JPH05154337A - 脱硫装置 - Google Patents
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- JPH05154337A JPH05154337A JP3177086A JP17708691A JPH05154337A JP H05154337 A JPH05154337 A JP H05154337A JP 3177086 A JP3177086 A JP 3177086A JP 17708691 A JP17708691 A JP 17708691A JP H05154337 A JPH05154337 A JP H05154337A
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Landscapes
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- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガスの脱硫時における水の供給を効果的に
行い、脱硫性能を向上させ、しかもコンパクトな脱硫装
置を提供すること。 【構成】 アルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物
の内一種以上の化合物からなる脱硫剤を燃焼炉１または
燃焼排ガス煙道６中に供給する脱硫剤５の供給装置と、
脱硫処理された排ガスが導入される脱硫塔４と、該脱硫
塔４に水含有流体を供給して、脱硫反応を促進させる水
含有流体噴霧装置１３を備えた脱硫装置において、煙道
６と脱硫塔４下部との間に水含有流体噴霧装置１３を設
置し、該装置１３の壁に水含有流体噴霧ノズル１２を該
装置内ガス流れに旋回が加わるように配置して取り付け
る。
行い、脱硫性能を向上させ、しかもコンパクトな脱硫装
置を提供すること。 【構成】 アルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物
の内一種以上の化合物からなる脱硫剤を燃焼炉１または
燃焼排ガス煙道６中に供給する脱硫剤５の供給装置と、
脱硫処理された排ガスが導入される脱硫塔４と、該脱硫
塔４に水含有流体を供給して、脱硫反応を促進させる水
含有流体噴霧装置１３を備えた脱硫装置において、煙道
６と脱硫塔４下部との間に水含有流体噴霧装置１３を設
置し、該装置１３の壁に水含有流体噴霧ノズル１２を該
装置内ガス流れに旋回が加わるように配置して取り付け
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ金属またはアル
カリ土類金属の酸化物、水酸化物または炭酸塩のうち一
種類以上の化合物を脱硫剤として用いる脱硫配装置に係
り、特にコンパクトな脱硫塔を用いて効率良く脱硫する
ための水含有流体の供給方式に関するものである。
カリ土類金属の酸化物、水酸化物または炭酸塩のうち一
種類以上の化合物を脱硫剤として用いる脱硫配装置に係
り、特にコンパクトな脱硫塔を用いて効率良く脱硫する
ための水含有流体の供給方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】火力発電所における重油焚、石炭焚ボイ
ラから排出される排ガス中には、硫黄化合物（ＳＯｘ）
やＨＣｌなどの酸性有害物質が通常、１００〜３０００
ｐｐｍの割合で含まれており、酸性雨や光化学スモッグ
の原因物質とされるため、その効果的な処理手段が望ま
れている。従来から湿式法（例えば石灰石−石膏法）ま
たは乾式法（活性炭法）が採用されているが、湿式法は
有害物質の除去率が高い反面、廃水処理が困難で、排ガ
スを再加熱する必要があり、設備費や運転費が高く、乾
式法では高い除去率が得られないという問題があった。
このため、無排水の低コストプロセスで高い除去率が得
られる脱硫方法の開発が望まれている。
ラから排出される排ガス中には、硫黄化合物（ＳＯｘ）
やＨＣｌなどの酸性有害物質が通常、１００〜３０００
ｐｐｍの割合で含まれており、酸性雨や光化学スモッグ
の原因物質とされるため、その効果的な処理手段が望ま
れている。従来から湿式法（例えば石灰石−石膏法）ま
たは乾式法（活性炭法）が採用されているが、湿式法は
有害物質の除去率が高い反面、廃水処理が困難で、排ガ
スを再加熱する必要があり、設備費や運転費が高く、乾
式法では高い除去率が得られないという問題があった。
このため、無排水の低コストプロセスで高い除去率が得
られる脱硫方法の開発が望まれている。
【０００３】これに対して、低温の排ガスの低コストプ
ロセスで高い除去率が得られる脱硫方法が見直されてい
る。この方法の代表的なフローシートを図８に示す。ボ
イラ１からの排ガス２はエアヒータ３で温度を下げら
れ、脱硫塔４に導かれる。消石灰等の脱硫剤５は煙道６
または脱硫塔４内に噴霧して供給される。一方、水はヘ
ッダ２１によって脱硫塔４内に供給され、スプレノズル
１２によって塔内に噴霧されて、排ガスの温度を下げ、
湿度を上げる。反応した吸収剤は排ガス中の灰と共に集
塵装置８で捕集され、廃棄される。
ロセスで高い除去率が得られる脱硫方法が見直されてい
る。この方法の代表的なフローシートを図８に示す。ボ
イラ１からの排ガス２はエアヒータ３で温度を下げら
れ、脱硫塔４に導かれる。消石灰等の脱硫剤５は煙道６
または脱硫塔４内に噴霧して供給される。一方、水はヘ
ッダ２１によって脱硫塔４内に供給され、スプレノズル
１２によって塔内に噴霧されて、排ガスの温度を下げ、
湿度を上げる。反応した吸収剤は排ガス中の灰と共に集
塵装置８で捕集され、廃棄される。
【０００４】このような方法において、脱硫塔４の入口
付近では吸収剤の表面がフレッシュであるため、酸性有
害物質の除去率は排ガス中の水分濃度（相対湿度）に大
きく支配されていることが知られている。従って、反応
初期で吸収剤の活性が高い条件において除去率を上げる
には、水を急速に蒸発させることにより排ガス温度を下
げ、水分濃度を上げることが重要であり、このため水ス
プレノズル１２が設置されている（例えば、EPA First
Combined FGD and SO2 Control Symposium,1988.10,St.
