JPH09313923A - 気液接触装置 - Google Patents
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Abstract
性、耐食性に優れ軽量かつ安価なヘッダパイプを備え
た、信頼性及び経済性に優れる気液接触装置を提供する
こと。 【解決手段】 気体が流通する塔本体内部にスラリ溶液
を上方に向って吐出するスプレノズルを取付けたヘッダ
パイプを配設してなる気液接触装置において、前記ヘッ
ダパイプを外面又は外面及び内面の両方をセラミック粒
子を5〜90wt%混入した樹脂からなる耐食・耐摩耗
層とした繊維強化樹脂複合材料で形成してなることを特
徴とする気液接触装置。
Description
どに用いられる、気体が流通する塔本体内部にスラリ溶
液を上方に向って吐出するスプレノズルを取付けたヘッ
ダパイプを配設してなる気液接触装置であって、耐食・
耐摩耗性の改良された繊維強化樹脂複合材料で形成され
たヘッダパイプを有する気液接触装置に関する。
亜硫酸ガスを吸収剤スラリに吸収させて除去する湿式の
ものが広く普及しているが、この種の脱硫装置では排煙
に吸収剤スラリを効率よく接触させることが重要とな
る。このため、出願人は先に、気体が流通する塔本体内
でスラリ溶液を上方に向って吐出させる構成とすること
により、気液接触効率の向上、必要容積の低減及び構造
の簡素化などを実現した排煙脱硫装置を提案した(実開
昭59−53828号公報参照)。図3はこのような構
成の気液接触装置を使用した排煙脱硫装置の構成例(要
部のみ)を示している。
成され、図示省略したスラリ供給系により、例えば石灰
石よりなる供給剤スラリSが供給されるタンク2と、こ
のタンク2内のスラリを吸収塔1の上部に形成される塔
本体3に送って排煙と接触させるための循環ポンプ4
と、タンク2の天井に回転軸5により支持され、モータ
6により駆動されてタンク2中のスラリS内において水
平回転する攪拌棒7とを備えている。吸収塔1の塔本体
3の上部とタンク2の端部上面とには、排煙の入口また
は出口となるダクト8又はダクト9がそれぞれ設けら
れ、これによりタンク2内液面上を経由して塔本体3内
を排煙が流通するようになっている。そして、塔本体3
内には、循環ポンプ4の吐出側に接続されたヘッダパイ
プ10が配設され、このヘッダパイプ10に吸収剤スラ
リSを上方に向って液柱状に吐出するスプレノズル11
が複数形成され、これにより吸収剤スラリSを排煙に効
率よく接触させる気液接触装置が構成されている。なお
上記脱硫装置における気液接触装置のヘッダパイプ10
は通常複数本設けられるが、必ずしも同一平面上には配
置されない。
環境条件が比較的穏やかな吸収剤スラリSの液柱高さが
1m以下で、吸収剤スラリS中の石膏濃度が15wt%
以下のような場合には、通常のガラス繊維強化ポリエス
テル樹脂などの繊維強化樹脂複合材料(以下、FRPと
略称する)あるいは耐食性のみを考慮した炭素鋼に樹脂
ライニングを施した材料などが使用されていた。また、
これ以上の液柱高さ又は吸収剤スラリS中の石膏濃度と
なる厳しい条件においては、硬度が高く、耐摩耗性と耐
食性に優れたステンレス鋼、ハステロイなどの金属材料
が通常用いられていた。
煙を導き、循環ポンプ4によりスプレノズル11から噴
射した吸収剤スラリSに接触させて、未処理排煙中の亜
硫酸ガスを吸収除去し、ダクト9から処理済排煙として
排出させる。スプレノズル11から噴射され亜硫酸ガス
を吸収しつつ流下する吸収剤スラリSはタンク2内にお
いて攪拌棒7により攪拌されつつ、図示省略した空気供
給手段によりタンク2内のスラリS中に送気される空気
により発生した多数の気泡と接触して酸化され、この場
合石膏(副生品)となって系外に取出される。
吸収剤スラリSは液柱状となって上方に吹上がり、吹上
げ頂部で分散し降下する。降下する吸収剤スラリSと吹
上がる吸収剤スラリSとは相互に衝突して微細な粒子状
になるので、充填式吸収塔などに比較して構造が簡単で
ありながら単位体積当たりの気液接触面積が大きくな
る。また、ノズル11の近傍で排煙が吸収剤スラリSの
