JPH0623347A - 脱硫排水の処理方法 - Google Patents

脱硫排水の処理方法

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JPH0623347A
JPH0623347A JP4182397A JP18239792A JPH0623347A JP H0623347 A JPH0623347 A JP H0623347A JP 4182397 A JP4182397 A JP 4182397A JP 18239792 A JP18239792 A JP 18239792A JP H0623347 A JPH0623347 A JP H0623347A
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JP
Japan
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flue gas
desulfurization
flue
fly ash
water
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JP4182397A
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English (en)
Inventor
Chisato Takano
千里 高野
Takayoshi Yamazaki
敬義 山崎
Kimio Nishio
公男 西尾
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Chiyoda Corp
Original Assignee
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Chiyoda Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 湿式排煙脱硫装置および関連設備から排出さ
れる脱硫排水を濃縮し、残留する濃縮液をボイラー煙道
からの高温排煙を用いて乾燥し、得られる粉状物を前記
煙道のフライアッシュ中に混入希釈することにより、直
接投棄可能な物質となすことを特徴とする方法が提供さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は湿式排煙脱硫装置および
関連設備から排出される排水の処理方法に関する。詳し
くは本発明は脱硫排水の無排水化を行うと共に水分の回
収をも行うものである。
【0002】
【従来の技術】燃料を燃焼させる際生成する排煙は種々
の有害物質特に硫黄化合物を含有し、そのまま煙突より
大気中に放出することは許されない。従って排煙は脱硫
処理その他を施したのち大気中に放出され、その際生成
する脱硫排水は必要あればさらに有害物質を低減もしく
は除去して国および地方協定による規制値に合致させた
のち公共水域に放水されていた。
【0003】また近年前記規制値に対する要求が厳しく
なるに伴い、公共水域への放出をできるだけ回避して水
質汚染を防止することがより強く要求されてきている。
従って湿式脱硫排水をある程度濃縮したのち濃縮物を乾
燥して粉状物となし、この粉状物を埋立てなどによる投
棄処理する方法も模索されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年の電力需
要の伸びに伴い、発電単基容量も従来の200MWのものか
ら500MW、700MW、そして1000MWのものへと順次巨大化
してきており、それに伴って単基当りの用水量、排水
量、固形廃棄物量等すべての面にわたって量的に拡大し
ており、その対策も小規模における場合と質的に変化し
てきている。
【0005】例えば用水に関して言えば、ボイラー湿式
排煙脱硫装置は非常に多量の補給水を必要とする装置で
あって、その蒸発水補給用水分が 4/4 ECR 200MW発
電プラント排煙の場合で毎時約21トンであったものが10
00MWでは毎時約105トンとなる。その他に排水が200MW
時の毎時約5トンから1000MWでは毎時約25トンに増大す
る。従って脱硫装置の補給水のみで毎時約130トンに達
し、また1発電所の規模が通常2000MW〜3000MWとなって
きているのでこれだけの量の用水の安定的供給を図るに
は発電所の建設立地をよく選択しても自治体からの供給
のみには依存しきれなくなってきている。必然的に発電
所内における用水の使用合理化、節減等の必要に迫られ
ている。
【0006】発電規模の拡大に伴うさらに大きな問題
は、ボイラー排煙を湿式脱硫装置に導入し、カルシウム
