JPH07171337A

JPH07171337A - 排煙脱硫装置

Info

Publication number: JPH07171337A
Application number: JP5320410A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nozawa; 滋野沢; Masakatsu Nishimura; 正勝西村; Takanori Nakamoto; 隆則中本; Toshio Katsube; 利夫勝部; Hiroyuki Kako; 宏行加来; Naruhito Takamoto; 成仁高本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】排ガス中のＳＯｘ濃度が高い場合または高媒
塵除去率が要求される場合であっても経済的に、しかも
効率よく脱硫と除塵ができるコンパクトな吸収塔を備え
た排煙脱硫装置を提供すること。【構成】複数のスプレ段４のうちの一部にスプレ液滴
密度が高くしたスプレ段４ａを設け、そのスプレ段４ａ
へ供給液量を増加することが出来るので、スプレ段数を
低減すること、すなわち吸収塔３の塔高を低減すること
が可能となり、また、排ガスの媒塵と液滴の衝突確率を
増加することが可能となり高媒塵除去率を得ることが出
来る。スプレ段４ａは他のスプレ段４のスプレノズルサ
イズと同一であるが、スプレノズル密度を他のスプレ段
のそれより高くするとか他のスプレ段４のスプレノズル
サイズより小さくすることでスプレ液滴密度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排煙脱硫装置に係り、特
に排煙中の亜硫酸ガス（ＳＯｘ）、媒塵を低減するに好
適な湿式排煙脱硫装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の湿式排煙脱硫装置の系統図を図３
に示し、この系統に従って従来の湿式排煙脱硫装置を説
明する。ボイラなどからの排ガス１はダクトにより吸収
塔３に導入され、排ガス中のＳＯｘ媒塵は、吸収塔３内
に設置されたスプレ段４を介してスプレノズル１７より
噴霧される吸収剤の液滴と接触する。その部分でＳＯｘ
は吸収剤の液滴表面で吸収され、媒塵は液滴との衝突に
より除去され、ガスに同伴するミストは、ミストエリミ
ネータ１８により清浄にされて清浄ガス２として排出さ
れる。この清浄ガス２は必要により再加熱されて、図示
していない煙突より排出される。一方、吸収剤である石
灰石スラリは、石灰石供給設備１０および石灰石スラリ
ポンプ１５により導管６から吸収塔循環タンク１９に供
給される。吸収塔循環タンク１９の石灰石スラリは循環
ポンプ７により昇圧され、導管５により吸収塔３内のス
プレ段４に供給される。

【０００３】吸収塔３内で除去された排ガス中のＳＯｘ
は吸収剤中のカルシウムと反応し、中間生成物として亜
硫酸カルシウム（重亜硫酸カルシウムを含む）になり、
吸収塔循環タンク１９に供給される空気により石膏に酸
化され最終生成物となる。このとき、吸収塔循環タンク
１９に供給される空気は撹拌機９により微細化され、亜
硫酸カルシウムの酸化効率を高める。また、吸収塔循環
タンク１９側壁には該タンク１９内の石灰石スラリを撹
拌するための撹拌機８が設置されている。吸収塔３で除
去された媒塵も石灰石スラリとともに吸収塔循環タンク
１９に落下する。一方、吸収塔循環タンク１９で石膏と
なったスラリは導管１２により石膏脱水設備１１に送ら
れ、粉体の石膏として回収され、分離された水の１部は
不純物の濃縮を防ぐため系外にブローダウン水１４とし
て排出され、残りは石灰石供給設備１０に戻され、系内
で再利用される。

