WO2021079527A1

WO2021079527A1 - 排煙脱硫装置

Info

Publication number: WO2021079527A1
Application number: PCT/JP2019/042065
Authority: WO
Inventors: 誠也生木; 大倉　一; 晶寛上神; 片川　篤
Original assignee: 三菱パワー株式会社
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-29
Also published as: TWI746226B; JP6878709B1; JPWO2021079527A1; TW202126375A

Abstract

第１スプレ管６Ａは、吸収塔１内で所定方向に沿って略水平に延びる。第２スプレ管６Ｂは、吸収塔１内で第１スプレ管６Ａと略平行に延びる。第１スプレ管６Ａの一側の第１基端部１２Ａと、第２スプレ管６Ｂの一側の第２基端部１２Ｂとは、吸収塔１に対して固定される。複数の補助部材１４，１５は、第１スプレ管６Ａと第２スプレ管６Ｂとを連結してトラス構造１６を形成する。第１スプレ管支持部材１７は、第１スプレ管６Ａの他側の第１先端部１３Ａを、所定方向と交叉する方向への移動を規制し、且つ所定方向への移動を許容した状態で、吸収塔１の周壁２に支持する。第２スプレ管支持部材１８は、第２スプレ管６Ｂの他側の第２先端部１３Ｂを、所定方向と交叉する方向への移動を規制し、且つ所定方向への移動を許容した状態で、吸収塔１の周壁２に支持する。

Description

排煙脱硫装置

　本発明は、排煙脱硫装置に関する。

　火力発電所等で発生した硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する装置として、排煙脱硫装置（湿式石灰石－石膏排煙脱硫装置）が広く実用化されている。排煙脱硫装置では、発生した排ガスを吸収塔（脱硫吸収塔）へ導き、吸収液と接触させて硫黄酸化物を吸収除去する。

　特許文献１には、吸収塔本体の外側のヘッダから吸収塔本体内に向かい水平方向に延び、吸収塔本体の長手方向と直角の方向に水平に所要の間隔を有して配設された片持ち状の複数のスプレ管を有した第１スプレ装置を配設し、第１スプレ装置の下方に、第１スプレ装置の各スプレ管の直下に別のスプレ管を位置するように配置した第２スプレ装置を設け、各スプレ管に、吸収液を噴霧する複数のスプレノズルを配設した排煙脱硫装置が記載されている。上下に重なるように配置したスプレ管の間には、上り勾配に傾斜したブレースと下り勾配に傾斜したブレースとが交互に配設され、各ブレースによってスプレ管が接続される。スプレ管とブレースとによりトラス構造が形成され、スプレ管の相互が補強される。

特開平７－２４１４３６号公報

　排煙脱硫装置において、スプレ管が配置される吸収塔本体内が高塩素濃度（例えば、塩素濃度が20,000～35,000ppm）の腐食環境になると、耐食性、耐スラリ摩耗性や経済性の面から、ステンレス鋼製のスプレ管に代えて、非金属製（例えばＦＲＰ製）のスプレ管を用いることが好ましい。

　しかし、特許文献１の排煙脱硫装置では、上段のスプレ管の固定端と下段のスプレ管の固定端とが反対側となるように上段のスプレ管と下段のスプレ管とを吸収塔の相対する方向から吸収塔内へ挿入し、上段のスプレ管と下段のスプレ管とを補助材（傾斜したブレース）で連結し、上下のスプレ管と補助材とによって剛性を有するトラス構造を形成しているため、トラス構造の全長が拘束された状態で、上段のスプレ管と下段のスプレ管とが相反する方向へ伸長しようとする。例えばＦＲＰ製のスプレ管を用いた場合、スプレ管の熱伸びは鋼材で形成された収集塔本体の熱伸びが約２倍となるため、特許文献１のスプレ管をＦＲＰで形成すると、スプレ管の熱伸びを吸収することができず、スプレ管や吸収塔の周壁が破損するおそれがある。

　そこで本発明は、スプレ管の支持構造を簡略化するとともに、スプレ管の熱伸びを十分に吸収することが可能な排煙脱硫装置の提供を目的とする。

　上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、吸収塔の周壁が上下方向に延びるガス流通路を区画し、排ガスがガス流通路を下方から上方へ流通し、ガス流通路に配置した複数のスプレノズルから吸収液を排ガス中に供給して、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収する排煙脱硫装置であって、複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルと、第１スプレ管と、第２スプレ管と、複数の補助部材と、第１スプレ管支持部材と、第２スプレ管支持部材とを備える。

