(57)【要約】【課題】ベンチュリスクラバの吸収液スプレノズルの配置を適切なものとし、高効率で水銀成分やフッ素成分などの微量成分も吸収除去できかつ低動力なベンチュリスクラバを持つ湿式二段脱硫装置を得ること。【解決手段】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アドバンスドベンチュリスクラバ（ＡＶＳ）２に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流路を有し、該流路の中で他の流路より狭い流路からなるスロート部Ｓを設け、該スロート部Ｓの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（以下ノズル）３を複数段状に配置し、かつ隣接するノズル３を互いに千鳥状に配置して設け、該複数段のノズル３の中の下段側のノズル３を上段側のノズル３より下向きに吸収液が噴霧するように配置し、ＡＶＳ２の下流側の排ガス流路に設けた吸収液を噴霧するノズル３を有する吸収塔１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である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスの流路に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、該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吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収塔を設け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流路を有し、該流路の中に他の該流路の幅より狭い幅の流路からなるスロート部を設け、該スロート部の壁面に吸収液を噴霧するスプレノズルを排ガス流れ方向に沿って複数段配置し、かつ水平方向及びガス流れ方向で隣接するスプレノズルを互いに千鳥状に配置し、該複数段のスプレノズルの中の下段側のスプレノズルを上段側のスプレノズルより下向きに吸収液が噴霧するように配置したことを特徴とする湿式二段脱硫装置。
【請求項２】
ベンチュリスクラバの上段側のスプレノズルの噴霧角度を下段側のスプレノズルの噴霧角度より狭角度にすることを特徴とする請求項１記載の湿式二段脱硫装置。
【請求項３】
ベンチュリスクラバのスプレノズルをベンチュリスクラバのガス流路壁面に設けた窪み部に設置することを特徴とする請求項１又は２記載の湿式二段脱硫装置。
【請求項４】
ベンチュリスクラバの下段側のスプレノズルの先端をベンチュリスクラバのガス流路壁面に沿って配置し、さらに下段側のスプレノズルをベンチュリスクラバの壁面の成す平面に直交する鉛直方向の平面に対して水平方向に（１８０°−θ°）／２（θ°：噴霧角度）分だけ傾斜させた方向に液滴を噴霧するように配置することを特徴とする請求項３記載の湿式二段脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の湿式排煙脱硫装置における吸収塔を図１２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。
【０００３】
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。
【０００４】
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ＳＯ２を選択的に吸収する。ＳＯ２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。
【０００５】
この湿式排煙脱硫装置は排ガス中のＳＯ２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、ＳＯ２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、前記微量成分を９５〜９９．９％程度の高い除去率で除くことが求められ、それにはＳＯ２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を下向きに流す排ガス流路に設けた、吸収液を噴霧するスプレノズルを排ガス流路壁面に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６０３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術の内、ベンチュリスクラバにおいては除塵を主な目的として設計していたことから、ガス吸収除去について配慮がされておらず、効率のよい除塵とガス吸収除去の吸収液噴霧ノズル配置がなされていないという問題点があった。
【０００８】
また、従来技術で適用されていた小規模の排煙処理装置での吸収液噴霧ノズル配置とは異なり、８００〜１０００ＭＷ級ボイラ等の大規模な排煙処理装置に適用する従来のベンチュリスクラバの壁面に設けられる吸収液噴霧ノズルから噴霧する液滴ではベンチュリスクラバの水平断面に均一に噴霧することができないという問題点があった。  
