JPH0661423B2 - 煙道ガス脱硫装置系のための単式スプレーレベル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、煙道ガスの脱硫に関し、より
詳しく言えば、かかる脱硫を短かい吸収塔で達成するた
めの手段及び方法に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）は、主に煙道ガ
ス吸収塔において煙道ガスに硫黄を沈降させる混合物を
噴霧することによって行われる。この噴霧は、煙道ガス
流路に直接開口している塔を横切ってスプレーヘッダー
を設置することによって達成される。従来の装置系（典
型的には小型である）では、低いガス流量の故に必要と
されたスプレーレベルはすべて単式スプレーレベルであ
った。しかしながら、その装置系が大型になるにつれて
煙道ガスの流量が増加し、そして噴霧容積がポンプ容量
まで増大されてから追加的なスプレーレベルが必要とさ
れた。

【０００３】スプレーレベルを追加することには抵抗が
ある。と云うのは、各レベルは吸収塔の高さを５ｆｔま
で又はそれ以上増加させそしてこれは厳密に制限された
地域では臨界的になる場合があるからである。しかしな
がら、この抵抗にもかかわらず、最終的な要求は、煙道
ガスの流量、及びこれらのガスを大気に放出する前にで
きるだけ多くの硫黄を除去する必要性によって指図され
る。かくして、ＦＧＤ系では煙道ガス容量及び硫黄濃度
に対応するために５個又はそれ以上のスプレーレベルを
組み込むことが普通になっている。しかしながら、不幸
にして、これは吸収塔の高さを約２０ｆｔ又はそれ以上
増加させ、そしてこれに対応してこれらの複式スプレー
レベルはポンプ及び配管の所要量を増加することを必要
とする。かくして、より多くの煙道ガス量を収容するに
は、塔の高さ（及び、直径）を増大させねばならず、こ
れはより多くのポンプ力を必要とした。

【０００４】これらの複式スプレーレベルの他に、ある
装置系では、他のレベルのうちの１つが使用できないと
きに又は修理されているときに使用しようとするスペア
のスプレーレベルも必要になっている。これは、吸収塔
のコストや高さを増加するだけである。

【０００５】ある場合には、ＦＧＤ系では、他の装置系
と比較して高い液体対気体比（Ｌ／Ｇ）が使用されてい
る。Ｌ／Ｇ比は気体容量に対する液体流量の表示であっ
て、その単位はガロン／分／１０００実際ｆｔ³ ／分
（ｇｐｍ／ｍａｃｆｍ）である。このＬ／Ｇ比は、反応
前の種類、ｐＨ、固形物の粒度、反応性、塩化物イオン
濃度、二酸化硫黄濃度、二酸化硫黄除去率、反応体の利
用率、噴霧液滴の寸法等を含めた多数のプロセス変数に
よって決定される。高いＬ／Ｇはガス容量に対する高い
液体流量を表わし、これは典型的には４０〜１４０又は
それ以上の値である。従って、低いＬ／Ｇ比は一般には
２０未満の値である。高いＬ／Ｇ比を達成する１つの方
法は、混合物の多くを煙道ガスに噴霧することができる
ように多くのスプレーレベルを吸収塔に単に付設するこ
とである。しかしながら、これは、より高い塔の必要性
を排除せず、また混合物をより高い高さで移送すること
ができるようにするより多くのポンプ力の必要性も減少
させない。

【０００６】吸収塔の高さの増加はコストがかさむの
で、また混合物をその指定された高さに移送するのに必
要とされるエネルギーの部分に対しては代価を払わなけ
ればならないので、吸収塔の高さを短縮ししかも設置し
た各ＦＧＤ系に対するエネルギーの所要量を減少させる
のが望ましい。かくして、本発明の目的は、吸収塔の高
さを短縮ししかもエネルギーコストを低下させる方法及
び装置を提供することである。本発明の他の目的は、吸
収塔の高さを増加させずにスペアのスプレーを組み込む
ことができるＧＦＤ装置系を提供することである。本発
明のこれらの目的及び他の特徴について以下で説明す
る。

【０００７】

【本発明の概要】本発明は、煙道ガス脱硫吸収塔のため
の単式スプレーレベルであって、該塔に隣接して固定さ
れた１個以上のヘッダーよりなる単式スプレーレベルに
関するものである。これらのヘッダーの各々に対して複
数の細長い供給管路が付設され、そして各ヘッダーから
のこれらの供給管路は煙道ガスの流路を横切って交互に
伸びるように互い違いに配置される。また、これらの供
給管路は、塔内において同じ又はほぼ同じ平面内を伸び
ている。これらの供給管路の各々には多数のノズルが設
置され、そしてこれらのノズルは塔内で煙道ガスに噴霧
を行なうように配置される。

