(57)【要約】【課題】ボイラ燃料などの燃焼排ガスを海水により脱硫する海水脱硫方式において海水中の煤塵や水銀など重金属類の海洋への排出量を低減すること。【解決手段】排ガス導入部６から導入される燃焼排ガスに向けて海水を噴霧する海水スプレノズル２７を有する吸収塔５に、海水スプレノズル２７の下方に、該ノズル２７から噴霧された海水を捕集する海水捕集トレイ部２５を設け、排ガス導入部６より上方位置であって、海水捕集トレイ部２５と排ガス導入部６との間に除塵スプレ４２を設置し、排ガス導入部６の下方に設けた除塵液を保有する除塵液保有タンク４４内の除塵液を抜き出して再び除塵スプレ４２に循環供給し、海水捕集トレイ部２５には排ガス導入部６から流入する排ガスに同伴して上昇するミストを除去するミスト捕集部５４を備え、吸収塔５の外部には、海水捕集トレイ部２５により捕集された海水を酸化する排水処理設備４７を設けた湿式排煙脱硫装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼により生じる排ガスを導入する排ガス導入部（６）と、該排ガス導入部（６）から導入された排ガスに向けて海水を噴霧する海水スプレノズル（２７）を有する吸収塔（５）を備えた湿式排煙脱硫装置において、
前記吸収塔（５）には、
前記海水スプレノズル（２７）の下方に、該海水スプレノズル（２７）から噴霧された海水を捕集する海水捕集トレイ部（２５）を設け、
前記排ガス導入部（６）より上方位置であって、前記海水捕集トレイ部（２５）と前記排ガス導入部（６）との間に除塵スプレノズル（４２）を設置した空隙部（７）を設け、
前記排ガス導入部（６）の下方に除塵液を保有する除塵液保有タンク（４４）を設け、
該除塵液保有タンク（４４）内の除塵液を抜き出して再び除塵スプレノズル（４２）に循環供給する循環路（８）を設け、
前記海水捕集トレイ部（２５）には排ガス導入部（６）から流入する排ガスに同伴して上昇するミストを除去するミスト捕集部（５４）を備えており、
吸収塔（５）の外部には、前記除塵液保有タンク（４４）から抜き出した海水に含まれる煤塵や水銀などの重金属類を除去する排水処理設備（４７）を設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記ミスト捕集部（５４）は、ガス流れを横断する方向に並列配置した断面円形のパイプ（５２）と該パイプ（５２）の直上方であって、ガス流れを横断する方向に並列配置した板材（５１）からなることを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項３】
前記パイプ（５２）に代えて頂部を下方に向けた断面山形の樋部材（５３）を設けたことを特徴とする請求項２記載の湿式排煙脱硫装置。
【請求項４】
前記板材（５１）は、ガス流れを横断する方向に並列配置した板材（５１ａ）とその両端に垂下させた平板（５１ｂ）を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の湿式排煙脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電プラント用ボイラから発生する排ガス中に含まれる硫黄酸化物や煤塵等を除去する湿式排煙脱硫装置に係わり、特に吸収液として海水を利用する脱硫処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所における脱硫装置として、海水を利用した湿式脱硫装置に係る構成の一例を図６に示す。燃料として石炭を使用する例を示すが、その他重油などを燃料とした場合でも同様な構成となるのが一般である。
【０００３】
図６に示すように、ボイラ１に石炭２１と燃焼用空気３６を供給し、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で高圧蒸気を作る。上記高圧蒸気により図示しないタービンを回転させ、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、空気予熱器（Ａ／Ｈ）３で燃焼用空気と熱交換した後、集塵機４で煤塵が除去される。次に、集塵機４を出た排ガスは湿式脱硫装置の吸収塔５に供給され、排ガス中の硫黄酸化物を除去された後、煙突２から放出される。  
【０００５】