【０００４】吸収塔３に循環供給される石灰石スラリの
流量は排ガス量、排ガス中のＳＯ₂濃度および要求され
る脱硫率により決定される。一方、各スプレ段４当りの
石灰石スラリの流量は使用するノズル１７のサイズ、ノ
ズル１７の間隔により決定されるため、通常各スプレ段
４当りの流量は同一とされていた。従って、排ガス中の
ＳＯｘ濃度が高いプラントでは、循環ポンプ７による循
環液量を増加させる必要があり、この場合各スプレ段４
当りの液量が決定されているため、スプレ段４の数を増
加させる必要があり、吸収塔３の塔高が高くなる欠点が
あった。また、各スプレ段４の液量が一定であるため、
排ガス中の媒塵の除去率を支配する液滴と媒塵との衝突
する確率も一定となり、高媒塵除去率が要求される場合
にスプレ段４を増加させてもあまり除去率が向上せず、
吸収塔３の前流側に除塵塔を設置する必要があり、設備
費が高くなる問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、経
済的に高い効率でＳＯｘを除去することおよび吸収塔３
内で高媒塵除去率を得ることについての点に考慮されて
おらず、高ＳＯｘ濃度で高脱硫率を得る場合、吸収塔３
の塔高が高くなることおよび高媒塵除去率を得がたいと
いう問題があった。本発明の目的は、排ガス中のＳＯｘ
濃度が高い場合または高媒塵除去率が要求される場合で
あっても経済的に、しかも効率よく脱硫と除塵ができる
コンパクトな吸収塔を備えた排煙脱硫装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
の構成によって達成される。吸収剤スラリを用い、吸収
塔に複数段設置されたスプレ段より噴霧される液滴を介
して排ガス中の亜硫酸ガスと媒塵を除去する排煙脱硫装
置において、前記スプレ段の中の少なくとも一段を吸収
液滴密度の高いスプレ段とした排煙脱硫装置である。本
発明の排煙脱硫装置の吸収塔にはスプレ液滴密度の高い
スプレ段を吸収塔の複数のスプレ段の中の中間部、最上
流段または最下流段に設けることができる。また、スプ
レ液滴密度の高いスプレ段は他のスプレ段のスプレノズ
ルサイズより小さくすることまたは同一スプレノズルサ
イズであってもスプレノズル密度を他のスプレ段のそれ
より多くした構成とすることもできる。また、吸収塔は
排ガスを下部から導入して上部から排出する縦型吸収塔
または導入した排ガスを水平方向、あるいは少なくとも
鉛直でない方向に誘導する横型吸収塔でもよい。

【０００７】

【作用】吸収塔内に形成されるスプレ液滴密度の高い部
分を設けることにより、そのスプレ段へ供給する吸収剤
スラリの液量を増加することが出来るので、スプレ段数
を低減すること、すなわち吸収塔塔高を低減することが
可能となり、また、排ガス中の媒塵と液滴の衝突確率を
増加することが可能となり高媒塵除去率を得ることが出
来る。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を図面と共に説明する。図
１には下部に導入された排ガスを上部から排出する方式
の縦型吸収塔を有する湿式排煙脱硫装置の吸収塔部分の
概略図を示す。本実施例の特徴は図１に示す通り、複数
のスプレ段４のうちの一部はスプレ液滴密度が高くなる
ように、スプレノズルサイズは他のスプレ段４と同一で
あるが、スプレノズル密度は他のスプレ段４のそれより
高くしたスプレ段４ａを設けたことであり、その他の構
成は図３で説明した従来技術の装置と同一機能を有する
部分は同一番号を付した。ただし図１には便宜上スプレ
段４を二段、スプレ段４ａを一段のみ図示したが、本発
明のスプレ段４、４ａの数はこれに限定されない。

【０００９】ボイラなどからの排ガス１はダクトにより
吸収塔３内に導入され、排ガス中のＳＯｘ、媒塵は吸収
塔３内に設置された複数のスプレ段４およびスプレ液滴
密度が高いスプレ段４ａを通過する際に吸収除去または
衝突除去され、排ガスに同伴されるミストはミストエリ
ミネータ１８により除去され、清浄ガス２として排出さ
れる。吸収剤である石灰石は石灰石供給設備１０および
石灰石スラリポンプ１５により導管６より吸収塔循環タ
ンク１９に供給される。石灰石スラリは循環ポンプ７に
より昇圧され導管５により吸収塔３内のスプレ段４、４
ａに供給される。吸収塔３でＳＯｘ除去に伴い生成され
た亜硫酸カルシウム（重亜硫酸カルシウム含む）は吸収
塔循環タンク１９に供給される空気により酸化され石膏
となる。石膏となったスラリは、導管１２により石膏脱
水設備１１により脱水され、粉体の石膏として回収され
るとともに、分離された水の一部は系内での不純物の濃
縮を防ぐため一部ブローダウン水１４として排出され、
残りは系内で再利用される。吸収塔３内に形成されたス
プレ液滴密度の高いスプレ段４ａでは排ガスのシートパ
ス（液滴と衝突せずに次のスプレ段に流れるガスの流
れ）もなくなり、排ガス中のＳＯｘの除去および媒塵と
の液滴の衝突確率も高くなり、高いＳＯｘ除去性能およ
び高い媒塵除去性能が得られる。

