JPS60179120A - 石膏とダストを分離回収する排ガス処理方法 - 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】 本発明は湿式石灰・石膏法排煙脱硫方法の改良に関し、
特に排ガス中のダスト成分と生成石膏との合目的な分離
方法を提供せんとするものである。

現在、排煙脱硫の主流をなしているものにＣａ　Ｃ０３
やＯａ　（ＯＨ）２　を吸収剤として排煙脱硫を行ない
、亜硫酸カルシウムや硫酸カルシウム（石膏）として回
収するいわゆる湿式石灰法の排煙脱硫装置があり、例え
ば、特開昭５７−６３１１７号などの他、多くの刊行物
に詳述されている通りである。

ここで、第１図によって現在、工業的に広く採用されて
いる湿式石灰法による排煙脱硫装置を説明する。

ｓｏ２を含んだ排煙１は吸収塔本体２に導かれる。吸収
塔本体２０下部にはＯａ化合物を懸濁したスラリーを受
けるタンク３が設けてあわ、撹拌機４にてスラリーを攪
拌して固形物の沈殿を防止する。Ｃａ　化合物を懸濁し
たスラリーは吸収塔循環ポンプ５によって塔頂に送られ
、塔内に散布され、排煙と接触しながら流下し、再びタ
ンク３に戻る。スラリーと接触してＳＯ２を除去された
排煙はミストエリミネータ−６を通って、浄化ガス７と
して排出される。一方、タンク５へは８０２吸収量に見
合ってＣ！　ａ　Ｃ！　０３　や０ａ（ＯＨ）２のスラ
リーをライン８よシ供給すると共に、吸収剤がＳ０２を
吸収して生成した亜硫酸カルシウムを含むスラリーをラ
イン９から酸化塔１０へ導く。酸化塔１０では底部に備
けた気泡発生器１１がら空気１２を吹き込み、ライン１
３から硫酸を供給して、亜硫酸カルシウムを酸化して石
膏にすると共に、未反応のＯａ　Ｏ０３やｃａ（ｏｎ）
、を石膏に転化する。酸化塔１０から出た石膏スラリー
はライン１４を通ってシックナー１５に導かれ、濃縮石
膏スラリーはライン１６、タンク１７、ポンプ１８、遠
心分離器１９へ送られ、石膏２０を得ると共にデ過液は
タンク２１へ導かれ、ポンプ２２及びライン２３を経由
してシックナー１５へ導かれる。一方、シックナー１５
の上澄液はライン２４からタンク−２５へ導かれ、ポン
プ２６から、排煙脱硫装置内の例えば吸収剤の調整用に
使用されると同時に一部は、排水される。

第１図に依れば排煙１に含まれるダストが吸収液中に捕
集され、石膏２ｏに同伴すると石膏の品質が低下する。

そこで排ガス中のダストをあらかじめ除去する為、吸収
塔の前流側に冷却除しん塔を設置する方法も広く実用化
されている所であう、例えば特公昭５２−１０８３８号
や特公昭５１−１２０２６号に開示されている。

これらの従来法の欠点は、副生石膏中にダストが混入す
るのを防止する為、冷却除しん塔を設置する必要があっ
たことであり、さもなければダストの混入した低品位の
石膏を回収していたことである。そして第１図でも明ら
かなように酸化、石膏の沈殿濃縮、上澄液の回収と各々
の操作工程が個別に必要であり、工程が複雑であること
であシ、これは換言すれば、経済的に劣ったものである
。更に最も重要な点は湿式排ガス処理の最大の欠点であ
る排水処理が不可欠であったことである。

排ガス中のダストやＨＣｌ、　ＨＦ　ｆｉどの不純物が
吸収液中に捕集され、石膏とは別に、排水となって排出
されるので、当然乍ら排水による２次公害防止の観点か
ら、排水処理は不可欠なのである。今まで罠開示された
湿式排ガス処理技術に於いて、排水の処理について具体
的に説明のないものけ排水処理が不要であった為ではな
く、従来法の排水処理が不可欠であると解釈する必要が
ある。