ベースの吸収剤と接触させて脱硫後に生成する脱硫排水
量が発電規模の拡大に伴って増大し続けていることで、
脱硫排水の処理方法の再検討が迫られている。また脱硫
排水中に含有される有害物質は多種類にわたっており、
例えばカドミウム、ヒ素などの重金属類、弗素化合物、
ジチオン酸、含窒硫黄化合物、さらには可溶性窒素 (NO
3 -、NH4 -) も存在する。また湿式脱硫工程に由来する可
溶性塩類例えばMgSO4 、CaSO4・2H2O 、CaCl2 等も3.0
〜8.0重量%に達する濃度で含有される。従ってこれら
の複雑な組成の脱硫排水を処理して規制物質を効率的に
除去し規制値を満足させるには複雑な工程および装置を
必要とし、発電規模の拡大に伴ってその運用経費、添加
薬剤費、さらには装置の保守費用などが増大し続けてい
る。また地域協定による窒素、燐等の規制値がある場合
は更に工程追加を要する。またこれら排水処理のための
各工程設備はかなり広い面積を占有するため、土地の有
効利用の観点からも不経済であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記したような
排水処理に関わる諸問題点を解決するため、前記排水を
まず、処理排煙の再加熱にとって熱バランス上支障のな
い約25〜40重量%程度まで濃縮して水分を回収再利用
し、残る濃縮液をボイラー煙道からの高温排煙を用いて
乾燥させて粉状物となし、この粉状物を同じボイラー排
煙中に混合希釈すれば有害物質濃度が環境基準以下に低
下し、しかもフライアッシュと一緒に埋立てその他の方
法で投棄できることに着目した。
【0008】すなわち本発明は湿式排煙脱硫装置および
関連設備から排出される脱硫排水を場合によりpH調整後
濃縮する第一工程、残留する濃縮液をボイラー煙道から
の高温排煙を用いて乾燥する第二工程、および得られる
粉状物を前記煙道に吹き込みフライアッシュ中に混入希
釈する第三工程からなる、脱硫排水を直接投棄可能な物
質となす方法を提供するものである。
【0009】本発明方法においては、濃縮工程で回収さ
れた水分は多量の補給水を必要とする脱硫工程その他で
再利用できるので効率的であり、ボイラー排煙を有効利
用でき、生成した粉状物は容易にフライアッシュと均一
に混合し希釈して有害物質の濃度を基準値以下に低下で
きるのでそのまま投棄できるという点で有利である。本
発明方法のもう一つの利点は、排煙脱硫装置を含む現在
のボイラー関連設備に簡単な追加設備を付加すればこと
足りるのでスペース的にも運用面でも従来の処理法より
はるかに簡便で経済的である。
【0010】フライアッシュは現在70%程度が臨海埋立
投棄が行われており30%程度がフライアッシュセメン
ト、セメント混和材その他産業用用途に使用されてい
る。前者の埋立ては海洋汚染防止法により規制されてい
るが現在水遮断構造で表層水が流出時pH調整以外処理な
しの投棄で規制値は満足されている。粉状物を含有する
最終的に得られるフライアッシュは海防法および産廃法
の埋立て基準値をクリアしているので埋立て等にそのま
ま投棄処理できる。
【0011】また近時地域協定で要求される項目につい
ても灰分離型からの排水について後述のごとくF-除去
処理を行うことにより水防法も満足させることができ
る。以下に本発明をさらに詳しく説明する。本発明の第
一工程で処理される排水は脱硫装置および関連設備から
の排水であり、脱硫装置は灰混合方式のものでも灰分離
方式のものでもよい。但し灰分離方式の場合は脱硫排水
中の弗素イオン濃度が高くなる傾向があり、500 ppmwを
こえる場合は予め排水を消石灰等で中和して弗素イオン
の大部分を CaF2 として析出させ、同時に生成する石こ
うスラッジと一緒に沈降物として脱硫装置の石こうスラ
リーと混合除去したのちpH4〜7に調整し濃縮工程にか
ける。
【0012】排水は種々の方法で濃縮できる。例えば自
己蒸気圧縮加熱式のフォーリングフィルム型二重効用缶
は液深圧による沸点上昇が小さく、自己蒸気の省圧縮エ
ネルギー様式で濃縮できるので好都合である。処理され
る脱硫排水は当初より固形微粒子を含有しており、かつ
液の濃縮に伴い可溶性塩類が過飽和となり析出してスケ
ーリングを起し、総括伝熱係数を低下させる傾向がある
ので、予め少量、好ましくは2〜3重量%程度の種晶を
スラリーに添加して種晶の表面上に結晶が析出するよう
にしむけ、伝熱機器へのスケーリングを回避することが
好ましい。
【0013】濃縮は排水中の全溶解固形分 (以下TDS
と略記する) ベースで約20〜50重量%好ましくは処理排
煙の再加熱のための熱バランスに支障がなく経済的な濃
