JP3590856B2

JP3590856B2 - 排ガスの脱硫方法

Info

Publication number: JP3590856B2
Application number: JP26835394A
Authority: JP
Inventors: 芳雄小川
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH08103626A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、亜硫酸ガスを含む排ガスの脱硫方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
亜硫酸ガスを含む排ガスを脱硫するために、亜硫酸ガスに対して反応性を示すカルシウム系吸収剤と石こうを含む水スラリー液からなる吸収液中に、排ガスと酸化用空気を吹込んで、排ガス中の亜硫酸ガスを石こうとして固定化する方法は広く行われている。
このような排ガスの脱硫方法においては、吸収液の一部が抜出されるとともに、それに応じて新鮮吸収剤が吸収液中に供給されている。従来の新鮮吸収剤の供給は、吸収剤を水スラリー液として液噴出ノズルを介して吸収液中へ噴出させるようにして行われている。
しかしながら、このような新鮮吸収剤の供給方法では、その新鮮吸収剤のｐＨが高いために、新鮮吸収剤が噴出するノズル近傍における吸収液のｐＨが７以上に上昇し、吸収液中に溶解している石こうが微細結晶粒子として析出するとともに、吸収液のｐＨが７以上となった部分では排ガス中の炭酸ガスが吸収され、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、その液供給ノズルの液噴出孔を閉塞させるとともに、その近傍の排ガス分散管等にスケールを生じさせるという問題を生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸収液に対する新鮮吸収剤の供給に際して起る石こうや炭酸カルシウムの微細結晶粒子の析出を防止し、液供給ノズルの液体噴出孔の閉塞や排ガス分散管等へのスケールの発生の問題を解決することをその課題とする。
【０００４】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、亜硫酸ガスに対して反応性を示すカルシウム系吸収剤と石こうを含む水スラリー液からなる吸収液中に亜硫酸ガスを含む排ガスと酸化用空気を吹込んで亜硫酸ガスを石こうとして固定化する排ガスの脱硫方法において、（ｉ）吸収液を撹拌羽根により撹拌すること、（ｉｉ）カルシウム系吸収剤の水スラリー液を前記液中に複数の液噴出ノズルを介して供給すること、（ｉｉｉ）液噴出ノズル孔の位置が、吸収液中に配設されている撹拌羽根の位置と吸収液中に配設されている排ガス分散管の下端の位置との間の高さにあること、（ｉｖ）液噴出ノズルの配設数が吸収液２０〜５００ｍ ³ 当り１個の割合であること、（ｖ）液噴出ノズル１個当りのカルシウム系吸収剤混入液の供給量が０．５〜２０ｋｇｍｏｌ／ｈであること及び（ｖｉ）カルシウム系吸収剤混入吸収液中に含まれる石こうとカルシウム系吸収剤とのモル比が０．５〜２０の範囲にあることを特徴とする排ガスの脱硫方法が提供される。
【０００５】
次に本発明を図面を参照して説明する。
図１は排ガス脱硫装置の模式図を示す。この図において、１は脱硫装置、１’は密閉槽、２は第１隔板、３は第２隔板、４は天板、５は第１室、６は第２室、７は第３室、８は排ガス導入ダクト、９は排ガス分散管、１０は排ガス上昇筒、１１は排ガス導出ダクト、１２は撹拌機、１３は酸化用空気供給管、１４は酸化用空気噴出ノズル、１５は吸収液抜出し管、１６はポンプ、１７は吸収液排出管、１８、２０は吸収液管、１９は吸収剤供給管、２１は液噴出ノズル、Ｌは吸収液、Ｓは吸収液の静止液面、Ａは排ガス気泡と吸収液との混合物からなるフロス層を各示す。
【０００６】
図１に示す排ガス脱硫処理装置１は、大型の密閉槽１’から構成され、その槽の内部は、第１隔板２及びその上方に位置する第２隔板３によって第１室５と第１室の上方に隣接する第２室６と第２室の上方に隣接する第３室７とに区画されている。第３室の上部空間は天板４によって密閉されている。第１隔板２は水平又はやや傾斜したものであることができる。第２隔板３は水平又は傾斜したものであることができ、その傾斜角は特に制約されない。
