JP2013180215A - 脱硫装置の除じん塔構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプミストエリミネータのミスト除去性能を向上させるとともに、コンパクトでより経済的な脱硫装置の除じん塔構造を提供すること。
【解決手段】導入した排ガスに工業用水あるいは海水を含んだ工業用水を冷却液として噴霧して除じん塔２で煤じんと重金属を除去された排ガス流れを、不純物を含む垂直下降流から水平流にガス流れ方向を転向させて下降流となる冷却液とサンプ部３で分離し、分離排ガス流れを吸収塔８で脱硫処理をする際に、吸収塔８の直前の排ガス流路に配置したミスト除去用のエリミネータ４とサンプ部３を結ぶ排ガス流路である連絡路２１を備えた湿式排煙脱硫装置において、サンプ部３のガス流れ方向の幅（Ｗ）と同じ幅のサンプホッパ１４をサンプ部３の下部に備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式排煙脱硫装置などの脱硫装置の除じん塔に関し、特に除じん塔のサンプ部の構造に関する。

大気汚染防止のため、排ガス中の硫黄酸化物の除去装置として湿式石灰石−石膏法脱硫装置が広く実用化されている。この脱硫装置の主要機器である従来技術のダスト分離方式スプレ式脱硫塔の概略構造を図６に示す。

ダスト分離方式スプレ式脱硫塔は、ボイラ排ガスの冷却及び煤じん並びに水銀などの重金属の除去を行う鉄骨支持型薄板箱形の除じん塔と硫黄酸化物の除去を行う自立円筒型スプレ式吸収塔から構成される。

まず、図６により全体の構造と機能の概要を述べる。火力発電所等から発生した硫黄酸化物及び煤じんを含む未処理排ガスはガス入口１から除じん塔２に導入され、除じん塔２の上部に設置された除じん液スプレ配管７のスプレノズル１６から噴霧される除じん液により冷却される。

冷却された未処理ガスは、サンプ部３（除じん塔２と後流のミストエリミネータ４との間にある液溜めを有する流路）において垂直下降流から水平流にガス流れの方向を転向させることにより、ダストや重金属が混入した除じん液は、液、ダスト及び重金属の捕集部であるサンプホッパ１４に落とされて除じんされる。
この除じん液は除じん塔循環タンク５に集められ、除じん塔循環ポンプ６により除じん液スプレ配管７へと再循環されて繰り返し使用される。

一方、除じん塔２とサンプ部３でそれぞれ冷却と除じん処理され、さらに重金属を除去された未処理ガスは、サンプミストエリミネータ４で、さらに細かいダスト、ミスト及び重金属等が除去され、スプレ式吸収塔８に導入される。スプレ式吸収塔８内ではスプレノズル１０を備えた多段吸収液スプレ配管９が配置され、スプレノズル１０から微細な液滴として噴霧される吸収液と未処理排ガスを対向流で気液接触させることで、排ガス中の硫黄酸化物は吸収液滴表面を介して吸収除去される。

排ガス流れに同伴する微小な液滴は、吸収塔８の上部に設置されたミストエリミネータ１１で除去され、浄化された処理排ガスは必要により（ここでは、図示していない）吸収塔後流側に設置される再加熱設備により昇温されて、煙突より排出される。

一方、吸収液スプレノズル１０から噴霧された液滴は硫黄酸化物を吸収した後、吸収塔下部に設けられた吸収塔循環タンク１７に落下する。吸収液に吸収された硫黄酸化物（ＳＯ_２）は、吸収塔循環タンク１７に供給される石灰石スラリ（ＣａＣＯ_３）と反応し、同時に酸化用撹拌機１８から供給される酸化用空気１９によって酸化されて石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ)となる。
吸収塔循環タンク１７内の吸収液は吸収塔循環ポンプ１３により昇圧され、吸収液スプレ配管９を通り、再び吸収液スプレノズル１０から噴霧されて繰り返し使用される。

