JPH10192646A - ミスト除去機能を備えた水平流型湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 飛散ミストを効率よく除去することにより、
スケーリングの問題をなくし、設備費を高価にすること
なく脱硫性能の高性能化を図った湿式排煙脱硫装置を得
ること。 【解決手段】 吸収液を貯留する循環タンク６の上側に
燃焼排ガスを水平方向または鉛直でない方向に流通させ
る排ガス流路を設け、該排ガス流路の内部もしくは壁近
傍に複数のスプレノズル４を配置して該ノズル４から噴
出させる吸収液と排ガスを接触させるが、循環タンク６
の直上部に位置する排ガス流路内に排ガスの流れを水平
方向に分割する遮蔽板１３を設置する。排ガスの流れは
遮蔽板１３に遮られ、水平方向に二つに分割され、この
ときガスに比べ慣性力の大きい飛散ミストは遮蔽板に衝
突して捕集される。また、二分割された排ガスはそれぞ
れ側壁沿いを旋回しながら流れるため、ここでも慣性力
の大きい飛散ミストは側壁に衝突し捕集される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラなどの燃焼
装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯ_２な
ど）を除去する湿式排煙脱硫装置に係わり、特にガスが
水平方向又は鉛直でない方向に流れる水平流型湿式排煙
脱硫装置において、高性能化を図るために、吸収塔内の
ガス流速を高め、スプレノズルから噴射される吸収液量
を多くした条件でも出口ダクトに流入する飛散ミスト量
を増大させることなく、脱硫性能を向上させ、スケーリ
ングなどの問題を低減できる湿式排煙脱硫装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所等において、化石燃料の燃焼
にともなって発生する排煙中の硫黄酸化物、中でも特に
ＳＯ₂は、大気汚染・酸性雨等の環境問題の主原因の一
つであり、近年地球的規模で排煙脱硫装置の普及が望ま
れている。

【０００３】現在の脱硫システムは石灰石−石膏法によ
る湿式法が主流を占めており、中でも最も実績が多く信
頼性の高いスプレ方式が世界的にも多く採用されてい
る。このスプレ式脱硫装置は脱硫性能が高く、基本技術
はほぼ確立されている。

【０００４】しかしながら、湿式排煙脱硫装置は高価で
あるため、未だ開発途上国などでの普及率は低い。した
がって、世界的に脱硫装置の普及率を高めるには、脱硫
装置の設備費および運転費の大幅な削除が重要である。

【０００５】従来技術のスプレ方式を採用した湿式排煙
脱硫の装置の一例を図１１に示す。図１１は従来の水平
型湿式排煙脱硫装置における吸収塔の縦断面図である。
この湿式排煙脱硫装置は、主に吸収塔本体１、入口ダク
ト２、出口ダクト３、スプレノズル４、吸収液抜き出し
管１０、スプレヘッダー１１、排ガス流路１２等から構
成される。複数のスプレノズル４は入口ダクト２の壁近
傍に取り付けられている。また、撹拌機７及び空気吹き
込み管８は吸収塔下部の吸収液が滞留する循環タンク６
に設置に設置され、ミストエリミネータ９は出口ダクト
３内に設置される。

【０００６】図示していないボイラから排出される排ガ
スは、図示していない脱硫ファンにより入口ダクト２か
ら吸収塔本体１に導入され、排ガス流路１２を経て出口
ダクト３から排出される。この間、吸収塔本体１の排ガ
ス流路１２では、吸収塔循環ポンプ５に送られる炭酸カ
ルシウムを含んだ吸収液が複数のスプレノズル４から噴
射され、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ＳＯ_２を選択的に吸収し、亜硫酸
カルシウムを生成する。亜硫酸カルシウムを生成した吸
収液は一旦循環タンク６に留まり、酸化用撹拌機７によ
って撹拌されながら、空気吹き込み管８から供給される
空気中の酸素により吸収液中の亜硫酸カルシウムが酸化
され、硫酸カルシウム（石膏）を生成する。炭酸カルシ
ウム及び石膏が共存する循環タンク６内の吸収液の一部
は、吸収液循環ポンプ５によって再びスプレノズル４に
送られ、一部は吸収液抜き出し管１０より図示していな
い廃液処理・石膏回収系へと送られる。また、スプレノ
ズル４からの噴射によって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、出口ダク
ト３に設けられたミストエリミネータ９によって捕集さ
れる。

