JPH0929059A

JPH0929059A - 排煙脱硫方法と装置

Info

Publication number: JPH0929059A
Application number: JP7186055A
Authority: JP
Inventors: Naruhito Takamoto; 成仁高本; Hiroyuki Kako; 宏行加来; Hiroshi Ishizaka; 浩石坂; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Shigeru Nozawa; 滋野沢
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】循環タンク内の液の流れを工夫することによ
り、酸化に必要な空気量を減少させると同時に循環液の
撹拌動力の低減も狙った排煙脱硫方法と装置を提供する
こと。【解決手段】脱硫塔本体１内の下部に塔内堰１６を設
けて吸収液を集めて塔の一方の側に落下させることによ
り循環タンク６内では、吸収液の上下方向の循環流が形
成される。そして、吸収液の上下方向の循環流の中で下
降流が形成されている部分に酸化用空気を空気吹き込み
管８から吹き込むことにより気泡を下降流に同伴させる
ことができるので、気泡の滞留時間が増加し、酸化用空
気の供給量の低減ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排煙脱硫方法と装
置に関し、特に石灰石などを含むスラリ吸収液を用いて
排ガス中の硫黄酸化物を除去する際、循環タンクにおけ
る空気供給方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所などにおいて、化石燃料の燃
焼に伴って発生する排煙中の硫黄酸化物、中でも特に二
酸化硫黄（ＳＯ₂）は、大気汚染・酸性雨などの地球的
環境問題の主原因の一つである。このため、排煙中から
ＳＯ₂を除去する排煙脱硫法の研究および脱硫装置の開
発は極めて重要な課題となっている。

【０００３】上記脱硫法としては、最近低コストでシス
テムが簡単な簡易型の乾式脱硫装置の開発が進められて
いるが、脱硫率がせいぜい７０〜８０％と低いこともあ
り、未だ湿式法が主流を占めている。この湿式法には、
吸収剤にソーダ化合物を用いるソーダ法、カルシウム化
合物を用いるカルシウム法およびマグネシウム化合物を
用いるマグネシウム法などがある。このうち、ソーダ法
は吸収剤とＳＯ₂との反応性に優れている反面、使用す
るソーダ類が非常に高価である。このため、発電用の大
型ボイラなどの排煙脱硫装置には、比較的安価な炭酸カ
ルシウムなどのカルシウム化合物を用いる方法が最も多
く採用されている。

【０００４】このカルシウム化合物を吸収液として用い
る脱硫システムは、気液接触方法の違いによりスプレー
方式、濡れ壁方式およびバブリング方式の３種類に大別
される。前記各方式ともそれぞれ特徴を有しているが、
実績が多く信頼性の高いスプレー方式が世界的にも多く
採用されている。このスプレー方式の脱硫ステムとして
は、従来から排ガスの冷却・除塵を行う冷却塔、吸収液
を噴霧して排ガス中のＳＯ₂と反応させる脱硫塔、脱硫
塔で生成した亜硫酸カルシウムを酸化する酸化塔の３塔
で構成されていた。しかし、近年になって脱硫塔に冷却
・酸化の機能を持たせた１塔型脱硫塔の開発が進み、最
近では、１塔型脱硫システムがスプレー方式の主流にな
りつつある。

【０００５】図７に従来技術のスプレー方式による１塔
型脱硫装置の一例を示す。１塔型の脱硫塔は、主に脱硫
塔本体１、入口ダクト２、出口ダクト３、スプレーノズ
ル４、吸収液の循環ポンプ５、循環タンク６、撹拌機
７、空気吹き込み管８、デミスタ９などから構成され
る。スプレーノズル４は水平方向に複数個、さらに高さ
方向に複数段設置されており、通常各段ごとに１台ずつ
循環ポンプ５が設置される。スプレーノズル４の段数と
しては、一般に４〜１０段程度設置されることが多い
が、本図では簡略化のため３段で示している。また、ス
プレーノズル４から噴霧され微粒化された吸収液の中
で、液滴径の小さいものは排ガスに同伴されるが、脱硫
塔上部に設けられたデミスタ９によって回収される。

【０００６】デミスタ９は脱硫塔最上部あるいは出口ダ
クト３内に設置される。図には示していないがボイラか
ら排出される排ガス２４は、入口ダクト２より脱硫塔本
体１に導入され、最終的には出口ダクト３より処理ガス
２５は排出される。この間、脱硫塔には循環ポンプ５か
ら送られる炭酸カルシウムを含んだ吸収液が、脱硫塔内
に配置されたスプレー配管に取付けられた複数のスプレ
ーノズル４から噴霧され、吸収液と排ガスの気液接触が
行われる。このとき吸収液は排ガス中のＳＯ₂を選択的
に吸収し、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６に溜まり、空気吹き込み管８より導入された空
気を撹拌機７で循環タンク６内に分散させることによ
り、重亜硫酸カルシウムは酸化されて最終的に石膏（Ｃ
ａＳＯ₄）を生成する。炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）お
よび石膏が共存する循環タンク６内の吸収液の一部は、
循環ポンプ５によって再びスプレーノズル４に送られ
る。

