JP2003294230A

JP2003294230A - 煙突およびガス排出方法

Info

Publication number: JP2003294230A
Application number: JP2002098811A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakakoji; 裕中小路; Naoyuki Kamiyama; 直行神山; Koichiro Iwashita; 浩一郎岩下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】煙突筒内の煤塵の付着・成長を防止し、煙突
からの煤塵の飛散を大幅に低減することができる煙突を
提供する。【解決手段】煤塵を含む排ガスの流れ方向に対して、
ミストエリミネータの後流に設置される煙突であって、
煙突頂部方向へ向かって洗浄水を供給する水洗用ノズル
が、煙突本体内部の下部に備えられており、該水洗用ノ
ズルの後流には、供給される洗浄水を回収する回収手段
が設けられていることを特徴とする煙突、並びに、ガス
排出方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼排ガスの湿式
脱硫設備に好適に用いられる煙突に関し、特に、石油焚
き火力発電あるいは石炭焚き火力発電システムの排煙処
理設備に好適に設置される煙突に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電所等で重油や石炭等を燃焼して発生
する排ガスは、環境対策後、例えば、湿式排煙脱硫装置
等で脱硫や煤塵を除去してから煙突より大気中に放出さ
れている。この場合、脱硫処理後の排ガスを煙突に通煙
すると、排ガス中の煤塵が煙突筒内にて付着・成長し、
煙突から放出、飛散する。この煙突から飛散する煤塵
は、プラント施設構内や大気中への影響を考慮して、出
来る限り低減することが望まれる。そのため従来は、プ
ラント停止時に煙突筒内にゴンドラを設置して、作業員
による手作業にて、煙突筒内の煤塵の付着・成長防止、
さらには飛散防止を目的として清掃作業が実施されてき
た。

【０００３】しかしながら、定期的に清掃作業を実施す
る場合にはプラントを停止する必要が生じてしまい、一
方、他の理由によるプラントの停止時にだけ清掃作業を
実施していたのでは不定期となって、作業間に煤塵の飛
散が生じかねない。また、高所かつ閉鎖環境における作
業では、安全性や作業効率も悪く、作業によって十分な
飛散防止効果を発揮できないような場合も起こりえた。

【０００４】一方、煙突が設置されるプラントとして
は、例えば、燃焼炉等から排出される燃焼ガスの脱硫処
理において、湿式脱硫法を用いるシステムが挙げられ
る。このような発電システムの排煙処理設備では、ナト
リウム、カルシウム、マグネシウム等を含んだアルカリ
水溶液を湿式脱硫に用い、アルカリ水溶液によって燃焼
排ガスを浄化する。このような湿式法による脱硫処理で
は、アルカリ水溶液で排ガスを浄化・洗浄するが、例え
ば石灰石を吸収液に用いる場合には、スラリー中に存在
する炭酸カルシウムＣａＣＯ₃等が煤塵として後流の排
ガス中に混在することとなる。これまで開発されてきた
環境対策設備において、脱硫の吸収塔については既に種
々の研究開発がなされてきており、高性能の設備が開発
されてきている。それに対して、吸収塔後段の煙突につ
いては、環境対策を十分踏まえた上で効率的な作業や運
転効率を達成した装置は、未だ十分な開発が行われてい
ない。