【０００７】上記従来技術の場合、高性能化を図る手段
として、排ガス流路１２内のガス流速の高速化と循環液
量すなわちスプレノズル４から噴出させる吸収液量の増
大が考えられるが、ガス流速を増大するとスプレノズル
４から噴出された液滴はガス流れに同伴され、ミストと
して飛散しやすくなり、また、循環液量を増大すれば飛
散ミスト量が増大する。このように飛散ミスト量が増加
すると出口ダクト３内に設置しているミストエリミネー
タ９入口でミスト負荷が上昇し、すべてのミストを除去
できなくなり、ミストエリミネータ９の後流側の出口ダ
クト３内においてスケーリングなどのトラブルの発生の
原因となる。このため、ミストエリミネータ９の入口で
のミストの負荷を減らすためには、ミストエリミネータ
９の上流側にガス流速を下げるための大きな空間を設
け、飛散ミストをこの空間内で落とす必要がある。しか
し、そのような対策を施すと必然的に吸収塔本体１は大
きくなり、脱硫装置の設備費を低減することが難しくな
る。したがって、廉価な設備費で高性能化を図ろうとし
た場合、ミストエリミネータ９の入口での飛散ミスト量
を如何に減らすかが重要な課題である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の脱硫装
置では、高性能化のための吸収塔内ガス流速の高速化な
らびに循環液量の増加に伴う飛散ミスト量の増大に関し
て十分に考慮されておらず、出口ダクトでのスケーリン
グ発生の問題や吸収塔の大型化によって設備費が高価に
なる問題があった。本発明の課題は、飛散ミストを効率
よく除去することにより、スケーリングの問題をなく
し、設備費を高価にすることなく脱硫性能の高性能化を
図った湿式排煙脱硫装置を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、次
の構成によって解決される。すなわち、吸収液を貯留す
る循環タンクの上側にボイラなどの燃焼装置から排出さ
れる排ガスを水平方向または鉛直でない方向に流通させ
る排ガス流路を有し、この排ガス流路の内部もしくは壁
近傍に複数のスプレノズルを配置し、循環タンクからポ
ンプによって吸収液をスプレノズルに送り、スプレノズ
ルから噴射される吸収液と排ガスを接触させて、排ガス
中の硫黄酸化物を処理する吸収塔を備えた水平流型湿式
排煙脱硫装置において、循環タンクの直上部に位置する
排ガス流路内に排ガスの流れを水平方向に分割する遮蔽
板を設置した湿式排煙脱硫装置である。

【００１０】本発明の排ガスの流れを遮る遮蔽板として
は 平板、 水平断面内においてガス流れの上流側が凸となるよう
な複数の平面を有する折れ曲り板、 水平断面内においてガス流れの上流側が凸となるよう
な曲面を有する板、 水平断面内においてガス流れの上流側および下流側が
共に凸となるような曲面を有する円筒板 などを用いる。

【００１１】スプレ方式を採用した吸収塔の場合、スプ
レノズルから噴出された吸収液はガスに同伴され飛散し
やすいため、ミストエリミネータは必要不可欠なものと
なっている。一般に吸収塔の出口ダクト内に設置される
ミストエリミネータは、液滴とガスの比重差すなわち慣
性力の違いを利用したものである。吸収塔内のガス流速
を高速化し、さらに循環液量を多くするとスプレノズル
から噴霧された液滴はガスに同伴されやすくなり、飛散
ミスト量が増加する。しかし、本発明によれば、循環タ
ンクの直上部において両側の側壁に近い部分を排ガスが
流れるように遮蔽板を設置しているため、排ガスは循環
タンク直上部を通過する際に遮蔽板に遮られ、水平方向
に二つに分割される。このときガスに比べ慣性力の大き
い飛散ミストは遮蔽板に衝突して捕集される。また、二
分割された排ガスはそれぞれ側壁沿いを旋回しながら流
れるため、ここでも慣性力の大きい飛散ミストは側壁に
衝突し捕集される。したがって、高性能化のためにガス
流速の高速化ならびに循環液量の増大を図っても、ミス
トエリミネータ入口でのミスト負荷が増大する。また、
本発明の排ガス流路の壁近傍に配置したスプレノズルは
スプレ運動量の異なる複数の種類のスプレノズルによっ
て構成することができる。

