(57)【要約】【課題】簡単な構成にて液溜部に吹き込また酸化用の空気が吸収塔の排ガスに混合するのを防止し、更に、脱硫装置のメンテナンス作業を容易にする。【解決手段】吸収塔１のスプレ部と液溜部２との間に、外周から中心へ向かって下り勾配の中空の截頭円錐形状を有し中心下端の開口１２が液溜部２の吸収液３の内部に位置する集液板１３を備え、集液板１３は、周方向へ複数に分割した分割板１３ａにより形成され、各分割板１３ａの外側上端部は吸収塔１の内面に設けた係止部１５にフック部１４を介して支持し、各分割板１３ａの内側下端部は液溜部２の底部に固定された支柱１７に支持した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素燃焼装置からの排ガスを導入する吸収塔に、スプレ部と、該スプレ部から噴射されて排ガスと接触した吸収液を貯留する液溜部と、該液溜部の吸収液を周方向へ旋回させて撹拌する攪拌機と、前記液溜部の吸収液に酸化用の空気を吹き込む空気供給管を備えた脱硫装置であって、
前記吸収塔の前記スプレ部と前記液溜部との間に、外周から中心へ向かって下り勾配の中空の截頭円錐形状を有し中心下端の開口が前記液溜部の吸収液の内部に位置する集液板を備え、
該集液板は、周方向へ複数に分割した分割板により形成され、各分割板の外側上端部は前記吸収塔の内面に設けた係止部にフック部を介して支持し、各分割板の内側下端部は前記液溜部の底部に固定された支柱に支持したことを特徴とする脱硫装置。
【請求項２】
前記各分割板には、半径方向に延びる補強フレームが固定してあり、各分割板の内側下端部から延びた補強フレームの下端に形成した差込部が、前記支柱の上端に差し込んで支持されたことを特徴とする請求項１に記載の脱硫装置。
【請求項３】
前記集液板の上面には、前記スプレ部から噴射した吸収液を、前記攪拌機により前記液溜部の吸収液が旋回する方向と同一の方向に旋回させて前記開口に導く導液凸部を設けたことを特徴とする請求項１又は２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、酸素燃焼装置に設けられる脱硫装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の微粉炭ボイラには、空気燃焼方式が一般に採用されてきた。微粉炭ボイラから排出される排ガスには二酸化硫黄[ＳＯ2]が含まれており、このため、微粉炭ボイラの下流には脱硫装置を設け、この脱硫装置によって排ガス中の二酸化硫黄[ＳＯ2]の濃度が所定値以下になるように脱硫していた。従来の微粉炭ボイラに備える脱硫装置には、石灰石石膏法と称される湿式脱硫装置が一般に採用されていた。
【０００３】
このような脱硫装置では、微粉炭ボイラからの二酸化硫黄[ＳＯ2]を含む排ガスと、石灰石[ＣａＣＯ3]を含む吸収液とを接触させることにより石膏[ＣａＳＯ4]として回収することが行われる。従って、排ガスに含まれる二酸化硫黄を酸化させて石膏として回収するために、脱硫装置の液溜部に貯留した吸収液に酸化用の空気を吹き込むことが行われる。
【０００４】
一方、近年、微粉炭ボイラにおいて、酸素燃焼方式を採用した酸素燃焼微粉炭ボイラが開発されている。
【０００５】
酸素燃焼微粉炭ボイラによれば、二酸化炭素を主体とする排ガスが排出されることから、この排ガスを二酸化炭素回収装置へ導いて二酸化炭素を回収する際の作業負荷を軽減できる利点がある。
【０００６】
ここで、酸素燃焼微粉炭ボイラにおいても、排ガスには主体となる二酸化炭素の他に石炭由来の二酸化硫黄が含まれるため、この二酸化硫黄は脱硫装置によって除去する必要がある。即ち、酸素燃焼微粉炭ボイラから排出される排ガスは、下流の二酸化炭素回収装置に導いて圧縮、冷却することにより二酸化炭素の液化を行っているが、排ガスに二酸化硫黄が含まれていると、二酸化硫黄は冷却する過程で液化して硫酸となり、二酸化炭素回収装置の構成部材を腐食させる可能性がある。このため、酸素燃焼微粉炭ボイラからの排ガスは脱硫装置で処理することにより、排ガスに残留する二酸化硫黄の濃度を極力低減する必要がある。
