JPH10230128A

JPH10230128A - 排煙脱硫方法および排煙脱硫装置

Info

Publication number: JPH10230128A
Application number: JP9048455A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kanda; 哲郎神田
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】多大のエネルギーや装置の大型化および複雑
化を招くこと無く、簡易な設備の増設のみで、これまで
除去が困難であった微細ダストについても効率的に捕集
して除去することができる排煙脱硫方法およびこれに用
いられる排煙脱硫装置を得る。【解決手段】集塵機２によってダストを捕集した後の
排ガスを、熱交換器３において冷却し、次いでこれを増
湿部１０において増湿冷却した後に反応槽２０において
アルカリ性吸収液と気液接触させて排ガス中の硫黄酸化
物を吸収除去して大気中に放出するに際して、上記排ガ
スを上記増湿部１０において増湿冷却によって飽和さ
せ、次いで飽和空気導入管１５から導かれた当該排ガス
よりも温度が低い飽和空気を混入してミストを発生させ
た後に、上記アルカリ性吸収液と気液接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスから硫黄酸
化物およびダストを除去するための排煙脱硫方法および
排煙脱硫装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、火力発電所用ボイラーや大型
焼却炉等から排出される多量の排ガスから、亜硫酸ガス
（ＳＯ₂ ）等の硫黄酸化物やＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃ 等から
なるダストを除去して無害化するための排煙脱硫装置の
一種として、先ず電気集塵機などの集塵機によって上記
排ガス中のダストを捕集した後に、当該排ガスを石灰石
スラリー等のカルシウムを主成分とする吸収液や、アン
モニア水溶液等からなる吸収液と気液接触させることに
より、排ガス中に含まれる硫黄酸化物を石膏や硫安とし
て固定して除去するものが知られている。図５は、従来
のこの種の排煙脱硫装置の概略構成を示すものである。
図５において、図中符号１が火力発電所用ボイラー等か
ら延出した排ガスのダクトであり、このダクト１に沿っ
て、順次電気集塵機（集塵機）２、ガスガスヒータ（熱
交換器）３、冷却塔４、反応槽５、上記ガスガスヒータ
３との間に供給の熱媒体が循環ライン６を介して供給さ
れるガスガスヒータ（熱交換器）７および煙突８が設け
られたものである。

【０００３】上記構成からなる排煙脱硫装置において
は、電気集塵機２においてダクト１から送気されてくる
排ガス中のダストを除去した後に、ガスガスヒータ３に
よって上記排ガスから熱を回収し、次いでガスガスヒー
タ３によって降温された排ガスを冷却塔４で増湿冷却し
た後に反応槽５に導入し、この反応槽５内においてアル
カリ性吸収液と気液接触させて排ガス中の亜硫酸ガス等
を吸収除去し、次いで、ガスガスヒータ７によって、反
応槽５から排出された処理ガスを上記ガスガスヒータ３
において回収された熱により再加熱して白煙の発生を防
止したうえで、煙突８から大気に放出するようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
排煙脱硫装置においては、電気集塵機２において排ガス
に含まれる比較的粒径の大きなダストは効率良く捕集す
ることができるものの、粒径が１ミクロン以下の微細ダ
ストは捕集することができない。一方、このような排ガ
スの処理に対して、近年における環境保護の要請の高ま
りから、硫黄酸化物のみならずダストについても、その
放出基準がより一層厳しくなりつつある。そこで、上述
した電気集塵機２において捕集されない微細ダストにつ
いても、これを効率的に捕集することができ、よって昨
今における最も厳しい排出基準にも適用可能となる排煙
脱硫装置の開発が望まれている。そこで、反応槽５の上
流側において、排ガスを冷却することにより、水蒸気の
凝縮によってミストを発生させてその核となる微細ダス
トを捕集しようとする種々の提案がなされているが、こ
れらの方法にあっては、いずれも排ガスの冷却に多大の
エネルギーを必要としたり、あるいは別途大きな熱交換
器を増設する必要がある等、経済的ではなく、その実行
性に乏しいという欠点があった。

