KR20180090349A - 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치 - Google Patents

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히로카즈 야스다
나오부미 구로사키
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치요다가코겐세츠가부시키가이샤
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Abstract

저비용으로 제진 성능이 우수한 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치를 제공한다. 기류에 대향하여 배치되는 기체 충돌 수단(26)과, 해당 기체 충돌 수단(26)의 중심 근방, 또한 상기 기체 충돌 수단(26)에 대하여 상기 기류의 흐름 방향 상류측에 있어서, 해당 기체 충돌 수단(26)에 대향하여 배치되어 이루어지고, 분산부(43a)을 갖는 액 분산 수단(43)과 해당 분산부(43a)에 대향하여 이루어지는 토출구(42)를 가지고, 해당 토출구(42)로부터 액을 토출하는 액 토출 수단(41)을 구비하고, 상기 기체 충돌 수단(26) 및 상기 기체 배출관(10) 사이에 형성되는 상기 기류의 유로에 상기 액막을 형성하는 액막 형성 수단(40)을 구비하고, 상기 분산부(43a)가 평활한 면으로 이루어지고, 상기 토출구(42)로부터 해당 분산부(43a)에 토출된 상기 액을 해당 분산부(43a) 상에서 유동시켜 분산하고, 상기 액막이 상기 유로를 흐르는 기류에 대하여 대향하여 이루어지고, 상기 기류 중의 분진을 당해 액막에 도입함으로써 제거한다.

Description

액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치
본 발명은 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 기체 중의 분진을 액막에 의해 제거하는 액막 제진 장치, 및 해당 액막 제진 장치를 구비한 습식 배연 탈황 장치에 관한 것이다.
기체 중에 포함되는 분진을 제거하기 위한 전기 집진 장치가 각종 공장이나 석탄·중유 연소 보일러 등에 도입되어 있다. 그러나, 전기 집진 장치는 장치 비용이 높고, 또한 장치를 설치하기 위해 넓은 설치 면적을 요구하는 점에서, 제진 처리의 비용을 상승시키는 큰 요인의 하나가 되고 있다.
여기에서 특허문헌 1에는, 냉각 제진탑과, 제트 버블링 방식의 반응조를 구비하고, 배연의 탈황 및 제진을 행하는 소위 수트 분리형 배연 탈황 장치에 있어서, 제트 버블링 방식의 반응조에 액막 제진 장치가 설치된 것이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 액막 제진 장치에서는, 액체 도입관을 통하여 공급된 액체를, 소정의 형상의 홈 등을 갖는 액 분산판에 충돌시키고, 방사상으로 분산시켜 액막을 형성한다. 이 액막은 배연의 유로 중에 형성되도록 되어 있고, 액막에 배연 중의 분진이 접촉하여 도입됨으로써 제진이 행해진다. 특허문헌 1에 기재된 배연 탈황 장치에 의하면, 전기 집진 장치를 요구하지 않고 높은 비율로 분진을 제거할 수 있다.
일본 특허 제3621159호 공보
그러나 근년, 대기 중에 방출시키는 배연 중의 분진의 농도 규제는, 세계 각국에 있어서 점점 엄격해지고 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 액막 제진 장치나 배연 탈황 장치보다도 더욱 우수한 제진 성능을 가지고, 비용 상승을 초래하지 않는 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 이들 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 저비용으로 제진 성능이 우수한 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 액막 제진 장치는, 기체 배출관으로부터 흘러 나오는 기류에 대향하여 배치되고, 해당 기류 중의 분진을 액막에 도입함으로써 제거하는 액막 제진 장치이며, 상기 기류에 대향하여 배치되는 기체 충돌 수단과, 해당 기체 충돌 수단의 중심 근방, 또한 상기 기체 충돌 수단에 대하여 상기 기류의 흐름 방향 상류측에 있어서, 상기 기체 충돌 수단에 대향하여 배치되어 이루어지고, 분산부를 갖는 액 분산 수단과, 해당 분산부에 대향하여 이루어지는 토출구를 가지고, 해당 토출구로부터 액을 토출하는 액 토출 수단을 구비하고, 상기 기체 충돌 수단 및 상기 기체 배출관 사이에 형성되는 상기 기류의 유로에 상기 액막을 형성하는 액막 형성 수단을 구비하고, 상기 분산부가 평활한 면으로 이루어지고, 상기 토출구로부터 해당 분산부에 토출된 상기 액을 해당 분산부 상에서 유동시켜 분산하고, 상기 액막이 상기 유로를 흐르는 기류에 대하여 대향하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 배연 탈황 장치는, 황산화물 및 분진을 함유하는 배연으로부터 해당 황산화물 및 분진을 제거하는 배연 탈황 장치이며, 제1 격판 및 해당 제1 격판의 상방에 위치하는 제2 격판에 의해 그 내부가, 제1실과, 해당 제1실의 상방에 인접하는 제2실과, 해당 제2실의 상방에 인접하는 제3실로 구획된 밀폐조와, 상기 제2실에 형성된 배연 입구와, 상기 제3실에 형성된 탈황 배연 출구와, 상기 제1 격판에 형성된 투공과, 해당 투공에 수하하여 설치되고, 상기 제2실과 상기 제1실을 연락하고, 상기 제2실에 공급된 상기 배연을, 상기 제1실에 수용되어 있는 상기 황산화물을 흡수하는 흡수액 중에 분산 가능하게 설치된 배연 분산관과, 상기 제1실과 상기 제3실을 연락하고, 그 상단이 상기 제2 격판의 표면보다 상방에 위치하는 기체 배출관과, 해당 기체 배출관으로부터 흘러 나오는 상승 기류에 대향하여 배치되고, 해당 상승 기류 중의 상기 분진을 액막에 도입함으로써 제거하는 액막 제진 장치를 구비하고, 상기 액막 제진 장치가 상기 액막 제진 장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 저비용으로 제진 성능이 우수한 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 액막 제진 장치의 일 실시 형태에 있어서의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 액막 형성 수단의 구성을 나타내는 개략 단면도이며, 도 1의 부분 확대도, 도 3의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 액 분산 수단의 구성을 나타내는 상면 개략도이다.