【０００７】
しかし、前記した如く二酸化硫黄を酸化させるために、湿式脱硫装置の液溜部の吸収液に酸化用の空気を吹き込むと、この酸化用の空気が二酸化炭素を主体とする排ガスに混合してしまい、排ガスの二酸化炭素の純度を低下させることになる。排ガスの二酸化炭素の純度が低下すると、二酸化炭素回収装置に導いて二酸化炭素を回収する際の作業負荷が増加する問題を生じる。
【０００８】
このため、酸素燃焼微粉炭ボイラに用いられる脱硫装置においては、吸収液に吹き込む酸化用の空気が、二酸化炭素を主体とする排ガスに混合しないように工夫した脱硫装置が提案されている(特許文献１)。
【０００９】
特許文献１では、スプレ部を備えた吸収塔に排ガスを導入し、この排ガスにスプレ部によって噴射する吸収液を接触させるようにし、前記吸収塔の下部には、前記吸収液を回収するようにした液溜部を、前記吸収塔の下部を包囲するように設けている。更に、前記吸収塔の下部には、下端が前記液溜部の内底部と接近する位置まで延設されたシールチューブが形成してあり、このシールチューブによって前記液溜部の内部を区画している。そして、前記液溜部には、該前記液溜部の内部の吸収液を撹拌する攪拌機が設けてあり、前記攪拌機は吸収液の内部の石灰石粒子を撹拌すると共に、液溜部の吸収液をシールチューブの外周面に沿って旋回させるようにしている。更に、前記攪拌機の近傍には、吸収液に酸化用の空気を吹き込む空気供給管を設けている。
【００１０】
前記特許文献１では、液溜部の内部がシールチューブの内側と外側とに区画されているので、空気供給管により液溜部の吸収液に吹き込まれた酸化用の空気は、前記シールチューブの外面と液溜部の内面との間の吸収液の内部を上昇するようになる。従って、酸化用の空気がシールチューブの内部へ向かうことは防止され、酸化用の空気が吸収塔の内部の排ガスに混合する問題は防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００５５９３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
酸素燃焼微粉炭ボイラに備えられる脱硫装置においては、前記特許文献１に示すシールチューブのように、液溜部の吸収液に吹き込む酸化用の空気が吸収塔の内部へ流入するのを防止するための区画壁の構造を備える必要がある。このため、特許文献１では、シールチューブが一体に形成された吸収塔は、シールチューブの下端が液溜部の内底部に間隔を有した高さに宙吊りで設けられることになるため、液溜部の内部の構成が複雑になるという問題がある。又、吸収塔を液溜部に支持するためには高い剛性強度の支持構造が必要になる。
【００１３】
又、液溜部の内部はシールチューブにより区画されて、シールチューブの内部には酸化用の空気が侵入しないようにしているので、シールチューブの内部での吸収液の酸化は期待できず、よって、液溜部全体での酸化の効果は低く抑えられてしまうという問題を有していた。
【００１４】
更に、前記脱硫装置においては、前記吸収塔の内面や液溜部の内面及びスプレ部に多量の石膏が付着する問題がある。従って、脱硫装置は定期的に運転を休止し、付着した石膏を除去すると共に、腐食の発生を検査して必要な個所には補修を施すといったメンテナンス作業を実施している。脱硫装置のメンテナンス作業時には、液溜部の吸収液を全て除去した後、液溜部の内部及び吸収塔の内部に足場を組み上げ、液溜部の内面及び吸収塔の内面、更にはスプレ部に付着した石膏を除去する作業を行う。又、液溜部の内面及び吸収塔の内面、更にスプレ部の腐食状況を検査し、必要な個所には補修の作業を行う。
【００１５】
しかし、前記シールチューブのような区画壁が液溜部に設けられた構造では、足場を組み立てる作業が非常に困難となり、このために、脱硫装置のメンテナンス作業に多大の時間を要し、メンテナンス作業に要する費用が増加するという問題がある。
