にスケーリングを発生し易くな
るという問題点もあった。

【０００７】そこで、本発明者等は、このような従来の
排煙脱硫装置およびこれを用いた排煙脱硫方法が有する
課題を有効に解決すべく鋭意研究を行なった結果、敢え
て吸収液のｐＨを２．５〜４．５の範囲に保持するとと
もに、吸収液に溶解している鉄濃度を５〜１００ｐｐｍ
の範囲に、かつ石膏濃度を５〜３０wt％の範囲に維持し
つつ、当該吸収液を空気または酸素含有ガスと気液接触
させて吸収された亜硫酸ガスを酸化したところ、酸化反
応速度が大幅に改善されて消費エネルギーを大幅に軽減
化させることができるとの知見を得るに至った。これ
は、吸収液のｐＨを４．５以下にした場合に、吸収液に
鉄がＦｅ³⁺イオンとして溶解し、その濃度が増大するこ
とにより酸化触媒としての働きを強めるためと思われ
る。本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、
吸収液に吸収された亜硫酸ガスを最小のエネルギーで効
率的に酸化して石膏として回収することができて経済性
に優れる排煙脱硫方法、および当該方法に用いられる排
煙脱硫装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る排煙脱硫方法は、排ガスに、カルシウムを主成分
として含む吸収液を気液接触させるとともに、上記吸収
液に酸素を供給することにより、当該排ガス中に含まれ
る亜硫酸ガスを石膏として分離除去するに際して、１以
上の気液接触工程において排ガスと気液接触して亜硫酸
ガスを吸収した吸収液を液貯留部に収納し、次いで、上
記液貯留部内の吸収液を、そのｐＨを２．５〜４．５の
範囲に、かつ溶解している鉄濃度を５〜１００ｐｐｍの
範囲に、さらに石膏濃度を５〜３０wt％の範囲に保持し
つつ、酸素と気液接触させることにより、上記吸収液中
に吸収された亜硫酸ガスを石膏として分離除去すること
を特徴とするものである。

【０００９】この際に、請求項２に記載の発明は、複数
の気液接触工程において上記排ガスと吸収液とを気液接
触させるとともに、当該複数の気液接触工程を、スプレ
ー塔方式、ベンチュリスクラッバー方式および充填塔方
式のうちの１または２以上を直列に組合わせることによ
って構成したことを特徴とするものである。

【００１０】次いで、請求項３に記載の本発明に係る排
煙脱硫装置は、排ガスにカルシウムを主成分として含む
吸収液を接触させるとともに、上記吸収液に酸素を供給
することにより、当該排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを
石膏として分離除去する排煙脱硫装置であって、排ガス
の導入管から導かれた排ガスに吸収液を気液接触させて
亜硫酸ガスを吸収する１以上の気液接触部と、当該気液
接触部から排出された吸収液を収容する液貯留部と、こ
の液貯留部内の吸収液を気液接触部に循環供給する吸収
液の供給手段と、液貯留部内に酸素を供給する酸化用ガ
スの導入管と、吸収液に吸収剤を補給する吸収剤供給手
段と、この吸収剤供給手段を制御して液貯留部内のｐＨ
を２．５〜４．５の範囲で、かつ石膏濃度を５〜３０wt
％の範囲に保持する制御手段と、液貯留部内に酸化用気
体を供給する酸化用気体導入管とを備えてなることを特
徴とするものである。

【００１１】ここで、請求項４に記載の発明は、上記請
求項３に記載の液貯留部には、酸化触媒を供給する触媒
導入手段と、この触媒導入手段を制御して、上記液貯留
部内の鉄濃度を５〜１００ｐｐｍの範囲に保持する鉄濃
度制御手段とが設けられていることを特徴とするもので
ある。また、請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の発明の一実施態様であって、上記排煙脱硫装
置が反応槽を有してなり、この反応槽は、その内部が隔
壁によって排ガスが導入される上部空間と、上記隔壁の
下部にあって吸収液が収納される液貯留部とに画成され
るとともに、上記隔壁に形成された孔部に、下部開口が
上記液貯留部内の吸収液内に延出して上部空間に導かれ
た排ガスを吸収液中に噴出させる多数本の排ガス導入管
が垂設されてなり、上記排ガス導入管の開口から吸収液
中に噴出された排ガスと吸収液との気液接触層によって
上記気液接触部が構成されていることを特徴とするもの
である。

