JP3453250B2 - 気液接触装置及び排煙処理装置 - Google Patents

気液接触装置及び排煙処理装置

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JP3453250B2
JP3453250B2 JP15970496A JP15970496A JP3453250B2 JP 3453250 B2 JP3453250 B2 JP 3453250B2 JP 15970496 A JP15970496 A JP 15970496A JP 15970496 A JP15970496 A JP 15970496A JP 3453250 B2 JP3453250 B2 JP 3453250B2
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建一郎 川道
沖野  進
徹 高品
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体を効率良く液
体と気液接触させる圧力損失の少ない気液接触装置、及
びこの気液接触装置により排煙の脱硫等を小型な装置構
成かつ低コストで効率良く実現できる排煙処理装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば排煙の脱硫や除塵を行う排
煙処理装置に使用される気液接触装置としては、充填材
の保守がめんどうな充填式の吸収塔(接触処理塔)など
に代えて、いわゆる液柱式の吸収塔を使用し、石灰石等
の吸収剤が懸濁した吸収液(吸収剤スラリ)と排煙とを
効率良く気液接触させることにより排煙中の硫黄酸化物
(主に亜硫酸ガス)やフライアッシュ等の粉塵を除去す
るものが知られている。
【0003】従来の液柱式の排煙処理装置としては、例
えば実開昭59−53828号公報や特開平6−327
927号公報に開示されたものがある。
【0004】ところで、上記公報等に示された従来の液
柱式の排煙処理装置の基本構成は、排煙が通過する吸収
塔内に、長手方向に複数のノズルが設けられたスプレー
パイプを平行に複数配設し、これらスプレーパイプの各
ノズルから吸収液を上向きに、かつ、液柱式に噴射させ
ることにより、吸収液(液体)と排煙(気体)とを気液
接触させる処理を行うものであり、スプレーノズルは同
一平面内に一列に配置されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、気液接触効
率を高めるべく、スプレーノズルの配置間隔を狭くして
その配置密度を高めようとしても運転コストの面で限界
があった。すなわち、スプレーノズルの配置密度を高め
ようとして、配置間隔を単に狭くすると、当然排煙の流
れに対する抵抗が高まり塔内を通過させるための排煙の
圧力損失が増大して、運転コストが著しく高まる。
【0006】したがって従来では、液柱高さを高くする
か塔の水平方向寸法を拡大して吸収塔を大型化しなけれ
ば脱硫率の向上は困難であった。また逆にいえば、従来
では、脱硫率を維持しつつ塔の小型化や運転コストの低
減を図ることに限界があった。
【0007】そこで本発明は、塔圧力損失の増大を回避
しつつスプレーノズルが高密度に配置されて、運転コス
トの増大を伴うことなく気液接触効率が高められた気液
接触装置、及びこの気液接触装置により排煙の脱硫等を
小型な装置構成かつ低コストで効率良く実現できる排煙
処理装置を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、気体が通過する接触処理塔内に複数のス
プレーパイプを平行に配設し、これらスプレーパイプの
長手方向に複数形成されたノズルから液体を上向きに液
柱状に噴射させることにより、液体と気体とを接触させ
る処理を行う気液接触装置において、前記スプレーパイ
プを、隣り合う各スプレーパイプにおける上下方向の配
置位置を異ならせて交互に2段の位置にちどり状に配設
した気液接触装置を提供する。
【0009】このように、上下方向の配置位置が異るよ
うに交互に2段の位置にちどり状にスプレーパイプを配
設すると、多くのスプレーパイプを配置しても気体流路
を塞ぐ割合が少くなって流路抵抗の増大が大きく抑制さ
れる。そして、このようにスプレーパイプを上下方向で
ずらしてもスプレーパイプから吹上げる液柱高さを充分
とれるので気液接触塔の高さを増やさずに、小型のまま
気液接触効率を向上させることができる。
【0010】
【0011】以上のように構成した気液接触装置におい
て、気体として排煙、液体として石灰石などの吸収剤を
懸濁させた吸収液を用いると、排煙中から少くとも亜硫