第１室５の内部には、吸収液Ｌが収容されている。また、第１室には、撹拌機１２と、吸収液Ｌ中に酸素を供給するための酸化用空気噴出ノズル１４が配設されている。
第２室６の周壁には排ガス入口が配設され、この入口には排ガス導入ダクト８が連結されている。
第３室７には、排ガス出口が配設され、この出口には排ガス導出ダクト１１が連結されている。
【０００７】
第１隔板２には、第１室５と第２室６との間を連絡する透孔が多数配設され、各透孔にはその先端が第１室の吸収液中に延びる排ガス分散管９が垂設されている。この排ガス分散管９は、その下端部周壁面にガス噴出孔を有する。また、第１隔板２及び第２隔板３には、排ガス上昇筒１０を配設するための開口が配設され、これらの開口には、第１室５の上部空間に存在する排ガスを第３室７に導入させるための排ガス上昇筒１０が連結されている。排ガス上昇筒の横断面形状は、円形や正方形、長方形等の各種の形状であることができる。
【０００８】
第１室５の下部には、吸収液抜出し管１５が配設され、この吸収液抜出し管１５には、ポンプ１６を介して吸収液管１８が連結されている。また、この吸収液管１８には吸収剤供給管１９が連結され、その吸収液管１８の先端は吸収液Ｌ中に導入され、吸収液管２０を介して液噴出ノズル２１が連結されている。
液噴出ノズル孔の位置は、撹拌機１２の撹拌羽根上端の位置と排ガス分散管９の下端の位置との間の高さに配設するのが好ましい。この場合、撹拌機は、吸収液を下方向に流動させる構造のものであることが好ましい。また、液噴出ノズル孔の位置は、撹拌羽根の上部ではなく、撹拌羽根の両端の位置より一定距離（０．５〜１０ｍ）横方向に離れた位置に設定するのが好ましい。前記のように配設された液噴出ノズル孔から吸収剤混入吸収液を吸収液中へ供給すると、その液噴出ノズル孔から噴出された吸収剤混入吸収液は、撹拌機周辺に形成された吸収液の上昇流に乗って、吸収液上部に形成された排ガスの気泡と吸収液との混合物からなるフロス層Ａ内に円滑に移動し、反応する。
【０００９】
図１に示した装置を用いて排ガスを処理するには、排ガスを排ガス導入ダクト８を介して、第２室６内に導入し、ここから排ガス分散管９を介して第１室５内の吸収液Ｌ中に吹込む。吸収液Ｌ中に吹込まれた排ガスは気泡となって上昇し、その分散管のガス噴出孔より上方には気泡と吸収液との混合相からなるフロス層Ａが形成される。排ガスが吸収液中を気泡として上昇する間に排ガス中に含まれている亜硫酸ガスや粉塵等の汚染物質は吸収液に捕捉され、排ガス中から除去される。
【００１０】
このようにして浄化された排ガスは、フロス層Ａから上部空間に放散され、ここから排ガス上昇筒１０を通って第３室７に導入され、第３室に配設された排ガス導出ダクト１１を通って槽外へ排出され、ミストエリミネータ（図示されず）に導入され、ここでそのガス中に含まれていた吸収液粒子等が除去された後、大気へ放出される。
一方、第１室５の下部には、酸化用空気供給管１３を通って供給される酸化用空気がその噴出ノズル１４から吸収液中に噴出され、吸収液中に吸収された亜硫酸ガスは石こうとして固定化される。
【００１１】
本発明においては、ポンプ１６により、第１室５内に存在する吸収液の一部を吸収液抜出し管１５を通して抜出し、その一部を吸収液排出管１７を通して系外へ排出させるとともに、その残部を配管１８及び２０を通して吸収液Ｌ中に位置する液噴出ノズル２１から吸収液中に噴出させる。この場合、液噴出ノズル２１から吸収液Ｌ中へ吸収剤とともに噴出させる吸収液は、それに含まれる石こう等の固形分を分離した後の母液であってもよい。そして、本発明では、このようにして配管１８を通って循環される吸収液に対し、吸収剤をその供給管１９を通して混入し、配管２０を通して液噴出ノズル２１から吸収液中へ噴出させる。第１室５内に収容されている吸収液Ｌは、吸収剤と石こうを含む水スラリー液であり、吸収剤の一部は溶解状態で存在し、硫酸カルシウムのほとんどは石こう（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）の固体粒子として存在し、硫酸カルシウムのごく一部は溶解状態で存在する。従って、吸収液中において、亜硫酸ガスと吸収剤と酸素との間の反応で生成する硫酸カルシウムは石こうとして吸収液中へ析出する。
