JP7084420B2 - 脱硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、排ガスに吸収液を噴霧して脱硫を行う湿式の脱硫装置に関する。

火力発電所等から排出される排ガスは、大気汚染物質である硫黄酸化物を多く含むことから、硫黄酸化物の含有量を一定以下にしてから外部に放出する必要がある。中規模以上の火力発電所では、排ガスから硫黄酸化物を取り除く（脱硫する）装置として、排ガスに吸収剤スラリーなどの吸収液を噴霧する湿式の脱硫装置を用いるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６－３２６４３０号公報

上記の脱硫装置では、吸収塔の内部で吸収液の噴霧が行われ、噴霧した吸収液は吸収塔の内部で貯留される。そして、貯留された吸収液は循環ポンプで汲み上げられて、再び吸収塔の内部で噴霧される。

このように吸収液が吸収塔の内部で繰り返し噴霧されることで、噴霧された吸収液中の固形物が析出し、吸収塔の内壁に石膏スケールとして付着する。付着した石膏スケールが落下して循環ポンプに吸い込まれると、スプレーノズルが閉塞したり、循環ポンプが破損するおそれがある。これを防ぐには、循環ポンプにつながるポンプ吸込み配管手前にフィルタを設けることが考えられる。しかしながら、ポンプ吸込み配管は吸収塔の底部付近に設けられているため、フィルタの清掃および交換などのメンテナンスを行うためには、吸収塔の吸収液をすべて抜き取らなければならず作業が大がかりになる。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、吸収塔の内部に発生した石膏スケールが落下したとしても、その石膏スケールが循環ポンプに吸い込まれるのを防ぐことができ、かつ、メンテナンスが容易な脱硫装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る脱硫装置は、吸収液が貯留される貯留域および前記貯留域の上方に位置する気流域を有する吸収塔と、前記吸収塔の気流域に排ガスを供給する入口ダクトと、前記吸収塔の気流域から排ガスを排出する出口ダクトと、前記貯留域に貯留された吸収液を汲み上げる循環ポンプと、前記循環ポンプで汲み上げた吸収液を前記気流域に噴霧するスプレーノズルと、を備え、前記吸収塔は、前記入口ダクトが接続される入口開口部および前記出口ダクトが接続される出口開口部のうち少なくとも一方の開口部の下方に位置し、前記少なくとも一方の開口部から落下する石膏スケールを受けるスケール受けを当該吸収塔の内部に有する。

発明者が調査および研究したところ、吸収塔の入口開口部付近および出口開口部付近で石膏スケールが剥がれて落下しやすいことが判明した。そのため、吸収液の噴霧状況に応じて、入口開口部および出口開口部のうち少なくとも一方の開口部の下方にスケール受けを設ければ、吸収塔の内部で落下する石膏スケールを捕集することができる。よって、上記の脱硫装置によれば、石膏スケールが循環ポンプに吸い込まれるのを防ぐことができる。しかも、上記のスケール受けは、吸収塔の底部に配置する必要がないため、スケール受けの清掃および交換などのメンテナンスを行う場合には、吸収塔の吸収液をすべて抜き取る必要はない。よって、上記の脱硫装置によれば、スケール受けのメンテナンスも容易に行うことができる。

上記の脱硫装置において、前記スケール受けは、平面視において前記吸収塔の側壁から前記吸収塔の内側に向かって延びる受け本体を有し、前記受け本体の少なくとも一部が、前記吸収塔に貯留された吸収液の液面よりも下方に位置するようにしてもよい。

この脱硫装置では、受け本体の少なくとも一部が、吸収塔に貯留された吸収液の液面よりも下方に位置するため、受け本体の少なくとも一部は常に吸収液に浸かった状態となることから、乾燥による吸収液からの石膏析出が防止される。そのため、上記の脱硫装置によれば、受け本体自体が石膏スケールの発生源となるのを抑制することができる。

上記の脱硫装置において、前記受け本体のうち少なくとも吸収液の液面よりも下方に位置する部分は、吸収液に含まれる固形分粒子が貫通できるように構成さていてもよい。

この脱硫装置によれば、受け本体のうち吸収液の液面よりも下方に位置している部分は、吸収液に含まれる固形分粒子が貫通できるように構成されているため、当該固形分粒子が沈殿して受け本体に堆積するのを抑制することができる。

上記の脱硫装置において、前記受け本体は水平であってもよい。

この脱硫装置によれば、受け本体が水平であるため、作業者が受け本体の上面で作業を行いやすく、メンテナンスが一層容易になる。

上記の脱硫装置において、前記スケール受けは、前記受け本体の先端部分から上方に向かって延びる先端壁を有し、前記先端壁の上端は前記吸収塔に貯留された吸収液の液面よりも上方に位置するようにしてもよい。

