JP4693537B2 - 排煙脱硫装置および排煙脱硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば石油・石炭等の燃焼施設から排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物を、接触硫酸化反応によって硫酸として回収除去する排煙脱硫装置および排煙脱硫方法に関するものである。

従来より、石油・石炭等の燃焼施設から排出される排ガス中に含まれる亜硫酸ガス等の硫黄酸化物を触媒および酸素の共存下で酸化し、これを水分に吸収させ、最終的に硫酸として回収する排煙脱硫装置および排煙脱硫方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような排煙脱硫装置および排煙脱硫方法に用いられる触媒として、例えば、活性炭にフッ素樹脂を混合、担持した活性炭触媒が高い脱硫性能を有することが知られている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。これは、排ガス、例えば石炭燃焼排ガス等では長時間にわたって安定な性能を示す。また、その他にも活性炭として活性炭素繊維を用いた触媒が知られている。

このような触媒をシート状またはブロック状に形成し、これを触媒ケースに充填し、この触媒ケースを排ガスが導入される反応塔（脱硫塔）の内部に配設することが行われている（例えば特許文献４および特許文献５参照）。

特開平１０−２３０１２９号公報 特開平１０−３１４５８６号公報 特開平１１−２９０６８８号公報 特開平１１−３４７３６３号公報 特開２００３−１２６７０３号公報

ところで、排煙脱硫装置の脱硫率を高めるために、上述のように触媒を充填された触媒ケースを、脱硫塔内に前後左右に複数、且つ上下方向に複数段に積み重ねて、脱硫塔内に触媒層を形成することが行われる。
しかしながら、脱硫塔内にこのように触媒ケースを配設すると、脱硫塔内に導入された排ガスの一部が、触媒ケース内を通らずに、前後左右に並べられた触媒ケース間の間隙および触媒ケースと脱硫塔内壁との間隙を通過してしまい、その結果この排ガスの一部が触媒ケース内の触媒に接触せずに脱硫されないまま、脱硫塔から排出されてしまい、したがって排煙脱硫装置が高い脱硫性能を発揮できないという問題がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、脱硫塔内において、触媒ケース内の触媒に接触しないで通過する未処理ガスの漏洩を簡易にかつ効果的に防止することができて、高脱硫化が可能であるとともに、触媒の使用量の削減を図ることができる排煙脱硫装置および排煙脱硫方法を提供することを目的とする。

前記課題を達成するために、請求項１に記載の排煙脱硫装置は、脱硫塔内に触媒を収容した触媒ケースを設置し、前記脱硫塔内に工水および希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数を噴霧または散布し、前記脱硫塔に排ガスを通過させて、前記排ガス中の硫黄酸化物を前記触媒の触媒作用を利用して酸化し、これと水分との反応により硫酸を生成して回収除去する排煙脱硫装置において、
前記脱硫塔内に、複数個の前記触媒ケースが横に並べられているとともに複数段に積み重ねられ、
前記触媒ケースの各段のうち、最下段の前記触媒ケースがサポートビームにより支持され、
少なくとも前記排ガスの最も下流側に位置する前記触媒ケース間の前記間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間の前記間隙に、シール材が介在していることにより、前記間隙に液溜まりが形成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の排煙脱硫装置は、請求項１に記載の発明において、前記シール材は、硬質材に柔軟材を巻いて構成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の排煙脱硫装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記触媒ケースの最上段に位置する前記触媒ケース間の間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間隙に、少なくとも硬質材を含むシール材が介在していることを特徴とする。