【００１２】
前記のようにして吸収液中へ析出した石こうは、これを吸収液中から除去し、一方、その反応で消費した吸収剤に相当する吸収剤を吸収液中へ供給する必要があるが、本発明の場合には、このために、吸収液の一部を第１室５から抜出すとともに、その一部を系外へ排出し、その残部は、これに吸収剤を混入させて吸収液中へ循環させる。供給する吸収剤は、ＣａＣＯ_３及び／又はＣａ（ＯＨ）_２等のカルシウム系吸収剤であり、この吸収剤は、通常、１０〜３０ｗｔ％の水スラリー液として循環吸収液に混入される。吸収液排出管１７を介して系外へ排出する吸収液の量は、吸収液中で亜硫酸ガスが石こうとして固定化される量に相当する量であり、吸収剤の供給量は、その亜硫酸ガスとの反応によって消費される吸収剤に相当する量である。吸収液管１８を通って吸収液Ｌ中に循環される吸収液の量は、吸収液排出管１７を通って排出される吸収液量の０．２〜１０重量倍、好ましくは０．５〜５重量倍である。吸収液の系外への排出は、必ずしも吸収液管１８を通る吸収液の一部を排出する必要はなく、第１室５に別の配管を連結し、この配管を介して系外へ排出することもできる。また、吸収剤供給管１９から供給される吸収剤は循環吸収液と混合することなく、直接液噴出ノズル２１を介して第１室の吸収液Ｌに供給することもできる。
【００１３】
吸収剤を混入した吸収液を吸収液Ｌ中に噴出させる液噴出ノズルとしては、先端に液噴出孔を有する通常の液噴出ノズルが用いられる。この場合、噴出孔の直径は、２０〜１００ｍｍ、好ましくは２５〜７５ｍｍである。吸収液中に配設する液噴出ノズルの数はできるだけ多い方が好ましく、一般的には、第１室５内に収容されている吸収液２０〜５００ｍ^３当り、好ましくは３０〜３００ｍ^３当り、１個の割合である。また、液噴出ノズルから噴出させる吸収剤の量は、液噴出ノズル１個当り０．５〜２０ｋｇモル／ｈ、好ましくは１〜１０ｋｇモル／ｈにするのがよい。このように、複数の液噴出ノズルを配設し、その液噴出ノズルから吸収剤を吸収液との混合物として噴出させるときには、吸収剤を短時間で吸収液中に分散させることができるので、吸収液の局部的ｐＨ上昇に伴う液噴出ノズルや排ガス分散管等へのスケール発生と脱硫性能の低下を防止することができる。
【００１４】
循環する吸収液に対して混入する吸収剤の混入量は、吸収剤混入吸収液中の石こう（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）Ａと吸収剤Ｂとのモル比Ａ／Ｂが０．１〜２０、好ましくは１〜１０の範囲になるような割合である。このような吸収剤混入液を吸収液中に液噴出ノズルから噴出させるときには、ノズル近傍におけるｐＨの局部的上昇がないために、微細な石こう結晶粒子の析出や、排ガス中のＣＯ_２とカルシウムイオンの反応によるＣａＣＯ_３の微細結晶粒子の析出が防止されるとともに、これらの微細結晶が析出しても、これらの微細結晶は石こう結晶表面に析出し、粗結晶となるため、液体噴出ノズル２１の閉塞トラブル及び排ガス分散管９等へのスケーリングが防止される。
【００１５】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１
図１に示した構造の排ガス脱硫処理装置１を用いて、ＳＯ_２：１０００ｖｏｌｐｐｍ、Ｏ_２：５ｖｏｌ％、ＣＯ_２：１１ｖｏｌ％を含む排煙を処理した。
この場合の装置条件を示すと次の通りである。
（１）密閉槽１’の直径：１０ｍ、高さ：１０ｍ
（２）排ガス分散管９の直径：４インチ及び本数：８００本
（３）液噴出ノズル２１の数：８個
（４）第１室５における吸収液の静止液面の高さ：５ｍ
また、液噴出ノズル２１の先端孔径は、５０ｍｍであった。
【００１６】
図１に示す構造の密閉槽１’の第１室５内に、あらかじめ、石こう濃度：２０重量％、ＣａＣＯ_３濃度：約０．００１重量％の水スラリー液を高さ５ｍになるように収容させた。
