JP3207433B2

JP3207433B2 - 排煙脱硫装置

Info

Publication number: JP3207433B2
Application number: JP51108997A
Authority: JP
Inventors: 直彦鵜護; 徹高品; 沖野　　進; 和明木村; 浩一郎岩下; 耕治生田; 平治田中
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: CN1209757A; PL328071A1; ES2193348T3; KR19990082191A; TW335357B; DK0882487T3; KR100300488B1; US6051055A; TR199801461T2; EP0882487B1; PL186336B1; PL183927B1; CN1108847C; EP0882487A1; EP0882487A4; WO1997027931A1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、スラリと排煙とを効率よく接触させること
ができる排煙脱流装置に関する。

背景技術従来、火力発電設備等における排煙処理のために設け
られる排煙脱硫装置としては、例えば実開昭59−53828
号公報に示されるような、いわゆる液柱式の気液接触装
置を使用して、吸収剤スラリと排煙とを接触させ、排煙
中の硫黄酸化物を吸収するものがある。

この種の脱硫装置で使用される気液接触装置は、気体
が上下方向に通過する接触処理塔（吸収塔本体）内に、
長手方向に複数のノズルが設けられ一端が閉塞されたス
プレーパイプを水平に配設し、このスプレーパイプの他
端から液状体を送給して前記ノズルから液状体を上向き
に噴射させることにより、液状体と気体とを接触させる
処理を行うようにしたものである。

そして、通常前記スプレーパイプは、接触処理塔内の
横方向全域にわたって、平行に複数本並べて配設され、
これらスプレーパイプの他端側が長手方向の複数箇所で
それぞれ接続された供給パイプであって、一端が閉塞さ
れ他端から液状体が供給される供給パイプが接触処理塔
の外部に設けられ、この供給パイプを介して各スプレー
パイプに液状体が供給される構成となっている。

また、前記スプレーパイプ及び供給パイプは、従来長
手方向に一定断面の単なる管材より構成され、流路断面
が長手方向に一定なものであった。

ところで、このような従来の気液接触装置では、図７
に示すように、スプレーパイプに設けられた複数のノズ
ルのうちで、閉塞された一端（閉塞端）側の数個のノズ
ルからの吹上げ状態が、大きく乱れて吹上げ高さが変動
し、平均的には他のノズルからの吹上げ高さに比し著し
く吹上げ高さが低くなるという不具合が生じていた。こ
のように部分的に吹上げ状態が悪く、液状体の飛散が不
十分な箇所があると、接触処理塔を通過する排煙の一部
が液状体（吸収剤スラリ）とほとんど接触しないで通過
してしまうことになり、脱硫装置の場合には脱硫率の極
端な低下を招く。

そして、無理にでも高脱硫率を維持するためには、液
状体の全体的な供給量を相当量増やして、この箇所の飛
散状態を充分なものとする方法もあるが、残りの箇所の
ノズルについての液状体の供給量を無用に増やすことに
なり、運転コストが高くなる。

また、従来の気液接触装置では、一つのスプレーパイ
プにおいて上記のような吹上げ状態の不均一が生じると
ともに、各スプレーパイプ相互間においても、吹上げ高
さの不均一が生じていた。すなわち、供給パイプの長手
方向においても、供給パイプの閉塞された一端側により
近いスプレーパイプの吹上げ状態が不安定となり、他の
スプレーパイプに対して吹上げ高さが逆に高くなるとい
う問題があった。

なお、流速等の平均値に対して巨視的にベルヌイの定
理が成立するとすれば、吹上げ高さは静圧に略比例する
と考えられるから、スプレーパイプや供給パイプの閉塞
された一端側に近づくほど流量（動圧）が減って静圧が
増加し、吹上げ高さがより高くなるもとと考えられる。

しかし、スプレーパイプの長手方向においては、この
ような理論に反して、現実は上述したように後流側のノ
ズルにおける吹上げ高さが平均的に低く、乱高下してい
た。

また、スプレーパイプの一端を閉塞する端板の内面位
置は、従来、例えば図10の符号61aに示すように、スプ
レーパイプにおける最も閉塞端側に位置するノズルの入
口最大内径の位置よりも大きく外側に設定されていた。

発明の開示本発明は、スプレーパイプからの吹上げ状態が均一か
つ安定的なものとなり、高い気液接触効率（脱硫率）を
確保し、しかも運転コストの低減化が可能な気液接触装
置を使用した排煙脱硫装置を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成する手段として、本発明は次の（１）
乃至（５）の態様を採るものである。

（１）吸収剤スラリと排煙とを接触させ、排煙中の硫黄
酸化物を吸収する排煙脱硫装置において、排煙が上下方
向に通過する吸収塔内に、長手方向に複数のノズルが設
けられ一端が閉塞されたスプレーパイプを水平に配設
し、このスプレーパイプの他端から吸収剤スラリを送給
して前記ノズルから吸収剤スラリを上向きに噴射させる
ことにより、吸収剤スラリと排煙とを接触させる処理を
行うこととし、前記スプレーパイプの閉塞された一端側
の流路形状を、流路断面積が閉塞された一端に向って減
少する形状としたことを特徴とする排煙脱硫装置。