また、請求項４に記載の排煙脱硫装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記脱硫塔に前記排ガスが下降流にて導入されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の排煙脱硫装置は、脱硫塔内に触媒を収容した触媒ケースを設置し、前記脱硫塔内に工水および希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数を噴霧または散布し、前記脱硫塔に排ガスを通過させて、前記触媒に前記排ガス中の硫黄酸化物を吸着させ、前記触媒の触媒作用を用いて前記排ガス中に含まれる酸素により酸化し、これと水との反応により硫酸を生成して回収除去する排煙脱硫装置において、
前記脱硫塔に前記排ガスが下降流にて導入され、かつ、
前記脱硫塔内に、複数個の前記触媒ケースが横に並べられているとともに、複数段に積み重ねられ、前記触媒ケースの各段のうち、最下段の前記触媒ケース間の間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間の間隙において、前記触媒ケースが柔軟材からなるシール材を介してサポートビームで支持され、前記シール材により前記サポートビームの上側の前記間隙に液溜まりが形成されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の排煙脱硫方法は、脱硫塔内に触媒を収容した触媒ケースを設置し、前記脱硫塔内に工水および希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数を噴霧または散布し、前記脱硫塔に排ガスを通過させて、前記排ガス中の硫黄酸化物を前記触媒の触媒作用を利用して酸化し、これと水分との反応により硫酸を生成して回収除去する排煙脱硫方法において、
前記脱硫塔内に、複数個の前記触媒ケースを横に並べるとともに複数段に積み重ね、
前記触媒ケースの各段のうち、最下段の前記触媒ケースをサポートビームにより支持し、
少なくとも前記排ガスの最も下流側に位置する前記触媒ケース間の前記間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間の前記間隙に、シール材を介在させることにより、前記間隙に液溜まりを形成して、前記間隙から前記排ガスが通過するのを阻止することを特徴とする。

前記各請求項において、触媒としては、例えば、活性炭系触媒を用いることができ、この活性炭系触媒には、例えば、粒状活性炭系触媒あるいは活性炭素繊維系触媒、または撥水化処理を施した粒状活性炭系触媒あるいは活性炭素繊維系触媒などを含む。
また、触媒は、例えば、活性炭系の脱硫触媒シートを積層して多数の流路空間を形成するようにして用いたり、あるいは多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成するなどして用いたりする。これらの多数の流路空間は、触媒を通過する排ガスが一方方向に平行に流れるように、並列に形成される。

請求項１および請求項５に記載の排煙脱硫装置ならびに請求項６に記載の排煙脱硫方法によれば、最も下流側に位置する触媒ケースの間の間隙、および最も外側の触媒ケースと脱硫塔内壁との間の間隙に、液溜まりが形成され、ガスの通過抵抗が高くなるので、前記間隙からの排ガスの通過が阻止される。したがって、触媒ケース内の触媒に接触しないで通過する未処理ガスの漏洩を簡易にかつ効果的に防止することができて、触媒の利用率を高くすることができ、その結果脱硫性能を向上させることができるとともに、触媒の使用量を削減することができる。

請求項２に記載の排煙脱硫装置によれば、硬質材（骨材）があるので、落とし込むなどの方法により設置できるなど、作業性が良いとともに、触媒ケースあるいは脱硫塔内壁との密着性が高まり、シール性能を向上させることができる。

請求項３に記載の排煙脱硫装置によれば、最上段の前記間隙に少なくとも硬質材を含むシール材を介在させたので、前記シール効果に加え、サポートビーム上に積み重ねられた触媒ケースが地震等にて振れるのを効果的に防止することができ、触媒ケース内の触媒がずれたり、損傷したりするのを防止することができる。

請求項４に記載の排煙脱硫装置によれば、脱硫塔を排ガスが上側から下側に向けて流れる下降流であるので、請求項１ないし請求項３に記載の各発明がより効果を発揮する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７は本発明の実施の形態に係る排煙脱硫装置を示す図であって、図１は触媒ケースの側面図であり、図２は触媒ケースの平面図であり、図３は脱硫塔の縦断図であり、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図５は図３の要部の拡大図であり、図６は脱硫触媒シートの部分拡大図であり、図７は触媒流路シートの部分拡大図である。

図１〜図５において、符号１は触媒ケースであり、この触媒ケース１は、図１および図２に示すように、前後左右の側板２と底部に配置された支持フレーム３とを備えている。支持フレーム３は、側板２の下端部から内側に四角枠状に張り出している端支持部３ａと、この端支持部３ａの内側に十字状に掛け渡されている支持桟３ｂとを備えている。また、触媒ケース１には、側板２の下端部の周囲に、側方外側に四角枠状に突出する鍔部４が設けられている。また、触媒ケース１には、端支持部３ａの下面の周囲に、下方に突出する四角枠状の凸部５が設けられている。凸部５は、触媒ケース１を重ねた際に、上側の触媒ケース１の凸部５が下側の触媒ケース１の上部開口の外周部（側板２の直ぐ内側）に位置するようになっている。