度の約25〜40重量%となるまで行われるのが好ましい。
かくして得られた濃縮液はスラリー状を呈し、後続の乾
燥工程に送られる。第二工程である乾燥工程は、粉状物
が得られるという利点から通常スプレードライ法により
行われ、被乾燥液の流量変化に対応すべくロータリーデ
ィスク型装置が通常用いられる。 700MWベース発電プラ
ントの脱硫排水の場合で内径約5m、高さ約5〜6mの
乾燥器で機能上充分都合良く乾燥できる。
【0014】乾燥に用いられる高温排煙はボイラー煙
道、好ましくはエコノマイザーとエアヒーター間の煙道
からの約 400〜320℃を有する排煙が用いられる。この
排煙はそのまま使用できるし、またはサイクロンを用い
て簡略的に除塵後のものでもよい。乾燥器出口側には簡
略型サイクロンを設置して乾燥器排煙中のダストを荒取
りし下流の誘引ファンの磨蝕防止を図ることが好まし
い。乾燥装置出口排煙温度を 180〜120℃好ましくは 15
0〜130℃に調節して乾燥した場合に最も効率良く粉状物
が形成される。生成する粉状物の粒度は約30〜80μm で
ある。
【0015】こうして生成した乾燥粉状物、サイクロン
で捕集された粉状物および乾燥器排煙は第三工程で煙道
中のどこかの段階、例えばエアヒーターと低温電気集塵
装置との間で煙道中に連続的に導入し放散させる。粉状
物は流動性が高いので煙道中の大量の排煙中に均一に混
合され、次工程の低温電気集塵機でフライアッシュと共
に捕集される。700MW ベース石炭だきボイラーの場合脱
硫排水は毎時約17m3 (約20トン) であり、これを濃縮乾
燥すると粉状物が毎時約1.3〜1.5トン生成する。
【0016】フライアッシュ量は使用される石炭中の灰
分量により変動し、石炭中の灰分量とフライアッシュ発
生量との関係を示せばおよそ次のとおりである。 石炭中の灰分(重量%) フライアッシュ量 フライアッシュ中の乾燥粉(%) 10 約24.0トン/時 約6.0 12.5 約30.0 〃 約4.8 15 約37.0 〃 約3.9 18 約44.0 〃 約3.3 20 約50.0 〃 約2.9 燃料炭中の灰分含量が少ない例である10%の場合でフラ
イアッシュに対する乾燥粉状物の比率は約6重量%であ
る。実際上は燃料石炭中の灰分は10%以上の場合が多い
ので、フライアッシュ量もより多くなり、従ってフライ
アッシュ中への粉状物混入量は6重量%をずっと下まわ
る場合が多い。
【0017】以上は乾燥装置を排煙煙道とは別個に設置
して含湿分を分離し、煙道での腐蝕防止、固着物の発
生、団子状物の生成を避けた例であるが、煙道の寸法が
高さ4mを越えるような大きい場合は濃縮液を煙道内で
直接排煙中に噴霧して乾燥させる方法も実施可能であろ
う。本発明を以下実施例および添付図面により、さらに
詳細に説明する。
【0018】
【実施例】図1は本発明方法の概略を示すフローダイヤ
グラムであり、図2はスリット付きの特殊な分配器を備
えたフォーリングフィルム型濃縮器の例を示す図であ
る。図2に示す濃縮器は現在特許出願中 (特願平4 ─17
3227号) のもので、自己蒸気圧縮加熱型のフォーリング
フィルム型濃縮器で2重効用缶である。この濃縮器はス
タート時のみ外部よりスチームをジャケット側に導き加
熱するが運転正常化後はベーパーコンプレッサーで圧縮
するスチームだけの熱供給だけで足りるので外部よりス
チームを供給する必要はない。
【0019】湿式脱硫装置からの排水18 (固体濃度500p
pmw 以下) を予め消石灰でpH5〜6に調整し、石こう種
晶 (平均粒径40μm ) を約2重量%添加し、これを図1
および図2中のフォーリングフィルム型濃縮器5 (熱交
換パイプ内管50mm、長さ1.5m、内管材質チタン) に内
管周辺長1m当り1000L〜2000L/時の流量で導入し
た。ジャケット側34をスチームにより加熱し、内管33と
ジャケットの圧力差 0.15〜0.2kg/cm2 にコントロー
ルして循環濃縮した。
【0020】濃縮中給液と蒸発水蒸気は併流下降し、下
部サンプにて気液分離された。水蒸気はミスト除去後ベ
ーパーコンプレッサー6にて圧縮 (伝熱パイプ内外温度
差約5℃前後) 濃縮器ジャケットへ送入された。流下し
た液は循環ポンプ7で新給液と共に濃縮器の頂部液分配
部へ送られ循環濃縮された。濃縮液中の種晶の表面積
(析出塩の析出面) が伝熱管内を通過する間の液の被加
熱濃縮に対応し伝熱管内壁にスケールが発生しない様供
給液の液深を調節して濃縮操作を行った。濃縮は連続操
作で行われ濃縮液の一部は循環ポンプ7吐出側から濃縮
液貯槽8に送るが一部の液はハイドロクローンにて種晶
を分離し循環液内の種晶濃度を一定に保った。濃縮液の
