JP2548163B2 - スプレ−式脱硫塔 - Google Patents

スプレ−式脱硫塔

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JP2548163B2 JP62007255A JP725587A JP2548163B2 JP 2548163 B2 JP2548163 B2 JP 2548163B2 JP 62007255 A JP62007255 A JP 62007255A JP 725587 A JP725587 A JP 725587A JP 2548163 B2 JP2548163 B2 JP 2548163B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ等の燃焼排ガスの脱硫装置に係わり、
特に硫黄酸化物の吸収剤を排ガス中に噴霧して脱硫反応
を行わせる大容量のスプレー式脱硫塔に関する。
〔従来の技術〕
発電用ボイラ燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物を除
去する方法の内、従来多く用いられているのは石灰石−
石膏法湿式排煙脱硫法であり、その中の排ガスの冷却・
除塵および硫黄酸化物吸収を一つの塔内で連続して行う
一塔型スプレー式脱硫塔を例にとって説明する。
第5図は、一塔型スプレー式脱硫塔を示す構造図であ
る。未処理排ガスは、ガス入口1からスプレー式脱硫塔
8に導入され、排ガス入口1の上方塔内に載置され冷却
液スプレー配管サポート12により支持された冷却液スプ
レー配管2よりスプレーされる冷却液によって、冷却除
塵される。次に排ガスは、冷却液スプレー配管2の上方
に設置されたガス分散板サポート13により支持されたガ
ス分散板3を通過し、通過時にガス分散板によりガス流
が調流されかつ流速が均一化されると共にガス分散板に
あけられた孔を上方から下方に通過する石灰石スラリ液
と気液接触して硫黄酸化物の一部が除去される。ガス分
散板3の上方に流入した排ガスは、ガス分散板3の上方
に設置されている多段吸収液スプレー配管4のスプレー
ノズル11から噴霧される石灰石スラリ液と対向流にて気
液接触し、ガス中の硫黄酸化物が石灰石スラリ液に吸収
される。石灰石スラリ液との気密接触を経た非ガスは更
に上方へ上昇し、脱硫塔最上部に設置されたデミスタ5
を通過しつつ同伴した噴霧飛散ミストが除去された後、
ガス出口6より図示されていない煙突を通って大気中へ
排出される。一方気液接触して硫黄酸化物を吸収した石
灰石スラリ液は、ガス分散板の孔を通って脱硫塔下部の
循環タンク20に一旦貯溜され、循環ポンプ7により、繰
り返し循環使用される。
スプレー式脱硫塔8の塔内構造物である、冷却液スプ
レー配管2、ガス分散板3、吸収液スプレー配管4、お
よびデミスタ5は、同様に塔内構造物である各々個別に
設置され両端で支持されている冷却液スプレー配管サポ
ート12、ガス分散板サポート13、吸収液スプレー配管サ
ポート14、およびデミスタサポート15で支持されてい
る。各サポート12,13,14,15の設計の際は、サポートを
構成する梁のフランジ幅Bは第6図に示すように、スプ
レー式脱硫塔8の断面閉塞率を上昇させないため、また
スプレー性能を阻害させないため、塔内構造物を支持す
るために必要な最小限の寸法に設定され、梁の高さH
は、例えば吸収液スプレー配管サポート14の場合、同一
段の吸収液スプレー配管4に設置されたスプレーノズル
11のノズル高さが一定のため、各ノズルから噴霧された
スラリ液が衝突しない高さにし、フランジ厚tfおよびウ
ェブ厚twは必要な強度を満す寸法にすると共に経済性を
考慮して決められる。
サポートの強度は、サポートが支持する荷重によって
サポートに生ずる応力およびたわみを許容値内におさめ
るものでなければならない。応力およびたわみは、サポ
ート支持端の拘束条件が単純支持で荷重が等分布荷重の
場合、次式により算出される。
W……サポート1本が負担する荷重 l……サポートスパン Z……断面係数 E……縦弾性係数 I……断面二次モーメント 上記(1)および(2)式の関係から梁の断面形状、
寸法およびサポート1本が負担する荷重が一定であれ
ば、応力はサポートスパンつまり塔径に比例し、たわみ
は塔径の3乗に比例して増加する。プラント容量の増加
に伴って脱硫塔の塔径も増加する傾向にあるが、サポー
トの許容応力がサポートに使用される材質によって決ま
るため、増加する応力を許容応力内におさめるには、サ
ポート本数を増加してサポート1本に加わる荷重を減ら
すか、サポートの寸法を大きくして許容応力内におさめ
る方法がとられている。又、例えば実開昭58−116025号
公報明細書では、吸収液スプレー配管を相互にトラス部
材で結合して剛性をもたせ、吸収液スプレー配管サポー
トを省略すると共に、吸収液スプレー配管のたわみを減
少させる構造が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしボイラの大容量化に伴うスプレー式脱硫塔の大
型化(例えば塔径23m)に対応するには、上記従来技術
では、塔内構造物の支持に関する構造設計には、次のよ
