JP2001246224A - 湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液溜部の旋回流が発生する箇所のデッドスペ
ースを無くすことにより吸収液中の酸化性能を向上さ
せ、かつ石灰石などの固形物の沈降を防止することによ
り液溜部のコンパクト化を可能にした吸収塔構造を得る
ことにある。 【解決手段】 円筒型バッフル１４を液溜部７の中央部
に設置し、かつ、バッフル１４内の吸収液吸い込み流速
を気泡上昇速度以下にする。バッフル１４を液溜部７の
中央に設置することにより液溜部７の吸収液の旋回流に
対する抵抗体が大幅に小さくなるため、液溜部７に吹き
込まれ攪拌機８によって微細化された空気は旋回流に押
し流されて液溜部７に滞留する時間が長くなることによ
り、液中の溶存酸素量が増加する。さらに、液溜部７に
供給された脱硫剤（石灰石など）についても十分な旋回
流により液溜部７での滞留時間が増加するため、吸収液
のｐＨ回復も早くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排煙脱硫装置の吸
収塔内において硫黄酸化物（以下ＳＯｘと記す）を吸収
した吸収液を一定量保有することで、吸収したＳＯｘを
酸化、中和する循環タンクに係わり、循環タンクより吸
収液を抜き出すポンプの抜き出し配管を循環タンクの中
央部に設置した円筒型の気泡巻き込み防止用柵と接合さ
せ循環タンク内液中の気泡密度が高い場合においてもポ
ンプ内への気泡の混入を抑制し、かつ、循環タンク内の
吸収液の攪拌性能を向上することを可能にした排煙脱硫
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球を取り巻く自然環境の悪化が
著しく進んでいる。中でも世界各地に設置された火力発
電所等において、化石燃料の燃焼に伴って発生する排ガ
ス中のＳＯｘ及び煤塵は、大気汚染等の環境問題の主原
因の一つである。

【０００３】特に最近に至っては、ＳＯｘ及び煤塵排出
値の低濃度化が要求される一方でボイラの大容量化が進
められており、高性能かつ低コストな排煙脱硫装置の開
発が急務である。

【０００４】従来技術の排煙脱硫装置の一例を図４に示
す。排煙脱硫装置は吸収塔本体１、ガス入口部２、ガス
出口部３、吸収液スプレ部４、スプレノズル５、循環ポ
ンプ６、液溜部７、攪拌機８、空気吹き込み管９、ミス
ト捕集部１０、気泡巻き込み防止用柵（以下、バッフル
と記す）１１、抜き出し配管１２を主体として構成され
る。図示していないボイラの排ガスは、ガス入口部２か
ら導入され吸収液スプレ部４のスプレノズル５から噴霧
される吸収液と気液接触し、清浄なガスとなりミスト捕
集部１０によって同伴されるミストを除去された後、排
出される。

【０００５】また、吸収塔本体１内で気液接触した吸収
液は、吸収塔本体１内を下降して液溜部７に一時的に溜
められる。液溜部７では、空気吹き込み管９より供給さ
れる空気が攪拌機８によって微細化され、吸収液中に溶
解する。液溜部７では吸収したＳＯｘにより亜硫酸カル
シウムが生成されるが、吸収液中に溶解した酸素により
酸化され、図示していない炭酸カルシウム供給系統によ
り液溜部７に供給される炭酸カルシウムにより中和され
ることにより石膏を生成する。

【０００６】図４のＡ−Ａ線矢視図である図５に示すよ
うに、攪拌機８の回転翼は通常、液溜部７の中心に対し
て１５°程度傾けて液溜部７の壁面に設置され、液溜部
７内の吸収液に対して旋回流１３を発生させ、酸化用空
気の滞留時間を増加させて酸化効率を向上させると同時
に、吸収液中の石膏等の固形物が沈降して液溜部７の底
部に堆積しないよう配慮している。石膏及び未反応の炭
酸カルシウムが共存する液溜部７内の吸収液は循環ポン
プ６によって再びスプレノズル５に送られ、一部は図示
していない石膏回収系統へ送られる。液溜部７内の循環
ポンプ６への抜き出し配管１２の設置部にはポンプ６内
に空気の巻き込みを防止し、かつ異物の混入を防止する
ためにバッフル１１を設置している。バッフル１１は、
上面が液溜部７内に溜まった吸収液内に開口しており、
吸収液はバッフル１１上面より流入し、抜き出し配管１
２から循環ポンプ６へ送られる。