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。
【０００９】
本発明の課題は、ベンチュリスクラバの吸収液スプレノズルの配置を適切なものとし、高効率で水銀成分やフッ素成分などの微量成分も吸収除去できかつ低動力なベンチュリスクラバを持つ湿式二段脱硫装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は次の解決手段で解決される。  
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、該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吸収液を噴霧するスプレノズルを有する吸収塔を設け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流路を有し、該流路の中に他の該流路の幅より狭い幅の流路からなるスロート部を設け、該スロート部の壁面に吸収液を噴霧するスプレノズルを排ガス流れ方向に沿って複数段配置し、かつ水平方向及びガス流れ方向で隣接するスプレノズルを互いに千鳥状に配置し、該複数段のスプレノズルの中の下段側のスプレノズルを上段側のスプレノズルより下向きに吸収液が噴霧するように配置した湿式二段脱硫装置である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、ベンチュリスクラバの上段側のスプレノズルの噴霧角度を下段側のスプレノズルの噴霧角度より狭角度にする請求項１記載の湿式二段脱硫装置である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、ベンチュリスクラバのスプレノズルをベンチュリスクラバのガス流路壁面に設けた窪み部に設置する請求項１又は２記載の湿式二段脱硫装置である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、ベンチュリスクラバの下段側のスプレノズルの先端をベンチュリスクラバのガス流路壁面に沿って配置し、さらに下段側のスプレノズルをベンチュリスクラバの壁面の成す平面に直交する鉛直方向の平面に対して水平方向に（１８０°−θ°）／２（θ°：噴霧角度）分だけ傾斜させた方向に液滴を噴霧するように配置する請求項３記載の湿式二段脱硫装置である。
【００１４】
（作用）
請求項１記載の発明によれば、ガス吸収除去と慣性衝突除去の機能を併せ持つベンチュリスクラバを脱硫吸収塔の上流側に設置しており、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、高い吸収除去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（水銀成分、硫酸ミスト、煤塵を含む）を効率よく吸収除去することが可能となる。また、ベンチュリスクラバにおけるスプレノズルは多段配置され、ベンチュリスクラバの絞り部分であるスロート部内にすべての前記スプレノズルを配置し、下段側のスプレノズルからの液滴噴霧方向を、上段側のスプレノズルからの液滴噴霧方向より下向きに配置することで、上段側スプレノズルでは下段側スプレノズルよりも慣性衝突除去の機能を持ち、微粒子(煤塵や硫酸ミスト等)の除去に優れている。
【００１５】
また、上段側のスプレノズルから噴霧される噴霧液滴は、スロート部中央のガスの吹き抜けを防止することができる。さらに、下段側のスプレノズルは上段側のスプレノズルよりも下向きに液滴を噴霧することで、ボイラ排ガス中に含まれる微量成分（水銀、フッ素化合物等）のガス吸収除去に優れている。
【００１６】
このように、スプレノズルはすべてスロート部内に取り付けることで、ガスの吹き抜けを防止できる。下段側のスプレノズルから下向きに液滴を噴霧することで、従来の水平方向及び上向きに液滴を噴霧するスプレノズルを配置したベンチュリスクラバよりもガス流れの圧力損失を低減することができる。
【００１７】
さらに、スプレノズルを対向する同一水平面上に互いに千鳥状に配列し、スプレノズルとスプレノズルの間に生まれる三角状の隙間に対して、それぞれの対向壁面からのスプレ液滴によってカバーすることができ、ガスの吹き抜けを防止することができる。さらに隣接する下段側のスプレノズルも上段側のスプレノズルに対して千鳥配列することでガスの吹き抜けを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、脱硫吸収塔の上流側に設けたベンチュリスクラバのスロート部の壁面に吸収液を噴霧するスプレノズルを排ガス流れ方向に沿って複数段配置し、かつ水平方向及びガス流れ方向で隣接するスプレノズルを互いに千鳥状に配置し、該複数段のスプレノズルの中の下段側のスプレノズルを上段側のスプレノズルより下向きに吸収液が噴霧するように配置することで、ガスの吹き抜けを防止でき、かつ、ガス流れの圧力損失を低減することができ、さらに、排ガス中の微粒子（煤塵や硫酸ミスト等）並びに微量成分（水銀成分、硫酸ミスト、煤塵を含む）の高効率除去が可能でかつ低動力な排煙処理システムとすることができる。
