JP2009219999A - 排煙処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸収塔の前流側に配置されるガス洗浄塔において排ガス中の微量成分の除去率を高めることができる排煙処理装置を提供すること。
【解決手段】ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中のＳＯｘを除去する吸収塔７の上流側の比較的大きな容量の空塔室１ａに流入し、その後、下向きの排ガス流れを形成するための狭い流路からなる喉部１ｂを通り、その下側に設けられた比較的大きな容量の循環タンク１ｃに供給される。喉部１ｂの下流側にある循環タンク１ｃのガス流路拡大部に液再分散板６を設け、液再分散板６から再分散された液は容易に塔壁に衝突せず、循環タンク１ｃの下方の吸収液溜めに落下するまでの間に排ガスと十分に接触することで、ガス状物質の水銀やフッ素は吸収液に高効率で除去される。また、前記循環タンク１ｃ内の塔拡大部ではガス流速も低下し、ガス流れの圧力損失が低くなる。その結果、排ガス中の煤塵除去と微量成分除去が同時に達成することが可能となる。
【選択図】図１

Description

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水銀（Ｈｇ）等の微量成分を低減する排煙処理装置に関するものである。

従来、火力発電所等のボイラなどから排出される排ガスの処理は、排ガス中の煤塵、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の処理が主であったが、近年の環境に対する関心の高まりから、排ガス中に含まれる極めて微量な成分（水銀に代表される重金属、及びフッ素等のハロゲンガス）も除去すべき対象となり得る。

図５は、石炭焚きボイラの排煙処理設備において脱硫吸収塔７の上流側にベンチュリー型のガス洗浄塔１を設置した二段脱硫システムの一例を示したものである。石炭焚きボイラから排出される排ガスは、図示していない脱硝装置、煤塵除去装置においてＮＯｘ及び煤塵が除去された後、図５に示したガス洗浄塔１に導入される。

ガス洗浄塔１に導入される排ガスは一旦比較的大きな容量の空塔室１ａに流入し、その後、下向きの排ガス流れを形成するための狭い流路からなる喉部１ｂを通り、その下側に設けられた比較的大きな容量の循環タンク１ｃに供給される。ガス洗浄塔１の喉部１ｂにはガス洗浄用の水を排ガスに向けて噴霧するためのスプレノズル４が設けられている。

また、ガス洗浄塔１の出口ダクト１ｄから排煙脱硫装置の吸収塔７に煤塵とガス状物質の水銀やフッ素を除去した排ガスが導入される。吸収塔７には石灰石スラリからなる吸収液がスプレノズル８から吸収塔７に導入される排ガス中に噴霧され、排ガス中の煤塵が除去される。排ガス中の硫黄酸化物を吸収した石灰石スラリは吸収塔７の下部に設けられた吸収液溜め部７ａに落下して該溜め部７ａの側壁に設けられた循環配管７ｂからスプレノズル８に循環ポンプ９により繰り返し循環供給されることで、石灰石スラリからなる吸収液へのＳＯｘの吸収率を高める。

前記ガス洗浄塔１の主な目的は、煤塵除去装置で除去しきれなかった微細な煤塵の除去であるが、該ガス洗浄塔１は排ガスが最初に水により洗浄される装置であり、煤塵除去に加えて排ガス中の微量成分も除去される。例えば、特開平８−１３１７６４号公報には、石灰石スラリを噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する吸収塔の前流側に除塵塔を設け、該除塵塔内に硫酸アルミニウムなどのフッ素固定剤を添加することで排ガス中に含まれ、分解が難しいホウフッ化物イオン（ＢＦ₄ ^-）を分解する方法が記載されている。

また、特開２００３−２６０３２６号公報には上流側から流入する高炉からのダストを含む排ガスをベンチュリー管に導き、該ベンチュリー管に設けた複数の洗浄ノズルから霧化状の水を噴霧して排ガスを水飽和状態にして可変スロートを通過させて減圧させて微細な水滴を析出させることで、この水滴にダストを捕集させ、これをデミスタで篩いにかける発明が開示されている。