吹上げで流れに効果的に巻込まれるので、吸収剤スラリ
Sと排煙とは効果的に混合し、この効果によっても気液
接触効率が高くなり、小容量かつ簡素な吸収塔1でも高
い脱硫率での排煙浄化が可能となる。また、循環ポンプ
4の吐出圧力などの設定により、スプレノズル11から
噴射される吸収剤スラリSの液柱高さを調整すること
で、気液接触効率ひいては脱硫率などを効果的に変化さ
せることができる。
な従来の気液接触装置では、吸収剤スラリの液柱高さや
吸収剤スラリ中の石膏濃度が高いあるいは吸収剤スラリ
の循環量が多くヘッダパイプ内の液流速が高いなどの条
件によっては、腐食に加え摩耗などによる信頼性の低下
を防止するために、ヘッダパイプ10を高価な耐食性・
耐摩耗性の材料で形成する必要があり、材料費、製造又
は加工費、更には取付工事費が高くなり、経済性を阻害
するという問題があった。すなわち、吸収剤スラリSの
液柱高さが1mを超えるかあるいは吸収剤スラリS中の
石膏濃度が15wt%を超えたり、ヘッダパイプ10中
の液流速が毎秒2mを超えるような場合には、従来ヘッ
ダパイプ10の材質として、硬度が高く耐摩耗性に優れ
た高価な金属材料が通常用いられ材料費や製造加工費が
多くかかっていた。特に厳しい条件での耐食性が要求さ
れる場合にはニッケル系の合金を用いる必要があり、経
済性の面で更に厳しくなっていた。
耗性、耐食性に優れ軽量かつ安価なヘッダパイプを備え
た、信頼性及び経済性に優れる気液接触装置を提供する
ことを目的としている。
本発明は次の(1)又は(2)の構成を有する。 (1)気体が流通する塔本体内部にスラリ溶液を上方に
向って吐出するスプレノズルを取付けたヘッダパイプを
配設してなる気液接触装置において、前記ヘッダパイプ
を、外面をセラミック粒子を5〜90wt%混入した樹
脂からなる耐食・耐摩耗層としたFRPで形成してなる
ことを特徴とする気液接触装置。
溶液を上方に向って吐出するスプレノズルを取付けたヘ
ッダパイプを配設してなる気液接触装置において、前記
ヘッダパイプを、外面及び内面をセラミック粒子をそれ
ぞれ5〜90wt%及び1〜70wt%混入した樹脂か
らなる耐食・耐摩耗層としたFRPで形成してなること
を特徴とする気液接触装置。
スラリが降下し、ヘッダパイプに衝突する際生じる摩耗
を低減するため、ヘッダパイプを、外面をセラミック粒
子を5〜90wt%混入した耐食・耐摩耗層としたFR
Pで形成している。このため、吹上げらたスラリの液柱
の高さが1m以上となるような条件下においても降下す
る吸収剤スラリによる摩耗を抑制することができる。
ラリの流速が速い場合や、吸収剤スラリ中の石膏などの
粒子の濃度が高い場合など、高い腐食・摩耗環境となる
場合には、ヘッダパイプを、外面に加えて内面をもセラ
ミック粒子を1〜70wt%混入した耐食・耐摩耗層と
したFRPで形成するようにする。これにより、ヘッダ
パイプに供給される吸収剤スラリの流速が2m/sec
を超えたり、吸収剤スラリ中の石膏濃度が15wt%を
超えるような条件下においても、吸収剤スラリがヘッダ
パイプ内面に衝突する際生じる摩耗が著しく抑制され
る。
プを形成するFRPとしては強化繊維としてガラス繊
維、炭素繊維、ポリエステル繊維などの有機系樹脂繊維
を使用し、樹脂成分としてポリエステル系、ビニルエス
テル系、エポキシ系樹脂を使用したものなどが使用でき
るが、中でもガラス繊維とポリエステル系樹脂又はビニ
ルエステル系樹脂からなるFRPが好適である。また、
ヘッダパイプに取付けるスプレイノズルの材質としては
金属材料、セラミック、ゴムなどの耐摩耗性の高い材料
が使用される。
ッダパイプの外面又は内外両面に耐食・耐摩耗層を形成
させるためのセラミック粒子としては、吸収剤スラリ中
に含まれる石膏粒子よりも高い硬度を有するものである
ことが必要であり、例えば、アルミナ、炭化珪素、タン
グステンカーバイト、ジルコニアなどが好適に使用でき
る。
セラミック粒子の混合量は吸収剤スラリの性状、流速、
吹き上げ高さ等により適宜定めればよい。好ましい範囲
としては、ヘッダパイプの外面と内面とでは環境条件が
異なるので、若干異なるが、外面での混合量は5〜90
