专利名称：废气处理塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及配备于各种设备和锅炉等的废气处理塔。
背景技术：
为了除去各种设备和锅炉的废气中所含的硫氧化物(SO2)，采用了气液接触方式的废气处理塔。
作为该废气处理塔，有所谓液柱式的处理塔，将硫氧化物的吸收液朝上方以柱状喷出(例如，参照专利文献1)。如图31或图32所示，在这种液柱式的废气处理塔1中，从形成于下部侧面的导入口2导入废气，并通过在废气流向上方的排出口3期间与以柱状喷出的液柱C接触，使废气中所含的硫氧化物被除去。
在这种液柱式的废气处理塔1中，与液柱C接触而从排出口3排出的废气中含有微细的液滴(一般将其称作薄雾)，为了吸收该液滴，在排出口3上设有消除器5和薄雾消除器6。
专利文献1实开昭59-53828号公报(图1)在这种液柱式废气处理塔1中，为提高废气的处理效率(单位时间的处理量)，需要使装置大型化，或提高废气的流速。
但是，当然不希望设备大型化的情况出现。因此，若研究将废气的流速提高到现状以上的方案，则如图9所示，在现有的废气处理塔1中提高到某一值以上的流速，会出现通过液柱C无法除尽硫氧化物，废气会直接穿透，因而很难提高处理效率等问题。
此外，例如在图32所示的构成中，会出现通过薄雾消除器6无法充分回收废气中的液滴，而液滴与废气一同穿过薄雾消除器6而排出等问题。
其中，废气在从下方流向上方的过程中应与液柱C进行气液接触，但由于该废气流向而在液柱C附近产生的液滴受到朝向上方的阻力。并且，由于与液滴重量(直径)相应的重力与流向上方的废气导致的阻力(空气阻力)的平衡，某一定程度以上的重量(直径)的液滴随着废气的流向上升至废气处理塔1内，移向薄雾消除器6。
此时，若废气的流速加快，与此相应，上升至废气处理塔1内的液滴的直径的上限值也会变大，且作为整体上升的液滴的量也增加。于是，在薄雾消除器6中增加了必须收集的液滴量，吸附在薄雾消除器6的收集板6a的表面的液体量也有所增加。
另一方面，由于废气的流速逐渐提高，所以吸附于收集板6a表面的液体再次被废气飞散开，其结果，导致液体穿过薄雾消除器6。
此外，在设计废气处理塔1时，设定正常运转时的废气的流速，基于该设定的废气的流速，求出与废气一同上升至废气处理塔1内的液滴的直径，将薄雾消除器6设计为可确实地收集所求直径的液滴。
但是，在废气处理塔1中，废气的流向并不均匀，而因各种原因而形成非正常的流向，流速也随着位置而不同。因此，实际上还存在废气以流速大于设计时设定的正常运转时的流速而流过的区域。由此，在该区域中大至设计时假设值以上的直径的液滴与废气一同上升而倾向于薄雾消除器6，其结果，与上述一样，液体不能被薄雾消除器6收集，而直接穿过。
发明内容
本发明基于这种技术问题而提出，其目的在于，通过将废气的流速提高到现有值以上，提高废气的处理效率等。
此外，其目的在于，提供一种废气处理塔，可确实地回收液体。
为达成这种目的，本发明者们进行了勤奋地研究，得到如下的结果。
在废气处理塔1内部设有多个喷出液柱C的喷嘴4，但从各喷嘴4以柱状喷出的液体由于从顶点向外方扩散而落下，所以在多个喷嘴4喷出的液柱C之间产生同一平面内的液体的疏密现象。从下方流向上方的废气通过与该液柱C及其周围飘浮的液滴接触，理应除去硫氧化物，但通过与该液柱C和液滴接触，受到与流向相反的阻力。还推测若废气的流速提高，会出现在相互邻近的喷嘴4、4之间的液体存在状态为稀疏的部分受到来自液柱C和液滴的阻力不足，其结果，废气会直接穿过，而无法除尽硫氧化物等现象。
因此构成的本发明的废气处理塔，具备塔主体，将从下方导入的废气向上方排出，其特征在于，在塔主体内具备第一物质除去部，通过从下方至上方以柱状喷出而产生液柱，通过液柱与废气接触而除去废气中所含的物质；和第二物质除去部，设在不同于第一物质除去部中产生的液柱的区域，通过使液柱与废气接触，除去废气中所含的物质。
在这种废气处理塔中，气体被从塔主体下方导入，在第一物质除去部，通过与液柱接触，而除去废气中所含的物质；并且在设在不同于第一物质除去部产生液柱的区域的第二物质除去部，通过与液体接触，而除去排气中所含的物质。
这种废气处理塔特别适合于，在塔主体的侧面，比第一物质除去部和第二物质除去部偏下方的位置形成了废气的导入口类型。
其中，第二物质除去部应设在不同于第一物质除去部中产生液柱的区域，但具体讲，在塔主体内，可设在液柱的上方、下方的任意一处或上下两处。
此外，作为第二物质除去部，可具备喷嘴，通过以伞状喷出液体，产生液膜。该喷嘴优选配备多个，进而，优选配置成从喷嘴产生的液膜与相邻的其他喷嘴产生的液膜无间隙地重叠。且，从喷嘴喷出的液体可通过泵加压。
然而，喷嘴优选设在第一物质除去部输送用于产生液柱的液体的配管上。由此，可在第一物质除去部与第二物质除去部中共用配管。其结果，可将塔主体内开口率的减小抑制到最小限。
作为第二物质除去部，可具备碰撞部件，使从第一物质除去部中产生的液柱或喷嘴产生的液膜下落的液体通过碰撞来产生液滴。其中，碰撞部件应能够使从喷嘴产生的液膜落下的液体通过碰撞而产生液滴，但就在这种情况下，作为第二物质除去部可具备喷嘴和碰撞部件双方。且，也可以通过仅有从第一物质除去部中产生的液柱落下的液体碰撞而产生液滴，在这种情况下，作为第二物质除去部仅具备碰撞部件。
此外，碰撞部件的构成还可是具有向塔主体上下方向延伸的壁面，使通过碰撞部件产生的液滴借助于与壁面间的摩擦力而保持在壁面附近。
如上述的废气处理塔，其特征在于，还可具备塔主体，将从下方导入的废气向上方排出；在塔主体内的液柱产生部，为通过与废气接触而除去该废气中所含的物质，通过将液体从下方向上方以柱状喷出而产生液柱；以及液滴-液膜产生部，为通过与废气接触而除去该废气中所含的物质，在不同于液柱的区域产生液滴和/或液膜。
