JPH09206550A - 湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収塔内においてガス偏流を軽減すると共
に、ガス偏流がたとえあっても設備費及び運転費が安価
で脱硫性能及び除じん性能の高い吸収塔を備えた湿式排
煙脱硫装置を得ること。 【解決手段】 スプレ部４の少なくとも最上流側スプレ
段の吸収塔本体１内での排ガス流れ方向に垂直な単位塔
断面積当たりの吸収液噴霧量を不均一化する。例えば吸
収塔断面の中心点に対して排ガスの入口ダクト２側より
その点対称部分のスプレノズル５設置個数を密にし、ガ
ス偏流状態下であっても吸収塔本体１の前記塔断面積当
たりの各部分における液ガス比を等しくすることで達成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ排ガス中の
硫黄酸化物及びばいじんを噴霧吸収液により除去する吸
収塔を備えた湿式排煙脱硫装置に係わり、特に脱硫性能
及び除じん性能の向上を図った湿式排煙脱硫装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球を取り巻く自然環境の悪化が
進んでいることが問題視されている。中でも世界各地に
設置された火力発電所等において、化石燃料の燃焼に伴
って発生する排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯ₂）及びばい
じんは、大気汚染等の環境問題の主原因の一つである。
特に最近に至っては、硫黄酸化物（ＳＯ₂）及びばいじ
ん排出値の低濃度化が進められており、高性能かつ低コ
ストな湿式排煙脱硫装置の開発が急務である。

【０００３】従来技術のスプレ式の湿式排煙脱硫装置の
一例を図８の側面概略図と図９の吸収塔本体のスプレ部
平面図に示す。湿式排煙脱硫装置は吸収塔本体１、入口
ダクト２、出口ダクト３、吸収液スプレ部４、スプレノ
ズル５、吸収塔循環ポンプ６、酸化タンク７、撹拌機
８、空気吹き込み管９、ミストエリミネータ（以下Ｍ／
Ｅと記す）１０から構成される。スプレノズル５は吸収
塔本体１内に吸収液を一様に分散するため、図９に示し
たように吸収塔本体１の横断面にほぼ均等に複数設置さ
れている。また、撹拌機８及び空気吹き込み管９は吸収
塔本体１の下部に位置する吸収液が滞留する酸化タンク
７に設置され、Ｍ／Ｅ１０は出口ダクト３に設置されて
いる。

【０００４】図示していないボイラから排出される排ガ
スは、脱硫ファンにより入口ダクト２を通り吸収塔本体
１に導入され、出口ダクト３から排出される。この間
に、吸収塔本体１には吸収塔循環ポンプ６により昇圧す
ることで送られる炭酸カルシウムを含んだ吸収液が複数
のスプレノズル５から噴霧され、吸収液と排ガスとの気
液接触が行われる。

【０００５】この時、吸収液は排ガス中のＳＯ₂を選択
的に吸収し、亜硫酸カルシウムを生成する。それと同時
に排ガス中に同伴されるダストはスプレノズル５によっ
て噴霧された吸収液滴に衝突することで捕集され、吸収
液内部に混入する。亜硫酸カルシウムを生成した吸収液
は酸化タンク７に滞まり、酸化用撹拌機８によって撹拌
されながら空気吹き込み管９から供給される空気中の酸
素により吸収液中の亜硫酸カルシウムが酸化されて石膏
を生成する。炭酸カルシウム及び石膏が共存する酸化タ
ンク７内の吸収液の一部は吸収塔循環ポンプ６によって
再びスプレノズル５に送られ、一部は吸収液抜き出し管
１１より石膏回収系へと送られる。

【０００６】上記従来技術による吸収塔本体１内に排ガ
スを通過させることにより、排ガス中に含まれる硫黄酸
化物及びばいじんをほぼ９０％以上除去することが可能
である。しかしながら、上記従来技術に示した竪型吸収
塔においては、入口ダクト２からほぼ水平方向に移動し
てきた排ガス流れを強制的に鉛直上方に進路変更させて
いるため、最上流側に設置されたスプレノズル５に到達
する排ガス流れには偏流が生じている。

