JPS6244734Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は湿式排煙脱硫装置に係り、特に排ガス
中の亜硫酸ガスの除去性能および経済性を向上す
るに好適なように吸収塔循環液の供給方法を改善
した脱硫装置に関するものである。

第１図は、従来の湿式脱硫装置の一例として石
灰石・石膏法における吸収塔およびその循環系統
を示すものである。

被処理ガスは冷却塔１に導入され、ここで冷却
塔循環液と接触し、ガスの冷却および除じんが行
なわれた後、ミストエリミネータ２を経て吸収塔
３に送られる。該吸収塔３では、その下部に設け
られた循環タンク４に保有されている吸収液が吸
収塔循環ポンプ５および循環ライン６を経て複数
段のスプレヘツダ７に供給され、各スプレヘツダ
に取付けられたスプレノズルより吸収塔３内に噴
霧されて、冷却塔１から送られてきた排ガスと接
触し、排ガス中のSO₂の吸収除去が行なわれる。
処理されたガスは、吸収塔１の頂部に設けられた
デミスタ８を経て吸収塔３から排出される。

循環タンク４内の吸収液は、吸収剤である石灰
石（CaCO₃）とSO₃の反応生成物である亜硫酸石
灰（CaSO₃・1/2H₂O）と、その一部が排ガス中
のO₂で酸化されて生成する石膏（CaSO₄・
2H₂O）および未反応の過剰のCaCO₃がある割合
で存在するスラリであり、そのPHは通常5.8〜6.0
程度の値に維持される。

SO₂との反応によつて消費されるCaCO₃は、吸
収SO₂量に応じてライン９より吸収塔下部循環タ
ンク４に補給される。また、反応生成物はライン
１０より必要量抜き出され、CaSO₃・1/2H₂Oの
酸化などが行なわれた後、副生石膏として回収さ
れる。

一方、ライン６より供給される循環液量および
スプレヘツダ７の段数は、要求される脱硫率に応
じて適切に選定される。また、循環タンク４に対
しては、上記した吸収液PHを維持するために必要
な容量が決定される。

一般に、このような吸収塔の脱硫性能は、入口
SO₂濃度、吸収液PH、液ガス比およびスプレヘツ
ダ段数に関係し、次のような特性を有している。

(1) 入口SO₂濃度が高くなるにつれて、同一の脱
硫率を維持するためには、液ガス比およびスプ
レヘツダ段数を多くする必要があり、循環ポン
プ動力および吸収塔の塔高が増加する。

(2) 吸収液PHを高めるにつれて、脱硫率は上昇す
る。ただし、循環タンクの容量および吸収液中
の未反応CaCO₃の割合を増加する必要があ
り、これに伴なつて、塔高および石灰石消費量
ならびに反応生成物抜き出し液中の未反応
CaCO₃の中和用硫酸消費量が増加する。

(3) 液ガス比を高めるにつれて、脱硫率は上昇す
る。ただし、循環ポンプ動力が増加する。

(4) 同一液ガス比においても、スプレヘツダ段数
を増すにつれて脱硫率は上昇する。ただし、塔
高が増加する。

上記した従来技術の吸収塔において、高SO₂濃
度および高効率の処理を行なうためには、装置な
らびに運転費のコストアツプは避けられない。

また、循環タンク４における液の滞留時間を長
くすることにより、未反応CaCO₃の割合を少な
くして同じPHを維持することができるが、タンク
容量がますます大きくなり、定期点検などでタン
クを空にするための系外排液槽が過大となり、ス
ペースならびに土建費のアツプにつながる。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点を改
善し、装置の合理化を図ることができるように吸
収塔循環液の供給方法を改善した湿式脱硫装置を
提供することにある。

本考案は、上記の目的を達成するために、複数
段のスプレヘツダを分割し、上段側にPHの高い吸
収液を、また下段側にPHの低い吸収液を供給する
ようにして吸収塔の脱硫性能の向上を図つたもの
で、これに対応させて、吸収塔下部の循環タンク
と連結して補助循環タンクを設置し、ここに
CaCO₃を補給して循環液のPHを高め、上段側ス
プレヘツダに供給するようにしたものである。

