JP2008093519A - バイパス煙道の風量調整構造、排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置やメンテナンスを低コストで行うことのでき、また、ファンにかかる負荷を低減することのできるバイパス煙道の風量の調整構造を提供する。
【解決手段】ボイラより排出される硫黄酸化物を含む排気ガスを、吸収塔を通過させることにより脱硫する排煙脱硫装置に設けられた前記吸収塔の上流と下流とを結ぶバイパス煙道を流れる排気ガスの風量を調整する構造１は、バイパス煙道２２の上部を塞ぐように設けられた上部閉塞板材２３を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、排煙脱硫装置に設けられた吸収塔の下流と上流とを結ぶバイパス煙道を流れる煙の風量を調整するための構造に関する。

発電所のボイラなどから排出される排気ガスは硫黄酸化物を含むため、このような排気ガスは排煙脱硫装置により脱硫処理される。排煙脱硫装置は、硫黄酸化物を除去するための吸収塔を備えており、ボイラより供給された排気ガスは、ファンにより吸収塔に流し込まれ、脱硫処理されたのち、煙突より外部に排出される。また、排煙脱硫装置には、吸収塔の上流と下流を結ぶバイパス煙道が設けられており、排気ガスが硫黄酸化物を含まない場合は、上記のファンを停止することによりこのバイパス煙道を通して外部に排出される。

しかし、このようなバイパス煙道が設けられた排煙脱硫装置では、硫黄酸化物を含む排気ガスが供給された場合に、バイパス煙道のボイラ側と煙突側における排気ガスの温度差に起因して、硫黄酸化物を含む排気ガスが吸収塔を介さずに、バイパス煙道を通って煙突から排出されてしまう現象（以下、ショートパスという）が発生する恐れがある。このため、一度吸収塔を通過した排気ガスの一部をバイパス煙道の下流側から上流側へ逆流させて（すなわち、排気ガスの一部を再循環させて）、ショートパスを起こそうとする気流を打ち消すことにより、ショートパスを防止している。
しかし、このようなショートパスを防止するために再循環させる排気ガスの量が増加すると、吸収塔を通過する流量が増加するため、ファンにかかる負荷が増加してしまう。このため、バイパス煙道に再循環させる排気ガスの流量を調整制御するための可変ダンパが設けられることがある。

しかしながら、このような可変ダンパは設置やメンテナンスに費用及び手間が非常にかかるという問題がある。また、このような吸収塔に排気ガスを引き込むファンは計算ガス量に対して可変方式で作動しており、結果、再循環させる量が多くなりファンに負荷がかかるという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、設置やメンテナンスを低コストで行うことができ、また、ファンにかかる負荷を低減することができるバイパス煙道の風量の調整構造を提供することである。

本発明のバイパス煙道の風量調整構造は、硫黄酸化物を含むガスを吸収塔に通過させることにより脱硫する排煙脱硫装置に、前記吸収塔をバイパスするように設けられたバイパス煙道を流れる前記ガスの風量を調整する構造であって、前記バイパス煙道の内部にその上部を塞ぐように設けられた上部閉塞板材を備えることを特徴とする。

また、上記のバイパス煙道の風量調整構造において、前記バイパス煙道の前記上部閉塞板材の上流側に、下流側に向かって下がるように傾斜する傾斜部を備えてもよい。また、前記バイパス煙道の内部にその下部を塞ぐように設けられた下部閉塞板材を備えてもよい。
また、前記上部閉塞板材は、前記下部閉塞板材の下流側に設けられており、前記上部閉塞板材と、前記下部閉塞板材との間に下流側に向かって下がるように傾斜する傾斜部を備えてもよい。また、前記上部閉塞板材及び下部閉塞板材は、閉塞量が可変であってもよい。

本発明のバイパス煙道の風量調整構造によれば、バイパス煙道の上部を上方閉塞板材により閉塞することにより、ショートバスをしようとする排気ガスの流れを妨げることができる。これにより、ショートパスする排気ガスの流れを打ち消すために再循環させる排気ガスの流量を削減することが可能になるため、ファンの負荷を削減することができる。また、本発明の風量調整構造は、単純な構成であるため、設置やメンテナンスの費用を削減することができる。

本発明によれば、バイパス煙道を再循環させる流量を削減することができるため、ファンへの負荷を低減できる。また、本発明の風量調整構造は単純な構成であるため、設置やメンテナンスのコストを削減することができる。

以下、本発明のバイパス煙道の風量調整構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の風量調整構造の適用対象であるバイパス煙道を備えた排煙脱硫装置１０の構成を示す図である。同図に示すように、排煙脱硫装置１０はダクトを介して、ボイラ１１及び煙突１２に接続されており、ボイラ１１からの排気ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する吸収塔２１と、この排気ガスを吸収塔２１へ送り込むためのファン２０とを備える。ボイラ１１より排出された硫黄酸化物を含む排気ガスは、ファン２０により吸収塔２１に送り込まれ、吸収塔２１において硫黄酸化物が除去されたのち、煙突１２より排出される。また、排煙脱硫装置１０には、ファン２０の上流側と吸収塔２１の下流側とを結ぶバイパス煙道２２が設けられており、排気ガスが硫黄酸化物を含まない場合には、ファン２０を停止させることにより、バイパス煙道２２を介して直接煙突１２より外部に放出される。

