(57)【要約】  本発明の一態様に係る脱硫装置は、排ガスが流れる気流域を内部に有する吸収塔と、気流域に吸収液を噴霧する複数のスプレーノズルと、吸収塔の内部において吸収塔の天井部と離間するように設けられ、吸収塔の気流域を、排ガスが上方に向かって流れるアップフロー部と排ガスが下方に向かって流れるダウンフロー部とに仕切る仕切板と、を備え、仕切板は上端部分にガイド部を有し、ガイド部は、アップフロー部からダウンフロー部に向かう排ガスを当該ガイド部の外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されており、かつ、断面視において外周面が閉じた形状を有する。
2019193689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流れる気流域を内部に有する吸収塔と、
前記気流域に吸収液を噴霧する複数のスプレーノズルと、
前記吸収塔の内部において前記吸収塔の天井部と離間するように設けられ、前記吸収塔の気流域を、排ガスが上方に向かって流れるアップフロー部と排ガスが下方に向かって流れるダウンフロー部とに仕切る仕切板と、を備え、
前記仕切板は上端部分にガイド部を有し、
前記ガイド部は、前記アップフロー部から前記ダウンフロー部に向かう排ガスを当該ガイド部の外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されており、かつ、断面視において外周面が閉じた形状を有する、脱硫装置。
【請求項２】
前記ガイド部は円管部材によって形成されている、請求項１に記載の脱硫装置。
【請求項３】
前記吸収塔は前記複数のスプレーノズルから噴霧された吸収液を溜める貯留域を有し、
当該脱硫装置は、
前記貯留域から吸収液を汲み上げて前記ガイド部に供給する循環ポンプと、
前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給する複数のスプレーサブヘッダと、を備え、
前記ガイド部は、前記循環ポンプから供給された吸収液を前記複数のスプレーサブヘッダに分配するように構成され、前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給するスプレーメインヘッダとして機能する、請求項２に記載の脱硫装置。
【請求項４】
前記ガイド部は基端部分に吸収液が供給されるように構成されており、
前記複数のスプレーサブヘッダは前記ガイド部の基端部分から先端部分まで長手方向に並んで順に接続されており、
前記ガイド部は、内径の異なる複数の円管部材が基端部分から先端部分に向かって内径が小さくなる順に連結されて形成されている、請求項３に記載の脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに吸収液を噴霧して脱硫を行う湿式の脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等から排出される排ガスは、大気汚染物質である硫黄酸化物を多く含むため、硫黄酸化物の含有量を一定以下にしてから外部に放出する必要がある。中規模以上の火力発電所では、排ガスから硫黄酸化物を取り除く（脱硫する）装置として、排ガスに吸収剤スラリーなどの吸収液を噴霧する湿式の脱硫装置を用いるのが一般的である。【０００３】
吸収液が噴霧される吸収塔内では、排ガスはアップフロー部を上方に向かって流れた後、反転してダウンフロー部内を下方に向かって流れる。この反転の際に排ガスの流れが乱れると、吸収塔での圧力損失が増大する。そこで、特許文献１及び特許文献２では、反転時における排ガスの流れの乱れを抑えることができるように、吸収塔の内部に排ガスを案内するガイドベーンを備えた脱硫装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５０５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸収塔内で吸収液が噴霧されると、噴霧された吸収液中の固形物が析出し吸収塔の内部に石膏スケールが付着する。特に、吸収塔にガイドベーンが設けられている場合、ガイドベーンの先端部分では石膏スケールが付着し、付着した石膏スケールにさらに石膏スケールが付着していくことになる。つまり、反転部に相当するガイドベーンの先端部分は、他の部分に比べて石膏スケールが増大しやすいという特徴を有している。仮に、増大した石膏スケールが落下して循環ポンプに吸い込まれると、スプレーノズルが閉塞したり、循環ポンプが破損したりするおそれがある。