JPH06327927A - 気液接触装置 - Google Patents

気液接触装置

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JPH06327927A
JPH06327927A JP11817193A JP11817193A JPH06327927A JP H06327927 A JPH06327927 A JP H06327927A JP 11817193 A JP11817193 A JP 11817193A JP 11817193 A JP11817193 A JP 11817193A JP H06327927 A JPH06327927 A JP H06327927A
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JP
Japan
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gas
liquid
vertical
absorption
absorbing
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Application number
JP11817193A
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English (en)
Inventor
Toru Takashina
徹 高品
Yuji Tanaka
裕士 田中
Masakazu Onizuka
雅和 鬼塚
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Gas Separation By Absorption (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 狭いスペースに設置することができ、高効率
で気液接触を可能にし、ダスト除去機能を同時に備えた
気液接触装置を提供しようとするものである。 【構成】 吸収液タンクと、その上部に設けた2つの垂
直吸収部と、該吸収部の一方の上部に接続される入口ダ
クトと、他方の上部に接続される出口ダクトとを有する
気液接触装置において、上記2つの垂直吸収部下部に吸
収液を上方に吐出する複数のノズルをそれぞれ配置し、
該ノズルを上記吸収タンクに接続し、かつ、上記入口ダ
クト及び出口ダクトの下部を垂直とし、該垂直ダクト間
にガスガス熱交換器を組み入れ、該出口ダクトのガスガ
ス熱交換器の前流に湿式電気集塵器を配置したことを特
徴とする気液接触装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガス中の有害成分を
吸収液で洗浄したり、可溶成分を捕集したり、粒子状物
質(以下、ダストという)を捕集するための気液接触装
置に関し、湿式排煙脱硫装置などに適した装置である。
【0002】
【従来の技術】気液接触装置は、従来、スプレー塔、充
填塔、ベンチュリースクラッバー、気泡塔など多種多様
のものが開発され、実用に供されているが、それぞれの
性能、特徴において一長一短があり、長所を兼ね備えた
高性能の気液接触装置が望まれていた。
【0003】本発明者等は、図3に示す気液接触装置を
先に提案した(実開昭59─53828号公報参照)。
この気液接触装置は、吸収液タンク13の上部に垂直吸
収部6を設け、該吸収部6の上部を入口ダクト1に接続
し、該吸収部6の下部に吸収液を上方に吐出する複数の
ノズル8をヘッダーパイプ10に植設し、該ヘッダーパ
イプ10をポンプ14を介して上記吸収タンク13に接
続し、出口ダクト2は上記吸収液タンク13の上部に接
続する。
【0004】排ガスは、入口ダクト1から垂直吸収部6
を下降する間に、ノズル8から液柱状にほぼ上方に向か
って吐出される吸収液と気液接触し、吸収タンク13の
上部空間を経て出口ダクト2から系外に放出される。ノ
ズル8から吐出された吸収液は排ガスと気液接触した
後、吸収タンク13に戻される。戻された吸収液は攪拌
機で攪拌され、濃度は均一に保持される。この装置で
は、ヘッダーパイプ10を通常複数本同一平面に配置す
るが、必要に応じて配置を変化させることも可能であ
る。上記ノズル8から吐出される吸収液の液柱は、吐出
液量を調節することにより任意に変更することができ
