JP6526278B1 - 排煙脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排煙脱硫装置の省スペース化及びコストの低減を図る。【課題手段】排煙脱硫装置は、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク5内に貯留する吸収塔1と、吸収塔タンク5から抜き出した吸収液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置2と、分離装置2の濾液流出口40と吸収塔1の濾液流入口41とを連通する濾液回収管路20と、を備える。濾液流出口40の地上高は、濾液流入口41の地上高よりも高く、濾液回収管路20は、濾液流出口40から流出した脱水濾液が重力によって流下して濾液流入口41に流入可能に配設されている。【選択図】図1

Description

本発明は、排煙脱硫装置に関する。
火力発電所等で発生した硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する装置として、湿式石灰石−石膏排煙脱硫装置(以下、排煙脱硫装置と称する。)が広く実用化されている。排煙脱硫装置では、発生した排ガスを吸収塔へ導き、吸収液と接触させて硫黄酸化物を吸収除去するとともに、石膏を副生品として回収する。
特許文献1には、吸収液から石膏を分離する石膏脱水装置が記載されている。吸収塔の底部の吸収塔循環タンクに滞溜した吸収液は、石膏脱水装置に送られ、石膏脱水装置によって石膏と脱水濾液とに分離されて、濾液タンクに送られる。濾液タンク内の脱水濾液は、濾液ポンプによって吸収塔の吸収塔循環タンクに供給可能となっている。
特開2007−105679号公報
特許文献1に記載の装置では、脱水濾液を貯留する濾液タンクや、濾液タンクから吸収塔循環タンクへ脱水濾液を送る濾液ポンプを設ける必要がある。このため、省スペース化や初期費用及び運転費用の低減を図ることが難しい。
そこで本発明は、省スペース化やコストの低減を図ることが可能な排煙脱硫装置の提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明の第1の態様は、硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク内に貯留する吸収塔と、吸収塔タンクから抜き出した吸収液が第1ポンプによって送液されて流入するスラリタンクと、スラリタンクから第2ポンプによって送液された吸収液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置と、分離装置の濾液流出口と吸収塔の濾液流入口とを連通する濾液回収管路と、石灰石スラリを貯えるための石灰石タンクと、濾液回収管路と石灰石タンクとを連通する石灰石タンク管路と、石灰石タンク管路に設けられた石灰石タンクバルブと、を備える。濾液流出口の地上高は、濾液流入口の地上高よりも高く、スラリタンクが設置される地上高は、濾液流入口の地上高よりも高く、且つ分離装置の吸収液流入口の地上高よりも低い。濾液回収管路と石灰石タンク管路とは、濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して濾液流入口と石灰石タンクとに流入可能に配設されている。
本発明の第2の態様は、硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク内に貯蔵する吸収塔と、吸収塔タンクから抜き出した吸収液が第1ポンプによって送液されて流入するスラリタンクと、スラリタンクから第2ポンプによって送液された吸収液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置と、脱水濾液中の有害成分を除去する排水処理設備と、分離装置の濾液流出口と吸収塔の濾液流入口と排水処理設備の濾液流入口とを連通する濾液回収管路と、濾液回収管路のうち吸収塔の濾液流入口へ向かう経路に設けられた吸収塔側バルブと、濾液回収管路のうち排水処理設備の濾液流入口へ向かう経路に設けられた排水処理側バルブと、石灰石スラリを貯えるための石灰石タンクと、濾液回収管路と石灰石タンクとを連通する石灰石タンク管路と、石灰石タンク管路に設けられた石灰石タンクバルブと、を備える。濾液流出口の地上高は、吸収塔の濾液流入口の地上高及び排水処理設備の濾液流入口の地上高よりも高く、スラリタンクが設置される地上高は、吸収塔の濾液流入口の地上高よりも高く、且つ分離装置の吸収液流入口の地上高よりも低い。濾液回収管路と石灰石タンク管路とは、濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して吸収塔の濾液流入口と排水処理設備の濾液流入口と石灰石タンクとに流入可能に配設されている。