以上から従来の湿式石灰・石膏法排煙脱硫方法の欠点と
して、少なくとも、次の事項が挙げられる。

■　副生石膏中にダストが混入する。

■　ダストを含まない副生石膏を回収する為に冷却除し
ん塔を別置きする必要があった。

■　ＳＯ２吸収から副生石膏として回収するスでに、酸
化、石膏沈殿濃縮、上澄液回収と各々別々の操作工程を
設ける必要があった。

■　排ガスなどからもたらされる不純物を含んだ排水の
処理が不可欠であった。

本発明は以上の欠点を解消すべく、鋭意研究を重ねて来
た結果、ＣａＣＯ３や（！ａ（ＯＨ）２の結晶と８０、
との反応速度、Ｓ０２を吸収して生成する亜硫酸カルシ
ウムの酸化反応速度、ダストの沈降速度、石膏の沈降速
度の各データに基づき、各々、別々の工程を設けていた
従来の一操作一工程の考え方から脱却し、吸収塔及び吸
収塔タンクにＳＯ□吸収、酸化、石膏沈殿濃縮ダスト分
離、上澄液回収の全操作を一工程に集約して、吸収液タ
ンクから直接主に石膏粒子を含むスラリーと、主にダス
トを含むスラリーに分割して取シ出すことを特徴とし、
更には主にダストを含むスラリーは高温排ガス中に噴霧
して乾燥固形物となして後、乾式集じん装置に排ガスを
通してダストと共に乾燥固形物を捕集することを特徴と
する石膏とダストを分離回収する排ガス処理方法を提供
するものである。

本発明方法を第２図によって説明する。

石炭焚きボイラ９４から排ガスが煙道９５を通って乾式
集じん装置９８に入シ、そこで排ガス中のダストの大部
分が除去される。排ガス中のダスト濃度は乾式集じん装
置９８の入口では１ｏ　ｔ／ｍ３　ｎ程度、出口では５
００　ｍｆ／ｍ３Ｎ　程度となる場合がある。次いで煙
道９９から熱交換器１００にて排ガス温度を１４０℃程
度から８０℃付近にまで冷却熱回収する。次にダスト約
５００１１ｖ／ｍ３ｋＪ　、　８０２　約１５００　ｐ
ｐｍを含んだ排ガスは煙道１０１から吸収塔本体１０２
に導かれる。第２図では排煙と吸収スラリーがいわゆる
並流で接触する場合を図示したが、第１図に示したよう
な向流の気液接触方式でもよい。

吸収塔本体１０２の下部にはＣａ化合物を懸濁したスラ
リーを受けるタンク１０３が設けである。タンクの内部
は分割板１２２及び１２３でスラリーを分割した場合を
図示したが分割板は無くても良い。特に分割板を設けた
場合は攪拌機１０４にてスラリーを攪拌して固形物の沈
殿を防止するが分割板のない場合は気泡で攪拌できるの
で攪拌機１０４を省略する場合もある。

Ｃａ化合物を懸濁したスラリーは吸収塔循環ポンプ１０
５によって塔頂に送られ、塔内に散布され、排煙と接触
しながら流下し、再びタンク１０３に戻る。スラリーと
接触してＳ０２を除去された排煙はミストエリミネータ
−１０６を通って、浄化ガスとして煙道１０７から熱交
換器１００にて昇温された後大気へ排出される。煙道１
０７の浄化ガスに含まれるＳＯ２は概ね１１００ｐｐ以
下、ダストは５０■／、３Ｎ　以下となり、吸収液スラ
リーにｓｏ２ダストが捕集される。併せて排ガス中に数
十ｐｐｍ存在するｎｅｔ４’　ＨＰ’　も吸収液スラリ
ー中にそのほとんどが捕集される。

