JP3854481B2 - 湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法に関し、特に、亜硫酸ガスを吸収液に反応させて生成させた亜硫酸塩を空気により酸化させ硫酸塩に変えて脱硫する湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラント、ビルのような生産・居住空間で、ボイラーのような燃焼装置が用いられている。そのような燃焼装置では、燃料が燃焼される。硫黄分を含む燃料の燃焼により、灰分中に固定されない亜硫酸ガス(SO2)が発生する。その亜硫酸ガスが大気中に放出されれば、酸性雨が地上に降り注ぐ。酸性雨は、人体、動物、自然環境に悪影響を及ぼす。このような悪影響が及ばないように、排煙脱硫装置が設備されている。大型の燃焼設備には、排煙脱硫装置が付設され、その多くは湿式である。そのような湿式排煙脱硫装置は、石灰のようなアルカリを含む水溶液(吸収液)と排ガスとを気液接触させて、亜硫酸ガスを亜硫酸塩に変えてその吸収液中に吸収して除去し、更に、その亜硫酸塩を空気と酸化反応させて硫酸塩に変えている。その酸化反応の技術として、一般的に、吸収液に空気を吹き込む技術が採用されている。
【0003】
吸収液に空気を吹き込む技術には、酸化反応を高効率化することが求められる。そのような技術として各種の技術が多様に開発されて知られている。図4は、そのような技術の1つを示している。湿式排煙脱硫装置(以下、第1公知技術と呼ばれる)101は、湿式脱硫を行う吸収塔102を備え、吸収塔102の下方位置に吸収液(アルカリ水溶液)aを貯留する液溜め103が配置されている。吸収液aには、石灰等のアルカリ吸収剤bが導入される。吸収液aは、循環ポンプ104と配管105とスプレーパイプ106を介して吸収塔102の中に揚液噴霧される。吸収塔102の上部から導入される燃焼排ガスcは、揚液噴霧されたアルカリ水溶液aと気液接触する。排ガス中の亜硫酸ガスは、アルカリ吸収剤と反応して亜硫酸塩になって、吸収液に吸収されて落下し液溜め103に戻る吸収液とともに液溜め103で捕集される。生成された亜硫酸塩を含む吸収液には、空気dが吹き込まれる。大気中の空気dは、ブロワー107により吸収液aの中に吹き込まれる。ブロワー107は、液溜め103の底部側に配置される複数のノズルヘッダ108に接続し、ノズルヘッダ108に接続している空気供給ノズル109の下端の噴射口110から吸収液aの中に空気を吹き込む。吸収液aの中の亜硫酸塩は、このように吹き込まれた空気と酸化反応して硫酸塩に変わる。吸収液aに吸収される亜硫酸ガスと量論的に等量である硫酸塩が排液eして排出される。このような空気吹き込みによる酸化技術の吸収効率は、空気と吸収液の気液接触面積の多少に大きく影響される。
【0004】
図5は、他の1つの湿式排煙脱硫装置(以下、第2公知技術と呼ばれる)111を示している。この技術が採用する空気吹き込み技術は、撹拌機112を備えている。撹拌機112は撹拌翼113を備え、撹拌翼113は液溜め103の中の吸収液aの中で回転する。ブロワー107により導入される空気は、撹拌翼113の正面側に配置される噴射口114から吸収液aの中に吹き込まれる。このように吹き込まれる空気は、撹拌翼113が生成する噴流に随伴して吸収液aの中に分散される。この技術は、空気の分散により酸化反応を促進することができる。
【0005】
実開平4−137731号は、図6に示される更に他の湿式排煙脱硫装置(以下、第3公知技術と呼ばれる)121を示している。液溜め槽115の径方向に対して所定の角度で噴流116を吹き込む複数のジェットノズル117が設けられている。その複数の噴流116は所定の高さ領域に形成され、複数の噴流方向は液溜め槽115の周壁の周方向に向いている。ジェットノズル117の基部には、液溜め槽115に連通し、且つ、その途中に噴流ポンプ118を備える吸収液管119が配置されている。吸収液管119の途中に、空気配管120の開口端が位置づけられている。空気dは、空気配管120に吸引され、吸収液管119の中で流れる吸収液の流れに取り込まれて、ジェットノズル117から液溜め槽115の中の吸収液aの中に噴流化されて導入される。気液流を噴流化するこの技術は、吸収液と空気との混合をより促進することができる。
