JP2010115602A

JP2010115602A - 湿式二段脱硫方法と装置

Info

Publication number: JP2010115602A
Application number: JP2008291256A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishizaka; 浩石坂; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Shigeto Omine; 成人大峰; Yoshiaki Mitsui; 良晃三井; Atsushi Katagawa; 篤片川
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】吸収液循環ポンプの動力を大幅に増大させることなく、排ガス中の水銀やフッ素化合物などの微量成分を効率よく除去することで、運転コストが低い湿式二段脱硫方法と装置を得ること。
【解決手段】下向きに排ガスを流通させ、排ガス流れに対して複数段のスプレノズル３を設けたアドバンスドベンチュリスクラバ２を吸収塔１の上流側に設置し、アドバンスドベンチュリスクラバ２の最上流側のスプレノズル３に供給する吸収液として、排ガスと初めて接触する補給水を用いる湿式二段脱硫方法と装置である。
また、補給水の供給量をアドバンスドベンチュリスクラバでの水の蒸発量相当分に設定することが望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス中の有害成分を除去する排ガス処理装置に係わり、特に、水銀やフッ素化合物などの微量成分を効率よく除去し、脱硫装置の動力を大幅に低減できるアドバンスドベンチュリスクラバを備えた湿式二段排煙脱硫方法と装置に関するものである。

従来技術の湿式排煙脱硫装置における吸収塔を図５に示す。
この湿式排煙脱硫装置は、主に吸収塔本体１、入口ダクト１ａ、出口ダクト１ｂ、循環タンク１６、吸収液循環ポンプ１７、スプレノズル２１、ミストエリミネータ２２等から構成される。

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吸収塔本体１の入口ダクト１ａから本体内部にほぼ水平方向に導入され、塔頂部に設けられた出口ダクト１ｂから排出される。この間、吸収塔本体１の下方にある循環タンク１６内の炭酸カルシウムを含んだ吸収液は循環配管１８に設けられた循環ポンプ１７により循環配管１８を経由してスプレヘッダ２０に送られ、該スプレヘッダ２０に多数設けられたスプレノズル２１から噴射される。

吸収塔本体１内ではスプレノズル２１から噴射される吸収液と排ガスとの気液接触により吸収液は排ガス中のＳＯ_２を選択的に吸収する。ＳＯ_２を吸収した吸収液は、一旦循環タンク１６に溜まり、循環タンク１６内に供給される空気中の酸素により酸化され、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１６内の吸収液の一部は、吸収液循環ポンプ１７によって再びスプレノズル２１に送られ、一部は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２１からの吸収液から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１ｂに設けられたミストエリミネータ２２によって捕集される。

この湿式排煙脱硫装置は排ガス中のＳＯ_２だけでなく、水銀（特に塩化水銀などの分子状水銀）やフッ素化合物（特にフッ化水素）などの微量成分も吸収除去できる。特に塩化水銀やフッ化水素などは水への吸収性が高いため、ＳＯ_２と同等以上の除去率を得ることができる。しかし、米国での厳しい排出規制に対応するためには、９５〜９９．９％程度の高い除去性能が求められ、それにはＳＯ_２除去に要する吸収液循環量以上の多大な循環液量が必要となり、脱硫装置の動力を大幅に増加せしめることになる。
また、燃焼装置から排出される排ガスの流路に設けた吸収液を噴霧するスプレノズルを有するアドバンスドベンチュリスクラバを設けた構成が知られている。
特開２００３−２６０３２６号公報

上記従来技術では、ボイラ排ガス中に含まれる微量成分除去のための吸収塔本体における循環液量増加に関して十分考慮されておらず、吸収液循環ポンプの動力が増大する問題があった。
また、アドバンスドベンチュリスクラバを設けて排ガス中のダストを除去する構成ではボイラ排ガス中に含まれる微量成分を除去することが考慮されていなかった。

