JP3394514B2 - Wet flue gas desulfurization method using spray type absorption tower - Google Patents

Wet flue gas desulfurization method using spray type absorption tower

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JP3394514B2 JP2000305995A JP2000305995A JP3394514B2 JP 3394514 B2 JP3394514 B2 JP 3394514B2 JP 2000305995 A JP2000305995 A JP 2000305995A JP 2000305995 A JP2000305995 A JP 2000305995A JP 3394514 B2 JP3394514 B2 JP 3394514B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スプレー型吸収塔
を用いた湿式排煙脱硫装置において、スプレーノズルか
ら噴霧されるスプレー液滴を最適液滴径に調整する方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for adjusting a spray droplet sprayed from a spray nozzle to an optimum droplet diameter in a wet flue gas desulfurization apparatus using a spray type absorption tower.

【0002】[0002]

【従来の技術】スプレー型吸収塔を用いた湿式排煙脱硫
装置では、スプレーノズルから噴霧される吸収液のスプ
レー液滴径が気液接触効率等に影響するため、気液接触
を促進して脱硫性能を向上させるためには、噴霧スプレ
ー液滴径の最適径を求めることが重要である。従来、ス
プレー型吸収塔を用いた排煙脱硫装置において、スプレ
ーノズルから噴霧されるスプレー液滴の最適液滴径は、
これまでの実績値や実験による確認などの現象論的な方
法によって求められた値を使用していた。また、例え
ば、特開平8−19726号公報には、スプレーノズル
噴射口からの噴霧液滴平均径を2.7mm以上とし、か
つ、各ノズルの噴射口間隔を0.25〜1.1mとして
噴霧液滴同士の衝突干渉を生じさせ、スプレー液滴径を
1.4〜2.2mmとすることが記載されている。また、
特開2000−176321号公報には、スプレーノズ
ルの配置間隔を適正化して、噴出口からの液滴を互いに
衝突させることにより、液滴の粒子径を微細化し、か
つ、液滴の分布を均一化するようにしたスプレー型吸収
塔が記載されている。
2. Description of the Related Art In a wet flue gas desulfurization system using a spray type absorption tower, since the spray droplet diameter of the absorbing liquid sprayed from a spray nozzle affects the gas-liquid contact efficiency and the like, the gas-liquid contact is promoted. In order to improve the desulfurization performance, it is important to find the optimum diameter of the spray spray droplet diameter. Conventionally, in a flue gas desulfurization device using a spray type absorption tower, the optimum droplet diameter of the spray droplets sprayed from the spray nozzle is
The values obtained so far and the values obtained by phenomenological methods such as confirmation by experiments were used. Further, for example, in JP-A-8-19726, the average diameter of spray droplets from the spray nozzle injection port is 2.7 mm or more, and the spray port spacing of each nozzle is 0.25 to 1.1 m. It is described that collision interference between droplets is caused and the spray droplet diameter is set to 1.4 to 2.2 mm. Also,
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-176321, by optimizing the arrangement interval of the spray nozzles and causing the liquid droplets from the ejection ports to collide with each other, the particle diameter of the liquid droplets is made fine and the distribution of the liquid droplets is uniform. A spray type absorption tower adapted to be used is described.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では、スプレー型吸収塔を用いた排煙脱硫装置にお
いて、最適液滴径はこれまでの実績値や実験による確認
などの現象論的な方法によって求められた値を使用して
いたが、これらの方法では装置条件や運転条件が変化す
ると再び実験を行わなければならない等、開発コストの
増大、及び開発期間の長期化を招いていた。また、この
従来方式によって求められた最適液滴径では装置依存性
が非常に高く、別の装置の別の運転条件ではどうなるか
全く予想がつかない欠点を有していた。
As described above, according to the prior art, in the flue gas desulfurization apparatus using the spray type absorption tower, the optimum droplet diameter is phenomenologically based on the actual value obtained so far or confirmation by experiments. Although the values obtained by various methods were used, these methods would lead to an increase in development cost and a longer development period, such as having to perform an experiment again when the device conditions and operating conditions changed. . In addition, the optimum droplet diameter obtained by this conventional method has a very high device dependency, and there is a drawback that it is impossible to predict what will happen under another operating condition of another device.