本発明の第3の態様は、硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク内に貯蔵する吸収塔と、吸収塔タンクから抜き出した吸収液が第1ポンプによって送液されて流入するスラリタンクと、スラリタンクから第2ポンプによって送液された吸収液を高固形分濃度液と低固形分濃度液に分離する石膏ハイドロサイクロンと、石膏ハイドロサイクロンから排出された高固形分濃度液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置と、脱水濾液中の有害成分を除去する排水処理設備と、石膏ハイドロサイクロンの低固形分濃度側濾液流出口と分離装置の濾液流出口と吸収塔の濾液流入口と排水処理設備の濾液流入口とを連通する濾液回収管路と、濾液回収管路のうち吸収塔の濾液流入口へ向かう経路に設けられた吸収塔側バルブと、濾液回収管路のうち排水処理設備の濾液流入口へ向かう経路に設けられた排水処理側バルブと、石灰石スラリを貯えるための石灰石タンクと、濾液回収管路と石灰石タンクとを連通する石灰石タンク管路と、石灰石タンク管路に設けられた石灰石タンクバルブと、を備える。石膏ハイドロサイクロンの低固形分濃度濾液流出口の地上高と分離装置の濾液流出口の地上高とは、吸収塔の濾液流入口の地上高及び排水処理設備の濾液流入口の地上高よりも高く、スラリタンクが設置される地上高は、吸収塔の濾液流入口の地上高よりも高く、且つ石膏ハイドロサイクロンの吸収液流入口の地上高よりも低い。濾液回収管路は、分離装置の濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して吸収塔の濾液流入口と排水処理設備の濾液流入口と石灰石タンクとに流入可能で、且つ石膏ハイドロサイクロンの低固形分濃度濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して吸収塔の濾液流入口と排水処理設備の濾液流入口と石灰石タンクとに流入可能に配設されている。
上記構成では、分離装置の濾液流出口から流出した脱水濾液は、濾液回収管路を流下して吸収塔の濾液流入口へ流入し、吸収塔タンクに貯留される。濾液流出口の地上高は、濾液流入口の地上高よりも高く、濾液回収管路は、濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して濾液流入口へ流入するように配設されているので、脱水濾液を貯留する濾液タンクや、濾液タンクから吸収塔タンクへ脱水濾液を送る濾液ポンプを設ける必要がなく、省スペース化やコストの低減が可能となる。
また、吸収塔タンクを脱水濾液の貯留タンクとして機能させることにより、装置全体の水バランスを整えることができる。
本発明によれば、排煙脱硫装置の省スペース化及びコストの低減を図ることができる。
本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置の構成を模式的に示す図である。
本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置について、図1を参照して説明する。
本実施形態の排煙脱硫装置は、火力発電所等で発生した硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する湿式石灰石−石膏排煙脱硫装置であり、硫黄酸化物を含む排ガスが導入される吸収塔1と、吸収液を石膏と脱水濾液(濾過液)とに分離する分離装置2とを備える。
吸収塔1には入口ダクト50が設置され、ボイラ(図示省略)からの排ガスが導入される。
吸収塔1内には、多数のスプレノズル3を備えたスプレヘッダ4が設置され、スプレノズル3から吸収液が微細な液滴として噴霧される。噴霧された吸収液が排ガスと接触することにより、排ガス中の硫黄酸化物が吸収液滴の表面で化学的に除去され、排ガス出口51より排出される。排ガス流れに同伴する微小な液滴は、吸収塔1の上部に設置されたミストエリミネータ(図示省略)で除去される。ミストエリミネータで微小な液滴が取り除かれたガスは、必要に応じて吸収塔1の後流側に設置される再加熱設備(図示省略)によって昇温されて、煙突(図示省略)から排出される。スプレノズル3から噴霧された大部分の液滴は、硫黄酸化物を吸収した後、吸収塔1の下部に設けられた吸収塔タンク5に落下する。吸収塔タンク5内に滞留する吸収液は、吸収液循環ポンプ6によってスプレヘッダ4(スプレノズル3)に供給される。また、吸収塔タンク5には、滞溜する吸収液に空気を供給する空気供給装置(図示省略)が設けられている。
吸収液に吸収された硫黄酸化物(SO)は、下記の化学反応式に示すように、吸収液中に含まれる石灰石(CaCO)と反応し、さらに吸収塔タンク5に供給される空気によって酸化されて石膏(CaSO・2HO)となる。吸収剤である石灰石は、石灰石タンク7で石灰石スラリとして貯えられ、石灰石スラリポンプ(図示省略)によって吸収塔タンク5に供給される。
SO+2HO+CaCO+1/2O→CaSO・2HO+CO