（２）前記スプレーパイプを、断面寸法が一定の管材か
ら構成し、この管材の閉塞された一端側内部に、前記管
材の閉塞された一端に向ってノズル側に傾斜した傾斜板
を配設し、これにより流路断面積が閉塞された一端に向
って減少する形状としたことを特徴とする前記（１）の
排煙脱硫装置。

（３）前記スプレーパイプの一端を閉塞する端板の内面
位置を、前記スプレーパイプにおける最も閉塞された一
端側に位置するノズルの入口最大内径の位置からさらに
閉塞された一端側に0.05D（Ｄは前記スプレーパイプの
内径）だけ離れた近傍位置、あるいはこの近傍位置より
も内側に設定したことを特徴とする前記（１）又は
（２）の排煙脱硫装置。

（４）前記スプレーパイプを横方向に複数並べて配設
し、これらスプレーパイプの他端側が長手方向の複数箇
所でそれぞれ接続された供給パイプであって、一端が閉
塞された他端から吸収剤スラリが供給される供給パイプ
を設け、この供給パイプを介して各スプレーパイプに吸
収剤スラリが供給される構成とするとともに、前記供給
パイプを流路断面積が閉塞された一端に向って減少する
形状としたことを特徴とする前記（１）〜（３）のいず
れかに記載の排煙脱硫装置。

（５）排煙に吸収剤スラリを接触させ、排煙中の硫黄酸
化物を吸収させる排煙脱硫装置であって、排煙（気体）
と吸収剤スラリ（液状体）とを接触させる手段として接
触処理塔内の下方に長手方向に複数のノズルを配され、
一端が閉塞されたスプレーパイプを水平に複数配設し、
このスプレーパイプの他端からスラリ小塊が含まれる吸
収剤スラリを送給して前記ノズルから吸収剤スラリおよ
びスラリ小塊をも垂直上向きに噴出させることによって
吸収剤スラリと排煙とを接触せしめ、吸収処理を行う該
排煙脱硫装置において、前記スプレーパイプを断面寸法
が一定の管状から構成し、この管材が閉塞された一端内
部に、この管材の閉塞された一端に向ってノズル側に傾
向した傾斜板を配置し、且つ該閉塞された端板と該傾斜
板とを適当な位置関係で連繋させるものであって、スプ
レーパイプの一端を閉塞する端板の内面位置を、前記ス
プレーパイプの最下流に位置するノズルの入口最大内径
の位置ないし、さらに下流側に0.05Dだけ離れた間に設
定させ、傾斜板を最下流位置のノズルから３〜４本目ノ
ズルの中間位置もしくは４〜５本目ノズルの中間位置か
ら配置させ、最下流位置のノズル位置での傾斜板上の面
積がスプレーパイプ断面積の0.2〜0.3倍になるように傾
斜させた排煙脱硫装置。

本発明によれば、スプレーパイプの閉塞された一端側
の流路形状を、流路断面積が閉塞端に向って減少する形
状とした。このため、スプレーパイプの閉塞端側の複数
個のノズルに流入する液の流れが安定し、これらノズル
からの吹上げ状態が乱れて他端側のノズルに対して吹上
げ高さが低下する現象が、従来に比し格段に改善され、
気液接触効率が向上する。

また、スプレーパイプを、断面寸法が一定の管材から
構成し、この管材の閉塞端側内部に、前記管材の閉塞端
に向ってノズル側に傾斜した傾斜板を配設し、これによ
り流路断面積が閉塞端に向って減少する形状とした場合
には、従来から使用されていた一般的な管材に傾斜板を
設けるだけで容易にスプレーパイプが製作可能となり、
また既存の設備の改造も容易となる。

また、スプレーパイプの一端を閉塞する端板の内面位
置を、スプレーパイプにおける最も閉塞端側に位置する
ノズルの入口最大内径の近傍位置、あるいはこの入口最
大内径の近傍位置よりも内側に設定した場合には、特に
スプレーパイプの最も閉塞端側に位置するノズルからの
吹上げ状態がより適正かつ安定的なものとなり、さらな
る気液接触効率向上が実現できる。

また、横方向に複数並べて配設されたスプレーパイプ
の他端側が長手方向の複数箇所でそれぞれ接続された供
給パイプであって、一端が閉塞され他端から吸収剤スラ
リが供給される供給パイプを設け、この供給パイプを介
して各スプレーパイプに吸収剤スラリが供給される構成
とした場合に、前記供給パイプを流路断面積が閉塞され
た一端に向って減少する形状とした場合には、この供給
パイプにおける流速の均一化や流れの安定化をはかるこ
とができる。このため、各スプレーパイプ相互間の吹上
げ高さの均一化や供給パイプの閉塞端側に接続されたス
プレーパイプからの吹上げ状態の乱れ等も改善され、供
給パイプの長手方向における吹上げ高さの均一化もはか
られ、結果として、全体として２次元的に配置された複
数のノズル全体の吹上げ状態の均一化及び安定化が実現
され、さらなる気液接触効率の向上に貢献できる。

