JPH06319940A - 湿式排ガス脱硫方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化タンク容量を小さくし、しかもより高い
脱硫性能を発揮することができる湿式排ガス脱硫方法お
よび装置を提供する。 【構成】 入口ダクト２からＳＯｘ含有排ガスを吸収塔
本体１に導入し、スプレーノズル４によって噴霧された
カルシウム系吸収液によって排ガス中のＳＯｘを吸収除
去するとともに、落下した噴霧液滴を酸化タンク６に貯
留し、タンク内吸収液に空気吹き込み装置８によって空
気を吹込むとともに、攪拌機７により攪拌して液中の亜
硫酸カルシウムを酸化して石膏とし、吸収液を吸収液ポ
ンプ５によってスプレ装置４に再循環する装置におい
て、入口ダクト２よりも下方位置で、かつ酸化タンク液
面よりも上方位置に酸化用多孔板１６を設け、酸化タン
ク内から上昇した空気含有ガスを多孔板１６の下方から
上方に通過させ、多孔板を落下する吸収液と接触させて
液中の亜硫酸カルシウムを酸化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湿式排ガス脱硫方法お
よび装置に係り、特に吸収液中に含まれる亜硫酸化合物
の酸化性能を高めることにより、酸化タンク容量を小さ
くできる湿式排ガス脱硫方法および装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所等において、化石燃料の燃焼
に伴って発生する排煙中の硫黄酸化物、中でも特に二酸
化硫黄（ＳＯ₂ ）は、大気汚染、酸性雨等の地球的環境
問題の主原因の１つである。このため、排煙中からＳＯ
₂ を除去する排煙脱硫法の研究および脱硫装置の開発は
きわめて重要な課題となっている。

【０００３】上記脱硫法としては、さまざまなプロセス
が提案されているが、湿式法が主流を占めている。この
湿式法には、吸収剤にソーダ化合物を用いるソーダ法、
カルシウム化合物を用いるカルシウム法およびマグネシ
ウム化合物を用いるマグネシウム法等がある。このう
ち、ソーダ法は吸収剤とＳＯ₂ との反応性に優れている
反面、使用するソーダ類が非常に高価である。このた
め、発電用の大型ボイラ等の排煙脱硫装置には、比較的
安価な炭酸カルシウム等のカルシウム化合物を用いる方
法が最も多く採用されている。

【０００４】このカルシウム化合物を吸収液として用い
る脱硫システムは、気液接触方法の違いによりスプレ方
式、濡れ壁方式およびバブリング方式の３種類に大別さ
れる。各方式ともそれぞれ特徴を有しているが、実績が
多く信頼性の高いスプレ方式が世界的にも多く採用され
ている。このスプレ方式の脱硫システムとしては、従来
から排ガスの冷却・除塵を行う冷却塔、吸収液を噴霧し
て排ガス中のＳＯ₂ と反応させる吸収塔、吸収塔で生成
した亜硫酸カルシウムを酸化する酸化塔の３塔で構成さ
れていた。しかし、近年になって吸収塔に冷却・酸化の
機能を持たせた１塔型脱硫塔（タンク内酸化法）の開発
が進み、最近では１塔型脱硫システムがスプレ方式の主
流になりつつある。

【０００５】図６に従来技術のスプレ方式による１塔型
脱硫装置の一例を示す。１塔型の脱硫塔は、主に塔本体
１、入口ダクト２、出口ダクト３、スプレノズル４、吸
収液ポンプ５、酸化タンク６、攪拌機７、空気吹込み装
置８、ミストエリミネータ９、吸収液抜出し管１０、石
膏抜出し管１１、石灰石供給管１２、シックナ１３、脱
水機１４等から構成される。スプレノズル４は水平方向
に複数個、さらに高さ方向に複数段設置されている。ま
た、攪拌機７および空気吹込み装置８は脱硫塔下部の吸
収液が滞留する酸化タンク６に設置され、ミストエリミ
ネータ９は吸収塔内最上部または出口ダクト内に設置さ
れる。

