特許 5721303 排煙脱硫装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5721303

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】排煙脱硫装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/50 20060101AFI20150430BHJP

   B01D 53/77 20060101ALI20150430BHJP

   B01D 53/18 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/34 125K

   B01D53/18 CZAB

   B01D53/18 D

   B01D53/18 E

   B01D53/34 125Q

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2007-40457(P2007-40457)

(22)【出願日】2007年2月21日

(65)【公開番号】特開2008-200619(P2008-200619A)

(43)【公開日】2008年9月4日

【審査請求日】2009年1月20日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】園田 圭介

(72)【発明者】

【氏名】永尾 章造

(72)【発明者】

【氏名】道岡 正寿

(72)【発明者】

【氏名】荻原 浩太

(72)【発明者】

【氏名】高原 五男

【審査官】 岡谷 祐哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９０７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０００３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９０６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２９３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／１４−５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

塔内部に所定の間隔を設けた複数段の多孔棚板が上下方向に設置されている脱硫塔の上部から流下する海水と、前記脱硫塔の下方より上昇する燃焼排気ガスとが気液接触して脱硫される海水法の排煙脱硫装置において、
上部にある前記多孔棚板まで届かないようにして前記脱硫塔内の水平断面積を所定値以下に仕切る鉛直方向の仕切板を前記多孔棚板の上に配設した排煙脱硫装置であって、
前記多孔棚板と前記仕切板とにより前記海水が滞留して、前記海水の滞留層を前記燃焼排気ガスが通過するときに湿式ベースで気液接触を行い、
前記仕切板は、前記多孔棚板上に垂直方向に設置された同心円状部材及び放射状部材を備えていることを特徴とする排煙脱硫装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、石炭焚き、原油焚き及び重油焚き等の発電プラントに適用される排煙脱硫装置に係り、特に、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、石炭や原油等を燃料とする発電プラントにおいて、ボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「ボイラ排ガス」と呼ぶ）は、ボイラ排ガス中に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ_２
）等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去してから大気に放出される。このような脱硫処理を施す排煙脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石石膏法、スプレードライヤー法及び海水法が知られている。

【0003】

このうち、海水法を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水脱硫装置」と呼ぶ）は、吸収剤として海水を使用する脱硫方式である。この方式では、たとえば略円筒のような筒形状を縦置きにした脱硫塔（吸収塔）の内部に海水及びボイラ排ガスを供給することにより、海水を吸収液として湿式ベースの気液接触を生じさせて硫黄酸化物を除去している。
海水脱硫装置１は、たとえば図６に示すように、一方の海水が脱硫塔２の上部から供給されて自然落下し、脱硫塔２の下部から供給されて上昇するボイラ排ガスとの間で気液接触を生じさせている。海水とボイラ排ガスとの気液接触は、脱硫塔２内の上下方向に所定の間隔で複数段配置された多孔板棚３を湿式ベースとし、多孔板棚３に穿設されている多数の孔４を海水及びボイラ排ガスが通過することで達成される。なお、図中の符号５は海水供給管、６は脱硫後の海水を流出させる海水排出管、７はボイラ排ガス供給口、８は脱硫後のボイラ排ガスを流出させるボイラ排ガス排気口である。（たとえば、特許文献１、２参照）

【特許文献1】特開平１１−２９０６４３号公報

【特許文献2】特開２００１−１２９３５２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した海水脱硫装置１の脱硫塔２内においては、下方より上昇するボイラ排ガスと上方より流下する海水とが気液接触して脱硫するように構成されているので、ボイラ排ガス及び海水の流れの分布が脱硫塔２の水平断面内で不均一になると、脱硫性能の確保に支承をきたすこととなる。
具体的に説明すると、脱硫塔２の水平断面内でボイラ排ガスの流れ及び海水の流れが不均一に分布する偏流を生じると、たとえば図６に示すように、上昇する流れのボイラ排ガス（破線矢印で表示）と下方へ自然落下する流れの海水（図中に実線矢印で表示）とが分離してしまい、互いに異なる領域の孔４を通って流れるというボイラ排ガスの吹き抜け現象が発生する。このため、ボイラ排ガスと海水との接触は不十分になり、ボイラ排ガスと海水とが互いに接触して脱硫に寄与する流量割合が低下する。