도 4는 본 발명에 관한 배연 탈황 장치의 일 실시 형태에 있어서의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
이어서, 본 발명에 관한 액막 제진 장치 및 배연 탈황 장치에 대해서, 그 실시 형태를 나타내는 도면을 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다.
또한, 이하에 설명하는 실시 형태는 본 발명의 적합한 실시 형태이기 때문에, 기술적으로 바람직한 다양한 한정이 부여되어 있지만, 본 발명의 범위는 이하의 설명에 있어서 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 양태에 한정되는 것은 아니다.
<액막 제진 장치>
도 1은, 본 발명에 관한 액막 제진 장치의 일 실시 형태에 있어서의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
액막 제진 장치(50)는 기체 배출관(10)로부터 흘러 나오는 기류에 대향하여 배치되고, 해당 기류 중의 분진을 액막에 도입함으로써 제거하는 것이다.
또한, 이하에 설명하는 본 실시 형태에서는, 연직 상방을 향해 개구되고, 상승 기류가 발생하는 기체 배출관(10)에 대향하여 액막 제진 장치(50)가 배치되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 액막 제진 장치는 연직 상방 이외의 임의의 방향의 기류에 대향하여 배치되는 것이어도 되지만, 연직 상방 또는 연직 하방의 기류에 대향하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 액막 제진 장치(50)는, 상승 기류에 대향하여 배치되는 기체 충돌 수단인 기체 충돌판(26)과, 기체 충돌판(26) 및 기체 배출관(10) 사이에 형성되는 상승 기류의 유로에 액막을 형성하는 액막 형성 수단(40)을 구비한다.
액막 형성 수단(40)은, 분산부(43a)를 갖는 액 분산판(43)(액 분산 수단)과, 해당 분산부(43a)에 대향하여 이루어지는 토출구(42)를 가지고, 해당 토출구(42)로부터 세정액(L2)을 토출하는 액체 도입관(41)(액 토출 수단)을 구비한다. 액 분산판(43)은, 기체 충돌판(26)의 중심 근방, 또한 기체 충돌판(26)에 대하여 상승 기류의 흐름 방향 상류측에 있어서, 기체 충돌판(26)에 대향하여 배치되어 이루어진다.
(기체 충돌판)
본 실시 형태에 있어서의 기체 충돌판(26)은 역방향의 접시상의 형상을 가지고, 기체 배출관(10)으로부터 상승해 온 기류를 그 하면(내면)에서 받는다. 이 때, 기류 중에 액적 입자가 포함되는 경우, 기체 충돌판(26)의 하면에는 이 액적 입자가 부착되어 액막상이 된다.
또한, 이 기체 충돌판(26)은, 후술하는 액체 도입관(41) 및 액 분산판(43)에 의해 분산되는 세정액(L2)의 일부를 하면에서 받고, 그 선단으로부터 세정액(L2)의 일부를 유하시킨다.
또한, 기체 충돌판(26)의 전체 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이 기체 충돌판(26)은, 중앙부에 기류가 충돌하는 기류 충돌면이 형성되고, 이 기류 충돌면의 주연에, 세정액(L2)의 일부가 충돌함과 함께 그 선단으로부터 당해 세정액(L2)의 일부가 유하하는 액체 유하 벽면이 형성되는, 역방향의 접시상의 형상으로 할 수 있다. 또는, 기류 충돌면의 기능과 액체 유하 벽면의 기능을 겸비한 하나의 면이 기체 충돌판(26)으로서 형성된, 갓형의 형상으로 할 수 있다.
액체 유하 벽면은, 세정액(L2)의 일부가 그 면을 따라서 유하하고, 선단으로부터 하방으로 유하할 수 있는 면이면 되고, 그 형상은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 평면이나 곡면, 요철면 등 각종의 면 형상을 취할 수 있지만, 평활한 면인 것이 바람직하다.
액체 유하 벽면을 그 주연에 갖는 기류 충돌면의 형상은, 상승 기류를 받고, 액체류 하벽의 방향을 향하는 흐름을 형성할 수 있는 형상이면, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 평면이나 곡면, 요철면 등 각종의 면 형상을 취할 수 있다.
또한, 기류 충돌면의 기능과 액체 유하 벽면의 기능을 겸비한 하나의 면이었다고 해도, 그 형상은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 평면이나 곡면, 요철면 등 각종의 면 형상을 취할 수 있지만, 평활한 면인 것이 바람직하다.
(액막 형성 수단)
도 2는 액막 형성 수단(40)의 구성을 나타내는 개략 단면도이며, 도 1의 부분 확대도이다. 본 실시 형태의 액막 형성 수단(40)은 액 분산판(43), 액체 도입관(41) 및 지지부(44)로 이루어진다.
또한, 도 3은 액 분산판(43), 지지부(44) 및 액체 도입관(41)의 구성을 나타내는 상면 개략도이다. 여기서, 도 2는, 도 3에 있어서 액 분산판(43)을 II-II선(파선)의 위치에서 절단한 단면에 있어서의 구성을 나타내는 단면도이다.
(액체 도입관)
액 토출 수단인 액체 도입관(41)으로부터 세정액(L2)이 토출되고, 토출된 세정액(L2)이 액 분산 수단인 액 분산판(43)에 의해 분산된다. 이 때, 세정액(L2)의 분산 방향은, 세정액(L2)의 토출 방향에 대하여 n회 대칭(단, n은 임의의 2 이상의 정수임)인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 액 분산판(43)의 분산부(43a)가 세정액(L2)의 토출 방향에 대하여 수직인 평면(n=∞이 되는 평면)이기 때문에, 세정액(L2)의 토출 방향에 대하여 수직인 면 내에 있어서, 세정액(L2)이 토출 위치로부터 360° 전방위에 대하여 개략 균일하게 분산된다.
