(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜硫酸ガスを含む燃焼排ガスが導入される吸収塔と、
前記吸収塔１の下方に配置され吸収剤を含む吸収液を溜める液溜めと、
ノズルと、
前記液溜めの中の前記吸収液を前記ノズルに循環的に供給するポンプと、
前記ノズルと前記ポンプの吐出側を接続する配管とを含み、
前記ノズルの吐出口は、前記液溜めの前記吸収液の中で開放され、
前記ノズルは、前記配管よりも下流側で前記吐出口よりも上流側に配置される絞りと、
前記絞りの位置よりも下流側に配置される空気吸引口とを備え、
前記絞りは絞り穴を有し、
前記絞り穴の開口周縁部分の上流側部分は上流側に向かって先鋭に形状化され、
前記絞り穴の開口周縁部分の下流側部分は下流側に向かって拡径化されている
湿式排煙脱硫装置。
【請求項２】
前記絞り穴の有効断面積は前記配管の有効断面積よりも狭い
請求項１の湿式排煙脱硫装置。
【請求項３】
前記絞り穴の中心面と前記空気吸引管の中心線との間の流路方向の離隔距離は、前記ノズルの吸収液吐出流路の有効直径の２倍よりも短い
請求項１の湿式排煙脱硫装置。
【請求項４】
前記絞り穴の有効直径は、前記吸収液吐出流路の有効直径の０．５〜０．８倍の範囲に設定されている
請求項３の湿式排煙脱硫装置。
【請求項５】
前記絞り穴の内周面は、下流側に向かって滑らかに拡径化されている
請求項１の湿式排煙脱硫装置。
【請求項６】
前記ノズルは、延長筒を備え、
前記延長筒は、前記吸収塔の外部から前記液溜めまで延長されて延ばされている
請求項１〜５から選択される１請求項の湿式排煙脱硫装置。
【請求項７】
前記延長筒の内部に形成される吸収液吐出流路の中心軸心線は、前記液溜めの液面に対して下方向きに傾斜している
請求項１の湿式排煙脱硫装置。
【請求項８】
前記空気吸引管は大気中に開放されている
請求項１の湿式排煙脱硫装置。
【請求項９】
前記空気吸引管は、
下方部分と上方部分を備え、
前記下方部分は固定され、前記上方部分は前記下方部分に対して上下方向に可動的に支持されている
請求項１の湿式排煙脱硫装置
【請求項１０】
前記空気吸引管が大気中に開放される開放端は、前記ポンプが停止している間は、前記液溜めの液面よりも高い位置に設定されている
請求項８の湿式排煙脱硫装置。
【請求項１１】
前記ノズルは、
前記絞りより下流側に位置する下流側形成筒と、
前記下流側形成筒に下流側に接続する延長筒とを備え、
前記延長筒は前記液溜めに固定され、前記下流側形成筒は前記延長筒に交換自在に且つ着脱自在に接続している
請求項１の湿式排煙脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法に関し、特に、亜硫酸ガスを吸収液に反応させて生成させた亜硫酸塩を空気により酸化させ硫酸塩に変えて脱硫する湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラント、ビルのような生産・居住空間で、ボイラーのような燃焼装置が用いられている。そのような燃焼装置では、燃料が燃焼される。硫黄分を含む燃料の燃焼により、灰分中に固定されない亜硫酸ガス（ＳＯ２）が発生する。その亜硫酸ガスが大気中に放出されれば、酸性雨が地上に降り注ぐ。酸性雨は、人体、動物、自然環境に悪影響を及ぼす。このような悪影響が及ばないように、排煙脱硫装置が設備されている。大型の燃焼設備には、排煙脱硫装置が付設され、その多くは湿式である。そのような湿式排煙脱硫装置は、石灰のようなアルカリを含む水溶液（吸収液）と排ガスとを気液接触させて、亜硫酸ガスを亜硫酸塩に変えてその吸収液中に吸収して除去し、更に、その亜硫酸塩を空気と酸化反応させて硫酸塩に変えている。その酸化反応の技術として、一般的に、吸収液に空気を吹き込む技術が採用されている。
【０００３】
