JP2004041875A

JP2004041875A - 湿式排煙脱硫装置

Info

Publication number: JP2004041875A
Application number: JP2002200860A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishizaka; 石坂　浩; Hirobumi Yoshikawa; 吉川　博文; Motoomi Iwatsuki; 岩月　元臣; Atsushi Katagawa; 片川　篤
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】設備費を大幅に増加させることなく、循環ポンプへの気泡吸込みを抑制し、脱硫性能の低下を防止することで、運転コストが低い湿式排煙脱硫装置を提供すること。
【解決手段】循環タンク６の側面の下側にほぼ水平方向に設置される吸収液循環ポンプ４の吸込み配管２１の一部を循環タンク６内に突出させ、その先端部を斜めに切落とし、開口面がタンク６の底面側を向くように配置する。前記先端部を斜めに切落とす角度を鉛直方向に対して４５度以上になるようにすることが望ましく、また、吸込み配管２１を循環タンク内に突出す長さとして、先端部を斜めに切落とした開口面の中心からタンク６の側面までの距離を長くてもタンク６の半径以内とすることが望ましい。
【選択図】　　図１

Description

【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係わり、特に、循環タンクの内部構造を適正化することにより、循環ポンプへの気泡混入を低減できる機能を備えた湿式排煙脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術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、吸収液循環ポンプ４、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９、吸収液抜出し管１０、循環配管１１、スプレヘッダー１２、スプレノズル１３、吸込み配管１４等から構成される。スプレノズル１３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５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９は出口ダクト３内に設置される。
【０００３】
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、塔頂部に設けられた出口ダクト３から排出される。この間、吸収液循環ポンプ４から送られる炭酸カルシウムを含んだ吸収液５がスプレノズル１３から噴射され、吸収液５と排ガスの気液接触が行われる。このとき吸収液５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５は一旦循環タンク６に溜まり、酸化用攪拌機７によって攪拌されながら、空気吹込み管８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。
【０００４】
炭酸カルシウム及び石膏が共存する循環タンク６内の吸収液５の一部は、吸収液循環ポンプ４によって再びスプレノズル１３に送られ、一部は吸収液抜き出し管１０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１３からの噴射によって微粒化された吸収液５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９によって捕集される。
【０００５】
最近の脱硫装置では、吸収塔本体１の塔高を低減することを目的として、攪拌機７および空気吹込み管８を従来よりも低位置に設置し、循環タンク６の液深を下げているが、吸収液循環ポンプ４の吸込み配管１４とほぼ同じ高さとなるため、空気吹込み管８から吹込まれた空気の気泡１５が吸込み配管１４を経由して吸収液循環ポンプ４に吸込まれるようになった。
【０００６】
そこで、従来技術では図６に示したように、循環タンク６内の吸込み配管１４の近傍にバッフルプレート２０を設置し、吸収液５を上部の開口部から吸込ませ、バッフルプレート２０内での吸収液５の下降速度を気泡１５の上昇速度以下に設定することで、吸収液循環ポンプ４への気泡１５の吸込みを低減している。
【０００７】
しかし、近年における燃料の多様化、環境規制の激化、省エネルギー化などに伴い、脱硫装置に対して厳しい運転条件が要求されるようになり、下記原因によって、さらに気泡１５が吸込まれやすい条件となりつつある。
（１）ＳＯ_２の高濃度化に伴う吸収液循環量の増加による循環タンク内での液下降速度の上昇と、酸化空気量の増加による気泡量の増大、
（２）　脱硫装置の排水量低減に伴う液中塩濃度の増加による気泡の微細化、
（３）　高塩濃度吸収液における液面への液滴突入時の排ガス巻込みによる泡沫層の形成である。
したがって、前記（１）〜（３）の条件下においても、吸収液循環ポンプ４への気泡１５の吸込みを防止できる手段を講じる必要がある。
【０００８】
この点に関しては、例えば特開平９−１０５４６号公報では、吸込み配管開口部の上側を覆うような傾斜板を循環タンク内に設置しているが、傾斜板先端部では吸収液はほぼ水平方向に吸込まれるため、傾斜板先端部での吸収液の下向き流れが強く、２ｍｍ以下の気泡は容易に吸込まれてしまう。また、傾斜板は平板構造であるため、面強度を維持するためのサポート、タンクに取付けるための支持鉄骨などが必要であり、設備コスト面においても安価な方法とは言い難い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、吸収液循環ポンプへの気泡吸込みに関して十分考慮されておらず、吸収液循環量の減少による脱硫性能低下の問題があった。