この脱硫装置によれば、先端壁の上端が吸収液の液面よりも上方に位置しているため、受け本体で一旦捕集した石膏スケールが、吸収液に乗って移動したとしても、先端壁を越えることはできない。そのため、受け本体で捕集した石膏スケールが、スケール受けから流れ落ちるのを抑制することができる。

上記の脱硫装置において、前記吸収塔は、前記少なくとも一方の開口部の下方に位置し、平面視において前記吸収塔の側壁から前記吸収塔の内側に向かって延びる固定フレームを有し、前記スケール受けは、前記固定フレームに対して取り外し可能に固定されていてもよい。

この脱硫装置によれば、スケール受けは固定フレームに対して取り外し可能に固定されているため、スケール受けの取り外しが容易である。よって、スケール受けのメンテナンスを一層容易に行うことができる。

上記の脱硫装置によれば、吸収塔の内部に堆積した石膏スケールが落下したとしても、その石膏スケールが循環ポンプに吸い込まれるのを防ぐことができ、かつ、メンテナンスが容易である。

図１は、脱硫装置の概略図である。 図２は、吸収塔の部分水平断面図である。 図３は、吸収塔の部分鉛直断面図である。

＜脱硫装置の概略＞
はじめに、実施形態に係る脱硫装置１００の概略について説明する。脱硫装置１００は排ガスに吸収液を噴霧することで脱硫を行う装置である。図１は、脱硫装置１００の概略図である。図１に示すように、脱硫装置１００は、吸収塔１０と、入口ダクト１１と、出口ダクト１２と、循環ポンプ１３と、スプレーノズル１４と、スケール受け１５と、を備えている。

吸収塔１０は、円筒状の側壁２０と、側壁２０の上方に位置するドーム状の天井部２１と、側壁２０の下方に位置する円盤状の底部２２と、側壁２０の一部から他の一部にまで延びる鉛直の仕切板２３と、を有している。仕切板２３の上端は天井部２１に対して離間しており、下端は底部２２に対して離間している。なお、吸収塔１０の半径は例えば十数メートルであり、作業者は吸収塔１０の内部で作業を行うことができる。なお、吸収塔１０の形状は上記のものに限られない。例えば側壁２０が角筒状に形成されており、吸収塔１０が水平断面視において矩形状に形成されていても良い。

また、吸収塔１０は、吸収液２５が貯留される貯留域２６と、貯留域２６の上方に位置する気流域２７と、を有している。気流域２７は、仕切板２３を境界にして分けられたアップフロー部３６と、ダウンフロー部３７とを有している。なお、脱硫装置１００の稼働時は、貯留域２６における吸収液２５の液面高さが一定になるよう制御されている。

さらに、吸収塔１０の貯留域２６には、吸収液２５の旋回流を発生させるプロペラ式の撹拌機２８が設けられている。また、吸収塔１０には、貯留域２６に貯留された吸収液２５に空気を供給するブロア２９が設けられている。脱硫装置１００では、ブロア２９により貯留域２６に貯留された吸収液２５に空気を供給する（いわゆるバブリングを行う）ことで、排ガスから取り除いた硫黄酸化物を吸収反応および酸化反応させる。なお、このとき副生物である石膏が生成される。

入口ダクト１１は、吸収塔１０の気流域２７のアップフロー部３６に排ガスを供給するダクトである。入口ダクト１１は、吸収塔１０の側壁２０に接続されている。具体的には、吸収塔１０は入口開口部３１を有しており、入口ダクト１１はこの入口開口部３１に接続されている。そのため、入口開口部３１を介して吸収塔１０の内部に排ガスが供給される。

出口ダクト１２は、吸収塔１０の気流域２７のダウンフロー部３７から排ガスを排出するダクトである。出口ダクト１２は、吸収塔１０の側壁２０に接続されており、仕切板２３を挟んで入口ダクト１１と逆側に位置している。吸収塔１０は出口開口部３２を有しており、出口ダクト１２はこの出口開口部３２に接続されている。そのため、出口開口部３２を介して吸収塔１０の内部から排ガスが排出される。

循環ポンプ１３は、貯留域２６に貯留された吸収液２５を汲み上げて、汲み上げた吸収液２５をスプレーノズル１４に供給するポンプである。本実施形態の循環ポンプ１３は、貯留域２６の底部２２の近傍に設けられた排液口から吸収液２５を吸い込んで汲み上げる。

スプレーノズル１４は、循環ポンプ１３で汲み上げた吸収液２５を気流域２７のアップフロー部３６に噴霧する部分である。本実施形態のスプレーノズル１４は、アップフロー部３６に吸収液２５を噴霧しているが、アップフロー部３６に加えて又はアップフロー部３６に代えて、ダウンフロー部３７に吸収液２５を噴霧してもよい。

