JP2001079337A - 二室型湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱硫ファン動力を増加させることなく、下降
流領域でのガス偏流を抑制することで脱硫性能の低下を
防止し、信頼性が高く、安定した運転が可能な二室型湿
式排煙脱硫装置を得ること。 【解決手段】 吸収液を貯留する循環タンク７の上側に
設けた吸収塔に、燃焼排ガスを入口ダクト２からほぼ水
平方向に導入し、出口ダクト３からほぼ水平方向に排出
する排ガス流路を有し、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４を設けて導入排ガスが上向きに流れる上昇
流領域１２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１３を形
成し、それぞれの領域１２、１３に設置したスプレノズ
ル１６、１７から噴射される吸収液と排ガスを接触させ
て、排煙脱硫する。このとき下降流領域１３の入口の少
なくとも傾斜壁面２０側の流路をガイドプレート１８で
他の流路に比べて絞ることにより、ガス偏流を抑制して
脱硫性能の低下を防ぐ。

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、下降流領域
でのガス偏流を防止できるガス整流機能を備えた二室型
湿式排煙脱硫装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所等において、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ＳＯ
_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。した
がって、世界的に脱硫装置の普及率を高めるためには、
脱硫装置の設備費およ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を図６に
示す。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１４〜１
５、スプレノズル１６〜１７、多孔板１９、吸収塔天井
壁の傾斜壁面２０等から構成される。

【０００６】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。

【０００８】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、本従来技術は吸
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、多孔板１９を
通過し、下降流領域１３を下降する。

【０００９】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
たスプレノズル１６、１７から噴射され、吸収液と排ガ
スの気液接触が行われる。

【００１０】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。

【００１１】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
よって再びスプレノズル１６、１７に送られ、一部は吸
収液抜き出し管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、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。

【００１２】図６に示す従来技術は、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、
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、また、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。

【００１３】しかしながら、二室型の吸収塔の場合、上
昇流領域１２を上昇した排ガスは塔頂部で反転し、下降
流領域１３に導入されるため、塔頂部での排ガスの慣性
力により、排ガスは下降流領域１３の出口ダクト３側に
流れやすくなり、図７に示すようにガス流れは大きく偏
流する。ガス偏流が生じると下降流領域１３での脱硫性
能が低下することになる。

【００１４】また、図７から分かるように下降流領域１
３の仕切板側では大きな渦が発生している。渦が生じる
と吸収塔の圧力損失が高くなり、図示していない脱硫フ
ァンの動力を増加させることになる。

【００１５】したがって、下降流領域１３入口でのガス
偏流を防止する手段を講じる必要がある。この点に関し
て、従来技術では多孔板１９を設置することで整流しよ
うとしているが、下降流領域１３のガス流速を高めた場
合、多孔板１９を用いると圧力損失が急激に増加し、ま
た、亜硫酸カルシウムや石膏によるスケーリングの問題
も生じやすくなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、二
室型吸収塔の排ガスが下向きに流れる下降流領域入口で
のガス流れに関して、吸収塔の圧力損失の急増とスケー
リングなどの問題を発生させることなくガス偏流を防止
することに関して十分考慮されておらず、脱硫ファン動
力が増加する問題があった。

【００１７】本発明の課題は、脱硫ファン動力を増加さ
せることなく、下降流領域でのガス偏流を抑制すること
で脱硫性能の低下を防止し、信頼性が高く、安定した運
転が可能な二室型湿式排煙脱硫装置を得ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】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、下降流領域入口の少なくと
も壁面側の流路を他の流路に比べて絞ることを特徴とす
る二室型湿式排煙脱硫装置によって達成される。

【００１９】また、本発明の二室型湿式排煙脱硫装置
は、吸収塔の天井壁面と下降流領域側壁面との間に傾斜
壁面を設け、ほぼ鉛直方向に立てた少なくとも一枚のガ
イドプレートを下降流領域入口の前記傾斜壁面近傍に設
置することにより壁面側の流路を絞ることが望ましい。

【００２０】また、本発明の二室型湿式排煙脱硫装置
は、仕切板上端から傾斜壁面に延ばしたほぼ垂線上に複
数のガイドプレートの上端を合わせ、仕切板上端から傾
斜壁面までの流路幅をＬ_０、傾斜壁面に最も近いガイド
プレート上端から傾斜壁面までの流路幅をＬ_１としたと
きに、Ｌ_１／Ｌ_０＝０．２以下にすることが望ましい。