【０００８】

【具体例の説明】ここで先ず図１について説明すると、
５００ＭＷ煙道ガス脱硫装置系の典型的な吸収塔１０が
示されている。この典型的な吸収塔は、地上から約１２
１ｆｔ上方に伸びており、そして直径が約６０ｆｔであ
る。これは複式スプレーレベル１２を収容しており、そ
して各々のかかるスプレーレベルは通常上下方向で間隔
を置いて重ねられており、各レベル間の間隔は約５ｆｔ
である。

【０００９】この従来技術では、吸収塔１０の全面を噴
霧によって覆うことができるように、また所望の二酸化
硫黄を捕捉させるのに必要な液体対気体流量（Ｌ／Ｇ）
を独立した大きい容量のポンプによって移送することが
できるように複式レベル１２が、必要とされていた。こ
の噴霧によって煙道ガス中の硫黄が沈降され、かくして
噴霧は装置系が作動している間に煙道ガスのすべてと接
触されることが要求条件である。

【００１０】この典型的な構造とは対象をなして、図２
は、操作に対して単式スプレーレベルの使用だけで済む
本発明を示している。この単式スプレーレベル１２は、
直径が約６０ｆｔであるがしかし地上から約９７ｆｔだ
け上方に伸びている構造を構成要件とし、かくして吸収
塔の高さの約２４ｆｔの節約をもたらす。更に、本発明
の設計によれば、硫黄の除去のために煙道ガス全体に対
して吹き付けしそして必要ならばスペアスプレーの容量
を組み込むという目的が達成される。

【００１１】ここで図３〜図７を説明すると、この吸収
塔高さの減縮を達成する方法が開示されている。この具
体例では、単式スプレーレベル１２は４個の別個の外部
ヘッダー１４よりなり、そしてその各々には多数の平行
供給管路１６が連結されている。これらの個々の供給管
路１６の直径は、それらがそれらの各々のヘッダー１４
から伸びるにつれて減少され又は段々に小さくなる（図
４参照）。この減少は、吸収塔１０を横切って伸びてい
る各供給管路１６で起こる流体流れの落下に順応するた
めである。ここでの目的は、各供給管路１６の長さに沿
って圧力をできるだけ一定に維持しそして適正な管路速
度を維持することである。また、各ヘッダー１４は同じ
理由のうちの多くの理由のためにその長さに沿って直径
が段々に小さくなることを理解されたい。

【００１２】先に記載したように、この具体例は、吸収
塔１０の向い合った両側にある２個のヘッダー１４を包
含する（この具体例では合計４個のヘッダー１４があ
る）。この発明の向い合った両側は、本質的には互いの
鏡像（基本的には同じであるが、しかし１８０°回転さ
れたもの）である。吸収塔１０の同じ側にある各ヘッダ
ー対は、上下方向でそして時には水平方向で互いに僅か
な距離を置いて間隙を置かれている。このために、その
側から（好ましくは両側から）の供給管路１６は吸収塔
１０内で同じ平面内を伸びている。

【００１３】図４では、下方ヘッダー１４は所望の平面
にあり、これに対して上方ヘッダー１４は水平方向及び
上下方向の両方において下方ヘッダー１４から偏倚して
いる。これは、上方ヘッダー１４の供給管路が下方ヘッ
ダー１４からの供給管路１６と同じ平面にあるようにそ
の中に接合部を有することを必須要件とする。図５で
は、供給管路１６の平面は両方のヘッダー１４の間にあ
り、しかしてこれに対応して各供給管路が配列されるこ
とを必要とする。図６では、上方ヘッダーが供給管路の
平面にある。いずれにしても、たとえヘッダー１４がど
のように配列されようとも、供給管路１６は、図７に示
されるように吸収塔１０内において同じ平面内に延在し
即ち同一平面上にあるように構成される。ＧＦＤ装置系
の設計は、必要とされるポンプ及びヘッダー１４の数を
決定する。示される組み合わせは、側当り２個のヘッダ
ー１４のものである。他の組み合わせとしては、塔１０
の一方の側に２個のヘッダー１４そして他方の側に１個
のヘッダー、又は一方の側にだけ３個のヘッダー、或い
は向い合った両側の各々における０〜４個のヘッダー１
４の他の任意の組み合わせが挙げられる。

