JP6730024B2 - 液幕除塵装置および排煙脱硫装置 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る排煙脱硫装置は、硫黄酸化物および粉塵を含有する排煙から該硫黄酸化物および粉塵を除去する排煙脱硫装置であって、第1隔板および該第1隔板の上方に位置する第2隔板によってその内部が、第1室と、該第1室の上方に隣接する第2室と、該第2室の上方に隣接する第3室と、に区画された密閉槽と、前記第2室に形成された排煙入口と、前記第3室に形成された脱硫排煙出口と、前記第1隔板に形成された透孔と、該透孔に垂設され、前記第2室と前記第1室とを連絡し、前記第2室に供給された前記排煙を、前記第1室に収容されている前記硫黄酸化物を吸収する吸収液中に分散可能に設けられた排煙分散管と、前記第1室と前記第3室とを連絡し、その上端が前記第2隔板の表面より上方に位置する気体排出管と、該気体排出管から流れ出る上昇気流に対向して配設され、該上昇気流中の前記粉塵を液幕に取り込むことによって除去する液幕除塵装置と、を備え、前記液幕除塵装置が、前記液幕除塵装置であることを特徴とする。
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。
図1は、本発明に係る液幕除塵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。
液幕除塵装置50は、気体排出管10から流れ出る気流に対向して配設され、該気流中の粉塵を液幕に取り込むことによって除去するものである。
なお、以下に述べる本実施形態では、鉛直上方に向けて開口し、上昇気流が生じる気体排出管10に対向して液幕除塵装置50が配設されているが、本発明はこれに限られるものではない。したがって、本発明の液幕除塵装置は鉛直上方以外の任意の方向の気流に対向して配設されるものであってもよいが、鉛直上方または鉛直下方の気流に対向して配設されていることが好ましい。
液幕形成手段40は、分散部43aを有する液分散板43(液分散手段)と、該分散部43aに対向してなる吐出口42を有し、該吐出口42から洗浄液L2を吐出する液体導入管41(液吐出手段)と、を具備する。液分散板43は、気体衝突板26の中心近傍、且つ、気体衝突板26に対して上昇気流の流れ方向上流側において、気体衝突板26に対向して配設されてなる。
本実施形態における気体衝突板26は、逆向きの皿状の形状を有し、気体排出管10から上昇してきた気流をその下面(内面)で受ける。このとき、気流中に液滴粒子が含まれる場合、気体衝突板26の下面にはこの液滴粒子が付着して液膜状となる。
また、この気体衝突板26は、後述する液体導入管41および液分散板43によって分散される洗浄液L2の一部を下面で受け、その先端から洗浄液L2の一部を流下させる。
液体流下壁面をその周縁に有する気流衝突面の形状は、上昇気流を受け、液体流下壁の方向に向かう流れを形成し得るような形状であれば、特に制限されるものではない。例えば、平面や曲面、凹凸面等、種々の面形状をとり得る。
また、気流衝突面の機能と液体流下壁面の機能とを併せ持った一つの面であったとしても、その形状は特に制限されるものではない。例えば、平面や曲面、凹凸面等、種々の面形状をとり得るが、平滑な面であることが好ましい。
図2は液幕形成手段40の構成を示す概略断面図であって、図1の部分拡大図である。本実施形態の液幕形成手段40は、液分散板43、液体導入管41および支持部44からなる。
また、図3は液分散板43、支持部44および液体導入管41の構成を示す上面概略図である。ここで、図2は、図3において液分散板43をII−II線(破線)の位置で切断した断面における構成を示す断面図である。
液吐出手段である液体導入管41から洗浄液L2が吐出され、吐出された洗浄液L2が液分散手段である液分散板43によって分散される。このとき、洗浄液L2の分散方向は、洗浄液L2の吐出方向に対してn回対称(ただし、nは任意の2以上の整数である。)であることが好ましい。本実施形態では、液分散板43の分散部43aが洗浄液L2の吐出方向に対して垂直な平面(n=∞となる平面)であるため、洗浄液L2の吐出方向に対して垂直な面内において、洗浄液L2が吐出位置から360°全方位について概略均一に分散される。
吐出口42は液体導入管41の先端に配設されていて、下方に向かって開口している。したがって、洗浄液L2は液体導入管41を通じて吐出口42から鉛直下方に吐出される。
また、本実施形態では液体導入管41が気体衝突板26を貫通し、液分散板43近傍にまで延在する構成であるが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、液体導入管41が液幕除塵装置50の側方(気体衝突板26と気体排出管10との間)から挿入され、液分散板43近傍まで延在する構成であってもよい。
液分散板43は気体衝突板26の中心近傍に対向して配設されている。また、液分散板43は上昇気流に対しても対向しており、気体衝突板26に対して上昇気流の上流側に配設されている。すなわち、図1に示すように、気体衝突板26の下面と、液分散板43の上面とが対向して配設されている。さらに、液分散板43は、気体衝突板26の中心部から下方に向けて突出した液体導入管41の吐出口42に対しても対向している。
