JPH09173764A

JPH09173764A - 湿式排煙脱硫装置および方法

Info

Publication number: JPH09173764A
Application number: JP7335312A
Authority: JP
Inventors: Kensho Taniguchi; 憲昭谷口; Shigeru Nozawa; 滋野沢; Takeo Komuro; 武勇小室; Takeyoshi Yokosuka; 丈由横須賀; Naruhito Takamoto; 成仁高本; Hiroyuki Kako; 宏行加来; Hiroshi Ishizaka; 浩石坂; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Yasuki Hashimoto; 泰樹橋本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】排ガス中に同伴し、吸収塔内に混入する吸収
塔入口ばい塵中のサブミクロン単位の粒子を吸収塔内で
捕集し、吸収塔内での除塵性能を向上させ、煙突出口ば
い塵濃度を低減させること。【解決手段】吸収塔内に吸収液をスプレノズル５を介
して噴霧するスプレ段４を複数段設置し、ガス流れ方向
に対して最上流スプレ段４よりも下流側のスプレ段４の
内、少なくとも一段以上に、最上流スプレ段４のスプレ
ノズルから噴霧される液滴よりもよりも微粒な液滴を噴
霧するスプレノズルを有する微粒液滴噴霧スプレ段１４
を設けることよりダスト捕集面積を大幅に増大すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス中の硫黄酸
化物（以下、ＳＯ₂と言うことがある）を吸収液により
除去する湿式排煙脱硫技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の湿式排煙脱硫装置を図１６に示
す。

【０００３】ＳＯ₂とダストを含む燃焼排ガスは塔下部
の入口ダクト２から吸収塔本体１に入る。吸収塔では循
環ポンプ６から送られる炭酸カルシウムを含んだ吸収液
が、吸収塔内の複数のスプレー部４のスプレノズル５か
ら噴霧される。ここで噴霧された吸収液と排ガスの気液
接触により、排ガス中のＳＯ₂とダスト（ばい塵）は液
滴内部に選択的に吸収される。このうち前記吸収された
ＳＯ₂は重亜硫酸カルシウム（Ｃａ（ＨＳＯ₃)₂)を生成
する。重亜硫酸カルシウムを生成した吸収液は循環タン
ク７に溜まり、ここで酸化されて最終的に石膏（ＣａＳ
Ｏ₄)を生成する。また、スプレノズル５から噴霧された
吸収液の中で、液滴径の小さいものは排ガスに同伴され
て出口ダクト３へ搬送される。この液滴（ミスト）とダ
ストは吸収塔内に設けられたミストエリミネータ１０
ａ、１０ｂにより回収される。

【０００４】回収された液滴中には石膏の微粒子が含ま
れており、ミストエリミネータ１０の表面に付着堆積す
ることのないようミストエリミネータ洗浄スプレノズル
１１を設置することでバッチ的にミストエリミネータ１
０の表面を洗浄している。ミストエリミネータ１０は通
常二段で構成されるが、洗浄による液滴が吸収塔後方へ
飛散することのないよう、洗浄面はミストエリミネータ
１０の第一段目１０ａの前後面、第二段目１０ｂの前面
（ガス流れの上流側）としている。ＳＯ₂カ゛ス、ダスト
及び飛散ミストを除去された処理ガスは出口ダクト３か
ら煙突（図示せず）を通り系外に排出される。

【０００５】従来の湿式排煙脱硫方式の吸収塔内で循環
する吸収液を噴霧するために使用されるスプレノズル５
は、通常、そのサイズとしては３インチ（以下３Ｂと記
す）、またその形式としては吸収液を傘状に噴霧するホ
ロコーンタイプを用いている。通常、このスプレノズル
５を一段当たり複数個を密に設置したノズル段を複数段
配置することで、前記各スプレノズルからの傘状の噴霧
が吸収塔横断面の全面に行き渡り、ガスの吹き抜け道と
なるデッドゾーンが生じないようにしている。このスプ
レノズル５から吸収液を噴霧することで排ガス中のＳＯ
₂が吸収され、また排ガス中のダストは液滴に衝突する
ことで液滴内部に捕集される。この３Ｂホロコーンノズ
ルを用いたときに得られる除塵性能特性を図１５に示
す。

【０００６】図１５は、ダスト粒径別の除塵性能を表し
た図であり、横軸にダスト粒径、縦軸に部分捕集効率
（除塵率）を示す。この図１５には粒径が２μｍ以上の
ダストが、ほぼ１００％除去できることを示している。
しかしながら、粒径２μｍ以下、強いては１μｍ以下の
ダストの除塵率は急激に低下している。このように従来
技術はサブミクロン単位のダストなど微粒ダストの捕集
に関しての考慮がなされておらず、吸収塔内でのダスト
の捕集には限界があった。

【０００７】上記、従来技術による吸収塔を経由して煙
突（図示せず）出口に到達する排ガス中には通常２０〜
３０ｍｇ／ｍ³Ｎのダストが含まれている。しかし、一
般に目視公害として煙突出口に生じる紫煙を防止するた
めには、煙突出口ダスト濃度を５ｍｇ／ｍ³Ｎ以下まで
低減する必要があるとされており、従来の吸収塔を用い
た除塵システムでは対応することが困難である。

