JP5415103B2

JP5415103B2 - 脱硫装置

Info

Publication number: JP5415103B2
Application number: JP2009041932A
Authority: JP
Inventors: 幹育寺島
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP2010196775A

Description

本発明は、内部を流体が流通する配管構造、及び当該配管構造を使用した脱硫装置に関する。

種々の装置の設置環境によっては、配管を設置するために十分なスペースを確保することが難しい場合がある。そのような場合において、互いに角度がある管やダクトを分岐、合流させる接続継手であるエルボ部材等の連結配管部を使用して折り曲げて敷設することが多い。図５は、一般的な折り曲げて敷設された配管構造を示す斜視図である。エルボ部材５１ａ、５１ｂは、２つの配管を連結する。エルボ部材５１ａ、５１ｂによって、配管構造は、折り曲げて敷設することができる。しかし、例えば配管内を石灰石スラリー（石膏と吸収剤である少量の石灰石が懸濁または溶存したもの）が流通する脱硫装置の場合、脱硫装置の配管構造で備えているエルボ部材５１ａ、５１ｂは、スラリーの固体粒子により、磨耗して内部が削られることがある。エルボ部材５１ａ、５１ｂは、磨耗が進行すると、いずれ穴あきが生じてしまう。

エルボ部材（連結配管部）の磨耗による穴あきを軽減する従来技術として、例えば特許文献１及び特許文献２の技術を挙げる事ができる。特許文献１において、スラリー輸送管等の内外面に接着性、防食性に優れた下塗り塗膜を塗料し、その上にガラスフレーク入り瀝青物エポキシ組成物を塗料し、防食性能を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２において、耐摩耗性が要求される管体内側が金属−セラミックス複合材からなり、管体外側が金属単体からなる耐摩耗性と耐衝撃性に優れた管及び管継手の製造方法について開示されている。

特開昭５６−１３４６８８号公報特開昭６４−２７７６２号公報

しかし、特許文献１及び２で示された摩耗を軽減する方法では、摩耗の初期進行スピードは若干鈍るものの、同様に磨耗し、下塗り塗膜の剥離による障害が発生し、穴あきに対する恒久的な対策となっていない。また、連結配管部に穴あきが生じた場合、配管構造から穴あき部を修復するのに、工期と費用の負担が大きいため、妥当ではない。

本発明は、連結配管部の磨耗を軽減することが出来、連結配管部に穴あきが生じた場合には、容易に修復可能であるために、工期と費用の負担を軽減することができる配管構造及び脱硫装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、上流側配管部と、該上流側配管部の下端部近傍に該上流側配管部に対して所定角度を有して配置される下流側配管部と、該上流側配管部と該下流側配管部とを連結する連結配管部と、を備え内部を流体が流通する配管構造であって、前記連結配管部は、連結配管本体と、前記連結配管本体から前記上流側配管部の内部における前記流体の流れ方向下流側に突出する突出部と、前記突出部の先端側に該突出部に対して着脱可能に接続された蓋部と、を備える配管構造に関する。

（１）の配管構造によれば、連結配管部が突出部を備えているために、上流側配管部から連結配管部に流れてきた流体は、突出部において流速を減速させた後、下流側配管部へと流れる。そのため、連結配管部にかかる圧力を抑えられるので、連結配管部の磨耗を軽減することができる。また、突出部の先端側に突出部に対して着脱可能に接続された蓋部を有するため、流体により蓋部が磨耗しても容易且つ短期間に交換可能である。

（２）本発明は、（１）に記載の配管構造において、前記上流側配管部は、略鉛直方向に配置されると共に、前記突出部は鉛直方向の下側に突出する配管構造である。

（２）の配管構造によれば、上流側配管部が略鉛直方向に配置され、流体の流れが、重力の影響も加わり流速が速くなった場合においても、連結配管部が突出部を備えているために、上流側配管部から連結配管部に流れてきた流体は、突出部において流速を減速させた後、下流側配管部へと流れる。そのため、連結配管部にかかる圧力を抑えられるので、連結配管部の磨耗を軽減することができる。