分散部43aは、液分散板43において吐出口42から吐出された洗浄液L2が衝突する部位であり、また、この吐出された洗浄液L2を分散部43a上で流動させて分散する部位である。すなわち、分散部43aは洗浄液L2の衝突面としての機能と、洗浄液L2を流動・分散する機能と、を担う。
分散部43aの形状としては、平滑な面、すなわち洗浄液L2の流れを妨げない形状であれば如何なる形状であってもよい。分散部43aが平滑な面からなると、均一な液幕の形成が可能となると共に、従来のような複雑な形状とすることを要しないことから、その作製が容易となり、従来よりも低コストとなるため好ましい。
例えば、排煙脱硫装置内に設置された液幕除塵装置において、洗浄液L2に粉塵や石膏が含まれると、分散部43aが非平滑な面である場合、偏った流れによって局所的な摩耗劣化が発生し、また、粉塵や石膏が局所的に滞留して固着が生じてしまう。
なお、液分散板43が凸形状の曲面を有する場合、板状の部材(例えば、底面が開口となっており、中空の円錐状の板)から形成されていてもよく、凸形状の部分の中が中実である部材(例えば、中実の円錐状の部材)から形成されていてもよい。
分散部43aが平面である場合、吐出口42からの洗浄液L2の吐出方向が鉛直下方であり、分散部43aが水平方向に配設されていることが好ましい。洗浄液L2の吐出方向と、平面である分散部43aとが垂直に配設されていることで、水平方向において吐出位置を中心として洗浄液L2の分散が360°概略均一となり、均一な液幕が形成される。
本実施形態では、液分散板43は等間隔に配設された3つの支持部44によって支持されている。
なお、支持部44の形状や数に制限はなく、適宜変更することが可能である。また、支持部44は液体導入管41に接合されていてもよく、液体導入管41以外の部材に接合されていてもよい。
液分散板43の分散部43aでは、その中心部付近において液体導入管41の吐出口42から洗浄液L2が吐出される。吐出された洗浄液L2は分散部43aの中心部から周縁部に向かって概略均一に広がり、さらに液分散板43の外に流れ出る。流れ出た洗浄液L2は、気体排出管10の管内壁、気体排出管10と気体衝突板26との間、および気体衝突板26の下面(内面)に向けて飛散する。
気体排出管10から上昇してきた上昇気流は、気体排出管10と気体衝突板26との間に形成される流路に直接流れ込む、あるいは、気体衝突板26の下面に衝突し、次いで、気体衝突板26の下面に案内されて流れる向きを変え、気体衝突板26と気体排出管10との間に形成される流路に流れ込む。
なお、上昇気流は、その全てが必ずしも上述したような流路をたどり液幕に到達するわけではないが、少なくとも、気体排出管10と気体衝突板26との間に形成される流路は通過する。
吐出口42の開口部の面積S1と、平滑な面である分散部43a(すなわち、洗浄液L2が接触する領域)の面積S2との面積比S1/S2が、0.001以上0.06以下であることが好ましく、0.003以上0.04以下であることがより好ましい。
吐出口42と分散部43aとの距離が、3mm以上50mm以下であることが好ましく、5mm以上30mm以下であることがより好ましい。吐出口42と分散部43aとの距離がこの範囲であると、吐出口42の閉塞をより効果的に防止することができる。
吐出口42から吐出される洗浄液L2の流量は、気体排出管10から上昇する標準状態に換算された気体1m3/hr当り、通常、0.1kg/hr以上10kg/hr以下であり、好ましくは0.2kg/hr以上2kg/hr以下である。このような流量の洗浄液L2を吐出して液幕状に分散させることにより、気体排出管10を上昇する気体中に含まれている粉塵を効果的に除去することができる。
ついで、本発明に係る排煙脱硫装置について説明する。本発明に係る排煙脱硫装置は、上述した本発明に係る液幕除塵装置を備える。
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4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。
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、概略水平の板状のものである。
第2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、後述する第1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により第1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、第2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。第2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第1室5に収容されている吸収液L1を第2室6内に供給することができる。