ここで、湿式脱硫装置の吸収塔５で使用される脱硫液として、海水を使用する海水脱硫方式が採用される場合がある。この海水脱硫方式の一般的な構成は図６に示す通りである。海水供給用ポンプ２６により海水を昇圧し、脱硫ノズル配管４８により脱硫装置の吸収塔５内部に設置した脱硫ノズル２７へ海水を供給、噴霧する。吸収塔５内に噴霧された海水は、排ガス中の硫黄酸化物を吸収し、吸収塔５の下部にある脱硫液タンク２８で捕集され、排水ライン２９を経由して希釈ピット３２に送られる。希釈ピット３２に送られた吸収液は、脱硫ノズル配管４８より分岐した希釈用海水配管５０から供給される海水により希釈される。次いで排水は希釈ピット３２から酸化ピット３０に送られ、酸化ピット３０では、酸化用空気が配管３１を経由して吹き込まれ、排水中の硫黄酸化物が酸化され、亜硫酸塩が生じる。亜硫酸塩を含む排水は酸化ピット３０から海洋に破棄される。このような方式では、吸収液の水処理が簡単であり、吸収塔５のコストを低く抑えることができるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、排ガスには硫黄酸化物以外に集塵機４で除去しきれなかった煤塵やボイラ燃料である石炭や重油などに塩素、フッ素、水銀などのガス状成分が含まれており、これらの一部は湿式脱硫装置の吸収塔５において脱硫液として噴霧される海水により除去され、海洋に排出されることになる。将来的に海水脱硫方式が数多く設置された場合に、これらの物質による海洋汚染のリスクがある。
【０００７】
この解決策として、特開２００１−１７０４４４号公報で提案されているような、吸収塔内の海水スプレノズルの下部に噴霧した海水を捕集する海水捕集トレイを設けて、捕集した海水を海洋へ排出し、その一方で前記海水捕集トレイの下部において別の循環スプレ部（石灰石を吸収剤として供給）を設ける構成がある。
【０００８】
この構成では、排ガスに含まれる煤塵は海水捕集トレイの下部にある循環スプレにより除去することが可能となるが、該循環スプレから噴霧したスプレ液の一部が吸収塔内を上昇する排ガス流に同伴して上方にある海水スプレ部に混入した場合、海水中に石灰石や硫黄酸化物との反応副生物である亜硫酸カルシウムや石膏の固形物が混入する問題がある。
【０００９】
また、循環スプレから噴霧したスプレ液の一部が排ガス流に同伴することを防ぐ手段として、吸収塔断面積を大きくして排ガス上昇速度を遅くする手段があるが、この場合は吸収塔全体が大きくなり設備コストが掛かる問題がある。排ガス流速を遅くした場合の別のデメリットとして、スプレ液への硫黄酸化物吸収速度の低下、すなわち脱硫効率が低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１７０４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図６に示す従来技術においては、ボイラ燃料の排ガスには硫黄酸化物以外に集塵機４で除去しきれなかった煤塵や塩素、フッ素、水銀などのガス状成分が含まれており、これらの一部は湿式脱硫装置の吸収塔５において脱硫液として噴霧される海水により除去され、回収した海水を浄化処理をしないまま、海洋に排出されることから、将来的に海水脱硫方式が数多く設置された場合に、これらの物質による海洋汚染のリスクの問題がある。
【００１２】
また、特許文献１記載の発明にある海水スプレノズルの下方に噴霧した海水を捕集するトレイを設け、該海水捕集トレイで回収した海水を直接、海洋へ排出し、さらに海水捕集トレイの下方に下部循環スプレ部を設けた排煙脱硝装置の吸収塔の構成では、下部循環スプレ液の一部が排ガス流に同伴することを防ぐ手段として、吸収塔断面積を大きくし排ガス上昇速度を遅くする手段がある。しかし、この場合は吸収塔全体が大きくなり設備コストが掛かることと、脱硫効率が低下する問題がある。
【００１３】
本発明の課題は、ボイラ燃料などの燃焼排ガスを海水により脱硫する海水脱硫方式において海水中の煤塵や水銀など重金属類の海洋への排出量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、燃料の燃焼により生じる排ガスを導入する排ガス導入部（６）と、該排ガス導入部（６）から導入された排ガスに向けて海水を噴霧する海水スプレノズル（２７）を有する吸収塔（５）を備えた湿式排煙脱硫装置において、前記吸収塔（５）には、前記海水スプレノズル（２７）の下方に、該海水スプレノズル（２７）から噴霧された海水を捕集する海水捕集トレイ部（２５）を設け、前記排ガス導入部（６）より上方位置であって、前記海水捕集トレイ部（２５）と前記排ガス導入部（６）との間に除塵スプレノズル（４２）を設置した空隙部（７）を設け、前記排ガス導入部（６）の下方に除塵液を保有する除塵液保有タンク（４４）を設け、該除塵液保有タンク（４４）内の除塵液を抜き出して再び除塵スプレノズル