【０００７】従来、循環タンク６内での吸収液の酸化で
は循環タンク６の下部に空気吹き込み管８から酸化用空
気を吸収液中に供給し、撹拌機７により空気を微細化し
て、循環タンク６の底部から液面に気泡が上昇する間に
空気中の酸素を吸収液に吸収させていた。そのため気泡
の滞留時間は底部から液面まで上昇する間に限られるた
め、空気中の酸素の利用率は低く、酸化に必要な理論空
気量の５〜１０倍供給する必要があった。また、循環タ
ンク６の底部に空気吹き込み管８から空気を供給するの
で空気の供給圧力も高くする必要があり、酸化用空気の
動力費が高くなる欠点がある。したがって、循環タンク
６内での供給空気量をいかに下げて動力費を下げるかが
大きな課題となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】通常、実機の循環タン
ク６において酸化用空気は循環タンク６の底部から供給
し、撹拌機７により空気を微細化していた。そのため微
細化された気泡は、循環タンク６を上昇する間に空気中
の酸素が吸収液に溶解して重亜硫酸カルシウムは酸化さ
れる。また、吸収液は循環タンク６に落下する際、液面
に均一に落ちるので気泡を分散させると同時に吸収液中
で生成した石膏粒子を沈降させないためにも、さらに撹
拌機７により循環タンク６の全体を撹拌する必要があっ
た。

【０００９】本発明の目的は循環タンク内の液の流れを
工夫することにより、酸化に必要な空気量を減少させる
と同時に循環液の撹拌動力の低減も狙った排煙脱硫方法
と装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、次の構成に
より達成される。

【００１１】すなわち、ボイラなどの燃焼装置から排出
される硫黄酸化物を含む排ガスを脱硫塔に導き、カルシ
ウム系の吸収液に排ガス中の硫黄酸化物を吸収させて、
循環タンクで吸収液中の硫黄酸化物を酸化する排煙脱硫
方法において、脱硫塔内の下部で硫黄酸化物を吸収した
吸収液を集め、該吸収液を循環タンクの一方の側壁面付
近に落下させて循環タンク内の吸収液に下降流を形成さ
せ、この下降流の中に酸化用空気を供給する排煙脱硫方
法、または、ボイラなどの燃焼装置から排出される硫黄
酸化物を含む排ガスを導入し、排ガス中の硫黄酸化物を
カルシウム系の吸収液に吸収させる脱硫塔と、該硫黄酸
化物を吸収した吸収液を溜めて、酸化する循環タンクを
備えた排煙脱硫装置において、脱硫塔内下部に、硫黄酸
化物を吸収した吸収液を集めて循環タンクの一方の側壁
面付近に落下させる塔内堰を設けた排煙脱硫装置であ
る。

【００１２】本発明の上記排煙脱硫装置における、脱硫
塔は鉛直方向に排ガス流路を有する縦型のもの、または
鉛直方向でない方向に排ガス流路を有する横型のものを
用いることができる。

【００１３】図１に示す縦型の脱硫塔の場合、脱硫塔内
の下部に塔内堰を設けて吸収液を集めて塔の一方の側に
落下させ、循環タンク内で上下方向の循環流を形成させ
る。このような液流れを形成させて、塔の側壁上部から
酸化用空気を供給する。また、図３に示す横型の脱硫塔
の場合、吸収液は脱硫塔の横型ダクト底部に落ちてさら
に循環タンク６の液面に落下することになる。この場合
は、吸収液が落下する側の循環タンク側壁上部に酸化用
の空気を供給すれば良い。

【００１４】従来、実開平４−１２６７２５号公報など
に記載されているように、循環タンク６内の吸収液の下
降流の配管中に酸化用空気を同伴させる方法が知られて
いるが、この場合は気泡径が制御できないため供給空気
量が増加することが予想される。

【００１５】本発明は、排ガス中の硫黄酸化物を吸収し
た後の吸収液を循環タンクの側壁の一方の側に落とすこ
とにより循環タンク内では、吸収液の上下方向の循環流
が形成される。そして、吸収液の上下方向の循環流の中
で下降流が形成されている部分に酸化用空気を吹き込む
ことにより気泡を下降流に同伴させることができるの
で、気泡の滞留時間が増加し、酸化用空気の供給量の低
減ができる。