（３）本発明は、硫黄含有ガスを導入するガス導入部及び石灰石スラリーを導入するスラリー導入部を有し、硫黄含有ガスと石灰石スラリーとを接触させる気液接触装置と、石灰石スラリーを貯留するスラリー貯留部と、前記スラリー貯留部と前記気液接触装置とを連結するスラリー供給配管と、を備える脱硫装置であって、前記スラリー供給配管は、上流側配管部と、該上流側配管部の下端部近傍に該上流側配管部に対して所定角度を有して配置される下流側配管部と、該上流側配管部と該下流側配管部とを連結する連結配管部と、を備え、前記連結配管部は、連結配管本体と、前記連結配管本体から前記上流側配管部の内部における前記石灰石スラリーの流れ方向下流側に突出する突出部と、前記突出部の先端側に該突出部に対して着脱可能に接続された蓋部と、を備える脱硫装置である。

（３）の脱硫装置によれば、連結配管部が突出部を備えているために、上流側配管部から連結配管部に流れてきた石灰石スラリーは、突出部において流速を減速させた後、下流側配管部へと流れる。そのため、連結配管部にかかる圧力を抑えられるので、石灰石スラリーの固体粒子による連結配管部の磨耗を軽減することができる。また、突出部の先端側に突出部に対して着脱可能に接続された蓋部を有するため、流体により蓋部が磨耗しても容易且つ短期間に交換可能である。

（４）本発明は、（３）に記載の脱硫装置において、前記上流側配管部は、略鉛直方向に配置されると共に、前記突出部は鉛直方向の下側に突出する脱硫装置である。

（４）の脱硫装置によれば、上流側配管部が略鉛直方向に配置され、石灰石スラリーの流れが、重力の影響も加わり流速が速くなった場合においても、連結配管部が突出部を備えているために、上流側配管部から連結配管部に流れてきた石灰石スラリーは、突出部において流速を減速させた後、下流側配管部へと流れる。そのため、連結配管部にかかる圧力を抑えられるので、石灰石スラリーの固体粒子による連結配管部の磨耗を軽減することができる。

本発明の配管構造及び脱硫装置によれば、連結配管部が突出部を備えているために、上流側配管部から連結配管部に流れてきた流体は、突出部において流速を減速させた後、下流側配管部へと流れる。そのため、連結配管部にかかる圧力を抑えられるので、連結配管部の磨耗を軽減することができる。また、突出部の先端側に突出部に対して着脱可能に接続された蓋部を有するため、流体により蓋部が磨耗しても容易且つ短期間に交換可能である。

本発明の第一の実施形態に係る配管構造を示す平面図である。本発明の第二の実施形態に係る配管構造を示す正面図である。本発明の実施形態に係る脱硫装置の模式図である。本発明の実施形態に係る脱硫装置のスラリー供給配管の斜視図である。一般的な折り曲げて敷設された配管構造を示す斜視図である。

初めに、本発明の配管構造について説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る配管構造１ａを示す平面図である。配管構造１ａは、上流側配管部２、下流側配管部３、及び連結配管部４を備える。連結配管部４は、上流側配管部２と下流側配管部３とを連結している。図１に示された本発明の第一の実施形態においては、これら上流側配管部２、下流側配管部３、及び連結配管部４は、すべて水平方向に連結されている。そのため、配管構造１ａの内部を流れる流体は、上流側配管部２から、連結配管部４を通り、下流側配管部３へと、水平方向に流れる。

連結配管部４は、連結配管本体５、突出部６、及び蓋部７を備える。連結配管本体５は、上流側連結口５ａと下流側連結口５ｂとを有する。上流側連結口５ａは、連結配管部４と上流側配管部２とを連結する。一方、下流側連結口５ｂは、連結配管部４と下流側配管部３とを連結する。上流側連結口５ａと下流側連結口５ｂとは、連結配管部４において互いに所定角度を有する位置に設けられている。そのため、下流側配管部３は、上流側配管部２の先端部近傍に上流側配管部２に対して当該所定角度を有して配置することができる。当該角度の大きさは、設置する環境により作業者が任意に定められる。例えば、図１においては、当該角度の大きさは、９０度である状態を示している。

突出部６は、連結配管本体５から上流側配管部２の内部における流体の流れ方向（矢印ａ）下流側に突出する。突出部６に流れた流体（矢印ｂ）は、蓋部７によって、矢印ｃの向きに流れを変えて、矢印ｄの向きの下流側配管部３へと流れる。ここで、突出部６において、矢印ｂの流体の流れは、矢印ｃの流体の流れの存在により、連結配管部４内の流体の速度は、減速される。そのため、連結配管部４内の流体の速度をおさえることができるため、連結配管部４にかかる流体による圧力を軽減することができる。