Louis、特開昭６１−２８７４２１号）。
付近では吸収剤の表面がフレッシュであるため、酸性有
害物質の除去率は排ガス中の水分濃度（相対湿度）に大
きく支配されていることが知られている。従って、反応
初期で吸収剤の活性が高い条件において除去率を上げる
には、水を急速に蒸発させることにより排ガス温度を下
げ、水分濃度を上げることが重要であり、このため水ス
プレノズル１２が設置されている（例えば、EPA First
Combined FGD and SO2 Control Symposium,1988.10,St.
Louis、特開昭６１−２８７４２１号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、水ス
プレノズル１２から供給された液滴を急速に蒸発させる
ことに対する検討が不十分であると考えられる。なぜな
ら、酸性有害物質の除去率を８０％以上にするために、
ガス側の滞留時間を１０秒以上に設置するよう脱硫塔４
の高さを数十ｍ以上にしており、脱硫塔４の寸法が大き
くなりすぎる傾向がある。この結果、設備費が高くなる
という問題があった。また、水スプレノズル１２が脱硫
塔４内に配置されているために、脱硫塔４内における水
スプレノズル１２までの配管の外表面において結露が生
じ、配管表面に腐食性物質が析出しやすいという問題が
あった。さらに水スプレノズル１２の先端は大変つまり
やすいが、つまったときのメンテナンスがしにくいとい
う欠点があった。
プレノズル１２から供給された液滴を急速に蒸発させる
ことに対する検討が不十分であると考えられる。なぜな
ら、酸性有害物質の除去率を８０％以上にするために、
ガス側の滞留時間を１０秒以上に設置するよう脱硫塔４
の高さを数十ｍ以上にしており、脱硫塔４の寸法が大き
くなりすぎる傾向がある。この結果、設備費が高くなる
という問題があった。また、水スプレノズル１２が脱硫
塔４内に配置されているために、脱硫塔４内における水
スプレノズル１２までの配管の外表面において結露が生
じ、配管表面に腐食性物質が析出しやすいという問題が
あった。さらに水スプレノズル１２の先端は大変つまり
やすいが、つまったときのメンテナンスがしにくいとい
う欠点があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記した問題点
および欠点を解決し、排ガスの脱硫時における水の供給
を効果的に行い、脱硫性能を向上させ、しかもコンパク
トな脱硫装置を提供することにある。
および欠点を解決し、排ガスの脱硫時における水の供給
を効果的に行い、脱硫性能を向上させ、しかもコンパク
トな脱硫装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、ア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物の内一種以上
の化合物からなる脱硫剤を燃焼炉または燃焼排ガス煙道
中に供給する脱硫剤供給装置と、一部脱硫処理された排
ガスが導入される脱硫塔と、該脱硫塔に水含有流体を供
給して、脱硫反応を促進させる水含有流体噴霧装置を備
えた脱硫装置において、排ガス煙道とその下流の脱硫塔
との間に水含有流体噴霧装置を設置し、該装置の壁に水
含有流体噴霧ノズルを該装置内ガス流れに旋回が加わる
ように配置して取り付けた脱硫装置により達成される。
ルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物の内一種以上
の化合物からなる脱硫剤を燃焼炉または燃焼排ガス煙道
中に供給する脱硫剤供給装置と、一部脱硫処理された排
ガスが導入される脱硫塔と、該脱硫塔に水含有流体を供
給して、脱硫反応を促進させる水含有流体噴霧装置を備
えた脱硫装置において、排ガス煙道とその下流の脱硫塔
との間に水含有流体噴霧装置を設置し、該装置の壁に水
含有流体噴霧ノズルを該装置内ガス流れに旋回が加わる
ように配置して取り付けた脱硫装置により達成される。
【０００８】
【作用】吸収剤として消石灰（以下Ｃａ(ＯＨ）2と記
す。）を例に取り、吸収剤とＳＯ2ガスとの脱硫反応に
