JPS5998719A - 煙道ガスを清浄化する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルカリ性のカルシウム化合物を吸収剤とし
て使用しつつ煙道ガス脱硫によって二酸化イオウの遠道
ガスを清浄化し、その際主に亜硫酸カルシウムを含む乾
燥した廃棄物が得られる方法及び装置に係わる。

石油または石炭のようなイオウを含む燃料を燃焼すると
、燃焼ガスは主として８０２である大量の酸化イオウを
含有し、この酸化イオウは自然界へ放出されたなら環境
を甚だ阻害する。

前記酸化物を無害にする一方法は、煙道ガスをＳＯ，反
応容器及び集塵器を含む清浄化設備での湿乾式煙道ガス
脱硫によって処理するものである。この先行技術は、例
えばチェコスロバキア特許第９６．１３８号明細書に記
載されている。

しかしこの先行技術において分離されるダストは相轟量
の亜硫酸塩を含み、この亜硫酸塩はこれまでその有する
あらゆる欠点、即ちあるいは漏出した場合地下水を汚染
する危険性を伴ったまま貯蔵庫に貯蔵されてきた。

本発明は、亜硫酸塩を処理して有用な生成物とする方法
及び装置の提供を目的とする。それによって廃棄物の貯
蔵の際に生じる問題点は除去され、また同時に無価値の
廃棄物から商業的に有価の生成物が得られる。

故に本発明は、アルカリ性のカルシウム化合物を吸収剤
として使用しつつ煙道ガス脱硫によって二酸化イオウの
煙道ガスを清浄化する方法であって、亜硫酸塩を含む乾
燥した廃棄物が得られ、前記亜硫酸塩をロータリーキル
ン内で加熱して酸化し、無水石膏の形態の硫酸塩とする
ことを特徴とする方法に係わる。

更に本発明は前記の方法を実施する装置に係わシ、この
装置は廃棄物を受容するロータリーキルンと、このキル
ンに過剰空気を伴った燃焼ガスを廃棄物と同一方向に通
し、亜硫酸塩を加熱酸化して無水石膏とする手段とを特
徴とする。

本発明の有利な展開に応じて、亜硫酸塩を含む廃棄物の
少なくとも一部から、酸化の前に塩化物洗浄装置におい
て塩素を除去する。

亜硫酸塩を含む廃棄物の塩化物を洗浄される分と該廃棄
物の塩化物洗浄装置を迂回する分との比率は、廃棄物の
塩化物含量と、酸化によって得られる無水石膏に許容さ
れ得る塩化物含量とから決まる。

本発明の別の有利な具体例では、廃棄物の塩化物を洗浄
された分を該廃棄物の塩化物洗浄装置を迂回した分と混
合してケーキを形成し、このケーキを酸化の前に乾燥す
る。乾燥した亜硫酸塩含有廃棄物の一部は、ケーキに所
望の湿気含量を付与するべく混合機に戻し得る。

洗浄プロセス並びに乾燥プロセスは、廃棄物の塩化物含
量が意図する再利用に関して許容不能ガはど高い場合に
のみ必要となる。本発明によって得られる無水石膏はセ
メント製造の際に石膏の代替物として使用でれ得るが、
その他の使用も可能である。

本発明を、添付図面に基づき更に詳述する。

第１図は通常の湿乾式煙道ガス脱硫設備を示し、この設
備は８０２反応容器２及び集塵器４を含む。

反応容器２内で咳かい煙道ガスに、縞状の石灰懸濁液か
、または二酸化イオウと反応しこれと結合する物質を含
む霧状の水溶液が吹付けられる。この反応と同時に、も
たらされた水分が蒸発する。

このようにして、実質的に乾燥したダスト状生成物が得
られ、この生成物はガスと共に集塵器４に送られ、この
集塵器４において固体生成物ダスト、未反応物質及びそ
の他の固体物質が分離される。

集塵器４は通常、実質的に電気フィルタまたは織物フィ
ルタから成る。清浄化された煙道ガスは続いて、煙道６
を通過して排出される。

集塵器４及びＳｏ１反応容器２によって分離される廃棄
物は、次のような典型的化学組成を有する。

Ｃａ５Ｏｓ３’１Ｈｚ０　　　５０　〜６ｏ　’！６Ｃ
ａＳＯ４ｘＨ２０Ｂ　　〜　１５％ Ｃａ（ＯＨ）ｚ　　　　　　１５　〜２０％ＣａＣＯ５
８〜１３９１： ＣａＣ７雪ｏ、ｓ　〜５　％ 集塵器４で得られる物質の一部はＳＯ２反応部２から回
収される物質と共にタンク７に送られ、このタンク内で
水と混合される。この混合物の幾分かが配量タンク８に
もたらされてＣａ（ＯＨ）＊　Ｍ濁液を吸収剤として混
入され、その後タンク８の混合物は第１図に示すように
、反応雑２で使用するべく該容器へと戻される。