【０００６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、吸収塔における排ガスの圧力損失を抑制するとともに、反転部での石膏スケールの増大を抑制することができる脱硫装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る脱硫装置は、排ガスが流れる気流域を内部に有する吸収塔と、前記気流域に吸収液を噴霧する複数のスプレーノズルと、前記吸収塔の内部において前記吸収塔の天井部と離間するように設けられ、前記吸収塔の気流域を、排ガスが上方に向かって流れるアップフロー部と排ガスが下方に向かって流れるダウンフロー部とに仕切る仕切板と、を備え、前記仕切板は上端部分にガイド部を有し、前記ガイド部は、前記アップフロー部から前記ダウンフロー部に向かう排ガスを当該ガイド部の外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されており、かつ、断面視において外周面が閉じた形状を有している。【０００８】
この構成によれば、仕切板の上端部分に設けられたガイド部によりアップフロー部からダウンフロー部に向かう排ガスを適切に案内できる。その結果、吸収塔における排ガスの流れの乱れを抑制することができ、吸収塔における圧力損失を抑制することができる。さらに、ガイド部は断面視において外周面が閉じた形状を有しており、石膏スケールが増大しやすい先端部分を有していない。そのため、反転部に相当するガイド部での石膏スケールの増大を抑制することができる。【０００９】
上記の脱硫装置において、前記ガイド部は円管部材によって形成されていてもよい。【００１０】
この構成によれば、ガイド部が円管部材によって形成されていることから、ガイド部を有する仕切板を容易に形成することができる。【００１１】
上記の脱硫装置において、前記吸収塔は前記複数のスプレーノズルから噴霧された吸収液を溜める貯留域を有し、当該脱硫装置は、前記貯留域から吸収液を汲み上げて前記ガイド部に供給する循環ポンプと、前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給する複数のスプレーサブヘッダと、を備え、前記ガイド部は、前記循環ポンプから供給された吸収液を前記複数のスプレーサブヘッダに分配するように構成され、前記複数のスプレーノズルに吸収液を供給するスプレーメインヘッダとして機能するようにしてもよい。【００１２】
この構成によれば、ガイド部はスプレーサブヘッダおよびスプレーノズルに吸収液を供給するスプレーメインヘッダ（配管）としても機能するため、本来必要であったスプレーメインヘッダを省略することができる結果、脱硫装置の構成を簡略化することができる。【００１３】
上記の脱硫装置において、前記ガイド部は基端部分に吸収液が供給されるように構成されており、前記複数のスプレーサブヘッダは前記ガイド部の基端部分から先端部分まで長手方向に並んで順に接続されており、前記ガイド部は、内径の異なる複数の円管部材が基端部分から先端部分に向かって内径が小さくなる順に連結されて形成されていてもよい。【００１４】
この構成では、ガイド部の基端部分から先端部分まで長手方向に並んだスプレーサブヘッダに吸収液を順に供給することになるため、ガイド部の基端部分に供給された吸収液は先端部分に向かうに従って少しずつ減少していく。そこで、上記の脱硫装置では、ガイド部の内径が先端部分に向かうに従って小さくなるように構成している。この構成によれば、先端部分において吸収液の流量が少なくなってもスプレーサブヘッダに供給する吸収液の流速を維持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記の脱硫装置によれば、吸収塔における排ガスの圧力損失を抑制するとともに、反転部での石膏スケールの増大を抑制することができる脱硫装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る脱硫装置の概略図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る脱硫装置の概略図である。
