JPS6115933Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は排煙脱硫装置に係り、特に炭酸カルシ
ウムを含む吸収剤を溶解させて、これを吸収液と
して循環使用する排煙脱硫装置において、吸収液
中のCl濃度が上昇しても脱硫率を常に高く維持
することができると共に、吸収塔にて石膏を生成
するようにし、従来石膏を生成するために必要と
した酸化塔を不要にすることができる排煙脱硫装
置に関する。

一般に、ボイラ等の燃焼機器より排出される排
ガス中から、この排ガス中に含まれる硫黄酸化物
を除去するための排煙脱硫装置として、種々のも
のが研究、開発され、そしてすでに運転されてい
る。

これら排煙脱硫装置の一例として、炭酸カルシ
ウムを含む吸収剤が溶解された吸収液を循環さ
せ、この循環吸収液を排ガスとを接触させて排ガ
スの脱硫処理を行うようにしたものが知られてい
る。

この従来の排煙脱硫装置を添付図面に基づいて
説明すると、先ず、第１図に示す如くこの排煙脱
硫装置１は排ガス２を脱硫処理するための吸収塔
３と、この吸収塔３内での脱硫処理の結果生成さ
れた亜硫酸カルシウムを空気酸化して、石膏を生
成するための酸化塔４とにより主に構成されてい
る。この吸収塔３の下部の液留めタンク５には炭
酸カルシウムを含む吸収剤６が溶解された吸収液
７が貯留されている。この吸収液７は循環ポンプ
８により循環系９を介して吸収塔３の上部に循環
移送され、そしてスプレ１０から吸収塔３内へ噴
霧されることになる。この噴霧された吸収液はこ
の塔３内へ導入された排ガス２と接触反応し、排
ガスの脱硫処理がなされる。この際、排ガス中の
塩化水素ガス等も吸収液に吸収されて、吸収液と
ともに液留めタンク５内に降下してゆくことにな
る。そして、脱硫処理の結果生成された亜硫酸カ
ルシウムは通路１１を介して適宜抜き出されて酸
化塔４へ移送され、ここで空気酸化されて石膏が
生成される。この酸化塔４で生成されてスラリ化
した石膏は更にろ過機１２に移送されてここで石
膏が回収されると共に排出されたろ液はろ液戻し
通路１３を介して再び液留めタンク５内に戻され
る。そして、このろ液は再び吸収剤６を溶解する
ために繰り返して循環使用されることになる。

ところで、上記した如き従来の排煙脱硫装置に
あつては石膏を回収する際排出されたろ液を、循
環させて繰り返し使用することとしているので、
脱硫処理の際硫黄酸化物と共に除去された塩化水
素が吸収液７中に次第にたまつて塩素濃度が高く
なり、その結果吸収剤たる炭酸カルシウムの溶解
度及び溶解速度が低くなつて、次第に脱硫率が低
下してくるという問題があつた。

このため、溶解している塩素を塩素化合物
（CaCl₂）として析出除去することも考えられる
が、この化合物は溶解度が高く水溶性のため実行
には移されていない。そこで、上記ろ液を循環使
用することなく系外へ排出してしまうことも考え
られるが、この場合には二次公害を引起こす惧れ
があること及び水の有効利用の見地から実施され
てはいない。

また、従来の排煙脱硫装置にあつては石膏を生
成するための酸化塔４を必ず設けなければなら
ず、設備費、運転費の高騰を余儀なくされてい
た。

この問題を解決すべく液留めタンク５内に空気
等を直接吹き込んで、この中で亜硫酸カルシウム
を空気酸化して石膏を生成する試みもなされては
いるが、脱硫処理を行う吸収液の最適PH値が5.8
前後で、石膏を生成する際の最適PH値が３〜４
と、それぞれPH値が大きく異なつているために、
これを同一タンク内で行なつても充分な結果を得
ることができなかつた。

本考案は以上のような問題点に鑑み、これを有
効に解決すべく創案されたものであり、その目的
とするところは吸収液の循環系に気液混合槽を設
け、この混合槽内に、吸収液を曝気処理して吸収
剤の溶解度を上昇させるための循環槽と、硫酸を
供給しつつ吸収液を曝気処理して石膏を生成する
ための石膏とを形成して、もつて脱硫率を常に高
く維持できると共に、酸化塔を不要にすることが
できる排煙脱硫装置を提供するにある。

