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特集論

文

排煙脱硫最新技術
Advanced Technology of Flue Gas Desulfurization(FGD)
中 山 喜 雄＊1

小 島 信 夫＊2

沖鬼 塚 雅 和＊5

Yoshio Nakayama

野Susumu Okino

進＊4

大 石 剛 司＊3

Nobuo Kojima

Tsuyoshi Oishi

Masakazu Oniduka

当社では，排煙脱硫技術として液柱式吸収塔及び水流酸化装置を開発・実用化してきた．液柱式吸収塔
は① 超高脱硫，② 内部品が少なくメンテナンスが容易，③ スケールフリーなどの特徴を持つ．水流酸化装置は① 酸素利用率が高く，② 酸化用空気ブロワが省略可能，③ 回転体がなくメンテナンスが容易の特徴を有する．新技術・次世代液柱塔の早期開発及び海外市場への拡販を目的として大型試験設備を建設した．また実機では他プロセスの吸収塔を液柱塔に改造して脱硫率 99.4 ％の実績が得られた．

1．はじめ

ミストエリミネータに排ガス出口

近年，地球環境問題に対する取組の中で，当社は二酸化硫黄（SO2）低減対策として湿式石灰石こう法にスプレーパイプよる燃焼排ガスからの脱硫技術を開発し，1972 年より火力発電所からの排ガスを処理するプロセスとして実用化してきた．
2004 年 7 月現在，当社は 167 プラントの湿式石灰石

排ガス入口

こう法排煙脱硫装置の納入実績をもち，国内外ともに業界一のシェアを獲得している．
排煙脱硫装置は高性能化の改善がなされる一方で，設備費の更なる低減を求めるユーザの要望が年々強ま循環ポンプっている．
図１

ユーザの要望としては

向流液柱塔（1）メンテナンス軽減（2）コストダウン

浄化された後，ミストエリミネータを経て系外に排出（3）省エネルギーされる．吸収液は塔底部に設置した耐摩耗特殊ノズル等があり，当社ではこれらの要望にこたえられる設備から上方に向かって噴出し，排ガスと気液接触し脱硫として，液柱式吸収塔（以下，液柱塔と称する）及びを行っている．

水流酸化装置を開発・実用化してきた．以下にこの液従来の吸収塔内部には，充てん物，多孔板，多数の柱塔及び水流酸化装置の概要と最近の実績について報スプレー配管など構造物が入っているものが一般的で告する．

あるが，本液柱塔では塔底部にスプレーパイプを設置

2．排煙脱硫最新技術
2．1

液柱式吸収塔（液柱塔）

当社の独自技術である液柱塔の例を図１に示す．

するだけの極めてシンプルな構造となっている．そのため，従来方式に比べて，メンテナンス軽減，コストダウン，省エネルギーが可能となり，大幅なコンパクト化を達成している．

排ガスは入口ダクトより流入し，吸収液と接触して＊1

プラント・交通システム事業センター地球環境技術部環境技術計画グループ長＊2
プラント・交通システム事業センタープラント・環境プロジェク
ト統括グループ主席

図２に液柱の噴出状況を模式的に示す．落下してく＊3

プラント・交通システム事業センター地球環境技術部主席
技術本部広島研究所化学プラント研究推進室＊5
技術本部広島研究所化学プラント研究推進室主席
＊4

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排ガス出口

高密度液滴（高濃度液滴によるガスの包み込み）
吹上げ液と落下液により形成される液柱

上向きノズル（自己洗浄）

一段スプレーパイプ（シンプルで容易なメンテナンス）

排ガス入口

図２

液柱塔噴出状況と機能る細かい液滴と吹き上げてくる液滴との干渉作用で，スケールが発生しない．

非常に気液接触効率の高い濃密な液層が形成されるた

2．2

め超高脱硫を可能にしている．

ユーティリティ削減を目指し当社が独自に開発した

液柱塔は塔内にスプレーパイプ以外の構造物がなく水流酸化装置酸化装置である．図３及び図４に水流酸化装置の概念

非常にシンプルであり，スケーリングの起点となる箇を示す．

所が存在しないため，スケーリングは発生しない．ま水流酸化装置は，吸収塔循環ポンプ吐出液の一部をた，上向きノズルを採用しているため，落下スラリによってスプレーノズル及びスプレーパイプは常時自己洗浄される．

吸収塔

排ガス出口

¡液柱塔の特徴① 超高脱硫率
液柱塔は気液接触効率が非常に高いため，99 ％以上の超高脱硫率．
② メンテナンスが容易

排ガス入口

吸収塔内には１段スプレー以外に内部品が無いため，メンテナンスが容易．

空気③ スケールフリー．

循環ポンプ

塔内部が非常にシンプルで，スプレーパイプ，噴流ノズル

スプレーノズル等内部品が自己洗浄されるため，

空図３

水流酸化装置設置概念

気空洞生成による特徴（1）微細空気の形成（2）空気の自然吸気が可能

スラリー液噴オリフィス

図４

流噴流ノズル概念
三菱重工技報 Vol.41 No.4（2004-7）

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吸収塔タンク内に噴流し，この水流を利用して空気を実機展開できるようになった．

