JPH08206450A - ガス層を備えた多孔板型から湿式で排煙と脱硫を行なう方法およびその装置 - Google Patents
ガス層を備えた多孔板型から湿式で排煙と脱硫を行なう方法およびその装置Info
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Abstract
る排気ガスの硫酸化物、すなわちSO2 を除去するため
の装置の動力消耗を最小化し、また装置の規模を小型化
しながらボイラの負荷変動に対する適応性が優れた脱硫
機能を有したガス槽の多孔板型湿式排煙脱硫方法および
その装置を提供する。 【構成】 多数のガス噴出孔が穿孔された単一段のガス
噴散板によって上段の気泡層と下段の液層とに区分さ
れ、ボイラの負荷変動に対する適応性を高めるためにオ
ーバーフロー板の上段部に一定の間隔で多数のV溝が形
成されているため、気泡層で硫酸化物を吸収した吸収液
が一定の高さ以上の場合にオーバーフローされ、気泡層
と液下降部の間に発生した水位差によって吸収液が下降
するような液下降部と吸収液がガス噴散板の上部に上昇
および噴出される液上昇部を有することから他の外部動
力を有しなくとも吸収液の循環が高速に起こる。
Description
場のボイラなどから排出される排気ガス中の硫酸化物を
除去する排煙および脱硫を行なうための方法および装置
に関し、特に、別の動力なしに、自動循環機能および気
体−液体の変換効率を高くするためのガス層を備えた排
煙および脱硫を行なう方法およびその装置に関する。
の硫酸化物を除去するための脱硫は、排気ガスに吸収剤
を含む液を噴霧する液噴射方式と、排気ガスを吸収液に
直接噴霧するガス噴射方式の2つの方式に分けられてい
た。現在、商業化されている脱硫装置中では、代表的な
ものに液噴射方式には噴霧塔があり、ガス噴射方式には
段塔およびジェットバブルリアクタがある。
要であり、装置を稼動させるのに使用されるエネルギの
消耗を最小化できること、さらに装置の設置規模を最小
化させるとともに処理効率が高く、ボイラの作業条件の
変化に対する適応性が必要である。
たSOxの吸収装置で使用する場合、通常カルシウム系
の化合物のスラリである吸収液を搭上部から供給して、
塔中間または下部からSOxを含んだ排気ガスを吹込ん
で数段の気体−液体の接触噴散板を通過するようにす
る。
めに行なっている恒流式の気体−液体方式には数段のガ
ス噴散板を設置して使用しなければならない。
抗要素として作用することから、装置の圧力損失が大き
く、さらに塔上部へ吸収液を移送しなくてはならないこ
とからこのために用いるポンプのための動力消耗が大き
いという問題点がある。さらに装置内の脱硫効率が高い
ためにL/G比のガス量に対して吸収量の比が大きくな
り、L/G比を大きくするためには多量の吸収液を供給
するためのポンプの動力だけでなく装置のサイズも大き
くなるという欠点があり、装置の内部にスケールの発生
など多くの問題点がある。また噴霧方式は、同様に噴霧
塔の中間または下部から排気ガスを吹込んで塔上部から
多くのノズルを介して吸収剤が含まれた液を噴霧する方
式である。その噴霧方式も、前記段塔方式と比べて圧力
損失はないが、これも同様に吸収液の噴霧のため吸収塔
上の上部へ吸収液を移送するためにノズルを介して吸収
液を高圧で噴霧することによってポンプの動力を消耗す
るという問題点がある。さらに米国特許公報第099925号
の排気ガス脱硫装置においては、反応吸収液に必要な推
進力を液上昇管を介して酸化用の空気噴射から得られ
る。したがって排気ガスの導入量が変化したとき噴射板
の上部の気泡層の高さを一定にして保持するためには酸
化用の空気導入量を変える。また、オーバーフロー板が
一定の高さで固定されることから、ボイラの作業条件の
変化によって導入ガスの流量が少なくなり噴散板の上部
の気泡層の高さが低くなると気泡層の吸収液がオーバー
フロー板をオーバーフローする量がかなり減少し、オー
バーフロー板をオーバーフローせずに吸収液の循環量と
循環力が低下し、装置の効率も減少していることにな
る。
触装置もオーバーフロー板の高さを固定させることによ
ってボイラの負荷変動に従って適応性が不足しスケール
アップ時にガス導入管1本ごとに1つの液下降管が必要
とされることから、反応装置の単位面積当りの液下降管
が占める比率が高くなる。したがって、装置の直径が大
きくなる欠点がある。ガス噴射方式が気体−液体の接触
装置で優れた性能を得るためには、ボイラの作業条件の
変化によって導入ガス流量および圧力変化に対しても装
