JP2002273160A

JP2002273160A - 二室型湿式排煙脱硫装置

Info

Publication number: JP2002273160A
Application number: JP2001085608A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Hiroshi Ishizaka; 浩石坂; Naruhito Takamoto; 成仁高本; Takanori Nakamoto; 隆則中本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収塔のサイズを大きくしないで、すなわち
装置コストを増加させずに脱硫性能を従来以上に高める
二室型湿式排煙脱硫装置を提供すること。【解決手段】吸収塔本体１内の排ガス流路を入口ダク
ト２側の上昇硫領域１９と出口ダクト３側の下降流領域
２０の二室に分割するために、天井部側に開口部を有す
る鉛直方向に立てた仕切板４を設け、各領域１９、２０
にスプレノズル１６を設け、吸収塔の下方に吸収液スラ
リを貯留する循環タンク６とを備えた二室型湿式排煙脱
硫装置において、入口ダクト２の排ガス導入方向（入口
ダクト２から導入されるガスの流れ方向）を仕切板４の
平面と平行になるように設置することで、吸収塔のサイ
ズを大きくしないで、脱硫性能を従来以上に高めること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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関わり、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塔において、塔内のガス流れを
均一化することにより効率的にＳＯ_２を吸収・除去し、
かつ脱硫ファン動力を低減することにより経済的に高い
脱硫性能を得ることが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が普及するこ
とが望まれている。

【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
化を図った二室型湿式排煙脱硫装置の公知例の１つを図
９に示す。図９（ａ）は側面概略図、図９（ｂ）は図９
（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。

【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、循環タンク６、攪拌機７、空気吹込み管
８、ミストエリミネータ１０、スプレノズル１６及び吸
収液抜出し管１７等から構成される。スプレノズル１６
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７及び空気吹込み管８は、吸収液が滞留する
循環タンク６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、図９に示
す吸収塔では、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にそ
の流れ方向を変えられ、上昇流領域１９を上昇し、塔頂
部で反転した後、下降流領域２０を下降する。この間、
上昇流領域１９および下降流領域２０では吸収液循環ポ
ンプ５Ａ及び５Ｂから送られる石灰石などの脱硫剤を含
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１６Ａ及び１６Ｂから噴射され、吸収液と排ガスの気
液接触が行われる。

【０００８】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循環タンク６内に落下し、循
環タンク６内で酸化用攪拌機７Ａ及び７Ｂによって攪拌
されながら空気吹込み管８Ａ及び８Ｂから供給される空
気Ｃの中の酸素により亜硫酸カルシウムが酸化されて硫
酸カルシウム（石膏）Ｄを生成する。石灰石Ｅなどの脱
硫剤は、石灰石スラリ槽１１からポンプ１２により、石
灰石供給管１３を通じて循環タンク６内の吸収液に添加
される。石灰石Ｅの供給量は、吸収液循環ライン９に設
置されたｐＨ計１４の指示値などに基づいて、バルブ１
５により調整される。石灰石Ｅ及び石膏Ｄが共存する循
環タンク６内の吸収液の一部は、吸収液循環ポンプ５Ａ
及び５Ｂによって再びスプレノズル１６Ａ及び１６Ｂに
送られ、一部は吸収液抜出し管１７より脱水機１８に送
られ、石膏Ｄが回収される。また、スプレノズル１６Ａ
及び１６Ｂ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】図９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、
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となり、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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記図９
に示す従来技術では、循環タンク６の上部は入口ダクト
２から吸収塔内に導入されるガス流れ方向とは垂直方向
に平面を向けて設置された仕切板４で仕切られているた
め、入口ダクト２付近の上昇流領域１９でのガス流れ方
向の距離、すなわち、ガスが水平方向から垂直方向に変
化するまでの距離が短く、ガス流速分布が生じやすい。
ガスの流速分布が生じると、部分的な液ガス比（Ｌ／
Ｇ）が不均一になり、脱硫性能が低下するばかりでな
く、吸収塔内をガスが流れる際に生じる圧力損失も大き
くなるので、脱硫ファンの動力も増加する。

【００１１】吸収塔の水平断面の形状を長細い長方形に
すれば、吸収塔の水平断面を入口ダクト２から導入され
るガスのガス流れ方向に長くすることにより、上昇流領
域１９及び下降流領域２０でのガス流れ方向の距離を長
くすることができるが、長細い長方形にするほど吸収塔
の側壁面積が増加し、装置コストが増加する。

【００１２】また、吸収塔の水平断面が円形で、循環タ
ンク６の上部に入口ダクト２から導入されるガスの流れ
方向に対して垂直方向に仕切板４が設置されている場合
には、吸収塔の水平断面積を大きくしなければ上昇流領
域１９及び下降流領域２０でのガス流れ方向の距離を長
くすることは不可能である。

