JPWO2019193689A1 - 脱硫装置 - Google Patents

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大地 赤木
大地 赤木
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Abstract

本発明の一態様に係る脱硫装置は、排ガスが流れる気流域を内部に有する吸収塔と、気流域に吸収液を噴霧する複数のスプレーノズルと、吸収塔の内部において吸収塔の天井部と離間するように設けられ、吸収塔の気流域を、排ガスが上方に向かって流れるアップフロー部と排ガスが下方に向かって流れるダウンフロー部とに仕切る仕切板と、を備え、仕切板は上端部分にガイド部を有し、ガイド部は、アップフロー部からダウンフロー部に向かう排ガスを当該ガイド部の外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されており、かつ、断面視において外周面が閉じた形状を有する。

Description

本発明は、排ガスに吸収液を噴霧して脱硫を行う湿式の脱硫装置に関する。
火力発電所等から排出される排ガスは、大気汚染物質である硫黄酸化物を多く含むため、硫黄酸化物の含有量を一定以下にしてから外部に放出する必要がある。中規模以上の火力発電所では、排ガスから硫黄酸化物を取り除く(脱硫する)装置として、排ガスに吸収剤スラリーなどの吸収液を噴霧する湿式の脱硫装置を用いるのが一般的である。
吸収液が噴霧される吸収塔内では、排ガスはアップフロー部を上方に向かって流れた後、反転してダウンフロー部内を下方に向かって流れる。この反転の際に排ガスの流れが乱れると、吸収塔での圧力損失が増大する。そこで、特許文献1及び特許文献2では、反転時における排ガスの流れの乱れを抑えることができるように、吸収塔の内部に排ガスを案内するガイドベーンを備えた脱硫装置を提案している。
特開2000−15050号公報 特開2002−219330号公報
吸収塔内で吸収液が噴霧されると、噴霧された吸収液中の固形物が析出し吸収塔の内部に石膏スケールが付着する。特に、吸収塔にガイドベーンが設けられている場合、ガイドベーンの先端部分では石膏スケールが付着し、付着した石膏スケールにさらに石膏スケールが付着していくことになる。つまり、反転部に相当するガイドベーンの先端部分は、他の部分に比べて石膏スケールが増大しやすいという特徴を有している。仮に、増大した石膏スケールが落下して循環ポンプに吸い込まれると、スプレーノズルが閉塞したり、循環ポンプが破損したりするおそれがある。
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、吸収塔における排ガスの圧力損失を抑制するとともに、反転部での石膏スケールの増大を抑制することができる脱硫装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様に係る脱硫装置は、排ガスが流れる気流域を内部に有する吸収塔と、前記気流域に吸収液を噴霧する複数のスプレーノズルと、前記吸収塔の内部において前記吸収塔の天井部と離間するように設けられ、前記吸収塔の気流域を、排ガスが上方に向かって流れるアップフロー部と排ガスが下方に向かって流れるダウンフロー部とに仕切る仕切板と、を備え、前記仕切板は上端部分にガイド部を有し、前記ガイド部は、前記アップフロー部から前記ダウンフロー部に向かう排ガスを当該ガイド部の外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されており、かつ、断面視において外周面が閉じた形状を有している。
この構成によれば、仕切板の上端部分に設けられたガイド部によりアップフロー部からダウンフロー部に向かう排ガスを適切に案内できる。その結果、吸収塔における排ガスの流れの乱れを抑制することができ、吸収塔における圧力損失を抑制することができる。さらに、ガイド部は断面視において外周面が閉じた形状を有しており、石膏スケールが増大しやすい先端部分を有していない。そのため、反転部に相当するガイド部での石膏スケールの増大を抑制することができる。
上記の脱硫装置において、前記ガイド部は円管部材によって形成されていてもよい。