【０００５】他方、従来から媒塵等の不要なダストを捕
捉・回収する技術として、煙突の前後や煙突自体に、ミ
ストエリミネータを設置することが行われている。これ
によって、連続的に排出される排ガス中から一定の割合
で媒塵を除去できる。しかしながら、少量であっても媒
塵は煙突内で堆積あるいは蓄積等するため、その堆積し
た媒塵を放置しておけば、一定量以上になった段階で大
気中に排出されてしまう。よって、このような少量の媒
塵が煙突内で堆積することによって生じる弊害を、有効
に防止することができる手段が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、煙突内に蓄積する煤塵対策として、煙突筒
内の煤塵の付着・成長を防止し、煙突からの煤塵の飛散
を大幅に低減することができる方法を開発すべく、鋭意
検討した。その結果、本発明者らは、煙突最下部にて洗
浄水を連続的に供給して、常時煤塵を煙突の内壁面に堆
積しないように回収することによって、かかる問題点が
解決されることを見い出した。本発明は、かかる見地よ
り完成されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、媒
塵を含む排ガスの流れ方向に対して、ミストエリミネー
タの後流に設置される煙突であって、煙突頂部方向へ向
かって洗浄水を供給する水洗用ノズルが、煙突本体内部
の下部に備えられており、該水洗用ノズルの後流には、
供給される洗浄水を回収する回収手段が設けられている
ことを特徴とする煙突を提供するものである。前記回収
手段には、煙突本体内壁面から媒塵を含む洗浄水（ドレ
ン水）を回収して、煙突下部方向へ向かって流下させ
る、ドレン回収装置が好適に用いられる。また、前記煙
突本体は、部分的に内筒と外筒の二重構造により構成さ
れていることが好ましく、その場合には通常、水洗用ノ
ズル後流の内筒に、ドレン水を外筒内面へ流出させるス
リットが設けられている。このスリットは、排ガスの流
れ方向に対して略平行に設けられ、例えば、円周状に５
〜１０箇所設ける態様が挙げられる。そして、このスリ
ットを上下２段に分ける態様もある。さらに本発明の煙
突には、本体内部の排ガス流路において、水洗用ノズル
の後流であって前記回収手段の前流に、旋回翼を備える
ことができる。

【０００８】本発明によれば、煙突から煤塵が飛散する
のを大幅に低減することができる。これにより、長期間
連続的にプラントを運転しても、煙突出口での煤塵濃度
が経時的に大きく変化することがない。また、プラント
停止時に煙突筒内において、作業員が手作業で洗浄作業
を行う必要がなくなり、作業負担が大幅に低減する。ま
た、本発明は、ミストエリミネータによって煤塵を含む
排ガスを浄化した後、残留煤塵を含む該浄化ガスを煙突
を介して外部に排出するガス排出方法であって、該煙突
本体内部の下部に備えられている水洗用ノズルから煙突
頂部方向へ向かって洗浄水を噴射して前記残留煤塵を含
む浄化ガスを洗浄する水洗工程と、該洗浄水および該浄
化ガス中の残留煤塵を回収する回収工程と、を含むこと
を特徴とするガス排出方法をも提供するものである。前
記回収工程には、円筒状の煙突本体内壁面から媒塵を含
む洗浄水を回収して、煙突下部方向へ向かって流下させ
る、ドレン回収装置が好適に用いられる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る煙突につい
て、添付図面を参照しながら、その具体的な実施形態を
詳細に説明する。

【００１０】図１に、本発明に係る煙突の内部構造の一
例を示す。本発明の煙突は、媒塵を含む排ガスの流路最
後部に設置されるものであり、例えば後述する湿式脱硫
法による大型脱硫システム、あるいは、煙突組込型簡易
湿式脱硫装置の煙突部、に好適に用いられる。排ガスの
流れ方向に対して、前流側の排ガス流路にはミストエリ
ミネータ５が備えられている。このミストエリミネータ
５では、湿式の脱硫装置である吸収塔から送られてく
る、排ガス中の煤塵もしくはミストを大部分捕捉する作
用を有するものの、一定量以下の煤塵は、このミストエ
リミネータ５から後流に通過する。ミスト分は、通常吸
収塔ではスラリー中に懸濁している。ミストエリミネー
タ５部分には、ミストエリミネータ自体を水洗するため
の洗浄用パイプ６が設けられており、通常上部６ａと下
部６ｂとが設置されている。ここで用いられるミストエ
リミネータ洗浄用の水は、その後流の部分ｄにまで排ガ
スとともに流下することはなく、通常、煙突部（ａ，
ｂ，ｃ）にまで水が到達することはない。

【００１１】前流に設置されたミストエリミネータ５に
よって、一定以下の煤塵量にまで浄化された排ガスは、
煙突部（ａ，ｂ，ｃ）に導入される。上記ミストエリミ
ネータ５の後流で、円筒状の煙突１本体内部には、水洗
用ノズル８が備えられている。この水洗用ノズル８は、
通常は煙突１の下部に設けられ、煙突１の頂部方向へ向
かって洗浄水を噴射供給する。供給された洗浄水は、排
ガスの上昇気流に沿って煙突１上部に向かって上昇す
る。水洗用ノズル８には、工業用水道水等を流す水道管
４が接続されている。またノズル８の煙突内部での配置
については特に限定されないが、具体的には、図２のよ
うな煙突上部から見た構成では、円筒状の直径ｅの中心
部を通す水道管４の中央部に設置される。

