JP2013158765A

JP2013158765A - 排煙脱硫装置

Info

Publication number: JP2013158765A
Application number: JP2012025842A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Omine; 成人大峰; Hiroshi Ishizaka; 浩石坂; Motoomi Iwatsuki; 元臣岩月; Shogo Mori; 祥悟盛; Koji Muramoto; 考司村本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】更なる高効率の脱硫性能を有し、吸収塔のガス入口部における排ガス流の圧力損失の低減を図り、ガス入口部における石膏の固着を防止可能な排煙脱硫装置の提供である。
【解決手段】排ガスに吸収液を噴霧するスプレノズル１３を有するスプレヘッダ１２とスプレノズル１３から噴霧した吸収液５を貯留するタンク６とタンク６内の吸収液５をスプレノズル１３に循環する循環配管１１とを設けた吸収塔と、吸収塔本体１に排ガスを導入する入口ダクト２と、排ガスの出口ダクト３とを備えた湿式排煙脱硫装置において、入口ダクト２の吸収塔本体１近傍上部に、吸収塔本体１内に向かって吸収液を噴霧すると共に、その噴霧形状が落下するスプレノズル１３からの噴霧吸収液に対向する方向に平面部を有する平面状となる平面スプレノズル１６を複数設ける。平面スプレノズル１６からの噴霧液によりスプレノズル１３からの噴霧液の入口ダクト２への飛散を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、火力発電所や工場等に設置されるボイラ等の燃焼設備から排出される、排ガス中の有害物質を除去する排煙処理装置に係り、特に、脱硫吸収塔における排ガス流の圧力損失を低減しながら脱硫性能を向上させる排煙脱硫装置に関する。

火力発電所等においては、大気汚染防止のため、化石燃料の燃焼に伴い発生する排ガス中の硫黄酸化物の除去装置として、湿式石灰石−石膏法排煙脱硫装置が広く実用化されている。その中でも信頼性の高い、排ガスに吸収液を噴霧するスプレ方式が多く採用されている。

スプレ方式の場合は、スプレされる石膏スラリが排煙脱硫装置の入口ダクトに飛散し、高温の排ガスと接触することで、乾湿を繰り返し、石膏の固着が進行して入口ダクトの排ガス流路が閉塞され、排ガス側の圧力損失が増大し、ファンの動力が大きくなってしまうという問題がある。

燃料の多様化や排水量の低減などに伴い、排煙脱硫装置に対して厳しい運転条件が要求され、脱硫性能の維持と上記問題の発生を防止するためには、更なる高度な技術が必要である。

図９には、スプレ方式を採用した従来の湿式排煙脱硫装置の例として、湿式排煙脱硫装置の系統（側面図）を示し、図１０には、図９のＣ−Ｃ’線矢視断面図（簡略図）を示す。

この湿式排煙脱硫装置は、主に、吸収塔本体１と、吸収塔本体１に排ガスを導入する入口ダクト２と、吸収塔本体１から排ガスが排出される出口ダクト３と、排ガスの流れ方向に沿って上下に複数段設けられ、入口ダクト２から導入される排ガスに吸収液５を噴霧する多数のスプレノズル１３を備えたスプレヘッダ１２と、スプレノズル１３から噴霧される吸収液５を貯留する循環タンク６と、循環タンク６内の吸収液５をスプレヘッダ１２に循環させるための循環配管１１と、循環配管１１に設けた送液用の吸収液循環ポンプ４と、循環タンク６内の吸収液５を撹拌する撹拌機７と、循環タンク６内の吸収液５に酸化用空気を供給する空気供給管８と、排ガスの流れに同伴する微小な液滴（ミスト）を除去するためのミストエリミネータ９と、循環タンク６内の吸収液５を抜き出すための吸収液抜出し管１０と、スプレノズル１３から噴霧される吸収液５の入口ダクト２への飛散を防止するひさし１４等から構成される。

循環タンク６から抜き出された吸収液は石膏脱水機（図示せず）で石膏と分離され、石膏は回収される。また、石膏と分離された吸収液は石灰石スラリなどの吸収剤の調整に用いられたり、吸収塔本体１内に戻されたり、一部は排水処理槽に送られて排出されたりする。

