JP4905926B2

JP4905926B2 - 二室型湿式排煙脱硫装置

Info

Publication number: JP4905926B2
Application number: JP2006125378A
Authority: JP
Inventors: 幸久谷口; 篤片川; 一大倉; 智之小西
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: JP2007296447A

Description

本発明は、ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ₂）を除去する湿式排煙脱硫装置に係わり、特に、吸収塔内部への仕切板の設置によって、排ガスが上向きに流れる上昇流領域と下向きに流れる下降流領域の二つの気液接触部に分けられた二室型の脱硫装置において、ガイドプレートのスケーリングを防止できる機能を備えた二室型湿式排煙脱硫装置に関するものである。

火力発電所等において、化石燃料の燃焼に伴って発生する排煙中の硫黄酸化物、中でも特にＳＯ₂は大気汚染・酸性雨等の環境問題における主原因の一つであり、近年地球的規模で排煙脱硫装置の普及が望まれている。
現在の脱硫システムは石灰石−石膏法による湿式法が主流を占めており、中でも最も実績が多く信頼性の高いスプレ方式が世界的にも多く採用されている。このスプレ式脱硫装置は脱硫性能が高く、基本技術はほぼ確立されている。

しかしながら、湿式排煙脱硫装置は高価であるため、未だ発展途上国などでの普及率は低い。したがって、世界的に脱硫装置の普及率を高めるためには、脱硫装置の設備費および運転費の大幅な低減が必要である。

従来技術のスプレ方式を採用し、低コスト化を図った二室型の湿式排煙脱硫装置の公知例（特開２００１−７９３３７号公報）を図７に示す。
図７に示す湿式排煙脱硫装置は、主に吸収塔本体１、入口ダクト２、出口ダクト３、仕切板４、吸収液循環ポンプ５、循環タンク７、攪拌機８、空気吹込み管９、ミストエリミネータ１０、吸収液抜出し管１１、上昇流領域１２、下降流領域１３、スプレ配管１４〜１５、スプレノズル１６、１７、ガイドプレート１８等から構成される。

図７に示す吸収塔本体１内には、該吸収塔本体１の下部構造をなす循環タンク７の吸収液中に、その下端部を浸漬させた仕切板４を吸収塔本体１の鉛直方向上方に配置し、出口ダクト３を入口ダクト２とほぼ同じ高さに設けているため、入口ダクト２から導入されたボイラなどから排出される排ガスは、仕切板４に遮られて上昇流領域１２となり上昇して塔頂部で反転した後、ガイドプレート１８を通過し、下降流領域１３を下降する。

上昇流領域１２にあり、ガス流れに対向する方向に吸収液を噴霧するスプレノズル１６はガス流れに直交する断面内に複数個設置されており、更にガス流れ方向に複数段設置されている。また、下降流領域１３にあり、ガス流れに沿った方向に吸収液を噴霧するスプレノズル１７はガス流れに直交する断面内に複数個設置されており、更にガス流れ方向に複数段設置されている。また、攪拌機８及び空気吹込み管９は、吸収液が滞留する循環タンク７に設置され、ミストエリミネータ１０は出口ダクト３内に設置される。

前記上昇流領域１２および下降流領域１３では、吸収液循環ポンプ５から送られる炭酸カルシウムを含んだ吸収液が、それぞれの領域に設けられたスプレノズル１６，１７から噴射され、吸収液と排ガスの気液接触が行われる。このとき吸収液は排ガス中のＳＯ₂を選択的に吸収し、亜硫酸カルシウムを生成する。亜硫酸カルシウムを生成した吸収液は一旦循環タンク７に溜まり、酸化用攪拌機８によって攪拌されながら、空気吹込み管９から供給される空気中の酸素により亜硫酸カルシウムが酸化され、硫酸カルシウム（石膏）を生成する。

炭酸カルシウム及び石膏が共存する循環タンク７内の吸収液の一部は、吸収液循環ポンプ５によってスプレ配管１４、１５を介して再びスプレノズル１６，１７にそれぞれ送られ、一部は吸収液抜き出し管１１より図示していない廃液処理・石膏回収系へと送られる。また、スプレノズル１６，１７からの噴射によって微粒化された吸収液の中で、液滴径の小さいものは排ガスに同伴されるが、出口ダクト３に設けられたミストエリミネータ１０によって捕集される。

図７に示す従来技術は、出口ダクト３が入口ダクト２とほぼ同じように低い位置の吸収塔本体１の側壁に設けられているため、図示していないミストエリミネータ１０および出口ダクト３の支持鉄骨が比較的低く、簡易なもので良く、また、図示していない熱交換器（再加熱側）に接続するためのダクトの長さも短くて済む。
特開２００１−７９３３７号公報