【０００８】吸収塔内で微粒ダストの除去性能が向上で
きれば非常に大きなメリットとなる。吸収塔内で吸収液
をスプレノズルなどで噴霧する方式で排ガスの脱硫と同
時に排ガス中の微粒ダストを除去するには、図１６に示
すスプレ配管の段数を約２倍にして、全噴霧液量を大幅
に増加させる必要があった。しかし、全噴霧液量が増加
すると液滴と排ガス中のダストの衝突回数が増えるの
で、ダストの除去率は増加するが、設備コスト及びポン
プ動力費が増加するので望ましくない。したがって、全
噴霧液量を増加させずに排ガス中のダストを微粒ダスト
を含めて効率良く除去することが大きな課題となる。

【０００９】また、図１７には従来の湿式排煙脱硫装置
における他のダストを高効率に除去するプロセスの概念
図を示す。排ガスは高温電気集塵機５０に入り、大きな
粒径のダストを除去されて脱硝装置５１に導入され、脱
硝処理の後、吸引ファン５２およびガスガスヒータ５３
を通って吸収塔５４に導入される。吸収塔５４内で大部
分のＳＯ₂とダストが除去されるが、更に排ガス中のダ
ストの除去率を増加するためには湿式電気集塵機５５を
設置する必要がある。この湿式電気集塵機５５を設置す
れば、ダストの除去率は非常に高くなる。しかしながら
この従来技術でも設備費及び設置面積が大きくなるので
望ましくない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
技術では煙突出口の紫煙による目視公害を解消するため
のダスト濃度を低減する技術として、吸収塔入口排ガス
中に含まれるサブミクロン単位のダストなど微粒ダスト
をも吸収塔内で捕集する経済的な手段については、考慮
がなされておらず、吸収塔出口ダスト濃度の低減には限
界があった。

【００１１】本発明の課題は排ガス中に同伴し、吸収塔
内に混入する吸収塔入口排ガス中のサブミクロン単位の
ダストなど微粒ダストをも吸収塔内で捕集し、吸収塔内
での除塵性能を向上させ、煙突出口ダスト濃度を低減さ
せることにある。

【００１２】さらに、本発明の課題は、脱硫装置下流側
に湿式電気集塵装置を設置することなく、排ガス中のサ
ブミクロン単位のダストなど微粒ダストをも効率良く除
去する湿式排煙脱硫装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、次
の構成によって達成される。すなわち、ボイラ等の燃焼
装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物およびダスト
を吸収塔内に噴霧する吸収液により除去する湿式排煙脱
硫装置において、吸収塔内に吸収液をスプレノズルを介
して噴霧するスプレ段を複数段設置し、ガス流れ方向に
対して最上流スプレ段よりも下流側のスプレ段の内、少
なくとも一段以上に、最上流スプレ段のスプレノズルか
ら噴霧される液滴よりも微粒な液滴を噴霧するスプレノ
ズルを有する微粒液滴噴霧用スプレ段を設けた湿式排煙
脱硫装置、または、ボイラ等の燃焼装置から排出される
排ガス中の硫黄酸化物およびダストを複数段設置された
スプレ段のスプレノズルから吸収液を噴霧して除去する
湿式排煙脱硫方法において、ガス流れ方向に対して最上
流スプレ段よりも下流側の一段以上のスプレ段から最上
流スプレ段のスプレノズルから噴霧される液滴よりも微
粒な液滴を噴霧する湿式排煙脱硫方法である。

【００１４】本発明の上記湿式排煙脱硫装置と方法にお
いて、微粒液滴噴霧スプレ段には微粒液滴の噴霧用に微
粒ダストの捕集が可能な平均液滴径が１０００μｍ以下
の液滴を形成する微粒液滴噴霧用スプレノズルを設置す
ることが望ましい。また、微粒液滴噴霧用スプレ段の上
流側にガス分散板を設置することも微粒ダストの捕集に
効果的である。

【００１５】また、本発明の上記湿式排煙脱硫装置にお
いて、微粒液滴噴霧用スプレ段近傍の吸収塔径を他のス
プレ段近傍の吸収塔径よりも縮小し、微粒液滴噴霧用ス
プレ段近傍のガス流速を高速化させること、または排ガ
ス流れ方向成分における液滴流速に対するガス流速の相
対速度を１１ｍ／ｓ以上とすることも微粒ダストの捕集
に効果的である。

【００１６】本発明には次の構成の湿式排煙脱硫装置と
方法も含まれる。すなわち、ボイラ等の燃焼装置から排
出される排ガス中の硫黄酸化物およびダストを吸収塔内
に噴霧する吸収液により除去する湿式排煙脱硫装置にお
いて、吸収塔出口に配置されるミストエリミネータ入口
付近にガス流れに向う方向にダスト除去用液滴を噴霧す
る微粒ダスト除去用ノズルを設けた湿式排煙脱硫装置、
および、ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガス中の
硫黄酸化物およびダストを吸収塔内に噴霧する吸収液に
より除去する湿式排煙脱硫方法において、吸収塔出口に
配置されるミストエリミネータ入口付近にガス流れに向
かって微粒ダストを除去するための液滴を噴霧する湿式
排煙脱硫方法である。

【００１７】本発明の上記湿式排煙脱硫装置と方法にお
いて、微粒ダスト除去用ノズルにはミストエリミネータ
の洗浄用の液、吸収塔内に噴霧する脱硫用の吸収液の一
部または脱硫処理後の吸収液から固形物を分離した後の
液の内のいずれかまたはこれらの二以上の混合液を噴霧
すること、またはミストエリミネータで回収した液を噴
霧することができる。さらに、複数段設置したミストエ
リミネータではミストエリミネータ間に微粒ダスト除去
用ノズルを設けても良い。