タンク７の混合物は塩化物洗浄装置にもたらされ、この
装置は実質的に、フィルタ１０を具備した洗浄タンク１
２から成る。（明確化のため、フィルタ１０とタンク１
２とを分離して図示する。）洗浄水は５によってタンク
１２内へ送られ、その一部は、使用される洗浄水の必被
量を低減するべく配量タンク７に逆送される。Ｃｔｔ含
むｐ液は乾燥物質を分離する補助フィルタ１４を通過し
、その結果下水道へと排出され得る透明なＦ液が得られ
る。

塩化物洗浄装置から、　Ｃａ５Ｏａ　、　Ｃａ５Ｏｉ　
、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＣ０ｎを含有する乾燥物質を４
５〜８０％有するケーキが得られ、このケーキは混合機
１６において、集塵器４からの廃棄物の塩化物洗浄装置
を迂回した分と混合される。廃棄物のこの分は１〜５チ
の湿気含」を壱し、祉だ実質的にケーキの乾燥物質と同
じ組成を有する。

混合機１６は送シスクリユー１８と、この混合機の出口
に位置する噴射器２０とを有し、乾燥路の入口に配置さ
れている。噴射器２０は、中に乾燥空気が吹込まれる管
路２２内へ物質を噴射し、その結果物質は前記の空気に
よって乾燥サイクロン２４へと運搬される。サイクロン
２４で乾燥されるこの廃棄物の一部社混合機に戻してケ
ーキに混入され得、それによって該ケーキには所望の乾
燥物質含量が付与される。こうして、混合機１６から噴
射される廃棄物の乾燥物質含量は８５〜９０％よ勺も高
いものとなる。

乾燥サイクロン２４からの排ガスは９によって集塵器２
６に送られ、この集塵器２６において。

乾燥された廃棄物が分離され、清浄化された煙道ガスは
管路２８によって煙道６に送られる。集塵器２６は、集
塵器４と同じ種類の電気フィルタまたは織物フィルタに
よって構成され得る。乾燥サイクロン２４の廃ガスの一
部は導管３０Ｖｃよって混合室３２に送られ、この混合
室３２内で、１１から進入する稀薄化空気並びに導管３
４によってロータリーキルン３６からもたらされる煙道
ガスと混合され、得られる混合物は管路２２内へと吹出
される。集塵器２６によって分離された乾燥廃棄物は、
廃棄物の亜硫酸塩を硫酸塩に酸化するべくロータリーキ
ルン内へ送られる。ここで生起する化学反応は、次の式
で表わされる。；Ｉ Ｃａｓｈ３Ｘ　３ＡＨ２０（８）十％　０２（ｇｌ　−
＊　ＣａｓＯ４（ｓｌ＋３４Ｈ２０（ｇｌ＋Δ■式中、
（Ｓ）は固相を、（ｇ）は気相を示す。

この酸化プロセスによって無水石膏Ｃａ５Ｏａが、有用
な最終生成物として得られる。この時塩素は触媒として
作用する（　１９８１年３月発行のＥｎｖｉｒｏｎｍｅ
ｎｔａｌ　５ｃｉｅｎｃｅ　＆　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　”第１５巻第３号、第３２７ページ所収の、Ｇ、Ｖａ
ｎ）（ｏｕｔｅ他による”Ｋｉｎｅｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔ
ｈｅ　Ｒｅａｃｔｉｏｎｏｆ　Ｃａｌｃｉｕｍ　５ｕｌ
ｆｉｔｅ　ａｎｄ　Ｃａｌｃｉｕｍ　Ｃａｒｂｏｎａｔ
ｅｗｉｔｈ　５ｕｌｐｈｕｒ　Ｄｉｏｘｉｄｅ　ａｎｄ
　Ｏｘｙｇｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅ　ｏｆ
　Ｃａｌｃｉｕｍ　Ｃｈｌｏｒｉｄｅ　　（塩イヒカル
シウムの存在下における亜硫酸カルシウム及び炭酸カル
シウムの二酸化イオウ及び酸素との反応の速度論）″を
参照されたい）。反応は発熱性で、反応エンタルピーは
ΔＨ０〜−２４２ｋＪ／に９でおるＯ次ノ反応が、キル
ン内で生起する。

