JP2000317258A - 排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排煙脱硫装置に於いて、分離液の一部を系外に
排出し、その量を少なくして、同時に硫安の回収効率を
向上して硫安の製品コストを低減し、更に回収する硫安
への煤塵、重金属の混入を防止して硫安の製品価値の向
上を図る。 【解決手段】硫安溶解液２４を抜出す硫安回収ライン３
８に、上流側より固形分を分離するフィルタ３９、硫安
を析出させる結晶缶２５、析出した硫安を分離する分離
機２７を設け、該分離器で分離された分離液を前記結晶
缶に戻す戻しライン２９を設け、前記フィルタの上流側
にｐＨ調整液を供給し、前記分離液中の塩安の濃度が複
合溶解度以下となる様、系外に排出する様構成した排煙
脱硫装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排煙脱硫装置、特に
排煙中の二酸化硫黄をアンモニアにより吸収し、更に副
生成物として硫酸アンモニウム（硫安）を回収する湿式
アンモニア脱硫装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚きボイラでは燃料中の窒素、硫黄
が燃焼により窒素酸化物、酸化硫黄ととなり、排ガス中
に含まれている。これら窒素酸化物ＮＯx 、酸化硫黄Ｓ
Ｏx （大部分がＳＯ2 ）は大気汚染の原因となるので、
石炭焚きボイラプラントの排煙処理システムには、窒素
酸化物を除去する為の脱硝装置、酸化硫黄を除去する為
の脱硫装置が設けられている。

【０００３】図２に於いて、石炭焚きボイラプラントの
排煙処理システムについての概略を説明する。

【０００４】石炭焚きボイラ１からの排ガスは脱硝装置
２で窒素酸化物が除去される。該脱硝装置２を通過した
排ガスは空気予熱器３で燃焼用空気と熱交換して、燃焼
用空気を加熱し、更にガスガスヒータ（熱回収器）４を
経て電気集塵器５を通過し、該電気集塵器５を通過する
過程で煤塵等の固形物が除去される。誘引通風機６で該
電気集塵器５から出た排ガスが脱硫装置７に送風され
る。該脱硫装置７で酸化硫黄が除去された排ガスはガス
ガスヒータ（再加熱器）８で加熱される。該ガスガスヒ
ータ８からの排ガスは通風機９により昇圧され、煙突１
０より大気中に排出される。図中、１１は燃焼用空気を
送風する為の押込み通風機である。尚、石炭焚きボイラ
プラントの規模によっては、前記ガスガスヒータ４、ガ
スガスヒータ８が省略され、脱硫装置７からの排ガスは
直接煙突１０から排出される。

【０００５】前記脱硫装置７の酸化硫黄吸収剤としてア
ンモニアを使用した場合、反応副生物として硫酸アンモ
ニウム（硫安）が生成する。

【０００６】図３により前述した従来の脱硫装置７につ
いて説明する。

【０００７】吸収塔１２には前記電気集塵器５からの排
ガスが導入され、前記吸収塔１２の下部には吸収液１５
が貯留される。該吸収液１５は吸収液循環ポンプ１６に
より、吸上げられ、前記吸収塔１２内で散布される。前
記吸収液循環ポンプ１６による吸収液の循環途中にはア
ンモニア水供給ライン１７が合流しており、該アンモニ
ア水供給ライン１７を介してアンモニア水供給源１８か
ら前記吸収液１５のアンモニア濃度が所定の範囲に維持
される様適宜補充される。

【０００８】前記吸収塔１２でアンモニア水が散布され
ることで、排ガス中のＳＯ2 ガスとアンモニア水とが気
液接触し、［２ＮＨ4 ＯＨ＋ＳＯ2 →（ＮＨ4 ）2 ＳＯ
3 ＋Ｈ2 Ｏ］の脱硫反応により、ＳＯ2 ガスが排ガス中
から吸収される。前記脱硫反応で生成した（ＮＨ4 ）2
ＳＯ3 （亜硫酸アンモニウム）の前記吸収液１５中での
濃度が所定値以上なった場合に、循環する吸収液の一部
が酸化塔２０に供給され、該酸化塔２０の下部に貯留さ
れる。貯留された亜硫酸アンモニウム濃縮液内に酸化用
の空気２１が吹込まれ、［（ＮＨ4 ）2 ＳＯ3 ＋１／２
Ｏ2 →（ＮＨ4）2 ＳＯ4 ］の酸化反応により、（ＮＨ4
）2 ＳＯ4 （硫安）が生成する。前記酸化塔２０での
反応後の余剰の空気は前記吸収塔１２に戻され、排気ガ
スと共に前記煙突１０より排出される。

