JP5479741B2 - 湿式排煙脱硫装置 - Google Patents
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Description
本発明は吸収装置に係り、特に排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）、ばいじん、ボイラ燃料中に含まれる成分や物質を低減する湿式排煙脱硫装置に関する。
大気汚染防止のために燃焼排ガス中の硫黄酸化物の除去装置として、湿式石灰石−石膏脱硫装置が広く実用化されている。この脱硫装置の系統を図７に示す。ボイラ等からの排ガス１はガス入口煙道３から吸収塔４に導入され、吸収塔４内にガス流れ方向に多段に設置されたスプレヘッダ８の各々のヘッダ８に設けられた多数のスプレノズル８ａから噴霧される吸収液の液滴と接触することにより、排ガス１中のばいじんや塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）等の酸性ガスとともに、排ガス１中のＳＯｘが液滴表面で吸収される。
排ガス１に同伴されるミストは吸収塔４出口に設置されたミストエリミネータ５により除去され、清浄な排ガス２は出口煙道６を経て、必要により再加熱されて煙突より排出される。また、このときの吸収塔４の入口煙道３を流れる排ガス１中のＳＯｘ濃度は入口ＳＯｘ計４１で測定される。
石灰石スラリ槽１５内にはＳＯｘの吸収剤である石灰石１６が貯められているので、該石灰石スラリが石灰石スラリポンプ１７により吸収塔４内の下部にある液貯部４ａに供給される。石灰石スラリの吸収塔４への供給量は吸収塔４内におけるＳＯｘ吸収量に応じ石灰石スラリ流量調節弁１８により調整される。
吸収塔４内の液貯部４ａのスラリ状の吸収液は吸収塔循環ポンプ７により昇圧されて循環配管２５を経由して吸収塔４内の上部の空塔部に設けられ、ガス流れ方向に多段に設けられたスプレヘッダ８に供給される。各スプレヘッダ８にはスプレノズル８ａが多数設けられているので、該スプレノズル８ａから吸収液が噴霧され、排ガス１と気液接触する。排ガス中のＳＯｘは吸収液中のカルシウム化合物と反応し、中間生成物として亜硫酸カルシウム（重亜硫酸カルシウムを含む）になり、吸収塔４の液溜部４ａに落下し、酸化用空気ブロワ２１より吸収塔４の吸収液中に供給される空気により、石膏に酸化され最終生成物（石膏）となる。
このように吸収塔４内に空気を直接供給することにより、排ガス中のＳＯｘの吸収反応と、生成した亜硫酸カルシウムの酸化反応を同時に進行させることにより反応全体が促進され、脱硫性能が向上する。なお、その際に吸収塔４に供給する酸化空気は、液溜部４ａ内の吸収液を攪拌する酸化用撹拌機２６により微細化されることにより酸化空気の利用率を高めている。
その後、吸収液は抜出しポンプ９により液溜部４ａから生成石膏量に応じて抜き出されるが、その一部はｐＨ計タンク３０に送られ、ｐＨ計タンク３０に設置されたｐＨ計３１により吸収液のｐＨが測定される。その他の吸収液は、石膏脱水設備１０に送られ、粉体の石膏１１として回収される。
一方、石膏脱水設備１０で分離された水１２は石灰石スラリ槽１５等の補給水として系内で再利用されるが、その一部は塩素等の濃縮を防ぐために排水１４として抜き出され、排水処理設備５０に送られる。排水処理設備５０では排水１４中に含まれる各成分に対して排出規準値以下となるように、薬品を添加すること又はイオン吸着樹脂等で処理することなどの化学的処理や、菌類による生物的処理が行われ、排水１４中の有害物質の除去処理が行われる。
上記従来技術における吸収塔４および入口煙道３の構造図を図４と図５に示す。図４（ａ）と図５（ａ）は共に平面図、図４（ｂ）と図５（ｂ）は共に側面図である。
吸収塔４は大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９とを円錐部２０で接合した構成からなり、図４に示す例は米国特許第５，６５６，０４６号明細書に開示されているが、入口煙道３が小口径の吸収部１９に設けられ、図５に示す例は特許第３５４９４８４号公報、米国特許第６，４８８，８９９号明細書の第３図、第４図に開示されているが、大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９を接合した円錐部２０に入口煙道３が設けられている。なお、図５（ｃ）には円錐部２０のみの斜視図を示す。
