JP3706395B2 - 排ガス処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気体と液体（スラリー液を含む）とを接触させる排ガス処理装置、特に排煙脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型液槽内に液体を収容させ、その液体内に下部周壁面に複数のガス噴出孔を有するガス導入管（スパージャーパイプ）の多数を垂設し、そのガス導入管内に導入させたガスをガス噴出孔から液体中に噴出させて気液接触を行わせる装置は広く知られている（特公昭５５−３７２９５号、特公昭５７−６３７５号、特公昭５９−１１３２２号等）。
【０００３】
図４に、排煙脱硫装置として用いられている排ガス処理装置の模式図を示す。
図４において、ＳＯ₂を含む排煙は、導管１０１からガス導入管１０３を通り、そのガス導入管１０３の下部周壁面に設けたガス噴出口から炭酸カルシウムや水酸化カルシウム等のカルシウム化合物のスラリー液中に噴出される。この場合のガス導入管１０３は、図５に示すように、その下部周壁面に配設されたガス噴出孔１０４を有する。液槽内のカルシウム化合物のスラリー液中に噴出された排煙は、そのスラリー液と接触し、排煙中に含まれるＳＯ₂が液中に吸収されると同時に液槽下部の空気導入管１０６から液中に導入された空気中の酸素により酸化され、カルシウム化合物と反応してＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ（石こう）になる。なお、１１２はガスに同伴された液体を捕捉する気液分離器を示し、１０５は攪拌羽根を示し、１０８は石こうスラリー抜出管を示す。
図４に示した排煙脱硫装置は、実際には極めて大型の装置であり、その液槽１０２の内径は１０ｍ以上もあり、また、そのガス導入管１０３の数も１，０００本以上という極めて多い数である。
【０００４】
このような排ガス処理装置における１つの問題点は、装置を小型化するために所定の装置におけるガス処理量を増加すると、ガス導入管に配設するガス噴出孔の全開孔面積に限界があるため、ガスの圧力損失が急激に増加することである。ガス導入管を通して液中に導入されるガス流量は、そのガス噴出孔の全開孔面積に依存し、ガス噴出孔の全開孔面積が増加するに従ってその量は増加し、単位時間当りのガス処理量を増加することができる。しかしながら、この場合には、多量のガスをガス噴出孔から液中に噴出させることから、このことが原因となって、条件によっては液面が不安定になり、液面の変動幅が大きくなり、気液接触効率悪化の原因となったりする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、下部周壁面に複数のガス噴出孔を有するガス導入管を多数吸収液中に垂設した構造の排ガス処理装置において、増加されたガス噴出孔の全開孔面積を有しながら、液槽内の液面の変動幅が小さい、ガス処理性能に著しくすぐれた装置を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、液槽内に収容させた吸収液中に、排ガスを、下端開口しかつ下部周壁面にガス噴出孔を有するガス導入管の多数を介して導入分散させる構造を有する排ガス処理装置において、該ガス導入管の下端開口とガス噴出孔との面積比が１：０．１〜２でガス導入管の下端とガス噴出孔の最下位との間の距離がガス導入管の内径の１〜８倍の範囲にあり、かつ直径１０〜３０ｍｍのガス噴出孔がガス導入管の周壁面に複数段に横方向に配設され、かつガス噴出孔の配設段数とガス噴出孔直径との関係が、式、
２≦ｎ≦８０／Ｄ
（式中、ｎはガス噴出孔の配設段数を示し、Ｄはガス噴出孔の直径を示す）
を満足することを特徴とする排ガス処理装置が提供される。
【０００７】
次に、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、吸収液中に垂設したガス導入管を介して排ガスをガス導入管の噴出孔から吸収液中に噴出させる際の説明状態図を示す。この図において、１はガス導入管、２（１）、２（２）はガス噴出孔、３はフロス層、４はフロス層上面、５はガス導入管内における吸収液面、６はガス導入管の下端を示す。
排ガスは、ガス導入管１の内部を下方に流通し、ガス導入管１の下部周壁面に配設されたガス噴出孔２（１）、２（２）から吸収液中に噴出される。ガス噴出孔２（１）、２（２）から吸収液中に噴出された排ガスは微細気泡となって上昇し、ガス噴出孔より上方には気液混合物からなるフロス層３が形成される。排ガスの微細気泡は、このフロス層内を上方に移動する間に吸収液と接触し、排ガス中の汚染物質は吸収液と反応し、除去される。
【０００８】
