TWI494153B

TWI494153B - 脫硫裝置

Info

Publication number: TWI494153B
Application number: TW103119744A
Authority: TW
Inventors: Toshiyuki Naito
Original assignee: Ihi Corp
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-08-01
Also published as: CN105263603A; US20160051924A1; WO2014196575A1; JP5967306B2; TW201503949A; CN105263603B; JPWO2014196575A1; US9446345B2

Description

脫硫裝置

本發明是關於：將含在來自火力發電廠的鍋爐的排煙中的硫氧化物，利用濕式脫硫劑來進行脫硫處理的脫硫裝置。

火力發電廠的鍋爐，會隨著化石燃料的燃燒而產生含有硫氧化物的排煙。硫氧化物之中，尤其是二氧化硫和三氧化硫，是造成空氣汚染和酸雨之類的環境問題的主要原因之一。因此，火力發電廠是具備有脫硫裝置，以便對於排煙中所含的二氧化硫、三氧化硫之類的硫氧化物進行脫硫處理。

脫硫裝置的主流是：利用石灰石-石膏法的濕式脫硫法，其中大多採用噴霧方式。這種噴霧式脫硫裝置，是在吸收塔內，將含有濕式脫硫劑的吸收液對於排煙進行噴霧，在吸收塔內，將排煙中的硫氧化物利用吸收液來進行脫硫處理。這種脫硫裝置，硫氧化物與吸收液進行氣液接觸的時間(以下，稱為反應時間)愈長的話，脫硫能力愈高。因此，想要讓反應時間變長的話，可以考慮加大吸收塔的高度。但是，脫硫裝置，如果將吸收塔的高度加大的話，其將會衍生的問題是建設成本變高。

因此，已經有人提出一種既可抑制吸收塔的高度又可取得較長的反應時間之簡易型脫硫裝置的技術方案。下列的專利文獻1所示的簡易型脫硫裝置，是在連接鍋爐與煙囪的煙道的下方，具有：V字形的反應器，係可將在煙道中流動的排煙的一部分從煙道引導出來之後又引導回到煙道，並且在這個反應器的入口側設有噴嘴，係可將吸收液朝向與排煙的氣流相同的方向進行噴霧，並且在反應器的最下部，設有用來捕集吸收液的儲液槽，藉由製作成這種結構，可以將構造製作成較之傳統的脫硫裝置更為簡略化。

又，在下列的專利文獻2是揭示出：在設有可將排氣引導到水平方向的排氣流路的濕式排煙脫硫裝置中，沿著排氣流路配置有複數個噴霧噴嘴，藉由將各噴霧噴嘴的壓力、噴射角、流量予以分別做改變，來提昇脫硫能力。又，在下列的專利文獻3是揭示出：在設有可將排氣引導到水平方向的排氣流路的濕式排煙脫硫裝置中，沿著排氣流路在其上下，配置有複數個噴霧噴嘴，藉由減少不存在著噴霧液滴的區域，來提昇脫硫能力。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-118449號公報

[專利文獻2]日本特開平9-299745號公報

[專利文獻3]WO94/23826號公報

然而，專利文獻1所揭示的簡易型脫硫裝置，即使將吸收液朝向與排煙的氣流相同的方向進行噴霧，也會因為吸收液受到重力的影響，不會沿著流路往前進而是往下方落下，因而吸收液在反應器內不會趨於均勻，仍然存有可再進一步提昇脫硫能力的餘地。又，專利文獻2、3所揭示的脫硫裝置，並不是藉由以加大吸收塔的高度來延長反應時間的方式，來提昇脫硫能力的發明。

本發明是有鑑於這種實際情況，因此，想要提供：一種可將位於傾斜流路內的吸收液予以均勻化，以謀求更為提昇脫硫能力的脫硫裝置。

本發明的脫硫裝置的特徵為，其具備：往下傾斜流路，其具有下向坡度，係供排煙從連接燃料燃燒器與煙囪的煙道往下流經過；噴霧器，其係配置在前述往下傾斜流路的上游，將用來吸收硫氧化物的吸收液朝向與排煙的氣流相同的方向進行噴射；往上傾斜流路，其具有上向坡度，係將從前述往下傾斜流路流過來的排煙引導到前述煙道；以及儲液槽，其被配置在前述往上傾斜流路的下端與前述往下傾斜流路的下端之間；在前述往下傾斜流路中的前述噴霧器的下游側，配置有輔助噴霧器，其是以讓前述往下傾斜流路內的吸收液趨於均勻的方式來進行噴射吸收液，在前述往下傾斜流路中，位於前述輔助噴霧器的下游側且是在流路上部，設有用來將流路的內徑予以縮小的擾流板。

