JP2001293330A

JP2001293330A - 気液接触方法と装置

Info

Publication number: JP2001293330A
Application number: JP2000110180A
Authority: JP
Inventors: Koji Muramoto; 考司村本; Toshio Katsube; 利夫勝部; Takeo Komuro; 武勇小室; Shigeru Nozawa; 滋野澤; Akira Miyashiro; 明宮代; Shuntaro Koyama; 俊太郎小山
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷変化に対応でき、脱硫性能を低下させず
に、吸収液を循環するポンプ動力を低減して、しかも吸
収液を微粒化して消費動力を節減できる気液接触方法と
装置と該装置を備えた湿式排煙脱硫方法と装置を提供す
ること。【解決手段】吸収塔内にガス流れを拘束して、縮流を
発生させる傾斜板１０を設置し、さらに傾斜板１０から
の吸収液の飛行に伴う、微粒化を促進するために吸収塔
１００の中央部に下端にハの字状の傾斜板２０を有する
隔壁板３０を設置したものである。スプレ方式の吸収塔
などに比較して微粒化動力が不要のため、大幅に吸収液
循環ポンプ２の動力の低減が達成できる。また傾斜板１
０の下端に設置する堰構成により、傾斜板１０から流下
する液の微粒化を高めることができるので、より高い脱
硫性能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理ガスと吸収
液を接触させて被処理ガス中の不要成分を吸収液中に吸
収させる気液接触方法と装置に関し、特に火力発電所等
から排出される燃焼排ガス中の硫黄酸化物及び煤塵を除
去する運用時の電力消費量の低減をねらった湿式排煙脱
硫装置の塔構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】湿式排煙脱硫装置は、硫黄酸化物及び煤
塵を含むボイラ等の排ガスを、例えば石灰石スラリと気
液接触させ、亜硫酸ガスを該スラリに吸収させることに
より、排ガス中から亜硫酸ガスを除去する装置である。

【０００３】湿式排煙脱硫装置に多く採用されている吸
収塔（気液接触装置）には種々の方式があるが、代表的
な吸収塔には、スプレノズルにより機械的に微粒化させ
た吸収液スラリ（石灰石スラリ）の液滴と燃焼排ガスを
気液接触させるスプレ方式吸収塔がある。スプレ方式吸
収塔は構造が比較的簡単で、かつ通風損失を小さくでき
るという特徴を有している。

【０００４】ところで、発電出力が１０００ＭＷ規模の
大型火力発電所より排出される燃焼排ガスは単位時間当
たり約３３０万立方メートルにもなる。前記多量の燃焼
排ガスをスプレ方式吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置で
処理するためには、排ガス量を二分割して二塔の吸収塔
で処理していた。しかし、最近では、吸収塔内のガス流
速を高める技術的な課題が解決され、１０００ＭＷ相当
の最大級の石炭火力発電所用ボイラより発生する燃焼排
ガス量を一塔の吸収塔で処理することができるようにな
った。

【０００５】前記吸収塔内のガス流速を高め、吸収塔を
コンパクト化していくと、吸収塔内のガス流速が高くな
り通風損失も高まる。その結果、被処理ガスを送風する
送風機の消費電力量を高めることになる。

【０００６】吸収塔のランニングコスト低減を目的とし
ては、本出願人は図２０に示すようなボイラ等の排ガス
５を吸収塔１００内の頂部から導入し、吸収液流４の縮
流の流れ方向に対して並流または向流方向に通過させて
気液接触を行う吸収塔（気液接触装置）を特許出願して
いる。この吸収塔１００では複数の傾斜板１０等の内設
物を下向きに傾斜させて互い違いに反対側の吸収塔壁面
に取り付け、この吸収塔１００の上部から吸収液を投入
し、複数の傾斜板１０上を流下させ、縮流を生じさせ
る。

【０００７】図２０に示す吸収塔（気液接触装置）１０
０において、吸収塔１００内部には被処理ガス５の流れ
る断面を拘束する傾斜板１０をガス流れに対して少なく
とも２段以上設置する。各傾斜板１０は塔壁面より中心
部まで、水平より任意な角度だけ下向きに傾斜させてあ
る。各傾斜板１０はそれぞれ対向する塔壁面に千鳥状
に、各壁面に一枚毎設置している。それぞれの傾斜板１
０上を流下する吸収液は、吸収塔本体の下部に位置する
循環タンク１より循環ポンプ（図示せず）により塔上部
に搬送され、最上段傾斜板１０に供給される。最上段傾
斜板１０に供給された吸収液は、傾斜板上１０上を自重
で流下し、傾斜板１０の端部から次段の傾斜板１０に落
下する際に排ガスの抗力を受けて微粒化し、排ガス中の
亜硫酸ガスを処理しながら、吸収塔下部タンク１に落下
する。