【００１２】また、請求項６に記載の発明は、請求項３
または４に記載の発明の他の実施態様であって、上記排
煙脱硫装置が反応槽を有してなり、かつこの反応槽は、
その内部が隔壁によって、排ガスが導入される上部空間
と、上記隔壁の下部にあって吸収液が収納される液貯留
部とに画成されるとともに、液貯留部内の吸収液を上部
空間に導いて排ガスに噴霧する吸収液の供給ラインが設
けられ、かつ上記隔壁に形成された孔部に、下部開口が
液貯留部内の吸収液内に延出して上部空間に導かれた排
ガスを噴霧された吸収液とともに液貯留部内の吸収液中
に噴出させる多数本の排ガス導入管が垂設されてなり、
上記吸収液の供給ラインから噴霧された吸収液と排ガス
との気液接触により、第１の上記気液接触部が構成され
るとともに、上記排ガス導入管の開口から吸収液中に噴
出された排ガスと吸収液との気液接触層によって第２の
上記気液接触部が構成されていることを特徴とするもの
である。

【００１３】さらに、請求項７に記載の発明は、請求項
３に記載の発明において、上記排ガスと吸収液との気液
接触部を２以上有してなり、かつこれら気液接触部は、
スプレー塔方式、ベンチュリスクラッバー方式および充
填塔方式のうちの１または２以上を直列に組合わせるこ
とによって構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１４】次に、図１に基づいて、本発明に係る排煙
脱硫方法およびこれに用いられる排煙脱硫装置の作用に
ついて説明する。図１は、本発明に係る排煙脱硫方法お
よび排煙脱硫装置において、第１の気液接触部２１およ
び第２の気液接触部２２を直列に配設した場合を模式的
に示したもので、これら第１および第２の気液接触部２
１、２２には、それぞれ液貯留部２３内に収納された例
えば石灰石スラリー等のカルシウムを主成分として含む
吸収液が循環供給されるようになっている。先ず、第１
の気液接触部２１に導入された排ガスは、吸収液と気液
接触すること（第１の気液接触工程）により脱硫されて
第２の気液接触部２２に送られ、さらにここで上記吸収
液と気液接触して（第２の気液接触工程）脱硫されるこ
とにより浄化排ガスとなって大気中に排出されてゆく。
他方、２つの気液接触工程において排ガス中の亜硫酸ガ
ス等を吸収した吸収液は、１つの液貯留部２３に収納さ
れ、当該液貯留部２３に導入された空気または酸素含有
ガス等と気液接触して上記亜硫酸ガスが酸化される。こ
の際に、吸収液の供給手段２４には、混合器２５を介し
て吸収液に吸収剤を補給する吸収剤供給手段２６が配設
されており、液貯留部２３に設けられたｐＨ検出器２７
等からなる制御手段によって、液貯留部２３内の吸収液
のｐＨが２．５〜４．５の範囲に、かつ溶解している鉄
濃度が５〜１００ｐｐｍの範囲に、さらに石膏濃度が５
〜３０wt％の範囲に保持されている。

【００１５】上記吸収液のｐＨを２．５〜４．５の範囲
に限定したのは、当該ｐＨが４．５以下において、上述
したように吸収液中に鉄がＦｅ³⁺イオンとして溶解し、
その濃度が増大して酸化触媒としての働きを強める結
果、酸化反応速度の顕著な増加作用が得られるからであ
り、逆にｐＨが２．５に満たないと、吸収液中の亜硫酸
／酸性亜硫酸イオン濃度が急激に低下して酸化速度を高
く維持することができなくなり、不適当だからである。
ここで、酸化触媒となる鉄濃度は、５〜１００ｐｐｍの
範囲が適当であり、これが５ｐｐｍに満たないとその触
媒作用の低下を招き、他方１００ｐｐｍを超えて溶解鉄
濃度が増加すると、吸収液に吸収剤を混合したときに水
酸化物として析出し、再溶解に時間がかかっていずれも
不都合だからである。この吸収液に溶解している鉄濃度
については、排ガス自体に酸化鉄を含む煤塵が多く含ま
れ、吸収液との気液接触によってその一部が除去され、
吸収液中に上述した５〜１００ｐｐｍの濃度が維持され
る場合や、吸収剤として酸化鉄を含むものを使用するこ
とによって、同様に吸収液中の鉄濃度が上記範囲に維持
される場合には、敢えて積極的に酸化触媒としての鉄成
分を制御する必要はない。これに対して、吸収液に溶解
している鉄濃度が不足する場合には、別途酸化触媒の補
給管２８を介して第２硫酸鉄を溶解した希硫酸などの酸
化触媒を液貯留部２３に必要量添加すればよい。

