JPH0370125B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明の適用分野は、例えば脱硫装置を備えた
硫化化石燃料燃焼発電所の自然通風対向流冷却塔
である。

本発明は、これら冷却塔内に設ける発電所の脱
硫煙道ガス噴射装置に関する。

生活環境上の理由から、基本的には森林の被害
や湖沼の酸性化の阻止のために、またそれらの動
物相及び植物相を守るために、燃料を燃焼する発
電所は、大気に排出される煙道ガスが低硫黄含有
量であるように、処置するように仕向けられてい
る。考えられた処置は、空気予熱出口で煙道ガス
を脱硫することにある。

（従来の技術） 最近の脱硫方法は、薬液による洗浄にある。仏
国特許第2534150号は、そのような方法を示して
いる。脱硫ガスは、比較的低温な80℃程度に維持
され、湿気を含まされる。この脱硫ガスは、発電
所の普通の煙突に送られるためには冷たすぎ、ま
たその上昇力はこの低い温度によつて減少され、
それは脱硫煙道ガスの大気中への良好な拡散を妨
げる。従つて、これら冷却塔から排出される暖か
い空気の強力な上昇力の利益を得るために脱硫煙
道ガスを自然通風冷却塔に送出することが望まし
い。それは、基本的には、脱硫された脱硫ガスの
温度よりも、低いこの空気の温度（例えば30℃）
にもかかわらず、それらの大量の空気流に起因し
ている。

自然通風冷却塔によつて脱硫煙道ガスを排出す
るという考えは、西独特許第347141号に示されて
いるように古くからある。他の参考文献として
は、英国特許第525702号、西独特許第1601137号、
西独特許第2228762号、西独特許第2453488号や、
またもつと最近のものでは、西独特許第2738501
号や西独特許第2752288号があり、それらにおい
ては煙道ガスは脱硫される。

（発明が解決しようとする問題点） 煙道ガスの脱硫は完全ではないので、自然通風
冷却塔内の煙道ガスの噴射は、幾つかの問題を引
起こす。初期硫黄含有量は、例えば100ｇ／m³程
度であり、それは１ｇ／m³程度の値に低下され
る。

同様のことが煙道ガスの他の有毒化合物、特に
窒素酸化物（NOx）にも当てはまる。冷却塔の
出口での有毒生成物の比較的高度な局部的濃縮を
避けるために、また、単一の均質に近い混合空気
として、煙道ガスを冷却塔の大量の暖かい空気流
と一緒に運ぶために、この煙道ガスを、約10倍以
上の流速をもつた冷却塔の暖かい空気内に十分に
稀釈することが望ましい。煙道ガスの冷却塔空気
流との完全な混合は、混合空気の温度が上昇する
ので、冷却塔通風の増加効果を有する。この混合
は、種々の前記引用特許の発明、特に西独特許第
228762号の発明と異なつているように思われる。
実際に、通風の増加は、同一の冷却容量のための
冷却塔の大きさを減少するばかりでなく、煙道ガ
ス噴射装置の煙道ガス管に起因する冷却塔空気流
の付加的な頭損失を補うために、望ましい。

実際に、これらの管は、例えばその上から煙道
ガスが噴射される交換体の水平面において100ｍ
の直径の冷却塔のために、非常に大きく、該煙道
ガスは２本の７ｍの直径の管によつて噴射され
る。

脱硫煙道ガスの特徴は、湿式脱硫工程からの水
蒸気での、その浸潤である。この結果は、この煙
道ガスの温度低下が１ミクロン程度の直径の微小
水滴形状の水蒸気の濃縮を引起こす。このガス
の、そのような冷却は、ガスを冷却塔の内に運ぶ
管内で生じる。例証された実施例（600MWeのタ
ー発電機に用いられる100ｍの直径の冷却塔）で
は、濃縮された水流は、１時間当り1ton程度であ
る。これらの水滴は、一部は、煙道ガスの硫黄酸
化物を捕え、そのために、例えばPH２まで低下可
能なそれらのPHによつて酸性化される。