排気ガスは、ボイラ１１より供給された時点では高温であるが、排煙脱硫装置１０の内部を流れる間に徐々に温度が低下する。このため、バイパス煙道２２のボイラ１１側と煙突１２側とでは温度差が生じ、この温度差によりボイラ１１側と煙突１２側に圧力差が発生する。この圧力差により、バイパス煙道２２をボイラ１１側から煙突１２側へと流れる向きに気流が発生する現象、すなわち、ショートパスが起こる。

このため、従来は、上記従来技術に関して述べたように、排煙脱硫装置１０に硫黄酸化物を含む排気ガスが供給される場合には、吸収塔２１を通過した排気ガスを、バイパス煙道２２の煙突側からボイラ側へと逆流させる（すなわち、吸収塔２１を通過した排気ガスを再循環させる）ことにより、ボイラ１１側から煙突１２側へ向かう排気ガスの気流を打ち消している。しかし、このように排気ガスが再循環されると、吸収塔２１を通過する排気ガスの流量が増加するため、ファン２０への負荷が増加してしまう。

本実施形態の煙道の風量調整構造１は、このようなファン２０への負荷を軽減するために、バイパス煙道２２を再循環する排気ガスの風量を削減するものである。
図２は、バイパス煙道２２に設けられた風量調整構造１の構成を示す図である。同図に示すように、バイパス煙道２２には煙突側（図２における右側）からボイラ側（図２における左側）に向かって次第に高くなる傾斜部２５が設けられている。また、傾斜部２５の煙突側にはバイパス煙道２２の上部を塞ぐように上部閉塞板材２３が、傾斜部２５のボイラ側にはバイパス煙道２２の下部を塞ぐように下部閉塞板材２４が、夫々設けられている。

上述したように、ボイラ１１より排煙脱硫装置１０に供給される排気ガスは高温であるが、排煙脱硫装置１０を通過するにつれて徐々に温度が低下する。このため、ショートパスしようとする排気ガスは、再循環する排気ガスに比べて温度が高く、バイパス煙道２２の上部を通過する。これに対し、本実施形態の排煙脱硫装置１０は上部閉塞板材２３が設けられているため、ショートパスしようとする排気ガスの気流を妨げ、ショートパスする排気ガスの量を削減できる。さらに、傾斜部２５において、下流側に向かって上面が下がるように傾斜しているため、排気ガスは上部閉塞板材２３の位置において、より確実にバイパス煙道２２の上部を通ることとなり、これにより上部閉塞板材２３は、ショートパスする排気ガスの量をより効果的に削減できることとなる。

また、このようにショートパスする排気ガスの量が削減されることで、ショートパスを防止すべく再循環させる排気ガスの量も削減することができるので、本実施形態では、下部閉塞部材２４を設けて、再循環する排気ガスの量を低減させている。
すなわち、再循環させる排気ガスは温度が低いため、バイパス煙道２２の下側を流れようとするが、本実施形態の風量調整構造１は、バイパス煙道２２の下側に下部閉塞板材２４を設けることで、再循環される排気ガスの気流を妨げて、バイパス煙道２２を再循環する排気ガスの量を削減することができる。

ここで、本実施形態の風量調整構造１を設けることにより、バイパス煙道２２をショートパスすることなく、再循環される排気ガスを削減できることを模型実験により確認したので、以下説明する。
まず、実際の排煙脱硫装置のバイパス煙道を模した模型実験装置について説明する。図３（Ａ）は、実際の排煙脱硫装置の系統図であり、同図（Ｂ）は、排煙脱硫装置のバイパス煙道を模した模型実験装置の系統図である。同図に示すように、模型実験装置は、バイパス煙道２２における流速をファンとダンパにより調整することができ、また、バイパス煙道２２の上流と下流の間の温度差により生じる圧力差を、空気にヘリウムガスを混入することにより調整することができるため、バイパス煙道２２における気流を再現することができる。

本実験では、まず、相似則を満たすように、ショートパスを起こす向きに気流を発生させる駆動力となるバイパス煙道２２におけるボイラ側と煙突側の圧力差と、ショートパスを起こす気流を打ち消す向きに発生させるバイパス煙道２２の再循環される気流の流速に基づき算出した抑止力との比であるフルード数が、実機と模型とで等しくなるように、模型実験装置における圧力差及び流速を算出した。そして、圧力差を保ちつつ、再循環される気流の流速を変更しながらリーク濃度率（ボイラ側メタン濃度に対する煙突側メタン濃度の比）を測定し、再循環される気流の流速とリーク濃度率の関係を調べた。