【0004】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、スプレー型吸収塔を用いた湿式排
煙脱硫装置において、これまでの実績値や実験による確
認などの現象論的な方法によらず、理論的な方法で特定
の装置形状及び運転条件に対する最適スプレー液滴径を
導出することにより、石灰石膏法等の種々のスプレー型
吸収塔における噴霧スプレー液滴径を優れた吸収性能が
得られる最適径に調整することが可能となる湿式排煙脱
硫方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to develop a wet flue gas desulfurization apparatus using a spray-type absorption tower, and to develop a phenomenological theory such as actual results and confirmation by experiments. The best spray droplet size for various spray type absorption towers such as the lime gypsum method was derived by deriving the optimum spray droplet size for a specific device shape and operating conditions by a theoretical method regardless of It is an object of the present invention to provide a wet flue gas desulfurization method capable of adjusting to an optimum diameter capable of obtaining absorption performance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のスプレー型吸収塔を用いた湿式排煙脱硫
方法は、スプレー型吸収塔内に導入した硫黄酸化物含有
排ガスに、吸収塔内下部のボトムタンクから汲み上げた
吸収液をスプレーノズルよりスプレー液滴の形で噴霧し
て排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去し、落下した吸収液
をボトムタンクに再び収容し、吸収性能の低下した吸収
液は一定流量抜き出すという湿式排煙脱硫方法におい
て、スプレー型吸収塔における最適スプレー液滴径を導
出するにあたり、スプレー液滴に作用する運動方程式、
スプレー液滴内への排ガス中の硫黄酸化物の吸収現象を
記述した総括容量係数K G a定義式中に含まれる気液物質
移動係数の算出式、気液有効界面積値、従来設計値で与
えられる反応係数値から、特定の装置形状及び運転条件
に対する理論的な最適スプレー液滴径を導出して、スプ
レーノズルから噴霧する吸収液のスプレー液滴径を20
0〜1200μmの範囲、望ましくは300〜600μm
の範囲に調整するように構成されている。
In order to achieve the above object, a wet flue gas desulfurization method using a spray type absorption tower of the present invention is a method for producing a sulfur oxide-containing exhaust gas introduced into a spray type absorption tower, The absorption liquid pumped up from the bottom tank in the lower part of the absorption tower is sprayed from the spray nozzle in the form of spray droplets to absorb and remove the sulfur oxides in the exhaust gas, and the falling absorption liquid is stored again in the bottom tank for absorption performance. In the wet flue gas desulfurization method, in which a fixed flow rate of the absorbed liquid is extracted, the optimum spray droplet size in the spray type absorption tower is derived.
On the way out, the equation of motion acting on the spray droplets,
The absorption phenomenon of sulfur oxides in the exhaust gas into the spray droplets
Gas-liquid substances included in the described overall capacity coefficient K G a definition formula
The transfer coefficient calculation formula, gas-liquid effective boundary area value, and conventional design value are given.
Based on the obtained reaction coefficient value, the specific equipment shape and operating conditions
The theoretical optimum spray droplet diameter for the above is derived, and the spray droplet diameter of the absorbing liquid sprayed from the spray nozzle is set to 20.
Range of 0-1200μm, desirably 300-600μm
It is configured to adjust to the range of.

【0006】上記のように、スプレー型吸収塔における
最適スプレー液滴径を導出するにあたり、スプレー液滴
の運動を記述する運動方程式、スプレー液滴内への硫黄
酸化物含有排ガスの吸収過程を記述する気液物質移動係
数及び反応係数から、特定の装置形状及び運転条件に対
する理論的な最適スプレー液滴径を導出することができ
る。
[0006] As described above, description Upon deriving the optimal spray droplet size in the spray type absorption tower, the equation of motion describing the motion of the spray droplets, the absorption process of the sulfur oxide-containing exhaust gas into the spray droplets within The theoretical optimum spray droplet size for a particular device geometry and operating conditions can be derived from the gas-liquid mass transfer coefficient and reaction coefficient.

