JP2009028570A - エアレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱硫後の使用済海水をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置の脱炭酸性能を向上させるため、水路底面の単位面積当たりに設置可能なエアレーションノズル設置本数増大が可能なエアレーション装置を提供すること。
【解決手段】海水を吸収剤として使用する排煙脱硫装置の脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路１に設置され、使用済海水中に微細気泡を発生させて脱炭酸を行うエアレーション装置１０Ａにおいて、空気供給配管１１に連通するヘッダ１２を水路１の底面１ａに設置し、ヘッダ１２に取り付けられて鉛直方向上向きに延びる鉛直配置のエアレーションノズル１３Ａから微細気泡を発生させる。
【選択図】図１

Description

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の排水処理に係り、特に、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置の排水（使用済海水）をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置に関する。

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。

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。
上述した脱硫塔内で吸収剤として使用した脱硫後の海水（使用済海水）は、たとえば図３に示すように、水路（Seawater Oxidation Treatment System；ＳＯＴＳ）１内を流れて排水される際、水路１の底面１ａに設置したエアレーション装置１０から微細気泡２を流出させるエアレーションによって脱炭酸（爆気）される。

図４及び図５は従来のエアレーション装置１０を示す図で、空気供給管１１に連結されたヘッダ１２が水路１の底面１ａに設置され、各ヘッダ１２には底面１ａと略平行に水平配置されたエアレーションノズル１３が多数取り付けられている。このエアレーションノズル１３は、基材の周囲を覆うゴム製のホースに小さな切れ込み１４が多数設けられたものであり、一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズル１３は、空気供給管１１から供給される空気の圧力によりホースが膨張すると、切れ込み１４が開いて略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。
なお、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置の排水（使用済海水）をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置において、エアレーションノズルの設置に関して開示された技術文献は見当たらない。

ところで、上述したエアレーションによる脱炭酸は、供給する空気量を増して微細気泡を多くすれば脱炭酸性能が向上する。しかし、ディフューザノズルと呼ばれているエアレーションノズル１３は、良好な微細気泡を発生させるために最適な空気供給量が決められているので、微細気泡（空気量）を多くするためにはノズル本数を増す必要がある。すなわち、同じ仕様のエアレーションノズル１３を使用する場合には、水路１の底面１ａに設置される単位面積当たりのノズル本数を増すことが必要となる。

しかしながら、エアレーションノズル１３を水平配置する従来構造では、水路１の底面１ａに設置可能な単位面積当たりのノズル本数に限界があるので、この限界が微細気泡を発生させる空気供給量の制約となっている。すなわち、水路１の平面視において、水平配置された１本のエアレーションノズル１３が底面１ａを覆う面積は大きくなるので、上下方向に重ならないようにして設置可能な単位面積当たりのノズル本数には限界がある。
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、脱硫後の使用済海水をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置の脱炭酸性能を向上させるため、水路底面の単位面積当たりに設置可能なエアレーションノズル設置本数を増すことができるエアレーション装置を提供することにある。

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。
本発明に係るエアレーション装置は、海水を吸収剤として使用する排煙脱硫装置の脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生させて脱炭酸を行うエアレーション装置であって、空気供給配管に連通するヘッダを前記水路の底面に設置し、前記ヘッダに取り付けられて鉛直方向上向きに延びる鉛直配置のエアレーションノズルから前記微細気泡を発生させることを特徴とするものである。

このようなエアレーション装置によれば、空気供給配管に連通するヘッダを水路の底面に設置し、ヘッダに取り付けられて鉛直方向上向きに延びる鉛直配置のエアレーションノズルから微細気泡を発生させるようにしたので、従来の水平配置と比較して、水路底面の単位面積当たりに設置可能なエアレーションノズル設置本数を増すことができる。すなわち、水路の平面視において、鉛直配置された１本のエアレーションノズルが底面を覆う面積は、水平配置された場合と比較して大幅に小さくなるので、単位面積当たりに設置可能なノズル本数を増加させることができる。

上述した本発明によれば、水路底面の単位面積当たりに設置可能なエアレーションノズル設置本数を増すことができるので、ノズル本数の増加分だけ微細気泡を発生させる空気供給量が増加し、脱硫後の使用済海水をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置の脱炭酸性能が向上するという顕著な効果を奏する。
また、エアレーション装置の脱炭酸性能が向上すると、所定の脱炭酸を実施するのに必要となる水路長さを短縮できるので、水路の設置費用や設置スペースを低減できるという効果も得られる。

以下、本発明に係るエアレーション装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すエアレーション装置１０Ａは、たとえば海水を吸収剤として使用する排煙脱硫装置の脱硫塔（不図示）から排出された脱硫後の海水（以下、「使用済海水」と呼ぶ）を流して周辺海域へ排水する水路（ＳＯＴＳ）１の内部に設置される。このエアレーション装置１０Ａは、水路１内を流れる使用済み海水中に多数の微細気泡を発生させて脱炭酸（暴気）を行うものである。

エアレーション装置１０Ａは、空気供給管１１を介して水路１の外部に設置された空気供給源（不図示）に接続されている。空気供給管１１の他端には、水路１の底面１ａに沿って分配されたヘッダ１２が連結されている。
ヘッダ１２は、底面１ａの流れ方向及び幅方向に分岐されている。ヘッダ１２の上面には、「ディフューザノズル」と呼ばれているエアレーションノズル１３Ａが鉛直方向上向きに多数取り付けられている。すなわち、本実施形態のエアレーション装置１０Ａは、空気供給管１１に連通するヘッダ１２が水路１の底面１ａに設置され、さらに、切れ込み１４から多量の微細気泡を発生させるエアレーションノズル１３Ａがヘッダ１２の上面から鉛直方向上向きに延びる鉛直配置となるように多数取り付けられている。

