(57)【要約】【課題】海水脱硫方式の排煙脱硫装置において、排ガスへの噴霧海水量の低減を図り、重金属等を含む煤塵を効率良く除去できる排煙脱硫装置の提供である。【解決手段】ダクト１５からの排ガスに海水を噴霧する脱硫スプレノズル２７を備えた吸収塔６と、脱硫スプレノズル２７下方でダクト１５からの排ガスに除塵スプレノズル１４から海水を噴霧し、脱硫スプレノズル２７の排ガス流路より狭い流路の除塵塔１３と、除塵スプレノズル１４からの噴霧水の貯留タンク１２と、タンク１２内の海水を除塵スプレノズル１４に循環する循環ライン５１と、脱硫スプレノズル２７の下方、除塵塔１３の上方で、脱硫スプレノズル２７の噴霧水を捕集すると共に除塵塔１３出口以外は吸収塔６内の流路を閉ざすトレイ１７と、トレイ１７の捕集水を吸収塔６外部で回収するライン１９とを設ける。除塵塔１３で排ガス流速を高めて、海水噴霧量を低減でき、煤塵を効率良く除去できる。【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発生する排ガスを導入する入口ダクトと、入口ダクトから導入される排ガスに海水を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する吸収部を備えた脱硫吸収塔とを設けた排煙脱硫装置において、
前記吸収部の下方で排ガス流れ方向の上流側に設けられ、入口ダクトから導入される排ガスに海水を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物及び煤塵を吸収除去し、吸収部よりも狭い排ガス流路を有する除塵部と、
該除塵部で噴霧された海水を貯留する貯留部と、
該貯留部の海水を除塵部に循環供給する循環供給部と、
前記吸収部の下方で、且つ除塵部の上方に設けられ、吸収部で噴霧された海水を捕集する受け部材と、
該受け部材で捕集した海水を脱硫吸収塔の外部に案内して回収する回収部と
を備え、
前記受け部材は、前記除塵部の排ガス出口以外は脱硫吸収塔内の排ガス流路を閉ざす構造を有することを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記除塵部の排ガス流路幅を、排ガス流速が１５ｍ／ｓ以上２５ｍ／ｓ以下となる流路幅に設定したことを特徴とする請求項１記載の排煙脱硫装置。
【請求項３】
前記除塵部の排ガス出口に、前記吸収部で噴霧された海水の除塵部への流入を遮る遮蔽部材を設け、
該遮蔽部材は前記除塵部で発生するミストを除去するミストエリミネータの構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排煙脱硫装置。
【請求項４】
前記脱硫吸収塔は円筒状であり、除塵部は脱硫吸収塔の内部に立設する円筒状の壁で形成されており、
前記入口ダクトは、脱硫吸収塔の側壁に接続して、除塵部の外壁と該脱硫吸収塔の内壁との間で、且つ脱硫吸収塔及び除塵部の円形断面の接線方向に排ガスを導入する構成であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排煙脱硫装置。
【請求項５】
前記除塵部の外壁から脱硫吸収塔の内壁に向けて噴霧するスプレノズルを設けたことを特徴とする請求項４記載の排煙脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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装置から発生する排ガス中の有害成分の硫黄酸化物を除去する排煙処理装置に係わり、特に、脱硫吸収液として海水を利用する排煙脱硫装置において、排ガス中に含まれる煤塵や重金属類が排煙脱硫装置から排出される際にその排出量を低減すると共に、低コストでの湿式脱硫を可能とした排煙脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所における排煙脱硫装置として、海外の沿岸部、特に東南アジアなどでは海水を利用した湿式脱硫装置を使用する場合がある。従来の海水を利用した排煙脱硫装置の系統の一例を図９に示す。  
【０００３】
この例では燃料として石炭を使用しているが、硫黄（Ｓ）含有量の多い重油などでも同様な構成となる。
ボイラ１に石炭及び燃焼用空気を石炭供給ライン２１及び燃焼用空気供給ライン３６からそれぞれ供給し、石炭を燃焼する。そして、石炭の燃焼反応によって発生した熱により、ボイラ熱交換器１１で高圧蒸気を作り、この高圧蒸気により図示しないタービンを回転させて、タービンと連結した発電機により発電する。
【０００４】
一方、ボイラ１から排出される燃焼排ガスは、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３で燃焼用空気と熱交換した後、集塵機４で大部分の煤塵が除去される。集塵機４としては、濾布を使用したバグフィルタや、排ガス流路内に電極を設置した電気式集塵機などがある。バグフィルタは、設備にかかるコストは安価であるが、排ガスの圧力損失が大きい、濾布を定期的に交換する必要がある等の問題がある。したがって、排ガスの圧力損失が小さく、比較的メンテナンスが容易な電気式集塵機が広く使用されている。一般的に集塵機４内部の排ガス温度は１６０〜２００℃である。
【０００５】
そして、集塵機４を出た排ガスは湿式脱硫装置５に供給されて、排ガス中の硫黄酸化物（主にＳＯ2）が除去された後、煙突２から放出される。  