【００１４】ここで図３を説明すると、これらの各々の
供給管路１６は、吸収塔１０内で適用範囲を重複しない
ように互い違いに配置されている。吸収塔１０の対向側
は本質上１８０°回転させて配置した形になっており、
そしてすべての４個のヘッダー１４からの供給管路１６
は吸収塔１０内で同じ（又はほとんど同じ）高さにあ
る。この互い違いにした形状において、吸収塔１０内の
全面は、作動中のヘッダー１４及び供給管路１６の各々
からの噴霧によって覆われる。しかしながら、実際に
は、ヘッダー１４及びその各々の供給管路１６のうちの
どれか１つを作動から外しそして必要ならばそれを硫黄
の除去に影響を及ぼさずにスペアとして処理することが
できる程に噴霧面がかなり重複する。即ち、所望の硫黄
除去を達成するのに３個のヘッダーからの噴霧だけで済
み、かくして硫黄の除去に影響を及ぼさずに４個のヘッ
ダー１４の内のどれか１個を作動から外すことができ
る。ヘッダー１４は、それらが端部か又はそれらの長さ
に沿った任意の点のどちらかから供給物を供給するよう
な態様で配列させることができる。一般には、ヘッダー
１４は、それらの供給点において大きく形成されそして
先に記載したように段々に小さくなる。

【００１５】ここに開示したスプレーの形状配置は、二
元アルカリ、マグネシウム促進石灰又は石灰石、石灰
石、石灰石強制酸化、石灰、ナトリウム等を含めた任意
の湿式ＦＧＤ系に対して使用することができる。本発明
の利益は、塔の高さが短縮されそして複式スプレーレベ
ル１２を有するような系の場合よりも全動力消費量が少
ないということである。また、別個のスプレーレベル１
２を必要とせずにスペアの容量が保持される。

【００１６】また、各ヘッダー１４は、典型的には、他
のヘッダー１４の各々から独立するようにそれ自身のポ
ンプ（図示せず）に連絡される。この態様で、もし２個
のヘッダー１４だけから生じる噴霧を望むならば、作動
中の２個のヘッダー１４の噴霧速度又は流れに影響を及
ぼさずに他の２個のヘッダーポンプを作動停止すること
ができる。加えて、もしその系の１つに問題が生じたな
らば、その問題が解決されるまで吸収塔１０の全作動に
影響を及ぼさずにその系を作動から外すことができる。
また、すべてのヘッダー１４が同じ高さにあるので、本
発明では複式スプレーレベルを有する吸収塔と比較して
ポンプの動力所要量が少なくて済む。これは、本発明で
は各ポンプは、複式スプレーレベルを持つ塔で必要とさ
れるように混合物をだんだん高くなる高さへ上げるので
はなく、それを１つの高さ（これは最も低い高さであ
る）に上げるだけで済むからである。

【００１７】理想的には、本発明は、噴霧衝突によって
生じる摩耗を排除するように上部支持又は自立される
が、しかし底部支持されることもできる。加えて、建造
に使用される材料（ノズル用の材料を含めて）は、吸収
塔１０内の環境に適した任意の所望の組成であってよ
い。ヘッダーの作製は、フランジ付け、溶接、接着、ね
じ切り等を含めた任意の適当な手段によることができ
る。また、本発明は、ガス分配装置、トレー、急冷槽、
予備飽和器又は図示される如きアンダースプレー集成体
１８と共に又はこれらを用いずに使用するにも好適であ
る。図１及び２には、トレー２２も示されている。アン
ダースプレー集成体１８を使用する場合には、先に記載
したと同じ態様でアンダースプレー集成体１８にスペア
の容量を組み込むことができる。

【００１８】ここで図８〜図１２を説明すると、供給管
路１６において使用することができるノズル２０の種々
の例が示されている。図８は単式スパイラル型ノズルを
示し、これに対して図９は単式ストレートノズルを示
す。図１０，１１及び１２は、それぞれ、二重スパイラ
ル（又はストレート）ノズル、供給管路１６に接線方向
で連結された二重直角ノズル、及び供給管路１６に偏心
方向で連結された二重直角ノズルを示している。もちろ
ん、ノズルの数、種類及び配置は、所望のＦＧＤ設計及
び所望のスペア容量の函数である。ノズル２０が互いに
接近して配置されるので、全適用範囲が改善される。図
示される具体例では、供給管路１６及びノズル２０の位
置によって２５％のスペア容量が達成される。ある装置
系では、ヘッダー１４当り合計約２５０個のノズルを配
置することがまれではなく、このことは全装置系に合計
約１，０００個のノズルがあることを示している。これ
らのノズルは、必要に応じて供給管路１６に対してフラ
ンジ付け、接着、溶接又はねじ止めすることができ、そ
して上向き、下向き又は任意の横向きの角度で噴霧する
ように配列させることができる。

【００１９】また、本発明の範囲内では、この設計を図
示される外部ヘッダー１４ではなく内部ヘッダーと組み
合わせて使用することも考慮されるべきである。推測す
ることができるように、外部ヘッダーは吸収塔１０の外
部にそれらのマニホルドを有し、これに対して内部ヘッ
ダーは、通常、唯１つ侵入口を経て吸収塔に入りそして
吸収塔の内部で全適用範囲を確実にするための多数の枝
管が備えられている。