吸収液に空気を吹き込む技術には、酸化反応を高効率化することが求められる。そのような技術として各種の技術が多様に開発されて知られている。図４は、そのような技術の１つを示している。湿式排煙脱硫装置（以下、第１公知技術と呼ばれる）１０１は、湿式脱硫を行う吸収塔１０２を備え、吸収塔１０２の下方位置に吸収液（アルカリ水溶液）ａを貯留する液溜め１０３が配置されている。吸収液ａには、石灰等のアルカリ吸収剤ｂが導入される。吸収液ａは、循環ポンプ１０４と配管１０５とスプレーパイプ１０６を介して吸収塔１０２の中に揚液噴霧される。吸収塔１０２の上部から導入される燃焼排ガスｃは、揚液噴霧されたアルカリ水溶液ａと気液接触する。排ガス中の亜硫酸ガスは、アルカリ吸収剤と反応して亜硫酸塩になって、吸収液に吸収されて落下し液溜め１０３に戻る吸収液とともに液溜め１０３で捕集される。生成された亜硫酸塩を含む吸収液には、空気ｄが吹き込まれる。大気中の空気ｄは、ブロワー１０７により吸収液ａの中に吹き込まれる。ブロワー１０７は、液溜め１０３の底部側に配置される複数のノズルヘッダ１０８に接続し、ノズルヘッダ１０８に接続している空気供給ノズル１０９の下端の噴射口１１０から吸収液ａの中に空気を吹き込む。吸収液ａの中の亜硫酸塩は、このように吹き込まれた空気と酸化反応して硫酸塩に変わる。吸収液ａに吸収される亜硫酸ガスと量論的に等量である硫酸塩が排液ｅして排出される。このような空気吹き込みによる酸化技術の吸収効率は、空気と吸収液の気液接触面積の多少に大きく影響される。
【０００４】
図５は、他の１つの湿式排煙脱硫装置（以下、第２公知技術と呼ばれる）１１１を示している。この技術が採用する空気吹き込み技術は、撹拌機１１２を備えている。撹拌機１１２は撹拌翼１１３を備え、撹拌翼１１３は液溜め１０３の中の吸収液ａの中で回転する。ブロワー１０７により導入される空気は、撹拌翼１１３の正面側に配置される噴射口１１４から吸収液ａの中に吹き込まれる。このように吹き込まれる空気は、撹拌翼１１３が生成する噴流に随伴して吸収液ａの中に分散される。この技術は、空気の分散により酸化反応を促進することができる。
【０００５】
実開平４−１３７７３１号は、図６に示される更に他の湿式排煙脱硫装置（以下、第３公知技術と呼ばれる）１２１を示している。液溜め槽１１５の径方向に対して所定の角度で噴流１１６を吹き込む複数のジェットノズル１１７が設けられている。その複数の噴流１１６は所定の高さ領域に形成され、複数の噴流方向は液溜め槽１１５の周壁の周方向に向いている。ジェットノズル１１７の基部には、液溜め槽１１５に連通し、且つ、その途中に噴流ポンプ１１８を備える吸収液管１１９が配置されている。吸収液管１１９の途中に、空気配管１２０の開口端が位置づけられている。空気ｄは、空気配管１２０に吸引され、吸収液管１１９の中で流れる吸収液の流れに取り込まれて、ジェットノズル１１７から液溜め槽１１５の中の吸収液ａの中に噴流化されて導入される。気液流を噴流化するこの技術は、吸収液と空気との混合をより促進することができる。
【０００６】
図７は、更に他の湿式排煙脱硫装置（以下、第４公知技術と呼ばれる）１３１を示している。吐出管１２２が液溜め槽１２３の周壁から貫入し、液ポンプ１２４を介して液溜め槽１２３の中の吸収液を吸引循環する循環液管１２５の一端が吐出管１２２に接続している。循環液管１２５の途中位置で循環液管１２５の中に、同図中の円内に詳細に示されるように、空気吹き込み管１２６の端部が貫入している。空気吹き込み管１２６の出口部１２６ａの空気放出方向１２７は、循環液管１２５の中の吸収液の流れ方向に概ね一致している。ブロワー１２８により導入圧送される空気は、空気吹き込み管１２６の端部から空気放出方向１２７に放出され、このように吹き込まれる空気は循環液管１２５の中の吸収液ａに混合して、吐出管１２２から液溜め槽１２３の中の吸収液の中に吐出される。
【０００７】