【０００８】図２０に示す縮流方式の吸収塔１００で
は、スプレ方式などの吸収液を微粒化するに必要な機械
的な消費電力が不要となる点に特徴がある。

【０００９】被処理ガス中の硫黄酸化物成分の吸収性能
を高めるには、吸収液を微粒化して気液接触面積を増大
し、更に、吸収液の液側界面の更新を促進させ、傾斜板
１０から流下する吸収液と被処理ガス５の高度な気液混
相流状態を形成する。吸収塔１００内の被処理ガス５が
流れている空塔断面積部に傾斜板１０を設置することに
より縮小させ、傾斜板１０により流れを拘束することで
前記縮流を形成し、その縮流により高速ガス流れが形成
され、吸収液を高度に分散・微粒化させて被処理ガスと
吸収液の気液二相流状態を形成させる。

【００１０】傾斜板方式の吸収塔では、傾斜板１０から
飛び出す吸収液の飛行軌跡、すなわち、飛行距離が重要
な設計因子になる。飛行距離を長くして、塔壁に衝突さ
せることが吸収液を微粒化させ脱硫性能を高めるのに重
要である。

【００１１】また、図２０に示す吸収塔１００では循環
タンク１には複数台の酸化用（空気微細化分散用）撹拌
機５０が設置されており、二酸化硫黄を吸収して二酸化
硫黄分圧の高くなったスラリの亜硫酸イオンを酸化し、
分圧を低下させて二酸化硫黄吸収性能の回復を図ると共
に、硫酸カルシウム（石膏）を生成する。

【００１２】こうして再生された吸収スラリは循環ポン
プ（図示せず）により吸収液流４として吸収塔１００の
頂部に送られ、被処理ガス５と共に吸収塔１００内に導
入される。

【００１３】吸収塔１００内では吸収液スラリは被処理
ガス５中の硫黄酸化物及びばい塵を除去して循環タンク
１へ落下する。循環タンク１には酸化用空気導入系８か
ら空気が導入され、亜硫酸イオンが酸化されて石膏を生
成する。

【００１４】吸収塔１００で循環使用される吸収液スラ
リの一部は循環タンク１より抜き出されて脱水された
後、付着水１０％以下の石膏として回収される。除塵、
冷却及び脱硫された被処理ガス４は浄化ガス６として吸
収塔１００より排出される。また、吸収剤である石灰石
スラリは石灰石供給系７から補給される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図２０に示す縮流方式
の吸収塔１００では、スプレ方式などの吸収液を微粒化
するに必要な機械的な消費電力が不要となる利点がある
が、大量の排ガスを効率的に浄化処理するためには、さ
らに傾斜板方式の吸収塔１００の構成を改良する必要が
ある。

【００１６】本発明の課題は、大量の排ガスであっても
その浄化処理が十分可能な縮流方式の気液接触方法と装
置を提供することである。また、吸収塔のランニングコ
スト低減を目的として提案された、前記図２０に示す吸
収塔（気液接触装置）においては、ボイラ等の負荷変化
によって吸収塔に導入される排ガス量が変化した場合、
塔内通過ガス流速が小さくなることにより、縮流部にお
ける吸収液の微粒化の程度が減少するため、排ガスと吸
収液との接触面積が小さくなり、脱硫性能は低下する。

【００１７】そこで本発明の課題は、負荷変化等により
被処理ガス量が変化した場合においても、一定の脱硫性
能を維持できる装置と方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、被
処理ガスと該被処理ガス中の目的成分を吸収する被処理
液を吸収塔内に導入して互いに接触させ、被処理ガス中
の目的成分を吸収させる気液接触方法において、吸収塔
内の被処理ガスの流路を被処理ガスの流れ方向に並列状
に二以上に分け、前記二以上の被処理ガスの流路にそれ
ぞれ縮流部を形成させ、該縮流部に被処理ガスを供給し
て被処理液と被処理ガスの混相流を形成させ、被処理ガ
スが縮流するときの流体力により、被処理液を分裂させ
て、その微粒化を促進させる気液接触方法、そのための
装置により達成できる。

【００１９】また、本発明の課題は、吸収塔入口の被処
理ガス導入部にダンパ等の開閉装置を設置し、かつ該吸
収塔内でのガス流れをガス流れ方向に並列状に数系列に
分割する隔壁板を設け、各系列毎のガス流れの中心に向
けて傾斜させた傾斜板等の内設物を、互いに反対側の面
（塔壁面と隔壁板）からガス流れの中心に向けて、少な
くとも２段以上、各々一個毎を千鳥配置し、これを各系
列毎に少なくとも二段以上設置し、ボイラ等の負荷変化
によってガス量が変化した際、吸収塔内に導入する排ガ
スを各系列毎に制御できるような構造とすることにより
達成できる。