【００２１】

【作用】本発明の二室型湿式排煙脱硫装置は、下降流領
域入口の壁面側の流路を他の流路に比べて絞っているた
め、排ガスの慣性力によって下降流領域の塔壁側に多く
流れようとする排ガスの流れを抑制することができる。
また、ほぼ鉛直方向に立てた複数のガイドプレートを下
降流領域の入口に設置しているため、塔頂部を反転し下
降流領域に斜めに流入しようとする排ガスの流れを鉛直
方向に矯正することができる。

【００２２】また、仕切板上端から傾斜壁面に延ばした
垂線上にガイドプレートの上端を合わせているため、塔
頂部を出口ダクト側に向けてほぼ水平方向に流れようと
する排ガスの流れを徐々にガイドプレート内に流し込む
ことができるため、排ガスが流れにくい下降流領域の仕
切板側にも渦を巻くことなく排ガスを流すことが可能で
ある。

【００２３】したがって、下降流領域のスプレ部ではガ
ス偏流が抑制されるため、脱硫性能の低下を招くことは
ない。また、下降流領域における渦の発生も防止される
ため、脱硫ファンの動力も低減される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図１は、下降流領域の上部に
ガイドプレートを設置した本発明の実施の形態の吸収塔
の側面図を示したものである。図２は図１の吸収塔にお
けるガイドプレートの各平板の長さを揃えた例である。

【００２５】図３は図２の吸収塔の下降流領域の最上段
のスプレノズルを上向きに設置した例である。図４は本
発明を適用した場合の吸収塔塔頂部から下降流領域入口
にかけてのガス流れを示したものである。図５は吸収塔
内の下降流領域入口でのガス変動率に及ぼすＬ_１／Ｌ_０
の影響を示す。

【００２６】図１から図４において、符号１〜１７は図
６に示す従来技術の装置と同一のものを示す。鉛直方向
に立てた複数の平板から構成されるガイドプレート１８
が従来技術にない新しい構成である。

【００２７】図１に示す吸収塔は、下降流領域１３の上
側に３枚の平板からなるガイドプレート１８を並列設置
し、下降流領域１３入口の壁面側の流路を他の流路に比
べて絞り、仕切板４上端から傾斜壁面２０に延ばした垂
線上に各ガイドプレート１８の上端を合わせ、各ガイド
プレート１８の下端を仕切板４の上端とほぼ同一の高さ
になるように配置している。また各ガイドプレート１８
の平面が鉛直方向を向くように配置している。

【００２８】入口ダクト２より吸収塔内に導入された排
ガスは、上昇流領域１２を上昇した後、塔頂部で反転
し、下降流領域１３に流入するが、図１に示す例では、
下降流領域１３入口の壁面側の流路を他の流路に比べて
絞っているため、排ガスの慣性力によって下降流領域１
３の塔壁側に多く流れようとする排ガスの流れが抑制さ
れる。

【００２９】また、ほぼ鉛直方向に立てた複数のガイド
プレート１８を下降流領域１３の入口に設置しているた
め、塔頂部を反転し下降流領域１３に斜めに流入しよう
とする排ガスの流れの方向を鉛直方向に矯正することが
できる。

【００３０】また、仕切板４上端から傾斜壁面２０に延
ばした垂線上にガイドプレート１８の上端を合わせてい
るため、塔頂部を出口ダクト３側に向けてほぼ水平方向
に流れようとする排ガスの流れを徐々にガイドプレート
１８内に流し込むことができるため、排ガスが流れにく
い下降流領域１３の仕切板４側にも渦を巻くことなく排
ガスを流すことが可能である。

【００３１】したがって、下降流領域１３のスプレ部で
はガス流れが整流され、偏流による脱硫性能の低下を防
止できるため、高い脱硫性能を維持するために吸収液循
環量を多くし、吸収液循環ポンプ５および６の動力を増
加させる必要はない。また、下降流領域１３の仕切板４
側における渦の発生も防止されるため、吸収塔本体１の
圧力損失が低下し、図示していない脱硫ファンの動力も
低減できる。

【００３２】さらに、ガイドプレート１８が設置される
塔頂部には、上昇流領域１２のスプレノズル１６から噴
射された液滴の一部が排ガスに同伴されて飛散してくる
ため、ガイドプレート１８の表面に、その液滴が衝突
し、スケーリングが生じやすい条件になっているが、ガ
イドプレート１８の平面をすべて鉛直方向に向けている
ため、衝突した液滴が流れやすく、また高速で通過する
排ガスによっても衝突した液滴は吹き飛ばされるため、
スケーリングの発生を防止できる。

【００３３】なお、図１に示す例では、ガイドプレート
１８に平板を用いているが、ガイドプレート１８の上端
が入口ダクト２側に曲がっていても図１の例と同等の効
果が得られるものである。