此外，本发明的废气处理塔，具备将从下方导入的废气向上方排出的塔主体，其特征在于，在塔主体内，具备液体供给部，供给液体，通过与废气接触而除去废气中所含的物质；第一液滴收集部，设在相对液体供给部的废气的流向下游侧，收集与液体接触的废气中所含的液滴；以及第二液滴收集部，设在相对液体供给部的废气的流向下游侧，且比第一液滴收集部偏上的上游侧，收集废气中所含液滴中大于第一液滴收集部中收集的液滴的液滴。
这种废气处理塔可以为任意形式的构成，但例如可优选采用所谓液柱方式，即在液体供给部中通过将液体以柱状从下方向上方喷出而产生液柱，借助于使气体与液柱接触而除去废气中所含的物质。
根据在第一液滴收集部的上游侧具备第二液滴收集部，在上游侧的第二液滴收集部收集大于第一液滴收集部所收集的液滴的液滴。由此，在下游侧的第一液滴收集部收集小于第二液滴收集部所收集的液滴的夜滴。
作为具体的构成，优选使第一液滴收集部具备多张第一收集板，相对废气的流向倾斜，以规定间距排列；使第二液滴收集部具备多张第二收集板，相对废气的流向倾斜，以大于第一收集板的规定间距排列。
其中，第二收集板的间距可基于塔主体内的废气的通常运转时流速而设定。例如，在塔主体内通常运转时，将废气的流速设为5m/s的情况下，优选将第二收集板的倾斜角被设为28°，将间距被设为100～150mm。在这种情况下，可由第二收集板收集粒径大致为3mm以上的夜滴。且，在这种情况下，第一收集板的间距优选被设定为40～60mm。
此外，第二收集板的间距也可基于塔主体内的废气的最大流速而进行设定。由此，也可与在塔主体内废气的流向为非正常等的情况相对应。
根据本发明，提高气液的接触效率而能够提高废气的处理效率，通过将废气的流速提高到现有值以上，可提高废气处理塔的性能，即能发挥等同性能又能对废气处理塔进行小型化。
此外，根据本发明，通过设置液滴消除器，可提高废气的流速，或即使在想象外存在废气流速很高的区域等情况，也可确实地回收液体。
图1是表示有关第一实施方式的废气处理塔的构成的剖视图。
图2是液滴产生部件的透视图。
图3是表示液滴产生部件中的液滴产生过程的剖视图。
图4是表示有关第一实施方式的废气处理塔的变形例的剖视图。
图5是表示有关第二实施方式的废气处理塔的构成的剖视图。
图6是表示有关第二实施方式的废气处理塔的变形例的剖视图。
图7是表示有关第三实施方式的废气处理塔的构成的剖视图。
图8是表示有关第三实施方式的废气处理塔的变形例的剖视图。
图9是表示为评价本发明的废气处理塔的性能而进行的试验的结果的图，表示气体流速与塔出口的硫氧化物浓度之间的关系的图。
图10是表示液体的单位流量和气体流速的关系的图。
图11是表示液体的单位流量和脱硫率的关系的图。
图12是表示第四实施方式的废气处理塔的构成的剖视图。
图13是表示喷雾喷嘴的设置例的图，(a)为主视图，(b)为(a)的向视剖视图。
图14是表示喷雾喷嘴的另一设置例的图，(a)为主视图，(b)为(a)的向视剖视图。
图15是表示喷雾喷嘴的又一设置例的图，(a)为主视图，(b)为(a)的向视剖视图。
图16是表示为比较本实施方式中的废气处理塔和第二实施方式中的废气处理塔的性能而进行的试验的结果的图，表示单位循环流量与脱硫率之间的关系。
图17是表示气体流速与压力损失之间关系的图。
图18是在废气处理塔的导入口附近设有倾斜面的情况的例。
图19是在废气处理塔内设有整流板的情况的例。
图20是表示为评价在设有倾斜面和整流板时的性能而进行的试验的结果的图，(a)是表示液体的单位流量和脱硫率之间的关系的图，(b)是表示气体流速与脱硫率之间关系的图。
图21是表示废气处理塔的构成的剖视图。
图22是表示液滴消除器的构成的图，(a)为俯视图，(b)为纵剖视图。
图23是表示液体采用石灰水而改变了收集板的间隔时的废气流速与收集临界液滴直径的关系的图。
图24是表示在求出废气流速与收集临界液滴直径的关系时所用的收集板的形状的图。
图25是表示液体采用水时的、改变收集板的间隔时的废气流速与收集临界液滴直径的关系的图。
图26是表示在设定为不同于图23形状的收集板的情况下，液体采用石灰水而改变收集的间隔时的废气流速与收集临界液滴直径的关系的图。
图27是表示在液体采用水而改变收集板间隔时的废气流速与收集临界液滴直径的关系的图。
图28是表示薄雾消除器与液滴消除器中液滴直径和收集效率之间关系的图。
图29是表示本实施方式所示的构成中的实验结果的图，且是表示入口薄雾浓度与出口薄雾浓度关系的图。
图30是表示压力损失的图。
图31是表示现有的废气处理塔构成的剖视图。
图32是表示现有的废气处理塔的另一构成的剖视图。
具体实施例方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。
(第一实施方式)图1为用于说明本实施方式中的废气处理塔10A的构成的剖视图。
如该图1所示，废气处理塔10A，塔主体11例如为剖视为矩形的筒状，其底部被底板12堵塞，在上部形成了开口部13。且，在塔主体11的下部侧面开口而形成了导入口14，用于将废气导入塔主体11内。
在塔主体11内设有具备多个喷嘴15的配管16。通过泵17吸上蓄留于塔主体11底部的液体，供给配管16。喷嘴15为将液体向上方以柱状喷出的部件，这些个喷嘴15以适当设定的间隔进行配置，使得从相互邻近的喷嘴15向上喷出的液柱C之间产生间隙。
在本实施方式中，在废气处理塔10A的塔主体11的比喷嘴15偏下方且比导入口14偏上方的部分设有液滴产生部件20。
如图2和图3所示，该液滴产生部件20为被称作网格等的部件，具有将相互正交的分别以规定间隔配置的纵板部(碰撞部件)21和横板部(碰撞部件)22相互正交地组合的形状，作为整体形成了格子状。纵板部21、横板部22分别形成了其上表面21a、22a具有规定宽度的平面。且，纵板部21、横板部22具有规定的高度，由此，在被相互邻近的纵板部21、21和横板部22、22围住的部分形成了空间S。