【０００５】本発明は、かかる要請に基づいてなされた
もので、多大のエネルギーや装置の大型化および複雑化
を招くこと無く、簡易な設備の増設のみで、これまで除
去が困難であった微細ダストについても効率的に捕集し
て除去することができる排煙脱硫方法およびこれに用い
られる排煙脱硫装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る排煙脱硫方法は、集塵機によってダストを捕集し
た後の排ガスを、熱交換器において冷却し、次いでこれ
を増湿冷却した後に反応槽においてアルカリ性吸収液と
気液接触させて排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去して大
気中に放出するに際して、上記排ガスを上記増湿冷却に
よって飽和させ、次いで当該排ガスよりも温度が低い飽
和空気を混入してミストを発生させた後に、上記アルカ
リ性吸収液と気液接触させることを特徴とするものであ
る。

【０００７】この際に、請求項２に記載の発明は、上記
熱交換器が、反応槽の上流側および下流側に設けられ、
上流側において上記排ガスから回収した熱によって下流
側の処理ガスを再加熱するガスガスヒータであることを
特徴とするものである。また、請求項３に記載の発明
は、請求項１または２に記載の反応槽において、アルカ
リ性吸収液中に排ガスを噴出させることによって気液混
合のジエットバブリング層を形成することにより、上記
アルカリ性吸収液中に、排ガス中の硫黄酸化物を吸収す
るとともに、残留ダストを捕集して除去することを特徴
とするものであり、さらに請求項４に記載の発明は、上
記反応槽内において、飽和状態の排ガスに上記飽和空気
を混入することを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項５に記載の本発明に係る排煙
脱硫装置は、排ガスのダクトに沿って、順次排ガス中の
ダストを除去する集塵機と、上記排ガスから熱を回収す
る熱交換器と、この熱回収器によって降温された排ガス
を増湿冷却する第１の冷却部と、アルカリ性吸収液と気
液接触させて当該排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する
反応槽と、この反応槽から排出された処理ガスを上記熱
交換器において回収された熱によって再加熱する熱交換
器とが設けられ、かつ増湿部の下流側であって上記アル
カリ性吸収液との気液接触部の上流側に、上記排ガスに
飽和された外気を混入させる飽和空気導入管が配設され
ていることを特徴とするものである。

【０００９】ここで、請求項６に記載の発明は、上記反
応槽が、アルカリ性吸収液を貯留する貯留部と、この貯
留部内に上記排ガスを噴出させる多数本のスパージャー
パイプとを有するジェットバブリング方式の反応槽であ
ることを特徴とするものである。

【００１０】請求項１〜４のいずれかに記載の排煙脱硫
方法およびこれに用いられる請求項５または６に記載の
排煙脱硫装置にあっては、集塵機によって比較的粒径の
大きなダストが捕集された後の排ガスを増湿冷却によっ
て飽和させることにより、図３の湿度図表の拡大部分に
示すように、飽和曲線Ｓ上における飽和排ガスＢとな
る。他方、上記排ガスよりも温度が低い空気を飽和させ
ることにより、飽和曲線Ｓ上において湿球温度が低い飽
和空気Ａになる。そこで、上記飽和排ガスに飽和空気を
混入させると、得られた排ガスの温度および湿度は、上
記Ａ、Ｂ点を直線で結んだ線上のＣ点、すなわち飽和曲
線Ｓの上方に位置する過飽和の排ガスとなる。この結
果、飽和空気が混入された排ガスが含有する水分量と、
当該排ガス温度における飽和曲線Ｓ上の絶対水分量との
差（図中αで示す量）に相当する過飽和の水分量によっ
て、微細ダストを核として水蒸気が凝縮してミストが発
生する。このようにして微細ダストを核として肥大化し
たミストを含む排ガスは、反応槽においてアルカリ性吸
収液と気液接触して上記排ガス中の硫黄酸化物が吸収除
去される際に、同時に上記ミストも吸収液に吸収される
ことにより、微細ダストも上記ミストとともに一体的に
捕集される。