【００１２】水洗用ノズル８の形状に関しても特に限定
されるものではなく、洗浄水を噴霧できるタイプのノズ
ルであればよいが、具体的には図３に示すようなフルコ
ーン型ノズルを好適に用いることができる。当該ノズル
は、上方に向かって斜めに溝が彫ってあり、最上部に噴
出口１２が設けられている。外周ｆは通常５０〜３００
ｍｍ径であり、高さｈは通常１００〜５００ｍｍ程度で
ある。洗浄水の噴射条件に関しては、その都度任意に定
められるが、例えば噴射圧力0.1〜0.5MPa、流量50〜100
0リットル／分、噴射角度50〜120°、にて運転すること
ができる。

【００１３】図１の実施の形態では、水洗用ノズル８の
後流であって回収手段の前流に、旋回翼（旋回フィン）
１１が備えられている。この旋回翼１１によって、下部
から流れる排ガスおよび噴霧された洗浄水には、吹上力
を利用した旋回流が生じる。この旋回流の遠心力作用に
よって、排ガス中に含まれている煤塵もしくはミスト
は、煙突１内部を中心から外周方向に向かって、内壁面
に沿って螺旋状に上昇する。

【００１４】水洗用ノズル８および旋回翼１１の後流に
は、ドレン回収装置３およびスリット２などから構成さ
れる、洗浄水およびそれに含まれる煤塵を回収する回収
手段が備えられている。円筒状の煙突１本体にスリット
のある部分が内筒と外筒の二重構造により構成されてい
る場合、水洗用ノズル８後流の内筒には、洗浄水をドレ
ン水として外筒内面へ流出させるスリット２が設けられ
る。このスリット２は、排ガスの流れ方向に対して略平
行に設置されているので、上記旋回翼１１や排ガス自体
の作用によって生じる旋回流によって、ガス成分よりも
重い洗浄水がこのスリット２を通過して、外筒内面に移
行する。スリットは、煙突の長さ方向に対して通常１〜
３段設けることができ、図１の煙突では、上記効果を有
するスリットとして第１段のスリット２ｂおよび第２段
のスリット２ａが設けられている。それぞれのスリット
２ａ，２ｂは、煙突の円周方向に複数設置され、好まし
くは円周上に５〜１０箇所設置される。これによって、
排ガス中からドレン水を効率よく外筒内面に移行するこ
とができる。

【００１５】本実施の形態のように、ドレン回収装置３
を用いて洗浄水および煤塵を回収する場合、スリット２
によって外筒内面に移行したドレン水は、通常、各段の
スリットに対応して下部方向に設けられる、回収溝１０
ａおよび１０ｂによって集められる。ここで回収された
媒塵を含むドレン水は、煙突本体の側面に設置されたド
レン回収手段３によって、煙突下部方向へ向かって流下
させる。回収溝１０ａからのドレン水は３ｂを通って、
回収溝１０ｂからのドレン水はその下部の３ｃを通って
流下する。また、煙突頂部にもスリット１２を設けてい
る場合、ドレン水の回収装置は３ａの部分から設置す
る。このようなスリットおよび回収手段を有する煙突に
おいて、煙突の長さ方向の構成は特に限定されるもので
はないが、例えばａ＋ｂ＋ｃの全長約５０ｍ程度の煙突
では、一般にａ部が８〜１５ｍ、ｂ部が８〜２０ｍ、ｃ
部が１５〜３４ｍ程度であり、スリット２ａおよび２ｂ
が通常３〜７ｍ程度である。

【００１６】ここで回収されたドレン水は、３ａ，３
ｂ，３ｃを一緒にして流下させることでよい。回収され
た煤塵を含むドレン水は、煙突とは別個の処理装置に送
られて処理される。なお、ドレン回収装置３を経ずに煙
突１内壁面を伝って流下した洗浄水は、樋７にて回収さ
れて、ドレン回収装置３と接続してよい、回収管９によ
って煙突外へ排出される。