【００１８】また、本発明の湿式排煙脱硫装置と方法に
おいて、微粒液滴噴霧用スプレノズルまたは微粒ダスト
除去用ノズルから噴霧される液滴は、以下に示すウェー
バ数Ｗｅが５以下とするような液滴径を有するものが望
ましい。

【００１９】ウェーバ数：Ｗｅ＝ρ×Ｕ²×Ｄ_H/σ ここで、Ｕｃｍ／ｓ：ガスと液滴の相対速度流速、Ｄ_H(ｃｍ）：液滴の平均径、 σ（dyn／cm）：液滴の表面張力、 ρ：ガス密度（g／ｃｍ³)湿式排煙脱硫装置における除
塵性能に対しては、様々な因子が影響を及ぼすことが考
えられるが、中でも吸収液滴のダスト捕集に関与する表
面積（液滴の総表面積）の影響は大きく、吸収液滴のダ
スト捕集に関与する表面積を増加することができれば、
吸収塔内での除塵性能は向上する。

【００２０】まず、吸収液滴のダスト捕集に関与する表
面積を増加させるためには、単位排ガス量当たりに噴霧
する液量（以下、液ガス比と言う）を増大させることが
考えられる。しかしながら、この方法では吸収塔内のス
プレ部のスプレ段数を追加して噴霧液量を増加すること
が必要となり、吸収塔高の増大、吸収液の循環ポンプ揚
程、容量の増大と様々なコストの増加につながり、実用
的ではない。

【００２１】また、図１５に示すように、従来法では吸
収塔内における除塵性能はダスト粒径が２μｍ以下の領
域では性能が激減し、１μｍ以下のサブミクロン単位の
ダストなど微粒ダストに至ってはほとんど捕集できな
い。これを考慮に入れると、液ガス比を単に上げただけ
ではサブミクロン単位のダストなど微粒ダストの捕集性
能を大幅に向上できないことから、吸収塔内での除じん
性能もそれほど増加しない。

【００２２】本発明の一つによれば吸収液滴のダスト捕
集に関与する表面積を増大させる手段として、スプレ部
の他のスプレ段よりも微粒な液滴を噴霧する微粒液滴噴
霧用スプレ段を設ける。これによって、同一液ガス比の
条件下でもスプレ液滴表面積を増大させることが可能で
あり、同時にダスト捕集に関与する表面積を大幅に増大
することができる。また、同時にスプレ液滴の表面積が
増大し、ＳＯ₂ガスとの反応に関与する面積も増大する
ため脱硫性能も向上させることができる。

【００２３】また、本発明の他の微粒ダストの除塵対策
としては、吸収塔の出口部で、ガス流速が４〜８ｍ／ｓ
となるミストエリミネータの入口付近にダスト除去用の
ノズルを設置して、ガスの流れに向かって、該ノズルか
ら比較的小さい液滴を噴霧して排ガス中のダストを効率
良く除去することである。

【００２４】図８に示すように吸収塔の出口部で、ガス
流速が４〜８ｍ／ｓとなるミストエリミネータの入口付
近にスプレノズル配管を設置して、ガスの流れに向かっ
て比較的小さい液滴を噴霧して排ガス中のダストを効率
良く除去する。通常、噴霧液滴によるダストの除去は、
慣性衝突の作用により行われるので液滴の表面積に比例
する。比較的小さい液滴を噴霧すれば、単位液滴当りの
表面積が大きくなるので噴霧液量を減少してもダストの
除去性能は低下しない。また、液滴とガスの相対速度
（Ｕ）が大きい方が慣性衝突は大きくなる。従って、液
滴径を小さくしてガス流速が４〜８ｍ／ｓの領域に噴霧
することにより、噴霧段数としては一段のみで十分効果
が発揮できる。また、ガス流速の高い領域で小さい液滴
を噴霧すると、小さい液滴はガス流に乗り、飛散してミ
ストエリミネータに到達し、ここで除去されるので、噴
霧液として水を用いればミストエリミネータを洗浄水に
よって洗浄する必要がなくなる。このように、噴霧液滴
径を小さくしてダストを除去すれば噴霧液量も少なくて
すみ、吸収塔の後続に湿式電気集塵機を設置しなくて
も、ダストを効率良く除去できる。

【００２５】ミストエリミネータの入口付近のダスト除
去用ノズルからの噴霧液滴によるダストの除去作用につ
いて図１３により詳細に説明する。ダスト２０の除去率
を上げるにはガス流線２１で示すガス流速と液滴２２の
流速との相対速度を大きくする必要があり、できるだけ
ガス流速が高い領域にガス流れに向かって噴霧すること
が重要である。たとえば、液滴を吸収塔の出口部でガス
流速が４〜８ｍ／ｓの領域に噴霧する。噴霧された液滴
２２は、ガス流速が高い場合、また液滴径が大きい場合
（図１３（ａ））にはＷｅ数は大きくなりガス流れの慣
性力により押しつぶされて楕円形状となる。噴霧された
液滴２２の形状はガスの流速と液滴２２の流速と相対速
度により決定される。