【0006】
図7は、更に他の湿式排煙脱硫装置(以下、第4公知技術と呼ばれる)131を示している。吐出管122が液溜め槽123の周壁から貫入し、液ポンプ124を介して液溜め槽123の中の吸収液を吸引循環する循環液管125の一端が吐出管122に接続している。循環液管125の途中位置で循環液管125の中に、同図中の円内に詳細に示されるように、空気吹き込み管126の端部が貫入している。空気吹き込み管126の出口部126aの空気放出方向127は、循環液管125の中の吸収液の流れ方向に概ね一致している。ブロワー128により導入圧送される空気は、空気吹き込み管126の端部から空気放出方向127に放出され、このように吹き込まれる空気は循環液管125の中の吸収液aに混合して、吐出管122から液溜め槽123の中の吸収液の中に吐出される。
【0007】
既述の4つの公知装置の空気吹き込み技術は、それぞれに優れた酸化促進技術であるが、次のような問題点が残存している。第1公知技術は、液溜め103の底部の床面の上部のほぼ全域に亘って多数の空気供給ノズル109が配置されていて、液溜め103の中の点検作業の点で障害がある。第2公知技術は、噴出口114から噴出する空気の噴出に伴うエアーリフト作用により上昇流が発生する。その上昇流は、撹拌翼113が吐出する液の一部分を再び吸い込む狭域循環を助長し、このような狭域循環はその撹拌効率を低下させ、更に、吐出液流の到達距離が短くなって撹拌性能の低下を招いている。第3公知技術と第4公知技術とは、ジェットノズル117又は吐出管122に接続される吸収液管119又は循環液管125の途中から空気が供給されるので、吸収液管119又は循環液管125の中を液とともに空気泡が流れる過程で、空気泡の一部が合体して粗大泡化し、空気と吸収液との相に分離し、このような粗大泡状態と相分離状態でジェットノズル117又は吐出管122から吐出する気液混合流は、その空気泡の均等化が不十分であり、円滑な酸化が困難であり、更に、管の内面がキャビテーション・エロージョンにより腐食しやすくなっている。
【0008】
気液接触面積のより一層の増大化と吸収液の撹拌分散能力の大幅な向上とが求められ、その増大化と分散能力は、広域に、且つ、均等であることが求められる。更に、空気供給ノズル数の大幅な低減により動力の低減化と液溜めの中の簡素化による点検作業の容易化が望まれる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、気液接触面積のより一層の増大化と吸収液の撹拌分散能力の大幅な向上とが求められ、その増大化と分散能力は、広域に、且つ、均等である湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、気液接触面積のより一層の増大化と吸収液の撹拌分散能力の大幅な向上とが求められ、その増大化と分散能力は、広域に、且つ、均等であり、結果的に、空気供給ノズル数の大幅な低減による動力の低減化と液溜めの中の簡素化による点検作業の容易化が可能である湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【0011】
