JPH0416209B2

JPH0416209B2 -

Info

Publication number: JPH0416209B2
Application number: JP59091926A
Authority: JP
Inventors: Naoharu Shinoda; Atsushi Tatani; Naohiko Ugawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-05-10
Filing date: 1984-05-10
Publication date: 1992-03-23
Also published as: JPS60235625A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は硫黄化合物やハロゲンガスそれにばい
じんなどの有害成分を含む排ガスの湿式処理方法
の改良に関し、特に湿式排ガス処理装置に供給す
る補給水を削減もしくは無くすとともに、同装置
からの排水を無くす方法を提供せんとするもので
ある。

（従来の技術）大気汚染防止の観点から、硫黄酸化物の除去装
置として、湿式石灰−石こう法が広く実用化さ
れ、重油焚きボイラ石炭焚きボイラ、焼結プラン
ト、金属精錬プラントなどの排ガス処理に利用さ
れている。更に、かかる排ガス中のばいじん除去
装置として乾式集じん器が併用されている場合が
多い。

各種排ガスの中でも、石炭焚きボイラ排ガスは
硫黄酸化物の他にばいじん、NOx、ハロゲンガ
スが多く含まれるので、石炭焚きボイラの排ガス
の処理には最も高度な技術を要するものであり、
該排ガスの処理技術をもつてすれば、他の排ガス
処理は、容易になし得る場合が殆んどである。

そこで、以下特に石炭焚きボイラ排ガスの処理
に適用した場合をもつて説明する。

従来、石炭焚きボイラ排ガスの浄化処理は第４
図の態様で実施されている。石炭焚きボイラ１か
ら排ガスをダクト２を通じて乾式集じん装置３に
導き排ガス中に含まれるフライアツシユを除去し
てライン４より系外に排出する。

次いで、フライアツシユの大部分が除去された
排ガスをダクト５を通じてガスガスヒータ６に供
給し、ダクト１０を流れる湿式排ガス処理装置出
口ガスと熱交換を行い冷却したのちダクト７よ
り、吸収塔８に供給する。ガスガスヒータ６で昇
温された処理後のガスはダクト１１より排出され
る。

吸収塔８内ではライン１２よりスプレーされた
吸収液と排ガスが接触し、吸収液中の水分が蒸発
して、排ガスを断熱冷却温度迄下げるとともに
SO₂、フツ素、塩素などのハロゲン等を吸収除去
する。

吸収塔８を出たガスは、次に気液分離器９に入
り、内部に充填された折れ板の間を通過する際
に、慣性衝突によりガス中の液滴が除去される。
除去された液滴はライン１３により吸収塔底部の
液循環タンクに戻される。吸収塔８には石灰スラ
リー及び必要に応じて酸化促進剤をライン１４よ
り供給し、塔内でSO₂を吸収して亜硫酸カルシウ
ムを生成し、さらに亜硫酸カルシウムは排ガス中
の酸素により酸化して石こうとする。吸収塔８内
では水分が蒸発するため、これに見合う補給水を
ライン２２より供給する。

吸収塔８で生成した石こうスラリーは、ライン
１５により脱水機１６に供給され、脱水機１６で
脱水され副生石こう１７として取り出され系外で
利用される。一方脱水機１６の濾液はライン１８
を通して吸収液調製用に原料タンク１９に送ら
れ、ここでライン２０により供給される吸収剤の
石灰石または消石灰等と混合される。また濾液の
一部は系内不純物濃度調整のためライン２１より
排水され、排水処理装置２３へ送られる。

排水処理装置２３で消石灰などの排水中和剤を
ライン２４より加え排水に含まれる硫酸イオンや
溶解金属類を石こうや水酸化物として析出させ、
固形物をスラツジ２５として排出する。固体析出
後の排液はライン２６より排出する。

第４図に示す従来法の欠点は次の通りである。

(1) 排ガス処理装置の系内に不純物が蓄積するの
を防止する為に排水を行なつている。

放流ラインからの放流水は、硫酸イオンや溶
解金属類、それに懸濁固形物の大部分が除去さ
れた中性液となるが、塩化物は溶解度が大き
く、Cl^-イオンとして残留する。この為、この
放流水を吸収塔への補給水の代用とすると、
Cl^-イオンが排せつされず、系内に高濃度に蓄
積して、装置材料の腐食や脱硫性能の低下、そ
れにスケーリングを誘発する不具合をもたらす
ので、この放流水を補給水として利用すること
はできない。

