JP3025147B2 - 湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

湿式排煙脱硫装置

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • B01D53/501Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
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    • B01D53/501Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は湿式排煙脱硫装置に関
し、更に詳細には設備コスト及び運転コストの比較的低
い経済的な湿式排煙脱硫装置に関する。

【0002】

【従来の技術】従来の湿式排煙脱硫装置は高い脱硫率を
達成するために、図4に示すような複雑な構成を備えて
いる。蒸気発生器から出た排煙は空気予熱器及び電気集
塵器を経てIDF(吸い込みファン)により吸引されて
湿式排煙脱硫装置に導入される。空気予熱器は排煙の熱
で燃焼用空気を予熱し、電気集塵器は排煙中の石炭灰等
の粉塵を除塵する。電気集塵器を出た排煙はBUF(ブ
ースト・アップ・ファン)により昇圧されてGGH(ガ
ス・ガス・ヒータ)を経て処理排煙を昇温し、自己は冷
却された後、吸収塔に入る。吸収塔で脱硫処理された排
煙はGGHにより加熱されて軽くなりドラフトを得て高
い煙突に入り、そこから大気中の高所に放散される。

【0003】一方、石灰スラリは石灰石スラリ調製槽で
調製されたのち、吸収塔に導入され、排煙中のSO2
スと反応して石膏スラリとなり吸収塔底部に滞留する。
吸収塔はグリッド等の充填材を充填した充填層を備え、
充填層の上から石灰スラリが流下し、排煙も吸収剤スラ
リに対し並流して充填層内を流れ、そこで気液接触し、
石灰スラリ中の石灰成分が排煙中のSO2 ガスと反応す
る。次いで、石膏スラリは遠心分離装置で脱水されて石
膏となる。また、遠心分離装置で石膏スラリから分離し
た排液は排水処理設備で処理されて放流される。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
湿式排煙脱硫装置は環境問題を考慮して90〜95%程
度の高い脱硫率を達成することを目的とし、しかも処理
排煙を大気中の高所で放散している。しかし、従来の装
置は余りにも高い脱硫率を求めているために、上述のよ
うに装置の構成と個々の機器の構造が複雑で、そのため
設備費及び運転費が嵩み、更には高い運転技術を必要と
している。従って、脱硫率が低くてもよい場合、特に高
純度の副生品である石膏を必要としない場合には、従来
の高脱硫率湿式排煙脱硫装置は設備費及び運転費の面か
ら経済的妥当性に乏しいと言う問題を有し、また高い運
転技術を要することから、運転員の熟練度が低い場合に
は装置を効率よく運転できないとか、更には装置のメン
テナンスができないと言う問題点を有している。また、
その構成の複雑さと構造の点から、既存の火力発電所等
の排煙発生装置に追加して設置することが難しいと言う
問題点を有している。

【0005】ところで、現在、工業化を進めている発展
途上国では、排煙等の公害問題の解決が急がれている上
に人口稠密度が比較的低いので、比較的低い脱硫率でも
環境を飛躍的に改善することが可能であり、また資金が
潤沢でないので、廉価な装置が要求されている。更に
は、既存の火力発電所等の排煙による公害発生装置に追
加して設置できることが要件となっている。以上のこと
から、従来の高脱硫率湿式排煙脱硫装置は緊急に排煙処
理を必要としている発展途上国の要求を技術的にも経済
的にも満足することができない。そのため、脱硫率は7
0〜90%と比較的低いが、装置の構成が簡単で、しか
も運転が容易である湿式排煙脱硫装置の実現が強く望ま
れている。

【0006】以上の問題に鑑み、本発明の目的は従来の
湿式排煙脱硫装置に比べて装置の構成が単純で運転が容
易な湿式排煙脱硫装置を提供することである。

【0007】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は吸収剤スラリと排煙とを気液接触させて排
煙の脱硫処理を行う湿式排煙脱硫装置において、吸収剤
スラリを収容する液槽と、該液槽の一部を仕切板で仕切
り、仕切板の開口を介して液槽から生成物スラリが流入
するように設けた吸収剤と排煙中のSO2 ガスとが反応
して生じる生成物スラリを沈降により濃縮させる濃縮槽
とを備え、その上部に排煙と吸収剤スラリとを気液接触
させて脱硫反応を行う吸収部を、更にその上部に処理さ
れた排煙を放散させるミストキャッチャを設けた煙突部
を一体的に形成した組合せ型吸収塔を有し、吸収部は吸
収剤スラリを上向きに噴射するノズルを備えて、下部か
ら導入した排煙とノズルから噴射された吸収剤スラリと
を気液接触させ、一方未反応の吸収剤スラリ及び反応生
成物スラリを下方に落下させて液槽に収容し、液槽から
反応生成物スラリを濃縮槽に流入させるようにしてなる
ことを特徴としている。