本発明による湿式排煙脱硫装置は、亜硫酸ガスを含む燃焼排ガス(d)が導入される吸収塔(1)と、吸収塔(1)の下方に配置され吸収剤(a)を含む吸収液(b)を溜める液溜め(2)と、ノズル(11)と、液溜め(2)の中の吸収液(b)をノズル(11)に循環的に供給するポンプ(13)と、ノズル(11)とポンプ(13)の吐出側を接続する配管(15)とを含み、ノズル(11)の吐出口(12)は、液溜め(2)の吸収液(b)の中で開放され、ノズル(11)は、配管(15)よりも下流側で吐出口(12)よりも上流側に配置される絞り(14)と、絞り(14)の位置よりも下流側に配置される空気吸引口(18)とを備え、絞り(14)は絞り穴(24)を有している。配管(絞りより上流側の管)の有効断面積は、絞り穴(24)の有効断面積よりも広い。このような有効断面積の広狭(大小)関係は、絞り(14)の下流側に負圧領域を形成する。絞り穴(24)の有効断面積は、空気吸引口(18)より下流側のノズル(11)の部分の有効断面積よりも狭く、負圧領域を更に有効に形成する。
【0012】
その負圧領域に導入される空気は、吸収液縮流剥離効果により微細空気泡として吸収液中に巻き込まれて気液混相流になる。微細粒どうしの合体による空気泡の粗大化は、微細流の粒径がより小さければより有効に防止される。このような気液混相流が液溜め(2)の吸収液中に噴射されて遠くまで運搬され、その際には、噴射される気液混相流の周囲に伴流が生起し、大きな流れになって気泡どうしの合体が起こる前に全体領域に拡散する。このような拡散は、気液混相状態の流れを広域的に且つ全領域に均等に形成し、酸化のムラがなく、完全酸化のために重要な技術が提供され得る。
【0013】
絞り穴(24)の中心面と空気吸引管(17)の中心線との間の流路方向の離隔距離は、ノズル(11)の吸収液吐出流路(16)の有効直径の2倍よりも短い。絞り穴(24)の有効直径は、吸収液吐出流路(16)の有効直径の0.5〜0.8倍の範囲に設定されていることが更に好ましい。このようなサイズ関係は、理論により推定され実験により実証されている。
【0014】
絞り穴(24)の内周面は、下流側に向かって滑らかに拡径化されていることは重要である。このような拡径化は、液の流れを更に効果的に噴流化し、下流側で吸い込む空気の泡の微細化と分散化のために有効である。絞り穴(24)の開口周縁部分の上流側部分(23a)は上流側に向かって先鋭に形状化され、絞り穴(24)の開口周縁部分の下流側部分(23b)は下流側に向かって拡径化されている。先鋭部分は、流れをせん断してそこで生成されるキャビテーションをより微細化する。
【0015】
吐出口(12)は、絞り14又は絞り穴(24)よりも下流側に延ばされ吸収液吐出流路(16)を形成する延長筒(42)の先端開口として形成され、液溜め(2)の中の吸収液(b)の液中に開放されている。絞り(14)で絞られる気液混相流は、長い吸収液吐出流路(16)で整流されながら直進して、吸収液(b)の中で吐出口(12)から遠方まで放出される。吐出口(12)は、筒液溜め(2)の液面高さに対して適正に低く配置されている。そのような高さ関係は、高さ方向の拡散性を改善する。配管(15)の吸入口(ポンプの吸入側に接続されている)は、液溜め(2)の側壁面で開口し、吐出口(12)はその吸入口よりも高い位置に配置され、且つ、吐出口(12)は吸入口よりもその側壁面に対してより内側に配置されている。このような配置関係は、狭域循環を有効に防止し、既述の広域的・均等的拡散(撹拌)効果の削減を防止する。
【0016】
ノズル(11)の吸収液吐出流路(16)の中心軸心線(L)は、液溜め(2)の液面に対して下方向きに傾斜していることが、広域的拡散性のために特に好ましい。空気吸引管は、大気中に開放されていて、吸引性能が妨げられない。空気吸引管(17)が大気中に開放される開放端(19)は、装置停止中の液体のオーバーフローを防止するために、液溜め(2)の液面よりも高い位置に設定されている。
【0017】
空気吸引管(17)は、下方部分(17a)と上方部分(17b)を備え、下方部分(17a)は固定され、上方部分(17b)は下方部分(17a)に対して上下方向に可動的に支持されている。空気吸引管(17)が大気中に開放される開放端は、ポンプが停止している間は、液溜め(2)の液面よりも高い位置に設定されているが、ポンプの動作中は、空気吸引管(17)は最短化され、空気抵抗を削減することができる。
【0018】