【０００９】硫安を溶解した硫安溶解液２４は送出ポン
プ２２により前記酸化塔２０より抜出され、結晶缶２５
に送給される。該結晶缶２５には蒸気２６を熱源とし
て、硫安溶解液２４の水分が蒸発する。蒸発により液中
の硫安の濃度が高められ、硫安が析出する。前記結晶缶
２５より抜出された硫安のスラリーは分離機２７に送ら
れ、該分離機２７で固形硫安２８が分離される。分離後
の液分は戻しライン２９により、前記結晶缶２５に戻さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】石炭焚きボイラ１の燃
料である石炭中には微量ではあるが塩化水素（ＨＣｌ）
が含まれており、アンモニア水で二酸化硫黄を吸収する
際に塩化アンモニウム（塩安）（ＮＨ4 Ｃｌ）が生成す
る。前記硫安溶解液２４から硫安を析出させることで塩
安の濃度が上昇する。塩安が析出し、硫安に混入すると
硫安としての純度が低下し、硫安の商品価値が低減す
る。又、前述した様に分離機２７で分離した液分に含ま
れる不純分が濃縮されて、硫安の晶析に悪影響を与え、
良品硫安が回収できないという問題があった。

【００１１】一般に湿式アンモニア脱硫装置では、対象
となる排ガス中には煤塵は少ないが、設備によっては煤
塵が多い場合もあり、排ガス中の煤塵は前記吸収塔１２
の硫安吸収の過程で吸収液中に捕捉される。捕捉された
煤塵は前もって効率的に除去されないと、前記固形硫安
２８に混入し、硫安の純度を低下させる原因となる。

【００１２】更に、燃料中には微量の重金属が含まれて
いるが、上記従来例では系内で濃縮され、前記固形硫安
２８に混入していた。更に、スケーリングする等により
系内に残ったものを除去する為、定期的に清掃等の保守
業が必要となっていた。

【００１３】本発明は斯かる実情に鑑み、分離液の一部
を系外に排出し、その量を少なくして、同時に硫安の回
収効率を向上して硫安の製品コストを低減し、更に回収
する硫安への煤塵、重金属の混入を防止して硫安の製品
価値の向上を図るものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、硫安溶解液を
抜出す硫安回収ラインに、上流側より固形分を分離する
フィルタ、硫安を析出させる結晶缶、析出した硫安を分
離する分離機を設け、該分離器で分離された分離液を前
記結晶缶に戻す戻しラインを設け、前記フィルタの上流
側にｐＨ調整液を供給し、前記分離液中の塩安の濃度が
複合溶解度未満となる様、系外に排出する様構成した排
煙脱硫装置に係り、又前記硫安回収ラインは脱硫、酸化
反応が行われる酸化吸収塔から硫安溶解液を抜出す排煙
脱硫装置に係り、又酸化吸収塔に貯留された吸収液を攪
拌する攪拌機を設けた排煙脱硫装置に係り、更に又ｐＨ
調整液がアンモニア水であり、重金属が析出するｐＨ値
となる様硫安溶解液に供給される排煙脱硫装置に係るも
のである。

【００１５】分離液に溶解する塩安を析出前の濃度で分
離液を排出するので、回収した硫安に塩安が混入するこ
となく、而も最小の排出量にでき、更に重金属の除去を
行っているので、分離液を高純度の液体肥料として使用
することができ、酸化吸収塔に貯留された吸収液を攪拌
機で攪拌しているので、吸収液のｐＨを安定させること
ができ、吸収液の供給制御を容易にし、脱硫性能を向上
し、更に排ガス中の煤塵が酸化吸収塔に沈殿するのを防
止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１７】図１に於いて、図３中で示したものと同様
のものには同符号を付してある。又、図１に示す酸化吸
収塔３１は吸収塔と煙突が一体となったものである。

【００１８】酸化吸収塔３１には排ガス導入ライン３
２、補給水供給ライン３３、酸化空気供給ライン３４、
アンモニア水供給ライン３５が連通され、前記排ガス導
入ライン３２には通風機３６が設けられている。又、前
記酸化吸収塔３１には吸収液１５を攪拌する攪拌機４１
が設けられると共に吸収液循環ポンプ１６を具備する吸
収液循環ライン３７が設けられ、該吸収液循環ライン３
７から分岐して硫安回収ライン３８が設けられる。

【００１９】該硫安回収ライン３８の上流側より、フィ
ルタ３９、結晶缶２５、分離機２７が順次設けられ、前
記アンモニア水供給ライン３５の上流側には前記アンモ
ニア水供給ライン３５より分岐したアンモニア水供給分
岐ライン４０が接続されている。

