(57)【要約】【課題】  排ガスの流速を上げても液滴の偏りを生じることなく分散し、吸収塔内のガス偏流により局所的にチャネリング（吹き抜け）が生じたりしないようにして、吸収性能を向上させるようにした排ガス処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】  吸収塔１内で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダ２を備えて、上記吸収塔１の下部から導入した排ガスとスプレーヘッダ２から噴射された吸収液とを気液接触させ、排ガスの脱硫処理を行う液柱式の排ガス処理装置において、上記吸収液によって形成される液柱６の液頂部及び／又はスプレーヘッダ２の設置位置に横流れ防止板５ａ、５ｂを設置した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収塔内で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダを備えて、上記吸収塔の下部から導入した排ガスとスプレーヘッダから噴射された吸収液とを気液接触させ、排ガスの脱硫処理を行う液柱式の排ガス処理装置において、上記吸収液によって形成される液柱の液頂部及び／又はスプレーヘッダ設置位置に横流れ防止板を設置してなることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
上記吸収液によって形成される液柱の液頂部の横流れ防止板の設置位置が、液柱高さの１０〜４０％の長さに亘ることを特徴とする請求項１の排ガス処理装置
【請求項３】
吸収塔内で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダを備えて、上記吸収塔の下部から導入した排ガスとスプレーヘッダから噴射された吸収液とを気液接触させ、排ガスの脱硫処理を行う液柱式の排ガス処理装置において、上記スプレーヘッダの上側及び／又は下側に柱状の液滴分散部材を設置してなることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
上記柱状の液滴分散部材を、上記スプレーヘッダを構成するヘッダパイプと実質的に同一の構成の部材で構成したことを特徴とする請求項３の排ガス処理装置。
【請求項５】
上記柱状の液滴分散部材を、側面側から排ガスが導入されるように設置してなることを特徴とする請求項３又は４の排ガス処理装置。
【請求項６】
上記吸収塔の塔頂部から見て、上記スプレーヘッダ上の相隣接するノズルの中間位置に上記柱状の液滴分散部材を位置させるようにしたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかの排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、湿式排煙脱硫装置における排ガス洗浄用の吸収装置として、上向きに吸収液を噴霧（噴射）して排ガスを洗浄する液柱式吸収塔を開発し、実用化している（特許文献１）。液柱式吸収塔では、吸収液の液柱がスプレーヘッダから上方に向けて噴霧（噴射）形成される。
吸収液は、スプレーヘッダから噴射されて上方に噴き上げ頂部で分散し次いで降下する。降下する吸収液と噴き上げた吸収液とが相互に衝突して微細な粒子状になるので、充填式吸収塔に比べて単位体積当たりの気液接触面積が大きくなる。また、吸収液が粒子状で分散して存在し、さらにはノズル近傍では排ガスが吸収液の噴き上げ流れに効果的に巻き込まれるので、吸収液と排ガスとは効果的に混合し、よって気液接触効率が高くなる。そのため、これらの効果により、吸収塔の容積は比較的小さくて済む。また、充填式吸収塔のように、充填物を洗浄したり交換したりする必要がなく、また可動部分もないので、メンテナンスの必要もなく、したがって、運転に熟練したオペレータを必要としない。また、充填式吸収塔に比べて吸収塔での排ガスの圧力損失が低いといった利点を備えている。
【０００３】
ここで、排ガスが落下する液滴に対し向流となる吸収塔では、排ガスは吸収塔下部側面より導入される。その時、吸収塔配置の制約もあり、導入されるガス流れが、水平方向から垂直方向の吸収塔に急変させられる構造となっている。
排ガス流速は大きいほど、液滴の滞留時間が増加し、ガス側物質移動抵抗を低減するため、吸収性能が向上することが知られている。しかし、これは、理想的なガス流れ（ガス偏流のない整流された均一なガス流れ）である場合に限られ、実際には、排ガスの流速を上げると液滴が偏って分散し、吸収塔内のガス偏流により局所的にチャネリング（吹き抜け）が生じたりして、吸収性能の低下につながることがあった。これは、特に吸収塔を大型化する際に起こりやすいことであった。