【００２０】

【作用】図２０に示す従来の縮流方式の吸収塔（気液接
触装置）１００では、傾斜板１０から飛び出す吸収液の
飛行軌跡、すなわち、飛行距離が重要な設計因子にな
る。前記吸収液の飛行距離を長くして、塔壁に衝突させ
ることが吸収液を微粒化させ脱硫性能を高めるのに重要
である。

【００２１】本発明では、縮流方式の特性を更に高める
ために、吸収塔の中央部に液が衝突する隔壁板を設置さ
せたことにある。この隔壁板を設置することにより、従
来の傾斜板方式に比べ、傾斜板から飛び出す吸収液が塔
壁（隔壁板）に衝突する距離は半分となり、より微粒化
しやすく脱硫性能を高めるのに有効となる。

【００２２】本発明では従来技術の図２０に示す縮流
（傾斜板）方式に比べ、傾斜板等の内設物から塔壁又は
隔壁板に飛行する距離は半分となり、より微粒化しやす
い構成といえる。

【００２３】また、図２０の縮流方式の構成で火力発電
ボイラの排ガス処理をする場合、負荷変化により負荷量
が定常の２５％〜３０％に低下した場合、被処理ガスが
少なくなると同時に吸収液量も少なくなり、傾斜板等の
内設物と塔壁の間隙部（開口部）のガス流速が低下する
ため、気流による吸収液の微粒化が低下する。

【００２４】そこで、本発明では吸収塔の中央部に隔壁
板を設けた傾斜板等の内設物設置方式にすることによ
り、傾斜板等の内設物を流下する吸収液の飛行距離は、
従来の半分で隔壁板あるいは塔壁に衝突するので、火力
発電ボイラの低負荷などの運用時においても脱硫性能が
低下することなく、円滑な脱硫装置の運用が可能とな
る。

【００２５】従って、本発明の気液接触装置では、該傾
斜板等の内設物上を流下する吸収液と、該内設物と該隔
壁板、該内設物と塔壁の間隙部で吸収液と被処理ガスを
高度に気液接触させることが特徴である。

【００２６】気液接触装置の脱硫性能及び通風損失は、
吸収塔内のガス流速と傾斜板等の内設物により拘束され
る開口部面積（鉛直方向の投影面積）に大きく影響され
る。また本気液接触装置を構成する傾斜板等の内設物の
設置角度、傾斜板等の内設物の段数、傾斜板等の内設物
の段間隔などにより脱硫性能や通風損失にも影響してく
る。

【００２７】特に、本発明の気液接触装置を構成してい
る傾斜板等の内設物構造に脱硫性能、通風損失が影響し
てくるが、傾斜板等の内設物に堰を設置する構成が脱硫
性能を高めるのに有効である。これは傾斜板を流下して
くる吸収液が堰に衝突し、その衝突エネルギーが吸収液
の微粒化に関与している。

【００２８】内設物が傾斜板であるとき、傾斜板の端に
設置する堰止め構造としては、堰の取付け角度、堰の高
さなどにより、液の飛行距離、液の微粒化に大きく影響
する。傾斜板の端に設置する堰の構成について検討した
結果、傾斜板を流下してくる液を微粒化させ、脱硫性能
を高めるために傾斜板端にＶ字溝堰を取付けると特に有
効である。

【００２９】本発明は、ボイラ等の負荷変化によりガス
量が変化した場合においても、一定の脱硫性能を維持で
きる装置構成とするものである。

【００３０】ガス流れに縮流域を形成させ高度な気液接
触を行わせるためには、傾斜板等の内設物上を流下する
吸収液スラリと被処理ガスに気液混相流を形成させ、吸
収液スラリの微粒化を行い、更に、被処理ガスを吸収液
スラリに分散させることである。

【００３１】本発明の気液接触装置では吸収液の微粒化
などの機械的な操作が不要であり、吸収液の微粒化は塔
内を通過する排ガスの気流（抗力）により行われ、吸収
塔内に設置された傾斜板等の内設物上に吸収液を供給す
ることにより、高度な気液接触の目的が達成できる。

【００３２】このとき、吸収塔入口の被処理ガス導入部
にダンパ等の開閉装置を設置し、ボイラ等の負荷変化に
よってガス量が変化した際、吸収塔内に導入する排ガス
を隔壁板で区分される各系列毎に制御できるような構造
とすることで、負荷変化に対応できる。