【００２６】ガス流速が４〜８ｍ／ｓのミストエリミネ
ータ入口付近で液滴２２をガス流れに向かって噴霧する
と、図１３（ａ）に示すように約３ｍｍの大きい液滴２
２の場合にはＷｅ数は５より大きくなり、ガス流れの慣
性力により押しつぶされて楕円形となる。一方、図１３
（ｂ）に示すように液滴２２の径が約１ｍｍ以下の場合
には、ガス流れの慣性力よりも液滴２２の表面張力の方
が大きいので、Ｗｅ数は５より小さくなる。このような
領域に噴霧された液滴２２は球形を維持する。

【００２７】噴霧された楕円形の液滴２２はガスに対す
る抵抗係数が小さいので、ガスの流線２１の液滴後流側
の乱れがほとんど生じない。そのためガス流れに同伴さ
れたダストは、このように大きな液滴２２には除去され
にくいことになる。これに対し液滴２２の径が約１ｍｍ
以下の場合には、噴霧された液滴２２の形状は球形のま
まであり、液滴２２の形状が楕円である場合に比べ、ガ
ス流線２１の液滴後流側の乱れが大きく、境界層のはく
離により、ガス流れとそれに同伴されたダスト２０の巻
き込みが生じ、ガス中のダスト２０は液滴２２に吸収、
除去されやすくなる。

【００２８】このように、吸収塔内で除去できなった微
粒ダストを吸収塔出口部のガス流速が高い領域に、比較
的小さい液滴２２をガス流れに向かって噴霧することに
より効率良く除去することが可能となる。ただし、ガス
流速は大きくしすぎると噴霧液滴の飛散量が増加するの
で、ガス流速が４〜８ｍ／ｓとなるミストエリミネータ
入口付近のガス流速が最も適している。

【００２９】また、本発明の湿式排煙脱硫装置または方
法において、吸収塔内での排ガスの流れ方向が鉛直方向
である縦型吸収塔または鉛直でない方向である水平型吸
収塔のいずれかのタイプの吸収塔を用いることができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明による実施の形態を図面と
共に説明する。しかし本発明は、下記の実施例によって
制限されるものではない。

【００３１】本発明による湿式排煙脱硫装置の吸収塔の
一例を図１に示す。図１６に示した従来技術の吸収塔と
同様、吸収塔本体１、入口ダクト２、出口ダクト３、複
数段からなる吸収液スプレ部４（図１では便宜的に三段
のスプレ部４を示しているが段数は三段に限定されな
い。）、スプレノズル５、循環ポンプ６、循環タンク
７、撹拌機８、空気吸込み管９、ミストエリミネータ１
０、ミストエリミネータ洗浄用ノズル１１、ミストエリ
ミネータ洗浄用補給水配管１２、入口ダクト２に設けら
れた再利用水配管１３等から構成される。

【００３２】しかし、図１に示す吸収塔では、吸収液ス
プレ部４のうち最下段スプレ段を除く少なくとも一段以
上を微粒液噴霧用スプレ段１４としたものである。

【００３３】循環ポンプ６によって昇圧されてスプレ段
に送られる吸収液の一部は微粒液滴噴霧用スプレ段１４
を介して吸収塔内に噴霧され、微粒液滴を形成する。吸
収塔内に形成された微粒液滴は、排ガスダスト中に含ま
れるサブミクロン単位のダストなど微粒ダストを効率的
に捕集し、それと同時にＳＯ₂ガスを選択的に吸収する
ことができる。図１では微粒液噴霧用スプレ段１４をス
プレ部４の内の最上段のみに設けているが、微粒液滴噴
霧用スプレ段１４の設置及び段数に関してはこの限りで
はない。

【００３４】吸収塔内でのスプレ液滴による除塵は、排
ガス中に同伴するダストが液滴に衝突し、液滴内部に捕
集されることで成立する。この時液滴側から観察した排
ガス流れと該排ガス流れに同伴されるダストの運動を考
えると、液滴の回りには粘性流体に基づいた流れ場を想
定することができる。その概念図を図２に示す。

【００３５】粘性流体場を移動するダスト粒子には慣性
力と粘性力が作用し、ダストの飛行軌跡はこの２つの作
用力の平衡によって決定される。ダストが液滴に衝突す
るように促すには、ダストの持つ慣性力を増大させる
か、液滴回りに形成される粘性流れ場から受ける粘性力
を減少させればよい。ここで、ダストの慣性力を増大さ
せるためには、吸収塔内の排ガス流速を増加させること
で可能である。また、液滴回りの粘性力を減少させるた
めには、噴霧する液滴径を小さくすることで達成でき
る。

【００３６】この効果をより明確にするため、図２に示
したダスト捕集に関する概念図を用いて表す。この図２
は、粒径Ｄｐのダストが液滴径Ｄ_Hの液滴に衝突するま
での過程を解析したものである。ダストには先にも述べ
たように粘性力と慣性力が作用するため、その飛行軌跡
はある範囲を境にして衝突か非衝突に分類することがで
きる。この時のダストの飛行軌跡を点線で表わす。また
この時の液滴に対称となるダストの中心間距離をダスト
衝突有効径Ｄ_Yと呼び、このダスト衝突有効径より小さ
い径を飛行するダストは液滴に衝突する。