【０００６】ボイラから排出される排ガスは、入口ダク
ト２より脱硫塔本体１に導入され、出口ダクト３より排
出される。この間、脱硫塔には吸収液抜出し管１０を通
じてポンプ５から送られる吸収液が複数のスプレノズル
４から噴霧され、吸収液と排ガスの気液接触が行われ
る。このとき吸収液は排ガス中のＳＯ₂ を選択的に吸収
し、亜硫酸カルシウムを生成する。亜硫酸カルシウムを
生成した吸収液は酸化タンク６に溜まり、攪拌機７によ
って攪拌されながら、空気吹込み装置８から供給される
空気により吸収液中の亜硫酸カルシウムが酸化され石膏
を生成する。石灰石などの脱硫剤は石灰石供給管１２よ
り酸化タンク６内の吸収液に添加される。炭酸カルシウ
ムおよび石膏が共存するタンク内の吸収液の一部は、吸
収液ポンプ５によって吸収液抜出し管１０から再びスプ
レノズル４に送られ、一部は石膏抜出し管１１よりシッ
クナ１３を経て脱水機１４に送られ、脱水された水の一
部は管路１５より脱硫装置へ戻される。また、スプレノ
ズル４から噴霧され微粒化された吸収液のうち、液滴径
の小さいものは排ガスに同伴されるが、脱硫塔上部に設
けられたミストエリミネータ９によって回収される。

【０００７】ＳＯ₂ の吸収率は吸収液中のアルカリ（例
えば石灰石）濃度のみでなく吸収液中に溶解した亜硫酸
カルシウム濃度にも影響される。液中の亜硫酸カルシウ
ム濃度が高くなると脱硫性能は低下するため、これを酸
化する必要がある。また、抜出された吸収液の一部は脱
水された後、石膏として利用されるため、石膏の品質を
低下させないためにも亜硫酸カルシウムの酸化は必要で
ある。そのためには、空気吹込み量を多くしたり、空気
吹込み装置８から酸化タンク６上面までの距離を長くし
て供給される空気が充分溶解し、液中の亜硫酸カルシウ
ムを酸化させる方法も考えられるが、酸化タンク６が大
きくなり過ぎて経済的でない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、脱硫
塔内での吸収液中の亜硫酸化合物の酸化について充分に
は配慮されておらず、高い脱硫性能が得られないという
問題があった。本発明の目的は、酸化タンク容積を小さ
くし、かつより高い脱硫性能を達成することができる湿
式排ガス脱硫方法および装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、硫黄酸化物含有排ガスを吸収塔内
に導入し、吸収塔内で吸収液をスプレ手段により噴霧し
て排ガス中の硫黄酸化物を吸収処理し、処理された排ガ
スを排出し、噴霧された吸収液を吸収塔下部に連接した
酸化タンクに貯溜し、酸化タンク内の吸収液中に空気を
吹込むとともに攪拌手段により吸収液とともに攪拌し、
酸化タンク内の吸収液を前記スプレ手段に循環する湿式
排ガス脱硫方法において、前記スプレ手段により噴霧さ
れた吸収液を酸化タンク液面近傍上方位置に設けた多孔
板により受け、酸化タンク内吸収液中に吹込んだのち液
上面に達した空気を含んだガスを多孔板下方から上方に
供給し、吸収液が多孔板を下方に通過する際に吸収液中
の亜硫酸化合物を酸化させるようにするとともに、多孔
板下方から上方に供給される空気含有ガスの酸素濃度が
１５％以上となるように酸化タンク内吸収液中に吹込む
空気量を制御することを特徴とする湿式排ガス脱硫方法
に関する。