【００１３】本発明の課題は、吸収塔のサイズを大きく
しないで、すなわち装置コストを増加させずに脱硫性能
を従来以上に高める二室型湿式排煙脱硫装置を提供する
ことである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、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
向に導入する入口ダクトと、浄化した排ガスをほぼ水平
方向に排出する出口ダクトとを設け、前記入口ダクトと
出口ダクトの間に排ガス流路を設け、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に天
井部側に開口部を有する鉛直方向に立てた仕切板を設
け、該仕切板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、噴出する吸収液スラリが排ガスと上昇流領域
では向流接触し、下降流領域では並流接触するように前
記各領域にスプレノズルを設けた排ガス中の硫黄酸化物
を処理する吸収塔と、前記吸収塔の下方にスプレノズル
から噴出する吸収液スラリを貯留する循環タンクとを備
えた二室型湿式排煙脱硫装置において、入口ダクトの排
ガス導入方向（入口ダクトから導入されるガスの流れ方
向）を仕切板の平面と平行になるように設置することに
より達成される。

【００１５】また、出口ダクトは、その排ガス排出方向
（出口ダクトから排出されるガスの流れ方向）が仕切板
の平面と垂直になるように設置すること又は仕切板の平
面と平行になるように設置することができる。

【００１６】

【作用】スプレ方式の吸収塔構造の吸収塔内部では、排
ガスとスプレされた吸収液を向流接触させて、効率よく
排ガス中のＳＯ_２を吸収させる必要がある。吸収塔内の
スプレノズルはなるべく均一に配置されているが、排ガ
スの流れが吸収塔内で偏流になると、部分的に排ガス単
位容積当たりの吸収液スプレの少ない領域が発生し、そ
の部分での脱硫性能が低下する。脱硫性能が低下した領
域では、高濃度のＳＯ_２を含んだ排ガスが吸収塔出口ま
で達するために、全体の脱硫性能が低下する。

【００１７】本発明の対象である吸収塔を仕切板で分割
した二室型湿式排煙脱硫装置においては、入口ダクトか
ら仕切板までの距離が短い場合には、入口ダクトから導
入された排ガスが導入直後に仕切板に衝突して上昇流と
なる。そのため、仕切板付近のガス流速が高くなり、部
分的な液ガス比（Ｌ／Ｇ）が不均一になり、脱硫性能が
低下するばかりでなく、吸収塔内を流れる際に生じる圧
力損失も大きくなるので、脱硫ファンの動力も増加す
る。

【００１８】入口ダクトの排ガス導入方向が仕切板の平
面と垂直になるように入口ダクトが設置された場合（従
来技術）と、入口ダクトの排ガス導入方向が仕切板の平
面と平行になるように設置された場合（本発明）での、
吸収塔内のガス流速分布の計算結果を図５及び図６に示
す。

【００１９】図５は本発明の吸収塔の形状（鳥瞰図）
（図５（ａ））及び垂直断面でのガス流速分布（図５
（ｂ））、図６は上昇流領域での水平断面でのガス流速
分布（図６（ａ））及び下降流領域での水平断面でのガ
ス流速分布（図６（ｂ））を示す。

【００２０】また、図７は従来技術の吸収塔の形状（鳥
瞰図）（図７（ａ））及び垂直断面でのガス流速分布
（図７（ｂ））、また図８は上昇流領域での水平断面で
のガス流速分布（図８（ａ））及び下降流領域での水平
断面でのガス流速分布（図８（ｂ））を示す。

【００２１】入口ダクト２の排ガス導入方向が仕切板４
の平面と垂直になるように仕切板４が設置された場合
（従来技術）よりも、入口ダクト２の排ガス導入方向が
仕切板４の平面と平行になるように仕切板４が設置され
た場合（本発明）の方が、上昇流領域１９及び下降流領
域２０での水平断面でのガス流速分布が均一化されてい
る。なお、下降流領域２０での水平断面でのガス流速が
均一化されているのは、上昇流領域１９での水平断面で
のガス流速が均一化されたためでなく、入口ダクト２の
排ガス導入方向とは異なる（９０度曲がった）方向にガ
ス流れが曲げられてガス流速が均一化されたためとも考
えられる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は下記の実施の形態によっ
て、さらに詳細に説明されるが、下記の例で制限される
ものではない。本発明による実施の形態を図１に示す。
図１（ａ）は側面概略図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ
−Ａ線矢視図である。