微細化，拡散させることによりスラリーとの気液接触

今後は，本試験設備の試験結果の解析や見学を通じ，を向上させ，少ない空気量で効果的な酸化が得られる新技術及び次世代液柱塔の早期開発並びに今後の海外装置である．

市場の拡販にもつなげていく予定である．

さらにこの噴流ノズルは，エジェクタ効果により空（1）大型試験設備仕様

気をノズル内に自吸できるため酸化用空気ブロワの省容略が可能である．

（w）
ガス流量： 1 200 000 m3N/h

また，回転体が無くノズルを設置するだけであり，非常にシンプルでメンテナンスが容易になっている．
¡水流酸化装置の特徴① 酸素利用率が高く従来技術の横型酸化攪拌機に比較して省エネルギー量： 400 MW 相当

入口 SO2 ： SO2 ボンベにて注入場

所：当社三原工場（2）大型試験設備特徴① 実機スケールの試験設備¡実機スケールで下記項目の試験を実施でき，脱② 酸化用空気ブロワ省略可能

硫性能の解析，検証が可能．

③ 回転体が無くメンテナンスが容易（a）脱硫性能確認試験

2．3（b）酸化性能確認試験

大型試験設備これまで当社は排煙脱硫の新技術の開発は，広島研究所などの実験設備で徐々にスケールアップして試験を実施，検証後，実機展開してきたが，近年，米国，欧州，中国等の海外案件が増加する傾向があり，その市場での拡販を図るべく，低コストかつ高性能の次世代液柱塔の開発を急ぐ必要がでてきた．
そのため，以下の２点を目的として，大型試験設備を当社三原工場に建設した．図５に大型試験設備外観（c）ガス流動試験¡計測座を合計 184 個所有し，吸収塔内各点でデータ採取が可能．
② 実石灰石と石膏スラリーの使用
石灰石供給システムと石膏脱水システムを有し，実石灰石を用いて，試験実施が可能．

3．最近の納入実績
液柱塔式排煙脱硫装置の一例として，鹿島北共同発を示す．
① 新技術及び次世代液柱塔の開発スピードアップ

電（株）向け３号排脱設備増強工事（2003 年改造後運② 液柱塔を海外市場へ拡販

開）の液柱塔化を紹介する．

この大型試験設備は 400 MW 相当の実機とほぼ同ス

本例はウェルマンロ−ド法（硫酸製造プロセス）のケールで脱硫試験を行い，性能解析を行うことができ既設吸収塔を湿式石灰石こう法の向流液柱塔に改造しることが大きな特徴である．

たものである．

また，大型試験設備での検証試験を行うことにより，今まで新技術を展開する際に実施していたベンチスケ（1）主な改造内容と特徴① 既設ウェルマンロード吸収塔の液柱塔化

ールテスト，パイロットテスト，小型実証設備などの

図６に改造の概念，図７に設備外観を示す．

スケールアップ検証試験も省略でき，新技術を素早く既設吸収塔の内部品を撤去し，液柱塔の内部：改造部液柱塔化

X

内部品撤去

X
改造前

改造後

X−X 断面図６ 鹿 島 北 共 同 発 電（ 株 ）３ 号 排 脱 設 備
図５

大型試験設備外観

ウェルマンロード吸収塔の液柱塔化．

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内 部 塔 断 面： 9 000 W × 5 400 L
酸 化 装 置：水流酸化装置
脱硫率：計画 98 ％実績 99.4 ％（性能試験時）

4．まとめ

液柱式吸収塔（液柱塔）は，¡超高脱硫¡メンテナンスが容易¡スケールフリーの特徴を有する．
今後，液柱塔をはじめとする当社の排煙脱硫技術を
図７

鹿島北共同発電（株）３号排脱設備概観

大型試験設備などで更に改善を行い，国内外の大気環境保全に貢献していきたいと考えている．

品であるスプレーパイプ，スプレーノズルを設置し，他プロセスの吸収塔缶体をそのまま用いて吸収塔そのものを液柱塔化した．
② 水流酸化装置の設置
酸化方式には水流酸化装置を採用し酸化用空参 考 文 献（1）鵜川直彦ほか，三菱重工技報（1995）

Vol.32No.5

気ブロワを省略した．
③ 改造の特徴¡既設缶体を可能な限り流用することで，新設に比べ工期の短縮及び設備費の削減を達成．
¡液柱塔化及び水流酸化装置の採用により，既設ウェルマンロード吸収塔に比べて省エネルギー・メンテナンス軽減が図れた．

中山喜雄

小島信夫

沖野進

鬼塚雅和

大石剛司

（2）改造後設備仕様
改造後の仕様は以下のとおりである．
型式：向流液柱塔

排 ガ ス 量： 579 000 m3N/h（w）
吸 収 塔 寸 法： 9 000 W × 13 000 L × 3 500 H

三菱重工技報 Vol.41 No.4（2004-7）