火力発電所や工場等に設置されるボイラ等の燃焼装置から排出される硫黄酸化物を含む排ガスは、矢印Ｄ方向に入口ダクト２から吸収塔本体１に導入され、吸収塔本体１の塔頂部に設けられた出口ダクト３から矢印Ｅ方向に排出される。この間、吸収液循環ポンプ４から送られる石灰石（炭酸カルシウム）又は石灰を含むスラリなどの吸収剤を含んだ吸収液５がスプレヘッダ１２に取り付けられた複数のスプレノズル１３から噴霧される。スプレノズル１３から微細な液滴として噴霧される吸収剤の液滴と排ガスとを接触させることで、排ガス中のばいじんや塩化水素(ＨＣｌ)、フッ化水素（ＨＦ）等の酸性ガスと共に、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）はスプレノズル１３の吸収液滴表面で化学的に吸収、除去される。

ＳＯｘを吸収した吸収液５は、一旦吸収塔本体１の底部の循環タンク６に溜まり、酸化用撹拌機７によって撹拌されながら空気供給管８から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。ボイラ等からの排ガスに含まれるＳＯｘ量に応じて、図示しない吸収剤スラリ(主に石灰石スラリ)供給ラインから吸収剤が供給される。循環タンク６にあるスラリ状の吸収液５は、吸収液循環ポンプ４により昇圧され、吸収液循環配管１１を経由して、吸収塔本体１内の上部のスプレヘッダ１２に供給される。

このようなスプレ方式を採用した従来の湿式排煙脱硫装置においては、ひさし１４を吸収塔入口部である吸収塔本体１と入口ダクト２の接続部の上面に設置している。ひさし１４は、スプレノズル１３から噴霧される吸収液５の入口ダクト２への飛散を防止して、入口ダクト２を支える支持ポスト（支持柱）１５に石膏が固着しないように設置されている。

下記特許文献１には、吸収塔のガス入口部の上部に、図９等に示すようなひさしを設けた排煙脱硫装置が開示されている。特許文献１に記載の構成によれば、吸収塔に排ガスを導入する入口ダクトと吸収塔との接続部の上面に、入口ダクトへ吸収液が進入するのを防止するためのひさしを設け、側面には水平方向の吸収液を同伴した渦流がガス入口の側面から入口ダクト内に進入することを防止するためのバッフルを設けている。これらひさしやバッフル等によって吸収液の進入はある程度防止される。

しかし、このひさしの幅は吸収塔の径（平面視で正方形の吸収塔の場合は側面の幅）に比べて小さく、噴霧された吸収液の入口ダクトへの飛散がこのひさしによって完全に防止できるわけではない。一方、入口ダクトにおける高速の排ガス流によっても吸収液の入口ダクトへの飛散防止の効果はあると考えられる。しかし、湿式排煙脱硫装置の再起動時には、排ガスが吸収塔本体に導入される前に吸収液を噴霧するため、排ガス流による吸収液の入口ダクトへの飛散を防止できない。

また、このようなひさしを設置しても、その吸収塔内側への張り出し長さは限られており、スプレノズルから噴霧される吸収液の入口ダクトへの飛散は防止しきれず、入口ダクトの内部に設けられた支持ポストに石膏の固着が確認されるケースも少なくない。

また、吸収塔本体への排ガスの入口部にひさしが設置されることで、排ガスはひさしを迂回して吸収塔本体へ導入されることになり、吸収塔の入口部において排ガス流の圧力損失が増大してしまう。これに伴い、湿式排煙脱硫装置に排ガスを導入するのに用いるファンの動力を大きくする必要が生じる。

他にもひさしと同様な機能を有するものを設けた例として、下記特許文献２には、吸収塔のガス入口部の上部に樋を設けた排煙脱硫装置が開示されている。特許文献２に記載の構成によれば、吸収塔のガス入口部の上部に樋を設け、この樋配置部以外の樋設置高さと同一高さの吸収塔側壁部に、内側に張り出す馬蹄形ノーズを設けることで、吸収塔の壁部を伝わる吸収液を吸収塔中心部に再飛散させて吸収液と排ガスとの気液接触を図ると共に、樋の設置領域では液膜の生成を防止し、また吸収塔の壁部を伝わる吸収液を樋によって受けることで排ガス入口部の圧力損失の増大を防いでいる。

また、下記特許文献３には、排ガス流れ場内の底部から吸収液を噴霧するスプレ部を設けた排煙脱硫装置が開示されている。特許文献３に記載の構成によれば、入口ダクトの底部にスプレノズルを設け、吸収液を下から上へ吹き上げるような形で噴霧することで吸収液が天井に衝突するまでのゾーンと天井に衝突してから落下するまでのゾーンを形成し、この二つのゾーンによって気液接触を可能とし、吸収液の有効利用を図ると共に脱硫性能を高めている。

