JP5199585B2 - 排煙脱硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、石炭焚き、原油焚き及び重油焚き等の発電プラントに適用される排煙脱硫装置に係り、特に、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置に関する。

従来、石炭や原油等を燃料とする発電プラントにおいて、ボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「ボイラ排ガス」と呼ぶ）は、ボイラ排ガス中に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ_２
）等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去してから大気に放出される。このような脱硫処理を施す排煙脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石石膏法、スプレードライヤー法及び海水法が知られている。

このうち、海水法を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水脱硫装置」と呼ぶ）は、吸収剤として海水を使用する脱硫方式である。この方式では、たとえば略円筒のような筒形状を縦置きにした脱硫塔（吸収塔）の内部に海水及びボイラ排ガスを供給することにより、海水を吸収液として湿式ベースの気液接触を生じさせて硫黄酸化物を除去している。
上述した海水脱硫装置においては、通常の場合、脱硫塔内で吸収剤として使用した後の使用済海水が水路（Sea Water Treatment System；ＳＷＴＳ）を流れて周辺海域に排水される。なお、水路内を流れる使用済海水に対しては、たとえば脱炭酸（爆気）等の処理が施されている。

ここで、従来の海水脱硫装置について、その一例を図４に示して簡単に説明する。
図示の海水脱硫装置１は、一方の海水が脱硫塔２の上部から供給されて自然落下し、脱硫塔２の下部から供給されて上昇するボイラ排ガスとの間で気液接触を生じさせている。海水とボイラ排ガスとの気液接触は、脱硫塔２内の上下方向に所定の間隔で複数段配置された多孔板棚３を湿式ベースとし、多孔板棚３に穿設されている多数の孔４を海水及びボイラ排ガスが通過することにより達成される。
なお、図中の符号５は海水供給管、６は脱硫後の海水を流出させる使用済海水出口、７はボイラ排ガス供給口、８は脱硫後のボイラ排ガスを流出させるボイラ排ガス排気口である。（たとえば、特許文献１、２参照）

このような海水脱硫装置１においては、脱硫塔２を水路（ＳＷＴＳ）９の上方に配置することにより、脱硫後の使用済海水を脱硫塔２の下端に開口する使用済海水出口６から水路９内に直接落下させて排水する場合がある。すなわち、水路９内を流れている希釈用海水と、脱硫塔２から落下して合流する使用済海水とを混合することにより、使用済海水を希釈して排水する構成とされる。
また、使用済海水を流す水路９には、脱硫塔２からボイラ排ガスが流入するのを防止するため、水中に入り込む位置まで延びたガス封印用の仕切壁１０が設けられている。このため、脱硫塔２に供給されたボイラ排ガスは、仕切壁１０と水面とにより封印されるため、水路９の水面上に形成される空間に漏出することはない。
特開平１１−２９０６４３号公報 特開２００１−１２９３５２号公報

ところで、上述した海水脱硫装置１においては、水路９内を流れる使用済海水に対し、周辺海域に排水する前にエアレーションによる脱炭酸処理が行われている。この脱炭酸処理においては、希釈用の海水と使用済海水との混合が十分になされていないと、脱炭酸性能が低下するという問題がある。すなわち、希釈用海水による使用済海水の混合・希釈が不完全で濃度にムラを生じれば、使用済希釈海水が水路９を流れて排水されるまでの間になされる脱炭酸処理の性能が低下するため好ましくない。特に、水路９を流れる希釈用海水は、脱硫塔２の直下となる水面近傍（図４に示す領域Ａ）において、ガス封印用に設けた仕切壁１０の影響を受けて流れが淀みやすいため、使用済希釈海水の混合不良を生じやすい。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、海水法を用いた排煙脱硫装置において、使用済海水と希釈用海水との混合・希釈を促進することにより、使用済希釈海水を脱炭酸処理する際に脱炭酸性能が低下するのを防止または抑制することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の排煙脱硫装置は、水路と、内部において前記水路内を流れる希釈用海水の表面に脱硫後の使用済海水を直接落下させる脱硫塔と、前記希釈海水との混合により希釈された使用済希釈海水が前記水路を流れる間に脱炭酸処理される脱炭酸処理部と、を備えた排煙脱硫装置であって、前記脱炭酸処理部の上流側において、予め前記希釈用海水に乱流を発生させ、前記使用済海水と前記希釈用海水とを撹拌することにより、これらの混合を促進する混合促進手段を備えたことを特徴とするものである。