蓋部７は、突出部６の先端側に突出部６に対して着脱可能に接続される。蓋部７と突出部６との接続方法としては、ねじ込み式による接続方法を例示することができる。ねじ込み式であることにより、流体が管内を流通する際に生じる圧力によって、蓋部７と突出部６との接続は外れにくくなる。また、蓋部７の取り替え時において、作業員は、蓋部７を一定方向に回転させることで、蓋部７の取り外しを容易にすることができる。さらに、蓋部７と突出部６との接続方法は、ねじ込み式による接続される方法に加えて、ネジにより固定する接続方法を伴っても良い。蓋部７は、突出部６の先端部に位置するため、上流側配管部２から流れてくる流体の圧力を最も受けやすく、磨耗しやすい。蓋部７が、突出部６に対して着脱可能に接続されているため、蓋部７が磨耗した場合には、容易且つ短期間に、蓋部７の取り替えを行うことができる。

次に、本発明に係る配管構造の別の実施形態について説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係る配管構造１ｂを示す正面図である。配管構造１ｂは、図１に示した配管構造と同じく、上流側配管部２、下流側配管部３、及び連結配管部４を備え、連結配管部４は、連結配管本体５、突出部６、及び蓋部７を備える。ただし、上流側配管部２は、略鉛直方向に配置される。また、突出部６は、鉛直方向の下側に突出する。上流側配管部２が略鉛直方向に配置される場合、上流側配管部２を流れる流体（矢印ａ）は、重力の影響があるため、流速は通常よりも速くなる。

しかし、本発明の配管構造１ｂにおいては、突出部６を備えるために流体の速度を抑えることが出来る。つまり、突出部６に流れた流体（矢印ｂ）は、蓋部７によって、矢印ｃの向きに流れを変えて、矢印ｄの向きの下流側配管部３へと流れる。矢印ｂの流体の流れの流速は、矢印ｃの流体の流れの存在により減速される。そのため、連結配管部４に流れる流体の速度を減速させることにより、連結配管部４にかかる流体による圧力を軽減することができ、連結配管部４の磨耗を軽減させることができる。

なお、本発明の第一及び第二の実施形態に係る配管構造１ａ、１ｂは、適宜組み合わせて使用することができる。

次に、本発明に係る脱硫装置９について説明する。脱硫装置９では、以下の反応（１）〜（３）を起こさせることにより、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４：石膏）が生成され、硫黄含有ガスから脱硫を行っている。
（１）ＳＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ^＋＋ＨＳＯ_３ ⁻
（２）Ｈ^＋＋ＨＳＯ_３ ⁻＋１／２Ｏ_２→２Ｈ^＋＋ＳＯ_４ ^２−
（３）２Ｈ^＋＋ＳＯ_４ ^２−＋ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ→ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２

脱硫装置９で硫黄含有ガスからＳＯ_２を除去するためには、ＳＯ_２の濃度に応じて必要量の石灰石スラリーを投入しなければならない。通常の場合、石灰石スラリーの投入量は、炭酸カルシウム濃度計（ｐＨ計）における計測結果に基づいて定められる。

図３は、本発明の実施形態に係る脱硫装置９の模式図である。本発明の脱硫装置９は、気液接触装置１０、スラリー貯留部２０、及びスラリー供給配管３０、を備える。スラリー貯留部２０は、石灰石スラリーを貯留している。スラリー貯留部２０に貯留された石灰石スラリーは、スラリー供給配管３０を通り、気液接触装置１０へと送られる。気液接触装置１０にて、石灰石スラリーと硫黄含有ガスとが接触し、硫酸カルシウムが生成される。

気液接触装置１０は、硫黄含有ガスＡを導入するガス導入部１１、硫黄除去後ガスＢを導出するガス導出部１２、スラリー貯留部２０から送られた石灰石スラリーが供給されるタンク１３、石灰石スラリーに空気を供給する空気供給手段１４、同伴ミストを捕集除去するミストエリミネータ１５、及び石灰石スラリーを導入するスラリー導入部１６を有する。

ガス導入部１１は、タンク１３の一側部から上方に向かって延設されると共に、硫黄含有ガスＡが下方に向って流れるようになっている。また、ガス導出部１２は、タンク１３の他側部（図では右側）から上方に向かって延設されると共に、ガス導入部１１を通過しタンク１３内上部を経由したガスが上方に向って流れるようになっている。さらに、ガス導出部１２のタンク１３側には、ミストエリミネータ１５が設けられている。当該ミストエリミネータ１５で捕集されたミストは、例えばガス導出部１２内を滴下することにより直接、タンク１３内に戻るようになっている。

