JPH0576329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は湿式排煙脱硫装置における気泡発生装
置の運転方法に係り、特にプロペラ型撹拌翼を用
いて吸収剤スラリ中に微細な気泡を発生させる気
泡発生装置の運転方法に関するものである。

〔発明の背景〕

現在実用化されている湿式排煙脱硫装置は、カ
ルシウム系の吸収剤を使用し、副生品として石膏
を回収するものが主流である。すなわち吸収剤と
して石灰石、生石灰、硝石灰を使用する石灰石・
石膏法（または石灰・石膏法）である。第７図
は、石灰石を吸収剤とし、副生品として石膏を回
収する従来の排煙脱硫装置を示したものである。
ボイラ等の排ガス１は除じん塔２に導びかれ、こ
こで冷却除じんされて一部は脱硫されたのち、吸
収塔３に導びかれ、ここで循環液スラリと接触
し、デミスタ４でミストを除去され、吸収塔３か
ら排出される。一方、吸収剤スラリである石灰石
スラリ２０は、石灰石スラリポンプ２１により吸
収塔循環タンク５に供給され、そのスラリは吸収
塔循環ポンプ７により吸収塔３内に設置されたス
プレーノズル２２に供給され、ここから吸収塔３
内に噴霧されて排ガス１と接触し、排ガス１中の
硫黄酸化物を吸収除去して吸収塔循環タンク５へ
戻り、循環使用される。吸収後の吸収塔循環タン
ク５のスラリは、吸収塔ブリードポンプ８によ
り、除じん塔循環タンク６へ供給され、除じん塔
２内でスプレーノズル２２からスプレーされ、更
に排ガス１と接触し、排ガス１中の硫黄酸化物を
除去することによりスラリ中の未反応の石灰石の
量を減じて副生品回収系、すなわち、酸化塔供給
タンク１０へ供給される。酸化塔供給タンク１０
で、未反応石灰石は硫酸を添加することにより石
膏とし、また、酸化に好適なPHに調整される。PH
調整されたスラリは、酸化塔供給ポンプ１１によ
り酸化塔１２に供給され、ここで亜硫酸カルシウ
ムは空気酸化され石膏とされた後、導管１３を通
つてシツクナ１４へ導びかれ、タンク１５、ポン
プ１６で濃縮された後、石膏スラリは、遠心分離
機１７で脱水され、粉体の石膏１８が回収され
る。シツクナ１４および遠心分離機１７での濾過
水１９は循環再利用される。

以上述べた様にボイラ排ガスを対象とする石
灰・石膏法湿式排煙脱硫装置では排ガス中の硫黄
酸化物を吸収して生成した亜硫酸カルシウムを含
む吸収剤スラリを酸化して石膏に転じる処理が必
要である。この吸収剤スラリの酸化は従来から微
細な空気の気泡による気液反応で行われており、
気泡を発生させる手段としては吸収剤スラリを撹
拌する高速回転体の近傍に空気を供給する方法が
一般に採用されている。

空気を微細化するための回転体としてはパドル
翼、タービン翼あるいは円筒形、傘型のアトマイ
ザが使用されている。ところがこれらの気泡発生
装置は気泡の発生には問題ないが発生した気泡を
吸収液スラリ中の広い範囲にわたつて均一に分散
させる効果は少なく、従つて吸収剤スラリタンク
中の局所で酸化反応が行なわれ、タンクの全域で
酸化反応を進めるのは困難であつた。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとする
もので、その目的とするところは、空気供給量の
少ない領域でも微細な気泡を発生させることがで
き、しかも消費動力の少ない気泡発生装置の運転
方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、吸収剤
スラリを貯蔵したタンク内に撹拌翼と、この撹拌
翼の背面に空気供給管を設け、タンク内に空気を
吹き込み気液反応を行うものにおいて、 起動時には先ず前記空気供給管から空気を供給
した後、前記撹拌翼を回転させることを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る気泡発生装置の
概略系統図、第２図および第３図は実験装置の平
面図および側面図、第４図および第５図は第２図
および第３図の実験装置によつて得られた空気供
給量と酸化速度、空気供給量と消費動力の低下割
合を示す特性図、第６図ａ，ｂは撹拌翼による気
泡の発生状態を示した説明図である。

以下、本発明の実施例を説明する以前に、発明
者等が行つた第２図、第３図の実験装置と、第４
図、第５図および第６図ａ，ｂの実験結果から紹
介する。

第２図、第３図および第６図ａ，ｂにおいて、
２２はNa₂SO₄水溶液の吸収剤スラリ、２３は吸
収剤スラリ２２を貯蔵したタンク、２４はプロペ
ラ型撹拌翼、２５は空気供給管、２６は流量計、
２７は開閉弁、２８は撹拌軸である。

この様な構造において、実験装置は第２図およ
び第３図に示す様にタンク２３の側壁に第２図に
示す様に４台のプロペラ型撹拌翼２４を取付けタ
ンク２３内でNa₂SO₃水溶液の酸化を行い、気泡
の観察、撹拌所要動力の測定及び酸化用空気の微
細化の尺度となるNa₂SO₃の酸化速度を測定し
た。