【００２０】図３の平面図から吸収塔１０内のほぼ全面
が供給管路１６によってふさがれていると思われるかも
しれないが、これは事実ではない。実際には、この対称
的な設計配置はほぼ５０％の自由通過開放面を有する。
加えて、所望ならば、短い吸収塔及び低い動力消費量と
いう利益を保持しながら上記の如くして２個又は３個の
別個のスプレーレベル１２を用いて吸収塔１０を建造す
ることが可能である。また、全適用範囲を維持しながら
２個又は３個の別個のスプレーレベルのどちらにもスペ
ア容量が組み込まれる。この場合には、上面から見たと
きに又はスプレーレベルをその配置に適切な任意の角度
で回転させたときに全く同じに見えるように２個又は３
個のスプレーレベルを互いに上方に重ねることができ
る。もしアンダースプレーヘッダー１８にスペア容量が
組み込まれると、典型的にはそれは２個の供給ヘッダー
を有しそしてこれらの１つはスペアになる。スペア容量
を組み込んだアンダースプレーヘッダー１８の配列は、
１〜３個の別個のスプレーレベル１２の配列とは無関係
であってよい。

【００２１】ここで図１３及び１４を説明すると、先に
記載したものとは異なる形状配置の単式スプレーレベル
１２が示されている。これらのスプレーレベル１２で
は、先に記載した４個ではなく２個のヘッダー１４が使
用される。また、これらにおいては、供給管路１６の形
状配置が異なる。本発明に従えばスプレーレベル１２の
これらの設計及び他の多くの設計が可能であるが、図１
３及び１４に示される２つの設計は可能な変形例の代表
的なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的な煙道ガス吸収塔の一部破断した透視図
であって、その中に通常組み込まれる複式スプレーレベ
ルを示す。

【図２】本発明に従った煙道ガス吸収塔の一部破断した
透視図であって、本発明で開示される単式スプレーレベ
ルを示す。

【図３】本発明で開示する単式スプレーレベルの一部破
断した断面図である。

【図４】図３の線４−４に沿った一部分破断した断面図
であって、ヘッダーの可能な位置を示す。

【図５】図４と同様の図である。

【図６】図４と同様の図である。

【図７】図３の線３−３に沿った一部破断した断面図で
ある。

【図８】本発明のスプレーレベルに組み込むことができ
る種々のノズルのうちのあるものの概略図である。

【図９】図８と同様の図である。

【図１０】図８と同様の図である。

【図１１】図８と同様の図である。

【図１２】図８と同様の図である。

【図１３】２個のヘッダーを有する単式スプレーレベル
の別の具体例の一部破断した平面図である。

【図１４】２個のヘッダーを有する単式スプレーレベル
の他の別の具体例の一部破断した平面図である。

【符号の説明】

１０ 吸収塔 １２ スプレーレベル １４ ヘッダー １６ 供給管路 １８ アンダースプレー集成体 ２０ ノズル ２２ トレー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 煙道ガス流入口及び流出口を有する煙
   道ガス脱硫吸収塔を流れる煙道ガスに液状吸収剤を噴霧
   するための１個以上のスプレーレベルであって、 （ａ）塔に液状吸収剤を供給するために該塔に隣接して
   取り付けられた少なくとも２個の細長いヘッダー、 （ｂ）各ヘッダーに付設されそして塔内を伸びている複
   数の細長い供給管路であって、塔内において同じ又はほ
   ぼ同じ平面内で煙道ガス流路を横切って交互に伸びるよ
   うに互い違いに配置された供給管路、及び （ｃ）各供給管路に付設された複数のノズルであって、
   塔内で煙道ガスに液状吸収剤を噴霧するように配置され
   たノズル、 からなるスプレーレベル。
2. 【請求項２】 煙道ガス流入口及び流出口を有する 煙
   道ガス脱硫吸収塔において硫黄含有煙道ガスに液状吸収
   剤を噴霧する方法であって、 （ａ）塔に液状吸収剤を供給するために少なくとも２個
   のヘッダーを塔に取り付け、 （ｂ）各々のヘッダーに複数の供給管路を取り付け、こ
   の場合に各ヘッダーからの供給管路は塔内に伸びており
   そして塔内において同じ又はほぼ同じ平面内で煙道ガス
   流路を横切って交互に伸びるように互い違いに配置さ
   れ、 （ｃ）塔内の該供給管路の各々に一連のノズルを取り付
   け、 （ｄ）塔内で煙道ガスに該ノズルを経て液状吸収剤を噴
   霧し、そして （ｅ）煙道ガス流出口から低硫黄含量の煙道ガスを排出
   させる、 各工程を含む硫黄含有煙道ガスに液状吸収剤を噴霧する
   方法。