JPS6219225A - 気泡発生装置の運転方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は湿式排煙脱硫装置における気泡発生装置に係り
、特にプロペラ型撹拌翼を用いて吸収剤スラリ中に微細
な気泡を発生させる気泡発生装置に関するものである。

〔発明の背景〕

現在実用化されている湿式排煙脱硫装置は、カルシウム
系の吸収剤を使用し、副生品として石膏を回収するもの
が主流である。すなわち吸収剤として石灰石、生石灰、
硝石灰を使用する石灰石・石膏法（または石灰・石膏法
）である。第７図は、石灰石を吸収剤とし、副生品とし
て石膏を回収する従来の排煙脱硫装置を示したものであ
る。ボイラ等の排ガス１は除じん塔２に導びかれ、ここ
で冷却除じんされて一部は脱硫されたのち、吸収塔３に
導びかれ、ここで循環液スラリと接触し、デミスタ４で
ミストを除去され、吸収塔３から排出される。一方、吸
収剤スラリである石灰石スラリ２０は、石灰石スラリポ
ンプ２１により吸収塔循環タンク５に供給され、そのス
ラリは吸収塔循環ポンプ７により吸収塔３内に設置され
たスプレーノズル２２に供給され、ここから吸収塔３内
に噴霧されて排ガス１と接触し、排ガス１中の硫黄酸化
物を吸収除去して吸収塔循環タンク５へ戻り、循環使用
される。吸収後の吸収塔循環タンク５のスラリは、吸収
塔ブリードポンプ８により、除じん塔循環タンク６へ供
給され、除じん塔２内でスプレーノズル２２からスプレ
ーされ、更に排ガス１と接触し、排ガス１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
を減じて副生品回収系、すなわち、酸化塔供給タンク１
０へ供給される。酸化塔供給タンク１０で、未反応石灰
石は硫酸を添加することにより石膏とし、また、酸化に
好適なＰＨに調整されろ。ＰＨ調整されたスラリは、酸
化塔供給ポンプ１１により酸化塔１２に供給され、ここ
で亜硫酸カルシウムは空気酸化され石膏とされた後、導
管１３を通ってシラフナ１４へ導びかれ、タンク１５．
ポンプ１６で濃縮された後、石膏スラリは、遠心分離機
１７で脱水され、粉体の石膏１８が回収さｔｌろ。シラ
フナ１４および遠心分離機１７での濾過水１９は循環再
利用される。

以上述べた様にボイラ排ガスを対象とする石灰・石責法
湿式排煙脱硫装置では排ガス中の硫黄酸化物を吸収して
生成した亜硫酸カルシウムを含む吸収剤スラリを酸化し
て石膏に転じる処理が必要である。この吸収剤スラリの
酸化は従来から微細な空気の気泡に工ろ気液反応で行わ
れており、気泡を発生させる手段としては吸収剤スラリ
を攪拌する高速回転体の近傍に空気を供給する方法が一
般に採用され、ている。

空気を微細化′ｒ石ための回転体としてはパドル翼、タ
ービン翼あるいは円筒形、傘型のアトマイザが使用され
ている。ところがこれらの気泡発生装置は気泡の発生に
は問題ないが発生した気泡を吸収液スラリ中の広い範囲
にわたって均一に分散させる効果は少なく、従って吸収
剤スラリタンク中の局所で酸化反応か行なわれ、タンク
の全域で酸化反応を進めるのは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的と丁すところは、空気供給量の少ない領域でも
微細な気泡を発生させることができ、しかも消費動力の
少ない気泡発生装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、空気供給管と並
列に副開閉弁を有する副空気供給管を設けたものである
。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る気泡発生装置の概略系統
図、第２図および第３図は実験装置の平面図および側面
図、第４図および第５図は第２図および第３図の実験装
置によって得られた空気供給量と酸化速度、空気供給量
と消費動力の低下割合を示す特性図、第６図（ａ）、　
（ｂ）は撹拌翼による気泡の発生状態を示した説明図で
ある。

以下、本発明の詳細な説明ｆる以前に、発明者等が行っ
た第２図、第３図の実験装置と、第４図、第５図および
第６図（ａ）、　（ｂ）の実験結果から紹介する。

第２図、第３図および第６図（ａ）、　（ｂ）において
、２２はＮａ、Ｓｏ４水溶液の吸収剤スラリ、２３は吸
収剤スラリ２２を貯蔵したタンク、２４はプロペラ型撹
拌翼、２５は空気供給管、２６は流量計、２７は開閉弁
、２Ｂは攪拌軸である。

この様な構造において、実験装置は＠２図および第３図
に示す様九タンク２３の側壁に第２図に示す様に４台の
プロペラ型撹拌翼２４を取付げタンク２３内でＮａ２８
０３水溶液の酸化を行い、気泡の観察、攪拌所要動力の
測定及び酸化用空気の微細化の尺度となるＮａ２８０３
の酸化速度を測定した。