ノズル(11)は、絞り(14)より下流側に位置する下流側形成筒(41)と、下流側形成筒(41)に下流側に接続する延長筒(42)とを備えている。延長筒(42)は液溜め(2)に固定され、下流側形成筒(41)は延長筒(42)に交換自在に且つ着脱自在に接続している。このような着脱自在化は、性能が異なるノズルの交換を容易にし、特に、ノズル形状の劣化に先だって新しいノズルの使用により、脱硫効率を早期に改善することができる。
【0019】
本発明による湿式排煙脱硫方法は、酸化対象の化学物質を含む液体層の液体(b)を吸引して液体(b)の流れ(A)を形成すること、液体(b)の流れ(A)に空気を混入して液体(b)を循環的に液体層に噴射すること、液体(b)の流れ(A)を絞ること、絞ることにより発生する負圧領域に空気を導入して気液混相流(B)を生成することとから構成されている。気液混相流(B)が液体層に噴射される。噴射される気液混相流は、液体層の中で遠くまで及ぶ。
【0020】
気液混相流(B)を液体層に噴射する噴射口(12、既述の吐出口)は、液体(b)を吸引する吸引口(32)よりも噴射方向に適正距離で離隔し、且つ、噴射口(12)は液体層中で吸引口(32)よりも高い位置に配置されている。噴射方向は液体層の液面(31)に対して下方に向いている。
【0021】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による湿式排煙脱硫装置の実施の形態は、湿式脱硫を行う吸収塔が液溜めと共に設けられている。その吸収塔1は、図1に示されるように、液溜め2の上方に配置されている。液溜め2の中に、水が導入されている。その水の水面の上方から、吸収剤aが配管3を介してその水に導入される。その水と吸収剤aとにより吸収液bが形成されている。
【0022】
吸収塔1の吸収領域の下方部分に、スプレーパイプ4が配置されている。スプレーパイプ4には、吸収液を上方に向かって吐出する多数の吸収液吐出口5が設けられている。吸収塔1の下方は開放され、吸収塔1の内部空間は液溜め2の内部空間の上方部分に開放的に連続している。スプレーパイプ4と液溜め2の内部との間に、吸収液bを循環させる循環用配管6が配置されている。循環用配管6に循環ポンプ7が介設されている。液溜め2の中の吸収液は、循環ポンプ7により吸い込まれスプレーパイプ4の吸収液吐出口5から吐出される。循環ポンプ7から吐出される吸収液bの一部は、排液cとして排出され得る。
【0023】
液溜め2に接続して液溜め2の上方に、煙道8が設けられている。煙道8の下方領域は、液溜め2の内部空間の上方領域に開放的に接続している。ボイラーのような燃焼器(図示されず)から排出される燃焼排ガスdは、吸収塔1の上端導入口9から吸収塔1の内部に導入される。亜硫酸ガスが除去された後の燃焼排ガスは、洗浄排ガスeとして煙道8の端部から大気中に排出される。
【0024】
ノズル11は、液溜め2の側壁又は周壁の下方部に貫通して配置されている。ノズル11の内側先端は、吐出口12に形成されている。液溜め2の中の吸収液bは、気液混相用ポンプ13により吸引されノズル11に対して吐出する。ノズル11は、図2に示されるように、絞り14を備えている。絞り14と気液混相用ポンプ13の吐出側の間は、配管15で接続されている。
【0025】
絞り14と吐出口12の間で、図2に示されるように、ノズル11の下流側形成筒41には、長い延長筒42が接合用鍔43を介して延長的に付加されている。吐出口12は、延長筒42の先端開口として形成されている。延長筒42は、吸収液吐出流路16を延長して長く形成している。吸収液吐出流路16を形成する下流側形成筒41に、空気吸引管17が接続している。空気吸引管17の一端側開口18は、絞り14の下流側で吸収液吐出流路16に対して開口し、特に、下流側形成筒41の周面部分で開口している。空気吸引管17の他端側開口19は、大気中に開放されている。他端側開口19の高さ位置は、液溜め2の中の液面より高い位置に設定されている。図2に示されるように、ノズル11の内部流路として形成される吸収液吐出流路16の中心軸心線Lは、水平面に対して約10度傾斜し、下流側が上流側よりも低い。