액 토출 수단으로부터 토출되는 액(세정액(L2))으로서는, 액체이면 어떤 것이어도 사용할 수 있다. 이러한 세정액(L2)은 물, 해수 등의 입수 용이한 임의의 액체를 사용할 수도 있다. 특히 물의 사용은, 그 액적 입자가 처리한 기류 중에 잔존해도 분진이 되지 않기 때문에 바람직하다.
액체 도입관(41)은 기체 충돌판(26)의 중심부에 배치되어 있고, 기체 충돌판(26)의 중심부를 연직 상하 방향으로 관통하고 있다. 액체 도입관(41)에는 세정액(L2)이 공급되고, 세정액(L2)은 액체 도입관(41)의 토출구(42)로부터 액 분산판(43)을 향해 토출된다.
토출구(42)는 액체 도입관(41)의 선단에 배치되어 있으며, 하방을 향해 개구되어 있다. 따라서, 세정액(L2)은 액체 도입관(41)을 통하여 토출구(42)로부터 연직 하방으로 토출된다.
액체 도입관(41)은 내부가 공동이며, 액체 도입관(41)으로부터 그대로 세정액(L2)을 토출해도 되지만, 스프레이 노즐 등을 구비하여, 이것에 의해 세정액(L2)을 토출(분무 분산)해도 된다.
토출구(42)의 개구 직경은, 5mm 이상 20mm 이하인 것이 바람직하다. 개구 직경이 이 범위이면, 토출 속도를 소정의 범위로 제어하는 것이 용이해진다.
또한, 세정액(L2)의 토출 속도는 0.5m/s 이상 3.0m/s 이하인 것이 바람직하다. 토출 속도가 이 범위 내이면, 토출구(42)의 폐색을 보다 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 토출구(42)가 액 분산판(43)의 상면에 대향하여 배치되고, 토출구(42)로부터 하방을 향해 세정액(L2)이 토출되는 구성이지만, 토출구(42)가 액 분산판(43)의 하면에 대향하여 배치되고, 토출구(42)로부터 상방을 향해 세정액(L2)이 토출되는 구성이어도 된다. 즉, 도 2에 나타내는 배치 구성은 상하 대칭의 배치 구성이어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 액체 도입관(41)이 기체 충돌판(26)을 관통하고, 액 분산판(43) 근방에까지 연장되는 구성이지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액체 도입관(41)이 액막 제진 장치(50)의 측방(기체 충돌판(26)과 기체 배출관(10) 사이)으로부터 삽입되고, 액 분산판(43) 근방까지 연장되는 구성이어도 된다.
(액 분산판)
액 분산판(43)은 기체 충돌판(26)의 중심 근방에 대향하여 배치되어 있다. 또한, 액 분산판(43)은 상승 기류에 대해서도 대향하고 있으며, 기체 충돌판(26)에 대하여 상승 기류의 상류측에 배치되어 있다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 기체 충돌판(26)의 하면과, 액 분산판(43)의 상면이 대향하여 배치되어 있다. 또한, 액 분산판(43)은 기체 충돌판(26)의 중심부로부터 하방을 향해 돌출된 액체 도입관(41)의 토출구(42)에 대해서도 대향하고 있다.
액 분산판(43)을 구성하는 재료로서는 특별히 제한은 없지만, 분진이나 석고 등을 도입한 물이 토출되는 경우 등, 고체를 함유하는 물이 세정액(L2)으로서 토출되는 경우에 있어서는, 내마모성 및 내부식성을 갖는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 내마모성 및 내부식성을 갖는 재료로서는, 스테인리스 등의 금속 재료나, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 열가소성 수지를 들 수 있고, 특히 바람직한 재료로서는 SUS836L, NAS254N 등을 들 수 있다.
액 분산판(43)은 토출구(42)에 대향하여 이루어지는 분산부(43a)를 가지고, 이 분산부(43a)는 평활한 면으로 이루어진다.
분산부(43a)는, 액 분산판(43)에 있어서 토출구(42)로부터 토출된 세정액(L2)이 충돌하는 부위이며, 또한 이 토출된 세정액(L2)을 분산부(43a) 상에서 유동시켜 분산하는 부위이다. 즉, 분산부(43a)는 세정액(L2)의 충돌면으로서의 기능과, 세정액(L2)을 유동·분산하는 기능을 담당한다.
본 실시 형태에서는 액 분산판(43)은 원반상이며, 그 상면을 구성하는 분산부(43a)는 원형의 평면이다. 단, 본 발명은 이것에 전혀 한정되는 것은 아니다.
분산부(43a)의 형상으로서는, 평활한 면, 즉, 세정액(L2)의 흐름을 방해하지 않는 형상이면 어떠한 형상이어도 된다. 분산부(43a)가 평활한 면으로 이루어지면, 균일한 액막의 형성이 가능해짐과 함께, 종래와 같은 복잡한 형상으로 하는 것을 요하지 않는 점에서, 그 제작이 용이해져, 종래보다도 저비용이 되기 때문에 바람직하다.
따라서, 예를 들어 홈이 형성된 면이나 판상의 볼록부를 갖는 형상(일본 특허 제3621159호 공보에 개시된 형상), 능선을 갖는 삼각추의 표면과 같은 형상 등의 비평활한 면에 대해서는, 본 발명의 범위에는 속하지 않는다. 홈이나 판상의 볼록부, 능선 등의 비평활한 부위를 표면에 가지면, 당해 비평활한 부위에 의해 흐름에 소밀이 발생하기 때문에, 분산에 치우침이 발생하여, 균일한 액막이 형성되지 않는다.