直径数ミクロンの微細な水滴は、冷却塔の空気
流によつて遠くに運ばれ、かくして大気中に良好
に拡散される。これに対して、微細な水滴の合体
によつて或いはより冷たい面上、特に管壁上に形
成された水膜からの水滴によつて生じる、より大
きな水滴は、冷却塔によつて大空中に排出されな
いように集められねばならず、また続いてその酸
性によつて損傷を引き起す水滴は近くに落下され
なければならない。煙道ガスの混合を与えるため
に設けられる手段は、それゆえに、一側では比較
的熱い（40〜90℃）煙道ガスによつて、また他側
では比較的冷たい（例えば30℃）冷却塔空気流に
よつて接触される接触面を避けねばならない。実
際、酸性の水膜は、煙道ガスによつて接触され、
比較的大きな直径、例えば0.1〜１mm及びそれよ
り大きな直径の水滴の分離を伴う側で形成され
る。西独特許第3327931号、西独特許第3043239号
或いは仏国特許第2275744号に記載されているよ
うな混合機は適していない。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は冷却塔用の脱硫煙道ガス噴射装
置であつて、該装置は、 冷却塔空気流内の煙道ガスの完全な混合を与
え； もし、大気中に拡散されるならば蒸発によつ
て、或いは雲による合体によつて吸収されるのに
十分な程拡散されない臨界直径を超える直径の煙
道ガス水滴を捕え； これら水滴を集め、次いで、それらを例えば中
和されて下水道に排出されるように冷却塔の外側
に、またそれらを大量の循環水内に溶解する冷却
塔の溜池内に運び； 水滴の分離後は、煙道ガスのための凝集面を与
えず； わずかに冷却塔空気流のための小さな頭損失
（交換体頭損失の10％未満）を与え、且つ、ほん
の少し冷却塔の交換体内の空気分配を乱すだけで
あり； 煙道ガス流のための受け入れられる頭損失を与
える（脱硫装置を横断するこのガス流の比較的高
い頭損失と比較して）。

これらの目的は、ここに並びに特許請求の範囲
に記載の煙道ガス噴射装置によつて達成される。

（実施例） 以下、添付図面に従つて本発明の実施例に付き
説明する。

図中、同一符号は同一部材を示す。

本発明による装置は、冷却塔２中の煙道ガスを
それを分配しつつ交換体の上に配送する少なくと
も１本の水平管と滴分離器とから成る。即ち、そ
れは煙突の最も低い位置において、完全に明瞭で
ある。管１はその上方位置に比較的狭い溝３を有
し、該溝３は該管が冷却塔２の殻１２を貫通する
位置から間隔を於いて始まり該管の他端まで延
び、また該管は冷却塔の反対側の殻に同じような
間隔を置いて停止している。

溝３は、管１の幅と略同じ幅を有すか、或いは
わずかに狭い幅を有し且つ頂壁乃至は屋根７と、
略垂直に煙道ガスを分配する滴分離板５から成る
側面を備えた下方壁８とによつて閉じられている
室が連続して設けられている部分の管１にのみ沿
つて延びている。

それ自体知られている適当な滴分離器の実施例
は、例えば仏国特許第2393600号、西独特許第
2510754号、西独実用新案登録第7821546号、西独
特許出願公開第3333172号並びに仏国特許第
2544997号中に記載されていることが見出される。

前記刊行物に記載されている滴分離板は、枠中
に設けられている複数の板から成る複数の横断し
て延びる偏向部材から成る。これら偏向部材は室
４の内部を該室の外部（即ち、冷却塔の囲い）に
接続するジグザグ或いは波状の通路を形成する。
該偏向部材は、該偏向部材の相分離室によつて捕
えられた水を、通路（第６図中１０で示される）
内の板基部で容易に集めるために、垂直か或い
は、実質的に垂直である。該相分離室は該波状偏
向部材の波がしらの領域に設けられており、また
煙道ガス流に向つて開口している入口孔を備えて
いる。