米国特許第５，６５６，０４６号明細書
特許第３５４９４８４号公報
米国特許第６，４８８，８９９号明細書
吸収塔４は大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９とを円錐部２０で接合した構成からなり、図４に示す例は米国特許第５，６５６，０４６号明細書に開示されているが、入口煙道３が小口径の吸収部１９に設けられ、図５に示す例は特許第３５４９４８４号公報、米国特許第６，４８８，８９９号明細書の第３図、第４図に開示されているが、大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９を接合した円錐部２０に入口煙道３が設けられている。なお、図５（ｃ）には円錐部２０のみの斜視図を示す。
従来技術において、図４に示す入口煙道３を小口径の吸収部１９に設けている従来技術では、入口煙道３の高さ分、吸収部１９の高さが高くなるといった問題があった。
また、図５に示す入口煙道３を大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９を接合した円錐部２０に設けた場合、図６の図５（ｂ）のＡ−Ａ線断面矢視図に示すように温度が高いボイラ等からの排ガス１は、スプレヘッダ８に設置されたスプレノズル８ａ（図７参照）より噴霧される吸収剤の液滴が降下してない円錐部２０の周囲に流れる傾向があり、円錐部２０は温度の高いボイラ等からの排ガス１の条件を満たす厳しい材質選定が必要といった問題があった。
本発明の課題は、入口煙道の設置部を工夫することで吸収塔の高さを低くおさえ、かつ吸収塔の構成材質を安価のものにすることができる吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置を提供することである。
本発明の上記課題は次の解決手段で解決される。
請求項１記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物およびボイラ燃料中に含まれる成分に起因する物質を吸収剤スラリにより吸収、除去する吸収部と、該吸収部から流下する吸収剤スラリを一時的に貯留するタンク部からなる吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置であって、
該吸収塔は、吸収部に比べて大口径のタンク部とタンク部に比べて小口径の吸収部と、前記タンク部と前記吸収部とをそれぞれ上下端部で接合した円錐状のシェルからなる円錐部とで構成し、ガス流れに直交する方向の断面形状が矩形である両側面と上面と下面からなる前記排ガスを吸収塔内に導く入口煙道を前記円錐部に設け、前記入口煙道には前記円錐部を貫通して吸収塔内の吸収剤スラリ降下領域まで延長した上面延長部と下面延長部と両側面延長部からなる延長部を設け、前記上面延長部と下面延長部と両側面延長部の中で、少なくとも両側面延長部の前記円錐部を貫通する部分から先端部までの長さを上面延長部の長さと下面延長部の長さと同じ長さか、又は下面延長部の前記円錐部を貫通する部分から先端部までの長さと同じ長さとしたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
請求項１記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物およびボイラ燃料中に含まれる成分に起因する物質を吸収剤スラリにより吸収、除去する吸収部と、該吸収部から流下する吸収剤スラリを一時的に貯留するタンク部からなる吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置であって、
該吸収塔は、吸収部に比べて大口径のタンク部とタンク部に比べて小口径の吸収部と、前記タンク部と前記吸収部とをそれぞれ上下端部で接合した円錐状のシェルからなる円錐部とで構成し、ガス流れに直交する方向の断面形状が矩形である両側面と上面と下面からなる前記排ガスを吸収塔内に導く入口煙道を前記円錐部に設け、前記入口煙道には前記円錐部を貫通して吸収塔内の吸収剤スラリ降下領域まで延長した上面延長部と下面延長部と両側面延長部からなる延長部を設け、前記上面延長部と下面延長部と両側面延長部の中で、少なくとも両側面延長部の前記円錐部を貫通する部分から先端部までの長さを上面延長部の長さと下面延長部の長さと同じ長さか、又は下面延長部の前記円錐部を貫通する部分から先端部までの長さと同じ長さとしたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