また、本発明の脱流装置によれば、従来の下向きスプ
レー式と異なり、液は一旦吹上げられ落下するために、
塔内液の滞留時間が長いこと、及び吹上げる液と落下す
る液が塔中央で衝突し、濃密な液層を形成することか
ら、高い気液接触効率が得られる。この結果循環スラリ
量も少なくでき、ランニングコストも低減できる。すな
わち、上記のように吹上げ状態の均一化及び安定化がは
かられ、少ない吸収剤スラリの供給量で効率良く気液接
触が行える気液接触装置を採用しているから、吸収剤ス
ラリの供給量を低減しつつ、高い脱硫率を実現できるこ
とができる。

図面の簡単な説明図１は、本発明の実施の形態の一例である排煙脱硫装
置の全体構成図である。

図２は、図１の装置の要部斜視図である。

図３は、図１、２の装置のスプレーパイプの構成を示
す側面断面図である。

図４は、図１、２の装置のスプレーパイプの構成を示
す部分断面図である。

図５は、図１、２の装置のスプレーパイプの構成を示
す軸直角断面図であって、図３におけるXI−XI断面図で
ある。

図６は、本発明の実施例であるスプレーパイプを使用
した実験結果（各ノズルからの吹上げ状態）を示す図で
ある。

図７は、本発明に対する比較例であるスプレーパイプ
を使用した実験結果（各ノズルからの吹上げ状態）を示
す図である。

図８は、本発明の実施例であるスプレーパイプを使用
した実験結果（各ノズルからの吹上げ状態）を示す図で
ある。

図９は、本発明の実施例であるスプレーパイプを使用
した実験結果（各ノズルからの吹上げ状態）を示す図で
ある。

図10は、本発明に対する比較例であるスプレーパイプ
の構成を示す側断面図である。

図11は、実験３で用いた装置の概要を説明する概念図
である。

図12は、スプレーパイプ内でのスケール塊の移動を説
明する概念図である。

図13は、傾斜板52を中窪み傾斜板とした実施の形態を
説明する断面図である。

発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施の形態の一例を図１から図５に基
づいて説明する。

本例の排煙脱硫装置は、図１に示すように、吸収剤ス
ラリ（液状体）を排煙（気体）と気液接触させ、さらに
この場合酸化のための空気とも接触させるための気液接
触装置として、図２に示すような気液接触装置１を有す
る。

この気液接触装置１は、吸収剤スラリ（カルシウム含
有スラリ、この場合石灰石スラリ）が供給されるタンク
10と、このタンク10の一側部（図では左側）から上方に
延設され、未処理排煙Ａを導入するための排煙導入部21
がその上端部に形成された排煙が下方に向って流れる導
入側吸収塔（接触処理塔）20と、タンク10の他側部（図
では右側）から上方に延設され、処理済排煙Ｂを導出す
るための排煙導出部31がその上端部に形成されて、導入
側吸収剤20を通過しタンク10内上部を経由した排煙が上
方に向って流れる導出側吸収塔（接触処理塔）30とを備
えている。

そして、各吸収塔20、30には、スプレーパイプ22、32
がそれぞれ設けられ、これらスプレーパイプ22、32に
は、吸収剤スラリを上方に向って液柱状に噴射する複数
のノズル23、33が形成されている。また、タンク10の両
側には、タンク10内の吸収剤スラリを吹上げる循環ポン
プ24、34が設けられ、供給パイプ25、35を介して吸収剤
スラリが各スプレーパイプ22、32に送り込まれ、各ノズ
ル23、33から噴射されるように構成されている。さらに
この場合、導出側吸収塔30の上端部には、同伴ミストを
捕集除去するためのミストエリミネータ30aが設けられ
ている。なお、このミストエリミネータ30aで捕集され
たミストは、例えば導出側吸収塔30内を滴下することに
より直接タンク10内に戻る構成となっている。

各スプレーパイプ22、32は、図２に示すように、各吸
収塔内の横方向全域にわたって、平行に複数並べて配設
され、これらスプレーパイプの他端側が供給パイプ25、
35の長手方向の複数箇所にそれぞれ接続されている。こ
の供給パイプ25、35は、各スプレーパイプ22、23が接続
された範囲において、図２に示す如く、閉塞された一端
側に向って、流路断面積が低下するように、先細りの形
状とされている。この供給パイプ25、35の流路断面積の
低下率は、内部の平均流速が長手方向に略一定となるよ
うに設定される。

なお、各スプレーパイプ22、32及びノズル23、33の詳
細構成については、図３により後述する。

そして本例の場合、タンク10内には、空気供給手段11
が設けられ、スプレーパイプ22、23から吹上げられ亜硫
酸ガスを吸収しつつ流下する吸収剤スラリを、タンク10
内において空気供給手段11により吹込んだ空気により酸
化し、副生品として石膏を得る構成となっている。