【００２０】前記酸化吸収塔３１には図示しないがｐＨ
検出器が設けられ、前記アンモニア水供給ライン３５、
アンモニア水供給分岐ライン４０にはそれぞれ図示しな
い流量制御弁が設けられている。

【００２１】以下、作用を説明する。

【００２２】前記排ガス導入ライン３２より排ガスが前
記酸化吸収塔３１内に導かれ、該酸化吸収塔３１内で前
記吸収液循環ライン３７より循環される吸収液１５と気
液接触する。吸収液１５のアンモニア水と排ガス中の二
酸化硫黄とが脱硫反応をして、排ガス中から二酸化硫黄
が吸収液１５に吸収される。

【００２３】該吸収液１５は前記酸化吸収塔３１底部に
貯留し、更に前記吸収液循環ライン３７により循環され
る。前記硫安回収ライン３８により抽出され、又前記補
給水供給ライン３３により前記酸化吸収塔３１内での吸
収液１５が所要レベルに維持される様水が補給される。
又、前記吸収液１５のｐＨがｐＨ検出器により検出さ
れ、検出したｐＨが所定の値となる様、前記吸収液循環
ライン３７からのアンモニア水供給量が制御される。

【００２４】前記酸化空気供給ライン３４からは酸化空
気が前記吸収液１５内に吹込まれ、該吸収液１５は前記
攪拌機４１により攪拌される。酸化空気が前記吸収液１
５内に吹込まれることで、脱硫反応で生成した亜硫酸ア
ンモニウムが更に酸化し、硫安が生成する。尚、前記吸
収液１５に酸化空気を吹込むことで、条件によっては局
部的に硫酸が生成することがあるが、前記攪拌機４１で
貯留吸収液１５が攪拌されることで、酸化が均一化さ
れ、硫酸の生成が抑制される。従って、吸収液１５のｐ
Ｈが安定し、ｐＨの制御即ちアンモニア水供給ライン３
５からのアンモニア水供給量の制御が容易になる。前記
貯留吸収液１５のｐＨは５〜６に維持される。

【００２５】前記した様に前記攪拌機４１を設けること
で、ｐＨの変動を抑止でき、脱硫性能の低下、不安定化
を避けることができる。

【００２６】又、排ガス中に含まれる煤塵は、吸収液１
５と間の気液接触で捕捉され、前記貯留吸収液１５に含
まれるが、前記攪拌機４１で該吸収液１５が攪拌される
ことで、酸化吸収塔３１底部に沈殿することが防止され
る。

【００２７】前記吸収液循環ライン３７から循環する吸
収液１５の一部（硫安溶解液２４）が前記硫安回収ライ
ン３８により抜出される。該硫安回収ライン３８に前記
アンモニア水供給分岐ライン４０からアンモニア水が供
給され、抜出した吸収液１５のｐＨが調整される。調整
されるｐＨは、前記フィルタ３９の上流でｐＨが７以
上、例えばｐＨ７〜８となる様に制御される。ｐＨが上
昇することで、重金属を析出させる。

【００２８】ｐＨの調整された硫安溶解液２４は前記フ
ィルタ３９を通過することで、煤塵及び前記析出した重
金属が除去される。煤塵、重金属が除去された硫安溶解
液２４は結晶缶２５に貯留され、蒸気２６の熱源により
加熱蒸発し、硫安溶解液２４の硫安濃度が上昇し、硫安
が析出する。析出した硫安２８は分離機２７により、分
離され、系外に取出される。硫安を分離した後の分離液
は、戻しライン２９を経て前記結晶缶２５に戻される。

【００２９】前述した様に、前記硫安溶解液２４には微
量であるが脱硫過程で生成した塩安が溶解している。塩
安の濃度は結晶缶２５での加熱蒸発、分離機２７での硫
安の分離、更に前記戻しライン２９を経て結晶缶２５へ
戻す過程で漸次濃縮していく。

【００３０】ここで、硫安と塩案との溶解度を示すと下
記の通りである。

【００３１】 温度 ０℃ ２０℃ ６０℃ １００℃ （ＮＨ4）2ＳＯ4 41.35％ 42.85％ 46.6％ 50.4％ ＮＨ4Ｃｌ 22.7％ 27.1％ 35.6％ 43.6％

【００３２】硫安と塩安の溶解度は６０℃で４６．６％
及び３５．６％であるが、両者が同時に溶解してる状態
の複合溶解度は両者の溶解度の和とはならない。そこ
で、塩安が混在しながらも硫安が析出する硫安濃度下で
あるが塩安が析出しない範囲を把握した上で、できるだ
け塩安濃度の高い領域で運転することが、系外への分離
液抜出量を最小にすることになる。