沸点上昇は3〜5℃、総括伝熱係数は約2400kcal/m2hr
℃であった。
【0021】約35重量%まで濃縮され、回収された水分
は毎時約5Lであった。得られた濃縮スラリーはポンプ
9により乾燥器10に送られた。次にエコノマイザーとエ
アヒーター3の間の煙道から取出口2を介して高温排煙
15を取り出し、ロータリーディスクスプレー型乾燥器10
の上部側およびロータリーディスクの円周辺より導入
し、旋回流により前工程で得られたスラリーを噴霧乾燥
した。乾燥条件は次のとおりであった。
【0022】 濃縮液温度 100℃ 濃縮液濃度 35重量% ディスクアトマイザー径 5.08cm (2インチ) 高温排煙入口温度 350℃ 排煙出口温度 150℃ 乾燥滞留時間 2秒 乾燥生成物は完全に乾燥した粉状物であり、粒径30〜80
μm であった。
【0023】乾燥器底板は底部板とエアスライド板14が
セットで傾斜状底板となっており、高温排煙の一部がエ
アスライド板下部から吹き込まれるので、生成した乾燥
粉状物は片側隅に移動され、ロータリーバルブ12に移動
し、このロータリーバルブ12を介してエアヒーター3と
低温電気集塵器4との間の煙道中に連続的に放散希釈さ
せ、フライアッシュ17と一緒に系外にとり出した。乾燥
器排気はサイクロン13を経由して誘引ファン11により煙
道中に排気され、サイクロン13で捕集された粉状物は同
じくロータリーバルブ12から煙道中に放出された。
【0024】本実施例で得られた粉状物を発電所から入
手したフライアッシュにそれぞれ6、8および10重量%
の濃度で添加したサンプルを作り、投棄時の溶出試験を
行った。結果を下記表1に示す。同時に石炭灰の溶出試
験に関する排出基準 (水防法) 、埋立 (産廃法) および
海洋投棄 (海防法) 規制値も表1に示す。
【0025】 表1から判るとおり、いずれの場合も産廃法および海防
法の国の埋立基準値を満足し、pH調整後は地域協定値で
要求される水防法における生活環境項目も満足すること
が判明した。実際上は燃料石炭中の灰分は10%以上の場
合が多いので、フライアッシュ量もより多くなり、従っ
てフライアッシュ中への粉状物混入量は6重量%をずっ
と下まわる場合が多く、粉状物含有フライアッシュは充
分に埋立て等により投棄できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、脱硫排水を効率的に処
理してフライアッシュと一緒に投棄でき、水分も回収で
き、従って処理設備、運用面、占有面積等の点で効率
的、経済的、かつ環境保護的に有利な方法が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】排水を濃縮し、乾燥し、そしてフライアッシュ
中に希釈する本発明方法の一例を示すフローダイヤグラ
ムである。
【図2】本発明の濃縮工程で用いられるフォーリングフ
ィルム型濃縮器の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 脱硝装置 2 高温排煙取出
口 3 エアヒーター 4 電気集塵器 5 フォーリングフィルム型濃縮器 6 ベーパーコン
プレッサー 7 濃縮液循環ポンプ 8 濃縮液タンク 9 濃縮液供給ポンプ 10 ロータリーデ
ィスクスプレー乾燥器 11 誘引ファン 12 ロータリーバ
ルブ 13 サイクロン 14 エアースライ
ド板 15 高温ボイラー排煙 16 未処理排煙 17 フライアッシュ 18 脱硫排水 19 濃縮スラリー 20 蒸発ベーパー 21 凝縮水 22 凝縮水貯槽 23 熱交換器 24 貯水タンク 25 脱気槽 31 分配器 32 頂部液槽 33 内管 34 ジャケット 35 循環液槽 36 循環液 37 マグネチック
流量指示制御計 38 スチーム圧指示調節計 39 スリット 40 スチーム 41 覗き窓 42 スチームトラップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湿式排煙脱硫装置および関連設備から排
    出される脱硫排水を濃縮する第一工程、残留する濃縮液
    をボイラー煙道からの高温排煙を用いて乾燥する第二工
    程、および得られる乾燥粉状物を前記煙道に吹き込みフ
    ライアッシュ中に混入希釈する第三工程、からなること
    を特徴とする、脱硫排水を直接投棄可能な物質となす方
    法。
JP4182397A 1992-07-09 1992-07-09 脱硫排水の処理方法 Pending JPH0623347A (ja)

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