（４２）に循環供給する循環路（８）を設け、前記海水捕集トレイ部（２５）には排ガス導入部（６）から流入する排ガスに同伴して上昇するミストを除去するミスト捕集部（５４）を備えており、吸収塔（５）の外部には、前記除塵液保有タンク（４４）から抜き出した海水に含まれる煤塵や水銀などの重金属類を除去する排水処理設備（４７）を設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記ミスト捕集部（５４）は、ガス流れを横断する方向に並列配置した断面円形のパイプ（５２）と該パイプ（５２）の直上方であって、ガス流れを横断する方向に並列配置した板材（５１）からなることを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫装置である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記パイプ（５２）に代えて頂部を下方に向けた断面山形の樋部材（５３）を設けたことを特徴とする請求項２記載の湿式排煙脱硫装置である。
請求項４記載の発明は、前記板材（５１）は、ガス流れを横断する方向に並列配置した板材（５１ａ）とその両端に垂下させた平板（５１ｂ）を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の湿式排煙脱硫装置である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、海水スプレノズル２７から海水を噴霧して排ガス導入部６から吸収塔５内に導入される排ガス中の硫黄酸化物等を吸収させ、除塵液保有タンク４４に回収し、噴霧海水を海水捕集トレイ部２５で捕集した後に海洋に排出する。また、除塵液保有タンク４４に回収した除塵液は除塵スプレノズル４２から噴霧して排ガスに同伴して上昇する飛散ミストと煤塵や水銀を海水捕集トレイ部２５の一部であるミスト捕集部５４で回収することができ、排ガス中の硫黄酸化物を吸収した海水を海洋へ排出しても、海洋環境汚染を防止することが可能となる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、ガス流れを横断する方向に並列配置した断面円形のパイプ５２と該パイプ５２の直上方であって、ガス流れを横断する方向に並列配置した板材５１からミスト捕集部５４を構成することで、飛散ミストと煤塵や水銀を効果的に回収することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、パイプ５２に代えて頂部を下方に向けた断面山形の樋部材５３を設けることで、簡素な構成で飛散ミストと煤塵や水銀を効果的に回収することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、２又は３記載の発明の効果に加えて、板材５１は、前記海水捕集トレイ部２５の下面から垂下させた平板でも飛散ミストと煤塵や水銀を効果的に回収することができ、飛散ミストが板材５１の底面下部に衝突した後、表面から液膜が剥離して再び排ガス流に同伴して上方に飛散するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例の海水脱硫装置の系統図である。
【図２】図１の海水脱硫装置の吸収塔内の構成図である。
【図３】図１の海水脱硫装置のミスト除去用の構造物の縦断面図である。
【図４】図１の海水脱硫装置のミスト除去用の構造物の縦断面図である。
【図５】図１の海水脱硫装置のミスト除去用の構造物の縦断面図である。
【図６】従来技術の海水脱硫装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施例を図面とともに説明する。  
図１には本実施例の湿式脱硫機構を示す。ボイラ１に石炭２１と燃焼用空気３６を供給し、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で高圧蒸気を作る。上記高圧蒸気により図示しないタービンを回転させ、タービンと連結した発電機により発電する。
【００２３】
ボイラ１から排出される燃焼排ガスは、空気予熱器（Ａ／Ｈ）３で燃焼用空気と熱交換した後、集塵機４で煤塵が除去される。集塵機４を出た排ガスは湿式脱硫装置の吸収塔５に供給され、排ガス中の硫黄酸化物が噴霧海水により除去された後、浄化された排ガスは煙突２から放出される。  
【００２４】