具有上述构成的废气处理塔10A中，从喷嘴15向上喷出的液体形成液柱C，下落到下方。并且，下落的液体与液滴产生部件20的上表面21a、22a碰撞，形成微细的液滴M。
这样，产生的液滴M若是通常应直接飘浮而下落，但在液滴产生部件20上形成多个的空间S内，借助于纵板部21、横板部22的壁面的摩擦力，保持比通常更长时间地飘浮于空间S内的状态。而且，该现象与流体的流速因和壁面的摩擦力而越接近沿着流向的壁面附近就越小的现象相同，可容易理解。
然后，液滴下落到废气处理塔10A内，蓄留在底部。
另一方面，从导入口14大致沿着水平方向导入的废气在废气处理塔10A内改变方向，流向上方。并且，作为第一物质除去部，通过与从喷嘴15向上方喷出的液柱C接触，废气中的硫氧化物被液体吸收，并从上部的开口部13排出。还在作为第二物质除去部的液滴产生部件20的部分，也通过与上表面21a、22a碰撞而产生，并保持于空间S而飘浮的微细的液滴M接触，吸收废气中的硫氧化物。
再者，如图1所示，在废气处理塔10A内的上部设有消除器18，通过该消除器18除去-回收残存于废气中的微细的液滴M。
如上所述，在废气处理塔10A中，通过配备液滴产生部件20，不仅能对液柱C，还能在液滴产生部件20附近产生液滴而飘浮。由此，可在废气处理塔10A内在以往不存在液体的区域存在液滴M。其结果，可提高硫氧化物的除去性能。
此外，废气在与液柱C和液滴M接触时应受到阻力，但与现有的仅有液柱C的情况相比，作为整体又增大了与液滴M存在量相应的阻力，从而可提高气液的接触效率。其结果，即使将废气的流速提高到现有值以上，也能提高废气会直接穿过的临界流速。因此，可急剧提高废气处理塔10A的脱硫性能。且，只要能发挥等同的性能，可按废气流量提高了多少而使废气处理塔10A相应地比现有的更小型化。
再者，在上述实施方式中，将液滴产生部件20配置于喷嘴15的下方，但如图4所示，也可以配置于从喷嘴15产生的液柱C的上方。且，当然，也可以将液滴产生部件20设在喷嘴15的上-下两处。
当在液柱C的上方配置了液滴产生部件20时，通过将从液柱C产生且因废气流向而向上方流过的液滴M保持在液滴产生部件20的空间S，可发挥废气中的硫氧化物除去效果、向废气流向付与阻力效果。
(第二实施方式)接着，示出在废气处理塔10B上附加了喷雾喷嘴(喷嘴)30的情况的例。而且，对于废气处理塔10B的基本构成，因与上述第一实施方式相同，所以标以相同标号，省略其说明。
如图5所示，在废气处理塔10B的塔主体11的比喷嘴15偏下方且比导入口14偏上方的部分设有具备多个喷雾喷嘴30的配管31。
在该配管31上连接了升压泵(泵)33，对通过泵17从塔主体11的底部吸上来的液体进行升压。而且，还可以形成如下构成不把泵17和升压泵33配备成两级，而通过升压泵33直接从塔主体11的底部将液体吸上来，但在这种情况下，优选用升压泵33将液体升压至高于泵17的压力。且，还可以不设置升压泵33，而只采用泵17的构成。
从各喷雾喷嘴30以伞状(圆锥状)喷出由升压泵33升压的液体，形成遍及全周连续的液膜F。此时，多个喷雾喷嘴30被配置成从相互邻近的喷雾喷嘴30以伞状喷出的液膜F彼此相互重叠，以使在塔主体11内不产生间隙。
采用这种废气处理塔10B，从导入口14以大致水平方向导入的气体在废气处理塔10B内改变方向，流向上方。并且，通过与从作为第一物质除去部的喷嘴15向上喷出的液柱C接触，废气中的硫氧化物被液体所吸收，从上部的开口部13排出。进而，通过与从作为第二物质除去部的喷雾喷嘴30以伞状喷出的液柱F接触，使废气中的硫氧化物被吸收。
如上所述，通过配备喷雾喷嘴30，可使在废气处理塔10B内以往不存在液体的、与液柱C不同的区域形成液膜F。其结果，可提高硫氧化物的除去性能。
此时，通过将喷雾喷嘴30配置成从相互邻近的喷雾喷嘴30以伞状喷出的液膜F彼此相互重叠，从而在塔主体11内不产生间隙，可使液注C中液体稀疏存在的部分也存在液体，由此，可均一化废气处理塔10B内的硫氧化物的除去性能，还可获得气体的整流效果。
此外，废气应在与液柱C和液膜F接触时受到阻力，但与现有的仅有液柱C的情况相比，可按液膜F存在的状态对应地提高气液的接触效率，增大整体阻力。其结果，即使将废气的流速加大到现有值以上，也能提高废气直接穿透的临界流速。因此，可以急剧提高废气处理塔10B的脱硫性能。且，只要能发挥等同性能，可按废气流量提高的程度使废气处理塔相应地比现有的更为小型化。
然而，除了液柱C以外，由喷雾喷嘴30喷射出被升压泵33升压的液体。还可考虑如下构成不采用液柱C，配备多级喷雾喷嘴30，仅用多级液膜F除去硫氧化物，但在这种情况下，必须将喷射的全部液体通过升压泵33升压。对此，如上所述，除了液柱C以外，通过从喷雾喷嘴30喷出液膜F，在升压泵33只需对供给到喷雾喷嘴30的液体进行升压。
再者，在上述实施方式中，将喷雾喷嘴30配置到了喷嘴15的下方，但如图6所示，还可以配置在从喷嘴15产生的液柱C的上方。且，当然，还可将喷雾喷嘴30设在喷嘴15的上方、下方的两处。
(第三实施方式)接着，示出在废气处理塔10C中将液滴产生部件20和喷雾喷嘴30双方组合而配备的情况的例。而且，对于废气处理塔10C的基本构成，则与上述的第一第二实施方式相同，因此标以相同标号，省略其说明。
如图7所示，在废气处理塔10C的塔主体11的比喷嘴15偏下方且比导入口14偏上方的部分设有具备了多个喷雾喷嘴30的配管31。进而，在废气处理塔10C的喷雾喷嘴30的下方且比导入口14偏上方的部分设有液滴产生部件20。
在这种构成中，从喷嘴15向上喷出的液体形成液柱C，下落道下方。于是，下落的液体与液滴产生部件20的上表面21a、22a碰撞，成为微细的液滴M。