【００３３】また、本発明の気液接触装置を採用した吸
収塔構成においては、スプレ方式において吸収液スラリ
を微粒化するのに必要な機械的消費動力（スプレノズル
での背圧分動力）が不要となる点に特徴があり、吸収塔
循環ポンプ動力の低減により脱硫装置廻り全体の消費動
力低減が達成される。

【００３４】本発明の気液接触装置は前記石灰石・石膏
法湿式脱硫装置用に用いる吸収塔だけでなく、オゾン酸
化装置、汚泥酸化装置、養殖タンクへの酸素供給装置、
空気放散塔、窒素ばっき槽等の空気、酸素、オゾン、窒
素ガスなどを液中に噴出させて行う物質移動装置に適用
できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の代表的な実施の形態につ
いて図面と共に説明する。図１に示す本発明の実施の形
態では、吸収塔内に設置する傾斜板は、塔壁から吸収塔
の中心に向け、１０°から６０°水平より下方に傾斜し
て設置し、該傾斜板１０上を流下してくる吸収液流４
を、中央部に位置する隔壁板３０に衝突させる。吸収塔
内でのガス流れをガス流れ方向に並列状に数系列に分割
する隔壁板３０の下端には、吸収塔中心から塔壁に向け
て水平より１０°から６０°下方に傾斜させたハの字形
状の傾斜板２０を設ける。該ハの字形状傾斜板２０を流
下した吸収液は、最上部の傾斜板１０と同じように、塔
壁から中心に向け、１０°から６０°水平より下方に傾
斜させて設置した傾斜板１０上を流下する。

【００３６】吸収液は循環タンク１から循環ポンプ２に
より流量計３を経由し、最上部の傾斜板１０に供給され
る。傾斜板１０を流下した吸収液は隔壁板３０に衝突
し、該隔壁板３０からハの字形状傾斜板２０上に流下
し、吸収液は塔壁に飛ばされ、衝突する。塔壁を流下し
た吸収液は、最下段の傾斜板１０により再度中央部に吹
き飛ばされた後に循環タンク１に落下する。被処理ガス
５は傾斜板１０と隔壁板３０との間隙部（開口部）を吸
収液と気液混相流として下部に流下し、再度、傾斜板２
０との塔壁の間隙部で気液接触が行われる。

【００３７】従来の図２０に示す傾斜板方式に比べ、傾
斜板１０、２０から塔壁又は隔壁板３０に飛行する距離
は半分となり、より微粒化しやすい構成である。また、
火力発電ボイラの負荷量が定常の２５％〜３０％に低下
した場合でも、図１に示すガス流路を二分する隔壁板３
０を備えた傾斜板方式にすることにより、傾斜板１０を
流下する吸収液の飛行距離は、図２０に示す従来技術に
比べて半分の距離で隔壁板３０あるいは塔壁に衝突する
ので、火力発電ボイラの低負荷運用時においても脱硫性
能が低下することなく、円滑な脱硫装置の運用が可能と
なる。

【００３８】従って、図１に示す本実施の形態の気液接
触装置では、傾斜板１０上を流下する吸収液と、傾斜板
１０と隔壁板３０の間隙部又は傾斜板１０と塔壁の間隙
部で吸収液と被処理ガスを高度に気液接触させることが
できる。

【００３９】吸収液は、吸収塔タンク１から液ポンプ２
により最上段の傾斜板１０に供給され、傾斜板１０上を
流下し、次の下段の傾斜板１０へと流下する過程で、被
処理ガスと気液接触する。

【００４０】吸収液は、塔壁から中心に向けて下方に傾
斜した上段側の傾斜板１０から隔壁板３０の下端に設置
するハの字形状の傾斜板２０へ流下する過程で、被処理
ガスとの気液混合流を形成し、高度に液滴が微粒化さ
れ、被処理ガス中の硫黄酸化物は吸収液に吸収される。

【００４１】気液接触装置の脱硫性能及び通風損失は、
吸収塔内のガス流速と傾斜板１０により拘束される開口
部面積に大きく影響され、本気液接触装置を構成する傾
斜板１０の取付け角度、傾斜板１０の段数、各段の傾斜
板１０の間隔などが脱硫性能や通風損失に影響を与え
る。

【００４２】図２には図１の実施の形態の傾斜板１０と
隔壁板３０の間隙部、傾斜板１０と塔壁間の間隙部での
ガス５と吸収液流４を示す。図３には図１の実施の形態
のガス５の流れを模式図として示した。傾斜板１０上を
流下した吸収液は隔壁板３０による衝突とガス５の流れ
より微粒化され、主に、この状態で物質移動が起こる。
「ハ」の字形状の傾斜板２０に沿って流下してくる吸収
液の流れは、再度、塔壁に向けて飛ばされ、塔壁に衝突
するのと同時に、ガス５の流れから抗力を受けて微粒化
される。吸収塔１００の最下段には最上段の傾斜板１０
と同様な傾斜板１０が設置され、最下段の傾斜板１０上
を流下する吸収液は吸収塔中央部から循環タンク１に落
下する。