【特許文献１】実開昭５９−０５３８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に対して、排ガスの流速を上げても液滴の偏りを生じることなく分散し、吸収塔内のガス偏流により局所的にチャネリング（吹き抜け）が生じたりしないようにして、吸収性能を向上させるようにした排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る排ガス処理装置は、吸収塔内で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダを備えて、上記吸収塔の下部から導入した排ガスとスプレーヘッダから噴射された吸収液とを気液接触させ、排ガスの脱硫処理を行う液柱式の排ガス処理装置において、上記吸収液によって形成される液柱の液頂部及び／又はスプレーヘッダ設置位置に横流れ防止板を設置してなることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る排ガス処理装置は、その実施の形態で、上記吸収液によって形成される液柱の液頂部の横流れ防止板の設置位置が、液柱高さの１０〜４０％の長さに亘ることとしている。
【０００７】
本発明に係る排ガス処理装置は、さらに別の実施の形態で、吸収塔内で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダを備えて、上記吸収塔の下部から導入した排ガスとスプレーヘッダから噴射された吸収液とを気液接触させ、排ガスの脱硫処理を行う液柱式の排ガス処理装置において、上記スプレーヘッダの上側及び／又は下側に柱状の液滴分散部材を設置してなることを特徴とする。この形態では、上記柱状の液滴分散部材を、上記スプレーヘッダを構成するヘッダパイプと実質的に同一の構成の部材で構成することが好適である。また、この実施の形態では、上記柱状の液滴分散部材を、側面側から排ガスが導入されるように設置することができる。なお、排ガスは、一般的に液滴分散部材の側面からではなく、液滴分散部材の下方の吸収塔下部側面から導入される。したがって、排ガス自体は液滴分散部材の下方から導入される。しかし、上記吸収塔の塔頂部から見て、液滴分散部材の側面方向から排ガスが導入される。「側面側から」とは、このことを意味している。さらにこの形態では、上記吸収塔の塔頂部から見て、上記スプレーヘッダ上の相隣接するノズルの中間位置に上記柱状の液滴分散部材を位置させるようにすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排ガスの流速を上げても液滴の偏りを生じることなく分散し、吸収塔内のガス偏流により局所的にチャネリング（吹き抜け）が生じたりしないようにして、吸収性能を向上させるようにした排ガス処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付図面に示した実施の形態を参照しながら本発明に係る排ガス処理装置を説明する。
図１に、本発明に係る排ガス処理装置の一実施の形態について、吸収塔１の部分を概念的に示す。吸収塔１は、その内部で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダ２を備える。スプレーヘッダ２は、通常複数のヘッダパイプで構成され、複数のノズルが通常、等間隔で設けられている。本実施の形態で、ヘッダパイプ３は、図２に示すように、未処理ガス導入口から見て、上下に千鳥配置されている。
【００１０】
吸収液は、吸収剤を液状に含有しており、吸収剤スラリ、吸収液スラリとも指称されるが、実質的に同一のものを想定している。吸収剤としては、一般的に湿式石灰−石膏法で通常使用される石灰石（ＣａＣＯ3 ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）、生石灰（ＣａＯ）を挙げることができる。吸収塔１の底部は、このような吸収液が貯留される貯留槽４として構成されている。
【００１１】