再有，从各喷雾喷嘴30将经升压泵33升压的液体以伞状和圆锥状喷出，形成液膜F。进而，形成了液膜F的液体下落，与下方的液滴产生部件20的上面21a、22a碰撞而形成微细的液滴M。
如此产生的液滴M在液滴产生部件20上形成的多个空间S内保持着飘浮的状态。
并且，然后，液滴M从废气处理塔10C内下落，蓄留在底部。
在这种废气处理塔10C中，从导入口14以大致水平方向导入的废气在处理塔10C内改变方向，流向上方。并且，通过与在第二物质除去部的液滴产生部件20的部分保持于空间S且飘浮的微细的液滴M、从同样作为第二物质除去部的喷雾喷嘴30以伞状喷出的液膜F、以及还从作为第一物质除去部的喷嘴15向上喷出的液柱C接触，废气中的硫氧化物被液体所吸收，从上部的开口部13排出。
如上所述，由于具备液滴产生部件20和喷雾喷嘴30，可在废气处理塔10C内在以往不存在液体的区域存在液滴M和液膜F。其结果，可提高硫氧化物的除去性能。
此外，废气与液柱C、液膜F、以及液滴M接触时，应受到阻力，但与现有的仅有液柱C的情况相比，可按液膜F和液滴M存在的程度而相应地提高气液的接触效率，增大整体阻力。其结果，即使将废气的流速提高到现有值以上，也能提高废气直接穿透的临界流速。因此，可急剧提高废气处理塔10C的脱硫性能。且，只要能发挥等同性能，可按废气流量提高的多少使废气处理塔10C相应地比现有的更为小型化。
然而，与仅具备液滴产生部件20的第一实施方式、和仅具备喷雾喷嘴30的第二实施方式相比，在具备液滴产生部件20和喷雾喷嘴30两者的本实施方式的构成中，来自喷雾喷嘴30的液膜F的液体通过与液滴产生部件20的上表面21a、22a碰撞而产生液滴M，因此液滴M的产生量要多于简单组合的量。因此，本实施方式的废气处理塔10C的上述效果更显著。
再者，在上述实施方式中，将液滴产生部件20和喷雾喷嘴30配置在喷嘴15的下方，但如图8所示，还可配置在从喷嘴产生的液柱C的上方。且，当然，也可以不把液滴产生部件20和喷雾喷嘴30配置到喷嘴15的下方，而仅设在液柱C的上方。
其中，进行了对上述第一～第三实施方式中示出的废气处理塔10A、10B、10C的性能进行评价的试验，其结果表示如下。
除了图1所示的第一实施方式的废气处理塔10A、图5所示的第二实施方式的废气处理塔10B、以及图7所示的第三实施方式的废气处理塔10C以外，为了进行比较，在图31所示的现有的废气处理塔1中，分别设塔入口(导入口14)的SO2浓度为2700ppmD，设用于脱硫的液体将NH3的浓度为270mmol/l、设碳酸钙的浓度为115mmol/l，并研究了气体流速和废气处理塔10的出口(开口部13)中的SO2浓度的关系。此时，在现有的废气处理塔1和仅具备液滴产生部件20的第一实施方式的废气处理塔10A中，设液体的循环流量为304m3/(m2×h)；在仅配备喷雾喷嘴30的第2实施方式的废气处理塔10B和配备了液滴产生部件20和喷雾喷嘴30两者的第3实施方式的废气处理塔10C中，用于产生液柱C的液体循环流量设为274m3/(m2×h)，送入喷雾喷嘴30的液体的流量设为59m3/(m2×h)。
其结果，如图9所示，与现有的废气处理塔1相比，废气处理塔10A、10B、10C在出口处的SO2浓度升高的时刻的流速(将此称作临界流速)大幅度上升。特别是与仅具备液滴产生部件20的第一实施方式的废气处理塔10A、和仅具备喷雾喷嘴30的第二实施方式的废气处理塔10B相比，在具备液滴产生部件20和喷雾喷嘴30两者的第三实施方式的废气处理塔10C中提高了临界流速。
此外，研究了(相当于)液柱C单位截面积的降液量(以下，称作单位流量)、和气体流速(临界流速)的关系。
其结果，得知如图10所示，只要液体的单位流量为相同条件，与现有的废气处理塔1相比，废气处理塔10A、10B、10C便大幅度提高了临界流速。
进而，研究了液柱C的单位流量和脱硫率的关系。
其结果，得知如图11所示，只要液体的单位流量为相同条件，与现有的废气处理塔1相比，废气处理塔10A、10B、10C便大幅度提高了脱硫率，在同一流量下，吸收容量系数提高了10％(废气处理塔10B的情况)～30％(废气处理塔10A、10C的情况)。由此，与现有的废气处理塔1相比，脱硫性能提高了1.1～1.3倍。
(第四实施方式)接着，示出与前述第二实施方式一样，在废气处理塔10D上附加喷雾喷嘴(喷嘴)30的情况的例。而且，因废气处理塔10D的基本构成与上述第一实施方式相同，因此标以相同标号，省略其说明。
如图12所示，在废气处理塔10D的塔主体11的比喷嘴11偏下方且比导入口14偏上方的部分设有多个喷雾喷嘴30。
其中，与前述第二实施方式示出的废气处理塔10B的构成的不同之处在于在废气处理塔10B中将多个喷雾喷嘴30与设有喷嘴15的配管16分开单独地设在配管31上，但本实施方式的废气处理塔10D中将多个喷雾喷嘴30设在设有喷嘴15的配管16上。
在图13～图15示出多个将喷雾喷嘴30安装到配管16的结构的详细例。
在图13中示出的废气处理塔10D-1中，在配管16设有用于安装各喷嘴15的法兰部件40，以使向上方突出。并且，在该配管16上设有向大致水平方向突出的法兰部件41，在该法兰部件41上安装了喷雾喷嘴30，将液体以伞状向下方喷出而形成液膜F。其中，法兰部件41可适当配置成例如对2～3个喷嘴15，配置1个。
当在已设的废气处理塔上追设喷雾喷嘴30而实现废气处理塔10D-1时，在配管16上设置法兰部件41，在该法兰部件41上安装喷雾喷嘴30。
在图14所示的废气处理塔10D-2中，在设置成向上方突出的配管16上，设有用于安装各喷嘴15的法兰部件40，还设有同样向上方突出的法兰部件42。并且，在该法兰部件42安装了延长管43，在该延长管43的前端部设有喷雾喷嘴30。延长管43使液体从喷雾喷嘴30向下方喷出，且为喷雾喷嘴30保持姿势-位置使所喷出的液体不干扰配管16，进行了弯曲处理。