【0005】

上述した偏流及び吹き抜け現象は、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物が十分に脱硫されないまま排気されるという脱硫性能低下の原因になる。このような偏流及び吹き抜け現象は、取り扱うボイラ排ガスの量が増大したり、あるいは、ボイラ排ガスの上昇速度を比較的低速な所望の範囲に設定するなどして、脱硫塔２の断面積が大きい場合ほど顕著になる。
上述した偏流を発生する原因は、主にボイラ排ガスの流入速度（ボイラ排ガス供給口７の入口ノズルサイズ）、ボイラ排ガスの流入角度、脱硫塔２の寸法（幅・奥行き・高さ、あるいは塔径・高さ）、多孔棚板３の設置位置及び枚数等のように種々考えられる。しかし、偏流の発生を防止できる最適な寸法形状等を見いだすためには、上記原因をモデル試験またはシミュレーション試験によって解析する必要があり、多くの時間やコストを要するなど極めて困難な作業となる。

【0006】

このように、海水法を採用した排煙脱硫装置（海水脱硫装置）においては、脱硫塔の大型化等により生じやすい偏流及びボイラ排ガスの吹き抜け現象が脱硫性能を低下させるので、これを容易かつ簡単な構造で確実に防止して良好な脱硫性能を得ることができる排煙脱硫装置の開発が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、偏流及びボイラ排ガスの吹き抜け現象を容易かつ簡単な構造で確実に防止して良好な脱硫性能を得ることができる、海水法を採用した排煙脱硫装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る排煙脱硫装置は、塔内部に所定の間隔を設けた複数段の多孔棚板が上下方向に設置されている脱硫塔の上部から流下する海水と、前記脱硫塔の下方より上昇する燃焼排気ガスとが気液接触して脱硫される海水法の排煙脱硫装置において、上部にある前記多孔棚板まで届かないようにして前記脱硫塔内の水平断面積を所定値以下に仕切る鉛直方向の仕切板を前記多孔棚板の上に配設した排煙脱硫装置であって、前記多孔棚板と前記仕切板とにより前記海水が滞留して、前記海水の滞留層を前記燃焼排気ガスが通過するときに湿式ベースで気液接触を行い、前記仕切板は、前記多孔棚板上に垂直方向に設置された同心円状部材及び放射状部材を備えていることを特徴とするものである。

【0008】

このような排煙脱硫装置によれば、塔内部に所定の間隔を設けた複数段の多孔棚板が上下方向に設置されている脱硫塔の上部から流下する海水と、脱硫塔の下方より上昇する燃焼排気ガスとが気液接触して脱硫される海水法の排煙脱硫装置において、上部（上段）にある多孔棚板まで届かない（接触しない）ようにして脱硫塔内の水平断面積を所定値以下に仕切る鉛直方向の仕切板を多孔棚板の上に配設されており、多孔棚板と仕切板とにより海水が滞留して、海水の滞留層を燃焼排気ガスが通過するときに湿式ベースで気液接触を行い、さらに、仕切板は、多孔棚板上に垂直方向に設置された同心円状部材及び放射状部材を備えているので、海水の横方向流れが仕切板により規制されて偏流を生じにくくなるとともに、圧力損失を最小限に抑えて偏流を防止することができる。

【発明の効果】

【0010】

上述した本発明によれば、脱硫塔内の水平断面積を所定値以下となるように仕切る鉛直方向の仕切板を配設して海水の横方向流れを規制したので、上向きに上昇する燃焼排気ガスの流れ及び下向きに流下する海水の流れの分布が水平断面内で不均一になる偏流を生じにくくなる。従って、海水法を採用した排煙脱硫装置においては、脱硫塔の大型化等により生じやすい偏流及びボイラ排ガスの吹き抜け現象を容易かつ簡単な構造で確実に抑制または防止できるので、良好な脱硫性能を得ることができる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0011】