【００１６】また、液貯留部２３内における吸収液中の
石膏濃度を５〜３０wt％の範囲に維持すると、吸収液中
に吸収された亜硫酸ガスを酸化することによって生成す
る硫酸カルシウムが石膏表面に析出し、石膏結晶を粗大
化させて吸収液からの分離が容易になるとともに、吸収
液中に溶解している石膏の過飽和度が低下するために、
スケーリングの発生を防止することが可能となる。加え
て、このような条件下で液貯留部２３から抜出した吸収
液は、石膏を主成分とするスラリーであって未反応の炭
酸カルシウムまたは水酸化カルシウムを殆ど含まないた
めに、上記石膏を分離するのに適しているという利点が
ある。

【００１７】上記気液接触部２１、２２としては、スプ
レー塔方式、ベンチュリスクラッバー方式および充填塔
方式のうちの１または２以上を直列に組合わせることに
よって構成することができ、例えば第１の気液接触部２
１をスプレー塔方式によって構成し、第２の気液接触部
２２を充填塔方式で構成してもよく、さらには２以上の
方式を直列に組合わせて構成することも可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態１】図２は、本発明に係る排煙脱硫
装置を石灰石−石膏法によるスプレー塔方式の排煙脱硫
装置に適用した第１の実施形態を示すもので、この排煙
脱硫装置においては、上端部に排ガスの入口ダクト３０
が接続された第１のスプレー式吸収塔（気液接触部）３
１と、下部がこの吸収塔３１と連通して上端部に排ガス
の出口ダクト３２が接続された第２のスプレー式吸収塔
（気液接触部）３３とが設けられており、互いに連通す
るこれら吸収塔３１、３３の底部に、石灰石スラリーか
らなる吸収液を収容する液貯留部３４が形成されてい
る。そして、これら吸収塔３１、３３の上部には、それ
ぞれ液貯留部３４内の吸収液を循環ポンプ３５によって
昇圧してノズルから排ガスに噴射する吸収液の供給ライ
ン（供給手段）３６、３７が配設されている。

【００１９】また、上記液貯留部３４内には、吸収液中
に酸化用の空気を供給する酸化用空気（酸化用ガス）の
導入管３８が導かれ、かつ吸収液中に酸化触媒となる硫
酸第２鉄の補給管３９が接続されるとともに、内部の吸
収液を撹拌する撹拌機４０が設置されている。さらに、
上記吸収液の供給ライン３６、３７には、それぞれ混合
器４１を介して吸収液に吸収剤を補給する吸収剤供給手
段４２が配設されている。そして、液貯留部３４内の吸
収液は、ｐＨ検出器４３等からなる制御手段によって、
そのｐＨが２．５〜４．５の範囲に、かつ溶解している
鉄濃度が５〜１００ｐｐｍの範囲に、さらに石膏濃度が
５〜３０wt％の範囲になるように制御されている。

【００２０】以上の構成からなる排煙脱硫装置を用いた
排煙脱硫方法によれば、入口ダクト３０から第１のスプ
レー式吸収塔３１に導入された排ガスは、先ずこの吸収
塔３１において供給ライン３６のノズルから噴射される
吸収液と気液接触する（第１の気液接触工程）ことによ
り脱硫されて、第２のスプレー式吸収塔３３に送られ、
ここでさらに供給ライン３７のノズルから噴射される吸
収液と気液接触して（第２の気液接触工程）脱硫される
ことにより浄化排ガスとなって出口ダクト３２から大気
中に排出されてゆく。また、これら２つの気液接触工程
において排ガス中の亜硫酸ガス等を吸収した吸収液は、
液貯留部３４に収納されて導入管３８から供給された空
気または酸素含有ガス等と気液接触して酸化され、石膏
となる。このようにして生成した石膏と未反応の石灰石
を含むスラリーは、液貯留部３４から循環ポンプ３５に
より抜き出され、その一部は再び吸収液として供給ライ
ン３６、３７から吸収塔３１、３３の上部に供給され、
残部は抜出しライン４４から脱水機に送られて脱水さ
れ、粉末石膏として回収される。