ここで、吸収塔５で使用する脱硫液として海水を使用し、海水供給用ポンプ２６により海水を昇圧し、脱硫ノズル配管４８により脱硫装置の吸収塔５内部に設置した脱硫ノズル２７へ供給し、噴霧する。吸収塔５内で噴霧された海水は、排ガス中の硫黄酸化物を吸収し、吸収塔５の基部に設けられた除塵液保有タンク４４に保有される。
【００２５】
除塵液保有タンク４４に保有された除塵液の一部は吸収塔５の外側に流路が設けられた除塵用循環ライン８から循環ポンプ４５を用いて、吸収塔５内に設けた除塵用ノズル４２から再び吸収塔５内で噴霧され、その後、除塵液保有タンク４４に回収され、繰り返し除塵用ノズル４２から吸収塔５内に噴霧される。
【００２６】
また、脱硫ノズル２７の下方に海水捕集トレイ部２５を設けているので、脱硫ノズル２７から噴霧された海水は排ガスと向流接触した後、大部分は海水捕集トレイ部２５に捕集される。海水捕集トレイ部２５で捕集された海水は排水ライン２９より希釈ピット３２に送られ、希釈ピット３２には、脱硫ノズル配管４８から分岐した希釈用海水配管５０から一部海水が供給され、希釈されながら酸化ピット３０に順次送られる。酸化ピット３０には酸化用空気が配管３１を経由して吹き込まれ、排ガスから回収した海水中の硫黄酸化物の吸収によって生じた亜硫酸が酸化処理された後、海洋に破棄される。
【００２７】
海水捕集トレイ部２５と排ガス導入部６との間の吸収塔空隙部７に除塵用ノズル４２が配置されており、該空隙部７には例えばパイプ５２と樋５１などからなるミスト除去用の構造物（ミスト捕集部）５４を設けている（図２の丸枠内にＡ−Ａ線矢視図を示す）。ミスト捕集部５４は海水捕集トレイ部２５として機能する縦断面コ字状の樋からなる第1トレイ５１を格子状に二列に左右ずらして並列配置した構成を備えてもよい。
【００２８】
ミスト捕集部５４の構成例は図３、図４及び図５に示す。
図３に一実施例のミスト捕集部５４の縦断面図を示し、縦断面円形のパイプ５２を格子状に横方向に並列配置し、その上方に縦断面コ字状の樋からなるトレイ５１を格子状に二列に左右ずらして並列配置した構成である。ここで縦断面円形のパイプ５２は隣接位置にある２本のトレイ５１の隙間の下方に配置することで、パイプ５２に突き当たるミストを捕集し易くする。本実施例に示すパイプ５２は樋５１と組合せることで、飛散ミスト除去効果を高めることが可能となる。
【００２９】
図４には他の実施例のミスト捕集部５４の縦断面図を示し、該ミスト捕集部５４は、図３に示す縦断面コ字状の樋からなるトレイ５１に代えて縦断面がＨ型からなる２本のトレイ５１を横方向に並列配置した構成である。図４に示す例は、トレイ５１の形状を断面Ｈ型とし、除塵スプレノズル４２からの排ガス流に同伴して上昇してくる飛散ミストがトレイ５１の底面下部に衝突した後、表面から液膜が剥離して再び排ガス流に同伴して上方に飛散するのを防ぐ形状としている。こうして飛散ミストの飛散防止効果の影響で煤塵や水銀を効果的に回収することができる。
【００３０】
図５に示すミスト捕集部５４の縦断面図は、図３に示す縦断面コ字状の樋状のトレイ５１の下方に縦断面がＶ型からなる山形部材５３を設けた構成である。この縦断面がＶ型からなる山形部材５３を用いることにより、簡素な構成で飛散ミストと煤塵や水銀を効果的に回収することができる。
【００３１】
なお、海水を除塵用ノズル４２から噴霧することで、始めて海水に触れる排ガス中の煤塵や水銀成分のほとんどは除去され、除塵液保有タンク４４に回収できるので脱硫ノズル２７からの脱硫液の噴霧液が海水に触れるときには、排ガス中の煤塵や水銀成分は少なく、トレイ部２５で回収される脱硫液中には煤塵や水銀成分がほとんど含まれていない。
【００３２】
また、トレイ部２５での脱硫液の回収とミストの捕集効果で排ガス中の不純物が回収され、該回収した不純物はそのまま海洋投棄されることが無く、海水が汚染されない。
【符号の説明】
【００３３】
１  ボイラ
２  煙突
３  空気予熱器
４  集塵機
５  吸収塔
６  排ガス導入部
７  空隙部
８  除塵用循環ライン
１１  ボイラ熱交換器
２１  石炭
２５  海水捕集トレイ部
２６  海水供給用ポンプ
２７  海水スプレノズル（脱硫ノズル）
２９  排水ライン
３０  酸化ピット
３２  希釈ピット
３６  燃焼用空気
４２  除塵スプレノズル
４４  除塵液保有タンク
４７  排水処理設備
４８  脱硫ノズル配管
５０  希釈用海水配管
５１  樋（板材）
５２  パイプ
５３  山形部材
５４  ミスト捕集部
【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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