各室４の長さは、管１の直径乃至は幅の大きさ
程度である。例えば５〜７ｍの直径の管に対して
４ｍである。垂直隔壁６は管の長さ方向に垂直に
これらの室を閉じ、それらの目的は、管の長さに
沿う煙道ガス速度成分をゼロに減少することであ
る。水平管１によつて冷却塔の垂直空気流に与え
られる妨害を少なくするために、煙道ガス速度は
増加されることができるので、管１はその長さ方
向に沿つて断面を減少されることができる。殻１
２を横断する時の煙道ガスの速度は、例えば15〜
25ｍ／secであり、一方、冷却空気の上昇速度は、
管１の位置で1.5〜３ｍ／sec程度である。

煙道ガスの完全な混合を与えるために、該煙道
ガス流は、また、管の溝３に沿つて可能な限り等
しくなければならない。これは該溝３が一定の幅
をもつのが好ましい理由である。

管１に関する限り、管１内の略一定の速度を維
持する減少する直径を備えた円形であり得るが、
しかし、この構造はコスト高であり、且つ頭損失
の観点から現実的でない。管は単一の一定の直径
を備えた円形であり得る。そのような管内の圧力
変動は該管の長さに亘りわずかであり、それは溝
に沿つた流れの均一性のために好ましい。溝３は
比較的狭く、従つて該管の長さに亘つての該管の
内部圧力変動、即ち、該管内の煙道ガス頭損失
は、溝の横断時の煙道ガス頭損失と比較するとき
は、非常に小さい。

溝の幅は、例えば、その全通過断面（幅×長
さ、例えば0.8×（24ｍ＋24ｍ））が冷却塔の殻の
横断位置における管の断面（例えば38m²）と略等
しくなるような幅である。

管のコストを減少するために、該管の断面は、
図示のように２つ或いはもつと少ない数の断面で
形成され、その各々は殻の横断位置から始つてい
る減少している断面である。

該管は、また、楕円形或いは四角形の断面、或
いはどのような断面でもよい。

管の構造上の技術によれば、溝３は例えば各室
の間にその幅を一定に設けられることを保つため
に支柱或いはつなぎ材を備えることによつて支持
されるであろう。これらの支柱或いはつなぎ材
は、必要であれば、例えば１ｍ間隔で、近づける
ことができる。

室の屋根７は、平板或いは図示のように皿状で
ある。

煙道ガスは、溝３を、上向きで且つ管の端に向
う傾斜速度成分を伴つて、殻の横断時と同じ程度
の速度、例えば15〜25ｍ／secで横断する（第２
図）。室の脱硫煙道ガスの噴射は、その屋根を、
また各室の下流に設けられた隔壁を吹付け、該室
の２つの側面の各々に夫々向つて進む２つのガス
状流れに分割される（第３Ｂ図）。

滴分離板５の側面の高さは、水滴を分離しない
煙道ガスのために許される最大速度によつて決定
される。この速度は、使用される滴分離器の型式
の関数であり、例えば５ｍ／secである。平均速
度は例えば4.5ｍ／secであり、該煙道ガスは、滴
分離板を４〜５ｍ／secの速度で横断する。当然
の結果として、これらの板の全断面は、冷却塔の
殻の貫通位置での管の断面よりも、約４倍を越え
て大きい。

従つて、板５の高さは、実際上、一般には管１
の直径の２分の１と４分の１の間である。

室４は、かくして、それらの比率に従つて、２
つの蒸留室を与え、従つて、それは溝３の両側
で、滴分離器５を介してかなり一定の煙道ガス速
度を保証する。

煙道ガスを冷却塔に送給する管が１本のみであ
る場合は、この管は、好ましくは、塔２内に直径
方向に設けられる。しかし、好ましくは、塔内に
対称に位置した２本の平行な管を設け、より良い
塔内での煙道ガスの分配を与える。

