JP2001017827A - 二室型湿式排煙脱硫装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス偏流及びスケーリングを生じさせること
なく、吸収塔周りのダクト配置の簡略化と脱硫性能の向
上を図り、運転費が安価な湿式排煙脱硫装置を得るこ
と。 【解決手段】 排ガスの流れが上昇流から下降流に変わ
る吸収塔１の塔頂部に、吸収液を噴射するスプレノズル
１９を設け、該ノズル１９がガス流れに逆らう向きに吸
収液を噴射する向流スプレであれば、その抵抗による整
流効果が大きい。そのため、機械的な整流装置を用いな
くても吸収液の噴射によってガス流れを整流することが
可能であり、ガス流れが１８０度反転する塔頂部におい
ても、この吸収液の向流スプレによる整流効果を利用す
れば、偏流を防止することができる。また、塔頂部壁面
に吸収液をスプレすると、壁面の吸収液が乾燥しない程
度に常時吸収液が壁面に付着するので、スケール付着防
止効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラなどの燃焼
装置から排出される排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ _２）を
除去する湿式排煙脱硫装置と方法に係わり、特に、吸収
塔内部への仕切板の設置によって、排ガスが上向きに流
れる上昇流領域と下向きに流れる下降流領域の二つの気
液接触部に分けられた二室型の脱硫装置において、吸収
塔のガス偏流を増大させることなく、高い脱硫性能を得
ることができ、更にスケーリングも防止できる湿式排煙
脱硫装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所などにおいて、化石燃料の燃
焼に伴って発生する排煙中の硫黄酸化物、中でも特にＳ
Ｏ_２は、大気汚染・酸性雨等の環境問題における主原因
の一つであり、近年地球的規模で排煙脱硫装置の普及が
望まれている。

【０００３】現在の脱硫システムは石灰石−石膏法によ
る湿式法が主流を占めており、中でも最も実績が多く信
頼性の高いスプレ方式が世界的にも多く採用されてい
る。このスプレ式脱硫装置は脱硫性能が高く、基本技術
はほぼ確立されている。

【０００４】しかしながら、湿式排煙脱硫装置は高価で
あるため、未だ発展途上国などでの普及率は低い。従っ
て、世界的に脱硫装置の普及率を高めるためには、脱硫
装置の設備費及び運転費の大幅な低減が必要である。

【０００５】従来技術のスプレ方式を採用し、低コスト
化を図った二室型の湿式排煙脱硫装置の公知例として、
特開平５−２２０３３１号公報記載の発明を図６に示
す。

【０００６】この湿式排煙脱硫装置は、主に吸収塔本体
１、入口ダクト２、出口ダクト３、仕切板４、吸収液循
環ポンプ５〜６、循環タンク７、攪拌機８、空気吹込み
管９、ミストエリミネータ１０、吸収液抜出し管１１、
上昇流領域１２、下降流領域１３、スプレヘッダー１４
〜１５、スプレノズル１６〜１７等から構成される。ス
プレノズル１６および１７は、ガス流れに対して直交す
る断面内に複数個設置されており、更にガス流れ方向に
複数段設置されている。また、攪拌機８及び空気吹込み
管９は、吸収液が滞留する循環タンク７に設置され、ミ
ストエリミネータ１０は出口ダクト３内に設置される。

【０００７】図示していないボイラから排出される排ガ
スは、図示していない脱硫ファンにより入口ダクト２か
ら吸収塔本体１にほぼ水平方向に導入され、出口ダクト
３から排出される。スプレ方式による吸収塔の多くは、
排ガスと吸収液を向流接触させるために、吸収塔下部か
ら導入した排ガスを塔頂部から排出させるが、この従来
技術は吸収塔本体１内に仕切板４を設置し、出口ダクト
３を入口ダクト２とほぼ同じ高さに設けているため、入
口ダクト２から導入された排ガスは、仕切板４に遮ら
れ、上昇流領域１２を上昇し、塔頂部で反転した後、下
降流領域１３を下降する。