上記特許文献１記載の発明では、下降流領域１３の上側に３枚の平板からなるガイドプレート１８を並列設置し、下降流領域１３入口の壁面側の流路を他の流路に比べて絞っている。
上記従来技術では、上昇流領域１２及び下降流領域１３の各最上段スプレ配管１４、１５、二室型吸収塔の排ガスが下向きに反転するガイドプレート１８及び二室型吸収塔の天井部において排ガス中の亜硫酸カルシウムが付着することにより、スケーリングが発生する可能性があった。更に、長期間の運転に伴い、吸収塔内の機器に付着するスケーリング量が増大し、排ガス流れの圧力損失が増加するという可能性もあった。
そこで、本発明の課題は、吸収塔内に設置した各部材にスケーリングが付着することを防止して信頼性が高くかつ安定した運転が可能な湿式排煙脱硫装置を得ることにある。

上記本発明の課題は、次の各解決手段で解決される。
請求項１記載の発明は、（ａ）吸収液を貯留する循環タンクと、（ｂ）該循環タンクの上側に燃焼装置から排出される排ガスをほぼ水平方向に導入する入口ダクトと排ガスをほぼ水平方向に排出させる出口ダクトを設け、前記入口ダクトと出口ダクトの間に排ガス流路を設け、その排ガス流路を入口ダクト側と出口ダクト側の二室に分割し、天井部側の上端部と吸収塔天井部との間に排ガス流路となる開口部を確保し、下端部を循環タンク内の吸収液中に浸漬した鉛直方向に平面を有する仕切板を設け、該仕切板で入口ダクトから導入される排ガスが上向きに流れる上昇流領域と前記天井側の開口部で反転した後に出口ダクトに向けて下向きに排ガスが流れる下降流領域を形成し、噴出する吸収液スラリが排ガスと上昇流領域では向流接触し、下降流領域では並流接触するように前記各領域に複数のスプレ配管と該配管毎に複数のスプレノズルを設けた二室式吸収塔とを備えた二室型湿式排煙脱硫装置において、前記天井側の開口部で反転した排ガスの流れを整流するためのガイドプレートを下降流領域の入口部に設け、下降流領域に設けたスプレ配管の中の少なくとも１個のスプレ配管は少なくとも１個の前記ガイドプレートと接合し、ガイドプレートと接合したスプレ配管に設けたスプレノズルから噴霧する吸収液が前記ガイドプレートに接触する位置に前記スプレノズルと前記ガイドプレートを配置した二室型湿式排煙脱硫装置である。

請求項２記載の発明は、更に、天井部にスプレ配管と該スプレ配管に下向きに吸収液を噴霧するスプレノズルを設けた請求項１記載の二室型湿式排煙脱硫装置である。
請求項３記載の発明は、更に、天井部に下向きに吸収液を噴霧するスプレノズルと該下向きスプレノズルに対向する位置に衝突板を設けた請求項１記載の二室型湿式排煙脱硫装置である。

請求項４記載の発明は、更に、上昇流領域の最上段スプレ配管に上向きに吸収液を噴霧するスプレノズルと該上向きスプレノズルに対向する位置に衝突板を設けた請求項１又は請求項３に記載の二室型湿式排煙脱硫装置である。

請求項１記載の発明によれば、二室型吸収塔のスプレノズル部、天井部及びガイドプレートのスケーリングを防止できるため、ガス偏流による脱硫性能低下を防止できる。また、スケーリングを起因とするガイドプレートを通過する排ガスの流速上昇も防止できるため、吸収塔の圧力損失が低くなり、吸収液噴霧用の動力などを低減することも可能となる。従って安定に運転を継続することが可能となる。また、ガイドプレートとノズル配管を接合したことによりガイドプレートの支持を兼ねることが出来るため、構造材の低減が可能となる。