図１の白抜き矢印で示すように、入口ダクト１１から供給された排ガスは入口開口部３１を介して吸収塔１０の気流域２７に入ると、アップフロー部３６を上方に向かって流れる。このとき、排ガスはスプレーノズル１４から下方に向かって噴霧される吸収液２５と接触することにより、排ガスに含まれる硫黄酸化物が吸収液２５に吸収されて脱硫が行われる。その後、排ガスは天井部２１と仕切板２３の間を通過し、さらにダウンフロー部３７を下方に向かってを流れる。そして、気流域２７を通過した排ガスは、出口開口部３２を介して出口ダクト１２から排出される。

スケール受け１５は、吸収塔１０の内部において側壁２０に固定されており、入口開口部３１の下方に位置している。そして、スケール受け１５は、入口開口部３１から落下する石膏スケールを受けるよう構成されている。ここで、発明者らが調査等を行ったところ、本実施形態のようにアップフロー部３６に吸収液２５を噴霧する場合、アップフロー部３６を形成する側壁２０、天井部２１、および仕切板２３のいずれにも石膏スケールが堆積するものの入口開口部３１付近に堆積した石膏スケールが剥がれやすいことが判明した。そのため、入口開口部３１から落下する石膏スケールを捕集できれば、石膏スケールが貯留域２６に落下するのを実質的に防ぐことができる。

なお、本実施形態では、スケール受け１５が入口開口部３１の下方にのみ設けられている。ただし、ダウンフロー部３７に吸収液２５を噴霧する場合は、出口開口部３２付近に堆積した石膏スケールも剥がれやすい。そのため、この場合には、スケール受け１５を出口開口部３２の下方に設け、出口開口部３２から落下する石膏スケールを受けるように構成すればよい。

＜スケール受けの詳細＞
次に、スケール受け１５の詳細を説明する。図２は、スケール受け１５付近における吸収塔１０の部分水平断面図である。また、図３は、スケール受け１５付近における吸収塔１０の部分鉛直断面図である。

図２に示すように、吸収塔１０は、複数本（本実施形態では５本）の固定フレーム３３を有している。各固定フレーム３３は、平面視において吸収塔１０の側壁２０から吸収塔１０の内側に向かって延びている。また、図３に示すように、固定フレーム３３は入口開口部３１の下方に位置している。

スケール受け１５は、図外のボルト等を用いて、これらの固定フレーム３３に取り外し可能に固定されている。このように、スケール受け１５は固定フレーム３３に取り外し可能に固定されているため、スケール受け１５の交換等は比較的容易に行うことができる。

また、スケール受け１５は、図２に示すように吸収塔１０の側壁２０に沿って設けられており、平面視において入口開口部３１（入口ダクト１１）が位置する範囲の全体に沿って配置されている。なお、入口開口部３１には、鉛直方向に延びる補強柱３４が設けられている。本実施形態の場合、入口開口部３１の外周部分およびこの補強柱３４に堆積した石膏スケールが剥がれやすい。つまり、スケール受け１５は、これらの石膏スケールが剥がれやすい部分に対応する範囲に設けられている。

スケール受け１５は、受け本体４１と、先端壁４２と、を有している。このうち受け本体４１は、各固定フレーム３３を境界として複数に分割されていてもよく、分割されずに一体に形成されていてもよい。同様に、先端壁４２は、各固定フレーム３３を境界として複数に分割されていてもよく、分割されずに一体に形成されていてもよい。ただし、受け本体４１および先端壁４２が分割されていれば、固定フレーム３３への取り付けおよび取り外しを行う部材が小さくなるため、スケール受け１５の取付作業および取外し作業を容易に行うことができる。

受け本体４１は、主に石膏スケールを受ける部分である。受け本体４１は、平面視において吸収塔１０の側壁２０から吸収塔１０の内側に向かって延びている。また、図３に示すように、受け本体４１は水平となるように配置されている。受け本体４１を水平に配置することにより、受け本体４１の上面での作業が容易となる。ただし、受け本体４１は、吸収塔１０の内側に向かうに従って高さ位置が低くなるように傾斜していてもよく、吸収塔１０の内側に向かうに従って高さ位置が高くなるように傾斜していてもよい。また、受け本体４１は、全体が平板状に形成されているのではなく、受けた石膏スケールが所定部分に集まるように、当該所定部分が他の部分よりも低くなるように形成されていてもよい。例えば、受け本体４１が受けた石膏スケールが幅方向（周方向）中央部分に集まるように、幅方向中央部分が幅方向外側部分よりも低くなるよう傾斜する凹状に形成されていてもよい。

本実施形態では、受け本体４１の全部が吸収塔１０に貯留された吸収液２５の液面よりも下方に位置している。ただし、受け本体４１が傾斜している場合などは、受け本体４１の一部が吸収液２５の液面よりも下方に位置するようにしてもよい。受け本体４１を吸収液２５の液面よりも下方に位置させることにより、受け本体４１は常に吸収液２５に浸かった状態となる。そのため、受け本体４１に付着した吸収液２５が乾燥するのを抑制することができ、受け本体４１自体が石膏スケールの発生源になるのを防ぐことができる。