【００３７】図３に各スプレ液滴の液滴径、ダスト粒径
に対する衝突効率を示す。ダスト粒径の大きいものは液
滴径の影響をほとんど受けず、衝突効率が高い効率でほ
ぼ一定であるのに対して、ダスト粒径が１μｍ以下のサ
ブミクロンダストになると液滴径が１０００μｍ付近を
境に衝突効率が極端に低下している。この図３から判断
して、主頻度が２０００〜３０００μｍの液滴を形成す
る３Ｂスプレノズルでは、１μｍ以下のダストが衝突す
る確率は非常に低く、ダスト捕集という面から判断する
と、吸収液のスプレ液滴を有効に利用しているとは言え
ない。これに対して液滴径が１０００μｍ以下の範囲の
スプレ液滴では粒径が１μｍ以下のサブミクロン単位の
ダクト粒子においても衝突効率が低下することなく容易
に液滴に衝突し、捕集される。つまり、液滴径が１００
０μｍ以下の微粒液滴を噴霧する微粒液噴霧用スプレ段
１４を吸収塔内に設置すればサブミクロン単位のダスト
粒子の捕集効率を大幅に向上させることができる。

【００３８】また、図４は従来技術の図１５に示した主
頻度２０００〜３０００μｍの液滴径の液滴を噴霧する
３Ｂホロコーンノズルのみをスプレ部４に配置した場合
と、図１に示す液滴径が１０００μｍ以下の微粒液滴を
噴霧する微粒液滴噴霧用スプレ段１４を配置した場合の
ダストの部分捕集効率を比較したものである。

【００３９】この図４から明らかなように、主頻度が２
０００〜３０００μｍの液滴を形成する３Ｂホロコーン
ノズルをスプレ部４に配置した場合に比べて、液滴径が
１０００μｍ以下の微粒液滴を噴霧する微粒液滴噴霧用
スプレ段１４を吸収塔内に設置すればサブミクロン粒子
の捕集効率を大幅に向上させることが分かる。

【００４０】また、排ガスは吸収塔内に導入された後、
約９０度旋回した後に上昇することから、吸収塔内への
導入直後はガス偏流が激しいため、ガスの吹き抜け現象
が生じ噴霧吸収液滴に接触することなく、スプレ部４を
通過するガス量が多くなる。

【００４１】吸収塔内への導入直後のガス偏流が激しい
場所に微粒液滴噴霧用スプレ段１４を設置しても、ガス
の吹き抜けによりサブミクロン単位のダスト粒子はおろ
か比較的大きいダストさえも捕集されることがなく捕集
効率の大幅な低下となる。

【００４２】すなわち、高い効率でサブミクロン単位の
ダストなど微粒ダストの除塵性能を得るためにはガス偏
流が少なく、吹き抜けの存在しない領域において微粒液
滴を噴霧する必要がある。したがって、微粒液滴噴霧用
スプレ段１４の設置位置は少なくとも一段以上のスプレ
段を通過し、該スプレ段での整流効果によりガスの偏流
が少なくなり、吹き抜けが存在しなくなった位置とする
ことが望ましい。

【００４３】図５にガス流れ方向成分のスプレ液滴流速
に対するガス流速の相対速度とダスト衝突効率との関係
を示す。ガス流速の増加に伴い、排ガス中に含まれるダ
ストの持つ慣性力が増大するため、ダストが液滴に衝突
する確率が増加し、さらに図５に示すように相対速度が
１１ｍ／ｓ以上となると衝突効率が大幅に増大し、除塵
性能を向上させることができる。

【００４４】微粒液滴を使用することで、上述したダス
ト捕集に関する効果が向上するだけでなく、微粒液滴に
よるＳＯ₂ガスの吸収に関する効果も向上する。これは
通常、ガス吸収は化学反応によって行われているため、
気液の接触面積がＳＯ₂ガスの吸収に関与する一因子で
あり、気液接触面積が広い程、脱硫性能を高めることが
できる。つまり、微粒液滴を利用することで気液の接触
面積を増大させ、脱流性能も向上させることができる。

【００４５】以上の検討結果を踏まえて、以下の条件で
の従来技術の吸収塔（図１６）と本発明の吸収塔（図
１）（スプレ段数は共に３段で同一）によって得られる
除塵性能、脱硫性能を表１に表す。

【００４６】入口ＳＯ₂濃度：７００ｐｐｍ入口ダスト濃度：１００ｍｇ／ｍ³Ｎ液ガス比：１５Ｌ／ｍｉｎ

【表１】

【００４７】本発明による他の実施例を図６と図７に示
す。図６と図７に示す吸収塔の構成部材で図１に示すも
のと同一機能を有するものは同一番号を付し、その説明
は省略する。図６に示す吸収塔では、微粒液滴噴霧用ス
プレ段１４の近傍の吸収塔径を縮小し、微粒液滴噴霧用
スプレ段１４でのガス流速を増加させたものである。

【００４８】この実施例では、微粒液滴噴霧用スプレ段
１４では吸収塔内径が、それより排ガス流れ上流側の吸
収塔内径より小さいのでガス流速が増加し、それに伴い
ダストの持つ慣性力が増大し、ダスト衝突効率が向上す
ることから、除塵性能を向上させことが可能である。

【００４９】また、図７に示す実施例は微粒液滴噴霧用
スプレ段１４の上流にガス分散板１５を設置したもので
ある。ガス分散板１５の設置により吸収塔内部のガス流
れは、更に整流され、ガス流れの均一流域で微粒液滴に
よる除塵を行うことが可能となる。

【００５０】本発明による他の実施例を図８〜図１２に
示す。図８〜図１２に示す吸収塔の構成部材で図１に示
すものと同一機能を有するものは同一番号を付し、その
説明は省略する。本実施例はミストエリミネータ１０
ａ、１０ｂが設置された吸収塔出口ダクト内に微粒液滴
を噴霧するダスト用ノズル１６を設置することである。