ここで、エアレーションノズル１３Ａの構造を簡単に説明する。
エアレーションノズル１３Ａは、たとえば図２に示すように、ヘッダ１２の上面にフランジ１５を介して取り付けられている。なお、使用済海水中に設置される空気供給管１１及びヘッダ１２には、耐食性を考慮して樹脂製パイプ等が使用されている。
エアレーションノズル１３Ａは、たとえば図２（ｃ）に示すように、使用済海水に対する耐食性を考慮して樹脂製とした略円筒形状の基材１６を用い、この基材１６の外周を覆うようにして多数の切り込み１４が形成されたゴム製のホース１７を被せた後、上下両端部をワイヤやバンド等の締結部材１８により固定した構成とされる。なお、上述した切り込み１４は、圧力を受けない通常の状態においては閉じている。

基材１６の一端は、ヘッダ１２に取り付けた状態で空気の導入を可能とするため、ヘッダ１２及びフランジ１５を貫通する空気導入口１９を介してヘッダ内部と連通している。そして、基材１６の内部は、軸方向の途中に設けた仕切板１６ａにより上下方向が分割され、この仕切板１６ａにより空気の流通が阻止されている。さらに、この仕切板１６ａよりヘッダ１２側となる基材１６の側面には、ホース１７の内周面と基材外周面との間に、すなわち、ホース１７を加圧して膨張させる加圧空間２０へ空気を流出させるための空気出口１６ｂが開口している。従って、ヘッダ１２からエアレーションノズル１３Ａに流入する空気は、図中に矢印Ａで示すように、空気導入口１９から基材１６の内部へ流入した後、側面の空気出口１６ｂから加圧空間２０へ流出することとなる。
なお、締結部材１８は、ホース１７を基材１６に固定するとともに、空気出口１６ｂから流入する空気が両端部から漏出することを防止するものである。

このように構成されたエアレーションノズル１３Ａにおいて、ヘッダ１２から空気導入口１９を通って流入する空気は、空気出口１６ｂを通って加圧空間２０へ流出することにより、切り込み１４が閉じているため加圧空間２０内に溜まって内圧を上昇させる。この結果、ホース１７は加圧空間２０内の圧力上昇を受けて膨張し、ホース１７に形成されている切り込み１４が開くことによって空気の微細気泡を使用済海水中に流出させる。このような微細気泡の発生は、空気供給管１１及びヘッダ１２を介して空気供給を受ける全てのエアレーションノズル１３Ａで実施される。

さて、上述したエアレーションノズル１３Ａは、ヘッダ１２の上面から鉛直方向上向きに延びる鉛直配置が採用されている。このような鉛直配置は、水路１の底面１ａを上方から見た平面視において、１本のエアレーションノズル１３Ａが存在する面積を小さくすることができる。すなわち、鉛直配置されたエアレーションノズル１３Ａは、底面１ａを覆う１本当たりの面積が水平配置された場合と比較して大幅に小さくなっているので、単位面積当たりに設置可能なノズル本数を大幅に増加させることができる。
従って、水平配置のためエアレーションノズル１３が存在してヘッダ１２を配置できなかった領域の底面１ａについても、ヘッダ１２を設置して鉛直配置のエアレーションノズル１３Ａを設置することが可能となる。

このように、空気供給配管１１に連通するヘッダ１２を水路１の底面１ａに設置し、ヘッダ１２に取り付けられて鉛直方向上向きに延びる鉛直配置のエアレーションノズル１３Ａから微細気泡を発生させるように構成したエアレーション装置１０Ａは、従来の水平配置と比較して、水路底面の単位面積当たりに設置可能なエアレーションノズル１３Ａの設置本数を増すことができる。このため、ノズル本数の増加分だけ微細気泡を発生させる空気供給量が増加し、脱硫後の使用済海水をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置１０Ａの脱炭酸性能は向上する。

また、エアレーション装置１０Ａの脱炭酸性能が向上すると、所定の脱炭酸を実施するのに必要となる水路１の長さを短縮できるので、水路１の設置費用や設置スペースを低減することも可能になる。
また、上述したエアレーションノズル１３Ａは、水路１内の流れ方向及び水路幅方向において、均等な間隔で配設されることが好ましい。
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。

本発明に係るエアレーション装置の一実施形態として、エアレーションノズルの鉛直配置を示す斜視図である。 図１に示したエアレーションノズルの鉛直配置について、（ａ）はノズル取付構造を示す平面図、（ｂ）はノズル取付構造を示す側面図、（ｃ）はエアレーションノズルの内部構造を示す要部の部分断面図である。 水路に設置されたエアレーション装置の概要を示す図である。 従来のエアレーション装置におけるエアレーションノズルの水平配置を示す斜視図である。 図４に示したエアレーションノズルの水平配置について、（ａ）はノズル取付構造を示す平面図、（ｂ）はノズル取付構造を示す側面図である。

符号の説明

１ 水路（ＳＯＴＳ）
１ａ 底面
２ 微細気泡
１０Ａ エアレーション装置
１１ 空気供給管
１２ ヘッダ
１３Ａ エアレーションノズル（ディフューザノズル）
１４ 切り込み

Claims (1)

1. 海水を吸収剤として使用する排煙脱硫装置の脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生させて脱炭酸を行うエアレーション装置であって、
   空気供給配管に連通するヘッダを前記水路の底面に設置し、前記ヘッダに取り付けられて鉛直方向上向きに延びる鉛直配置のエアレーションノズルから前記微細気泡を発生させることを特徴とするエアレーション装置。
   

Images