【図３】図３は、図２に示す吸収塔の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態に係る脱硫装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係る脱硫装置１００の概略図である。脱硫装置１００は排ガスに吸収液１０１を噴霧することで排ガスの脱硫を行う装置である。図１に示すように、脱硫装置１００は、吸収塔１０と、仕切板２０と、スプレーノズル３０と、スプレーサブヘッダ４０と、循環ポンプ５０と、を備えている。以下、これらの構成要素について順に説明する。
【００１８】
吸収塔１０は、円筒状の側壁１１と、側壁１１の上方に位置するドーム状の天井部１２と、側壁１１の下方に位置する円盤状の底部１３と、を有している。本実施形態の吸収塔１０は上記のように構成されているが、吸収塔１０の形状は上記のものに限られない。例えば、側壁１１が角筒状に形成されており、吸収塔１０は水平断面視において矩形状に形成されていても良い。
【００１９】
吸収塔１０は、気流域１４と貯留域１５とを内部に有している。気流域１４は排ガスが流れる領域であり、仕切板２０によってアップフロー部１６とダウンフロー部１７に仕切られている。図１の白抜き矢印で示すように、気流域１４には入口ダクト１８から排ガスが供給され、入口ダクト１８から供給された排ガスはアップフロー部１６を上方に向かって流れた後、反転してダウンフロー部１７を下方に向かって流れ、出口ダクト１９を介して排出される。また、貯留域１５は、気流域１４の下方に位置し、スプレーノズル３０から噴射された吸収液１０１を受けて溜める領域である。
【００２０】
仕切板２０は、気流域１４をアップフロー部１６とダウンフロー部１７に仕切る板材であり、側壁１１の一部から他の一部にまで延びている。図１では、仕切板２０は、紙面に対して垂直な方向に延びている。仕切板２０の上端部分は吸収塔１０の天井部１２と離間しており、下端部分は底部１３と離間している。さらに、仕切板２０は、上端部分全体に反転部に相当するガイド部２１を有している。
【００２１】
ガイド部２１は、断面視において外周面が閉じた形状を有している。つまり、ガイド部２１は外周面全体が連続した曲面であって先端部がない形状を有している。本実施形態では、ガイド部２１の外周面は断面視において略円形の形状を有している。また、ガイド部２１は、アップフロー部１６からダウンフロー部１７に向かう排ガスを外周面に沿わせて流すことにより排ガスを案内するよう構成されている。例えば、ガイド部２１の外径が小さすぎると排ガスはガイド部２１の外周面に沿って流れないため、ガイド部２１は排ガスを案内可能な一定以上の大きさの外径を有するように構成されている。一例として、ガイド部２１は５００ｍｍから１０００ｍｍ程度の外径を有している。なお、ガイド部２１は円筒部材で形成されていてもよい。この場合、仕切板２０を容易に形成することができるとともに、仕切板２０の軽量化し結果的に吸収塔の総重量低減を図ることができる。
【００２２】
スプレーノズル３０は、吸収塔１０の気流域１４で吸収液１０１を噴霧する部材である。本実施形態のスプレーノズル３０は、アップフロー部１６に吸収液１０１を噴霧しているが、アップフロー部１６に加えて又はアップフロー部１６に代えて、ダウンフロー部１７に吸収液１０１を噴霧してもよい。吸収液１０１には石灰石が含まれており、排ガスはスプレーノズル３０から噴霧された吸収液１０１と接触することにより、排ガスに含まれる硫黄酸化物が吸収液１０１に吸収されて脱硫が行われる。スプレーノズル３０から噴霧された吸収液１０１は、吸収塔１０の貯留域１５に貯留される。
【００２３】
スプレーサブヘッダ４０は、スプレーノズル３０に吸収液１０１を供給する部材である。スプレーサブヘッダ４０は円管状の形状を有しており、同じく円管状の形状を有するスプレーメインヘッダ４１に接続されている。また、スプレーサブヘッダ４０は、アップフロー部１６において水平方向に等間隔に複数配置されている。図１では、スプレーメインヘッダ４１は紙面に対して垂直な方向に延びており、スプレーサブヘッダ４０はスプレーメインヘッダ４１に沿って紙面に対して垂直な方向に並んで配置されている。各スプレーサブヘッダ４０の下面部分には、上述したスプレーノズル３０が複数設けられており、これらのスプレーノズル３０に吸収液１０１を供給する。なお、本実施形態のスプレーサブヘッダ４０は同じ高さ位置に配置されているが、複数の高さ位置に（つまり、複数段を形成するように）配置されていてもよい。
【００２４】
循環ポンプ５０は、吸収塔１０の貯留域１５から吸収液１０１を汲み上げて、スプレーノズル３０に供給するポンプである。本実施形態では、循環ポンプ５０が汲み上げた吸収液１０１は、スプレーメインヘッダ４１及びスプレーサブヘッダ４０を介して各スプレーノズル３０に供給されている。