以上、スプレ式脱硫装置の除じん塔２及び吸収塔８の構造、機能について述べたが、以下、本発明に関係する除じん塔２のサンプ部３の構造について述べる。
除じん塔２のサンプ部３は、排ガス中のダストや水銀などの重金属等の不純物が混入した除じん液の捕集及びサンプミストエリミネータ４等の下流側の機器との連絡用ダクトの役目をしている。このサンプ部３の形状及び構造寸法は、特公平８-２９２１８号公報に記載されている方法で決めていた。つまり、除じん塔２から落下する液が直接サンプミストエリミネータ４に流入しないように流れ方向が転向する角度（転向角度）θ_２を基にサンプ部３の前後方向の幅（Ｗ）より長い、前後方向の幅Ｌ_１を有するサンプホッパ１４をミストエリミネータ４の前に設置していた。なお、サンプ部３とサンプホッパ１４は左右方向の長さＬ_２を有している。

特公平８-２９２１８号公報

上記従来技術は、除じん塔２（サンプ部３を含む）が大形化しても、コンパクトにまとめようとする配慮がなされず、排ガス及び除じん液の前記転向角θ_２は３５〜４０度で一定のため、以下のような問題があった。

（ａ）サンプホッパ１４を形成するサンプ部３の前後方向の幅Ｌ_１が増加し、外部補強類が巨大化する。
（ｂ）除じん塔２の全体を支持する鉄骨架構の設置面積が増大し、鉄骨部材が巨大化する。
（ｃ）サンプホッパ１４の底部の除じん液衝突による内部ライニング摩耗防止のための保有スラリ容量が増加し、除じん塔循環タンク容量が増加する。
（ｄ）大きなサンプホッパ１４がサンプミストエリミネータ４の前流にあるため、ミストエリミネータ４の入口でサンプ部３の天井と下部領域で偏流率が増大する。

以上（ａ）〜（ｄ）などの要因により、ミストエリミネータ４のミスト除去性能が低下する。
そこで、本発明の課題は、サンプミストエリミネータのミスト除去性能を向上させるとともに、コンパクトでより経済的な脱硫装置の除じん塔構造を提供することにある。

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、導入した排ガスに工業用水あるいは海水を含んだ工業用水を冷却液として噴霧して排ガス中の煤じんと重金属を除去する除じん塔（２）と、除じん塔（２）で除じんされた排ガス流れを不純物を含む垂直下降流から水平流にガス流れ方向を転向させて下降流となる冷却液と分離させるサンプ部（３）と、サンプ部（３）で冷却液と分離された排ガス流れを導入して噴霧吸収液により硫黄酸化物を除去する吸収塔（８）と、吸収塔（８）の直前の排ガス流路に配置したサンプミストエリミネータ（４）と、サンプ部（３）とサンプミストエリミネータ（４）とを結ぶ排ガス流路である連絡路（２１）を備えた湿式排煙脱硫装置の除じん塔構造であって、サンプ部（３）のガス流れ方向（＝除じん塔サンプ部の概略構造の前後方向）の幅（Ｗ）と同じ幅のサンプホッパ（１４）をサンプ部（３）の下部に有することを特徴とする除じん塔構造である。

請求項２記載の発明は、サンプ部（３）とサンプミストエリミネータ（４）とを結ぶ連絡路（２１）の天井に、サンプミストエリミネータ（４）に向かって上り勾配を設け、
連絡路（２１）の底板に、サンプミストエリミネータ（４）に向かって連絡路（２１）の天井の勾配よりも大きな上り勾配を設けたことを特徴とする請求項１に記載の除じん塔構造である。

請求項３記載の発明は、サンプ部（３）とサンプミストエリミネータ（４）とを結ぶ連絡路（２１）のガス流れ方向（＝除じん塔サンプ部の概略構造の前後方向）の長さ（Ｌ_４）をサンプ部（３）の前記幅（Ｗ）以上とすることを特徴とする請求項１記載の除じん塔構造である。