一方、タンク１０３へはＳｏ、吸収量に見合ってＣ！　
ａ　Ｃ０３やＣａ（ＯＨ）２　の粉体を粉体輸送ライン
１０８よシ供給する。吸収剤であるＯ　ａ　Ｃ０３や０
ａ（ＯＨ）２は水と懸濁したスラリーとしてタンク１０
３へ供給することもできる。吸収剤がＳＯ２を吸収して
生成する亜硫酸カルシウムは、並流方式の気液接触ゾー
ンでスラリーが酸性状態に保たれる為、排煙中に含まれ
る酸素によって、酸化され、すべてが石膏結晶に転化し
てしまう場合もあるが、通常は、亜硫酸塩が残存するの
で空気ノズル１０９がら空気を供給して酸化を促進し、
石膏として固定化する−０ このようにタンク１０３ではＣａ化合物としての石膏結
晶が主体となったスラリーになるが、吸収液に捕集され
たダストも混在している。ところが、ダストは前記乾式
集じん装置９８では捕集し得なかったものである為、粒
子径が非常に小さく、１μ前後の微粒子である。これは
石膏粒子が５０μ前後であるのに対して沈降速度などの
物理的性質が異なる。本発明では、この性質の差を利用
して、石膏粒子主体のスラリーとダスト主体のスラリー
を分離することに成功したものである。即ち、スラリー
排出口１１０とポンプ１１９を介してスラリーを分離器
１１１へ導き石膏ケーキ１１２を得るが、分離器の炉布
やスラリー供給時間を調整することにより、微粒子のダ
ストを主体にしたスラリーをライン１１３から回収でき
、ダストをほとんど含まない石膏ケーキ１１２が得られ
ることがわかった。

ただし、ライン１１３のスラリーはダストの他に石膏も
含まれ、この石膏の濃度を調整することは実用的に困難
な管理を伴うことも分った。

要するに、分離器１１１へのスラリー供給を過多にする
と、石膏ケーキ中に含せれるダストが少すく、純度の高
い石膏ケーキ１１２が回収できる反面、ライン１１３の
分離液中にはダストの他に石膏の混入が避けられず、そ
の濃度も管理が困難となるのである。これではダストが
タンク１０３のスラリー中に増加する一方となるので、
本発明ではダストと石膏の沈降速度の差を利用し、主に
ダストを含むスラリーをライン１１７から分取する方法
を採用した。

タンク１０３の内部にはスラリー液面上から液面下に亘
って、攪拌されているスラリーと隔離された液室１１５
が形成されるように仕切壁１１４を設け、仕切壁１１４
の下端は開放させて、攪拌機１０４によって攪拌された
スラリーが仕切壁１１４によって仕切られた液室１１５
の下部を互に流通し得るようにしである。更に第２図に
は攪拌されたスラリーの流動によって、液室１１５内の
主にダストを含むスラリーが乱されないように邪魔板１
１６を設けである。液室１１５の主にダストを含むスラ
リーはダストスラリー排出口１１７とポンプ１１８を介
して排出される。又、ライン１１３より戻されるスラリ
ーは液室１１５の下部に上方から下方に向って流入する
ようにし、石膏結晶が上昇して来るのを防止する。更に
、スラリー排出口１１０は液室１１５の下部に位置する
タンク１０３の端部に設けた傾斜板１２０によって石膏
結晶が沈殿濃縮される位置に設けである。

こうするととによってポンプ１１９によって取シ出す石
膏結晶のスラリー濃度が高くなり、無駄な液体運搬のエ
ネルギーが節減できる。

一方、ポンプ１１８を介して排出されるスラリーは主に
ダストを主体にしたものであり、可溶成分として排ガス
中から捕集されたＨＯｌやＨＦがａｔ−イオン、Ｆ−イ
オンとして存在しておシ、もちろん飽和溶解に達した石
膏成分も溶存している。このスラリーは煙道９５に設け
られたスプレーノズル９６から約１５０℃の高温排ガス
中に噴霧されると僅か数秒で水分が蒸発し、ダストを主
体とした乾燥固形物が得られる。

