WO2007080676A1 - 湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

　各スプレヘッダ３に対応した各吸収塔循環ポンプ１２を備えたそれぞれの吸収液循環配管１１は、液溜め部９の液面近くの吸収塔１内の空塔部から吸収塔内部に挿入され、吸収塔１のほぼ中心部から垂直に立ち上げられてガス流れ方向に複数段設けられるスプレヘッダ３に接続している。各ヘッダ３のノズル５は吸収塔１内の排ガス流れ方向に直交する平面に互いに同心円状又は矩形状に複数個配置される。こうして大容量排ガスの処理が可能で、かつ高ＳＯｘ濃度の排ガスを高効率で脱硫することが要求されるプラントにおいて、吸収塔循環液量が増大する場合でも吸収塔の高さ及び吸収塔循環ポンプの動力を増加させることなく、且つ、メンテナンス用の歩道を容易に配置できる湿式排煙脱硫装置を提供すること。

Description

明 細 書

湿式排煙脱硫装置

技術分野

[0001] 本発明は排ガス中の硫黄酸化物（以下、 SOxということがある）、ばいじん及びボイ ラ燃料中に含まれる成分や物質を石灰石または石灰を含むスラリを含有する吸収液 を用いて低減する湿式排煙脱硫装置に関する。

背景技術

[0002] 大気汚染防止のため、排ガス中に含まれる硫黄酸ィ匕物などを除去する装置として、 湿式石灰石 石膏脱硫装置が広く実用化されている。この排煙脱硫装置の系統を 図 5に示す。ボイラ等の燃焼装置力 排出される排ガスは、入口煙道 2から吸収塔 1 内に導入され、吸収塔 1内に設置された排ガス流れ方向に複数段設けられるスプレ ヘッダ 3にそれぞれ設けられるスプレノズル 5より噴霧される石灰石または石灰を含む スラリなどの吸収液の液滴と接触することにより、排ガス中の塩ィ匕水素 (HC1)、フッ化 水素 (HF)等の酸性ガスとともに排ガス中の SOxが吸収される。同時に燃焼装置で 用 、る燃料中に含まれる成分に起因するばいじん、その他の物質が吸収液により吸 収、除去される。

[0003] また、排ガスに同伴されるミストは吸収塔 1の出口煙道 4に設置されたミストエリミネ ータ 7により除去され、清浄な排ガスは出口煙道 4を経て、必要により再加熱されて煙 突より排出される。 SOxの吸収剤である、例えば石灰石は石灰石スラリ 8として図示し ていない石灰石スラリポンプにより吸収塔 1の液溜め部 9内に SOx吸収量に応じて供 給される。

[0004] 液溜め部 9内の吸収液は液溜め部 9に接続する複数の吸収液循環配管 11により 抜き出され、該循環配管 11に設けられた吸収塔循環ポンプ 12により昇圧され、各循 環配管 11に接続したスプレヘッダ 3にそれぞれ送られた後、スプレノズル 5から噴霧 される。吸収塔内を上昇する排ガスは前記噴霧された吸収液滴と気液接触して排ガ ス中の SOxなどが吸収、除去される。

[0005] 排ガス中の SOxは吸収液中のカルシウムと反応し、中間生成物として亜硫酸カル シゥム（重亜硫酸カルシウムを含む）になり、液溜め部 9に落下し、図示していない空 気ブロワ等により昇圧されて液溜め部 9に供給された空気 14により石膏に酸化され、 最終生成物 (石膏)となる。このように吸収塔 1内に空気を直接供給することにより、排 ガス中の SOxの吸収反応と、生成した亜硫酸カルシウムの酸ィ匕反応を同時に進行さ せることにより脱硫反応全体が促進される。

[0006] なお、亜硫酸カルシウムの酸化反応のために液溜め部 9に供給する空気 14は酸化 用撹拌機 15により微細化することにより酸ィ匕空気の利用率を高めている。その後、吸 収液スラリは液溜め部 9から生成石膏量に応じて抜出しポンプ 16により昇圧されて抜 き出され、石膏脱水設備 17に送られ、粉体の石膏として回収される。

[0007] 近年、湿式排煙脱硫装置の信頼性向上及び経済的観点から大容量ボイラある!/ヽ は複数のボイラカ の大容量排ガスを 1つの吸収塔で処理するケースが増加してき ている。また、排ガス中の SOx濃度が高い場合、あるいは大容量排ガス又は高 SOx 濃度の排ガスを高 、効率で脱硫することが要求される場合には、吸収塔の循環スプ レ量を増加させることで、所要脱硫性能を満足させて 、る。

