TWI430832B - Flue gas desulfurization device - Google Patents

Description

排煙脫硫裝置

本發明係關於一種可適用於煤炭燃料、原油燃料及重油燃料等的發電廠之排煙脫硫裝置，尤其係關於一種使用吸收液(海水與石灰水等)而脫硫之液柱方式之排煙脫硫裝置。

先前，以煤炭或原油等作為燃料之發電廠中，自鍋爐排出之燃燒排氣(以下稱「鍋爐排氣」)係將鍋爐排氣中所包含之二氧化硫(SO₂ )等硫氧化物(SOx)去除後而向大氣中釋放。作為實施此種脫硫處理之排煙脫硫裝置之脫硫方式，眾所周知有如下液柱方式之排煙脫硫裝置，即，於脫硫塔之內部使海水或石灰水等吸收液與鍋爐排氣進行氣液接觸而脫硫。

液柱方式之排煙脫硫裝置係藉由於脫硫塔之內部設置複數個液柱噴嘴而噴出吸收液，使落下之吸收液與鍋爐排氣進行氣液接觸而脫硫之裝置。

先前之液柱方式中，例如圖17、圖18A及圖18B所示，使用有大致呈圓筒形狀之液柱噴嘴1。該液柱噴嘴1自設置於脫硫塔內之水平方向的頭座2向上而安裝有多個。自該液柱噴嘴1流出之吸收液成為大致呈圓形剖面之棒狀水柱，並噴出至按照噴嘴1所設定之特性而規定的液柱高度H為止，同時，於頂點附近向圓周方向分散至分散幅寬(直徑)W的程度為止後落下。再者，液柱分散之分散幅寬W越大，則吸收液越分散為細小之液滴，從而可增加氣液接觸之面積。

因而，於液柱方式之排煙脫硫裝置中，除了形成液柱之吸收液流量之外，對氣液接觸之時間產生影響之液柱高度H及對氣液接觸之液滴面積產生影響之吸收液之分散性(分散幅寬W之直徑及液滴之大小)對於提高脫硫效率較為重要。

又，上述排煙脫硫裝置之其他先前技術中，存在一種揭示了以提高脫硫效果為目的而將吸收水噴霧裝置彼此上下相異配置之構成者。(例如參照專利文獻1)

[專利文獻1] 2002-119827號公報

然而，於上述排煙脫硫裝置中，作為在使吸收液之流量為固定之條件下使脫硫率提高之方法，可以考慮增加自液柱噴嘴噴出之吸收液之液柱高度H或增加分散性。然而，由於先前之液柱噴嘴無法進行特性之變更，故對諸條件之變更進行靈活應對較為困難。

即，為了增加吸收液之流量，必須變更泵等吸收液供給設備，必須進行大幅增加成本與工期等變更。然而，於無法變更吸收液之流量之情形時，必須採用更換多數之液柱噴嘴而增加液柱高度H等對策，此種液柱噴嘴之更換亦須花費成本與時間。

又，自將排煙脫硫裝置之吸收塔小型化而實現成本削減之觀點考慮，業者期望增加自液柱噴嘴噴出之吸收液之分散性從而提高脫硫性能。

根據上述背景，於液柱方式之排煙脫硫裝置中，當實施脫硫條件等諸條件變更或現場調整等時，業者期望將成本與工期之增加抑制為最小限度之靈活應對成為可能。

本發明係鑒於上述情形而完成者，其目的在於提供一種液柱方式之排煙脫硫裝置，該液柱方式之排煙脫硫裝置於實施脫硫性能等諸條件變更或現場調整時，將成本與工期之增加抑制為最小限度之靈活應對成為可能。又，本發明之目的在於，於液柱方式之排煙脫硫裝置中，使自液柱噴嘴噴出之吸收液之分散性提高。

本發明為了解決上述課題，採用以下方法。

本發明之排煙脫硫裝置係一種液柱方式之排煙脫硫裝置，其於脫硫塔之內部使自液柱噴嘴噴出而落下之吸收液與自脫硫塔之下方上升之燃燒排氣進行氣液接觸而脫硫，於上述液柱噴嘴之前端部可裝卸地安裝有吸收液之噴出流速或噴出圖案不同之出口片。

根據此種排煙脫硫裝置，於液柱噴嘴之前端部可裝卸地安裝有吸收液之噴出流速或噴出圖案不同之出口片，因此，無須更換全體液柱噴嘴，僅藉由出口片之更換便可變更液柱噴嘴之液柱高度與分散性。