る。そして、吐出された吸収液は、液柱の最高位に達し
た後重力作用で落下し、排ガスと気液接触し、吸収タン
ク13に戻される。なお、排ガスの流れを逆にすること
もできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の気液接触装置
は、例えば排煙脱流装置に適用するときに、95%以上
の高脱硫率を得るためには、接触効率を高める必要があ
り、垂直吸収部を高くして気液接触領域を拡大せざるを
得ず、気液接触装置前後の機器と接続するダクトも必然
的に長くなり、建設コストが上昇するという問題があっ
た。また、気液接触装置前流の高温ガスで後流の低温ガ
スを昇温して煙突からのガス拡散を良好にするために、
ガスガス熱交換器を通常付設するが、この熱交換器は通
常地上に置くためダクトの引回し距離が長くなり、広い
設置スペースを必要とするなどの問題があった。
【0006】さらに、石炭焚きボイラ排ガスを処理する
ときには、排ガス中のフッ化水素ガス(HF)とフライ
アッシュが吸収液に混入するため、石灰石(CaC
3 )の溶解を阻害し、脱硫性能の低下をきたす。これ
を補償するためには吸収液の液柱をより一層高くする必
要があり、吸収液を吐出させるポンプの消費動力の増加
を避けることができない。さらにまた、近年排ガス中の
ダスト濃度の一層の低減が求められる傾向にあるが、従
来は、気液接触装置の後流に集塵器を設置するため、設
置スペースの問題をさらに深刻なものにしていた。
【0007】そこで、本発明では、上記の問題を解消
し、狭いスペースに設置することができ、高効率で気液
接触を可能にし、ダスト除去機能を同時に備えた気液接
触装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、吸収液タンク
と、その上部に設けた2つの垂直吸収部と、該吸収部の
一方の上部に接続される入口ダクトと、他方の上部に接
続される出口ダクトとを有する気液接触装置において、
上記2つの垂直吸収部下部に吸収液を上方に吐出する複
数のノズルをそれぞれ配置し、該ノズルを上記吸収タン
クに接続し、かつ、上記入口ダクト及び出口ダクトの下
部を垂直とし、該垂直ダクト間にガスガス熱交換器を組
み入れ、該出口ダクトのガスガス熱交換器の前流に湿式
電気集塵器を配置したことを特徴とする気液接触装置で
ある。なお、上記の2つの垂直吸収部に対応するように
吸収液タンクを2つに分割し、それぞれの吸収液タンク
と直上の垂直吸収部のノズルを接続することにより、そ
れぞれの垂直吸収部の吸収条件に合わせて吸収液を調整
・循環することを可能にした。
【0009】
【作用】図1は、本発明の1具体例である気液接触装置
の概念図である。この装置は、吸収液タンク13の上部
に2つの垂直吸収部6,7を設け、垂直吸収部6の上部
は垂直ダクト3を介して入口ダクト1に接続され、垂直
吸収部7の上部は垂直ダクト4を介して出口ダクト2に
接続されている。そして、垂直ダクト3,4の間にガス
ガス熱交換器5を設け、かつ、垂直ダクト4には、垂直
吸収部7とガスガス熱交換器5との間に湿式電気集塵器
12を配置し、垂直吸収部6,7の下部には複数のノズ
ル8,9を植設した複数のヘッダーパイプ10,11を
それぞれ配置し、ヘッダーパイプ10,11はポンプ1
4,15を介して吸収液タンク13に接続することによ
り、吸収液を上方に吐出して垂直吸収部6,7内に液柱
を形成し、排ガスとの気液接触を行うものである。液柱
の高さは、ポンプ14,15の送入吸収液量で任意に調
整することができる。
【0010】排ガスは、入口ダクト1より導入され、垂
直ダクト3に組み込まれたガスガス熱交換器5の高温部
を通過して冷却され、第1の垂直吸収部6において吸収
液タンク13からポンプ14、ヘッダーパイプ10、ノ
ズル8を経て吐出された吸収液と接触し、SO2 等の被
吸収成分を部分的に除去した後、吸収タンク13の空間
部16を通過して第2の垂直吸収部7に下部から導入さ
れる。第2の垂直吸収部7では、吸収液タンク13から
ポンプ15、ヘッダーパイプ11、ノズル9を経て吐出
された吸収液と接触し、排ガス中に残留するSO2 等の
被吸収成分を除去した後、垂直ダクト4に設置された湿
式電気集塵器12で残留ダストを除去し、ガスガス熱交
換器5の低温部に導入し、加熱して系外に排出される。
【0011】上記の気液接触装置は、垂直吸収部を2分