【００１１】これを具体的に説明すると、先ず、排ガス
として、ガスガスヒータ等の熱交換器において９０℃に
降温された水分量１０％、湿球温度５５．５℃の飽和排
ガス（絶対水分量＝０．１１７７５ｋｇ／ｋｇ：近似値
として空気の物性を使用）を用いた場合について考察す
る。一方、上記排ガスよりも温度の低い空気として、温
度３０℃、湿度７０％（湿球温度２５．５℃）の外気
を、排ガス量に対して１％に相当する量導入し、これに
スプレーすることによって飽和空気（絶対水分量＝０．
０２０７１ｋｇ／ｋｇ）を得て、当該飽和空気を上記排
ガスに混入させる。すると、水分量が０．１１６７８ｋ
ｇ／ｋｇで温度が５５．２℃の排ガスが得られる。一
方、飽和曲線上における５５．２℃の絶対水分量は０．
１１５７４ｋｇ／ｋｇであるから、その差分に相当する
１、０４０ｍｇ／ｋｇの水分がミストとして発生する。

【００１２】また、外気として、１５℃で湿度７０％
（湿球温度１１．８℃）のものを用いた場合には、これ
を同一の排ガスに対して０．５％に相当する量導入し、
さらにスプレーすることによって飽和空気（絶対水分量
＝０．００８６１ｋｇ／ｋｇ）が得られる。そこで、こ
の飽和空気を上記排ガスに混入させると、水分量が０．
１１７２０ｋｇ／ｋｇで温度が５５．２８℃の排ガスが
得られる。一方、飽和曲線上における５５．２８℃の絶
対水分量は０．１１６２９ｋｇ／ｋｇであるため、その
差分に相当する９１０ｍｇ／ｋｇの水分がミストとして
発生する。これらにより、数十ｍｇ／ｍ³ の量のダスト
は、数百ｍｇ／ｍ³ の量の上記ミストによって見掛け上
の径が肥大化するとともに、質量（＝慣性）が約１０倍
になるために、反応槽に送って吸収液と気液接触させる
ことにより、効率的に上記吸収液中に捕集することが可
能になる。

【００１３】このように、上記排煙脱硫方法および排煙
脱硫装置によれば、大型の熱交換器や、多大な排ガス冷
却用のエネルギーを必要とすること無く、簡易な設備で
集塵機において捕集されずに同伴した粒径１ミクロン以
下の微細ダストについても容易に捕集することができ、
よって処理ガス中のダスト量を一層低減化させることが
可能になるとともに、この結果上記集塵機の所要能力も
より小さいものにすることができ、極めて経済的であ
る。

【００１４】この際、特に請求項３または６に記載の発
明のように、上記反応槽が、アルカリ性吸収液中に排ガ
スを噴出させることによって気液混合のジエットバブリ
ング層を形成することにより、上記アルカリ性吸収液中
に、排ガス中の硫黄酸化物を吸収するジェットバブリン
グ方式の反応槽である場合には、微細ダストを核とする
粒径の大きなミストが、上記ジェットバブリング層にお
いて直接吸収液と接触するために、当該微細ダストをよ
り効率的に捕集することができて一層好適である。

【００１５】また、請求項２に記載のように、上記熱交
換器として、反応槽の上流側に設けられたガスガスヒー
タの一方を用いるようにすれば、既存の排煙脱硫装置に
対しても、新たに飽和させた外気を導入する配管系を追
加するのみで対応することができて経済的である。さら
に、請求項４に記載の発明のように、反応槽内において
飽和状態の排ガスに上記飽和空気を混入するようにすれ
ば、当該反応槽内の広い空間内において効率的にミスト
を発生することができ、よって微細ダストの捕集効率を
一層向上させることが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１および図２は、本発明に係る排煙
脱硫装置の第１の実施形態を示すもので、図５に示した
ものと同一構成部分については、同一符号を付してその
説明を簡略化する。図１に示すように、この排煙脱硫装
置においては、排ガスから熱を回収するガスガスヒータ
の熱回収３の下流側に、この熱回収器３によって降温さ
れた排ガスを増湿冷却する増湿冷却塔（増湿部）１０が
配設されている。さらに、この増湿冷却塔１０の下流側
に位置する排ガスのダクト１に、図示されないファンに
よって外気導入管１１から導入された外気に、工業用水
配管１２から導かれた水がスプレーされることによって
得られた飽和外気を、上記排ガスに混入させるための飽
和外気導入管（飽和空気導入管）１５が接続されてい
る。そして、この飽和外気導入管１５が接続されたダク
ト１の下流側に、反応槽２０が配設されている。