第1隔板2には、第1室5と、第2室6との間を連絡する透孔が多数配設されている。第2室6に供給された排煙を第1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、その先端が第1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。第2室6に導入された排煙は、排煙分散管9を介して第1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。
第1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を通じて第1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排出管10を通って第3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、第1室5と、第3室7とを連結する気体排出管10が、開口を塞ぐように配設されている。気体排出管10は、第1室5の上部空間に存在する排煙を第3室7に導入させることができる。
この場合、気体排出管10の上端は第2隔板3の表面より上方に突出し、第2隔板3上の洗浄液L2が第2隔板3上に一定量滞留するようになっている。
気体排出管10の横断面形状は、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。
第3室7内には、気体排出管10の出口の上方に、上述した本発明の液幕除塵装置50が配設されている。
第3室7の上方に配設された天板4には、脱硫排煙出口が配設され、この脱硫排煙出口には脱硫排煙導出ダクト11が連結されている。
なお、脱硫排煙出口は第3室7の周壁に配設することもできる。
第3室7内の排煙は、脱硫排煙導出ダクト11を通って第3室7の外(密閉槽1の外)へ抜き出される。次いで、第3室7から抜き出された排煙は、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から排出された排煙は、加熱器37に入り、加熱器37内で排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14の設置は必ずしも要するものではなく、これを省略し、洗浄液抜出し管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を洗浄液抜出し管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。
2 第1隔板
3 第2隔板
4 天板
5 第1室
6 第2室
7 第3室
8 排煙導入ダクト
9 排煙分散管
10 気体排出管
11 排煙導出ダクト
12 ミストエリミネータ
13 洗浄液抜出し管
14 洗浄液槽
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
40 液幕形成手段
41 液体導入管
42 吐出口
43 液分散板
43a 分散部
44 支持部
50 液幕除塵装置
100 排煙脱硫装置
L1 吸収液
L2 洗浄液
A フロス層
Claims (2)
- 硫黄酸化物および粉塵を含有する排煙から該硫黄酸化物および粉塵を除去する排煙脱硫装置であって、
第1隔板および該第1隔板の上方に位置する第2隔板によってその内部が、第1室と、該第1室の上方に隣接する第2室と、該第2室の上方に隣接する第3室と、に区画された密閉槽と、
前記第2室に形成された排煙入口と、
前記第3室に形成された脱硫排煙出口と、
前記第1隔板に形成された透孔と、
該透孔に垂設され、前記第2室と前記第1室とを連絡し、前記第2室に供給された前記排煙を、前記第1室に収容されている前記硫黄酸化物を吸収する吸収液中に分散可能に設けられた排煙分散管と、
前記第1室と前記第3室とを連絡し、その上端が前記第2隔板の表面より上方に位置する気体排出管と、
該気体排出管から流れ出る上昇気流に対向して配設され、該上昇気流中の前記粉塵を液幕に取り込むことによって除去する液幕除塵装置と、を備え、
前記液幕除塵装置が、
前記気流に対向して配設される気体衝突手段と、
該気体衝突手段の中心近傍、且つ、前記気体衝突手段に対して前記気流の流れ方向上流側において、前記気体衝突手段に対向して配設されてなり、分散部を有する液分散手段と、該分散部に対向してなる吐出口を有し、該吐出口から液を吐出する液吐出手段と、を具備し、前記気体衝突手段および前記気体排出管の間に形成される前記気流の流路に前記液幕を形成する液幕形成手段と、を備え、
前記分散部が、前記吐出口の液の吐出方向に対して、n回対称(ただし、nは任意の2以上の整数である。)で、平面あるいは前記吐出口の方向に向かって凸形状の曲面である平滑な面からなり、該平滑な面が、前記吐出口の液の吐出方向に対して垂直に配設されて、前記吐出口から該分散部に吐出された前記液を該分散部上で流動させて分散し、
前記吐出口の面積S 1 と、前記平滑な面の面積S 2 との面積比S 1 /S 2 が、0.001以上0.06以下であり、
前記液幕が、前記流路を流れる気流に対して対向してなることを特徴とする排煙脱硫装置。 - 前記吐出口と、前記分散部との距離が、3mm以上50mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の排煙脱硫装置。
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