【００２１】この際に、上記排煙脱硫方法にあっては、
液貯留部３４内の吸収液は、制御手段によってそのｐＨ
が２．５〜４．５の範囲に、かつ溶解している鉄濃度が
５〜１００ｐｐｍの範囲に、さらに石膏濃度が５〜３０
wt％の範囲になるように制御されているので、吸収液に
鉄がＦｅ³⁺イオンとして溶解し、その濃度が増大するこ
とにより酸化触媒として作用して、酸化反応速度が大幅
に高められる。この結果、従来のものよりも、吸収液中
に酸化用空気の導入管３８から供給すべき空気または酸
素含有ガスの圧力を大幅に低くすることができるととも
に、吸収すべき亜硫酸ガスの量に対する酸素比率も低減
化させることができ、よって脱硫に要する消費エネルギ
ーを大幅に軽減化させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態２】図３は、本発明に係る排煙脱硫
装置をジェットバブリング方式の排煙脱硫装置に適用し
た第２の実施形態を示すものである。図３において、図
中符号５０は、この排煙脱硫装置における反応槽を示す
もので、この反応槽５０の内部は、隔壁５１によって排
ガスが導入される上部空間５２と、隔壁５１の下部にあ
って吸収液が収納される液貯留部５３とに画成されてい
る。そして、この反応槽５０の上部には、上部空間５２
に連通する排ガスの入口ダクト５４が接続されている。
この入口ダクト５４は、反応槽５０への入口部において
一旦縮径されるとともに、上記反応槽５０との接続部に
向けて漸次拡径するベンチュリー管状に形成されてい
る。そして、この反応槽５０には、液貯留部５３内の吸
収液を循環ポンプ５５によって昇圧し、ライン５６ａか
ら入口ダクト５４の縮径部に導いてノズルから吸収液を
排ガスに向けて噴射するとともに、さらにライン５６ｂ
から上部空間５２に導いて多数のノズルから当該上部空
間５２に導入された排ガスに向けて吸収液を噴霧するた
めの吸収液の供給ライン５６が設けられている。また、
上記隔壁５１には、多数の孔部が穿設されており、これ
ら孔部には、下部外壁に穿孔された開口が上記液貯留部
５３の吸収液内に延出するスパージャーパイプ（排ガス
導入管）５７…が垂設されている。さらに、隔壁５１の
下方に位置する反応槽５０の外壁には、液貯留部５３の
上方の空間に連通する排ガスの出口ダクト５８が接続さ
れている。

【００２３】以上により、上記吸収液の供給ライン５６
からライン５６ａ、５６ｂのノズルから噴霧された吸収
液と排ガスとの気液接触により、第１の上記気液接触部
が構成されるとともに、上記スパージャーパイプ５７…
の開口から吸収液中に噴出された排ガスと吸収液とのジ
ェットバブリング層（気液接触層）によって、それより
も下方の液貯留部５３と連続する第２の上記気液接触部
が構成されている。他方、上記液貯留部５３内には、吸
収液中に酸化用の空気を供給する酸化用空気（酸化用ガ
ス）の導入管５９が導かれるとともに、内部の吸収液を
撹拌する撹拌機６０が設置されている。さらに、上記吸
収液の供給ライン５６には、混合器６１を介して吸収液
に吸収剤を補給する吸収剤供給手段６２が配設され、上
記反応槽５０の側壁にも、液貯留部５３内の吸収液に吸
収剤を補給するための吸収剤供給手段６３と、石膏スラ
リーの抜出しライン６４とが接続されている。そして、
液貯留部５３内の吸収液は、ｐＨ検出器６５等からなる
制御手段によって、そのｐＨが２．５〜４．５の範囲
に、かつ溶解している鉄濃度が５〜１００ｐｐｍの範囲
に、さらに石膏濃度が５〜３０wt％の範囲になるように
制御されている。