さらに、特開２００１−２９３３３０号公報には排ガスを上方から導入する筒状の吸収塔内に下向きの傾斜板を複数設け、該複数の傾斜板に向けて上側から吸収液を流下させ、該流下する流れが乱れる吸収液に排ガスを接触させることで液滴を微細化して排ガス中の微粒成分を吸収液中に分散させて脱硫性能を高めるという発明が開示されている。
特開平８−１３１７６４号公報（図１） 特開２００３−２６０３２６号公報（図１、図４） 特開２００１−２９３３３０号公報

上記特許文献１記載の方法は吸収塔の前流側の除塵塔内で排ガス中のホウ素やフッ素成分を分解除去する化学的な方法であり、除去対象成分に応じて使用する薬品、反応条件を変更する必要があり、本発明のように物理的に排ガス中の水銀成分、フッ素成分などを高率で除去する方法とは異なる。また、特許文献２記載の方法は、高炉からの粒子を多量に含む排ガスから前記粒子を篩いにより除去するための装置であり、本発明の対象であるボイラ等の火炉に比べて量が少なく、サイズも小さい微粒子を高率除去することは念頭にない。さらに、特許文献３記載の方法は、吸収液を上方から多段の傾斜板上に流下させる方法により、吸収液を噴霧する方法に比較して吸収液循環ポンプの動力を節約できるという方法であり、吸収液中の水銀成分、フッ素成分などの微量成分を高率で除去する方法ではない。

これに対して、本発明の課題は、吸収塔の前流側に配置されるガス洗浄塔において排ガス中の微量成分の除去率を高めることができる排煙処理装置を提供することである。

本発明の上記課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１記載の発明は、ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の有害物質を除去する湿式排煙脱硫装置を含む排煙処理装置であって、湿式排煙脱硫装置の上流側にベンチュリー型の喉部を備えたガス洗浄塔を設け、該洗浄塔の喉部に吸収液噴霧部、前記喉部の下流側にガス流路拡大部、及び該ガス流路拡大部に液再分散板をそれぞれ設けた排煙処理装置である。

請求項２記載の発明は、液再分散板をガス流れ方向に対して多段に配置し、各分散板がガス流路の一部分を覆う配置とする請求項１記載の排煙処理装置である。

請求項３記載の発明は、液再分散板の一部を他の液再分散板よりも短くした請求項２記載の排煙処理装置である。

請求項４記載の発明は、ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の有害物質を除去する湿式排煙脱硫装置を含む排煙処理装置であって、湿式排煙脱硫装置の上流側にベンチュリー型の喉部を備えたガス洗浄塔を設け、該洗浄塔の喉部に吸収液噴霧部、該洗浄塔の喉部の下流側にガス流路拡大部、及び該ガス流路拡大部の下流側にガス洗浄塔出口部をそれぞれ設け、該ガス流路拡大部とガス洗浄塔出口部の間の流路に樋を設置した排煙処理装置である。

請求項１記載の発明によれば、ガス洗浄塔の喉部に設けた吸収液噴霧部から吸収液（水）を排ガスに向けて噴霧し、液再分散板を喉部ではなく、その下方の循環タンク内の塔拡大部に設置することで、液再分散板上を流下して再分散された吸収液は容易に塔壁に衝突せず、循環タンクの下方の吸収液溜めに落下するまでの間に排ガスと十分に接触するので、ガス状物質の水銀やフッ素は吸収液に高効率で除去される。また、前記循環タンク内の塔拡大部ではガス流速も低下し、ガス流れの圧力損失が低くなる。その結果、排ガス中の煤塵除去と微量成分除去が同時に達成することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、液再分散板をガス流れ方向に対して多段に配置し、各分散板が塔幅全体を覆うのではなく、一部分とすることで排ガスが流れる空間を確保することで圧力損失の低下を図りながら排ガス中の煤塵除去と微量成分除去効果がさらに確実に行える。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、排ガスの圧力損失が増大しないように調節することができる。

請求項４記載の発明によれば、ガス洗浄塔の喉部の吸収液噴霧部から排ガスに向けて噴霧された吸収液（水）は、ガス洗浄塔出口部に流れ落ちる液滴は樋により一旦保持され、出口部の近傍両サイドからガス流れを避けて塔拡大部の壁面から循環タンク内に落下するため、ガス流れの圧力損失の低下を図りながら排ガス中の煤塵除去と微量成分除去が達成できる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本実施例の排煙処理システムにおける石灰石・石膏法湿式脱硫装置の吸収塔７の上流側にベンチュリー型のガス洗浄塔１を設け、かつ該ガス洗浄塔１の喉部１ｂの下部に液再分散板６を設けた脱硫システムを示している。