【００５１】図８に示す実施例は、ミストエリミネータ
１０ａの上流側にダスト用ノズル１６を設置した場合を
示す。吸収塔内に吸収液を噴霧する脱硫方式の特徴の一
つとしては、脱硫と同時に吸収塔内でダストの除去が可
能な点である。噴霧液滴により、ガス中のダストは慣性
衝突集塵により除去される。しかし、吸収塔内のスプレ
ノズル５から噴霧される吸収液滴径は通常２０００〜３
０００μｍ前後と大きいため、ここで除去できるダスト
は比較的大きな径のものであり、小さなダストはここで
は除去されずガスに同伴されて、吸収塔の出口部に飛散
する。飛散ダストはミストエリミネータ１０ａ、１０ｂ
の上流側に設置されたダスト用ノズル１６から噴霧され
る液滴により効率良く除去される。

【００５２】ダスト除去用の液はノズル管１７より供給
され、ダストを含まないシックナー（図示せず）のオー
バーフロー水等が用いられる。ダスト用ノズル１６から
噴霧される噴霧液は大部分吸収塔に落下し、ガスに同伴
する小さな液滴はミストエリミネータ１０ａ、１０ｂで
除去される。

【００５３】図９には、ダスト用ノズル１６をミストエ
リミネータ１０ａと１０ｂの中間部に設置した場合の実
施例を示す。通常ミストエリミネータ１０ａ、１０ｂに
は、飛散ミストに含まれる石膏の堆積を防ぐために間欠
的にミストエリミネータ洗浄用のノズルが設置されてい
るが、ダストを除去するためのノズル１６をミストエリ
ミネータ１０ａと１０ｂの中間部に設けることにより、
ダストの除去と共にミストエリミネータ１０ａ、１０ｂ
の洗浄も同時に実施することができ、ミストエリミネー
タ洗浄用ノズルとしても使用できることになる。

【００５４】また、ダスト用ノズル１６から噴霧された
液滴は後続のミストエリミネータ１０ｂで液を回収して
リサイクル管１８よりノズル管１７に供給し、その液を
ダスト用ノズル１６から噴霧すれば、噴霧液量を節約で
きる。リサイクルする液中のダストの濃度が上昇すれ
ば、液の一部を排水管１９より吸収塔内に戻して、液中
のダスト濃度を所定の一定値に以下に保ち、液滴に捕集
されたダストの再飛散を防止することができる。

【００５５】図１０には、循環ポンプ６により循環タン
ク７からスプレ部４のスプレノズル５に供給される脱硫
用の吸収液の一部をバイパスしてミストエリミネータ１
０ａ、１０ｂの上流側にダスト除去用の液としてダスト
用ノズル１６から噴霧する実施例を示す。この場合もダ
スト除去用の液を系外から補給する必要がない。また、
ミストエリミネータ１０ａで回収された液は排水管１９
より吸収塔内に戻される。

【００５６】図１１には、ダスト除去用の噴霧液とし
て、循環タンク７からスプレ部４のスプレノズル５に供
給される脱硫用の吸収液をミストエリミネータ１０ａの
上流側に設けられたダスト用ノズル１６から噴霧し、さ
らにミストエリミネータ１０ａ、１０ｂの中間部にもノ
ズル管１７より供給されるダスト除去用の液がダスト用
ノズル１６から噴霧される。ミストエリミネータ１０
ａ、１０ｂで回収された液は排水管１９より吸収塔内に
戻され、また、その一部はリサイクル管１８よりノズル
管１７にリサイクルされる。このようにミストエリミネ
ータ１０ａ、１０ｂの部分で二段に液を噴霧することに
より、更に効率良くダストを除去することが可能とな
る。

【００５７】図１２には、排ガス流路が水平方向に流れ
る横型吸収塔における実施例の一例を示す。ダスト用噴
霧ノズル１６をミストエリミネータ１０の前流側に設置
することにより、ノズル部４で除去できなかったダスト
を効率よく除去できる。

【００５８】図１４には、吸収塔内で大きな液滴（径
２，５００μｍ）を噴霧した場合と本発明の小さな液滴
（径８００μｍ）を噴霧した場合のダスト除去率を比較
した結果を示す。装置としては、内径８００ｍｍの脱硫
試験装置でガス流れに向かってホロコーンタイプのノズ
ルから液滴を噴霧して実験を行なった。

【００５９】大きな液滴の場合、ガス量当たりの噴霧液
量（Ｌ／Ｇ）を１０にしてもダストの除去率はガス流速
３ｍ／ｓ及び６ｍ／ｓのいずれの場合も９０％以上には
ならなかった。特にガス流速が６ｍ／ｓの条件では、Ｗ
ｅ数は５以上となり、ダスト除去率はガス流速を上げて
もそれほど増加しなかった。