さらに、本実施の形態では、液柱の横流れ防止板５ａ、５ｂを設置している。図中側面から見て、横流れ防止板５ａ、５ｂは、上下に立設され、各々三枚が表れている。また、形成される液柱６も四本のみ現れている。しかし、これはあくまで模式的なものであり、この数に限定されるものではない。そして、図３のように横流れ防止板５ａ、５ｂは、塔頂から見て、吸収塔１の立ち上り部を断面で格子状に仕切るように設置される。吸収塔１の壁面と横流れ防止板５ａ、５ｂ、又は横流れ防止板５ａ、５ｂで形成される格子状に区画された各区画は、好適には長方形状、さらに好適には正方形状であり、各吸収塔断面形状・大きさによるが、辺（図３のＬ５）は５ｍ以下、好適には３ｍ以下とすることが好適である。
【００１２】
この横流れ防止板５ａ、５ｂは、図1では、形成される液柱６の液頂部及びスプレーヘッダ２の設けられている位置に対応して設けられている。しかし、液頂部又はスプレーヘッダ２の設けられている位置に対応する位置のいずれか一方に設けることもできる。
【００１３】
横流れ防止板５ａ、５ｂをヘッダパイプ（スプレーパイプ）３から液頂部上端までの長さを液柱高さＨ１とし、液頂部に対応して設置する場合、液頂部上端から液柱高さＨ１の１０〜４０％長さに亘って横流れ防止板５ａを設置することが好適である。液頂部上端で液は垂直方向の速度を失っているので、ガス流れの偏流があると、横方向に大きく流れやすくなるため、液頂部上部に設けることは、これを防止する効果がある。この場合、液頂部上端に横流れ防止板５ａの上端が一致するか、液頂部上端を超えるように設置する。
さらに、スプレーヘッダ２の設けられている位置に対応して設けられている横流れ防止板５ｂについては、ヘッダパイプ３を千鳥配置した場合、上段パイプ上端から下段パイプ下端までを含むことが好適である。そして、下側部分は、最も長くて、入口ダクト７の上端８までを下限とした長さＨ２まで延長して設置することが好適である。これは入口ダクト７から導入されたガスが水平方向から垂直方向へ急変させられる際に生じるガス偏流により、ヘッダ下部の降下液に偏りが生じるのを防ぐためである。
【００１４】
図１の実施の形態に係る排ガス処理装置では、吸収塔１に未処理ガス９が導入されると、水平方向から垂直方向にその流れが、吸収塔１内で急変させられる。
従来、この流れの急変によって、ガス流れに偏りが生じると、液柱６からの降下液に横方向への偏りを生じさせ、液柱部の均一な液分散を維持できないことがあった。そうなると、降下する吸収液と噴き上げた吸収液とが均一に相互に衝突せず、微細な粒子状になりにくくなってしまい、気液接触面積を大きくできなくなってしまうことがあった。
本実施の形態では、高ガス流速下でも、横流れ防止板５ａ、５ｂによって吸収塔１内のガス流速の偏流を生じることを防ぎ、液柱６降下液の横流れを防止する。これによって、微細な粒子状の吸収液滴を均一に分散できる。したがって、吸収性能が向上する。また、相対的に装置の小型化を図ることができ、プラント内の吸収塔配置の制約に対応することもできるようになる。
【００１５】
気液接触後の排ガスは、ミストエリミネータ１０でミストを除去した後、湿式脱硫後の処理ガス１１として排出される。なお、ポンプ１２は、貯留槽４からの吸収液を循環してスプレーヘッダ２に送る。
なおまた、図１には、吸収塔１の概略の構成のみ描かれているが、当業者が通常使用する、通常の周辺機器、制御機器を併せて設けることも本発明の技術範囲に含まれる。
【００１６】
図４に、本発明に係る排ガス処理装置の他の一実施の形態を示す。この図４でも吸収塔４１の部分を概念的に示している。吸収塔４１は、その内部で吸収液を上向きに噴射するスプレーヘッダ４２を備える。スプレーヘッダ４２は、通常複数のヘッダパイプで構成され、複数のノズルが通常、等間隔で設けられている。本実施の形態で、ヘッダパイプ３は、図１の実施の形態と同様に、未処理ガス導入口４３から見て、上下に千鳥配置されている。
【００１７】
吸収液は、吸収剤を液状に含有しており、吸収剤スラリ、吸収液スラリとも指称されるが、実質的に同一のものを想定している。吸収剤としては、一般的に湿式石灰−石膏法で通常使用される石灰石（ＣａＣＯ3 ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）、生石灰（ＣａＯ）を挙げることができる。吸収塔４１の底部は、このような吸収液が貯留される貯留槽４４として構成されている。
【００１８】
この実施の形態では、柱状の液滴分散部材として、スプレーヘッダ４２を構成するヘッダパイプと実質的に同一の構成の部材で構成したダミーパイプ４５、４６をスプレーヘッダ４２の上側及び下側に設けている。ダミーパイプ４５、４６とスプレーヘッダ４２との間は、千鳥配置で設置されるヘッダパイプ３の上下段の距離に対して１〜１．５倍程度の距離を離す。これはパイプ径やパイプピッチによりスプレーパイプ近傍のガス・液の混合状態が変化するためであり、長すぎるとスプレーヘッダ４２とダミーパイプ４５又は４６との気液接触率に対する相互作用が低下し、短すぎるとガス・液の縮流が過度に生じて急激な圧損上昇をもたらすためである。