本發明之排煙脫硫裝置係一種液柱方式之排煙脫硫裝置中，其於脫硫塔之內部使自液柱噴嘴噴出而落下之吸收液與自脫硫塔之下方上升之燃燒排氣進行氣液接觸而脫硫，於上述液柱噴嘴之前端安裝有液柱分散機構。

根據此種排煙脫硫裝置，藉由於液柱噴嘴之前端安裝有液柱分散機構，而可促進液柱之分散以增加吸收液之液滴，從而可使與燃燒排氣接觸之吸收液之表面積(氣液接觸面積)增加。再者，液柱分散機構亦可安裝於液柱噴嘴之出口片。

根據上述之本發明，藉由可裝卸地安裝於液柱噴嘴之前端部的出口片之更換，而可容易變更吸收液之噴出流速或噴出圖案。因此，無須更換全體液柱噴嘴，僅藉由出口片之更換便可變更液柱噴嘴之液柱高度與分散性。因而，於實施脫硫性能等諸條件之變更之情形時及必須實施現場調等之情形時，僅更換出口片即可，因此與更換全體噴嘴之情形相比，將成本與工期之增加抑制為最小限度之靈活應對成為可能。

又，藉由於液柱噴嘴之前端安裝液柱分散機構，而可促進液柱之分散以使與燃燒排氣接觸之吸收液之表面積增加，因此，藉由脫硫效率之提高，脫硫塔之小型化成為可能，對裝置之設置空間與成本之降低起到較大效果。

以下基於圖式對本發明之排煙脫硫裝置之一實施形態進行說明。

於圖16所示之排煙脫硫裝置10中，脫硫塔11係如下液柱方式之裝置，即，於將自以例如煤炭或原油等作為燃料之發電廠之鍋爐排出之燃燒排氣(以下稱作「鍋爐排氣」)所含之二氧化硫(SO₂ )等硫氧化物(SOx)向大氣釋放之前，使之與呈柱狀噴出之海水與石灰水等吸收液進行氣液接觸而去除。

圖示之排煙脫硫裝置10係按照如下方式而構成者：藉由向將例如矩形剖面之筒形狀縱向放置之脫硫塔11之內部供給吸收液及鍋爐排氣，使自液柱噴嘴20噴出之吸收液與鍋爐排氣之間產生氣液接觸而去除硫氧化物。

已供給於脫硫塔11之鍋爐排氣，自設置於脫硫塔11之下部之排氣導入口12而流入至脫硫塔11之內部並上升。已供給於脫硫塔11之吸收液自配設於脫硫塔11內之頭座13上所安裝的多數之液柱噴嘴20向上噴出，並於脫硫塔11之內部上升至液柱之頂點為止後自然落下。

於脫硫塔11之內部，設置特定之間隔而於水平方向排列複數個頭座13，各頭座13連接於未圖示之吸收液之供給管。又，多數之液柱噴嘴20等間距地安裝於各頭座13之上部。該液柱噴嘴20藉由使吸收液向上噴出而形成大致呈圓柱形狀之液柱。以下，就液柱噴嘴20之構成進行具體說明。

<第1實施形態>

圖1A、圖1B所示之液柱噴嘴20係具備噴嘴本體21與可裝卸地安裝於噴嘴本體21之上端部之出口片30而構成。圖1A、圖1B所示之構成例中，噴嘴本體21與出口片30之間藉由噴嘴本體21之外螺紋22與出口片30之內螺紋31之旋接而可裝卸地一體化。再者，雖圖示省略，但於必要部位藉由襯墊或O形環等而實施密封。

噴嘴本體21係含有頭座安裝用之凸緣23之大致呈圓筒形狀的部件，於上端部安裝規定噴嘴特性之出口片30，藉此成為含有所希望之特性的液柱噴嘴20。

出口片30係規定吸收液之噴出流速或噴出圖案等之部分，根據必要而準備出口形狀及出口尺寸不同之複數個種類。圖1A所示之出口片30為圓形剖面，所噴出之吸收液形成大致呈圓柱狀之液柱，因此，藉由變更吸收液之通道出口直徑而調整液柱高度。

若為此種構成，則藉由準備複數個出口片30之出口剖面形狀不同者、或即便為相同剖面形狀而通道出口直徑之尺寸不同者，而可使吸收液之噴出流速或噴出圖案變化。因此，液柱噴嘴20藉由更換安裝於前端部之裝卸自如之出口片30，而可容易變更吸收液之噴出流速或噴出圖案。