酸ガスを吸収液に効率的に吸収除去するのに好適な排煙
処理装置となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明による装置を、実施
の一形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。図1
は、本実施形態による排煙処理装置の要部構成を示す図
であり、図2は、図1におけるII断面拡大図であっ
て、同排煙処理装置におけるスプレーパイプの配置構成
を示す図である。また図3は、前記スプレーパイプの配
置構成の詳細を説明する図である。
【0013】この排煙処理装置は、この場合石灰石より
なる吸収剤が懸濁した吸収液(以下、吸収剤スラリとい
う。)が供給されるタンク11と、このタンク11の一
側部から上方に延設され、未処理排煙Aとタンク11内
の吸収剤スラリとを気液接触させる液柱式の導入側吸収
塔12(接触処理塔)と、タンク11の他側部から上方
に延設され、前記導入側吸収塔12から導出された排煙
をタンク11内の吸収剤スラリと再度気液接触させる液
柱式の導出側吸収塔13(接触処理塔)とよりなる気液
接触装置10を備えている。
【0014】ここで、導入側吸収塔12は、未処理排煙
Aを上端部から導入して排煙が下方に向って流れるいわ
ゆる並流式の吸収塔であり、導出側吸収塔13は、処理
済排煙Bを導出するための排煙導出部14がその上端部
に形成されて、導入側吸収塔12を通過しタンク11内
上部を経由した排煙が上方に向って流れるいわゆる向流
式の吸収塔である。
【0015】また各吸収塔12,13には、スプレーパ
イプ15,16がそれぞれ複数平行に設けられ、これら
スプレーパイプ15,16には、吸収剤スラリを上方に
向って液柱状に噴射するノズル(図示略)が長手方向
(図1では横方向)に複数形成されている。なお、各ス
プレーパイプ15,16における各ノズルは、各スプレ
ーパイプの長手方向に例えば500mm程度の配置間隔
で多数設けられている。
【0016】そして、導出側吸収塔13のスプレーパイ
プ16は、隣り合う各スプレーパイプ16において排煙
の通過方向(この場合上下方向)の配置位置が異なるよ
うに、この場合図2に示す如く交互に2段の位置にいわ
ゆるちどり状に配置されている。
【0017】なお、通常の火力発電設備用の排煙処理装
置の場合、スプレーパイプ16の外径Dは200〜30
0mmである。また、図3に示すスプレーパイプ16の
水平方向の配置間隔P/2及び上下方向の配置間隔h
は、例えば500〜700mm程度に設定すればよい。
【0018】いずれにしろ、スプレーパイプをこのよう
に2段に上下方向の配置位置を交互に異ならせて配置す
れば、仮に全てのスプレーパイプ16を従来のように同
一平面上に並べて配置する場合(配置間隔P/2)に比
較して、排煙流路を閉塞する割合が格段に少なくなり流
路抵抗の増大が著しく抑制される。
【0019】しかも、液柱高さ(スプレーパイプ16か
ら吸収剤スラリを吹き上げる高さ)は通常数m以上であ
るので、上記配置間隔hだけスプレーパイプを上下方向
にずらすことによって、吸収塔高さを増やす必要はほと
んどなく、また脱硫性能への悪影響も全くなく、スプレ
ーノズルの配置密度(液柱の分布密度)が高まることに
よって、吸収塔13を従来同様小型なものに維持したま
ま気液接触効率(脱硫性能)を格段に向上させることが
できる。
【0020】また、タンク11の両側には、タンク11
内の吸収剤スラリを吸上げる循環ポンプ17,18が設
けられ、循環ライン19,20を介して吸収剤スラリが
各スプレーパイプ15,16に送り込まれ、各ノズルか
ら噴射されるように構成されている。
【0021】さらにこの場合、導出側吸収塔13の排煙
導出部14には、同伴ミストを補集除去するためのミス
トエリミネータ(図示略)が設けられている。なお、こ
のミストエリミネータで補集されたミストは、例えば下
部ホッパ(図示略)へ集められホッパ低部のドレン抜き
配管を介してタンク11内に戻る構成となっている。
【0022】そしてこの装置は、タンク11内のスラリ
を攪拌しつつ酸化用の空気を微細な気泡として吹込むい
わゆるアーム回転式のエアスパージャ21を備え、タン
ク11内で亜硫酸ガスを吸収した吸収剤スラリと空気と
を効率良く接触させて全量酸化し石膏を得る構成となっ
ている。
【0023】すなわちこの装置では、吸収塔12又は1
3でヘッダーパイプ15又は16から噴射され排煙と気
液接触して亜硫酸ガス及び粉塵を吸収しつつ流下する吸
収剤スラリは、いずれもタンク11内においてエアスパ
ージャ21により攪拌されつつ吹込まれた多数の気泡と