ついて以下に述べる。 Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2→Ｈ2ＳＯ3 （１） Ｃａ（ＯＨ）2＋Ｈ2ＳＯ3→ＣａＳＯ3＋Ｈ2Ｏ （２） （１）式は、ＳＯ2が水に吸収され亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）
となる反応、（２）式は、亜硫酸が消石灰と反応し亜硫
酸カルシウム（ＣａＳＯ3）が生成する反応であり、水
分（Ｈ2Ｏ）が非常に重要であることが分かる。
す。）を例に取り、吸収剤とＳＯ2ガスとの脱硫反応に
ついて以下に述べる。 Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2→Ｈ2ＳＯ3 （１） Ｃａ（ＯＨ）2＋Ｈ2ＳＯ3→ＣａＳＯ3＋Ｈ2Ｏ （２） （１）式は、ＳＯ2が水に吸収され亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）
となる反応、（２）式は、亜硫酸が消石灰と反応し亜硫
酸カルシウム（ＣａＳＯ3）が生成する反応であり、水
分（Ｈ2Ｏ）が非常に重要であることが分かる。
【０００９】実験的に脱硫率に及ぼす相対湿度を調べる
と、相対湿度が大きいほど脱硫率は大きくなっており、
脱硫塔内にて、急速に液滴を蒸発させ、温度を下げると
同時に湿度を上げることが大変重要であることが分か
る。したがって、本方式では水分を急速に増加させるた
め、水噴霧用のスプレノズルを用いる。その噴霧特性や
噴霧液滴の蒸発挙動について実験装置および数学モデル
を用いて精力的に研究した結果、本発明に至ったもので
ある。以下に、液滴の蒸発挙動を数学モデルを用いて、
電子計算機により解析した結果の一例を示す。なお、参
考のために、液滴蒸発過程の解析方法を図３に示す。ガ
ス流れの計算は次の計算式（１）、（２）により行う。
と、相対湿度が大きいほど脱硫率は大きくなっており、
脱硫塔内にて、急速に液滴を蒸発させ、温度を下げると
同時に湿度を上げることが大変重要であることが分か
る。したがって、本方式では水分を急速に増加させるた
め、水噴霧用のスプレノズルを用いる。その噴霧特性や
噴霧液滴の蒸発挙動について実験装置および数学モデル
を用いて精力的に研究した結果、本発明に至ったもので
ある。以下に、液滴の蒸発挙動を数学モデルを用いて、
電子計算機により解析した結果の一例を示す。なお、参
考のために、液滴蒸発過程の解析方法を図３に示す。ガ
ス流れの計算は次の計算式（１）、（２）により行う。
【００１０】
【数１】 ここで、計算式（１）は連続の式、微小要素における質
量バランスを表し、計算式（２）式はパラメータ、φ
（ｕ、ｖ、ｗ、ｋ、ε）の保存式であり、 φ＝ｕ、ｖ、ｗ の場合、計算式（２）は運動方程式またはナビエストー
クの式である。計算式（２）の左辺は対流項、右辺第一
項は拡散項、第二項はソース項を表す。また、温度、軌
跡、蒸発量の計算には次の計算式（３）〜（７）を用い
る。
量バランスを表し、計算式（２）式はパラメータ、φ
（ｕ、ｖ、ｗ、ｋ、ε）の保存式であり、 φ＝ｕ、ｖ、ｗ の場合、計算式（２）は運動方程式またはナビエストー
クの式である。計算式（２）の左辺は対流項、右辺第一
項は拡散項、第二項はソース項を表す。また、温度、軌
跡、蒸発量の計算には次の計算式（３）〜（７）を用い
る。
【００１１】
【数２】 ここで計算式（３）は液滴の運動方程式、液滴に働く力
の釣合式であり、計算式（４）は液滴の質量バランスを
表す式である。計算式（４）の左辺は蒸発あるいは凝縮
による質量変化速度、右辺は液滴からの水分の蒸発量あ
るいは凝縮量を表す。計算式（５）は液滴のエネルギー
保存則を表し、左辺は液滴の温度変化を表す項であり、
計算式（５）の右辺の第一項のｑは対流伝熱による熱移
動量で計算式（６）により評価される。また、計算式
（５）の右辺第二項は蒸発あるいは凝縮による物質移動
に伴う熱移動量である。計算式（６）は前記したように
液滴とガス間の対流伝熱による、熱移動量を評価する式
である。計算式（７）は数値積分により計算式（３）、
（４）、（５）を積分する際の時間刻みを決める式であ
る。
の釣合式であり、計算式（４）は液滴の質量バランスを
表す式である。計算式（４）の左辺は蒸発あるいは凝縮
による質量変化速度、右辺は液滴からの水分の蒸発量あ