【００６０】これに対して小さな液滴の場合、ガス量当
たりの噴霧液量（Ｌ／Ｇ）を大きな液滴の場合より１／
１０である１としても、ダストの除去率はいずれのガス
流速の場合でも９０％以上となり、６ｍ／ｓ前後のガス
流速でＷｅ数が５以下となるような液滴を噴霧して除去
する方法が望ましいことが分かる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、ボイラ等の燃焼装置か
ら排出される排ガス中に同伴するＳＯ₂ガス及びダスト
を除去する吸収塔内に、液滴径が１０００μｍ以下の微
粒液滴を形成させ、かつその微粒液滴存在下で排ガスを
強制的に通過させることで、従来記述の吸収塔において
は捕集が不可能であった排ガスダスト中に含まれるサブ
ミクロン単位のダスト粒子を捕集することができるよう
になった。更に、吸収液を用いて微粒液滴を形成させる
ことでＳＯ₂ガスとの反応面積を増大させること可能と
なり、除じん性能と同様に脱硫性能も向上させることが
できる。

【００６２】また、本発明によれば、大幅に噴霧液滴の
スプレ段数を増加することなく、また吸収塔の後続に湿
式電気集塵機を設置しなくても効率良く除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の吸収塔を示す図である。

【図２】ダストがスプレ液滴によって捕集される過程
を解析した図である。

【図３】スプレノズルからの噴霧によって形成される
液滴による衝突効率と微粒液滴による衝突効率を比較し
た図である。

【図４】ホロコーンノズルと微粒液滴ノズルからのス
プレ液滴によって得られるダストの部分捕集効率を比較
した図である。

【図５】ダストとスプレ液滴のガス流れ方向成分の相
対速度と衝突効率との関係を示した図である。

【図６】微粒液滴噴霧用スプレ段でのガス流速を他の
スプレ部と比較して高速化した本発明の一実施例を示し
た図である。

【図７】微粒液滴噴霧用スプレ段の上流にガス分散板
を設置し、ガス流れを整流することで更に除じん性能の
向上を図った本発明の一実施例を示した図である。

【図８】本発明の一実施例における吸収塔を示す図で
ある。

【図９】本発明の一実施例における吸収塔を示す図で
ある。

【図１０】本発明の一実施例における吸収塔を示す図
である。

【図１１】本発明の一実施例における吸収塔を示す図
である。

【図１２】本発明の一実施例における吸収塔を示す図
である。

【図１３】液滴によるダストの衝突集塵の原理を示す
図である。

【図１４】本発明を実施した場合の結果を示す図であ
る。

【図１５】従来技術の吸収塔内で得られるダストの部
分捕集効率を表す図である。

【図１６】従来の吸収塔を示す図である。

【図１７】従来の排ガス浄化プロセスを示す図であ
る。

【符号の説明】

１吸収塔本体２入口ダクト３出口ダクト４スプレ部５スプレノズル６循環ポンプ７循環タンク８撹拌機９空気吸込み管１０ミストエ
リミネータ１１ミストエリミネータ洗浄用ノズル１２ミストエリミネータ洗浄用補給水配管１３再利用水配管１４微粒液噴
霧用スプレ部１５ガス分散板１６ダスト用
ノズル１７ダスト用ノズル管１８リサイク
ル管１９排水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横須賀丈由茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (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 (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)発明者石坂浩広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者吉川博文広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者橋本泰樹広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガ
ス中の硫黄酸化物およびダストを吸収塔内に噴霧する吸
収液により除去する湿式排煙脱硫装置において、吸収塔内に吸収液をスプレノズルを介して噴霧するスプ
レ段を複数段設置し、ガス流れ方向に対して最上流スプ
レ段よりも下流側に配置される複数のスプレ段の内、少
なくとも一段以上に、最上流スプレ段のスプレノズルか
ら噴霧される液滴よりもよりも微粒な液滴を噴霧するス
プレノズルを有する微粒液滴噴霧用スプレ段を設けたこ
とを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
【請求項２】微粒液滴噴霧用スプレ段には微粒液滴の
噴霧用に微粒ダストの捕集が可能な平均液滴径が１００
０μｍ以下の液滴を形成する微粒液滴噴霧用スプレノズ
ルを設置したことを特徴とする請求項１記載の湿式排煙
脱硫装置。
【請求項３】微粒液滴噴霧用スプレ段の上流側にガス
分散板を設置したことを特徴とする請求項１または２記
載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項４】微粒液滴噴霧用スプレ段近傍の吸収塔径
を他のスプレ段近傍の吸収塔径よりも縮小し、微粒液滴
噴霧用スプレ段近傍のガス流速を高速化させたことを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の湿式排煙
脱硫装置。
【請求項５】排ガス流れ方向成分における液滴流速に
対するガス流速の相対速度を１１ｍ／ｓ以上としたこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の湿式
排煙脱硫装置。
【請求項６】微粒液滴噴霧用スプレノズルまたは微粒
ダスト除去用ノズルから噴霧される液滴が、以下に示す