【００４３】図４に示す実施の形態は、傾斜板１０の下
端部、ハの字形状の傾斜板２０の先端部にそれぞれ堰５
０を設置したときの模式図である。傾斜板１０、ハの字
形状の傾斜板２０の各下端部に堰５０を設けることによ
り、吸収液の微粒化の促進と微粒化された吸収液の飛行
距離を長くすることができる。

【００４４】堰５０を設置する効果は、傾斜板１０、２
０を流下してくる吸収液が堰５０に衝突して吸収液が微
粒化されることと堰５０の設置角度を水平に対して４５
°上向きに向けると、図１に示す堰５０のない傾斜板１
０、２０の場合に比べて、より遠方に吸収液を飛ばすこ
とができる。

【００４５】堰５０による飛行距離の効果を確認するた
めに図５に傾斜板１０、２０を模擬した実験装置により
検討した。堰５０を設けないｃａｓｅ−１から堰５０に
溝を設けたｃａｓｅ−３、ｃａｓｅ−５の場合の飛行軌
跡について検討した。

【００４６】その代表的な堰構造に対しての吸収液の飛
行軌跡を図６、図７に示す。図６（ａ）は堰５０が無い
平面の場合（ｃａｓｅ−１）でパラメータは傾斜板１
０、２０の傾斜角度θ＝１５°、３０°、４５°につい
て示す。堰５０を設けない傾斜板１０、２０の場合は、
傾斜角が小さいほど吸収液の飛行距離は長くなる。

【００４７】図６（ｂ）は、平板状の傾斜板１０、２０
の下端部に水平方向に伸びた平板状の堰５０を設置した
ｃａｓｅ−２の場合の吸収液の飛行距離について示す。
図６（ｂ）に示す場合には、図６（ａ）の場合に比べる
と、吸収液の飛行距離は若干長くなる。

【００４８】図７（ａ）、図７（ｂ）には、図６のｃａ
ｓｅ−４の水平に対して４５°傾斜させた堰５０を設け
たときの吸収液の飛行軌跡を示した。図７（ａ）と図７
（ｂ）の違いは、傾斜板１０、２０を流下する液が変化
したときの飛行軌跡を示し、図７（ａ）の流下液量に対
して、図７（ｂ）の流下液量は２倍に増やした場合であ
る。堰５０の最適化を行うことにより、吸収液の飛行距
離を長くすることが可能である。また、傾斜板１０、２
０を流下する液量が多くなるほど、吸収液の飛行距離を
長くすることができる。

【００４９】図８、図９には、実際の脱硫装置に適用し
た場合、傾斜板１０、２０の単位幅当たりの液流下量を
同じにして計算で求めた結果である。計算条件は、吸収
塔１００の空塔ガス流速を５ｍ／ｓとして、傾斜板１
０、２０と隔壁板３０との間隙部の開口部の鉛直方向の
投影断面積の直方向の全投影断面積に対する比（開口
比）が５０％になるようにした。

【００５０】図８には傾斜板１０、２０の水平に対する
傾斜角度θを１５°から４５°に変化させ、ガスが流れ
ていない場合についての吸収液の飛行軌跡を示し、図９
には傾斜板１０、２０と隔壁板３０との間隙部の鉛直方
向の開口部で１０ｍ／ｓのガスが流れ、抗力を受けた場
合について示す。吸収液の飛行距離はガスが流れると短
くなる傾向にあるが、その影響は少ないことが図８と図
９の比較で分かる。

【００５１】前記傾斜板１０と隔壁板３０及び傾斜板２
０と塔壁との開口部の平均ガス流速が５ｍ／ｓから１５
ｍ／ｓになるように該開口部の投影断面積を設定するよ
うにすることが望ましい。

【００５２】例えば、傾斜板１０と隔壁板３０が成す開
口部の一辺の長さを傾斜板１０から吸収液が飛び出す水
平方向の距離Ｘと垂直方向の飛行距離Ｙから決定し、傾
斜板１０の下端から傾斜板２０の下端との垂直方向距離
の８０％以下になるように飛行距離Ｙを決定し、該飛行
距離Ｙより水平方向の距離Ｘを設定する。

【００５３】傾斜板１０、２０自体についても、従来の
平板以外に図１０に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）の形状も有効である。図１０（Ａ）、（Ｂ）の傾
斜板構成では、波形の溝部を流れる液流速と山の部分を
流れる液流速に差が発生し、下端部での微粒化を高める
のに有効である。このような傾斜板形式の気液接触装置
を脱硫装置に適用した場合、その評価因子としては通風
損失と脱硫性能がある。