この乾燥固形物は本来、乾式集じん装置９８を通過した
微粒ダストが主成分であるが、蒸発乾燥によって粒子を
凝集粗大化させ得るので、今度は乾式集じん装置９８で
捕集することができるようになる。この利点は本発明に
依って成し得るものであり、乾式集じん装置単独では捕
集し得ない微粒ダストを湿式排煙脱硫と組み合わせるこ
とで捕集できるようになる為、乾式集じん装置を従来よ
シ経済的なものにすることが可能となる。又従来の排水
処理が不要になる大きな利点を有するようになるのも本
発明の特徴である。

湿式排煙脱硫装置ではミストエリミネータ−１０６で捕
集されたミスト中のＣａ化合物結晶が付着堆積して、ガ
ス流路を狭隘化しないよう洗浄ノズル１２１から洗浄水
が流入したシ、更にはポンプのシール水が流入する等、
水が沢山使用される。そしてこれらの水は、タンク１０
３に溜まっているスラリー濃度の外乱となる。スラリー
濃度の変化は湿式排煙脱硫装置の運転管理が不安定にな
ｐ種晶源度変動に伴なうスケールトラブルを誘発する。

従来これらの問題は、解決されないままであシ、特にＣ
ａ化合物を懸濁したスラリーを用いた湿式排煙脱硫装置
のスケール防止は重要な課題であるが、本発明者らの研
究によれば、スケールトラブルの主因は水の流入による
スラリー濃度変動にあることが分った。

本発明によれば、湿式排煙脱硫装置のタンクからＣａ化
合物結晶を懸濁するスラリーを排出することと、同タン
クからＯａ　化合物結晶濃度の低い上澄液を排出するこ
との２つの操作を同時に行うことによシ、湿式排煙脱硫
装置のＣａ化合物スラリー濃度を安定にコントロールす
ることが可能となる利点も得られる。

実施例 第２図に示した装置を使用して実施した。

石膏結晶を含むスラリーを溜めるタンク１ｏ３は２００
０ｓｎＸ２０００ｍｉの断面を有し、液深け２０００ｍ
とした。吸収塔循環ポンプ１０５で６０ｍ３／ｈのスラ
リーを吸収塔１０２の塔頂からスプレーし、塔内にはグ
リッドを充填した。

排ガスは石炭焚ボイラから排出されるうち、４、０００
　ｍ３Ｎ／ｈ　をボイラ出口から分取し、煙道９５から
実験用電気集じん器（ＥＰ）９８に通し、熱交換器１０
０から吸収塔１０２へ導いた。ＢＰ入ロガス中のダスト
濃度は約１０〜１５Ｐ／ｍ３Ｎであシ、出口ガス中のダ
スト濃度は５００ｒｎｇ／ｆｆ１３Ｎ　程度となるよう
調整した。

吸収塔入口ガスはｓＯ□１５００　ｐｐｍ前後であ一つ
た。

タンク１０３へけＯａ　Ｏ０３粉末を吸収剤とじてライ
ン１０８からＳＯ２吸収量に見合って供給し、吸収塔頂
からスプレーするスラリーのｐＨが４．５〜ｋＯの間の
所望の値になるように供給量の微量調整をｐＩ（コント
ロールした。タンク１０３の内部には分割板１２２及び
１２３を設置してタンク内スラリー量をはＸ：２分割し
、ＳＯ２を吸収して流下して来る循環スラリーが一旦空
気の気泡と接して後、図中の矢印に示す順序で吸収塔循
環ポンプ１０５へ流れるようにした。