【００１６】
このように、従来の酸素燃焼微粉炭ボイラに備えられる脱硫装置においては、メンテナンス作業を考慮した構成を具備したものは存在していなかった。
【００１７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、簡単な構成により液溜部に吹き込また酸化用の空気が吸収塔の排ガスに混合しないように区画することができ、しかも、脱硫装置のメンテナンス作業を容易に行えるようにした脱硫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】
【００１８】
本発明は、酸素燃焼装置からの排ガスを導入する吸収塔に、スプレ部と、該スプレ部から噴射されて排ガスと接触した吸収液を貯留する液溜部と、該液溜部の吸収液を周方向へ旋回させて撹拌する攪拌機と、前記液溜部の吸収液に酸化用の空気を吹き込む空気供給管を備えた脱硫装置であって、
前記吸収塔の前記スプレ部と前記液溜部との間に、外周から中心へ向かって下り勾配の中空の截頭円錐形状を有し中心下端の開口が前記液溜部の吸収液の内部に位置する集液板を備え、
該集液板は、周方向へ複数に分割した分割板により形成され、各分割板の外側上端部は前記吸収塔の内面に設けた係止部にフック部を介して支持し、各分割板の内側下端部は前記液溜部の底部に固定された支柱に支持したことを特徴とする脱硫装置、に係るものである。
【００１９】
上記脱硫装置において、前記各分割板には、半径方向に延びる補強フレームが固定してあり、各分割板の内側下端部から延びた補強フレームの下端に形成した差込部が、前記支柱の上端に差し込んで支持されることが好ましい。
【００２０】
上記脱硫装置において、前記集液板の上面には、前記スプレ部から噴射した吸収液を、前記攪拌機により前記液溜部の吸収液が旋回する方向と同一の方向に旋回させて前記開口に導く導液凸部を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明の脱硫装置によれば、簡単な構成の集液板により液溜部に吹き込まれた酸化用の空気が吸収塔の排ガスに混合しないように区画することができ、しかも、分割板を取り外すことによって脱硫装置のメンテナンス作業を容易に行えるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】酸素燃焼装置である石炭酸素燃焼ボイラに適用する本発明の脱硫装置の実施例を示す全体概略側面図である。
【図２】(ａ)は図１の一部を拡大して示した概略側面図、(ｂ)は(ａ)をＩＩＢ−ＩＩＢ方向から見た平面図である。
【図３】(ａ)は分割板に対する補強フレームの取付構造の一例を示す断面図、(ｂ)は分割板に対する補強フレームの取付構造の他の例を示す断面図、(ｃ)は分割板の上面に導液凸部としての導液板を固定した状態を示す断面図である。
【図４】集液板の上面に設けられる導液凸部としての導液板を、図２(ｂ)とは異なる形状とした場合を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２４】
図１は酸素燃焼装置である石炭酸素燃焼ボイラに適用する本発明の脱硫装置(湿式脱硫装置)の実施例を示すもので、図１中、１は下部に液溜部２が形成された吸収塔である。３は前記液溜部２に貯留された吸収液を示す。
【００２５】
前記吸収塔１における前記液溜部２よりも上部の側壁には、図示しない石炭酸素燃焼ボイラからの排ガス４を導入する排ガス入口５が形成してあり、更に、吸収塔１の上端部には排ガス４を導出する排ガス出口６が形成されている。前記吸収塔１の内部における前記排ガス入口５の上部には、吸収液３ａを噴射するスプレ部７が設けてあり、該スプレ部７の上部にはミストエリミネータ８が設けてある。前記スプレ部７には、前記液溜部２の吸収液３が循環ポンプ９によって供給されている。
【００２６】