【００１０】本願の第２の発明は、硫黄酸化物含有ガス
を導入する入口ダクトと処理された排ガスを排出する出
口ダクトを有する吸収塔と、吸収塔内に吸収液を噴霧し
て排ガス中の硫黄酸化物を吸収させるスプレ手段と、ス
プレ手段により噴霧されて落下する吸収液を受けて貯溜
する吸収塔下方に連接された酸化タンクと、酸化タンク
内の吸収液中に酸素含有ガスを吹込む手段と、酸化タン
ク内の吸収液を攪拌する手段と、酸化タンク内の吸収液
を前記スプレ手段に循環する手段とを備えた湿式排ガス
脱硫装置において、排ガス入口ダクトよりも下方でかつ
酸化タンク液面よりも上方位置に多孔板を設置し、酸化
タンク内に吹込まれ吸収液上面に達した酸素含有ガスが
該多孔板の下部から上部に供給され、前記排ガスと接触
した吸収液が多孔板を下方に通過する際に多孔板におい
て吸収液中の亜硫酸化合物を酸化するように構成したこ
とを特徴とする湿式排ガス脱硫装置に関する。

【００１１】本願の第３の発明は、上記第２の発明にお
いて、酸化タンク内液面上方位置に設ける多孔板を複数
段設置することを特徴とする湿式排ガス脱硫装置に関す
る。

【００１２】

【作用】ＳＯ₂ を吸収した吸収液が多孔板と衝突し、多
孔板下部から供給された酸素を含むガスと接触すること
により吸収液中の亜硫酸化合物が酸化される。さらに、
タンク上部に多孔板が存在しない場合は、タンクのスラ
リ表面近傍のガス中の酸素濃度は排ガスのそれとほぼ等
しく低い（約３％）のに対し、多孔板が存在することに
よりタンク内に供給された空気のうち亜硫酸カルシウム
の酸化に使われた残りが存在し、そこでの酸素濃度は高
くなる。そのため、タンク内のスラリ中の溶存酸素濃度
も高くなり、タンク内での亜硫酸カルシウムの酸化も促
進される。このため、従来技術より高い脱硫率が得ら
れ、亜硫酸カルシウムの酸化も促進されるためタンクの
容積も小さくできる。

【００１３】

【実施例】本発明は、下記の実施例によって、さらに詳
細に説明されるが、下記の例で制限されるものではな
い。本発明の一実施例を図１に示す。図６に示した従来
技術の脱硫塔と同様に塔本体１、入口ダクト２、出口ダ
クト３、スプレノズル４、吸収液ポンプ５、酸化タンク
６、攪拌機７、空気吹込み装置８、ミストエリミネータ
９等から構成されるが、本実施例では、さらに酸化用多
孔板１６が追設される。

【００１４】ボイラから排出される排ガスは、入口ダク
ト２より脱硫塔本体１に導入され、出口ダクト３より排
出される。この間、脱硫塔には吸収液ポンプ５から送ら
れる吸収液が複数のスプレノズル４から噴霧され、吸収
液と排ガスの気液接触が行われる。このとき吸収液は排
ガス中のＳＯ₂ を選択的に吸収し、亜硫酸カルシウムを
生成する。亜硫酸カルシウムを生成した吸収液滴は、酸
化タンク６に向かって落下する。本実施例ではＳＯ₂ を
吸収した吸収液スラリは酸化タンク６上部の酸化用多孔
板１６に短時間滞留し、そこで酸化タンク６内に供給さ
れた空気のうち亜硫酸カルシウムの酸化に使われた残り
のガスと接触して吸収液中の亜硫酸カルシウムが酸化さ
れる。吸収液は酸化用多孔板１６から酸化タンク６内に
落下し、そこで酸化タンク６に吹込まれた空気によりさ
らに酸化される。

【００１５】さらに、タンク上部に酸化用多孔板１６が
存在しない場合は、酸化タンク６のスラリ表面近傍のガ
ス中の酸素濃度は排ガスのそれとほぼ等しく低い（約３
％）のに対し、酸化用多孔板１６が存在すると酸化用多
孔板１６の下部の空間でのガス中の酸素濃度が高いため
酸化タンク６内のスラリ中の溶存酸素濃度も高くなり、
酸化タンク６内での亜硫酸カルシウムの酸化も促進され
る。このため、従来技術より高い脱硫率が得られ、亜硫
酸カルシウムの酸化も促進されるため酸化タンク６の容
積も小さくできる。