なお、空気供給手段11は、この場合アーム回転式のも
ので、タンク10内に中空回転軸12により支持されて図示
省略したモータにより水平回転する攪拌棒13と、前記中
空回転軸12から伸びて開口端が攪拌棒の下側に延長され
た空気供給管14と、前記中空回転軸12の基端側を空気源
に供給するためのロータリージョイント15とを備え、ロ
ータリージョイント15から空気Ｃを圧入しつつ中空回転
軸12を回転させることで、空気供給管14より攪拌棒13の
回転方向背面側に生じる気相域に空気Ｃを供給し、攪拌
棒13の回転により生じる渦力によりこの気相域終縁部の
千切れ現象を起こして略均一な微細気泡を多数発生さ
せ、タンク10内で亜硫酸ガスを吸収した吸収剤スラリ溶
液と空気とを効率良く接触させるものである。

なお、これらの処理中に起きる主な反応は以下の反応
式（１）から（３）となる。

（吸収塔） SO₂＋H₂O→H⁺＋HSO₃ ^- （１）（タンク） H⁺＋HSO₃ ^-＋1/2O₂→2H⁺＋SO₄ ^2- （２） 2H⁺＋SO₄ ^2-＋CaCO₃＋H₂O →CaSO₄・2H₂O＋CO₂ （３）そして、タンク10内のスラリ（石膏と吸収剤である少
量の石灰石が懸濁又は溶存したもの）は、スラリポンプ
２により吸出された固液分離機３に供給され、ろ過され
て水分の少ない石膏Ｆ（通常、水分含有率10％程度）と
して取り出される。一方、固液分離機３からのろ液は、
スラリタンク４に送られ、ここで補給水とともに石灰石
Ｅが加えられ、吸収剤スラリとしてスラリポンプ５によ
り再びタンク１内に供給される構成となっている。

なお、図２において符号16で示すものは、ロータリー
ジョイント15を介して空気供給手段11に空気を供給する
空気ブロワである。

次に、図３から図５により、スプレーパイプ22、32の
構成例を説明する。この場合、スプレーパイプ22、32
は、図３に示すように、断面円形（一定断面）の管材41
の上面側に一定ピッチで複数の円孔を形成し、これら円
孔の上面周囲にノズル設置用の円筒材42を溶接等により
それぞれ固設したものである。そして、各円筒材42内に
ノズル本体43をはめ込み、円筒材42の上端外周に取付け
られるフランジ44により締結することにより、ノズル2
3、33を構成したものである。

なお、管材41としては、例えば管内径（直径）Ｄが20
0〜300mm程度、ノズルの配置ピッチが500mm程度のもの
が使用でき、この場合管摩擦抵抗等のエネルギ損失はほ
ぼ無視できる。また、ノズル23、33は、一つのスプレー
パイプに対して、例えば10個程度設けられる。

そして、管材41の一端（図３では右側の端）内部に
は、端板51及び傾斜板52を構成する端部構成部材50が設
けられている。すなわち、この場合には、予め溶接等に
より一体的に製作された端部部構成材50が、管材41の一
端から挿入され、例えば端板51の外面外周部を管材41に
溶接することにより固定状態に取り付けられ、これによ
り管材41の一端を閉塞する端板51と傾斜板52が設けられ
ている。

傾斜板52は、スプレーパイプ22、32の閉塞端側の流路
形状を、流路断面積が閉塞端に向って減少する形状とす
るものである。この場合傾斜板52は、図３に示す如く、
スプレーパイプ22、32の閉塞端側から３番目と４番目の
ノズルの略中央の位置にその先端が配置され、この先端
は管材41の内底面に密着し、端板51に溶接等により接続
された基端側（閉塞端側）に向って、ノズル側（上面
側）に傾斜したものである。そして、この傾斜板52は、
両側の端縁が管材41の内面に接合する形状とされること
により、管材41の内部を仕切り、そのノズル側（上面
側）に先細りの流路を形成している。

流路断面積を減少させる領域の長さは、スプレーパイ
プの内径やノズルの配置ピッチ、スラリの噴射圧力等に
より変化するが、吹き上げ高さが乱れて他のノズルから
の吹き上げ高さに比較して低下する領域とすればよい。

通常は、スプレーパイプの端部から２〜３本目までの
ノズルで、このような変動が生じるので、傾斜板を最下
流のノズルから３〜４本目のノズルの中間位置もしくは
４〜５本目のノズルの中間位置から配置されることが好
適である。

なお、傾斜板52の傾斜角度は、スプレーパイプ22、32
の閉塞端側から１番目のノズルの中心線の位置における
流路断面積が、管材41自体の内断面積の略20％程度とす
ることが好ましい。すなわち、最下流位置のノズル位置
での傾斜板上の流路断面積がスプレーパイプ断面積の0.
2〜0.3倍となるのが好ましい。

また、傾斜板52の先端部上面には、図３及び図５に示
すように、断面Ｙ字状の押え部材53が、予め溶接等によ
り一体的に設けられ、これにより、傾斜板52の先端が管
材41の底面に密着した状態に保持される構成となってい
る。

なお、このような端部構成部材50を挿入し閉塞端側に
おける溶接等により固定することで、端部51及び傾斜板
52を設ける構造であれば、工具（溶接トーチ等）が挿入
困難な管材内部にも容易かつ安定的に傾斜板を設けられ
る効果がある。

そして、端部51の内面位置は、スプレーパイプ22、32
における最も閉塞端側に位置するノズルの入口最大内径
の位置からさらに閉塞端側にα＝0.05D（Ｄは前記スプ
レーパイプの内径）だけ離れた離間位置、あるいはこの
離間位置よりも内側に設定されている。