圖2A、圖2B、圖2C所示之第1變形例之液柱噴嘴20A之構造不同，該構造為：使噴嘴本體21A、插入至噴嘴本體21A之上端部之出口片30A可裝卸地一體化。亦即，代替上述實施形態之旋接構造，而採用使用一對固定帶40而將出口片30A固定於噴嘴本體21A之構造。於該情形時，亦於必要部位藉由省略圖示之襯墊或O形環等而實施密封。

再者，圖2A、圖2B、圖2C所示之固定帶40係將例如含有彈性之線材彎曲成形者，藉由將兩端部插入至噴嘴本體21A之卡止孔(未圖示)，而可將處於僅自上方插入而嵌合之狀態的出口片30A之上端面壓入而固定。

圖3A、圖3B所示之第2變形例之液柱噴嘴20B係自噴嘴本體21B之上端部插入出口片30B後，自外周部藉由固定螺栓41而固定之構造。圖示之例中，3根固定螺栓以120度間距配設，貫通噴嘴本體21B而到達出口片30B之中途，從而阻止軸方向之移動，以此方式而固定。再者，較好的是固定螺栓41之使用數一般為3根或4根，但並未特別限定。

又，圖4A、圖4B所示之第3變形例之液柱噴嘴20C係於出口片30C設置凸緣部32，自噴嘴本體21C之上端部插入出口片30C後，自上方藉由固定螺栓41而固定之構造。圖示之例中，3根固定螺栓以120度間距配設，貫通凸緣部32而到達至噴嘴本體21C，藉此形成阻止出口片30C向軸方向移動之固定構造。再者，較好的是該情形時之固定螺栓41之使用數一般為3根或4根，但並未特別限定。

<第2實施形態>

圖5A、圖5B所示之液柱噴嘴50作為促進形成液柱之吸收液之分散的液柱分散機構，係於噴嘴前端部安裝有放射狀出口60。於圖示之液柱噴嘴50中，設置於大致呈圓筒形狀之噴嘴本體51之前端部的放射狀出口60，於平面觀察時含有使呈細長之矩形正交而成之十字狀的出口形狀。亦即，自液柱噴嘴50噴射之吸收液自使細長之矩形正交而成之十字狀的出口噴出，藉此呈棒狀噴出之液柱因含有傾斜部60a而向圓周方向擴散，從而使液柱之分散幅寬W變大，並於上升過程中捲入周圍之空氣而容易分散成液滴。因此，當吸收液落下時為分散成比較細小之液滴的狀態，從而可使與鍋爐排氣進行氣液接觸之表面積增加。

如此，於藉由吸收液之分散而增加吸收液之表面積(氣液接觸面積)之狀態下，藉由吸收液而進行之效率較高之脫硫成為可能，因此，若所使用之吸收液之流量相同，則僅氣液接觸面積增加，便提高作為裝置全體之脫硫性能。又，圖5B所示之構成例中，成為液柱分散機構之放射狀出口60與液柱噴嘴50之噴嘴本體51一體化，而與上述第1實施形態相同的是，於不同於噴嘴本體51之出口片上設置液柱分散機構之放射狀出口60，藉此亦可成為使放射狀出口60相對於噴嘴本體51而可裝卸之構成。

然而，上述實施形態之放射狀出口60平面觀察為十字狀，但例如圖6A、圖6B所示之放射狀出口60'般，採用將細長之矩形配置為45度間距之放射狀的出口形狀等，並未限定為十字狀。

繼而，將上述液柱分散機構之第1變形例圖示於圖7A、圖7B而進行說明。該第1變形例中，藉由於液柱噴嘴50A之前端部向圓周方向以特定之間距設置之矩形狀的缺口61而形成凹凸形狀部60A，該凹凸形狀部60A係作為液柱分散機構而發揮功能。於此情形時，自缺口61被吸引至液柱噴嘴50A內之周圍的鍋爐排氣流入至由液柱噴嘴50A噴出之吸收液的液柱中，因此，藉由該鍋爐排氣，吸收液之液柱之分散得以促進。

又，此情形時之凹凸形狀60A並未限定為矩形，例如圖8A、圖8B所示，藉由三角形狀之缺口61'而形成凹凸形狀部60B等，各種變形例皆可。

繼而，將上述液柱分散機構之第2變形例圖示於圖9及圖10而進行說明。該第2變形例中，於採用先前構造之液柱噴嘴1之出口附近設置成為液柱分散機構之噴射器70、70A。藉由設置此種噴射器70、70A，液柱通過噴射器內而流動時積極地吸入周圍之鍋爐排氣，因此，該鍋爐排氣促進液柱之分散。