【0008】本発明で使用する吸収剤は湿式石灰−石膏
法で通常使用される石灰石(CaCO3 )、消石灰(C
a(OH)2 )、生石灰(CaO)が用いられる。濃縮
槽の石膏スラリ滞留時間は生成物スラリの濃縮率により
異なるので、実際の生成物スラリを使用して実験等で決
定する。また、ノズルから噴射する吸収剤スラリの噴射
高さ、排煙の空塔速度等の組合せ吸収塔の設計因子も実
験により求める。

【0009】本発明では、濃縮槽は組合せ吸収塔の下部
に設けられた液槽の一部を仕切板で仕切り、仕切板の開
口を介して液槽から石膏スラリが流入するようにしたこ
とを特徴としている。これにより、液槽と濃縮槽とを一
体で形成できるので構成がより簡単になる。

【0010】本発明の望ましい実施態様では、吸収部の
上部に吸収剤サイロと吸収剤サイロから吸収剤粉末を分
散、落下させる散布器を設け、空気搬送により吸収剤サ
イロに供給した吸収剤粉末を散布器により吸収部内に分
散、降下させつつ吸収内のスラリと接触させてスラリ
に捕捉させるようにしたことを特徴としている。これに
より、従来の装置で必要とされた吸収剤スラリ調製槽が
不要となり、装置の構成がより簡単になる。

【0011】本発明では、煙突にはミストキャッチャが
設けてあることを特徴としている。これにより、煙突が
液槽と吸収部の上部に設けてあるので、ミストキャッチ
ャで捕捉したミストをそのまま降下させて吸収部でスラ
リにより捕捉することができる。これにより、煙突から
放散されるミストの量を低減させることができる。ミス
トキャッチャはその種類を問わないが、構造が簡単で排
煙の圧力損失が低いことから旋回流方式のミスチキャッ
チャが望ましい。

【0012】

【作用】本発明では、組合せ型吸収塔が直立の一本の構
造体で形成されており、下部が吸収剤スラリを収容する
液槽と、吸収剤と排煙中のSO2 ガスとが反応して生じ
る生成物スラリを沈降により濃縮させる濃縮槽とを構成
し、その上の中間部が排煙と吸収剤スラリとを気液接触
させる吸収部を構成し、その上部が処理された排煙を放
散させる煙突を構成する。このため、処理された排煙は
従来の装置のように吸収塔と煙突との間を結ぶダクトを
必要とすることなく、吸収部から煙突に直接導入され
る。

【0013】吸収部では、ノズルから上向きに噴射され
た吸収剤スラリは上方に向かい次いで下方に下降する。
一方、排煙は下部から吸収部に導入され、上方に向かう
吸収剤スラリと並流に流れつつ気液接触し、また下方に
下降する吸収剤スラリと向流に流れつつ気液接触して、
排煙中のSO2 と吸収剤とが反応し生成物を生成する。

【0014】更に説明すると、吸収剤スラリは図3に図
解するように、ノズルから噴射されて上方に噴き上げ頂
部で分散し次いで降下する。降下する吸収剤スラリと噴
き上げた吸収剤スラリとが相互に衝突して微細な粒子状
になるので、従来の充填式吸収塔に比べて単位体積当た
りの気液接触面積が大きくなる。また、吸収剤スラリが
粒子状で分散して存在し、更にはノズル近傍では排煙が
吸収剤スラリの噴き上げ流れに効果的に巻き込まれるの
で、吸収剤スラリと排煙とは効果的に混合し、よって気
液接触効率が高くなる。そのため、以上の二つの効果に
より、本発明の吸収部の容積は比較的小さくて済む。ま
た、本発明の吸収部は従来の充填式吸収塔のように、充
填物を洗浄したり交換したりする必要がなく、また可動
部分もないので、メンテナンスの必要もなく、従って運
転に熟練したオペレータを必要としない。また、充填式
吸収塔に比べて吸収部での排煙の圧力損失が低いので、
従来の湿式排煙脱硫装置のようにBUFを必要としな
い。