すなわち、図４に示すように、スプレーパイプ22、32
の内径をＤ、ノズル本体43の口径をｄ、ノズル本体43の
入口部曲率半径をＲ、最も一端側に位置するノズルの中
心線から端板51の内面までの距離をＬとした場合、下記
式（４）が成立するように設定している。

Ｌ≦L₀（L₀＝d/2＋Ｒ＋α、α＝0.05D）（４）なおここでαの値は、例えばＤ＝200mmの場合にはα
＝10mmとなり、またＤ＝300mmの場合にはα＝15mmとな
る。

次に、上記のように構成された気液接触装置の動作を
説明する。

タンク10内の吸収剤スラリは、循環ポンプ24、34によ
りそれぞれ供給パイプ25、35を通ってスプレーパイプ2
2、32に供給される。一方、排煙は、まず排煙導入部21
を通って導入側吸収塔20内に導入され下降する。スプレ
ーパイプ22に供給された吸収剤スラリは、スプレーパイ
プ22のノズル23から上方へ噴射され、上方に吹き上げら
れた吸収剤スラリは、頂部で分散し次いで下降し、下降
するスラリと吹き上げたスラリとが相互に衝突して微細
な粒子状になり、微細な粒子状になったスラリが次々に
生じるようになり、粒子状のスラリは塔内に分散して存
在するようになり、やがてゆっくりと落下するようにな
る。こうして、亜硫酸ガスを含む排煙が粒子状のスラリ
が存在する塔内を流下するため、体積当たりの気液接触
面積が大きくなる。また、ノズル23近傍では排煙がスラ
リの吹き上げ流れに効果的に巻き込まれるので、スラリ
と排煙とは効果的に混合し、まずこの並流式の吸収塔20
においてかなりの量の亜硫酸ガスが除去される。

次に、吸収塔20を流下した排煙は、タンク10の上部を
横方向に流れた後、下部から吸収塔30に入り、吸収塔30
を上昇する。吸収塔30では、吸収剤スラリが、スプレー
パイプ32のノズル33から上方へ噴射され。吸収塔20と同
様に、スラリと排煙とは効果的に混合し、さらにこの向
流式の吸収塔30において最終的に残りのほとんどの亜硫
酸ガスが除去される。

なお、タンク10内では、前述したように、空気ブロワ
16から送り込まれた空気Ｃが、空気供給手段11により微
細な気泡として、スラリ中に吹込まれ、各吸収塔20、30
において亜硫酸ガスを吸収して流下した吸収剤スラリが
これら空気と接触して酸化され、石膏が得られる。

そしてこの際、本例の構成によれば、各スプレーパイ
プ22、32の各ノズル23、33からのスラリの吹上げは、図
６に示すように、全域に渡って均一かつ安定的なものと
なる。このため、排煙と吸収剤スラリとの気液接触は、
吸収塔内の水平方向の全域で均一に行われ、効率のよい
吸収処理が行われて、循環ポンプ24、25によるスラリの
循環量（供給量）を必要最低限のものとしつつ、高い脱
硫率が確保される。

なお、この作用効果は、後述するような発明者からの
実験により主として確かめられたものであるが、その原
理は次のように考えられる。

すなわち、まず各スプレーパイプ相互の関係では（供
給パイプの長手方向については）、供給パイプ25、35が
前述したように先細りの流路形状とされることにより、
内部の平均流速が一定になり、内部を流れるスラリの静
圧が長手方向に略一定になる。また、閉塞された管端側
においては、流路が漸次絞られるために、流れの乱れが
抑制される。このため、各スプレーパイプ相互で（供給
パイプの長手方向において）、吹上げ高さの不均一が生
じたり、供給パイプの閉塞端側のスプレーパイプの吹上
げ状態が不安定（吹上げ高さや方向の変動等）になった
りする不具合が従来よりも格段に低減される。

また、各スプレーパイプのそれぞれにおいても、傾斜
板52により流路が先細り状とされ、かつ端板51の内面位
置がノズル入口の最大内径より略内側に配置されたため
に、図10に示すような後述の流れの乱れ（渦の発生、変
動）が抑制され、パイプ内閉塞端側の流れが図３の矢印
に示すような整然としたものとなる。このため、各スプ
レーパイプにおける特に閉塞端側のノズルからの吹上げ
状態が極端に不安定なものとなったり、平均的な高さが
他のノズルに比して極端に低下したりする不具合が解消
される。

ここで、傾斜板52のもう一つの大きな働きは、酸化タ
ンクからポンプを介してスプレーパイプに供給されてく
る液中に混入されるスケールの小塊を液流れで傾斜板52
面上に沿って最下流位置のノズル下まで移送させて最下
流位置ノズルからスケール小塊がスプレーパイプ内に溜
ることなく排出させる作用をする。

また、端板51は最下流位置のノズルからの液柱の高さ
レベルの変動を抑制するのに重要な働きをする。即ちス
プレーパイプの閉塞された端部ポケット部に生起する渦
流の発生を抑圧させている。