【００１２】前記スプレ運動量の異なるスプレノズルと
しては次のような構成を採用することができる。 互いにスプレ圧力の異なるスプレノズルで構成する。 互いにスプレ噴射角の異なるスプレノズルで構成す
る。 互いにスプレ流量の異なるスプレノズルで構成する。 同一スプレ流量のスプレノズルのスプレ段数が相対向
する壁面で互いに異るように構成する。 スプレノズルを排ガス流路の相対向する両側の壁近傍
にそれぞれ配置し、同一側壁面での少なくとも一スプレ
段毎に隣接するスプレ段のスプレノズルのスプレ運動量
が互いに異なるように配置する。 スプレノズルを排ガス流路の相対向する両側の壁近傍
に配置し、各々のスプレ段毎に相対向するスプレノズル
のスプレ運動量が互いに異なるように配置する。 スプレ運動量の異なるスプレノズルは同一スプレ流量
のスプレノズルを有するスプレ段数が相対向する両側の
壁面で互いに異るように構成する。 排ガス流路の相対向する両側の壁近傍に配置したスプ
レノズルのうち、一方の側壁面の各スプレ段のスプレノ
ズルのスプレ運動量が他方の側壁面に配置した各スプレ
段のスプレノズルのスプレ運動量とは異なるスプレノズ
ルによって構成する。

【００１３】上記本発明の湿式排煙脱硫装置において、
排ガス流路の相対向する側壁面近傍に配置されたスプレ
ノズルから噴射される吸収液同士が交錯する位置をスプ
レ段ごとに変えるような構成にしても良い。

【００１４】上記本発明によれば、均一なガス流れの排
ガス流路に、例えばガス流れ方向に対して任意の角度に
吸収液をスプレすると、そのスプレ運動量に応じてガス
流れが変化する。これは吸収液のスプレ運動量がガスに
伝わるためであり、そのスプレ運動量が大きいほどガス
流れに対する影響も強くなる。また、ガス流れに直交す
る方向での吸収液のスプレ運動量が大きいほど、ガスに
対する吸収液の抵抗が大きくなり、ガスの流れ方向を変
化させる要因となる。こうして、遮蔽板を用いることに
よる飛散ミストの捕集効果などともに、スプレノズルか
ら噴出される吸収液のガス流れに直交する方向でのスプ
レ運動量をスプレノズル毎またはスプレ段毎に変えるこ
とで、ガスが流れやすい部分を変化させることができ
る。これにより、局部的なガスの吹き抜けが防止され、
高い脱硫性能を得ることができる。

【００１５】また、本発明の湿式排煙脱硫装置におい
て、排ガス流路の壁面近傍に配置した壁設置型スプレノ
ズルの他にガス流れに直交する面に塔内設置型スプレノ
ズルを点在させたスプレ段を少なくとも一段設置するこ
とができる。このように、ガス流れに直交する面に塔内
設置型スプレノズルを点在させた場合にもガス流れに直
交する面内でのスプレ運動量の変化が少ないため、上述
の局部的なガスの吹き抜けが防止され、高い脱硫性能を
得ることができる。

【００１６】本発明における排煙脱硫装置の水平方向も
しくは鉛直でない方向に排ガス流を導く形式の排ガス流
路を有するものにおいて、吸収塔内排ガス流速が低すぎ
るとスプレ液滴が重力により排ガス流から逸脱して塔底
部に落下し、いくら水平等の方向に接触距離を長くとっ
ても気液接触しない。また、反対に排ガス流速が高すぎ
る場合には、同伴されるミストの量が多すぎて吸収液の
損失が大きいことおよび後流側ダクトや機器、計器への
腐食を引き起こす事、また通風損失も大となるなどの問
題がある。上記のように、排ガス流路内のガス流速の違
いによって生じる相反する問題に対して排ガス流路内の
ガス流速の最適な範囲がある。

【００１７】図１１および図１２はガス量３０００ｍ³
Ｎ／ｈ、ＳＯ₂濃度２０００ｐｐｍの条件で排ガス流路
入口部のガス流速と脱硫率、圧力損失およびミストエリ
ミネータが配置されている排ガス流路出口部での入口ミ
スト量の関係をそれぞれ求めたものであるが、脱硫率は
ガス流速が高い程、高くなり、好ましくは５ｍ／ｓ以上
が良い。しかし、２０ｍ／ｓ以上では気液接触時間の低
下等により、脱硫率は再び低下する。またミストエリミ
ネータでの入口ミスト量も同様にガス流速の増加に伴い
急激に増加する。従って、圧力損失とミストエリミネー
タ入口ミスト量をできるだけ小さくして、なおかつ脱硫
率を高くするためには排ガス流路入口部のガス流速は５
〜２０ｍ／ｓ程度にすることが望ましい。また、ミスト
エリミネータ入口ミスト量は吸収液をガス流と並流方向
のみに噴霧（曲線ａ）するよりは並流噴霧と向流噴霧と
の組み合わせ（曲線ｂ）で行う方が少ないことが分かっ
た。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図１は本発明の実施例に係る湿式排煙脱
硫装置における吸収塔の垂直断面図、図２は図１の吸収
塔における水平断面図で、遮蔽板として平板を用いた実
施例を示したものである。