【００１６】ここでは、横型の脱硫塔を用いる実施例の
循環タンク内の吸収液の流れについて図５により説明す
る。脱硫塔で亜硫酸ガスを吸収した吸収液は、大部分循
環タンク６の図５に示す左側側壁の上部から循環タンク
６内の吸収液中に落下する。通常の脱硫塔では、液ガス
比を１５前後に設定しており、このような条件では撹拌
機７の撹拌エネルギと落下液１７のエネルギはほぼ同等
であり、落下液を本発明のように集めて一方の循環タン
ク６の一方の側壁側に落とすと、循環タンク６内で吸収
液の上下方向の循環流１９が生じる。

【００１７】このような条件を形成させて、酸化用の空
気を吹き込み管８から供給し、撹拌機７により微細気泡
１８にしてから循環タンク６の下降域１５に供給する。
この際、空気の循環タンク６側壁面に対する吹込み角を
水平より下向きにすることで、うまく循環流１９に同伴
させると、気泡１８は循環タンク６の上部から底部に移
動し、反対側の側壁で上昇する。このように微細化され
た気泡１８は一旦循環タンク６の上部から吸収液の下降
域１５の流れに同伴され、循環タンク６の底部まで移動
するので、気泡１８の滞留時間が長くなり気泡１８中の
酸素の利用率が向上する。その結果、酸化用の空気の供
給量を低減できる。

【００１８】また、吸収液の落下エネルギを利用して上
下方向の循環流１９を形成できるので、従来法のように
循環タンク６内で石膏粒子の沈降防止に液を撹拌するた
めの撹拌機を設置する必要が無くなる。

【００１９】以上のような方法により、循環タンク６内
で上下方向の吸収液の循環流１９を形成させて酸化用空
気を塔側壁の上部から供給することにより、酸化用の空
気の供給動力および撹拌機の動力を大幅に低減できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、下記の実施例によっ
て、さらに詳細に説明されるが、下記の例で制限される
ものではない。

【００２１】縦型の脱硫塔を用いる本発明の実施例を図
１に示す。図１に示す装置において、図７に示した装置
と同一機能を奏する部材は同一番号を付し、その説明は
省略する。また、図２には図１のＡ−Ａ線断面視図を示
す。

【００２２】硫黄酸化物（ＳＯ₂）を含む燃焼排ガス２
４は塔上部の入口ダクト２から脱硫塔本体１に入る。脱
硫塔では循環ポンプ５から送られる炭酸カルシウムを含
んだ吸収液が循環液配管１１を経て脱硫塔内の複数のス
プレーノズル４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、ＳＯ₂ガスが吸収されて
吸収液は循環タンク６に落下する。この循環タンク６で
は空気吹き込み管８から供給される空気を循環タンク６
の側壁に設置した撹拌機７により循環タンク６内に分散
させることにより、循環タンク６内に存在する重亜硫酸
カルシウムは酸化され、最終的にＳＯ₂は石膏（ＣａＳ
Ｏ₄）として回収される。

【００２３】循環タンク６内の吸収液の一部は回収系配
管１４から抜き出されて石膏処理装置１２で石膏は処理
される。反応した石膏と当量の石灰石を循環タンク６内
に石灰石供給管１３より導入する。またスプレーノズル
４から噴霧され、微粒化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る。この液滴は脱硫塔内
に設けられたデミスタ９により回収され、ＳＯ₂ガスお
よび飛散ミストを除去された処理ガス２５は出口ダクト
３から図示していない煙突を通り系外に排出される。

【００２４】脱硫塔内で噴霧された吸収液は脱硫塔下部
に設置された塔内堰１６により塔側壁の一方の側に集中
して循環タンク６内に落ちるので落下液のエネルギによ
り、この付近で下降流を生じる。落下液の集中する側の
吸収液の液面近くの循環タンク６側壁から、水平より下
向きに傾けて酸化用空気を供給すれば、前記落下液の下
降流に同伴されて空気は気泡となり循環タンク６底部に
向けて移動する。

【００２５】前記落下液が落ちる側の循環タンク側壁に
空気吹き込み管８と撹拌機７を設置し、この付近から酸
化用空気を供給することにより効率良く気泡を酸化に利
用できる。