【0007】また、本発明のスプレー型吸収塔を用いた
湿式排煙脱硫方法は、スプレー型吸収塔内に導入した硫
黄酸化物含有排ガスに、吸収塔内下部のボトムタンクか
ら汲み上げたカルシウム系吸収液をスプレーノズルより
スプレー液滴の形で噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸
収除去し、落下した吸収液をボトムタンクに再度収容
し、ボトムタンクに設置された酸化ガス吹込手段より酸
化ガスを吹き込むことで吸収した硫黄酸化物を石膏とし
て回収する湿式排煙脱硫方法において、上記の方法で導
出した最適スプレー液滴径のカルシウム系吸収液をスプ
レー液滴としてスプレーノズルより噴霧することを特徴
としている。
Further, in the wet flue gas desulfurization method using the spray type absorption tower of the present invention, the sulfur oxide-containing exhaust gas introduced into the spray type absorption tower is absorbed by the calcium-based absorption pumped from the bottom tank in the lower part of the absorption tower. The liquid is sprayed from the spray nozzle in the form of spray droplets to absorb and remove the sulfur oxides in the exhaust gas, and the absorbed liquid that has fallen is stored again in the bottom tank, and the oxidizing gas is injected from the oxidizing gas blowing means installed in the bottom tank. In the wet flue gas desulfurization method that recovers the sulfur oxides absorbed by blowing in as gypsum, the calcium-based absorption liquid with the optimum spray droplet diameter derived by the above method is sprayed as spray droplets from a spray nozzle. I am trying.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図1は、本発明の実施の第1形態によるス
プレー型吸収塔を用いた湿式排煙脱硫方法を実施する装
置の概略構成を示している。図1に示すように、SO2
を代表とする硫黄酸化物含有排ガスをスプレー型吸収塔
10内に導入し、これに吸収塔内下部のボトムタンク1
2から循環液ライン14a、14b、14cを通して汲
み上げたカルシウム系吸収液をスプレーノズル16a、
16b、16cより噴霧する。カルシウム系吸収液とし
ては、石灰石と水の混合物である石灰石スラリ等を用い
ることができる。湿式石灰石膏法では、吸収剤である石
灰石スラリと硫黄酸化物含有排ガスとが接触して、排ガ
ス中の硫黄酸化物は亜硫酸イオン及び亜硫酸カルシウム
に転換し、吸収塔内下部のボトムタンク12に落下した
亜硫酸イオン及び亜硫酸カルシウムを含む吸収液に、酸
化ガス吹込手段(一例として、空気吹込ノズル)18よ
り酸素を含有する酸化性ガス(一例として、空気)を吹
き込むことで、亜硫酸イオン及び亜硫酸カルシウムを硫
酸カルシウム、すなわち、石膏として固定化する。これ
により、排ガス中の硫黄酸化物は吸収除去され、吸収し
た硫黄酸化物は石膏として回収することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and implemented. . FIG. 1 shows a schematic configuration of an apparatus for carrying out a wet flue gas desulfurization method using a spray type absorption tower according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, SO 2
The sulfur oxide-containing exhaust gas typified by is introduced into the spray type absorption tower 10, and the bottom tank 1 in the lower part of the absorption tower is
The calcium-based absorption liquid pumped up from No. 2 through the circulating liquid lines 14a, 14b, 14c is spray nozzle 16a,
Spray from 16b and 16c. As the calcium-based absorbing liquid, limestone slurry which is a mixture of limestone and water can be used. In the wet lime gypsum method, the limestone slurry as an absorbent and the sulfur oxide-containing exhaust gas come into contact with each other, the sulfur oxides in the exhaust gas are converted into sulfite ions and calcium sulfite, and fall into the bottom tank 12 in the lower part of the absorption tower. By blowing an oxidizing gas containing oxygen (as an example, air) from the oxidizing gas blowing means (as an example, an air blowing nozzle) 18 into the absorbing solution containing the sulfite ion and calcium sulfite, the sulfite ion and the calcium sulfite are removed. Immobilize as calcium sulfate, ie gypsum. As a result, the sulfur oxides in the exhaust gas are absorbed and removed, and the absorbed sulfur oxides can be recovered as gypsum.

【0009】ボトムタンク12から抜き出した石膏スラ
リは石膏分離機20で吸収液が分離され石膏ピット22
に送られる。石膏分離機20で分離された吸収液は濾液
タンク24に貯留される。26は吸収液循環ポンプ、2
8は石膏抜出ポンプ、30は空気ブロワである。また、
石灰石スラリタンク32からの石灰石スラリの供給口、
及び濾液タンク24からの吸収液の戻り液の供給口はボ
トムタンク12に接続されている。34は石灰石スラリ
ピット(ホッパ)、36、38は供給ポンプである。図
1に示す本実施形態では、供給する石灰石スラリ及び濾
液の戻り液をボトムタンクに投入しているが、他の系統
(例えば、循環液ラインなど)に投入することも可能で
ある。なお、図1では、一例として、スプレーノズルを
吸収塔内に3段設置しているが、2段以下又は4段以上
とすることも勿論可能である。また、図1では、吸収塔
内に仕切部材を設けてガス流れ方向が塔頂部近傍で反転
する構成となっているが、吸収塔の構成はこれに限定さ
れるものではない。
The gypsum slurry extracted from the bottom tank 12 is separated from the absorption liquid by a gypsum separator 20 and the gypsum pit 22.
Sent to. The absorbing liquid separated by the gypsum separator 20 is stored in the filtrate tank 24. 26 is an absorption liquid circulation pump, 2
8 is a gypsum extraction pump, and 30 is an air blower. Also,
A supply port for the limestone slurry from the limestone slurry tank 32,
The supply port for the return liquid of the absorption liquid from the filtrate tank 24 is connected to the bottom tank 12. Reference numeral 34 is a limestone slurry pit (hopper), and 36 and 38 are supply pumps. In the present embodiment shown in FIG. 1, the limestone slurry to be supplied and the return liquid of the filtrate are put in the bottom tank, but it is also possible to put them in another system (for example, a circulating liquid line). In addition, in FIG. 1, as one example, the spray nozzles are installed in three stages in the absorption tower, but it is of course possible to provide two or less stages or four or more stages. Further, in FIG. 1, a partition member is provided in the absorption tower so that the gas flow direction is reversed near the top of the tower, but the structure of the absorption tower is not limited to this.