【０００８】この間、上昇流領域１２および下降流領域
１３では、吸収液循環ポンプ５〜６から送られる炭酸カ
ルシウムを含んだ吸収液が、それぞれの領域に設けられ
た排ガス流れに対向する方向に吸収液をスプレする向流
スプレノズル１６および排ガス流れ方向と同じ方向に吸
収液をスプレする並流スプレノズル１７から噴射され、
吸収液と排ガスの気液接触が行われる。このとき吸収液
は排ガス中のＳＯ_２を選択的に吸収し、亜硫酸カルシウ
ムを生成する。亜硫酸カルシウムを生成した吸収液は一
旦循環タンク７に溜まり、酸化用攪拌機８によって攪拌
されながら、空気吹込み管９から供給される空気中の酸
素により亜硫酸カルシウムが酸化され、硫酸カルシウム
（石膏）を生成する。炭酸カルシウム及び石膏が共存す
る循環タンク７内の吸収液の一部は、吸収液循環ポンプ
５〜６によって再び向流スプレノズル１６及び並流スプ
レノズル１７に送られ、一部は吸収液抜出し管１１より
図示していない廃液処理・石膏回収系へと送られる。ま
た、スプレノズル１６および１７からの噴射によって微
粒化された吸収液の中で、液滴径の小さいものは排ガス
に同伴されるが、出口ダクト３に設けられたミストエリ
ミネータ１０によって捕集される。

【０００９】本来従来技術は、出口ダクト３が入口ダク
ト２とほぼ同じ低い高さに設けられているため、図示し
ていないミストエリミネータ１０および出口ダクト３の
支持鉄骨が低く簡易なものになり、又、図示していない
熱交換器（再加熱側）に接続するためのダクトの長さも
短くて済む。

【００１０】しかしながら、塔頂部を排ガスが反転する
際、慣性力により排ガスは外側に流れやすくなり、下降
流領域１３に流入する時点では塔壁側の流速が速くな
り、その偏流によって下降流領域１３での脱硫性能が低
下する。従って、性能維持のためには吸収液の循環量を
多くする必要がある。

【００１１】また、二室型吸収塔の場合、亜硫酸カルシ
ウムによるスケーリングトラブルが懸念される。上昇流
領域１２を通過した排ガスは、まだ十分にＳＯ_２を除去
されていないため、塔頂部における排ガス中のＳＯ_２濃
度が高い。そのため、塔頂部の壁面に付着した吸収液
は、更にＳＯ_２を吸収するが、酸素不足により亜硫酸の
酸化が十分に促進されず、亜硫酸濃度が溶解度以上に達
した場合には、亜硫酸カルシウムとして析出し、乾燥固
化されれば、固いスケーリングとして成長することにな
る。スケーリングが生じると様々なトラブルの原因とな
るため、定期検査時に全て除去しなければならない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、二
室型吸収塔の下降流領域でのガス偏流による脱硫性能の
低下と、亜硫酸カルシウムの析出によるスケーリングに
関して十分考慮されておらず、運転費が高価になる問題
があった。

【００１３】本発明の課題は、ガス偏流及びスケーリン
グを生じさせることなく、吸収塔周りのダクト配置の簡
略化と脱硫性能の向上を図り、運転費が安価な湿式排煙
脱硫装置と方法を得ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、吸収液を貯
留する循環タンクの上側に、ボイラなどの燃焼装置から
排出される排ガスを入口ダクトからほぼ水平方向に導入
し、出口ダクトからほぼ水平方向に排出する排ガス流路
を有し、その排ガス流路を入口ダクト側と出口ダクト側
の二室に分割するための天井側に開口部を有した仕切板
を設けることで、入口ダクトから導入される排ガスが上
向きに流れる上昇流領域と、天井側の開口部で反転した
後に出口ダクトに向けて下向きに排ガスが流れる下降流
領域を形成し、それぞれの領域に設置したスプレノズル
から噴射される吸収液と排ガスを接触させて、排ガス中
の硫黄酸化物を処理する吸収塔を備えた二室型湿式排煙
脱硫装置において、排ガスの流れが上昇流から下降流に
変わる吸収塔の塔頂部に、吸収液を噴射するスプレノズ
ルを設置した二室型湿式排煙脱硫装置によって達成され
る。

【００１５】上記課題は、前記塔頂部に設置される前記
スプレノズルのうち、壁側のスプレノズルから噴射され
る吸収液量を多くすることによっても達成される。

【００１６】上記課題は、また、前記塔頂部に設置され
る前記スプレノズルの中心軸方向すなわち吸収液噴射方
向を、塔頂部の排ガス流れとほぼ同じ方向にすることに
よっても達成される。

【００１７】上記課題は、また、前記塔頂部に設置され
る前記スプレノズルを、塔頂部の排ガス流れに逆らう向
きに吸収液を噴射する向流スプレノズルにすることによ
っても達成される。