図１において、ガス洗浄塔１は、主に煤塵除去装置（図示せず）で除去しきれなかった細かな煤塵の除去を目的として設置されており、排ガスが一旦比較的大きな容量の空塔室１ａに流入し、その後、下向きの排ガス流れを形成するための狭い流路からなる喉部１ｂを通り、その下側に設けられた比較的大きな容量の循環タンク１ｃに供給される。

ガス洗浄塔１の喉部１ｂにはガス洗浄用の吸収液（水）を排ガスに向けて噴霧するためのスプレノズル４が設けられている。
スプレノズル４から噴霧された吸収液（水）はガス洗浄塔１に導入される排ガス中の煤塵と衝突して排ガス中の煤塵を除去する。その後、循環タンク１ｃに落下した吸収液はガス洗浄塔１の側面に設けた循環配管２からスプレノズル４に循環供給され、再びスプレノズル４から噴霧される。

循環配管２には循環ポンプ３が設置されているので、循環配管２内の吸収液（水）の循環流はスプレノズル４から排ガスに向けて噴霧される。このとき、スプレ液滴は下向きに流れる排ガスとの相対速度を高めて排ガス中の固体の煤塵を高効率で除去するために水平方向に噴霧される。水平方向に噴霧された該スプレ液滴は、直ちに喉部１ｂの対向壁に衝突し、壁面を伝って洗浄塔１の下方に流れる。

一方、ガス洗浄塔１に導入される排ガス中の水銀やフッ素といった微量成分の形態はガス状である。固体の煤塵が液滴との慣性衝突によって液滴中に包含され瞬間的に除去される現象と異なり、ガス状物質は液滴へのガス吸収によって除去されるため液滴との十分な接触時間が必要であり、喉部１ｂの対向壁にすぐさま衝突する吸収液の水平方向噴霧は必ずしも適切ではない。これを補うため、図１の実施例では液再分散板６を喉部１ｂの下方に設置してある。

喉部１ｂの対向壁に衝突し、該対向壁を下方に流れるスプレ液滴は液再分散板６によって、再びガス洗浄塔１内に分散される。液再分散板６を洗浄塔１の喉部１ｂではなく、その下方の循環タンク１ｃ内の塔拡大部に設置することで、液再分散板６から再分散された吸収液は容易に塔壁に衝突せず、循環タンク１ｃの下方の吸収液溜めに落下するまでの間に排ガスと十分に接触する。

これによって、ガス状物質の水銀やフッ素は吸収液に高効率で除去される。また、前記循環タンク１ｃ内の塔拡大部ではガス流速も低下し、液再分散板６が循環タンク１ｃの内側に張り出していてもガス流れの圧力損失が低い。したがって、図１に示したガス洗浄塔１は、喉部１ｂから水平方向に噴霧されたスプレ液滴によって煤塵が慣性衝突作用で瞬間的に除去され、かつ、喉部１ｂの下方に設置した液再分散板６によってガス状の微量成分を高効率で除去することができる。

ガス洗浄塔１の出口ダクト１ｄから排煙脱硫装置の吸収塔７に煤塵とガス状物質の水銀やフッ素を除去した排ガスが導入される。吸収塔７では石灰石スラリからなる吸収液がスプレノズル８から吸収塔７に導入される排ガス中に噴霧され、排ガス中の煤塵が除去される。石灰石スラリは吸収塔７の下部に設けられた吸収液溜め部７ａに落下して該溜め部７ａの側壁に設けられた循環配管７ｂからスプレノズル８に循環ポンプ９により供給されることで、石灰石スラリからなる吸収液への排ガス中の硫黄酸化物の吸収が行われる。

図２にはガス洗浄塔１の喉部１ｂを中心とした斜視図を示す。図２には液再分散板６を多段とし、かつ各段の分散板６の幅は塔幅全体の一部分とした実施例を示す。
液再分散板６の長さは、ガス洗浄塔１の中央部に液が再分散されるように塔中央に対して長く張り出していたほうが良い。ただし、液再分散板６の長さが長過ぎるとガス流れを阻害し、排ガスの圧力損失増大の原因となる。図２に示した実施例においては、液再分散板６をガス流れ方向に多段に配置し、かつ各分散板６が塔幅全体を覆うのではなく、一部分とすることで排ガスが流れる空間を確保し、圧力損失の低下を防いでいる。

