JPH06142447A - 湿式排煙脱硫装置からの石膏スラリの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湿式排煙脱硫装置からの石膏スラリの処理方
法に関する。 【構成】 排ガス中に含まれる硫黄酸化物を湿式排煙脱
硫装置で処理して石膏を副生品として回収する方法にお
いて、湿式排煙脱硫装置から石膏スラリを抜き出し、該
石膏スラリを湿式排煙脱硫装置前流の高温排ガス中に噴
霧させて蒸発乾燥して石膏を粉粒体として回収し無排水
化する湿式排煙脱硫装置からの石膏スラリの処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿式排煙脱硫装置からの
石膏スラリの処理方法に関し、さらに詳しくは排ガス中
の硫黄化合物（以下、ＳＯｘと略記する）を湿式排煙脱
硫し、副生品としての石膏を省エネルギ的に効率よく回
収すると共に、排水を全く出さない方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、排煙脱硫方法は湿式法が多数実用
に供されているが、中でも事業用火力発電所の大型排煙
脱硫装置として主流を占める湿式石灰・石膏法がよく知
られている。｛安藤淳平：“世界の排煙浄化技術”
（財）石炭技術研究所（１９９０），P.９９〜１２１｝
この技術は例えば特許第８９９２３４号（特公昭５０−
１７３１８号公報）に記載されているとおり、ＣａＣＯ
₃ やＣａ（ＯＨ）₂ を吸収剤として水に懸濁したスラリ
となし、スラリ散布手段を設けた吸収塔に供給して排煙
脱硫を行ない、吸収塔下部に設けたスラリ受けタンクで
はＳＯｘを吸収して生成した亜硫酸カルシウムを酸化し
て石膏に転化し、この石膏を含むスラリを遠心分離器へ
導いて粉粒体の石膏を分離し、分離ろ液を排出するもの
である。分離された石膏はベルトコンベアを介して石膏
貯蔵庫に入れられ、リクレーマなどを介して石膏ボード
やセメント工場へ搬出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
湿式石灰・石膏法排煙脱硫において、従来は石膏スラリ
を一旦、遠心分離器へ送り、粉粒体の石膏を回収すると
共に分離ろ液を排出するものであった。

【０００４】しかしながら、このような従来法の場合に
は次の欠点があった。 （１）副生品として回収される石膏は石膏ボードやセメ
ント工場で利用されるが、輸送や貯蔵を効率よく行なう
ため、粉粒体として取り扱うので、湿式排煙脱硫装置で
の大量の石膏スラリから粉粒体石膏を分離するための大
がかりな遠心分離設備が必要とされ、そのための動力費
が嵩んだ。 （２）排出される分離ろ液は微粒石膏を含むので厳しい
排水水質管理に適合するための排水処理設備を介して放
流する必要があり、設備運転費が嵩んだ。

【０００５】地球環境とエネルギ問題がクローズアップ
されている現在、とりわけ省エネルギ、省資源への取り
組みが重要であり、本発明は上記２項の欠点を解消し湿
式排煙脱硫装置の省エネルギ、省資源に寄与することが
できる湿式排煙脱硫装置からの石膏スラリの処理方法を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は排ガス中に含ま
れる硫黄酸化物を湿式排煙脱硫装置で処理して石膏を副
生品として回収する方法において、湿式排煙脱硫装置か
ら石膏スラリを抜き出し、該石膏スラリを湿式排煙脱硫
装置前流の高温排ガス中に噴霧させて蒸発乾燥して石膏
を粉粒体として回収し、無排水化することを特徴とする
湿式排煙脱硫装置からの石膏スラリの処理方法である。

【０００７】本発明は上記構成を有するものであるが、
湿式排煙脱硫装置から抜き出された石膏スラリはサイク
ロンを通して濃縮して適当濃度、例えば５〜５０ｗｔ％
の石膏スラリとし、石膏希薄スラリは湿式排煙脱硫装置
の吸収塔に戻し、濃縮した石膏スラリを例えば電気集塵
装置の下流で湿式排煙脱硫装置の上流に設けたスプレー
ドライヤ中の高温排ガス中に噴霧し、スプレードライヤ
底部のサイクロン効果によって石膏粉粒体、特に好まし
くは粒径の大きい石膏粒子のみ、を排ガスから分離回収
し、排ガスだけ、または微細な石膏粒子を含む排ガスを
湿式排煙脱硫装置に導入するようにすることが好まし
い。