　複数のスプレノズルは、複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルを含む。第１スプレ管は、第１ノズルへ吸収液を供給するために吸収塔内で所定方向に沿って略水平に延びる。第１スプレ管の所定方向の一側の第１基端部は、吸収塔に対して固定（二重管座図示省略）される。第２スプレ管は、第２ノズルへ吸収液を供給するために吸収塔内で第１スプレ管と略平行に延びる。第２スプレ管の所定方向の一側の第２基端部は、吸収塔に対して固定（二重管座図示省略）される。複数の補助部材は、第１スプレ管と第２スプレ管とを連結してトラス構造を形成する。第１スプレ管支持部材は、第１スプレ管の所定方向の他側の第１先端部を、所定方向と交叉する方向への移動を規制し、且つ所定方向への移動を許容した状態で、吸収塔の周壁に支持する。第２スプレ管支持部材は、第２スプレ管の所定方向の他側の第２先端部を、所定方向と交叉する方向への移動を規制し、且つ所定方向への移動を許容した状態で、吸収塔の周壁に支持する。

　上記構成では、第１スプレ管及び第２スプレ管を下方から支持するスプレ管サポート梁を吸収塔内に設置する必要がないので、スプレ管の支持構造を簡略化することができる。

　また、第１スプレ管の熱伸び方向と第２スプレ管の熱伸び方向とは同方向であり、トラス構造の他側が所定方向に移動可能に支持され、トラス構造の全長が拘束されないので、スプレ管の熱伸びを十分に吸収して、トラス構造に生じる熱応力を小さく抑えることができる。このため、第１スプレ管及び第２スプレ管を、線膨張係数の高い非金属（例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）などの樹脂材）で形成した場合であっても、第１スプレ管、第２スプレ管及び吸収塔の周壁の破損を防止することができる。

　本発明の第２の態様は、第１の態様の排煙脱硫装置であって、補助部材は、第１スプレ管及び第２スプレ管の少なくとも一方に対して所定方向への移動が許容された状態で、第１スプレ管と第２スプレ管とを連結する。

　上記構成では、トラス構造に生じる熱応力をさらに小さく抑えることができる。

　本発明によれば、スプレ管の支持構造を簡略化するとともに、スプレ管の熱伸びを十分に吸収することができる。

本発明の第１実施形態に係る排煙脱硫装置の構成を模式的に示す図である。第１実施形態のスプレ配管を図１のII-II矢視断面で示す上面図である。図１のスプレ配管を右側から視た側面図である。図３のスプレ配管の前端側の拡大図である。図４の管支持部材を後側から視た後面図である。第２実施形態のブレース連結構造を示す側面図である。図６のVII－VII矢視断面図である。第３実施形態の管支持部材の断面図である。吸収塔の他の形態例の上面図である。

　本発明に係る排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前方は吸収塔１における排ガスの流入側を意味し、左右は前方から後方を視た状態での左右を意味する。

（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態の排煙脱硫装置は、火力発電所等で発生した硫黄酸化物を含む排ガスから硫黄酸化物を除去する湿式石灰石－石膏法排煙脱硫装置であり、硫黄酸化物を含む排ガスが導入される吸収塔（脱硫吸収塔）１と、吸収塔１から流出した吸収液を石膏と脱水濾液とに分離する分離装置（図示省略）とを備える。

　図１及び図２に示すように、吸収塔１は略鉛直に起立する円筒状の周壁２を有し、周壁２の内周面は上下方向に延びるガス流通路３を区画する。周壁２の前側には入口ダクト４が接続され、ボイラ(図示省略)からの排ガスは入口ダクト４を介してガス流通路３に導入される。導入された排ガスは、ガス流通路３を下方から上方へ流通する。