【００２５】
以上で説明したとおり、本実施形態に係る脱硫装置１００では、仕切板２０の上端部分に排ガスを案内するガイド部２１が設けられているため、アップフロー部１６からダウンフロー部１７に向かう排ガスの流れの乱れを抑制できる結果、吸収塔１０における排ガスの圧力損失を抑制することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、吸収塔１０の内部で石灰石を含む吸収液１０１を噴霧するため仕切板２０の上端部分に設けられたガイド部２１の表面に石膏スケールが付着する。しかしながら、ガイド部２１は、断面視において外周面が閉じた形状を有しているため、石膏スケールが増大しやすい先端部分を有していない。したがって、本実施形態に係る脱硫装置１００によれば、反転部で石膏スケールの増大を抑制することができる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る脱硫装置２００について説明する。本実施形態に係る脱硫装置２００は、ガイド部２１が配管（第１実施形態のスプレーメインヘッダ４１）としても機能する点で第１実施形態に係る脱硫装置１００と相違する。以下では、本実施形態に係る脱硫装置２００について、第１実施形態に係る脱硫装置１００との相違点を中心に説明する。
【００２８】
図２は、第２実施形態に係る脱硫装置２００の概略図である。また、図３は、ガイド部２１よりも上方の位置で切断した場合の吸収塔１０の水平断面図である。なお、図２及び図３において、図１に示す要素と同一又は相当する要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態のガイド部２１は円管部材によって形成されている。さらに、図３に示すように、ガイド部２１は循環ポンプ５０から内部に吸収液１０１が供給されるように構成されている。また、吸収液１０１はガイド部２１の基端部分（図３の紙面上方側部分）から供給されるように構成されている。
【００３０】
また、スプレーサブヘッダ４０はガイド部２１の基端部分から先端部分（図３の紙面下方側部分）まで長手方向に並んで順に接続されている。そして、ガイド部２１は、循環ポンプ５０から供給された吸収液１０１を各スプレーサブヘッダ４０に分配するように構成されている。このように、本実施形態のガイド部２１は、スプレーノズル３０に吸収液１０１を供給する配管（スプレーメインヘッダ４１）としても機能するため、本来必要な配管を省略できる結果、脱硫装置２００の構成を簡略化することができる。また、ガイド部２１は円管部材によって構成されているため、仕切板２０を一体に形成する場合に比べて、仕切板２０を容易に形成することができる。
【００３１】
さらに、図３に示すように、本実施形態のガイド部２１は、内径の異なる３つの円管部材２２、２３、２４が連結して形成されている。これらは円管部材２２、円管部材２３、円管部材２４の順で内径が大きい。つまり、本実施形態では、３つの円管部材２２、２３、２４は、基端部分から先端部分に向かって内径が小さくなる順に配置されている。そのため、ガイド部２１の内径は、先端部分に向かうに従って小さくなる。
【００３２】
本実施形態では、ガイド部２１の基端部分から先端部分まで長手方向に並んだスプレーサブヘッダ４０に吸収液１０１を順に供給するため、ガイド部２１の基端部分に供給された吸収液１０１は先端部分に向かうに従って流量が少なくなる。ただし、本実施形態では、上記のとおり、ガイド部２１の内径は先端部分に向かうに従って小さくなるため、先端部分において吸収液１０１の流量が少なくなってもスプレーサブヘッダ４０に供給する吸収液１０１の流速を維持することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  吸収塔
１２  天井部
１４  気流域
１５  貯留域
１６  アップフロー部
１７  ダウンフロー部
２０  仕切板
２１  ガイド部
２２、２３、２４  円管部材
３０  スプレーノズル
４０  スプレーサブヘッダ
４１  スプレーメインヘッダ
５０  循環ポンプ
１００、２００  脱硫装置
１０１  吸収液
【図１】
2019193689.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2019193689.tif 000008
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