請求項４記載の発明は、サンプミストエリミネータ（４）の入口深さ（Ｌ_３）は、連絡路（２１）の前記水平方向長さ（Ｌ_４）以上とすることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の除じん塔構造である。

（作用）
本発明で、除じん塔サンプ部（３）において、除じん塔（２）の連絡路（２１）の分岐部前流側の除じん塔幅と同じ幅のサンプホッパをサンプ部（３）の下部に備え、前記連絡路（２１）の天井及び底部に、ミストエリミネータ（４）に向かって、上り勾配を設け、好ましくは、その上り勾配を、０度を超え５度以下（天井）及び５〜１５度（底部）とし、前記連絡路（２１）の前後方向の水平長さ（Ｌ_４）は除じん塔（２）の前後方向の幅（Ｗ）以上、好ましくは、除じん塔（２）の幅（Ｗ）の１．７〜２．１倍の水平長さを備えれば、除じん液はミストエリミネータ（４）に直接流入することがなく、かつミストエリミネータ（４）の入口のガス偏流率が０．９〜１．１の間に維持でき、ミストエリミネータ（４）のミスト除去性能をガス偏流率が０．９未満と１．１を超えた場合と比べて向上させるように動作する。

ミストエリミネータ（４）の入口でのガス偏流率が０．９〜１．１の間に維持できるので、ガス偏流が出なく、エリミネータ４の全体にまんべんなくかつ適正な流速で排ガスが当たるように流入するためミスト除去性能が良い。

さらに、ミストエリミネータ（４）の入口深さ（Ｌ_３）は、除じん塔（２）の幅（Ｗ）以上で、除じん塔（２）とサンプミストエリミネータ（４）の連絡路（２１）の水平長さ（Ｌ_４）以上、好ましくは、除じん塔幅（Ｗ）の２．９〜３．２倍の深さを備えるように決めれば、ガス量に応じたコンパクトなサンプ構造を提供できる。またサンプ部（３）の圧力損失も低くするように動作する。上記により、本発明のサンプ形状、寸法は、サンプミストエリミネータ（４）に除じん液が直接流入せず、サンプミストエリミネータ（４）の入口のガス偏流率や平均流速が低く、圧力損失も低くできるので、よりコンパクトなサンプや高効率エリミネータ（４）、さらにはランニングコストが低廉化された脱硫装置を提供できる。

請求項１記載の発明によれば、サンプ部（３）のガス流れ方向の前後方向の幅（Ｗ）と同じ幅のサンプホッパ（１４）をサンプ部（３）の下部に備えることにより煤じんや重金属を含んだ除じん液を効率よく回収する効果がある。

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、サンプ部３とサンプミストエリミネータ４とを結ぶ連絡路２１の天井と底部も上り勾配θ_１、θ_３を形成したことで、該連絡路２１でのガス偏流率が適正なミスト除去が達成できる値となる。

また、連絡路２１の天井と底部も上り勾配を形成したので、平均流速がミストエリミネータ４でミストを除去するのに好ましい周知の流速となった。

請求項３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、「連絡路２１の水平方向長さ（Ｌ_４）≧サンプ部（３）の幅（Ｗ）」とすることで除じん液がミストエリミネータ４に直接流入しない作用効果がある。

請求項４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、サンプミストエリミネータ４の入口深さ（Ｌ_３）を連絡路２１の水平方向長さ（Ｌ_４）以上とすることで、ガス量に応じたコンパクトなサンプ構造を提供でき、またサンプ部３の圧力損失も低くするように動作する効果がある。

こうして本発明によれば、図６に示す従来技術のサンプの底全面に大きなサンプホッパ１４を有する構造より、さらにコンパクトで軽量化した除じん塔サンプ構造を提供することができる。

そして、本発明のサンプ構造はサンプミストエリミネータ（４）の入口のガス偏流率が小さく、平均流速がより低いことから、ミストエリミネータ（４）のミストの除去性能が向上し、かつサンプ部（３）の圧力損失も低くなることから、システムの信頼性の向上が図れ、除じん塔（２）のサンプ部（３）がコンパクトで軽量化されるため、周囲の鉄骨も低廉化でき、全体として経済性の向上も図れる。