【００１６】図２に本発明法に好適な酸化用多孔板の構
造の一例を示す。多孔板１６の孔１７から均一に液が落
下するように各孔に堰１８を設置し、かつ装置を停止し
たときの多孔板１６上に液が溜まらないように小さな孔
１９がある。ただし、図２は多孔板の構造の一例を示す
ものであり、落下してきた吸収液と酸素を含むガスとを
接触させるものであれば他の構造でも使用可能である。

【００１７】次に、本発明の具体的実施例を示す。 実施例１ 図１の装置を用いて脱硫試験を行った。ただし、脱硫塔
入口での排ガス中の亜硫酸ガス濃度は１０００〜５００
０ｐｐｍであり、石灰石供給管１２から供給される石灰
石はモル比で排ガス中の亜硫酸ガスの０．９７倍とし
た。また、酸化タンク６に吹込む空気量は排ガス中の亜
硫酸ガスの５０倍とした。

【００１８】吸収液抜出し管１０から廃液処理・石膏回
収系へと送られるスラリ中の亜硫酸カルシウムを１ｍｍ
ｏｌ／ｌ以下にするために必要な酸化用の空気吹込み装
置８から酸化タンク上部までの距離（以下、必要酸化距
離と呼ぶ）を従来法と比較して図３に示した。縦軸は酸
化用多孔板を用いない従来技術での必要酸化距離を１と
したときの本実施例での必要酸化距離で表わしている。
酸化用多孔板を設置した本実施例のほうが必要酸化距離
が短い（酸化タンク容量を小さくできる）。特に、脱硫
塔入口での排ガス中の亜硫酸ガス濃度が高いほどその差
は大きくなる。 実施例２ 実施例１にいて、脱硫塔入口の排ガス中の亜硫酸ガス濃
度を５０００ｐｐｍで一定とし、酸化タンク６に吹込む
空気量を変化させたときの必要酸化距離を求めた。結果
を図４に示す。横軸は空気と亜硫酸ガスの比率、縦軸は
従来技術との相対比で示した。空気／亜硫酸ガス比が３
０倍以上で本発明法の効果が顕著になる。これは、空気
／亜硫酸ガス比が高くなるほど酸化用多孔板近傍での酸
素濃度が高くなるためと推定される。空気／亜硫酸ガス
比が３０倍以上ということは、酸化用多孔板を通過する
ガス中の酸素濃度は約１５％以上であれば、本発明法の
効果が顕著になる。 実施例３ 実施例１において、酸化用多孔板を２段設置したときの
必要酸化距離を求め、結果を図３中に比較して示した。
酸化用多孔板１６を２段設置するとさらに必要酸化距離
を小さくできることがわかる。これは、多孔板１６上で
の吸収液と空気との接触時間が長くなること以外に以下
の理由が考えられる。多孔板１６を２段設置することに
より排ガスが上部多孔板と下部多孔板との間の空間に流
入しにくくなるため下段の多孔板上部のガス中の酸素濃
度が高くなり、そこでの亜硫酸カルシウムの酸化が促進
されるためと推定される。