湿式脱硫装置５では、海水供給用ポンプ２６により海水が昇圧されて海水供給ライン３８から脱硫吸収塔６内部に設置した脱硫スプレノズル２７へ供給される。そして、脱硫スプレノズル２７から脱硫吸収塔６内の排ガス中に脱硫液（硫黄酸化物の吸収液）が噴霧される。
【０００６】
脱硫吸収塔６内に噴霧された海水は排ガス中のＳＯ2を吸収し、脱硫吸収塔６下部の脱硫液タンク２８で捕集され、排水ライン２９から希釈ピット３２に送られて、希釈用海水ライン４０から供給される海水により希釈された後、酸化ピット３０に送られる。酸化ピット３０では、酸化用空気供給ライン３１から酸化用空気が吹き込まれ、ＳＯ2の吸収によって生じた亜硫酸イオンが酸化処理された後、海洋に廃棄される。このような方式では、脱硫液の水処理が簡単であり、湿式脱硫装置のコストを低く抑えることができるという利点がある。
【０００７】
特許文献１には、図１０に示すように、脱硫吸収塔のタンク内の吸収液（石灰石を含む）を循環させて排ガスに噴霧する一次脱硫スプレノズルの上方に、海水を排ガスに噴霧する二次脱硫スプレノズルを設け、二次脱硫スプレノズルから噴霧された海水を海水回収部材で受けて海洋へ排出する構成が開示されている。
【０００８】
図１０の例では、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３の上流側に、脱硝装置７を設けている。湿式脱硫装置５に導入された排ガスは、一次脱硫スプレノズル７４からの吸収液により排ガス中のＳＯ2及び微細な煤塵が吸収された後、二次脱硫スプレノズル７５から噴霧される海水により更に排ガス中のＳＯ2等が除去された後、煙突２から排出される。
【０００９】
一次脱硫スプレノズル７４と二次脱硫スプレノズル７５の間には、二次脱硫スプレノズル７５から噴霧される海水を受ける屋根部材７７と回収板７８を設置して海水を集め、集めた海水を酸化ピット３０で酸化処理した後、放流するようにしている。
【００１０】
一次脱硫スプレノズル７４から噴霧された吸収液は、湿式脱硫装置５の底部に溜まり、抜き出しライン５０から抜き出されて、循環ポンプ４６により循環ライン５１から一次脱硫スプレノズル７４に循環供給される。湿式脱硫装置５内には、湿式ミル８８内の石灰石スラリが、抜き出しポンプ８９により湿式サイクロン９０で調整後、供給される。
【００１１】
また、抜き出しライン５０から抜き出された吸収液は、排水処理ライン５２から中和沈殿槽２２に導入されて中和処理された後、シックナ５７で固体濃度が高められ、サイクロン５５で分離されて、液体分は処理水ライン５４から湿式脱硫装置５内に戻されて、固体分５３はベルトフィルタ５６により脱水され、煤塵、水銀化合物などが回収される。
【００１２】
そして、特許文献２には、排ガス導入口と排ガスの除塵を行う除塵部と除塵部下方の除塵部循環タンクと除塵部を経由した排ガスと吸収剤スラリとを接触させて吸収除去する吸収部と吸収剤スラリのコレクタとコレクタで捕集された吸収剤スラリを、吸収剤循環タンクを経由して吸収部へ循環する手段と吸収剤循環タンクの吸収剤スラリを一部除塵部に供給する手段と除塵部循環タンクの液溜部で気泡の分離除去を行った後、循環タンクから抜き出して除塵部又は石灰回収系に導く系統を設けた排ガス脱硫装置が開示されている。
【００１３】
また、特許文献３には、海水を利用した脱硫装置における使用済み海水の処理方法として、エアレーション装置から供給される空気の総流量と個々のノズルから供給される空気流量との条件を定めて脱硫後の海水のエアレーションを行うことで、効率よくｐＨを上昇させることができる海水処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−１７０４４４号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５９７３０号公報
【特許文献３】特許第４４６０９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
脱硫装置に供給される排ガス中に煤塵が含まれている場合、煤塵も脱硫液で捕集されることとなり、煤塵も海洋に破棄されることになるという問題がある。特に、使用する石炭によっては、排ガス中に水銀などの重金属が含まれる場合もあり、これらの重金属が脱硫液に捕集されて海洋に破棄されることも考えられる。
【００１６】
特許文献３に記載の発明では、使用済み海水の亜硫酸の酸化を促進してｐＨを放流可能なレベルにすることはできるが、上記の様な重金属の問題が残る。
特許文献１に記載の発明は本来脱硫システムに関するものではなく、石灰石−石膏法の高性能化のためのものであるが、排ガス中の煤塵や重金属類は海水回収部材下側の一次脱硫スプレノズルで除去され、上方の二次脱硫スプレノズル側への流入を防止できるため、結果的には脱硫後の海水による海洋の汚染を防止する一手段となり得る。
【００１７】
また、特許文献２に記載の発明でも同様に、排ガス中の煤塵や重金属類はコレクタ下側の除塵部で除去され、上方の吸収部側への流入を防止できる。
しかしながら、特許文献１の一次脱硫スプレノズルや特許文献２の除塵部等の構成では排ガス中の煤塵や重金属類の除去が十分でないことも考えられる。一次脱硫スプレノズルや除塵部等における排ガスへの噴霧水量を多くすれば、除塵効率も向上するが、送液用のポンプの動力が増大するため、コストもかかり有効な方法とは言えない。
【００１８】
今後の煤塵や重金属の規制強化を想定した場合、送液用のポンプの動力や排ガスの圧力損失を抑えながら、コストをかけずに効率良く重金属等を含む煤塵を除去できることが好ましい。
【００１９】
