JP2506351B2 - 脱硫装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は脱硫装置に係り、得に湿式排煙脱硫装置のス
プレー式脱硫塔のデッドゾーンをなくしたスプレーノズ
ルに関する。

（従来の技術） ボイラ排煙中に含まれる硫黄酸化物を除去する石灰石
−石膏法湿式排煙脱硫装置において、ボイラ排ガスの冷
却・除塵・吸収を１つの塔内で連続して行なう、一塔型
スプレー式脱硫塔の概略構造を第３図に示す。

第３図において、被処理ガスはガス入口１からスプレ
ー式脱硫塔８に導入され、塔下部に設置された冷却液ス
プレー配管２からの吸収液により冷却・除塵される。そ
の後被処理ガスはガス分散板３でガス流速が均一化され
るとともに硫黄酸化物の一部が除去される。次に被処理
ガスはスプレー式脱硫塔８の上部に流入し、吸収液スプ
レー配管４に設置されたホローコンスプレーノズル９か
ら円環状に噴霧される石灰石スラリー吸収液の微細な液
滴と対向に気液接触して被処理ガス中の硫黄酸化物が吸
収・除去されて処理ガスとなる。この石灰石スラリー吸
収液は、循環ポンプ７により吸収液スプレー配管４のス
プレーノズル９に戻され、循環して使用される。さらに
塔最上部に設置されたデミスタ５により吸収部からの飛
散ミストが除去された後、処理ガスはガス出口６から塔
外に排出される。

スプレー式脱硫塔８では、第６図および第７図に例示
するように、微細な液滴を形成する円環状のホローコン
スプレーノズル９により排ガス中の硫黄酸化物を除去す
るため、吸収液スプレー配管４に導かれた石灰石スプレ
ー吸収液は、枝管10を経てホローコンスプレーノズル９
の内部で水平方向の旋回流をつくることにより、下向き
に円環状のスプレー液滴を形成させる。そしてこの円環
状のスプレー液滴と未処理排ガスｇが対向流で気液接触
され、脱硫が行なわれる。もちろん吸収液スプレー配管
４を支持するサポートビーム11は同一段のホローコンス
プレーノズル９から噴霧された液滴が衝突しないように
配置しなければならない。

ホローコン（円環散水型）スプレーノズル９を有する
スプレー式脱硫塔８の吸収液スプレー配管４の段数は、
被処理ガス中の硫黄酸化物の濃度によっても異なるが、
通常は３〜６段、場合によっては６段以上にする必要が
ある。

次にホローコンスプレーノズル９の基本的な配置を第
４図に示すが、従来のホローコンスプレーノズル９は、
横方向中心線ｘ（以下、中心線ｘと称す）および縦方向
中心線ｙ（以下、中心線ｙと称す）に対しそれぞれ対称
な位置（以下、中心振り分けと称す）に配置され、かつ
横（ｘ）方向および縦（ｙ）方向に等間隔で、しかも正
方形の位置に配置されている。

各段のホローコンスプレーノズル９の全体的な配置
は、石灰石スラリー吸収液を供給するための吸収液スプ
レー配管４の流入方向によって決定される。その一例を
第５図に示す。第５図（ａ）は第３図のＩ−Ｉ線断面図
であり、第５図（ｂ）は第３図のII−II線断面図であ
る。本例はスプレー段数３段の場合であり、循環ポンプ
７の全体配置の関係より最上段（第１段）の石灰石スラ
リー吸収液は中心線ｘ上から吸収液スプレー配管４に入
り、第２段目の石灰石スラリー吸収液は中心線ｘ上から
反時計方向に45度回転させた方向から、また最下段（第
３段）の石灰石スラリー吸収液は中心線ｘ上から時計方
向に45度回転させた方向からそれぞれ入っている。ホロ
ーコンスプレーノズル９の位置も吸収液スプレー配管４
の回転角度に応じた位置に配置されるようになる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術はホローコンスプレーノズル９の上下段
のノズル配置、すなわち上下段（例えば第１段と第２
段、そして第２段と第３段）のノズル配置が第５図に示
すように平面から見て均等に配置されるという点につい
て配慮がなされておらず、 （ａ）噴霧スラリーの有効飛距離の関係から段間にてデ
ッドゾーンが生じる、 （ｂ）その結果、噴霧スラリーに濃淡が生じ、脱硫率に
影響を及ぼす、 （ｃ）また、被処理ガスの流れに粗密が生じ偏流率が増
加する、 等の問題があった。

