JPH06134251A

JPH06134251A - 湿式脱硫装置への補給水を削減する方法

Info

Publication number: JPH06134251A
Application number: JP4284488A
Authority: JP
Inventors: Teruo Sugitani; 照雄杉谷; Chisato Takano; 千里高野
Original assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】湿式脱硫装置への補給水を削減すること。【構成】脱硫前の排ガス流れの上流側に循環冷却液を
排ガスに直接噴霧して該排ガスを増湿冷却し、次いで該
増湿冷却された排ガスを下流側において冷却液と間接接
触させて冷却し、しかる後にカルシウム系吸収剤をベー
スとする吸収液スラリーにより排ガスを洗浄する。【効果】排ガス流の上流側で循環冷却液を排ガスに直
接噴霧し、下流側で冷却液と間接接触するので、間接接
触に用いる熱交換器管外側を噴霧された冷却液の飛沫ま
たは冷却液の一部で常に湿潤状態にすることができる。
従って、熱交換器伝熱管の熱交換伝熱係数を大幅に大き
くすることができ、換言すれば熱交換器を小型化するこ
とができる。また、冷却液噴霧によって増湿冷却された
排ガス中の水蒸気を熱交換器によって再凝縮するので、
排ガス中の微細なダストが大粒径となり、下流の吸収塔
におけるダスト捕集が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿式脱硫装置への補給水
を削減する方法に関し、より詳細にはカルシウム系吸収
剤をベースとする吸収液スラリー (以下、吸収液スラリ
ーと云う) を主として使用する湿式脱硫方法において、
脱硫前の排ガス流れの上流側に循環冷却液を排ガスに直
接噴霧してこの排ガスを増湿冷却し、次いで下流側にお
いて増湿冷却された排ガスを冷却液と間接接触させて冷
却し、しかる後に吸収液スラリーにより排ガスを洗浄し
て、処理排ガスと共に排出される水分の補給水を節減す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】湿式排ガス脱硫法では、吸収液スラリー
により排ガスを洗浄する方法が、現在、世界的に広く採
用されている。この方法は、脱硫前の排ガス (以下、未
処理排ガスと云う) を、図４または図５に示すとおり、
ガス・ガスヒーター３で冷却し、この未処理排ガス中に
循環冷却液、たとえば吸収液スラリーを噴霧器５から噴
霧して未処理排ガスを増湿冷却した後に吸収塔の気液接
触部に導き、吸収液スラリーで洗浄脱硫する方法であ
り、吸収液スラリー温度は通常では未処理排ガスのガス
・ガスヒーター冷却後の排ガスの断熱冷却飽和温度前後
であり、洗浄脱硫後の処理排ガスにはその温度の吸収液
分圧に見合う水分が処理排ガスの一成分として系外へ排
出されている。

【０００３】そして未処理排ガスと処理排ガス中の水分
含有量 (水kg／kg乾ガス) の差異は、脱硫装置の増湿冷
却部へ導入される未処理排ガスの条件によって異なる
が、処理排ガスと共に排出された水分を補給するための
莫大な量の水を通常、増湿冷却部へまたは吸収液スラリ
ーによる排ガス洗浄部へ補給する必要があった。そして
補給水多消費の欠点のため、合理的な用水および排水の
設備計画によって発電所全体の補給水節減がはかられて
来た。また一方、乾式脱硫法、半乾式脱硫法など、湿式
に代るプロセスの検討が進められて来たが、湿式排ガス
脱硫法はその秀れた特徴、高脱硫率、負荷追随性、信頼
性により現在まで世界の主流とされて来た。

【０００４】現在の日本における事業用火力発電所全体
に占める増湿冷却部または吸収液スラリーによる排ガス
洗浄部への補給水量は、脱硫装置へ導入される未処理排
ガスからの熱回収と処理排ガスの再加熱に使用するガス
・ガスヒーターの設備により増湿冷却部へ導入される未
処理排ガスの温度が 100〜90℃に低下し、副次的効果と
して補給水の約30％程度を節減することができた。しか
しながら現在でも補給水量は通常運転時に発電所全体の
使用水量の70％前後に達し、日本のように雨水源による
工業用水に恵まれている国でも、補給水取得の困難さ
が、近年の経済の拡大、民需要電気需要に支えられ電力
需要の拡大に対応する石炭だき大型火力発電所の建設立
地の確保を困難にする重要な原因となりつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、湿式排煙脱硫装置における補給水量を更に
大幅に削減する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の湿式脱硫装置へ
の補給水を削減する方法は、湿式排煙脱硫方法におい
て、脱硫前の排ガス流れの上流側に冷却液を噴霧して該
排ガスを増湿冷却し、次いで該増湿冷却された排ガスを
下流側において冷却液と間接接触させて冷却し、しかる
後にカルシウム系吸収剤をベースとする吸収液スラリー
により排ガスを洗浄することを特徴とするものである。