るいは凝縮量を表す。計算式（５）は液滴のエネルギー
保存則を表し、左辺は液滴の温度変化を表す項であり、
計算式（５）の右辺の第一項のｑは対流伝熱による熱移
動量で計算式（６）により評価される。また、計算式
（５）の右辺第二項は蒸発あるいは凝縮による物質移動
に伴う熱移動量である。計算式（６）は前記したように
液滴とガス間の対流伝熱による、熱移動量を評価する式
である。計算式（７）は数値積分により計算式（３）、
（４）、（５）を積分する際の時間刻みを決める式であ
る。
【００１２】なお、上記各計算式で用いられる記号は次
のとおり定義される。 Ａd ：断面積 Ｃd ：抵抗係数 Ｄ ：蒸気−空気の拡散係数 Ｌ ：蒸発潜熱 Ｎｕ：ヌッセルト数 Ｓφ：生成／消
滅項 ＳM ：蒸発／凝縮による物質移動量 Ｓn ：シャーウ
ッド数 Ｔ ：温度 Ｖ ：速度（ベ
クトル量） ｄ ：液滴の直径 ｋ ：ガスの熱
伝導率 ｍ ：質量 ｑ ：対流伝熱
による熱移動量 ｔ ：時間 ｘ ：水蒸気の
質量分率 ギリシャ文字 Γ ：φの拡散係数 △ｔ：時間刻み θ ：特性時間(計算式（７）により定義される) ρ ：密度 φ ：ガス相の方程式における従属変数 サフィックス ｇ：ガス ｄ：液滴 ｖ：水蒸気 ∞：十分離れた位置
のとおり定義される。 Ａd ：断面積 Ｃd ：抵抗係数 Ｄ ：蒸気−空気の拡散係数 Ｌ ：蒸発潜熱 Ｎｕ：ヌッセルト数 Ｓφ：生成／消
滅項 ＳM ：蒸発／凝縮による物質移動量 Ｓn ：シャーウ
ッド数 Ｔ ：温度 Ｖ ：速度（ベ
クトル量） ｄ ：液滴の直径 ｋ ：ガスの熱
伝導率 ｍ ：質量 ｑ ：対流伝熱
による熱移動量 ｔ ：時間 ｘ ：水蒸気の
質量分率 ギリシャ文字 Γ ：φの拡散係数 △ｔ：時間刻み θ ：特性時間(計算式（７）により定義される) ρ ：密度 φ ：ガス相の方程式における従属変数 サフィックス ｇ：ガス ｄ：液滴 ｖ：水蒸気 ∞：十分離れた位置
【００１３】図４および図５は、脱硫塔入口ガスに旋回
がない場合（スワール数、Ｓ＝０）と脱硫塔入口ガスに
旋回がある場合（スワール数、Ｓ＝０．２）の脱硫塔内
における噴霧液滴の蒸発挙動をそれぞれ示す図である。
両図とも、右側に液滴の脱硫塔内における飛行軌跡およ
びガスの流速分布を示し、左側に温度分布および水分分
布を濃淡図にして示している。ここで、液滴の飛行軌跡
は脱硫塔中心線の右半分を塔中心軸から液滴までの距離
を刻々追いかけて、一平面に投影し実線で示しており、
左半分に流速分布をベクトルで示している。いずれも脱
硫塔下部の水含有流体噴霧ノズルから温度１０℃の液を
２２０ｋｇ／ｈ、初速度１００ｍ／ｓ、噴霧角５５度で
温度１３７℃、塔の軸方向速度が３．５ｍ／ｓのガス中
に噴霧させた場合を解析している。液は噴霧後直ちに、
直径３０μｍ、５０μｍおよび８０μｍの３種類の液滴
になると仮定している。図４、図５共に塔径は０．８９
ｍ、塔長は３０ｍで、図４、図５では表示の都合上、塔
の半径方向を拡大して図示している。図４の水含有流体
噴霧に旋回がない場合は、円周方向速度成分はほとんど
零であるが、図５の水含有流体噴霧に旋回がある場合
は、円周方向の速度成分があり、液滴も旋回しながら、
脱硫塔出口に向かって流れる。この様子を脱硫塔出口か
ら液滴の挙動を観察し、平面上に投影したものを図６に
示す。
がない場合（スワール数、Ｓ＝０）と脱硫塔入口ガスに
旋回がある場合（スワール数、Ｓ＝０．２）の脱硫塔内
における噴霧液滴の蒸発挙動をそれぞれ示す図である。
両図とも、右側に液滴の脱硫塔内における飛行軌跡およ
びガスの流速分布を示し、左側に温度分布および水分分
布を濃淡図にして示している。ここで、液滴の飛行軌跡
は脱硫塔中心線の右半分を塔中心軸から液滴までの距離
を刻々追いかけて、一平面に投影し実線で示しており、
左半分に流速分布をベクトルで示している。いずれも脱
硫塔下部の水含有流体噴霧ノズルから温度１０℃の液を
２２０ｋｇ／ｈ、初速度１００ｍ／ｓ、噴霧角５５度で
温度１３７℃、塔の軸方向速度が３．５ｍ／ｓのガス中
に噴霧させた場合を解析している。液は噴霧後直ちに、
直径３０μｍ、５０μｍおよび８０μｍの３種類の液滴
になると仮定している。図４、図５共に塔径は０．８９
ｍ、塔長は３０ｍで、図４、図５では表示の都合上、塔
の半径方向を拡大して図示している。図４の水含有流体