この構成によれば、ガイド部が円管部材によって形成されていることから、ガイド部を有する仕切板を容易に形成することができる。
上記の脱硫装置において、前記吸収塔は前記複数のスプレーノズルから噴霧された吸収液を溜める貯留域を有し、当該脱硫装置は、前記貯留域から吸収液を汲み上げて前記ガイド部に供給する循環ポンプと、前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給する複数のスプレーサブヘッダと、を備え、前記ガイド部は、前記循環ポンプから供給された吸収液を前記複数のスプレーサブヘッダに分配するように構成され、前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給するスプレーメインヘッダとして機能するようにしてもよい。
この構成によれば、ガイド部はスプレーサブヘッダおよびスプレーノズルに吸収液を供給するスプレーメインヘッダ(配管)としても機能するため、本来必要であったスプレーメインヘッダを省略することができる結果、脱硫装置の構成を簡略化することができる。
上記の脱硫装置において、前記ガイド部は基端部分に吸収液が供給されるように構成されており、前記複数のスプレーサブヘッダは前記ガイド部の基端部分から先端部分まで長手方向に並んで順に接続されており、前記ガイド部は、内径の異なる複数の円管部材が基端部分から先端部分に向かって内径が小さくなる順に連結されて形成されていてもよい。
この構成では、ガイド部の基端部分から先端部分まで長手方向に並んだスプレーサブヘッダに吸収液を順に供給することになるため、ガイド部の基端部分に供給された吸収液は先端部分に向かうに従って少しずつ減少していく。そこで、上記の脱硫装置では、ガイド部の内径が先端部分に向かうに従って小さくなるように構成している。この構成によれば、先端部分において吸収液の流量が少なくなってもスプレーサブヘッダに供給する吸収液の流速を維持することができる。
上記の脱硫装置によれば、吸収塔における排ガスの圧力損失を抑制するとともに、反転部での石膏スケールの増大を抑制することができる脱硫装置を提供することができる。
図1は、第1実施形態に係る脱硫装置の概略図である。 図2は、第2実施形態に係る脱硫装置の概略図である。 図3は、図2に示す吸収塔の水平断面図である。
(第1実施形態)
はじめに、第1実施形態に係る脱硫装置100について説明する。図1は、本実施形態に係る脱硫装置100の概略図である。脱硫装置100は排ガスに吸収液101を噴霧することで排ガスの脱硫を行う装置である。図1に示すように、脱硫装置100は、吸収塔10と、仕切板20と、スプレーノズル30と、スプレーサブヘッダ40と、循環ポンプ50と、を備えている。以下、これらの構成要素について順に説明する。
吸収塔10は、円筒状の側壁11と、側壁11の上方に位置するドーム状の天井部12と、側壁11の下方に位置する円盤状の底部13と、を有している。本実施形態の吸収塔10は上記のように構成されているが、吸収塔10の形状は上記のものに限られない。例えば、側壁11が角筒状に形成されており、吸収塔10は水平断面視において矩形状に形成されていても良い。
吸収塔10は、気流域14と貯留域15とを内部に有している。気流域14は排ガスが流れる領域であり、仕切板20によってアップフロー部16とダウンフロー部17に仕切られている。図1の白抜き矢印で示すように、気流域14には入口ダクト18から排ガスが供給され、入口ダクト18から供給された排ガスはアップフロー部16を上方に向かって流れた後、反転してダウンフロー部17を下方に向かって流れ、出口ダクト19を介して排出される。また、貯留域15は、気流域14の下方に位置し、スプレーノズル30から噴射された吸収液101を受けて溜める領域である。
仕切板20は、気流域14をアップフロー部16とダウンフロー部17に仕切る板材であり、側壁11の一部から他の一部にまで延びている。図1では、仕切板20は、紙面に対して垂直な方向に延びている。仕切板20の上端部分は吸収塔10の天井部12と離間しており、下端部分は底部13と離間している。さらに、仕切板20は、上端部分全体に反転部に相当するガイド部21を有している。