置の効率を一定に保持できるようにして動力消耗を減少
させるためできるだけ装置内の不必要な入力損失を最小
化するようにすることが必要とされる。
題点を改善するために、本発明では装置の動力消耗を最
小化して装置の規模を小型化しながらボイラの負荷変動
に対する適応性が優れた脱硫機能を有したガス層の多孔
板型湿式排煙脱硫方法およびその装置を提供することを
目的とする。
め、本発明による装置は多数のガス噴出孔が穿孔された
単一段のガス噴散板によってガス噴散板の上段の気泡層
と下段の液層を区分され、ガスの導入によって硫酸化物
を吸収する吸収液が一定の高さ以上の気泡層を形成して
所定の高さに多数のV溝を有しているオーバーフロー板
を越して吸収液が下降するような前記ガス噴散板の下部
に所定の長さで延長して設けられた液下降部と、下降量
と同量の吸収液が液層からガス噴散板の上部に上昇噴出
する液上昇部とを備えていることになる。特に、単一段
のガス噴散板の下部に導入される排気ガス圧力によって
形成されるガス層が、ガス噴出孔が均一に穿孔されたガ
ス噴散板を介するガスの噴出が高圧で起きることから、
ガス噴散板の上部に微細気泡による気泡層の形成によっ
て高い位置エネルギを有している。噴散板の上部の吸収
液が、所定の高さに設けられた多数のV溝を有したオー
バーフロー板を越して液下降部に流れると、液下降部と
気泡層の間に水位差が発生し、この水位差により気泡層
と液層の間の吸収液が連続的に循環する力が作用するの
で、別の循環ポンプなしでもガス噴散板の上部の気泡層
と下部の液層間の吸収液が液上昇部と液下降部とを介し
て非常に速い速度で循環されることを特徴とする。
入量が減少した完全なガス層が形成されていない場合に
も噴散板の上部でガス噴出されないガス噴出孔は液上昇
管と同一の作用をすることによって円滑に吸収液の循環
をさせる。これよりSO2 の除去の効率が減少されない
ことになる。また、オーバーフロー板は、導入ガスの流
量の変化によるガス噴散板の上下部の液循環に対応する
多数のV溝を備えている。
て気泡層の高さが低くなっても吸収液がオーバーフロー
板を越すのにはいずれの障害もないので、常に最適の状
態で吸収液が循環されていて動力消耗を最小化できる。
これに加えて、装置の液層に酸化用の空気を注入するこ
とから、豊かな溶存酸素と吸収剤である石灰石スラリを
含んでいる液層の吸収液が気泡層と液層の間を速い速度
で上昇し、気泡層から吸収されるSO2 をH2 SO4 に
直接酸化させるとともに、H2 SO4 と石灰石との反応
によって石膏を析出することになる。前記のように、反
応が速い速度で連続的になされるだけでなく、吸収液内
にSO2 の分圧を有していないので吸収液内のSO2 の
分圧が最大限低く保持されることから低いpH下にも高
い除去の効率を得ることができる。
実施例を詳細に説明する。
統図である。
る加圧ファン(10)と供給される排気ガスを含む粉
塵、HCl、HFなどの不純物を除去する前段洗浄機
(20)と排気ガス内の硫酸化物を吸収し、供給された
石灰石スラリとの反応により石膏結晶体を発生する吸収
塔(30)と、前記吸収塔(30)内の反応を連続的に
円滑にするような石灰石スラリ供給部(40)と酸化空
気供給部(50)と吸収塔(30)の吸収槽内から発生
した石膏結晶体を排出および処理する脱水設備(60)
とを備えていることになる。
の主要部である吸収塔(30)の吸収槽(100)の装
置を改善することになる。
(100)の主要部の部分破断の斜視図を示す。吸収槽
(100)の内部の柱状部に多数のガス噴出孔(11
1)が穿孔されるガス噴散板(110)と、前記ガス噴
散板(110)の外部から導入される排気ガス導入管
(160)と前記ガス噴散板(110)の周線部に所定
の高さを有している吸収液のオーバーフローのためのオ
ーバーフロー板(152)が一体で設けられている前記
ガス噴散板(110)の下部には、下部の吸収液をガス
噴散板(110)の上面に通すために噴出させる吸収液
上昇管(141)が一定の間隔だけ離して設けられてい
る。
部には、一定の間隔に多数のV溝(153)が設けられ
ていることから、気泡層の高さの変化にかかわらず吸収
液が円滑に調節されオーバーフローすることになる。
ス噴散板(110)の下部へ長く延長されており、先端
が前記の吸収液の上昇管(141)より下側に延長して
設けられていることから吸収液の循環が十分に行なわれ
円滑に作用することになる。
造であり上段の一方側には処理されたガスを排出させる