Ｃａ５Ｏａ・ＨＨｚＯ（８）士、ＫＯｚ（ｇ）→Ｃａ５
Ｏ４（８１＋３ＡＨ２０（ｇｌ　　（Ｉ）ＣａＳＯ４・
ｘ）ｈＯ（ｓ）　−＋　Ｃａ５Ｏ４（ｓ）＋ｘＨｚｏ（
ｇｌ　　　　　　　（ＴＩ）Ｃａ（ＯＨ）＊（ｓ）→Ｃ
ａ０（、ｓｌＩＩＩ２０（ｇｌ　　　　　　　　　　（
ＩＩＩ）三つの異なる温度における前記の諸反応に関す
る反応熱を、次表に示す。

表　　１ ６００℃での反応の場合、次のような結果が得られる。

表　　■ 表■において、Ｍは分子量を、ΔＨｒ及びＱは反応熱を
ｋＪ／ｍ乃至ｋＪ／装填ゆで、またＱｐは熱容量を示す
。

ロータリーキルン３６を単刃向流運転 （Ｑｌｅｉｃｈｓｔｒｏｍｂｅｔｒｉｅｂ　）　　させ
ることが有利であると判明したが、この運転において集
塵器２６からの廃棄物３８と一定の過剰空気４０を伴っ
た燃焼ガスとはキルン内を同一方向に通過する（第３図
参照）。即ち、キルンを向流運転（Ｇｅｇｅｎｓｔｒｏ
ｍｂｅｔｒｉｅｂ　）させると、換言すれば廃棄物３８
とガス４０とがキルン内を相対する方向に通過する（第
２図参照）とガス流は甚しく弱められ、従ってこのガス
流は、固体の廃棄物ηを伴ってそのキルン内での運動を
妨げることをしない。更に、既に述べたように今問題に
している反応は発熱性であシ、かつ上記のように弱いガ
ス流によってしか作業し得ないためにキルンの冷却はは
かどらず、この結果キルンの温度は非常に高くなる。例
えば５０℃の亜硫酸塩含有廃棄物と１５優の０２を伴っ
た５００℃の燃焼ガスとが供給されると排ガスは約１０
優のＯ３を含有し、反応が６００℃で終了する場合向流
運転では第２図に示すような温度プロフィールが得られ
る。

従ってキルンの温度は約１０００℃にも達し、この温度
は次式によってＳＯ２が発生するほどの高さである。

Ｃａ５Ｏｓ・％＆０（ｓ）　−＋　Ｃａ０（ｓｌ＋ＳＯ
２（ｇｌ十Ｍ　Ｈ２Ｏ（ｇ）その上高い温度のために、
キルンの製造には高価な材料が使用されなければならな
い。これらの難点はキルンを単刃向流運転させることに
よって除去される。その際煙十空気の固体廃棄物に対す
る割合は、例えば５：１のような高いものとされ得る。

この時酸素含量は１８〜２０重蓋優に達し、またよシ強
いガス流によって冷却が効果的に行なわれる。その他の
点では上記の向流運転の場合に等しい、Ｑラメータにお
いて第３図に示すような、向流運転の場合よシもはるか
に好ましい温度ゾロフィールが得られる。集塵器２６か
らの廃棄物はロータリーキルンに供給される前に特に、
該キルンの排ガスによって加熱される。ロータリーキル
ン３６の装填端部には燃焼室４２が配置されており、こ
の燃焼室４２内には一次空気と石油天然ガスまたは微粉
炭などのような燃料とが燃焼のために供給される（第１
図及び第３図参照）６好ましいと判明したキルンの運転
条件を次に示す。： 自分圧＝　５〜２０重量％ 温　度＝５００〜７００℃ 温度の下限は不十分な酸化速度によって、上限は８０２
の発生並びに既に上述したように構造が高価になシすぎ
ることによって定められる。