【００２４】以上の構成からなる排煙脱硫装置を用いた
排煙脱硫方法によれば、液貯留部５３内の吸収液を循環
ポンプ５５によって供給ライン５６に循環供給すること
により、入口ダクト５４から反応槽５０に導入された排
ガスは、先ず入口ダクト５４の縮径部から反応槽５０に
向けて高ガス流速になり、この際に吸収液の供給ライン
５６のライン５６ａから供給される吸収液によって増湿
・冷却されるとともに、当該吸収液と気液接触し、さら
に上部空間５２においてライン５６ｂのノズルから噴射
される吸収液と気液接触する。次いで、この気液接触に
よって吸収液を含んだ排ガスは、スパージャーパイプ５
７…内に導かれ、当該スパージャーパイプ５７の入口で
のガス収縮とスパージャーパイプ５７内における高ガス
流速により吸収液との気液接触が行なわれる。したがっ
て、上記排ガスと吸収液との第１の気液接触工程は、入
口ダクト５４の縮径部から反応槽５０におけるベンチュ
リスクラッバー方式による気液接触と、上部空間５２に
おけるスプレー方式による気液接触と、さらにスパージ
ャーパイプ５７におけるベンチュリスクラッバー方式に
よる気液接触とが直列的に組み合わされた工程によって
行なわれる。

【００２５】次いで、スパージャーパイプ５７…の下部
開口から液貯留部５３内の吸収液に噴射された排ガス
は、吸収液とジェットバブリング層を形成して激しく気
液接触を行なう（第２の気液接触工程）。これにより、
上記排ガスは、脱硫されて浄化排ガスとなり、液貯留部
５３の上部空間から出口ダクト５８を経て大気中に排出
されてゆく。他方、これらの気液接触工程において排ガ
ス中の亜硫酸ガス等を吸収した吸収液は、液貯留部５３
内において、図中矢印で示す撹拌機６０による吸収液の
循環流に沿って導入管５９から供給された空気と気液接
触して酸化され、石膏になる。このようにして生成した
石膏と未反応の石灰石を含むスラリーは、抜出しライン
６４から脱水機に送られて脱水され、粉末石膏として回
収される。

【００２６】この際に、上記排煙脱硫方法においても、
液貯留部５３内の吸収液は、ｐＨ検出器６５等からなる
制御手段によってそのｐＨが２．５〜４．５の範囲に、
かつ溶解している鉄濃度が５〜１００ｐｐｍの範囲に、
さらに石膏濃度が５〜３０wt％の範囲になるように制御
されているので、同様にして吸収液中の鉄が酸化触媒と
して作用して、酸化反応速度が大幅に高められ、この結
果吸収液中に酸化用空気の導入管５９から供給すべき空
気または酸素含有ガスの圧力を大幅に低くすることがで
きるとともに、吸収すべき亜硫酸ガスの量に対する酸素
比率も低減化させることができ、よって脱硫に要する消
費エネルギーを大幅に軽減化させることができる。

【００２７】なお、上記第２の実施形態においては、一
の隔壁５１によって排ガスの入口ダクト５４が接続され
た上部空間５２と、吸収液が収納された液貯留部５３と
に画成されて、上記液貯留部５３の上方空間に排ガスの
出口ダクト５８を接続した構成の反応槽５０についての
み説明したが、これに限るものではなく、上部隔壁と下
部隔壁との２つの隔壁によって、上部隔壁の上方にあっ
て排ガスの出口ダクトが連通する上部空間と、上下部隔
壁間にあって排ガスの入口ダクトが連通する排ガス導入
空間と、下部隔壁の下方にあって吸収液が収納される液
貯留部とに画成され、下部隔壁に排ガスを液貯留部内に
導く多数本のスパージャーパイプを垂設するとともに、
上下部隔壁間に、液貯留部上方の空間を上記上部空間に
連通させて浄化された排ガスを出口ダクトに導く連結筒
を配設した構造の反応槽であっても、同様の作用効果を
得ることができる。

【００２８】

【実施例】石炭焚きボイラの排ガスを、図３に示す排煙
脱硫装置で処理した。ここで、反応槽５０の直径は４
ｍ、高さ約１０ｍであり、隔壁５１には、直径が０．１
ｍで、長さが３ｍの多数本のスパージャーパイプ５７が
垂設されている。これらスパージャーパイプ５７の下端
近傍の外壁には、複数の円形の開口が周方向の同一水平
位置に穿設されており、排ガスを流さない時の液貯留部
５３における液面が、上記開口の中心位置よりも約５０
ｍｍ上方になるように設定されている。先ず、排ガスを
入口ダクト５４に導入するとともに、液貯留部５３内の
消石灰を含む吸収剤を混合した吸収液５０ｍ³/ｈを、ラ
イン５６ａ、５６ｂのノズルから噴出させて排ガス約６
００００ｍ³Ｎ/ｈと気液接触させ、隔壁５１上に落下し
た吸収液については、再び排ガスと気液接触させながら
スパージャーパイプ５７を通じて液貯留部５３に回収し
た。