特開平５−２９３３３３号公報国際公開第２００８／０３５７０３号パンフレット特開平８−２９００３７号公報

上述の従来技術（特許文献１など）では、吸収塔の入口ダクトにおける石膏の固着を防止するために、吸収塔本体と入口ダクトの接続部の上面にひさしを設置しているが、排煙脱硫装置の再起動時には、排ガスが吸収塔本体に導入される前に吸収液を噴霧するため、排ガス流による吸収液の入口ダクトへの飛散を防止できない。更に、排ガスは入口部のひさしを迂回して吸収塔本体へ導入されることになり、吸収塔の入口部において排ガス流の圧力損失が増大してしまう。これに伴い、排煙脱硫装置に排ガスを導入するのに用いるファンの動力を大きくする必要が生じる。
上記特許文献２に記載の吸収塔のガス入口部の上部に樋を設けた構成によっても、同様の問題が生じる。

また、特許文献３に記載の排ガス流れ場内の底部から吸収液を噴霧する構成では、排ガスと吸収液との気液接触の機会を増やすことで、脱硫性能を高めているが、入口ダクト内で吸収液を噴霧しているため、入口ダクトにおける石膏の固着が促進されてしまう。また入口ダクトでは排ガス流に対して垂直方向に吸収液が噴霧されるため、排ガス流の圧力損失も増大してしまう。

本発明の課題は、更なる高効率の脱硫性能を有し、吸収塔のガス入口部における排ガス流の圧力損失の低減を図り、ガス入口部における石膏の固着を防止可能な排煙脱硫装置を提供することである。

上記本発明の課題は、下記の構成を採用することにより達成できる。
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を略水平方向に導入する入口部と、該入口部の上方に設けられ、入口部から導入された前記排ガスに、該排ガス中の硫黄酸化物を吸収する吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収部と、前記入口部の下方に設けられ、前記スプレノズルから噴霧した吸収液を貯留する貯留部と、前記貯留部内の吸収液を前記スプレノズルに循環する循環部と、前記吸収部を通過した排ガスを排出する出口部とを設けた吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置において、前記吸収塔の入口部の上部に、吸収塔内に向かって吸収液を噴霧すると共に、その噴霧形状が前記スプレノズルから噴霧されて落下する噴霧吸収液に対向する方向に平面部を有する平面状となる平面スプレノズルを複数設けた湿式排煙脱硫装置である。

請求項２記載の発明は、前記平面スプレノズルからの噴霧液の水平方向の噴霧速度が前記入口部に導入される排ガス流速よりも大きい速度である請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置である。

請求項３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に該排ガス中の硫黄酸化物を吸収する吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収部と該スプレノズルから噴霧した吸収液を貯留する貯留部と前記貯留部内の吸収液を前記スプレノズルに循環する循環部とを設けた吸収塔と、前記吸収部の下方であって前記貯留部の上方に設けられ、前記排ガスを吸収塔に略水平方向に導入する入口ダクトと、該入口ダクトから吸収塔に導入されて吸収部を通過した排ガスを吸収塔から排出する出口ダクトとを備えた湿式排煙脱硫装置において、前記入口ダクト内の吸収塔近傍に、入口ダクトを支持する管状の支持部を複数立設し、該複数の管状の支持部のうち二以上の管状の支持部の上部に、吸収塔内に向かって吸収液を噴霧すると共に、その噴霧形状が前記スプレノズルから噴霧されて落下する噴霧吸収液に対向する方向に平面部を有する平面状となる平面スプレノズルを設け、該平面スプレノズルへ前記貯留部内の吸収液を供給するために前記平面スプレノズルを設けた管状の支持部を前記貯留部に接続した湿式排煙脱硫装置である。

請求項４記載の発明は、前記平面スプレノズルを前記管状の支持部の上下方向に複数設けた請求項３に記載の湿式排煙脱硫装置である。

請求項５記載の発明は、前記平面スプレノズルからの噴霧液の水平方向の噴霧速度が吸収塔に導入される排ガス流速よりも大きい速度である請求項３又は請求項４に記載の湿式排煙脱硫装置である。

（作用）
スプレ方式を採用した湿式排煙脱硫装置では、噴霧した吸収液が吸収塔の入口部や入口ダクト、入口ダクトの支持部などに飛散して、乾燥、堆積を繰り返すことで、石膏の固着が進行する。この問題に対して、従来は、吸収塔本体と入口ダクトとの接続部の上面にひさしを設置するなどして吸収液の入口ダクトへの飛散を防止していたが、上述のように排煙脱硫装置の再起動時には効果がなく、石膏の固着が進行してしまうという問題があった。