【0010】つぎに、スプレー型吸収塔を用いた湿式排
煙脱硫装置における最適スプレー液滴径の導出方法につ
いて説明する。スプレー液滴に作用する運動方程式、ス
プレー液滴内への排ガス中の硫黄酸化物の吸収現象を記
述した総括容量係数KGa定義式中に含まれる気液物質移
動係数の算出式、気液有効界面積値、従来設計値で与え
られる反応係数値を用いて、ある装置形状及び運転条件
に対する最適スプレー液滴径を算出する。単一スプレー
液滴粒子の運動方程式は、数1に示される以下の式で記
述される。
Next, a method for deriving the optimum spray droplet diameter in the wet flue gas desulfurization apparatus using the spray type absorption tower will be described. Equation of motion acting on spray droplets, calculation formula of gas-liquid mass transfer coefficient contained in definition equation of overall capacity K G a describing absorption phenomenon of sulfur oxide in exhaust gas into spray droplets, gas-liquid Using the effective boundary area value and the reaction coefficient value given by the conventional design value, the optimum spray droplet diameter for a certain device shape and operating condition is calculated. The equation of motion for a single spray droplet particle is described by the following equation shown in Eq.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】気相物質移動係数kG算出式は、数2に示
される以下の式で記述される。
The gas phase mass transfer coefficient k G calculation formula is described by the following formula shown in the equation (2).

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】液相物質移動係数kL算出式は、数3に示
される以下の式で記述される。
The liquid phase mass transfer coefficient k L calculation formula is described by the following formula shown in Eq.

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】気液有効界面積a算出式は、数4に示され
る以下の式で表される。
The gas-liquid effective boundary area a calculation formula is expressed by the following formula shown in equation (4).

【0017】[0017]

【数4】 [Equation 4]

【0018】総括物質移動係数KG算出式は、数5に示
される以下の式で表される。
The general mass transfer coefficient K G calculation formula is represented by the following formula shown in equation 5.

【0019】[0019]

【数5】 [Equation 5]

【0020】v:液滴落下速度,u:排ガス流速,
C:スリップ補正係数,CD:抵抗係数,DP:スプレ
ー液滴径,ρL:液密度,ρG:ガス密度,μG:ガス粘
度,t:スプレー液滴滞留時間,g:重力加速度,S
h:シャーウッド数,Re:レイノルズ数,Sc:シュ
ミット数,R:気体定数,T:温度,kG:気相物質移
動係数,DAg:ガス中A成分拡散係数,kL:液相物質
移動係数,DAl:液中A成分拡散係数,L:液流量,
V:吸収塔体積,KG:総括物質移動係数,H:ヘンリ
ー定数,β:反応係数,a:気液有効界面積,A成分:
ここではSO2成分を示す。
V: Drop drop velocity, u: Exhaust gas flow velocity,
C C : slip correction coefficient, C D : resistance coefficient, D P : spray droplet diameter, ρ L : liquid density, ρ G : gas density, μ G : gas viscosity, t: spray droplet retention time, g: gravity Acceleration, S
h: Sherwood number, Re: Reynolds number, Sc: Schmidt number, R: Gas constant, T: Temperature, k G : Gas phase mass transfer coefficient, D Ag : Gas component A diffusion coefficient, k L : Liquid phase mass transfer Coefficient, D Al : diffusion coefficient of A component in liquid, L: liquid flow rate,
V: Absorption tower volume, K G : Overall mass transfer coefficient, H: Henry's law constant, β: Reaction coefficient, a: Gas-liquid effective boundary area, A component:
Here, the SO 2 component is shown.

【0021】以下に、特定の装置形状に対する最適液滴
径の算出方法を記述する。 (1) 反応係数β、スプレー液滴径DPを固定し、等
式(a)に基づき微小時間毎での液滴の位置・速度計算
を繰り返すことでスプレー液滴滞留時間tを算出する。 (2) 等式(b)〜(e)を用いて総括容量係数KG
aを算出する。 (3) 反応係数β、スプレー液滴径DPを変化させて
(1)〜(2)の計算を繰り返し、各反応係数βに対す
るスプレー液滴径DPと総括容量係数KGaの関係を導出
する。 (4) 実機反応係数値βに対し総括容量係数KGaが
最大値をとるスプレー液滴径DPを、対象装置の最適ス
プレー液滴径と結論づけ、その範囲内のスプレー液滴径
に調整したものを湿式排煙脱硫装置内スプレーノズルよ
り噴霧する。
The method of calculating the optimum droplet diameter for a specific device shape will be described below. (1) The spray droplet retention time t is calculated by fixing the reaction coefficient β and the spray droplet diameter D P and repeating the droplet position / velocity calculation at every minute time based on the equation (a). (2) Using equations (b) to (e), the overall capacity coefficient K G
Calculate a. (3) reaction coefficient beta, by varying the spray droplet diameter D P repeating the calculation of (1) to (2), the relationship between the overall capacity coefficient K G a spray droplet diameter D P for each reaction coefficient beta Derive. (4) The spray droplet diameter D P at which the overall volume coefficient K G a takes the maximum value with respect to the actual machine reaction coefficient value β is concluded as the optimum spray droplet diameter of the target device, and adjusted to a spray droplet diameter within that range. The prepared product is sprayed from the spray nozzle in the wet flue gas desulfurization device.