又、図２(ａ)、(ｂ)に示すように、前記液溜部２の周方向内部には、吸収液３の石灰石粒子が沈殿しないように撹拌する攪拌機１０を設けている。図２(ｂ)では、周方向の同一の方向へ向けて吸収液３を撹拌するように３つの攪拌機１０を備えた場合を示している。同一の方向に向いた前記攪拌機１０によって、前記液溜部２の吸収液３は、一定の方向Ａ１へ旋回されるようになっている。
【００２７】
更に、前記攪拌機１０の近傍位置には、吸収液３の内部に酸化用の空気を吹き込む空気供給管１１を設けている。この空気供給管１１は、該空気供給管１１から吹き込まれた酸化用の空気が攪拌機１０に吸引されて吸収液３の内部へ分散されるように設けられる。
【００２８】
図１、図２に示すように、前記吸収塔１のスプレ部７と液溜部２との間には、外周から中心へ向かって下り勾配の中空の截頭円錐形状を有する集液板１３を設ける。この集液板１３は、その中心下端の開口１２が前記液溜部２の吸収液３の内部に没入して位置するように設けられる。前記集液板１３は、腐食の問題を防止するためにステンレス等の防食材を用いて形成される。
【００２９】
前記集液板１３は、図２(ｂ)に示すように周方向へ複数に分割した分割板１３ａによって形成している。図２(ｂ)では、集液板１３を周方向へ三分割することにより三つの扇形状の分割板１３ａとした場合を示している。
【００３０】
前記各分割板１３ａの外側上端部には円弧方向に延びて下方へ曲げられたフック部１４が形成してあり、又、前記吸収塔１の内面には上向き形成した係止部１５が設けてあり、前記各分割板１３ａの外側上端部は前記フック部１４を介して前記係止部１５に係合させることによって吸収塔１に支持される。
【００３１】
前記各分割板１３ａの扇形状の半径方向に延びる一辺２５ａには補強フレーム１６が固定されている。この補強フレーム１６は腐食の問題を防止するためにステンレス等の防食材を用いて形成される。
【００３２】
前記補強フレーム１６は、例えば、図３(ａ)に示すように矩形筒形状を有していてもよく、或いは、図３(ｂ)に示すように円筒形状を有していてもよく、又、上記以外の形状であってもよい。前記補強フレーム１６は、分割板１３ａの扇形状の半径方向に延びる一辺２５ａに沿って配置し、該一辺２５ａを前記補強フレーム１６に巻き付けて溶接することにより分割板１３ａに固定することができる。
【００３３】
図１、図２に示すように、前記液溜部２の底部の中心位置には支柱１７が鉛直に固定してあり、前記補強フレーム１６の下端は前記支柱１７によって支持している。
【００３４】
図２の実施例では、前記各分割板１３ａに備えた各補強フレーム１６の下端を前記支柱１７に支持するための連結部材１８を、前記支柱１７の上端に設けている。前記連結部材１８の上面には、前記補強フレーム１６の下端を鉛直下方へ曲げた差込部１９を差し込むための上側開口２０が形成してあり、又、前記連結部材１８の下面には、前記支柱１７の上端が差し込まれる下側開口２１を形成している。更に、前記連結部材１８の内部には、前記上側開口２０と下側開口２１を連通させることで、内部に固化した石膏を除去するのに適した連通口２２を形成している。この連通口２２は、前記上側開口２０と前記下側開口２１を連通するが、前記差込部１９及び支柱１７の差し込み位置は規制できるように形成される。尚、図２の実施例では、前記各分割板１３ａに備えた各補強フレーム１６の下端の差込部１９を、支柱１７に取り付けた連結部材１８の上側開口２０に差し込んで支持する場合について説明したが、各補強フレーム１６の差込部１９を、支柱１７に設けた上側開口(図示せず)に直接差し込んで支持してもよい。
【００３５】
前記各分割板１３ａの扇形状の他辺２５ｂ(補強フレーム１６を備えていない辺)は、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、前記補強フレーム１６が設けられた一辺２５ａの上部に載置することで配置される。
【００３６】