【００１８】上記課題は、また、前記向流スプレノズル
とともに、塔頂部の排ガス流れとほぼ同じ向きに吸収液
を噴射する並流スプレノズルを塔頂部の塔壁近傍に設置
することによっても達成される。

【００１９】また、本発明の上記課題は、吸収液を貯留
する循環タンクの上側に、ボイラなどの燃焼装置から排
出される排ガスをほぼ水平方向に導入し、ほぼ水平方向
に排出する排ガス流路を有し、かつ導入される排ガスが
上向きに流れる上昇流領域と、天井側の開口部で反転し
た後に下向きに排ガスが流れる下降流領域の二室に分割
した排ガス流の領域を形成し、それぞれの領域で吸収液
を噴射して排ガスを接触させ、排ガス中の硫黄酸化物を
処理する吸収塔を備えた二室型湿式排煙脱硫方法におい
て、排ガスの流れが上昇流から下降流に変わる吸収塔内
の排ガス流領域で、吸収液を噴射する二室型湿式排煙脱
硫方法により達成される。

【００２０】

【作用】吸収液の噴射に用いられるスプレノズルがホロ
コーンノズルの場合、吸収液がスプレノズルから噴出さ
れた直後の慣性力の大きい傘状の部分は、液膜の存在と
液−ガス相対速度が大きいため、ガス流れに対する抵抗
が大きく、特にガス流れに逆らう向きに吸収液を噴射す
る向流スプレでは、その抵抗による整流効果が大きい。
そのため、機械的な整流装置を用いなくても吸収液の噴
射によってガス流れを整流することが可能である。した
がって、ガス流れが１８０度反転する塔頂部において
も、この吸収液の向流スプレによる整流効果を利用すれ
ば、偏流を防止することができる。

【００２１】また、二室型吸収塔の場合、塔頂部におけ
る排ガス中のＳＯ_２濃度が高いため、塔頂部の壁面に付
着した吸収液は、更に、ＳＯ_２を吸収するが、酸素不足
により亜硫酸の酸化が十分に促進されず、亜硫酸濃度が
溶解度以上に達した場合には、亜硫酸カルシウムとして
析出し、乾燥固化されれば固いスケーリングとして成長
することになる。しかし、壁面の吸収液が常時更新され
れば亜硫酸の溶解度以上に到達することはなく、また、
壁面の吸収液が乾燥しない程度に常時吸収液が壁面の付
着すれば、スケーリングとして発達することもない。従
って、塔頂部に常時吸収液をスプレすれば、その一部が
塔壁に衝突し、壁面を常時濡れた状態に保持することが
でき、スケーリングの発生を防止することが可能とな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
二室型湿式排煙脱硫装置について図１〜図５を用いて説
明する。

【００２３】図１に示す吸収塔は塔頂部の壁近傍に排ガ
ス流れに対向する方向に吸収液をスプレする向流スプレ
ノズルを設置したものである。図２に示す吸収塔も、塔
頂部の壁近傍に向流スプレノズルを設置したものであ
り、図３に示す吸収塔は塔頂部の塔壁に近い部分に図１
に示す吸収塔に排ガス流れと同じ方向に吸収液をスプレ
する並流スプレノズルを追設したものである。図４の吸
収塔も、同じく塔頂部の塔壁に近い部分に並流スプレノ
ズルを追設したものである。図５に示す吸収塔は、塔頂
部のスプレノズルを複数段にしたものである。

【００２４】図１から図５において、吸収塔を構成する
各装置、部材で図６で説明した従来技術の吸収塔と同一
の機能を奏するものは同一の符号を付して、その説明は
省略する。本発明は、図６で説明した吸収塔に、さらに
その塔頂部に塔頂スプレヘッダー１８、塔頂スプレヘッ
ダー１８に向流スプレノズル１９と並流スプレノズル２
０を設置している。

【００２５】図１に示す実施の形態は、塔内での排ガス
の流れが１８０度反転する塔頂部に塔頂スプレヘッダー
１８および向流スプレノズル１９を設置し、壁側のスプ
レノズルから噴射される吸収液量を多くした点で従来技
術と異なる。

【００２６】上昇流領域１２を通過した排ガスは塔頂部
を反転する際に慣性力により外側に流れやすくなるが、
向流スプレノズル１９から噴出される吸収液の排ガスに
対する抵抗力によって整流され、下降流領域１３に流入
する際の偏流を小さくすることができる。特に、ガス流
速が速くなりやすい壁側のスプレノズル１９から噴射さ
れる吸収液量を多くしているため、その整流効果は大き
い。