【００１９】また、図３〜図１０は本発明の他の実施例
を示すもので、図３は遮蔽板として水平断面内において
ガス流れの上流側が凸となるような複数の平面を有する
折れ曲り板を用いた実施例を示した吸収塔の垂直断面図
であり、図４は図３の吸収塔における水平断面図であ
る。図５は遮蔽板として水平断面内においてガス流れの
上流側が凸となるような曲面を有する板を用いた実施例
を示した吸収塔の垂直断面図であり、図６は図５の吸収
塔における水平断面図である。図７は遮蔽板として水平
断面内においてガス流れの上流側および下流側が共に凸
となるような曲面を有する円筒板を用いた実施例を示し
た吸収塔の垂直断面図であり、図８は、図７の吸収塔に
おける水平断面図である。図９は排ガス流路の内部にス
プレノズル４を配置した吸収塔に本発明を適用した実施
例を示すもので、図１０は図９の吸収塔における水平断
面図である。

【００２０】図１および図２に示す実施例は、循環タン
ク６の直上部において両側の側壁に近い部分を排ガスが
流れるように平板状の遮蔽板１３を、その平面がガス流
れに対してほぼ直交する向きであって、しかも該平面が
鉛直方向に向くように設置した点で従来技術と異なる。
排ガスは循環タンク６の直上部を通過する際に遮蔽板１
３に遮られ、遮蔽板１３の外側を回るように水平方向に
二つに分割され、それぞれ循環タンク６の直上部の側壁
沿いを旋回しながら流れた後、再び合流しミストエリミ
ネータ９に入る。まず、排ガスが遮蔽板１３に遮られた
水平方向に二つに分割されるときに、ガスに比べて慣性
力の大きい飛散ミストは遮蔽板１３に衝突し捕集され
る。続いて、分割された排ガスがそれぞれ循環タンク６
の直上部の側壁沿いを旋回しながら流れるときにも、同
様に慣性力の大きい飛散ミストは遮蔽板１３に衝突し捕
集される。本実施例で用いた遮蔽板１３は平板であり、
構造が非常に簡単である。

【００２１】図３および図４は図１の他の実施例を示す
もので、図３は本実施例の吸収塔の垂直断面図であり、
図４は図３の吸収塔における水平断面図である。図１〜
図２の実施例は遮蔽板１３が平板であるのに対し、図３
〜図４の実施例では、遮蔽板１３として水平断面内にお
いてガス流れの上流側が凸となるような複数の平面を有
する折り曲り板を用いた点で異なる。本実施例では図４
からも分かるように、実際には遮蔽板１３として断面Ｌ
字型の平板を用いている。排ガスが遮蔽板１３の平面に
衝突するときの遮蔽板平面とのなす角度が小さいため、
図１〜図２の実施例に比べると排ガスの流れに対する抵
抗が小さく、ファンの動力が小さくて済む。

【００２２】図５および図６は他の実施例を示すもの
で、図５は本実施例の吸収塔の垂直断面図であり、図６
は図５の吸収塔における水平断面図である。図１〜図４
の実施例とは、遮蔽板１３として水平断面内においてガ
ス流れの上流側が凸となるような曲線を有する板を用い
た点で異なる。他の点に関しては図１〜図４の実施例と
同一であるため説明は省略する。

【００２３】図７および図８は他の実施例を示すもの
で、図７は本実施例の吸収塔の垂直断面図であり、図８
は図７の吸収塔における水平断面図であり、図１〜図６
の実施例とは、遮蔽板１３として水平断面内においてガ
ス流れの上流側および下流側が共に凸となるような曲線
を有する円筒板を用いた点で異なる。図７および図８に
示す実施例では、排ガスが遮蔽板１３の最下流端の部分
を通過する際の流れの剥離が少ないため、遮蔽板１３後
流側での渦が少なく、遮蔽板１３へのスケーリングの心
配がない。

【００２４】また、上記各実施例ではスプレノズル４を
排ガス流路１２の壁近傍に配置しているが、図９および
図１０に示すようにスプレノズル４を排ガス流路１２の
内部に配置してもほぼ同等の効果が得られるものであ
る。この場合、図９に示すように、入口ダクト２のガス
導入部側のスプレノズル４は排ガス流れと並流して排ガ
スの導入を促し、それより後流側のスプレノズル４は排
ガス流れに向流とすることで、スプレされた吸収液と排
ガスとの接触効率を高めることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、遮蔽板の設置によって
ガスに同伴される飛散ミストを捕集することができるた
め、ミストエリミネータでのミスト負荷が下がり、出口
ダクトでのスケーリングなどの問題を生じさせることな
く高い脱硫性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る湿式排煙脱硫装置にお
ける吸収塔の垂直断面図である。