ようなガス排出管(161)が連結され、下段には吸収
されたSO2 が酸化作用を受けH2 SO4 となるための
O2 を供給するための酸化空気注入管(170)および
噴射ノズル(171)が設けられている。これに加え
て、吸収槽(100)内に発生した石膏を排出する石膏
排出管(181)と、反応過程において消耗される石灰
石を補充して供給するための新たな石灰石を供給するた
めのスラリ供給管(180)が設けられている。このよ
うに構成された本発明の一実施例の作用および効果に関
して図3を参照して説明する。(a)図は本発明の停止
状態の断面図であり、吸収液(200)がガス噴散板
(110)の上面まで一定の水位を満たしていることを
表わしている。
(160)を介して排気ガスがガス噴散板(110)の
下部へ導入されることはなく、図3の(b)に図示され
るようにガス噴散板(110)の下部にはガス層(21
0)が形成され、ガス噴出孔(111)を介して高速の
ガスが噴射されることになる。
0)には、排気ガスと吸収液が接触して排気ガス中の硫
酸化物が吸収液に吸収され、気泡層(120)を形成す
ることにより位置エネルギを高めるガス噴散板の上部の
吸収液は多くの気泡をなして上昇した後にオーバーフロ
ー板(152)を越してガス噴散板(110)の下部の
液層(130)に下降していくことになる。
気泡層(120)全体の水位より高くなる場合に両者間
の水位差によってオーバーフロー板(152)を越す量
だけ液層から新たな吸収液(200)が液上昇管を介し
て上昇してくることになる。
段に形成された多数のV溝(153)は、作業条件によ
って吸収液の循環によく対応できることになる。
排気ガス内に含んでいる硫酸化物は気泡層から吸収液へ
主に吸収され液層(130)から与えられた溶存酸素と
石灰石スラリとの反応で全体的に下記の化学反応をなし
ている。
成した石膏は種々の用途で有用に用いられている。
(150)を変更させた装置である。多数のガス噴出孔
(111)が穿孔されたガス噴散板(110)を吸収槽
(100)の内径と同一にするように密着させた後、前
記ガス噴散板(110)の中間部に上下に突出するよう
に吸収液の下降管(151)が設けられている。吸収液
の下降管(151)の下段は、吸収液の上昇管(14
1)より長く延長されるように設けられると円滑に作動
する。
る。吸収槽の内部のガス噴散板(110)の一方側に吸
収液の上昇部(140)を形成し、他方側には吸収液の
下降部(150)を形成したものであり、(b)図は吸
収液の下降部(150)を一方側に偏って設けた状態の
横断面図であり、(c)図は一方側のガス噴散板(11
0)の円周上に吸収液の下降部(150)を設けること
を表わしている。
ており、ガス噴散板(110)内に吸収液の下降部(1
50)を設け、中央のガス導入管(160)の周りに吸
収液の上昇部(140)を設けている。
に多数の排気ガス誘導管(162)が形成されている。
前記の装置は、吸収液の循環経路が一定に放射状にな
り、吸収効率を高めることができる。
をさらに詳細に説明すると、まず、ガス噴散板上に一定
の液の高さで保持された脱硫装置の吸収槽(100)内
に1本以上の排気ガス導入管(160)を介してSOx
ガスを含んでいる排気ガスを導入させると、ガス噴出孔
(111)が多数穿孔されたガス噴散板(110)の下
段部に瞬時にガス層(210)が形成されるとともにガ
ス噴出孔(111)を介してガスがガス噴散板(11
0)の上部に噴射される。
気泡層(120)には微細な気泡層などが形成されるこ
とになるが、実験結果から、反応時の単位面積当り、気
体−液体の接触効果を極大化するためにはガス噴散板
(110)のガス噴出孔(111)からのレイノルズ数
が5,000以上50,000以下になるようにガス噴
散板(110)のガス噴出孔(111)の孔のサイズ
と、個数および孔からのガス速度を調節するべきである
ということを確認した。
20)の吸収液はオーバーフロー板(152)を越すと
ともに気泡が破砕され、吸収液は気泡層と吸収液の下降
部(150)の間の水位差によって液下降管(151)
を介して速い速度で下部の液層(130)に循環され
る。
れるために、吸収液の下降部(150)を越した量だけ
新たに吸収液が液層(130)から吸収液の上昇部(1
40)を介してガス噴散板(110)上部の気泡層(1
20)に上昇して供給されガス噴出孔(111)を介し
て噴出されたガスによって連続的に気泡が形成されて気
体−液体の接触をなすとともに前記吸収液は非常に速い
速度で連続的に循環されることになる。