【０００７】以下、本発明を図１にもとづき説明する。
未処理排煙２は排ガスファン１により昇圧され、ガス・
ガスヒーター３において、後述するようにして得られた
処理排ガスとの熱交換によって冷却される。ガス・ガス
ヒーター３の出口における排ガス温度は、ガス・ガスヒ
ーターの型式にもよるが 100〜85℃である。ガス・ガス
ヒーター３を出た冷却未処理排ガスは、ガス冷却器４に
入る。ガス冷却器４には、排ガス流の上流側に噴霧器５
が、下流側には熱交換器６が設けられており、噴霧器５
からは循環冷却液、たとえばポンプ７によって吸収塔８
から送られた吸収液スラリー９の噴霧による直接接触に
よって排ガスは増湿冷却される。次いで、増湿冷却され
た排ガスは熱交換器６により間接冷却される。熱交換器
６の冷媒が管路10から供給され、管路11から排出され
る。冷媒としては、海水、海水または空冷で得られた冷
却水が用いられる。

【０００８】ついで未処理排ガスは吸収塔８において、
カルシウムをベースとする吸収液スラリー９中に吹込管
12によって吹込まれて未処理排ガスと吸収液スラリー９
との直接接触が行なわれ、未処理排ガス中のSO₂は吸収
液スラリー中のカルシウムをベースとする吸収剤、たと
えばCaCO₃、Ca(OH)₂と反応して石膏として固定、除去
される。

【０００９】脱硫処理された排ガス13はミストエリミネ
ーター14でミストが除去された後に、ガス・ガスヒータ
ー15で未処理排ガスとの熱交換によって所定温度に加熱
されて大気中に放出される。なお図１において、16は吸
収塔８に戻される石膏分離後の母液、17は吸収液スラリ
ー９を取り出して石膏分離機へ送るためのポンプであ
り、18は酸化用空気供給用ポンプである。また19は吸収
塔８内における吸収液スラリーのpHを調整するための中
和剤スラリー供給管である。

【００１０】本発明において重要なことは、上記のとお
り、ガス冷却器４内に噴霧器５と熱交換器６が設けられ
ており、ガス・ガスヒーター３において処理排ガスとの
交換によって冷却された未処理排ガスの流に対して、上
流側で循環冷却液を噴霧して未処理排ガスを増湿冷却
し、下流側で増湿冷却された未処理排ガスを冷却液との
熱交換によって間接冷却することである。

【００１１】ガス冷却器４の形状は、図１にその概要を
示してあるが、より詳細には図２に示すとおり、ガス冷
却器４が横型に設けられる。未処理排ガス中の不純物が
少なく、噴霧器５から噴霧した冷却液、すなわち吸収液
スラリーが吸収塔８にそのまま導入されても排ガス処理
によって形成される副生石膏の品質に問題がない場合に
は、図２の形状のガス冷却器４が用いられる。

【００１２】図３はガス冷却器４の他の例を示し、噴霧
器５と熱交換器６が上下方向に設けられており、かつガ
ス冷却器４は吸収塔８ (図１) とは別体の独立した容器
となっている。かかる形状のガス冷却器４は未処理排ガ
ス中に不純物が多く、噴霧器５から噴霧された循環冷却
液の吸収塔への流入を防止し、副生石膏の品質に悪影響
が及ぶことを回避している。

【００１３】このようにガス冷却器４内に排ガス流上流
側に噴霧器５を、下流側に熱交換器６を設けることによ
って、噴霧器５からの循環冷却液 (吸収液スラリー) 噴
霧により未処理排ガスは水分飽和まで増湿冷却され、次
いで増湿排ガス中の水蒸気は熱交換器６により再凝縮さ
れる。ここで、熱交換器６の伝熱管の管外側は、熱交換
器６が噴霧器５の下流側に位置するので、冷却液 (吸収
液スラリー) の飛沫または冷却液の一部で常に湿潤状態
にある。かかる伝熱管外側表面のぬれは、伝熱管表面積
当りの水分が通常では1.０m³/m²hr〜50.0m³/m²hrであ
り、好ましくは3.０m³/m²hr〜50.0m³/m²hrである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を述べる。実施例１図１に示す湿式脱硫装置を用いて排ガスの脱硫処理を行
なった。排ガス流量は500,000m³N/hr、温度130℃、水分
含有量10重量％、ダスト含有量約100mg/N³であった。