前述往上傾斜流路，可在下游設有用以除去吸收液的霧滴之霧滴消除器。

前述往上傾斜流路的流路剖面積，是大於前述往下傾斜流路的流路剖面積為佳。

根據本發明的脫硫裝置，在傾斜流路內的吸收液可趨於均勻，因此可更提昇脫硫能力。

1‧‧‧脫硫裝置

2‧‧‧煙囪

3‧‧‧煙道

4‧‧‧V字形的流路

5‧‧‧噴霧器

6‧‧‧輔助噴霧器

7‧‧‧儲液槽

7a‧‧‧液面

8‧‧‧霧滴消除器

9‧‧‧攪拌器

10‧‧‧霧滴循環器

11‧‧‧吸收液循環器

11a‧‧‧泵浦

12‧‧‧吸收液供給器

13‧‧‧氧氣供給器

13a‧‧‧吹入管

14‧‧‧脫水器

15‧‧‧旁通用閘門

16‧‧‧往下傾斜流路

17‧‧‧水平流路

18‧‧‧往上傾斜流路

20‧‧‧擾流板

B‧‧‧鍋爐(燃料燃燒器)

G‧‧‧排煙

M‧‧‧吸收液

第1圖是本發明的脫硫裝置的剖面圖。

第2圖(A)是顯示出在往下傾斜流路配置了噴霧器與輔助噴霧器的樣子的剖面圖。第2圖(B)是顯示出從往下傾斜流路中配置有輔助噴霧器的地方起算的下游側的圖。

第3圖是顯示出往下傾斜流路的變形例的剖面圖。

第4圖是顯示出往上傾斜流路的變形例的剖面圖。

以下將佐以第1圖來說明本發明的實施方式。第1圖是本發明的脫硫裝置1的剖面圖。

脫硫裝置1是配設在：可將來自鍋爐B(燃料燃燒器)的排煙G予以連接到煙囪2的煙道3的下方。而這個脫硫裝置1則是具備：V字形的流路4、噴霧器5、輔助噴霧器6、儲液槽7、霧滴消除器8、攪拌器9、霧滴循環器10、吸收液循環器11、吸收液供給器12、氧氣供給器13、脫水器14。而且在煙道3中配置了旁通用閘門15。

V字形的流路4，從側面觀看是呈V字形的流路，是可將在煙道3的上游側流動的排煙G抽吸過來，然後送回到煙道3的下游側。這個V字形的流路4是具備：具有下向坡度的往下傾斜流路16、連接於往下傾斜流路16可將排煙G往水平方向引導的水平流路17、連接於水平流路17可將排煙G引導到煙道3之具有上向坡度的往上傾斜流路18。此處，往下傾斜流路16與往上傾斜流路18，例如：其流路剖面是圓形。

又，在煙道3之中，於煙道3與往下傾斜流路16的連接部、以及往上傾斜流路18與煙道3的連接部之間，配置有用來控制排煙G的旁通用閘門15。這個旁通用閘門15被封閉的話，排煙G就會流入往下傾斜流路16內。

噴霧器5是在往下傾斜流路16的上游處，被配置於：煙道3連接部的附近。並且這個噴霧器5，是沿著流路內的徑向(與軸方向正交的方向)具有複數個噴嘴。這個噴嘴是將吸收液M朝向與在往下傾斜流路16內的排煙G的流動方向相同的方向，亦即，是以與排煙G的流動方向保持並流的方式，進行噴射。此處，吸收液M，例如：是含有石灰石(碳酸鈣)的微小液滴，是呈霧滴狀。