そして、吸収塔へ水平方向に導入された排ガスが吸収塔内で鉛直方向へと方向転換する際に、入口部の上面に設置したひさしが障害となって排ガス流の圧力損失が増大してしまい、排ガスを導入するのに用いるファンの動力増加の一因となっていた。

しかし、本発明によれば、ひさしの設置部と同様の箇所に、ひさしのような構造物ではなく、平面スプレノズルを設置する。吸収塔には、通常、噴霧形状がコーン型となるホロコーン型のスプレノズルが使用されるが、平面スプレノズルとは噴霧形状がフラットな形（平面、平板状）となるスプレノズルを言う。

本発明によれば、平面スプレノズルから噴霧される吸収液の噴霧形状が吸収部のスプレノズルから噴霧されて落下する吸収液に対向する方向に平面部を有する平面状であるため、平面視で噴霧領域が広くなり、平面スプレノズルから噴霧される吸収液がひさしの役目をして、吸収部のスプレノズルからの噴霧液が入口ダクトに飛散することを防止できる。

したがって、排ガスが吸収塔に導入される前の排煙脱硫装置の再起動時でも、平面スプレノズルからの噴霧液により吸収塔の入口部への吸収液の飛散を防止できる。
更に、平面スプレノズルから噴霧される吸収液と排ガスとが気液接触することで排ガス中のＳＯ_２を吸収することができる。

すなわち、請求項１記載の発明によれば、吸収塔の入口部に設けた平面スプレノズルから噴霧される吸収液が、吸収部のスプレノズルからの噴霧液の入口部への飛散を防止する。また、平面スプレノズルからは吸収塔内に向かって排ガスの導入方向に沿って吸収液を噴霧するため、吸収塔の入口部における排ガス流の圧力損失が増大することを抑制できる。

また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、平面スプレノズルからの噴霧液の水平方向の速度を吸収塔に水平方向に導入される排ガスの流速よりも高速にすることで、排ガスは平面スプレノズルから噴霧される吸収液の流れに沿って吸収塔に導入されるため、排ガス流の圧力損失をより一層低減できる。

そして、請求項３記載の発明によれば、入口ダクトの支持部に設けた平面スプレノズルから噴霧される吸収液が、吸収部のスプレノズルからの噴霧液の入口ダクトへの飛散を防止する。また、平面スプレノズルからは吸収塔内に向かって排ガスの導入方向に沿って吸収液を噴霧するため、吸収塔の入口で排ガス流の圧力損失が増大することを抑制できる。更に、入口ダクトの支持部を吸収液の循環配管に有効利用できる。

また、請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の作用に加えて、入口ダクトの支持部の上下方向に複数の平面スプレノズルを設けることで、平面スプレノズルから噴霧される吸収液と排ガスとの気液接触の効率が向上し、ＳＯ_２の吸収効率をより一層高めることができる。

そして、請求項５記載の発明によれば、請求項３又は請求項４記載の発明の作用に加えて、吸収塔に導入される排ガス流の圧力損失をより一層低減することができる。

本発明によれば、吸収塔のガス入口部における石膏の固着を防止できる。また、構造物ではない、平面スプレノズルからの噴霧液がひさしの役目をすることで、排ガス流の圧力損失を低減し、脱硫性能を向上させることができる。また、脱硫性能の向上に伴って、排ガスと吸収液との気液比を低減させることができ、吸収部のスプレノズルの数を減らすことで吸収塔の高さを低くすることも可能となる。具体的には、以下の効果を奏する。

請求項１記載の発明によれば、平面スプレノズルを吸収塔の入口部に設けることで、吸収塔のガス入口部における石膏の固着を防止できると共に、排ガス流の圧力損失が増大することを抑制できる。そして、排ガスが吸収塔に導入される前の排煙脱硫装置の再起動時でも、平面スプレノズルからの噴霧液により吸収塔の入口部への吸収液の飛散を防止できる。

また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、吸収塔に導入される排ガス流の圧力損失をより一層低減できるため、湿式排煙脱硫装置に排ガスを導入するのに用いるファンの動力を大きくする必要もなく、省エネ効果がある。

そして、請求項３記載の発明によれば、平面スプレノズルを入口ダクトの支持部に設けることで、入口ダクトや支持部における石膏の固着を防止できると共に、排ガス流の圧力損失が増大することを抑制できる。そして、排ガスが吸収塔に導入される前の排煙脱硫装置の再起動時でも、平面スプレノズルからの噴霧液により吸収塔の入口ダクトへの吸収液の飛散を防止できる。更に、入口ダクトの支持部を吸収液の循環配管に利用することで、湿式排煙脱硫装置の構成が簡素になってコストも抑えられる。