【０００８】

【作用】スラリから固形物を得る手段として噴霧乾燥は
一般に知られているが、今まで湿式排煙脱硫装置に利用
できなかったのは石膏分離ろ液を湿式排煙脱硫装置の補
給水として再利用するために、噴霧乾燥に着眼されてい
ないことによるものと考えられる。

【０００９】しかしながら、本発明方法におけるよう
に、湿式排煙脱硫装置へ導入される排ガス中に多量の石
膏スラリを噴霧することによって、排ガス温度が低下す
るので、従来法で必要とされた湿式排煙脱硫装置の水分
蒸発による補給水量は少なくなるほか、特に本発明方法
によれば、吸収剤であるＣａＣＯ₃ またはＣａ（ＯＨ）
₂ を粉粒体のまま直接吸収塔へ供給する方法（この方法
は設備が安価で動力費が少ない）を併用できる利点があ
る。従来のごとく、吸収剤を一旦スラリにした後、これ
を吸収塔へ供給する複雑な吸収剤調整供給方法では、補
給水や多量の石膏分離ろ液を必要とするので噴霧乾燥を
利用することはできなかったものである。

【００１０】ＳＯｘを含む排ガス、例えば石炭火力発電
所のボイラ排ガスは乾式脱硝処理、熱交換器での熱回
収、乾式電気集塵器でのフライアッシュ捕集を経て湿式
石灰・石膏法排煙脱硫装置に導入されるが、本発明では
乾式電気集塵器出口排ガスの全部または一部をスプレー
ドライヤに通した後、湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置に
導いて処理する。

【００１１】湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置の吸収塔で
はＣａＣＯ₃ を吸収剤として含有する吸収液と接触させ
ＳＯｘを吸収する。吸収液中に吸収されたＳＯｘは直ち
にＣａＣＯ₃ と反応してＣａＳＯ₃ を生成するが吸収液
を空気酸化することによってＣａＳＯ₄ ．２Ｈ₂ Ｏ石膏
結晶として晶析させる。石膏を含む吸収液はＳＯ₂ 吸収
量に見合っていわゆる石膏スラリとして吸収塔から抜き
出すが、サイクロンを通して濃縮石膏スラリを抜き出す
ので５〜５０ｗｔ％の石膏スラリとなる。

【００１２】この石膏スラリをスプレードライヤへ送
り、約１４０℃排ガス中に噴霧する。排ガスとの接触時
間は約１０秒で水分は蒸発し石膏が粉粒体となる。排ガ
ス温度は蒸発水量によって変化するが通常６０℃程度に
なるまで蒸発乾燥させることができるので、排ガス中の
ＳＯ₂ 濃度が２５００ｐｐｍ程度までの脱硫によって副
生する石膏スラリを外部加熱なしで処理することができ
る。

【００１３】スプレードライヤの底部ではサイクロン効
果で石膏粉粒体を排ガスから分離する一方、約６０℃の
低温排ガスは湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置へ導かれ
る。この湿式脱硫装置ではもはや排ガス中への水分蒸発
は殆んどないから蒸発損失に伴う補給水は不要で、ミス
トエリミネータの洗浄水やポンプのシール水の流入で水
バランスがとれる。しかも従来のごとく石膏分離液がな
く、吸収剤ＣａＣＯ₃ は粉粒体のまゝ直接吸収塔へ供給
する方法が採用できるので、従来の複雑な吸収剤スラリ
調整供給設備が省略され、設備の簡素化と動力費が削減
可能となる。さらに、洗浄水やシール水の余剰水は石膏
スラリとして抜き出され噴霧乾燥されるので排水が全く
出ない特徴がある。

【００１４】このように、本発明は動力費の嵩む遠心分
離設備と分離液処理設備と排水放流処理設備、それに吸
収剤スラリ調整設備が省略できる効果が奏される。

【００１５】

【実施例】本発明方法の１実施態様例を図１によって説
明する。石炭火力発電所のボイラ１からの排ガスは脱硝
２、エアヒータ３、電気集塵器４、ファン５を介してス
プレードライヤ６に導かれる。スプレードライヤ６入口
での排ガスは温度約１４０℃でＳＯ₂ ガス約８００ｐｐ
ｍを含有する。スプレードライヤ６の上部にはロータリ
ーアトマイザ７が設備され、該ロータリーアトマイザ７
を経て排ガス中に石膏スラリ１１を噴霧する。石膏スラ
リ１１は湿式石灰・石膏法の脱硫装置８から図示省略の
サイクロンを経て抜き出されて来るもので、約１０ｗｔ
％の石膏結晶粒子を含む水スラリである。この石膏スラ
リ濃度は排ガス中のＳＯ₂ 濃度などによって５〜５０ｗ
ｔ％に調整される。約１４０℃の排ガス中に噴霧された
石膏スラリは直ちに水が蒸発して、石膏粉粒体となり、
スプレードライヤ６の底部から石膏１２が抜き出され
る。こゝで、石膏粉粒体を排ガスから分離しやすいよう
にスプレードライヤの排ガス出口部をサイクロン形状に
するか、または別にサイクロンを設ける。