接触して酸化され、さらには中和反応を起こして石膏と
なる。なお、これらの処理中に起きる主な反応は以下の
化学式1における反応式(1)乃至(3)となる。
【0024】
【化1】
【0025】こうしてタンク11内には、定常的には石
膏と吸収剤である少量の石灰石と僅かな粉塵が懸濁する
ようになっており、このタンク11内のスラリがこの場
合スラリポンプ22により固液分離機23に供給され、
ろ過されて水分の少ない石膏C(通常、水分含有率10
%程度)として採り出される。一方、固液分離機23か
らのろ液は、吸収剤スラリを構成する水分としてスラリ
調整槽24に供給される。
【0026】スラリ調整槽24は、攪拌機25を有し、
図示省略した石灰石サイロから投入される石灰石(吸収
剤)と、固液分離機23より送られる水とを攪拌混合し
て吸収剤スラリを生成するもので、内部の吸収剤スラリ
がスラリポンプ26によりタンク11に適宜供給される
ようになっている。
【0027】なお、運転中このスラリ調整槽24では、
例えば図示省略したコントローラ及び流量制御弁によ
り、投入される水量が調整され、また、石灰石サイロの
例えばロータリーバルブ(図示省略)の作動が制御され
ることにより、投入される水量に応じた石灰石が適宜供
給され、所定濃度(例えば20重量%程度)の吸収剤ス
ラリを常に一定範囲のレベル内に蓄えた状態に維持され
る。
【0028】また、例えばスラリ調整槽24には、適宜
補給水(工業用水等)が供給され、気液接触装置10に
おける蒸発等により漸次減少する水分が補われる。また
運転中には、脱硫率と石膏純度とを高く維持すべく、未
処理排煙A中の亜硫酸ガス濃度やタンク内のPHや石灰
石濃度等がセンサにより検出され、図示省略した制御装
置によりスラリ調整槽24への石灰石の供給量やタンク
11への吸収剤スラリの供給量等が適宜調節される構成
となっている。
【0029】上記排煙処理装置の気液接触装置10で
は、前述したようにスプレーパイプ16が流路抵抗を増
加させることなく高密度に配置され、液柱分布の高密度
化により気液接触効率が高められているので、導出側吸
収塔13の大型化や排煙の圧力損失(排煙送給用ファン
の動力)の増大を伴うことなく、特に導出側吸収塔13
において高い脱硫性能が達成される。
【0030】すなわち、タンク11内の吸収剤スラリ
は、循環ポンプ17,18によりそれぞれ循環パイプ1
9,20を通ってスプレーパイプ15,16に供給され
る。一方、排煙は、まず導入側吸収塔12内に導入され
下降する。
【0031】スプレーパイプ15に供給された吸収剤ス
ラリは、スプレーパイプ15の各ノズルから上方へ噴射
され、上方に噴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、下降するスラリと噴き上げたスラリ
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
ラリは吸収塔12内に略一様に分散して存在するように
なる。
【0032】また、ノズル近傍では排煙がスラリの噴き
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12におい
てかなりの量の亜硫酸ガスが除去される。例えば、この
導入側吸収塔12における吸収剤スラリの循環流量や液
柱高さを従来のものよりも低く設定したとしても、60
〜80%程度の脱硫率で亜硫酸ガスを吸収除去すること
が可能である。
【0033】しかも、導入側吸収塔12では、この場
合、流路断面積が特に高い除塵性能が得られるように設
定されているため、いわゆる拡散除塵とともに衝突除塵
が有効に実現され、この導入側吸収塔12だけで所望の
除塵率に近い除塵が達成できる。次に、導入側吸収塔1
2を流下した排煙は、タンク11の上部を横方向に流れ
た後、この場合下部から導出側吸収塔13に入り、この
吸収塔13を上昇する。
【0034】この導出側吸収塔13でも、吸収剤スラリ
が、スプレーパイプ16の各ノズルから上方へ噴射さ
れ、導入側吸収塔12と同様に、微細な粒子状となって
落下して、向い合って流れる排煙と接触する。また、ノ
ズル近傍では排煙がスラリの噴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、さ
らにこの向流式の吸収塔13において残りのほとんどの
亜硫酸ガスが除去される。
【0035】この場合、相当量の亜硫酸ガスが導入側吸
収塔12で除去されており、しかも前述したようにスプ
レーパイプ16が流路抵抗を増加させることなく高密度
に配置されて液柱分布の高密度化が図られているので、
体積当たりの気液接触面積が従来よりも格段に大きくな