【００２９】一方、液貯留部５３内には、吸収した亜硫
酸ガスを酸化するための酸化用空気を、流量１１００ｍ
³Ｎ/ｈ、圧力０．３ｋｇ/ｃｍ²ｇで吹込むとともに、吸
収液１ｍ³ 当たり０．１１ｋｗの撹拌動力で撹拌機６０
を駆動することにより、図中矢印で示す循環流を生成さ
せた。ちなみに、ボイラから供給された排ガス中の亜硫
酸ガス濃度は、約３０００ｐｐｍであり、ダスト濃度は
約６００ｍｇ/ｍ³Ｎであった。このダスト中には、第２
鉄酸化物（Ｆｅ²Ｏ³）が含まれており、除塵された第２
鉄酸化物が吸収液中に溶解することにより、上述した必
要な鉄濃度が維持された。また、吸収液中の石膏濃度
は、約２０wt％に維持された。以上の処理において、脱
硫率は約８０％であり、吸収液中に溶解している鉄イン
を分析したところ、３５ｍｇ／ｌであった。

【００３０】次に、上記運転状態から、液貯留部５３に
おける酸化空気との気液接触部近傍のｐＨを５に上げた
ところ、暫くして脱硫率が約６０％にまで低下した。ま
た、上記ｐＨを６に上げても、この脱硫率は改善しなか
った。そこで、上記液貯留部５３におけるｐＨが３にな
るように制御したところ、暫くして脱硫率は再び約８０
％に回復した。次いで、上記ｐＨを４になるように制御
したところ、ボイラから供給された排ガス中の亜硫酸ガ
ス濃度が約２０００ｐｐｍであるときに、脱硫率は約８
５％になり、この時の吸収液中に溶解している鉄イオン
を分析したところ、１５ｍｇ／ｌであった。次に、上記
ｐＨを３に下げてみたが、上記脱硫率は殆ど変化がなか
った。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
に記載の排煙脱硫方法およびこれに用いられる請求項４
〜７のいずれかに記載の排煙脱硫装置によれば、１以上
の気液接触部に導入された排ガスを、吸収液と気液接触
すること（気液接触工程）により脱硫し、浄化排ガスと
して大気中に排出する際に、上記吸収液のｐＨが２．５
〜４．５の範囲に、かつ溶解している鉄濃度が５〜１０
０ｐｐｍの範囲に、さらに石膏濃度が５〜３０wt％の範
囲になるように制御しているので、吸収液にＦｅ 3⁺イオ
ンとして溶解した鉄を酸化触媒として作用させることに
より、酸化反応速度を大幅に高めることができ、よって
従来のものよりも脱硫に要する消費エネルギーを大幅に
軽減化させることができるとともに、液貯留部内におけ
る吸収液中の石膏濃度を５〜３０wt％の範囲に維持して
いる結果、石膏結晶を粗大化させることにより吸収液か
らの分離が容易になり、しかもスケーリングの発生を防
止することができる等の顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排煙脱硫方法および排煙脱硫装置
の構成を示す模式図である。