本考案は、吸収液中の塩素濃度が上昇して炭酸
カルシウムの溶解度及び溶解速度が低下する傾向
にあつても、この吸収液を曝気処理することによ
り溶解度及び溶解速度が高く維持できることを見
出すことによりなされたものである。

以下に、本考案の好適一実施例を添付図面に基
づいて詳述する。

先ず、第２図に示す如く１４は側部に排ガス導
入口１５を、上部に排ガス排出口１６をそれぞれ
設けた筒体状の吸収塔である。この吸収塔１４内
の下部には液留めタンク１７が設けられ、この中
には炭酸カルシウムを含む吸収剤を溶解して生成
した吸収液１８が貯留されている。そして、この
吸収塔１４には上記吸収液１８をこの塔１４内へ
循環させて脱硫処理するための循環系１９が設け
られており、この系１９の途中に設けられた循環
ポンプ２０により吸収液１８を吸収塔１４の上部
へ移送すると共にスプレ２１を介して吸収塔１４
内へ噴霧し得るようになつている。

そして、この循環系１９であつて、上記循環ポ
ンプ２０の下流側にはこの系内を流れる吸収液と
系外から導入する空気等の気体とを混合させるた
めの本考案の特徴とする気液混合容器２２が設け
られている。具体的にはこの混合容器２２の下部
には多数の気体噴射孔を有するスパージヤ２３が
設けられており、系外から導入された空気などの
気体２４により混合容器２２内を流れる全ての吸
収液を曝気処理し得るようになつている。

そして、この混合容器２２内にはこの中を２分
割すべく高さ方向に沿つて区画壁２５が設けられ
ており、石膏を生成するための石膏槽２６と、主
に吸収剤の溶解度を上昇させることを目的とする
循環槽２７とが区画形成されている。

この循環槽２７には吸収剤たる炭酸カルシウム
を供給するための吸収剤供給通路２８が連結され
ており、上記スパージヤ２３からの噴射気体によ
り吸収液を曝気処理することにより、後述する如
く吸収剤の溶解度及び溶解速度を上げ得るように
なつている。

また、石膏槽２６には硫酸供給通路２９が連結
されており、これより供給される硫酸により未反
応炭酸カルシウムをすべて石膏に変えるようにな
つていると共に、脱硫処理の結果生成された亜硫
酸カルシウムの一部を上記スパージヤ２３からの
噴出気体により空気酸化して、石膏を生成し得る
ようになつている。そして、石膏槽２６の下部に
は石膏回収通路３０が連結され、ここで生成した
石膏スラリを直接ろ過機３１に移送して石膏を回
収し得るようになつている。石膏を回収した際排
出されたろ液は混合容器２２の下部へ連結された
ろ液戻し通路３２を介してこの中に導入され、再
び吸収剤を溶解するために循環使用されることと
なる。

また、石膏槽２６の底部は循環槽２７と連通さ
れており、石膏槽２６内に石膏があまり溜まりす
ぎないようになつている。尚、ろ過機３１からの
排出ろ液を液留めタンク１７へ戻すようにしても
よいのは勿論である。

次に、以上のように構成した排煙脱硫装置にお
ける脱硫操作について説明する。

先ず、ボイラ等の燃焼機器から排出された排ガ
ス３１は吸収塔１４の排ガス導入口１５を介して
塔１４内へ導入される。吸収塔１４内において
は、PH値5.8前後に維持された吸収液１８が循環
ポンプ２０により循環系１９を介して吸収塔１４
の上部に移送されると共に、塔内上部からスプレ
２１により噴霧されており、この噴霧された吸収
液と上記排ガス３３とが接触し、下記式(1)に示す
如く排ガス中の硫黄化合物と吸収液中の炭酸カル
シウムとが反応して、亜硫酸カルシウムが生成さ
れる。

SO₂＋CaCO₃＋1/2H₂O →CaSO₃・1/2H₂O＋CO₂↑ ……(1) この際、排ガス中の塩化水素ガスも除去され
る。このようにして、脱硫処理がなされた排ガス
は清浄ガス３４として排ガス排出口１６から系外
へ放出されることになる。