って、最終的に95%を大きく越える高脱硫率で亜硫酸
ガスが吸収除去される。
【0036】したがって、上記気液接触装置10を使用
した排煙処理装置によれば、従来と同程度の性能を達成
するのであれば、排煙送給用ファンの圧力、或いは循環
ポンプ18による吸収剤スラリの循環流量や液柱高さを
従来より少なくしても所定の脱硫及び脱塵が効率良く実
現されるので、消費動力を節約して運転コストを低減で
きるとともに、吸収塔13の塔高さや水平方向寸法を低
減し、装置を小型かつ低コストなものに維持できる。
【0037】なお本発明は、以上説明した実施の形態に
限られず、各種の態様が有り得る。例えば、本発明は、
上述したような二つの吸収塔を有する気液接触装置に限
らず、一塔式の気液接触装置にも適用できる。
【0038】
【0039】
【発明の効果】本発明の気液接触装置又はこれを使用し
た排煙処理装置によれば、スプレーパイプを隣り合う各
スプレーパイプにおける上下方向の配置位置を異ならせ
て交互に2段の位置にちどり状に配設した。このため、
気体や排煙の流路抵抗を増加させることなく、スプレー
パイプの配置密度を高めて気液接触効率の向上を図るこ
とができ、運転コストを従来同様に維持しつつ脱硫性能
の向上や装置の小型化(液柱高さの低減)を図ることが
できる。
【0040】換言すれば、本発明によれば、気液接触効
率(脱硫率)を従来と同様に維持しつつ、排煙の流路抵
抗や液の供給流量を低減させて運転コストを低減させる
ことができる。。
【0041】さらに、本発明による気液接触装置におい
、スプレーパイプを交互に2段の位置にちどり状に
配置した構成としているので、このようなスプレーパイ
プの配置によって、接触処理塔や吸収塔高さを高める必
要がほとんどなく、装置の小型化の点で特に有利とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態である排煙処理装置の要
部構成を示す図である。
【図2】図1に示した排煙処理装置の気液接触装置にお
けるスプレーパイプの配置構成を示す図であって、図1
におけるII断面拡大図である。
【図3】図2におけるスプレーパイプの配置構成の詳細
を説明する図である。
【符号の説明】
10 気液接触装置 12 導入側吸収塔(接触処理塔) 13 導出側吸収塔(接触処理塔) 15,16 スプレーパイプ 23 固液分離機 24 スラリ調整槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖野 進 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三 菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 高品 徹 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三 菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−19729(JP,A) 特開 昭51−99667(JP,A) 実開 平1−122825(JP,U) 実開 平7−31125(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/14 - 53/18 B01D 53/34 - 53/85

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気体が通過する接触処理塔内に複数のス
    プレーパイプを平行に配設し、これらスプレーパイプの
    長手方向に複数形成されたノズルから液体を上向きに液
    柱状に噴射させることにより、液体と気体とを接触させ
    る処理を行う気液接触装置において、前記スプレーパイ
    プを、隣り合う各スプレーパイプにおける上下方向の配
    置位置を異ならせて交互に2段の位置にちどり状に配設
    したことを特徴とする気液接触装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の気液接触装置により排
    煙を吸収液に気液接触させて、排煙中の少なくとも亜硫
    酸ガスを吸収液に吸収して除去するように構成したこと
    を特徴とする排煙処理装置。
JP15970496A 1996-05-30 1996-06-20 気液接触装置及び排煙処理装置 Expired - Lifetime JP3453250B2 (ja)

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