其中，法兰部件41可配置在相互邻近的2个1组的喷嘴15的中间部，以使例如对2个喷嘴15配备1个。
当在已设的废气处理塔上追设喷雾喷嘴30而实现废气处理塔10D-2时，在配管16上设置法兰部件42，在该法兰部件42上安装延长管43和喷雾喷嘴30。
在图15所示的废气处理塔10D-3中，设在配管16上的、为安装各喷嘴15而向上方突出设置的法兰部件40上，通过引出管45设置了喷雾喷嘴30。
引出管45由下述部分构成主体部45a，具有与法兰部件40相等的内径，在上下方具有法兰而介于法兰部件40和喷嘴15之间；和分支部45b，从该主体部45a向侧面分开，在其前端部安装了喷雾喷嘴30。其中，分支部45b使液体从喷雾喷嘴30向下方喷出，且为喷雾喷嘴30保持姿势？位置使所喷出的液体不干扰配管16，进行了弯曲处理。
其中，这种引出管45配置成例如每2个喷嘴放置1个。
当在已设的废气处理塔上追设喷雾喷嘴30而实现废气处理塔10D-3时，将已设的喷嘴15从法兰部件40中拆除后，安装引出管45，在该引出管45上再装配喷嘴15。并且，在引出管45的前端部安装了喷雾喷嘴30。
在如图13～图15所示的构成中，经泵17加压的液体通过配管16从喷嘴15和喷雾喷嘴30喷出，形成液柱C和液膜F。由此，与上述第二实施方式中示出的废气处理塔10B相同，由于配备喷雾喷嘴30，可以提高硫氧化物的除去性能和脱硫性能。
进而，在上述第一～第三方式中示出的废气处理塔10A、10B、10C中设有液滴产生部件20和用于安装喷雾喷嘴30的配管31，因此与此相应地减少废气处理塔10A、10B、10C中的气体流路的开口率，加大了气体的压力损失。
对此，在本实施方式的气体废气处理塔10D(10D-1、10D-2、10D-3)中，在设有产生液柱C的喷嘴15的配管16上，可设置喷雾喷嘴30，因此可控制减少开口率，减小压力损失。
其中，将本实施方式的废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3与图5所示的第二实施方式的废气处理塔10B进行了比较，因此示出其结果。
在废气处理塔10B、废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3中，分别设塔内温度为30℃、气体流速为2.5～4.5m/s、塔入口(导入口14)的SO2浓度为500ppmD、用于脱硫的液体则将碳酸钙的浓度为160mmol/l、从喷嘴15喷出的液柱C的喷雾高度为1～5m、液体的循环流量为150～600m3/(m2×h)。
对此时的单位循环流量和脱硫率的关系、压力损失相对气体流速的关系进行了研究。
图16和图17示出了其结果。
如图16所示，得知在本实施方式的塔废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3和图5所示的第二实施方式的废气处理塔10B中可得到大致相等的脱硫性能。并且，如图17所示，得知在本实施方式的废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3和图5所示的第二实施方式的废气处理塔10B中，本实施方式的废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3可大幅度降低了压力损失。即，与第二实施方式的废气处理塔10B相比，在本实施方式的废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3中即能维持脱硫率不变又能大幅度降低压力损失。
然而，在液体没有直接接触的部分，由于液体中所含的SO2成分而容易粘附水垢。例如，在上述第一～第三方式中示出的废气处理塔10A、10B、10C中，由于设有液滴产生部件20和用于安装喷雾喷嘴30的配管31，所以液体未直接接触的部分的表面积与废气处理塔10D(10D-1、10D-2、10D-3)相比很大，容易粘附水垢。若粘附的水垢下落，有可能会损伤位于其下方的喷嘴和配管等。在本实施方式的废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3中，通过将喷雾喷嘴30设在配管16上，可将有可能粘附水垢的部位抑制到最小限度，还可抑制产生损伤。
此外，当在已设的废气处理塔上追设喷雾喷嘴30而实现废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3时，优选在已设的配管16上安装法兰部件41、延长管43、引出管45，并在这些部件上装配喷嘴15。并且，在引出管45的前端部安装喷雾喷嘴30。与上述第一～第三方式中示出的废气处理塔10A、10B、10C相比，减少了部件个数，且其设置也很容易而实现了低成本化。在上述第一～第三方式中示出的废气处理塔10A、10B、10C中必须设置液滴产生部件20和配管31，且需要进行大规模的作业。
特别是，当为图15所示的废气处理塔10D-3时，在已设的用于安装喷嘴15的法兰部件40上仅安装引出管45即可，与为安装法兰部件41和延长管43而需要焊接等操作的废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3相比，也容易进行作业，能以低成本获得上述效果。
在图14所示的废气处理塔10D-2中，也能同样地在已设的用于安装喷嘴15的法兰部件40上安装延长管43和喷雾喷嘴30，但在这种情况下，因减少形成液柱C的喷嘴15的个数而不大适合。