割することにより、第1の垂直吸収部6ではノズル8か
ら吐出された吸収液が最高位に達し、拡がって液滴とし
て落下する際に排ガスと接触し、第2の垂直吸収部7で
は排ガスの流れに沿って吸収液をノズル9から吐出し、
落下する液滴と向流で接触する。このように気液接触を
2段で行うので、個々の吸収部ではそれほど高い吸収効
率を必要としない。
【0012】一般的に、吸収塔におけるガス成分の吸収
性能には次の関係があり、SO2 ガスの吸収についても
下記式が成立する。 In(y1 /y2 )=(Kga・P・Z)/G (1) ここで、y1 ,y2 :被吸収ガスの入口及び出口におけ
るモル分率〔─〕 Kga:吸収部の総括容量計数〔kgmol/m 3 hr atm〕 P:吸収部内の全圧〔atm 〕 G:吸収部断面積当たりのガス流量〔kgmol/m 2 hr〕 Z:吸収部の長さ〔m 〕 なお、上記(1)式は簡単にするためSO2 を水酸化ナ
トリウムで吸収する系にみられる吸収液が、これに平衡
なSO2 分圧をもたないと仮定している。
【0013】Kgaは、装置と操作条件が決まれば与え
られる装置定数である。仮に、Kgaが第1の垂直吸収
部と第2の垂直吸収部で同じであるとすると、同じ脱硫
率を得るための各吸収部の長さ(Z)の合計は、下記式
のように、第1の垂直吸収部又は第2の垂直吸収部を単
独で使用するときの吸収部の長さと同じとなる。 In(y1 /ym )=(Kga・P・Z1 )/G (2) In(ym /y2 )=(Kga・P・Z2 )/G (3) ここで、ym :被吸収ガスの第1の出口におけるモル分
率〔─〕 Z1 ,Z2 :第1並びに第2の垂直吸収部の液柱高さ
〔m 〕 他は(1)式の記号説明と同一である。(2)、(3)
式を各々加算すると In(y1 /y2 )=〔Kga・P・(Z1 +Z2 )〕/G (4) (1)式と(4)式とを比較すると Z=Z1 +Z2 (5) (5)式より吸収液の吐出高さを第1の垂直吸収部と第
2の垂直吸収部で同一にすることにより、液柱高さを単
独の液柱高さの1/2にできることとなる。
【0014】上記のように、液柱高さを従来の単独液柱
高さの1/2にすることができるので、湿式電気集塵器
及びガスガス熱交換器を垂直ダクトに組み込んでも、従
来の吸収部の高さより低くすることができ、湿式電気集
塵器及びガスガス熱交換器を接続するダクトも極限まで
短くすることができる。また、垂直吸収部は、内部に充
填物を有しないため、吸収部自体を軽量化することがで
きる。さらに、吸収液ノズルを垂直吸収部の下部に設置
することによりポンプとの接続配管を短くすることがで
きる。
【0015】図2は、図1の吸収液タンクを2分割した
気液接触装置の概念図であり、この装置を石灰石膏脱硫
法に適用した例を次に説明する。吸収液タンク13は、
仕切り板17でA部18とB部19に分離され、それぞ
れに攪拌機を備え、A部18の吸収液はポンプ14によ
りヘッダーパイプ10を介してノズル8から垂直吸収部
3内に吐出し、B部19の吸収液はポンプ15によりヘ
ッダーパイプ11を介してノズル9から垂直吸収部4内
に吐出される。石炭焚きボイラからの排ガスには、HF
ガスとフライアッシュが含まれているが、大部分は最初
に吸収液と接触する第1の垂直吸収部6で吸収除去さ
れ、A部18に捕集される。それ故、第2の垂直吸収部
からB部に戻される吸収液には、HFガス及びフライア
ッシュの混入量は極端に少ない。
【0016】第1の垂直吸収部6では、脱硫処理が進行
し、吸収液であるCaCO3 の溶解阻害が起きて脱硫性
能が低下するときにも、第2の垂直吸収部7を循環する
吸収液は脱硫性能を保持しており、装置全体では所期の
処理を継続することができる。なお、脱硫性能が低下し
た吸収液の一部はA部から系外に排出され、新たな石灰
石スラリーをB部に供給(図示せず)し、脱硫性能を保
持する吸収液を仕切り板17をオーバーフローさせてA
部に補給する。第1の垂直吸収部6を通過した排ガスに
吸収液が同伴されて吸収液タンク13のB部19の吸収
液に混入するのを防止するために、仕切り板17の上部
空間にミストエリミネーター(図示せず)を設置するこ
ともできる。
【0017】
【実施例】
(実施例1)微粉炭焚ボイラからの排ガスをバグフィル
ターに通してフライアッシュを除去した後、200m3
N/hrで分取して、図1の気液接触装置で処理を施し