【0026】
絞り14は、配管15の側の鍔21と、吐出口12の側の鍔22と、絞り板23とから構成されている。絞り板23は、絞り穴24を形成している。絞り穴24は、その中心軸心線が既述の中心軸心線Lに一致している。絞り穴24の大きさは、吸収液吐出流路16の断面積、気液混相用ポンプ13の時間当たりの吐出流量等の変数、定数に対応して適正に設計されている。
【0027】
吸収液bであるアルカリ水溶液は、循環ポンプ7に吸引され、スプレーパイプ4の複数の吸収液吐出口5から概ね真上に揚液噴霧される。このように噴霧されるアルカリ水溶液の吸収液bの中の石灰溶液は、上端導入口9から導入される燃焼排ガスdの亜硫酸ガスと気液接触し反応して、亜硫酸塩に変わる。亜硫酸ガスが除去された後の洗浄排ガスeは、煙道8を通されて外部に排出される。生成される亜硫酸塩を含む吸収液bは、液滴状になって重力的に落下し、液溜め2の中の吸収液層の液面から吸収液層中に進入して液溜め2に戻される。
【0028】
空気と吸収液の混合流は、後述されるように混相流になってノズル11の吐出口12から液溜め2の中の吸収液に噴流化されて直進的に流入する。吸収液の中の亜硫酸塩は、空気に接触し酸化して硫酸塩に変わる。硫酸塩の濃度が高くなった吸収液は、排液cとして排出される。石灰等の吸収剤aは、液溜め2に補充される。
【0029】
ノズル11から、吐出される気液混合流は、空気吸引管17の一端側開口18の近傍で生成される。気液混相用ポンプ13から吐出される吸収液の流れAは、図2に示されるように、絞り14の絞り板23により絞られ抵抗を受けて絞り穴24を通り一端側開口18の近傍に流れ込む。一端側開口18の近傍では、流れBは負圧化される。その負圧化領域に、空気吸引管17の中の空気が勢いよく流れ込む。
【0030】
その空気流Cは、負圧化領域流Bに乱流的、撹拌的に合流し、縮流剥離効果によりその空気流は微細な空気泡の流れに変わる。微細粒どうしの合体による空気泡の粗大化は、微細流の粒径がより小さければより有効に防止される。ノズル11の中の吸収液吐出流路16の流れは、このような乱流撹拌特性を保持している。このような乱流撹拌特性を保持して、気液混合流がノズル11の吐出口12から液溜め2の吸収液層に噴流化されて流入する。このように流入する泡流は、約10度の下向き傾斜の液流に乗って放出され、液溜め2の底面近くを流れて遠方まで到達する。速い速度の空気泡は、合体が進む前に高速に遠方まで流れ微細粒状を維持して、液層の上方部に浮上する。大きい気液接触面積で吸収液に接触する微細空気泡は、その亜硫酸塩の酸化を促進する。
【0031】
絞り14の絞り穴24を通過する吸収液には、吸収液縮流の剥離により絞り14の下流側の背面で負圧力が生じる。その負圧力領域に吸収液の通過流量に対応した空気が大気に連通する空気吸引管17の内側開口端から吸引される。このように吸引される空気が負圧流Bの吸収液流に混ざって、絞り14よりも上流の吸収液流れAが増量され、吸収液吐出流路16の吐出流は、空気と吸収液が混ざった混相流になっている。このような混相流は、ノズル11の吐出口12から液溜め2の吸収液中に強い噴流になって噴射され分散作用を受ける。このような吐出噴流は、伴流を伴ってより大きな流量の流れを液溜め2の中に形成する。大きい運動量を持って伴流を伴う気液混相流は、液溜め2の中で広域に分散する。吸収液の吸引領域と混相流の吐出領域との間には有効距離が設けられていて、狭域循環が起こらず、伴流を伴う既述の大容量の気液混相流の中の空気泡はその伴流の間に閉じ込められながらその吐出方向に分散的に勢いよく流れ、空気泡どうしが雪だるま式に合流して大きい空気泡になることが有効に回避され、気泡の分散性が広域に維持されてその分散効率が高い。
【0032】
