(57)【要約】【課題】反応槽内を流れる海水のエネルギーを利用して発電を行うことができ、プロセス全体の消費電力を軽減させることのできる排煙脱硫装置を提供すること【解決手段】吸収塔１において排ガスの脱硫に使用された使用済海水が排水管１４から排水されて希釈用海水と混合する混合槽６、及び空気ディフューザ管２４から混合海水に酸化空気を供給する曝気槽８に、上下方向に延びた回転軸１８ａを有する第１の回転体１８と、上下方向に延びた回転軸２０ａを有し千鳥状の配設された第２の回転体２０と、出口堰２２近傍に幅方向に延びた回転軸２６ａを有する第３の回転軸２６を設け、当該各回転体１８、２０、２６の回転により発電を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水と排ガスを気液接触させて排ガスの脱硫を行う吸収塔と、
前記吸収塔より排水される前記脱硫に用いられた使用済海水及び前記吸収塔に供給されていない希釈用海水を混合し、水質の改善を行う反応槽と、
前記反応槽内の海水の流れにより回転することで発電を行う発電手段と、
を備えたことを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記発電手段は、前記反応槽の海水内で上下方向に延びる回転軸を有した回転体である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】
前記回転体を平面視において千鳥状に複数配置したことを特徴とする請求項２記載の排煙脱硫装置。
【請求項４】
前記反応槽には、堰が形成されており、
前記発電手段は、前記堰の下流側に設けられ、当該堰から落下する海水により回転する回転体であることを特徴とする請求項１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、海水法を用いた排煙脱硫装置に係り、詳しくは排ガス（排煙）の脱硫に用いられた使用済海水と希釈用海水とを混合し曝気を行う反応槽の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に火力発電所等には、石炭等の化石燃料を燃焼することで発生する排ガス中に含有される硫黄分を除去するために脱硫装置が設けられている。脱硫装置としては様々な形式のものがあり、その中には海水を利用して脱硫を行ういわゆる海水脱硫装置がある。海水脱硫装置は、海に面した場所に建設される場合が多い発電所に適用しやすいことや、脱硫処理のランニングコストを低く抑えられること等の利点がある。
【０００３】
海水脱硫装置では、吸収塔において排ガスと海水とを気液接触させることで、排ガス中の硫黄分を海水に吸収させ、処理後のガスを大気中に排出する。一方で、硫黄分を吸収した使用済海水は、脱硫に使用されていない希釈用海水と混合し、曝気（エアレーション）を行うことで水質を改善した後、海へと排出する。
この曝気を行うには多量の空気を供給する必要があり、設備費や動力費等のコストが高くなる。そこで、水質改善処理を行う酸化槽（曝気槽）へと空気を供給する散気管（ディフューザ管）を、使用済海水と空気が効率よく接触するよう配設する技術が開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３４３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示すような曝気槽の他、発電プラントではプロセスの各所で多大な電力を必要とする。一方で、上記特許文献１の酸化槽を含め海水脱硫装置では、使用済海水と希釈用海水とを混合し曝気等により水質の改善を行う反応槽内では、海水は流れを持っているが、この流れる海水のエネルギーを特に利用せず、そのまま海へと排出していた。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、反応槽内を流れる海水のエネルギーを利用して発電を行うことができ、プロセス全体の消費電力を軽減させることのできる排煙脱硫装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１の排煙脱硫装置では、海水と排ガスを気液接触させて排ガスの脱硫を行う吸収塔と、前記吸収塔より排水される前記脱硫に用いられた使用済海水及び前記吸収塔に供給されていない希釈用海水を混合し、水質の改善を行う反応槽と、前記反応槽内の海水の流れにより回転することで発電を行う発電手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の排煙脱硫装置では、請求項１において、前記発電手段は、前記反応槽の海水内で上下方向に延びる回転軸を有した回転体であることを特徴としている。