本発明の課題は、吸収液循環ポンプの動力を大幅に増大させることなく、排ガス中の水銀やフッ素化合物などの微量成分を効率よく除去することで、運転コストが低い湿式二段脱硫方法と装置を得ることにある。

請求項１記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスの流路に設けた吸収液を噴霧するスプレノズルを有するアドバンスドベンチュリスクラバと、アドバンスドベンチュリスクラバの下流側の排ガス流路に設けた吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収塔とを備えた排ガス中の硫黄酸化物を処理する湿式二段脱硫装置において、アドバンスドベンチュリスクラバは排ガスの流れ方向に沿って下向きに排ガスを流通させる壁面を有し、該壁面に排ガス流れ方向に沿って吸収液を噴霧するスプレノズルを複数段設け、該複数段のスプレノズルの中の最上流段スプレノズルを排ガスと初めて接触する補給水を噴霧するスプレノズルとする湿式二段脱硫装置である。

請求項２記載の発明は、アドバンスドベンチュリスクラバの対向する壁面には吸収液の噴射方向を水平方向と水平面に対して斜め下向き４５度の角度の間に設定したスプレノズルを配置した請求項１に記載の湿式二段脱硫装置である。

請求項３記載の発明は、アドバンスドベンチュリスクラバの対向する壁面の同一水平面上に互いに千鳥状にずらしてスプレノズルを配置した請求項２に記載の湿式二段脱硫装置である。

請求項４記載の発明は、アドバンスドベンチュリスクラバの壁面の上下方向にスプレノズルを各段毎に千鳥状に多段配置した請求項２に記載の湿式二段脱硫装置である。

請求項５記載の発明は、スプレノズルから噴射される吸収液とボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスを上流側からアドバンスドベンチュリスクラバ内と吸収塔内で順次、気液接触させることにより、排ガス中の硫黄酸化物を処理する湿式二段脱硫方法において、アドバンスドベンチュリスクラバ内で下向きに排ガスを流通させ、排ガス流れ方向に複数段設けたスプレノズルから排ガスに向けて吸収液を噴霧し、その中で最上流側のスプレノズルからは排ガスと初めて接触する補給水を噴霧する湿式二段脱硫方法である。

請求項６記載の発明は、前記補給水の供給量をアドバンスドベンチュリスクラバでの水の蒸発量相当分に設定する請求項５に記載の湿式二段脱硫方法である。

請求項７記載の発明は、アドバンスドベンチュリスクラバで使用する吸収液のｐＨを２〜４の範囲に設定する請求項５記載の湿式二段脱硫方法である。

（作用）
従来技術における問題点は、排ガス中の水銀やフッ素化合物などの微量成分を除去するために、排ガス中のＳＯ_２除去に要する吸収液循環量以上に循環液量を増加させることが必要であった。
この点に関して、本発明では、吸収塔の上流側に設置されるアドバンスドベンチュリスクラバに設置するスプレノズルを排ガス流れに対して多段に配置しており、下流側へ向けての吸収液の噴霧によって、スプレノズル同士の間に生じやすいガスの吹抜けをカバーすることができる。

また、アドバンスドベンチュリスクラバの最上流側のスプレノズルに供給する吸収液として、排ガスと初めて接触する補給水を用いており、補給水の供給量をアドバンスドベンチュリスクラバでの水の蒸発量相当分に設定することで、水の蒸発に伴う液中の水銀やフッ素化合物などの飛散を防止することができる。
また、アドバンスドベンチュリスクラバで循環使用する吸収液のｐＨを２〜４の範囲に設定することで、吸収液中に溶解しているフッ素化合物の濃度を低下させることができ、フッ素化合物の除去率の低下を防止することが可能となる。

さらに、アドバンスドベンチュリスクラバにおいて、吸収液の噴射方向を水平方向と水平面に対して斜め下向き４５度の角度の間に設定しており、それにより、従来のベンチュリスクラバよりも圧力損失を低減することができ、さらに、吸収液同士を衝突させることでスプレ液滴の微粒化が促進され、ガス吸収速度を高めることができる。したがって、従来のベンチュリスクラバが持つ慣性衝突による除塵だけでなく、高い吸収性能を得ることができる高ガス流速条件下で排ガス中の微量成分を効率よく吸収除去することが可能となる。