噴霧に旋回がない場合は、円周方向速度成分はほとんど
零であるが、図５の水含有流体噴霧に旋回がある場合
は、円周方向の速度成分があり、液滴も旋回しながら、
脱硫塔出口に向かって流れる。この様子を脱硫塔出口か
ら液滴の挙動を観察し、平面上に投影したものを図６に
示す。
【００１４】噴霧された液滴は、最初ガス温度より低温
であるため、ガス中の水分が液滴表面に凝縮し、液滴径
は増加するが、ガスから受熱し昇温するにつれて、蒸発
が盛んになり、液滴径は徐々に小さくなる。これらの解
析では、脱硫塔内に噴霧した全液滴重量のうち９９％が
蒸発した時に、蒸発が完了したものとみなし液滴の飛行
を中止して、解析を打切っている。従って、この液滴軌
跡の長さが短いほど、蒸発が早く完了するといえる。こ
れらの図から、液滴の蒸発完了時間（脱硫塔内に供給し
た液滴の９９％が蒸発するまでに必要な塔長さｌb／塔
入口ガス流速）を求めて、旋回が無い時の時間で無次元
化し、旋回強度の目安となるスワール数に対してプロッ
トした結果を図７に示す。なお、スワール数の定義式は
同図中に記しているが、Ｇφは角運動量の軸方向フラッ
クス、Ｇzは軸方向運動量の軸方向フラックス、ｒoは塔
半径である。本図から、脱硫塔内ガス流れに旋回を与え
ることにより、蒸発完了時間が大幅に短くなること、す
なわち、脱硫塔長さを短くできることが分かる。
であるため、ガス中の水分が液滴表面に凝縮し、液滴径
は増加するが、ガスから受熱し昇温するにつれて、蒸発
が盛んになり、液滴径は徐々に小さくなる。これらの解
析では、脱硫塔内に噴霧した全液滴重量のうち９９％が
蒸発した時に、蒸発が完了したものとみなし液滴の飛行
を中止して、解析を打切っている。従って、この液滴軌
跡の長さが短いほど、蒸発が早く完了するといえる。こ
れらの図から、液滴の蒸発完了時間（脱硫塔内に供給し
た液滴の９９％が蒸発するまでに必要な塔長さｌb／塔
入口ガス流速）を求めて、旋回が無い時の時間で無次元
化し、旋回強度の目安となるスワール数に対してプロッ
トした結果を図７に示す。なお、スワール数の定義式は
同図中に記しているが、Ｇφは角運動量の軸方向フラッ
クス、Ｇzは軸方向運動量の軸方向フラックス、ｒoは塔
半径である。本図から、脱硫塔内ガス流れに旋回を与え
ることにより、蒸発完了時間が大幅に短くなること、す
なわち、脱硫塔長さを短くできることが分かる。
【００１５】
【実施例】脱硫剤として消石灰を用い、石炭焚ボイラの
排ガスを脱硫処理する場合について、本発明の実施例を
以下に説明する。図１において、ボイラ１からの排ガス
２はエアヒータ３で温度を下げられた後、煙道６を通っ
て水含有流体噴霧装置１３に導かれる。排ガスは水含有
流体噴霧装置１３の壁に設置されているスプレノズル１
２から噴霧された液滴とともに脱硫塔４内に設置されて
いるスプレノズル１２から噴霧された液滴とともに脱硫
塔４内に導かれる。水含有流体噴霧装置１３の壁には、
スプレノズル１２が４段に取り付けてあり、水含有流体
噴霧装置１３の入口で約１５０℃の排ガス温度は、水噴
霧により脱硫塔４出口でおおよそ７０℃まで下げられ
る。脱硫塔４内で、脱硫剤はＳＯ2などの酸性有毒ガス
と反応し、反応した脱硫剤は排ガス中の固形分とともに
集塵装置８で捕集され、廃棄される。
排ガスを脱硫処理する場合について、本発明の実施例を
以下に説明する。図１において、ボイラ１からの排ガス
２はエアヒータ３で温度を下げられた後、煙道６を通っ
て水含有流体噴霧装置１３に導かれる。排ガスは水含有
流体噴霧装置１３の壁に設置されているスプレノズル１
２から噴霧された液滴とともに脱硫塔４内に設置されて
いるスプレノズル１２から噴霧された液滴とともに脱硫
塔４内に導かれる。水含有流体噴霧装置１３の壁には、
スプレノズル１２が４段に取り付けてあり、水含有流体
噴霧装置１３の入口で約１５０℃の排ガス温度は、水噴
霧により脱硫塔４出口でおおよそ７０℃まで下げられ
る。脱硫塔４内で、脱硫剤はＳＯ2などの酸性有毒ガス
と反応し、反応した脱硫剤は排ガス中の固形分とともに
集塵装置８で捕集され、廃棄される。
【００１６】図２に、水含有流体噴霧装置１３に配置し
たスプレノズル１２の配置状況を示す。図２（ｂ）に水
含有流体噴霧装置１３の縦断面を示し、図２（ａ）、