た。被処理排ガスは、ガスガス熱交換器で130℃に調
整され、ダスト濃度は80mg/m3 N、SO2 濃度は
2500ppm、HF濃度は26ppmであった。垂直
吸収部における吸収液の吐出高さは両方とも4mに調整
し、垂直ダクトに設けたガスガス熱交換器は高温側と低
温側に伝熱チューブを配置し、熱媒を循環させる熱媒循
環型の熱交換器を用いた。また、吸収液への石灰石の供
給量は、排ガス中のSO2 モル量の1.04倍(モル基
準)とした。上記の処理の結果は次の通りであった。 脱硫率 98% 除塵率 98% 被処理ガス出口のガス温度 75℃ また、処理後の排ガスは、小型煙突から排出したが、水
蒸気による白煙の発生も認められず、煙の拡散も良好で
あった。
【0018】(比較例)実施例1と全く同じ条件の排ガ
スを図3の従来装置に導入して処理した。垂直吸収部及
びノズルの仕様は実施例1の第1の垂直吸収部と同一に
し、液柱の高さは実施例1の2倍の8mとした。また、
石灰石の供給量は実施例1と同一にした。処理の結果は
次の通りであった。 脱硫率 93% 除塵率 90% 被処理ガス出口のガス温度 52℃ 実施例1と同様に処理後の排ガスを小型煙突から排出し
たところ、水蒸気による白煙の発生が認められた。実施
例1は、比較例より吸収液の吐出高さが低いにもかかわ
らず、高い脱硫性能を得ることができ、湿式電気集塵器
の組み込みによる高い除塵性能と、ガスガス熱交換器の
組み込みによる排ガスの昇温が確認され、大気への拡散
がより確実になった。
【0019】(実施例2)実施例1において、吸収タン
クに図2のように仕切り板を設け、排ガスの一部をバグ
フィルターをバイパスしてダスト濃度を300±30m
g/m3 Nに調整した以外は、実施例1と同様にして脱
硫処理を行ったところ、次の結果を得た。 脱硫率 95%
【0020】(実施例3)実施例2において、吸収タン
クの仕切り板を省略した以外は、実施例2と同様にして
脱硫処理を行ったところ、次の結果を得た。 脱硫率 88% 実施例2と実施例3を比較すると、フライアッシュを多
量に含んだ排ガスの処理では、吸収タンクに仕切り板を
設け、2つの垂直吸収部に別々に吸収液を循環する方が
格段に脱硫率が高くなることが分かる。
【0021】
【発明の効果】本発明は、気液接触部を2分割して吸収
タンク上に設けることにより、吸収部の高さを低くする
ことができ、湿式電気集塵器及びガスガス熱交換器を吸
収部の上部に組み込むスペースを容易に確保することが
でき、かつ、垂直吸収部に接続するダクトも短縮される
ところから、気液接触装置全体の軽量化が可能になり、
建設コストが低減された。また、吸収液タンクを仕切り
板で分割して吸収液を各々循環することにより、処理性
能を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1具体例である気液接触装置の概念図
である。
【図2】本発明の他の具体例である気液接触装置の概念
図である。
【図3】従来の気液接触装置の概念図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収液タンクと、その上部に設けた2つ
    の垂直吸収部と、該吸収部の一方の上部に接続される入
    口ダクトと、他方の上部に接続される出口ダクトとを有
    する気液接触装置において、上記2つの垂直吸収部下部
    に吸収液を上方に吐出する複数のノズルをそれぞれ配置
    し、該ノズルを上記吸収タンクに接続し、かつ、上記入
    口ダクト及び出口ダクトの下部を垂直とし、該垂直ダク
    ト間にガスガス熱交換器を組み入れ、該出口ダクトのガ
    スガス熱交換器の前流に湿式電気集塵器を配置したこと
    を特徴とする気液接触装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の気液接触装置において、
    2つの垂直吸収部に対応するように吸収液タンクを2つ
    に分割し、それぞれの吸収液タンクと直上の垂直吸収部
    のノズルを接続したことを特徴とする気液接触装置。
JP11817193A 1993-05-20 1993-05-20 気液接触装置 Pending JPH06327927A (ja)

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