更にタンク１０３の内部には内径１００〜４００咽で長
さが１５００ｍの下端が開放された４種類の円筒状の仕
切壁１１４を順次取り付けて実験した。円筒状の上ぶた
にはサクションポンプ１１８と直結したライン１１７を
取シ付け、ポンプで吸引量をｉ宜調整し乍ら液室１１５
から取シ出されるスラリーをサンプリングした。円筒状
の仕切壁１１４で囲まれた液室１１５の平均上昇流速０
．１．／Ｈ〜３　ｍ　／　Ｈに変化させることによって
、ライン１１７から抜き出されるスラリー中の固形物濃
度は０２〜３　ｗｔ％となり顕微鏡観察によって球形の
ダストが主体であシ、上昇流速が大きい場合には石膏粒
子の混入量が多くなることを確認した。実験中、煙道１
０７の排ガス中に含まれるＳｏ、は吸収塔循環スラリー
のｐＨに依存して変化するがその濃度は１０〜１００　
ｐｐｍであシ、ダストは平均３０　ｍｙ／、３ｎであっ
た。定常状態に於いて、分離器１１１から回収した石膏
は乾量基準で９７重量係以上の高純度のものが得られ、
ダストは選択的にライン１１７から抜き出されることを
確認した。

この間タンク１０３に設置した空気ノズル１０９からは
空気を５０　ｍ”　Ｎ／ｈ　〜６００　ｍ３Ｎ／ｈの間
で調整して吹き込んだが、２５０　ｍ３Ｎ／ｈ以上では
もはや亜硫酸塩は１　ｍｎｏｔ／１未満の微量濃度にな
ってお勺、２５０　ｍ”Ｎ／ｈ　未満の領域では空気量
の低減と共に溶解性の亜硫酸イオンが１ｍｍ０Ｌ／を以
上の濃度に増加した。それと共に吸収液のｐＨが低下し
始め吸収剤のＣａ　Ｏ０３粒子の溶解速度が低下し、未
反応Ｏａ　Ｃ！　０３濃度が増大する現象が認められた
。この為空気量は５０ｍ３Ｎ／ｈ以上になるように吹き
込む必要があった。

又、スラリー排出口１１０からの流量を調整することに
よって、タンク１０３に溜まる石膏粒子の濃度を１〜５
５重量係重量域に於ける所望の濃度に管理運転できた。

　４ 次にライン１１７からポンプ１１８を介して取り出した
主にダストを固形物として含むスラリーを、スプレーノ
ズル９６から約１５０℃の排ガスが流れている煙道内で
噴霧した。噴霧スラリー流量はｓｏｚ／ｈとしたが、煙
道内で約３秒の液滴乾燥時間で乾燥固形物としてＥｉＰ
で捕集され、排ガスの温度低下は約１０℃に留まること
を確認した。

本発明によれば、従来の湿式排煙脱硫装置に設けられて
いた冷却除じん塔、酸化塔、シックナー及び涙過液タン
クや上澄液タンク、更にはそれら設備に付帯するポンプ
、弁、計装器具などが不要と７Ｂ、湿式排煙脱硫の最大
の欠点の１つであった排水処理も不要となって、大幅な
工程の簡略化が可能になると共に副生石膏とダストを各
々、別々に吸収液タンクから直接取り出すことによって
高品位の石膏を回収出来、ダストも乾燥固形物として回
収できることを実証した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来から工業的に採用されている湿式石灰法に
よる排煙脱硫装置を示し、第２図は本発明の湿式排煙脱
硫装置の構成図を示す。 復代理人　内　１）　明 復代理人　萩　原　亮　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガスを乾式集じん装置に通して後、ガス吸収装
   置に導き、該ガス吸収装置で吸収剤として水酸化カルシ
   ウムおよび炭酸カルシウムの少なくとも一方を含むスラ
   リーを使用して排ガス中のＳＯ２と前記乾式集じん装置
   を通過したダストを除去すると共に、該ガス吸収装置に
   供給する吸収液に空気を吹き込んで吸収液を酸化して石
   膏となし、更に吸収液タンク内に仕切壁を設けて主に石
   膏粒子を含むスラリーと主にダストを含むスラリーに分
   割し、各々を別々に吸収液タンクから直接取り出すこと
   を特徴とする石膏とダストを分離回収する排ガス処理方
   法。
2. （２）主にダストを含むスラリーを該乾式集じん装置の
   前流側の排ガス中に噴霧し、得られた乾燥固形物を該乾
   式集じん装置で捕集することを特徴とする特許請求の範
   囲（１）記載の方法。