wt%、好ましくは10〜70wt%が適正である。5
wt%未満の場合には、液柱高さが1m以上になるよう
な条件下では吹上げた吸収剤スラリの降下による摩耗量
が大きくなり、90wt%を超えると施工が難しくな
り、施工費が高くなる。一方、内面での混合量は1〜7
0wt%、好ましくは5〜70wt%が適正である。1
wt%未満では流速2m/sec以上となったり、石膏
濃度が15wt%以上のような条件では摩耗量が大きく
なる。また、通常は外面に比較し内面の摩耗量は小さい
ので、70wt%程度で十分な耐摩耗性が得られる。
前記FRPの樹脂として例示した樹脂が使用できる。な
お、耐食・耐摩耗層の部分は強化繊維を含んでいてもい
なくてもよい。通常は作製の容易さから、セラミック粒
子を含まないFRPの部分と同質の樹脂を使用し、強化
繊維は含まない構成とするのが好ましい。
入した耐食・耐摩耗層を形成させたヘッダパイプは、例
えば次のようにして製造することができる。先ず、ガラ
ス繊維、炭素繊維、有機系の樹脂繊維などの強化繊維か
らなるマット、クロスあるいはロービング繊維に、エポ
キシ系樹脂、ポリエステル系樹脂あるいはビニルエステ
ル系樹脂などの樹脂を含浸させたのち、ヘッダパイプの
内寸法と一致するように作製した木製の型の外面にハン
ドレーアップ又はワインディングなどの方法により張り
付けあるいは巻き付け、所定の肉厚のFRPパイプを作
製する。次いで、その外表面に、粒子径が1mm以下の
アルミナ、炭化珪素、タングステンカーバイドあるいは
ジルコニアの1種又は2種以上の混合物を前記樹脂のい
ずれかに5〜90wt%の割合で混合したものを、こて
や刷毛あるいはスプレー装置などを用いて塗布し、FR
Pパイプの外表面にセラミック粒子を混入した樹脂から
なる厚さ0.01〜20mmの耐食・耐摩耗層を形成さ
せる。
粒子を混入した耐食・耐摩耗層を形成させたヘッダパイ
プは、例えば次のようにして製造することができる。先
ず、ヘッダパイプの内寸法と一致するように作製した木
製の型の外面に粒子径が1mm以下のアルミナ、炭化珪
素、タングステンカーバイドあるいはジルコニアの1種
又は2種以上をエポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂あ
るいはビニルエステル系樹脂などの樹脂に1〜70wt
%の割合で混合したものを、こてや刷毛あるいはスプレ
ー装置などを用いて0.01〜20mmの厚さになるよ
う塗布して内側の耐食・耐摩耗層を形成させる。
維、炭素繊維、有機系の樹脂繊維などの強化繊維からな
るマット、クロスあるいはロービング繊維に、エポキシ
系樹脂、ポリエステル系樹脂あるいはビニルエステル系
樹脂などの樹脂を含浸させたものをハンドレーアップ又
はワインディングなどの方法により張り付けあるいは巻
き付け、所定の肉厚のFRPパイプを作製する。次いで
その外表面に前記と同様にしてセラミック粒子を混入し
た樹脂からなる厚さ0.01〜20mmの耐食・耐摩耗
層を形成させる。
接触装置を適用した実施態様に基づいて本発明をさらに
詳細に説明する。ヘッダパイプ10は図3に示すよう
に、塔本体3内のスプレノズル11を上面に複数個直付
しているパイプである。本発明の気液接触装置のヘッダ
パイプ10は、図1に示すように外面側の表面をセラミ
ック粒子を5〜90wt%混合した耐食・耐摩耗層12
としたFRP、あるいは図2に示すように外面側の表面
をセラミック粒子を5〜90wt%混合した耐食・耐摩
耗層12とし、内面側の表面をセラミック粒子を1〜7
0wt%混入した耐食・耐摩耗層13としたFRPで製
作されている。
処理排煙を導き、循環ポンプ4によりスプレノズル11
から上方に向いて噴射される吸収剤スラリSに接触させ
て、未処理排煙中の亜硫酸ガスを吸収除去し、ダクト9
から処理済排煙として排出させる。そしてこの際、ヘッ
ダパイプ10は外面に設けた耐食・耐摩耗層12によ
り、上方に向いて噴射された吸収剤スラリSが落下、衝
突するときに生じるFRPの摩耗が防止される。また、
ヘッダパイプ内面に設けた耐食・耐摩耗層13により、