　吸収塔１内のガス流通路３の上部には、多数のスプレノズル５が設置され、スプレノズル５から吸収液が微細な液滴として噴霧される。噴霧された吸収液が排ガスと接触（気液接触）することにより、排ガス中の硫黄酸化物が吸収液滴の表面で化学的に除去され、上後方の排ガス出口７から排出される。このように、スプレノズル５は、吸収液を微細な液滴として噴霧し、噴霧した液滴を上方へ流れる排ガスに接触させる噴霧式であり、スプレノズル５から供給された吸収液により排ガス中の硫黄酸化物が吸収除去される。排ガス流れに同伴する微小な液滴は、吸収塔１のガス出口側に設置されたミストエリミネータ（図示省略）で除去される。ミストエリミネータで微小な液滴が取り除かれたガスは、必要に応じて吸収塔１の後流側に設置される再加熱設備（図示省略）によって昇温されて、煙突（図示省略）から排出される。スプレノズル５から噴霧された大部分の液滴は、硫黄酸化物を吸収した後、吸収塔１の下部に設けられた吸収塔タンク８に落下する。吸収塔タンク８内に滞留する吸収液は、吸収液循環ポンプ９によって送液されて吸収液循環配管１０からスプレノズル５に供給される。また、吸収塔タンク８には、滞溜する吸収液に空気を供給する空気供給装置（図示省略）が設けられている。

　図１～図３に示すように、複数のスプレノズル５は、上段の複数のスプレノズル（第１ノズル）５Ａと、下段の複数のスプレノズル（第２ノズル）５Ｂとを含み、上下に重ならないように配置される。（なお、本特許では、スプレノズル５の配置については特に限定されない。）吸収液循環配管１０を流通した吸収液は、吸収塔１の外側（本実施形態では後側）で略水平に延びる上段及び下段のヘッダ１１Ａ，１１Ｂへ流入する。上段のヘッダ１１Ａへ流入した吸収液は、ヘッダ１１Ａから複数の上段のスプレ管（第１スプレ管）６Ａへ流入する。上段のスプレ管６Ａには、複数のスプレノズル５Ａが接続され、上段のスプレ管６Ａへ流入した吸収液は、スプレノズル５Ａから噴霧される。同様に、下段のヘッダ１１Ｂへ流入した吸収液は、ヘッダ１１Ｂから複数の下段のスプレ管（第２スプレ管）６Ｂへ流入する。下段のスプレ管６Ｂには、複数のスプレノズル５Ｂが接続され、下段のスプレ管６Ｂへ流入した吸収液は、スプレノズル５Ｂから噴霧される。

　上段及び下段のスプレ管６（６Ａ，６Ｂ）は、耐食性や耐スラリ摩耗性に優れ、線膨張係数の高い非金属（例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）などの樹脂材）で形成されている。

　上段のスプレ管６Ａは、吸収塔１の周壁２内でガス流通路３を横断するように、所定方向（本実施形態では前後方向）に沿って略水平に延びる。スプレ管６Ａの所定方向の一側（本実施形態では後側）の基端部（第１基端部）１２Ａは、吸収塔１の周壁２に対して固定（二重管座図示省略）される。下段のスプレ管６Ｂは、吸収塔１の周壁２内の上段のスプレ管６Ａの下方（本実施形態では鉛直下方）でスプレ管６Ａと略平行に延びる。スプレ管６Ｂの所定方向の一側（本実施形態では後側）の基端部（第２基端部）１２Ｂは、吸収塔１の周壁２に対して固定（二重管座図示省略）される。各スプレ管６は、周壁２に対してボルト等によって固定される。なお、基端部１２Ａ，１２Ｂとは、スプレ管６Ａ，６Ｂの全長域のうち所定方向の一側で周壁２を挿通する部分及びその近傍であり、吸収塔１の外側に配置されるスプレ管６Ａ，６Ｂの所定方向の一側の端部が必ず基端部１２Ａ，１２Ｂとなるわけではない。また、スプレ管６Ａ，６Ｂの延設方向は、水平方向に沿った他の所定方向（例えば左右方向など）であってもよい。

　上段のスプレ管６Ａと下段のスプレ管６Ｂとの間には、スプレ管６の基端側から後端側に向かって斜め上方へ傾斜するブレース（補助部材）１４と、斜め下方へ傾斜するブレース（補助部材）１５とが交互に配置され、上段のスプレ管６Ａと下段のスプレ管６Ｂとは、複数のブレース１４，１５によって連結される。各ブレース１４，１５の上端部及び下端部は、上段のスプレ管６Ａ及び下段のスプレ管６Ｂに対して接着等により固定され、上下のスプレ管６Ａ，６Ｂとブレース１４，１５とによってトラス構造１６が形成されている。本実施形態のブレース１４，１５は、スプレ管６と同様に、耐食性や耐スラリ摩耗性に優れた非金属（例えばＦＲＰ）で形成されている。