本発明の課題は、上述のような従来技術の問題に対して、脱硫液として海水を利用した海水脱硫方式の排煙脱硫装置において、ボイラなどの燃焼装置から発生する排ガスに噴霧する海水量の低減を図り、重金属等を含む煤塵を効率良く除去できる排煙脱硫装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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発生する排ガスを導入する入口ダクトと、入口ダクトから導入される排ガスに海水を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する吸収部を備えた脱硫吸収塔とを設けた排煙脱硫装置において、前記吸収部の下方で排ガス流れ方向の上流側に設けられ、入口ダクトから導入される排ガスに海水を噴霧して排ガス中の硫黄酸化物及び煤塵を吸収除去し、吸収部よりも狭い排ガス流路を有する除塵部と、該除塵部で噴霧された海水を貯留する貯留部と、該貯留部の海水を除塵部に循環供給する循環供給部と、前記吸収部の下方で、且つ除塵部の上方に設けられ、吸収部で噴霧された海水を捕集する受け部材と、該受け部材で捕集した海水を脱硫吸収塔の外部に案内して回収する回収部とを備え、前記受け部材は、前記除塵部の排ガス出口以外は脱硫吸収塔内の排ガス流路を閉ざす構造を有する排煙脱硫装置である。
【００２１】
請求項２記載の発明は、前記除塵部の排ガス流路幅を、排ガス流速が１５ｍ／ｓ以上２５ｍ／ｓ以下となる流路幅に設定した請求項１記載の排煙脱硫装置である。  
請求項３記載の発明は、前記除塵部の排ガス出口に、前記吸収部で噴霧された海水の除塵部への流入を遮る遮蔽部材を設け、該遮蔽部材は前記除塵部で発生するミストを除去するミストエリミネータの構造を有する請求項１又は請求項２に記載の排煙脱硫装置である。
【００２２】
請求項４記載の発明は、前記脱硫吸収塔は円筒状であり、除塵部は脱硫吸収塔の内部に立設する円筒状の壁で形成されており、前記入口ダクトは、脱硫吸収塔の側壁に接続して、除塵部の外壁と該脱硫吸収塔の内壁との間で、且つ脱硫吸収塔及び除塵部の円形断面の接線方向に排ガスを導入する構成である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排煙脱硫装置である。  
【００２３】
請求項５記載の発明は、前記除塵部の外壁から脱硫吸収塔の内壁に向けて噴霧するスプレノズルを設けた請求項４記載の排煙脱硫装置である。
（作用）
上記課題は、脱硫吸収塔の吸収部より上流側の除塵部の排ガス流路を狭めて、吸収部の排ガス流速よりも流速を高めた排ガスに海水を噴霧することで達成される。更に、吸収部の下部に噴霧した海水を捕集する受け部材を設け、この受け部材により捕集した海水を酸化し、希釈処理する排水処理装置を設けることで、より効果が高くなる。
【００２４】
図８には、ダクト中にスプレノズルを設置し、ガス流速、噴霧液量を変化させ、排ガス中の煤塵除去率を測定した一例を示す。測定方法として、常温の空気に石炭燃焼灰を添加して模擬ガスとし、この模擬ガスにスプレノズルより水（淡水）を噴霧した。淡水は海水に比べて入手しやすく、除塵に対する効果も大差がないことから使用した。そして、ダクト下部において捕集した噴霧液中の石炭燃焼灰量を測定し、煤塵除去率を算出した。
【００２５】
湿式脱硫装置の排ガス流路上流側の集塵装置の性能にもよるが、一般的に海洋への影響を考慮すると、煤塵除去率を９０％以上とすることが望ましい。そこで、図８には煤塵除去率９０％を達成するための噴霧水量（Ｌ）と排ガス量（Ｇ）の比（液ガス比）Ｌ／Ｇ（Ｌ／ｍ3Ｎ）と排ガス流速との関係を示している。なお、所定の煤塵除去率が得られた常温の模擬ガスの流速は脱硫装置の入口ガス温度（１６０〜２００℃程度）においても同じ流速であれば所定の煤塵除去率が得られる。すなわち、Ｌ／Ｇは標準状態（０℃、１気圧）における模擬ガスの体積に対する噴霧量を示していることから、温度が異なる実際の排ガス量あたりの噴霧量として評価することができる。
【００２６】
そして、この図から、排ガス流速を速めることで噴霧する海水量を低減できることが分かる。  
したがって、請求項１記載の発明によれば、脱硫吸収塔の吸収部より上流側の除塵部の排ガス流路を狭めることでガス流速を高め、適切な速度にすることで、重金属等を含む煤塵を効率良く除去できる。
【００２７】
また、吸収部における噴霧水の受け部材は、除塵部の排ガス出口以外は脱硫吸収塔内の排ガス流路を閉ざす構造であり、この受け部材で捕集した海水を脱硫吸収塔の外部に案内して回収する回収部を設けている。受け部材によって脱硫吸収塔や除塵部の支持構造を強固なものとし、また除塵部の排ガス出口以外の流路を閉ざすことで除塵部における排ガス流速が高められるため、除塵部の排ガス出口に受け部材がなくても、脱硫液の除塵部側への流入量を低減できる。
【００２８】
したがって、除塵部における噴霧水が、吸収部で噴霧される吸収液によって希釈されることを低減できる。すなわち、除塵用の噴霧水を捕集し、煤塵等を除去するために排水処理する際に、この処理量を低減することが可能となる。また、吸収部から落下する脱硫液によって除塵部で発生するミストが上方の吸収部に混入しにくい。
【００２９】
なお、図８からも、排ガス流速を速めることで除塵に必要な水量を低減できることが分かる。しかし、排ガスの圧力損失は、排ガス流速の二乗に比例して増加するため、排ガス流速を高めると排ガスの圧力損失は急激に増加する。一般的にダクトの排ガス流速は１０ｍ／ｓ程度であり、図８に示すように、圧力損失の増加割合を約５倍以下とするためにはガス流速を２５ｍ／ｓ以下とすることが望ましい。また、排ガスへの噴霧水量が多くなると送液用のポンプの動力が増大するため、Ｌ／Ｇは６以下、すなわち排ガス流速を１５ｍ／ｓ以上とすることが望ましい。
