JP2013215691A - 排煙脱硫装置及び排煙脱硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプレー部分の構造の複雑化及び吸収塔の大型化を招くことなく、また運転条件の違いにかかわらず、常に高脱硫効率を維持することが可能である排煙脱硫装置及び排煙脱硫方法を提供する。
【解決手段】排ガスＧＩを導入するガス導入部２２と、このガス導入部２２から導入した排ガスＧＩに対して脱硫吸収液Ｌを吹き付けるスプレー２４を具備した吸収塔２０を備えた排煙脱硫装置１０において、吸収塔２０内におけるガス流路２３上で且つスプレー２４の排ガス流れの上流側には、ガス流路２３の断面積を変更するガス流路断面積調整部３０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、化石燃料を燃焼させて生じる排ガス中の硫黄酸化物を除去するのに用いられる排煙脱硫装置及び排煙脱硫方法に関するものである。

従来、上記したような排煙脱硫装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

この排煙脱硫装置は、石炭焚きボイラからの排ガスを導入する入口ダクトと、この入口ダクトから導入されて上昇する排ガスに対して脱硫吸収液を吹き付ける複数段のスプレーを有する吸収塔を備えており、この吸収塔のスプレー近傍には、スプレーから噴霧される脱硫吸収液が吸収塔内を上昇する排ガスに押し上げられて、脱硫吸収液と排ガスとの混合層が形成されるようになっている。

吸収塔のスプレー近傍に形成される脱硫吸収液と排ガスとの混合層では、脱硫が効率よく成されることから、この排煙脱硫装置において、脱硫吸収液と排ガスとの混合層を維持するために、すなわち、脱硫吸収液をスプレーの近傍で滞留させるために、格子状のサポートをスプレーと同一平面上に設けるようにしている。

特開2011-031209号公報

ところが、上記した従来の排煙脱硫装置では、格子状のサポートをスプレーと同一平面上に設置している都合上、スプレー部分の構造が複雑になってしまうという問題があった。
また、上記した従来の排煙脱硫装置では、概ね脱硫効率を高めることができるものの、石炭の種類や排ガスの量の多少といった運転条件の違いに対応することができないので、最適な運転状態とはならない場合があり、例えば、排ガス量が多くなるような石炭や酸化硫黄物濃度が高いガスを排出するような石炭を使用する場合において、スプレーの段数を増やして最適な運転状態を得ようとすると、吸収塔の大型化を招いてしまうという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、スプレー部分の構造の複雑化及び吸収塔の大型化を招くことなく、また運転条件の違いにかかわらず、常に高脱硫効率を維持することが可能である排煙脱硫装置及び排煙脱硫方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に係る発明は、排ガスを導入するガス導入部と、このガス導入部から導入した排ガスに対して脱硫吸収液を吹き付けるスプレーを具備した吸収塔を備えた排煙脱硫装置において、前記吸収塔内におけるガス流路上で且つ前記スプレーの排ガス流れの上流側には、前記スプレーから噴霧される脱硫吸収液を滞留させると共に、前記ガス流路の断面積を変更するガス流路断面積調整部が設けられている構成としたことを特徴としており、この構成の排煙脱硫装置を従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明の請求項２に係る排煙脱硫装置において、前記ガス流路断面積調整部は、互いに平行に並べられた前記ガス流路を横切る方向の複数本の長尺体と、前記複数本の長尺体を各々の軸心回りで且つ同一方向にそれぞれ回動させて前記ガス流路の断面積を変更する長尺体駆動機構を具備している構成としている。

この場合、ガス流路断面積調整部の長尺体には、例えば、その断面形状が楕円形を成すものや、ひし形を成すものを用いることができ、長尺体として断面形状が翼形を成す長尺体を採用することで、ガス流路断面積調整部に排ガスの整流機能を持たせるようにしてもよい。

さらに、本発明の請求項３に係る排煙脱硫装置は、前記吸収塔内に導入される排ガスの圧力を計測する導入ガス圧力計と、前記導入される排ガスの酸化硫黄物濃度、例えば、二酸化硫黄濃度を計測する導入側酸化硫黄物分析計と、前記スプレーを通過して前記吸収塔から排出される排ガスの圧力を計測する排出ガス圧力計と、前記排出される排ガスの酸化硫黄物濃度、例えば、二酸化硫黄濃度を計測する排出側酸化硫黄物分析計と、前記導入側及び排出側の両酸化硫黄物分析計の各分析値に基づいて得られる脱硫効率又は排出ガスの二酸化硫黄濃度を維持する段階において前記導入ガス圧力計及び排出ガス圧力計の各計測値から得られる圧力損失を調整するべく前記ガス流路断面積調整部に動作信号を出力する制御部を備えている構成としている。