【００１７】以下、本発明の煙突を好適に用いることが
できる、湿式脱硫法による大型脱硫システム、および、
煙突組込型湿式脱硫装置について説明する。先ず、湿式
脱硫法による大型脱硫システムでは、ボイラ等から排出
される燃焼ガスは、排ガス流れに沿って、例えば乾式除
塵器（ＤＥＰ）、熱エネルギーを回収するガスガスヒー
ター（ＧＧＨ）、脱硫装置（ＦＧＤ）、熱を供給するガ
スガスヒーター（ＧＧＨ）、の順に通過する。前段のＧ
ＧＨで回収した熱エネルギーによって、温度低下した脱
硫装置後流の燃焼排ガスを加熱してから大気中に放出す
る。これによって、脱硫後の排ガスの温度は上昇し、煙
突から放出される排ガスの白煙発生抑制や良好な拡散性
を維持できる。なお、このシステムでは、２つのＧＧＨ
部分によってプラント全体が大型化する。ＤＥＰの前段
には燃焼系のガス源が存在し、通常、ボイラ設備や脱硝
設備あるいはエアヒーター等が存在する。燃焼炉等から
排出される燃焼ガスは、排ガスを処理するこれらの設備
等から乾式除塵器（ＤＥＰ）に導入される。

【００１８】ＤＥＰ後段には、燃焼ガスから熱エネルギ
ーを回収するガスガスヒーター（ＧＧＨ）が設けられて
いる。ＧＧＨに続く湿式脱硫装置（ＦＧＤ）では、二酸
化硫黄を吸収する吸収剤を含有する水溶液あるいはスラ
リーと、燃焼ガスとを接触させて浄化する。脱硫工程で
あるＦＧＤにおいては、通常、カルシウム系の吸収剤を
使用し、具体的には、例えば石灰石である炭酸カルシウ
ムＣａＣＯ₃又はＣａ(ＯＨ)₂等を吸収剤として用いる。
但し、これらの吸収剤に限定されるものではなく、マグ
ネシウム系、ナトリウム系あるいはアンモニア系の吸収
剤を用いることも可能であり、吸収剤の取扱い易さやコ
スト、あるいは設備との関係を考慮して、適宜、最適な
吸収剤の種類が決定される。本発明で低減を目的とする
煙突から飛散する煤塵は、乾式除塵器（ＤＥＰ）で捉え
切れなかった排ガス中の煤塵で、例えば上記吸収液に石
灰石を用いる場合には、この石灰石のスラリーが乾燥し
て固化したものが主成分である。

【００１９】次に、煙突組込型湿式脱硫装置について説
明する。煙突組込型湿式脱硫装置は、酸性雨防止対策と
しての排煙脱硫装置の設置が求められており、湿式石灰
石膏法の技術を基礎に、そのプロセスを簡易化させた装
置である。この装置ではプロセスの簡易化に際して、吸
収塔、煙突及び液溜め槽はそれぞれ別置きであったもの
を、吸収塔の煙突への組込みと、吸収塔タンク内の一部
を沈降槽とすることで、これらの機器を一体化し、機器
数と設置面積の大幅な低減を可能としたものである。こ
のような脱硫装置の煙突部に用いる場合にも、回収手段
にはドレン回収装置を設置して、煙突本体では水洗用ノ
ズル後流の内筒にドレン水を外筒内面へ流出させるスリ
ットを設ける。スリットは、煙突の上下に２段に分け、
格段で排ガスの流れ方向に対して略平行に円周状に５〜
１０箇所設ける。さらに、この装置においても煙突本体
内部の排ガス流路においては、水洗用ノズルの後流であ
って回収手段の前流に、旋回翼を備える。このように本
発明の煙突を組み合わせることによって、湿式脱硫装置
においても煙突部を常時洗浄可能となり、煙突部筒内の
煤塵の付着・成長を防止し、装置から排出される煤塵の
飛散を大幅に低減することができる。