【００１９】以上は、脱硫塔の下部から排ガスを導入
し、上部から排出する構造でかつスプレで吸収液を排ガ
ス中に噴霧する脱硫塔についての実施例であるが、本発
明法は排ガスの流れ方向や排ガスと吸収液の接触方式
（濡れ壁式吸収装置等）に関係なく有効である。 実施例４ 上記実施例では脱硫塔の下部から排ガスを導入し、上部
から排出する構造の脱硫装置を用いているが、図５に示
すような横型の脱硫装置にも本発明法は有効である。図
５に示した実施例では、図１に示した脱硫装置に比較し
て酸化用多孔板１６の近傍に排ガスが流入し易いため、
酸化用多孔板１６を２段設置することが本発明法の効果
を得るために好ましい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、吸収液がスプレノズル
より噴霧されて排ガス中の亜硫酸ガスと反応し、酸化タ
ンクに落下する前に酸化用多孔板で空気と接触し、そこ
で吸収液中の亜硫酸カルシウムの一部が酸化される。ま
た、タンクのスラリ表面近傍のガス中の酸素濃度が高く
なるためタンク内のスラリ中の溶存酸素濃度も高くな
り、タンク内での亜硫酸カルシウムの酸化も促進され
る。このため、従来技術よりタンクの容積を小さくでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる１塔型湿式排煙脱硫塔を示す図。

【図２】本発明における酸化用多孔板の構造図。

【図３】および

【図４】本発明法と従来技術を比較した実験データを示
す図。

【図５】本発明の他の実施例における脱硫塔構造図。

【図６】従来の技術における１塔型湿式排煙脱硫塔を示
す図。

【符号の説明】

１…塔本体、２…入口ダクト、３…出口ダクト、４…ス
プレノズル、５…吸収液ポンプ、６…酸化タンク、７…
攪拌機、８…空気吹込み装置、９…ミストエリミネー
タ、１０…吸収液抜出し管、１１…石膏抜出し管、１２
…石灰石供給管、１３…シックナ、１４…脱水機、１５
…管路、１６…酸化用多孔板、１７…孔、１８…堰、１
９…孔。

フロントページの続き (72)発明者 加来 宏行 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫黄酸化物含有排ガスを吸収塔内に導入
   し、吸収塔内で吸収液をスプレ手段により噴霧して排ガ
   ス中の硫黄酸化物を吸収処理し、処理された排ガスを排
   出し、噴霧された吸収液を吸収塔下部に連接した酸化タ
   ンクに貯溜し、酸化タンク内の吸収液中に空気を吹込む
   とともに攪拌手段により吸収液とともに攪拌し、酸化タ
   ンク内の吸収液を前記スプレ手段に循環する湿式排ガス
   脱硫方法において、前記スプレ手段により噴霧された吸
   収液を酸化タンク液面近傍上方位置に設けた多孔板によ
   り受け、酸化タンク内吸収液中に吹込んだのち液上面に
   達した空気を含んだガスを多孔板下方から上方に供給
   し、吸収液が多孔板を下方に通過する際に吸収液中の亜
   硫酸化合物を酸化させるようにするとともに、多孔板下
   方から上方に供給される空気含有ガスの酸素濃度が１５
   ％以上となるように酸化タンク内吸収液中に吹込む空気
   量を制御することを特徴とする湿式排ガス脱硫方法。
2. 【請求項２】 硫黄酸化物含有ガスを導入する入口ダク
   トと処理された排ガスを排出する出口ダクトを有する吸
   収塔と、吸収塔内に吸収液を噴霧して排ガス中の硫黄酸
   化物を吸収させるスプレ手段と、スプレ手段により噴霧
   されて落下する吸収液を受けて貯溜する吸収塔下方に連
   接された酸化タンクと、酸化タンク内の吸収液中に酸素
   含有ガスを吹込む手段と、酸化タンク内の吸収液を攪拌
   する手段と、酸化タンク内の吸収液を前記スプレ手段に
   循環する手段とを備えた湿式排ガス脱硫装置において、
   排ガス入口ダクトよりも下方でかつ酸化タンク液面より
   も上方位置に多孔板を設置し、酸化タンク内に吹込まれ
   た後吸収液上面に達した酸素含有ガスが該多孔板の下部
   から上部に供給され、前記排ガスと接触した吸収液が多
   孔板を下方に通過する際に多孔板において吸収液中の亜
   硫酸化合物を酸化するように構成したことを特徴とする
   湿式排ガス脱硫装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、酸化タンク内液面上
   方位置に設ける多孔板を複数段設置することを特徴とす
   る湿式排ガス脱硫装置。