第９図は、上述の事例（第５図の（ａ）のＣ部）に基
づいたスプレー円を重ね合わせた図を示す。この図は下
記の条件でプロットしたものである。

（ａ）スプレー段数:2段（上下段） スプレー段数は何段ベースでもよいが、最少段数での
デッドゾーンの生じ方を比較するため２段とした。

（ｂ）スプレーノズルピッチおよび配置方法 ピッチは、例えば1000mmにてｘ方向、ｙ方向等間隔に
て正方形の位置に配置した。なお、規定値以上の高脱硫
率が出せれば、スプレーノズルピッチは任意のピッチで
よい。

（ｃ）デッドゾーンを比較するためのスプレー円の直径 第８に示すように、ホローコンスプレーノズル９から
の噴霧角は脱硫性能を発揮できる範囲であれば任意の角
度でよいが、この事例では90度とした。またスプレー円
の有効直径Ｄは1000mm以上とされるが、デッドゾーンの
比較が主目的のため、各ホローコンスプレーノズル９か
ら噴霧される液滴の交点間の距離を有効直径とした。

第９図に示すように、従来技術のホローコンスプレー
ノズル９の配置方法（中心線ｘおよびｙに対し中心振り
分け）では、上段に対する下段の吸収液スプレー配管４
の流入経路を何度回転させようとデッドゾーンが生じる
ようになり高脱硫性能を発揮さすための有益なノズル配
置とはいえない。なお、第２段と第３段のノズル配置の
回転角は90度であるため、平面から見ると上下段のノズ
ル位置は同じところになる。したがって、第９図に示す
ようなスプレー円の検討図は割愛する。

本発明の目的は、上記した従来のスプレーノズル配置
の欠点をなくし、脱硫性能を向上させるとともに、スプ
レーノズルに導くための吸収液スプレー配管、サポート
ビームの配置および構造設計、さらには製作を簡素化す
ることができる脱硫装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ガス流れ方向に対し多段に配置されたスプ
レーノズルから吸収液をスプレーし、排ガス中の硫黄酸
化物を除去するものにおいて、前記ガス流れ方向に直角
な円形断面における各段のスプレーノズル配置をそれぞ
れ正方形の等間隔配置とすると共に、前記円形断面上で
相直交する中心線をｘ、ｙとしたとき、前記スプレーノ
ズル群の一列が中心線ｘまたはｙのうちいずれか一方の
線上となるように、かつその他のスプレーノズル群が中
心線ｘおよびｙを挟んでそれぞれ対称となる位置に配置
し、さらに前記ガス流れ方向に対し多段に配置されたス
プレーノズル段の、隣り合うスプレーノズル段の一方を
他方に対して前記円形断面の中心を軸として時計方向ま
たは反時計方向に90度回転させてそれぞれ配置したこと
を特徴とする脱硫装置を特徴とする。

（作用） 従来技術のホローコンスプレーノズル９の配置では、
第９図に示すように、上段ノズルの配置に対する下段ノ
ズルの配置を時計方向または反時計方向に何度回転させ
ようと上下間のスプレー円にデッドゾーン（図中ハッチ
ング部）を生じる。この配置では最大のデッドゾーン
は、上段ノズルに対する下段ノズルの配置の回転角が０
度または90度のときに生じ、他方、最小のデッドゾーン
は、回転角が45度のときに生じる。したがって、このよ
うなデッドゾーンの影響により、脱硫率の低下および偏
流率の増大につながる。これに対して本発明では、第12
図（ｆ）に示すようにデッドゾーンは完全になくなり、
脱硫率の向上および偏流率の低下を図ることができる。