既述の４つの公知装置の空気吹き込み技術は、それぞれに優れた酸化促進技術であるが、次のような問題点が残存している。第１公知技術は、液溜め１０３の底部の床面の上部のほぼ全域に亘って多数の空気供給ノズル１０９が配置されていて、液溜め１０３の中の点検作業の点で障害がある。第２公知技術は、噴出口１１４から噴出する空気の噴出に伴うエアーリフト作用により上昇流が発生する。その上昇流は、撹拌翼１１３が吐出する液の一部分を再び吸い込む狭域循環を助長し、このような狭域循環はその撹拌効率を低下させ、更に、吐出液流の到達距離が短くなって撹拌性能の低下を招いている。第３公知技術と第４公知技術とは、ジェットノズル１１７又は吐出管１２２に接続される吸収液管１１９又は循環液管１２５の途中から空気が供給されるので、吸収液管１１９又は循環液管１２５の中を液とともに空気泡が流れる過程で、空気泡の一部が合体して粗大泡化し、空気と吸収液との相に分離し、このような粗大泡状態と相分離状態でジェットノズル１１７又は吐出管１２２から吐出する気液混合流は、その空気泡の均等化が不十分であり、円滑な酸化が困難であり、更に、管の内面がキャビテーション・エロージョンにより腐食しやすくなっている。
【０００８】
気液接触面積のより一層の増大化と吸収液の撹拌分散能力の大幅な向上とが求められ、その増大化と分散能力は、広域に、且つ、均等であることが求められる。更に、空気供給ノズル数の大幅な低減により動力の低減化と液溜めの中の簡素化による点検作業の容易化が望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、気液接触面積のより一層の増大化と吸収液の撹拌分散能力の大幅な向上とが求められ、その増大化と分散能力は、広域に、且つ、均等である湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、気液接触面積のより一層の増大化と吸収液の撹拌分散能力の大幅な向上とが求められ、その増大化と分散能力は、広域に、且つ、均等であり、結果的に、空気供給ノズル数の大幅な低減による動力の低減化と液溜めの中の簡素化による点検作業の容易化が可能である湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【００１１】
本発明による湿式排煙脱硫装置は、亜硫酸ガスを含む燃焼排ガス（ｄ）が導入される吸収塔（１）と、吸収塔（１）の下方に配置され吸収剤（ａ）を含む吸収液（ｂ）を溜める液溜め（２）と、ノズル（１１）と、液溜め（２）の中の吸収液（ｂ）をノズル（１１）に循環的に供給するポンプ（１３）と、ノズル（１１）とポンプ（１３）の吐出側を接続する配管（１５）とを含み、ノズル（１１）の吐出口（１２）は、液溜め（２）の吸収液（ｂ）の中で開放され、ノズル（１１）は、配管（１５）よりも下流側で吐出口（１２）よりも上流側に配置される絞り（１４）と、絞り（１４）の位置よりも下流側に配置される空気吸引口（１８）とを備え、絞り（１４）は絞り穴（２４）を有している。配管（絞りより上流側の管）の有効断面積は、絞り穴（２４）の有効断面積よりも広い。このような有効断面積の広狭（大小）関係は、絞り（１４）の下流側に負圧領域を形成する。絞り穴（２４）の有効断面積は、空気吸引口（１８）より下流側のノズル（１１）の部分の有効断面積よりも狭く、負圧領域を更に有効に形成する。
【００１２】
その負圧領域に導入される空気は、吸収液縮流剥離効果により微細空気泡として吸収液中に巻き込まれて気液混相流になる。微細粒どうしの合体による空気泡の粗大化は、微細流の粒径がより小さければより有効に防止される。このような気液混相流が液溜め（２）の吸収液中に噴射されて遠くまで運搬され、その際には、噴射される気液混相流の周囲に伴流が生起し、大きな流れになって気泡どうしの合体が起こる前に全体領域に拡散する。このような拡散は、気液混相状態の流れを広域的に且つ全領域に均等に形成し、酸化のムラがなく、完全酸化のために重要な技術が提供され得る。
【００１３】
絞り穴（２４）の中心面と空気吸引管（１７）の中心線との間の流路方向の離隔距離は、ノズル（１１）の吸収液吐出流路（１６）の有効直径の２倍よりも短い。絞り穴（２４）の有効直径は、吸収液吐出流路（１６）の有効直径の０．５〜０．８倍の範囲に設定されていることが更に好ましい。このようなサイズ関係は、理論により推定され実験により実証されている。
【００１４】