請求項３の排煙脱硫装置では、請求項２において、前記回転体を平面視において千鳥状に複数配置したことを特徴としている。
請求項４の排煙脱硫装置では、請求項１において、前記反応槽には、堰が形成されており、前記発電手段は、前記堰の下流側に設けられ、当該堰から落下する海水により回転する回転体であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記手段を用いる本発明によれば、吸収塔にて排ガスの脱硫に使用された使用済海水と、当該吸収塔に供給されていない希釈用海水とを混合させて、水質の改善を行う反応槽に、海水の流れにより回転して発電する発電手段を設ける。
これにより、反応槽においてそのまま排出されていた海水のエネルギーを有効利用して発電を行うことができる。そして、この発電手段により得られた電力を発電プラントにおけるプロセスの運転にまわすことで、プロセス全体の消費電力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置の取水槽及び反応槽の上面図、（ｂ）本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置の取水槽及び反応槽の縦断面図である。
【図３】第１の回転体の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置の全体構成図が示されている。
図１は、例えば火力発電所における排煙脱硫装置を示しており、当該排煙脱硫装置は海水を利用して脱硫を行ういわゆる海水脱硫装置である。
【００１１】
まず、排ガスの流れについて説明する。図示しないボイラにおいて生じた未処理ガスが吸収塔１に送られる。吸収塔１では、未処理ガスに対しスプレーノズル等により海水が噴射され、当該未処理ガスと海水とが気液接触することで、脱硫が行われる。そして、脱硫後の処理後ガスは大気へと排出される。
次に、海水の流れについて説明する。海水は、直接に又は図示しない復水器等を経て、取水槽２に貯留されており、当該取水槽２に貯留された海水の一部が取水ポンプ４により汲み上げられて吸収塔１へと供給される。そして、吸収塔１内で噴射され、未処理ガスとの気液接触により硫黄分を含んだ海水（以下、使用済海水という）は混合槽６へと排水される。
【００１２】
混合槽６は取水槽２の下流に連結されており、当該混合槽６内には取水槽２から吸収塔１へと供給されなかった海水が流入するとともに、吸収塔１から使用済海水が排水される。従って、当該混合槽６では、吸収塔１へ供給されなかった海水を使用済海水の希釈のための海水（以下、希釈用海水という）とし、当該希釈用海水と使用済海水とが混合される。
この希釈用海水と使用済海水とが混合された海水（以下、混合海水という）は、混合槽６の下流に連結されている曝気槽８へと流れていく。曝気槽８には、空気ブロア１０により酸化空気が供給され、当該酸化空気と接触することで混合海水は酸化されて水質が改善される。そして、水質の改善された海水は当該曝気槽８から海へと排出される。
【００１３】
このように混合槽６及び曝気槽８にて、使用済海水の希釈及び水質改善を図っており、当該混合槽６及び曝気槽８を含めて以下反応槽９という。
ここで、図２（ａ）、（ｂ）を参照すると、図２（ａ）には本発明の一実施形態に係る排煙脱硫装置の取水槽及び反応槽の上面図が、図２（ｂ）にはその縦断面図がそれぞれ示されており、以下、これらの図に基づき取水槽２及び反応槽９の構成について詳しく説明する。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、取水槽２、混合槽６、曝気槽８は、一体の容器をなしており、海水の流れに沿って上流側から順に取水槽２、混合槽６、曝気槽８が連続して連結された構成をなしている。