[0008] 特に大容量であって、高 SOx濃度の排ガスを高効率に脱硫することが要求される プラントにおいては吸収塔循環液量が増大する。一方で、吸収塔スプレヘッダ 3に取 り付けられるスプレノズル 5の吸収液噴霧容量及び各スプレヘッダ 3に取り付けるスプ レノズル 5の設置個数及び循環ポンプ 12の液供給量性能にそれぞれ限界があるた め、各スプレヘッダ 3のスプレノズル 5へ循環供給する吸収液量に制約があり、スプレ ヘッダ 3を複数段設置して 、る。

[0009] 図 5に示すようにスプレヘッダ 3が三段ある場合には、循環ポンプ 12の容量の制約 上、一段のスプレヘッダ 3に対して吸収塔循環ポンプ 12がー台、場合により複数台 設置する必要がある。前述の大容量排ガスの処理が可能で、かつ高 SOx濃度の排 ガスを高効率で脱硫する排煙脱硫装置では循環液量が増大するため、スプレヘッダ 3の段数及び循環ポンプ 12の台数を従来よりも増加させる必要がある。

この様な要望に応えるための吸収塔の工夫が下記特許文献に開示されている。 特許文献 1 :米国特許第 5, 620, 144号明細書

特許文献 2：特開 2003— 175314号公報 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 前述の図 5に示す吸収塔において、設備費低減のためにスプレ段数を低減するこ とが有効であるが、この場合、スプレヘッダ 3は液量が増加するために大口径にせざ るを得ない。従来技術において、同一吸収液循環流路に対して循環ポンプ 12を二 台を設置する場合、図 4の縦型吸収塔のスプレヘッダが配置された一つの水平断面 力 吸収塔内を見た図に示すように吸収塔内の排ガス流れ方向に直交する一つの 平面内に吸収塔の対向する 2つの壁面から吸収塔内に複数個のスプレヘッダ 3を挿 入して、各スプレヘッダ 3のスプレノズル 5から吸収液を噴霧する構成が容易に考えら れる。前記特許文献 1として挙げた米国特許第 5, 620, 144号明細書記載の発明が 、図 4に示す構成に類似している。

[0011] しかし、図 4に示す構成においても、循環ポンプ（図示せず)の出口から吸収液循 環配管 11を経由して水平方向に長手方向が向 、た各スプレヘッダ 3に対して十分な 吸収液を供給するためにはスプレヘッダ 3の口径は通常 lm以上にする必要がある。 従って、縦型吸収塔 1の高さ方向に複数段のスプレヘッダ 3を設置すると、隣接する 2 つのスプレヘッダ 3, 3間の隙間を適切に確保するために、スプレヘッダ設置部の高 さが比較的高くなり、これにより吸収塔 1の全体の高さも高くなり、吸収塔 1のコスト増 カロとなる。また、複数段のスプレヘッダ 3の設置高さが高くなると吸収塔循環ポンプ 12 の揚程が増加し、ポンプ 12の消費電力が従来より増加することになる。さらに、大口 径のスプレヘッダ 3を吸収塔 1の周辺に設置するとメンテナンスのための歩道の配置 が困難となる問題も発生する。

[0012] また、特許文献 2記載の発明は排ガス脱硫効率を高くするために、縦型吸収塔内 に垂直に立てて下端部を液溜め部に浸漬した仕切板により吸収塔内で排ガスを迂 回させながら流す構成が開示されており、該仕切板に水平方向に伸びる複数段のス プレノズルが設置されている。し力し、この発明は各段のスプレノズルは縦型吸収塔 の側壁を貫通する構成であり、図 5に示す吸収塔と基本的な構成は同じであり、スプ レヘッダ設置部の高さが比較的高くなり、これにより吸収塔の全体の高さも比較的高 くなる。 [0013] 本発明の課題は、大容量排ガスの処理が可能で、かつ高 SOx濃度の排ガスを高 効率で脱硫することが要求されるプラントにおいて、吸収塔循環液量が増大する場 合でも吸収塔の高さ及び吸収塔循環ポンプの動力を増加させることなぐ且つ、メン テナンス用の歩道を容易に配置できる湿式排煙脱硫装置を提供することである。 課題を解決するための手段

[0014] 上記本発明の課題は次の解決手段により達成される。

請求項 1記載の発明は、燃焼装置力 排出される排ガスを導入し、石灰石または石 灰を含むスラリを含有する吸収液を排ガス流れ方向に複数段設けられたスプレへッ ダのスプレノズルカも排ガス中に噴霧して前記排ガス中に含まれるば 、じん、硫黄酸 化物および燃焼装置で用いる燃料中に含まれる成分に起因する物質を吸収、除去 する吸収塔と、該吸収塔下部に設けた吸収液溜め部と、該吸収液溜め部から吸収塔 外部に抜き出した吸収液を再び前記各スプレヘッダにそれぞれ循環供給する複数 の吸収液循環流路とを備えた湿式排煙脱硫装置において、各循環流路は、それぞ れのスプレヘッダ毎に吸収液溜め部に近い空塔部壁面から吸収塔内に入り、吸収塔 中心部又はその近傍力 排ガス流れに沿った方向に、その長手方向が配置され、そ の先端部はスプレヘッダに接続された構成カゝらなる湿式排煙脱硫装置である。