【図２】 図１の吸収塔における水平断面図で、遮蔽板
として平板を用いた実施例を示したものである。

【図３】 遮蔽板として水平断面内においてガス流れの
上流側が凸となるような複数の平面から成る板を用いた
本発明の実施例を示した吸収塔の垂直断面図である。

【図４】 図３の吸収塔における水平断面図である。

【図５】 遮蔽板として水平断面内におてガス流れの上
流側が凸となるような曲面を有する板を用いた本発明の
実施例を示した吸収塔の垂直断面図である。

【図６】 図５の吸収塔における水平断面図である。

【図７】 遮蔽板として水平断面内ガス流れの上流側お
よび下流側が共に凸となるような曲面を有する円筒板を
用いた本発明の実施例を示した吸収塔の垂直断面図であ
る。

【図８】 図７の吸収塔における水平断面図である。

【図９】 排ガス流路の内部にスプレノズルを配置し、
遮蔽板として水平断面内ガス流れの上流側および下流側
が共に凸となるような曲面を有する円筒板を用いた吸収
塔に本発明の実施例を示した吸収塔の垂直断面図であ
る。

【図１０】 図９の吸収塔における水平断面図である。

【図１１】 本発明の一実施例の吸収塔入口部ガス流速
と脱硫率との関係を示す図である。

【図１２】 本発明の一実施例の吸収塔入口部ガス流速
とミストエリミネータ（デミスタ）入口のミスト量との
関係を示す図である。

【図１３】 従来技術の湿式排煙脱硫装置における吸収
塔の垂直断面図である。

【符号の説明】

１ 吸収塔本体 ２ 入口ダクト ３ 出口ダクト ４ スプレノズル ５ 吸収塔循環ポンプ ６ 循環タンク ７ 酸化用撹拌機 ８ 空気吹き込み管 ９ エリミネータ １０ 吸収液抜き出し
管 １１ スプレヘッダー １２ 排ガス流路 １３ 遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 憲昭 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液を貯留する循環タンクの上側にボ
   イラなどの燃焼装置から排出される排ガスを水平方向も
   しくは鉛直でない方向に流通させる排ガス流路を有し、
   この排ガス流路の内部もしくは壁近傍に複数のスプレノ
   ズルを配置し、循環タンクからポンプによって吸収液を
   スプレノズルに送り、スプレノズルから噴射される吸収
   液と排ガスを接触させて、排ガス中の硫黄酸化物を処理
   する吸収塔を備えた水平流型湿式排煙脱硫装置におい
   て、 循環タンクの直上部に位置する排ガス流路内に排ガスの
   流れを水平方向に分割する遮蔽板を設置したことを特徴
   とする湿式排煙脱硫装置。
2. 【請求項２】 排ガスの流れを遮る遮蔽板として、平板
   を用いたことを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫
   装置。
3. 【請求項３】 排ガスの流れを遮る遮蔽板として、水平
   断面内においてガス流れの上流側が凸となるような複数
   の平面を有する折れ曲り板を用いたことを特徴とする請
   求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
4. 【請求項４】 排ガスの流れを遮る遮蔽板として、水平
   断面内においてガス流れの上流側が凸となるような曲面
   を有する板を用いたことを特徴とする請求項１記載の湿
   式排煙脱硫装置。
5. 【請求項５】 排ガスの流れを遮る遮蔽板として、水平
   断面内においてガス流れの上流側および下流側が共に凸
   となるような曲面を有する円筒板を用いたことを特徴と
   する請求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
6. 【請求項６】 排ガス流路の壁近傍に配置したスプレノ
   ズルはスプレ運動量の異なる複数の種類のスプレノズル
   によって構成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。
7. 【請求項７】 壁面近傍に配置した壁設置型スプレノズ
   ルの他にガス流れに直交する面に塔内設置型スプレノズ
   ルを点在させたスプレ段を少なくとも一段設置すること
   を特徴とする請求項６記載の湿式排煙脱硫装置。
8. 【請求項８】 排ガス流路内のガス流速を５ｍ／ｓ〜２
   ０ｍ／ｓとすることを特徴とする請求項１ないし７のい
   ずれかに記載の湿式排煙脱硫装置。