【００１６】スプレードライヤから出た排ガスの温度は
水の蒸発によって約６０℃になるが、出口排ガスの水露
点温度５２℃より高くなるように蒸発させる水量を石膏
スラリ濃度とからめて調整する。８００ｐｐｍのＳＯ₂
を脱硫して得られる１０ｗｔ％の石膏スラリを噴霧乾燥
した後の排ガス温度は１４０℃から６０℃になるが、石
膏スラリ濃度を１５ｗｔ％に濃縮した後噴霧した場合の
出口排ガス温度は９０℃になる。逆に石膏スラリ濃度を
薄くして蒸発水量を増やすと、ついには排ガス石膏粉粒
体が湿潤して粉粒体として取り扱い不能になるので必ず
水露点温度より高い排ガス温度になるように石膏スラリ
の水量を管理する必要がある。

【００１７】スプレードライヤ６から出た約６０℃の排
ガスは湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置８に送られる。こ
の湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置８は排ガスと吸収液を
接触させてＳＯ₂ を吸収除去する吸収塔、吸収液を受け
る吸収液タンク、吸収液タンクに吸収剤である石灰石粉
（ＣａＣＯ₃ ）１０を粉体のまま供給する設備、吸収液
を吸収塔に循環散布する循環ポンプ、吸収液中に吸収さ
れたＳＯ₂ がＣａＣＯ ₃ と反応して生成するＣａＳＯ₃
を酸化してＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ石膏結晶にするための
酸化用空気スパージャ、吸収塔から吸収液ミストが排ガ
スに同伴して散逸するのを防止するミストエリミネー
タ、ミストエリミネータの水洗浄設備、吸収液タンクか
ら液体サイクロンを介して石膏スラリを抜き出す設備か
ら構成される。

【００１８】吸収塔では排ガスは吸収液によって洗浄さ
れ、８００ｐｐｍのＳＯ₂ は約９０％が脱硫されると共
に排ガス温度は５２℃になる。こゝでの排ガス中への蒸
発水量はスプレードライヤ６における蒸発水量の約１／
１０と僅かである。この蒸発水量を抜き出し石膏スラリ
１１の水量の合計量はミストエリミネータの水洗浄によ
って流入する水量と平衡する。

【００１９】湿式石灰・石膏方法排煙脱硫装置８から出
た浄化排ガスは必要に応じて再加熱装置で昇温して後、
煙突９から大気中へ拡散させる。

【００２０】以下、石炭燃焼排ガスについて、図１のフ
ローに従って本発明方法を適用した具体的な試験例をあ
げて説明する。石炭燃焼量２５ｋｇ／ｈの燃焼炉から発
生する排ガス２００ｍ³ Ｎ／ｈをアンモニア接触還元法
による乾式脱硝装置に導き、次いで熱交換器を通して１
４０℃まで冷却し乾式集塵器で処理した後、排ガスファ
ンを介して、図１に示したごとく、本発明方法より構成
されるスプレードライヤと湿式石灰・石膏法排煙脱硫装
置の試験装置に排ガス１８ｍ³ Ｎ／ｈを分取して導い
た。

【００２１】 ○スプレードライヤ： ２００ｍｍφ×１５００ｍｍＨ ○入口排ガス流量： １８ｍ³ Ｎ／ｈ 入口排ガス温度： １４０℃ 入口排ガス水分： ８ｖｏｌ％ 入口排ガスＳＯ₂ 濃度： ８００ｐｐｍ（乾式基準） ○噴霧石膏スラリ濃度： １０ｗｔ％ ○噴霧石膏スラリ供給量： ８７０ｍｌ／ｈ ○出口排ガス温度： ６０℃