ガス導入部１１から送られる硫黄含有ガスと接触させる石灰石スラリーは、スラリー導入部１６により接触される。スラリー導入部１６は、循環パイプ１６ａ、供給ヘッダ１６ｂ、及びスプレーパイプ１６ｃ、を有する。スプレーパイプ１６ｃには、石灰水スラリーを上方に向って液柱状に噴射するための複数のスプレーノズル１６ｄが形成されている。タンク６０内の石灰水スラリーは、循環パイプ１６ａを通り、供給ヘッダ１６ｂを介し、スプレーパイプ１６ｃに送り込まれ、各スプレーノズル１６ｄから噴射される。

スプレーパイプ１６ｃは、ガス導入部１１側に位置する。また、スプレーパイプ１６ｃは、詳細には図示しないが、の内部の横方向全域にわたって、平行に複数並べて配設されており、スプレーパイプ１６ｃの他端側が供給ヘッダ１６ｂの長手方向の複数箇所にそれぞれ接続されている。

また、タンク１３内には、空気供給手段１４が設けられている。スプレーノズル１６ｄから吹上げられた石灰石スラリーは、亜硫酸ガスを吸収しながら流下し、空気供給手段１４を用いて吹込んだ空気により酸化し、石膏を生成する。

図３に示す空気供給手段１４は、アーム回転式となっており、タンク１３内に中空回転軸１４ｂを用いて支持されたモータ（図示せず）により水平回転するアーム１４ｄと、中空回転軸１４ｂから延長されると共に開口端がアーム１４ｄの下側に延長された空気供給管１４ｃと、中空回転軸１４ｂの基端側を空気源に供給するためのロータリージョイント１４ａとを備えている。この空気供給手段１４では、ロータリージョイント１４ａから空気Ｃを圧入しつつ中空回転軸１４ｂを回転させて、空気供給管１４ｃよりアーム１４ｄの回転方向背面側に生じる気相域に空気Ｃを供給する。さらに、アーム１４ｄの回転により生じる渦力により、気相域終縁部の千切れ現象を起こして略均一な微細気泡を多数発生させ、タンク１３内で亜硫酸ガスを吸収した石灰石スラリーと空気とを効率良く接触させるようになっている。

タンク１３内の石灰石スラリーは、脱水機１７に送出され、当該脱水機１７により濾過されて、水分含有量の少ない石膏として取り出される。一方、脱水機１７からの濾液は、スラリー貯留部２０に送出されて、補給水と共に石灰石が加えられ、再び石灰石スラリーとして、スラリー供給配管３０を流動し、気液接触装置１０に供給される。

ここで、スラリー供給配管３０について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る脱硫装置のスラリー供給配管３０の斜視図である。スラリー供給配管３０は、上流側配管部３２ａ、下流側配管部３３、及び連結配管部３４ａを備える。下流側配管部３３は、上流側配管部３２ａの先端部近傍に上流側配管部３２ａに対して所定角度を有して配置される。当該所定角度の大きさは、設置する環境により作業者が任意に定められる。例えば、図４においては、当該角度の大きさは、９０度である状態を示している。

連結配管部３４ａは、上流側配管部３２ａと下流側配管部３３とを連結する。連結配管部３４は、連結配管本体３５、突出部３６ａ、及び蓋部３７ａを備える。突出部３６ａは、連結配管本体３５から上流側配管部３２ａの内部における石灰石スラリーの流れ方向下流側に突出する。蓋部３７ａは、突出部３６ａの先端側に突出部３６ａに対して着脱可能に接続されている。

石灰石スラリーは、固体物を含む。そのために、連結配管部３４ａは、石灰石スラリーの固体物が接触するために、磨耗を起こしやすい。しかし、突出部３６ａを有するため、連結配管部４内を流れる石灰石スラリーの流速は、減速される。つまり、突出部３６ａにおいては、上流側配管部３２ａからの流れと、当該流れとは逆向きの流れとが混在している。そのため、突出部３６ａにおいて、上流側配管部３２ａから流れる石灰石スラリーの流れは、減速されるために、連結配管部３４ａの磨耗を少なくすることができる。