吐出ノズルの上流側に空気を混入される既述の第3,4公知技術と異なって、吐出流を生成する吐出ノズルの途中の負圧領域で空気を吸引するこのような混相流は、空気が負圧と大気圧の差により推進され吸収液の流れによりせん断されて微細な多数の気泡に分断され、吸収液中に巻き込まれて吐出後でなく吐出ノズル中で更に激しくせん断力を受け微細化されて分散され、更に、このようにせん断され分散された気泡は、吐出ノズルの外側に勢いよく噴出し、更に伴流を伴う大きい流量の流れに捕捉され微細気泡の状態で遠方まで運搬されて広域に分散し、配管15の中での空気泡どうしの合体が起こらず、空気と吸収液の分離が起こって2相流にならずに混相流になり、このような混相流は吐出ノズルから吐出された後にも微細空気泡の分散性を保持することができる。
【0033】
このように広域に分散する微細気泡は、大きい面積で吸収液に接触しその吸収液中の亜硫酸塩を高効率に完全に酸化することができる。1つのノズルの酸化能力が十分に大きく、点検清掃時に邪魔になるノズルの数の大幅な削減が可能である。大域的な流れが生成されるので、混相流の噴射・吐出位置が拘束されず自由に設定され得る。気泡を巻き込まないポンプは、その動力が低減され得る。伴流の生起による噴流量の増大は、撹拌効果を促進する。空気供給用のブロワーは、必ずしも必要ではなく、後述される実施例に示されるように、ブロワーなしに高効率な酸化、特に、完全酸化を実現することができる。
【0034】
実施例又は実証例:
空気吸引管17の中心線と絞り14の中心線(絞り板23の流れ方向に直交する中心断面)との間の距離は、流体力学的に適正に規定され、その距離は、ノズル11の内径(吸収液吐出流路16の直径であり、有効断面積の円形換算の直径)の2倍の長さより短いことが好ましい。空気の吸引性と噴射吸収性の遠方への到達度が考慮されれば、絞り径である絞り穴24の直径は、ノズル11の内径の0.8〜0.5倍の程度であることが好ましい。このような規定は、絞り14の後流側の負圧の発生が配管15の中の流量に応じて有効になる実験上の指針である。その距離が長い場合、負圧発生が有効ではない。
【0035】
約1,000ppmのSO2を含む毎時40,000立方メートルNの燃焼排ガスdが吸収塔1に導入される。一方で、毎時500立方メートルの吸収液bが循環ポンプ7により吸引揚液されてスプレーパイプ4から吸収塔1の中に散布される。燃焼排ガスdは脱硫処理され、脱硫した亜硫酸ガスSO2は、これと量論的に概ね等量である吸収剤aとして配管3を介して導入される石灰石と反応し、脱硫した亜硫酸ガスと量論的に等量である石膏が排液cとして抜き出される。
【0036】
液溜め2の中の吸収液bの液面31の高さは、底面から約2.5mに設定された。気液混相用ポンプ13に吸入されるように液溜め2の側壁に開けられている吸入口32と液面31との間の相対高さは、2mに設定された。吐出口12の水平方向位置は、吸入口32が開けられている側壁の内側面から0.4mに設定された。循環用配管6は、毎時200立方メートルの吸収液bを吸引する。空気吸引管17は、他端側開口19から毎時180立方メートルNの空気を吸引した。
【0037】
本実験・実証装置の仕様は次の通りである:
(1)吸収塔1の断面積は4平方メートルであり、吸収塔1の内部の有効高さはスプレーパイプ4に対して12mである。
(2)液溜め2の断面積は、2m×4mであり、底面からスプレーパイプ4までの相対高さは3.5mである。
(3)スプレーパイプ4は、2本が設けられ、その呼び径は150Aであり、呼び径40Aであり長さが100mmの吸収液吐出口5が4本上向きに取り付けられている。
(4)配管15の呼び径は、150Aである。
(5)ノズル11の呼び径は100Aであり、絞り穴24の穴径は75mmである。吐出口12は、既述の通り側壁(2mの距離で対向する側壁)から0.4m内側に進入した水平方向位置に位置づけられ、床面(底面)から0.5mの高さ方向位置に位置づけられている。ノズル11の流路の中心線Lの床面(水平面)に対する傾斜角度は、10゜に設定された。
(6)空気吸引管17の呼び径は、40Aである。空気吸引管17の中心線と絞り14の中心線との間の間隔は、100mmに設定された。