【００３０】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、除塵部の排ガス流路幅を、排ガス流速が１５ｍ／ｓ以上２５ｍ／ｓ以下となるような流路幅に設定することで除塵部における排ガス流速を適切な速度にすることができ、排ガスの圧力損失を抑えながら噴霧水量の増大を防止できる。そして、Ｌ／Ｇが低い条件でも、９０％の高効率で、煤塵やＳＯ3（三酸化硫黄）などを除去する効果が期待できるため、除塵部で海水を噴霧する際のポンプ動力を低く抑えることが可能となる。
【００３１】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、除塵部の排ガス出口に設けた遮蔽部材に除塵部からのミストを除去するミストエリミネータとしての機能を持たせることで、除塵部上方の吸収部における脱硫液が除塵部側へ流入することを防止できると共に、除塵部で発生するミストが上方の吸収部に混入することを少なくできる。
【００３２】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、入口ダクトから、除塵部の外壁と該吸収塔の内壁との間で、且つ脱硫吸収塔及び除塵部の円形断面の接線方向に排ガスを導入することで、排ガスに旋回流を生じさせ、排ガス中の煤塵の一部を除塵部の上流側で除去できるため、除塵効率が向上する。すなわち、排ガス中の煤塵の一部は、除塵部の排ガス流路に入る前に、吸収塔又は除塵部の隔壁に当たって下のタンクに落ちる。また、除塵部における海水の噴霧量を軽減できる効果もある。
【００３３】
請求項５記載の発明によれば、上記請求項４記載の発明の作用に加えて、除塵部の外壁から脱硫吸収塔の内壁に向けて噴霧するスプレノズルを備えることで、除塵部の排ガス流路に流入する前に排ガス中の煤塵の一部を除去できるため、煤塵の除去効率を更に高めることができる。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１記載の発明によれば、除塵部の排ガス流路で速い流速を保った排ガスに海水を噴霧することで、噴霧する海水量を低減できると共に、煤塵を効率良く除去できる。また、除塵部で噴霧された海水を再び除塵部に循環供給することで、海水を有効利用できる。
【００３５】
また、除塵部上方の吸収部における脱硫液の除塵部側への流入量を低減できるため、除塵用の噴霧水が吸収部で噴霧される吸収液によって希釈されることを低減でき、除塵用の噴霧水の排水処理量を低減できる。
【００３６】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、排ガスの圧力損失を抑えながら噴霧水量の増大を防止でき、高効率な除塵が可能となる。  
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、ミストエリミネータとしての機能も有する遮蔽部材によって、除塵部上方の吸収部における脱硫液が除塵部へ流入することを防止できると共に、除塵部からのミストが上方の吸収部に混入することが少なくなるため、除塵部で除去される煤塵やＳＯ3や重金属などの除去率の低下を抑えることができる。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、排ガス中の煤塵の一部を除塵部の上流側で除去できるため、除塵部における除塵効率が向上する。また、除塵部での噴霧量の軽減効果もある。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、上記請求項４記載の発明の効果に加えて、入口ダクトから除塵部の排ガス入口までの間で排ガス中の煤塵の一部を除去できるため、除塵部における煤塵の除去効率を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）の排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【図２】本発明の別実施例（実施例２）の排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【図３】実施例２におけるミストエリミネータの構造を示した図である。
【図４】本発明の別実施例（実施例３）の湿式脱硫装置を示す図である。
【図５】本発明の別実施例（実施例４）の湿式脱硫装置を示す図である。
【図６】本発明の別実施例（実施例５）の湿式脱硫装置を示す図である。
【図７】本発明の別実施例（実施例６）の湿式脱硫装置を示す図である。
【図８】煤塵除去率９０％を達成するためのＬ／Ｇと排ガス流速との関係を示した図である。
【図９】従来技術の排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【図１０】従来技術の排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明の実施の形態を示す。
【実施例１】
【００４１】
図１には、実施例１の排煙脱硫装置の系統を示す。なお、下の図は、除塵塔と脱硫吸収塔との関係を示した平面図である。  
この排ガス処理装置では、図示しないが、ボイラから発生する排ガスの温度をエアヒータによって下げて集塵機を通過させ、集塵機の出口排ガス中の硫黄酸化物を湿式脱硫装置５において処理し、処理後の排ガスを大気中に排出する煙突等を順次配置している点で、図９の排ガス処理装置と同様の構成である。