吸収塔タンク5内の吸収液(吸収液スラリ)は、吸収液抜出ポンプ8によってスラリタンク9に送液され、吸収液スラリポンプ10によってスラリタンク9から分離装置2に送液される。分離装置2は、吸収液中に含まれている石膏を回収する装置であり、石膏ハイドロサイクロン11と石膏脱水機12とを備える。石膏ハイドロサイクロン11は石膏脱水機12の上方に設置される。一般に、分離装置2の下には、分離した石膏を貯蔵する石膏サイロが設けられることが多く、そのため、石膏脱水機12は必然的に石膏サイロの上部に設置されることになる。なお、本実施形態の石膏脱水機12はベルトフィルターである。ベルトフィルターの補機として真空引きポンプや濾過液レシーバー等(図示省略)が用いられ、濾過液レシーバーに後述する濾液流出口40が設けられる。
スラリタンク9から液送された吸収液は、石膏ハイドロサイクロン11に流入し、石膏ハイドロサイクロン11で石膏濃度が高められて石膏脱水機12に流下する。すなわち、石膏ハイドロサイクロン11は、吸収液を高固形分濃度液と低固形分濃度液に分離し、高固形分濃度液を石膏脱水機12へ流下し、低固形分濃度液をオーバーフロー液(脱水濾液)として排出する。
排煙脱硫装置には、脱水濾液が流通する第1〜第5の濾液管路(配管)21〜25が設けられている。第1の濾液管路21の上流端(上端)は、石膏脱水機12の濾液流出口40に接続され、第1の濾液管路21の下流端(下端)は、吸収塔1の濾液流入口41に接続される第2の濾液管路22と、排水処理設備14の濾液流入口43に接続される第3の濾液管路23とに分岐する。すなわち、第1〜第3の濾液管路21,22,23は、分離装置2の濾液流出口40と吸収塔1の濾液流入口41と排水処理設備14の濾液流入口43とを連通する濾液回収管路20を構成する。分離装置2(石膏脱水機12)の濾液流出口40から流出した脱水濾液は、濾液回収管路20(第1及び第2の濾液管路21,22)及び濾液流入口41を経由して吸収塔タンク5内に流入し、或いは濾液流入口43を経由して排水処理設備14へ送出される。排水処理設備14では、脱水濾液中の有害成分が除去される。第4の濾液管路24の上流端(上端)は石膏ハイドロサイクロン11の上部の低固形分濃度側濾液流出口42に接続され、第4の濾液管路24の下流端(下端)は第3の濾液管路23に接続される。石膏ハイドロサイクロン11からオーバーフローした脱水濾液(オーバーフロー液)は、低固形分濃度側濾液流出口42から第4の濾液管路24を流下して第3の濾液管路23に流入し、分離装置2からの脱水濾液と合流して、濾液流入口41から吸収塔タンク5内に流入し、或いは濾液流入口43から排水処理設備14へ送出される。すなわち、第2〜第4の濾液管路22,23,24は、石膏ハイドロサイクロン11の低固形分濃度側濾液流出口42と吸収塔1の濾液流入口41と排水処理設備14の濾液流入口43とを連通する濾液回収管路20を構成する。第5濾液管路25の上流端(上端)は第2の濾液管路22に接続され、第5濾液管路25の下流端(下端)は石灰石タンク7に接続される。なお、以下の説明では、第3の濾液管路23のうち第4の濾液管路24との合流部よりも第2の濾液管路22側を回収側管路26と称し、合流部よりも排水処理設備14側を排出側管路27と称する。
第1の濾液管路21と、第2の濾液管路22のうち第5の濾液管路25の分岐部より濾液流入口41側と、排出側管路27と、第4の濾液管路24と、第5の濾液管路25とには、各管路の流量を調整することが可能な第1〜第5のバルブ31〜35が設けられている。各バルブ31〜35の開度を調整(変更)することにより、排水処理設備14、石灰石タンク7、及び吸収塔1にそれぞれ送る脱水濾液(オーバーフロー液を含む)の液量を調節することができる。なお、第2のバルブ32は、濾液回収管路20のうち吸収塔1の濾液流入口41へ向かう経路(第5の濾液管路25との分岐部よりも下流側の第2の濾液管路22)に設けられた吸収塔側バルブを構成し、第3のバルブ33は、濾液回収管路20のうち排水処理設備14の濾液流入口43へ向かう経路(排出側管路27)に設けられた排水処理側バルブを構成する。
石膏脱水機12が設置される地上高Hcは、スラリタンク9及び吸収液スラリポンプ10が設置される地上高Hbよりも高く、石膏ハイドロサイクロン11が設置される地上高さHdは、石膏脱水機12が設置される地上高Hcよりも高い。石膏脱水機12の濾液流出口40の地上高(≒Hc)は、吸収塔1の濾液流入口41の地上高Ha及び排水処理設備14の濾液流入口43の地上高よりも高く設定され、濾液流入口41の地上高Haは、吸収塔タンク5における吸収液のオーバーフロー面の地上高Heよりも高く設定されている。なお、図1中では、吸収塔1が設置される地上高(地上レベル)を基準として各地上高を表示している。また、図1中に二点鎖線で示すように、石膏脱水機12(濾液流出口40)をスラリタンク9及び吸収液スラリポンプ10と略同じ地上高(≒Hb)に設定してもよい。また、スラリタンク9及び吸収液スラリポンプ10を地上高Hbに設置せず、他の地上高に設置してもよい。