(2) スラツジの処理が必要である。

副生石こうがセメント用やボード用原料とし
て利用価値があるのに対し、多種多岐に亘る金
属水酸化物と石こうそれにフライアツシユを主
に含んだスラツジの利用価値はなく、廃棄する
ために無害化処理が必要である。

(3) 吸収塔での蒸発と放流水に見合うだけの新鮮
な水の補給が必要であり、水資源の無駄使いが
多く不経済である。

この欠点は、湿式法の宿命ともいえるもので
あり、第２図で示したとおり、ガスガスヒータ
の設置は、節水の効果をももたらすものであ
り、この欠点を解消する一つの方法である。し
かしながら、ガスガスヒータの容量から、吸収
塔に導入するガスの冷却温度には制限があり、
十分とはいえない。

（発明が解決せんとする課題）本発明はこれら従来法の欠点を解消し、湿式排
ガス処理装置に供給する補給水を削減もしくは無
くすとともに、同装置からの排水を無くす方法を
提供せんとするものである。

（発明の構成）即ち本発明は、排ガスを乾式集じん装置に導
き、排ガス中に含まれるダストを除去した後、湿
式排ガス処理装置に導いて浄化する排ガス処理方
法に於いて、該湿式処理装置を構成する機器の一
つである気液分離器内に充てんされた折れ板面を
強制冷却し、吸収液の一部を該折れ板面にスプレ
ーすることにより冷却して、該湿式処理装置出口
の排ガス中に占める水蒸気の量が同装置入口排ガ
ス中のそれ以下となるよう排ガスを冷却するとと
もに、該湿式排ガス処理装置の排液の全量を前記
乾式集じん装置の上流側から注入し、前記排ガス
と接触させることにより、蒸発乾固して得られる
固形物を前記乾式集じん装置で捕集することを特
徴とする排ガスの処理法である。

以下、本発明方法の一実施態様を第１図によつ
て説明する。

符号１〜２１は第４図と全く同様である。第１
図では２２〜２６が削除され、新たにドライヤー
２７、ダクト２８、気液分離器９内に充てんされ
た折れ板面を冷却する型式の熱交換器２９、熱交
換器２９に冷媒として海水を送入するライン３０
熱交換後の海水を排出するライン３１、循環吸収
液の一部を気液分離器９に送入するライン３２を
付加する。

吸収液１２の一部はライン３２により気液分離
器９に供給され、ライン３０により入りライン３
１より出る冷媒（海水）により冷却された折れ板
面に接触し、通過する排ガス中のSO₂を更に吸収
除去すると共に、折れ板面に付着するダストを洗
浄し、かつ排ガスを更に冷却してライン１３より
吸収塔８底のタンクに戻る。従つて吸収塔８内及
び気液分離器９内で吸収液と接触する排ガスは、
断熱冷却温度より低温度まで冷却されてダクト１
０より吸収塔８外へ排出される。

気液分離器９出口ガス１０中の水蒸気は、吸収
液と接触してほぼ飽和湿度となつているため、吸
収液温度を低くするほど出口ガス１０温度は低く
かつ水蒸気濃度も低くなる。出口ガス１０中の水
蒸気量が、入口ガス７中と同じとなるまで冷却す
れば吸収液の蒸発は全く起こらないことになる。
さらに、出口ガス１０中の水蒸気量が入口ガス７
中のそれより小さくなるまで冷却すれば、排ガス
中の水分が吸収塔８及び気液分離器９内で凝縮し
造水される。このように操作することにより、従
来湿式法の宿命とも言える吸収塔８への給水が大
幅に節減又は不必要となる。

通常ボイラーに付設されるタービンの後流には
コンデンサーが設置され、冷媒として海水が供給
されるが、上記熱交換器２９への供給海水量はこ
のうちの数パーセントで充分であり、設備の大幅
な変更をすることなく分岐して利用が可能であ
り、所要動力の増加もごく僅かである。

上記吸収液の強制冷却による蒸発水の節減量を
具体的に示せば、次のとおりである。すなわち、
吸収塔入口ガス温度90℃、水分濃度8vol％の場合
であつて、吸収塔出口ガス温度が47℃となる従来
法では、処理ガス１m³Ｎあたり22mlの蒸発に相当
する分の給水が必要であるのに対し、本発明方法
により吸収塔出口ガス温度を42℃まで強制冷却す
れば蒸発は無くなり、相当分の給水は不要とな
る。さらに例えば、吸収塔出口ガス温度を39℃ま
で冷却すれば、処理ガス量１m³Ｎあたり12mlの造
水が可能となり、排水相当分の造水も可能とな
り、系外からの給水は一切不要となる。