【００４２】
本実施例では、脱硫吸収塔６の下部に海水を噴霧して排ガス中のＳＯ3、重金属（水銀）及び煤塵を吸収除去する除塵スプレノズル１４を備えた除塵塔（除塵部）１３と、脱硫吸収塔６の底部に除塵スプレノズル１４から噴霧された海水（海水を吸収剤とした吸収液）が貯められるタンク１２とを設置している。この場合、脱硫吸収塔６内に除塵塔１３を設ければ足りるため、脱硫吸収塔６とは別に除塵用の装置を設ける必要もなく、簡易な構成で済む。
【００４３】
入口ダクト１５から矢印Ａ方向に導入された排ガスは、除塵塔１３を通過する際に除塵スプレノズル１４から噴霧される海水によって排ガス中の煤塵やＳＯ3、水銀などの重金属等が吸収された後、上昇して脱硫スプレノズル２７の設置部（以下、吸収部という）を通過する際に脱硫スプレノズル２７から噴霧される海水によって排ガス中のＳＯ2が吸収される。そして、ＳＯ2が吸収除去された排ガスは矢印Ｂ方向に排出される。
【００４４】
除塵スプレノズル１４はタンク１２の抜き出しライン５０から抜き出され、排水処理ライン５２から中和沈殿槽２２に導入されて煤塵等を沈殿処理した後、シックナ５７で固体濃度を高め、更に、サイクロン５５で分離し、液体分は処理水ライン５４からタンク１２に戻されて、固体分５３はベルトフィルタ５６で脱水され、煤塵、Ｈｇ化合物などが回収される。  
【００４５】
なお、処理水ライン５４からは一部が酸化ピット３０で曝気処理されて排水される。
また、抜き出しライン５０から抜き出されたタンク１２内の海水は、循環ポンプ４６により吸収液循環ライン５１を経由して除塵スプレノズル１４から噴霧される。湿式脱硫装置５の入口排ガス温度は１６０〜２００℃程度であるため、循環液は徐々に蒸発してしまう。そこで、除塵塔１３で使用する吸収液の補充として、海水を海水供給用ポンプ２６により海水供給ライン３８から除塵部供給ライン３８ｂに供給する。なお、海水供給ライン３８からは吸収部供給ライン３８ａを介して脱硫スプレノズル２７にも海水が供給される。
【００４６】
除塵塔１３は脱硫吸収塔６よりも径が小さく、排ガスは除塵塔１３を通過する際にガス流速が増加するため、排ガスと海水との気液接触効率が増加して、排ガス中の煤塵やＳＯ3などを比較的低いＬ／Ｇ（液ガス比）で除去することが可能となる。
【００４７】
図８に示すように、煤塵除去率を９０％以上とするための噴霧水量（Ｌ）と排ガス量（Ｇ）の比（液ガス比）Ｌ／Ｇ（Ｌ／ｍ3Ｎ）と排ガス流速との関係から、排ガス流速を速めることで除塵スプレノズル１４から噴霧する海水量を低減できることが分かる。吸収部よりも排ガス流路の上流側の排ガス流路を狭めることで、排ガスの流速を高めることができる。そして速い流速を保った排ガスに除塵スプレノズル１４から海水を噴霧することで、噴霧する海水量を低減できると共に、煤塵を効率良く除去できる。
【００４８】
しかし、排ガスの流速を速めると排ガスの圧力損失が大きくなること、一方で排ガスへの噴霧水量を多くすると送液用のポンプの動力が増大することなどを考慮すると排ガス流速を１５ｍ／ｓ以上２５ｍ／ｓ以下とすることが望ましい。
【００４９】
通常の規模（３００〜１０００ＭＷ）のボイラからの排ガスを処理する湿式脱硫装置では、脱硫吸収塔６内を通過する排ガスの流速が３〜５ｍ／ｓ程度であることから、その排ガス流速の３〜５倍程度にすることが望ましい。そのように除塵塔１３の径（流路幅）を設定することで、除塵塔１３内の排ガス流速が１５ｍ／ｓ以上２５ｍ／ｓ以下となる。したがって、除塵塔１３における排ガス流速を適切な速度にすることができ、排ガスの圧力損失を抑えながら噴霧水量の増大を防止できる。そして、Ｌ／Ｇが低い条件でも、９０％の高効率で、煤塵やＳＯ3などを除去する効果が期待できるため、除塵スプレノズル１４のポンプ動力を低く抑えることが可能となる。
【００５０】
また、吸収部の下方で除塵塔１３の上方に、脱硫スプレノズル２７から噴霧した海水を捕集するトレイ（受け部材）１７を設けている。このトレイ１７は除塵塔１３の塔頂部の出口外周から脱硫吸収塔６の側壁内周全体に亘って設けられ、除塵塔１３の排ガス出口以外は脱硫吸収塔６内の排ガス流路を閉ざす構造である。図示例では、トレイ１７は除塵塔１３の出口を開口としたドーナツ状であり、開口部が除塵塔１３の排ガス出口の外壁にすっぽりはまり、周縁部が脱硫吸収塔６の内壁に接している構成である。従って、トレイ１７によって脱硫吸収塔６や除塵塔１３の支持構造を強固なものにできる。
【００５１】
そして、トレイ１７により除塵塔１３の排ガス出口以外の流路を閉ざすことで除塵塔１３における排ガス流速が高められるため、除塵塔１３の排ガス出口にトレイ１７がなくても、脱硫液の除塵塔１３側への流入量は低減する。したがって、除塵塔１３の上方の吸収部における脱硫液の除塵塔１３への流入量を低減でき、除塵塔１３における噴霧水が、吸収部の脱硫スプレノズル２７から噴霧される吸収液によって希釈されることを低減できる。また、脱硫スプレノズル２７から噴霧される海水のタンク１２への流入量を低減できるため、タンク１２内の海水を排水処理する際に、この処理量を低減することが可能となる。
【００５２】
そして、トレイ１７は外周部（脱硫吸収塔６の内壁側）から中心部（除塵塔１３の外壁側）に掛けて下方傾斜に設置されており、トレイ１７の下端と除塵塔１３の外壁との間に、脱硫スプレノズル２７から噴霧された脱硫後の海水を一時的に集めて貯めて置く液溜め部１８が形成されている。本実施例（図１)のトレイ１７は平板で構造が簡単であるため、液溜め部１８を十分な容積に設計するのが容易である上、脱硫吸収塔６の形状に依存せずに設計できる。