実験装置は直径0.8ｍの円筒形タンク２３の底
より0.1ｍの高さに４台のプロペラ型撹拌翼２４
を有する撹拌機を取付け、撹拌軸２８はタンク２
３の中心と15度の角度で偏心して配置した。

プロペラ型撹拌翼２４の外径は120mmであり、
幅30mmの羽根が撹拌軸２８に対し30度の角度で取
付けられている。各撹拌翼２４に対し各１ケの空
気供給管２５が取付けられており、流量計２６と
開閉弁２７を用いて任意の空気量がプロペラ型撹
拌翼２４に通気できるようにした。

実験はタンク２３に濃度40ｍmol／の
Na₂SO₃水溶液の吸収剤スラリ２２を250を入
れ、プロペラ型撹拌翼２４を1000rpmの回転速度
で回転させ、更に各撹拌翼２４に空気供給管２５
から均等に空気を所定流量通気することによつて
実験を開始した。尚、気泡と気液撹拌の状態は目
視とストロボ写真撮影で観察し、撹拌所要動力は
撹拌軸２８に取付けた図示していない回転トルク
計で測定した。気泡の微細化状況はタンク２３内
のNa₂SO₃濃度変化によつても測定した。

そして、発明者等の観察によればプロペラ型撹
拌翼２４に空気供給管２５から通気すると気泡の
微細化と同時に気泡がタンク２３の内部に押し出
されタンク２３内の吸収液スラリ２２の全域に気
泡が広がり、タンク２３の全域で気液反応が進行
する様子がうかがえた。

しかし、本発明者等は更にプロペラ型撹拌翼２
４による通気撹拌を検討した結果、プロペラ型撹
拌翼２４の運転条件によつては微細気泡の生成が
不良である領域、つまり第６図ａに示す様に空気
供給管２５から吹込んだ空気が単にプロペラ型撹
拌翼２４の中心軸上を通り抜けるだけの領域Ａが
あることを知り、更にこの領域Ａではプロペラ型
撹拌翼２４の撹拌所要動力が空気を吹込まない時
と同一であり所要動力が低下しないことを知つ
た。通常、液中に微細な気泡を発生させて気液反
応を行う方式は発酵工業、合成化学工業、排水処
理工業において液量に比べて反応させる気体の量
が少ない場合に使用されるので、気体の量が少な
いと微細な気泡が形成されないのでプロペラ型撹
拌翼２４は使用されなかつた。

ところが、本発明者等は更にプロペラ型撹拌翼
２４による気泡形成の検討を進め、第６図ａに示
す如く空気が微細化されないで通り抜ける現象は
通気量を増加させていく初期の段階で発生し、一
旦、第６図ｂに示す様にこの領域Ａを過ぎて空気
がプロペラ型撹拌翼２４にまとわりつくいわゆる
キヤビテーシヨンに類似した現象（以下単にキヤ
ビテーシヨン類似現象という）が発生してしまえ
ば再度、空気供給管２５からの空気量を減少させ
てもキヤビテーシヨン類似現象Ｂはそのまま持続
しプロペラ型撹拌翼２４から微細な気泡を発生さ
せ続けることを知り本発明に到達した。

つまり、空気供給管２５からの空気の供給量を
変化させNa₂SO₃水溶液の酸化速度とプロペラ型
撹拌翼２４の撹拌所要動力を測定した結果を第４
図および第５図に示す。第４図において点Ｃから
Ｄ点へ空気供給量を増加させていくと５m³／ｈ付
近で第６図ｂで説明したキヤビテーシヨン類似現
象Ｂが発生して第５図の点Ｅから点Ｆへ急激に撹
拌所要動力が減少し、Na₂SO₃の酸化速度は急激
に向上する。しかしながら、このキヤビテーシヨ
ン類似現象Ｂが発生した状態で逆に空気供給量を
10m³／ｈから減少させていくと５m³／ｈ以下にな
つてもキヤビテーシヨン類似現象Ｂが発生したま
まであり、撹拌所要動力は、第５図の点Ｅまでは
増加せず、またNa₂SO₃の酸化速度も第４図の点
Ｃまでは低下しない。この現象によつて本発明に
よる一時的な空気供給量増加の履歴が空気供給量
の少ない領域における酸化、つまり微細気泡の形
成に効果があることが明らかになつた。又、以上
の実験データからも明らかなように気泡の形成状
態は撹拌所要動力、つまり、プロペラ型撹拌翼２
４の回転トルクと密接な関係があるので空気供給
量を時間とともに変化させる方法の他に、回転ト
ルクの検出値で空気供給量を制御する方法も可能
である。つまり第４図および第５図の例において
酸化反応を空気量５m³／ｈでキヤビテーシヨン類
似現象Ｂによつて気泡を発生させている時、モー
タなどの故障による空気供給量の変動等によつて
空気の吹抜けが生じたとすれば、酸化速度は約半
分に低下しプロペラ型撹拌翼２４の回転トルクは
約1.5倍に上昇する。そこで回転トルクがその半
分程度に低下するまで空気供給量を増加させてキ
ヤビテーシヨン類似現象Ｂを確実に発生させた後
に回転トルクもしくは空気供給量が元の状態にな
るまで空気供給量を減少させれば良い。尚、撹拌
所要動力は撹拌軸２８の回転トルクだけでなく撹
拌動力源の消費動力もしくはプロペラ型撹拌翼２
４によつて生起される液の流れの強さとも密接な
関係があるのでこれらの検出値も回転トルクの検
出値と同様に制御の因子に使用してもよい。