輔助噴霧器6是與噴霧器5同樣地，具備：用來將吸收液M進行噴射的噴嘴。這個輔助噴霧器6是在往下傾斜流路16內，且是配置於較之噴霧器5更為下游側的流路上部，將吸收液M朝向吸收液M的濃度較低的地方進行噴射。

儲液槽7是用來儲存吸收液M。儲液槽7是配置在水平流路17的下部，而且是配置在：液面7a將會與從往下傾斜流路16流過來的排煙G的氣流互相撞擊的位置。因為儲液槽7的水面是在於將會與排煙G的氣流互相撞擊的位置處，所以從噴霧器5噴射的吸收液M的大半，都被引導到儲液槽7。又，被吸收液M脫硫後的亞硫酸鈣、碳酸鈣也會流入儲液槽7。此外，儲液槽7內，為了不要讓亞硫酸鈣、碳酸鈣之類的固體成分堆積在底部，是利用攪拌器9來進行攪拌。此外，攪拌器9並不是絕對必須的構成要素，根據脫硫裝置1的實施態樣的不同，有時候也可以將其省略。

霧滴消除器8是用來捕集：未被引導到儲液槽7的吸收液M之中，隨著排煙G而被運送到往上傾斜流路18的下游側的吸收液M。被捕集後的這種吸收液M則是經由霧滴循環器10被送回到儲液槽7。此處的霧滴消除器8，並非絕對必要的構成要素，如果被運送到傾斜流路的下游側的吸收液M幾乎不存在的話，亦可予以省略。

吸收液循環器11是具有：泵浦11a，這個泵浦11a是將儲液槽7的吸收液M抽送到達噴霧器5。又，吸收液供給器12則是將新的吸收液M供給到儲液槽7。

氧氣供給器13是經由吹入管13a來將作為氧化劑使用的氧氣送入儲液槽7，以資對於儲液槽7內之需要做氧化處理的化合物供給氧氣。此處，為了防止漿液附著在管內，而在吹入管13a內流著少量的水。需要做氧化處理的化合物例如：亞硫酸鈣在儲液槽7中被氧化而變成硫酸鈣(石膏)。脫水器14是將儲液槽7底部的吸收液M的一部分抽取出來，以除去硫酸鈣。硫酸鈣被除去之後的排水，係被送往未圖示的排水處理設備。此外，氧化劑亦可採用空氣。

接下來，佐以第2圖來說明在往下傾斜流路16內的排煙G中的硫氧化物被進行脫硫的樣子。第2圖(A)是顯示出在往下傾斜流路16中配置了噴霧器5與輔助噴霧器6的樣子的剖面圖。第2圖(B)是顯示出從往下傾斜流路16中配置有輔助噴霧器6的地方起算的下游側的圖。

如第2圖(A)所示，噴霧器5是將吸收液M朝向與排煙G相同的方向進行噴射，也就是讓吸收液M與排煙G形成平行並流的狀態。吸收液M是隨著排煙G在往下傾斜流路16內前進。此處的往下傾斜流路16內，如前所述，是具有下向的坡度。而吸收液M因為有重力作用在其身上的緣故，並不會沿著往下傾斜流路16內的軸線方向前進，而是一邊在流路內往下方落下，一邊流動到下游側。因此，在往下傾斜流路16內部，則是愈靠近下游側的話，位在鉛垂方向的下側的吸收液M的密度愈高，位在鉛垂方向的上側的吸收液M的密度愈低。吸收液M變得不均勻的話，是導致脫硫性能變差的原因。

因此，本發明是在噴霧器5的下游側，又具備了輔助噴霧器6，如第2圖(B)所示，將吸收液M從往下傾斜流路16內的鉛垂方向的上側朝向軸方向，做進一步的噴射，以使得往下傾斜流路16內的吸收液M趨於均勻。如此一來，可以解決在往下傾斜流路16內的吸收液M不均勻的現象，進而可以提昇脫硫性能。

接下來，佐以第3圖來說明本發明相關的往下傾斜流路16的變形例。第3圖是顯示往下傾斜流路16的變形例的剖面圖。圖中，標示了與第1圖及第2圖相同的元件符號的部分是表示同一物件。基本的結構是與第1圖及第2圖所示的往下傾斜流路16相同，但是本變形例的特徵點，是如第3圖所示，係為：在往下傾斜流路16內，設置了擾流板20的這一點。