【0022】上述した最適液滴径の算出方法の原理を用
いて、各反応係数βに対し液滴粒径DPと総括容量係数
Gaがどのような相関をとるかを計算した結果を図2
に示す。なお、図2中において、例えば、β=1E3
[-]というのはβ値が1×103[-]の値をとることを意
味する。図2では、反応係数値βの大きさにより総括容
量係数KGaの液滴粒径DPに対する形状は変化する。β
が1×104〜1×105の間でその形状変化が表れ、β
が小さい範囲では微小な液滴粒径に対しKGaは減少
し、βが大きい範囲では微小な液滴粒径に対しKGaは
増加する。湿式石灰石膏法における実機での反応係数値
は1×104以下であることが確認されているため、総
括容量係数KGaが最大値をとる液滴粒径DPは、図2よ
り200〜1200μm程度であることが類推できる。
Using the principle of the method for calculating the optimum droplet diameter described above, the result of calculating the correlation between the droplet diameter D P and the overall volume coefficient K G a for each reaction coefficient β is shown. Figure 2
Shown in. Note that in FIG. 2, for example, β = 1E3
[-] Means that the β value takes a value of 1 × 10 3 [-]. In FIG. 2, the shape of the overall volume coefficient K G a with respect to the droplet diameter D P changes depending on the magnitude of the reaction coefficient value β. β
Shows a change in shape between 1 × 10 4 and 1 × 10 5 ,
In the range where P is small, K G a decreases with respect to the fine droplet size, and in the range where β is large, K G a increases with respect to the fine droplet size. Since it has been confirmed that the reaction coefficient value in the actual apparatus in the wet lime gypsum method is 1 × 10 4 or less, the droplet diameter D P at which the overall volume coefficient K G a has the maximum value is 200 from FIG. It can be inferred that it is about 1200 μm.

【0023】なお、液滴粒径DPが1100μmのところ
でちょうど重力と抗力がつりあい吸収塔内に停滞するた
め、液滴滞留時間tが無限大に大きくなり等式(d)で
は気液有効界面積aは無限大に大きくなるが、等式
(c)では液相物質移動係数kLは逆にゼロに近づき、
総括容量係数KGaで評価した場合、その効果は系が液
側抵抗支配かガス側抵抗支配かで異なってくる。また、
液滴粒径DPが100μmより小さくなると等式(b)及
び等式(d)から気相物質移動係数kG及び気液有効界
面積aは無限大に大きくなるが、等式(c)では液相物
質移動係数kLは逆にゼロに近づき、総括容量係数KG
で評価した場合、同じように、その効果は系が液側抵抗
支配かガス側抵抗支配かで異なってくる。湿式石灰石膏
法における排煙脱硫装置の反応係数値βは通常1×10
4以下の範囲であることから液側抵抗支配となり、この
とき液滴粒径DPがゼロに近づく場合あるいは1100
μm前後に近づく場合、総括容量係数KGaは減少する。
また、βが1×105以上の範囲となるときにはガス側
抵抗支配の系となり、このとき液滴粒径DPがゼロに近
づく場合あるいは1100μm前後に近づく場合、総括
容量係数KGaは無限大に増加する。したがって、通常
液側抵抗支配の系となる湿式排煙脱硫装置においては、
スプレーノズルから噴霧されるスプレー液滴径を200
〜1200μmに調整したものを噴霧させると、最もよ
い脱硫性能を示す。
It should be noted that when the droplet diameter D P is 1100 μm, the gravity and the drag force are just balanced and stay in the absorption tower, so that the droplet retention time t becomes infinitely large and the effective liquid-liquid field in equation (d) is used. The area a becomes infinitely large, but in the equation (c), the liquid-phase mass transfer coefficient k L conversely approaches zero,
When evaluated by the overall capacity coefficient K G a, the effect differs depending on whether the system is liquid side resistance control or gas side resistance control. Also,
When the droplet diameter D P becomes smaller than 100 μm, the gas phase mass transfer coefficient k G and the gas-liquid effective boundary area a become infinitely large from the equations (b) and (d), but the equation (c) In contrast, the liquid-phase mass transfer coefficient k L, on the contrary, approaches zero, and the overall volume coefficient K G a
In the same manner, the effect differs depending on whether the system is liquid-side resistance control or gas-side resistance control. The reaction coefficient value β of the flue gas desulfurization device in the wet lime gypsum method is usually 1 × 10
Since it is in the range of 4 or less, the liquid side resistance is governed, and at this time, when the droplet diameter D P approaches zero, or 1100
When approaching around μm, the overall capacity coefficient K G a decreases.
When β is in the range of 1 × 10 5 or more, the gas-side resistance control system is established, and when the droplet size D P approaches zero or approaches 1100 μm, the overall capacity coefficient K G a is infinite. Greatly increase. Therefore, in the wet flue gas desulfurization system, which is usually a system that controls the liquid side resistance,
The spray droplet size sprayed from the spray nozzle is 200
The best desulfurization performance is exhibited when sprayed with a particle size adjusted to ˜1200 μm.