次に、この装置の排ガス導入ダクト８から排煙を３００，０００Ｎｍ^３／ｈの供給量で第２室６内に供給した。この場合、吸収液の静止液面下２５００ｍｍの位置に配設した酸化用空気噴出ノズル１４から空気を４０００Ｎｍ^３／ｈで噴出させるとともに、撹拌機１２を回転させて吸収液の撹拌を行った。
第１室５内の吸収液Ｌの一部を、３０，０００ｋｇ／ｈの割合で配管１５を介して抜出し、そのうちの１１，０００ｋｇ／ｈを配管１７を通して系外へ排出した。一方、吸収液の残部１９，０００ｋｇ／ｈは、これを配管１８を通して液体噴出ノズル２１から吸収液Ｌ中に噴出させるとともに、その配管１８を通る吸収液に対し、ＣａＣＯ_３を濃度２０重量％で含む水スラリー液を６４００ｋｇ／ｈで添加混合した。このようにして形成されたＣａＣＯ_３を混入した吸収液中の石こう濃度は１５重量％、ＣａＣＯ_３濃度は５重量％であり、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ／ＣａＣＯ_３のモル比は２２／１３であった。液噴出ノズル２１から噴出されめ吸収剤の量は、液噴出ノズル１個当り、１．６ｋｇモル／ｈであった。
【００１７】
前記のようにして排煙を脱硫した結果、９５％の高脱硫率を得ることができた。また、１２カ月間の連続運転においても、液噴出ノズル２１の閉塞トラブルは生じなかった。
一方、比較のために、配管１８を通る吸収液の循環を停止し、ＣａＣＯ_３の水スラリー液を吸収液に混入することなく、直接液噴出ノズル２１のうちの７個の操作を停止し、１個のみから吸収液に噴出させたところ、９２％の脱硫率が得られたが、この場合には、１カ月間の運転で、液噴出ノズル２１の閉塞トラブルが生じた。また、この場合には、液噴出ノズル近傍の排ガス分散管９等にスケーリングの発生が見られた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収液へ供給する吸収剤を液噴出ノズルを介して吸収液中へ噴出させる際に、吸収液との混合物として噴出させることから、その液体噴出ノズル近傍での吸収液の局部的ｐＨ上昇がなく、微細な石こう結晶粒子や炭酸カルシウム粒子の析出が防止され、液噴出ノズルの閉塞トラブル及び液噴出ノズル近傍の排ガス分散管内壁でのスケーリングが長期にわたって効果的に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる排ガス脱硫処理装置の１例についての模式図を示す。
【符号の説明】
１排ガス脱硫装置
１’ 密閉槽
２第１隔板
３第２隔板
４天板
５第１室
６第２室
７第３室
８排ガス導入ダクト
９ガス分散管
１０排ガス上昇筒
１１脱硫排ガス導出ダクト
１２撹拌機
１３酸化用空気供給管
１４ガス噴出ノズル
１５吸収液抜出し管
１６ポンプ
１７吸収液排出管
１８、２０吸収液管
１９吸収剤補給管
２１液噴出ノズル

Claims

亜硫酸ガスに対して反応性を示すカルシウム系吸収剤と石こうを含む水スラリー液からなる吸収液中に亜硫酸ガスを含む排ガスと酸化用空気を吹込んで亜硫酸ガスを石こうとして固定化する排ガスの脱硫方法において、（ｉ）吸収液を撹拌羽根により撹拌すること、（ｉｉ）カルシウム系吸収剤の水スラリー液を前記液中に複数の液噴出ノズルを介して供給すること、（ｉｉｉ）液噴出ノズル孔の位置が、吸収液中に配設されている撹拌羽根の位置と吸収液中に配設されている排ガス分散管の下端の位置との間の高さにあること、（ｉｖ）液噴出ノズルの配設数が吸収液２０〜５００ｍ ³ 当り１個の割合であること、（ｖ）液噴出ノズル１個当りのカルシウム系吸収剤混入液の供給量が０．５〜２０ｋｇｍｏｌ／ｈであること及び（ｖｉ）カルシウム系吸収剤混入吸収液中に含まれる石こうとカルシウム系吸収剤とのモル比が０．５〜２０の範囲にあることを特徴とする排ガスの脱硫方法。
液噴出ノズルが垂直方向に配設され、カルシウム系吸収剤水スラリー液を上方からその液噴出ノズルを介して吸収液中へ供給する請求項１の方法。
吸収液の一部を排出し、これにカルシウム系吸収剤を混入させてカルシウム系吸収剤混入吸収液を形成し、この液を前記吸収液中に複数の液噴出ノズルを介して供給する請求項１〜２のいずれかの方法。