[0015] 請求項 2記載の発明は、各スプレヘッダのスプレノズルは吸収塔内の排ガス流れ方 向に直交する平面に互いに同心円をなすように複数個配置された請求項 1記載の湿 式排煙脱硫装置である。

請求項 3記載の発明は、各スプレヘッダのスプレノズルは吸収塔内の排ガス流れ方 向に直交する平面に互いに直線形状をなすように複数個配置された請求項 1記載の 湿式排煙脱硫装置である。

[0016] 請求項 1〜3記載の本発明によれば、排ガス処理量が増えても吸収塔内のスプレ ヘッダの高さが従来より高くなることがなぐ且つ、吸収液循環流路内の吸収液循環 流の駆動力を増加させることも防止でき、さらに、スプレノズル周辺のメンテナンス用 の歩道の配置が容易にできる。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明の実施例による湿式排煙脱硫装置の概略系統を図 3に示す。 図 3に示す排煙脱硫装置は、縦型吸収塔循環ポンプ 12の出口から立ち上げた各 吸収液循環配管 11を吸収塔 1の入口煙道 2より下方であって、液溜め部 9の液面に 近くの空塔部から吸収塔 1の内部に挿入した後、スプレノズル 5を取り付けたスプレへ ッダ 3まで立ち上げたことが、図 5に示す従来の排煙脱硫装置とは構成が異なる。

[0018] 図 3に示す吸収塔 1において、排ガス流れ方向に複数段設けられる各スプレヘッダ 3に対応して各吸収塔循環ポンプ 12を備えたそれぞれの吸収液循環配管 11は、吸 収塔 1の壁面を貫通して吸収塔内部に挿入され、吸収塔 1の液溜め部 9の液面近く の中心部から垂直に立ち上がり、スプレヘッダ 3に接続している。吸収塔 1の壁面を 貫通して内部に挿入されて吸収塔 1のほぼ中心部に達する吸収液循環配管 11は傾 斜した配管力 なり、吸収塔 1のほぼ中心部からスプレヘッダ 3に接続する部分は垂 直に立ち上げた構成とすることが好ま 、。

[0019] 配管 11に傾斜部を設けることで、吸収塔循環ポンプ 12の運転を停止した際、スプ レヘッダ 3内部の吸収液スラリが速やかに液溜め部 9に流れ落ちる。吸収塔循環ボン プ 12の運転を停止した際に、スプレヘッダ 3内部の吸収液スラリの流れが停滞すると 吸収液スラリ中の固形物がスプレヘッダ 3や吸収液循環配管 11の内部で沈降して、 スプレヘッダ 3や配管 11内を閉塞させるおそれがあるが、上記配管 11に傾斜部があ ると、このような事態を防止できる。

[0020] また、スプレヘッダ 3と吸収塔 1の中心部の吸収液循環配管 11のサポートについて は、吸収塔 1内部にスプレヘッダ 3と吸収塔 1の中心部の吸収液循環配管 11の専用 のサポートを設けても良いが、スケーリング等を極力防止するためには、内部部品点 数を低減する方が好ましい。従って、スプレヘッダ 3の端部を吸収塔 1の内壁面に溶 接等で固定することで、スプレヘッダ 3のサポートとすることも可能である。

[0021] 本実施例の各スプレヘッダ 3のスプレノズル 5の配置を図 1に示す力 本発明の実 施例はこれに限定されるものではない。

吸収塔 1の中心部力 鉛直方向上方に伸びた吸収液循環配管 11には水平方向に 配置されたスプレヘッダ 3aに接続する。図 1に示すスプレヘッダ 3aは平面視で十字 形状であり、十字型のスプレヘッダ 3aには吸収塔 1の中心部にある吸収液循環配管 11を中心として水平方向に平面を有する同心円である複数の円形型のスプレヘッダ 3bを複数接続させる。円形型のスプレヘッダ 3bには多数のスプレノズル 5を設置する ことにより、吸収塔 1内部の水平方向の同心円上に複数のスプレノズル 5が設置され ることになる。