前記集液板１３の上面には、前記スプレ部７から噴射された吸収液３ａを、前記攪拌機１０によって液溜部２の吸収液３が旋回する方向Ａ１と同一の方向Ａ２へ旋回させて前記開口１２に導くようにした導液凸部２３を設けている。前記導液凸部２３は、図３(ｃ)に示すように、断面Ｌ字形に曲げられた導液板２４とすることができ、導液板２４の一辺を前記集液板１３の上面に溶接にて固定することで他辺が立設されるようにしている。前記導液板２４は腐食の問題を防止するためにステンレス等の防食材を用いて形成される。前記導液凸部２３を構成する導液板２４は、断面Ｌ字形を有する場合について説明したが、前記集液板１３の上面から所定の高さで突出して吸収液３を前記開口１２に導くことができれば、他の形状を有していてもよい。
【００３７】
図２(ｂ)の導液板２４は、前記スプレ部７から噴射された吸収液３ａを、前記攪拌機１０によって液溜部２の吸収液３が旋回する方向Ａ１と同一の方向Ａ２に旋回させて前記開口１２に導くことができるように、湾曲した形状の湾曲板とした場合を示している。
【００３８】
又、前記導液板２４は、前記スプレ部７から噴射された吸収液３ａを、前記攪拌機１０によって液溜部２の吸収液３が旋回する方向Ａ１と同一の方向Ａ２に旋回させて前記開口１２に導くことができればよいので、図４に示すように、導液板２４は、前記開口１２に対して接線方向に延びた直線状の導液板２４'としてもよい。
【００３９】
前記液溜部２の吸収液３の上面と、前記集液板１３の外側上端部との間の吸収塔１の側壁には、酸化後の空気を外部へ取り出す空気出口２６を設けている。
【００４０】
次に、上記実施例の作動を説明する。
【００４１】
図１、図２に示す吸収塔１の内部に集液板１３を設置する際には、複数に分割された分割板１３ａの円弧状の外側上端部に設けたフック部１４を、前記吸収塔１の内面に固定した係止部１５に係合させることにより、分割板１３ａの外側上端部を吸収塔１に支持させる。又、前記各分割板１３ａに固定した前記補強フレーム１６の下端に鉛直下方へ曲げられた差込部１９を、液溜部２の底部に固定した支柱１７の上端に設けられた連結部材１８の上側開口２０に差し込む。これにより、分割板１３ａの内側下端部は支柱１７によって支持される。この時、前記分割板１３ａの扇形状の他辺２５ｂ(補強フレーム１６を備えていない辺)は、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、前記補強フレーム１６が設けられた一辺２５ａの上部に載置することで支持される。上記した集液板１３が設けられることにより、吸収塔１の上側内部と、液溜部２の内部とは区画される。
【００４２】
図示しない石炭酸素燃焼ボイラからの排ガス４は、排ガス入口５から吸収塔１の内部に導入され、スプレ部７から噴射される吸収液３ａと接触することにより排ガスのダスト及び硫黄が捕集されて前記集液板１３に落下する。この時、集液板１３はスプレ部７から噴射される吸収液３ａを受けて開口１２により液溜部２の吸収液３ａに導けばよいので、簡単で軽量な構成とすることができる。
【００４３】
集液板１３に落下した吸収液３は、集液板１３の上面に設けた導液凸部２３を構成する導液板２４によって中心に集められ、中心に集められた吸収液３ａは、液溜部２の吸収液３に埋没している開口１２から、液溜部２の吸収液３の内部に流入される。
【００４４】
このとき、前記集液板１３の上面には、前記攪拌機１０によって液溜部２の吸収液３が旋回する方向Ａ１と同一の方向Ａ２へ旋回させて前記開口１２へ導くようにした集液板１３からなる導液凸部２３を設けているので、集液板１３に落下した吸収液３は旋回して開口１２へ向かうようになる。
【００４５】
このように、前記集液板１３の上部の吸収液３ａは、集液板１３により旋回されて開口１２から液溜部２の吸収液３の内部に潜り込んで流入するようになるので、この吸収液３ａが吸収液３に潜り込む流れによって、空気供給管１１から吹き込まれた酸化用の空気が吸収塔１の内側上部へ向かうことは防止される。従って、吸収塔１の内部の二酸化炭素を主体とする排ガス４に空気が混合する問題は防止される。