触媒ケース１には、図４に示すように、触媒６が充填されている。触媒６は、脱硫触媒シート７（７Ａ，７Ｂ）をハニカム状に積層して略直方体状に形成されている。この触媒６を構成する脱硫触媒シート７は、図６に示すように、活性炭系の脱硫触媒７１と、耐酸性を有するポリプロピレン等の合成樹脂製の不織布からなる繊維シート補強材７２とを接合一体化して形成されている。

このような脱硫触媒シート７によって図７に示すような触媒流路シート８が形成され、触媒６はこの触媒流路シート８を積層して接合することで構築されている。
すなわち、触媒流路シート８は、表裏に三角形状に突出する三角波状いわゆるコルゲート形状に加工された波状脱硫触媒シート７Ｂ（７）と、平板状の平板状脱硫触媒シート７Ａ（７）とを、繊維シート補強材７２の側を対向させて、繊維シート補強材７２の接触部同士を溶着して一体化することにより形成されている。このような触媒流路シート８を積層することで、波状脱硫触媒シート７Ｂと平板状脱硫触媒シート７Ａとが交互に配置されて、脱硫触媒シート７に囲まれた断面形状が略三角形で一方方向（図４において紙面の表裏方向）に延びる流路空間Ｓが前後左右に多数並列に形成されたいわゆるハニカムを構成している。なお、脱硫触媒シート７を積層してハニカム構造とする構成はこれに限るものではなく、例えば、コルゲート形状ではなく、四角や六角の形状でも良く、また、波状脱硫触媒シート７Ｂと平板脱硫触媒シート７Ａの接合は樹脂等の接着剤等による接着でも良い。また、波状脱硫触媒シート７Ｂのみを積層して構成しても良い。さらに、触媒流路シート８を積層するのみで、これらの触媒流路シート８同士を接合しなくてもよい。さらには、波状脱硫触媒シート７Ｂと、平板状の平板状脱硫触媒シート７Ａとを、一体化せずに用いるようにしてもよい。

触媒６が充填された触媒ケース１は、図３および図４に示すように、排煙脱硫装置の脱硫塔９内に、複数個が横に並べられているとともに、複数段に積み重ねられている。すなわち、脱硫塔９内には、支持部材として、断面形状が四角のサポートビーム１０が前後左右に格子状に設置されており、これらの前後左右のサポートビーム１０に触媒ケース１の四角枠状の鍔部４の前後左右の各辺が支持されることにより、最下段の触媒ケース１が脱硫塔９内の水平方向を埋めるように前後左右に並べて配置されている。そして、最下段の各触媒ケース１にはそれぞれ、複数個の触媒ケースが積み重ねられている。脱硫塔９内にこのように触媒ケース１が充填されて触媒層が形成される。なお、この触媒層は複数層設けるようにしてもよい。

脱硫塔９内に充填された触媒ケース１においては、横方向において隣接する触媒ケース１，１の間、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間には、間隙が形成されている。
そして、最下段に位置する触媒ケース１，１の間の間隙、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間の間隙には、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製のパイプ（シール材）１２が設けられている。このパイプ１２は、両側の触媒ケース１，１の双方に接触するように触媒ケース１，１間の間隙に介在され、また最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との双方に接触するように最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間隙に介在されており、これにより各パイプの上側に液溜まりを形成可能になっている。パイプ１２は、脱硫塔９に最下段の触媒ケース１が設置された後に、触媒ケース１，１間の間隙、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間隙に落とし込まれて設置される。
また、最上段に位置する触媒ケース１，１の間の間隙、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間の間隙にも、同様にしてパイプ１２が設けられている。