ガイド部21は、断面視において外周面が閉じた形状を有している。つまり、ガイド部21は外周面全体が連続した曲面であって先端部がない形状を有している。本実施形態では、ガイド部21の外周面は断面視において略円形の形状を有している。また、ガイド部21は、アップフロー部16からダウンフロー部17に向かう排ガスを外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されている。例えば、ガイド部21の外径が小さすぎると排ガスはガイド部21の外周面に沿って流れないため、ガイド部21は排ガスを案内可能な一定以上の大きさの外径を有するように構成されている。一例として、ガイド部21は500mmから1000mm程度の外径を有している。なお、ガイド部21は円筒部材で形成されていてもよい。この場合、仕切板20を容易に形成することができるとともに、仕切板20の軽量化し結果的に吸収塔の総重量低減を図ることができる。
スプレーノズル30は、吸収塔10の気流域14で吸収液101を噴霧する部材である。本実施形態のスプレーノズル30は、アップフロー部16に吸収液101を噴霧しているが、アップフロー部16に加えて又はアップフロー部16に代えて、ダウンフロー部17に吸収液101を噴霧してもよい。吸収液101には石灰石が含まれており、排ガスはスプレーノズル30から噴霧された吸収液101と接触することにより、排ガスに含まれる硫黄酸化物が吸収液101に吸収されて脱硫が行われる。スプレーノズル30から噴霧された吸収液101は、吸収塔10の貯留域15に貯留される。
スプレーサブヘッダ40は、スプレーノズル30に吸収液101を供給する部材である。スプレーサブヘッダ40は円管状の形状を有しており、同じく円管状の形状を有するスプレーメインヘッダ41に接続されている。また、スプレーサブヘッダ40は、アップフロー部16において水平方向に等間隔に複数配置されている。図1では、スプレーメインヘッダ41は紙面に対して垂直な方向に延びており、スプレーサブヘッダ40はスプレーメインヘッダ41に沿って紙面に対して垂直な方向に並んで配置されている。各スプレーサブヘッダ40の下面部分には、上述したスプレーノズル30が複数設けられており、これらのスプレーノズル30に吸収液101を供給する。なお、本実施形態のスプレーサブヘッダ40は同じ高さ位置に配置されているが、複数の高さ位置に(つまり、複数段を形成するように)配置されていてもよい。
循環ポンプ50は、吸収塔10の貯留域15から吸収液101を汲み上げて、スプレーノズル30に供給するポンプである。本実施形態では、循環ポンプ50が汲み上げた吸収液101は、スプレーメインヘッダ41及びスプレーサブヘッダ40を介して各スプレーノズル30に供給されている。
以上で説明したとおり、本実施形態に係る脱硫装置100では、仕切板20の上端部分に排ガスを案内するガイド部21が設けられているため、アップフロー部16からダウンフロー部17に向かう排ガスの流れの乱れを抑制できる結果、吸収塔10における排ガスの圧力損失を抑制することができる。
また、本実施形態では、吸収塔10の内部で石灰石を含む吸収液101を噴霧するため仕切板20の上端部分に設けられたガイド部21の表面に石膏スケールが付着する。しかしながら、ガイド部21は、断面視において外周面が閉じた形状を有しているため、石膏スケールが増大しやすい先端部分を有していない。したがって、本実施形態に係る脱硫装置100によれば、反転部で石膏スケールの増大を抑制することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る脱硫装置200について説明する。本実施形態に係る脱硫装置200は、ガイド部21が配管(第1実施形態のスプレーメインヘッダ41)としても機能する点で第1実施形態に係る脱硫装置100と相違する。以下では、本実施形態に係る脱硫装置200について、第1実施形態に係る脱硫装置100との相違点を中心に説明する。
図2は、第2実施形態に係る脱硫装置200の概略図である。また、図3は、ガイド部21よりも上方の位置で切断した場合の吸収塔10の水平断面図である。なお、図2及び図3において、図1に示す要素と同一又は相当する要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図2に示すように、本実施形態のガイド部21は円管部材によって形成されている。さらに、図3に示すように、ガイド部21は循環ポンプ50から内部に吸収液101が供給されるように構成されている。また、吸収液101はガイド部21の基端部分(図3の紙面上方側部分)から供給されるように構成されている。