【0024】つぎに、本発明の方法を実施する装置の具
体例及びその比較例として、350MW発電設備容量の図
1に示す湿式排煙脱硫装置を用いて、従来方式で運転し
た場合のデータと本発明の方式で運転した場合のデータ
とを対比して説明する。表1に従来方式時の運転データ
と本発明の方式時の運転データを示す。なお、本発明の
方式及び従来方式におけるスプレー液滴分布は、図3に
示すとおりである。また、図1に示す湿式排煙脱硫装置
において、スプレー液滴径の調整は、スプレーノズルの
ノズル径及び吸収液の噴霧初速度の少なくともいずれか
を変えることにより行った。
Next, as a concrete example of an apparatus for carrying out the method of the present invention and a comparative example thereof, data obtained by operating in a conventional manner using the wet flue gas desulfurization apparatus shown in FIG. Description will be made in comparison with the data when the system of the present invention is operated. Table 1 shows the operation data of the conventional method and the operation data of the method of the present invention. The spray droplet distributions in the method of the present invention and the conventional method are as shown in FIG. Further, in the wet flue gas desulfurization apparatus shown in FIG. 1, the spray droplet diameter was adjusted by changing at least one of the nozzle diameter of the spray nozzle and the initial spray velocity of the absorbing liquid.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】図3の液滴粒径分布のスプレー液滴に対し
て表1の試験条件にて試験を行った結果、従来方式で9
7.0%の脱硫率であったものが、上述した最適液滴径
の算出方法で計算される液滴粒径のもの(200〜12
00μm)を用いることにより、本発明の方式では脱硫
率が98.7%まで向上したことが確認できる。これは
下記の理論的考察より確認できる。反応係数値βとして
おおよそ約100を代表値とし、図3のスプレー液滴分
布図にて記載される従来方式のスプレー液滴分布に対し
て前述の図2より総括容量係数KGaの平均値を求める
と約6160[kmol/(m3・h・atm)]となる。一方、図3の
スプレー液滴分布図にて記載される本発明の方式のスプ
レー液滴分布に対して図2より総括容量係数KGaの平
均値を求めると約7930[kmol/(m3・h・atm)]となる。
このように、総括容量係数の点から判断すると、上述の
方法で算出した200〜1200μmの液滴径が硫黄酸
化物吸収反応に対し最適であることが導出される。ここ
で総括容量係数KGaの一般式、及び脱硫率の定義式を
以下に示す。
As a result of performing the test under the test conditions shown in Table 1 on the spray droplet having the droplet size distribution shown in FIG.
The desulfurization rate of 7.0% was compared with that of the droplet size calculated by the above-described optimum droplet size calculation method (200 to 12).
It can be confirmed that the desulfurization rate is improved to 98.7% in the method of the present invention by using the (00 μm). This can be confirmed by the following theoretical consideration. A typical value of the reaction coefficient value β is about 100, and the average value of the overall volume coefficient K G a is shown in FIG. 2 with respect to the conventional spray droplet distribution described in the spray droplet distribution chart of FIG. Is about 6160 [kmol / (m 3 · h · atm)]. On the other hand, when the average value of the overall capacity coefficient K G a is calculated from FIG. 2 for the spray droplet distribution of the method of the present invention described in the spray droplet distribution chart of FIG. 3, it is about 7930 [kmol / (m 3・ H ・ atm)].
Thus, judging from the viewpoint of the overall capacity coefficient, it is derived that the droplet size of 200 to 1200 μm calculated by the above method is optimum for the sulfur oxide absorption reaction. Here, the general formula of the overall capacity coefficient K G a and the defining formula of the desulfurization rate are shown below.

【0027】[0027]

【数6】 [Equation 6]

【0028】脱硫率={1−(y2/y1)}×100
[%] GM:単位面積当たりのガス流量,h:塔高,y1:入口
SO2濃度,y2:出口SO2濃度 例えば、従来方式のスプレー液滴分布に対する結果を確
定値とすると、下記のようになる。
Desulfurization rate = {1- (y 2 / y 1 )} × 100
[%] G M : Gas flow rate per unit area, h: Tower height, y 1 : Inlet SO 2 concentration, y 2 : Outlet SO 2 concentration For example, if the result for the spray droplet distribution of the conventional method is a definite value, It becomes as follows.