このように構成された排煙脱硫装置においては、脱硫塔９に、火力発電所用ボイラー等から排出された排ガスが上部から導入される。脱硫塔９内に導入された排ガスは、脱硫塔９内に設置された触媒ケース１内の触媒６を通過することにより、排ガス中の亜硫酸ガス等の硫黄酸化物が触媒６に吸着され、さらに排ガス中の酸素、水分により酸化されて希硫酸となる。この希硫酸は、脱硫塔９の下部から連続的または間欠的に抜き出される。触媒６にはそれぞれ、工水、および脱硫工程で生成した硫酸を含む希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数が、脱硫塔内の上部に設置された噴霧用ノズルないし散布器等から噴霧ないし散布され、これにより触媒６内の硫酸濃度の上昇が抑えられる。なお、脱硫塔９内に排ガスの冷却・増湿用の水が噴霧ないし散布されることもある。

この排煙脱硫装置にあっては、最下段に位置する触媒ケース１，１の間の間隙、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間の間隙に、シール材としてパイプ１２が介在されているので、このパイプ１２の上側に液溜まりができ、ガスの通過抵抗が高くなるので、排ガスの通過が阻止される。したがって、触媒ケース１内の触媒６に接触しないで通過する未処理ガスの漏洩を簡易にかつ効果的に防止することができて、触媒６の利用率を高くすることができ、これにより脱硫性能を向上させることができるとともに、触媒６の使用量の削減を図ることができる。
また、このようにパイプ１２を介在させることにより、最下段の触媒ケース１がサポートビーム１０上に整然と配置することができ、さらにこれらの最下段の触媒ケース１に積み重ねられる触媒ケース１も整然と配置することができる。

また、最上段に位置する触媒ケース１，１の間の間隙、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間の間隙に、パイプ１２を介在させたので、最上段の前記間隙から排ガスの通過を防止することができる。
さらに、このように最上段の前記間隙にパイプ１２を介在させることにより、サポートビーム１０上に積み重ねられた触媒ケース１が地震等にて振れるのを効果的に防止することができ、触媒６がずれたり、損傷したりするのを防止することができる。

また、シール材または振れ止め防止材として、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製のパイプ１２を用いたので、軽量で取り扱いが容易であり、また間隙に落とし込むことにより設置できるので、作業性が良い。

なお、上述の実施の形態では、最下段および最上段にシール材としてのパイプ１２を介在させるようにしたが、パイプ１２を少なくとも最下段に設けるようにすればよい。もちろん、最下段および最上段以外の他の段にも追加して設置するようにしてもよい。

また、パイプ１２の代わりに、中実の棒材や帯材、あるいは発泡材などの他の硬質材を用いるようにしてもよい。この硬質材は、耐酸性、耐熱性、耐久性に優れていることが好ましく、さらには軽量であることが好ましい。
また、パイプ１２等の硬質材だけでなく、この硬質材（骨材）に柔軟材を巻いて使用してもよい。巻き方は、スパイラルに巻いてもよいし、円筒状に巻いてもよいし、あるいはＵ字状など一部に巻いてもよい。このようにすると、硬質材（骨材）があるので、落とし込むなどの方法により設置でき、作業性が良いとともに、触媒ケース１あるいは脱硫塔９内壁との密着性が高まり、シール性能が向上する。このような柔軟材としては、例えば、オレフィン系等の合成樹脂等からなる不織布、ゴム板あるいはスポンジなどを用いることができる。この柔軟材は、水溜まりができるような湛水性を有していることが必要であるが、その他耐酸性、耐熱性、耐久性に優れていることが好ましい。
さらに、前記間隙が狭い場合には、シール材として柔軟材のみを前記間隙に詰めるようにしてよい。
本発明のシール材においては、液が多少漏れるものでもよい。すなわち、液はシール材の上側につぎつぎに供給されるので、多少漏れても液溜まりが維持されるが、この液溜まりがなくならないのであれば漏れてもよい。

また、上述の実施の形態では、触媒ケース１に鍔部４を設け、この鍔部４をサポートビーム１０で支持するようにしたが、鍔部４を設けずに、触媒ケース１の下面等を直接にサポートビーム１０で支持するようにしてもよい。