塩化物台＠：ｏ、ｘ〜２チ（触媒） 滞流時間二％〜２時間 ロータリーキルン３６から、約６４５℃において水を含
まない石膏（無水石膏）の形態の硫酸塩が得られ（第３
図参照）、この硫酸塩は１９によって冷却装置４４に送
られる。冷却装置は実質的に回転ドラムから成シ、この
ドラム内へ１７から空気が吹込まれる。冷却装置４４内
で加熱された空気は１５を経てロータリーキルン３６の
燃焼室４２に送られる。同様にロータリーキルン３６の
排出口からのガスが導管１３を経て、とのキルン３６の
燃焼室４２に戻される。冷却装置４４から得られる無水
石膏は幾分粒状の、灰色の粉末の形態を有し、その温度
は２０〜１００℃であシ、この粉末は既に述べたように
特にセメント工業で石膏の代替物として使用され得るが
、その外の使用も任意に可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体例による煙道ガス脱硫装置の概略
的な説明図、第２図は向流運転のロータリーキルｙの原
理的な機能を得られる温度プロフィールと共に示す説明
図、第３図は単方向流運転のロータリーキルンの原理的
な機能を得られる温度プロフィールと共に示す説明図で
ある。 ２・・・ＳＯ２反応か舊、４，２６・・・集應器、６・
・・煙道、７，８・・・配置タンク、１０．１４・・・
フィルタ、１２・・・洗浄タンク、１６・・・混合機、
１８・・・送りスクリュー、２０・・・噴射器、２４・
・・乾燥サイクロン、３２・・・混合室、３６・・・ロ
ータリーキルン、３８・・・廃棄物、４０・・・過剰空
気、４２・・・燃焼室、４４・・・冷却装留。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （＋＋　　アルカリ性のカルシウム化合物を吸収剤とし
   て使用しつつ煙道ガス脱硫によって二酸化イオウの煙道
   ガスを清浄化する方法であって、亜硫酸塩を含む乾燥し
   た廃棄物が得られ、前記亜硫酸塩をロータリーキルン内
   で加熱して酸化し、無水石膏の形態の硫酸塩とすること
   を特徴とする方法。 （２）　　ロータリーキルンに過剰空気を伴った燃焼ガ
   スと亜硫酸塩を含む粉末状廃棄物とを同一方向に通すこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （３）吸収剤として酸化カルシウム、水酸化カルシウム
   または炭酸カルシウムを使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 （４）酸化プロセスのための触媒として塩素を含量０．
   １〜２％となるまで添加することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の方法。 （５）酸化を５００〜７００℃の温度で実施することを
   特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項に記載の
   方法。 （６）酸化されるべき亜硫酸塩含有粉末を３Ａ〜２時間
   にわたってキルン内に留めることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の方法。 （力　亜硫酸塩を含む廃棄物の少なくとも一部に、酸化
   前に塩化物洗浄装置を通過させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法。 （８）乾燥段へ送シ込む際に、亜硫酸塩を含む廃棄物の
   塩化物洗浄装置を通過した分をこの廃棄物の該装置を迂
   回した分と混合してケーキを形成することを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の方法。 （９）塩化物洗浄装置を通過させる亜硫酸塩含有廃棄物
   の量を、煙道ガスの塩化物含量並びに得られる無水石膏
   において所望の塩化物含量に従って調整することを特徴
   とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。 ＯＩ　　亜硫酸塩を含む廃棄物を塩化物洗浄と酸化との
   間で乾燥することを特徴とする特許請求の範囲第８項ま
   たは第９項に記載の方法。 ０υ　乾燥段で乾燥した廃棄物の一部を乾燥段の入口に
   戻し、乾燥段を通っていない廃棄物の湿気含址を調整す
   るべく後者の廃棄物と混合することを特徴とする特許請
   求の範囲第８項乃至第１０項のいずれかに記載の方法。 （１２）　　特許請求の範囲第１項から第１１項までに
   記載の方法によって、アルカリ性のカルシウム化金物を
   吸収剤として使用しつつ煙道ガス脱硫によって二酸化イ
   オウの煙道ガスを清浄化し、その際主に亜硫酸塩を含む
   乾燥した廃棄物が得られる装置であって、廃棄物を受容
   するロータリーキルンと、とのキルンに過剰空気を伴っ
   た燃焼ガスを廃棄物と同一方向に通し、亜硫酸塩を加熱
   酸化して無水石膏とする手段とを特徴とする装置。 （ｌ■　ロータリーキルンの次に酸化生成物を冷却する
   冷却装置が配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１２項に記載の装置。 ａ弔　　冷却装置で予熱された二次空気をロータリーキ
   ルンにもたらす手段を特徴とする特許請求の範囲第１３
   項に記載の装置。 （１５１ガスをロータリーキル／の出口から入口へと戻
   す手段を特徴とする特許請求の範囲第１２項乃至第１４
   項のいずれかに記載の装置。 （１６１ロータリーキルンの手前に接続され、゛亜硫酸
   塩を含む廃棄物の少なくとも一部を洗浄する塩化物洗浄
   装置を特徴とする特許請求の範囲第１２項乃至第１５項
   のいずれかに記載の装置。 ０η　塩化物洗浄装置に接続される、亜硫酸塩を含む廃
   棄物の戻シ分に加えられるＣ　ａ　（ＯＨ）　宜懸淘液
   用の配量クンクを特徴とする特許請求の範囲第１２項に
   記載の装置。 ０槌　塩化物洗浄装置の次に混合機が接続されており、
   この混合機において、洗−浄された廃棄物は塩化物洗浄
   装置を迂回した亜硫酸塩含有物質とケーキ形成のために
   混合されることを特徴とする特許請求の範囲第１６項ま
   たは第１７項に記載の装置。 ０１　　混合機からの廃棄物をロータリーキルンへの供
   給前に乾燥する乾燥手段を特徴とする特許請求の範囲第
   １６項乃至第１８項のいずれかに記載の装置。