【００１０】スプレ式の吸収塔３内の気液接触は、スプ
レ液滴と排ガスとの接触でありＳＯｘの吸収について
は、吸収剤である石灰石スラリ中の石灰石濃度、循環液
量、排ガスの空塔速度が一定の場合、単位体積当りの気
液接触面積（単位吸収塔当りのスプレ液滴表面積）が性
能を支配する。従って従来は吸収塔３の塔内に液滴が均
一となるようスプレノズル１７の配置を行い、高い性能
を得ていたが、吸収塔３内の全気液接触面積を同一とす
る方法として、吸収塔３の内部にスプレ液滴の密度が高
いスプレ段４ａを設け、そこで気液接触面積を増加させ
ることにより同一以上の性能を得ることが可能となっ
た。このスプレ液滴密度が高いスプレ段４ａでは排ガス
と液滴の接触が激しくなり、すなわち、液滴でカバーさ
れる塔断面が多くなることにより同一以上の性能が得ら
れる。また、このスプレ液滴密度の高いスプレ段４ａを
吸収塔３の中間部に設けることにより、循環ポンプ７の
揚程を低減することが可能となり、ポンプ動力の低減に
つながる。排ガス中の媒塵のスプレ塔内での除去は、ス
プレされた液滴と媒塵との衝突により行われ、単位空間
にいかに液滴を存在させるかが除塵性能を左右する。し
たがって、吸収塔３の内部にスプレ液滴密度の高いスプ
レ段４ａを設けることにより、液滴でカバーされる塔断
面積が多くなることにより、このスプレ液滴密度の高い
スプレ段４ａでは液滴と媒塵粒子との衝突の可能性が高
くなり除塵効率が吸収塔３内に均一に液滴を分散させた
場合と比較して高くなる。

【００１１】上記実施例に記載された吸収塔３と従来技
術に記載された吸収塔３の比較を１００００ｍ³／ｈの
パイロットプラントで行った結果を下記に示す。運転条
件は次の通りである。ガス量：１０，０００ｍ³Ｎ／ｈ、入口ＳＯ₂濃度：
２，０００ｐｐｍ、入口媒塵濃度：１００ｍｇ／ｍ
³Ｎ、液循環量：２００ｍ³／ｈ、スプレ段：４段（従
来技術）、３段（本実施例）

【表1】前記実施例では全スプレ段の中間にスプレの液滴密度を
高くしたスプレ段４ａを設けているが、最下段または最
上段スプレ段４をスプレ液滴密度を高くしても、脱硫性
能、除塵性能は略同一の性能が得られる。また、前記実
施例では同一サイズのノズルを使用することになってい
るが、全スプレ段中の少なくとも一段のスプレノズルサ
イズを小さくすることにより、スプレ液滴数を増加させ
ることによって同一の効果を得ることができる。図２
（ａ）、（ｂ）は水平流型脱硫装置に適用した他の実施
例を示すもので、図２（ａ）は上面概略断面図、図２
（ｂ）は側面概略断面図を示す。この水平流型（横型）
脱硫装置は、水平流れ、あるいは少なくとも鉛直でない
方向の排ガス流れを有する吸収塔１０２において排ガス
入口側に複数のスプレ段が設置されている。最前流スプ
レ段１０３は、排ガスと同一流れ方向に噴霧するように
配置され（並流スプレ段）、かつ最後流スプレ段１０４
は排ガスと反対流れ方向に噴霧するように配置され（向
流スプレ段）、最前流スプレ段１０３と最後流スプレ段
１０４の間にはスプレ液滴密度の高いスプレ段１０３ａ
が配置され、これらのスプレ段１０３、１０３ａ、１０
４によりスプレ部１０６が構成されている。スプレ段１
０３ａは他のスプレ段１０３、１０４よりスプレ液滴密
度が高くなるように他のスプレ段１０３、１０４のスプ
レノズルサイズと同一であるが、スプレノズル密度をス
プレ段１０３、１０４のそれより高くしている。