【００３３】例えば、塩安の６０℃の複合溶解度が１５
％であると仮定し、前記酸化吸収塔３１から抜出された
硫安溶解液２４中の塩安の溶解度が０．５％であるとす
ると、塩安の複合溶解度が１５％に至る迄分離液が濃縮
されても、前記戻しライン２９での塩安の析出はないこ
とになる。

【００３４】而して、前記分離機２７で分離された分離
液が塩安の複合溶解度を超えない値で、分離液の一部を
系外に排出する。この時の塩安の溶解度は、例えば前掲
した例では５％以上１０％以下とする。従って、本実施
の形態では排出される分離液の塩安濃度を１０％とする
と、分離液の排出量は前記酸化吸収塔３１から抜出した
吸収液１５の１／２０となり、極めて少量となる。更
に、本脱硫装置７で処理する排ガスの量が５００００立
米／ｈで、含有する二酸化硫黄が２０００ｐｐｍの場合
であるとすると、含有する塩化水素の含有量にもよるが
略３０ｌ／ｈに迄減少する。他の排煙脱硫処理法、例え
ば水酸化マグネシウム法では同様の条件で排出する排液
の量５０００ｌ／ｈであり、本実施の形態での排出する
液の量が著しく少ないことが分かる。

【００３５】又、本実施の形態では前記硫安回収ライン
３８で吸収液１５の重金属をフィルタ３９で除去してい
るので、前記戻しライン２９には重金属は殆ど含まれて
なく、更に高濃度の硫安、塩安が含まれている。塩安も
硫安と同様肥料であり、排出される分離液自体が液体肥
料である。従って、分離液を植林の肥料等に使用すれ
ば、本排煙脱硫装置では排液を全くなくすことができ
る。

【００３６】尚、上記実施の形態では煙突一体化の吸収
塔について説明したが、本発明は煙突が別途設けられる
排煙脱硫装置についても実施可能である。又、前記硫安
回収ライン３８は前記吸収液循環ライン３７より分岐さ
せたが、前記酸化吸収塔３１より直接吸収液１５を引抜
く様に設けてもよい。又、前記アンモニア水供給分岐ラ
イン４０により、フィルタ３９上流にｐＨ調整の為、ア
ンモニア水を供給する様にしたが、アンモニア水供給ラ
イン３５とは独立してアンモニア水を供給する様にして
もよい。

【００３７】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、分離液
に溶解する塩安を析出前の濃度で分離液を排出するの
で、回収した硫安に塩安が混入することなく、而も最小
の排出量にでき、更に重金属の除去を行っているので、
分離液を液体肥料として使用することができ、酸化吸収
塔に貯留された吸収液を攪拌機で攪拌しているので、吸
収液のｐＨを安定させることができ、吸収液の供給制御
を容易にし、脱硫性能を向上することができ、更に吸収
液に捕捉された排ガス中の煤塵が酸化吸収塔に沈殿する
のを防止でき、又煤塵は前記フィルタで除去でき、回収
される硫安には煤塵、重金属、塩安が混入しないので高
品質の硫安とすることができる等の優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す構成概略図である。

【図２】排煙脱硫装置を含む石炭焚きボイラプラントの
排煙処理システムの構成概略図である。

【図３】従来の排煙脱硫装置を示す構成概略図である。

【符号の説明】

７ 脱硫装置 ２４ 硫安溶解液 ２５ 結晶缶 ２６ 過熱蒸気 ２７ 分離機 ２９ 戻しライン ３５ アンモニア水供給ライン ３８ 硫安回収ライン ３９ フィルタ ４０ アンモニア水供給分岐ライン ４１ 攪拌機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫安溶解液を抜出す硫安回収ラインに、
   上流側より固形分を分離するフィルタ、硫安を析出させ
   る結晶缶、析出した硫安を分離する分離機を設け、該分
   離器で分離された分離液を前記結晶缶に戻す戻しライン
   を設け、前記フィルタの上流側にｐＨ調整液を供給し、
   前記分離液中の塩安の濃度が複合溶解度未満となる様、
   系外に排出する様構成したことを特徴とする排煙脱硫装
   置。
2. 【請求項２】 前記硫安回収ラインは脱硫、酸化反応が
   行われる酸化吸収塔から硫安溶解液を抜出す請求項１の
   排煙脱硫装置。
3. 【請求項３】 酸化吸収塔に貯留された吸収液を攪拌す
   る攪拌機を設けた請求項２の排煙脱硫装置。
4. 【請求項４】 ｐＨ調整液がアンモニア水であり、重金
   属が析出するｐＨ値となる様硫安溶解液に供給される請
   求項１の排煙脱硫装置。