絞り穴（２４）の内周面は、下流側に向かって滑らかに拡径化されていることは重要である。このような拡径化は、液の流れを更に効果的に噴流化し、下流側で吸い込む空気の泡の微細化と分散化のために有効である。絞り穴（２４）の開口周縁部分の上流側部分（２３ａ）は上流側に向かって先鋭に形状化され、絞り穴（２４）の開口周縁部分の下流側部分（２３ｂ）は下流側に向かって拡径化されている。先鋭部分は、流れをせん断してそこで生成されるキャビテーションをより微細化する。
【００１５】
吐出口（１２）は、絞り１４又は絞り穴（２４）よりも下流側に延ばされ吸収液吐出流路（１６）を形成する延長筒（４２）の先端開口として形成され、液溜め（２）の中の吸収液（ｂ）の液中に開放されている。絞り（１４）で絞られる気液混相流は、長い吸収液吐出流路（１６）で整流されながら直進して、吸収液（ｂ）の中で吐出口（１２）から遠方まで放出される。吐出口（１２）は、筒液溜め（２）の液面高さに対して適正に低く配置されている。そのような高さ関係は、高さ方向の拡散性を改善する。配管（１５）の吸入口（ポンプの吸入側に接続されている）は、液溜め（２）の側壁面で開口し、吐出口（１２）はその吸入口よりも高い位置に配置され、且つ、吐出口（１２）は吸入口よりもその側壁面に対してより内側に配置されている。このような配置関係は、狭域循環を有効に防止し、既述の広域的・均等的拡散（撹拌）効果の削減を防止する。
【００１６】
ノズル（１１）の吸収液吐出流路（１６）の中心軸心線（Ｌ）は、液溜め（２）の液面に対して下方向きに傾斜していることが、広域的拡散性のために特に好ましい。空気吸引管は、大気中に開放されていて、吸引性能が妨げられない。空気吸引管（１７）が大気中に開放される開放端（１９）は、装置停止中の液体のオーバーフローを防止するために、液溜め（２）の液面よりも高い位置に設定されている。
【００１７】
空気吸引管（１７）は、下方部分（１７ａ）と上方部分（１７ｂ）を備え、下方部分（１７ａ）は固定され、上方部分（１７ｂ）は下方部分（１７ａ）に対して上下方向に可動的に支持されている。空気吸引管（１７）が大気中に開放される開放端は、ポンプが停止している間は、液溜め（２）の液面よりも高い位置に設定されているが、ポンプの動作中は、空気吸引管（１７）は最短化され、空気抵抗を削減することができる。
【００１８】
ノズル（１１）は、絞り（１４）より下流側に位置する下流側形成筒（４１）と、下流側形成筒（４１）に下流側に接続する延長筒（４２）とを備えている。延長筒（４２）は液溜め（２）に固定され、下流側形成筒（４１）は延長筒（４２）に交換自在に且つ着脱自在に接続している。このような着脱自在化は、性能が異なるノズルの交換を容易にし、特に、ノズル形状の劣化に先だって新しいノズルの使用により、脱硫効率を早期に改善することができる。
【００１９】
本発明による湿式排煙脱硫方法は、酸化対象の化学物質を含む液体層の液体（ｂ）を吸引して液体（ｂ）の流れ（Ａ）を形成すること、液体（ｂ）の流れ（Ａ）に空気を混入して液体（ｂ）を循環的に液体層に噴射すること、液体（ｂ）の流れ（Ａ）を絞ること、絞ることにより発生する負圧領域に空気を導入して気液混相流（Ｂ）を生成することとから構成されている。気液混相流（Ｂ）が液体層に噴射される。噴射される気液混相流は、液体層の中で遠くまで及ぶ。
【００２０】
気液混相流（Ｂ）を液体層に噴射する噴射口（１２、既述の吐出口）は、液体（ｂ）を吸引する吸引口（３２）よりも噴射方向に適正距離で離隔し、且つ、噴射口（１２）は液体層中で吸引口（３２）よりも高い位置に配置されている。噴射方向は液体層の液面（３１）に対して下方に向いている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による湿式排煙脱硫装置の実施の形態は、湿式脱硫を行う吸収塔が液溜めと共に設けられている。その吸収塔１は、図１に示されるように、液溜め２の上方に配置されている。液溜め２の中に、水が導入されている。その水の水面の上方から、吸収剤ａが配管３を介してその水に導入される。その水と吸収剤ａとにより吸収液ｂが形成されている。
【００２２】