【００１２】スプレ部１０６の後流下方には循環タンク
１１０が設けられ、該循環タンク１１０にはその側壁に
設けられた撹拌機１１１と該撹拌機１１１の翼近傍に酸
化用空気１１２を吹き込む手段と循環タンク１１０内の
吸収剤スラリをスプレ部１０６に循環させる循環ポンプ
１０９および配管と循環タンク１１０に新しい石灰石ス
ラリ１０８を供給する手段と循環タンク１１０内のスラ
リの抜き出し手段（抜き出しポンプ１１３）とが備えら
れている。なお、循環タンク１１０に導入される酸化用
空気１１２の細滴化のための酸化用撹拌機（図示せず）
と循環タンク１１０内のスラリ液を専ら撹拌するための
撹拌機１１１の二以上の撹拌機を循環タンク１１０内に
設けることもできる。また、吸収塔１０２の排ガス出口
側、すなわち、循環タンク１１０の後流上方には折れ板
式のデミスタ１０５および該デミスタ１０５で捕集され
た液滴を循環タンク１１０へ回収する配管１１７を有す
るミスト捕集部１０７が設けられている。なお、循環タ
ンク１１０には抜き出しポンプ１１３を介して抜き出し
た石灰石スラリを濃縮し、また、上澄液も回収する手段
（例えば、ハイドロサイクロン１１４）が接続されてい
る。

【００１３】スプレ部１０６およびミスト捕集部１０７
を有する水平もしくは鉛直でない方向に排ガス流れ方向
を規制する吸収塔１０２は循環タンク１１０の上部側壁
を貫通するように接続されていて、全体で自立型にする
こともできる。ミスト捕集部１０７を有する水平部と循
環タンク１１０の底部取合部分にガス流により巻き上げ
られる液滴の飛散を防止するバッフル（図示せず）を設
けるのが好ましい。このように、吸収塔１０２は循環タ
ンク１１０の上部が横型の吸収塔ダクトの一部を構成す
る一体構造であるので、本実施例の排ガス脱硫装置は自
立可能であり、しかも単純な構造であるため、従来の縦
型の吸収塔構造物とは異なり、吸収塔ダクト部分を支持
するための付属の構造物を設ける必要がなく、その強度
は高いので、設備コストも比較的少なくて良い。

【００１４】上記構成からなる一塔式排ガス脱硫装置に
おいて、排ガス１０１は吸収塔１０２に導かれ、まず最
前流スプレ段１０３から並流噴霧される吸収剤スラリの
液滴と接触する。この際、最前流スプレ段１０３のエゼ
クタ効果により、排ガス１０１はむしろ吸い込まれ、か
つ整流されるとともに、飽和ガス温度まで冷却され、一
部除じんされて脱硫される。なお、発電所の所内電源喪
失時に高温ガスが吸収塔１０２に流入した場合に、塔内
損傷を防ぐため最前流スプレ段１０３の上流に水スプレ
装置（図示せず）を設けるのが好ましい。スプレ液滴密
度の高いスプレ段１０３ａでは最前流スプレ段１０３や
最後流スプレ段１０４からのスプレ液滴密度と比べてス
プレ液滴密度の高い吸収剤が噴霧されるので、排ガスと
液滴の接触が激しくなり、これによって脱硫効率、除塵
効率の向上が計れる。排ガス１０１は後流側のスプレ段
（最後流スプレ段１０４など）にて最終的に目標値まで
除じん、脱硫される。最後流スプレ段１０４は排ガス１
０１に対し向流に噴霧し、排ガスの冷却、除じんおよび
脱硫を行うのみならず上流側より飛散してくるミスト捕
集も行う。いずれのスプレ段１０３、１０３ａ、１０４
も上下位置の違いによる（ヘッド差による）スプレの偏
りを減らすため、図２（ａ）に示すようにスプレ配管は
横型（水平型）とすることが望ましい。