次に石こうを分離した濾液の一部はライン２２
により抜き出され、ドライヤー２７に供給され、
石炭焚きボイラ１からの排ガス２と接触させ、排
ガス２の熱エネルギーを利用して濾液中の水分を
蒸発させる。該濾液中に溶解している成分は、水
分の蒸発にともないCaCl₂やMgCl₂などの形で固
体粒子となり、ダクト２８を通つて乾式集じん装
置３でフライアツシユ４と共に固形物として系外
に排出される。

ドライヤー２７としては、一般に使用されてい
るスプレー・ドライヤーが利用できが、通常、蒸
発させる液量はボイラ１からの排ガス２が蒸発さ
せ得る最大蒸発量の１／５程度で済むので、既設
ダクト内にスプレー・ノズルを追加するだけで済
む場合が多い。尚、濾液を排ガス２と接触させ、
蒸発濃縮させるその他の方法も採用できる。

次に本発明に適用可能な気液分離器の具体例を
示す。

第２図は従来の気液分離器を示すもので、ガス
入口３３とガス出口３４をもつ本体３５内に断面
がジグザグ状となるよう折り曲げた気液分離用折
れ板３６を有し、折れ板３６の上流側に洗浄水
（吸収液）パイプ３７、本体３５下部に洗浄水抜
き出しパイプ３８が配置された気液分離器が利用
されている。液滴を含んだ排ガスは折れ板３６の
間を通過する間に慣性衝突し、捕集され液膜とな
つて流下し、洗浄水とともにパイプ３８より抜き
出されて吸収塔底タンクに入る。洗浄水は液滴中
に含まれる石灰、石こう等の折れ板面への付着を
防止するために間欠又は連続的に供給される。

第３図は本発明に適用可能な熱交換機能をそな
えた折れ板３６の一実施態様例を示すものであ
る。折れ板３６には冷却管３９を設け、冷却管３
９には冷媒の海水が供給されるライン３０と冷媒
が排出されるライン３１が連結されている。この
ような折れ板３６を前述の第２図に示した気液分
離器３５内に設置し、洗浄水として吸収塔循環液
の一部をスプレーすることにより、吸収液の冷却
が可能になる。

折れ板３６面が排ガスの断熱冷却温度以下の温
度に保持されているため、洗浄水が到達しない場
合でも、折れ板表面で生成する凝縮水による自己
洗浄効果があり、スケール付着防止の面からも好
都合である。排ガス条件によつては、折れ板３６
を伝熱面としただけでは充分な冷却が望めない場
合があるが、この場合には、冷却管のみを追設す
ることももちろん可能である。いずれにしても、
従来より吸収塔の後流に設置されている気液分離
器に熱交換機能をもたせることで、全体としてコ
ンパクトの設計が可能となる利点を有する。

（発明の効果）第１〜３図に、その実施態様を示した本発明方
法によつて、排ガス処理装置から排液は出なくな
り、排液による２次公害の心配は解消できる。更
に、金属水酸化物やフライアツシユそれに石こう
を主体とする、含水率の高いスラツジの排出も無
くすることができ、しかも利用価値の高い副生石
こう１７が得られる。

従来、排水を止むなくしていた主因の１つであ
るCl^-イオンの系内水蓄積も本発明方法では固体
の塩化物としてフライアツシユ４と伴に排出され
る為、問題ない。

しかも、排液の蒸発熱源としてボイラー排ガス
を利用しているため、外部から蒸発に要する多大
のエネルギーを供給する必要がないため、経済的
にもすぐれている。

以上説明したごとく、本発明を適用した実施態
様によれば、湿式排ガス処理方法の宿命とも言う
べき給水と排水の問題が一挙に解決でき、給水確
保、排水処理設備の保有等立地条件の大幅緩和が
期待できる。

本発明の作用効果を明らかにするため、実施例
を以下に示す。

実施例１石炭焚き排ガス4000m³Ｎ／Ｈを処理する第１図
の態様のパイロツトプラントにより、本発明方法
を実施した。ダクト７を通過する排ガスの性状を
第１表に示す。