本発明の課題は、設備費を大幅に増加させることなく、循環ポンプへの気泡吸込みを抑制し、脱硫性能の低下を防止することで、運転コストが低い湿式排煙脱硫装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１記載の発明は、（ａ）吸収液を貯留する循環タンクと、（ｂ）該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導入する入口ダクトと該入口ダクトから導入した排ガスの流れ方向に複数段設置されたスプレノズルから噴出される吸収液と気液接触させるスプレ吸収部と該スプレ吸収部を通過した排ガスを排出させる出口ダクトとを有する吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置において、循環タンク側壁面の下側部分に水平方向又はほぼ水平方向に設置される吸収液循環ポンプの吸込み配管の一部を循環タンク内に突出させた湿式排煙脱硫装置である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、循環タンク内に突出した吸収液循環ポンプの吸込み配管の先端部を斜めに切落とし、得られる開口面がタンク底面側を向くようにした請求項１記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、吸収液循環ポンプの吸込み配管の先端部を斜めに切落とす角度を鉛直方向に対して４５度以上になるようにした請求項２記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、吸収液循環ポンプの吸込み配管を循環タンク内に突出す長さとして、先端部を斜めに切落とした開口面の中心からタンク側面までの距離を長くてもタンク半径以内とする請求項１ないし３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、吸収塔は、入口ダクトと出口ダクトと、その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二室式吸収塔からなる請求項１ないし４のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１５】
【作用】
従来技術における吸収液循環ポンプへの気泡吸込みの原因は、吸収液の吸込み位置、吸込み方向と吸込み流速にある。
空気吹込み管より吹込まれた気泡は基本的に循環タンク内の吸収液中を上昇し、すべての気泡は液面近傍に集まるため、循環タンク上部には多くの気泡が存在する。また、液面には泡沫層が存在し、循環タンク内の吸収液の下方から上昇してきた気泡は、泡沫層に取込まれるため、泡沫層は更に厚みを増すことになる。従来技術では、この気泡と泡沫層が混在するタンク上部から吸収液を吸込もうとしているため、たとえバッフルプレート内の吸収液の下降流速を平均気泡径の上昇速度以下に設定していても、より微細な気泡は循環ポンプに容易に吸込まれることになる。
【００１６】
また、循環タンク側壁面から水平方向に吸収液を吸込もうとすると、吸込み配管から液面にかけて局部的に下向きの液流れが強くなり、２ｍｍ以上の大きな気泡もその流れに同伴されやすくなり、循環ポンプに容易に吸込まれる。
さらに、循環タンク側壁面からの液の吸込み速度が速いため、その分、吸込み配管近傍での下向き流れも強くなる。
【００１７】
これらの点に関して、本発明の請求項１記載の発明では、まず、従来のバッフルプレートを撤去し、循環タンク側面の下側にほぼ水平方向に設置される吸収液循環ポンプの吸込み配管の一部を循環タンク内に突出させることにより、循環タンク上部に多く存在する気泡を直接循環ポンプに誘引しないようにしている。
【００１８】
また、請求項２記載の発明では、循環タンク内に突出させた吸込み配管の先端開口部がタンク底面側を向くように先端部を斜めに切落としているため、開口面積の増加によって吸込み流速が遅くなる上、循環タンク底面側から液を吸込むようになり、吸込み配管近傍での下向き液流れを弱めることができる。
【００１９】
前記請求項２記載の発明の作用効果は、請求項３記載の発明のように吸込み配管先端部の切落とし角度を大きくするほど、また、請求項４記載の発明のように吸込み配管の先端部をタンク中心に近づけるほど高くなる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、二室式吸収塔を用いる場合にも前記請求項１〜４記載の発明と同等の作用効果がある。
【００２１】
【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は本発明による実施例であり、循環ポンプの吸込み配管を循環タンク内に突出させた吸収塔の側面を示したものである。図２は図１における吸込み配管先端部の拡大図である。図３は吸込み配管先端部の切落とし角度と気泡混入率の関係を示したグラフである。図４は循環タンク半径に対する吸込み配管突出し長さの比と気泡混入率の関係を示したグラフである。図５は吸収塔内部に仕切板を有する二室型吸収塔に本発明を適用した他の実施の形態である。
【００２２】
図１から図５において、符号１〜２０は従来技術のものと同一のものを示し、説明は省略する。吸収液循環配管１１の循環タンク６側に設けた吸込み配管２１の先端部の形状が本実施の形態の特徴である。
【００２３】
図１および図２に示す吸収塔では、吸込み配管２１を循環タンク６内に突出させ、さらにその開口部が循環タンク６の底面側を向くように先端部を斜めに切落とした形状にしたことが、図６に示す従来技術の吸込み配管１４とは異なる。
【００２４】