取水槽２は、海水の流入する海水入口部１２が狭く、下流に向かうにつれて幅方向及び上方向に拡がった外形をなしている。当該取水槽２の幅方向一側には上下方向に延びた２つの取水管１４が設けられている。当該取水管１４を通して、上述した取水ポンプ４により取水槽２内の海水の一部が汲み上げられる。
【００１５】
混合槽６には、海水の流れ方向に対し略中央位置の底面に、幅方向に延びる排水管１６が配設されている。当該排水管１６は混合槽６の底面から露出している上面部分に複数の排水孔１６ａが穿設されている。そして、当該排水管１６内には吸収塔１からの使用済海水が流通し、当該使用済海水が排水孔１６ａから混合槽６の希釈用海水内へと排水される。
混合槽６の排水管１６よりも上流側部分の外形は、取水槽２の下流端に続いて下流側に向かうにつれて幅方向に拡大しつつ、底面が下流側に向かうにつれて徐々に上昇するよう傾斜している。また、混合槽６の上流端部分には底面から海水の液面までの上下方向に延びる回転軸１８ａを有した第１の回転体１８（発電手段）が幅方向に間隔をあけて複数並んで設けられている。
【００１６】
一方、混合槽６の排水管１６よりも下流側部分の外形は、幅方向の長さが一定で、底面も水平に下流側へと延びている。また、当該混合槽６の排水管１６よりも下流側部分には、底面から海水の液面までの上下方向に延びる回転軸２０ａを有した第２の回転体２０（発電手段）が幅方向に間隔をあけて複数並び、且つ海水の流れ方向に２列、千鳥状に配列されている。
【００１７】
曝気槽８は、混合槽６の下流端に続いて幅方向及び底面が一定のまま下流側に延びた外形をなしている。そして、当該曝気槽８の下流側の底面には上方に突出した出口堰２２が形成されている。当該出口堰２２は、上流側の面が底面から上方に垂直に切り立っており、下流側の面は傾斜をなして下降している。さらに曝気槽８の出口堰２２より下流側の底面は、混合槽６の下流側から曝気槽８の出口堰２２までの底面位置より低く、取水槽２の底面位置より高い位置にある。また、曝気槽８の出口堰２２から海水出口部２４までは幅方向に徐々に収縮した外形をなしている。
【００１８】
さらに、曝気槽８には、出口堰２２の下流側の面の近傍部分に、幅方向に延びる回転軸２６ａを有した第３の回転体２６（発電手段）が設けられている。
また、曝気槽８には、出口堰２２よりも上流側の底面に空気ディフューザ管２８が配設されている。当該空気ディフューザ管２８は、幅方向に延びた細管を海水の流れ方向に複数敷き詰めて構成されている。各細管には図示しない孔が多数穿設されており、空気ブロア１０から送られてくる酸化空気が当該空気ディフューザ管２８の孔を通して曝気槽８の混合海水内へと供給される。
【００１９】
これら取水槽２から曝気槽８に貯留されている海水は、曝気槽８の出口堰２２を超えるまで、液面が槽上面より低い位置に保たれている。
上述のように混合槽６及び曝気槽８からなる反応槽９には第１の回転体１８、第２の回転体２０、及び第３の回転体２６が設けられており、以下これらの回転体１８、２０、２６について詳しく説明する。図３には第１の回転体の拡大図が示されており、以下同図も参照しつつ説明する。
【００２０】
第１の回転体１８は、回転軸１８ａを中心として四方に羽根１８ｂが延びた羽根車である。羽根１８ｂは、回転方向に凸の断面三日月状をなしていることで、海水の流れに対して凹側の面が海水の流れを受けて回転軸１８ａを回転させるものである。第１の回転体１８の回転軸１８ａは、図２（ｂ）に示すように混合槽６の底面に埋め込まれた軸受１８ｃに軸支されており、当該軸受１８ｃは回転軸１８ａの回転に伴い電力を発生可能な発電機能を備えている。
【００２１】
第２の回転体２０についても第１の回転体１８と同様な構成をなしており、第２の回転体２０の回転軸２０ａが回転することで混合槽６の底面に埋め込まれた軸受２０ｃにより発電が行われる。さらに、第２の回転体２０は、平面視において千鳥状に配置されていることで、海水は上流側に配置された各第２の回転体２０の間に集まり、下流側の第２の回転体２０の略正面に向かうこととなる。