本発明の原理を、後述する本発明の一実施例を示す第
１図（ａ）および（ｂ）を引用して説明する。第12図
は、第１図（ａ）のホローコンスプレーノズル配置をベ
ースに第１図（ｂ）の下段スプレーノズルを任意の角度
で回転させ重ねた場合のスプレー円を示す。このスプレ
ー円は従来技術である第９図のスプレー円をプロットし
たものと同一条件でプロットしたものである。上段スプ
レーノズルに対する下段スプレーノズルの回転角が０度
の場合、従来技術と同様のデッドゾーンを生じるが、30
度、45度と回転角度が増加すると逆に上下段のスプレー
円の重なりは少なくなり、デッドゾーンは急激に減少す
ることがわかる。さらに、下段スプレーノズルの回転角
を60度、75度と増加させると、デッドゾーンは完全に消
滅する。すなわち、上段スプレーノズルに対する下段ス
プレーノズルの回転角を90度にすれば、デッドゾーンが
消滅することにより、被処理ガスのショートパスはなく
なり、各段でのホローコンスプレーノズル９から噴霧さ
れる石灰石スラリー吸収液の硫黄酸化物に対する除去
率、換言すれば脱硫率に100％寄与することになる。

（実施例） 第１図は、本発明のスプレーノズルの配置状態の一実
施例を示す平面図である。第１図の（ａ）において、上
段のホローコンスプレーノズル９の配置は、第４図と同
様に等間隔ピッチの正方形の配列であるが、ノズル位置
は中心線ｘ軸に対しては中心振り分けとし、中心線ｙ軸
に対してはその軸（ｙ軸）上に配置するようになってい
る。下段のホローコンスプレーノズル９は第１図の
（ａ）のスプレーノズル基本配置を、中心線ｘおよびｙ
軸の交点を中心として、時計方向または反時計方向に90
度回転させた配置を基本配置としている。第１図の
（ｂ）に下段ホローコンスプレーノズル９の配置を示
す。上記のように、上下段のスプレーノズルの基本配置
を定義し、それらを重ね合わせた図を第１図の（ｃ）に
示す。第１図の（ｃ）に示すように、上下段のスプレー
ノズル配置を重ね合わしたとき下段の各ホローコンスプ
レーノズル９は、上段の正方形に配列された各ノズルの
対角線の交点に配置（以下、千鳥配置と称す）されるよ
うになる。

なお、上下段のスプレー円にデッドゾーンを生じさせ
ないために、第10図に示すようなホローコンスプレーノ
ズル９の基本配置が考えられる。第10図の場合は、上段
のホローコンスプレーノズル９の配置（第10図の
（ａ））は、第４図と同様に等間隔ピッチの正方形の配
列とし、かつ中心線ｘおよびｙ軸に対し中心振り分けと
している。一方、下段のスプレーノズルの配置（第10図
の（ｂ））は等間隔ピッチの正方形の配列までは上段の
ノズル配置と同じであるが、ノズルを中心線ｘおよびｙ
軸上に配置させるようにしている。上記のスプレーノズ
ル配置方法により、上下段の各ホローコンスプレーノズ
ル９の配置は、上面から見たとき千鳥配置を形成するよ
うになる（第10図の（ｃ）参照）。第11図は、第10図の
ホローコンスプレーノズル９の配置のもとに吸収液スプ
レー配管４を構成した平面図である。しかしながら、本
事例によると、吸収液スプレー配管４の配置は２種類に
なり、また吸収液スプレー配管４を支持するサポートビ
ーム11（第11図には図示していない）の配置も２種類と
なる。このため、応力計算、設計図等の構造設計にも約
２倍の労力、時間を要するようになる。さらに製作の面
でも時間を費やすようになる。したがって、第10図のス
プレーノズル配置では、脱硫性能の向上は図れても、経
済性の面で従来技術よりも劣るという結果になる。

第２図は、第１図のスプレーノズル基本配置をもとに
吸収液スプレー配管４を構成した実施例を示す。本実施
例では、上段吸収液スプレー配管４の液流入方向をｘ軸
上に配置（第２図の（ａ））し、下段は上段の全体配置
を時計方向に90度回転させたもの（第２図の（ｂ））で
ある。上段および下段の吸収液スプレー配管４を重ね合
わせた図を第２図の（ｃ）の実線と破線で示す。