また、スプレーサブヘッダ40はガイド部21の基端部分から先端部分(図3の紙面下方側部分)まで長手方向に並んで順に接続されている。そして、ガイド部21は、循環ポンプ50から供給された吸収液101を各スプレーサブヘッダ40に分配するように構成されている。このように、本実施形態のガイド部21は、スプレーノズル30に吸収液101を供給する配管(スプレーメインヘッダ41)としても機能するため、本来必要な配管を省略できる結果、脱硫装置200の構成を簡略化することができる。また、ガイド部21は円管部材によって構成されているため、仕切板20を一体に形成する場合に比べて、仕切板20を容易に形成することができる。
さらに、図3に示すように、本実施形態のガイド部21は、内径の異なる3つの円管部材22、23、24が連結して形成されている。これらは円管部材22、円管部材23、円管部材24の順で内径が大きい。つまり、本実施形態では、3つの円管部材22、23、24は、基端部分から先端部分に向かって内径が小さくなる順に配置されている。そのため、ガイド部21の内径は、先端部分に向かうに従って小さくなる。
本実施形態では、ガイド部21の基端部分から先端部分まで長手方向に並んだスプレーサブヘッダ40に吸収液101を順に供給するため、ガイド部21の基端部分に供給された吸収液101は先端部分に向かうに従って流量が少なくなる。ただし、本実施形態では、上記のとおり、ガイド部21の内径は先端部分に向かうに従って小さくなるため、先端部分において吸収液101の流量が少なくなってもスプレーサブヘッダ40に供給する吸収液101の流速を維持することができる。
10 吸収塔
12 天井部
14 気流域
15 貯留域
16 アップフロー部
17 ダウンフロー部
20 仕切板
21 ガイド部
22、23、24 円管部材
30 スプレーノズル
40 スプレーサブヘッダ
41 スプレーメインヘッダ
50 循環ポンプ
100、200 脱硫装置
101 吸収液

Claims (4)

  1. 排ガスが流れる気流域を内部に有する吸収塔と、
    前記気流域に吸収液を噴霧する複数のスプレーノズルと、
    前記吸収塔の内部において前記吸収塔の天井部と離間するように設けられ、前記吸収塔の気流域を、排ガスが上方に向かって流れるアップフロー部と排ガスが下方に向かって流れるダウンフロー部とに仕切る仕切板と、を備え、
    前記仕切板は上端部分にガイド部を有し、
    前記ガイド部は、前記アップフロー部から前記ダウンフロー部に向かう排ガスを当該ガイド部の外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されており、かつ、断面視において外周面が閉じた形状を有する、脱硫装置。
  2. 前記ガイド部は円管部材によって形成されている、請求項1に記載の脱硫装置。
  3. 前記吸収塔は前記複数のスプレーノズルから噴霧された吸収液を溜める貯留域を有し、
    当該脱硫装置は、
    前記貯留域から吸収液を汲み上げて前記ガイド部に供給する循環ポンプと、
    前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給する複数のスプレーサブヘッダと、を備え、
    前記ガイド部は、前記循環ポンプから供給された吸収液を前記複数のスプレーサブヘッダに分配するように構成され、前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給するスプレーメインヘッダとして機能する、請求項2に記載の脱硫装置。
  4. 前記ガイド部は基端部分に吸収液が供給されるように構成されており、
    前記複数のスプレーサブヘッダは前記ガイド部の基端部分から先端部分まで長手方向に並んで順に接続されており、
    前記ガイド部は、内径の異なる複数の円管部材が基端部分から先端部分に向かって内径が小さくなる順に連結されて形成されている、請求項3に記載の脱硫装置。
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