根據先前所說明的實施方式，往下傾斜流路16內的吸收液M的不均勻現象可以獲得解決。然而，如果往下傾斜流路16之軸方向的長度很長的情況下，即使吸收液M不均勻的現象被解決了，原本已經呈現均勻分布後的吸收液M愈往下游側流動的話，將會因為重力的作用而往下方落下，流路的鉛垂方向的下側的吸收液M的密度將會高於流路的鉛垂方向上側的吸收液M的密度。吸收液M變得不均勻的話，將會是造成脫硫性能變差的原因。

因此，本變形例是在輔助噴霧器6的下游側，而且是在往下傾斜流路16內的上部配置了擾流板20。這種擾流板20，是從往下傾斜流路16內的內壁之中的鉛垂方向上側(上部)朝往徑向內部突出的板狀構件。

如第3圖所示，吸收液M在到達擾流板20的上游側之前，將會受到重力的影響而往下方落下，位在流路的鉛垂方向下側的吸收液M的密度是高於位在流路的鉛垂方向上側的密度。如此一來，在密度較低之不容易受壓力所影響之鉛垂方向上側的這一側，排煙G比較容易流動。然後，吸收液M與排煙G流動到達擾流板20的話，因為擾流板20將流路口徑予以縮小，因此在通過擾流板20的部分的時候，對於吸收液M與排煙G，將會產生一個朝向流路的徑向內方(擾流板20的突出方向)的壓力，在流經過擾流板20之後，從受壓狀態解放之後的吸收液M與排煙G，又會再度朝向流路的徑向外方(亦即，與擾流板20的突出方向呈相反的方向)均勻地擴散。如此一來，即使往下傾斜流路16的軸方向的長度很長，被輔助噴霧器6予以均勻化之後的吸收液M又變成不均勻的狀態下，也可以藉由擾流板20來使得吸收液M又變成均勻，可以防止因為吸收液M的不均勻所造成的脫硫性能的變差。又，因為是將擾流板20配置在吸收液M的密度較低的上部，因此也不會有吸收液M積水在擾流板20的部分之虞慮。

接下來，佐以第4圖來說明本發明相關的往上傾斜流路18的變形例。第4圖是顯示往上傾斜流路18的變形例之剖面圖。圖中，標示了與第1圖及第2圖相同的元件符號的部分是表示同一物件。基本的結構是與第1圖及第2圖所示的往下傾斜流路16相同，但是本變形例的特徵點，是如第4圖所示，係為：往上傾斜流路18的流路剖面積大於往下傾斜流路16的流路剖面積的這一點。

本變形例，往上傾斜流路18的流路剖面積是大於往下傾斜流路16的流路剖面積。因此，流到往下傾斜流路16內的排煙G，在往上傾斜流路18內部的時候，其流速將會被減速。具體而言，流速將被減速成：可使得未被引導到儲液槽7的吸收液M不會被排煙G運送到往上傾斜流路18的下游側的程度的流速。如此一來，根據本變形例，吸收液M就不會被流到往上傾斜流路18的下游側。此外，被運送到往上傾斜流路18的吸收液M，將會因為其本身的自重，而在往上傾斜流路18內滑落而自然地被引導到儲液槽7之中。根據本變形例，可以省略：霧滴消除器8、霧滴循環器10，可以降低脫硫裝置1的製作成本。

在此，往下傾斜流路16的變形例與往上傾斜流路18的變形例，既可將其組合在先前說明過的實施方式中，亦可只採用其中的一種方式。此外，其他的變形例，亦可在輔助噴霧器6的下游側，又具備噴霧器5。輔助噴霧器6的配置位置，只要是可以讓流路內的吸收液M變得均勻的話，無論是配置在哪一個位置皆可。並不侷限於往下傾斜流路16的上部，亦可設在下部。此外，亦可設置在水平流路17的上部。

此外，本發明的脫硫裝置，並不是僅限定在上述的實施例而已。本發明的脫硫裝置亦可在不脫離本發明的要旨的範圍內，進行各種變更。