再者，在上述第四实施方式中，列举了由与喷嘴15的设置位置的关系来确定废气处理塔10D-1、10D-2、10D-3的法兰部件41、延长管43的设置部位(个数)等的例子，但不限于例示的方式。特别是，在不对已设的废气处理塔进行改造，而新设废气处理塔10D-1、10D-2的情况下，优选将法兰部件41和延长管43设在能使喷雾喷嘴30的位置-个数最佳化的位置。
然而，在上述各实施方式中示出的废气处理塔10A、10B、10C、10D(以下，当无需特别区别时，简称为废气处理塔10)上组合如下所示的构成会很有效。
如图18所示，在废气处理塔10的导入口14的部分，在废气处理塔10的垂直内壁面10a与导入口14的内部上表面14a之间形成了倾斜成规定角度的倾斜面48。根据该倾斜面48，导入口14的截面积随着接近废气处理塔10的垂直内壁面10a，逐渐向上方扩大。
通过形成这种倾斜面48，在从导入口14导入的废气的流向改变成向上方的部分，可提高内周侧的流速，由此可缓解废气处理塔10的塔主体11内的偏流。
通过将这种倾斜面48组合到上述各实施方式中，可使废气的流向均匀，从而可使上述效果更加显著。
图19为在废气处理塔10的塔主体11内的导入口14的正面部分设置多张整流板50，与从导入口14送入的废气的流向呈大致正交的方向。此时，多张整流板50配置成不同高度，以使接近导入口14一侧位于上方。且，设置了风门片51，从导入口14的内部上表面14a与垂直内壁面10a的交叉部分向斜下方延出。
由于这种整流板50和风门片51在从导入口14导入的废气的流向被改变为上方的部分，废气借助风门片51被导入到各整流板50，接触到各整流板50而改变方向。当没有该整流板50时，废气的流速越快，废气便直接进入导入口14的正面的垂直内壁面10b，与垂直内壁面10b接触而改变方向的成分就越多。对此，如上所述通过使废气流向接触各整流板50而改变方向，可缓解废气处理塔10的塔主体11内的偏流。将这种整流板50组合到上述各实施方式中，也能使废气的流向均衡，从而使上述效果更加显著。
其中，为验证设置了上述的倾斜面48和整流板50的情况的效果，进行了试验，其结果表示如下。
除了对设有图18所示的倾斜面48的废气处理塔10、设有图19所示的整流板50的废气处理塔10进行研究以外，为进行比较，在图31所示的现有的废气处理塔1中，在与前述相同的条件下进行了试验，对液体的单位流量和脱硫率的关系(参照图20(a))、气体流速和脱硫率的关系(参照图20(b))进行了研究。
其结果，如图20(a)、(b)所示，得知只要液体的单位流量或气体流量在相同条件下，与现有的废气处理塔1进行比较，设有倾斜面48、和整流板50的废气处理塔10的脱硫率有所提高。
于是，通过设置倾斜面48和整流板50，可进一步提高废气处理塔10A、10B、10C、10D的性能。
(第五实施方式)图21为用于说明本实施方式的废气处理塔100构成的图。
如该图21所示，废气处理塔100的塔主体11例如为剖视矩形的筒状，其底部被底板112封闭，上部形成了开口部113。且，在塔主体111的下部侧面开口而形成了用于将废气导入塔主体111内的导入口114。
在塔主体111内设有具备多个喷嘴115的配管116。蓄留于塔主体111的底部的液体通过泵117被吸上而供给到配管116。喷嘴115作为液体供给部而将该液体以柱状向上方喷出，并在塔主体111内形成液柱C，这些个喷嘴115以适当的间隔进行配置，以使在从相互邻近的喷嘴115向上喷出的液柱C上不产生间隙。
在这种废气处理塔中，从导入口114大致以水平方向导入的气体在废气处理塔100内改变方向，向上流动。于是，通过与从喷嘴15向上喷出的液柱C接触，废气中的硫氧化物被液体吸收，从上部的开口部113排出。
在本实施方式中，废气处理塔100在成为废气排出口的开口部113具备薄雾消除器(第一液滴收集部)118、和液滴消除器(第二液滴收集部)120。
薄雾消除器118一直以来就配备在废气处理塔100上，因此为了除去通过液柱C的废气中所含的微细的液滴(以下，将此适当地称作薄雾)，以规定间隔设置了具有预先设定的倾斜角(相对废气的流向倾斜)的收集板(第一收集板)119。其中，收集板119只要具有相对废气的流向倾斜规定角度的倾斜面，可以做成具有多个折曲部119a的锯齿形状截面，还可以做成仅具有一个折曲部的“＜”形的截面、或不具有折曲部的只倾斜的板等其他形状。
另一方面，液滴消除器120设在薄雾消除器118的下方，即废气流向的上游侧。该液滴消除器120与薄雾消除器118同样具有多个收集板(第二收集板)121，但该液滴消除器120用于收集粒径大于由薄雾消除器118将要收集的薄雾的粒径的液滴，因此这些收集板121的间隔设定成大于薄雾消除器118的收集板119的间隔。
如图22所示，液滴消除器120在上下配置的棒状或管状的连接部件122、123上，以规定间隔(间距)P1安装了规定张数的收集板121。各收集板121使固定于连接部件122、123的部分121a、121b与塔主体111的轴线方向(废气的流向)大致平行，其之间形成了相对塔主体111的轴线方向倾斜规定角度α的倾斜部121c。
其中，在本实施方式的废气处理塔100中，例如，通过液滴消除部120收集3mm以上粒径的液滴，在薄雾消除器118中，为了收集该值以下粒径的液滴(薄雾)，优选将液滴消除器120的收集板121的间隔P1设定为100～150mm、将薄雾消除器118的收集板119的间隔(间距)设定为40～60mm。
这种液滴消除器120的收集板121的间隔P1可通过如下所示的方式求出(参考文献日置敏美、“气泡·液滴·分散工学”、桢书店、1982年10月30日)。
液滴消除器120中的液滴(含薄雾)的收集原理为通过由收集板121改变流向一方的废气的方向，使比重大于废气的液滴借助惯性力而发生不同于废气的运动，粘附在收集板121上。