【００５３】
液溜め部１８で集められた脱硫後の海水は、回収ライン１９を経由して、酸化ピット３０に送られる。脱硫スプレノズル２７から噴霧した海水は酸化ピット３０に移動するため、除塵塔１３側には流入しない。酸化ピット３０では酸化用空気が吹き込まれ、ＳＯ2の吸収によって生じた亜硫酸イオンが酸化処理された後、海洋に廃棄される。
【００５４】
除塵スプレノズル１４により発生するミストは、その上方の脱硫スプレノズル２７から噴霧される海水に大部分は吸収されてタンク１２に戻るため、ミストが上方の吸収部に混入しにくい。したがって、除塵スプレノズル１４からの噴霧水中の煤塵やＳＯ3や水銀が液溜め部１８に移り、酸化ピット３０を経て放流されてしまう量は従来の排煙脱硫装置に比べて少なくなる。
【００５５】
なお、除塵スプレノズル１４より発生するミストに含まれる煤塵等は、噴霧水の循環使用により濃縮した状態で上方の吸収部側に移動するため、除塵スプレノズル１４を上下に複数段設けた場合は、上段側の除塵スプレノズル１４に優先的に新しい海水を供給し、下段側の除塵スプレノズル１４への煤塵の付着を防止することが望ましい。特に除塵スプレノズル１４の最上段の除塵スプレノズル１４には新しい海水を用いることが望ましい。
【実施例２】
【００５６】
図２には、本発明の他の実施例である排煙脱硫装置の系統を示す。  
図２の排煙脱硫装置は、図１の排煙脱硫装置とは、除塵塔１３の上方にミストエリミネータ１６を設置した点で異なるが、その他の構成は同じであるため、同じ部分の説明は省略する。なお、除塵塔と脱硫吸収塔との関係を示した平面図は図１と同様であるため、図示は省略している。
【００５７】
実施例１では、除塵スプレノズル１４により発生するミストが、ごく一部ではあるが吸収部側に移動するため、ミストに含まれる煤塵等が放流されてしまうことが考えられる。
そこで、本実施例では、除塵塔１３の出口に、脱硫スプレノズル２７から噴霧される海水の除塵塔１３への流入を遮る遮蔽部材としてミストエリミネータ１６を備えたことを特徴としている。ミストエリミネータ１６によって、除塵塔１３の上方の吸収部における脱硫液が除塵塔１３へ流入することを防止できると共に、除塵スプレノズル１４により発生するミストの大部分が除去されて、吸収部側に移動する量を低減できる。
【００５８】
除塵塔１３の上部の排ガス出口に設けた遮蔽部材に除塵スプレノズルからのミストを除去するミストエリミネータとしての機能を持たせることで、除塵スプレノズル１４からのミストが上方の吸収部に混入することは少なくなり、除塵塔１３で除去される煤塵やＳＯ3や重金属などの除去率の低下を抑えることができる。
【００５９】
また、除塵塔１３における噴霧水が、吸収部の脱硫スプレノズル２７から噴霧される吸収液によって希釈されることを防止でき、より一層、除塵用の噴霧水の排水処理量を低減することが可能となる。
【００６０】
図３には、ミストエリミネータ１６の構造を示す。上の図が平面図を示し、下の図が側面図（一部断面）を示している。  
図３（ａ）には、本体が円錐形で、中心部から同心円状に折れ曲がった形状のエレメント１６ａを備えたミストエリミネータ１６を示す。このミストエリミネータ１６は、上方の脱硫スプレノズル２７からの噴霧水を除塵塔１３内に入れないようにしながら、除塵スプレノズル１４により発生するミストを除去する機能を持っている。エレメント１６ａは本体中心部から放射状に全体に亘って設けられているので、微細なミストを含む排ガスが衝突すると、排ガスがミストエリミネータ１６の外周部に向かって拡散していく過程で微細なミストが互いに衝突して液滴径が増加し、重力によって除塵塔１３の内部に落下するため、ミストの大部分は除去される。
【００６１】
また、図３（ｂ）には、円錐形の本体中心から一定距離まではエレメントが備わっていない構造のミストエリミネータ１６を示す。図３（ａ）のミストエリミネータ１６とは、本体中心部分にエレメントがない点で異なり、その他の構造は同じである。
【００６２】
図３（ｂ）のエレメント１６ｂでは、エレメントがない中心部分のミスト除去効率は下がるが、本体中心部には排ガスの屈曲部がないため、比較的排ガスの圧力損失が少ないという利点がある。図３（ａ）、図３（ｂ）ともに外周部のエレメント１６ａ，１６ｂの下端に肥大した液滴が移動するので、液滴を除塵塔１３の内部に戻すために、除塵塔１３の上端よりもエレメント１６ａ，１６ｂの下端が下になるように設置すると良い。また、除塵塔１３の内壁にエレメント１６ａ，１６ｂの下端が接するようにすると、液滴は除塵塔１３の内壁に沿って流れ、確実に除塵塔１３の内部に戻すことができる。
【００６３】
更に、図３（ｃ）には、エレメント１６ａ，１６ｂの代わりにパンチングメタル１６ｃ，１６ｄ，１６ｅを同心円状に少なくとも１枚以上備えた例を示す。  
パンチングメタル１６ｃ，１６ｄ，１６ｅの穴径を中心から遠ざけるにつれて小さくすることで、比較的粒径の大きなミストが中心部で除去され、その周囲で微細なミストが除去可能となるが、排ガスの圧力損失が上昇する可能性があるため、圧力損失との兼ね合いで変更する必要がある。なお、パンチングメタルの代わりに、図示しないメッシュフィルタ（金属に樹脂をライニング等）などを備えても良い。
【００６４】
本実施例によっても、実施例１と同様の効果を奏する。また、ミストエリミネータ１６によって、上述の除塵塔１３における煤塵等の除去率の低下防止や除塵用の噴霧水の排水処理量の低減などの効果も高い。
【実施例３】
【００６５】