　図３～図５に示すように、上段のスプレ管６Ａの前側（所定方向の他側）の先端部（第１先端部）１３Ａは、上段のスプレ管支持部材（第１スプレ管支持部材）１７を介して吸収塔１の周壁２の内周面に支持され、下段のスプレ管６Ｂの前側（所定方向の他側）の先端部（第２先端部）１３Ｂは、下段のスプレ管支持部材（第２スプレ管支持部材）１８を介して吸収塔１の周壁２の内周面に支持される。なお、上段のスプレ管支持部材１７と下段のスプレ管支持部材１８とは同様に構成されているため、以下では上段のスプレ管支持部材１７について説明し、下段のスプレ管支持部材１８の説明を省略する。

　スプレ管支持部材１７は、所定方向（前後方向）と交叉する方向（上下方向及び左右方向）へのスプレ管６Ａの移動を規制し、且つ所定方向（前後方向）へのスプレ管６Ａの移動を許容するように、スプレ管６Ａの前側の先端部１３Ａを支持する。図示の例のスプレ管支持部材１７は、溶接等によって周壁２の内周面に固定される固定部材１９と、固定部材１９に載置されて固定される管挿通部材２０とを有する。管挿通部材２０には、スプレ管６Ａの先端部１３Ａの外径よりも僅かに大きい内径を有し、スプレ管６Ａの先端部１３Ａが管長方向にスライド移動可能に挿通して支持される管挿通孔２１が形成されている。本実施形態の管挿通部材２０は、スプレ管６と同様に、耐食性や耐スラリ摩耗性に優れた非金属（例えばＦＲＰ）で形成されている。

　本実施形態によれば、スプレ管６を下方から支持するスプレ管サポート梁を吸収塔１内に設置する必要がないので、スプレ管６の支持構造を簡略化することができる。

　また、上下のスプレ管６Ａ，６Ｂを同方向（本実施形態では何れも後方）からガス流通路３へ挿入し、上下のスプレ管６Ａ，６Ｂの後側の各基端部１２Ａ，１２Ｂを吸収塔１側に固定しているので、上段のスプレ管６Ａの熱伸び方向と下段のスプレ管６Ｂの熱伸び方向とが同方向（本実施形態では何れも前方）となる。また、トラス構造１６の前側（他側）が前後方向（所定方向）に移動可能に支持され、トラス構造１６の全長（前後方向の長さ）が拘束されない。このため、スプレ管６の熱伸びを十分に吸収して、トラス構造１６に生じる熱応力を小さく抑えることができ、線膨張係数の高い非金属製のスプレ管６を用いた場合であっても、スプレ管６の熱膨張に起因したスプレ管６及び吸収塔１の周壁２の破損を防止することができる。

（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態は、ブレース１４，１５とスプレ管６とを連結する態様が第１実施形態と相違する。このため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　図６及び図７に示すように、本実施形態のブレース１４，１５は、上段のスプレ管６Ａに対して前後方向（所定方向）への移動が許容された状態で、上下のスプレ管６Ａ，６Ｂを連結する。図示の例では、スプレ管６Ａのブレース連結板２２に、前後方向に延びる長孔２３を設け、ブレース１４，１５の上端部に、長孔２３を挿通する軸部の先端に長孔２３の径よりも大径な頭部を有する係止突部２４を一体的に設けている。係止突部２４の軸部を長孔２３に挿通させることにより、ブレース１４，１５の上端部は、スプレ管６Ａに対して上下方向及び左右方向の移動が規制され、且つ前後方向への移動が許容された状態でスプレ管６Ａに連結される。なお、ブレース１４，１５の下端部は、上端部と同様に下段のスプレ管６Ｂに対して前後方向への移動が許容された状態で連結されてもよく、下段のスプレ管６Ｂに対して単に回転可能に連結されてもよい。すなわち、ブレース１４，１５は、上下のスプレ管６Ａ，６Ｂの少なくとも一方に対して所定方向への移動が許容された状態であればよい。

　本実施形態によれば、ブレース１４，１５は、スプレ管６Ａに対して前後方向への移動が許容された状態で上下のスプレ管６Ａ，６Ｂを連結するので、トラス構造１６に生じる熱応力をさらに小さく抑えることができる。

（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態は、スプレ管支持部材１７，１８の形態が第１実施形態と相違する。このため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　図８に示すように、本実施形態の管挿通部材２０は、周壁２の内周面に固定された固定部材１９に、前後方向にのみスライド可能に係合した状態で支持される。管挿通部材２０に形成される管挿通孔２１は、スプレ管６Ａの先端部１３Ａの外径と略等しい内径を有し、スプレ管６Ａの先端部１３Ａは、管挿通孔２１を挿通した状態で管挿通部材２０に接着等によって固定される。固定部材１９に対する管挿通部材２０のスライド移動により、スプレ管６Ａの先端部１３Ａが前後方向に移動する。なお、スプレ管支持部材１７，１８の形態は、第１実施形態及び本実施形態に限定されず、他の形態であってもよい。

　なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態及び変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

　例えば、吸収塔１の周壁２の筒形状は円筒状に限定されず、他の形状（例えば、図９に示すように、前後方向に離間する前壁及び後壁と左右方向に離間する左壁及び右壁とが略鉛直に起立する四角状（矩形状））であってもよい。

　また、上記実施形態では、上下に並ぶ２本のスプレ管６Ａ，６Ｂをブレース１４，１５によって連結する形態について説明したが、上下に並ぶ３本以上のスプレ管のうち上下に隣接するスプレ管をブレースによってそれぞれ連結してトラス構造を形成してもよい。例えば、上下に３本のスプレ管を並べ、上段のスプレ管と中段のスプレ管とを上側のブレースで連結し、中段のスプレ管と下段のスプレ管とを下側のブレースで連結して、上側及び下側のトラス構造を形成してもよい。

　また、上記実施形態では、上下に並ぶ２本のスプレ管６Ａ，６Ｂをブレース１４，１５によって連結する形態について説明したが、略水平方向（例えば前後や左右）に隣接して並ぶ２本のスプレ管をブレースで連結してトラス構造を形成してもよい。この場合、トラス構造によってスプレ管の横振れを抑制することができ、地震の際の耐震性に優れた構造とすることができる。

１：吸収塔（脱硫吸収塔）
２：周壁
３：ガス流通路
４：入口ダクト
５：スプレノズル
５Ａ：上段のスプレノズル（第１ノズル）
５Ｂ：下段のスプレノズル（第２ノズル）
６：スプレ管
６Ａ：上段のスプレ管（第１スプレ管）
６Ｂ：下段のスプレ管（第２スプレ管）
１１Ａ，１１Ｂ：ヘッダ
１２Ａ：上段のスプレ管の基端部（第１基端部）
１２Ｂ：下段のスプレ管の基端部（第２基端部）
１３Ａ：上段のスプレ管の先端部（第１先端部）
１３Ｂ：下段のスプレ管の先端部（第２先端部）
１４，１５：ブレース（補助部材）
１６：トラス構造
１７：上段のスプレ管支持部材（第１スプレ管支持部材）
１８：下段のスプレ管支持部材（第２スプレ管支持部材）
１９：固定部材
２０：管挿通部材
２１：管挿通孔
２２：ブレース連結板
２３：長孔
２４：係止突部

Claims

　吸収塔の周壁が上下方向に延びるガス流通路を区画し、排ガスが前記ガス流通路を下方から上方へ流通し、前記ガス流通路に配置した複数のスプレノズルから吸収液を排ガス中に供給して、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液で吸収する排煙脱硫装置であって、
　前記複数のスプレノズルに含まれる複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルと、
　前記第１ノズルへ吸収液を供給するために前記吸収塔内で所定方向に沿って略水平に延び、前記所定方向の一側の第１基端部が前記吸収塔に対して固定される第１スプレ管と、
　前記第２ノズルへ吸収液を供給するために前記吸収塔内で前記第１スプレ管と略平行に延び、前記所定方向の前記一側の第２基端部が前記吸収塔に対して固定される第２スプレ管と、
　前記第１スプレ管と前記第２スプレ管とを連結してトラス構造を形成する複数の補助部材と、
　前記第１スプレ管の前記所定方向の他側の第１先端部を、前記所定方向と交叉する方向への移動を規制し、且つ前記所定方向への移動を許容した状態で、前記吸収塔の前記周壁に支持する第１スプレ管支持部材と、
　前記第２スプレ管の前記所定方向の前記他側の第２先端部を、前記所定方向と交叉する方向への移動を規制し、且つ前記所定方向への移動を許容した状態で、前記吸収塔の前記周壁に支持する第２スプレ管支持部材と、を備える
　ことを特徴とする排煙脱硫装置。
　請求項１に記載の排煙脱硫装置であって、
　前記補助部材は、前記第１スプレ管及び前記第２スプレ管の少なくとも一方に対して前記所定方向への移動が許容された状態で、前記第１スプレ管と前記第２スプレ管とを連結する
　ことを特徴とする排煙脱硫装置。