JP6623053B2 - 排煙脱硫装置 - Google Patents
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Description
排煙脱硫装置としては、吸収剤を含有した吸収液中に硫黄酸化物を含む排煙をバブリングすることで脱硫を行うジェットバブリング方式を採用した排煙脱硫装置が、高い気液接触効率によって高い脱硫率および除塵率が得られることから、広く採用されている。
この堆積する固形分を洗浄する方法としては、例えば、脱硫煙流入室において洗浄液を供給し、液体下降管(ダウンカマー)を通じて洗浄液と共に固形分を吸収液室に洗い流す方法が知られている。しかしながら、吸収液室に洗浄液を排出すると、液体下降管から流下してくる洗浄液の液量に応じて吸収液の液面が変動し、脱硫性能が安定しない場合がある。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
本実施形態に係る排煙脱硫装置は、硫黄酸化物を含有する排煙(被処理ガス)を、気相分散型の気液接触装置を用いてアルカリ剤を含む吸収液により脱硫する、ジェットバブリング(JBR:Jet Bubbling Reactor)方式と称される湿式排煙脱硫装置である。ジェットバブリング方式とは、反応槽である密閉槽の下部に硫黄酸化物を除去するための吸収液を収容し、この吸収液中に排煙及び空気(酸素)を導入して、排煙中の硫黄酸化物と吸収液中のアルカリ剤とを酸素の存在下に気液接触させて、ジェットバブリング層(フロス層)を形成しつつ反応させる方式である。
SO2+2H2O+1/2O2+CaCO3→CaSO4・2H2O+CO2 (1)
図1は、本発明に係る排煙脱硫装置の一実施形態における構成を示す概略断面図である。
本実施形態の排煙脱硫装置100は大型の密閉槽1から構成され、硫黄酸化物および粉塵を含有する排煙から硫黄酸化物および粉塵を除去する。
なお、本実施形態の排煙脱硫装置では吸収液室5と脱硫煙流入室7との間に排煙導入室6を備える構成であるが、本発明はかかる構成に何ら限定されるものではなく、他の構成により密閉槽1内に排煙を導入してもよい。
第1隔板2は、概略水平の板状のものである。
また、第2隔板3は脱硫煙流入室7の底板であり、複数の凸部3bおよび該複数の凸部3bが形成されてなる凸部形成領域3aを含むものであって、その形状に特に制限はない。この第2隔板3の詳細については後述する。
排煙導入室6の周壁には排煙入口が配設されている。この排煙入口には排煙導入ダクト8が連結されている。
排煙導入ダクト8内には、後述する吸収液室5に収容されている吸収液L1が、吸収液抜出管23を通じて吸収液ノズル36から噴霧される。吸収液L1は、循環ポンプ16により吸収液室5から抜き出され、吸収液抜出管23に供給される。
また、排煙導入ダクト8内には、不図示の工業用水源から供給される工業用水が、工業用水管34を通じて工業用水ノズル35から噴霧される。
なお、排煙導入室6の空間には特別な装置の配設は特に必要とされないが、必要に応じ、吸収液L1をスプレーするためのスプレーノズル(不図示)を配設することもできる。排煙導入室6の空間に吸収液L1をスプレーする場合、吸収液抜出管23を分岐させることで吸収液室5に収容されている吸収液L1を排煙導入室6内に供給することができる。
第1隔板2には、吸収液室5と、排煙導入室6との間を連絡する透孔が多数配設されている。排煙導入室6に供給された排煙を吸収液室5に収容されている吸収液L1中に分散可能となるように、透孔には排煙分散管9が垂設されている。すなわち、各透孔には、その先端が吸収液室5の吸収液L1中に延びるように、排煙分散管9が垂設されている。排煙導入室6に導入された排煙は、排煙分散管9を介して吸収液室5内の吸収液L1中に吹き込まれる。
排煙分散管9には、その管周壁かつ吸収液L1の液面下に位置する領域に、排煙が排出される分散孔が配設されている。この分散孔は1つの排煙分散管9に対して複数配設されていることが好ましい。
吸収液室5の内部には、吸収液L1が収容されている。吸収液L1は、吸収液供給管18を通じて吸収液室5の内部に供給される。
本実施形態における吸収液L1はアルカリ剤を含有する。吸収液L1に含有されるアルカリ剤は、酸を中和する中和剤であり、例えば炭酸カルシウム(石灰石)、水酸化ナトリウム等が挙げられる。また、アルカリ剤含有吸収液L1の溶媒としては、水が挙げられる。
ただし、吸収液L1は硫黄酸化物を吸収できるものであれば特に制限はない。