更详细讲，在通过流过以等间隔配列的收集板121、121之间而改变废气的流向的部分，废气中的液滴以具有曲率半径r的轨迹移动时，该液滴受到来自离心力(惯性力)和废气的粘性的阻力。在这种状态下，液滴的半径方向的运动方程近似为式(1)。
mdυdt=mu2r-3πdμυ---(1)]]>其中，m液滴的质量、u废气的流线方向速度、υ液滴的半径方向移动速度、μ废气的粘度。
在式(1)中，当以微小的液滴作为对象时，因可忽略加速度项，所以，半径方向的薄雾移动速度υ变为式(2)的形式。
υ=ρLu2d218μr---(2)]]>式中，ρL液滴的密度。
接着，设废气偏转的角度α的时间为t，则液滴在此期间沿半径方向移动的距离ΔS便成为式(3)的形式。
ΔS=υt=υαru---(3)]]>因此，由于液滴与收集板121碰撞而收集的收集效率η成为式(4)的形式。
η=ΔSS(ρLud218μ)·(αS)---(4)]]>式中，S收集板121的偏转部分的流路宽度。
并且，100％收集的最小液滴直径(以下，将此称作收集临界液滴直径)dmin因η＝1，而成为式5的形式。
dmin=(18μρL·1u·Sα)1/2---(5)]]>废气的粘度μ、液滴的密度ρL，基于废气处理塔100中处理的废气、所用的液体种类而决定。因此，通过决定废气的流线方向速度u、废气处理塔100的运转条件、液滴消除器120中将要收集的收集临界液滴直径dmin、改变废气的流向的角度α、以及收集板121的偏转部分的流路宽度S中的任一项，可决定其余参数。
图23是表示基于上述理论求出的、废气的流速与收集临界液滴直径dmin的关系。图24(a)为与求出这种关系相对应，而示意性地表示图22所示的液滴消除器120。
其中，在图24(a)中，设改变废气方向的角度(即收集板121的倾斜角度)α为28°、收集板121的间隔P1为25、50、75、100、125、150、175、200mm时，分别求出废气流速u为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0m/s时的收集临界液滴直径dmin。
再者，将废气的温度设为30℃、废气的粘度μ设为1.83×10-5kg/m/s、液体中采用石灰水，将其液体(液滴)的密度ρL设为998kg/m3。
再有，图25是表示在与上述相同的条件下，液体采用水时的废气的流速与收集临界液滴直径dmin的关系的图。这里，液体的密度ρL为998kg/m3。
由这些图23和图25中也能得知，若设定将要收集的液滴的粒径(收集临界液滴直径dmin)和废气处理塔100的废气的流速u，可选择最佳的收集板121的间隔P1。
当然，当改变了收集板121的倾斜角度α时，也可通过求出同样的关系，选择最佳的收集板121的间隔P1。
此外，如图24(b)所示，当把收集板121做成具有一个折曲部121d的截面为“＜”状时，同样地也能求出收集临界液滴直径dmin和废气处理塔100的废气的流速的关系，基于此，可选择最佳的收集板121的间隔P1。
图26是表示在截面为“＜”状的收集板121中，在液体采用石灰水时的情况、图27表示液体中采用水时的关系。其中，收集板121的倾斜角度α为45°，即收集板121在折曲部121d的前后折曲90°。
当把收集板121做成截面为“＜”状时，若基于图26和图27所示的这些关系，若设定了要收集的液滴的粒径(收集临界液滴直径dmin)和废气处理塔100废气的流速u，也能选择最佳的收集板121的间隔P1。
在本实施方式中，采用如图22所示的液滴消除器120、即具有图23和图25关系的构成(形状)，将收集板121的间隔P1做成200mm、收集板121的倾斜角度α做成28°。另一方面，薄雾消除器118采用具有图26和图27的关系的构成(形状)，将收集板119的间隔P2做成20mm，将具有3个折曲部119a的收集板119的倾斜角度α做成45°。
并且，在设废气的流速u设为5m/s、废气的温度为30℃、废气的粘度μ为1.83×10-5kg/m/s，对液滴消除器120和薄雾消除器118在液体使用石灰水·水的情况下，求出了液滴直径和收集效率的关系(对于薄雾消除器118，直接适用了前述的液滴消除器120的液滴收集理论)。
图28是表示所求的液滴直径和收集效率的关系。如该图28所示，在液体上采用了石灰水或水的任意情况下，在薄雾消除器118中，也能使液滴直径大致为3.00×10-5m(30μm)而达到收集效率η＝1.0，在未设置液滴消除器120而只设有薄雾消除器118的情况下，通过薄雾消除器118会全部收集该值以上的液滴直径的液滴。
对此，液滴消除器120在液体采用了石灰水或水的任意情况下，也使液滴直径大致为1.40×10-4～1.50×10-4m(140～150μm)而达到收集效率η＝1.0。
即，由此，通过在薄雾消除器118的上游侧设置液滴消除器120，由液滴消除器120收集液滴直径大致为1.40×10-4～1.50×10-4m(140～150μm)以上的液滴，在其后级的薄雾消除器118中收集液滴直径大致为1.40×10-4～1.50×10-4m(140～150μm)以下的微细的液滴。
如上所述，在废气处理塔100中，通过在薄雾消除器118的上游侧配置液滴消除器120，可由液滴消除器120收集废气中所含的大粒径的液滴。液滴消除器120具有以大于薄雾消除器118的收集板119的间隔P2的间隔P1进行配置的收集板121。
由此，在薄雾消除器118中，通过将废气的流速提高到现有值以上，即使在大于现有值的液滴朝向薄雾消除器118与废气一同上升的情况下，也能由其前级侧的液滴消除器120来收集它。其结果，可减轻薄雾消除器118的负载，因此不必由薄雾消除器118收集全部薄雾，可抑制液体直接穿过薄雾消除器118。
此外，相对废气处理塔100的设计时假设的废气的流速，存在比局部高的流速的区域时，在这种区域，设计时假设以上的大的直径的液滴与废气一同上升，也能由液滴消除器120收集它，在这种情况下，也能抑制液体穿过薄雾消除器118。