循環ポンプ４から循環配管１１を経てスプレヘッダー１２に送られスプレノズル１３から噴射される吸収液５は、排ガス中のＳＯ_２を吸収しながら気液接触部を落下し、循環タンク６内の吸収液５の液面に突入する。このとき、排ガスが巻込まれ泡沫層１６を形成するが、吸収液５中の塩濃度が高いと泡沫層１６の気泡が微細化されやすくなる。また、吸収液５中の亜硫酸を酸化するため、循環タンク６には空気吹込み管８から空気が供給されているが、吸収液５中の塩濃度が高いと、この気泡も小さくなり、循環ポンプ４に吸込まれやすい条件となる。
【００２５】
このような条件において、循環ポンプ４に酸化空気の気泡の混入がないようにしようとして従来技術のようにバッフルプレート２０を設置すると、水平方向からの気泡混入は防止できてもバッフルプレート２０内の下降流速が速くなり、泡沫層１６の微細気泡がバッフルプレート２０上部から吸込まれることになる。また、このバッフルプレート２０を撤去したとしても吸込み配管１４の上部には局部的に流速の速い下向き流れが形成されるため、同様に泡沫層１６の微細気泡が吸込まれやすくなり、さらに吸込み配管１４に近い位置に設置される空気吹込み管８から供給される酸化空気の気泡も、直接吸込み配管１４に吸込まれやすくなる。
【００２６】
この点に関して本実施の形態では、従来の吸込み配管１４を循環タンク内に突出させ、さらに、その開口部がタンク底面側を向くように先端部を斜めに切落とし、改良型吸込み配管２１として設置している。このため、図２に示すように開口面積の増加によって吸込み流速が遅くなる上、循環タンク６の底面側から液を吸込むようになり、吸込み配管２１近傍での下向き液流れを弱めることができる。
【００２７】
この効果は、図３および図４に示すように吸込み配管２１先端部の切落とし角度θを大きくするほど、また、吸込み配管２１の先端部を循環タンク６中心に近づけるほど高くなる。
【００２８】
従来技術のようなバッフルプレート２０を用いる場合、該プレート２０の平面強度を保つためのサポート鉄骨などが必要であるが、本実施の形態の改良型吸込み配管２１を用いる場合には、前記サポート鉄骨は不要であり、よりシンプルな構造で循環ポンプ４への気泡混入を低減することができる。
【００２９】
図５に示す実施例は、吸収塔本体１内部に仕切板１７を有する二室型吸収塔に本発明を適用した点で図１に示した実施例と異なる。図１に示した実施例とほぼ同等の効果が得られるものである。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の発明によれば、シンプルな構造で吸収液循環ポンプへの気泡吸込みを低減できるため、吸収液循環量の減少によって脱硫性能が低下することがなく、また、設備費を削減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例であり、循環ポンプの吸込み配管を循環タンク内に突出させた吸収塔の側面図である。
【図２】図１における吸込み配管先端部の拡大図である。
【図３】図２に示す吸込み配管先端部の切落とし角度と気泡混入率の関係を示した図である。
【図４】循環タンク半径に対する図２に示す吸込み配管の突出し長さの比と気泡混入率の関係を示した図である。
【図５】吸収塔内部に仕切板を有する二室型吸収塔に本発明を適用した他の実施例である。
【図６】従来技術の湿式排煙脱硫装置における吸収塔の側面図である。
【符号の説明】
１　吸収塔本体　　　　　　　　　　２　入口ダクト
３　出口ダクト　　　　　　　　　　４　吸収液循環ポンプ
５　吸収液　　　　　　　　　　　　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　循環配管　　　　　　　　　　１２　スプレヘッダー
１３　スプレノズル　　　　　　　　１４　吸込み配管
１５　気泡　　　　　　　　　　　　１６　泡沫層
１７　仕切板　　　　　　　　　　　２０　バッフルプレート
２１　吸込み配管

Claims

（ａ）吸収液を貯留する循環タンクと、（ｂ）該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導入する入口ダクトと該入口ダクトから導入した排ガスの流れ方向に複数段設置されたスプレノズルから噴出される吸収液と気液接触させるスプレ吸収部と該スプレ吸収部を通過した排ガスを排出させる出口ダクトとを有する吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置において、
循環タンク側壁面の下側部分に水平方向又はほぼ水平方向に設置される吸収液循環ポンプの吸込み配管の一部を循環タンク内に突出させたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
循環タンク内に突出した吸収液循環ポンプの吸込み配管の先端部を斜めに切落とし、得られる開口面がタンク底面側を向くよう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。
吸収液循環ポンプの吸込み配管の先端部を斜めに切落とす角度を鉛直方向に対して４５度以上になるようにしたことを特徴とする請求項２記載の湿式排煙脱硫装置。
吸収液循環ポンプの吸込み配管を循環タンク内に突出す長さとして、先端部を斜めに切落とした開口面の中心からタンク側面までの距離を長くてもタンク半径以内とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
吸収塔は、入口ダクトと出口ダクトと、その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二室式吸収塔からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。