酸素含有ガス噴出ノズル22は、アルカリ剤含有吸収液L1および排煙に対して空気(酸素)を供給する。この酸素含有ガス噴出ノズル22は、図示を省略する供給ブロワから酸素含有ガス供給管21を通じて空気が供給される。酸素含有ガス噴出ノズル22は酸素を含む気体(酸化用気体)を供給できればよく、空気以外にも例えば、酸素を供給してもよく、あるいは空気以外の酸素を含有する気体を供給してもよい。
このようにして浄化された排煙(脱硫煙)は、フロス層Aからその上部空間に放散され、さらに後述する気体流通管10を通って脱硫煙流入室7に導入される。
第1隔板2及び第2隔板3には、それぞれ開口が配設されている。これらの開口には、吸収液室5と、脱硫煙流入室7とを連結する気体流通管10が、開口を塞ぐように配設されている。気体流通管10は、吸収液室5の上部空間に存在する脱硫煙を脱硫煙流入室7に導入させることができる。
このとき、気体流通管10の上端は、その周囲の第2隔板3の上面(すなわち、脱硫煙流入室7の底面)よりも上方に突出し、第2隔板3上の洗浄液L2が気体流通管10を通じて吸収液室5に流下することを妨げている。
気体流通管10の水平方向断面形状は、円形や正方形、長方形等の各種の形状であることができる。
脱硫煙流入室7内には、気体流通管10の出口の上方に、気体流通管10から流れ出る脱硫煙に対向して気体衝突板26が配設されている。
また、脱硫煙流入室7の上方に配設された天板4には、脱硫煙出口が配設され、この脱硫煙出口には脱硫煙導出ダクト11が連結されている。
なお、脱硫煙出口は脱硫煙流入室7の周壁に配設することもできる。
さらに本実施形態では、洗浄液供給管19および不図示の液分散板によって、気体流通管10と気体衝突板26との間に洗浄液L2が液幕状に吐出される。そして、気体流通管10と気体衝突板26との間から流れ出る脱硫煙に同伴した液滴、および該液滴に含有される石膏が主成分の固形分が、液幕状の洗浄液L2に取り込まれることで脱硫煙からより効率よく除去され、脱硫煙流入室7の底面に集められる。
なお、本発明では洗浄液L2の供給の方法に制限はなく、洗浄液L2が第2隔板3の上面に堆積する固形分を充分に洗浄可能なように洗浄液L2が供給されるのであれば、如何なる方法であってもよい。ただし、洗浄液L2が単に第2隔板3の上面を洗浄する目的で供給されるだけではなく、気体流通管10から流れ出る脱硫煙に同伴した液滴、および該液滴に含有される石膏が主成分の固形分を取り込み得るように(例えば、前述の液幕状で)供給されることが好ましい。
次いで、凸部形成領域3aおよび凸部3bを含む本実施形態の第2隔板3についてより詳細に説明する。
図2は、図1に示す凸部形成領域3aの周辺の拡大図である。図3は本発明に係る排煙脱硫装置の一実施形態における凸部形成領域3aの構成を示す部分概略側面図であり、説明のため脱硫煙流入室7の周壁の図示が省略されている。なお、図3は図1および図2に示す図とは直交する方向、且つ水平方向に直交する方向が図示されている。図4は、本発明に係る排煙脱硫装置の一実施形態における凸部形成領域3aの構成を示す部分外観斜視図である。また、図3および図4では、説明の理解のため、凸部3bの傾斜角を急峻なものとして図示している。
本実施形態における第2隔板3は、水平面に対して3°の傾斜角で傾斜している板状のものであり、その傾斜の下端部分に複数の凸部3bおよび該複数の凸部3bが形成されてなる凸部形成領域3aを含む。
本実施形態では、第2隔板3の傾斜方向における下端部分、すなわち第2隔板3のうち最も低い位置に設けられた溝形状の領域が凸部形成領域3aである。また、本実施形態における凸部3bは、図3に示すように側方から見ると各々が二等辺三角形となる形状である。この凸部3bは図4に示すように、三次元的に見ると、同形状の2つの二等辺三角形および3つの長方形からなる三角柱の形状であり、三角柱の一側面(長方形部分)が下面、他の二側面(他の長方形部分)が傾斜面となるように、凸部形成領域3aに配置されている。そして、図3の左右方向において、この凸部3bと同形状のものがその傾斜面が対向するように複数個配列され、複数の凸部3bを構成している。
隣り合う凸部3bの間には洗浄液排出管13が配設され、一方の凸部3bが有する傾斜面の下端側であり、且つ、他方の凸部3bが有する傾斜面の下端側である位置において、この隣り合う凸部3bの傾斜面を流下する洗浄液L2および固形分を密閉槽1の外に排出する。
本実施形態では、隣り合う凸部3bの間には洗浄液排出管13が1つずつ配設されると共に、図3における左端および右端(図示略)に位置する凸部3bと、隣接する溝壁面(凸部形成領域3aである溝の端部)との間にも洗浄液排出管13が1つずつ配設されている。
洗浄液排出管13が第2隔板3に対して複数配設されていると、固形分による洗浄液排出管13の詰まりの発生を抑えることができ、好ましい。一方、洗浄液排出管13が第2隔板3に対して1つのみ配設されていると、管径を大きくすることが必要となる。