또한, 액 분산판(43)에 고체를 함유하는 세정액(L2)이 토출되는 경우, 치우친 흐름에 의한 액 분산판(43)의 국소적인 마모 열화가 발생하기 쉬워져, 부품 교환에 의한 비용 상승을 초래한다. 또는, 액 분산판(43)에 고착 성분이 함유되는 세정액(L2)이 토출되는 경우, 치우친 흐름에 의해 액 분산판(43)의 국소적인 체류가 발생하기 쉬워져, 체류 부위에 있어서 고착 성분의 고착이 발생하는 결과, 소기의 효과를 얻지 못해 메인터넌스가 필요해진다.
예를 들어, 배연 탈황 장치 내에 설치된 액막 제진 장치에 있어서, 세정액(L2)에 분진이나 석고가 포함되면, 분산부(43a)가 비평활한 면인 경우, 치우친 흐름에 의해 국소적인 마모 열화가 발생하고, 또한 분진이나 석고가 국소적으로 체류되어 고착이 발생해 버린다.
분산부(43a)는 평면인 것, 또는 토출구(42)를 향해 볼록 형상인 평활한 곡면인 것이 바람직하다. 분산부(43a)가 평면이거나, 또는 토출구(42)를 향해 볼록 형상의 곡면이면, 세정액(L2)이 분산부(43a) 상에 모이지 않고 유동하기 때문에, 고착 등이 발생하기 어렵고, 메인터넌스가 용이하거나 또는 불필요해지기 때문에 바람직하다.
분산부(43a)를 갖는 액 분산판(43)의 바람직한 형상으로서는, 예를 들어 원반상, 콘상(원추상), 역방향의 접시상, 반구와 같은 공의 일부를 차지하는 형상(공을 평면으로 절단하여 얻어지는 형상) 등을 들 수 있고, 각각의 상면이 분산부(43a)가 된다. 또는, 이들 형상의 주연에, 세정액(L2)의 흐름을 방해하지 않는 형상이 더 접합되어 있어도 된다. 예를 들어, 반구면의 형상의 주연에, 중심이 구멍으로 되어 있는 원반상의 형상(도넛 형상)이 접합된, 모자 형상과 같은 형상을 들 수 있다.
또한, 액 분산판(43)이 볼록 형상의 곡면을 갖는 경우, 판상의 부재(예를 들어, 저면이 개구로 되어 있으며, 중공의 원추상의 판)로 형성되어 있어도 되고, 볼록 형상의 부분의 가운데가 중실인 부재(예를 들어, 중실의 원추상 부재)로 형성되어 있어도 된다.
또한, 분산부(43a)가 토출구(42)의 세정액(L2)의 토출 방향에 대하여 n회 대칭인 것이 바람직하다. 단, n은 임의의 2 이상의 정수이다. n회 대칭이면, 분산되는 세정액(L2)이, 분산부(43a)의 면 방향에 있어서 대칭으로 되고, 보다 균일하게 분산되기 때문에 바람직하다. n은 클수록 바람직하고, 특히, n=∞이 되면 360° 전방위에 걸쳐 개략 균일하게 분산되기 때문에 바람직하다.
분산부(43a)가 평면인 경우, 토출구(42)로부터의 세정액(L2)의 토출 방향이 연직 하방이며, 분산부(43a)가 수평 방향으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 세정액(L2)의 토출 방향과, 평면인 분산부(43a)가 수직으로 배치되어 있음으로써, 수평 방향에 있어서 토출 위치를 중심으로 하여 세정액(L2)의 분산이 360° 개략 균일해지고, 균일한 액막이 형성된다.
(지지부)
본 실시 형태에서는, 액 분산판(43)은 등간격으로 배치된 3개의 지지부(44)에 의해 지지되어 있다.
또한, 지지부(44)의 형상이나 수에 제한은 없고, 적절히 변경하는 것이 가능하다. 또한, 지지부(44)는 액체 도입관(41)에 접합되어 있어도 되고, 액체 도입관(41) 이외의 부재에 접합되어 있어도 된다.
(액막의 형성)
액 분산판(43)의 분산부(43a)에서는, 그 중심부 부근에 있어서 액체 도입관(41)의 토출구(42)로부터 세정액(L2)이 토출된다. 토출된 세정액(L2)은 분산부(43a)의 중심부로부터 주연부를 향하여 개략 균일하게 퍼지고, 또한 액 분산판(43) 밖으로 흘러 나온다. 흘러 나온 세정액(L2)은, 기체 배출관(10)의 관 내벽, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이, 및 기체 충돌판(26)의 하면(내면)을 향해 비산된다.
이들 중, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이에 흘러 나온 세정액(L2)이 액막이 된다. 여기서, 본 발명에 있어서의 액막이란, 연속적인 막상에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 불연속인 액적상, 미스트상 또는 다수의 액체류 등, 형성된 액막과 거기를 흐르는 기류 사이에서 충분한 기액 접촉이 가능한 형태이면, 어떠한 형태여도 된다.
한편, 기체 충돌판(26)의 하면을 향해 비산된 세정액(L2)은, 그 하면에 충돌한 후에 유하하여, 기체 충돌판(26)의 선단으로부터 흘러내린다. 또한, 기체 배출관(10)의 관 내벽을 향해 비산된 세정액(L2)은, 그 관 내벽에 충돌한 후에 유하한다. 본 실시 형태에 있어서는 이들을 액막이라고는 칭하지 않지만, 기체 배출관(10)의 관 내벽을 향해 비산된 세정액(L2) 및 기체 충돌판(26)의 하면을 향해 비산된 세정액(L2), 및 기체 충돌판(26)으로부터 흘러내리는 세정액(L2)도 상승 기류에 접촉하기 때문에, 상승 기류 중에 포함되는 분진을 도입하여 제거하는 것에 기여한다.