【００２２】○排煙脱硫装置： 吸収塔： ２０ｍｍφ
×４０００ｍｍＨ 吸収液タンク： １０リットル 吸収液スラリ循環流量： ２７０リットル／ｈ 入口ガス流量： １９ｍ³ Ｎ／ｈ 入口ガス温度： ６０℃ ○入口ガスＳＯ₂ 濃度： ７９０ｐｐｍ（乾式基準） 出口ガスＳＯ₂ 濃度： ８０ｐｐｍ（乾式基準） 抜出し石膏スラリ濃度： １０ｗｔ％ 抜出し石膏スラリ流量： ８７０ｍｌ／ｈ 抜出し石膏スラリに含まれる石膏（ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂
Ｏ）： ９．５ｗｔ％ 抜出し石膏スラリに含まれる未反応石灰石（ＣａＣ
Ｏ₃ ）： ０．５ｗｔ％

【００２３】上記諸数値は試験装置を約１００時間連続
運転し、全系が定常状態運転に維持されている時の代表
的データを示した。

【００２４】スプレードライヤ底部のサイクロンから分
離して得られる噴霧乾燥物の組成は付着水分：５ｗｔ
％、石膏（ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ）：９５ｗｔ％（乾量
基準）、石灰石（ＣａＣＯ₃ ）：５ｗｔ％であり、粉粒
体として取り扱いが可能であった。

【００２５】湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置からの抜出
しスラリはスプレードライヤに送られ、前述の通り石膏
を粉粒体として回収する一方、水は蒸発してしまうた
め、余剰水を排水として全く出す必要がない運転が達成
された。この実施例において得られた石膏粉粒体は次の
２点の特徴をもつ。その１つはフライアッシュが含まれ
ない純度の高い石膏が得られたことである。これは乾式
集塵器の後流で、かつ湿式排煙脱硫装置の前流にスプレ
ードライヤを設けたことによって燃焼炉から発生したフ
ライアッシュ（ばいじん）が乾式集塵器で除去されるた
めである。その２つは石膏粉粒体の平均粒子径が吸収液
スラリ中に含まれる石膏粒子の平均粒子径よりも大きい
ことである。すなわち、回収された石膏粉粒体の中に粒
子径の小さなものが少なくなっていることである。粒子
径の小さい石膏は粉塵として飛散しやすい上に市場価値
を低下させるもので好まれないので本発明方法で得られ
る石膏は市場価値の高いものが得られた。

【００２６】通常スプレードライヤが利用される産業分
野ではスプレードライヤで得られる乾燥固形物を十分に
回収するためスプレードライヤの後流に乾式電気集塵器
又はバグフィルタのごとき精密集塵装置を設ける。しか
し、本発明では、この常識は採用せず、スプレードライ
ヤ底部にサイクロンを設けて粗粒石膏だけを回収し、微
細粒石膏は排ガスに同伴させたまゝ湿式石灰・石膏法排
煙脱硫装置へ導いた。すなわち、従来必要とされていた
精密集塵器をスプレードライヤの後流には設けないの
で、微細粒石膏が再び吸収塔でＳＯ₂ と共に捕集され
る。

【００２７】この微細粒石膏は吸収塔での化学反応によ
って、次々と生成される石膏の種晶として利用でき、成
長して大きな石膏粒子へと変化する。このサイクルによ
って本発明方法では連続して粗粒石膏をスプレードライ
ヤ底部サイクロンから回収できた。さらに、微細粒石膏
の種晶効果として吸収液の石膏過飽和度を低く保つこと
ができ、吸収塔や配管の内壁へ石膏スケールが付着しな
くなり、スケール閉塞トラブルによる運転への支障を防
止できる効果も併せて得られることを確認した。

【００２８】

【発明の効果】本発明により下記の効果が奏される。 （１）湿式石灰・石膏法排煙脱硫装置に従来は不可欠で
あった遠心分離設備を省略し、石膏スラリを排ガス中に
噴霧乾燥することによって副生石膏が粉粒体として回収
できる。 （２）石膏分離ろ液が出ないからろ液送液再循環設備
と、排水処理設備が省略できる。 （３）吸収剤スラリ調整設備が不要で、石灰石粉を直接
吸収液タンクへ供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中に含まれる硫黄酸化物を湿式排
   煙脱硫装置で処理して石膏を副生品として回収する方法
   において、湿式排煙脱硫装置から石膏スラリを抜き出
   し、該石膏スラリを湿式排煙脱硫装置前流の高温排ガス
   中に噴霧させて蒸発乾燥して石膏を粉粒体として回収
   し、無排水化することを特徴とする湿式排煙脱硫装置か
   らの石膏スラリの処理方法。