再者，該變形例中，將噴射器70、70A與先前構造之液柱噴嘴1加以組合，而該噴射器70、70A當然可與上述第1實施形態所示之液柱噴嘴20及其變形例組合，亦可與圖5A至圖8B所示之含有液柱分散機構之液柱噴嘴50及其變形例組合。

繼而，將上述液柱分散機構之第3變形例圖示於圖11A、圖11B及圖12而進行說明。該第3變形例中，於液柱噴嘴1之適當位置設置有成為液柱分散機構之旋流形成裝置。

圖11A、圖11B所示之旋流形成裝置係設置於液柱噴嘴1之出口附近之旋流器80。藉由設置該旋流器80，自液柱噴嘴1噴出之吸收液之液柱形成為旋流，因而，液柱向圓周方向擴散而增加分散幅寬W之同時，一面旋轉一面上升之過程中，將周圍之鍋爐排氣吸引至液柱。其結果，吸引至液柱之鍋爐排氣受旋流之攪拌而促進液柱之分散。

又，作為將自液柱噴嘴1噴射之液柱形成為旋流之旋流形成裝置，除上述旋流器80之外，有例如圖12所示之螺旋狀槽線81。該螺旋狀槽線81係形成於液柱噴嘴1之內周面之螺旋狀槽。因而，自設置有螺旋狀槽線81之液柱噴嘴1噴射之吸收液之液柱通過噴嘴內時，藉由螺旋狀槽線81形成旋流而流出，因此，周圍之鍋爐排氣被吸引至液柱，從而促進液柱之分散。

再者，此種第3變形例亦未限定為與先前構造之液柱噴嘴1之組合，上述第1實施形態所示之液柱噴嘴20及其變形例當然可組合，亦可與圖5A至圖10所示之含有液柱分散機構之液柱噴嘴50及其變形例組合。

最後，將上述液柱分散機構之第4變形例圖示於圖13A、圖13B而進行說明。該第4變形例中，於液柱噴嘴1之適當位置設置有成為液柱分散機構之氣體吸引口90。圖示之構成例中，於液柱噴嘴1之出口附近，8個氣體吸引口90呈放射狀向斜上方穿設。

藉由設置有此種氣體吸引口90，周圍之鍋爐排氣被吸引至於噴嘴內流動之吸收液，因此，吸引至液柱之鍋爐排氣促進液柱之分散。

然而，上述氣體吸引口90之向斜上方之穿設方向與穿設數量等受到上述圖13A、圖13B之構成例所限定。

又，此種第4變形例亦未限定為與先前構造之液柱噴嘴1之組合，上述第1實施形態所示之液柱噴嘴20及其變形例當然可組合，亦可與圖5A至圖12所示之含有液柱分散機構之液柱噴嘴50及其變形例組合。

如此，根據上述之本發明，藉由可裝卸地安裝於液柱噴嘴20之前端部之出口片30之更換，而可容易變更吸收液之噴出流速或噴出圖案。因此，無須更換全體液柱噴嘴，僅以出口片30之更換便可變更液柱噴嘴20之液柱高度H與分散性W。

因而，即便未變更吸收液之流量，亦可例如圖14所示，更換為出口直徑較小之噴嘴片30，從而將先前之液柱高度H增加至Ha。又，即便未變更吸收液之流量，亦可例如圖15所示，使之為安裝有柱狀分離機構之液柱噴嘴50，藉此雖然液柱高度Hn較先前變低，但可增加分散幅寬Wn。

其結果，於實施脫硫性能等諸條件之變更之情形時或必須實施現場調整等之情形時，僅更換並調整出口片30即可，因此，與更換全體噴嘴之情形相比，將成本與工期之增加抑制為最小限度之靈活應對成為可能。

又，藉由於液柱噴嘴之前端安裝液柱分散機構，可促進液柱之分散，從而可使與燃燒排氣接觸之吸收液之面積增加，因此，藉由脫硫效率之提高，而可實現脫硫塔之小型化，且可降低裝置之設置空間與成本。

再者，本發明並非限定於上述實施形態，於不脫離本發明之要旨之範圍內可進行適當變更。

10．．．排煙脫硫裝置

11．．．脫硫塔

13．．．頭座

20、20A、B、C．．．液柱噴嘴

21、21A、B、C．．．噴嘴本體

30、30A、B、C．．．出口片(噴嘴片)

40．．．固定帶

41．．．固定螺栓

50、50'、50A．．．液柱噴嘴

51．．．噴嘴本體

60、60'．．．放射狀出口(液柱分散機構)

60A、60B．．．凹凸形狀部(液柱分散機構)