【０００７】上記従来技術における液溜部７内に供給さ
れる酸化用空気の供給量は、プラント条件によっても異
なるが、ほぼ吸収するＳＯｘ量に比例する。このため、
高硫黄含有炭及びオリマルジョン等を燃焼するプラント
では高ＳＯｘ濃度の排ガスを処理する必要があり、必然
的に酸化用空気供給量も通常と比較して増加する必要が
ある。

【０００８】また、液溜部７の容量を決定する際には、
通常液溜部７でのｐＨの回復及び生成石膏粒径等を考慮
して決定するが、近年の低コスト化に伴い、徐々にコン
パクト化されてきているのが現状である。液溜部７の気
泡含有率（以下ボイド率と記す）は高ＳＯｘ処理による
酸化用空気量の増加及び液溜部７のコンパクト化に伴い
増加することになる。ボイド率が増加すると循環ポンプ
６内に巻き込まれる空気量が増加することになり、通常
循環ポンプ６内へ空気が混入するとキャビテーション現
象が発生し、循環ポンプ６の吐出圧が減少し、ポンプ容
量の維持が困難となるためスプレノズル５より噴霧され
る吸収液量が減少し、脱硫性能が低下することになる。

【０００９】一般にポンプ吸い込み液中にボイド率とし
て３〜４％以上の気泡が混入するとキャビテーション現
象が発生するとされており、上述のような現象を回避す
るためには、ポンプ吸い込み液中のボイド率を３％以下
にする必要がある。このようなキャビテーション現象が
発生した状態において循環液量を維持するためには、循
環ポンプ６の容量を大きく見込み、キャビテーションを
想定した過剰設計を行う方法もあるが、コスト面から判
断して有効な手段とは言えない。

【００１０】そこで、吸収液中の気泡の上昇速度に着目
すると図６に気泡径と気泡上昇速度の関係を示すが、気
泡上昇速度は気泡径にほぼ比例している。液溜部７にお
ける気泡径は数ｍｍであるため、気泡上昇速度は０．２
ｍ／ｓ程度である。また、バッフル１１内吸い込み液流
速とポンプ吸い込み液中のボイド率の関係を図７に示す
が、バッフル１１内吸い込み流速を増加させると、ポン
プ吸い込み液中のボイド率が増加することが分かる。

【００１１】ここで、ポンプキャビテーションが発生す
ると言われるボイド率３％付近に着目すると、そのとき
のバッフル１１内吸い込み流速は０．２７ｍ／ｓであ
る。従って図６及び図７よりバッフル１１内吸い込み液
流速を気泡の上昇速以下、すなわち０．２５ｍ／ｓ以下
にすればポンプキャビテーションを効果的に防止できる
ため、従来の湿式排煙脱硫装置ではバッフル１１を拡大
し、吸い込み速度を低下させることにより気泡の巻き込
みを防止していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術ではバッフル１１内の吸い込み吸収液の流速を低
下させるためバッフル１１のサイズを大きくすると、液
溜部７の断面積に対してバッフル１１の断面積の占める
割合が大きくなるが、液溜部７の側壁面下部に、その円
周方向に設置する攪拌機８が均等に配置できなくなり、
液溜部７の旋回流が乱れることになる。このような現象
が発生すると酸化用空気が液中に滞留する時間が短くな
るとともに、液溜部７の攪拌効果が低下して液溜部７に
供給する石灰石が液溜部７の底部に沈降しやすくなり、
ＳＯｘを吸収した吸収液と石灰石との反応が有効に行わ
れないため吸収液のｐＨが回復せず脱硫性能の低下及
び、石灰石の過剰投入によるユーティリティの増加要因
になる。さらに、固形物が液溜部７の底部に沈降し、堆
積しやすくなることにより液溜部７の下部に設置する配
管等の閉塞が発生する可能性がある。

【００１３】そこで、本発明の課題は液溜部の旋回流が
発生する箇所のデッドスペースを無くすことにより吸収
液中の酸化性能を向上させ、かつ石灰石などの固形物の
沈降を防止することにより液溜部のコンパクト化を可能
にした吸収塔構造を得ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、円
筒型バッフルを液溜部の中央部に設置し、かつ、バッフ
ル内の吸収液吸い込み流速を気泡上昇速度以下にするこ
とにより達成される。