【0015】生成物スラリは生成物の自然沈降により、
従来の装置に設けてあるような生成物脱水装置を必要と
しない程度に濃縮される。例えば、生成物スラリは石炭
燃焼式火力発電所で発生した石炭灰と混練して粘土状の
粘質体とし、通常の固体搬送手段により搬送できる程度
に濃縮される。

【0016】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図1は本発明に係る湿式
排煙脱硫装置の一実施例の概略フローシート及び図2は
図1に示す湿式排煙脱硫装置の組合せ型吸収塔の構成を
示す模式的な断面図である。この実施例の湿式排煙脱硫
装置(以下、装置と略称する)10は吸収剤として石灰
石を使用して石灰−石膏法により排煙中のSO2 ガスを
除去する装置であって、図4に示す従来の湿式排煙脱硫
装置のBUF、GGH、吸収塔、石灰石スラリ調製槽、
石膏脱水装置、石膏脱水装置の排液を処理する排水処理
設備に代えて、煙突組込み型吸収塔(以下、簡単に煙突
/吸収塔と略称する)12と、濃縮石灰スラリと石炭灰
とを混練する混練機14とを備え、更に、従来と同様に
石灰石貯槽16を備えている。

【0017】火力発電所の石炭焚き蒸気発生器Aから出
た排煙は吸い込みファン(IDF)Eにより吸引されて
空気予熱器B及び電気集塵器Cを経てこの実施例の装置
10に導入される。蒸気発生器Aから出た排煙は空気予
熱器Bで燃焼用空気を予熱して自己は冷却された後、電
気集塵器Cに入る。電気集塵器Cでは石炭灰等の粉塵が
排煙から分離、除去されて下の石炭灰貯槽Dに収拾され
る。一方、排煙は吸い込みファンEにより吸引されて煙
突/吸収塔12の中間にある吸収部に導入される。

【0018】煙突/吸収塔12は図2に示すように、下
部の貯液槽18と、その上に吸収部20と、更にその上
の煙突22とを組み合わせた一本の直立した塔状の構造
体である。構造体の外側には、吸収部20と煙突22と
の間に相当する位置に吸収剤サイロ(以下、単にサイロ
と略称する)24が環状に設けてある。吸収部20の下
部には排煙導入口25が設けてあり、そこを通って排煙
は吸収部20内に導入されて吸収部20内を上昇する。
また、吸収部20の下部には石灰スラリを噴射する多数
の石灰スラリ噴射ノズル26が単段のヘッダ28に平面
的にほぼ均一な分布で配置されている。ノズル26はノ
ズル口を上に向けて取り付けられ、石灰スラリを上向き
に噴射する。

【0019】吸収剤サイロ24が吸収部20の上部にあ
って、吸収剤はフィーダ30で必要供給量がサイロ24
から取出され、単管を通して下部貯槽18へ供給され
る。なおサイロ24には、石灰石粉末が石灰石貯槽16
(図1参照)から既知の空気搬送手段32により搬送さ
れて来る。

【0020】貯槽18は一つの槽が仕切り板34により
石膏スラリ槽36と石膏スラリ濃縮槽(以下、単に濃縮
槽と略称する)38とに分割されている。石膏スラリ槽
36には、滞留する石膏スラリに空気を噴射して攪拌す
ることにより、石膏スラリ中の石膏粒子の沈降を防止す
ると供に吸収された亜硫酸を硫酸に酸化する空気ノズル
40が設けてある。スラリポンプ41が、石膏スラリ槽
36とノズルヘッダ28との結ぶ配管の途中に設けてあ
って、石膏スラリ層36から石膏スラリをノズルヘッダ
28に供給する。

【0021】仕切り板34には、適所に開口42が設け
てあって、石膏スラリ槽36中の石膏スラリ成分が開口
42を介して濃縮槽38に流入する。濃縮槽38は石膏
スラリを自然沈降により濃縮するために、必要な滞留時
間を確保する容積を備えた貯槽である。濃縮槽38は排
出口46を下部に備え、濃縮された石膏スラリを排出口
46を介して搬送手段48、例えばベルトコンベヤに排
出する。また濃縮率を調整するために、空気を供給する
空気供給口44が石膏スラリ槽36に連通している。

【0022】搬送手段48の先端には図1に示したよう
に、混練機14が設けてあって、濃縮石膏スラリは、そ
こで石炭灰貯槽Dから落下する石炭灰と混練されて流動
性がなくなり、通常のベルトコンベアでもハンドリング
ができる状態となる。