ダミーパイプ４５、４６は、ヘッダパイプと同様、中空状のパイプで構成されている。図４では、ダミーパイプ４５、４６が断面で模式的に図示されている。ダミーパイプ４５、４６も、スプレーヘッダ４２を構成するヘッダパイプと同様千鳥状に設置されている。
【００１９】
図５（ａ）、（ｂ）は、上側ダミーパイプ４５とスプレーヘッダ４２との位置関係を示している。
図５（ａ）は、吸収塔４１内部を塔頂から見た図である。ただし、下側ダミーパイプ４６を除いて図示している。図５（ａ）に示すように、ダミーパイプ４５同士の間に、スプレーヘッダ４２のノズル４７が位置するようにしている。矢印４８は、未処理ガス導入口４３からのガス流れ方向を示している。
図５（ｂ）は、吸収塔４１内部を未処理ガス導入口４３側から臨んで示している。上側の上段ダミーパイプ４５ａと下段ダミーパイプ４５ｂとが千鳥状に配置されている。また、上下段のヘッダパイプ４２ａ、４２ｂも千鳥状に配置されている。
図５（ａ）、（ｂ）から了解されるように、上段ダミーパイプ４５ａと下段ダミーパイプ４５ｂとの側面側から未処理排ガス４８が導入される。
【００２０】
図６（ａ）、（ｂ）は、下側ダミーパイプ４６とスプレーヘッダ４２との位置関係を示している。
図６（ａ）は、吸収塔４１内部を塔頂から見た図である。ただし、上側ダミーパイプ４５を除いて図示している。図６（ａ）に示すように、ダミーパイプ４６同士の間に、スプレーヘッダ４２のノズル４７が位置するようにしている。矢印４８は、未処理ガス導入口４３からのガス流れ方向を示している。
図６（ｂ）は、吸収塔４１内部を未処理ガス導入口４３側から臨んで示している。下側の上段ダミーパイプ４６ａと下段ダミーパイプ４６ｂとが千鳥状に配置されている。また、上下段のヘッダパイプ４２ａ、４２ｂも千鳥状に配置されている。
図６（ａ）、（ｂ）から了解されるように、上段ダミーパイプ４６ａと下段ダミーパイプ４６ｂとの側面から未処理排ガス４８が導入される。
【００２１】
以上のように、本実施の形態では、図７に示すように、ヘッダパイプ４２ａ上の隣り合う二のノズル４７と隣のヘッダパイプ４２ｂ上で隣り合う二のノズル４７の計四個のノズル４７中心で形成される単位格子の対角線上に、他より降液量の大きい領域７１が生ずる。このため、図５、図６について説明したように、本実施の形態では、この領域７１と重なるようにダミーパイプ４５、４６を設置することとしている。
【００２２】
図４の実施の形態に係る排ガス処理装置では、吸収塔４１に未処理ガス４８が導入されると、水平方向から垂直方向にその流れが、吸収塔４１内で急変させられる。
従来、この流れの急変によって、ガス流れに偏りが生じると、液滴分散にも偏りを生じ、液滴の存在が薄い部分を未処理ガスが吹き抜け、十分に気液接触できず、実質的に気液接触面積を大きくできなくなってしまうことがあった。
本実施の形態では、高ガス流速下でも、上下のダミーパイプ４５、４６の上面に微視的に滞留した後、その表面に沿って落下し続けることにより、ガス流れ方向に直交するウオータカーテン４９を形成する。この効果は、図７について説明した配置によってさらに高められる。
【００２３】
これによって、ガス偏流の影響により、ガスが十分に吸収液と接触せず高濃度のガスがそのまま吹き抜ける（チャネリング）、といったことを防止する。また、上から落下する吸収液とダミーパイプ４５、４６の衝突により、液滴の微細化が起こり、微細な粒子状の吸収液滴を均一に分散でき、気液接触面積が大きくなり、脱硫性能が向上する。
また、ガス流速を上げることができ、相対的に装置の小型化を図ることができ、プラント内の吸収塔配置の制約に対応することもできるようになる。
【００２４】
気液接触後の排ガスは、ミストエリミネータ５０でミストを除去した後、湿式脱硫後の処理ガス５１として排出される。なお、貯留槽４４からの吸収液は循環してスプレーヘッダ４２に送られている。
なおまた、図４には、吸収塔４１の概略の構成のみ描かれているが、当業者が通常使用する、通常の周辺機器、制御機器を併せて設けることも本発明の技術範囲に含まれる。
なお、本実施の形態では、ダミーパイプ４５、４６をスプレーヘッダ４２の上下に設けているが、いずれか一方のみ設けることもできる。さらに、本実施の形態では、ダミーパイプを採用したが、同等の効果を奏する柱状の液滴分散部材であれば、本発明に採用することができる。