このような排煙脱硫装置によれば、脱炭酸処理部の上流側において、予め希釈用海水に乱流を発生させ、使用済海水と希釈用海水とを撹拌することにより、これらの混合を促進する混合促進手段を備えているので、使用済海水と希釈用海水との混合不良を解消して混合・希釈が促進される。
この場合、好適な混合促進手段としては、海水の流れを乱すスタティックミキサー等の乱れ発生装置、水路底面から微細気泡を発生させるエアレーションノズル、あるいは、乱れ発生装置及びエアレーションノズルの組み合わせ等がある。

上述した本発明によれば、水路内に使用済海水と希釈用海水との混合を促進する混合促進手段を設けることにより、混合・希釈の促進により使用済海水と希釈用海水との混合不良が解消されるので、水路内を流れる間に行われる使用済希釈海水の脱炭酸処理性能が向上するという顕著な効果が得られる。

以下、本発明に係る排煙脱硫装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す第１の実施形態には、吸収剤として海水を使用する海水法と呼ばれる脱硫方式を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水脱硫装置」と呼ぶ）１が示されている。
この海水脱硫装置１は、略円筒形状とした脱硫塔２にボイラ排ガス及び海水を供給することにより、吸収液として上方から自然落下する海水と、下方から上昇するボイラ排ガスとが、湿式ベースとなる多孔板棚３で気液接触して脱硫される。

脱硫塔２の内部には、複数段（図示の例では３段）の多孔板棚３が上下方向に間隔を設けて水平に配置されている。各多孔板棚３には、ボイラ排ガス及び海水の通路となる多数の孔４が穿設されている。
吸収剤となる海水は、海水供給管５を介して吸収塔２の上部まで導入される。この海水は、吸収塔２内の上部平面に略均等配置された多数の海水ノズル５ａから、下方に配置されている多孔板棚３へ向けて流出する。なお、脱硫塔２の底面部には、多孔板棚３を通過した脱硫後の使用済海水を、後述する水路（Sea Water Treatment System；ＳＷＴＳ）９の水面に直接落下させる使用済海水出口６が開口している。

一方、ボイラ排ガスは、多孔板棚３より下方に連通するボイラ排ガス供給口７から脱硫塔２の内部へ供給され、多孔板棚３を通過して脱硫塔２の上部に開口するボイラ排ガス排気口８から流出する。
すなわち、上方から自然落下する海水と下方から上昇するボイラ排ガスとが、各段の多孔板棚３に穿設された孔４を通過する際に気液接触し、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を海水が吸収することにより脱硫される。

上述した脱硫塔２は、希釈用海水を導入して流す水路９の上部開口に使用済海水出口６を連通させて配置される。この水路９は、希釈用海水を導入して流すとともに、脱硫塔２の使用済海水出口６から落下して合流する使用済海水を希釈し、さらに、希釈後の使用済希釈海水に脱炭酸処理を施して排水する流路であり、通常は暗渠が採用される。希釈用海水と使用済海水とが合流して混合された使用済希釈海水は、水路９に導かれて周辺海域に排水されるが、水路９を流れる途中でエアレーションによる脱炭酸処理が施される。
また、水路９に脱硫塔２を設置する開口部の下方には、希釈用海水等が流れる水面より低い位置まで、すなわち、海水の水中に入り込む位置まで、ガス封印用の仕切壁１０が設けられている。この仕切壁１０は、使用済海水出口６の開口部外周を取り囲むようにして形成されているので、ボイラ排ガス供給口７から脱硫塔２に供給されるボイラ排ガスは、仕切壁１０と水面とにより封印されて水路９の水面上に形成される空間に流入することが防止されている。