【００２２】
第３の回転体２６は、幅方向に延びた回転軸２６ａの両端が曝気槽８の側面外側にある軸受２６ｃにより軸支されている。当該２つの軸受２６ｃのうちの少なくとも一方は発電機能を有しており、当該第３の回転体２６の回転軸２６ａが回転することで当該軸受２６ｃにより発電が行われる。
本実施形態における排煙脱硫装置は以上のような構成をなしており、以下、当該排煙脱硫装置の作用について、図２（ａ）、（ｂ）、図３に基づき説明する。
【００２３】
海水入口部１２から取水槽２に海水が流入し、当該取水槽２に貯留された海水の一部が取水管１４を通って吸収塔１へと供給される。取水槽２に貯留された海水のうち、吸収塔１へと供給されなかった希釈用海水は第１の回転体１８を回転させつつ混合槽６へと流れていく。
混合槽６では、吸収塔１からの使用済海水が排水管１６を通して希釈用海水内に排水され、これら使用済海水と希釈用排水とが混合される。また、この海水の混合と同時に第２の回転体２０を回転させる。千鳥状に配設された第２の回転体２０群を通る海水は、上流側の各第２の回転体２０の間に集まり、下流側の第２の回転体２０の略正面に向かう。このように、集束された海水を受けることで下流側の各第２の回転体２０は勢いよく回転し、その分発電量も大きくなる。
【００２４】
そして、混合海水は、曝気槽８に流れていくことで、空気ディフューザ管２８から供給される酸化空気により酸化し、水質の改善が図られる。水質の改善した混合海水は出口堰２２を超えて海水出口部２４から海へと排出される。
ここで、出口堰２２を超えた海水は、出口堰２２の下流側の面に沿って落下し、第３の回転体２６を回転させる。当該第３の回転体２６は海水の落下のエネルギーも付加され、より勢いよく回転し、その分発電量も大きくなる。
【００２５】
以上のように、混合槽６及び曝気槽８からなる反応槽９の各所に海水の流れにより回転して発電を行う回転体１８、２０、２６を設けることで、海水脱硫装置においてそのまま排出されていた海水のエネルギーを有効利用して発電を行うことができる。特に第２の回転体２０のように千鳥状に配置したり、第３の回転体２６のように出口堰２２下流に設けて落下する海水により回転させたりすることで、より効率よく発電することができる。
【００２６】
そして、これらの回転体１８、２０、２６により得られた電力を発電プラントにおけるプロセスの運転にまわすことで、プロセス全体の消費電力を軽減することができる。
以上で本発明に係る排煙脱硫装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、各回転体１８、２０、２６はそれぞれ４枚の羽根１８ｂ、２０ｂ、２６ｂからなる羽根車であるが、回転体はこのような構成の回転体に限られるものではない。
【００２７】
例えば、羽根の枚数は４枚に限られるものではなく、４枚より多くても少なくても構わない。また、羽根の断面形状も上記実施形態のように断面三日月状に限られるものではなく、海水を受けて回転する形状であればよい。また、回転体は回転軸から直接羽根が延びた構成でなく、回転軸を中心とした円筒状又は環状の周縁に複数の羽根を備えた構成としても構わない。
【００２８】
また、上記実施形態では、反応槽９内の３箇所に回転体１８、２０、２６を設けているが、回転体を設ける場所はこれに限られるものでない。さらに上記実施形態では第１の回転体１８及び第２の回転体２０は上下方向に、第３の回転体２６は幅方向に、それぞれ回転軸が延びているが、回転軸の向きはこれに限られるものではない。
【符号の説明】
【００２９】
１  吸収塔
２  取水槽
４  取水ポンプ
６  混合槽
８  曝気槽
１０  空気ブロア
１２  海水入口部
１４  取水管
１６  排水管
１６ａ  排水孔
１８  第１の回転体（発電手段）
２０  第２の回転体（発電手段）
２２  出口堰
２４  海水出口部
２６  第３の回転体（発電手段）
２８  空気ディフューザ管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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