また、請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加えて、平面スプレノズルから噴霧される吸収液と排ガスとの気液接触の効率が向上し、脱硫性能をより一層高めることができる。また、排ガス入口側の平面スプレノズルの数を増やすことで、吸収塔内のスプレノズルの数を減らすことができ、吸収塔の高さを低くすることも可能となる。

そして、請求項５記載の発明によれば、請求項３又は請求項４記載の発明の効果に加えて、吸収塔に導入される排ガス流の圧力損失をより一層低減できるため、湿式排煙脱硫装置に排ガスを導入するのに用いるファンの動力を大きくする必要もなく、省エネ効果がある。

本発明の一実施例である湿式排煙脱硫装置の系統を示す図である。図１のＡ−Ａ’線矢視断面図であり、平面スプレノズルからの噴霧液の軌跡を示した図である。入口ダクトにおける排ガス流速と平面スプレノズルからの噴霧液の速度を示したベクトル図である。平面スプレノズルの噴霧圧力と噴霧角度との関係の一例を示した図である。平面スプレノズルの設置位置を変えた場合の図である。平面スプレノズルの噴霧範囲の一例を示した平面図である。本発明の他の実施例である湿式排煙脱硫装置の系統を示す図である。図７のＢ−Ｂ’線矢視断面図であり、平面スプレノズルからの噴霧液の軌跡を示した図である。従来の湿式排煙脱硫装置の系統を示す図である。図９のＣ−Ｃ’線矢視断面図であり、ひさしの概要を示した図である。

以下に、本発明の実施の形態を示す。

以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１には、本発明の一実施例である湿式排煙脱硫装置の系統を示し、図２には、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図を示し、平面スプレノズルからの噴霧液の軌跡を示している。なお、図２は、平面スプレノズルの位置や噴霧液の軌跡が分かりやすいように模式的に示した図（簡略図）である。また、図３には、入口ダクトにおける排ガス流速と平面スプレノズルからの噴霧液の速度を表したベクトル図を示す。

この湿式排煙脱硫装置は、主に、吸収塔本体１と、吸収塔本体１に排ガスを導入する入口ダクト２と、吸収塔本体１から排ガスが排出される出口ダクト３と、排ガスの流れ方向に沿って上下に複数段設けられ、入口ダクト２から導入される排ガスに吸収液５を噴霧する多数のスプレノズル１３を備えたスプレヘッダ１２と、スプレノズル１３から噴霧される吸収液５を貯留する循環タンク６と、循環タンク６内の吸収液５をスプレヘッダ１２に循環させるための循環配管１１と、循環配管１１に設けた送液用の吸収液循環ポンプ４と、循環タンク６内の吸収液５を攪拌する撹拌機７と、循環タンク６内の吸収液５に酸化用空気を供給する空気供給管８と、排ガスの流れに同伴する微小な液滴を除去するためのミストエリミネータ９と、循環タンク６内の吸収液５を抜き出すための吸収液抜出し管１０等から構成される。また、入口ダクト２内には支持ポスト１５が立設し、この支持ポスト１５によって入口ダクト２の内部構造を支持している。

火力発電所や工場等に設置されるボイラ等の燃焼装置から排出される硫黄酸化物を含む排ガスは、矢印Ｄ方向に入口ダクト２から吸収塔本体１に導入され、吸収塔本体１の塔頂部に設けられた出口ダクト３から矢印Ｅ方向に排出される。この間、吸収液循環ポンプ４から送られる石灰石又は石灰を含むスラリなどの吸収剤を含んだ吸収液５がスプレヘッダ１２に取り付けられた複数のスプレノズル１３から噴霧される。スプレノズル１３から噴霧される吸収剤の液滴と排ガスとを接触させることで、排ガス中のばいじんや塩化水素等の酸性ガスと共に、排ガス中のＳＯｘはスプレノズル１３の吸収液滴表面で化学的に吸収、除去される。

本実施例では、吸収塔本体１の入口部の上面に、吸収塔本体１の内部に向かって吸収液５を噴霧する平面スプレノズル１６を複数設置したことを特徴としている。なお、スプレヘッダ１２のスプレノズル１３は通常使用されるホロコーン型のスプレノズルとすれば良い。