【図２】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図４】従来の排煙脱硫装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２１ 第１の気液接触部 ２２ 第２の気液接触部 ２３、３４、５３ 液貯留部 ２４、３６、３７、５６ 吸収液の供給ライン（供給手
段） ２６、４２、６２、６３ 吸収剤供給手段 ２７、４３、６５ ｐＨ検出器 ２８、３９ 酸化触媒の補給管 ３０、５４ 排ガスの入口ダクト ３１ 第１のスプレー式吸収塔（気液接触部） ３２、５８ 排ガスの出口ダクト ３３ 第２のスプレー式吸収塔（気液接触部） ３８、５９ 酸化用空気（酸化用ガス）の導入管 ５０ 反応槽 ５１ 隔壁 ５２ 上部空間 ５７ スパージャーパイプ（排ガスの導入管）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ (72)発明者 浦田 敏昭 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 川村 和茂 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 柚崎 光 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 安西 卓生 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガスに、カルシウムを主成分として含
   む吸収液を気液接触させるとともに、上記吸収液に酸素
   を供給することにより、当該排ガス中に含まれる亜硫酸
   ガスを石膏として分離除去する排煙脱硫方法であって、 １以上の気液接触工程において上記排ガスと気液接触し
   て亜硫酸ガスを吸収した上記吸収液を液貯留部に収納
   し、次いで、上記液貯留部内の吸収液を、そのｐＨを
   ２．５〜４．５の範囲に、かつ溶解している鉄濃度を５
   〜１００ｐｐｍの範囲に、さらに石膏濃度を５〜３０wt
   ％の範囲に保持しつつ、酸素と気液接触させることによ
   り、上記吸収液中に吸収された亜硫酸ガスを石膏として
   分離除去することを特徴とする排煙脱硫方法。
2. 【請求項２】 複数の気液接触工程において上記排ガス
   と上記吸収液とを気液接触させるとともに、当該複数の
   気液接触工程は、スプレー塔方式、ベンチュリスクラッ
   バー方式および充填塔方式のうちの１または２以上を直
   列に組合わせることによって構成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の排煙脱硫方法。
3. 【請求項３】 排ガスにカルシウムを主成分として含む
   吸収液を接触させるとともに、上記吸収液に酸素を供給
   することにより、当該排ガス中に含まれる亜硫酸ガスを
   石膏として分離除去する排煙脱硫装置であって、 排ガスの導入管から導かれた上記排ガスに上記吸収液を
   気液接触させて亜硫酸ガスを吸収する１以上の気液接触
   部と、当該気液接触部から排出された上記吸収液を収容
   する液貯留部と、この液貯留部内の吸収液を上記気液接
   触部に循環供給する吸収液の供給手段と、上記液貯留部
   内に酸素を供給する酸化用ガスの導入管と、上記吸収液
   に吸収剤を補給する吸収剤供給手段と、この吸収剤供給
   手段を制御して上記液貯留部内のｐＨを２．５〜４．５
   の範囲で、かつ石膏濃度を５〜３０wt％の範囲に保持す
   る制御手段と、上記液貯留部内に酸化用気体を供給する
   酸化用気体導入管とを備えてなることを特徴とする排煙
   脱硫装置。
4. 【請求項４】 上記液貯留部には、酸化触媒を供給する
   触媒導入手段と、この触媒導入手段を制御して、上記液
   貯留部内の鉄濃度を５〜１００ｐｐｍの範囲に保持する
   鉄濃度制御手段とが設けられていることを特徴とする請
   求項３に記載の排煙脱硫装置。
5. 【請求項５】 上記排煙脱硫装置は反応槽を有してな
   り、当該反応槽の内部は、隔壁によって上記排ガスが導
   入される上部空間と、上記隔壁の下部にあって吸収液が
   収納される液貯留部とに画成されるとともに、上記隔壁
   に形成された孔部に、下部開口が上記液貯留部内の吸収
   液内に延出して上記上部空間に導かれた排ガスを上記吸
   収液中に噴出させる多数本の排ガス導入管が垂設されて
   なり、上記排ガス導入管の開口から吸収液中に噴出され
   た排ガスと上記吸収液との気液接触層によって上記気液
   接触部が構成されていることを特徴とする請求項３また
   は４に記載の排煙脱硫装置。
6. 【請求項６】 上記排煙脱硫装置は反応槽を有してな
   り、当該反応槽の内部は、隔壁によって上記排ガスが導
   入される上部空間と、上記隔壁の下部にあって吸収液が
   収納される液貯留部とに画成されるとともに、上記液貯
   留部内の吸収液を上記上部空間に導いて排ガスに噴霧す
   る吸収液の供給ラインが設けられ、かつ上記隔壁に形成
   された孔部に、下部開口が上記液貯留部内の吸収液内に
   延出して上記上部空間に導かれた排ガスを噴霧された吸
   収液とともに、上記液貯留部内の吸収液中に噴出させる
   多数本の排ガス導入管が垂設されてなり、上記吸収液の
   供給ラインから噴霧された吸収液と排ガスとの気液接触
   により、第１の上記気液接触部が構成されるとともに、
   上記排ガス導入管の開口から吸収液中に噴出された排ガ
   スと上記吸収液との気液接触層によって第２の上記気液
   接触部が構成されていることを特徴とする請求項３また
   は４に記載の排煙脱硫装置。
7. 【請求項７】 上記排ガスと吸収液との気液接触部を２
   以上有してなり、かつこれら気液接触部は、スプレー塔
   方式、ベンチュリスクラッバー方式および充填塔方式の
   うちの１または２以上を直列に組合わせることによって
   構成されていることを特徴とする請求項３に記載の排煙
   脱硫装置。