最下流位置のノズルからの液柱の高さレベルの変動
は、傾斜板52の設置だけでは必ずしも不十分な場合があ
り、この端板51の配置でもって液柱レベルの抑制が可能
となる。

上記の如く、端板51は端部ポケット部に生起する渦流
の発生を抑制して、最下流位置のノズルからの液柱高レ
ベルの変動を抑制とすると共に、若干残る渦流によっ
て、最下流位置のノズル下に移動されてくるスケール塊
を巻上げ排出させる働きを兼ねそなえる。

このように、傾斜板52と端板51とは両者が適当な位置
関係に配置されることによっても、液柱の安定した吹き
上げとスプレーパイプに供給されてくる液中のスケール
塊をスプレーパイプから排出させて安定した運転継続が
達成できる。

以上説明したように、上記例の気液接触装置１を有す
る脱硫装置によれば、各ノズルからのスラリ（液状体）
の吹上げ状態を、塔内の全域にわたって均一かつ安定的
なものとすることができる。このため、スラリの循環流
量を一部の吹上げ状態が悪い部分のために無駄に増加さ
せなくても、効率良い気液接触が実現でき、脱硫率の向
上及び運転コストの低減に大きく貢献することができ
る。

また、供給パイプ25、35やスプレーパイプ22、32にお
いて、流路断面積が後流側に向って減少する構成となっ
ているので、後流に向って流速が低下することが抑制さ
れる（特に、供給パイプでは流速が略一定となる）。こ
のため、流速が低下することによって、スラリ中の固形
分が沈降して管内底面に体積固着してスケール化するこ
とが防止できる効果もある。

なお、上記例では、一つのタンクに二つの吸収塔を設
けた構成としているため、一つのタンクで気液接触（亜
硫酸ガスの吸収）を２段階に行うことができる。このた
め、各接触処理塔（吸収塔）の高さやスラリの循環流量
を従来と同じかそれ以下としても、従来と同等又はそれ
以上の気液接触効率（脱硫率）が得られる。しかも、導
出側接触処理塔（導出側吸収塔）では、並流式よりも接
触効率のよい、いわゆる向流式の気液接触となるから、
単に並流式の気液接触装置を二つ直列に接続して設ける
場合よりも、さらに気液接触効率を高めることができ
る。

なお、本発明は上記形態例に限らず各種の態様があり
得る。例えば、スプレーパイプの構造は、パイプの本体
部分（例えば上記管材41）自体が、閉塞端に向けて先細
りの形式とされていてもよい。

また、一つのタンクに対して一つの吸収塔（接触処理
塔）からなるものであってもよい。この場合には、一つ
の吸収塔で所定の脱硫率を達成するため吹上げ高さをよ
り高くする必要があるが、この場合には、本発明の作用
がより顕著となり効果が著しい。

また、本発明の脱硫装置は、上記実施例のようなタン
ク酸化方式に限らず、例えば酸化塔を別に設ける構成で
もよい。さらに、本発明の気液接触装置は、上記のよう
な排煙脱硫装置における吸収工程のための設備として適
用される場合に限らず、液状体と気体とを効率よく接触
させる必要のある工程であれば各種の分野に適用できる
ことはいうまでもない。

以下、スプレーパイプの構成に関する本発明の作用を
実証する実施例及び比較例（実験結果）を図６から図10
に基づいて説明する。

（ａ）実験1. 実験１では、比較例として、図10に示すように、傾斜
板がなく、端板61aが最も閉塞端側のノズル入口より外
側に大きく離れた構成のスプレーパイプ61（ノズルが７
個のもの）を使用し、全体的に吹上げ高さ（吹上げ状態
が安定している閉塞端から離れた位置のノズルの吹上げ
高さ）を３〜9mに変化させて、各ノズルからの吹上げ状
態を目視及び写真撮影等により確認した。

この例では、図４におけるＤ＝204.6mm（200Aの管材
使用）、ｄ＝40mm、Ｒ＝40mmであり、Ｌ＝L₀＋40として
いる。

結果は、閉塞端側の三つのノズルの吹上げ状態が不安
定となり、その平均的な吹上げ高さは他のノズルよりも
低かった。特に、全体的な吹上げ高さが高い程、この現
象が顕著であった。例えば、図７に示すように、閉塞端
側の三つのノズルの吹上げ状態が極端に低くなりかつ不
安定なものとなった。ここで、図７は、実験時に撮影し
た写真に基づくものである。

なお、このような現象が生じる原理は、以下のように
考えられる。すなわち、スプレーパイプの流路形状が図
10に示すように一定断面で、かつ端板61aがノズル入口
よりも大きく外側に配置されていると、図10の矢印に示
すように、端板61aで跳ね返るようにして逆向きに流れ
る流れが生じて渦が発生する。そして、発生する渦は、
不安定で正転／逆転を繰返す。このため、閉塞端付近の
ノズルへの液の流入が一様にならず、液柱が乱高下す
る。また、このような流れの乱れにより、閉塞端付近の
ノズル入口部近傍の平均的な静圧が低下し、平均的な吹
上げ高さが他のノズルに対して極端に低くなる。