円錐部に入口煙道を設けることで、円錐部の上部からスプレヘッダまでの距離が短くなるので、吸収塔の高さを低くすることができ、さらに吸収剤スラリの液滴が降下している吸収部まで入口煙道の先端を延長することで、入口煙道を通過した温度の高いボイラ等からの排ガスは円錐部の周囲を通過することなく、直接スプレヘッダに設置されたスプレノズルより噴霧される吸収剤スラリの液滴に接触し、ガス温度が下がるので、円錐部に温度の高いボイラ等からの排ガスの条件を満たす高価な材質を選定をする必要がなく、ライニング等の高温では使用できない安価な材質を選定することができる。
請求項２記載の発明は、吸収塔ガス入口煙道の前記円錐部に対する挿入傾斜角度を上方から下向きに水平に対して１０〜３０°の範囲とした請求項１記載の湿式排煙脱硫装置である。
請求項３記載の発明は、吸収塔ガス入口煙道の前記円錐部に対する挿入傾斜角度を水平に対して０°とし、入口煙道の内壁底面に水洗装置を設けた請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置である。
請求項４記載の発明は、吸収塔内壁面を流下する吸収剤スラリがガス入口煙道の先端部の開口部内に流入することを防止する樋をガス入口煙道先端の開口部の上方部位に設けた請求項１ないし３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置である。
請求項５記載の発明は、吸収塔内壁側のガス入口煙道の外壁面上に降下する吸収剤スラリがガス入口煙道の先端部の開口部内に流入することを防止する邪魔板を該開口部の外壁面上に設けた請求項１ないし４のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置である。
本発明の吸収剤スラリは石灰石だけでなく石灰等のスラリを使用できる。
本発明の吸収剤スラリは石灰石だけでなく石灰等のスラリを使用できる。
請求項１記載の発明によれば、吸収塔の高さを低くすることで、材料低減が可能でかつ、吸収塔循環ポンプからスプレヘッダまでの高さも低くなり動力低減効果がある。さらに入口煙道の先端を吸収部壁面から吸収剤スラリ降下領域まで延長した延長部の両側面延長部より外側の円錐部に拡がって円錐部を構成する材質を腐食させるおそれはなく、円錐部に高温のボイラ等からの排ガスが直接接しないため、高温下では使用できない安価なライニング材等の材料が使用できる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、入口煙道間に逆流した吸収剤スラリが自然にタンク部に降下するため、入口煙道の固形物の付着も防止することができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、吸収塔ガス入口煙道の前記円錐部に対する挿入傾斜角度を水平に対して０°とすることでタンク部の液面から入口煙道の下面までの距離をより確保することができるため、タンク部を低く抑えることできる。また、入口煙道内に逆流した吸収剤スラリは、入口煙道の内壁底面に設けた洗浄装置により固形物の堆積を防止することが出来る。
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、樋により内壁面を流下する吸収剤スラリがガス入口煙道の先端部の開口部内に流入することなく、入口煙道外壁面から両側壁部に流れるので、ガス入口煙道から吸収塔内に流入するガス流れを妨げないため、圧力損失を低減することが出来る。
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明の効果に加えて、吸収塔内壁側のガス入口煙道の外壁面上に降下する吸収剤スラリがガス入口煙道の先端部の開口部内に流入することなく、入口煙道外壁面から両側壁部に流れるので、ガス入口煙道から吸収塔内に流入するガス流れを妨げないため、圧力損失を低減することが出来る。