【００２３】図９に示した従来技術に基づく吸収塔と同
様に、図１に示す吸収塔は、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、循環タンク６、攪拌機７、空気吹込み管８、ミスト
エリミネータ１０、スプレノズル１６、吸収液抜出し管
１７等から構成されるが、本実施の形態では、入口ダク
ト２の排ガス導入方向（入口ダクトから導入されるガス
流れ方向）が仕切板４の平面と水平になる方向に設置さ
れている。

【００２４】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、本実施の
形態では吸収塔本体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１９を上昇し、塔頂部で反転した後、下
降流領域２０を下降する。この間、上昇流領域１９及び
下降流領域２０では、吸収液循環ポンプ５Ａ及び５Ｂか
ら送られる石灰石などの脱硫剤を含んだ吸収液が、それ
ぞれの領域に設けられたスプレノズル１６Ａ及び１６Ｂ
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
した吸収塔は循環タンク６に落下し、循環タンク６内で
酸化用攪拌機７Ａ及び７Ｂによって攪拌されながら空気
吹込み管８Ａ及び８Ｂから供給される空気Ｃの中の酸素
により亜硫酸カルシウムが酸化されて硫酸カルシウム
（石膏）Ｄを生成する。石灰石Ｅなどの脱硫剤は石灰石
スラリ槽１１からポンプ１２により石灰石供給管１３を
通じて循環タンク６内の吸収液に添加される。石灰石Ｅ
の供給量は吸収液循環ライン９に設置されたｐＨ計１４
の指示値などに基づいてバルブ１５により調整される。
石灰石Ｅ及び石膏Ｄが共存する循環タンク６内の吸収液
の一部は、吸収液循環ポンプ５Ａ及び５Ｂによって再び
スプレノズル１６Ａ及び１６Ｂに送られ、一部は吸収液
抜出し管１７より脱水機１８に送られ、石膏Ｄが回収さ
れる。また、スプレノズル１６Ａ及び１６Ｂ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。

【００２５】図１に示す実施の形態では、入口ダクト２
と出口ダクト３が近接しているため、ＧＧＨ（ガスガス
ヒーター）２１を設置するには好ましい構造となってい
る。

【００２６】実施例１図１に示した装置を用いて脱硫試験を行った。試験条件
は、入口ＳＯ_２濃度１０００ｐｐｍ、液ガス比（Ｌ／
Ｇ）１０〜３０Ｌ／ｍ^３ｎｏｒｍａｌ、吸収液のｐＨ
６．０である。出口ＳＯ_２濃度を図２中の実線（ａ）に
示す。

【００２７】比較例１図９に示した装置を用いて、実施例１と同一条件で脱硫
試験を行った。ただし、液ガス比（Ｌ／Ｇ）は１０〜４
０Ｌ／ｍ^３ｎｏｒｍａｌの範囲で変化させた。出口ＳＯ
_２濃度を図２中の点線（ｂ）に示す。

【００２８】図２に示すように、実施例１に示した装置
の方が図９に示した従来技術に基づく装置よりも、同一
液ガス比（Ｌ／Ｇ）が高くなり、出口ＳＯ_２濃度が低く
（脱硫率が高く）なるとその差は大きくなる。これは、
出口ＳＯ_２濃度が低い（脱硫率が高い）ほどガスの偏流
が脱硫性能に及ぼす影響が大きくなるためと考えられ
る。また、本比較例１での吸収塔の圧力損失（入口ダク
ト２からミストエリミネータ１０出口までの圧力損失）
は実施例１の１２０％であり、本発明の方が従来技術よ
りも圧力損失が低く、脱硫ファン動力を低減させること
が可能であることが分かる。

【００２９】上記実施例１は吸収塔１内の上昇流領域１
９でガスと吸収液を向流で接触させ、下降流領域２０で
はガスと吸収液を並流で接触させる構造になっている
が、本発明ではスプレノズルの噴霧方向や排ガスと吸収
液の接触方向に関係なく有効である。

【００３０】本発明の第二の実施の形態を図３に示す。
図３（ａ）は側面概略図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ
−Ａ線矢視図である。循環タンク６内には吸収液があ
り、その液深は通常数〜１０ｍである。吸収塔の水平断
面が円形の方が長方形より側面の強度の点で優れてお
り、吸収塔補強材が少なくてすむ。このような吸収塔水
平断面が円形の場合でも、本発明は適用できるが、図３
に示す例は、その一例である。図３に示す例で図１に示
す例と異なるのは、吸収塔の水平断面が円形である点だ
けであり、その詳細な説明は省略する。