由此，通过设置液滴消除器120，可确实地回收液体。
其中，为了确认上述实施方式中示出的液滴消除器120的效果进行了实验，其结果表示如下。
(装置条件)实施例在上游侧设置液滴消除器120，在下游侧设置2级薄雾消除器118。液滴消除器120做成图22所示的形状，将收集板121的间隔P1做成100mm，将收集板121的倾斜角度α做成28°。另一方面，薄雾消除器118做成如图21所示的形状，将收集板119的间隔P2做成40mm，具有3个折曲部119a的收集板119的倾斜角度α做成45°。
比较例将与实施例相同形状的薄雾消除器118设为2级。将收集板119的间隔P2做成40mm，具有3个折曲部119a的收集板119的倾斜角度α做成45°。
(运转条件)废气流量17250m3N/h氧化空气量493m3N/h废气温度10℃废气流速5m/s液体石灰水(测量条件)在液滴消除器120和薄雾消除器118(实施例的情况)、薄雾消除器118(比较例的情况)的上游侧(入口侧)和下游侧(出口侧)，分别测量了薄雾浓度和压力。
图29是表示入口侧薄雾浓度与出口侧薄雾浓度的关系。
如该图29所示，相对未配备液滴消除器120的比较例，在配备液滴消除器120的实施例中，即使入口侧薄雾浓度上升，出口侧薄雾浓度也不会如比较例那样显著上升，通过液滴消除器120可抑制液体向废气处理塔100外漏出。
此外，图30比较了实施例和比较例的压力损失，因此与入口侧薄雾浓度无关，通过具备间距(间隔P1)大的液滴消除器120，可抑制压力损失。
再者，在上述实施方式中，根据废气的流速设定了液滴消除器120的间隔P1，但此时所用的废气的流速u可以为塔柱体111内的通常运转时的废气的流速，且还可以基于塔主体111内的废气的最大流速设定。由此，也可与在塔主体111内废气的流向为非正常的情况等对应。
除此以外，只要不脱离本发明的主旨，可适当选择上述各实施方式中举出的构成，或适当地变更为其他构成。
权利要求
1.一种废气处理塔，具备将从下方导入的废气向上方排出的塔主体，其特征在于，具备第一物质除去部，在所述塔主体内，通过从下方至上方以柱状喷出液体而产生液柱，通过所述液柱与所述废气接触而除去该废气中所含的物质；和第二物质除去部，被设在不同于所述第一物质除去部中产生的所述液柱的区域，通过与所述废气接触，除去该废气中所含的物质。
2.如权利要求1所述的废气处理塔，其中，在所述塔主体的侧面，比所述第一物质除去部和所述第二物质除去部偏下方的位置形成了所述废气的导入口。
3.如权利要求1所述的废气处理塔，其中，作为所述第二物质除去部，可具备多个喷嘴，通过以伞状喷出液体，产生液膜，所述喷嘴被配置成，从该喷嘴产生的液膜与相邻的其他所述喷嘴产生的液膜无间隙地重叠。
4.如权利要求3所述的废气处理塔，其中，所述喷嘴被设置于在所述第一物质除去部中输送用于产生所述液柱的液体的配管上。
5.如权利要求3所述的废气处理塔，其中，还具备泵，对将从所述喷嘴喷出的液体进行加压。
6.如权利要求3所述的废气处理塔，其中，作为所述第二物质除去部，可具备碰撞部件，使从所述第一物质除去部中产生的液柱或所述喷嘴产生的液膜下落的液体通过碰撞来产生液滴。
7.如权利要求6所述的废气处理塔，其中，所述碰撞部件具有向所述塔主体上下方向延伸的壁面，使通过所述碰撞部件产生的液滴借助于与所述壁面的摩擦力而保持在该壁面附近。
8.一种废气处理塔，具备将从下方导入的废气向上方排出的塔主体，其特征在于，具备液体供给部，在所述塔主体内，供给液体，通过与所述废气接触而除去所述废气中所含的物质；第一液滴收集部，设在相对所述液体供给部的所述废气的流向下游侧，收集与所述液体接触的所述废气中所含的液滴；以及第二液滴收集部，设在相对所述液体供给部的所述废气的流向下游侧，且比所述第一液滴收集部偏上的上游侧，收集所述废气中所含液滴中大于该第一液滴收集部中收集的液滴的液滴。
9.如权利要求8所述的废气处理塔，其中，所述液体供给部通过将液体以柱状从下方向上方喷出而产生液柱，使所述废气与该液柱接触。
10.如权利要求8所述的废气处理塔，其中，所述第一液滴收集部具备多张第一收集板，相对所述废气的流向倾斜，以规定间距排列，所述第二液滴收集部具备多张第二收集板，相对所述废气的流向倾斜，以大于所述第一收集板的规定间距排列。
11.如权利要求10所述的废气处理塔，其中，所述第二收集板的间距基于所述塔主体内的所述废气的通常运转时流速而设定。
12.如权利要求10所述的废气处理塔，其中，所述第二收集板的间距基于所述塔主体内的所述废气的最大流速而设定。
全文摘要
本发明提供一种废气处理塔，可通过将废气的流速提高到现有值以上而提高废气的处理效率，或以等同的性能实现小型化。且提供一种可确实回收液体的废气处理塔。在废气处理塔(10A)中，通过配备液滴产生部件(20)，不仅能对液柱(C)，还能在液滴产生部件(20)附近产生液滴(M)而飘浮。且，使液体从喷雾喷嘴喷出，从而可使液膜存在于不同于液柱(C)的区域。且，在废气处理塔(110)中，在薄雾消除器(118)的上游侧通过配置液滴消除器(120)，以使由液滴消除器(120)收集废气中所含的大粒径的液滴。液滴消除器具有以大于薄雾消除器(118)的收集板(119)的间隔(P2)的间隔(P1)配置收集板(121)。
文档编号B01D47/00GK1607026SQ20041007522
公开日2005年4月20日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年10月16日
发明者冈田健一, 高品彻, 冲野进, 神山直行, 中村积, 本城新太郎, 高野幸造, 大石刚司, 岩下浩一朗 申请人:三菱重工业株式会社