【０００７】図１０にパイロット試験装置を用いて、実
機を模擬した条件おける吸収塔本体１内ガス流速測定結
果を模式図的に示す。排ガスは入口ダクト２内を１０〜
２０ｍ／ｓの流速で通過し、吸収塔本体１内に挿入さ
れ、吸収塔本体１内スプレ部４を２〜７ｍ／ｓの流速で
通過する。この時の吸収塔本体１内のガス流速分布の鉛
直方向成分を黒抜き矢印の長さで示した。図１０に示し
たように吸収塔本体１の水平断面の中心点に対して、入
口ダクト２とは反対側をガスは流れようとする。まず、
最上流側のスプレノズル５直前におけるガス流速の鉛直
成分は、入口ダクト２とは反対側に行く程、大きくなる
傾向を示した。鉛直方向のガス流速の違いは、鉛直方向
に向いた矢印の長さの違いで示した。

【０００８】次に最上流側スプレノズル５の通過後で
は、通過前よりも流速分布が大きくないものの僅かに偏
流が生じた。スプレノズル５を２段通過した後では、流
速分布がかなり一定となり一様なガス流れ１３を確認で
きた。

【０００９】排ガス流れに偏流が生じると、吸収塔本体
１内には流速分布ができるため、塔内の水平断面に一様
に吸収液を噴霧しているにもかかわらず、実際の塔断面
積当たりの液ガス比（単位ガス量当たりの噴霧する吸収
液量）にも分布が生じることになる。脱硫性能及び除じ
ん性能は液ガス比に大きく影響を受けるため、ガス流速
の速い部分では性能を満足するために設計した液ガス比
よりも減少してしまい、脱硫と除じん性能が低下する。
また、偏流の特に激しい部分では、排ガスが吸収液と接
触すること無く、スプレ部を通過する、いわゆる吹き抜
け現象が発生し、脱硫性能及び除じん性能が大幅に減少
してしまう。図１１に示すように上向きのガス流れ１３
に対してスプレノズル５の下向きの噴霧吸収液が接触す
るが、スプレノズル５の間にガス流れ１３による吹き抜
け部１５が生じる。

【００１０】一旦、ガス流れ１３の吹き抜け現象が生じ
ると液量制御等による自己調整が不可能であるため、脱
硫性能を回復させるためにはボイラを停止し、通風を中
止する以外に方法はない。このため、現在の設計条件で
は、この偏流の影響を考慮して噴霧する吸収液量（液ガ
ス比）を増加させることが必要となる。

【００１１】また、産業用ボイラに用いるように９９％
以上というような高い脱硫性能を要求される湿式排煙脱
硫装置においては、脱硫性能及び除じん性能が特に偏流
により影響を受け、計算値以上に液ガス比を増加させる
必要も生じている。しかし、液ガス比を増加させること
は吸収塔循環ポンプの容量及び圧力損失の増大につなが
るため、必ずしも適切な手段とは言えず、液ガス比を増
加させることなく脱硫性能を維持することが大きな課題
となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、特
に竪型吸収塔の脱硫性能及び除じん性能に関して、吸収
塔内のガス偏流の影響について考慮がなされておらず、
性能を維持するためには液ガス比を増加させる必要があ
った。

【００１３】本発明の課題は、吸収塔内においてガス偏
流を軽減すると共に、ガス偏流がたとえあっても設備費
及び運転費が安価で高い脱硫性能及び除じん性能の高い
吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置を得ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
構成によって達成される。すなわち、ボイラ等の燃焼装
置から排出される排ガス中の硫黄酸化物及びばいじんを
除去するために吸収液を噴霧するスプレノズルを複数段
有する吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置において、複数
段からなるスプレ段の内、少なくとも一段以上のスプレ
段のガス流れ方向に垂直な単位吸収塔断面積当たりの吸
収液噴霧量を不均一化した湿式排煙脱硫装置である。

【００１５】本発明の湿式排煙脱硫装置はガス流れ方向
に垂直な吸収塔断面の中心点に対して排ガスの入口ダク
ト側より、その点対称部分のスプレノズル設置個数を密
にし、前記吸収塔断面の単位断面積当たりの液ガス比を
均一化した構成、排ガス入口ダクト側よりその点対称部
分の吸収塔内壁付近のノズル設置個数を密にして、液ガ
ス比を均一化した構成、