脱硫煙流入室7内の排煙は、脱硫煙導出ダクト11を通って脱硫煙流入室7の外(密閉槽1の外)へ抜き出される。次いで、脱硫煙流入室7から抜き出された排煙(脱硫煙)は、ミストエリミネータ12に導入され、ミストエリミネータ12内でその排煙中に含まれていた吸収液L1、洗浄液L2の粒子等がさらに除去される。そして、ミストエリミネータ12から排出された脱硫煙は、加熱器37に入り、加熱器37内で脱硫煙中に残存するミストが気化された後、排煙筒38を通って大気へ放出される。
なお、洗浄液槽14aの設置は必ずしも要するものではなく、これを省略し、洗浄液排出管13を循環ポンプ15に直接連結させることもできる。この場合には、補給用の洗浄液は、洗浄液補給管20を洗浄液排出管13又は洗浄液供給管19に連結し、直接供給することができる。
排煙脱硫装置の規模により変動するが、脱硫煙流入室7内に供給される洗浄液L2の処理する排煙あたりの流量は、0.1l/m3N以上1.0l/m3N以下であることが好ましく、0.2l/m3N以上0.8l/m3N以下であることがより好ましい。また、洗浄液L2は間欠的に供給することもできるが、固形分が堆積することを抑制するために連続的に供給されることが好ましい。
第2隔板3(脱硫煙流入室7の底板)は、その上面が平面からなる板状である場合、概略水平に配設、あるいは水平面に対して傾斜して配設される。第2隔板3が水平面に対して傾斜して配設されると、その傾斜方向下端に設けられた凸部形成領域3a(洗浄液排出管13)に洗浄液L2が集まりやすいため好ましい。
また、例えば第2隔板3が円形である場合、その円周部分の一部のみが凸部形成領域3aであってもよく、円周部分の全てが凸部形成領域3aであってもよい。
第2隔板3が水平面に対して傾斜した傾斜面を有する場合、第2隔板3は、水平面に対して傾斜して配設された一つの平面により傾斜面を形成するものに限られない。すなわち、第2隔板3は、半球状(球面のみの板状)、円錐状(側面のみの板状;笠状)、多角錐状(側面のみの板状)、樋状、あるいはこれらを上下逆向きとしたもの、または、二枚の長方形の板状部材の互いの一辺を接合し逆V字状としたものなど、複数の板状のものを組み合わせた形状等、少なくとも一部が傾斜してなる非平面をその上面に備えた任意の形状とすることもできる。
傾斜角θ1を得ようとする場合、一つの平面を傾斜角θ1だけ傾斜させて得ることができる。しかしながら、上面が一つの平面である第2隔板3を用いると、第2隔板3の傾斜上端から下端までの水平方向長さr1と傾斜角θ1とから決まる高低差r1・tanθ1の分だけ装置の高さが余分に必要となる。
一方、非平面をその上面に備えた形状の第2隔板3としても、傾斜角θ1を得ることができる。例えば、円錐状(笠状)であると、第2隔板3の傾斜上端から下端までの水平方向長さr2=r1/2と傾斜角θ1とから決まる高低差(r1・tanθ1)/2に装置の余分な高さを抑えられるため、コンパクトで装置の高さが抑えられた排煙脱硫装置100を実現できる。
ただし、複雑な面形状にするほど製造コストを要する一方で、装置高さが高くなるほど製造コストを要するため、装置の設置面積や必要とされる傾斜角などとのバランスを考慮して適宜設計することが望ましい。
また、本変形例2においても、周囲よりも低い位置となる端部を含むような形状の第2隔板3の場合、第2隔板3は端部のうちの一部が凸部形成領域3aであってもよく、端部のすべてが凸部形成領域3aであってもよい。端部のうちの一部が凸部形成領域である場合、第2隔板3は脱硫煙流入室7の周壁における1/4以上1/3以下の範囲の周長にわたり凸部形成領域3aを有することが好ましい。
凸部形成領域3aの形状としては、第2隔板3においてその周囲よりも低い位置となるような任意の形状とすることができる。好ましい凸部形成領域3aの形状としては、例えば前述した溝形状以外にも、凹形状および傾斜面形状等が挙げられる。
凸部3bの形状としては、水平面に対して傾斜した傾斜面を少なくとも一部に有し、その傾斜面で洗浄液L2を流下させて洗浄液排出管13に集め得る形状であれば任意の形状とすることができるが、水平面を有しない形状、すなわち、傾斜面のみからなることが好ましい。凸部3bの具体的な形状としては、半球状、円錐状、多角錐状、上下逆向きの樋状、および二枚の長方形の板状部材を互いの一辺で接合し逆V字状としたものなど、複数の板状のものを組み合わせた形状等の非平面形状、並びに、水平面に対して傾斜して配置された平面が挙げられる。
また、凸部3bは凸部形成領域3aに複数形成されてなる。ここで、それぞれの凸部3bは概略同形状であることが好ましく、概略同形状の複数の凸部3bが、凸部形成領域3a内においてその傾斜面が対向した状態で配列されていることがより好ましい。