また、生成した亜硫酸カルシウム及び未反応の
炭酸カルシウムを含む吸収液は塔１４内を落下し
て液留めタンク１７内にたまり、再び循環系１９
へ送られることになる。

この循環系１９には本考案の特徴とする気液混
合容器２２が設けられており、この中に導入され
た吸収液は適宜石膏槽２６内と循環槽２７内とに
分割されることになる。

この石膏槽２６内には硫酸供給通路２９を介し
て硫酸が供給され、この槽２６内吸収液中の未反
応炭酸カルシウムが下記式(2)に示すように全て石
膏に変えられると共に、この吸収液はスパージヤ
２３を介して導入される空気などの気体２４によ
り曝気処理され、そしてこの吸収液中の亜硫酸カ
ルシウムが下記式(3)に示す如く空気酸化されて石
膏が生成される。

CaCO₃＋H₂SO₄＋H₂O →CaSO₄・2H₂O＋CO₂ ……(2) CaSO₄・1/2H₂O＋1/2O₂＋3/2H₂O →CaSO₄・2H₂O ……(3) この際、石膏槽２６内の吸収液のPH値は３〜４
に維持されて、石膏生成に最適な状態となつてい
る。

このようにして生成された石膏スラリは石膏回
収通路３０を介して直接ろ過機３１に送られて、
石膏が回収されることとなる。そして、ろ過機３
１で排出されたろ液は塩素イオンが含まれた状態
でろ液戻し通路３２を介して再び気液混合容器２
２の循環槽２７内へ戻されて、そして吸収剤供給
通路２８を介して導入される吸収剤たる炭酸カル
シウムを溶解するために使用されることになる。

このようにろ液が循環使用されていることから
特に循環槽２７内の吸収液中のCl濃度が次第に
上昇してゆき、吸収剤たる炭酸カルシウムの溶解
度及び溶解速度が低くなる傾向になるが、この吸
収液はスパージヤ２３から導入される例えば空気
などの気体２４により曝気処理されていることか
ら、第３図乃至第４図に示す実験事実から溶解度
及び溶解速度の低下を防止できるばかりでなく、
むしろこの炭酸カルシウムの溶解度及び溶解速度
を高めることができる。

すなわち、第３図は何ら気体を混入せず、曝気
処理しない状態でのPH値６の吸収液における炭酸
カルシウムの溶解度と時間との関係を示すグラフ
である。

Cl濃度0ppmの曲線ａ、Cl濃度5000ppmの曲線
ｂ、及びCl濃度20000ppmの曲線ｃをそれぞれ比
較すると吸収液中のCl濃度が上昇するに従つ
て、吸収剤である炭酸カルシウムの溶解度及び溶
解速度が低下してくるのがわかり、このことは
Cl濃度が上昇するに従つて、脱硫率が低下する
ことを意味する。

また、第４図は、窒素ガスを混入し、曝気処理
した状態でのPH値６の吸収液における炭酸カルシ
ウムの溶解度と時間との関係を示すグラフであ
る。

これによれば、Cl濃度0ppmの曲線ｄ及びCl濃
度20000ppmの曲線ｅも略同じラインを描き、Cl
濃度に関係なく高い溶解度及び溶解速度を示して
おり、むしろCl濃度が上昇しても何ら曝気処理
を行なわない場合よりも高い溶解度及び溶解速度
を示している（第３図中曲線ａ参照）。これは、
液中に溶解した炭酸カルシウムが下記式(4)に示す
如くCO₂を分離して、曝気により生じた気泡がこ
のCO₂を伴つてガス中に放散することとなり、そ
のため炭酸カルシウムが溶解度の高いCaOや下記
式(5)で示す如くCa（OH）₂になるので炭酸カルシ
ウムの溶解が促進されるからである。

CaCO₃→CaO＋CO₂↑ ……(4) CaO＋H₂O→Ca（OH）₂ ……(5) 従つて、吸収液へ混入させる気体或いは曝気用
のガスは窒素ガスに限ることなく空気などを使用
するようにしても同様な効果を生ずる。