【００１６】ガス流れ方向に垂直な吸収塔断面の中心点
に対して排ガスの入口ダクト側より、その点対称部分に
設置するスプレノズル一本あたりの噴霧吸収液量を他の
部分のスプレノズルのそれよりも大容量化し、前記吸収
塔断面の単位塔断面積当たりの液ガス比を均一化した構
成、排ガスの入口ダクト側より、その点対称部分の吸収
塔内壁付近に設置するスプレノズル一本あたりの噴霧吸
収液量を、他の部分のスプレノズルのそれよりも大容量
化した構成、

【００１７】吸収塔内のガス流れに対して、少なくとも
最上流側のスプレ段の液ガス比を他のスプレ段の液ガス
比よりも大きくした構成、吸収塔内を通過する排ガス流
速分布に比例させてスプレノズル設置個数密度を変化さ
せ、吸収塔内のガス流れ方向に垂直な吸収塔単位断面積
当たりの液ガス比を均一化した構成、吸収塔は塔内のガ
ス流れ方向が鉛直方向である竪型吸収塔である構成、な
どを採用することができる。

【００１８】本発明の湿式排煙脱硫装置は排ガスが吸収
塔内を鉛直方向に流れる竪型吸収塔に限らず、排ガスが
鉛直方向でない方向に流れる横型吸収塔にも適用でき
る。

【００１９】湿式排煙脱硫装置における脱硫及び除じん
性能に対しては、様々な因子が影響を及ぼすことが考え
られるが、中でも単位ガス量当たりに噴霧する吸収液量
（液ガス比）の影響は大きく、液ガス比を増加すれば性
能は向上する。しかしながら、この方法では吸収塔内の
スプレ段数を増加し、噴霧液量を増加することが必要と
なり、吸収塔高の増大、吸収液の循環ポンプの揚程、ま
たは容量の増大と様々なコストの増加につながる。ま
た、偏流が激しく排ガスが吸収液と接触することなしに
スプレ部を通過するガスの吹き抜け現象が生じる場合に
は、液ガス比を上昇させただけでは性能を向上させるこ
とはできず、あまり効果的な方法とはいえない。

【００２０】本発明のように、スプレ段の内、少なくと
も１段以上のスプレ段のガス流れに垂直な塔断面の単位
断面積当たりの吸収液噴霧量を不均一化すること、例え
ば吸収塔断面積の中心点に対して排ガスの入口ダクト側
よりその点対称部分のスプレノズル設置個数を密にし、
ガス流速分布の速い部分の噴霧液量を密にすることによ
り、排ガスの吹き抜け現象を防止することが可能とな
る。同時に、ガス偏流条件下であっても吸収塔断面積当
たりの液ガス比を等しくすることで、高い脱硫性能及び
除じん性能を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明による実施例の湿式排煙脱
硫装置を図１〜図２に示す。図８に示した従来の湿式排
煙脱硫装置の吸収塔と同様、吸収塔本体１、入口ダクト
２、出口ダクト３、吸収液スプレ部４、スプレノズル
５、吸収塔循環ポンプ６、酸化タンク７、撹拌機８、空
気吹き込み管９、ミストエリミネータ１０等を主体とし
て構成される。

【００２２】しかし本発明による吸収塔では図２の吸収
塔本体１の水平断面図に示したように複数段からなるス
プレ段の内、ガス流れに対して少なくとも最上流側スプ
レ段４のスプレノズル５の配置を不均一化し、ガス流速
の比較的速い部分の吸収液噴霧量を増加させることで吸
収塔断面の各部分における見掛け液ガス比を等しくした
ことを特徴とする。また、図２は吸収塔本体１内の水平
断面方向におけるスプレノズル５の配置図であるが、こ
のスプレノズル５の配置の仕方は図２に示したものに限
らない。

【００２３】一般に竪型吸収塔では、従来技術の項で説
明したように排ガス流れ方向を鉛直方向に変えるため最
上流側直前では流速分布が存在し、ガスの偏流によって
ガスの吹き抜け現象が発生する。このガスの吹き抜け現
象が発生すると、噴霧された吸収液に接触することなく
排ガスがスプレ部４を通過するため、脱硫性能及び除じ
ん性能共に低下してしまう。このため最上流側スプレ段
の直前にガス分散板を設置し、排ガス流れを整流するこ
とでガス流れを一様化し、偏流を防止することが可能で
ある。しかし、ガス分散板を設置すると吸収塔内の圧力
損失が増大し、ファン動力が増大するというデメリット
も同時に有している。