또한, 토출구(42)로부터 토출된 세정액(L2)은, 액 분산판(43)에 있어서 실질적으로는 분산부(43a)에만 접촉하고, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이 등을 향해 흘러 나온다. 따라서, 예를 들어 본 실시 형태에서는, 세정액(L2)이 실질적으로 접촉하는 것은 액 분산판(43)의 상면만이며, 이 세정액(L2)이 접촉하는 부위인 액 분산판(43)의 상면을 분산부(43a)라고 칭한다. 한편, 예를 들어 본 실시 형태에서는, 세정액(L2)의 극히 일부가 액적 형상이 되어 액 분산판(43)의 측면 등을 타고 떨어지는 일은 일어날 수 있지만, 본 발명에 있어서 이것은 분산에 기여하는 접촉은 아니기 때문에, 액 분산판(43)의 측면은 분산부(43a)의 일부를 구성하는 것은 아니다.
본 실시 형태에서는, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이에는 상승 기류(상승 기류가 기체 충돌판(26)에 충돌한 후의 기류 등도 포함함)가 반드시 통과하는 유로로 되어 있다.
기체 배출관(10)으로부터 상승해 온 상승 기류는, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이에 형성되는 유로로 직접 유입하거나, 또는 기체 충돌판(26)의 하면에 충돌하고, 이어서, 기체 충돌판(26)의 하면에 안내되어 흐르는 방향을 바꾸어, 기체 충돌판(26)과 기체 배출관(10) 사이에 형성되는 유로로 유입한다.
또한, 상승 기류는, 그 모두가 반드시 상술한 바와 같은 유로를 거쳐 액막에 도달하는 것은 아니지만, 적어도 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이에 형성되는 유로는 통과한다.
여기에서 본 실시 형태에서는, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이에 형성되는 상승 기류의 유로에 액막을 형성한다. 액막은, 기체 배출관(10)과 기체 충돌판(26) 사이에 형성되는 유로를 흐르는 상승 기류에 대향하여 형성된다. 그리고, 상승 기류 중에 포함되는 분진은, 상승 기류가 이 유로를 흐를 때에 액막에 도입되어 제거된다.
(토출구의 면적 S1, 평활한 면의 면적 S2)
토출구(42)의 개구부 면적 S1과, 평활한 면인 분산부(43a)(즉, 세정액(L2)이 접촉하는 영역)의 면적 S2의 면적비 S1/S2가, 0.001 이상 0.06 이하인 것이 바람직하고, 0.003 이상 0.04 이하인 것이 보다 바람직하다.
(토출구와 분산부의 거리)
토출구(42)와 분산부(43a)의 거리가, 3mm 이상 50mm 이하인 것이 바람직하고, 5mm 이상 30mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 토출구(42)와 분산부(43a)의 거리가 이 범위이면, 토출구(42)의 폐색을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
(세정액의 유량)
토출구(42)로부터 토출되는 세정액(L2)의 유량은, 기체 배출관(10)으로부터 상승하는 표준 상태로 환산된 기체 1m3/hr당, 통상 0.1kg/hr 이상 10kg/hr 이하이고, 바람직하게는 0.2kg/hr 이상 2kg/hr 이하이다. 이러한 유량의 세정액(L2)을 토출하여 액막상으로 분산시킴으로써, 기체 배출관(10)을 상승하는 기체 중에 포함되어 있는 분진을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 액막 제진 장치는, 설치 면적을 확보할 수 있으면 그 용도는 상관없지만, 예를 들어 배연 탈황 장치 등에 설치할 수 있다.
<배연 탈황 장치>
이어서, 본 발명에 관한 배연 탈황 장치에 대하여 설명한다. 본 발명에 관한 배연 탈황 장치는 상술한 본 발명에 관한 액막 제진 장치를 구비한다.
(배연 탈황 장치의 개요)
본 실시 형태에 따른 배연 탈황 장치는, 황산화물을 함유하는 배연(피처리 가스)을 기상 분산형 기액 접촉 장치를 사용하여 알칼리제를 포함하는 흡수액에 의해 탈황하는, 제트 버블링(JBR: Jet Bubbling Reactor) 방식이라 칭해지는 습식 배연 탈황 장치이다. 제트 버블링 방식이란, 반응조인 밀폐조의 하부에 황산화물을 제거하기 위한 흡수액을 수용하고, 이 흡수액 내에 배연 및 공기(산소)를 도입하고, 배연 중의 황산화물과 흡수액 내의 알칼리제를 산소의 존재 하에 기액 접촉시켜, 제트 버블링층(플로스층)을 형성하면서 반응시키는 방식이다.
본 실시 형태에 있어서 황산화물(SOx)로서는, 이산화유황 등의 황산화물을 들 수 있다. 이산화유황으로서는 예를 들어, 아황산 가스 및 아황산 가스가 물에 용해된 것 등의 각종 형태의 이산화유황을 들 수 있다. 그리고, 황산화물을 함유하는 배연(배기 가스)으로서는, 석탄 연소로나 석탄 연소 화력 발전소에서 배출되는 연소 배기 가스 등을 들 수 있다.
또한, 배연에 포함되는 SO2 등의 황산화물은, 알칼리제 및 산소와 반응하여 용해도가 작은 고형물이 발생하고, 배연으로부터 황산화물이 제거된다. 예를 들어, 황산화물이 SO2를 포함하고, 알칼리제로서 석회석(CaCO3)을 사용한 경우에는, 하기 (1) 식의 반응이 일어나서 석고(CaSO4·2H2O)가 발생하고, 배연으로부터 SO2를 분리할 수 있다.