本発明の一実施例の脱硫装置の除じん塔サンプ部の概略構造図（正面図）である。 図１と図６の除じん塔サンプ部構造のサンプミストエリミネータ入口でのガス偏流率を示すグラフである。 図１と図６の除じん塔サンプ部構造のサンプミストエリミネータ入口でのガス平均流速を示す図である。 図１と図６の除じん塔サンプ部構造のサンプ部での圧力損失を示す図である。 図１の除じん塔サンプ部構造を適用した海水脱硫システムの構成図である。 従来技術のダスト分離方式脱硫塔の除じん塔サンプ部構造（除じん塔と吸収塔）図である。

以下図面と共に本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明の一実施例を図１から図４に示す。図１は本実施例の除じん塔サンプ部の概略構造図（正面図）である。脱硫装置全体のシステム構成は図６に示す従来技術で説明したとおりであり、ここでは詳述しないが、除じん塔２とサンプ部３でそれぞれ冷却と除じん処理され、さらに重金属を除去された未処理ガスは、サンプミストエリミネータ４でさらに細かいダスト、ミスト及び重金属等が除去され、図示しないスプレ式吸収塔に導入され、スプレ吸収液が未処理排ガスと対向流で気液接触して、排ガス中の硫黄酸化物は吸収液滴表面を介して吸収除去される。

また、図２は実ガスパイロットを使用して測定したサンプミストエリミネータ４の入口のサンプ部３（図１のＩ−Ｉ線断面）でのガス偏流率（ガス流れに従って、上部（図２−１）、中央（図２−２）、下部（図２−３）と除じん塔２とサンプミストエリミネータ４の連絡路２１の天井傾斜角度θ_１及び底部傾斜角度θ_３の関係を示すグラフで、定格流量と定格流量の約１．３倍流量を測定した）を示す。

さらに、図３はサンプミストエリミネータ４の入口の定格流量でのサンプ部３におけるガス平均流速と除じん塔２と、サンプミストエリミネータ４の連絡路２１の天井傾斜角度θ_１及び底部傾斜角度θ_３の関係を示すグラフを示す。

そして図４は、除じん塔２の出口からサンプミストエリミネータ４の入口、つまりサンプ部３の定格流量での圧力損失と、除じん塔２とサンプミストエリミネータ４の連絡路２１の天井傾斜角度θ_１及び底部傾斜角度θ_３の関係を示すグラフを示す。

本実施例では、除じん塔サンプ部３において、除じん塔２の連絡路２１の分岐部前流側の除じん塔２のガス出口幅Ｗと同じ幅のサンプホッパ１４をサンプ部３の下部に備え、サンプホッパ１４の上端２１Ａと下端２１Ｂを基点として、これらの基点とサンプミストエリミネータ４の上端２１Ｃと下端２１Ｄをそれぞれ結ぶ連絡路２１を設けた。

従って、連絡路２１の天井及び底部にはエリミネータ４に向かってそれぞれθ_１＝０度を超えて５度以下（天井）及びθ_３＝５〜１５度（底部）の上り勾配が形成される。

また、前記連絡路２１の前記水平長さＬ_４を除じん塔２のガス出口幅Ｗの１．７〜２．１倍とし、サンプミストエリミネータ４の入口の深さＬ_３を除じん塔２の幅Ｗの２．９〜３．２倍とすることにより、除じん液がミストエリミネータ４に直接流入することがなく、かつミストエリミネータ４の入口のガス偏流率が０．９〜１．１の間に維持でき、ミストエリミネータ４のミスト除去性能をガス偏流率が０．９〜１．１以外の場合より向上させることができる。
なお、サンプ部３とサンプホッパ１４は左右方向の長さＬ２を有している。