また、ガイドプレート近傍のスプレノズルから吸収液を噴霧することにより、ガスを湿潤状態にでき、かつ直接ガイドプレートを洗浄できることで、ガイドプレートへ付着した微少量のスケールを除去できるため、高効率のスケール除去が可能となる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、天井部に設けたスプレノズルから吸収液を噴霧できるので、天井部のスケーリングを防止できるため、ガス偏流による脱硫性能低下を防止できる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、天井部に洗浄用のスプレノズルと該スプレノズルに対向する位置に設けた衝突板の跳ね返りにより天井部及びその近傍は常に湿潤状態となり、吸収塔壁面に亜硫酸カルシウムが付着した場合でも、酸化されることなく洗浄されることから、スケーリングを防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１又は請求項３に記載の発明の効果に加えて、上昇流領域の最上段スプレ配管に上向きに吸収液を噴霧するスプレノズルを設け、該上向きスプレノズルに対向する位置に衝突板を設けたため、洗浄液を衝突板に衝突させて、吸収液を前記最上段スプレ配管の洗浄に直接利用できるので、この洗浄のみならずスプレノズルの詰まりもなく、常に正常な状態に保つことができる。

また、天井部に洗浄用のスプレノズルと該スプレノズルに対向する位置に衝突板を設け、更に上昇流領域の最上段スプレ配管に上向きに吸収液を噴霧するスプレノズルと該上向きスプレノズルに対向する位置に衝突板を設けた場合は、天井部及びその近傍のスケーリングを防止するだけでなく、上昇流領域の最上段スプレ配管の洗浄によりスプレノズルへの詰まり防止と、ガイドプレートのスケーリングを防止できるので吸収塔圧力損失の上昇も防止できるため、吸収塔内への吸収液噴霧用の動力の運転に支障を起こすことなく安全に連続運転することができる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本実施例の吸収塔の側面図であり、図２は図１の吸収塔のＡ−Ａ線断面略図である。図１、図２に示す吸収塔は、図７の従来例の吸収塔のガイドプレート１８に対して、これを支持するスプレノズル２０を備えたノズル配管１９を接合し、かつ天井部内壁側に沿って配置された洗浄液を流すスプレ配管２２に多数取付けられたスプレノズル２３を追加した構造からなる吸収塔である。なお図１、図２において図７に示す吸収塔の部材と同一部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

入口ダクト２より吸収塔内に導入された排ガスは上昇流領域１２を上昇した後、仕切板４の上端部と天井部との間の開口部を通過して下降流領域１３の入口部にあるガイドプレート１８の設置部で反転して下降流領域１３に流入するが、本実施例の場合、スプレノズル２０からの吸収液のスプレ効果によってガイドプレート１８に付着した亜硫酸カルシウムが除去されるため、スケーリングを防止することができる。

また、天井部に設けたスプレノズル２３からの吸収液のスプレにより天井部での排ガスの湿潤化が図れることから、天井部でのスケーリングの形成を防ぐことができる。更に、ガイドプレート１８とスプレ配管１９が接合されていることから、スプレ配管１９がガイドプレート１８を補強する役目も兼ねるため、当該ガイドプレート１８を支持する鉄骨の設置数を低減することができる。

図３は、本実施例におけるスプレ配管１９に設けられたスプレノズル２０から噴霧後の吸収液膜とガイドプレート１８の位置関係を示したものである。前記噴霧吸収液がガイドプレート１８の湿潤化を図り、ガイドプレート１８のスケーリングを防止するために、スプレノズル２０はガイドプレート１８の端部、もしくは下端部から上方にプレート高さの３分の２以上を濡らすことが可能な位置にあることが望ましい。

また図３に示すスプレノズル２０は、吸収液を下方向に噴霧する配置であるが、これに限らず、吸収液を上方向に噴霧する配置、又は吸収液を上方と下方に向けて噴霧する配置など等いずれでも良い。
図４は本発明による他の実施例の吸収塔の側面図であり、図７の従来例の吸収塔に天井部に洗浄液を流すスプレ配管２２と該配管に取り付けたスプレノズル２３及び該ノズル２３に対向する位置に衝突板２５を設けることにより、天井部の洗浄機能を高め、更に上昇流領域１２の最上段のスプレ配管１４のスプレノズル１６に上向きに吸収液を噴霧するスプレノズル１６’と該ノズル１６’に対向する位置に衝突板２６を設けた構造からなる吸収塔である。なお、図４において図７に示す吸収塔の部材と同一部材には同一の符号を付してその説明は省略する。また、図示はしていないが、図１に図示するガイドプレート１８にスプレノズル配管１９を接合した構造を有する洗浄機構を設けている。

入口ダクト２より導入された排ガスは、上昇流領域１２を上昇した後、ガイドプレート１８で反転して下降流領域１３に流入するが、本実施例の場合にはスプレノズル１６’から上向きに噴霧された吸収液のスプレ効果によって最上段の下向きのスプレ配管１４のスケーリングを防止することができる。このことを図５（図４の最上段のスプレノズル１６、１６’の配置領域の拡大図）により説明すると、上昇流領域１２の最上段のスプレ配管１４にあるスプレノズル１６’から上向に噴霧される吸収液に対向する位置に衝突板２６を設けているので、該スプレノズル１６’からの吸収液のスプレ効果によって最上段の下向きのスプレ配管１４の上面に付着した亜硫酸カルシウムが除去される。