第１表吸収塔入口排ガス性状ガス量 4000m³Ｎ／Ｈガス中水分濃度 8.0vol％ SO₂濃度 1200ppm Hcl濃度 20ppm HF濃度 6ppm フライアツシユ濃度 120mg／m³Ｎガス温度 90℃ ライン３０より熱交換器２９へ25℃の海水を
6t／ｈ供給したところ、吸収塔８出口ガス性状は
第２表のとおりとなつた。

第２表吸収塔出口排ガス性状ガス中水分濃度 8.2vol％ SO₂濃度 30ppm Hcl濃度 0.1ppm以下 HF濃度 0.1ppm以下フライアツシユ濃度 10mg／m³Ｎガス温度 42℃ このとき、ライン１４の吸収塔供給量と、ライ
ン１５の吸収塔抜き出し量とを計測し、吸収塔８
での蒸発水分量を測定したところ蒸発水はほとん
どゼロであつた。水分の凝縮もおこつていなかつ
た。

又、ライン２２からの水分抜き出し量は41l/H
であり、その性状は第３表のとおりであつた。

第３表石こう分離濾液性状 PH 4.5 固形物濃度 0.5重量％溶解Cl^-濃度 2700ppm 溶解Mg²⁺濃度 1390ppm 溶解SO₄ ^2-濃度 5420ppm 溶解Ca²⁺濃度 705ppm 内径400mmφの円形ダクト内のほぼ中心に設け
た空気を利用した二流体ノズルから空気を吹き込
みながら排ガス２中に上記性状の濾液を噴霧し
た。41l/Hで噴霧された濾液はただちに蒸発乾燥
し、固形物として乾式集じん装置３（電気集じん
装置を使用）にてフライアツシユと共に捕集され
た。

この実施例で、全系の水バランスをとるため系
外より補給する必要のあつた水量は、平均で46l/
Ｈであつた。

実施例２実施例１と吸収塔８入口排ガス性状は同一条件
下で、ライン３０より熱交換器２９へ25℃の海水
を16t/h供給したところ、吸収塔出口排ガス性状
は第４表のとおりとなつた。

第４表吸収塔出口排ガス性状ガス中水分濃度 6.7vol％ SO₂濃度 28ppm Hcl濃度 0.1ppm HF濃度 0.1ppm フライアツシユ濃度８mg／m³Ｎガス温度 58.5℃ このとき、実施例１と同じ方法で吸収塔内の水
収支を測定したところ、45l/Hの水が凝集してい
る結果を得た。

ライン２２からの水分の抜き出しは実施例１と
全く同じであつた。

この実施例では、系外より水を補給することな
く、全系の水収支はバランスし、安定運転可能で
あつた。

（比較例）実施例１と吸収塔８入口排ガス性状は同一条件
下で、ライン３０より海水の供給を停止したとこ
ろ、吸収塔出口排ガス性状は第５表のとおりとな
つた。

第５表吸収塔出口排ガス性状ガス中水分濃度 10.5vol％ SO₂濃度 32ppm Hcl濃度 0.1ppm以下 HF濃度 0.1ppm以下フライアツシユ濃度 10mg／m³Ｎガス温度 47℃ このとき実施例１と同じ方法で吸収塔内の水収
支を測定したところ、90l/Hの水が蒸発している
結果を得た。

ライン２２からの水分の抜き出しは、実施例１
と全く同じであつた。

この比較例では全系の水バランスをとるため、
系外より補給する必要のあつた水量は、平均で
135l/Hであつた。

以上の実施例と比較例から、本発明の方法によ
れば補給水の大幅な節減ないし無給水化と無排水
化が同時に達成できることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様のフロー、第２図
は本発明で使用する気液分離器を説明するために
引用した従来の気液分離器、第３図は本発明で使
用する気液分離器内に充填される折れ板面の詳細
図、第４図は従来の湿式排ガス処理法のフローを
示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１排ガスを乾式集じん装置に導き、排ガス中に
含まれるダストを除去した後、湿式排ガス処理装
置に導いて浄化する排ガス処理方法に於いて、該
湿式排ガス処理装置を構成する機器の一つである
気液分離器内に充てんされた折れ板面を強制冷却
し、吸収液の一部を該折れ板面にスプレーするこ
とにより冷却して、該湿式処理装置出口の排ガス
中に占める水蒸気の量が同装置入口排ガス中のそ
れ以下となるよう、排ガスを冷却するとともに、
該湿式排ガス処理装置の排液の全量を前記乾式集
じん装置の上流側から注入し前記排ガスと接触さ
せることにより、蒸発乾固して得られる固形物を
前記乾式集じん装置で捕集することを特徴とする
排ガスの処理法。