【００３４】図２に示す実施の形態は、ガイドプレート
１８における各平板の長さを揃えた点で図１に示した例
と異なる。そして仕切板４上端から傾斜壁面２０に延ば
した垂線上に各ガイドプレート１８の上端を合わせてい
るので、各ガイドプレート１８の下端も仕切板４側から
出口ダクト３側に向けて段階的に上方に配置される。

【００３５】図２のガイドプレート１８のガス流れの整
流に関する作用は図１に示すガイドプレート１８と同じ
であり、図１におけるものと同様の効果が得られる。

【００３６】図２に示すガイドプレート１８は出口ダク
ト３に向けて斜めに流入しようとする排ガスの流れを強
制的に鉛直方向に矯正する力は図１のそれに比べて若干
弱いが、その分ガイドプレート１８部での圧力損失が下
がり、さらに図示していない脱硫ファンの動力を低減す
ることができる。また、ガイドプレート１８の長さが短
くて済むため、各平板を支持する鉄骨なども簡素化さ
れ、設備費の低減が図れる。

【００３７】図３に示すガイドプレート１８の例は、図
２に示すものと同じものを用いるが、下降流領域１３の
最上段のスプレノズル１７の吸収液噴霧方向を上向きに
して設置した点で図２に示した例と異なる。

【００３８】下降流領域１３の最上段に上向きに設置さ
れたスプレノズル１７からは吸収液が上向きに噴射され
るため、スプレノズル１７の上方に位置するガイドプレ
ート１８には、その吸収液が常時衝突することになり、
平板表面を常に濡れた状態に維持することができるた
め、スケーリングの発生を確実に防止することが可能と
なる。

【００３９】また、図５には仕切板４上端から傾斜壁面
２０までの流路幅をＬ_０、傾斜壁面２０に最も近いガイ
ドプレート１８上端から傾斜壁面２０までの流路幅をＬ
_１としたときの下降流領域１３入口でのガス変動率に及
ぼすＬ_１／Ｌ_０の影響を示す。

【００４０】ガス変動率は、ガスの偏流の度合を表す値
であり、標準偏差を平均流速で割ったものである。Ｌ_１
／Ｌ_０は下降流領域１３入口でのガス変動率に大きく影
響しており、Ｌ_１／Ｌ_０を０．２以下にすればガス変動
率を最も小さい１５％程度に抑えることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、二室型吸収塔の下降流
領域でのガス偏流を防止できるため、脱硫性能が低下せ
ず、循環ポンプ動力を低減することが可能である。ま
た、下降流領域の仕切板近傍での渦の発生も防止できる
ため、吸収塔の圧力損失が低くなり、脱硫ファンの動力
を低減することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による実施の形態であり、吸収塔内の
下降流領域の上部にガイドプレートを設置した吸収塔の
側面図を示したものである。

【図２】 図１の実施の形態におけるガイドプレートの
各平板の長さを揃えた例である。

【図３】 図２の実施の形態において下降流領域の最上
段のスプレノズルを上向きに設置したものである。

【図４】 本発明を適用した場合の塔頂部から下降流領
域入口にかけてのガス流れを示したものである。

【図５】 本発明を適用した場合の下降流領域入口での
ガス変動率に及ぼすＬ_１／Ｌ_０の影響を示す。

【図６】 従来技術の二室型湿式排煙脱硫装置における
吸収塔の側面図である。

【図７】 従来技術の塔頂部から下降流領域入口にかけ
てのガス流れを示したものである。

【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、１７ ス
プレノズル １８ ガイドプレート １９ 多孔板 ２０ 傾斜壁面

───────────────────────────────────────────────────── 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 FA03 GA01 GB20 HA05 HA10 4D020 AA06 BA02 BA09 BB05 CB27 CC04 CC08 CC18 CD01 DA03 DB12

Claims (3)

【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、 下降流領域入口の少なくとも壁面側の流路を他の流路に
   比べて絞ることを特徴とする二室型湿式排煙脱硫装置。
2. 【請求項２】 吸収塔の天井壁面と下降流領域側壁面と
   の間に傾斜壁面を設け、ほぼ鉛直方向に立てた少なくと
   も一枚のガイドプレートを下降流領域入口の前記傾斜壁
   面近傍に設置することで壁面側の流路を絞ることを特徴
   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】 仕切板上端から傾斜壁面に延ばしたほぼ
   垂線上に複数のガイドプレートの上端を合わせ、仕切板
   上端から傾斜壁面までの流路幅をＬ_０、傾斜壁面に最も
   近いガイドプレート上端から傾斜壁面までの流路幅をＬ
   _１としたときに、Ｌ_１／Ｌ_０＝０．２以下にすることを
   特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の二室型
   湿式排煙脱硫装置。