本実施例の湿式脱硫装置の吸収塔構造図を図１（図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）には円錐部のみの斜視図）を示す。また、ボイラ等からの排ガス１の吸収塔４へのガス流れを図２に示す。
大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９と、タンク１３と吸収部１９を接合する円錐部２０とからなる吸収塔４にある傾斜角度をもった入口煙道３を円錐部２０に取り付ける。入口煙道３の先端はスプレヘッダ８から吸収剤スラリの液滴が流下している吸収部１９の位置まで延長し、吸収部１９の側壁内側に合わせた形状とする。また、入口煙道３側のスプレヘッダ８の下部の吸収部１９の側壁内側には樋２２を設ける。
大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９と、タンク１３と吸収部１９を接合する円錐部２０とからなる吸収塔４にある傾斜角度をもった入口煙道３を円錐部２０に取り付ける。入口煙道３の先端はスプレヘッダ８から吸収剤スラリの液滴が流下している吸収部１９の位置まで延長し、吸収部１９の側壁内側に合わせた形状とする。また、入口煙道３側のスプレヘッダ８の下部の吸収部１９の側壁内側には樋２２を設ける。
入口煙道３を大口径のタンク部１３と小口径の吸収部１９を接合した円錐部２０に設けることにより、吸収部１９に入口煙道３を設けた場合にくらべ、入口煙道３の高さ分だけ吸収塔４の高さを低く抑えることができ、入口煙道３に水平より下向きにある傾斜角度をもたせることにより、入口煙道３の内部に逆流した吸収剤スラリが自然にタンク部１３に降下するため、入口煙道３の内壁面に固形物が付着することを防止することが可能となる。前記入口煙道３の円錐部２０に対する挿入傾斜角度を上方から下向きに水平に対して１０〜３０°の範囲とすることで吸収剤スラリが自然にタンク部１３に降下するので望ましい。
また、入口煙道３の先端を吸収剤の液滴が降下している吸収部１９の内部まで延長することで、図２に図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面矢視図に示すように高温のボイラ等からの排ガス１は円錐部２０の周辺のスプレヘッダ８に設置されたスプレノズル８ａ（図７参照）より噴霧される吸収剤の液滴が降下していない部分を通過せず、入口煙道３出口で直ぐに吸収剤スラリの液滴と接触し、排ガス１の温度は下がるため、吸収剤スラリの液滴が降下していない円錐部２０が高温となることはない。これにより円錐部２０は低温条件下で耐蝕性などがある材質のものを選定することができるので、ボイラ等からの排ガス１のような高温では使用できないライニング等の安価な材料を使用することが出来る。
さらに、入口煙道３上方の吸収塔４内壁面に樋２２を設けることにより、吸収部１９の内壁面を流れる吸収部スラリ液は入口煙道３の先端出口側に流れることなく、ガス流れを妨げることはない。また、樋２２により入口煙道３の外壁上の両端側に向けて流れるため、圧力損失を低減することが出来る。
本発明の他の実施例を図３に示す。図３（ａ）は湿式脱硫装置の吸収塔構造図、図３（ｂ）はその側面図、図３（ｃ）はその円錐部のみの斜視図を示す。
本実施例は入口煙道３を水平方向から円錐部２０に挿入し、その先端を吸収塔４の内部に張り出し、さらに入口煙道３の先端外壁面上部に邪魔板２３、入口煙道３の内壁部であって、底面上に洗浄水を供給する洗浄配管を設けたものである。本実施例の効果は、入口煙道３を水平にすることでタンク部１３の液面から入口煙道３の下面までの距離をより確保することができるため、タンク部１３を低く抑えることでき、邪魔板２３により吸収部１９の側壁および、入口煙道３の上部を流れる吸収液を入口煙道３の両端に流すことができ、ガス流れを妨げないため、圧力損失を低減することが出来る。また、入口煙道３に逆流した吸収剤スラリは、洗浄装置２４を設けることにより固形物の堆積を防止することが出来る。