平面スプレノズル１６は、図１に示すように、吸収塔本体１と入口ダクト２との接続部の上面でも良いし、吸収塔本体１側又は入口ダクト２側に設置しても良い。また、平面スプレノズル１６には、循環配管１１から吸収液５を供給する構成としても良いし、スプレヘッダ１２への循環配管１１とは別に循環タンク６から平面スプレノズル１６に循環タンク６内の吸収液５を供給可能な循環配管（図示せず）を設けても良い。更に、循環タンク６とは独立した系統の吸収液を用いても良い。

このように吸収塔本体１の入口部の上面に平面スプレノズル１６を設けることで、従来設置していたひさしのような構造物ではなく、平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液５によって、スプレヘッダ１２のスプレノズル１３から噴霧される吸収液５が入口ダクト２に飛散することを防止できると共に、排ガスの吸収塔本体１への導入時に排ガスを脱硫することが可能となる。また、従来のひさしの場合は、その吸収塔内側への張り出し長さは限られていたが、本実施例の平面スプレノズル１６によれば、その有効長さを長くできる。そして、噴霧液の噴霧圧力を変えることでその長さも変えることができる。

更に、排ガスが吸収塔本体１内に導入される前の排煙脱硫装置の再起動時でも、平面スプレノズル１６からの噴霧液により吸収塔本体１の入口部への吸収液の飛散を防止できる。

また、平面スプレノズル１６からは排ガスの導入方向に沿って吸収液５が噴霧されるため、排ガス流の圧力損失が増大することを抑制できる。更に、平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液５と排ガスとが気液接触することで排ガス中のＳＯ_２を吸収することができる。このとき平面スプレノズル１６からは吸収液５をやや下方に（概ね水平面から６０度以内）傾斜させて排ガスに噴霧すると気液接触の効率も良くなる。

また、平面スプレノズル１６から噴霧される液滴径を、スプレヘッダ１２に設置されたスプレノズル１３からの噴霧液の液滴径よりも大きくすると、より効果的に入口ダクト２への吸収液５の飛散を防止できる。

図２に示すように、平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液５の液膜１７は噴霧中心から左右に広がって、スプレヘッダ１２のスプレノズル１３から噴霧されて落下する吸収液に対向する方向に平面部を形成するため、スプレノズル１３からの噴霧吸収液が入口ダクト２に飛散することを防止できる。また、隣接する液膜１７間の隙間１８はほとんど生じないため、効率良く吸収液５と排ガスとの気液接触が行われる。

平面スプレノズル１６からの噴霧条件としては、図３に示す噴霧液の噴霧速度ｕｌが次式を満たすことが望ましい。なお、ｕｇは入口ダクトにおける排ガス流速であり、θは水平面に対する噴霧液の噴霧角度である。
ｕｇ＜ｕｌｃｏｓθ （１）
このように、平面スプレノズル１６からの噴霧液の水平方向の速度を入口ダクト２から導入される排ガスの流速よりも高速にすることで、排ガスは平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液の流れに沿って吸収塔本体１に導入されるため、排ガス流の圧力損失をより一層低減できる。したがって、湿式排煙脱硫装置に排ガスを導入するのに用いるファン（図示せず）の動力を大きくする必要もなくなる。

図４には、平面スプレノズルの噴霧圧力（ｋｇｆ／ｃｍ²）と噴霧角度（ｄｅｇｒｅｅ）との関係の一例を示す。測定条件として、３／４インチのフラットノズルを使用した。平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液５の噴霧速度ｕｌは、噴霧圧力によって決定されることから、図４に示す噴霧圧力と噴霧角度との関係から平面スプレノズル１６から噴霧する吸収液５の噴霧角度θ（ｄｅｇ．）を決定すると良い。

図２に示すように、隣接する平面スプレノズル１６の液膜１７間には隙間１８が生じるが、複数の平面スプレノズル１６を設置することで、液膜１７間の隙間１８を埋めあうことができる。

隣接する平面スプレノズル１６間の間隔が広いと、液膜１７間の隙間１８が発生して、その隙間１８から排ガスの吹抜けが起こる、スプレヘッダ１２のスプレノズル１３からの吸収液５の入口ダクト２への飛散が効果的に防止できない、などの問題が生じる。そこで、平面スプレノズル１６の数を増やして、隣接する平面スプレノズル１６間の間隔を狭くしたり、吸収塔本体１の内壁面から入口ダクト２側へ平面スプレノズル１６をずらして設置したりすることが考えられる。