実験装置は直径ｏ、　ａ　ｍの円筒形タンク２３の底よ
り０．１　ｍの高さに４台のプロペラ型撹拌翼２４を有
する攪拌機を取付け、攪拌軸２８はタンク２３の中心と
１５度の角度で偏心して配置した。

プロペラ型撹拌翼２４の外径は１２０ｍであり、幅３０
ｍｍの羽根が攪拌軸２８に対し３０度の角度で取付けら
れている。各攪拌ｊ１１２４に対し各１ケの空気供給管
２５が取付けられており、流量計２６と開閉弁２７を用
いて任意の空気量がプロペラ型撹拌翼２４に通気できる
ようにした。

実験はタンク２３に濃度４０　ｍ　ｍ　ｏ　ｌ　／　ｌ
　のＮａ、８０３水溶液の吸収剤スラリ２２を２５０ノ
を入れ、プロペラ型撹拌翼２４を１１００Ｏｒｐの回転
速度で回転させ、更に各撹拌翼２４に空気供給管２５か
ら均等に空気を所定流量通気″′ｆること圧よって実験
を開始した。尚、気泡と気液攪拌の状態は目視とストロ
ボ写真撮影で観察し、攪拌所要動力は攪拌軸２８に取付
けた図示していない回転トルク計で測定した。気泡の微
細化状況はタンク２３内のＮ　ａ　２　Ｓ　ＯＳ濃度変
化によっても測定した。

そして、発明者等の観察によればプロペラ型撹拌翼２４
に空気供給管２５から通気すると気泡の微細化と同時に
気泡がタンク２３の内部に押し出されタンク２３内の吸
収液スラリ２２の全域に気泡が広がり、タンク２３の全
域で気液反応が進行ｆる様子がうかがえた。

しかし５本発明者等は更にプロペラ型撹拌翼２４による
通気攪拌を検討した結果、プロペラ型撹拌翼２４の運転
条件によっては微細気泡の生成が不良である領域、つま
り第６図（ａ）に示す様に空気供給管２５から吹込んだ
空気が単にプロペラ型撹拌翼２４の中心軸上を通り抜け
るだけの領域Ａがあることを知り、更にこの領域Ａでは
プロペラ型撹拌翼２４の攪拌所要動力が空気を吹込まな
い時と同一であり所要動力が低下しないことを知った。

通常、液中に微細な気泡を発生させて気液反応を行う方
式は発酵工業２合成化学工業、排水処理工業において液
量に比べて反応させる気体の量が少ない場合に使用され
るので、気体の量が少ないと微細な気泡が形成されない
のでプロペラ型撹拌翼２４は使用されなかった。

ところが、本発明者等は更にプロペラ型撹拌翼２４によ
る気泡形成の検討を進め、第６図ｆａ）に示す如く空気
が微細化されないで通り抜ける現象は通気量を増加させ
ていく初期の段階で発生し、一旦、第６図（ｂ）　Ｋ示
す様にこの領域Ａを過ぎて空気がプロペラ型撹拌翼２４
にまとわりつくいわゆるキャビテーションに類似した現
象（以下単にキャビテーション類似現象という）が発生
してしまえば再度、空気供給管２５からの空気量を減少
させてもキャビテーション類似現象Ｂはそのまま持続　
　（しプロペラ型撹拌翼２４から微細な気泡を発生させ
続けることを知り本発明に到達した。

つまり、空気供給管２５からの空気の供給量を変化させ
Ｎａ２ＳＯ３水溶液の酸化速度とプロペラ型撹拌翼２４
の攪拌所要動力を測定した結果を第４図および第５図に
示す。第４図において点ＣからＤ点へ空気供給量を増加
させていくと５　ｉｎ”　／　ｈ付近で第６図（ｂ）で
説明したキャビテーション類似現象Ｂが発生して第５図
の点Ｅから点Ｆへ急激に攪拌所要動力が減少し、Ｎａ２
８０．の酸化速度は急激に向上ｆる。しかしながら、こ
のキャビテーション類似現象Ｂが発生した状態で逆に空
気供給量をｌＱｍ”／ｈから減少させていくと５ｍ”／
ｈ以下になってもキャビテーション類似現象Ｂが発生し
たままであり、攪拌所要動力は、第５図の点Ｅまでは増
加せず、またＮａ　２８０　Ｂの酸化速度も第４図の点
Ｃまでは低下しない。この現象によって本発明による一
時的な空気供給量増加の履歴が空気供給量の少ない領域
における酸化、つまり微細気泡の形成に効果があること
が明らかになった。