【００２４】しかしながら本実施例の方式においては、
最上流側スプレ段のスプレノズル５の配置を不均一化
し、吸収塔中心に対して入口ダクト２側よりその点対称
側部分のノズル５の設置個数を密にすること、あるいは
ガス流速の速い部分のノズル５の設置個数を密にするこ
とで吸収塔内スプレ部４の圧力損失を増加させることな
く、脱硫性能及び除じん性能を増加させることが可能で
ある。

【００２５】図３に７，０００ｍ³Ｎ／ｈパイロット試
験装置を用いて得られたガス流速分布測定結果を模式的
に示し、その時の試験条件、脱硫性能、除じん性能、ス
プレ部圧力損失を次に述べる。図３では、吸収塔本体１
内の水平断面の中心に対して入口ダクト２側よりその点
対称側であるガス流速の速い部分のノズル５の設置個数
を密にすることで、図１０に示した従来技術と比較して
最上流側スプレ段直前のガス流速分布の偏りを低減する
ことが可能であることを表している。また、このときの
各種側測定データを図１０に示す吸収塔を用いた場合と
比較した結果は表１に示されている。

【００２６】また、少なくとも最上流側スプレ段通過後
の水平断面のガス流速分布はほぼ均一化されており、２
段目以降のスプレ段において良好な性能を得ることが可
能となる。これは、少なくとも最上流側スプレ段のスプ
レノズル設置個数の密度を変化させ、ガス流速の速い部
分に吸収液を多く噴霧するために吸収液が抵抗体とな
り、排ガスの整流効果を促した結果であると考えられ
る。

【００２７】試験条件は次の通りである。 ＳＯ₂濃度 ：７００ｐｐｍ ばいじん濃度 ：１００ｍｇ／ｍ³Ｎ 液ガス比 ：１５Ｌ／ｍ³Ｎ 入口ダクト内ガス流速：１５ｍ／ｓ 塔内ガス流速 ：５ｍ／ｓ

【表１】

【００２８】本発明による他の実施例を図４〜図５に示
す。図４〜図５に示した他の実施例は図１〜図２に示し
た実施例の湿式排煙脱硫装置と比較して、吸収塔本体１
の水平断面の中心に対して排ガスの入口ダクト２側の点
対称部分の塔内壁面近傍の少なくとも最上流側スプレ段
のスプレノズル５の設置個数を密にしたものである。こ
の実施例では、特に流速の速い内壁面近傍の吸収液噴霧
量を増加させることにより、内壁面付近での排ガスの吹
き抜けを防止することが可能となる。

【００２９】図６〜図７に示した他の実施例は図１〜図
２に示した実施例の湿式排煙脱硫装置と比較して、吸収
塔本体１の水平断面の中心に対して排ガスの入口ダクト
２側の点対称部分に入口ダクト２側より大容量スプレノ
ズル１２を少なくとも最上流側スプレ段に設置したもの
である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ボイラ等の燃焼装置か
ら排出される排ガス中に同伴する硫黄酸化物及びばいじ
んを除去する竪型吸収塔内スプレ部の最上流側スプレ段
において、吸収塔水平断面の中心に対して排ガスの入口
ダクト側よりその点対称部分のスプレノズル設置個数を
密にすることで、吸収塔内のガス偏流を低減するととも
に、吸収塔断面における見掛け液ガス比を均一化するこ
とが可能となり、スプレ部での圧力損失を増加させるこ
となく脱硫性能及び除じん性能を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である最上流側スプレ段に
おいて、吸収塔断面の中心点に対して排ガスの入口ダク
ト側よりその点対称部分のスプレノズル設置個数を密に
した湿式排煙脱硫装置の側面概略図である。