本実施例は入口煙道３を水平方向から円錐部２０に挿入し、その先端を吸収塔４の内部に張り出し、さらに入口煙道３の先端外壁面上部に邪魔板２３、入口煙道３の内壁部であって、底面上に洗浄水を供給する洗浄配管を設けたものである。本実施例の効果は、入口煙道３を水平にすることでタンク部１３の液面から入口煙道３の下面までの距離をより確保することができるため、タンク部１３を低く抑えることでき、邪魔板２３により吸収部１９の側壁および、入口煙道３の上部を流れる吸収液を入口煙道３の両端に流すことができ、ガス流れを妨げないため、圧力損失を低減することが出来る。また、入口煙道３に逆流した吸収剤スラリは、洗浄装置２４を設けることにより固形物の堆積を防止することが出来る。
吸収塔の塔高を抑え、安価な材質の塔壁構造とすることができ、今後の排煙脱硫プラントに利用可能性が高い。
１ ボイラ等からの排ガス ２ 清浄な排ガス
３ 入口煙道 ４ 吸収塔
４ａ 液貯部 ５ ミストエリミネータ
６ 出口煙道 ７ 吸収塔循環ポンプ
８ スプレヘッダ ８ａ スプレノズル
９ 抜出しポンプ １０ 石膏脱水設備
１１ 石膏 １２ 水
１３ タンク部 １４ 排水
１５ 石灰石スラリ槽 １６ 石灰石
１７ 石灰石スラリポンプ １８ 石灰石スラリ流量調節弁
１９ 吸収部 ２０ 円錐部
２１ 酸化用空気ブロワ ２２ 樋
２３ 邪魔板 ２４ 洗浄装置
２５ 循環配管 ２６ 酸化用撹拌機
３０ ｐＨ計タンク ３１ ｐＨ計
４１ 入口ＳＯｘ計 ５０ 排水処理設備
３ 入口煙道 ４ 吸収塔
４ａ 液貯部 ５ ミストエリミネータ
６ 出口煙道 ７ 吸収塔循環ポンプ
８ スプレヘッダ ８ａ スプレノズル
９ 抜出しポンプ １０ 石膏脱水設備
１１ 石膏 １２ 水
１３ タンク部 １４ 排水
１５ 石灰石スラリ槽 １６ 石灰石
１７ 石灰石スラリポンプ １８ 石灰石スラリ流量調節弁
１９ 吸収部 ２０ 円錐部
２１ 酸化用空気ブロワ ２２ 樋
２３ 邪魔板 ２４ 洗浄装置
２５ 循環配管 ２６ 酸化用撹拌機
３０ ｐＨ計タンク ３１ ｐＨ計
４１ 入口ＳＯｘ計 ５０ 排水処理設備
Claims (5)
- 燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物およびボイラ燃料中に含まれる成分に起因する物質を吸収剤スラリにより吸収、除去する吸収部と、該吸収部から流下する吸収剤スラリを一時的に貯留するタンク部からなる吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置であって、
該吸収塔は、吸収部に比べて大口径のタンク部とタンク部に比べて小口径の吸収部と、
前記タンク部と前記吸収部とをそれぞれ上下端部で接合した円錐状のシェルからなる円錐部とで構成し、
ガス流れに直交する方向の断面形状が矩形である両側面と上面と下面からなる前記排ガスを吸収塔内に導く入口煙道を前記円錐部に設け、
前記入口煙道には前記円錐部を貫通して吸収塔内の吸収剤スラリ降下領域まで延長した上面延長部と下面延長部と両側面延長部からなる延長部を設け、
前記上面延長部と下面延長部と両側面延長部の中で、少なくとも両側面延長部の前記円錐部を貫通する部分から先端部までの長さを上面延長部の長さと下面延長部の長さと同じ長さか、又は下面延長部の前記円錐部を貫通する部分から先端部までの長さと同じ長さとした
ことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。 - 吸収塔ガス入口煙道の前記円錐部に対する挿入傾斜角度を上方から下向きに水平に対して１０〜３０°の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
- 吸収塔ガス入口煙道の前記円錐部に対する挿入傾斜角度を水平に対して０°とし、該入口煙道の内壁底面に水洗装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
- 吸収塔内壁面を流下する吸収剤スラリがガス入口煙道の先端部の開口部内に流入することを防止する樋をガス入口煙道先端の開口部の上方部位に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
- 吸収塔内壁側のガス入口煙道の外壁面上に降下する吸収剤スラリがガス入口煙道の先端部の開口部内に流入することを防止する邪魔板を該開口部の外壁面上に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
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