一方、本発明の請求項４に係る排煙脱硫方法は、導入した排ガスに対して脱硫吸収液を吹き付けるスプレーを具備した吸収塔内に導入される排ガスの圧力及び酸化硫黄物濃度をそれぞれ計測すると共に、前記スプレーを通過して前記吸収塔から排出される排ガスの圧力及び酸化硫黄物濃度をそれぞれ計測し、前記吸収塔の導入側及び排出側における排ガスの各酸化硫黄物濃度に基づいて得られる脱硫効率又は排出ガスの酸化硫黄物濃度を維持する段階において前記吸収塔に導入される排ガスの圧力及び前記吸収塔から排出される排ガスの圧力の各値から得られる圧力損失を調整するべく、前記吸収塔内におけるガス流路上で且つ前記スプレーの排ガス流れの上流側に設けられたガス流路断面積調整部を動作させて、前記スプレーから噴霧される脱硫吸収液を滞留させると共に、前記ガス流路の断面積を変更する構成としている。

本発明に係る排煙脱硫装置及び排煙脱硫方法において、ガス導入部を通して吸収塔内に排ガスが導入され、吸収塔内のガス流路を移動する排ガスに対してスプレーから脱硫吸収液を吹き付けることで脱硫がなされる。

この際、吸収塔のスプレーの排ガス流れ上流側には、スプレーから噴霧される脱硫吸収液が吸収塔内のガス流路を移動する排ガスに押されて、脱硫効果が顕著な脱硫吸収液と排ガスとの混合層が形成されるが、この部位にはガス流路断面積調整部が位置しているので、このガス流路断面積調整部付近に上記脱硫吸収液と排ガスとの混合層が滞留することで、その層の形態が維持されることとなる。

この運転中において、吸収塔内に導入される排ガスの圧力及び酸化硫黄濃度、例えば、二酸化硫黄濃度をそれぞれ計測すると共に、スプレーを通過して吸収塔から排出される排ガスの圧力及び酸化硫黄濃度、例えば、二酸化硫黄濃度をそれぞれ計測する。

そして、導入側及び排出側における排ガスの各二酸化硫黄濃度に基づいて得られる脱硫効率がほぼ要求通りであったり、排出ガスの二酸化硫黄濃度が概ね要求される濃度であったりした場合には、すなわち、最適ないし最適に近い運転状態である場合には、この運転状態を維持できる状況下（石炭の種類や排ガスの量が変わらない状況下）において、導入される排ガスの圧力及び排出される排ガスの圧力の各値から得られる圧力損失ができるだけ小さくなるようにガス流路断面積調整部を動作させてガス流路断面積を調整すると、最適ないし最適に近い混合層の状態が維持されることとなる。

一方、石炭の種類や排ガスの量の多少といった運転条件の違いにより、導入される排ガスの二酸化硫黄濃度や流量が変わった場合には、脱硫効率又は排出ガスの二酸化硫黄濃度が要求される値に近づくようにガス流路断面積調整部を動作させてガス流路断面積を調整すると、やはり最適ないし最適に近い混合層の状態が維持されることとなる。

つまり、例えば、排ガス量が多くなるような石炭や二酸化硫黄濃度が高いガスを排出するような石炭を使用する場合において、最適ないし最適に近い運転状態を得るべくスプレーの段数を増やす必要がないので、吸収塔の大型化を回避し得ることとなる。

上記したように、本発明に係る排煙脱硫装置において、ガス流路断面積調整部が、複数本の長尺体と、これらの長尺体を各々の軸心回りにそれぞれ回動させてガス流路の断面積を変更する長尺体駆動機構を具備している構成とすると、簡単な構造で高脱硫効率を維持し得ることとなる。

また、上記したように、本発明に係る排煙脱硫装置において、導入側及び排出側の両酸化硫黄物分析計の各分析値に基づいて得られる脱硫効率又は排出ガスの酸化硫黄物濃度を一定の値に維持する段階で、圧力損失を変更するべくガス流路断面積調整部に動作信号を出力する制御部を備えている構成とすると、常に運転条件に合わせたガス流路断面積の調整を行い得ることとなる。