また、２本以上の煙道ガス管を設けることもで
きるが、しかしながら、管の数が２本を越える
と、主要な空間上の問題が、すぐに起きる。

管はまた互いに平行でなくてもよく、例えば放
射状に位置されてもよい。

管と室の材料は、例えば塗装鋼材、アスベスト
セメント、ガラス繊維強化プラスチツク、ポリ塩
化ビニル等、種々の材料であり得る。

滴分離器５の出口での煙道ガス速度４〜５ｍ／
secは、熱交換体の熱気上昇速度1.5〜３ｍ／sec
よりも極立つて大きいので、煙道ガスの拡散は、
特に煙道ガスを冷却塔に送給する２本の管がある
場合、冷却塔内の全空気流中において完全に得ら
れ、良好な混合を生ぜしめる。

変形例として、煙道ガス管が少なくとも２つの
減少する直径の区域によつて形成される場合、室
４は全て同じ幅、特に最も小さな管の直径と等し
い幅を持つことができる。これは第５図中に示さ
れ、ここでは、管１は第３Ｂ図のものであり、一
方、室４は最も小さな直径を備えた管に載せられ
た室と同一、即ち第３Ａ図中に示される室であ
る。

更なる変形例として、下方壁８は室４の下に位
置する管１の１部によつて形成することができ、
水滴分離器５の延長方向に設けられた側面９はシ
ールされた壁である。

室４の下方壁８が管１の管壁から分離した床で
形成される場合、これらの床は、水平でも、また
分離板５の下部で凝集している水を排出すること
を許容するために、わずかに傾斜していてもよ
い。

同じ管区域の全ての室は連続させることがで
き、分離板５は支持部材によつてのみ分離されて
おり、また２つの隣り合つた室は１つの隔壁６に
よつてのみ分離されている。しかし、同じ管区域
の全ての室４は不連続であつてもよく、各室４
は、上流には該管に平行な煙道ガスの水平成分を
破壊するために、また下流にはそのシーリングを
与えるためにそれ自身の隔壁６を有する。何故な
らば、煙道ガスは滴分離器を介してのみ管から離
れるからである。

室４の隔壁６は、適当であれば、例えば煙道ガ
ス噴射が無い場合に検査のために作業者の移動を
許容する開口を備えることができ、これらの開口
は例えば摺動できるドアーを備えることができ
る。これらの開口がドアーを備えていないなら
ば、隔壁６上の溝６の実質上外側であるように側
面５に近接され、従つて、隔壁はガス噴射溝３の
水平速度成分に関してその役割を完全に維持する
のであろう。室の不連続設置の場合、２つの隣接
する隔壁はシールされたトンネルによつて接続さ
れる。

第６図示の通り、滴分離板によつて保持される
滴は通路１０内に落ち、そこから滴は床８と管１
の間の空間１３内のドレイン１１を通り最終的に
は管１４によつて抜かれて排出される。

第７図及び第８図中に示される変形例において
は、溝は大きな幅を有している。それを横断する
煙道ガスの低い頭損失は、該溝に沿つた適当な均
一な煙道ガスの分配の設備を与えない。この煙道
ガス分配の均一性は、それゆえに、溝３の下の管
１の内側に設けられた偏向部材１５によつて与え
られる。偏向部材の幅は、好ましくは一定で、ま
た溝の幅と略等しい。中断されない偏向部材の組
は、図示の通り、溝の始端から一直線に下に傾斜
させて管１の底に近づくように溝３の下に位置さ
れている。ガスの分配を、管１の種々の区域に亘
つて出来る限り一様にすることを保証するため
に、偏向部材１５は、個々に回転できるように設
けることができる。各偏向部材１５の偏向は、使
用される時に最終的に調節設定されるであろう。

好ましくは、偏向部材組立体は、多分、最後の
区域を除いて、側方隔壁を備える。該側方隔壁１
６は、それらの上方は、溝３まで延び、また下方
はそれらの側方隔壁１６が三角形となる各偏向部
材の位置までと、それらの側方隔壁が四角形とな
る最も下方の偏向部材の位置にまで延びる。