前記のようにして排ガスと吸収液との接触を行わせる場合、ガス導入管１の内圧を上昇させずに単位時間当たりの排ガス量を高め、これにより装置の小型化を達成しようとすると、ガス導入管の噴出孔の直径を大きくして多量のガスを吸収液中に導入分散させる必要性がある。本発明者らの研究によれば、図５に示すように、周壁面に横一列に配設されている従来のガス導入管においてガス噴出孔の直径を増加させてガス噴出量を高める場合、ガス噴出量は増加するものの、ガス噴出孔の直径が４０ｍｍを超えるようになると、吸収液面の変動幅が著しくなり、気液接触効率が大きく低下することが判明した。
図２に、前記のようにして排ガスを吸収液中に噴出させる場合のガス空塔速度（ｍ／秒）とガス噴出孔の直径との関係及び吸収液面の変動幅とガス噴出孔の直径との関係を示す。この場合、ガス空塔速度はガス導入管１から噴出した排ガスがフロス層３を通過し上方に移動する際のガス空塔速度を示し、吸収液面の変動幅は、ガス導入管１内の吸収液面５が上下に変動する場合のその液面の最下位と最上位との間の距離を示す。
図２からわかるように、横一列に配設した噴出孔の場合には、その噴出孔の直径に制限を受け、ガス流量を大幅に増加させることは困難である。
【０００９】
そこで本発明者らは、ガス噴出孔の配列を複数列に配設することを検討した結果、図３に示す結果が得られることを見出した。
即ち、図３からわかるように、噴出孔（直径１０ｍｍ）の配列段数が増加するにつれてガス空塔速度も増加するが、その噴出孔配列段数が８段を超すようになると液面の変動幅が大きくなり、１０段以上になると液面変動幅が大きくなる。
【００１０】
図３の関係は一定の条件下で得られたもので、本発明の場合、以下の条件を満足する必要がある。
（１）噴出孔の直径Ｄが、１０〜３０ｍｍ、好ましくは１５〜２５ｍｍの範囲であること。
（２）ガス導入管の直径Ｒが５０〜３００ｍｍであること。
（３）ガス導入管の下端開口面積（ガス導入管の断面積）とガス噴出孔面積との面積比が、１：０．２〜２であること。
（４）ガス導入管の下端から最下段の噴出孔の最下位までの距離Ｌ（図１参照）が、ガス導入管の内径Ｒの１〜８倍であること。
（５）ガス噴出孔の直径Ｄとガス噴出孔の配列段数ｎとの関係が、以下の式を満足すること。
２≦ｎ≦８０／Ｄ
（式中、ｎはガス噴出孔の配列段数を示し、Ｄはガス噴出孔の直径（ｍｍ）を示す）
【００１１】
【発明の効果】
本発明の排ガス処理装置は、ガス導入管の内圧を格別上昇させることなく、ガス噴出孔の配列段数のみを一定条件下で増加させることにより、吸収液中へのガス導入分散量を増加させ、装置の単位時間当りのガス処理量を向上させることができる。従って、一定のガス量を処理するときには、本発明の装置は、従来の装置に比べて大幅に小型化させることができる。
本発明の排ガス処理装置は、各種の気液接触を伴う排ガス処理装置として利用され、例えば、亜硫酸ガスを含む排ガスと炭酸カルシウムスラリー液等のアルカリ性液体からなる吸収液との接触を行う排煙脱硫装置や、炭酸ガスを含む排ガスとアルカリ性液体からなる吸収液との接触を行う脱炭酸ガス装置等として好ましく適用される。特に、本発明の装置は、液槽の直径が１０ｍ以上、特に２０ｍ以上という大型の排煙脱硫装置として有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収液中に垂設したガス導入管を介して排ガスをそのガス噴出孔から吸収液中に噴出させる際の説明状態図を示す。
【図２】ガス空塔速度とガス噴出孔の直径との関係及び吸収液面の変動幅とガス噴出孔の直径との関係を示す。
【図３】ガス空塔速度とガス噴出孔の配列段数との関係及び吸収液面の変動幅とガス噴出孔の配列段数との関係を示す。
【図４】非煙脱硫装置として用いられている従来の排ガス処理装置の模式図を示す。
【図５】ガス導入管の構造説明図を示す。
【符号の説明】
１、１０３ ガス導入管
２（１）、２（２）、１０４ ガス噴出孔
３ フロス層
４ フロス層上面
１０１ ガス導管
１０２ 液槽
１０５ 攪拌羽根
１０６ 空気導入管
１０８ 石こうスラリー抜出管

Claims (1)

1. 液槽内に収容させた吸収液中に、排ガスを、下端開口しかつ下部周壁面にガス噴出孔を有するガス導入管の多数を介して導入分散させる構造を有する排ガス処理装置において、該ガス導入管の下端開口とガス噴出孔との面積比が１：０．１〜２でガス導入管の下端とガス噴出孔の最下位との間の距離がガス導入管の内径の１〜８倍の範囲にあり、かつ直径１０〜３０mmのガス噴出孔がガス導入管の周壁面に複数段に横方向に配設され、かつガス噴出孔の配設段数とガス噴出孔直径との関係が、式、２≦ｎ≦８０／Ｄ（式中、ｎはガス噴出孔の配設段数を示し、Ｄはガス噴出孔の直径を示す）を満足することを特徴とする排ガス処理装置。

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