SO2+2H2O+1/2O2+CaCO3→CaSO4·2H2O+CO2 (1)
또한, 배연에는 황산화물뿐만 아니라 매진(분진)도 포함된다. 이 배연에 함유되는 매진은, 황산화물과 동일하게, 플로스층에 있어서의 배연과 흡수액의 기액 접촉 시에 제거되고, 나아가 배연 탈황 장치가 구비하는 액막 제진 장치에 있어서, 배연과 세정액의 기액 접촉 시에 제거된다.
(배연 탈황 장치의 전체 구성)
도 4는, 본 발명에 관한 배연 탈황 장치의 일 실시 형태에 있어서의 구성을 나타내는 개략도이다.
본 실시 형태의 배연 탈황 장치(100)는 대형의 밀폐조(1)로 구성되고, 황산화물 및 분진을 함유하는 배연으로부터 황산화물 및 분진을 제거한다.
밀폐조(1)의 내부는, 제1 격판(2) 및 해당 제1 격판(2)의 상방에 위치하는 제2 격판(3)에 의해, 제1실(5)와, 해당 제1실(5)의 상방에 인접하는 제2실(6)과, 해당 제2실(6)의 상방에 인접하는 제3실(7)로 구획되어 있다. 제3실(7)의 상부 공간은 천장판(4)에 의해 밀폐되어 있다.
(제1 격판, 제2 격판)
제1 격판(2)은 개략 수평의 판상의 것이다.
또한, 제2 격판(3)은 개략 수평의 판상의 것이다.
(제2실, 배연 냉각기)
제2실(6)의 주위벽에는 배연 입구가 배치되어 있다. 이 배연 입구에는 배연 도입 덕트(8)가 연결되어 있다.
배연 도입 덕트(8) 내에는, 후술하는 제1실(5)에 수용되어 있는 흡수액(L1)이, 흡수액 발출관(23)을 통하여 흡수액 노즐(36)로부터 분무된다. 흡수액(L1)은 순환 펌프(16)에 의해 제1실(5)로부터 발출되어, 흡수액 발출관(23)에 공급된다.
또한, 배연 도입 덕트(8) 내에는, 도시하지 않은 공업용 수원으로부터 공급되는 공업 용수가, 공업 용수관(34)을 통하여 공업 용수 노즐(35)로부터 분무된다.
즉, 본 실시 형태에서는, 밀폐조(1)의 주위벽에 배치되어 있는 배연 입구에 배연 냉각기가 연결되고, 이 배연 냉각기에 의해 냉각된 배연(또한, 제진 및 탈황도 일부 행해지고 있음)이 배연 입구를 통하여 밀폐조(1)에 도입된다. 본 실시 형태가 있어서 배연 냉각기는 배연 도입 덕트(8), 순환 펌프(16), 공업 용수관(34), 공업 용수 노즐(35), 흡수액 발출관(23) 및 흡수액 노즐(36)로 이루어지지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 배연 냉각기는, 도입되는 배연을 냉각시킬 수 있는 구성이면 특별히 제한은 없고, 공업 용수 노즐(35) 및 흡수액 노즐(36)의 한쪽만이 설치되어 있어도 되고, 또한 다른 냉각 기구가 설치되어 있어도 된다.
또한, 제2실(6)의 공간에는 특별한 장치의 배치는 특별히 필요로 하지 않지만, 필요에 따라서 흡수액(L1)을 스프레이하기 위한 스프레이 노즐(도시하지 않음)을 배치할 수도 있다. 제2실(6)의 공간에 흡수액(L1)을 스프레이하는 경우, 흡수액 발출관(23)을 분기시킴으로써 제1실(5)에 수용되어 있는 흡수액(L1)을 제2실(6) 내에 공급할 수 있다.
(투공, 배연 분산관)
제1 격판(2)에는, 제1실(5)와 제2실(6) 사이를 연락하는 투공이 다수 배치되어 있다. 제2실(6)에 공급된 배연을 제1실(5)에 수용되어 있는 흡수액(L1) 중에 분산 가능해지도록, 투공에는 배연 분산관(9)이 수하하여 설치되어 있다. 즉, 각 투공에는, 그 선단이 제1실(5)의 흡수액(L1) 내로 연장되도록, 배연 분산관(9)이 수하하여 설치되어 있다. 제2실(6)에 도입된 배연은, 배연 분산관(9)을 통해 제1실(5) 내의 흡수액(L1) 중에 불어 넣어진다.
배연 분산관(9)에는, 그 관 주위벽 또한 흡수액(L1)의 액면 아래에 위치하는 영역에, 배연이 배출되는 분산 구멍이 배치되어 있다. 이 분산 구멍은 1개의 배연 분산관(9)에 대하여 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.
분산 구멍의 형상이나 배치 구성에 대해서는, 흡수액(L1) 중의 배연의 분산 상태가 양호해지는 것이면 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 원통상의 배연 분산관(9)의 하단으로부터 소정의 거리 상방에 있어서, 원형의 분산 구멍이, 관 주위벽의 둘레 방향을 따라서 30° 간격으로 일렬로 배열되어 있는(12개의 분산 구멍이 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 있는) 구성을 들 수 있다.
(제1실)
제1실(5)의 내부에는, 흡수액(L1)이 수용되어 있다. 흡수액(L1)은 흡수액 공급관(18)을 통하여 제1실(5)의 내부에 공급된다.
본 실시 형태에 있어서의 흡수액(L1)은 알칼리제를 함유한다. 흡수액(L1)에 함유되는 알칼리제는 산을 중화시키는 중화제이며, 예를 들어 탄산칼슘(석회석), 수산화나트륨 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리제 함유 흡수액(L1)의 용매로서는, 물을 들 수 있다.
단, 흡수액(L1)은 황산화물을 흡수할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다.