図４には、脱硫吸収塔６本体や除塵塔１３の形状を変えた場合の湿式脱硫装置５の側面図及び除塵塔と脱硫吸収塔との関係を示した平面図を示し、その他の構成は実施例１又は実施例２と同じであるため、同じ部分の説明は省略する。
【００６６】
上記実施例では、図１の平面図に示すように脱硫吸収塔６本体や除塵塔１３の形状を円筒状としていたが、異なる形状としても良い。例えば、図４（ａ）には脱硫吸収塔６本体や除塵塔１３の形状を方形とした場合の図を示し、図４（ｂ）には、除塵塔１３の入口を脱硫吸収塔６内部で偏心した配置とした上に断面を楕円形とし、上下方向中央付近で屈曲して脱硫吸収塔６本体中心に除塵塔１３の中心を移す形状とした場合の図を示している。なお、図４（ｂ）の平面図は除塵塔１３の下部の図を示している。  
【００６７】
図４（ａ）に示すように、脱硫吸収塔６本体や除塵塔１３の形状を方形にすることで、円筒状の場合と比べて、製作が容易である。
また、図１〜図２に示すように、トレイ１７を脱硫吸収塔６中心部に向けて下方傾斜に設置して脱硫吸収塔６の中心側に液溜め部１８を設けるのではなく、図４（ａ）に示すように、除塵塔１３を挟んで脱硫吸収塔６の一側壁側から他側壁側に下方傾斜に設置して脱硫吸収塔６の側壁側に液溜め部１８を設けても良い。脱硫吸収塔６の側壁側に集中して溜めることで、脱硫吸収塔６の内部まで回収ライン１９（図１，図２）の配管を延ばす必要がないため、配管の長さを短くできる。
【００６８】
また、図４（ｂ）に示すように、入口ダクト１５の設置部から離れた側、例えば入口ダクト１５の設置部とは脱硫吸収塔６の中心から見て反対の側壁側に除塵塔１３の入口を設けることで、入口ダクト１５と除塵塔１３で挟まれた空間が図１の場合よりも広くなるため、ガス流れの屈曲が緩和され、圧力損失が低下するという効果がある。  
なお、図４ではミストエリミネータ１６を設けているが、ミストエリミネータ１６を設けていない構成を採用しても良い。
【実施例４】
【００６９】
本実施例は、入口ダクト１５を、除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間で、且つ脱硫吸収塔６及び除塵塔１３の円形断面の接線方向に排ガスを導入する構成としたものであり、具体的には入口ダクト１５の形状、大きさ、接続位置、接続方向などを変えることで達成される。
【００７０】
図５には、湿式脱硫装置５の側面図及び除塵塔１３と脱硫吸収塔６との関係を示した平面図を示し、その他の構成は実施例１又は実施例２と同じであるため、同じ部分の説明は省略する。なお、図５の平面図はトレイ１７よりも下方の図を示している。
【００７１】
図５に示すように、入口ダクト１５を、除塵塔１３の上端と下端との間の高さ位置で、且つ除塵塔１３の中心Ｒ位置（点線Ｓで示す）よりも左右（排ガス導入方向に略直交する方向）一側に偏った位置で、入口ダクト１５の長手方向（排ガスの導入方向）を脱硫吸収塔６及び除塵塔１３の円形断面の接線方向に揃えて脱硫吸収塔６に接続する。
【００７２】
入口ダクト１５から脱硫吸収塔６及び除塵塔１３の円形断面の接線方向に排ガスを吹き込むことで、排ガスに旋回流を与えることができ、排ガスは除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間を周方向に旋回しながら除塵塔１３の入口へ流れる。したがって、除塵塔１３に流入する前に排ガス中の煤塵の一部を除去できるため、煤塵の除去効率が向上する。
【００７３】
なお、除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間の旋回部のガス流速は圧力損失を余り上昇させないように、１０〜２０ｍ／ｓ程度に調整するのが望ましい。これは、入口ダクト１５におけるガス流速が１０〜１５ｍ／ｓであるため、同等範囲としたものであるが、更に高流速にしてもかまわない。除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間の流路幅を変更する又は除塵塔の径を変更することで、ガス流速を調整できる。
【００７４】
図５（ａ）に示すように、除塵塔１３の径を一定としても良いが、図５（ｂ）に示すように、除塵塔１３の入口径を広げることで、除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間が狭くなり、ガス流速は高まる。その場合、排ガスの圧力損失が上昇するが、その分除塵塔１３の上下方向の長さを短くすることで、圧力損失の上昇を抑え、相殺できる。
【００７５】
また、図５（ｃ）に示すように、除塵塔１３の外側に別の除塵スプレノズル１４を設けて、除塵塔１３の外壁から脱硫吸収塔６の内壁に向けて噴霧する方法や、排ガス流れに対向して噴霧する（向流噴霧）方法、又は排ガス流れに沿って噴霧する（並流噴霧）方法などが考えられる。排ガスが除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間で旋回している状態で、海水を噴霧することで除塵効率が向上する。  
なお、図５ではミストエリミネータ１６を設けているが、ミストエリミネータ１６を設けていない構成を採用しても良い。
【実施例５】
【００７６】
図６には、除塵塔１３に直接入口ダクト１５を流通させた場合の湿式脱硫装置５と除塵塔１３の側面図及び除塵塔１３と脱硫吸収塔６との関係を示した平面図を示し、その他の構成は実施例１又は実施例２と同じであるため、同じ部分の説明は省略する。
【００７７】
本実施例は、入口ダクト１５が脱硫吸収塔６の側壁ではなく除塵塔１３の側壁に接続し、除塵塔１３の出口外周に脱硫吸収塔６の下部に形成されたトレイ１７が接続した構成である。