図２に示すように、ガス偏流率に関して図６に示す従来のサンプ構造（特公平８−２９２１８号公報参照）では、ミストエリミネータ４の入口でサンプ部３の上部と下部でガス偏流率が０．９〜１．１の間に維持できず、その結果、サンプミストエリミネータ４の入口において、図３のサンプミストエリミネータ４の入口でのガス平均流速も６．２７ｍ／ｓとなり、また図４に示すサンプ部３における圧力損失も１４．５ｍｍＡｑと上昇した。

好適には、図１に示す本実施例の連絡路２１の天井部の傾斜角度θ_１＝０度を超え５度以下及び連絡路２１の底部の傾斜角度θ_３＝５〜１５度の範囲では図２に示すように、ガス偏流率が０．９〜１．１の間に維持でき、図３に示すようにサンプミストエリミネータ４の入口でのガス平均流速も５．７６〜５．９９ｍ／ｓとなり、ミストエリミネータ４でミストを除去するためにより好ましい流速が確保できた。

また、図４に示すように、サンプ部３での圧力損失も９．５〜１１．７ｍｍＡｑと図６に示す従来のサンプ構造より低くすることができる。

従って、本実施例の構成は、従来のサンプ構造より、よりコンパクトなサンプ形状、寸法となり、また高効率のエリミネータ４を提供できることが分かった。

図５は、図１に示す除じん塔サンプ構造を海水脱硫に適用した事例である。新興国向け脱硫システムとして、沿岸部の用水不足地域で海水脱硫のニーズが高まり、海水脱硫に図１に示す除じん塔サンプ構造を組み込むことで、煤じんや水銀等の重金属を除去することができ、海水脱硫システムの海洋汚染問題を解消することができる。

１ ガス入口 ２ 除じん塔
３ サンプ部 ４ サンプミストエリミネータ
５ 除じん塔循環タンク ６ 除じん塔循環ポンプ
７ 除じん液スプレ配管 ８ スプレ式吸収塔
９ 多段吸収液スプレ配管 １０ スプレノズル
１１ ミストエリミネータ １３ 吸収塔循環ポンプ
１４ サンプホッパ １６ スプレノズル
１７ 吸収塔循環タンク １８ 酸化用撹拌機
１９ 酸化用空気 ２１ 連絡路

Claims (4)

1. 導入した排ガスに工業用水あるいは海水を含んだ工業用水を冷却液として噴霧して排ガス中の煤じんと重金属を除去する除じん塔（２）と、
   除じん塔（２）で除じんされた排ガス流れを不純物を含む垂直下降流から水平流にガス流れ方向を転向させて下降流となる冷却液と分離させるサンプ部（３）と、
   サンプ部（３）で冷却液と分離された排ガス流れを導入して噴霧吸収液により硫黄酸化物を除去する吸収塔（８）と、
   吸収塔（８）の直前の排ガス流路に配置したサンプミストエリミネータ（４）と、
   サンプ部（３）とサンプミストエリミネータ（４）とを結ぶ排ガス流路である連絡路（２１）を備えた湿式排煙脱硫装置の除じん塔構造であって、
   サンプ部（３）のガス流れ方向の幅（Ｗ）と同じ幅のサンプホッパ（１４）をサンプ部（３）の下部に有することを特徴とする除じん塔構造。
2. サンプ部（３）とサンプミストエリミネータ（４）とを結ぶ連絡路（２１）の天井に、サンプミストエリミネータ（４）に向かって上り勾配を設け、
   連絡路（２１）の底板に、サンプミストエリミネータ（４）に向かって連絡路（２１）の天井の勾配よりも大きな上り勾配を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の除じん塔構造。
3. サンプ部（３）とサンプミストエリミネータ（４）とを結ぶ連絡路（２１）のガス流れ方向の長さ（Ｌ_４）をサンプ部（３）の前記幅（Ｗ）以上とすることを特徴とする請求項１記載の除じん塔構造。
4. サンプミストエリミネータ（４）の入口深さ（Ｌ_３）は、連絡路（２１）の前記水平方向長さ（Ｌ_４）以上とすることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の除じん塔構造。

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