ガスを吸収した吸収液は、速い速度で下部の液層(13
0)においてSO2 の吸収能力を回復する、すなわち、
SO 2 の分圧がほとんどない新たな吸収液がガス噴散板
(110)の上部の気泡層に供給されるので、連続的に
SO2 の吸収を行なうことが可能である。
(130)の吸収液が速い速度で連続的に循環すること
が可能であるので、吸収液の循環のためのポンプの使用
が必要ない。
60l/Nm3 とかなり大きいことから装置の小型化が
可能であり、気泡層と液層の吸収液の循環速度が非常に
速くなり気泡層と液層の吸収液のpHの差がかなり少な
く、このため吸収剤の利用率も増加することになる。
るだけ吸収液のpHを低く保持することが好ましく、装
置の下部から酸化用空気を注入して吸収液内に吸収され
たSO2 をH2 SO4 に酸化させるので吸収液のpHが
低い状態に保持できて、吸収液内のSO2 分圧も最大限
低い状態に保持されるためpH3ほどの低いpH下にお
いても90%以上の高い脱硫効率を達することができ
た。
以上においてはSO2 の除去効率がほとんど一定の値に
保持された。
る単一段のガス噴散板を用い、装置の単位面積当りの気
体−液体の接触効率を高めることができ、循環ポンプが
ない場合でもL/G比がかなり大きいことから装置の小
型化は可能である。
として内部装置はPVCなどの安価な材料が使用可能で
ある。
出孔の全体面積、ガス噴散板の有効面積、液上昇管の断
面積および反応器の断面積などで、ガス噴出孔に吸収液
が漏ることを防止して気泡層の安定性と効率的に気体−
液体接触を保持するためには下記のような条件で装置を
構成することが好ましいということが確認された。
有効面積、すなわち、ガス導入管の全体面積と液上昇管
が有している面積を除外したガス噴散板の面積。
降管の断面積。
排気ガス脱硫装置を用いて冷却塔から前処理された排気
ガスの脱硫実験を行ない次の結果を得た。
cm、高さ300cm。および、 Ao / Aa =
0.1 , Aa / At = 0.7 Ar / Aa = 0.1, Ad / At =
0.1であり、湿式排煙脱硫装置としてSO2 の濃度が
1,000ppmの排気ガスを1時間当り1,500N
m3 の流量を供給して、吸収液のpHが3−4の範囲に
保持されるようにスラリの状態の石灰石と時間当り10
Nm3 の流量の酸化用の空気を連続的に供給して95%
以上の脱硫効果が得られ、気泡層から反応液のpHが約
3.8以上の条件下においては脱硫効率がほとんど一定
値で保持されることが確認された。また、負荷変動に従
う適応性を確認するために、導入ガス量を1,500N
m3 /hr,1,150Nm3 /hr,750Nm3 /
hrとそれぞれに変化させて試験を行なった結果、95
%の脱硫効果を得るのにそれぞれ250mmAq,23
0mmAq,210mmAqのガスの圧力損失が生じ
た。これは、導入ガス流量の減少に対して気泡層の上部
の液水位を人為的に調節しない状態における自然なガス
圧力損失である。また副生成物として発生する石膏の純
度は平均97%以上、石灰石の利用率は99%以上を得
ることができる。
脱硫方法および装置による排気ガス処理の利点は、吸収
液の循環のための別の動力が必要ないことから従来の他
の工程と比較して動力の損失が少なく、エネルギの効率
が非常によく、多孔板の上部の気泡層からSO2 の吸収
が完了した吸収液と下部の液層から豊かな溶存酸素(O
2 )とアルカリ(たとえばCaCO3 )を供給するため
反応性がかなり良好な状態の条件を保持することができ
る。
ーフロー板を採択することによって、ボイラの作業の条
件の変化に対して適用性が非常に優れた吸収液の完璧な
循環により、SO2 の吸収効率を極大化し、したがって
吸収液の循環が全体的に円滑されるので十分な酸化条件
が形成されることによって装置内のスケールの発生がな
い。
70−80%ほどのサイズで製作しても同等の水準以上
の吸収効率が得られ、特に、脱硫装置の単位面積当りの
ガス噴出孔の数を多く形成するとともに、排気ガスが導
入される入口側のガス導入管の直径および導入ガスの速
度を増加させていくと装置のサイズが最小化できること
になる。
る。
図で、(a)は停止状態であり、(b)は稼動状態であ
り、(c)は(a)のA−A線矢視断面図である。
横断面図であり、(b)は縦断面図である。
る。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 吸収槽(100)内に、多数のガス噴出