本実験では、模型実験装置を用いて、風量調整構造を設けていないバイパス煙道と、本実施形態の風量調整構造が設けられているバイパス煙道とについて、バイパス煙道の再循環される気流の速度とリーク濃度率の関係を測定し、この測定結果に基づき、ショートカットを防止する限界流速を求めた。

図４（Ａ）は、従来の風量調整構造が設けられていない場合のバイパス煙道の再循環される気流の速度とリーク濃度率の関係を示すグラフであり、同図（Ｂ）は本実施形態の風量調整構造が設けられた場合のバイパス煙道の再循環される気流の速度とリーク濃度率の関係を示すグラフである。なお、図中、実線は煙突側天井部のリーク濃度率を示し、破線は煙突側側壁部のリーク濃度率を示す。同図に示すように、従来の風量調整構造が設けられていない場合では、ショートパスを防止する限界流速（すなわち、リーク濃度率が０となる流速）は約０．０９［ｍ／ｓ］であるが、これに対して、本実施形態の風量調整構造が設けられた場合の限界流速は約０．０３５［ｍ／ｓ］である。このように、本実施形態の風量調整構造を設けることによって、バイパス煙道２２を逆流する気流を削減することができることが確認された。

上述したように、本実施形態の風量調整構造によれば、バイパス煙道２２をショートパスしようとする排気ガスを傾斜部２５及び上方閉塞板材２３により妨げることにより、削減することができる。このため、バイパス煙道２２を再循環させる排気ガスの量を削減することが可能となる。そして、バイパス煙道２２の下部に設けられた下部閉塞板材２４により、再循環される排気ガスの流れを妨げることができるため、ファン２０の負担を削減することができ、ランニングコストを削減することができる。さらに、本実施形態の風量調整構造１は、従来用いられていた可変式ダンパなどに比べて、上下の閉塞板材２３、２４及び傾斜２５を設けるだけの単純な構成であるため、設置やメンテナンスの費用を削減することができる。

なお、本実施形態では、上方閉塞板材２３及び下方閉塞板材２４を固定する構成としたが、これに限らず、上方閉塞板材２３及び下方閉塞板材２４を可変としてもよい。上方閉塞板材２３及び下方閉塞板材２４は、低硫黄分の燃料油の排気ガスなどの硫黄酸化物が少ない排気ガスをバイパス煙道２２を通じてボイラ１１から煙突１２へと流す場合に、抵抗となってしまうが、上方閉塞板材２３及び下方閉塞板材２４を可変にすることにより、抵抗とならないようにすることができる。

また、本実施形態では、風量調整構造１を上方閉塞板材２３と、下方閉塞板材２４と、傾斜部２５とを備える構成としたが、これに限らず、少なくとも上方閉塞板材２３を備えていればよい。

本発明の風量調整構造が適用されるバイパス煙道を備えた排煙脱硫装置の構成を示す図である。 バイパス煙道に設けられた風量調整構造の構成を示す図である。 （Ａ）は、実際のプラントにおける排煙脱硫装置の系統図であり、同図（Ｂ）は、模型実験装置の系統図である。 （Ａ）は、従来の風量調整構造が設けられていない場合のバイパス煙道の再循環される気流の速度とリーク濃度率の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は本実施形態の風量調整構造が設けられた場合のバイパス煙道の再循環される気流の速度とリーク濃度率の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 流量調整構造
１０ 排煙脱硫装置
１１ ボイラ
１２ 煙突
２０ ファン
２１ 吸収塔
２２ バイパス煙道
２３ 上部閉塞板材
２４ 下部閉塞板材
２５ 傾斜部

Claims (6)

1. 硫黄酸化物を含むガスを吸収塔に通過させることにより脱硫する排煙脱硫装置に、前記吸収塔をバイパスするように設けられたバイパス煙道を流れる前記ガスの風量を調整する構造であって、
   前記バイパス煙道の内部にその上部を塞ぐように設けられた上部閉塞板材を備えることを特徴とするバイパス煙道の風量調整構造。
2. 請求項１記載の風量調整構造であって、
   前記バイパス煙道の前記上部閉塞板材の上流側に、下流側に向かって下がるように傾斜する傾斜部を備えることを特徴とするバイパス煙道の風量調整構造。
3. 請求項１記載のバイパス煙道の風量調整構造であって、
   前記バイパス煙道の内部にその下部を塞ぐように設けられた下部閉塞板材を備えることを特徴とするバイパス煙道の風量調整構造。
4. 請求項３記載のバイパス煙道の風量調整構造であって、
   前記上部閉塞板材は、前記下部閉塞板材の下流側に設けられており、
   前記上部閉塞板材と、前記下部閉塞板材との間に下流側に向かって下がるように傾斜する傾斜部を備えることを特徴とするバイパス煙道の風量調整構造。
5. 前記上部閉塞板材及び下部閉塞板材は、閉塞量が可変であることを特徴とする請求項３又は４記載のバイパス煙道の風量調整構造。
6. 請求項１から５何れか記載のバイパス煙道の風量調整構造が設けられたバイパス煙道を備えることを特徴とする排煙脱硫装置。

Images