ところで、水路９の内部には、使用済海水と希釈用海水との混合を促進する混合促進手段として、希釈用海水の流れを乱す乱れ発生器２０が設けられている。
図１に示す乱れ発生器２０は、水路９内を流れる希釈用海水の流れ方向において、脱硫塔２の設置位置より上流側に設けられている。この乱れ発生器２０は、たとえばスタティックミキサーのように、希釈用海水の流れを撹拌するなどして渦のような乱れを形成するものが有効である。しかし、乱れ発生器２０は、上述したスタティックミキサーに限定されることはなく、たとえば仕切壁１０の下方に配置して希釈用海水を通す板状や籠状の網部材を採用してもよい。なお、乱れ発生器２０の設置位置は、脱炭酸処理を受ける使用済希釈海水が十分に混合されていればよいので、水路９内で脱炭酸処理を行う位置より上流側となり、好ましくは脱硫塔２の近傍位置であればよい。

このような乱れ装置２０を設置することにより、水路９を通って脱硫塔２の下方に導かれた希釈用海水には、乱れ発生器２０の作用により図中に矢印ａで示す渦等の乱れが生じている。このため、脱硫塔２の使用済海水出口６から落下して希釈用海水の流れに合流する使用済海水は、渦等の乱れにより撹拌されて混合が促進される。
従って、水路９を流れる使用済希釈海水は十分に撹拌・混合され、使用済海水の濃度が略均一化した状態で流れてエアレーションによる脱炭酸処理を受けることとなるので、水路（ＳＷＴＳ）９の脱炭酸性能が向上する。

続いて、本発明の第２の実施形態を図２に示して説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、使用済海水と希釈用海水との混合を促進する混合促進手段が異なっており、上述した乱れ発生器２０に代えて、水路９の底面に微細気泡ｂを発生させるエアレーションノズル３０が設置されている。図示の例では、エアレーションノズル３０が脱硫塔２の下方に配置され、使用済海水出口６から流下した使用済海水が希釈用海水と合流する領域に微細気泡ｂを発生させている。
従って、水路９を流れる使用済希釈海水は十分に撹拌・混合され、使用済海水の濃度が略均一化した状態で流れてエアレーションによる脱炭酸処理を受けることとなるので、水路（ＳＷＴＳ）９の脱炭酸性能が向上する。

続いて、本発明の第３の実施形態を図３に示して説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、使用済海水と希釈用海水との混合を促進する混合促進手段として、上述した乱れ発生器２０とエアレーションノズル３０とが併用されている。すなわち、乱れ発生器２０により渦等の乱れを発生させるとともに、エアレーションノズル３０から微細気泡ｂを発生させることにより、水路９を流れる使用済希釈海水は、さらに十分な撹拌・混合を受けることとなる。従って、使用済希釈海水は、使用済海水の濃度がより一層均一化した状態で流れてエアレーションによる脱炭酸処理を受けるので、水路（ＳＷＴＳ）９における脱炭酸性能が向上する。

このように、上述した本発明によれば、水路９内に使用済海水と希釈用海水との混合を促進する混合促進手段が設けられているので、混合・希釈の促進により使用済海水と希釈用海水との混合不良が解消される。このため、水路９内を流れる間に行われる使用済希釈海水の脱炭酸処理性能が向上するので、使用済希釈海水が排水される周辺海域の環境に及ぼす影響を低減できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係る排煙脱硫装置の第１の実施形態を示す構成図である。 本発明に係る排煙脱硫装置の第２の実施形態を示す構成図である。 本発明に係る排煙脱硫装置の第３の実施形態を示す構成図である。 排煙脱硫装置の従来例を示す構成図である。

符号の説明

１ 排煙脱硫装置（海水脱硫装置）
２ 脱硫塔
３ 多孔板棚
５ 海水供給管
６ 使用済海水出口
７ ボイラ排ガス供給口
８ ボイラ排ガス排気口
９ 水路（ＳＷＴＳ）
２０ 乱れ発生器（混合促進手段）
３０ エアレーションノズル（混合促進手段）

Claims (1)

1. 水路と、
   内部において前記水路内を流れる希釈用海水の表面に脱硫後の使用済海水を直接落下させる脱硫塔と、
   前記希釈海水との混合により希釈された使用済希釈海水が前記水路を流れる間に脱炭酸処理される脱炭酸処理部と、
   を備えた排煙脱硫装置であって、
   前記脱炭酸処理部の上流側において、予め前記希釈用海水に乱流を発生させ、前記使用済海水と前記希釈用海水とを撹拌することにより、これらの混合を促進する混合促進手段を備えた排煙脱硫装置。

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