また、吸収液を噴霧するスプレノズルをアドバンスドベンチュリスクラバの対向する壁面の同一水平面上に互いに千鳥状にずらして配置しており、ノズルとノズルの間に生まれる三角状の隙間に対して、対向面からのスプレによってカバーすることができる。
また、アドバンスドベンチュリスクラバの上下方向壁面に設けた多段状に配置したスプレノズルを各段毎に千鳥状にずらして配置しており、下流側に向けて噴霧する吸収液でノズル同士の間に生じやすいガスの吹抜けを更に確実にカバーすることができる。

本発明によれば、脱硫吸収塔の上流側に設けたアドバンスドベンチュリスクラバによって排ガス中の微量成分を効率よく除去することができ、脱硫吸収塔の吸収液循環量の大幅増加を防止できる。これにより、循環ポンプ動力の増大を最小限に抑えることが可能となる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本実施例による湿式二段脱硫装置の概略構成図であり、脱硫吸収塔本体１の上流側にアドバンスドベンチュリスクラバ２を設置している。図２は図１におけるアドバンスドベンチュリスクラバ２の詳細を示したものである。図３は図２のアドバンスドベンチュリスクラバ２におけるＡ−Ａ’断面を示したものである。図４は図２におけるアドバンスドベンチュリスクラバ２におけるＢ−Ｂ’断面を示したものである。

図１〜図４に示す本実施例の湿式二段脱硫装置は、ガス吸収除去と慣性衝突除去の機能を併せ持つアドバンスドベンチュリスクラバ２を脱硫吸収塔本体１の上流側に設置している点で従来技術と異なる。
脱硫吸収塔の構成は図５に示す従来技術の湿式排煙脱硫装置のそれと同一であり、吸収塔本体１、入口ダクト１ａ、出口ダクト１ｂ、循環タンク１６、吸収液循環ポンプ１７、スプレノズル２１、ミストエリミネータ２２等から構成される。

次にアドバンスドベンチュリスクラバ（以下、ＡＶＳと略す）２側の構成について説明する。
ＡＶＳ２に上方から下方に向けて導入された排ガスは、ＡＶＳ２の流路横断面の面積が他の部位の流路横断面の面積より小さい壁面に取付けられたスプレノズル３から斜め下側に噴霧される吸収液６と接触し、排ガス中の水銀やフッ素化合物などの微量成分が吸収除去される。ＡＶＳ２の壁面に設けられた吸収液６を噴霧する下向きスプレノズル３と補給水を噴霧する水スプレノズル１０によって、従来のベンチュリスクラバよりも圧力損失を低減することができ、さらに、下向きスプレ液滴９として吸収液同士を衝突させることでスプレ液滴９の微粒化が促進され、ガス吸収速度を高めることができる。

また、スプレノズル３と水スプレノズル１０から噴霧された液は降水管４を通ってタンク５に溜められる。タンク５内の吸収液６はポンプ７により循環配管８を通りスプレノズル３に送られる。吸収液６を噴霧するスプレノズル３はＡＶＳ２の流路壁面の互いに対向する内壁面に設置し、ＡＶＳ２の一方の流路内壁面と他方の流路内壁面においてスプレノズル３をそれぞれ千鳥状にずらして配置しており、隣接するノズル３、３の間に生まれる三角状の隙間に対して、流路内壁の対向面からのスプレによってカバーすることができる。さらに、ＡＶＳ２で循環使用する吸収液のｐＨを２〜４の範囲に設定することで、吸収液中に溶解しているフッ素化合物の濃度を低下させることができ、フッ素化合物の除去率の低下を防止することが可能となる。