孔(111)が穿孔された単一段のガス噴散板(11
0)によりガス噴散板(110)の上部の気泡層(12
0)と、下部の液層(130)とをそれぞれ区分して形
成し、前記ガス噴散板(110)の下部に導入されるガ
ス圧によりガス層(210)を形成するようにして、 前記ガス層(210)の圧力により吸収液が吸収液の上
昇部を通って気泡層に上昇し、上昇した吸収液がガス噴
出孔(111)を通ったガス噴出によって気泡層(12
0)を形成し、形成した前記気泡層(120)のその吸
収液は、所定の高さで形成された多数のV溝を有してい
るオーバーフロー板(152)を越えて、気泡層と吸収
液の下降部(150)の間に発生した水位差により別の
動力がなくとも自動循環されるとともに吸収反応の状態
が連続し排気ガス内に含まれた硫酸化物を吸収すること
を特徴とする排煙および脱硫を行なう方法。 - 【請求項2】 前記ガス噴散板(110)は、この中に
形成されたガス噴出孔(111)の内径と個数を調整し
てガス噴出孔(111)からレイノルズ数がガス処理量
に従って5,000以上50,000以下になるように
構成されることを特徴とする請求項1の排煙および脱硫
を行なう方法。 - 【請求項3】 前記ガス噴散板(110)の有効面積に
対するすべての噴出孔の面積の割合は0.05−0.3
になるようにし、全体の装置の断面積に対するガス噴散
板(110)の有効面積の割合は0.5−0.8になる
ようにし、ガス噴散板(110)の有効面積に対する全
体の吸収液の上昇部(140)の断面積の和の割合は
0.05−0.2になるようにし、ガス噴散板(11
0)の有効面積に対する全体吸収液の下降部(150)
の断面積の和の割合が0.05−0.2になるように
し、全体装置の断面積に対する排気ガス導入管(16
0)の断面積の和の割合が0.05−0.12の範囲に
なるようにすることを特徴とする請求項1の排煙および
脱硫を行なう方法。 - 【請求項4】 吸収槽(100)内に多数のガス噴出孔
(111)が穿孔されたガス噴散板(110)と、前記
ガス噴散板(110)により上部の気泡層(120)
と、下部の液層(130)がそれぞれ形成され、上段の
高さが前記ガス噴散板(110)の上面と一致して、下
段が液層(130)の吸収液に常に潜るように長く延長
して設置され、吸収液が上昇して循環する吸収液の上昇
部(140)と、上段の高さが前記ガス噴散板の上面よ
り高く形成され下段が液層(130)の吸収液に潜るよ
うに長く延長して設置され上昇する吸収液が気泡層を作
って越えるようにする吸収液の下降部(150)とによ
って構成されることを特徴とする排煙および脱硫を行な
う装置。 - 【請求項5】 前記ガス噴散板(110)は吸収槽(1
00)の内径と同一にして密着させた後でガス噴散板
(110)の上下に突出するように吸収液の下降管(1
51)を備え、前記吸収液の下降管(151)の下段は
吸収液の上昇管より長く延長して設置することを特徴と
する請求項4の排煙および脱硫を行なう装置。 - 【請求項6】 前記吸収液の上昇部(140)は吸収槽
(100)の内部の前記ガス噴散板の一方側に形成さ
れ、上記ガス噴散板(110)の他方側には吸収液の下
降部(150)を形成することを特徴とする、請求項4
の排煙および脱硫を行なう装置。 - 【請求項7】 前記ガス噴散板(110)の周線上に吸
収液の下降部(150)を備えて、中央の排気ガス導入
管の周線上に吸収液の上昇部(140)を備えて、前記
吸収液の上昇部(140)には側壁に多数の排気ガス誘
導管(162)を形成することを特徴とする請求項4の
排煙および脱硫を行なう装置。 - 【請求項8】 前記ガス噴散板(110)の周線上に
は、所定の高さの吸収液のオーバーフローのためのオー
バーフロー板(152)が形成され、前記オーバーフロ
ー板の上段部には一定の間隔で多数の溝を形成して気泡
層の高さの変化にかかわらず吸収液が円滑に調節され、
オーバーフローさせることを特徴とする請求項4の排煙
および脱硫を行なう装置。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR19940009930 | 1994-05-06 | ||
KR94P9930 | 1994-12-26 | ||
KR94P36804 | 1994-12-26 | ||
KR19940036804 | 1994-12-26 |
Publications (2)
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