【００７８】
このように、除塵塔１３に直接入口ダクト１５を流通させたことで、排ガスは導入直後に除塵塔１３の除塵スプレノズル１４によって煤塵や水銀などの重金属等が吸収される。したがって、排ガスが除塵塔１３の内部に入るまでに迂回する場合に比べて圧力損失が軽減される効果が大きい。
【００７９】
なお、図６ではミストエリミネータ１６を設けているが、ミストエリミネータ１６を設けていない構成を採用しても良い。また、図４に示すように脱硫吸収塔６本体や除塵塔１３の形状を変えても良い。
【実施例６】
【００８０】
図７には、除塵塔１３の塔頂部に鉛直方向の中心軸を有する旋回装置６７を設けた場合の湿式脱硫装置５の側面図を示し、その他の構成は実施例１又は実施例２と同じであるため、同じ部分の説明は省略する。なお、除塵塔と脱硫吸収塔との関係を示した平面図は図１と同様であるため、図示は省略している。
【００８１】
この旋回装置６７は、排ガス流れにより自然に旋回させる方式でも、モータを用いて強制的に旋回させる方式でもかまわない。そして、除塵塔１３の出口外周に、それよりも大径の外筒６８ａと該外筒６８ａの上端に固定され、且つ開口部を有する衝突板６８ｂとからなる、ミストエリミネータ６８を設けても良い。
【００８２】
図７（ａ）に示すように、除塵スプレノズル１４からのミストは旋回装置６７の回転に巻き込まれて矢印Ｃ方向に弾き飛ばされて、大部分は衝突板６８ｂに衝突して矢印Ｄ方向に流れ、衝突板６８ｂの内壁を伝って液回収部７２に戻される。液回収部７２内の液は、別途液回収ライン７３によりタンク１２に戻される。このようにトレイ１７による液溜め部１８とは異なる液回収部７２を設け、液回収部７２で回収される液をタンク１２に戻して循環させることで、除塵スプレノズル１４からの噴霧水を有効利用できる。
【００８３】
また、ミストエリミネータ６８によって、除塵スプレノズル１４からのミストが上方の吸収部に混入することは少なくなり、除塵塔１３で除去される煤塵やＳＯ3や重金属などの除去率の低下を抑えることができる。更に、ミストエリミネータ６８は上部に開口部を有するため、排ガスの圧力損失の大きな上昇がなくミストを多く除去できる効果を有する。
【００８４】
図７（ｂ）の湿式脱硫装置５では、図７（ａ）に示す液回収部７２を設けておらず、トレイ１７の下端が除塵塔１３の上端に接続している。したがって、除塵スプレノズル１４からのミストは旋回装置６７の回転に巻き込まれて矢印Ｃ方向に弾き飛ばされて、大部分は衝突板６８ｂに衝突して矢印Ｅ方向に流れ、衝突板６８ｂの内壁から除塵塔１３の内壁を伝ってタンク１２に戻される。この場合は、図７（ａ）に示す液回収ライン７３を設ける必要がないため、簡素な構成となる。
【００８５】
本実施例においても、図４に示すように脱硫吸収塔６本体や除塵塔１３の形状を変えたり、図５に示すように除塵塔１３の外壁と脱硫吸収塔６の内壁との間で、且つ脱硫吸収塔６及び除塵塔１３の円形断面の接線方向に排ガスを導入する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
海水を使用する排煙脱硫装置などにおいて、低コストで排ガス中に含まれる煤塵や重金属類の海水への放流を防ぐ技術として利用可能性がある。
【符号の説明】
【００８７】
１  ボイラ                    ２  煙突
３  Ａ／Ｈ                    ４  集塵機
５  湿式脱硫装置              ６  脱硫吸収塔
７  脱硝装置                  １１  ボイラ熱交換器
１２  タンク                  １３  除塵塔
１４  除塵スプレノズル        １５  入口ダクト
１６  ミストエリミネータ      １７  トレイ
１８  液溜め部                １９  回収ライン
２１  石炭供給ライン          ２２  中和沈殿槽
２６  海水供給用ポンプ        ２７  脱硫スプレノズル
２８  脱硫液タンク            ２９  排水ライン
３０  酸化ピット              ３１  酸化用空気供給ライン
３２  希釈ピット              ３６  燃焼用空気供給ライン
３８  海水供給ライン          ４０  希釈用海水ライン
４６  循環ポンプ              ５０  抜き出しライン
５１  吸収液循環ライン        ５２  排水処理ライン
５３  固体分                  ５４  処理水ライン
５５  サイクロン              ５６  ベルトフィルタ
５７  シックナ                ６７  旋回装置
６８  ミストエリミネータ      ７２  液回収部
７３  液回収ライン            ７４  一次脱硫スプレノズル
７５  二次脱硫スプレノズル    ７７  屋根部材
７８  回収板                  ８８  湿式ミル
８９  抜き出しポンプ          ９０  湿式サイクロン
【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】
2014217809.tif 000009
【図８】
2014217809.tif 000010
【図９】
2014217809.tif 000011
【図１０】
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