(7)空気吸引管17の他端側開口19の高さ位置は、液面よりも1m高い。
このような仕様の本実験装置は、広域で均質な酸化が進み円滑な酸化により既述の通りの完全酸化を可能にした。
【0038】
図3は、本発明による湿式排煙脱硫装置の実施の形態のノズルの改良を示している。絞り14と吐出口12の間で、ノズル11の下流側形成筒41には、長い延長筒42が接合用鍔43を介して延長的に付加されている。吐出口12は、延長筒42の先端開口として形成されている。延長筒42は、吸収液吐出流路16を延長して長く形成され、その下流側部分は、液溜め2の側壁を貫通している。
【0039】
吸収液吐出流路16を形成する下流側形成筒41に、空気吸引管17が接続している。空気吸引管17の一端側開口18は、絞り14の下流側で吸収液吐出流路16に対して開口し、特に、下流側形成筒41の周面部分で開口している。空気吸引管17の他端側開口19は、大気中に開放されている。気液混相用ポンプ13が停止していて負圧流Bが存在しない場合、空気吸引管17の中の液の液面は、液面31に等しくなる。他端側開口19の高さ位置は、液溜め2の中の液面31より高い位置に設定されている。ノズル11の内部流路として形成される吸収液吐出流路16の中心軸心線Lは、水平面に対して約10度傾斜し、下流側が上流側よりも低い。
【0040】
絞り14は、配管15の側の鍔21と、吐出口12の側の鍔22と、絞り板23とから構成されている。絞り板23は、絞り穴24を形成している。絞り穴24は、その中心軸心線が既述の中心軸心線Lに一致している。絞り穴24の大きさは、吸収液吐出流路16の断面積、気液混相用ポンプ13の時間当たりの吐出流量等の変数、定数に対応して適正に設計されている。
【0041】
空気吸引管17は、2重管として形成され、固定側管17aと可動側管17bとから形成されている。気液混相用ポンプ13が停止している間は、可動側管17bは液がオーバーフローしないように、十分に高い位置まで引き上げられる。気液混相用ポンプ13が駆動されている間は、負圧流B圧力が低下するから、可動側管17bは低い位置まで引き下げられる。空気吸引管17の全長が短くなって、空気吸引管17の他端側開口19から吸引される空気が空気吸引管17の内周面から受ける抵抗が小さくなる。
【0042】
ノズル11の下流側形成筒41と延長筒42を接合する接合用鍔43は、着脱自在に組み立てられる。下流側形成筒41の側の鍔の厚みが大きい複数部分41aは、延長筒42の側の複数の溝部分に嵌まり込む。延長筒42の側の鍔の厚みが大きい複数部分42aは、延長筒42の側の複数の溝部分に嵌まり込む。延長筒42は常態的に液溜め2に取り付けられているが、下流側形成筒41と絞り14とを含む一体物は、延長筒42に交換自在に取り付けられ、絞り14は適宜に交換自在である。
【0043】
絞り板23が絞り穴24を形成する開口周縁部分は、上流側が先鋭である下流側は非先鋭に形状化されている。その開口周縁部分の上流側部分23aは、上流側に向かって先鋭に形状化され、その開口周縁部分の下流側部分23bは、下流側に向かって拡径化されている。上流側部分23aの内周面と下流側部分23bの内周面は連続して滑らかな曲面を形成し、その曲面はラッパ状の円錐面(又は疑似円錐面)に形成されている。その円錐面は、下流側開口が上流側開口より連続的に大きくなっている。
【0044】
配管15の中の液流は上流側部分23aでせん断的に剥離され、上流側部分23aで微細なキャビティーが無数に形成される。そのような微細な無数のキャビティーは、更に、負圧化される液流の中に分散し、このように微細な無数のキャビティーが分散し更に負圧化される液流の中に、空気吸引管17から導入される空気泡がその液中に効果的に吸い込まれて分散する。
【0045】
【発明の効果】