【００１５】すなわち、本発明は、ボイラ等の燃焼装置
から排出される排ガス中の硫黄酸化物や煤塵等を導入し
て吸収塔内の吸収液と接触させて、排ガス中の硫黄酸化
物を吸収液中に吸収させる吸収塔と、硫黄酸化物を吸収
した吸収液を溜める吸収塔下部に設けられた循環タンク
と、該循環タンクの壁面には吸収液酸化用の空気吹き込
み管と吸収液攪拌用の攪拌器を取り付け、また、循環タ
ンク内の吸収液を再び吸収塔内に循環供給するための循
環ポンプと、循環ポンプ抜き出し流路を備えた湿式排煙
脱硫装置において、円筒型にして循環タンク中央部に設
置したポンプ抜き出し配管に接続するバッフルを備えた
湿式排煙脱硫装置である。

【００１６】本発明によれば、バッフルを液溜部の中央
に設置することにより液溜部の吸収液の旋回流に対する
抵抗体が大幅に小さくなるため、液溜部に吹き込まれ攪
拌機によって微細化された空気は旋回流に押し流されて
液溜部に滞留する時間が長くなることにより、液中の溶
存酸素量が増加する。さらに、液溜部に供給された脱硫
剤（石灰石）などについても十分な旋回流により液溜部
での滞留時間が増加するため、吸収液のｐＨ回復も早く
なる。

【００１７】このとき、円筒型バッフルの下部には吸収
液吸い込み用の開口を設け、円筒型バッフルの上部には
前記下部開口より断面積の大きい開口を設けることによ
り、バッフル内吸い込み流速を０．２５ｍ／ｓ以下にす
ることができる。ここで円筒型バッフルは直円筒型とす
ると液溜部の容量に対してバッフルの容量が占める割合
が大きくなり、液溜部のｐＨ回復及び亜硫酸塩の酸化工
程の有効容量が減少するので好ましくない。そこで、円
筒型バッフルの上部のみを拡大し、この拡大部の断面積
の吸い込み液流速を０．２５ｍ／ｓ以下になるようにす
れば拡大部分で気泡は液の吸い込みに逆らって上昇を開
始する。従って、円筒型バッフルの拡大部より下部の開
口部の断面積は吸い込み液流速０．２５ｍ／ｓ以上にし
てもボイド率３％以上の空気が吸い込まれることはな
く、循環液量を減少させることなく、かつ、液溜部７の
有効容量を減少させることもない。

【００１８】また、空気吹き込み管と攪拌器の取り付け
部は円筒型バッフルの下部の吸収液吸い込み用の開口よ
り上方位置に配置することで、攪拌機によって微細化さ
れた空気は旋回流に押し流されながら上昇を始めるので
円筒型バッフルの下部の開口から空気を巻き込むことは
ない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明の具体例に係わる吸収
塔の湿式排煙脱硫装置の断面側面図、図２は図１のＡ−
Ａ線矢視図、図３は液溜部に配置される円筒型バッフル
の構造を示した構造図である。

【００２０】図１、図２、図３において、排煙脱硫装置
は吸収塔本体１、ガス入口部２、ガス出口部３、吸収液
スプレ部４、スプレノズル５、循環ポンプ６、液溜部
（循環タンク）７、攪拌機８、空気吹き込み管９、ミス
ト捕集部１０、バッフル１１、抜き出し配管１２を主体
として構成され、液溜部７には円筒型バッフル１４が設
けられる。

【００２１】このような構造において、円筒型バッフル
１４は液溜部７の中央部に設置される。円筒型バッフル
１４には循環ポンプ６のサクションと同じ高さの位置に
循環ポンプ抜き出し配管１２が接続されている。液溜部
７の側面の円周方向に攪拌機８が設置されている。円筒
型バッフル１４は上部及び下部に開口部があり液溜部の
吸収液はこれらの開口部より流入し、循環ポンプ抜き出
し配管１２を通り循環ポンプ６に送られる。

【００２２】以下、円筒型バッフル１４の構造について
説明するが本発明はこの構造に限ったものではない。円
筒型バッフル１４の断面積は、空気の巻き込みを抑制す
るため前述したようにバッフル内吸い込み流速を０．２
５ｍ／ｓ以下となるようにする。ここで円筒型バッフル
１４は直円筒型とすると液溜部７の容量に対してバッフ
ル１４の容量が占める割合が大きくなり、液溜部７のｐ
Ｈ回復及び酸化工程の有効容量が減少するので好ましく
ない。そこで、円筒型バッフル１４の上部のみを拡大
し、この拡大部の断面積の吸い込み液流速を０．２５ｍ
／ｓ以下になるようにすれば拡大部分で気泡は液の吸い
込みに逆らって上昇を開始する。従って、円筒型バッフ
ル１４の拡大部より下部の断面積は吸い込み液流速０．
２５ｍ／ｓ以上にしてもボイド率３％以上の空気が吸い
込まれることはなく、循環液量を減少させることなく、
かつ、液溜部７の有効容量を減少させることもない。