또한, 제1실(5)에는, 교반기(24)와, 흡수액(L1) 중에 산소를 공급할 필요가 있는 경우에 사용되는 산소 함유 가스 분출 노즐(22)이 배치되어 있다.
산소 함유 가스 분출 노즐(22)은 알칼리제 함유 흡수액(L1) 및 배연에 대하여 공기(산소)를 공급한다. 이 산소 함유 가스 분출 노즐(22)은 도시를 생략하는 공급 블로워로부터 산소 함유 가스 공급관(21)을 통하여 공기가 공급된다. 산소 함유 가스 분출 노즐(22)은 산소를 포함하는 기체(산화용 기체)를 공급할 수 있으면 되고, 공기 이외에도 예를 들어, 산소를 공급해도 되고, 또는 공기 이외의 산소를 함유하는 기체를 공급해도 된다.
흡수액(L1) 중에는, 상술한 바와 같이 제2실(6)로부터 배연 분산관(9)을 통해 배연이 불어 넣어진다. 이 배연은 제1실(5)에 수용되는 흡수액(L1) 내에서 기포가 되어 상승하고, 배연 분산관(9)의 분산 구멍보다 상방에는 기포와 흡수액(L1)의 혼합상을 포함하는 플로스층(A)이 형성된다. 배연이 흡수액(L1) 중을 기포로서 상승하는 동안, 및 플로스층(A) 내에서 기포의 상태로 존재하고 있는 동안에, 배연 중에 포함되어 있는 분진이나 황산화물이 흡수액(L1)에 포착되어, 배연 중으로부터 제거된다.
이와 같이 하여 정화된 배연은, 플로스층(A)으로부터 그 상부 공간으로 방산되고, 또한 후술하는 기체 배출관(10)을 통하여 제3실(7)에 도입된다.
(개구, 기체 배출관)
제1 격판(2) 및 제2 격판(3)에는, 각각 개구가 배치되어 있다. 이들 개구에는, 제1실(5)과, 제3실(7)을 연결하는 기체 배출관(10)이 개구를 막도록 배치되어 있다. 기체 배출관(10)은 제1실(5)의 상부 공간에 존재하는 배연을 제3실(7)에 도입시킬 수 있다.
이 경우, 기체 배출관(10)의 상단은 제2 격판(3)의 표면보다 상방으로 돌출되고, 제2 격판(3) 상의 세정액(L2)이 제2 격판(3) 상에 일정량 체류하도록 되어 있다.
기체 배출관(10)의 횡단면 형상은 원형이나 정사각형, 직사각형 등의 각종 형상일 수 있다.
(제3실)
제3실(7) 내에는, 기체 배출관(10)의 출구 상방에 상술한 본 발명의 액막 제진 장치(50)가 배치되어 있다.
제3실(7)의 상방에 배치된 천장판(4)에는, 탈황 배연 출구가 배치되고, 이 탈황 배연 출구에는 탈황 배연 도출 덕트(11)가 연결되어 있다.
또한, 탈황 배연 출구는 제3실(7)의 주위벽에 배치할 수도 있다.
이 제3실(7) 내에는, 기체 배출관(10)의 바로 위에 배치되어 있는 액막 제진 장치(50)에 의해, 기체 배출관(10)과 액막 제진 장치(50)가 구비하는 기체 충돌판(26) 사이의 유로에 세정액(L2)의 액막이 형성되어 있다. 기체 배출관(10)으로부터 배출된 배연은, 이 세정액(L2)의 액막을 통과하지만, 그 때 세정액(L2)의 액막과 접촉하고, 배연 중에 잔존하고 있는 분진이 이 액막에 포착되어, 배연 중으로부터 제거된다.
(밀폐조의 외부 구조)
제3실(7) 내의 배연은, 탈황 배연 도출 덕트(11)를 통하여 제3실(7) 밖(밀폐조(1)의 밖)으로 발출된다. 이어서, 제3실(7)로부터 발출된 배연은, 미스트 엘리미네이터(12)에 도입되고, 미스트 엘리미네이터(12) 내에서 그 배연 중에 포함되어 있던 흡수액(L1), 세정액(L2)의 입자 등이 제거된다. 그리고, 미스트 엘리미네이터(12)로부터 배출된 배연은, 가열기(37)에 들어가고, 가열기(37) 내에서 배연 중에 잔존하는 미스트가 기화된 후, 배연통(38)을 통하여 대기에 방출된다.
밀폐조(1)의 외부에는, 제3실(7)의 바닥면을 구성하는 제2 격판(3) 상에 체류하는 세정액(L2)을, 제3실(7) 내의 액막 제진 장치(50)로 순환시키기 위한 순환 라인이 배치되어 있다. 이 순환 라인은, 제2 격판(3) 상에 체류하는 세정액(L2)을 발출하는 세정액 발출관(13), 발출된 세정액(L2)을 저류하는 세정액조(14), 세정액조(14)로부터 세정액(L2)을 순환시키는 순환 펌프(15), 및 순환 펌프(15)에 연결되어 세정액(L2)을 제3실(7) 내(액체 도입관(41))에 공급하는 세정액 공급관(19)을 포함한다. 세정액조(14)에는, 보급용 세정액을 보급하기 위한 세정액 보급관(20)이 연결되고, 세정액 보급관(20)을 통하여 보급용 세정액이 공급된다.
또한, 액막 제진 장치(50)에 순환되는 세정액(L2)의 일부는, 세정액 공급관(19)으로부터 분기된 도관(25)을 통하여 흡수액(L1) 중에 도입시키는 것이 바람직하다. 이러한 조작에 의해, 액막 제진 장치(50)에 순환되는 세정액(L2)의 성분 조성을 항상 소정의 범위로 유지하고, 세정액(L2)의 배연 중 고형분의 제거 능력을 높게 유지시킬 수 있다.