以上の実験データをもとに、第１図を用いて本
発明の気泡発生装置の系統図について説明する。

第１図において、２２は吸収剤スラリ、２３は
タンク、２４は撹拌翼、２５は空気供給管、２７
は開閉弁、２８は撹拌軸、２９は空気供給管２５
に並列に設けた副空気供給管、３０は副空気供給
管２９の副開閉弁、３１は空気タンク、３２はモ
ータ、３３はタイマ、３４は空気供給口である。

この様な構造において本発明の特徴は空気供給
口３４に供給する空気流量の制御にあり、空気タ
ンク３１から空気供給口３４に至る空気供給管２
５と副空気供給管２９を２系列配置し、タイマ３
３と開閉弁２７と含開閉弁３０によつてタンク２
３へ供給する空気供給量を増減させるものであ
る。起動時にタイマ３３を稼動させるとまずタイ
マ３３からの信号によつて開閉弁２７と副開閉弁
３０が開き空気タンク３１からの空気が空気供給
管２５、副空気供給管２９を通つて空気供給口３
４に送られる。次いでタイマ３３からモータ３２
に信号が送られ撹拌翼２４の回転が始まる。一定
時間経過し撹拌翼２４の回転速度が上昇するとタ
イマ３３からの信号が副開閉弁３０に送られて副
開閉弁３０は閉じられ副空気供給２９からの空気
供給は停止し、従つて空気流量が所定の流量まで
低下して運転される。

更に運転途中において空気供給の一時的な途絶
等の事故によつて第６図ｂで説明したキヤビテー
シヨン類似現象Ｂが発生しなくなるとモータ３２
が過負荷になり消費電力が上昇するので過負荷の
場合に発生するモータ３２からの信号がタイマ３
３に作用し、タイマ３３の状態は再度、起動時に
戻る。タイマ３３からの信号によつて副開閉弁３
０が開き副空気供給管２９による空気供給が再開
され空気供給口３４からの空気量は多くなる。開
閉弁２７はこの時点では開いているのでタイマ３
３から信号による開放指令が送られてきてもその
ままの状態を維持しモータ３２も同項に回転した
ままである。

この様に撹拌翼２４による微細な気泡の形成に
は第６図ｂで説明したキヤビテーシヨン類似現象
Ｂを発生させることによつて、撹拌翼２４に空気
を通過させるだけでなく、撹拌翼２４に空気をま
とわりつかせることが重要である。

しかしながら、このキヤビテーシヨン類似現象
Ｂは空気量が少ない場合は発生しないが、空気供
給管２５と副空気供給管２９の両方から空気を供
給させて一時的に空気量を増加させ、一旦キヤビ
テーシヨン類似現象Ｂを発生させれば、空気量を
減少してもその状態が維持されるので、微細ない
泡が発生し、撹拌翼２４と消費動力も低下する。

〔発明の効果〕

本発明は前述のような構成になつているため、
空気供給量の少ない領域でも微細な気泡を発生さ
せることができ、しかも消費動力の少ない気泡発
生装置の運転方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る気泡発生装置の
概略系統図、第２図および第３図は実験装置の平
面図および側面図、第４図および第５図は第２図
および第３図の実験装置で得られた実験データの
特性図、第６図ａ，ｂは撹拌翼による気泡の発生
状態を示した説明図、第７図は湿式排煙脱硫装置
の概略系統図である。 ２２……吸収剤スラリ、２３……タンク、２４
……撹拌翼、２５……空気供給管、２７……開閉
弁、２９……副空気供給管、３０……副開閉弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収剤スラリを貯蔵したタンク内に撹拌翼
   と、この撹拌翼の背面に空気供給管を設け、タン
   ク内に空気を吹き込み気液反応を行うものにおい
   て、 起動時には先ず前記空気供給管から空気を供給
   した後、前記撹拌翼を回転させることを特徴とす
   る気泡発生装置の運転方法。 ２ 前記空気供給管と並列に副開閉弁を有する副
   空気供給管を設け、前記空気供給管に付設されて
   いる開閉弁と前記副空気供給管に付設されている
   副開閉弁の両方の弁をともに開いて空気を供給
   し、ついで前記撹拌翼を回転させ、所定時間経過
   後にいずれか一方の開閉弁を閉じることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の気泡発生装置の
   運転方法。