さらに、受け本体４１の吸収液２５の液面よりも下方に位置する部分（本実施形態では受け本体４１全体）は、吸収液２５に含まれる石灰石粒子および石膏粒子などの固形分粒子が貫通できるように構成されている。具体的には、受け本体４１は、板材に多数の孔が形成された部材（例えばパンチングメタル）で構成されている。ただし、受け本体４１は、筋状に延びる複数の筋部が互いに交差する格子状の部材（例えばグレーチング）で構成されていてもよい。この場合、受け本体４１は、耐食性のある特殊鋼、耐食コーティングされた普通鋼、及び、ＦＲＰなどで形成されるのがよい。

このように、本実施形態の受け本体４１は、吸収液２５に含まれる石灰石粒子などの固形分粒子が貫通できるように構成されているため、吸収液２５に含まれる固形分粒子等が沈殿して、当該固形分粒子が受け本体４１に堆積するのを防ぐことができる。これにより、吸収液２５に含まれる固形分粒子が受け本体４１に堆積して石膏スケールの捕集を妨げることがないため、受け本体４１は入口開口部３１から落下する石膏スケールを一層確実に捕集することができる。

しかも、本実施形態の受け本体４１によれば、吸収液２５に含まれる固形分粒子のみならず、ブロア２９から供給された空気も受け本体４１を貫通できるよう構成されている。そのため、受け本体４１の下方に空気が溜まることもなく、空気の浮力によるスケール受け１５の破損を回避することができる。

先端壁４２は、主に受け本体４１が受けた石膏スケールが受け本体４１から落ちるのを防ぐ部分である。先端壁４２は、受け本体４１の先端部分（吸収塔１０の内側に向かう方向の先端部分）から上方に延びるように形成されている。そして、図３に示すように、先端壁４２の上端は貯留域２６に貯留された吸収液２５の液面よりも上方に位置している。そのため、受け本体４１が受けた石膏スケールが吸収液２５に乗って移動したとしても、先端壁４２を超えることができない。よって、入口開口部３１から落下する石膏スケールを一層確実に捕集することができる。

なお、先端壁４２は、受け本体４１と同じ材料で形成してもよいが、先端壁４２は上端が吸収液２５の液面よりも上方に位置しているため、この部分が格子状であったり多数の孔が形成されていたりする必要はない。そのため、本実施形態の先端壁４２は表面に凹凸のない板状の部材で形成されている。

１０ 吸収塔
１１ 入口ダクト
１２ 出口ダクト
１３ 循環ポンプ
１４ スプレーノズル
１５ スケール受け
２５ 吸収液
２６ 貯留域
２７ 気流域
３１ 入口開口部
３２ 出口開口部
３３ 固定フレーム
４１ 受け本体
４２ 先端壁
１００ 脱硫装置

Claims (4)

1. 吸収液が貯留される貯留域および前記貯留域の上方に位置する気流域を有する吸収塔と、
   前記吸収塔の気流域に排ガスを供給する入口ダクトと、
   前記吸収塔の気流域から排ガスを排出する出口ダクトと、
   前記貯留域に貯留された吸収液を汲み上げる循環ポンプと、
   前記循環ポンプで汲み上げた吸収液を前記気流域に噴霧するスプレーノズルと、を備え、
   前記吸収塔は、前記入口ダクトが接続される入口開口部および前記出口ダクトが接続される出口開口部のうち少なくとも一方の開口部の下方に位置し、前記少なくとも一方の開口部から落下する石膏スケールを受けて捕集するスケール受けを当該吸収塔の内部に有し、
   前記スケール受けは、
   平面視において前記吸収塔の側壁から前記吸収塔の内側に向かって延びる受け本体と、
   前記受け本体の先端部分から上方に向かって延びる先端壁と、を有し、
   前記受け本体の少なくとも一部が、前記吸収塔に貯留された吸収液の液面よりも下方に位置しており、
   前記先端壁の上端は前記吸収塔に貯留された吸収液の液面よりも上方に位置している、脱硫装置。
2. 前記受け本体のうち少なくとも吸収液の液面よりも下方に位置する部分は、吸収液に含まれる固形分粒子が貫通できるように構成されている、請求項１に記載の脱硫装置。
3. 前記受け本体は水平である、請求項１又は２に記載の脱硫装置。
4. 前記吸収塔は、前記少なくとも一方の開口部の下方に位置し、平面視において前記吸収塔の側壁から前記吸収塔の内側に向かって延びる固定フレームを有し、
   前記スケール受けは、前記固定フレームに対して取り外し可能に固定されている、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載の脱硫装置。

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