以下に本考案を実施例により詳細に説明する。

第２図は本考案の一実施例を示す吸収塔循環系
統であり、第１図と同一の箇所は同一符号で示
す。

被処理ガスは、冷却塔１に導入され、冷却およ
び除じんが行なわれた後、ミストエリミネータ２
を経て吸収塔３の下部よりその内部に入り、上段
側スプレヘツダ１７および下段側スプレヘツダ１
３のノズルより噴霧された吸収液と接触し、排ガ
ス中のSO₂が吸収除去された後、デミスタ８を経
て吸収塔３の頂部より排出される。

一方、吸収塔循環液は、吸収塔下部循環タンク
４より下段側スプレヘツダ用循環ポンプ１１およ
び循環ライン１２を経て下段側スプレヘツダ１３
に供給される。また、循環液の一部は、連絡管１
８を経て補助循環タンク１４に流入し、上段側ス
プレヘツダ用循環ポンプ１５および循環ライン１
６を経て上段側スプレヘツダ１７に供給される。

補助循環タンク１４には、吸収SO₂量に応じた
CaCO₃スラリがライン９より供給される。ま
た、吸収塔３で除去されたSO₂は前記した反応生
成物となり、ライン１０より必要量抜き出され
る。

循環タンク４および１４における吸収液のPH値
に関しては、次のような実験式が得られている。

PH＝−log〔Ｈ⁺〕 ……(1) 〔Ｈ⁺〕＝Ｋ・Ｒ／Ｖ・Ｃ_１／Ｃ_２ ……(2) ここで、 〔Ｈ⁺〕：水素イオン濃度（ｇイオン／） Ｋ：係数 Ｒ：吸収SO₂量（kmol／ｈ） Ｖ：タンクの保有液量（） C₁：〔Ca²⁺〕〓 C₂：〔CaCO₃〕〓 〔Ca²⁺〕：吸収液中のカルシウムイオン 濃度（ｇイオン／） 〔CaCO₃〕：吸収液中の炭酸カルシウム 濃度（wt％） α，β：定数 Ｒ＝ガス量×SO₂濃度×脱硫率 ……(3) なお、通常行なわれる操作条件の下では、
〔Ca²⁺〕は0.015gイオン／程度でほぼ一定であ
るため、C₁はほぼ一定の値となる。

一方、〔CaCO₃〕は、吸収液中に存在する未反
応CaCO₃の割合に関係し、(2)式の他の条件が一
定であれば、この割合を多くするにつれてPHが漸
次上昇する。もし、第１図のように、吸収塔下部
循環タンク４のみの場合において、このような操
作を行なうとすれば、ライン１０よりの抜き出し
液中の未反応CaCO₃量が多くなり、これを中和
するための硫酸消費量が増加することになり、運
転費のアツプを来たすので望ましくない。このた
め、通常、循環タンク４に補給されるCaCO₃
は、吸収SO₂の当量比に対し５〜10％程度の過剰
範囲に抑えられている。すなわち、通常の操作条
件の下では、(2)式のC₂によつてPHを高める効果
は小さい。

吸収塔循環液のPHは、PHと脱硫性能の関係なら
びにPHとCaCO₃過剰率など、総合的な見地よ
り、通常、5.8〜6.0程度で運転される。

このようなPH値を維持するためには、(2)式にお
いて、ＲとＶはほぼ比例関係にあり、(3)式に示す
ように、SO₂濃度あるいは脱硫率が高くなるにつ
れてＲの値が大となるため、循環タンク４の保有
液量Ｖも大きくしなければならない。

一方、第２図のように、吸収塔下部循環タンク
４に補給循環タンク１４を付設すれば、補助循環
タンク１４においては、次のような関係よりPHを
高める効果を有している。すなわち、吸収塔下部
循環タンク４において、PHが5.8〜6.0程度に維持
された吸収液のうち、上段側スプレヘツダ１７に
供給される液量だけ、連絡管１８を経て補助循環
タンク１４に流入する。仮りに、上段側スプレヘ
ツダ１７と下段側スプレヘツダ１３に供給する液
量が同じであるとした場合、(2)式のＲの1/2が補
助循環タンク１４に流入することになる。また、
該タンク１４には。Ｒ×（1.05〜1.1）に相当する
当量のCaCO₃がライン９より供給されるため、
該タンク内の未反応CaCO₃の割合が増加する。
したがつて、(2)式の関係より、該タンク１４のPH
は高め易く、かつ、必要なPH上昇分に応じて該タ
ンク１４の保有液量Ｖを適当に選定すればよいこ
とになる。試算例によれば、該タンク１４の保有
液量を吸収塔下部循環タンク４の1/2にしてもPH
は0.4程度上昇させることができる。