このように、スプレー段数が２段以上の複数段の場合
でも、本発明である第１図および第１図のスプレーノズ
ル基本配置をもとに吸収液スプレー配管を構成すること
により、最上段より順次、２段目以降は循環ポンプの全
体配置を考慮して時計方向または反時計方向に回転させ
て配置すれば、全スプレー段数で、上下段のスプレーノ
ズルの配置は千鳥状に配置され、上下段のスプレー円内
にはデッドゾーンがなくなる。従来の第４図のスプレー
ノズルの位置と比べて脱硫性能を著しく向上させること
ができる。また従来技術と比較し、同一噴霧量での各段
のスプレーノズルの脱硫率への向上が図られることか
ら、スプレー液滴の有効スプレー円の範囲で、ノズルピ
ッチを広げたり、脱硫率に影響する液／ガス比を下げ
る、すなわちスプレーノズルの噴霧容量を下げることも
可能である。上記のことから付随して構造設計するスプ
レー配管およびサポートビームのサイズダウンも可能と
なり、さらに、多段数のスプレー段数の場合でも１段分
のスプレー配管およびサポートビームの構造設計で済む
という利点から経済的にも有利である。

なお、吸収液スプレー配管４への流入経路は、本実施
例では、第２図の（ａ）に示すように片側スラリー流入
タイプ１ヘッダ方式を例としてあげたが、スプレー方式
吸収塔の容量、すなわち塔径に応じて吸収液スラリーの
分配および構造ならびに経済性を考慮し、複数ヘッダと
する等の任意の構成が考えられる。

以下、第１図で示した本発明を、第２図および第２図
のＢ部詳細を示す第６図、ならびに第６図のIII−III線
断面図を示す第７図、さらにスプレー式脱硫塔全体図を
示す第３図を参照しつつ詳述する。

一塔型スプレー式脱硫塔は、第３図に示すように、被
処理ガスの冷却および除塵を行なうための冷却液スプレ
ー配管２と、ガス流速の均一化および一部の硫黄酸化物
の除去を行なうためのガス分散板３と、硫黄酸化物除去
を行なうための多段数からなる吸収液スプレー配管４
と、吸収部からの飛散ミストを除去するためのデミスタ
５とから構成される。

吸収液スプレー配管４に設置されるホローコンスプレ
ーノズル９の役割および配置について以下に説明する。

ホローコンスプレーノズル９の役割は、第２図および
第７図に示すように縦および横方向に等間隔で設置され
たホローコンスプレーノズル９から下向きに円環状に噴
霧された石灰石スラリー吸収液の微細な液滴と被処理ガ
スｇを対向流で気液接触させ、被処理ガスｇ中の硫黄酸
化物を吸収・除去することである。スプレー式脱硫塔８
では、吸収液スプレー配管４は被処理ガスｇ中の硫黄酸
化物の濃度によって異なるが、通常３〜６段あるいは６
段以上から構成される。上下段のホローコンスプレーノ
ズル９は、各段から噴霧される石灰石スプレー吸収液の
濃淡および被処理ガスｇの流れの粗密をなくすため、平
面から見たとき上段に対する下段のホローコンスプレー
ノズル９は、第１図（ｃ）に示すように、上段全体のホ
ローコンスプレーノズル９に縦（ｙ）および横（ｘ）方
向に線を引いた区画の中心に、すなわち上下段方向に千
鳥状に配置されなければならない。

第２図は、このような本発明の考え方をもとにホロー
コンスプレーノズル９を設置した吸収液スプレー配管４
の実施例を示す。すなわち、第２図（ａ）はホローコン
スプレーノズル９を縦（ｙ）および横（ｘ）方向に等間
隔の正方形配列で、縦方向中心線ｙを出発点とし横方向
中心線ｘに対し中心振り分けになるよう配置したもので
ある。第２図（ｂ）は第２図（ａ）を時計廻りに90度回
転させたものである。このようにスプレー式脱硫塔８の
外廻りの歩道等の全体的な配置を考慮に入れて所定のス
プレー段数の吸収液スプレー配管４およびサポートビー
ム11を順次時計廻りまたは反時計廻りに90度回転させて
配置すれば、全段の吸収液スプレー配管４に設置されて
いるホローコンスプレーノズル９から噴霧される石灰石
スラリー吸収液は全体的に均等な微細な液滴となり、同
時に被処理ガスｇの流れの粗密もなくなり、高性能の脱
硫率が得られる。