第1及び第2の濾液管路21,22は、略全域において上流側が下流側以上の地上高となるように配設され、第4及び第5の濾液管路24,25も同様に、略全域において上流側が下流側以上の地上高となるように配設されている。なお、本実施形態では、第2の濾液管路22の略全域と第3の濾液管路23のうち少なくとも回収側管路26とは略水平に配設されている。
分離装置2の濾液流出口40から流出した脱水濾液は、重力によって第1の濾液管路21を流下し、第2の濾液管路22と第3の濾液管路23とに分岐して吸収塔1の濾液流入口41と排水処理設備14の濾液流入口43とに流入可能となる。また、石膏ハイドロサイクロン11の低固形分濃度濾液流出口42から流出したオーバーフロー液(脱水濾液)は、重力によって第4の濾液管路24を流下し、回収側管路26と排出側管路27とに分岐して吸収塔1の濾液流入口41と排水処理設備14の濾液流入口43とに流入可能となる。このように、濾液回収管路20は、分離装置2の濾液流出口40から流出した脱水濾液が重力によって流下して吸収塔1の濾液流入口41と排水処理設備14の濾液流入口43とに流入可能で、且つ石膏ハイドロサイクロン11の低固形分濃度濾液流出口42から流出した脱水濾液が重力によって流下して吸収塔1の濾液流入口41と排水処理設備14の濾液流入口43とに流入可能に配設されている。
石灰石タンク7は、第2の濾液管路22よりも低い地上高に設置され、第5のバルブ35が開放された状態で第2の濾液管路22から第5の濾液管路25へ流入した脱水濾液は、重力によって第5の濾液管路25を流下して石灰石タンク7内へ流入する。
本実施形態によれば、分離装置2の濾液流出口40から流出した脱水濾液及び、石膏ハイドロサイクロン11の低固形分濃度濾液流出口42から流出した脱水濾液は、濾液回収管路20を流下し、吸収塔1の濾液流入口41へ流入して吸収塔タンク5に貯留され、或いは排水処理設備14の濾液流入口43へ流入して処理される。石膏ハイドロサイクロン11の低固形分濃度濾液流出口42の地上高と濾液流出口40の地上高とは、何れも濾液流入口41,43の地上高よりも高く、濾液回収管路20は、濾液流出口40から流出した脱水濾液が重力によって流下して濾液流入口41,43へ流入するように配設されているので、脱水濾液を貯留する濾液タンクや、濾液タンクから吸収塔タンク5へ脱水濾液を送る濾液ポンプや、排水処理設備14へ脱水濾液を送る送出ポンプなどを設ける必要がなく、省スペース化やコストの低減が可能となる。
また、吸収塔タンク5を脱水濾液の貯留タンクとして機能させることにより、装置全体の水バランスを整えることができる。
なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態及び変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では第1〜第5のバルブ31〜35として流量を増減可能な流量可変バルブを用いた例を説明したが、第1〜第5のバルブ31〜35の一部又は全部を、開閉のみが可能(流量増減不能)なOn−Offバルブとしてもよい。また、上記実施形態では石膏脱水機12としてベルトフィルターを使用する例を説明したが、石膏脱水機12はベルトフィルターに限定されず、遠心式脱水機やデカンタ型脱水機などの他の石膏脱水機を用いてもよい。遠心式脱水機やデカンタ型脱水機を用いた場合、真空引きポンプや濾過液レシーバー等は不要となる。
1:吸収塔
2:分離装置
5:吸収塔タンク
8:吸収液抜出ポンプ
9:スラリタンク
10:吸収液スラリポンプ
11:石膏ハイドロサイクロン
12:石膏脱水機
14:排水処理設備
20:濾液回収管路
21〜25:第1〜第5の濾液管路
26:回収側管路
27:排出側管路
31〜35:第1〜第5のバルブ
40:分離装置の濾液流出口
41:吸収塔の濾液流入口
42:石膏ハイドロサイクロンの低固形分濃度側濾液流出口
43:排水処理設備の濾液流入口

Claims (3)

  1. 硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、
    排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク内に貯留する吸収塔と、
    前記吸収塔タンクから抜き出した吸収液が第1ポンプによって送液されて流入するスラリタンクと、
    前記スラリタンクから第2ポンプによって送液された吸収液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置と、
    前記分離装置の濾液流出口と前記吸収塔の濾液流入口とを連通する濾液回収管路と、
    石灰石スラリを貯えるための石灰石タンクと、
    前記濾液回収管路と前記石灰石タンクとを連通する石灰石タンク管路と、
    前記石灰石タンク管路に設けられた石灰石タンクバルブと、を備え、
    前記濾液流出口の地上高は、前記濾液流入口の地上高よりも高く、