【実施例】
【００２５】
実施例１〜４
図１の実施の形態の横流れ防止板５ａ、５ｂを用いて、下記のような仕様の四種類の試験を実施した。試験は吸収塔１の下部から排煙模擬ガスを導入し石灰石スラリを用いて脱硫を行い、塔頂部出口でＳＯ2を測定し性能を評価した。なお、横流れ防止板５ａ、５ｂの一区画は、図８に示すように塔頂から見て、２．７ｍの正方形となるようにした。
実施例１：横流れ防止板なし
実施例２：横流れ防止板５ａを設置
実施例３：横流れ防止板５ｂを設置
実施例４：横流れ防止板５ａ，５ｂを設置
試験条件及び結果
試験条件及び結果を表1に示す。
【００２６】
【表１】
2006122862.tif 000003
【００２７】
実施例１に比べ、実施例２〜３の優れた脱硫効果を確認することができた。
【００２８】
実施例５〜８
図４〜６について説明した実施の形態について、下記のような仕様の四種類の試  験を実施した。試験は吸収塔１の下部から排煙模擬ガスを導入し石灰石スラリを用い  て脱硫を行い、塔頂部出口でＳＯ2を測定し性能を評価した。なお、図５、６に示す  ように、同一スプレーヘッダ４２上のノズル４７同士は、５００ｍｍ相互に離し、ダ  ミーパイプ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、スプレーパイプ４２ａ、４２ｂは、相  互に上下方向で、８００ｍｍ離した。また、ダミーパイプ４５ａ、４５ｂ及び４６ａ  、４６ｂは平面で見て、相互に５００ｍｍ離した。
パイプ径は、全て３１８ｍｍであった。
実施例５：ダミーパイプなし
実施例６：上側ダミーパイプ４５のみ
実施例７：下側ダミーパイプ４６のみ
実施例８：上側ダミーパイプ及び下側ダミーパイプ４６を設置
試験条件及び結果
試験条件及び結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
2006122862.tif 000004
【００３０】
実施例５に比べ、実施例６〜８の優れた脱硫効果を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る排ガス処理装置の一実施の形態を説明する概念的断面図である。
【図２】図１の実施の形態で、ヘッダパイプ３の設置状況を説明する概念的断面図である。
【図３】図１の実施形態で横流れ防止板を説明する平面図である。
【図４】本発明に係る排ガス処理装置の別の実施の形態を説明する概念的断面図である。
【図５】（ａ）は、図４の実施の形態で、上側ダミーパイプとスプレーパイプとの位置関係を説明する塔頂から見た平面図である。  （ｂ）は、図４の実施の形態で、上側ダミーパイプとスプレーパイプとの位置関係を説明する排ガス導入口から見た正面図である。
【図６】（ａ）は、図４の実施の形態で、下側ダミーパイプとスプレーパイプとの位置関係を説明する塔頂から見た平面図である。  （ｂ）は、図４の実施の形態で、下側ダミーパイプとスプレーパイプとの位置関係を説明する排ガス導入口から見た正面図である。
【図７】ノズルと液滴の分散の関係を説明する部分的平面図である。
【図８】実施例５〜８で用いた横流れ防止板を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１            吸収塔
２            スプレーヘッダ
３            ヘッダパイプ
４            貯留槽
５ａ、５ｂ    横流れ防止板
６            液柱
７            入口ダクト
１０          ミストエリミネータ
４１            吸収塔
４２            スプレーヘッダ
４３          未処理ガス導入口
４４          貯留槽
４５、４６    ダミーパイプ
４７          ノズル
４９          ウオータカーテン
５０            ミストエリミネータ
【図１】
2006122862.tif 000005
【図２】
2006122862.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006122862.tif 000009
【図６】
2006122862.tif 000010
【図７】
2006122862.tif 000011
【図８】
2006122862.tif 000012