【００１７】この反応槽２０は、排ガス中に含まれる亜
硫酸ガスを、石灰石（ＣａＣＯ₃ ）を溶解または懸濁し
た吸収液と気液接触させることにより、吸収液中に吸収
して石膏として除去するもので、図２に示すように、内
部が上下方向に間隔をおいて上部デッキ２１と下部デッ
キ２２が配設されている。これら上下部デッキ２１、２
２は、反応槽２０の内部空間を気密に画成する隔壁とし
て設けられており、下部デッキ２２の下側空間が吸収液
を貯留する貯留槽２３、上部デッキ２１と下部デッキ２
２間の空間が入口プレナム２４、上部デッキ２１の上側
空間が出口プレナム２５となっている。そして、貯留槽
２３の内部には、石灰石スラリーからなる吸収液が所定
レベルで貯留されている。また、入口プレナム２４に
は、反応槽２０内に排ガスを導入する入口ダクト１が接
続され、他方出口プレナム２５には、反応槽２０におい
て脱硫された処理ガスを外部に導出するダクト１が接続
されている。

【００１８】ここで、下部デッキ２２には、多数の開口
が穿設されており、各開口には、下部デッキ２２の下面
に垂下されたスパージャーパイプ２６の上端が接続され
ている。このスパージャーパイプ２６は、下端が貯留槽
２３内の吸収液中に挿入されており、下端外周に水平方
向に向けて排ガス噴出孔が穿設されている。この排ガス
噴出孔は、吸収液の液面下の所定深さに開口しており、
吸収液の液面下において排ガスを水平方向に噴出するよ
うになっている。

【００１９】また、下部デッキ２２と上部デッキ２１間
には、貯留槽２３の吸収液面上の上部空間２３ａを出口
プレナム２５側に連通させるガスライザー２７が、入口
プレナム２４を貫通する形で設けられている。さらに、
貯留槽２３の底部には、酸化用空気を噴出させる酸化用
空気の供給管２８と、吸収液を攪拌するための攪拌機２
９とが設けられている。また、反応槽２０には、補充用
の吸収液を反応槽２０内に補給するための供給管３０が
接続され、他方貯留槽２３の底部には、当該貯留槽２３
において生成した石膏スラリーをポンプ３１によって抜
出す抜出し管３２と、石膏を分離する石膏分離器３３
と、分離された母液を上記供給管３０から反応槽２０内
に戻す母液管３４が配管されている。

【００２０】次に、以上の構成からなる排煙脱硫装置を
用いた本発明に係る排煙脱硫方法の一実施形態について
説明する。先ず、火力発電所用の石炭焚きボイラー等か
ら排気された排ガスは、ダクト１から電気集塵機２に送
られて、比較的粒径の大きなダストが捕集された後に、
ガスガスヒータの熱回収器３に送られ、ここで循環ライ
ン６の熱媒体によって熱が回収されて降温された後に、
さらに増湿冷却塔１０において増湿冷却されて水蒸気飽
和排ガスになる。そして、このダクト１中の水蒸気飽和
排ガスに、飽和外気導入管１５から導かれた上記排ガス
よりも温度が低い飽和外気が混入されることにより、上
述したように過飽和の排ガスとなり、この結果電気集塵
機２において捕集されなかった微細ダストを核として水
蒸気が凝縮してミストが発生する。