図5は本発明に係る排煙脱硫装置の一実施形態における密閉槽1の外部構造の変形例の構成を示す概略断面図であって、図1に示す構成に固液分離器(シックナ)14bを追加した例である。すなわち、図5に示す密閉槽1の外部構造の変形例では、洗浄液L2を循環させる循環ラインが図1に示す密閉槽1の外部構造とは異なっている。したがって、図5における密閉槽1内の構成等、図1において既に説明した構成と重複する構成については説明を省略する。
ここで、分離された液体は洗浄液L2であり、分離されたスラリーは洗浄液L2と石膏等の固形分とを含むものである。そして、分離された洗浄液L2が洗浄液槽14aに、分離されたスラリーが導管25を通って吸収液室5に貯留された吸収液L1中に、それぞれ導入される。
2 第1隔板
3 第2隔板
3a 凸部形成領域
3b 凸部
4 天板
5 吸収液室
6 排煙導入室
7 脱硫煙流入室
8 排煙導入ダクト
9 排煙分散管
10 気体流通管
11 脱硫煙導出ダクト
12 ミストエリミネータ
13 洗浄液排出管
14a 洗浄液槽
14b 固液分離器
15 循環ポンプ
16 循環ポンプ
18 吸収剤供給管
19 洗浄液供給管
20 洗浄液補給管
22 酸素含有ガス噴出ノズル
23 吸収液抜出管
24 撹拌機
25 導管
26 気体衝突板
34 工業用水管
35 工業用水ノズル
36 吸収液ノズル
37 加熱器
38 排煙筒
100 排煙脱硫装置
L1 吸収液
L2 洗浄液
A フロス層
Claims (10)
- 硫黄酸化物を含有する排煙から該硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置であって、
前記排煙が吹き込まれる吸収液を貯留する吸収液室と、
前記吸収液で脱硫された脱硫煙が流入する脱硫煙流入室と、
前記吸収液室と前記脱硫煙流入室とを連通して前記脱硫煙を通過させる気体流通管と、
前記脱硫煙流入室に洗浄液を供給する洗浄液供給管と、
前記脱硫煙流入室に供給された前記洗浄液を該脱硫煙流入室から排出する一つ以上の洗浄液排出管と、を備え、
前記脱硫煙流入室の底面は、複数の凸部と、該複数の凸部が形成されてなる凸部形成領域と、を含み、
前記凸部は、水平面に対して傾斜した傾斜面を少なくとも一部に有し、
前記凸部形成領域は、前記脱硫煙流入室の底面においてその周囲よりも低い位置であり、
前記洗浄液排出管が、前記複数の凸部のうちの隣り合う凸部の間に配設されてなることを特徴とする排煙脱硫装置。 - 前記脱硫煙流入室の底面は、該脱硫煙流入室の底面の端部のうちの少なくとも一部に前記凸部形成領域を有することを特徴とする請求項1に記載の排煙脱硫装置。
- 前記脱硫煙流入室の底面は、水平面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項1または2に記載の排煙脱硫装置。
- 前記傾斜面は、水平面に対する傾斜角が5°以下であることを特徴とする請求項3に記載の排煙脱硫装置。
- 前記凸部形成領域が前記傾斜面の傾斜方向の下端であることを特徴とする請求項3または4に記載の排煙脱硫装置。
- 前記気体流通管の上端が、その周囲の前記脱硫煙流入室の底面よりも上方にあることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の排煙脱硫装置。
- 前記洗浄液排出管から排出された洗浄液を貯留する洗浄液槽をさらに備え、
前記洗浄液が前記洗浄液槽から前記洗浄液供給管を介して前記脱硫煙流入室に供給されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の排煙脱硫装置。 - 前記洗浄液排出管から排出された洗浄液を、液体と、固体を含有するスラリーと、に分離する固液分離器をさらに備え、
前記固体を含有するスラリーが前記吸収液室に供給され、
前記液体が、前記洗浄液として前記洗浄液供給管を介して前記脱硫煙流入室に供給されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の排煙脱硫装置。 - 前記洗浄液排出管を複数備え、隣り合う洗浄液排出管の距離が300mm以上5,000mm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の排煙脱硫装置。
- 前記脱硫煙流入室の底面が円形、正方形または長方形の板状であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の排煙脱硫装置。
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