ウェーバ数Ｗｅが５以下とするような液滴径を有するこ
とを特徴とする請求項５記載の湿式排煙脱硫装置。ただし、ウェーバ数：Ｗｅ＝ρ×Ｕ²×Ｄ_H/σ ここで、Ｕｃｍ／ｓ：ガスと液滴の相対速度流速、Ｄ_H(ｃｍ）：液滴の平均径、 σ（dyn／cm）：液滴の表面張力、 ρ：ガス密度（g／ｃｍ³)
【請求項７】排ガス流れ方向が鉛直方向または鉛直で
ない方向に規制されたことを特徴とする請求項１ないし
６のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項８】ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガ
ス中の硫黄酸化物およびダストを吸収塔内に噴霧する吸
収液により除去する湿式排煙脱硫装置において、吸収塔出口に配置されるミストエリミネータ入口付近に
ガス流れに向かってダスト除去用液滴を噴霧する微粒ダ
スト除去用ノズルを設けたこと特徴とする湿式排煙脱硫
装置。
【請求項９】微粒液滴噴霧用スプレノズルまたは微粒
ダスト除去用ノズルから噴霧される液滴が、以下に示す
ウェーバ数Ｗｅが５以下とするような液滴径を有するこ
とを特徴とする請求項８記載の湿式排煙脱硫装置。ただし、ウェーバ数：Ｗｅ＝ρ×Ｕ²×Ｄ_H/σ ここで、Ｕｃｍ／ｓ：ガスと液滴の相対速度流速、Ｄ_H(ｃｍ）：液滴の平均径、 σ（dyn／cm）：液滴の表面張力、 ρ：ガス密度（g／ｃｍ³)
【請求項１０】微粒ダスト除去用ノズルにはミストエ
リミネータの洗浄用の液、吸収塔内に噴霧する脱硫用の
吸収液の一部または脱硫処理後の吸収液から固形物を分
離した後の液の内のいずれかまたはこれらの二以上の混
合液を噴霧することを特徴とする請求項８または９のい
ずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項１１】微粒ダスト除去用ノズルにはミストエ
リミネータで回収した液を噴霧することを特徴とする請
求項８ないし１０のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装
置。
【請求項１２】複数段設置したミストエリミネータの
ミストエリミネータ間に微粒ダスト除去用ノズルを設け
たことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記
載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項１３】排ガス流れ方向が鉛直方向または鉛直
でない方向のいずれかに規制されたことを特徴とする請
求項８ないし１２のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装
置。
【請求項１４】ボイラ等の燃焼装置から排出される排
ガス中の硫黄酸化物およびダストを複数段設置されたス
プレ段のスプレノズルから吸収液を噴霧して除去する湿
式排煙脱硫方法において、ガス流れ方向に対して最上流スプレ段よりも下流側の一
以上のスプレ段から最上流スプレ段のスプレノズルから
噴霧される液滴よりも微粒な液滴を噴霧することを特徴
とする湿式排煙脱硫方法。
【請求項１５】最上流スプレ段よりも下流側の一以上
のスプレ段からは微粒ダストの捕集が可能な平均液滴径
が１０００μｍ以下の液滴を噴霧することを特徴とする
請求項１４記載の湿式排煙脱硫方法。
【請求項１６】排ガス流れ方向成分における液滴流速
に対するガス流速の相対速度を１１ｍ／ｓ以上としたこ
とを特徴とする請求項１４または１５記載の湿式排煙脱
硫方法。
【請求項１７】微粒液滴噴霧用スプレノズルまたは微
粒ダスト除去用ノズルから噴霧される液滴が、以下に示
すウェーバ数Ｗｅが５以下とするような液滴径を有する
ことを特徴とする請求項１６記載の湿式排煙脱硫装置。ただし、ウェーバ数：Ｗｅ＝ρ×Ｕ²×Ｄ_H/σ ここで、Ｕｃｍ／ｓ：ガスと液滴の相対速度流速、Ｄ_H(ｃｍ）：液滴の平均径、 σ（dyn／cm）：液滴の表面張力、 ρ：ガス密度（g／ｃｍ³)
【請求項１８】排ガス流れ方向が鉛直方向または鉛直
でない方向のいずれかに規制されたことを特徴とする請
求項１４ないし１７のいずれかに記載の湿式排煙脱硫装
置。
【請求項１９】ボイラ等の燃焼装置から排出される排
ガス中の硫黄酸化物およびダストを吸収塔内に噴霧する
吸収液により除去する湿式排煙脱硫方法において、吸収塔出口に配置されるミストエリミネータ入口付近に
ガス流れに向かって微粒ダストを除去するための液滴を
噴霧すること特徴とする湿式排煙脱硫方法。
【請求項２０】以下に示すウェーバ数Ｗｅが５以下と
するような微粒ダストを除去するための液滴を噴霧する
ことを特徴とする請求項１９記載の湿式排煙脱硫方法。ただし、ウェーバ数：Ｗｅ＝ρ×Ｕ²×Ｄ_H/σ ここで、Ｕｃｍ／ｓ：ガスと液滴の相対速度流速、Ｄ_H(ｃｍ）：液滴の平均径、 σ（dyn／cm）：液滴の表面張力、 ρ：ガス密度（g／ｃｍ³)
【請求項２１】微粒ダスト除去用の噴霧液としてミス
トエリミネータの洗浄用の液、吸収塔内に噴霧する脱硫
用の吸収液の一部または脱硫処理後の吸収液から固形物
を分離した後の液の内のいずれかまたはこれらの二以上
の混合液を用いることを特徴とする請求項１９または２
０記載の湿式排煙脱硫方法。
【請求項２２】微粒ダスト除去用の噴霧液としてミス
トエリミネータで回収した液を噴霧することを特徴とす
る請求項１９ないし２２のいずれかに記載の湿式排煙脱
硫方法。
【請求項２３】微粒ダスト除去用の液は複数段設置し
たミストエリミネータのミストエリミネータ間に噴霧さ
れることを特徴とする請求項１９ないし２３のいずれか
に記載の湿式排煙脱硫方法。
【請求項２４】排ガス流れ方向が鉛直方向または鉛直
でない方向のいずれかに規制されたことを特徴とする請
求項１９ないし２３のいずれかに記載の湿式排煙脱硫方
法。