又、以上の実験データからも明らかなように気泡の形成
状態は攪拌所要動力、つまり、プロペラ型撹拌翼２４の
回転トルクと密接な関係があるので空気供給量を時間と
ともに変化させる方法の他に、回転トルクの検出値で空
気供給量を制御する方法も可能である。つまり第４図お
よび第５図の例において酸化反応を空気量５　ｍ”　／
　ｈでキャビテーション類似現象Ｂによって気泡を発生
させている時、モータなどの故障による空気供給量の変
動等によって空気の吹抜けが生じたとすれば、酸化速度
は約半分に低下しプロペラ型撹拌翼２４の回転トルクは
約Ｌ５倍に上昇ｆ、ｂ。そこで回転トルクがその半分程
度に低下するまで空気供給量を増加させてキャビテーシ
ョン類似現象Ｂを確実に発生させた後に回転トルクもし
くは空気供給量が元の状態になるまで空気供給量を減少
させれば良い。尚、攪拌所要動力は攪拌軸２８０回転ト
ルクだけでなく攪拌動力源の消費動力もしくはプロペラ
型撹拌翼２４によって生起される液の流れの強さとも密
接な関係があるのでこれらの検出値も回転トルクの検出
値と同様に制御の因子罠使用してもよい。

以上の実験データをもとに、第１図を用いて本発明の気
泡発生装置の系統図について説明する。

第１図において、２２は吸収剤スラリ、２３はタンク、
２４は撹拌翼、２５は空気供給管、２７は開閉弁、２８
は攪拌軸、２９は空気供給管２５に並列に設けた副空気
供給管、３０は副空気供給管２９の副開閉弁、３１は空
気タンク、３２はモータ、３３はタイマ、３４は空気供
給口である。

この様な構造において本発明の特徴は空気供給口３４に
供給する空気流量の制御にあり、空気タンク３１がら空
気供給口３４に至る空気供給管２５と副空気供給管２９
を２系列設置し、タイマ３３と開閉弁２７と副開閉弁３
０によってタンク２３へ供給−ｒろ空気供給量を増減さ
せろものである。起動時にタイマ３３を稼動させるとま
ずタイマ３３からの信号によって開閉弁２７と副開閉弁
３０が開き空気タンク３１からの空気が空気供給管２５
、副空気供給管２９を通って空気供給口３４に送らねろ
。次いでタイマ３３からモータ３２に信号が送られ撹拌
翼２４の回転が始まる。

一定時間経過し撹拌翼２４の回転速度が上昇するとタイ
マ３３からの信号が制量閉弁３０に送られて副開閉弁３
０は閉じられ副空気供給′２９からの空気供給は停止し
、従って空気流量が所定の流量まで低下して運転されろ
。

更に運転途中において空気供給の一時的な途絶等の事故
によって第６図［ｂ）で説明したキャビテーション類似
現象Ｂが発生しなくなるとモータ３２が過負荷になり消
費電力が上昇するので過負荷の場合に発生するモータ３
２からの信号がタイマ３３に作用し、タイマ３３の状態
は再度、起動時に戻る。タイマ３３からの信号によって
副開閉弁３０が開き副空気供給管２９による空気供給が
再開され空気供給口３４からの空気量は多くなる。

開閉弁２７はこの時点では開いているのでタイマ３３か
ら信号による開放指令が送られてきてもそのままの状態
を維持しモータ３２も同項に回転したままである。

この様に撹拌翼２４による微細な気泡の形成には第６図
（ｂｌで説明したキャビテーション類似現象Ｂを発生さ
せろことによって、撹拌翼２４に空気を通過させるだけ
でなく、撹拌翼２４に空気なまとわつつかせることが重
要である。

しかしながら、このキャビテーション類似現象Ｂは空気
量が少ない場合は発生しないが、空気量゛　　給管２５
と副空気供給管２９０両方から空気を供給させて一時的
に空気量を増加させ、一旦キャピテーション類似現象Ｂ
を発生させれば、空気量を減少してもその状態が維持さ
れるので、微細な気泡が発生し、撹拌翼２４の消費動力
も低下する。

〔発明の効果〕

本発明は空気供給管と並列に副制御弁を有丁す副空気供
給管な設けたので、空気供給量の少ない領域でも微細な
気泡を発生させることができ、しかも消費動力の少ない
気泡発生装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る気泡発生装置の概略系統
図、第２図および第３図は実験装置の平面図および側面
図、第４図および第５図は第２図および第３図の実験装
置で得られた実験データの％性図、第６図ｆａｔ、　ｆ
ｂ）は撹拌翼による気泡の発生状態を示した説明図、第
７図は湿式排煙脱硫装置の概略系統図である。 ２２・・・・・・吸収剤スラリ、２３・・・・・・タン
ク、２４・・・・・・撹拌翼、２５・・・・・・空気供
給管、２７・・・・・・開閉弁、２９・・・・・・副空
気供給管、３０・・・・・・副開閉弁。 第２図 箆３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸収剤スラリを貯蔵したタンク内に撹拌翼と、この撹拌
   翼の背面に開閉弁を有する空気供給管を設け、タンク内
   に空気を吹き込み気液反応を行なうものにおいて、前記
   空気供給管と並列に副開閉弁を有する副空気供給管を設
   けたことを特徴とする気泡発生装置。