吸収剤Sの循環量が多くなり、ヘッダパイプ20内の流
速が2m/secを超えたようなときに生じる摩耗や、
吸収剤スラリ中の石膏濃度が15wt%を超えるような
高濃度のときに生じる磨耗が防止される。
り、安価かつ軽量で耐衝撃性にも優れたFRPを使用し
ているにもかかわらず、高い耐食・耐摩耗性を得ること
ができ、小容積かつ簡素な吸収塔により従来同様に高い
脱硫率での排煙浄化が可能となる。すなわち、FRP製
のヘッダパイプを使用して、吸収剤スラリが1m以上の
高さに吹き上げられ、また、石膏を含む吸収剤スラリの
流速が2m/secを超えたり、石膏の濃度が15wt
%を超えるような高腐食・摩耗環境にも十分耐えること
ができるようになり、気液接触装置ひいては脱硫装置の
経済性及び信頼性を向上させることができる。
る。 (実施例1)図2に示した構造のヘッダパイプを作製
し、図3の構成の試験装置を使用して摩耗試験を行っ
た。使用したヘッダパイプは次のようにして作製した。
外径100mmの木製型の外表面にビスフェノール系ビ
ニル樹脂と表1に示すセラミック粒子とを用い、厚さ3
mmのセラミック粒子を含む内側の耐食・耐摩耗層を形
成させた後、その上にガラス繊維にイソフタル酸系ポリ
エステル樹脂を含浸させたものをハンドレーアップ法に
て積層して肉厚10mmのFRP層を形成させた。さら
にその上に前記内側の耐食・耐摩耗層と同じビスフェノ
ール系ビニル樹脂と表1に示すセラミック粒子とを用い
て厚さ3mmのセラミック粒子を含む外側の耐食・耐摩
耗層を形成させた。作製したヘッダパイプは全長5m
で、スプレノズルが0.5m毎に9個取付けられる形と
した。
イプ及び従来の内外面にセラミック粒子を混合していな
い同じFRP製のヘッダパイプ10とを図3の構成の試
験装置に設置し、石膏濃度10〜30wt%の吸収剤ス
ラリSを、吹上げ高さ1〜5m、ヘッダパイプ10内の
吸収剤スラリSの流速1〜3m/sの条件で6か月運転
後、それらのヘッダパイプ10の摩耗状態を調べた結果
を表1に示した。
膏濃度が15wt%以上でその吹上げ高さが1mを超え
た条件では、ヘッダパイプ10の外面にアルミナ、炭化
珪素あるいはタングステンカーバイトからなるセラミッ
ク粒子を5wt%以上混合したものの摩耗は僅かであっ
たのに対し、それ以外のものは著しい摩耗損傷が観察さ
れた。
スラリSが2m/s以上の流速でヘッダパイプ10内を
流れたもので、ヘッダパイプ10の内面にアルミナ、炭
化珪素あるいはタングステンカーバイトからなるセラミ
ック粒子を1wt%以上混合したものの摩耗は僅かであ
ったのに対し、それ以外のものは著しい摩耗損傷が観察
された。
外面及び内面に耐食・耐摩耗層を設けているため、上方
に向って噴射したスラリの落下衝突によるヘッダパイプ
外面の摩耗又はスラリの流通の差異の摩擦によるヘッダ
パイプ内面の摩耗が抑制される。したがって、安価かつ
軽量で耐衝撃性に優れたFRPを使用しても、耐摩耗性
を確保することができ、気液接触装置ひいては脱硫装置
の経済性及び信頼性を向上させることができる。
を示す側断面図。
部を示す側断面図。
置を使用した排煙脱硫装置の1例について、その要部を
示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 気体が流通する塔本体内部にスラリ溶液
を上方に向って吐出するスプレノズルを取付けたヘッダ
パイプを配設してなる気液接触装置において、前記ヘッ
ダパイプを、外面をセラミック粒子を5〜90wt%混
入した樹脂からなる耐食・耐摩耗層とした繊維強化樹脂
複合材料で形成してなることを特徴とする気液接触装
置。 - 【請求項2】 気体が流通する塔本体内部にスラリ溶液
を上方に向って吐出するスプレノズルを取付けたヘッダ
パイプを配設してなる気液接触装置において、前記ヘッ
ダパイプを、外面及び内面をセラミック粒子をそれぞれ
5〜90wt%及び1〜70wt%混入した樹脂からな
る耐食・耐摩耗層とした繊維強化樹脂複合材料で形成し
てなることを特徴とする気液接触装置。
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