本発明に係る排煙脱硫装置では、上記した構成としているので、スプレー部分の構造の複雑化及び吸収塔の大型化を招くことなく、また運転条件の違いにかかわらず、常に高脱硫効率を維持することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明に係る排煙脱硫装置が採用される排ガス処理システムの一例を示す概略構成説明図である。 本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置を示す概略構成説明図である。 図２に示した排煙脱硫装置におけるガス流路断面積調整部の長尺体によりガス流路を絞っている状態の部分側面説明図（ａ）及びガス流路の絞り具合を緩和した状態の部分側面説明図（ｂ）である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る排煙脱硫装置が採用される排ガス処理システムを示し、図２及び図３は本発明の一実施形態による排煙脱硫装置を示している。

図１に示すように、この排ガス処理システムは、石炭焚きボイラ１から煙突２に至るまでの煙道Ｒに順次配置した脱硝部３、エアヒータ４、脱塵部５、熱交換器６、排煙脱硫装置１０、熱交換器７を備えており、石炭焚きボイラ１には、石炭がミル８で粉砕されて供給されるようになっている。

石炭焚きボイラ１で生じた排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置１０は、図２に示すように、吸収塔２０を備えている。

この吸収塔２０は、吸収液貯留部２１と、ガス導入部２２と、スプレー２４と、ガス排出部２５を具備している。吸収液貯留部２１には、吸収剤としての石灰石を含む脱硫吸収液Ｌが貯留され、ガス導入部２２には、石炭焚きボイラ１で生じた排ガスＧＩが導入される。スプレー２４は、ガス導入部２２に続く上下方向のガス流路２３に位置している。このスプレー２４には、脱硫吸収液Ｌがポンプ１３及び吸収液循環配管１４を介して吸収液貯留部２１から供給され、ガス流路２３を上昇する排ガスＧＩに対して脱硫吸収液Ｌを吹き付ける。ガス排出部２５からは、このスプレー２４からの脱硫吸収液Ｌの吹き付けにより硫黄酸化物が除去された後の排ガスＧＯが排出される。

吸収塔２０のスプレー２４の排ガス流れ上流側（図２下側）の近傍には、脱硫吸収液Ｌと排ガスＧＩとの混合層Ｍが位置するようになっている。この混合層Ｍは、吸収塔２０内のガス流路２３を上昇する排ガスＧＩにスプレー２４から噴霧される脱硫吸収液Ｌが押し上げられて形成される。

吸収塔２０のスプレー２４近傍に形成される混合層Ｍでは、脱硫効果が顕著であることから、この排煙脱硫装置１において、この混合層Ｍを滞留させて維持するためのガス流路断面積調整部３０が配置されている。

このガス流路断面積調整部３０は、複数本の長尺体３１と、長尺体駆動機構３２を具備している。複数本の長尺体３１はいずれも断面形状が楕円形を成していて、ガス流路２３を横切る方向に（ほぼ水平方向に）沿って互いに平行に並べて配置されている。

長尺体駆動機構３２は、モータ３２ａと、このモータ３２ａの出力により回動する一方のリール３２ｂと、この一方のリール３２ｂに一端側が巻き付けられた一方のワイヤ３２ｃと、モータ３２ａの出力軸と平行を成す軸に固定された他方のリール３２ｄと、この他方のリール３２ｄに一端側が巻き付けられた他方のワイヤ３２ｅと、一方のリール３２ｂの回転を逆にして他方のリール３２ｄに伝達する互いに同サイズの２個の歯車３２ｆ，３２ｇを具備している。

この長尺体駆動機構３２は、図３にも示すように、一方のワイヤ３２ｃの他方側を複数の長尺体３１の各一端部側に設けた突起３１ａに接続すると共に、他方のワイヤ３２ｅの他方側を複数の長尺体３１の各他端部側に設けた突起３１ｂに接続することで、モータ３２ａの出力によって複数の長尺体３１を各々の軸心Ｃ回りで且つ同一方向にそれぞれ等しく回動させてガス流路２３の断面積を変更するようになっている。

すなわち、図３（ａ）に示すように、排ガスＧＩの流れを妨げるように複数の長尺体３１をそれぞれ寝かせて、複数の長尺体３１の各間隔をそれぞれ間隔寸法Ｗａとすることでガス流路２３の断面積を狭め、一方、図３（ａ）においてモータ３２ａの出力によりワイヤ３２ｃ，３２ｅを矢印方向にそれぞれ移動させ、図３（ｂ）に示すように、排ガスＧＩの流れに沿うように複数の長尺体３１をそれぞれ立たせて、複数の長尺体３１の各間隔をそれぞれ間隔寸法Ｗｂとすることでガス流路２３の断面積を拡げることができるようになっている。