管１が２以上の減少直径区域から成り、該区域
と連接するテーパを付けられた接合部内に溝を備
えない場合、偏向部材の配列は各管区域の上方位
置から再び始まる。

複数個の区域がある場合、各引続く区域への煙
道ガス流は、側壁と管壁との間に位置する空間を
介して前の区域から通過し、また最後の偏向部材
の下に設けられた管の下方部を通過する。第７図
及び第８図の変形例による煙道ガス噴射装置は、
基本的には偏向部材によつて先に記述した装置よ
りもコスト高である。しかしながら、煙道ガスに
よつて横断された時の、これら板の頭損失が、煙
道ガスが狭い溝３を横断する時に有する動的エネ
ルギーに比較して低い場合、滴分離板５の高さに
亘る空気の分配の均一性の改良において正当化さ
れる。そのような場合（例えば板５での比較的低
い頭損失を伴う第３図の場合）、煙道ガスは主に、
それらの過度な速度が水滴の抽出を導くことので
きる板５の上方部にやつてきて、一方板の底部で
の低過ぎる速度はこれら水滴の慣性効果の減少の
ために、水滴の通過を導くことができる。

室４の内側に設けられた装置によつてこの速度
の均一性をもたせることは技術的に可能である。
しかし、投資コスト並びに頭損失が大きすぎる。
板５の高さに亘る煙道ガスの分配の問題は前記の
第７図並びに第８図示の変形例によつて効果的に
解決される。偏向部材の変形例は、有利には、噴
射装置から成り、ここでは室４は流れを安定化さ
せるために中央垂直隔壁を備える。これらの垂直
隔壁の底部１８は例えば第８図示の如く拡大形成
される。垂直隔壁１７なしに室４の屋根の中央を
吹付けるガス流の噴射は、一側５から他側への周
期的な偏向によつて不安定性を生じさせるであろ
う。

室４の側面５に関して、滴分離板は、これら側
壁の高さのある部分のみを占め、これら面の下方
及び／又は上方部分は閉じている。そのようなレ
イアウトの目的は、滴分離器を通過する過度の低
速或いは高速の空気速度の領域の発生を避けるた
めであり、それら領域は板の下方並びに上方端で
存在しがちであり、滴分離板の高さを、側面の一
部の高さに限定することによつて、これら板の高
さに亘るより小さな速度変化が得られる。

もしもこの変形例において、これら板を通過す
る平均空気速度の上昇を望まないならば、これら
側面５の高さ、それゆえに室４の高さは、その中
に下方及び／又は上方閉鎖領域（分離器無しに）
を置くことを許容するために大きくしなければな
らないことは明らかである。７ｍの管１の直径の
ために、例えば側面の高さは3.5ｍ、滴分離器の
高さは、2.0ｍ、下方閉鎖領域の高さは0.5ｍ、上
方閉鎖領域の高さは1.0ｍである。

第９図示の通り、溝３は可変幅であり得る。即
ち、管１の初めからその終りまで、均一に或いは
段によつて増加する幅（台形溝）である。例え
ば、幅は、ガスが到着する入口端では１ｍで、他
端で３ｍである。可変幅溝の採用の目的は、管の
長さに亘るその内側の静的及び動的圧力変動を保
証することである。

複数の管区域から成り、偏向部材１５組立体が
管の底の前の途中位置で停止しており、且つ側方
隔壁１６が四角形状である実施例においては、側
方隔壁１６に接続する下方隔壁１９を備えること
ができ（第１０図参照）、従つて煙道ガスは１つ
の区域の下方隔壁１９の下を通り次の区域へと通
過する。

第１０図示の如く、最終区域の前の管区域は、
また下方偏向部材１５を室４のそばの溝３に接続
する端部隔壁２０を備えることができる。この場
合、そして側方隔壁１６が四角形で且つ下方隔壁
１９が備えられる場合、それは室４の送給箱を得
る。