一般的な円筒型の吸収塔の径（１０〜２０ｍ）、入口ダクト幅（８〜１６ｍ）、高さ（２〜６ｍ）においては、平面スプレノズル１６の設置間隔を２．５ｍ程度とし、図５に示すように、平面スプレノズル１６の設置位置を吸収塔本体１の内壁面から入口ダクト２側へＷ（０．５ｍ程度）ずらすことで、液膜１７の隙間１８を効果的に埋め合わせることができ、液膜１７間からの排ガスの吹抜けや、吸収液５の入口ダクト２への飛散をより効果的に防止できる。

また、このとき用いる平面スプレノズル１６には、図６に示すように、噴霧中心から左右にθ１が４５度以上の方向に吸収液５を噴霧できる平面広角スプレノズルを用いることが望ましい。平面広角スプレノズルは平面視における噴霧領域が広くなるため、平面スプレノズル１６の数を増やすことなく、隣接する平面スプレノズル１６の液膜１７間の隙間１８を埋めることができる。

したがって、本実施例によれば、吸収塔本体１の入口部や入口ダクト２、支持ポスト１５などに石膏が固着することを防止できると共に、吸収塔本体１に導入される排ガス流の圧力損失を低減し、脱硫性能を向上させることができる。また、このような脱硫性能の向上に伴って、排ガスと吸収液５との気液比を低減させることができ、スプレヘッダ１２の段数を減らすことで吸収塔本体１の高さを低くすることも可能となる。

以下、本発明の他の実施例について図面を用いて説明する。
図７には、本発明の他の実施例である湿式排煙脱硫装置の系統を示し、図８には、図７のＢ−Ｂ’線矢視断面図を示し、平面スプレノズル１６からの噴霧液の軌跡を示している。なお、図８は、平面スプレノズル１６の位置や噴霧液の軌跡が分かりやすいように模式的に示した図であり、一部壁面等の図示を省略している。

本実施例は、入口ダクト２の支持部である支持ポスト１５を管状とし、吸収液５の循環配管として使用して、この支持ポスト１５に平面スプレノズル１６を設けている点で実施例１（図１、図２）と異なる。支持ポスト１５は入口ダクト２の底面を貫通してスプレ配管１９が挿入されている。したがって、スプレ配管１９は支持ポストとしての機能もあり、支持ポスト１５と同視される。そして、支持ポスト１５の下部は循環タンク６に接続しており、循環タンク６内の吸収液５が吸収液循環ポンプ４によって支持ポスト１５に送液されることで、平面スプレノズル１６に吸収液５が供給される。支持ポスト１５を吸収液５の循環配管に利用することで、湿式排煙脱硫装置の構成が簡素になってコストも抑えられる。なお、全ての支持ポスト１５に平面スプレノズル１６を設ける必要はないが、複数設置する。

そして、本実施例においても、実施例１と同様な効果を奏することが可能である。
すなわち、平面スプレノズル１６からは排ガスの導入方向に沿って吸収液５が噴霧されるため、吸収塔本体１の入口における排ガス流の圧力損失が増大することを抑制できる。そして、図８に示すように、平面スプレノズル１６からの吸収液５の液膜１７により、スプレヘッダ１２のスプレノズル１３からの吸収液５が入口ダクト２に飛散することを防止できる。また、平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液５の液膜１７は噴霧中心から左右に広がるため、隣接する液膜１７間の隙間１８はほとんど生じず、効率良く吸収液５と排ガスとの気液接触が行われ、排ガス中のＳＯ_２を吸収することができ、排ガスの吸収塔本体１への導入時に排ガスを脱硫することが可能となる。

このとき平面スプレノズル１６からは吸収液５をやや下方に（概ね水平面から６０度以内）傾斜させて排ガスに噴霧すると気液接触の効率も良くなる。
そして、上記（１）式に示すように、平面スプレノズル１６からの噴霧液の水平方向の速度を入口ダクト２から導入される排ガスの流速よりも高速にすることで、排ガスは平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液の流れに沿って吸収塔本体１に導入されるため、排ガス流の圧力損失をより一層低減できる。したがって、湿式排煙脱硫装置に排ガスを導入するのに用いるファン（図示せず）の動力を大きくする必要もなくなる。

更に、支持ポスト１５（スプレ配管１９）には、上下方向に複数の平面スプレノズル１６を設けると良い。平面スプレノズル１６の数を増やすことで、平面スプレノズル１６から噴霧される吸収液と排ガスとの気液接触の効率が向上し、ＳＯ_２の吸収効率をより一層高めることができるため、吸収塔内のスプレヘッダ１２の段数を減らして、吸収塔本体１の高さを低くすることも可能となる。