세정액조(14)는, 제3실(7)의 바닥면을 형성하는 제2 격판(3)의 상면에 체류하는 세정액(L2)을 일시적으로 저류시키는 저장조로서의 기능과 함께, 보급용 세정액의 수조로서의 기능을 갖는다.
또한, 세정액조(14)의 설치는 반드시 요구되는 것은 아니며, 이것을 생략하고, 세정액 발출관(13)을 순환 펌프(15)에 직접 연결시킬 수도 있다. 이 경우에는, 보급용 세정액은 세정액 보급관(20)을 세정액 발출관(13) 또는 세정액 공급관(19)에 연결하여, 직접 공급할 수 있다.
이상 설명한 본 실시 형태의 액막 제진 장치(50) 및 배연 탈황 장치(100)에 의하면, 액 분산판(43)의 제작을 위한 복잡한 가공 공정이나 추가의 제진 설비를 요하지 않기 때문에 저비용이면서, 개략 균일한 액막을 형성하여 우수한 제진 성능을 달성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 액막 제진 장치(50) 및 배연 탈황 장치(100)에 의하면, 고체(석고나 분진)를 함유하는 세정액(L2)을 토출하여 액막을 형성하는 경우에도, 액 분산판(43)의 분산부(43a)가 평활한 면이기 때문에 국소적인 마모에 의한 열화나 고착이 발생하기 어렵고, 우수한 내구성 및 메인터넌스성이 얻어진다.
이 출원은 2015년 12월 7일에 출원된 일본 특허 출원 제2015-238296으로부터의 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 인용하여 이 출원의 일부로 하는 것이다.
1 밀폐조
2 제1 격판
3 제2 격판
4 천장판
5 제1실
6 제2실
7 제3실
8 배연 도입 덕트
9 배연 분산관
10 기체 배출관
11 배연 도출 덕트
12 미스트 엘리미네이터
13 세정액 발출관
14 세정액조
15 순환 펌프
16 순환 펌프
18 흡수제 공급관
19 세정액 공급관
20 세정액 보급관
22 산소 함유 가스 분출 노즐
23 흡수액 발출관
24 교반기
25 도관
26 기체 충돌판
34 공업 용수관
35 공업 용수 노즐
36 흡수액 노즐
37 가열기
38 배연통
40 액막 형성 수단
41 액체 도입관
42 토출구
43 액 분산판
43a 분산부
44 지지부
50 액막 제진 장치
100 배연 탈황 장치
L1 흡수액
L2 세정액
A 플로스층

Claims (8)

  1. 기체 배출관으로부터 흘러 나오는 기류에 대향하여 배치되고, 해당 기류 중의 분진을 액막에 도입함으로써 제거하는 액막 제진 장치이며,
    상기 기류에 대향하여 배치되는 기체 충돌 수단과,
    해당 기체 충돌 수단의 중심 근방, 또한 상기 기체 충돌 수단에 대하여 상기 기류의 흐름 방향 상류측에 있어서, 상기 기체 충돌 수단에 대향하여 배치되어 이루어지고, 분산부를 갖는 액 분산 수단과, 해당 분산부에 대향하여 이루어지는 토출구를 가지고, 해당 토출구로부터 액을 토출하는 액 토출 수단을 구비하고, 상기 기체 충돌 수단 및 상기 기체 배출관 사이에 형성되는 상기 기류의 유로에 상기 액막을 형성하는 액막 형성 수단을 구비하고,
    상기 분산부가 평활한 면으로 이루어지고, 상기 토출구로부터 해당 분산부에 토출된 상기 액을 해당 분산부 상에서 유동시켜 분산하고,
    상기 액막이 상기 유로를 흐르는 기류가 대하여 대향하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분산부가 상기 토출구의 액 토출 방향에 대하여 n회 대칭(단, n은 임의의 2 이상의 정수임)인 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산부가 평면, 또는 상기 토출구의 방향을 향해 볼록 형상의 평활한 곡면인 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평활한 면이, 상기 토출구의 액 토출 방향에 대하여 수직으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구의 면적 S1과, 상기 평활한 면의 면적 S2의 면적비 S1/S2가, 0.001 이상 0.06 이하인 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구와 상기 분산부의 거리가 3mm 이상 50mm 이하인 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 배출관으로부터 흘러 나오는 기류가 탈황된 배연인 것을 특징으로 하는, 액막 제진 장치.
  8. 황산화물 및 분진을 함유하는 배연으로부터 해당 황산화물 및 분진을 제거하는 배연 탈황 장치이며,
    제1 격판 및 해당 제1 격판의 상방에 위치하는 제2 격판에 의해 그 내부가, 제1실과, 해당 제1실의 상방에 인접하는 제2실과, 해당 제2실의 상방에 인접하는 제3실로 구획된 밀폐조와,
    상기 제2실에 형성된 배연 입구와,
    상기 제3실에 형성된 탈황 배연 출구와,
    상기 제1 격판에 형성된 투공과,
    해당 투공에 수하하여 설치되고, 상기 제2실과 상기 제1실을 연락하고, 상기 제2실에 공급된 상기 배연을, 상기 제1실에 수용되어 있는 상기 황산화물을 흡수하는 흡수액 중에 분산 가능하게 설치된 배연 분산관과,
    상기 제1실과 상기 제3실을 연락하고, 그 상단이 상기 제2 격판의 표면보다 상방에 위치하는 기체 배출관과,
    해당 기체 배출관으로부터 흘러 나오는 상승 기류에 대향하여 배치되고, 해당 상승 기류 중의 상기 분진을 액막에 도입함으로써 제거하는 액막 제진 장치를 구비하고,
    상기 액막 제진 장치가, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 액막 제진 장치인 것을 특징으로 하는, 배연 탈황 장치.
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