【００２１】次いで、上記ミストおよび亜硫酸ガス等の
硫黄酸化物を含んだ排ガスは、反応槽２０に送られ、入
口プレナム２４を経て各スパージャーパイプ２６の下端
の噴出孔から噴出し、吸収液と激しく混合して、液相連
続のジェットバブリング層Ｊを形成する。この際、攪拌
機２９を回転させて吸収液を攪拌するとともに、供給管
２８から供給された酸化用空気を先端部のノズルから吸
収液中に連続的に供給する。これにより、上記ジェット
バブリング層Ｊにおいて高効率な気液接触が行われ、排
ガス中に含まれる亜硫酸ガス等が酸化されるとともに、
吸収液中の石灰石によって中和される反応が行われて、
上記亜硫酸ガスが極めて高い効率で吸収・除去される。
また、これと並行して、微細ダストを核とする粒径の大
きなミストが上記ジェットバブリング層Ｊにおいて直接
吸収液と接触し、当該吸収液中に効率的に捕集される。

【００２２】このようにして、脱硫されるとともに微細
なダストまでが捕集された無害化された排ガスは、ガス
ライザー２７から出口プレナム２５を経て、ガスガスヒ
ータ７に送られ、ここで循環ライン６から供給される熱
媒体によって再加熱された後に、煙突８から外部に排気
される。他方、亜硫酸ガス（ＳＯ₂ ）を酸化・中和する
ことによって吸収液中に生成した石膏（ＣａＳＯ₄ ・２
Ｈ₂ Ｏ）は、結晶成長して粗大粒子化することにより吸
収液石膏スラリーとなり、ポンプ３１によって貯留槽２
３から抜き出されて、石膏分離機３３において母液と石
膏とに分離される。

【００２３】したがって、上記排煙脱硫方法および排煙
脱硫装置によれば、電気集塵機２で捕集されずに同伴し
た粒径１ミクロン以下の微細ダストについても、大型の
熱交換器や、多大な排ガス冷却用のエネルギーを必要と
すること無く、外気導入管１１、工業用水配管１２およ
び飽和外気導入管１５といった配管系の追加のみで、容
易に捕集することができる。このため、大気に放出され
る処理ガス中のダスト量を、より一層低減化させること
が可能になるとともに、併せて電気集塵機２の所要能力
もより小さいものにすることができて経済的である。こ
の際、特に反応槽２０として、ジェットバブリング方式
のものを用いているので、ジェットバブリング層Ｊにお
いて微細ダストを核とする粒径の大きなミストを直接吸
収液と接触させることができ、よって上記微細ダストを
極めて効率的に捕集することができる。

【００２４】（実施の形態２）図４は、本発明の第２の
実施形態の要部を示すもので、この排煙脱硫装置におい
ては、外気導入管１１から導入された外気に、工業用水
配管１２から導かれた水がスプレーされることによって
得られた飽和外気を、上記排ガスに混入させるための飽
和外気導入管（飽和空気導入管）１５が、排ガスのダク
ト１に接続されておらず、上記反応槽２０内に導かれ、
上部デッキ２１から入口プレナム２４内に向けて供給さ
れるようになっている。

【００２５】この結果、上記構成からなる排煙脱硫装置
においては、増湿冷却塔１０において飽和となった排ガ
スが入口プレナム２４内に導かれ、ここで飽和外気導入
管１５から導かれた飽和外気が混入されることにより、
過飽和の排ガスとなり、この結果電気集塵機２において
捕集されなかった微細ダストを核として水蒸気が凝縮し
てミストが発生するとともに、各スパージャーパイプ２
６の下端の噴出孔から吸収液中に噴出されることにな
る。

【００２６】したがって、この排煙脱硫装置によれば、
上記第１の実施形態に示したものと同様の作用効果が得
られるうえに、さらに反応槽２０内の入口プレナム２４
において飽和状態の排ガスに飽和外気を混入しているの
で、当該飽和排ガスと飽和外気とを広い空間内において
混合させることができ、よって効率的にミストを発生す
ることができるために、微細ダストの捕集効率を一層向
上させることができるといった効果が得られる。