【図２】 図１の湿式排煙脱硫装置の最上流側スプレ段
のスプレノズル配置の一例を示す吸収塔本体水平断面図
である。

【図３】 本発明の一実施例の湿式排煙脱硫装置の吸収
塔本体の各スプレ段でのガス流速分布を示した図であ
る。

【図４】 本発明の一実施例である最上流側スプレ段に
おいて、吸収塔断面の中心点に対して排ガスの入口ダク
ト側よりその点対称部分の塔内壁面近傍のスプレノズル
の設置個数を密にした湿式排煙脱硫装置の側面概略図で
ある。

【図５】 図４の湿式排煙脱硫装置の最上流側スプレ段
のスプレノズル配置の一例を示すした吸収塔本体水平断
面図である。

【図６】 本発明の一実施例である最上流側スプレ段に
おいて、吸収塔断面の中心点に対して入口ダクト側より
その点対称部分のスプレノズルを他の部分よりも噴霧容
量の大きいものとした湿式排煙脱硫装置の側面概略図で
ある。

【図７】 図６に示した実施例において、最上流側スプ
レ段のスプレノズル配置の一例を示した図である。

【図８】 従来の湿式排煙脱硫装置の概略側面図であ
る。

【図９】 図８の湿式排煙脱硫装置の最上流側のスプレ
段のスプレノズル配置の一例を示した吸収塔本体の水平
断面図である。

【図１０】 従来の湿式排煙脱硫装置の吸収塔本体の各
スプレ段でのガス流速分布を示した図である。

【図１１】 従来の湿式排煙脱硫装置の吸収塔本体のガ
スの吹き抜け現象を示した図である。

【符号の説明】

１ 吸収塔本体 ２ 入口ダクト ３ 出口ダクト ４ 吸収液スプ
レ部 ５ スプレノズル ６ 吸収塔循環
ポンプ ７ 酸化タンク ８ 撹拌機 ９ 空気吹き込み管 １０ ミストエ
リミネータ １２ 大容量スプレノズル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガ
   ス中の硫黄酸化物及びばいじんを除去するために吸収液
   を噴霧するスプレノズルを複数段有する吸収塔を備えた
   湿式排煙脱硫装置において、 複数段からなるスプレ段の内、少なくとも一段以上のス
   プレ段のガス流れ方向に垂直な単位吸収塔断面積当たり
   の吸収液噴霧量を不均一化したことを特徴とする湿式排
   煙脱硫装置。
2. 【請求項２】 ガス流れ方向に垂直な吸収塔断面の中心
   点に対して排ガスの入口ダクト側より、その点対称部分
   のスプレノズル設置個数を密にし、前記吸収塔断面の単
   位断面積当たりの液ガス比を均一化したことを特徴とす
   る請求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
3. 【請求項３】 排ガス入口ダクト側よりその点対称部分
   の吸収塔内壁付近のノズル設置個数を密にして、液ガス
   比を均一化したことを特徴とする請求項１または２記載
   の湿式排煙脱硫装置。
4. 【請求項４】 ガス流れ方向に垂直な吸収塔断面の中心
   点に対して排ガスの入口ダクト側より、その点対称部分
   に設置するスプレノズル一本あたりの噴霧吸収液量を他
   の部分のスプレノズルのそれよりも大容量化し、前記吸
   収塔断面の単位塔断面積当たりの液ガス比を均一化した
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   湿式排煙脱硫装置。
5. 【請求項５】 排ガスの入口ダクト側より、その点対称
   部分の吸収塔内壁付近に設置するスプレノズル一本あた
   りの噴霧吸収液量を、他の部分のスプレノズルのそれよ
   りも大容量化したことを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
6. 【請求項６】 吸収塔内のガス流れに対して、少なくと
   も最上流側のスプレ段の液ガス比を他のスプレ段の液ガ
   ス比よりも大きくしたことを特徴とする請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
7. 【請求項７】 吸収塔内を通過する排ガス流速分布に比
   例させてスプレノズル設置個数密度を変化させ、吸収塔
   内のガス流れ方向に垂直な吸収塔単位断面積当たりの液
   ガス比を均一化したことを特徴とする請求項１ないし６
   のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
8. 【請求項８】 吸収塔は塔内のガス流れ方向が鉛直方向
   である竪型吸収塔であることを特徴とする請求項１ない
   し７のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。