【００２７】また、塔頂部の壁面に付着した吸収液は、
更にＳＯ_２を吸収し、亜硫酸の酸化が十分に促進され
ず、亜硫酸濃度が溶解度以上に達した場合には、亜硫酸
カルシウムとして析出し、乾燥固化されればスケーリン
ングとして成長する。しかし、塔頂部に設置された向流
スプレノズル１９から常時吸収液をスプレすれば、その
一部が塔壁に衝突し、壁面の吸収液中の亜硫酸濃度を溶
解度以下にすることができ、更に、壁面を常時濡れた状
態に保持することも可能であり、スケーリングの発生を
防止することができる。

【００２８】また、二室型吸収塔の場合、その低い塔高
ゆえにスプレノズル１６および１７から噴射される吸収
液の滞留時間すなわちガスとの接触時間が短くなりやす
いが、塔頂部に設けられた向流スプレノズル１９から噴
射される吸収液は、ガスとの接触時間が長いため、脱硫
性能を高めることができる。

【００２９】図２に示す吸収塔は図１の吸収塔における
他の実施の形態であり、図１の吸収塔とは塔頂部の壁近
傍のみに向流スプレノズル１９を設置した点で異なる。
上昇流領域１２を通過した排ガスは、塔頂部を反転する
際、慣性力により外側に流れやすくなるため、向流スプ
レノズル１９を塔頂部の壁近傍に設置し、ガス流速の速
い部分に吸収液を噴射するだけでも整流効果を得ること
ができ、下降流領域１３に流入する際の偏流を小さくす
ることができる。

【００３０】図３の吸収塔は、図１のそれとは塔頂スプ
レヘッダー１８の塔壁付近に更に並流スプレノズル２０
を設置した点で異なる。向流スプレノズル１９から噴射
される吸収液も一部は後流側に飛散し、下降流領域１３
の天井壁を濡らすことができるが、本実施の形態のよう
に塔頂スプレヘッダー１８の塔壁付近に更に並流スプレ
ノズル２０を設置することにより、下降流領域１３の天
井壁を確実に濡らすことが可能となり、安定運転の信頼
性が更に向上する。

【００３１】図４は図２の吸収塔における他の実施の形
態であり、図２の吸収塔とは塔頂スプレヘッダー１８の
塔壁付近に更に並流スプレノズル２０を設置した点で異
なる。本例の効果は、図３のそれと同様である。

【００３２】図５は図１の吸収塔における他の実施の形
態であり、塔頂部のスプレノズル１９を複数段にした点
で異なる。塔頂部の排ガスが斜めに流れる部分には、塔
頂スプレヘッダー１８も斜めに配置し、ガス流れ方向と
吸収液の噴射方向をほぼ同じ方向にしている。圧力損失
は若干大きくなるが、塔頂部での偏流が激しい場合に有
効な実施例である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、二室型吸収塔の塔頂部
におけるガス偏流を防止できるため、低いポンプ動力で
下降流領域での脱硫性能を高めることができる。また、
塔頂部でのスケーリングを防止できるため、安定な運転
が可能となり、定期検査時の作業量を低減することがで
き、脱硫装置全体の運転費を節減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る二室型湿式排煙脱
硫装置の吸収塔である。