【００４６】
又、前記分割板１３ａの他辺２５ｂは一辺２５ａの上部に載置されているのみであるが、吸収塔１の運転が開始されると、分割板１３ａの他辺２５ｂと一辺２５ａの隙間は石膏によって直ちに埋められるため、液溜部２の空気が集液板１３を通して吸収塔１の内側上部へ漏れることは防止される。
【００４７】
又、前記集液板１３の上部の吸収液３ａは、攪拌機１０による吸収液３の旋回の方向Ａ１と同一の方向Ａ２へ旋回されて開口１２から液溜部２の吸収液３に潜り込んで流入するので、液溜部２の吸収液３の撹拌効果は高められる。このように吸収液３の撹拌効果が高められることにより、吸収液３の二酸化硫黄の酸化作用は高められる。更に、前記集液板１３の上部の吸収液３ａが、開口１２から旋回しつつ液溜部２の吸収液３に潜りこんで流入することにより、液溜部２の中心である支柱１７の近傍に石灰石粒子が沈殿する問題を防止することができる。
【００４８】
更に、前記開口１２から液溜部２に流入する吸収液３ａは、攪拌機１０による吸収液３の旋回の方向Ａ１と同一の方向Ａ２へ旋回するので、攪拌機１０による吸収液３の旋回が助成され、よって、攪拌機１０による吸収液３を撹拌するための負荷が軽減されるようになる。
【００４９】
次に、前記吸収塔１のメンテナンス作業について説明する。
【００５０】
図１、図２の吸収塔１のメンテナンス作業を実施するには、液溜部２の内部の吸収液３を全て除去する。続いて、前記分割板１３ａの外側のフック部１４を吸収塔１の係止部１５から引き抜くと共に、補強フレーム１６の下端に形成した差込部１９を連結部材１８の上側開口２０から引き抜くことにより、全ての分割板１３ａを取り外す。取り外した分割板１３ａは、前記支柱１７に立て掛けるようにして固定する。
【００５１】
上記したように、前記分割板１３ａは、フック部１４を吸収塔１の係止部１５から引き抜き、補強フレーム１６の下端に形成した差込部１９を連結部材１８の上側開口２０から引き抜くことで容易に取り外すことができる。又、連結部材１８には、前記上側開口２０と下側開口２１を連通させる連通口２２を形成しているので、前記上側開口２０及び下側開口２１に石膏が固化しても、連結部材１８の内部に固化した石膏は容易に除去することができる。
【００５２】
次に、前記分割板１３ａが取り外されて平坦となった吸収塔１の内面に沿って足場を組み立てる。続いて、組み立てた足場を利用して、液溜部２の内面及び吸収塔１の内面、更にはスプレ部７に付着した石膏を除去する作業を行う。又、液溜部２の内面及び吸収塔１の内面、更にスプレ部７の腐食状況を検査し、必要な個所については補修の作業を行う。
【００５３】
上記したように、前記分割板１３ａは取り外しが可能な構成としたので、分割板１３ａを取り外すことにより、吸収塔１の内面は平坦となる。従って、吸収塔１の内面に足場を組み立てる組立作業が容易になり、更に、石膏除去作業、及び、腐食状況の検査、及び補修作業も容易になる。従って、脱硫装置のメンテナンス作業が軽減されて、メンテナンス作業に要する費用を大幅に軽減できるようになる。
【００５４】
尚、本発明の脱硫装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５５】
１    吸収塔
２    液溜部
３    吸収液
３ａ    吸収液
４    排ガス
７    スプレ部
１０    攪拌機
１１    空気供給管
１２    開口
１３    集液板
１３ａ    分割板
１４    フック部
１５    係止部
１６    補強フレーム
１７    支柱
１８    連結部材
１９    差込部
２０    上側開口
２３    導液凸部
【図１】
2016052629.tif 000003
【図２】
2016052629.tif 000004
【図３】
2016052629.tif 000005
【図４】
2016052629.tif 000006