うな事項が充分配慮されていなかった。
すなわち、 (a) サポート類の部材寸法の増大により脱硫塔断面
閉塞率が上昇し、通風圧力損失が増加する。
(b) サポート類の部材寸法の増大によりスケーリン
グ面積すなわち吸収液噴霧中の固形分が付着する面積が
増加し、固形分の付着により脱硫塔の断面閉塞率が増加
する。
(c) サポート類の部材寸法の増大や部材の増加によ
るスプレーノズルから噴霧される石灰石スラリ液のスプ
レーパタンの阻害が増加する。
等の装置の性能上の問題があった。
本発明の課題は、スプレーノズルからのスプレーパタ
ンを阻害することなく塔内構造物を支持する構造を有す
るスプレー式脱硫塔を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の課題は、脱硫塔の下部に燃焼排ガス入口と上部
に燃焼肺ガス出口とを設け、脱硫塔の側壁にそれぞれの
端部が支持されかつ互いに直交する複数の支持梁を水平
面内に配設し、それぞれの支持梁を前記燃焼排ガス入口
と前記燃焼排ガス出口との間に複数段設けるとともに、
それぞれの支持梁の上に複数のスプレーノズル配管を載
置してなるスプレー式脱硫塔において、前記脱硫塔内の
それぞれの支持梁の上方に複数の支持手段を配置し、そ
れぞれの支持手段ごとに複数の垂直梁を垂下し、それぞ
れの垂直梁は、それぞれの段の支持梁を固定するととも
に、水平面内で互いに直交するそれぞれの支持梁の交差
部以外に固定される構成により達成される。
〔作用〕
支持部材の支持構造物が脱硫塔内に設けられ、この支
持構造物の一方向に鉛直に取付けられた支持部材と、脱
硫塔の周壁により塔内構造物が支持される。従って塔内
構造物のサポートスパンは、前記支持部材が塔内構造物
に取付けられる位置と塔径によって定まる長さとなり、
サポートスパンが短くなる。サポートスパンが短くなる
ので、サポートの許容応力と荷重を一定とするとき、サ
ポートの寸法が小さくなり、吸収液のスプレーパタンを
サポートが阻害することがない。
〔実施例〕
第1〜4図により本発明の実施例を説明する。第1図
は本発明を適用した一塔型スプレー式脱硫塔8の実施例
を示している。脱硫塔8は、下部に設けた循環タンク20
と、タンク20の上方に設けた排ガス入口1と、排ガス入
口1の上方塔内に設けた冷却液スプレー配管2と、冷却
液スプレー配管の上方に設けたガス分散板3と、ガス分
散板3の上方に設けた多段吸収液スプレー配管4と、吸
収液スプレー配管の上方に設けたデミスタ5およびデミ
スタ5に隣接して設けたトラス9と、最上部に設けた排
ガス出口6とを有している。冷却液スプレー配管2、ガ
ス分散板3、吸収液スプレー配管4はそれぞれ、冷却液
スプレー配管サポート12、ガス分散板サポート13、吸収
液スプレー配管サポート14により支持されている。前記
各サポートは、両端を脱硫塔8の壁面に支持され、か
つ、支持部材の支持構造物すなわちトラス9の下面一方
向に鉛直に設けた支持部材10により支持されている。支
持部材10は、分割された部材10a〜10fから成っている。
第2図は第1図のI−I線に沿う平面図であり、2本
と平行トラス9と、支持部材10の配置を示している。支
持部材10aは、第3図に示すように、トラス9の下面に
鉛直に取付けられて下端を最上段の吸収液スプレー配管
サポート(支持梁)14aと結合され、更にこのサポート1
4aの下面で支持部材(垂直梁)10aの延長線上に支持部
材10bが取付けられ下端を二段目の吸収液スプレー配管
サポート14bに結合されている。このようにして順次下
方のサポートを連結し、最下段の冷却液スプレー配管サ
ポート12までを連結している。支持部材10は、吸収液ス
プレー配管、ガス分散板、冷却液スプレー配管と接触し
ない位置をえらんでトラスト9の下面4個所に配置して
ある。また二段目の吸収液スプレー配管サポート14b
は、一段目の吸収液スプレー配管サポート14aと直交方
向に設けられ、それぞれの吸収液スプレー配管サポート
14a,14bに支持されるスプレー配管4は、図示のように
互いに直交方向に配列されている。そして下方の各段で
も同様に一段ごとに吸収液スプレー配管サポートが直交
方向に設けられている。
前述のように、支持部材10が各サポート12,13,14を各
サポートの両端以外の位置で支持すなわち吊り下げてい
るので、各サポートの応力やたわみを計算するときのサ
ポートスパンは、従来技術の場合の両端支持のときより
減少する。サポートを形成する梁の大きさは、許容応力
を一定としたとき(1)式に示すようにサポートスパン
に比例する断面係数Zによって定まり、たわみを一定と
したとき(2)式に示すように、サポートスパンの3乗
に比例する断面二次モーメントIによって定まるから、
支持部材10の設置によりサポートのサポートスパンが短
かくなるので、梁の大きさが小さくなる。梁の大きさが
小さくなるので、梁のフランジ幅B、梁の高さHが小さ
くなり、スプレーパタンを阻害することがなくなる。梁
の大きさが小さくなるので、更にスプレー式脱硫塔8の
断面閉塞率およびスケーリング面積が低減され、スケー
リング面積が低減されるので吸収液噴霧中の固形分の梁
への付着量が減少し、固形分付着による脱硫塔の断面閉