また、連結配管部３４ａにおいて、石灰石スラリーの流れによる磨耗が起こりがちな部分は、蓋部３７ａである。本発明の脱硫装置において、蓋部３７ａが、突出部３６ａに対して着脱可能に接続されているため、蓋部３７ａが磨耗した場合には、容易且つ短期間に、蓋部３７ａの取り替えを行うことができる。なお、蓋部３７ａと突出部３６ａとの接続方法としては、ねじ込み式による接続方法を例示することができる。ねじ込み式であることにより、石灰石スラリーが管内を流通する際に生じる圧力によって、蓋部３７ａと突出部３６ａとの接続は外れにくくなる。また、蓋部３７ａの取り替え時において、作業員は、蓋部３７ａを一定方向に回転させることで、蓋部３７ａの取り外しを容易にすることができる。さらに、蓋部３７ａと突出部３６ａとの接続方法は、ねじ込み式による接続される方法に加えて、ネジにより固定する接続方法を伴っても良い。

また、スラリー供給配管３０において、上流側配管部は略鉛直方向に配置することもできる。その場合、突出部は、鉛直方向の下側に突出する。鉛直方向に配置された上流側配管部３２ｂに流れる石灰石スラリーの流速は、流速は水平方向の流通時に比べて、重力の影響も受け、速くなる。しかし、突出部３６ｂを有するため、前述の通り、連結配管部３４ｂ内を流れる石灰石スラリーの流速は、減速される。そのため、石灰石スラリーの流れにより、連結配管部３４ｂの磨耗を軽減させることができる。

さらに、石灰石スラリーの流れによる磨耗が起こりがちな蓋部３７ｂは、突出部３６ｂに対して着脱可能に接続されている。そのため、蓋部３７ｂが磨耗した場合には、容易且つ短期間に、蓋部３７ｂの取り替えを行うことができる。なお、蓋部３７ｂと突出部３６ｂとの接続方法としては、前述の通り、ねじ込み式による接続方法や、ねじ込み式による接続される方法に加えて、ネジにより固定する接続方法を例示することができる。

なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲は、これらに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、本発明の配管構造を脱硫装置のスラリー供給配管３０に適用したが、これに限らない。すなわち、本発明の配管構造を、固形物が混じる汚水の浄水装置や、農地から水を排水するための農業用水排水設備、土木工事現場において泥水を排出するための送排泥管設備、生コンクリートが流通するモルタル輸送管設備等に適用しても良い。

１ａ、１ｂ配管構造
２、３２ａ、３２ｂ上流側配管部
３、３３下流側配管部
４、３４ａ、３４ｂ連結配管部
５、３５ａ、３５ｂ連結配管本体
５ａ上流側連結口
５ｂ下流側連結口
６、３６ａ、３６ｂ突出部
７、３７ａ、３７ｂ蓋部
９脱硫装置
１０気液接触装置
１１ガス導入部
１２ガス導出部
１３タンク
１４空気供給手段
１４ａロータリージョイント
１４ｂ中空回転軸
１４ｃ空気供給管
１４ｄアーム
１５ミストエリミネータ
１６スラリー導入部
１６ａ循環パイプ
１６ｂ供給ヘッダ
１６ｃスプレーパイプ
１６ｄスプレーノズル
１７脱水機
２０スラリー貯留部
３０スラリー供給配管
５１ａ、５１ｂエルボ部材

Claims

硫黄含有ガスを導入するガス導入部、及び石膏と吸収剤である少量の石灰石を液体に懸濁又は溶存した石灰石スラリーを導入するスラリー導入部を有し、硫黄含有ガスと前記石灰石スラリーとを接触させる気液接触装置と、
前記石灰石スラリーを貯留するスラリー貯留部と、
前記スラリー貯留部と前記気液接触装置とを連結し、内部に前記石灰石スラリーが流通するスラリー供給配管と、を備え、
前記スラリー供給配管は、
上流側配管部と、
前記上流側配管部の下端部近傍に当該上流側配管部に対して所定角度を有して配置された下流側配管部と、
前記上流側配管部と前記下流側配管部とを連結する連結配管部と、を有し、
前記連結配管部は、
連結配管本体と、
前記連結配管本体から前記上流側配管部の内部における前記石灰石スラリーの下流側に突出する突出部と、
前記突出部の先端側に接続され、前記突出部と同じ外径を有するとともに前記先端部側が平面である蓋部と、を有し、
前記蓋部は、前記突出部の先端側にねじ込みに加えてネジにより固定されている脱硫装置。
前記上流側配管部は、略鉛直方向に配置されると共に、前記突出部は鉛直方向の下側に突出する請求項１記載の脱硫装置。