【００５４】先ず、通風損失に影響を及ぼす因子につい
て調べた。図１１には、前記開口比を３５、５０、６０
％に変化させた時の気液流量比と通風損失である。通風
損失の絶対値は従来の気液接触装置として、スプレ方式
の１２５ｍｍＡｑを一応の目安として対比した。通風損
失は気液流量比を高めるほど、また前記開口比を小さく
するほど大きくなる。

【００５５】図１２には前記開口比と通風損失について
書き直したデータを示す。同じ気液流量比（Ｌ／Ｇ）で
あれば開口比を大きくするほど通風損失を低下させるこ
とができることが分かる。

【００５６】図１３には空塔ガス流速と通風損失との関
係を示す。前記開口比を一定にすると、空塔ガス流速を
高くするほど通風損失は大きくなる。従って、任意の通
風損失を選定するには、空塔ガス流速、開口比などを的
確に選定することにより、設計ポイントを得ることがで
きる。

【００５７】通風損失に与えるもろもろの設計因子につ
いてまとめると、図１４に示すようになる。図１４に
は、横軸の空塔ガス流速Ｖｏ、気液流量比Ｌ／Ｇ、開口
比Ａ_１／Ａ_０、傾斜板段数と縦軸の通風損失との関係を
示す。図１４から明らかなように通風損失に大きく影響
しているのが、空塔ガス流速と開口比である。従って、
本発明の傾斜板方式の気液接触装置を計画する場合、通
風損失の感度からは空塔ガス流速と開口比を的確に設定
することが必要である。

【００５８】傾斜板１０と隔壁板３０及び傾斜板２０と
塔壁との開口部の平均ガス流速が５ｍ／ｓから１５ｍ／
ｓになるように該開口部の投影断面積を設定するように
することが望ましい。

【００５９】また、本発明の傾斜板方式の気液接触装置
の脱硫性能に影響する因子について検討した。脱硫性能
は定量的に線形化するために、脱硫性能を物質移動容量
Ｋｏｇ・ａなる相対量で表す。脱硫率ηｓｏ_２と物質移
動容量Ｋｏｇ・ａには次の関係がある。

【００６０】 ηｓｏ_２＝（１−ｅｘｐ（Ｋｏｇ・ａ・Ｚ・Ｐ／Ｇｍ））×１００（１）

【００６１】ここで、Ｚは気液接触有効高さ、Ｐは系の
圧力、Ｇｍはガス流量、ａは気液接触面積、Ｋｏｇは物
質移動係数である。

【００６２】前記式（１）から物質移動容量Ｋｏｇ・ａ
が大きいことは、脱硫性能が大きくなる関係にあること
が分かる。

【００６３】通風損失に影響のある因子の感度解析結果
（図１４）と同様に脱硫性能に影響のある因子の感度解
析結果を図１５に示す。

【００６４】物質移動容量Ｋｏｇ・ａには、空塔ガス流
速Ｖｏ、気液流量比Ｌ／Ｇ、傾斜板の段数、傾斜板の傾
斜角度、ガス中のＳＯ_２濃度が影響を与える因子である
が、空塔ガス流速が最も大きく影響している。また、通
風損失と脱硫性能（物質移動容量Ｋｏｇ・ａ）の間には
図１６に示すような直線関係があり、通風損失、物質移
動容量Ｋｏｇ・ａのいずれを優先するかにより、本発明
の気液接触装置の設計をすることができる。

【００６５】本発明の実施の形態として、図１７に示す
ような吸収塔壁面に傾斜板１０を設け、中央部にハの字
状傾斜板２０を下端部に接続した隔壁板３０を配置する
構成を少なくとも２段設けた構成とすることができる。
その他の構成は図１に示す構成と同一部材には同一番号
を付して、その説明は省略する。

【００６６】またその他の実施の形態として図１８、図
１９に示す構成を採用することもできる。吸収塔１００
内を流下する吸収液と被処理ガスは、塔内の中央部に設
けられた隔壁板３０の中間部の両側に下向きの傾斜板１
０を少なくとも二段設け、その傾斜板１０と吸収塔壁に
少なくとも二段設けられた下向き傾斜板１０とは千鳥状
に配置される。

【００６７】図１８に示す吸収塔１００の塔構成を採用
した場合、吸収塔１００内を流下する吸収液は塔内を流
れるガスの抗力を受けて微粒化し、循環ポンプ２の動力
が低減されるが、ボイラ等の負荷変化により、吸収塔１
００内のガス流速が低下した場合、吸収液の微粒化程度
が減少する。これを防止するため、図１８において、吸
収塔１００の入口にダンパ１１を設けることにより、ボ
イラ等の負荷変化によって吸収塔入口のガス量が変化し
た場合、ダンパ１１、駆動用モータ５７によりダンパ１
１の開閉制御を行い、吸収塔１００内のガス通過量を制
御することが可能となる。