吸収塔１の吸収領域の下方部分に、スプレーパイプ４が配置されている。スプレーパイプ４には、吸収液を上方に向かって吐出する多数の吸収液吐出口５が設けられている。吸収塔１の下方は開放され、吸収塔１の内部空間は液溜め２の内部空間の上方部分に開放的に連続している。スプレーパイプ４と液溜め２の内部との間に、吸収液ｂを循環させる循環用配管６が配置されている。循環用配管６に循環ポンプ７が介設されている。液溜め２の中の吸収液は、循環ポンプ７により吸い込まれスプレーパイプ４の吸収液吐出口５から吐出される。循環ポンプ７から吐出される吸収液ｂの一部は、排液ｃとして排出され得る。
【００２３】
液溜め２に接続して液溜め２の上方に、煙道８が設けられている。煙道８の下方領域は、液溜め２の内部空間の上方領域に開放的に接続している。ボイラーのような燃焼器（図示されず）から排出される燃焼排ガスｄは、吸収塔１の上端導入口９から吸収塔１の内部に導入される。亜硫酸ガスが除去された後の燃焼排ガスは、洗浄排ガスｅとして煙道８の端部から大気中に排出される。
【００２４】
ノズル１１は、液溜め２の側壁又は周壁の下方部に貫通して配置されている。ノズル１１の内側先端は、吐出口１２に形成されている。液溜め２の中の吸収液ｂは、気液混相用ポンプ１３により吸引されノズル１１に対して吐出する。ノズル１１は、図２に示されるように、絞り１４を備えている。絞り１４と気液混相用ポンプ１３の吐出側の間は、配管１５で接続されている。
【００２５】
絞り１４と吐出口１２の間で、図２に示されるように、ノズル１１の下流側形成筒４１には、長い延長筒４２が接合用鍔４３を介して延長的に付加されている。吐出口１２は、延長筒４２の先端開口として形成されている。延長筒４２は、吸収液吐出流路１６を延長して長く形成している。吸収液吐出流路１６を形成する下流側形成筒４１に、空気吸引管１７が接続している。空気吸引管１７の一端側開口１８は、絞り１４の下流側で吸収液吐出流路１６に対して開口し、特に、下流側形成筒４１の周面部分で開口している。空気吸引管１７の他端側開口１９は、大気中に開放されている。他端側開口１９の高さ位置は、液溜め２の中の液面より高い位置に設定されている。図２に示されるように、ノズル１１の内部流路として形成される吸収液吐出流路１６の中心軸心線Ｌは、水平面に対して約１０度傾斜し、下流側が上流側よりも低い。
【００２６】
絞り１４は、配管１５の側の鍔２１と、吐出口１２の側の鍔２２と、絞り板２３とから構成されている。絞り板２３は、絞り穴２４を形成している。絞り穴２４は、その中心軸心線が既述の中心軸心線Ｌに一致している。絞り穴２４の大きさは、吸収液吐出流路１６の断面積、気液混相用ポンプ１３の時間当たりの吐出流量等の変数、定数に対応して適正に設計されている。
【００２７】
吸収液ｂであるアルカリ水溶液は、循環ポンプ７に吸引され、スプレーパイプ４の複数の吸収液吐出口５から概ね真上に揚液噴霧される。このように噴霧されるアルカリ水溶液の吸収液ｂの中の石灰溶液は、上端導入口９から導入される燃焼排ガスｄの亜硫酸ガスと気液接触し反応して、亜硫酸塩に変わる。亜硫酸ガスが除去された後の洗浄排ガスｅは、煙道８を通されて外部に排出される。生成される亜硫酸塩を含む吸収液ｂは、液滴状になって重力的に落下し、液溜め２の中の吸収液層の液面から吸収液層中に進入して液溜め２に戻される。
【００２８】
空気と吸収液の混合流は、後述されるように混相流になってノズル１１の吐出口１２から液溜め２の中の吸収液に噴流化されて直進的に流入する。吸収液の中の亜硫酸塩は、空気に接触し酸化して硫酸塩に変わる。硫酸塩の濃度が高くなった吸収液は、排液ｃとして排出される。石灰等の吸収剤ａは、液溜め２に補充される。
【００２９】
ノズル１１から、吐出される気液混合流は、空気吸引管１７の一端側開口１８の近傍で生成される。気液混相用ポンプ１３から吐出される吸収液の流れＡは、図２に示されるように、絞り１４の絞り板２３により絞られ抵抗を受けて絞り穴２４を通り一端側開口１８の近傍に流れ込む。一端側開口１８の近傍では、流れＢは負圧化される。その負圧化領域に、空気吸引管１７の中の空気が勢いよく流れ込む。