塞率の上昇が押えられる。断面閉塞率が低減されるので
通風圧力損失が低減し、送風機運転費用が低減される。
又、鉛直に取付けられる支持部材に生ずる応力は、塔
内構造物を吊り下げることにより引張応力のみで曲げ応
力は生ぜず、水平方向の剛性を大きくする必要もないの
で支持部材の寸法を許容応力から決まる寸法以上に大き
くすることもなく、支持部材が吸収液スプレー配管のス
プレーパタンを阻害することもない。支持部材の支持構
造物であるトラス9はスプレーノズルの配置されていな
い位置に設けられてあり、当然スプレーパタンを阻害す
ることはない。水平方向に配置された各サポートを鉛直
方向に設けた支持部材で結合することにより、サポート
および支持部材全体としての剛性も大きくなる。
第4図は本発明を、冷却塔と吸収塔から成る二塔型ス
プレー式脱硫塔に適用した第二の実施例を示す系統図で
ある。本実施例ではガス冷却・除塵部が分離独立して冷
却塔17をなし、ガス分散板、吸収部、デミスタ部を有す
る吸収塔16に支持点支持構造物9および支持部材10を設
けて、ガス分散板サポート13、吸収液スプレー配管サポ
ート14を支持している。サポートスパンの減少により、
第一の実施例の場合と同様に各サポートの梁の大きさを
小さくすることができる。
第1、第2の実施例とも、円筒形の脱硫塔、吸収塔に
対して適用した例であるが、断面形状が矩形又は多角形
の塔にも適用可能であり、塔の断面形状を限定するもの
ではない。
尚、前述の実施例は、支持部材支持構造物を塔上部の
デミスタ部に設けた例であるが、ガス分散板3と冷却液
スプレー配管12の間に支持部材支持構造物を設け、この
支持構造物から上方へ向って支持部材を設けて各サポー
トを支持してもよい。
支持部材の支持構造の設置方法、個数、支持部材の個
数、形状等についても特に限定しないので、各脱硫塔に
合わせた構成としてよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、脱硫塔内の上部に並設された複数の
支持構造物より吊り下げられた複数の支持部材により、
各塔内構造物を互いに連結し複数のサポートスパンで支
持するので各サポートスパンが短くなる。従って各サポ
ートの断面の大きさが小さくなってスプレーパタンを阻
害しないので、脱硫率を向上させ脱硫塔の断面閉塞率を
低減して送風機の運転費用を節減し、かつスケーリング
面積を低減させる効果が得られる。また各段でスプレー
配管サポートとともにスプレーノズル配管を互いに直交
方向に配置することにより、前記効果に加えて排ガスの
シヨートパスを防止し、脱硫性能を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す図、第2図は第1図のI
−I線に沿う平面断面図、第3図は第1図の詳細を示す
斜視図、第4図は本発明の他の実施例を示す図、第5図
は従来技術の例を示す図であり、第6図は、サポートの
断面を示す図である。 1……燃焼排ガス入口、 2,4……スプレーノズル配管、 3……ガス分散板、5……デミスタ、 6……燃焼排ガス出口、7……循環ポンプ、 8……スプレー式脱硫塔、 9……支持部材の支持構造物、10……支持部材、 11……スプレノズル、 2,3,4,12,13,14……塔内構造物。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脱硫塔の下部に燃焼排ガス入口と上部に燃
    焼排ガス出口とを設け、前記脱硫塔の側壁にそれぞれの
    端部が支持されかつ互いに直交する複数の支持梁を水平
    面内に配設し、それぞれの支持梁を前記燃焼排ガス入口
    と前記燃焼排ガス出口との間に複数段設けるとともに、
    それぞれの支持梁の上に複数のスプレーノズル配管を載
    置してなるスプレー式脱硫塔において、前記脱硫塔内の
    それぞれの支持梁の上方に複数の支持手段を配置し、そ
    れぞれの支持手段ごとに複数の垂直梁を垂下し、それぞ
    れの垂直梁は、それぞれの段の支持梁を固定するととも
    に、前記水平面内で互いに直交するそれぞれの支持梁の
    交差部以外に固定されることを特徴とするスプレー式脱
    硫塔。
  2. 【請求項2】それぞれの垂直梁に固定されるそれぞれの
    支持梁は、同一の水平面内に配置されている互いに直交
    するそれぞれの支持梁のうちの平行な支持梁のみに固定
    され、かつ互いに隣接する上部の段の支持梁と下部の段
    の支持梁とに直交するように配設されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のスプレー式脱硫塔。
  3. 【請求項3】それぞれの支持梁上に載置されるスプレー
    ノズル配管は、同一平面内のそれぞれの支持梁のうちの
    垂直梁が固定される支持梁に対して直交又は平行方向に
    載置されることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    のスプレー式脱硫塔。
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