また、その場合に、支持ポスト１５（スプレ配管１９）の上部の管径を小さく、下部の管径を大きくしたり、又は上方ほど管径を小さくしたりすると以下のような効果がある。
循環ポンプ４により吸収液５を汲み上げる場合、上方ほど汲み上げ量が少なくなるため、支持ポスト１５の管径が一定であると、上方の平面スプレノズル１６ほど噴霧量（噴霧圧力）が少なくなってしまう。

しかし、支持ポスト１５の上部の管径を小さく、下部の管径を大きくして支持ポスト１５の管内の吸収液量を一定にすると、上方の平面スプレノズル１６の噴霧圧力が下がることなく、上下方向に複数設けた平面スプレノズル１６から均等に同量の吸収液５を噴霧できる。

なお、支持ポスト１５の断面形状は円形に限らず、四角形などの多角形でも良い。そして、上記と同じ理由でスプレヘッダ１２も支持ポスト１５のように先端ほど管径を小さくしても良い。

本実施例によっても、吸収塔本体１の入口部や入口ダクト２、支持ポスト１５などに石膏が固着することを防止できると共に、吸収塔本体１に導入される排ガス流の圧力損失を低減し、脱硫性能を向上させることができる。

また、本実施例においても、平面スプレノズル１６から噴霧される液滴径を、スプレヘッダ１２に設置されたスプレノズル１３からの噴霧液の液滴径よりも大きくしたり、平面スプレノズル１６の設置間隔を２．５ｍ程度とし、支持ポスト１５の設置位置によっては平面スプレノズル１６の設置位置を吸収塔本体１の内壁面から入口ダクト２側へ０．５ｍ程度ずらしたり、平面スプレノズル１６として前記平面広角スプレノズルを用いたりしても良いことは言うまでもない。

湿式排煙脱硫装置に限らず、その他の湿式排煙装置にも利用可能性がある。

１吸収塔本体２入口ダクト
３出口ダクト４循環ポンプ
５吸収液６循環タンク
７撹拌機８空気供給管
９ミストエリミネータ１０吸収液抜出し管
１１循環配管１２スプレヘッダ
１３スプレノズル１４ひさし
１５支持ポスト１６平面スプレノズル
１７液膜１８液膜間の隙間
１９スプレ配管

Claims

ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスを略水平方向に導入する入口部と、該入口部の上方に設けられ、入口部から導入された前記排ガスに、該排ガス中の硫黄酸化物を吸収する吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収部と、前記入口部の下方に設けられ、前記スプレノズルから噴霧した吸収液を貯留する貯留部と、前記貯留部内の吸収液を前記スプレノズルに循環する循環部と、前記吸収部を通過した排ガスを排出する出口部とを設けた吸収塔を備えた湿式排煙脱硫装置において、
前記吸収塔の入口部の上部に、吸収塔内に向かって吸収液を噴霧すると共に、その噴霧形状が前記スプレノズルから噴霧されて落下する噴霧吸収液に対向する方向に平面部を有する平面状となる平面スプレノズルを複数設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
前記平面スプレノズルからの噴霧液の水平方向の噴霧速度が前記入口部に導入される排ガス流速よりも大きい速度であることを特徴とする請求項１に記載の湿式排煙脱硫装置。
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスに該排ガス中の硫黄酸化物を吸収する吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収部と該スプレノズルから噴霧した吸収液を貯留する貯留部と前記貯留部内の吸収液を前記スプレノズルに循環する循環部とを設けた吸収塔と、前記吸収部の下方であって前記貯留部の上方に設けられ、前記排ガスを吸収塔に略水平方向に導入する入口ダクトと、該入口ダクトから吸収塔に導入されて吸収部を通過した排ガスを吸収塔から排出する出口ダクトとを備えた湿式排煙脱硫装置において、
前記入口ダクト内の吸収塔近傍に、入口ダクトを支持する管状の支持部を複数立設し、
該複数の管状の支持部のうち二以上の管状の支持部の上部に、吸収塔内に向かって吸収液を噴霧すると共に、その噴霧形状が前記スプレノズルから噴霧されて落下する噴霧吸収液に対向する方向に平面部を有する平面状となる平面スプレノズルを設け、
該平面スプレノズルへ前記貯留部内の吸収液を供給するために前記平面スプレノズルを設けた管状の支持部を前記貯留部に接続したことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
前記平面スプレノズルを前記管状の支持部の上下方向に複数設けたことを特徴とする請求項３に記載の湿式排煙脱硫装置。
前記平面スプレノズルからの噴霧液の水平方向の噴霧速度が吸収塔に導入される排ガス流速よりも大きい速度であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の湿式排煙脱硫装置。