また、スプレノズル３をＡＶＳ２の上下方向壁面に多段状に配置することで、隣接する２つのノズル３，３の間で生じやすいガスの吹抜けを下流側のスプレによってカバーすることができ、さらに、多段状に配置したスプレノズル３を各段毎に千鳥配置となるようにずらして配置することで、隣接する２つのノズル３，３の間に生じやすいガスの吹抜けを下流側に向けて噴霧する吸収液で更に確実にカバーすることができる。

さらに、ＡＶＳ２の最上流側のスプレノズル１０に供給する吸収液として、排ガスと初めて接触する補給水１１を用いているため、水の蒸発に伴う液中の水銀やフッ素化合物などの飛散を防止することができ、再飛散に伴う微量成分除去率の低下を防止することが可能となる。

本発明による二段脱硫システムは、脱硫装置での水銀再放出防止にも寄与できるので産業上の利用可能性が高い。

本発明による一実施例の脱硫吸収塔の上流側にアドバンスドベンチュリスクラバを設置した湿式二段脱硫装置の側面図である。図１におけるアドバンスドベンチュリスクラバの詳細図である。図２のアドバンスドベンチュリスクラバにおけるのＡ−Ａ’断面図である。図２におけるアドバンスドベンチュリスクラバにおけるＢ−Ｂ’断面図である。従来技術の湿式脱硫装置を示した図である。

符号の説明

１吸収塔本体１ａ入口ダクト
１ｂ出口ダクト
２アドバンスベンチュリスクラバ
３スプレノズル４降水管
５タンク６吸収液
７ポンプ８循環配管
９スプレ液滴１０水スプレノズル
１１補給水１６循環タンク
１７吸収液循環ポンプ
１８循環配管２０スプレヘッダ
２１スプレノズル２２ミストエリミネータ

Claims

ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスの流路に設けた吸収液を噴霧するスプレノズルを有するアドバンスドベンチュリスクラバと、アドバンスドベンチュリスクラバの下流側の排ガス流路に設けた吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収塔とを備えた排ガス中の硫黄酸化物を処理する湿式二段脱硫装置において、
アドバンスドベンチュリスクラバは排ガスの流れ方向に沿って下向きに排ガスを流通させる壁面を有し、該壁面に排ガス流れ方向に沿って吸収液を噴霧するスプレノズルを複数段設け、該複数段のスプレノズルの中の最上流段スプレノズルを排ガスと初めて接触する補給水を噴霧するスプレノズルとすることを特徴とする湿式二段脱硫装置。
アドバンスドベンチュリスクラバの対向する壁面には吸収液の噴射方向を水平方向と水平面に対して斜め下向き４５度の角度の間に設定したスプレノズルを配置したことを特徴とする請求項１に記載の湿式二段脱硫装置。
アドバンスドベンチュリスクラバの対向する壁面の同一水平面上に互いに千鳥状にずらしてスプレノズルを配置したことを特徴とする請求項２に記載の湿式二段脱硫装置。
アドバンスドベンチュリスクラバの壁面の上下方向にスプレノズルを各段毎に千鳥状に多段配置したことを特徴とする請求項２に記載の湿式二段脱硫装置。
スプレノズルから噴射される吸収液とボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスを上流側からアドバンスドベンチュリスクラバ内と吸収塔内で順次、気液接触させることにより、排ガス中の硫黄酸化物を処理する湿式二段脱硫方法において、
アドバンスドベンチュリスクラバ内で下向きに排ガスを流通させ、排ガス流れ方向に複数段設けたスプレノズルから排ガスに向けて吸収液を噴霧し、その中で最上流側のスプレノズルからは排ガスと初めて接触する補給水を噴霧することを特徴とする湿式二段脱硫方法。
前記補給水の供給量をアドバンスドベンチュリスクラバでの水の蒸発量相当分に設定することを特徴とする請求項５に記載の湿式二段脱硫方法。
アドバンスドベンチュリスクラバで使用する吸収液のｐＨを２〜４の範囲に設定することを特徴とする請求項５記載の湿式二段脱硫方法。