【００３０】
その空気流Ｃは、負圧化領域流Ｂに乱流的、撹拌的に合流し、縮流剥離効果によりその空気流は微細な空気泡の流れに変わる。微細粒どうしの合体による空気泡の粗大化は、微細流の粒径がより小さければより有効に防止される。ノズル１１の中の吸収液吐出流路１６の流れは、このような乱流撹拌特性を保持している。このような乱流撹拌特性を保持して、気液混合流がノズル１１の吐出口１２から液溜め２の吸収液層に噴流化されて流入する。このように流入する泡流は、約１０度の下向き傾斜の液流に乗って放出され、液溜め２の底面近くを流れて遠方まで到達する。速い速度の空気泡は、合体が進む前に高速に遠方まで流れ微細粒状を維持して、液層の上方部に浮上する。大きい気液接触面積で吸収液に接触する微細空気泡は、その亜硫酸塩の酸化を促進する。
【００３１】
絞り１４の絞り穴２４を通過する吸収液には、吸収液縮流の剥離により絞り１４の下流側の背面で負圧力が生じる。その負圧力領域に吸収液の通過流量に対応した空気が大気に連通する空気吸引管１７の内側開口端から吸引される。このように吸引される空気が負圧流Ｂの吸収液流に混ざって、絞り１４よりも上流の吸収液流れＡが増量され、吸収液吐出流路１６の吐出流は、空気と吸収液が混ざった混相流になっている。このような混相流は、ノズル１１の吐出口１２から液溜め２の吸収液中に強い噴流になって噴射され分散作用を受ける。このような吐出噴流は、伴流を伴ってより大きな流量の流れを液溜め２の中に形成する。大きい運動量を持って伴流を伴う気液混相流は、液溜め２の中で広域に分散する。吸収液の吸引領域と混相流の吐出領域との間には有効距離が設けられていて、狭域循環が起こらず、伴流を伴う既述の大容量の気液混相流の中の空気泡はその伴流の間に閉じ込められながらその吐出方向に分散的に勢いよく流れ、空気泡どうしが雪だるま式に合流して大きい空気泡になることが有効に回避され、気泡の分散性が広域に維持されてその分散効率が高い。
【００３２】
吐出ノズルの上流側に空気を混入される既述の第３，４公知技術と異なって、吐出流を生成する吐出ノズルの途中の負圧領域で空気を吸引するこのような混相流は、空気が負圧と大気圧の差により推進され吸収液の流れによりせん断されて微細な多数の気泡に分断され、吸収液中に巻き込まれて吐出後でなく吐出ノズル中で更に激しくせん断力を受け微細化されて分散され、更に、このようにせん断され分散された気泡は、吐出ノズルの外側に勢いよく噴出し、更に伴流を伴う大きい流量の流れに捕捉され微細気泡の状態で遠方まで運搬されて広域に分散し、配管１５の中での空気泡どうしの合体が起こらず、空気と吸収液の分離が起こって２相流にならずに混相流になり、このような混相流は吐出ノズルから吐出された後にも微細空気泡の分散性を保持することができる。
【００３３】
このように広域に分散する微細気泡は、大きい面積で吸収液に接触しその吸収液中の亜硫酸塩を高効率に完全に酸化することができる。１つのノズルの酸化能力が十分に大きく、点検清掃時に邪魔になるノズルの数の大幅な削減が可能である。大域的な流れが生成されるので、混相流の噴射・吐出位置が拘束されず自由に設定され得る。気泡を巻き込まないポンプは、その動力が低減され得る。伴流の生起による噴流量の増大は、撹拌効果を促進する。空気供給用のブロワーは、必ずしも必要ではなく、後述される実施例に示されるように、ブロワーなしに高効率な酸化、特に、完全酸化を実現することができる。
【００３４】
実施例又は実証例：
空気吸引管１７の中心線と絞り１４の中心線（絞り板２３の流れ方向に直交する中心断面）との間の距離は、流体力学的に適正に規定され、その距離は、ノズル１１の内径（吸収液吐出流路１６の直径であり、有効断面積の円形換算の直径）の２倍の長さより短いことが好ましい。空気の吸引性と噴射吸収性の遠方への到達度が考慮されれば、絞り径である絞り穴２４の直径は、ノズル１１の内径の０．８〜０．５倍の程度であることが好ましい。このような規定は、絞り１４の後流側の負圧の発生が配管１５の中の流量に応じて有効になる実験上の指針である。その距離が長い場合、負圧発生が有効ではない。