【００２６】図３には鉛直でない方向に排ガス流路を設
けた、いわゆる横型の脱硫塔を用いる本発明の実施例を
示す。また、図４には図３のＡ−Ａ線断面視図を示し、
図５にはその循環タンク６内での吸収液の循環流と微細
空気流の様子を模式的に示す。なお、上記鉛直でない方
向に設けられね排ガス流路は、排ガス流路が水平方向に
向いたものに限らず、多少傾斜状の排ガス流路を有する
ものも含む。

【００２７】図３に示す排煙脱硫装置では、排ガス２４
は入口ダクト２内に設けられたスプレーノズル４から噴
霧される吸収液と接触し、その後水平方向に流れて、デ
ミスタ９が設けられた出口ダクト３から排出される。そ
の他の図３に示す部材については、図７に示した装置と
同一機能を奏するものは同一番号を付し、その説明は省
略する。図３に示す排煙脱硫装置を用いる場合、吸収液
は吸収部（図示の場合は入口ダクト２側の壁面）の底部
に集まって循環タンク６に落下するので、図５に示すよ
うに循環タンク６の一方の側壁側の下降域１５で吸収液
の下降流が生じる。したがって、この条件においては酸
化用の空気を循環タンク６の側壁の左の部分から導入す
ることにより、うまく下降流に同伴させることが可能と
なる。

【００２８】図６には、図７に示す従来法と本発明の実
施例を用いる場合との循環タンク６内に吹き込まれる酸
化用空気量の比較した実験結果を示す。本実験結果は、
内径１．５ｍの循環タンクで亜硫酸カルシウムを酸化す
るのに必要な空気量を比較した結果であるが、従来の塔
下部から酸化用空気を供給した場合に比べ本発明では供
給空気量を約２５％低減できることが分かる。

【００２９】以上述べたように本発明の実施例による
と、循環タンク６で上下方向の吸収液の循環流１９を形
成させて酸化用空気を下降流に同伴させるので、気泡１
８の滞留時間が大きくなり、空気の利用率が向上し、酸
化空気の供給動力も大幅に低減できる。また、循環タン
ク６内の吸収液撹拌用の撹拌機も不要となるので循環タ
ンク６の撹拌機の動力も大幅に低減できる効果がある。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、排ガス中の硫黄酸化物
を吸収した吸収液を貯留する循環タンクで上下方向の吸
収液循環流を形成させて酸化用空気を塔側壁の上部から
供給することにより、酸化空気の供給動力および撹拌機
の動力を大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における縦型脱硫塔を備え
た排煙脱硫装置の概略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面視図である。

【図３】本発明の一実施例における横型脱硫塔を備え
た排煙脱硫装置の概略図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線断面視図である。

【図５】図２に示す循環タンクにおける循環流と気泡
の流れを模式的に示す図である。

【図６】本発明と従来技術における循環タンクへの酸
化用空気供給量の比を示す図である。

【図７】従来の縦型脱硫塔を備えた排煙脱硫装置の概
略図である。

【符号の説明】

１脱硫塔本体２入口ダクト３出口ダクト４スプレーノズ
ル５吸収液の循環ポンプ６循環タンク７撹拌機８空気吹き込み
管９デミスタ１０吸収液抜き
出し管１１循環液配管１２石膏処理装
置１３石灰石供給管１４回収系配管１５下降域１６塔内堰１７落下液１８気泡１９循環流２４排ガス２５処理ガス

フロントページの続き (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)発明者野沢滋広島県呉市宝町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】ボイラなどの燃焼装置から排出される硫
黄酸化物を含む排ガスを脱硫塔に導き、カルシウム系の
吸収液に排ガス中の硫黄酸化物を吸収させて、循環タン
クで吸収液中の硫黄酸化物を酸化する排煙脱硫方法にお
いて、脱硫塔内の下部で硫黄酸化物を吸収した吸収液を集め、
該吸収液を循環タンクの一方の側壁面付近に落下させて
循環タンク内の吸収液に下降流を形成させ、この下降流
の中に酸化用空気を供給することを特徴とする排煙脱硫
方法。
【請求項２】ボイラなどの燃焼装置から排出される硫
黄酸化物を含む排ガスを導入し、排ガス中の硫黄酸化物
をカルシウム系の吸収液に吸収させる脱硫塔と、該硫黄
酸化物を吸収した吸収液を溜めて、酸化する循環タンク
を備えた排煙脱硫装置において、脱硫塔内下部に、硫黄酸化物を吸収した吸収液を集めて
循環タンクの一方の側壁面付近に落下させる塔内堰を設
けたことを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項３】脱硫塔は鉛直方向に排ガス流路を有する
ことを特徴とする請求項２記載の排煙脱硫装置。
【請求項４】脱硫塔は鉛直方向でない方向に排ガス流
路を有することを特徴とする請求項２記載の排煙脱硫装
置。