    前記スラリタンクが設置される地上高は、前記濾液流入口の地上高よりも高く、且つ前記分離装置の吸収液流入口の地上高よりも低く、
    前記濾液回収管路と前記石灰石タンク管路とは、前記濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して前記濾液流入口と前記石灰石タンクとに流入可能に配設されている
    ことを特徴とする排煙脱硫装置。
  2. 硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、
    排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク内に貯蔵する吸収塔と、
    前記吸収塔タンクから抜き出した吸収液が第1ポンプによって送液されて流入するスラリタンクと、
    前記スラリタンクから第2ポンプによって送液された吸収液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置と、
    脱水濾液中の有害成分を除去する排水処理設備と、
    前記分離装置の濾液流出口と前記吸収塔の濾液流入口と前記排水処理設備の濾液流入口とを連通する濾液回収管路と、
    前記濾液回収管路のうち前記吸収塔の前記濾液流入口へ向かう経路に設けられた吸収塔側バルブと、
    前記濾液回収管路のうち前記排水処理設備の前記濾液流入口へ向かう経路に設けられた排水処理側バルブと、
    石灰石スラリを貯えるための石灰石タンクと、
    前記濾液回収管路と前記石灰石タンクとを連通する石灰石タンク管路と、
    前記石灰石タンク管路に設けられた石灰石タンクバルブと、を備え、
    前記濾液流出口の地上高は、前記吸収塔の前記濾液流入口の地上高及び前記排水処理設備の前記濾液流入口の地上高よりも高く、
    前記スラリタンクが設置される地上高は、前記吸収塔の前記濾液流入口の地上高よりも高く、且つ前記分離装置の吸収液流入口の地上高よりも低く、
    前記濾液回収管路と前記石灰石タンク管路とは、前記濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して前記吸収塔の前記濾液流入口と前記排水処理設備の前記濾液流入口と前記石灰石タンクとに流入可能に配設されている
    ことを特徴とする排煙脱硫装置。
  3. 硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、
    排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収して吸収塔タンク内に貯蔵する吸収塔と、
    前記吸収塔タンクから抜き出した吸収液が第1ポンプによって送液されて流入するスラリタンクと、
    前記スラリタンクから第2ポンプによって送液された吸収液を高固形分濃度液と低固形分濃度液に分離する石膏ハイドロサイクロンと、
    前記石膏ハイドロサイクロンから排出された高固形分濃度液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置と、
    脱水濾液中の有害成分を除去する排水処理設備と、
    前記石膏ハイドロサイクロンの低固形分濃度側濾液流出口と前記分離装置の濾液流出口と前記吸収塔の濾液流入口と前記排水処理設備の濾液流入口とを連通する濾液回収管路と、
    前記濾液回収管路のうち前記吸収塔の前記濾液流入口へ向かう経路に設けられた吸収塔側バルブと、
    前記濾液回収管路のうち前記排水処理設備の前記濾液流入口へ向かう経路に設けられた排水処理側バルブと、
    石灰石スラリを貯えるための石灰石タンクと、
    前記濾液回収管路と前記石灰石タンクとを連通する石灰石タンク管路と、
    前記石灰石タンク管路に設けられた石灰石タンクバルブと、を備え、
    前記石膏ハイドロサイクロンの前記低固形分濃度濾液流出口の地上高と前記分離装置の前記濾液流出口の地上高とは、前記吸収塔の前記濾液流入口の地上高及び前記排水処理設備の前記濾液流入口の地上高よりも高く、
    前記スラリタンクが設置される地上高は、前記吸収塔の前記濾液流入口の地上高よりも高く、且つ前記石膏ハイドロサイクロンの吸収液流入口の地上高よりも低く、
    前記濾液回収管路は、前記分離装置の前記濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して前記吸収塔の前記濾液流入口と前記排水処理設備の前記濾液流入口と前記石灰石タンクとに流入可能で、且つ前記石膏ハイドロサイクロンの前記低固形分濃度濾液流出口から流出した脱水濾液が重力によって流下して前記吸収塔の前記濾液流入口と前記排水処理設備の前記濾液流入口と前記石灰石タンクとに流入可能に配設されている
    ことを特徴とする排煙脱硫装置。
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