【００２７】なお、上記実施の形態においては、反応槽
として最も好適な例としてジェットバブリング方式のも
のを用いた場合についてのみ説明したが、これに限定さ
れるものではなく、スプレー塔式等の他の反応槽につい
ても適用することが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４のい
ずれかに記載の排煙脱硫方法およびこれに用いられる請
求項５または６に記載の排煙脱硫装置によれば、大型の
熱交換器や、多大な排ガス冷却用のエネルギーを必要と
すること無く、排ガスよりも温度の低い飽和空気の導入
管等の僅かな追加のみで、集塵機で捕集されずに同伴し
た粒径１ミクロン以下の微細ダストについても容易に捕
集することができ、よって処理ガス中のダスト量を一層
低減化させることが可能になるとともに、併せて上記集
塵機の所要能力もより小さいものにすることができる。
特に、請求項３または６に記載の発明のように、上記反
応槽としてジェットバブリング方式の反応槽を用いれ
ば、微細ダストを核とする粒径の大きなミストが上記ジ
ェットバブリング層において直接吸収液と接触するため
に、当該微細ダストをより効率的に捕集することがで
き、一層顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排煙脱硫装置の一実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】図１の反応槽を示す縦断面図である。

【図３】飽和曲線部分の一部を拡大した湿度図表であ
る。

【図４】本発明の排煙脱硫装置の他の実施形態の反応槽
を示す縦断面図である。

【図５】従来の排煙脱硫装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１排ガスのダクト２電気集塵機（集塵機）３、７ガスガスヒータ（熱交換器）１０増湿冷却塔（増湿部）１１外気導入管１２工業用水配管１５飽和外気導入管（飽和空気導入管）２０反応槽２３貯留槽２６スパージャーパイプＪジェットバブリング層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集塵機によってダストを捕集した後の排
ガスを、熱交換器において冷却し、次いでこれを増湿冷
却した後に反応槽においてアルカリ性吸収液と気液接触
させて上記排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去し、大気中
に放出する排煙脱硫方法において、上記排ガスを上記増湿冷却によって飽和させ、次いで当
該排ガスよりも温度が低い飽和空気を混入してミストを
発生させた後に、上記アルカリ性吸収液と気液接触させ
ることを特徴とする排煙脱硫方法。
【請求項２】上記熱交換器は、上記反応槽の上流側お
よび下流側に設けられ、上記上流側において上記排ガス
から回収した熱によって、上記下流側において処理ガス
を再加熱するガスガスヒータであることを特徴とする請
求項１に記載の排煙脱硫方法。
【請求項３】上記反応槽において、上記アルカリ性吸
収液中に上記排ガスを噴出させることによって気液混合
のジエットバブリング層を形成することにより、上記ア
ルカリ性吸収液中に、排ガス中の硫黄酸化物を吸収する
とともに、上記ミストの核となる残留ダストを捕集して
除去することを特徴とする請求項１または２に記載の排
煙脱硫方法。
【請求項４】上記反応槽内において、飽和状態の上記
排ガスに上記飽和空気を混入することを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかに記載の排煙脱硫方法。
【請求項５】排ガスのダクトに沿って、順次上記排ガ
ス中のダストを除去する集塵機と、上記排ガスから熱を
回収する熱交換器と、この熱回収器によって降温された
排ガスを増湿して飽和させる増湿部と、アルカリ性吸収
液と気液接触させて当該排ガス中の硫黄酸化物を吸収除
去する反応槽と、この反応槽から排出された処理ガスを
上記熱交換器において回収された熱によって再加熱する
熱交換器とが設けられ、かつ増湿部の下流側であって上
記アルカリ性吸収液との気液接触部の上流側に、上記排
ガスに飽和された外気を混入させる飽和空気導入管が配
設されていることを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項６】上記反応槽は、アルカリ性吸収液を貯留
する貯留部と、この貯留部内に上記排ガスを噴出させる
多数本のスパージャーパイプとを有するジェットバブリ
ング方式の反応槽であることを特徴とする請求項５に記
載の排煙脱硫装置。