【００１９】
また、前述の構成を有するベンチュリスクラバによる高性能化に伴い、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。さらに、ベンチュリスクラバの低圧損化により、ファンの動力低減を図ることができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、同一壁面上における上段側のスプレノズルの噴霧角度を下段側のスプレノズルの噴霧角度よりも狭角にして配置することで、ベンチュリスクラバの中央部並びに対向壁面での液滴密度を高めることができ、ガスの吹き抜けを防止することができる。さらに下段側のスプレノズルを上段側のスプレノズルより広角にして配置することで、上段側のスプレノズルの近傍（壁面付近）でのガスの吹き抜けをカバーすることができる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、ベンチュリスクラバのスプレノズルをベンチュリスクラバ壁面よりも内側に取り付けることで、ベンチュリスクラバのノズル近傍（壁面付近）でのガスの吹き抜けを防止できる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、ベンチュリスクラバの下段側のスプレノズルの先端をベンチュリスクラバ壁面に沿って配置し、下段側のスプレノズルをベンチュリスクラバの壁面のなす平面に直交する鉛直方向の平面に対して水平方向に（１８０°−θ°）／２（θ°：噴霧角度）分傾けて配置することで、ベンチュリスクラバのノズル近傍（壁面付近）でのガスの吹き抜けを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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２】実施例１のアドバンスドベンチュリスクラバの詳細図である。
【図３】図２のアドバンスドベンチュリスクラバにおけるＢ−Ｂ’矢視図である。
【図４】実施例２の図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’矢視図である。
【図５】図４に示す上段側のスプレノズルの噴霧角度θ１°を示したものである。
【図６】実施例２の図２におけるアドバンスドベンチュリスクラバにおけるＣ−Ｃ’矢視図である。
【図７】図６に示す下段側のスプレノズルの噴霧角度θ２°を示したものである。
【図８】実施例３のアドバンスドベンチュリスクラバの詳細図である。
【図９】図８のアドバンスドベンチュリスクラバにおけるＢ−Ｂ’矢視図である。
【図１０】実施例４のアドバンスドベンチュリスクラバの詳細図である。
【図１１】図１０のアドバンスドベンチュリスクラバにおけるＣ−Ｃ’矢視図である。
【図１２】従来技術の湿式脱硫装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２５】
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の詳細図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Ｂ−Ｂ’矢視図を示したものである。
【００２６】
図１〜図３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。
【００２７】
脱硫吸収塔の構成は図１２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。
【００２８】
次にアドバンスドベンチュリスクラバ（以下、ＡＶＳと略す）２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から水平方向および斜め下方に向けて噴霧される吸収液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。  
また、スプレノズル３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。
【００２９】
図３に示すように、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同一水平面上の内壁面に設置し、ＡＶＳ２の対向する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、隣接するスプレノズル３、３の間に生まれる三角状の隙間には、流路内壁の対向面から噴霧される吸収液滴が供給されることによって、前記隙間でガスが吹き抜けることを防止できる。
【００３０】
さらに、前記スプレノズル３、３を、ＡＶＳ２の同一壁面の上下方向に多段状に配置することで、上下方向に隣接する２つのノズル３、３の間で生じやすいガスの吹き抜けを下流側のスプレ液滴によって確実にカバーすることができる。
【００３１】