以下、本発明に係る排煙脱硫装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す海水脱硫装置１Ａの脱硫塔２は、たとえば石炭や原油等を燃料とする発電プラントのボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「ボイラ排ガス」と呼ぶ）に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ_２
）等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を、大気へ放出する前に海水法により除去する装置である。この海水法と呼ばれる脱硫方式を用いた海水脱硫装置１Ａは、吸収剤として海水を使用している。

【0012】

図示の海水脱硫装置１Ａは、略円筒形状を縦置きにした脱硫塔２の内部に海水及びボイラ排ガスを供給することにより、海水を吸収液として湿式ベースの気液接触を生じさせて硫黄酸化物を除去する。脱硫塔２に供給した海水は、脱硫塔内の上部から噴出させることにより内部で自然落下する。これに対し、脱硫塔２に供給したボイラ排ガスは、脱硫塔２の下部から脱硫塔内に導入されて上昇する。
脱硫塔２の内部には、所定の間隔を設けて上下方向に複数段の多孔棚板３が配置されている。この多孔棚板３は、堰及び溢流部のない多孔板のことであり、落下する海水と上昇するボイラ排ガスとが多数の孔４を通過することにより、互いが接触する気液接触を生じさせるものである。

【0013】

すなわち、多孔棚板３は、海水供給管５で導入した海水と、ボイラ排ガス供給口７から導入したボイラ排ガスとの気液接触を生じさせる湿式ベースとして機能し、この気液接触が生じることで、吸収液の海水がボイラ排ガス中の硫黄酸化物を吸収して除去する。多孔棚板３を通過して気液接触した後には、換言すれば、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を吸収して除去した脱硫後においては、海水が脱硫塔２の底部に流下して海水排出管６から流出し、ボイラ排ガスが上部に開口するボイラ排ガス排気口８から流出する。

【0014】

上述した構成の海水脱硫装置１Ａには、脱硫塔２内の水平断面積を所定値以下と小さくなるように仕切る鉛直方向の仕切板１０が配設されている。この仕切板１０は、多孔棚板３の各段毎に独立して設けられている。すなわち、仕切板１０は、各段の多孔棚板３から上方へ略垂直に立ち上がる壁面を形成することにより、多孔棚板３の各段毎に水平断面積を分割している。
図２は、仕切板１０による水平断面積の分割例を示す図である。この分割例では、半径方向を二分割する円形仕切板１１と、円周方向を４５度ピッチに８分割する放射仕切板１２と、円形仕切板１２の外周部をさらに円周方向に二分割する放射補助仕切板１３とにより、脱硫塔２の水平断面積が２４分割されている。

【0015】

上述した仕切板１０の高さＨは、少なくとも湿式ベース３上の海水滞留高さｈより高い位置（Ｈ＞ｈ）まで設けられている。すなわち、湿式ベースとなる多孔棚板３から上方へ向けて立ち上がる壁面の高さＨは、湿式ベース３上に滞留する海水が仕切板１０を超えて隣接する区画へ流出しないように設定されている。多孔棚板３に滞留する海水滞留高さｈは、多孔棚板３に設けた孔４の開口面積合計値と海水の供給量との関係により推測できるので、この推測値より高い仕切壁１０を設置すればよい。

【0016】

上述した構成の海水脱硫装置１Ａによれば、脱硫塔２の上方から流下させた海水は、仕切板１０により所定の水平断面積以下に分割された多孔棚板３を通って落下する。このとき、多孔棚板３に滞留する海水面Ｗは、仕切壁１０の高さＨより低くなるので、仕切板１０により海水の流れ方向が規制され、滞留した海水が仕切壁１０を超えて横流れすることはない。このような横流れの防止は、下方から上昇してくるボイラ排ガスが多孔棚板３を通過しても略同様に機能するので、ボイラ排ガス及び海水の偏流が生じなくなる。
なお、横流れの防止をより確実にするためには、仕切板１０の高さＨを設定する際に、下方から上昇して流れるボイラ排ガスとの影響で波打つ海水面Ｗの最大高さを基準にすればよい。