また、図６に図４の吸収塔本体１の天井部の拡大図を示すように、吸収塔本体１の天井部に沿って配置されるスプレ配管２２に取り付けたスプレノズル２３から吸収液を噴霧すると衝突板２５に当たり、その跳ね返り吸収液滴が天井部に飛び散るので天井部における排ガスの湿潤化が図れ、天井部でのスケーリングの形成を防ぐことができる。

こうして、吸収塔本体１内の天井部、更にスプレ部を通気する際の排ガスの偏流防止及び圧力損失低減を行うことができ、安定な運転が可能となる。この洗浄機構については、二室型湿式排煙脱硫装置のみならず、一室型湿式排煙脱硫装置にも同様構造にて適応することが可能である。

二室型湿式排煙脱硫装置を採用したプラントに対し、スケーリングが付着し易い部位のに洗浄液を噴霧する構成は産業上の利用可能性が高い。

本発明の実施例のガイドプレートとノズル配管を接合した二室型湿式排煙脱硫装置における吸収塔の側面図である。図１の吸収塔内のＡ−Ａ線断面略図である。図１のガイドプレートとノズル配管を接合した箇所の拡大図である。本発明の他の実施例の天井部及び最上段ノズル配管にスプレノズルと該配管の対面に衝突板を設けた構成の吸収塔の側面図である。図４の上昇流領域の最上段のスプレノズルの配置領域の拡大図である。図４の天井部拡大図である。従来技術の二室型湿式排煙脱硫装置における吸収塔の側面図である。

符号の説明

１吸収塔本体２入口ダクト
３出口ダクト４仕切板
５吸収液循環ポンプ７循環タンク
８攪拌機９空気吹込み管
１０ミストエリミネータ１１吸収液抜出し管
１２上昇流領域１３下降流領域
１４、１５、１９、２２スプレ配管
１６、１６’、１７、２０、２３スプレノズル
１８ガイドプレート２４傾斜壁面
２５、２６衝突板

Claims

（ａ）吸収液を貯留する循環タンクと、（ｂ）該循環タンクの上側に燃焼装置から排出される排ガスをほぼ水平方向に導入する入口ダクトと排ガスをほぼ水平方向に排出させる出口ダクトを設け、前記入口ダクトと出口ダクトの間に排ガス流路を設け、その排ガス流路を入口ダクト側と出口ダクト側の二室に分割し、天井部側の上端部と吸収塔天井部との間に排ガス流路となる開口部を確保し、下端部を循環タンク内の吸収液中に浸漬した鉛直方向に平面を有する仕切板を設け、該仕切板で入口ダクトから導入される排ガスが上向きに流れる上昇流領域と前記天井側の開口部で反転した後に出口ダクトに向けて下向きに排ガスが流れる下降流領域を形成し、噴出する吸収液スラリが排ガスと上昇流領域では向流接触し、下降流領域では並流接触するように前記各領域に複数のスプレ配管と該配管毎に複数のスプレノズルを設けた二室式吸収塔とを備えた二室型湿式排煙脱硫装置において、
前記天井側の開口部で反転した排ガスの流れを整流するためのガイドプレートを下降流領域の入口部に設け、下降流領域に設けたスプレ配管の中の少なくとも１個のスプレ配管は少なくとも１個の前記ガイドプレートと接合し、
ガイドプレートと接合したスプレ配管に設けたスプレノズルから噴霧する吸収液が前記ガイドプレートに接触する位置に前記スプレノズルと前記ガイドプレートを配置したことを特徴とする二室型湿式排煙脱硫装置。
更に、天井部にスプレ配管と該スプレ配管に下向きに吸収液を噴霧するスプレノズルを設けたことを特徴とする請求項１記載の二室型湿式排煙脱硫装置。
更に、天井部に下向きに吸収液を噴霧するスプレノズルと該下向きスプレノズルに対向する位置に衝突板を設けたことを特徴とする請求項１記載の二室型湿式排煙脱硫装置。
更に、上昇流領域の最上段スプレ配管に上向きに吸収液を噴霧するスプレノズルと該上向きスプレノズルに対向する位置に衝突板を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の二室型湿式排煙脱硫装置。