以上の実験事実から、脱硫処理に際して吸収液
を循環使用することによりCl濃度が上昇した場
合にあつても、この吸収液に気体を混入させたり
或いはこれを曝気処理することにより、吸収剤た
る炭酸カルシウムの溶解度及び溶解速度の低下を
防止できるばかりでなく、逆に高くできることが
判明する。従つて、本考案によれば吸収液中の
Cl濃度が上昇しても高い脱硫率を維持すること
ができる。尚、循環槽２７内における吸収液の曝
気処理によつても、一部の亜硫酸カルシウムが酸
化されて石膏が生成されるのは勿論である。

また、気液混合容器２２内に形成した石膏槽２
６にて、この槽内の吸収液中に含まれる亜硫酸カ
ルシウム及び未反応炭酸カルシウムを曝気処理及
び硫酸添加によりすべて石膏に変えることができ
るので、従来装置において必要とされた、石膏を
生成するための酸化塔を不要にすることができ
る。

更に、液留めタンク１７内にて気液を混合させ
るのではなく、循環ポンプ２０の下流側循環系１
９に設けた気液混合容器２２にて、これを行うこ
ととしたので循環ポンプ２０に気泡が入らず、キ
ヤビテーシヨンなどの不都合を生ずることがな
い。

また、循環系１９内を流れる吸収液中に充分な
量の気体を混入させるので、この吸収液がスプレ
２１から噴射される際、より細かな液滴とするこ
とができ、更に脱硫率の向上を図ることができ
る。

以上、要するに本考案によれば次のような優れ
た効果を発揮することができる。

(1) 循環槽内の吸収液を曝気処理することによ
り、吸収液中のCl濃度が高くなつた場合にあ
つても、吸収剤たる炭酸カルシウムの溶解度及
び溶解速度を高く維持することができ、従つ
て、脱硫率の低下を防止できると共にこれを常
に高く維持することができる。

(2) 気液混合容器内にて区画形成した石膏槽内
で、亜硫酸カルシウム及び未反応炭酸カルシウ
ムを全て石膏に変えることができるので、従来
石膏を生成するために必要としていた酸化塔を
不要にでき、運転費及び設備費を削減できると
共に土地の有効利用を図ることができる。

(3) 循環ポンプに気泡が入らず、キヤビテーシヨ
ンなどの不都合を生ずることがない。

(4) 循環系内を流れる吸収液中に気体を混入させ
るので、吸収塔内へ噴射する際この吸収液をよ
り細かな液滴にすることができ、排ガスとの接
触面積をより拡大することができる。

(5) 気液混合容器にて、多量の吸収液をためるこ
とができるので、吸収塔下部の液留めタンクを
小型化できる。

(6) 構造が簡単のため、既設の装置に大巾な変更
を加えることなく容易に採用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排煙脱硫装置を示す概略図、第
２図は本考案に係る排煙脱硫装置の好適一実施例
を示す概略図、第３図は何ら気体を混入せず、曝
気処理しない状態でのPH値６の吸収液における炭
酸カルシウムの溶解度と時間との関係を示すグラ
フ、第４図は窒素ガスを混入し、曝気処理した状
態でのPH値６の吸収液における炭酸カルシウムの
溶解度と時間との関係を示すグラフである。 尚、図中１４は吸収塔、１７は液留めタンク、
１８は吸収液、１９は循環系、２０は循環ポン
プ、２１はスプレ、２２は気液混合容器、２３は
スパージヤ、２４は気体、２５は区画壁、２６は
石膏槽、２７は循環槽、２８は吸収剤供給通路、
２９は硫酸供給通路、３０は石膏回収通路、３１
はろ過機、３２はろ液戻し通路、３３は排ガス、
３４は清浄ガスである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炭酸カルシウムを含む吸収剤が溶解された吸収
   液をためるための液留めタンクを有し、該タンク
   内の吸収液を循環系内に循環させつつこの循環吸
   収液とボイラ等の燃焼機器からの排ガスとを接触
   反応させて排ガスの脱硫処理を行うための排煙脱
   硫装置において、上記循環系に、この系内を流れ
   る吸収液と気体とを混合させる気液混合容器を設
   け、該容器内に、吸収剤を供給しつつ吸収液を曝
   気処理して供給される吸収剤の溶解度を上げるた
   めの循環槽と、硫酸を供給しつつ吸収液を曝気処
   理して石膏を生成するための石膏槽とを形成した
   ことを特徴とする排煙脱硫装置。