本発明は、この明細書中に記載される詳細に限
定されるものではない。

（発明の効果） このように、本発明脱硫煙道ガス噴射装置によ
れば、脱硫煙道ガスを、拡散不能の煙道ガス水滴
を完全に取り除いた状態で、冷却塔から排出され
る熱気に混合し、その上昇力を利用して大気中に
良好に拡散させることができる等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷却塔内の２本の脱硫煙道ガス配管
のレイアウトを示す自然通風冷却塔の水平断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線上の１本の管の垂
直縦断面図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は夫々第１図
のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線断面図、第４図は煙道ガ
ス配管とその支持装置のレイアウトを示す冷却塔
の下部の一部截断立面図、第５図は第３Ｂ図の変
形例の截断面図、第６図は管ガスを載せる室の床
を備える滴分離板の接合の詳細図、第７図は第８
図のＡ−Ａ線に沿つた管の変形例の垂直縦断面
図、第８図は第７図のＢ−Ｂ線に沿つた拡大断面
図、第９図は管の上部の面における管の部分平面
図、第１０図は実施変形例を示す第７図に類似の
断面図である。 １……管、２……冷却塔、３……溝、４……
室、５……滴分離器、１２……殻。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 脱硫煙道ガスを、冷却塔から排出させる熱気
   と共に大気中に排出するために該冷却塔内に噴射
   するための装置であつて、該冷却塔の殻を貫通し
   て挿入するための少なくとも１本の煙道ガス噴射
   管と、該管の長さ方向の少なくとも１部に沿つて
   延び、且つ該管と溝囲繞室間の連通を与え、該管
   を通つて該溝囲繞室へ進む該煙道ガスの速度を調
   整する、該管の上方部の溝と、該室と連通してい
   る該溝の少なくとも一側上の滴分離器とから成
   り、該滴分離器は、板を形成し、それを介して該
   煙道ガスは該冷却塔の交換体の上方で該冷却塔の
   熱気内に噴射されるようになつており、該少なく
   とも１つの分離板が該室の少なくとも１つの側壁
   を形成するようにされている脱硫煙道ガス噴射装
   置。 ２ 該室は、連続する複数の隔壁によつてその長
   さ方向に沿つて区画されており、該室の区画区域
   の側壁を形成する滴分離板を備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 該側壁の高さは、該管の幅乃至は直径の４分
   の１から２分の１であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 ４ 該溝の幅は、その全通過断面が、該管が該殻
   を横断する場所での該管の断面に略等しくなるよ
   うな幅であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ５ 該管は減少断面であり、且つ該管は各々が分
   離した室と連通している分離した溝を備えた少な
   くとも２つの異なつた断面の区域から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 大きな方の断面の区域の室の幅は小さな方の
   断面の区域の室の幅と同じであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７ 各滴分離器は、凝集物を集めてそれを装置か
   ら運ぶために、その下のドレインと連通すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８ 該管は、その内部の該溝の下に偏向部材を備
   え、該偏向部材の幅は該溝の幅と等しいことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ９ 該偏向部材は、該溝の長さ方向に延びる組立
   体の形状であり、それら偏向部材は、該煙道ガス
   流の方向に、該溝の一端から他端に下降線上に延
   びていることを特徴とする特許請求の範囲第８項
   記載の装置。 １０ 各区域は、該煙道ガス流の方向に一端から
   他端に下降線上に延びる偏向部材の組立体を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   装置。 １１ 最後の区域の、偏向部材の組立体の下降配
   列は管の底に至り、一方、前の区域のそれは中間
   位置に至ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ０項記載の装置。 １２ 該偏向部材は側方隔壁を備えることを特徴
   とする特許請求の範囲第９項記載の装置。 １３ 水平隔壁は、該側方隔壁の底部間に延びる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の
   装置。 １４ 垂直隔壁は、最も下方の偏向部材から該溝
   の端のそばの管まで延びることを特徴とする特許
   請求の範囲第１３項記載の装置。 １５ 該室は中央垂直隔壁を備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の装置。 １６ 該中央垂直隔壁は拡大底部を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７ 該溝は可変幅であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 １８ 該装置は２本の管から成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。 １９ 該冷却塔と組合わされて、該装置は該冷却
   塔内に放射状に置かれていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ２０ 該冷却塔と組合わされて、該装置の２本の
   管は互いに平行に且つ該冷却塔内に対称に置かれ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１８項
   記載の装置。