（ｂ）実験2. 実験２では、上述した形態例におけぷスプレーパイプ
22、32と同様の構成の傾斜板（図３に示した構成）が設
けられたスプレーパイプ（ノズルが７個のもの）であっ
て、端板内面位置Ｌが表１のように異なるものを４種類
使用し、全体的な吹上げ高さを３〜9mに変化させて、各
ノズルからの吹上げ状態を目視及び写真撮影等により確
認した。この場合も実験１と同じく200Aの管材を使用し
（Ｄ＝204.6mm）、ｄ＝40mm、Ｒ＝40mmである。

結果は、表１に示すように、Ｌ＝L₀＋20mmとスプレー
パイプ63の場合には、先端ノズル（最も閉塞端側のノズ
ル）の吹上げ状態が乱れ、図９に示す如く吹上げ高さが
極端に低く不安定なものとなった。ここで、図９は、全
体的な吹上げ高さが略7mの場合の写真撮影結果を図示化
したものである。

そして、Ｌ＝L₀−10mmのスプレーパイプ60が最も良好
で、先端ノズルの吹上げ状態が最も安定し、全体的にも
図６に示す如く吹上げ高さが均一かつ安定的なものとな
った。ここで、図６は、全体的な吹上げ高さが略7mの場
合の写真撮影結果を図示化したものである。

また、Ｌ＝L₀＋10mmのスプレーパイプ62やＬ＝L₀±10
mmのスプレーパイプでも、先端ノズルの吹上げ状態が若
干不安定であるが、図８に示すように、Ｌ＝L₀＋20mmの
ケースに比べれば格段に良好であった。ここで図８は、
全体的な吹上げ高さが略7mの場合の写真撮影結果を図示
化したものである。

なお、このように吹上げ状態が良好となる原理は、以
下のように考えられる。すなわち、スプレーパイプの流
路形状が図３に示すように先細り形状で、かつ端板51が
ノズル入口最大内径よりも内側に配置されていると、図
３の矢印に示すように、端板51で跳ね返るようにして逆
向きに流れる流れは発生せず、各ノズルの入口に液が整
然とかつ安定的に流入するようになる。このため、吹上
げ状態の乱れや高さの変動も生じないし、また流速が均
一化されて吹上げ高さに影響する静圧も均一化されて、
他のノズル（閉塞端から離れた位置のノズル）に対して
も吹上げ高さが均等化される。

（ｃ）実験3. 図11に試験装置を示す。本装置は実機のスプレーパイ
プ41端部側を模擬した透明アクリル製モデルであり、吐
出口径40mmの液柱ノズル43（ノズル密度Ｎ＝４本/m²）
をピンチ500mmで６本装着させ、スプレーパイプ41端に
は傾斜板52を挿入し、スプレーパイプ41入口端部にはス
ケール塊の投入口41aを設けた。なお、液柱ノズルから
吐出した液はタンクに戻し、循環使用するようにした。

試験方法試験要領通常の運転時と運転短期停止後の再起動時との２ケー
スを想定した試験を次の要領で行った。

（１）通常の運転時の試験はスケール塊の挙動観察を容
易にするため循環液に清水を用いず先ず、所定の循環液
量をスプレーパイプ41に供給した後、大きさを整えた十
数個のスケール塊をスプレーパイプ41入口端部から投入
して、スケール塊のスプレーパイプ41内挙動及び液柱ノ
ズルからの排出状況を調べた。

（２）再起動時の試験では、スラリ濃度20wt％の液を循
環液量Ｌ′＝200m³/m²hで循環させた後、10〜25mmをス
ケール塊をスプレーパイプ41入口端から投入し、その直
後に循環ポンプを停止させ、スプレーパイプ41内のスラ
リ沈降を待ってスラリパイプ41内の液抜きを行い運転の
短期停止状態をつくり放置させた。放置中に再起動後の
スラリ塊の挙動観察を容易にするためタンク内のスラリ
液を清水に置換して、スケール塊の投入から１週間後に
再起動試験を行った。

試験結果通常運転時におけるスケール塊の排出水を循環させてスプレーパイプ入口端から投入したス
ケール塊の排出（堆積）状況を目視した。

スプレーパイプ内スケール塊の挙動（１）スプレーパイプ入口端部から投入されたスケール
塊は循環液流に乗って沈降しながら下流側に流され、ス
プレーパイプ底に達するとスプレーパイプ底を這うよう
に移動し、傾斜板との接点近傍で滞りがちになるが傾斜
板に沿って移動して端部ノズル下位に達する。

（２）スプレーパイプ底及び傾斜板上のスケール塊の下
流側には渦流が生じており、図12のように、複数個のス
ケール塊41bが積み重なって山状に位置すると、上流側
のスケール塊41bから次々と山を乗り越えては下流側に
位置する具合に、分散したスケール塊は横滑りで移動す
る。

（３）端部ノズルの１ヶ前のノズル下位を通過後の傾斜
板上のスケール塊の内、傾斜板52の両サイドに流れ着い
たスケール塊の動きは鈍く、居着きがちの傾向が見られ
る。従って、傾斜板52は平板よりも図13のように中窪み
板が望ましい。