【００３５】
約１，０００ｐｐｍのＳＯ２を含む毎時４０，０００立方メートルＮの燃焼排ガスｄが吸収塔１に導入される。一方で、毎時５００立方メートルの吸収液ｂが循環ポンプ７により吸引揚液されてスプレーパイプ４から吸収塔１の中に散布される。燃焼排ガスｄは脱硫処理され、脱硫した亜硫酸ガスＳＯ２は、これと量論的に概ね等量である吸収剤ａとして配管３を介して導入される石灰石と反応し、脱硫した亜硫酸ガスと量論的に等量である石膏が排液ｃとして抜き出される。
【００３６】
液溜め２の中の吸収液ｂの液面３１の高さは、底面から約２．５ｍに設定された。気液混相用ポンプ１３に吸入されるように液溜め２の側壁に開けられている吸入口３２と液面３１との間の相対高さは、２ｍに設定された。吐出口１２の水平方向位置は、吸入口３２が開けられている側壁の内側面から０．４ｍに設定された。循環用配管６は、毎時２００立方メートルの吸収液ｂを吸引する。空気吸引管１７は、他端側開口１９から毎時１８０立方メートルＮの空気を吸引した。
【００３７】
本実験・実証装置の仕様は次の通りである：
（１）吸収塔１の断面積は４平方メートルであり、吸収塔１の内部の有効高さはスプレーパイプ４に対して１２ｍである。
（２）液溜め２の断面積は、２ｍ×４ｍであり、底面からスプレーパイプ４までの相対高さは３．５ｍである。
（３）スプレーパイプ４は、２本が設けられ、その呼び径は１５０Ａであり、呼び径４０Ａであり長さが１００ｍｍの吸収液吐出口５が４本上向きに取り付けられている。
（４）配管１５の呼び径は、１５０Ａである。
（５）ノズル１１の呼び径は１００Ａであり、絞り穴２４の穴径は７５ｍｍである。吐出口１２は、既述の通り側壁（２ｍの距離で対向する側壁）から０．４ｍ内側に進入した水平方向位置に位置づけられ、床面（底面）から０．５ｍの高さ方向位置に位置づけられている。ノズル１１の流路の中心線Ｌの床面（水平面）に対する傾斜角度は、１０゜に設定された。
（６）空気吸引管１７の呼び径は、４０Ａである。空気吸引管１７の中心線と絞り１４の中心線との間の間隔は、１００ｍｍに設定された。
（７）空気吸引管１７の他端側開口１９の高さ位置は、液面よりも１ｍ高い。
このような仕様の本実験装置は、広域で均質な酸化が進み円滑な酸化により既述の通りの完全酸化を可能にした。
【００３８】
図３は、本発明による湿式排煙脱硫装置の実施の形態のノズルの改良を示している。絞り１４と吐出口１２の間で、ノズル１１の下流側形成筒４１には、長い延長筒４２が接合用鍔４３を介して延長的に付加されている。吐出口１２は、延長筒４２の先端開口として形成されている。延長筒４２は、吸収液吐出流路１６を延長して長く形成され、その下流側部分は、液溜め２の側壁を貫通している。
【００３９】
吸収液吐出流路１６を形成する下流側形成筒４１に、空気吸引管１７が接続している。空気吸引管１７の一端側開口１８は、絞り１４の下流側で吸収液吐出流路１６に対して開口し、特に、下流側形成筒４１の周面部分で開口している。空気吸引管１７の他端側開口１９は、大気中に開放されている。気液混相用ポンプ１３が停止していて負圧流Ｂが存在しない場合、空気吸引管１７の中の液の液面は、液面３１に等しくなる。他端側開口１９の高さ位置は、液溜め２の中の液面３１より高い位置に設定されている。ノズル１１の内部流路として形成される吸収液吐出流路１６の中心軸心線Ｌは、水平面に対して約１０度傾斜し、下流側が上流側よりも低い。
【００４０】
絞り１４は、配管１５の側の鍔２１と、吐出口１２の側の鍔２２と、絞り板２３とから構成されている。絞り板２３は、絞り穴２４を形成している。絞り穴２４は、その中心軸心線が既述の中心軸心線Ｌに一致している。絞り穴２４の大きさは、吸収液吐出流路１６の断面積、気液混相用ポンプ１３の時間当たりの吐出流量等の変数、定数に対応して適正に設計されている。
【００４１】