【0017】

この結果、多孔棚板３の各分割区画内に滞留する海水面Ｗは、区画毎の差が小さくなって略一定になるため、換言すれば、多孔棚板３の各分割区画に滞留する海水の分布が略均一に維持されるため、下方から上昇するボイラ排ガスと海水とが分離して互いに接触することなく多孔棚板３を通り抜けるという吹き抜け現象を防止することができる。
こうして海水及びボイラ排ガスの偏流や吹き抜け現象が防止されると、多孔棚板３を通過する海水とボイラ排ガスとの十分な接触が可能になるので、脱硫塔２に供給した海水を有効に利用して効率よく脱硫することができる。

【0018】

ところで、上述した実施形態では、脱硫塔２内に多孔棚板３を配設した海水脱硫装置１Ａについて説明したが、以下に説明する参考例のように、多孔棚板３による気液接触に代えて、スプレー方式や充填方式を採用してもよい。なお、以下の説明で使用する図において、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図４に示す第１参考例は、スプレー方式による気液接触を採用した海水脱硫装置１Ｂである。この装置では、脱硫塔２の内部に海水を噴射するスプレーノズル２０を多数配置してあり、スプレーノズル２０から噴射された海水とボイラ排ガスとの気液接触により脱硫する。この場合の仕切板１０は、たとえばスプレー配管２１等を利用して所定位置に支持される。

【0019】

このように構成された海水脱硫装置１Ｂにおいても、脱硫塔２の内部空間を水平断面積が所定値以下となるように仕切板１０で分割することにより、ボイラ排ガスの偏流や吹き抜け現象を防止することができる。なお、このスプレー方式は、スプレーノズル２０の配置を適切に行うことで海水を略均一に分散させて噴射することができる。

【0020】

図５（ａ）に示す第２参考例の海水脱硫装置１Ｃは、充填方式による気液接触を採用したものである。この方式では、脱硫塔２の内部に海水とボイラ排ガスとの気液接触を促進する充填ユニット３０が設置されている。そこで、充填ユニット３０の水平断面を仕切板１０で複数に分割するが、分割後の各水平断面は所定値以下に小さくしてある。
なお、図５（ｂ）には、充填方式による従来の海水脱硫装置１Ｃ′が示されており、この場合の充填ユニット３０′は、水平断面が分割されることなく脱硫塔２の断面と略一致している。

【0021】

このように構成された海水脱硫装置１Ｃにおいても、脱硫塔２の内部に設置された充填ユニット３０の水平断面積が所定値以下となるように仕切板１０で分割されているので、ボイラ排ガスの偏流や吹き抜け現象を防止することができる。

【0022】

上述したように、脱硫塔２内の水平断面積を所定値以下となるように仕切る鉛直方向の仕切板１０を配設して海水の横方向流れを規制したので、上向きに上昇するボイラ排ガスの流れ及び下向きに流下する海水の流れの分布が水平断面内で不均一になる偏流を生じにくくなる。従って、海水法を採用した排煙脱硫装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいては、脱硫塔２の大型化等により生じやすい偏流及びボイラ排ガスの吹き抜け現象を容易かつ簡単な構造で確実に抑制または防止して良好な脱硫性能を得ることができる
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明に係る海水脱硫装置の一実施形態を示す断面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】仕切板の高さＨを示す説明図である。

【図4】本発明に係る海水脱硫装置の第１参考例を示す断面図である。

【図5】本発明に係る海水脱硫装置の第２参考例を示す断面図である。

【図6】海水脱硫装置の従来構造を示す断面図である。

【符号の説明】

【0024】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 海水脱硫装置
２ 脱硫塔
３ 多孔棚板
４ 孔
１０ 仕切板
２０ スプレーノズル
３０ 充填ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】