液柱ノズルからのスケール塊の排出（１）本試験に供した３〜35mm範囲のスケール塊はその
全てが下流側の端部ノズル（吐出口径40mm）から排出さ
れ、端部ノズル以外の上流側ノズルからのスケール塊排
出は観察されなかった。

（２）スケール塊が端部ノズルから排出される際は端部
ノズル下位の傾斜板52上に達したスケール塊がノズルに
向う循環液の弱い渦流に巻き上げられて排出されて行
く。なお、略20mm以上のスケール塊は適度の渦流発生を
待つ格好で排出し、複数個であっても立て続けに排出さ
れる。また、スケール塊の排出には、循環液量が200m³/
m²h以上、好ましくは240m³/m²h以上が良い。

産業上の利用可能性本発明によれば、排煙脱硫装置の吸収塔において、ス
プレーパイプからの吸上げ状態を均一かつ安定的なもの
として、高い脱硫率が得られる。しかも、本発明では、
運転コストの低減化が可能であり、したがって、本発明
の産業上の利用可能性は大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者沖野進広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者木村和明東京都千代田区丸の内２丁目５番１号三菱重工業株式会社内 (72)発明者岩下浩一郎東京都千代田区丸の内２丁目５番１号三菱重工業株式会社内 (72)発明者生田耕治広島県広島市中区小町４番33号中国電力株式会社内 (72)発明者田中平治広島県広島市中区小町４番33号中国電力株式会社内 (56)参考文献特開平５−184861（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−61617（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/50 B01D 53/18 B01D 53/34 ZAB B01D 53/77

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収剤スラリと排煙とを接触させ、排煙中
の硫黄酸化物を吸収する排煙脱硫装置において、排煙が
上下方向に通過する吸収塔内に、長手方向に複数のノズ
ルが設けられ一端が閉塞されたスプレーパイプを水平に
配設し、このスプレーパイプの他端から吸収剤スラリを
送給して前記ノズルから吸収剤スラリを上向きに噴射さ
せることにより、吸収剤スラリと排煙とを接触させる処
理を行うこととし、前記スプレーパイプを、断面寸法が
一定の管材から構成し、この管材の閉塞された一端側内
部に、前記管材の閉塞された一端に向ってノズル側に傾
斜した傾斜板を配設し、これにより流路断面積が閉塞さ
れた一端に向って減少する形状とし、前記スプレーパイ
プの一端を閉塞する端板の内面位置を、前記スプレーパ
イプにおける最も閉塞された一端側に位置するノズルの
入口最大内径の位置からさらに閉塞された一端側に0.05
D（Ｄは前記スプレーパイプの内径）だけ離れた近傍位
置、あるいはこの近傍位置よりも内側に設定したことを
特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】前記スプレーパイプを横方向に複数並べて
配設し、これらスプレーパイプの他端側が長手方向の複
数箇所でそれぞれ接続された供給パイプであって、一端
が閉塞された植端から吸収剤スラリが供給される供給パ
イプを設け、この供給パイプを介して各スプレーパイプ
に吸収剤スラリが供給される構成とするとともに、前記
供給パイプを流路断面積が閉塞された一端に向って減少
する形状としたことを特徴とする請求項１に記載の排煙
脱硫装置。
【請求項３】排煙に吸収剤スラリを接触させ、排煙中の
硫黄酸化物を吸収させる排煙脱硫装置であって、排煙と
吸収剤スラリとを接触させる手段として接触処理塔内の
下方に長手方向に複数のノズルを配され、一端が閉塞さ
れたスプレーパイプを水平に複数配設し、このスプレー
パイプの他端からスラリ小塊が含まれる吸収剤スラリを
送給して前記ノズルから吸収剤スラリおよびスラリ小塊
をも垂直上向きに噴出させることによって吸収剤スラリ
と排煙とを接触せしめ、吸収処理を行う該排煙脱硫装置
において、前記スプレーパイプを断面寸法が一定の管状
から構成し、この管材が閉塞された一端内部に、この管
材の閉塞された一端に向ってノズル側に傾向した傾斜板
を配置し、且つ該閉塞された端板と該傾斜板とを適当な
位置関係で連繋させるものであってスプレーパイプの一
端を閉塞する端板の内面位置を、前記スプレーパイプの
最下流に位置するノズルの入口最大内径の位置ないしさ
らに下流側に0.05Dだけ離れた間に設定させ、傾斜板を
最下流位置のノズルから３〜４本目ノズルの中間位置も
しくは４〜５本目ノズルの中間位置から配置させ、最下
流位置のノズル位置での傾斜板上の面積がスプレーパイ
プ断面積の0.2〜0.3倍になるように傾斜させた排煙脱硫
装置。
【請求項４】上記傾斜板の上流側先端部の上面に、断面
Ｙ字状の押え部材を予め一体に設け傾斜板の先端が上記
スプレーパイプを構成する管材の底面に密着した状態に
保持されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３の
いずれかの排煙脱硫装置。
【請求項５】上記端板及び傾斜板を一体の端部構成部材
として構成し、該端部構成部材を上記管材の一端から挿
入して閉塞端に固定することができるようにしたことを
特徴とする請求項１〜４のいずれかの排煙脱硫装置。