【0023】煙突22の頂部には、放散される処理排煙
中のミストを捕捉するために、ミストキャッチャ50が
設けてある。ミストキャッチャ50は既知の旋回流式の
ミストキャッチャである。捕捉されたミストはミストキ
ャッチャ50から自然落下し、吸収部20で噴射された
石灰スラリに捕捉される。この実施例の装置10では、
排煙中のSO2 ガスを約70〜90の脱硫率で脱硫処理
できる。

【0024】ノズル26から上向きの噴射された石膏ス
ラリは一定の高さに到達すると、逆向きに降下し、その
過程で相互に衝突し、微細な粒子状になり、次いで吸収
部20の下方の石膏スラリ槽36に流入する。排煙中の
SO2 ガスは石膏スラリ中の石灰成分と反応して、亜硫
酸カルシウム、更に導入された空気により酸化されて硫
酸カルシウム、すなわち石膏となり、石膏スラリを生成
する。未反応の石灰及び石膏を含むスラリは下降して石
膏スラリ槽36に入り、そこで石膏スラリは開口42を
介して濃縮槽38に流入して濃縮される。

【0025】

【発明の効果】以上の構成により、本発明に係る湿式排
煙脱硫装置は従来の湿式排煙脱硫装置に比べて、以下の
点で構成が単純で運転が容易な装置となっている。 (1)処理排煙を吸収塔から直接煙突に導き放散してい
るので、高価なGGHが不要となり、また建設費が嵩む
ダクトの長さを大幅に短くしている。 (2)圧力損失の高い充填式吸収塔に代えて圧力損失の
小さい吸収剤スラリ噴射式吸収塔を使用しているので、
吸い込みファンのみの吐出圧で十分であり、BUFが不
要である。よって、設備コストと運転コストがそれだけ
節減できる。 (3)濃縮槽で石膏スラリを約60重量%の濃度に濃縮
しているので、脱水処理装置を必要とすることなく、石
炭灰と混練して流動性の低い廃棄物を形成できる。しか
も、石炭灰と一緒にして一体的に廃棄できるので、廃棄
に要するコストもそれほど嵩まない。 (4)従来のように脱水装置から排出された排液を処理
する排水処理設備を必要としないので、それだけ設備費
と運転費を軽減できる。また、運転の厄介な排水処理設
備を必要としないので、運転技術の高いオペレータを必
要としない。 以上のように本発明に係る湿式排煙脱硫装置は設備コス
トが比較的低く運転が容易であるから発展途上国等の要
求を満足できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係る湿式排煙脱硫装置の一実施例の概
略フローシート。

【図2】図1に示す湿式排煙脱硫装置の組合せ型吸収塔
の構成を示す模式的な断面図。

【図3】ノズルから噴射された吸収剤スラリの状態を説
明する模式図。

【図4】従来の湿式排煙脱硫装置の概略フローシート。

フロントページの続き (72)発明者 岩下 浩一郎 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社本社内 (72)発明者 遠藤 由和 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社本社内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収剤スラリと排煙とを気液接触させて
    排煙の脱硫処理を行う湿式排煙脱硫装置において、吸収
    剤スラリを収容する液槽と、該液槽の一部を仕切板で仕
    切り、仕切板の開口を介して液槽から生成物スラリが流
    入するように設けた吸収剤と排煙中のSO2 ガスとが反
    応して生じる生成物スラリを沈降により濃縮させる濃縮
    槽とを備え、その上部に排煙と吸収剤スラリとを気液接
    触させて脱硫反応を行う吸収部を、更にその上部に処理
    された排煙を放散させるミストキャッチャを設けた煙突
    部を一体的に形成した組合せ型吸収塔を有し、吸収部は
    吸収剤スラリを上向きに噴射するノズルを備えて、下部
    から導入した排煙とノズルから噴射された吸収剤スラリ
    とを気液接触させ、一方未反応の吸収剤スラリ及び反応
    生成物スラリを下方に落下させて液槽に収容し、液槽か
    ら反応生成物スラリを濃縮槽に流入させるようにしてな
    ることを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
  2. 【請求項2】 吸収部の上部に吸収剤サイロと吸収剤サ
    イロから吸収剤粉末を分散、落下させる散布器を設け、
    空気搬送により吸収剤サイロに供給した吸収剤粉末を散
    布器により吸収部内に分散、降下させつつ吸収剤内のス
    ラリと接触させてスラリに捕捉させるようにしてなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の湿式排煙脱硫装置。
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