本発明による湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法は、広域性と混相性との相乗作用により、気液接触面積が広域に、且つ、場所的に均等に増大し、場所の相違による酸化のムラがなく、完全酸化又はほぼ完全に近い酸化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による湿式排煙脱硫装置の実施の形態を示す断面図である。
【図2】図2は、吐出ノズルの実施の形態を示す断面図である。
【図3】図3は、吐出ノズルの実施の他の形態を示す断面図である。
【図4】図4は、公知の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【図5】図5は、公知の他の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【図6】図6は、公知の更に他の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【図7】図7は、公知の更に他の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1…吸収塔
2…液溜め
11…吐出ノズル
12…吐出開口
13…ポンプ
15…配管
14…絞り
15…配管
16…吸収液吐出流路
17…空気吸引管
17a…下方部分
17b…上方部分
18…開口
19…開放端
23a…上流側部分
23b…下流側部分
24…絞り穴
41…下流側形成筒
42…延長筒
L…中心軸心線
a…吸収剤
b…吸収液
d…燃焼排ガス
Claims (11)
- 亜硫酸ガスを含む燃焼排ガスが導入される吸収塔と、
前記吸収塔1の下方に配置され吸収剤を含む吸収液を溜める液溜めと、
ノズルと、
前記液溜めの中の前記吸収液を前記ノズルに循環的に供給するポンプと、
前記ノズルと前記ポンプの吐出側を接続する配管とを含み、
前記ノズルの吐出口は、前記液溜めの前記吸収液の中で開放され、
前記ノズルは、前記配管よりも下流側で前記吐出口よりも上流側に配置される絞りと、
前記絞りの位置よりも下流側に配置される空気吸引口とを備え、
前記絞りは絞り穴を有し、
前記絞り穴の開口周縁部分の上流側部分は上流側に向かって先鋭に形状化され、
前記絞り穴の開口周縁部分の下流側部分は下流側に向かって拡径化されている
湿式排煙脱硫装置。 - 前記絞り穴の有効断面積は前記配管の有効断面積よりも狭い
請求項1の湿式排煙脱硫装置。 - 前記絞り穴の中心面と前記空気吸引管の中心線との間の流路方向の離隔距離は、前記ノズルの吸収液吐出流路の有効直径の2倍よりも短い
請求項1の湿式排煙脱硫装置。 - 前記絞り穴の有効直径は、前記吸収液吐出流路の有効直径の0.5〜0.8倍の範囲に設定されている
請求項3の湿式排煙脱硫装置。 - 前記絞り穴の内周面は、下流側に向かって滑らかに拡径化されている
請求項1の湿式排煙脱硫装置。 - 前記ノズルは、延長筒を備え、
前記延長筒は、前記吸収塔の外部から前記液溜めまで延長されて延ばされている
請求項1〜5から選択される1請求項の湿式排煙脱硫装置。 - 前記延長筒の内部に形成される吸収液吐出流路の中心軸心線は、前記液溜めの液面に対して下方向きに傾斜している
請求項1の湿式排煙脱硫装置。 - 前記空気吸引管は大気中に開放されている
請求項1の湿式排煙脱硫装置。 - 前記空気吸引管は、
下方部分と上方部分を備え、
前記下方部分は固定され、前記上方部分は前記下方部分に対して上下方向に可動的に支持されている
請求項1の湿式排煙脱硫装置 - 前記空気吸引管が大気中に開放される開放端は、前記ポンプが停止している間は、前記液溜めの液面よりも高い位置に設定されている
請求項8の湿式排煙脱硫装置。 - 前記ノズルは、
前記絞りより下流側に位置する下流側形成筒と、
前記下流側形成筒に下流側に接続する延長筒とを備え、
前記延長筒は前記液溜めに固定され、前記下流側形成筒は前記延長筒に交換自在に且つ着脱自在に接続している
請求項1の湿式排煙脱硫装置。
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