【００１５】かかる未処理排ガスをガス・ガスヒーター
３で処理排ガスとの熱交換によって90℃に冷却した。こ
の未処理排ガスをガス冷却器４に導入し、噴霧器５から
吸収液スラリーを噴霧して排ガスを増湿冷却し、次いで
熱交換器６に20℃の海水を導入して増湿冷却排ガスを熱
交換により更に冷却した。熱交換器６から排出された海
水温度は27℃であった。次いで排ガスを吸収塔８に導い
て湿式脱硫処理をした。脱硫処理後の排ガスをミストエ
リミネータ14においてミストを除去した。このときの排
ガス温度は48℃であった。次いで処理排ガスをガス・ガ
スヒーター15において未処理排ガスとの熱交換により88
℃に加熱した後に系外に排出した。

【００１６】吸収塔８における排ガスによる水分蒸発量
は3.５t/hrであり、分離された副生石膏の結晶水および
付着水量は1.５t/hr、また吸収塔から系外への排水量は
2.０t/hrで、合計水分損失量、すなわち必要な水分補給
量は7.０t/hrであり、下記比較例１に示す従来例の補給
水量16.0t/hrに比較して、補給水量を9.０t/hr、216t／
日削減することができた。

【００１７】なお、使用した熱交換器６の大きさは、2.
０m(H)×1.２m(L)×5.０m(W)であり、伝熱管はチタン製
であり、付帯設備には樹脂ライニングをほどこしてあ
る。またこの熱交換器の設置場所は噴霧器５の下流側
で、噴霧液が当たるところで、噴霧量は750m³/hr であ
った。また熱交換器６における海水流量は680m³/hr で
あった。比較例１実施例１と同様な装置を用い、同様な排ガスの湿式脱硫
処理を行なった。ただし、図４に示すとおり噴霧器５の
みが設けられているガス冷却器４を用いた。

【００１８】ガス・ガスヒーター入口における未処理排
ガス温度130℃、出口における温度90℃、ミストエリミ
ネーター14におけるミスト除去後の処理ガス温度50℃、
ガス・ガスヒーター15出口における温度は90℃であり、
吸収塔８における蒸発水量11.5t/hr、副生石膏結晶水お
よび付着水1.５t/hr、系外排水量3.０t/hrで損失水量合
計、すなわち必要な補給水量は16.0t/hrであった。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、ガス
冷却器内に、ガス流に対して上流側に循環冷却液噴霧器
を、下流側に熱交換器を設けたので、熱交換器管外側を
噴霧された循環冷却液の飛沫または冷却液の一部で常に
湿潤状態にすることができる。従って、熱交換器伝熱管
の熱交換伝熱係数を大幅に大きくすることができ、換言
すれば熱交換器を小型化することができる。

【００２０】また、冷却液噴霧によって増湿冷却された
排ガス中の水蒸気を熱交換器によって再凝縮するので、
排ガス中の微細なダストが大粒径となり、下流の吸収塔
におけるダスト捕集が容易になる。更に熱交換器の伝熱
管が噴霧冷却液によって常に噴霧されているので、熱交
換器をガス流路に設けても排ガス中のダスト等による閉
塞や熱交換器の性能低下を防止することができる。

【００２１】更にまた熱交換器により再凝縮した凝縮水
は微細な液滴となるが、吸収塔で容易に捕集することが
できる。なお、吸収塔を出た処理排ガスを本発明と同様
にして冷却することができるが、再凝縮した微細な液滴
を捕集するミストエリミネータの負荷が著しく増加し、
エリミネータの大型化をまねく欠点がある。大型化しな
ければ、微細液滴の捕集ができないので、下流側機器の
材料、性能に悪影響をおよぼす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する湿式脱硫装置の一例を示す概
要図である。

【図２】本発明におけるガス冷却器の一例を示す部分説
明図である。

【図３】本発明におけるガス冷却器の他の一例を示す部
分説明図である。

【図４】従来の湿式脱硫装置におけるガス冷却器の一例
を示す概要図である。

【図５】従来の湿式脱硫装置におけるガス冷却器の他の
一例を示す概要図である。

【符号の説明】

４ガス冷却器５噴霧器６熱交換器８吸収塔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱硫前の排ガス流れの上流側に循環冷却
液を排ガスに直接噴霧して該排ガスを増湿冷却し、次い
で該増湿冷却された排ガスを下流側において冷却液と間
接接触させて冷却し、しかる後にカルシウム系吸収剤を
ベースとする吸収液スラリーにより排ガスを洗浄するこ
とを特徴とする湿式脱硫装置への補給水を削減する方
法。