【００６８】吸収塔入口は排ガス量を排ガス流量計５３
により計測し、ボイラ等の負荷変化により排ガス量が少
なくなった場合、ダンパ１１を開閉制御する制御装置５
５ににより吸収塔１００のガス通過量を制御することに
より、脱硫性能低下を防止することが可能となる。

【００６９】吸収塔入口のガス通過量の変化による制御
は上記した通りであるが、吸収塔入口の硫黄酸化物の濃
度と吸収塔出口の硫黄酸化物の濃度と処理排ガス量をそ
れぞれ硫黄酸化物濃度計５２、５４と吸収塔入口のガス
通過量を排ガス流量計５３で測定してダンパ１１の開閉
制御、石灰石の供給系７での石灰石の供給量、循環ポン
プ２による吸収液循環量を制御装置５５で制御しても良
い。

【００７０】また、吸収塔内に設置する傾斜板１０の構
造を図１９に示す。吸収液の偏流を防止するため傾斜板
１０には複数の並列配置された仕切板１２を設けてお
り、傾斜板１０の各仕切板１２毎の傾斜板最上部に循環
タンク１からの循環吸収液供給パイプ１２を配置する。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、傾斜板等の内設物から
の吸収液が吸収塔の中央部の隔壁板に当たることで、微
粒化を促進され、高い脱硫性能が得られ、更に、吸収液
を循環するポンプ動力を低減できる脱硫装置を提供でき
る。本発明はスプレ方式の吸収塔などに比較して微粒化
動力が不要のため、大幅に液循環ポンプ動力の低減が達
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の吸
収塔（気液接触装置）を示す概略断面図である。

【図２】図１の吸収塔（気液接触装置）の気液接触部
でのガスと液の流動状況を示す図である。

【図３】図１の吸収塔（気液接触装置）の気液接触部
でのガスと液の流動状況を示す図である。

【図４】図１の吸収塔（気液接触装置）の傾斜板に堰
を設置した傾斜板構成を示す図である。

【図５】図４の傾斜板の下端に堰を設けた構成の流動
実験装置の構成図である。

【図６】図５の装置で得られた傾斜板からの吸収液の
液飛行飛跡（その１）を示す図である。

【図７】図５の装置で得られた傾斜板からの吸収液の
液飛行飛跡（その２）を示す図である。

【図８】脱硫装置の実機相当の液負荷時の吸収液の飛
行軌跡（ガス流無し）を示す図である。

【図９】脱硫装置の実機相当の液負荷時の吸収液の飛
行軌跡（ガス流有り）を示す図である。。

【図１０】本発明で用いられる傾斜板の代表的な構成
を示す図である。

【図１１】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）の気液流量比と通風損失を示す
図である。

【図１２】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）の開口比と通風損失を示す図で
ある。

【図１３】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）の空塔ガス流速と通風損失を示
す図である。

【図１４】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）の通風損失に及ぼす因子の感度
解析を示す図である。

【図１５】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）の脱硫性能に及ぼす因子の感度
解析を示す図である。

【図１６】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）の通風損失と脱硫性能を示す図
である。。

【図１７】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）を示す概略断面図である。

【図１８】本発明の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の
吸収塔（気液接触装置）を示す概略断面図である。