【００２３】円筒型バッフル１４の下部に開口を設ける
ことにより循環ポンプサクションの抵抗を低減させてい
るが、下部の開口は攪拌機８及び空気吹き込み管９に対
して高い位置になることはなく、かつ、攪拌機８によっ
て微細化された空気は旋回流１３に押し流されながら上
昇を始めるのでバッフル１４の下部の開口から空気を巻
き込むことはない。

【００２４】循環ポンプ抜き出し配管１２は、円筒型バ
ッフル１４と液溜部７近傍に配置された循環ポンプ６の
サクションの間を連絡している。通常、排煙脱硫装置で
は、ボイラ負荷変化時に対応するため複数台の循環ポン
プ６を配置し、台数変化運用を行っているため各循環ポ
ンプ６のサクションに接続する配管が必要となるが、円
筒型バッフル１４と液溜部７の間に複数本の配管を設置
すると配管計画が複雑となるため、１本の抜き出し配管
１２を円筒型バッフル１４から液溜部７の外部まで通
し、さらに各ポンプ６に分岐するヘッダ（図示せず）を
配置する方が好ましい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、高濃度のＳＯｘを含む
排ガスを処理する排煙脱硫プラントにおいて液溜部が高
ボイド率であっても円滑な循環ポンプ運転を行うことが
可能であり、かつ、液溜部の旋回流を乱すことがないた
め、吸収液中の亜硫酸塩の酸化及び吸収液のｐＨ回復が
効率よく行われ、液溜部のコンパクト化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示した排煙脱硫装置の
断面側面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】 図１の円筒型バッフルの構造を示した構造図
である。

【図４】 従来技術の一例を示した排煙脱硫装置の断面
側面図である。

【図５】 図４のＡ−Ａ線矢視図である。

【図６】 液中を上昇する気泡径とその上昇速度の関係
を示した図である。

【図７】 バッフル内吸い込み液流速とポンプ吸い込み
液中のボイド率を示した図である。

【符号の説明】

１ 吸収塔本体 ２ ガス入口部 ３ ガス出口部 ４ 吸収液スプレ
部 ５ スプレノズル ６ 循環ポンプ ７ 液溜部 ８ 攪拌機 ９ 空気吹き込み管 １０ ミスト捕集
部 １１ バッフル １２ 循環ポンプ
抜き出し配管 １３ 旋回流 １４ 円筒型バッ
フル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガ
   ス中の硫黄酸化物や煤塵等を導入して吸収塔内の吸収液
   と接触させて、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液中に吸収
   させる吸収塔と、硫黄酸化物を吸収した吸収液を溜める
   吸収塔下部に設けられた循環タンクと、該循環タンクの
   壁面には吸収液酸化用の空気吹き込み管と吸収液攪拌用
   の攪拌器を取り付け、また、循環タンク内の吸収液を再
   び吸収塔内に循環供給するための循環ポンプと、循環ポ
   ンプ抜き出し流路を備えた湿式排煙脱硫装置において、 円筒型にして循環タンク中央部に設置した循環ポンプ抜
   き出し配管に接続する気泡巻き込み防止用柵を備えたこ
   とを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
2. 【請求項２】 円筒型気泡巻き込み防止用柵の下部には
   吸収液吸い込み用の開口を設け、円筒型気泡巻き込み防
   止用柵の上部には前記下部開口より断面積の大きい開口
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫
   装置。
3. 【請求項３】 空気吹き込み管と攪拌器の循環タンクへ
   の取り付け部は円筒型気泡巻き込み防止用柵の下部の吸
   収液吸い込み用の開口より上方位置に配置したことを特
   徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
4. 【請求項４】 円筒型気泡巻き込み防止用柵下部の開口
   断面積は気泡巻き込み防止用柵内部に流入する吸収液流
   速が循環タンク吸収液中での気泡上昇速度以下となる大
   きさにしたことを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱
   硫装置。
5. 【請求項５】 円筒型気泡巻き込み防止用柵に接続した
   循環ポンプ抜き出し流路を単一のものとし、複数の循環
   ポンプには循環ポンプ抜き出し流路からヘッダを介して
   接続することを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫
   装置。