【００３１】また、図４に第三の実施の形態に示す。図
４（ａ）は側面概略図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−
Ａ線矢視図である。上記図１と図３に示す実施の形態で
は、入口ダクト２の排ガス排出方向（入口ダクト２から
導入されるガスの流れ方向）のみが仕切板４の平面と平
行になるように設置されているが、出口ダクト３の排ガ
ス排出方向（出口ダクト３から排出されるガスの流れ方
向）も仕切板４の平面と平行になるように設置すること
は可能である。入口ダクト２及び出口ダクト３でのガス
の流れ方向がともに仕切板４の平面と平行になるように
設置（入口ダクト２と出口ダクト３の両方を吸収塔本体
１の同じ側壁面に設置）した場合の装置を図４に示す。

【００３２】図４に示す実施の形態では、入口ダクト２
と出口ダクト３が近接しているため、ＧＧＨ（ガスガス
ヒーター）２１を設置するには好ましい構造となってい
る。しかし、出口ダクト３の開口面積が小さいため後流
のミストエリミネータ１０でのガス流速が高くなり、ミ
スト除去率が低下するばかりでなく、吸収塔の圧力損失
が増加し、脱硫ファン動力も増加する。このため、図１
に示した構造の方が、より好ましい。

【００３３】

【効果】本発明によれば、より少ない循環ポンプ動力で
より高い脱硫性能を得ることができ、吸収塔の圧力損失
も低くなるので脱硫ファン動力も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態の湿式排煙脱硫装置
の側面概略図（図１（ａ））、図１（ａ）のＡ−Ａ線矢
視図（図１（ｂ））を示す。のフローシートである。

【図２】図１の本発明の実施の形態の湿式排煙脱硫装
置と図９の従来技術の湿式排煙脱硫装置に関する実験デ
ータである。

【図３】本発明による他の実施の形態の湿式排煙脱硫
装置の側面概略図（図３（ａ））、図３（ａ）のＡ−Ａ
線矢視図（図３（ｂ））を示す。

【図４】本発明による他の実施の形態の湿式排煙脱硫
装置の側面概略図（図４（ａ））、図４（ａ）のＡ−Ａ
線矢視図（図４（ｂ））を示す。

【図５】本発明の吸収塔の形状（鳥瞰図）（図５
（ａ））及び垂直断面でのガス流速分布（図５（ｂ））
を示す。

【図６】本発明の上昇流域での水平断面でのガス流速
分布（図６（ａ））及び下降流域での水平断面でのガス
流速分布（図６（ｂ））を示す。

【図７】従来技術の吸収塔の形状（鳥瞰図）（図７
（ａ））及び垂直断面でのガス流速分布（図７（ｂ））
を示す。

【図８】従来技術の上昇流域での水平断面でのガス流
速分布（図８（ａ））及び下降流域での水平断面でのガ
ス流速分布（図８（ｂ））を示す。

【図９】従来技術の湿式排煙脱硫装置の側面概略図
（図９（ａ））、図９（ａ）のＡ−Ａ線矢視図（図９
（ｂ））を示す。

【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５Ａ、５Ｂ吸収液循環ポンプ６循環タンク７Ａ、７Ｂ酸化用攪拌機８Ａ、８Ｂ空
気吹込み管９吸収液循環ライン１０ミストエ
リミネータ１１石灰石スラリ槽１２ポンプ１３石灰石供給管１４ｐＨ計１５バルブ１６Ａ、１６Ｂ
スプレノズル１７吸収液抜出し管１８脱水機１９上昇流領域２０下降流領
域２１ＧＧＨ（ガスガスヒーター）Ｃ空気Ｄ硫酸カルシ
ウム（石膏）Ｅ石灰石

フロントページの続き (72)発明者高本成仁広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者中本隆則広島県呉市宝町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 CA20 DA05 DA16 EA02 EA12 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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する入口ダクトと、浄化した
排ガスをほぼ水平方向に排出する出口ダクトとを設け、
前記入口ダクトと出口ダクトの間に排ガス流路を設け、
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
分割するために天井部側に開口部を有する鉛直方向に立
てた仕切板を設け、該仕切板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、噴出する吸収液スラリが排ガ
スと上昇流領域では向流接触し、下降流領域では並流接
触するように前記各領域にスプレノズルを設けた排ガス
中の硫黄酸化物を処理する吸収塔と、前記吸収塔の下方にスプレノズルから噴出する吸収液ス
ラリを貯留する循環タンクと、を備えた二室型湿式排煙
脱硫装置において、入口ダクトの排ガス導入方向を仕切板の平面と平行にな
るように設置することを特徴とする二室型湿式排煙脱硫
装置。
【請求項２】出口ダクトの排ガス排出方向は仕切板の
平面と垂直になるように設置することを特徴とする請求
項１記載の二室型湿式排煙脱硫装置。
【請求項３】出口ダクトの排ガス排出方向は仕切板の
平面と平行になるように設置することを特徴とする請求
項１記載の二室型湿式排煙脱硫装置。