【図１９】図１８の吸収塔（気液接触装置）の傾斜板
を示す図である。

【図２０】従来の湿式排煙脱硫装置の傾斜板方式の吸
収塔（気液接触装置）を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１吸収塔循環タンク２循環ポンプ３液流量計４吸収液流５被処理ガス６処理ガス７石灰石供給系８酸化空気導入
系９石膏回収工程抜き出し口１０傾斜板１１ダンパ１２パイプ２０ハの字形状傾斜板３０隔壁板５０堰５１攪拌機５２吸収塔入口硫黄酸化物濃度計５３吸収塔入口
排ガス流量計５４吸収塔出口硫黄酸化物濃度計５５制御装置５７ダンパ駆動用モータ１００吸収塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 10/00 １０１Ｆ２３Ｊ 15/00 ＢＦ２３Ｊ 15/00 (72)発明者小室武勇茨城県日立市大みか町７丁目１番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者野澤滋広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉事業所内 (72)発明者宮代明茨城県日立市大みか町７丁目１番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者小山俊太郎茨城県日立市大みか町７丁目１番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内Ｆターム(参考） 3K070 DA03 DA23 DA24 4D002 AA02 BA02 BA05 CA02 CA04 CA20 DA05 DA16 EA12 FA03 GA02 GA03 GB01 GB02 GB20 HA09 4D020 AA06 BA02 BA09 BB05 CB19 CB20 CB25 CB28 CC06 DA01 DA02 DB01 DB03 4G075 AA03 BA06 BB03 BB04 BD03 BD07 BD13 BD22 CA57 DA02 DA18 EA01 EB02 EB04 EC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理ガスと該被処理ガス中の目的成分
を吸収する被処理液を吸収塔内に導入して互いに接触さ
せ、被処理ガス中の目的成分を吸収させる気液接触方法
において、吸収塔内の被処理ガスの流路を被処理ガスの流れ方向に
並列状に二以上に分け、前記二以上の被処理ガスの流路にそれぞれ縮流部を形成
させ、該縮流部に被処理ガスを供給して被処理液と被処
理ガスの混相流を形成させ、被処理ガスが縮流するとき
の流体力により、被処理液を分裂させて、その微粒化を
促進させることを特徴とする気液接触方法。
【請求項２】少なくとも被処理ガスの流量と、被処理
ガス中の不要成分の濃度に応じて、二以上の被処理ガス
の流路のいずれかの一以上の被処理ガスの流路のみから
被処理ガスを吸収塔へ導入することを特徴とする気液接
触方法。
【請求項３】請求項１記載の気液接触方法における被
処理液として、燃焼排ガスと接触させて該排ガス中の硫
黄酸化物を吸収する脱硫剤を含む吸収液を用い、さらに
前記吸収液に吸収された硫黄酸化物を酸化させることを
特徴とする湿式排煙脱硫方法。
【請求項４】被処理ガスと該被処理ガス中の目的成分
を吸収する被処理液を導入して互いに接触させ、被処理
ガス中の目的成分を吸収させる吸収塔を備えた気液接触
装置において、吸収塔内の被処理ガスと被処理液からなる流体流路を被
処理ガスと被処理液からなる流体の流れ方向に並列状に
二以上に分ける隔壁板と該隔壁板で仕切られた被処理ガ
スと被処理液からなる流体流路に縮流部を形成させる内
設物を配置したことを特徴とする気液接触装置。
【請求項５】吸収塔の被処理ガス導入部には、吸収塔
内の並列状に二以上に分けられた被処理液と被処理ガス
からなる流体流路毎に被処理ガスを導入する開閉自在の
ダンパと少なくとも被処理ガス導入量検出手段と被処理
ガス中の不要成分の濃度検出手段と、前記被処理ガス導
入量検出手段と被処理ガス中の不要成分の濃度検出手段
の検出値に基づき前記ダンパの開閉制御を行う制御装置
を設けたことを特徴とする請求項４記載の気液接触装
置。
【請求項６】縮流部を形成させる内設物は、並列状に
二以上に分けられた吸収塔内の各被処理ガスと被処理液
からなる流体流路の中心部方向に下流側に傾斜させた複
数の傾斜板からなり、該複数の傾斜板は高さ方向に複
数、交互に向きを変えて吸収塔壁面と隔壁板に千鳥配置
の階段状に設置され、前記複数の傾斜板は上段側の傾斜
板により形成される縮流部を流下した被処理液を下段側
の傾斜板上に流下させるような配置関係とすることを特
徴とする請求項４記載の気液接触装置。
【請求項７】前記傾斜板の下端部にＶ字溝堰、Ｕ字溝
堰、Ｗ字溝堰またはそれらの組み合わせからなる堰を設
けたことを特徴とする請求項６記載の気液接触装置。
【請求項８】前記各傾斜板上には被処理液の流れ方向
に並列状に複数の仕切板を設けたことを特徴とする請求
項６記載の気液接触装置。
【請求項９】複数の仕切板で仕切られた各傾斜板上の
最上部に吸収液を供給するための供給パイプを各々設け
たことを特徴とする請求項６記載の気液接触装置。
【請求項１０】前記傾斜板は、平板、Ｖ溝板又は波板
からなることを特徴とする請求項６記載の気液接触装
置。
【請求項１１】吸収塔内で被処理ガスの流れに内設物
により形成される縮流部のガス流れ方向から見た投影断
面積（Ａ_１）と吸収塔のガス流れに直交する方向の空塔
断面積（Ａ_０）の比（Ａ_１／Ａ_０）が０．４以上、０．
７５以下であることを特徴とする請求項４記載の気液接
触装置。
【請求項１２】請求項４記載の吸収塔は、脱硫剤を含
む吸収液を用いて燃焼排ガスと接触させて該排ガス中の
硫黄酸化物を吸収する吸収塔であることを特徴とする湿
式排煙脱硫装置。