61、61'．．．缺口

70、70A．．．噴射器(液柱分散機構)

80．．．旋流器(液柱分散機構)

81．．．螺旋狀槽線(液柱分散機構)

90．．．氣體吸引口(液柱分散機構)

圖1A係與本發明之液柱方式之排煙脫硫裝置的液柱噴嘴相關之第1實施形態之出口形狀之平面圖。

圖1B係與本發明之液柱方式之排煙脫硫裝置的液柱噴嘴相關之第1實施形態之剖面圖。

圖2A係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第1變形例之出口形狀之平面圖。

圖2B係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第1變形例之剖面圖。

圖2C係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第1變形例之正視圖。

圖3A係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第2變形例之出口形狀之平面圖。

圖3B係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第2變形例之剖面圖。

圖4A係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第3變形例之出口形狀之平面圖。

圖4B係表示與圖1A、圖1B之液柱噴嘴相關之第3變形例之剖面圖。

圖5A係表示與本發明之液柱方式之排煙脫硫裝置的、含有放射狀出口之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之第2實施形態之出口形狀之平面圖。

圖5B係表示與本發明之液柱方式之排煙脫硫裝置的、含有放射狀出口之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之第2實施形態之剖面圖。

圖6A係表示與圖5A、圖5B所示之含有放射狀出口之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之變形例之出口形狀之平面圖。

圖6B係表示與圖5A、圖5B所示之含有放射狀出口之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之變形例之剖面圖。

圖7A係表示與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構相關之第1變形例的、含有凹凸形狀部之液柱分散機構之液柱噴嘴之出口形狀之平面圖。

圖7B係表示與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之第1變形例之剖面圖。

圖8A係與圖7A、圖7B所示之含有凹凸形狀部之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之變形例之出口形狀之平面圖。

圖8B係與圖7A、圖7B所示之含有凹凸形狀部之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之變形例之剖面圖。

圖9係與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構相關之第2變形例的、含有噴射器之液柱分散機構之液柱噴嘴之剖面圖。

圖10係表示與圖9所示之含有噴射器之液柱分散機構之液柱噴嘴相關之變形例的剖面圖。

圖11A係表示與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構相關之第3變形例的、含有旋流形成裝置之液柱分散機構之液柱噴嘴之出口形狀的平面圖。

圖11B係與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構相關之第3變形例的剖面圖。

圖12係表示與圖11所示之含有旋流形成裝置之液柱分散機構之液柱噴嘴之變形例的剖面圖。

圖13A係表示與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構相關之第4變形例的、含有氣體吸引口之液柱分散機構之液柱噴嘴之出口形狀的平面圖。

圖13B係與圖5A、圖5B所示之放射狀出口之液柱分散機構相關之第4變形例的剖面圖。

圖14係說明與液柱之液柱高度相關之效果的圖。

圖15係說明與液柱之分散幅寬相關之效果的圖。

圖16係表示液柱方式之排煙脫硫裝置之構成概要的圖。

圖17係表示先前之液柱噴嘴之液柱高度及分散幅寬之圖。

圖18A係表示液柱方式之排煙脫硫裝置之先前之液柱噴嘴之出口形狀的平面圖。

圖18B係表示液柱方式之排煙脫硫裝置之先前之液柱噴嘴的剖面圖。

20．．．液柱噴嘴

21．．．噴嘴本體

22．．．外螺紋

23．．．凸緣

30．．．出口片

31．．．內螺紋

Claims (6)

1. 一種排煙脫硫裝置，其係於脫硫塔之內部使自液柱噴嘴噴出而落下之吸收液與自脫硫塔之下方上升之燃燒排氣進行氣液接觸而脫硫之液柱方式之排煙脫硫裝置，其係於上述液柱噴嘴之前端可裝卸地安裝有液柱分散機構，以使上述吸收液分散於上述燃燒排氣之方式所構成。
2. 如請求項1之排煙脫硫裝置，其中上述液柱分散機構具有放射狀出口。
3. 如請求項2之排煙脫硫裝置，其中上述放射狀出口係形成為使細長之矩形正交而成之十字狀或將上述細長之矩形配置為45度間距之放射狀的出口形狀。
4. 如請求項1之排煙脫硫裝置，其中上述液柱分散機構具有凹凸形狀部。
5. 如請求項4之排煙脫硫裝置，其中上述凹凸形狀部係藉由於上述液柱噴嘴之前端向圓周方向以特定之間距設置之矩形狀或三角形狀之缺口所形成。
6. 如請求項1之排煙脫硫裝置，其中上述液柱分散機構具有旋流器。