ここで、複数の長尺体３１を排ガスＧＩの流れに沿わせた（立たせた）状態を回動角度θ＝０°とし、複数の長尺体３１を排ガスＧＩの流れに対向させた（寝かせた）状態を回動角度θ＝９０°としており、この実施例において、運転中における複数の長尺体３１の回動範囲θを０°以上８５°以下に設定している。なお、複数の長尺体３１の回動角度θを９０°とすることもでき、このように、複数の長尺体３１を完全に寝かせれば、排煙脱硫装置１０における吸収塔２０のメンテナンスがし易くなる。

また、この排煙脱硫装置１０は、吸収塔２０内に導入される排ガスＧＩの圧力を計測する導入ガス圧力計３３と、導入される排ガスＧＩの二酸化硫黄（酸化硫黄物）濃度を計測する導入側二酸化硫黄分析計３４と、スプレー２４を通過して吸収塔２０から排出される排ガスＧＯの圧力を計測する排出ガス圧力計３５と、排出される排ガスＧＯの二酸化硫黄（酸化硫黄物）濃度を計測する排出側二酸化硫黄分析計３６と、制御部３７を備えている。

この制御部３７は、導入側及び排出側の両二酸化硫黄分析計３４，３６の各分析値に基づいて得られる脱硫効率がほぼ要求通りであったり、排出ガスＧＯの二酸化硫黄濃度が概ね要求される濃度であったりした場合には、この運転状態を維持できる状況下において、導入ガス圧力計３３及び排出ガス圧力計３５の各計測値から得られる圧力損失ができるだけ小さくなるようにガス流路断面積調整部３０を動作させてガス流路断面積を調整するようになっている。

上記した排ガス処理システムにおける排煙脱硫装置１０では、吸収塔２０のガス導入部２１を通して吸収塔２０内に排ガスＧＩが導入され、吸収塔２０内のガス流路２３を上昇する排ガスＧＩに対してスプレー２４から脱硫吸収液Ｌを吹き付けることで脱硫がなされる。

この際、吸収塔２０のスプレー２４の排ガス流れ上流側には、スプレー２４から噴霧される脱硫吸収液Ｌが吸収塔２０内のガス流路２３を上昇する排ガスＧＩに押し上げられて、脱硫効果が顕著な脱硫吸収液Ｌと排ガスＧＩとの混合層Ｍが形成されるが、この部位にはガス流路断面積調整部３０の複数の長尺体３１が位置しているので、これらの複数の長尺体３１付近に混合層Ｍが滞留することで、その層の形態が維持されることとなる。

この運転中において、吸収塔２０内に導入される排ガスＧＩの圧力及び二酸化硫黄濃度を導入ガス圧力計３３及び導入側二酸化硫黄分析計３４によりそれぞれ計測すると共に、スプレー２４を通過して吸収塔２０から排出される排ガスＧＯの圧力及び二酸化硫黄濃度を排出ガス圧力計３５及び排出側二酸化硫黄分析計３６によりそれぞれ計測する。

そして、導入側及び排出側における排ガスＧＩ，ＧＯの各二酸化硫黄濃度に基づいて得られる脱硫効率がほぼ要求通りであったり、排出ガスＧＯの二酸化硫黄濃度が概ね要求される濃度であったりした場合には、すなわち、最適ないし最適に近い運転状態である場合には、この運転状態を維持できる状況下（石炭の種類や排ガスの量が変わらない状況下）において、導入される排ガスＧＩの圧力及び排出される排ガスＧＯの圧力の各値から得られる圧力損失ができるだけ小さくなるようにガス流路断面積調整部３０の複数の長尺体３１を動作させてガス流路断面積を調整すると、最適ないし最適に近い混合層Ｍの状態が維持されることとなる。

一方、石炭の種類や排ガスの量の多少といった運転条件の違いにより、導入される排ガスＧＩの二酸化硫黄濃度や流量が変わった場合には、脱硫効率又は排出ガスの二酸化硫黄濃度が要求される値に近づくようにガス流路断面積調整部３０の複数の長尺体３１を動作させてガス流路断面積を調整すると、やはり最適ないし最適に近い混合層Ｍの状態が維持されることとなる。

つまり、例えば、排ガス量が多くなるような石炭や二酸化硫黄濃度が高いガスを排出するような石炭を使用する場合には、最適ないし最適に近い運転状態を得るべくスプレー２４の段数を増やす必要がないので、吸収塔２０の大型化を回避し得ることとなる。