以上、本発明のホローコンスプレーノズル９の配置に
よれば、石灰石スラリー吸収液の均一な液分散により、
被処理ガスｇの粗密がなくなり、また被処理ガス流のシ
ョートパスが防げることから、高性能の脱硫率が得られ
る。また、従来技術に比較し、同一噴霧量での各段のホ
ローコンスプレーノズル９の脱硫率への向上が図れるこ
とから、スプレー液滴の有効スプレー円の範囲で、ノズ
ルピッチを広げたり、脱硫率に影響する液／ガス比を下
げる、すなわちホローコンスプレーノズル９の噴霧容量
を下げることも可能である。このため付随して構造設計
するスプレー配管およびサポートビームのサイズダウン
も可能となり、また多段数のスプレー段数の場合でも、
１段分のスプレー配管およびサポートビームの構造設計
で足りる等の利点から経済的にも有利である。

第13図は、本発明思想と同一の思想を吸収液スプレー
配管４に適用した冷却塔13と吸収塔12が分離独立した他
のスプレー式脱硫塔の実施例を示す。

本実施例では、ガス冷却・除塵部である冷却塔13が吸
収塔12から分離独立している脱硫塔であるため、設置面
積は第３図で示した一塔型スプレー式脱硫塔８と比較
し、冷却塔13が設置されるスペースだけ広くしなければ
ならないが、吸収液スプレー配管４に本発明思想である
ホローコンスプレーノズル９の配置を適用したことによ
り一塔型スプレー式脱硫塔の場合と同様の効果が上げら
れる。

本発明は、断面が正方形または多角形をした角筒形の
スプレー塔にも応用可能であり、スプレー塔の断面形状
を限定するものではない。またホローコン（円環散水
型）スプレーノズル９を用いた例を引用して説明した
が、他のスプレー形状のノズルにも応用可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、スプレー式脱硫塔において多段数か
らなる吸収液スプレー配管に設けられたホローコンスプ
レーノズルのスプレー円には各上下段を一対としたスプ
レー円にデッドゾーンはなくなり、脱硫率の向上が図れ
る。また、スプレー液滴の有効活用により、脱硫率を左
右する石灰石スラリー吸収液の循環量の低減、つまりス
プレーノズル容量の低減、さらに吸収液スプレー配管お
よびサポートビームのサイズダウンが図れ、経済性の面
でも有利である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、スプレー式脱硫塔に本発明を実施した場合の
ホローコンスプレーノズルの基本配置を示す説明図、第
２図は、第１図のスプレーノズル基本配置をもとに吸収
液スプレー配管を構成した実施例を示す説明図、第３図
は、従来の一塔型スプレー式脱硫塔の概略構造図、第４
図は、従来技術のホローコンスプレーノズルの基本配置
を示す平面図で、第３図のＩ−Ｉ線に沿った矢視方向平
面図、第５図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第３図のＩ−
Ｉ線およびII−II線に沿った矢視方向断面図、第６図
は、第２図のＢ部詳細図、第７図は、第６図のIII−III
線の矢視方向断面図、第８図は、スプレー円のデッドゾ
ーンを検討する際のスプレー円直径の決定方法を説明す
る図、第９図は、従来技術でのノズル配置によるデッド
ゾーンを示す図（第５図のＣ部におけるスプレー円の重
ね合わせ図）、第10図は、本発明の他の実施例を示すホ
ローコンスプレーノズルの基本配置を示す説明図、第11
図は、第10図のノズル基本配置をもとにした吸収液スプ
レー配管の実施例を示す説明図、第12図は、第１図のＡ
部におけるスプレー円の重ね合わせ図、第13図は、冷却
塔および吸収塔が分離独立したスプレー式脱硫塔の概略
構造を示す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス流れ方向に対し多段に配置されたスプ
   レーノズルから吸収液をスプレーし、排ガス中の硫黄酸
   化物を除去するものにおいて、前記ガス流れ方向に直角
   な円形断面における各段のスプレーノズル配置をそれぞ
   れ正方形の等間隔配置とすると共に、前記円形断面上で
   相直交する中心線をｘ、ｙとしたとき、前記スプレーノ
   ズル群の一列が中心線ｘまたはｙのうちいずれか一方の
   線上となるように、かつその他のスプレーノズル群が中
   心線ｘおよびｙを挟んでそれぞれ対称となる位置に配置
   し、さらに前記ガス流れ方向に対し多段に配置されたス
   プレーノズル段の、隣り合うスプレーノズル段の一方を
   他方に対して前記円形断面の中心を軸として時計方向ま
   たは反時計方向に90度回転させてそれぞれ配置したこと
   を特徴とする脱硫装置。