【図２】 図１の吸収塔における他の実施の形態であ
り、塔頂部の壁近傍に向流スプレノズルを設置したもの
である。

【図３】 図１の吸収塔における他の実施の形態であ
り、塔頂部の塔壁に近い部分に並流スプレノズルを追設
したものである。

【図４】 図２の吸収塔における他の実施の形態であ
り、同じく塔頂部の塔壁に近い部分に並流スプレノズル
を追設したものである。

【図５】 図１の吸収塔における他の実施の形態であ
り、塔頂部のスプレノズルを複数段にしたものである。

【図６】 従来技術の二室型湿式排煙脱硫装置における
吸収塔である。

【符号の説明】

１ 吸収塔本体 ２ 入口ダクト ３ 出口ダクト ４ 仕切板 ５、６ 吸収液循環ポンプ ７ 循環タンク ８ 攪拌機 ９ 空気吹込み管 １０ ミストエリミネータ １１ 吸収液抜出し
管 １２ 上昇流領域 １３ 下降流領域 １４、１５ スプレヘッダー １６ 向流スプレノ
ズル １７ 並流スプレノズル １８ 塔頂スプレヘ
ッダー １９ 向流スプレノズル ２０ 並流スプレノ
ズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 博文 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 尾田 直己 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AC01 BA02 BA16 CA01 DA05 DA16 EA02 EA12 FA03 GA01 GB01 GB02 GB03 GB05 HA05 HA10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液を貯留する循環タンクの上側に、
   ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスを入口ダク
   トからほぼ水平方向に導入し、出口ダクトからほぼ水平
   方向に排出する排ガス流路を有し、その排ガス流路を入
   口ダクト側と出口ダクト側の二室に分割するための天井
   側に開口部を有した仕切板を設けることで、入口ダクト
   から導入される排ガスが上向きに流れる上昇流領域と、
   天井側の開口部で反転した後に出口ダクトに向けて下向
   きに排ガスが流れる下降流領域を形成し、それぞれの領
   域に設置したスプレノズルから噴射される吸収液と排ガ
   スを接触させて、排ガス中の硫黄酸化物を処理する吸収
   塔を備えた二室型湿式排煙脱硫装置において、 排ガスの流れが上昇流から下降流に変わる吸収塔の塔頂
   部に、吸収液を噴射するスプレノズルを一段以上設置し
   たことを特徴とする二室型湿式排煙脱硫装置。
2. 【請求項２】 吸収塔の塔頂部に設置される前記スプレ
   ノズルのうち、壁側のスプレノズルから噴射される吸収
   液量を多くしたことを特徴とする請求項１に記載の二室
   型湿式排煙脱硫装置。
3. 【請求項３】 吸収塔の塔頂部に設置される前記スプレ
   ノズルの中心軸方向すなわち吸収液噴射方向を、塔頂部
   の排ガス流れとほぼ同じ方向にしたことを特徴とする請
   求項１または２記載の二室型湿式排煙脱硫装置。
4. 【請求項４】 吸収塔の塔頂部に設置される前記スプレ
   ノズルを、塔頂部の排ガス流れに逆らう向きに吸収液を
   噴射する向流スプレノズルにしたことを特徴とする請求
   項１または２記載の二室型湿式排煙脱硫装置。
5. 【請求項５】 吸収塔の塔頂部の向流スプレノズルの他
   に、該塔頂部の塔壁近傍に排ガス流れとほぼ同じ向きに
   吸収液を噴射する並流スプレノズルを設置したことを特
   徴とする請求項４記載の二室型湿式排煙脱硫装置。
6. 【請求項６】 吸収液を貯留する循環タンクの上側に、
   ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスをほぼ水平
   方向に導入し、ほぼ水平方向に排出する排ガス流路を有
   し、かつ導入される排ガスが上向きに流れる上昇流領域
   と、天井側の開口部で反転した後に下向きに排ガスが流
   れる下降流領域の二室に分割した排ガス流の領域を形成
   し、それぞれの領域で吸収液を噴射して排ガスを接触さ
   せ、排ガス中の硫黄酸化物を処理する吸収塔を備えた二
   室型湿式排煙脱硫方法において、 排ガスの流れが上昇流から下降流に変わる吸収塔内の排
   ガス流領域で、吸収液を噴射することを特徴とする二室
   型湿式排煙脱硫方法。
7. 【請求項７】 排ガスの流れが上昇流から下降流に変わ
   る吸収塔内の排ガス流領域における吸収塔の壁の内側よ
   り、吸収塔の壁側で噴射される吸収液量を、多くしたこ
   とを特徴とする請求項６に記載の二室型湿式排煙脱硫方
   法。
8. 【請求項８】 排ガスの流れが上昇流から下降流に変わ
   る吸収塔内の排ガス流領域での排ガス流れとほぼ同じ方
   向に吸収液を噴射することを特徴とする請求項６または
   ７記載の二室型湿式排煙脱硫方法。
9. 【請求項９】 排ガスの流れが上昇流から下降流に変わ
   る吸収塔内の排ガス流領域での排ガス流れに逆らう向き
   に吸収液を噴射することを特徴とする請求項６または７
   記載の二室型湿式排煙脱硫方法。
10. 【請求項１０】 排ガス流れに逆らう向きに吸収液を噴
    射すると同時に、排ガスの流れが上昇流から下降流に変
    わる吸収塔内の排ガス流領域での排ガス流れとほぼ同じ
    向きに吸収液を噴射することを特徴とする請求項９記載
    の二室型湿式排煙脱硫方法。