【0029】[0029]

【数7】 [Equation 7]

【0030】また、本発明の方式のスプレー液滴分布に
対する結果を未確定値とすると、下記のようになる。
Further, when the result of the spray droplet distribution of the method of the present invention is an uncertain value, it is as follows.

【0031】[0031]

【数8】 [Equation 8]

【0032】上記の2式より、本発明の方式のスプレー
液滴分布を用いた際の出口SO2濃度y2の計算値は次の
ようになる。 y2=7.6[ppm] これより、脱硫率は98.9%となり、表1の本発明の
方式の結果とほぼ合致するため、上述した最適液滴径の
算出方法で計算された液滴粒径(200〜1200μ
m)の妥当性が評価されたことになる。
From the above two equations, the calculated value of the outlet SO 2 concentration y 2 when the spray droplet distribution of the method of the present invention is used is as follows. y 2 = 7.6 [ppm] From this, the desulfurization rate becomes 98.9%, which is almost in agreement with the result of the method of the present invention in Table 1. Therefore, the liquid calculated by the above-described optimum droplet diameter calculation method Drop size (200-1200μ
The validity of m) was evaluated.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 従来、スプレー型吸収塔を用いた排煙脱硫装置
において、噴霧スプレー液滴径は実験等により最適径を
求めていたが、本発明の方法を用いれば特に大規模な実
験等を行うことなく特定の装置形状及び運転条件に対す
る最適液滴径を導出することができ、湿式石灰石膏法等
の種々のスプレー型吸収塔における噴霧スプレー液滴径
を優れた吸収性能が得られる最適径に調整することが可
能となる。 (2) スプレー型吸収塔における最適液滴径を導出す
るにあたり、スプレー液滴に作用する運動方程式、スプ
レー液滴内への排ガス中の硫黄酸化物の吸収現象を記述
した総括容量係数KGa定義式中に含まれる気液物質移動
係数の算出式、気液有効界面積値、従来設計値で与えら
れる反応係数値を用いて、特定の装置形状及び運転条件
に対する最適液滴径を算出することができる。 (3) スプレー型吸収塔を用いた湿式排煙脱硫装置に
おいて、スプレーノズルから噴霧する吸収液のスプレー
液滴径を200〜1200μmの範囲に調整することに
より、脱硫性能を向上させることができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) Conventionally, in a flue gas desulfurization apparatus using a spray type absorption tower, the spray spray droplet diameter was found to be the optimum diameter by experiments, etc., but particularly large-scale experiments are conducted by using the method of the present invention. It is possible to derive the optimum droplet size for a specific device shape and operating conditions without changing the spray droplet size in various spray type absorption towers such as the wet lime gypsum method, etc. It becomes possible to adjust. (2) In deriving the optimum droplet diameter in the spray-type absorption tower, the overall capacity coefficient K G a describing the equation of motion acting on the spray droplets and the absorption phenomenon of sulfur oxide in the exhaust gas into the spray droplets Calculate the optimum droplet diameter for a specific device shape and operating conditions using the formula for calculating the gas-liquid mass transfer coefficient, the effective liquid-liquid interface value, and the reaction coefficient value given by the conventional design value included in the definition formula. be able to. (3) In a wet flue gas desulfurization apparatus using a spray type absorption tower, the desulfurization performance can be improved by adjusting the spray droplet diameter of the absorbing liquid sprayed from the spray nozzle within the range of 200 to 1200 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態によるスプレー型吸収
塔を用いた湿式排煙脱硫方法を実施する装置を示す系統
的概略構成説明図である。
FIG. 1 is a systematic schematic configuration explanatory view showing an apparatus for carrying out a wet flue gas desulfurization method using a spray type absorption tower according to a first embodiment of the present invention.

【図2】湿式排煙脱硫装置における各反応係数に対する
液滴粒径と総括容量係数の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the droplet size and the overall volume coefficient for each reaction coefficient in the wet flue gas desulfurization apparatus.