[0022] 排ガスの脱硫性能を満足させるためには、各スプレノズル 5から噴霧する吸収液の 量に差があることは許されないので、各々のスプレノズル 5の噴霧液量をほぼ同じ量 にする必要がある。十字型のスプレヘッダ 3a内の吸収スラリ流量は、吸収塔 1中心部 の吸収液循環配管 11近傍は多ぐ吸収塔 1壁面に近くなるにしたがって少なくなる。 スプレノズル 5の数量の関係で、スプレヘッダ 3bの配管径が全て同じである場合、該 スプレヘッダ 3bの内部の吸収液スラリの流速は、吸収塔 1の中心部の吸収液循環配 管 11近傍は大きぐ吸収塔 1壁面近傍の吸収液スラリ流速は小さくなる。そのため、 吸収塔 1の中心部の吸収液循環配管 11付近のスプレノズル 5の噴霧液量は多ぐ壁 面近傍の噴霧液量は少なくなるというアンバランスが発生することになり、脱硫性能を 満足させるには好ましくない。

[0023] 前記噴霧液量のアンバランスを回避するためには、本実施例では十字型のスプレ ヘッダ 3aの内部流速を、ヘッダ 3aの全ての部位でほぼ一定に維持できるように、そ の設置部位によって配管径を変える。

[0024] すなわち、吸収塔 1の中心部の吸収液循環配管 11近傍の十字型スプレヘッダ 3a の配管径は大きぐ吸収塔 1の壁面に近くなるにしたがって、配管 11内部の流速を一 定に維持するようにスプレヘッダ 3aの配管径を順次小さくする。図 1にはその具体例 として、十字型のスプレヘッダ 3aの適宜部位にレジューサ 13を設けて、段階的に配 管径を小さくした例を示している。あるいは、スプレヘッダ 3aの配管径を吸収塔 1の中 心部から壁面に近づくに従って順次、連続的に小さくしても良い。

[0025] また、図 2に示すように縦型吸収塔 1の中心に鉛直方向に配置した吸収液循環配 管 11に水平方向に拡がる十字型のスプレヘッダ 3aを接続し、該ヘッダ 3aの長手方 向に直交し、かつ水平方向に伸びる直線型のスプレヘッダ 3cを複数接続することに より、スプレノズル 5は吸収塔 1の水平面内で矩形状に配置される構成としても良い。 図 2では、十字型のスプレヘッダ 3aの配管径は吸収塔 1の中心部の吸収液循環配 管 11から吸収塔 1の壁面に近くなるにしたがって連続的に小さくなる例を示している 力 図 1で示しているようにレジューサ 13を用いて、段階的に小さくなるようにしても良 い。

産業上の利用可能性

[0026] 大容量排ガスの処理が可能で、かつ高 SOx濃度の排ガスを高効率で脱硫すること が要求されるプラントに本発明は有効である。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の高 SOx濃度の排ガスを処理する湿式脱硫装置のスプレヘッダ及びス プレノズル配置を示す図で、スプレノズルが同心円をなすように配置した図である。

[図 2]本発明の高 SOx濃度の排ガスを処理する湿式脱硫装置のスプレヘッダ及びス プレノズル配置を示す図で、スプレノズルを直線形状に配置した図である。

[図 3]本発明の高 SOx濃度の排ガスを処理する湿式排煙脱硫装置の吸収塔周りの 系統を示す図である。

[図 4]従来の高 SOx濃度の排ガスを処理する湿式排煙脱硫装置のスプレノズル配置 を示す図である。

[図 5]従来の湿式排煙脱硫装置の吸収塔周りの概略系統を示す図である。

Claims

請求の範囲

[1] 燃焼装置カゝら排出される排ガスを導入し、石灰石または石灰を含むスラリを含有す る吸収液を排ガス流れ方向に複数段設けられたスプレヘッダのスプレノズルカゝら排ガ ス中に噴霧して前記排ガス中に含まれるば 、じん、硫黄酸化物および燃焼装置で用 いる燃料中に含まれる成分に起因する物質を吸収、除去する吸収塔と、該吸収塔下 部に設けた吸収液溜め部と、該吸収液溜め部力 吸収塔外部に抜き出した吸収液 を再び前記各スプレヘッダにそれぞれ循環供給する複数の吸収液循環流路とを備 えた湿式排煙脱硫装置にぉ 、て、

各循環流路は、それぞれのスプレヘッダ毎に吸収液溜め部に近い空塔部壁面から 吸収塔内に入り、吸収塔中心部又はその近傍力 排ガス流れに沿った方向に、その 長手方向が配置され、その先端部はスプレヘッダに接続された構成力 なることを特 徴とする湿式排煙脱硫装置。

[2] 各スプレヘッダのスプレノズルは吸収塔内の排ガス流れ方向に直交する平面に互 いに同心円をなすように複数個配置されたことを特徴とする請求項 1記載の湿式排 煙脱硫装置。

[3] 各スプレヘッダのスプレノズルは吸収塔内の排ガス流れ方向に直交する平面に互 いに直線形状をなすように複数個配置されたことを特徴とする請求項 1記載の湿式 排煙脱硫装置。