さらに、上述の実施の形態では、触媒ケース１，１の間の間隙、および最も外側の触媒ケース１と脱硫塔９内壁との間の間隙に、シール材を介在させるようにしたが、これに代えて、またはこれに追加して、柔軟材からなるシール材を介してサポートビーム１０で支持するようにしてもよい。このようにしても、サポートビーム１０の上側の前記間隙に液溜まりを形成して、前記間隙からの排ガスの通過（漏洩）を防止することができる。

また、上述の実施の形態では、脱硫塔９内に排ガスを下降流（下向流）で導入する場合について説明したが、本発明は排ガスが下側から上側に向けて流れる場合（上向流）にも適用できる。

本発明の実施の形態に係る排煙脱硫装置を示す図であって、触媒ケースの側面図である。 同、触媒ケースの平面図である。 同、脱硫塔の縦断図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３の要部の拡大図である。 脱硫触媒シートの部分拡大図である。 触媒流路シートの部分拡大図である。

符号の説明

１ 触媒ケース
６ 触媒
９ 脱硫塔
１０ サポートビーム
１２ パイプ（シール材）

Claims (6)

1. 脱硫塔内に触媒を収容した触媒ケースを設置し、前記脱硫塔内に工水および希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数を噴霧または散布し、前記脱硫塔に排ガスを通過させて、前記排ガス中の硫黄酸化物を前記触媒の触媒作用を利用して酸化し、これと水分との反応により硫酸を生成して回収除去する排煙脱硫装置において、
   前記脱硫塔内に、複数個の前記触媒ケースが横に並べられているとともに複数段に積み重ねられ、
   前記触媒ケースの各段のうち、最下段の前記触媒ケースがサポートビームにより支持され、
   少なくとも前記排ガスの最も下流側に位置する前記触媒ケース間の前記間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間の前記間隙に、シール材が介在していることにより、前記間隙に液溜まりが形成されていることを特徴とする排煙脱硫装置。
2. 前記シール材は、硬質材に柔軟材を巻いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排煙脱硫装置。
3. 前記触媒ケースの最上段に位置する前記触媒ケース間の間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間隙に、少なくとも硬質材を含むシール材が介在していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排煙脱硫装置。
4. 前記脱硫塔に前記排ガスが下降流にて導入されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排煙脱硫装置。
5. 脱硫塔内に触媒を収容した触媒ケースを設置し、前記脱硫塔内に工水および希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数を噴霧または散布し、前記脱硫塔に排ガスを通過させて、前記触媒に前記排ガス中の硫黄酸化物を吸着させ、前記触媒の触媒作用を用いて前記排ガス中に含まれる酸素により酸化し、これと水との反応により硫酸を生成して回収除去する排煙脱硫装置において、
   前記脱硫塔に前記排ガスが下降流にて導入され、かつ、
   前記脱硫塔内に、複数個の前記触媒ケースが横に並べられているとともに、複数段に積み重ねられ、前記触媒ケースの各段のうち、最下段の前記触媒ケース間の間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間の間隙において、前記触媒ケースが柔軟材からなるシール材を介してサポートビームで支持され、前記シール材により前記サポートビームの上側の前記間隙に液溜まりが形成されていることを特徴とする排煙脱硫装置。
6. 脱硫塔内に触媒を収容した触媒ケースを設置し、前記脱硫塔内に工水および希硫酸水溶液のうちの１つまたは複数を噴霧または散布し、前記脱硫塔に排ガスを通過させて、前記排ガス中の硫黄酸化物を前記触媒の触媒作用を利用して酸化し、これと水分との反応により硫酸を生成して回収除去する排煙脱硫方法において、
   前記脱硫塔内に、複数個の前記触媒ケースを横に並べるとともに複数段に積み重ね、
   前記触媒ケースの各段のうち、最下段の前記触媒ケースをサポートビームにより支持し、
   少なくとも前記排ガスの最も下流側に位置する前記触媒ケース間の前記間隙および前記触媒ケースと前記脱硫塔内壁との間の前記間隙に、シール材を介在させることにより、前記間隙に液溜まりを形成して、前記間隙から前記排ガスが通過するのを阻止することを特徴とする排煙脱硫方法。

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