【図3】350MW発電設備容量の図1に示す湿式排煙脱
硫装置の運転時における本発明の方式及び従来方式のス
プレー液滴粒径分布を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing spray droplet particle size distributions of the method of the present invention and the conventional method during operation of the wet flue gas desulfurization apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 スプレー型吸収塔 12 ボトムタンク 14a、14b、14c 循環液ライン 16a、16b、16c スプレーノズル 18 酸化ガス吹込手段 20 石膏分離機 22 石膏ピット 24 濾液タンク 26 吸収液循環ポンプ 28 石膏抜出ポンプ 30 空気ブロワ 32 石灰石スラリタンク 34 石灰石スラリピット(ホッパ) 36、38 供給ポンプ 10 Spray type absorption tower 12 Bottom tank 14a, 14b, 14c Circulating liquid line 16a, 16b, 16c Spray nozzle 18 Oxidizing gas blowing means 20 gypsum separator 22 plaster pit 24 Filtrate tank 26 Absorption liquid circulation pump 28 Gypsum withdrawal pump 30 air blower 32 Limestone slurry tank 34 Limestone slurry pit (hopper) 36, 38 supply pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓑島 邦臣 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 丸井 和人 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 進藤 大輔 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 平8−206448(JP,A) 特開 平5−154337(JP,A) 特開 昭56−21628(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/34 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kuniomi Minoshima 3-1-1 Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Inside the Kobe factory (72) Inventor Kazuto Marui 3-chome, Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe No. 1 Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kobe factory (72) Inventor Daisuke Shindo 3-1-1 Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe-shi Kawasaki Heavy Industries Ltd. Kobe factory (56) Reference JP-A-8-206448 (JP, A) JP-A-5-154337 (JP, A) JP-A-56-21628 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B01D 53/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スプレー型吸収塔内に導入した硫黄酸化
物含有排ガスに、吸収塔内下部のボトムタンクから汲み
上げた吸収液をスプレーノズルよりスプレー液滴の形で
噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去し、落下した
吸収液をボトムタンクに再び収容し、吸収性能の低下し
た吸収液は一定流量抜き出すという湿式排煙脱硫方法に
おいて、スプレー型吸収塔における最適スプレー液滴径
を導出するにあたり、スプレー液滴に作用する運動方程
式、スプレー液滴内への排ガス中の硫黄酸化物の吸収現
象を記述した総括容量係数K G a定義式中に含まれる気液
物質移動係数の算出式、気液有効界面積値、従来設計値
で与えられる反応係数値から、特定の装置形状及び運転
条件に対する理論的な最適スプレー液滴径を導出して、
スプレーノズルから噴霧する吸収液のスプレー液滴径を
200〜1200μmの範囲に調整することを特徴とす
るスプレー型吸収塔を用いた湿式排煙脱硫方法
1. Sulfur oxidation in the exhaust gas by spraying the absorbing liquid pumped from a bottom tank in the lower part of the absorption tower in the form of spray droplets onto the exhaust gas containing sulfur oxide introduced into the spray type absorption tower. In the wet flue gas desulfurization method in which substances are absorbed and removed, the falling absorbing liquid is stored in the bottom tank again, and the absorbing liquid with reduced absorption performance is withdrawn at a constant flow rate, the optimum spray droplet diameter in the spray absorption tower
The motion method that acts on the spray droplets when deriving
Equation, absorption of sulfur oxides in exhaust gas into spray droplets
Gas-liquid included in the defining equation for the overall capacity coefficient K G a that describes an elephant
Mass transfer coefficient calculation formula, gas-liquid effective boundary area value, conventional design value
From the reaction coefficient value given by
Derivation of the theoretical optimum spray droplet size for the conditions,
A wet flue gas desulfurization method using a spray type absorption tower, characterized in that a spray droplet diameter of an absorbing liquid sprayed from a spray nozzle is adjusted to a range of 200 to 1200 μm .
【請求項2】 スプレー型吸収塔内に導入した硫黄酸化
物含有排ガスに、吸収塔内下部のボトムタンクから汲み
上げたカルシウム系吸収液をスプレーノズルよりスプレ
ー液滴の形で噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去
し、落下した吸収液をボトムタンクに再度収容し、ボト
ムタンクに設置された酸化ガス吹込手段より酸化ガスを
吹き込むことで吸収した硫黄酸化物を石膏として回収す
る湿式排煙脱硫方法において、請求項記載の方法で導
出した最適スプレー液滴径のカルシウム系吸収液をスプ
レー液滴としてスプレーノズルより噴霧することを特徴
とするスプレー型吸収塔を用いた湿式排煙脱硫方法。
2. A sulfur-oxide-containing exhaust gas introduced into a spray type absorption tower is sprayed with a calcium-based absorption liquid pumped from a bottom tank in the lower part of the absorption tower in the form of spray droplets from a spray nozzle. Wet flue gas that absorbs and removes sulfur oxides, stores the fallen absorbing liquid again in the bottom tank, and recovers the absorbed sulfur oxides as gypsum by blowing the oxidizing gas from the oxidizing gas blowing means installed in the bottom tank. In the desulfurization method, a calcium-based absorbent having an optimum spray droplet diameter derived by the method according to claim 1 is sprayed as spray droplets from a spray nozzle. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108760368A (en) * 2018-05-30 2018-11-06 内蒙古科技大学 The judgment method of aerial fog nozzle typical operation conditions

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