（ｃ）に図２（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線切断面図をそ
れぞれ示す。円周方向に、最上段には２０本、上から２
段目には３０本、３段目には６０本、４段目には９０本
と下段ほど一水平断面内のスプレノズル１２の取り付け
本数を多くする。しかも、スプレノズル１２の円周方向
噴霧角φ（スプレノズル中心軸をノズル取り付け断面に
投影した線１４と水含有流体噴霧装置１３の壁に垂直な
線１５との為す角度、図２（ａ）中に記す。）を段毎に
変えて設置する。すなわち、最上段の噴霧角φ1＝７．
２度、上から２段目はφ2＝２２度、３段目はφ3＝３９
度、４段目はφ4＝６１度と下の段ほど噴霧角φを大き
くする。なお、スプレノズル１２のガス流動方向噴霧角
θ（スプレノズル中心軸をノズル取り付け垂直断面に投
影した線１６と水含有流体噴霧装置１３の壁に垂直な線
１５と為す角度、図２（ｂ）中に記す。）は本実施例の
場合４５度のものを例示している。
たスプレノズル１２の配置状況を示す。図２（ｂ）に水
含有流体噴霧装置１３の縦断面を示し、図２（ａ）、
（ｃ）に図２（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線切断面図をそ
れぞれ示す。円周方向に、最上段には２０本、上から２
段目には３０本、３段目には６０本、４段目には９０本
と下段ほど一水平断面内のスプレノズル１２の取り付け
本数を多くする。しかも、スプレノズル１２の円周方向
噴霧角φ（スプレノズル中心軸をノズル取り付け断面に
投影した線１４と水含有流体噴霧装置１３の壁に垂直な
線１５との為す角度、図２（ａ）中に記す。）を段毎に
変えて設置する。すなわち、最上段の噴霧角φ1＝７．
２度、上から２段目はφ2＝２２度、３段目はφ3＝３９
度、４段目はφ4＝６１度と下の段ほど噴霧角φを大き
くする。なお、スプレノズル１２のガス流動方向噴霧角
θ（スプレノズル中心軸をノズル取り付け垂直断面に投
影した線１６と水含有流体噴霧装置１３の壁に垂直な線
１５と為す角度、図２（ｂ）中に記す。）は本実施例の
場合４５度のものを例示している。
【００１７】スプレノズル１２から噴霧される流体の速
度はほぼ音速に近く、大きな運動エネルギーを持ってい
る。しかも、スプレノズル１２は、その中心軸投影線１
４を延長した線が図２（ａ）内に破線で記した仮想円１
７に接するように配置されている。したがって、各段毎
の周方向噴霧角φは異なっていても各段のスプレノズル
１２からの噴霧によって生じる旋回方向を同じにしてい
るため、水含有流体噴霧装置１３内を流れるガスに旋回
がかかり、脱硫塔４内のガスは旋回しながら脱硫塔４内
を上昇する。このような旋回が生じると、図７に示した
ように、蒸発完了時間が大幅に短縮するため、同じ脱硫
性能を得るのに必要な脱硫塔４の寸法を小さくできる。
度はほぼ音速に近く、大きな運動エネルギーを持ってい
る。しかも、スプレノズル１２は、その中心軸投影線１
４を延長した線が図２（ａ）内に破線で記した仮想円１
７に接するように配置されている。したがって、各段毎
の周方向噴霧角φは異なっていても各段のスプレノズル
１２からの噴霧によって生じる旋回方向を同じにしてい
るため、水含有流体噴霧装置１３内を流れるガスに旋回
がかかり、脱硫塔４内のガスは旋回しながら脱硫塔４内
を上昇する。このような旋回が生じると、図７に示した
ように、蒸発完了時間が大幅に短縮するため、同じ脱硫
性能を得るのに必要な脱硫塔４の寸法を小さくできる。
【００１８】次に、脱硫塔４内に一様に液滴を分散させ
ることが蒸発完了時間を短縮するうえで大変重要である
が、段毎に周方向噴霧角φを変えているため半径方向の
液滴方向の液滴分散が可能となっている。また、周方向
噴霧角φの大きい段ほど、すなわち下方の段ほどスプレ
ノズル１２の取り付け本数を多くしているため、水含有
流体噴霧装置１３内の壁に近い領域に液滴をより多く分
散させることが可能で、より効果的な液滴分散が達成さ
れる。また、ガス流動方向噴霧角θはスプレノズル１２
が排ガス流れと対向するように設けているので、脱硫剤
と排ガスとの接触効率が高まる。
ることが蒸発完了時間を短縮するうえで大変重要である
が、段毎に周方向噴霧角φを変えているため半径方向の