図３のガス洗浄塔１の喉部１ｂを中心とした斜視図に示す実施例は、液再分散板６を多段とし、かつ各段の分散板６の幅は塔幅全体の一部分とし、かつ一部の分散板６の長さを他の分散板６に対して短くした実施例である。
排ガス中の微量成分除去率よりも排ガスの圧力損失増大がないようなガス洗浄塔１が必要である場合があるが、図３に示す実施例では、各段で液再分散板６の長さを変更することにより排ガスの圧力損失を調節することが可能となる。

図４のガス洗浄塔１の喉部１ｂを中心とした斜視図に示す実施例は、ガス洗浄塔１の出口ダクト１ｄの上部に液再分散板６の代わりに樋１１を設置した実施例である。ガス洗浄塔１の出口ダクト１ｄの上部に液再分散板６が無い従来技術においても、また、図１〜３で示した本発明の実施例の構成においても、出口ダクト１ｄに導入される排ガス流れを遮るように液滴が流れ落ちる。このとき、排ガスの圧力損失の増大が発生する。図４に示す実施例においては、出口ダクト１ｄの上部に樋１１を設置し、出口ダクト１ｄに流れ落ちる液滴を一旦保持し、出口ダクト１ｄの近傍のサイドからガス流れを避けて循環タンク１ｃ内に落下させることにより圧力損失の低下を図ることができ、同時に排ガス中の煤塵除去と微量成分除去を行うことができる。

ガス状で存在するＨｇ及びＦの除去に好適なガス洗浄塔は産業上の利用可能性が高い。

本発明による実施例であり、湿式排煙脱硫装置の上流側にガス洗浄塔を設け、かつ該ガス洗浄塔の喉部の下部に液再分散板を設けた排煙脱硫装置の構成図である。 本発明の他の実施例のガス洗浄塔の喉部を中心にした斜視図である。 本発明の他の実施例のガス洗浄塔の喉部を中心にした斜視図である。 本発明の他の実施例のガス洗浄塔の喉部を中心にした斜視図である。 従来技術の石炭焚きボイラの排煙処理設備において脱硫吸収塔の上流側にベンチュリー型のガス洗浄塔を設置した二段脱硫システムの一例を示したものである。

符号の説明

１ ガス洗浄塔 １ａ 空塔室
１ｂ 喉部 １ｃ 循環タンク
１ｄ 出口ダクト ２ 循環配管
３ 循環ポンプ ４ スプレノズル
６ 液再分散板 ７ 吸収塔
７ａ 吸収液溜め部 ７ｂ 循環配管
８ スプレノズル ９ 循環ポンプ
１１ 樋

Claims (4)

1. ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の有害物質を除去する湿式排煙脱硫装置を含む排煙処理装置であって、
   湿式排煙脱硫装置の上流側にベンチュリー型の喉部を備えたガス洗浄塔を設け、該洗浄塔の喉部に吸収液噴霧部、前記喉部の下流側にガス流路拡大部、及び該ガス流路拡大部に液再分散板をそれぞれ設けたことを特徴とする排煙処理装置。
2. 液再分散板をガス流れ方向に対して多段に配置し、各分散板がガス流路の一部分を覆う配置とすることを特徴とする請求項１記載の排煙処理装置。
3. 液再分散板の一部を他の液再分散板よりも短くしたことを特徴とする請求項２記載の排煙処理装置。
4. ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の有害物質を除去する湿式排煙脱硫装置を含む排煙処理装置であって、
   湿式排煙脱硫装置の上流側にベンチュリー型の喉部を備えたガス洗浄塔を設け、該洗浄塔の喉部に吸収液噴霧部、該洗浄塔の喉部の下流側にガス流路拡大部、及び該ガス流路拡大部の下流側にガス洗浄塔出口部をそれぞれ設け、該ガス流路拡大部とガス洗浄塔出口部の間の流路に樋を設置したことを特徴とする排煙処理装置。

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