また、上記したように、本実施例に係る排煙脱硫装置１０では、ガス流路断面積調整部３０が複数本の長尺体３１と、これらの長尺体３１を各々の軸心Ｃ回りにそれぞれ回動させてガス流路２３の断面積を変更する長尺体駆動機構３２を具備している構成としているので、比較的簡単な構造で常に高脱硫効率を維持し得ることとなる。

さらに、上記したように、本実施例に係る排煙脱硫装置１０において、導入側及び排出側の両二酸化硫黄分析計３４，３６の各分析値に基づいて得られる脱硫効率又は排出ガスの二酸化硫黄濃度を一定の値に維持する段階で、圧力損失を変更するべく制御部３７からガス流路断面積調整部３０の複数の長尺体３１に動作信号を出力する構成としているので、常に運転条件に合わせたガス流路断面積の調整を行い得ることとなる。

上記した実施形態では、ガス流路断面積調整部３０の長尺体３１として、その断面形状が楕円形を成すものを採用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ひし形を成すものを用いることができる。

また、断面形状が翼形を成す長尺体３１を採用して、ガス流路断面積調整部３０に排ガスＧＩの整流機能を持たせるようにしてもよい。

本発明に係る排煙脱硫装置及び排煙脱硫方法の構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではない。

１０ 排煙脱硫装置
２０ 吸収塔
２２ ガス導入部
２３ ガス流路
２４ スプレー
３０ ガス流路断面積調整部
３１ 長尺体
３２ 長尺体駆動機構
３３ 導入ガス圧力計
３４ 導入側二酸化硫黄分析計（導入側酸化硫黄物分析計）
３５ 排出ガス圧力計
３６ 排出側二酸化硫黄分析計（排出側酸化硫黄物分析計）
３７ 制御部
Ｃ 長尺体の軸心
ＧＩ 導入される排ガス
ＧＯ 排出される排ガス
Ｌ 脱硫吸収液

Claims (4)

1. 排ガスを導入するガス導入部と、このガス導入部から導入した排ガスに対して脱硫吸収液を吹き付けるスプレーを具備した吸収塔を備えた排煙脱硫装置において、
   前記吸収塔内におけるガス流路上で且つ前記スプレーの排ガス流れの上流側には、前記スプレーから噴霧される脱硫吸収液を滞留させると共に、前記ガス流路の断面積を変更するガス流路断面積調整部が設けられている
   ことを特徴とする排煙脱硫装置。
2. 前記ガス流路断面積調整部は、互いに平行に並べられた前記ガス流路を横切る方向の複数本の長尺体と、前記複数本の長尺体を各々の軸心回りで且つ同一方向にそれぞれ回動させて前記ガス流路の断面積を変更する長尺体駆動機構を具備している請求項１に記載の排煙脱硫装置。
3. 前記吸収塔内に導入される排ガスの圧力を計測する導入ガス圧力計と、前記導入される排ガスの酸化硫黄物濃度を計測する導入側酸化硫黄物分析計と、前記スプレーを通過して前記吸収塔から排出される排ガスの圧力を計測する排出ガス圧力計と、前記排出される排ガスの酸化硫黄物濃度を計測する排出側酸化硫黄物分析計と、前記導入側及び排出側の両酸化硫黄物分析計の各分析値に基づいて得られる脱硫効率又は排出ガスの酸化硫黄物濃度を維持する段階において前記導入ガス圧力計及び排出ガス圧力計の各計測値から得られる圧力損失を調整するべく前記ガス流路断面積調整部に動作信号を出力する制御部を備えている請求項１又は２に記載の排煙脱硫装置。
4. 導入した排ガスに対して脱硫吸収液を吹き付けるスプレーを具備した吸収塔内に導入される排ガスの圧力及び酸化硫黄物濃度をそれぞれ計測すると共に、前記スプレーを通過して前記吸収塔から排出される排ガスの圧力及び酸化硫黄物濃度をそれぞれ計測し、
   前記吸収塔の導入側及び排出側における排ガスの各酸化硫黄物濃度に基づいて得られる脱硫効率又は排出ガスの酸化硫黄物濃度を維持する段階において前記吸収塔に導入される排ガスの圧力及び前記吸収塔から排出される排ガスの圧力の各値から得られる圧力損失を調整するべく、前記吸収塔内におけるガス流路上で且つ前記スプレーの排ガス流れの上流側に設けられたガス流路断面積調整部を動作させて、前記スプレーから噴霧される脱硫吸収液を滞留させると共に、前記ガス流路の断面積を変更する
   ことを特徴とする排煙脱硫方法。

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