【００１５】一方、吸収剤スラリである石灰石スラリ１
０８は循環タンク１１０に供給され循環タンク１１０内
のスラリと混合された後、循環ポンプ１０９を介してス
プレ部１０６で噴霧され、排ガスと接触した後、循環タ
ンク１１０に直接自由落下するか、あるいは、循環タン
ク１１０に対して傾斜を有する吸収塔１０２の底部に落
下し、底部の傾斜面に沿って自然流下し、循環タンク１
１０に戻る。この循環タンク１１０に戻った吸収剤スラ
リは、その中でｐＨの回復が図られるとともに、循環タ
ンク１１０には酸化用空気１１２を微細な気泡として吸
収剤である石灰石スラリ中へ分散させる撹拌機１１１が
設置されており、硫黄酸化物を吸収して生成した亜硫酸
カルシウムを石膏に酸化する。循環タンク１１０内の吸
収剤スラリは、石膏と未反応石灰石を含むが、吸収剤ス
ラリは抜き出しポンプ１１３により抜き出されハイドロ
サイクロン１１４において４０〜５０％程度に濃縮さ
れ、一方、オーバーフロー水１１６は塔内の洗浄水、石
灰石スラリの調製などに循環使用される。濃縮された石
膏スラリ１１５はそのまま廃棄されるか、必要に応じて
図示してない遠心分離機やベルトフィルタなどによりさ
らに脱水され粉状の石膏として回収される。

【００１６】前記実施例ではスプレ段１０３、１０４の
中間にスプレの液滴密度を高くしたスプレ段１０３ａを
設けているが、最下段のスプレ段１０３または最上段ス
プレ段１０４をスプレ液滴密度を高くしても、脱硫性
能、除塵性能は略同一の性能が得られる。また、前記実
施例では同一サイズのノズルを使用することになってい
るが、全スプレ段中の一段のスプレノズルサイズを小さ
くすることにより、スプレ液滴数を増加させることによ
って同一の効果を得ることができる。また、本発明は既
設の湿式脱硫装置にスプレ液滴密度の高いスプレ段４ａ
（図１の実施例のタイプ）、１０３ａ（図２の実施例の
タイプ）を追加することによって容易に高媒塵除去と高
脱硫率の湿式脱硫装置へ改造することができる。本発明
の上記実施例で用いられる脱硫剤は石灰石スラリに限定
されず、生石灰、消石灰、炭酸マグネシウム、水酸化ナ
トリウム等を用いることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば排ガスと液滴の接触が激
しくなるので、脱硫効率、除塵効率を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦型排煙脱硫装置の系統
図である。

【図２】本発明の一実施例の水平流型脱硫装置の上面
概略断面図および側面概略断面図である。

【図３】従来技術の排煙脱硫装置の系統図である。

【符号の説明】

１…排ガス、２…清浄ガス、３…吸収塔、４…スプレ
段、４ａ…スプレ液滴密度が高いスプレ段、１０…石灰
石供給設備、１１…石膏脱水設備、１７…スプレノズ
ル、１９…吸収塔循環タンク、１０２…吸収塔、１０３
…最前流スプレ段、１０３ａ…スプレ液滴密度の高いス
プレ段、１０４…最後流スプレ段、１０５…デミスタ、
１０６…スプレ部、１０７…ミスト捕集部、１０８…石
灰石スラリ、１１０…循環タンク、１１２…酸化用空
気、１１４…ハイドロサイクロン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/18 ＺＡＢＥ 53/34 ＺＡＢＢ０１Ｄ 53/34 １２５Ｅ (72)発明者勝部利夫広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (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 (72)発明者高本成仁広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収剤スラリを用い、吸収塔に複数段設
置されたスプレ段より噴霧される液滴を介して排ガス中
の亜硫酸ガスと媒塵を除去する排煙脱硫装置において、
前記スプレ段の中の少なくとも一段を吸収液滴密度の高
いスプレ段としたことを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】スプレ液滴密度の高いスプレ段を吸収塔
の複数のスプレ段の中の中間部に設けたことを特徴とす
る請求項１記載の排煙脱硫装置。
【請求項３】スプレ液滴密度の高いスプレ段を吸収塔
の複数のスプレ段の中の最上流段または最下流段に設け
たことを特徴とする請求項１記載の排煙脱硫装置。
【請求項４】スプレ液滴密度の高いスプレ段は他のス
プレ段のスプレノズルサイズより小さくするかまたは他
のスプレ段のスプレノズルサイズと同一スプレノズルサ
イズであってもスプレノズル密度を他のスプレ段のそれ
より多くしたことを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載の排煙脱硫装置。
【請求項５】吸収塔は排ガスを下部から導入して上部
から排出する縦型吸収塔であることを特徴とする請求項
１ないし４記載の排煙脱硫装置。
【請求項６】吸収塔は導入した排ガスを水平方向、あ
るいは少なくとも鉛直でない方向に誘導する横型吸収塔
であることを特徴とする請求項１ないし４記載の排煙脱
硫装置。