したがつて、この場合を例にとれば、上段側ス
プレヘツダ１７にはPHが6.2〜6.4程度に高められ
た吸収液を供給することができる。これは、吸収
塔３のスプレ部でのSO₂濃度が下段側から上段側
になるにつれて低下するため、稀薄なSO₂濃度の
部分にPHの高い吸収液を噴霧することを意味する
ものであり、SO₂の吸収能を向上させる効果があ
る。すなわち、スプレノズルより噴霧された液滴
によるSO₂の吸収は、液滴の気液界面を介して物
質移動が行なわれるものであり、ヘンリーの法則
に従つてSO₂の液中への溶解は、ガス側と液側の
SO₂分圧差に関係し、吸収液のPHが高いと液中の
SO₂分圧が低下するため、ガス中のSO₂濃度が低
い（分圧が低い）部分においても物質移動が促進
されるためである。

第２図において、補助循環タンクを複数、直列
に連結して吸収液のPHを順次高め、それぞれのタ
ンクよりスプレヘツダの上、中、下段の如く供給
するようにすることも、本考案の他の実施例の一
つである。このようにすることによつて、下段ス
プレヘツダ側から上段スプレヘツダ側に向つて、
すなわち、SO₂濃度の高い方から低い方に向つて
吸収塔内に噴霧される吸収液のPHを次第に上昇さ
せ、総合効率を高めることができる。また、循環
タンク１基当りの保有液量を少なくすることがで
き、定期検査などでタンクを空にする場合、順次
切替えて行くことによつて大きな系外排水槽を必
要としない効果を有する。

第３図は、湿式脱硫装置において、液ガス比、
吸収液のPH、スプレ段数と脱硫率の関係を示す一
例であるが、従来の方法によれば、各スプレヘツ
ダに同一PHの吸収液を供給しているため、図中の
Ａ点に相当するのに対し、本考案の方法によれ
ば、各スプレヘツダからの吸収液のPH平均値を上
昇させることができ、次のような効果がある。

(1) 同一の液ガス比とすれば、脱硫率はＢ点まで
上昇する。

(2) 同一の脱硫率で比較すれば、液ガス比はＣ点
まで減少する。すなわち、循環ポンプの動力を
減じることができ、この割合に比例して消費電
力の低減が図れる。また、スプレ段数も低減で
きる。

(3) さらに、高効率になるにつれて、従来技術で
はスプレ段数および液ガス比の増加が必要とな
るが、本考案では液ガス比をわずか増加させる
のみで対処することができ、装置の建設費およ
び運転費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の湿式脱硫装置の一例としての
石灰石・石膏法における吸収塔およびその循環系
統を示す図、第２図は、本考案の一実施例を示す
吸収塔循環系統説明図、第３図は、湿式脱硫装置
において、液ガス比、吸収液のPH、スプレ段数と
脱硫率の関係の一例を示す図である。 図において、１……冷却塔、２……ミストエリ
ミネータ、３……吸収塔、４……吸収塔下部循環
タンク、５……吸収塔循環ポンプ、６……循環ラ
イン、７……スプレヘツダ、８……デミスタ、９
……石灰石スラリ供給ライン、１０……吸収液抜
き出しライン、１１……下段側スプレヘツダ用循
環ポンプ、１２……下段側スプレヘツダ用循環ラ
イン、１３……下段側スプレヘツダ、１４……補
助循環タンク、１５……上段側スプレヘツダ用循
環ポンプ、１６……上段側スプレヘツダ用循環ラ
イン、１７……上段側スプレヘツダ、１８……連
絡管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排ガス中の亜硫酸ガスを吸収、除去するための
   吸収液を噴霧する複数段のスプレヘツダを内部に
   設けた吸収塔と該吸収塔の下部に設けた吸収液循
   環タンクとを備えた型の湿式排煙脱硫装置におい
   て、前記吸収液循環タンクに直列に連結した一つ
   以上の補助吸収液循環タンクを付設すると共に該
   補助吸収液循環タンク内の吸収液のPHを順次前記
   吸収液循環タンク内の吸収液のPHより高くし、か
   つ、前記複数段のスプレヘツダを前記循環タンク
   の数に対応させて上下に分割し、PHの高い吸収液
   を前記スプレヘツダの上段側に、PHの低い吸収液
   を前記スプレヘツダの下段側に前記循環タンクか
   ら供給するようにしたことを特徴とする湿式排煙
   脱硫装置。