また図２に示すように、上段側スプレノズル３では下段側スプレノズル３よりもボイラ排ガスの中に含まれる微粒子とスプレ液滴９の相対速度が高いことから慣性衝突除去の機能を持ち、微粒子（煤塵や硫酸ミスト等）の除去に優れている。また、上段側スプレノズル３から噴霧されるスプレ液滴９は下段側スプレノズル３から噴霧されるスプレ液滴９よりも水平方向の移動速度が速いことから、スロート部Ｓ（図２）の中央の液滴密度を高め、ガスの吹き抜けを防止することができる。さらに上下方向で隣接する下段側のスプレノズル３は上段側のスプレノズル３よりも下向きにスプレ液滴９を噴霧しているため、一方の壁面のスプレノズル３からのスプレ液滴９はベンチュリスクラバ２の対向する壁面までの滞留時間が長く、ボイラ排ガス中に含まれる水銀、フッ素化合物等のガス成分の吸収除去に優れている。
【００３２】
スプレノズル３はすべてスロート部Ｓの領域内に取り付けられているため、ベンチュリスクラバ２のスロート部Ｓの領域内を高液密度にすることができ、ガスの吹き抜けを防止することができる。下段側のスプレノズル３を下向きにスプレ液滴９を噴霧できる方向に取り付けていることから、従来の水平方向及び上向きにスプレ液滴９を噴霧するスプレノズル３を配置したベンチュリスクラバ２よりも圧力損失を低減することができる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２を図４〜図７に示す。本実施例は実施例１の作用効果を更に高めるものである。図４は図１に示すベンチュリスクラバ２の壁面に設けた上段側のスプレノズル３の噴霧角度θ１°を隣接する下段側のスプレノズル３の噴霧角度θ２°よりも狭角（θ１°＜θ２°）にして配置した図２のＢ−Ｂ’矢視図を示したものである。なお、図５は図４に示す上段側のスプレノズル３の噴霧角度θ１°を示したものであり、図６は図２におけるアドバンスドベンチュリスクラバにおけるＣ−Ｃ’矢視図を示したものであり、図７は図６の下段側のスプレノズル３の噴霧角度θ２°を示したものである。
【００３４】
図４に示す上段側のスプレノズル３の噴霧角度θ１°を図６に示す下段側のスプレノズル３の噴霧角度θ２°より小さくすることで、ベンチュリスクラバ２の中央部並びにスプレノズル３の設置された壁面に対向する壁面での液滴密度を高めることが可能である。図６に示す下段側のスプレノズル３では噴霧角度θ２°が比較的大きいことで、当該スプレノズル３近傍の液滴密度を高めることができ、上段側のスプレノズル３近傍のガスの吹き抜けをカバーすることができる。
【実施例３】
【００３５】
本発明の実施例３を図８、図９に示す。本実施例は図４に示す実施例２のガス吹き抜け防止効果を更に高めるものである。図８は図１に示すベンチュリスクラバ２の詳細図であり、ベンチュリスクラバ２の壁面に設けたスプレノズル３を該スプレノズル３が設置されたベンチュリスクラバ２の壁面に設けた窪み部２ａに配置する構成からなる実施例を示したものである。図９は図８のベンチュリスクラバ２におけるＢ−Ｂ’矢視図を示したものである。
【００３６】
スプレノズル３の取り付け方法はベンチュリスクラバ２に円柱もしくは角型の突起物及びフランジを取り付けるなどして、ベンチュリスクラバ２の壁面に設けた窪み部２ａに取り付けできるようにする。  
本実施例ではベンチュリスクラバ２の壁面の液滴密度を高めることでガスの吹き抜けを防止する効果が優れている。
【実施例４】
【００３７】
本発明の実施例４を図１０、図１１に示す。図１０は図１に示すベンチュリスクラバ２の詳細図であり、ベンチュリスクラバ２の壁面の窪み部２ａに上段側と下段側の各スプレノズル３，３をそれぞれ設け、下段側のスプレノズル３の先端をベンチュリスクラバ２の壁面に沿って配置した例である。図１１は図１０のベンチュリスクラバ２におけるＣ−Ｃ’矢視図を示したものである。さらに下段側のスプレノズル３をベンチュリスクラバ２の壁面のなす平面に直交する鉛直方向の平面に対して水平方向に（１８０−θ°）／２（θ°：噴霧角度）だけ傾けることで、同一水平面上の隣接するスプレノズル３、３の間に生まれる三角状の隙間に対して、スプレ液滴９を噴霧してガスの吹き抜けを防止するものである。
【００３８】
図１〜図３に示す構成を基に図４〜図１１を組み合わせることで、ガスの吹き抜けを防止し、さらに高効率で低動力なベンチュリスクラバ２を有する排煙処理システムとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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。
【符号の説明】
【００４０】
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
２ａ  窪み部
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            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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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