空気吸引管１７は、２重管として形成され、固定側管１７ａと可動側管１７ｂとから形成されている。気液混相用ポンプ１３が停止している間は、可動側管１７ｂは液がオーバーフローしないように、十分に高い位置まで引き上げられる。気液混相用ポンプ１３が駆動されている間は、負圧流Ｂ圧力が低下するから、可動側管１７ｂは低い位置まで引き下げられる。空気吸引管１７の全長が短くなって、空気吸引管１７の他端側開口１９から吸引される空気が空気吸引管１７の内周面から受ける抵抗が小さくなる。
【００４２】
ノズル１１の下流側形成筒４１と延長筒４２を接合する接合用鍔４３は、着脱自在に組み立てられる。下流側形成筒４１の側の鍔の厚みが大きい複数部分４１ａは、延長筒４２の側の複数の溝部分に嵌まり込む。延長筒４２の側の鍔の厚みが大きい複数部分４２ａは、延長筒４２の側の複数の溝部分に嵌まり込む。延長筒４２は常態的に液溜め２に取り付けられているが、下流側形成筒４１と絞り１４とを含む一体物は、延長筒４２に交換自在に取り付けられ、絞り１４は適宜に交換自在である。
【００４３】
絞り板２３が絞り穴２４を形成する開口周縁部分は、上流側が先鋭である下流側は非先鋭に形状化されている。その開口周縁部分の上流側部分２３ａは、上流側に向かって先鋭に形状化され、その開口周縁部分の下流側部分２３ｂは、下流側に向かって拡径化されている。上流側部分２３ａの内周面と下流側部分２３ｂの内周面は連続して滑らかな曲面を形成し、その曲面はラッパ状の円錐面（又は疑似円錐面）に形成されている。その円錐面は、下流側開口が上流側開口より連続的に大きくなっている。
【００４４】
配管１５の中の液流は上流側部分２３ａでせん断的に剥離され、上流側部分２３ａで微細なキャビティーが無数に形成される。そのような微細な無数のキャビティーは、更に、負圧化される液流の中に分散し、このように微細な無数のキャビティーが分散し更に負圧化される液流の中に、空気吸引管１７から導入される空気泡がその液中に効果的に吸い込まれて分散する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による湿式排煙脱硫装置、及び、湿式排煙脱硫方法は、広域性と混相性との相乗作用により、気液接触面積が広域に、且つ、場所的に均等に増大し、場所の相違による酸化のムラがなく、完全酸化又はほぼ完全に近い酸化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による湿式排煙脱硫装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、吐出ノズルの実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３は、吐出ノズルの実施の他の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、公知の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【図５】図５は、公知の他の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【図６】図６は、公知の更に他の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【図７】図７は、公知の更に他の排煙脱硫装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１…吸収塔
２…液溜め
１１…吐出ノズル
１２…吐出開口
１３…ポンプ
１５…配管
１４…絞り
１５…配管
１６…吸収液吐出流路
１７…空気吸引管
１７ａ…下方部分
１７ｂ…上方部分
１８…開口
１９…開放端
２３ａ…上流側部分
２３ｂ…下流側部分
２４…絞り穴
４１…下流側形成筒
４２…延長筒
Ｌ…中心軸心線
ａ…吸収剤
ｂ…吸収液
ｄ…燃焼排ガス
【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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【図７】
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