液滴方向の液滴分散が可能となっている。また、周方向
噴霧角φの大きい段ほど、すなわち下方の段ほどスプレ
ノズル１２の取り付け本数を多くしているため、水含有
流体噴霧装置１３内の壁に近い領域に液滴をより多く分
散させることが可能で、より効果的な液滴分散が達成さ
れる。また、ガス流動方向噴霧角θはスプレノズル１２
が排ガス流れと対向するように設けているので、脱硫剤
と排ガスとの接触効率が高まる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、塔内ガスに旋回を容易
に生じさせることが可能となり、従来の装置を較べて、
液滴の蒸発が非常に短時間のうちに行われるため、従来
法に比べ同一の反応容積においては、ＳＯ2ガスの脱硫
率および吸収剤粒子の利用率はいずれも高い値が得られ
る。この結果、装置をコンパクトにすることが可能とな
り、吸収剤の利用率も同時に向上できるという効果があ
る。また、一部のスプレノズルに詰まりなどによって問
題が生じた場合、本ノズルは外部から容易に近づけるた
め、脱硫塔内から簡単に抜出すことが可能であり、ノズ
ルメンテナンスを行いやすいという効果がある。
に生じさせることが可能となり、従来の装置を較べて、
液滴の蒸発が非常に短時間のうちに行われるため、従来
法に比べ同一の反応容積においては、ＳＯ2ガスの脱硫
率および吸収剤粒子の利用率はいずれも高い値が得られ
る。この結果、装置をコンパクトにすることが可能とな
り、吸収剤の利用率も同時に向上できるという効果があ
る。また、一部のスプレノズルに詰まりなどによって問
題が生じた場合、本ノズルは外部から容易に近づけるた
め、脱硫塔内から簡単に抜出すことが可能であり、ノズ
ルメンテナンスを行いやすいという効果がある。
【図１】本発明の実施例における脱硫装置のフローシー
トである。
トである。
【図２】本発明の実施例の水含有流体噴霧装置に配置し
たスプレノズルの配置状況を示す図である。
たスプレノズルの配置状況を示す図である。
【図３】本発明の液滴の蒸発過程を解析する方法を示す
図である。
図である。
【図４】本発明のガスに旋回がない場合の脱硫塔内にお
ける噴霧液滴の蒸発挙動を示す図である。
ける噴霧液滴の蒸発挙動を示す図である。
【図５】本発明のガスに旋回がある場合の脱硫塔内にお
ける噴霧液滴の蒸発挙動を示す図である。
ける噴霧液滴の蒸発挙動を示す図である。
【図６】図５の液滴の挙動を塔の出口から観察して平面
上に投影した図である。
上に投影した図である。
【図７】本発明の液滴の蒸発完了時間とスワール数の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図８】従来の脱硫装置のフローシートである。
１ ボイラ ２ 排ガス ４ 脱硫塔 ５ 脱硫剤 ６ 煙道 ８ 集塵装置 １１ 脱硫剤噴霧ノズル １２ スプレノズル １３ 水含有流体噴霧装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加来 宏行 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 アルカリ金属またはアルカリ土類金属化
合物の内一種以上の化合物からなる脱硫剤を燃焼炉また
は燃焼排ガス煙道中に供給する脱硫剤供給装置と、一部
脱硫処理された排ガスが導入される脱硫塔と、該脱硫塔
に水含有流体を供給して、脱硫反応を促進させる水含有
流体噴霧装置を備えた脱硫装置において、 排ガス煙道とその下流の脱硫塔との間に前記水含有流体
噴霧装置を設置し、該装置の壁に水含有流体噴霧ノズル
を該装置内ガス流れに旋回が加わるように配置して取り
付けたことを特徴とする脱硫装置。 - 【請求項２】 水含有流体噴霧ノズルは複数段設置し、
下段ほど一水平断面内の該ノズル取り付け本数を多くし
たことを特徴とする請求項１記載の脱硫装置。 - 【請求項３】 水含有流体噴霧ノズルの噴霧角（該ノズ
ル中心軸をノズル取り付け水平断面に投影した線と水含
有流体噴霧装置の壁に垂直な線との為す角度）をノズル
設置段毎に変え、しかも下の設置段ほど該噴霧角を大き
くしたことを特徴とする請求項１または２記載の脱硫装
置。 - 【請求項４】 水含有流体噴霧ノズルから噴霧される流