【００２０】以上のような本発明の実施の形態によれ
ば、煤塵濃度を低減させる本発明の目的を達成できる。
以下、本発明に係る煙突を取り付けて、煤塵濃度を低減
させた場合の実施例を示す。従来の水洗を行わない煙突
を有する実験設備において、排ガス流量が約５０万Ｎｍ
³／時間で連続して排出される運転条件にて、煙突出口
煤塵濃度（ｍｇ／ｍ³Ｎ）を経時的に計測した。その結
果、当初約５ｍｇ／ｍ³Ｎであったが、1日後に６．３ｍ
ｇ／ｍ³Ｎ、７日後に７．５ｍｇ／ｍ³Ｎ、４０日後に
８．１ｍｇ／ｍ³Ｎと経時的に増加した。これは煙突内
面に付着した煤塵が、徐々に成長してしまい、一定以上
の量に成長した段階で大気中に放出・飛散されてしまう
ためと考えられる。

【００２１】一方、本発明の煙突によって水洗を実施し
た実験設備においても、同様の排ガス流量が約５０万Ｎ
ｍ³／時間で連続して排出される運転条件にて、煙突出
口煤塵濃度（ｍｇ／ｍ³Ｎ）を経時的に計測した。この
際、水洗用ノズルによる洗浄水の供給は、約２０リット
ル／分にて連続的に行った。その結果、当初約４．８ｍ
ｇ／ｍ³Ｎであった濃度は、３日後に４．０ｍｇ／ｍ
³Ｎ、５０日後に４．９ｍｇ／ｍ³Ｎ、５２日後に４．５
ｍｇ／ｍ³Ｎと経時的に全く変化しなかった。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、煙突を常時洗浄するこ
とにより、煙突筒内の煤塵の付着・成長を防止し、煙突
から煤塵が飛散・放出されるのを大幅に低減することが
可能となる。これにより、長期間連続的にプラントを運
転しても、煙突出口での煤塵濃度が経時的に大きく変化
することがない。また、プラント停止時に煙突筒内にお
いて、作業員が手作業で洗浄作業を行う必要がなくな
り、作業負担が大幅に低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る煙突の概略を示す構成図である。

【図２】煙突内部の水洗用ノズルの位置を示す図であ
る。

【図３】水洗用ノズルの一例であるフルコーンノズルを
示す図である。

【符号の説明】

１煙突２スリット３ドレン回収装置４水道管５ミストエリミネータ６洗浄用パイプ７樋８水洗用ノズル９回収管１０回収溝１１旋回翼１２噴射口

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｆ２３Ｊ 15/04 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｄ (72)発明者岩下浩一郎東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内Ｆターム(参考） 3B201 AA38 AB53 BB22 BB87 BB90 BB92 3K070 DA03 DA04 DA07 DA08 DA16 DA23 DA32 DA33 DA37 DA48 DA53 DA72 4D032 AC01 BB05 BB19 CA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】煤塵を含む排ガスの流れ方向に対して、
ミストエリミネータの後流に設置される煙突であって、煙突頂部方向へ向かって洗浄水を供給する水洗用ノズル
が、煙突本体内部の下部に備えられており、該水洗用ノ
ズルの後流には、供給される洗浄水を回収する回収手段
が設けられていることを特徴とする煙突。
【請求項２】前記回収手段が、煙突本体内面から煤塵
を含む洗浄水を回収して、煙突下部方向へ向かって流下
させる、ドレン回収装置であることを特徴とする請求項
１に記載の煙突。
【請求項３】前記煙突本体が部分的に内筒と外筒の二
重構造により構成されており、水洗用ノズル後流の該内
筒には、前記洗浄水を該外筒内面へ流出させるスリット
が、排ガスの流れ方向に対して略平行に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の煙突。
【請求項４】煙突本体内部の排ガス流路において、前
記水洗用ノズルの後流であって前記回収手段の前流に、
旋回翼を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の煙突。
【請求項５】ミストエリミネータによって煤塵を含む
排ガスを浄化した後、残留煤塵を含む該浄化ガスを煙突
を介して外部に排出するガス排出方法であって、該煙突本体内部の下部に備えられている水洗用ノズルか
ら煙突頂部方向へ向かって洗浄水を噴射して前記残留煤
塵を含む浄化ガスを洗浄する水洗工程と、該洗浄水およ
び該浄化ガス中の残留煤塵を回収する回収工程と、を含
むことを特徴とするガス排出方法。