体の排ガス流れ方向速度成分が、排ガス流れと対向する
ように該噴霧ノズルを設置したことを特徴とする請求項
１ないし３記載のいずれかの脱硫装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177086A JPH05154337A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 脱硫装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177086A JPH05154337A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 脱硫装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05154337A true JPH05154337A (ja) | 1993-06-22 |
Family
ID=16024886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3177086A Pending JPH05154337A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 脱硫装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05154337A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6033639A (en) * | 1995-12-15 | 2000-03-07 | Abb Flakt Ab | Method for cleaning process gases |
| US6290921B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-09-18 | Foster Wheeler Enegeria Oy | Method and apparatus for binding pollutants in flue gas |
| CN102441321A (zh) * | 2010-10-05 | 2012-05-09 | 韩国energy技术研究院 | 用于除去废气中的酸性气体的装置和方法 |
| JP2025098951A (ja) * | 2023-12-20 | 2025-07-02 | 河北大唐国際王灘発電有限責任公司 | 直列塔式排ガス湿式法脱硫装置の粒子状物質共同除去効果の計算方法 |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP3177086A patent/JPH05154337A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6033639A (en) * | 1995-12-15 | 2000-03-07 | Abb Flakt Ab | Method for cleaning process gases |
| US6290921B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-09-18 | Foster Wheeler Enegeria Oy | Method and apparatus for binding pollutants in flue gas |
| CN102441321A (zh) * | 2010-10-05 | 2012-05-09 | 韩国energy技术研究院 | 用于除去废气中的酸性气体的装置和方法 |
| CN102441321B (zh) * | 2010-10-05 | 2014-11-05 | 韩国energy技术研究院 | 用于除去废气中的酸性气体的装置和方法 |
| JP2025098951A (ja) * | 2023-12-20 | 2025-07-02 | 河北大唐国際王灘発電有限責任公司 | 直列塔式排ガス湿式法脱硫装置の粒子状物質共同除去効果の計算方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |