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JP6215503B1 - スプレイパイプおよびそれを備えた脱硫装置 - Google Patents

スプレイパイプおよびそれを備えた脱硫装置 Download PDF

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Abstract

【課題】吸収液を上方に吐出するのに伴って加えられる反力や衝撃力によりスプレイパイプが破損に至る不具合を抑制する。【解決手段】水平方向の軸線Ｘ１に沿って延びるとともに先端部が閉塞された筒状のパイプ部２１と、パイプ部２１の鉛直方向の上端部の複数箇所に配置されてパイプ部２１を水平方向に流通する吸収液を鉛直方向の上方へ導く複数のノズル部と、パイプ部２１の鉛直方向の下端部に配置されて水平方向に沿った設置面２３ａを有する脚部２３と、を備え、脚部２３が、設置面２３ａを吸収塔に設置されるパイプサポート９１が有する水平方向に沿った支持面９１ａに対向させた状態で配置されるスプレイパイプ２０を提供する。【選択図】図６

Description

本発明は、スプレイパイプおよびそれを備えた脱硫装置に関するものである。
発電所等に設置されるボイラ等の排ガス系統には、排ガスから硫黄酸化物を除去する脱硫装置が設けられる。これにより、大気に排出される排ガスに含まれる硫黄酸化物を低減できる。
特許文献１および特許文献２には、水平に設置される枝管（ヘッダ）に設けられた複数のノズルから吸収液を上方へ吐出し、燃焼排ガスと吸収液の間の化学反応で燃焼排ガス中の硫黄酸化物を除去する液柱式の脱硫装置が開示されている。
特開平９−２２５２５６号公報 米国特許第６６１３１３３号明細書
液柱式の脱硫装置において、枝管には、吸収液を上方に吐出するのに伴って下方へ向けた反力が加わる。また、枝管には、上方に吐出した吸収液が落下して枝管に接触する際にも下方へ向けた衝撃力が加わる。
そして、特許文献１（図１，図２参照）においては、吸収液を吐出するノズル６が取り付けられた枝管５が、枝管５に直交するように枝管の下方に間隔を空けて配置された複数の支持棒９により支持されている。また、特許文献１の枝管５と支持棒９のそれぞれは、外径が円形でありかつ互いに交差する位置で接触している。そのため、枝管は、支持棒と接触する各位置で作用する局所的な力によって破損（割れの発生、局所的な変形を含む）に至る可能性がある。
また、特許文献２（図１，図３参照）においては、枝管（ヘッダ）１４，１５が、梁３２に上端が連結されるＵ字状の支持ストラップ３４により拘束された状態で支持されている。そのため、枝管１４，１５は、支持ストラップ３４と接触する位置で作用する局所的な力によって破損に至る可能性がある。この局所的な力が作用することによる不具合は、支持ストラップ３４の内周面の形状と枝管１４，１５の外周面の形状が一致していない場合には、特に顕著になる。また、同不具合は、枝管１４，１５が支持ストラップ３４に拘束された直後に発生するだけでなく、脱硫装置の運転中の振動による疲労破壊により長期使用後に発生する場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、吸収液を上方に吐出するのに伴って加えられる反力や衝撃力により破損に至る不具合を抑制することが可能なスプレイパイプおよびそれを備えた脱硫装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかるスプレイパイプは、鉛直方向に沿って延びるように形成されて排ガスの通路となる吸収塔の内部に水平方向に沿って配置され、水平方向の軸線に沿って延びるとともに先端部が閉塞された筒状のパイプ部と、前記パイプ部の鉛直方向の上端部の複数箇所に配置されて前記パイプ部を水平方向に流通する吸収液を鉛直方向の上方へ導く複数のノズル部と、前記パイプ部の鉛直方向の下端部に取り付けられ、第１面を有する脚部と、を備え、前記脚部が、前記第１面を前記吸収塔に設置される支持部が有する第２面に対向させた状態で配置される。
本発明の一態様にかかるスプレイパイプによれば、パイプ部の鉛直方向の下端部に第１面を有する脚部が配置される。また、脚部は、第１面を吸収塔に設置される支持部が有する第２面に対向させた状態で配置される。そして、吸収液を上方に吐出するのに伴ってスプレイパイプに加わる反力や衝撃力は、第１面から第２面へ伝達される。そのため、反力や衝撃力がスプレイパイプに局所的に加えられることが防止され、スプレイパイプが破損に至る不具合を抑制することができる。
本発明の一態様にかかるスプレイパイプにおいては、前記脚部が、前記パイプ部の前記先端部を含む複数箇所に配置されていてもよい。
このようにすることで、閉塞されたパイプ部の先端部においてスプレイパイプの荷重を脚部から脱硫装置の支持部へ伝達しつつ、更に先端部に至るまでの中間部においてスプレイパイプの荷重を脚部から脱硫装置の支持部へ伝達することができる。そのため、中間部でスプレイパイプの荷重を支持しない場合に比べ、スプレイパイプが自重により撓む不具合を抑制することができる。
本発明の一態様にかかるスプレイパイプにおいて、前記パイプ部は、繊維強化プラスチックにより形成されていてもよい。
このようにすることで、パイプ部に金属材料を用いる場合の腐食による損傷や、吸収液の衝突等によりパイプ部が摩耗する不具合を抑制することができる。
本発明の一態様にかかるスプレイパイプにおいて、前記パイプ部は、基端部から前記先端部までの前記軸線に沿った長さが３ｍ以上かつ１５ｍ以下であり、外径が２００ｍｍ以上かつ４００ｍｍ以下となっていてもよい。
このようにすることで、長さが３ｍ以上かつ１５ｍ以下で外径が２００ｍｍ以上かつ４００ｍｍ以下のパイプ部を有するスプレイパイプが破損に至る不具合を抑制することができる。
本発明の一態様にかかる脱硫装置は、鉛直方向に沿って延びるように形成されて排ガスの通路となる吸収塔と、前記吸収塔の内部に水平方向に沿って配置されるスプレイパイプと、前記吸収塔に設置されて前記スプレイパイプを支持する支持部と、前記スプレイパイプと前記支持部とを締結する締結部を備え、前記スプレイパイプが、水平方向の軸線に沿って延びるとともに先端部が閉塞された筒状のパイプ部と、前記パイプ部の鉛直方向の上端部の複数箇所に配置されて前記パイプ部を水平方向に流通する吸収液を鉛直方向の上方へ導く複数のノズル部と、前記パイプ部の鉛直方向の下端部に取り付けられ、第１面を有する脚部と、を有し、前記支持部が、第２面を有し、前記スプレイパイプが、前記第１面を前記第２面に対向させた状態で前記締結部により前記支持部と締結されている。
本発明の一態様にかかる脱硫装置によれば、スプレイパイプのパイプ部の鉛直方向の下端部に第１面を有する脚部が配置される。また、脚部は、第１面を吸収塔に設置される支持部が有する第２面に対向させた状態で配置される。そして、吸収液を上方に吐出するのに伴ってスプレイパイプに加わる反力や衝撃力は、第１面から第２面へ伝達される。そのため、反力や衝撃力がスプレイパイプに局所的に加えられることが防止され、スプレイパイプが破損に至る不具合を抑制することができる。また、スプレイパイプと支持部とが締結部により締結されているため、スプレイパイプに反力や衝撃力が加えられても、スプレイパイプが支持部に支持される状態が維持される。
本発明の一態様にかかる脱硫装置においては、前記第１面と前記第２面との間に配置される板状部材を備え、前記締結部は、締結ボルトと該締結ボルトと締結される締結ナットとを有し、前記板状部材は、前記第１面と前記第２面との間に配置された状態で前記締結ボルトを挿入可能な切欠部を有し、前記板状部材が、前記パイプ部の前記先端部に向けて前記切欠部が開口した状態で配置されるものであってよい。
スプレイパイプから吐出される吸収液の吐出方向を鉛直方向と一致させるには、スプレイパイプを水平面に沿って正確に配置する必要がある。この際、脚部と支持部との間に適切な厚さの板状部材を配置することによりスプレイパイプを水平面に沿って正確に配置することができる。
スプレイパイプは、排ガスによって熱せられることにより軸線に沿って熱伸びする。そして、スプレイパイプが熱伸びする際に、脚部と接触して配置される板状部材には、閉塞されたパイプ部の先端部へ向けた力が脚部から加えられる。ここで、板状部材は、パイプ部の先端部に向けて切欠部が開口した状態で配置される。すなわち、板状部材の切欠部がパイプ部の基端部側には開口していない。そのため、板状部材は、先端部へ向けた力が脚部から加えられても、締結ボルトに接触するため先端部へ向けて移動することがない。よって、板状部材が先端部へ向けて移動して支持部から脱落する不具合を防止することができる。
本発明の一態様にかかる脱硫装置において、前記脚部の前記第１面には、前記締結ボルトが挿入される挿入穴が形成されており、前記挿入穴は、前記軸線に直交する方向の長さよりも前記軸線に沿った方向の長さが長い構成であってよい。
スプレイパイプは、排ガスによって熱せられることにより軸線に沿って熱伸びする。そして、スプレイパイプが熱伸びする際に、スプレイパイプに設けられる脚部が閉塞されたパイプ部の先端部に向けて移動する。本構成によれば、挿入穴の軸線に沿った方向の長さが長いため、脚部が熱伸びにより移動する際に挿入穴が締結ボルトに接触する不具合を抑制することができる。
本発明の一態様にかかる脱硫装置において、前記パイプ部は、排ガスにより加熱された状態で前記吸収塔の内周面と接触しないように配置されていてもよい。パイプ部の先端部が、排ガスにより加熱されていない状態で、前記吸収塔の内壁面との間に１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の隙間を設けて配置されているのが好ましい。
このようにすることで、パイプ部が排ガスによって加熱されて熱伸びし、パイプ部の先端部が吸収塔の内周面と接触してしまう不具合を抑制することができる。
本発明によれば、吸収液を上方に吐出するのに伴って加えられる反力や衝撃力により破損に至る不具合を抑制することが可能なスプレイパイプおよびそれを備えた脱硫装置を提供することができる。
本発明の一実施形態の脱硫装置の概略構成を示す縦断面図である。 図１に示す脱硫装置のスプレイパイプ部分の側面図である。 図２に示す上段のスプレイパイプを上方からみた平面図である。 図２に示す脱硫装置のスプレイパイプ部分のI-I矢視図である。 図２に示すノズル部の部分拡大図である。 図４に示す脱硫装置のスプレイパイプ部分のII-II矢視図である。 図６に示す脱硫装置のスプレイパイプ部分のIII-III矢視図である。 図４に示す脱硫装置のスプレイパイプ部分のIV-IV矢視図である。 図８に示す脱硫装置のスプレイパイプ部分のV-V矢視図である。 図９に示す脚部のVI-VI矢視断面図である。 図９に示す板状部材のVI-VI矢視図である。 図４に示す脱硫装置のスプレイパイプの取付フランジ部分の部分拡大図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る脱硫装置１００について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の脱硫装置１００は、吸収塔１０と、スプレイパイプ２０と、デミスタ３０と、循環ポンプ４０と、を備える。
吸収塔１０は、鉛直方向に延びるように形成されて排ガスの通路となる筒状のケーシングである。吸収塔１０は、側面に形成された排ガス導入部１１から導入された硫黄酸化物を含む排ガスを鉛直方向の上方へ導く。また、吸収塔１０は、鉛直方向の上方に形成された排ガス排出部１２から排出する。
スプレイパイプ２０は、吸収塔１０の内部に水平方向に沿って配置される筒状部材である。図１に示すように、スプレイパイプ２０は、吸収液を鉛直方向の上方に向けて吐出することにより、排ガス導入部１１から導入された排ガスと吸収液を気液接触させる。ここで、吸収液は、石灰を含む液体であり、石灰石膏法によって、排ガスに含まれる硫黄酸化物が除去される。スプレイパイプ２０から吐出された吸収液は、吸収塔１０の底部１３に溜まる。底部１３に溜まった吸収液は、循環ポンプ４０によってスプレイパイプ２０へ供給される。
デミスタ３０は、例えば折れ板型デミスタであり、吸収塔１０の内部で発生した吸収液のミストを物理的衝突によって除去するものである。
次に、本実施形態の脱硫装置１００が備えるスプレイパイプ２０およびその周辺部分の構造について詳細に説明する。
図２は、図１に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０部分の側面図である。
図２に示すように、脱硫装置１００には、複数のスプレイパイプ２０が吸収塔１０の外部から吸収塔１０の内部へ挿入されている。脱硫装置１００には、鉛直方向の所定位置に配置される５本のスプレイパイプ２０が水平方向に等間隔で配置されている。なお、脱硫装置１００が備えるスプレイパイプ２０の本数は吸収塔１０の大きさ等により５本以外の任意の本数としてもよい。また、スプレイパイプ２０は、鉛直方向の異なる位置にそれぞれ複数本ずつ複数段で配置されていてもよい。
図２に示すように、スプレイパイプ２０には、取付フランジ２４と供給口２５とが設けられている。取付フランジ２４は、スプレイパイプ２０を吸収塔１０に設けられた開口部１４に取り付けるための部材である。取付フランジ２４は、複数の締結具（図示略）によって吸収塔１０の開口部１４（図４参照）に取り付けられる。
吸収塔１０の側面には、作業者が通り抜けるためのマンホール１５が設けられている。マンホール１５は、吸収塔１０の外部から内部へ保守用の部品等を持ち込む場合や、吸収塔１０の内部から外部へ使用済みの部品等を運び出す場合にも利用可能である。
図３は、図２に示す５本のスプレイパイプ２０を上方からみた平面図である。図４は、図２に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０部分のI-I矢視図である。
図３および図４に示すように、スプレイパイプ２０は、パイプ部２１と、複数のノズル部２２と、複数の脚部２３と、を有する。
パイプ部２１は、水平方向の軸線Ｘ１に沿って基端部２１ｂから先端部２１ａまで直線状に延びるとともに先端部２１ａが閉塞された円筒状の部材である。パイプ部２１の基端部２１ｂには、循環ポンプ４０から吸収液が供給される供給口２５が設けられている。パイプ部２１の先端部２１ａが閉塞されているため、供給口２５からパイプ部２１の内部へ供給された吸収液は、複数のノズル部２２へ導かれる。パイプ部２１の軸線Ｘ１に沿った基端部２１ｂから先端部２１ａまでの長さは、３ｍ以上かつ１５ｍ以下となっている。また、パイプ部２１の外径は、２００ｍｍ以上かつ４００ｍｍ以下となっている。
複数のノズル部２２は、パイプ部２１の鉛直方向の上端部２１ｃの複数箇所に軸線Ｘ１に沿って等間隔に配置される部材である。ここで、図５は、図２に示すノズル部２２の部分拡大図である。図５に示すように、ノズル部２２は、スプレイノズル２２ａと、ノズルホルダ２２ｂと、ガスケット２２ｃと、を有する。
スプレイノズル２２ａは、パイプ部２１を軸線Ｘ１に沿って水平方向に流通する吸収液を軸線Ｘ２に沿って鉛直方向の上方へ導く部材である。スプレイノズル２２ａは、循環ポンプ４０から供給された吸収液を鉛直方向の上方に吐出し、吸収塔１０の内部で排ガスと吸収液とを気液接触させる。スプレイノズル２２ａは、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）により形成されている。
ノズルホルダ２２ｂは、パイプ部２１の上端部２１ｃに取り付けられ、鉛直方向の軸線Ｘ２に沿って円筒状に形成される部材である。図５に示すように、ノズルホルダ２２ｂの内部には、スプレイノズル２２ａの下端側が挿入されているノズルホルダ２２ｂの上端には、フランジが形成されている。また、スプレイノズル２２ａには、ノズルホルダ２２ｂのフランジと同形状のフランジが形成されている。図５に示すように、スプレイノズル２２ａのフランジとノズルホルダ２２ｂのフランジとは、円環状のガスケット２２ｃ（例えば、ブチルゴム製）を挟んだ状態で、複数の締結具（図示略）により締結されている。
複数の脚部２３は、図４に示すように、パイプ部２１の下端部２１ｄに配置される部材である。脚部２３は、パイプ部２１の先端部２１ａを含む複数箇所に配置されている。複数の脚部２３は、パイプ部２１の荷重を吸収塔１０に設置されるパイプサポート（支持部）９１、支持梁（支持部）９２、および支持梁（支持部）９３に伝達する。パイプサポート９１、支持梁９２、および支持梁９３は、吸収塔１０に設置されてスプレイパイプ２０を支持する部材である。パイプ部２１に加えられる吸収液を吐出する際の反力や吸収液が落下して接触することによる衝撃力は、複数の脚部２３を介して吸収塔１０に伝達される。
ここで、パイプ部２１の先端部２１ａに配置される脚部２３について説明する。
図６は、図４に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０部分のII-II矢視図である。図７は、図６に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０部分のIII-III矢視図である。図６および図７に示す脚部２３は、パイプ部２１の先端部２１ａの下端部２１ｄに取り付けられるものである。図６に示すように、脚部２３の上端はパイプ部２１に取り付けられている。また、脚部２３は、その下端に、設置面（第１面）２３ａを有する。設置面２３ａは、水平面に沿った平坦な設置面であるが、他の態様であってもよい。例えば、設置面２３ａは、軸線Ｘ１に直交する断面の形状が多角形、あるいは円弧形であってもよい。
図７に示すように、吸収塔１０の内壁面には、金属材料等により形成されるパイプサポート９１が設置されている。パイプサポート９１は、その上端に、支持面（第２面）９１ａを有する。支持面９１ａは、水平面に沿った平坦な設置面であるが、他の態様であってもよい。例えば、支持面９１ａは、軸線Ｘ１に直交する断面の形状が多角形、あるいは円弧形であってもよい。支持面９１ａの上面は、支持面９１ａを腐食等から保護するために樹脂製のライニングで被膜されるようにしてもよい。
図６および図７に示すように、脚部２３の下端の設置面２３ａとパイプサポート９１の上端の支持面９１ａとの間には、シムプレート（shim plate；板状部材）９９が配置されている。
図６および図７に示すように、脚部２３は、設置面２３ａを支持面９１ａに対向させた状態で配置される。
なお、シムプレート９９は、パイプ部２１を水平方向に沿って設置するために、支持面９１ａに対する設置面２３ａの鉛直方向の位置を調整する部材である。図６および図７では、設置面２３ａと支持面９１ａとの間にシムプレート９９が配置されているが、パイプ部２１を水平方向に沿って設置するために不要であれば、シムプレート９９を配置しなくてもよい。その場合、設置面２３ａと支持面９１ａとが直接的に接触した状態で配置される。また、シムプレート９９は、パイプ部２１を水平方向に沿って設置するために、鉛直方向に適切な厚さを持ったものを用いることができる。また、複数枚のシムプレート９９を重ねて配置してもよい。
図６および図７に示すように、脚部２３とパイプサポート９１とシムプレート９９とは、パイプサポート９１の下方から軸部が挿入される締結ボルト（締結部）９５と、軸部に締結される締結ナット（締結部）９６，９７とにより締結されている。締結ナット（締結部）９７と脚部２３の間には、ワッシャ９８が配置されている。
締結ボルト９５の軸部に２つの締結ナット９６，９７を締結しているのは、締結ナット９７の下方に隙間を設けることを可能にするためである。締結ナット９７の下方に隙間を設けない場合、脚部２３とパイプサポート９１とシムプレート９９とが強固に連結される点で有利である。一方で、脚部２３とパイプサポート９１とシムプレート９９とが強固に連結されると、パイプ部２１が熱膨張により変形する場合に、締結部分で変形や破損が生じる可能性がある。本実施形態では、締結ナット９７の下方に隙間を設けた状態とし、その状態で締結ナット９６を締め付けることにより、もしくは締結ナット９７を締めた後で締結ナット９６を締め、さらに締結ナット９７を緩めることにより、締結ナット９６と締結ナット９７とが鉛直方向に動かない締結状態とすることができる。この場合、パイプ部２１が熱膨張により変形する場合であって、締結部分で変形や破損が生じる不具合を抑制することができる。
次に、パイプ部２１の先端部２１ａと基端部２１ｂとの間の中間部に配置される脚部２３について説明する。
図８は、図４に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０部分のIV-IV矢視図である。図９は、図８に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０部分のV-V矢視図である。図８および図９に示す脚部２３は、パイプ部２１の先端部２１ａと基端部２１ｂとの間の中間部に取り付けられるものである。図８に示すように、脚部２３の上端はパイプ部２１に取り付けられている。また、脚部２３は、その下端に、設置面（第１面）２３ａを有する。設置面２３ａは、水平面に沿った平坦な設置面であるが、他の態様であってもよい。例えば、設置面２３ａは、軸線Ｘ１に直交する断面の形状が多角形、あるいは円弧形であってもよい。
図３および図８に示すように、吸収塔１０には、金属材料等により形成され、水平方向に延びる支持梁９２および支持梁９３が設置されている。支持梁９２は、その上端に、支持面（第２面）９２ａを有する。同様に、支持梁９３は、その上端に、支持面（第２面）９３ａを有する。
支持面９２ａ，９３ａは、水平面に沿った平坦な設置面であるが、他の態様であってもよい。例えば、支持面９２ａ，９３ａは、軸線Ｘ１に直交する断面の形状が多角形、あるいは円弧形であってもよい。支持面９２ａ，９３ａの上面は、支持面９２ａ，９３ａを腐食等から保護するために樹脂製のライニングで被膜されるようにしてもよい。
図８および図９に示すように、脚部２３の下端の設置面２３ａと支持梁９２，９３の上端の支持面９２ａ，９３ａとの間には、シムプレート９９が配置されている。
図８および図９に示すように、脚部２３は、設置面２３ａを支持面９２ａ，９３ａに対向させた状態で配置される。
なお、シムプレート９９は、パイプ部２１を水平方向に沿って設置するために、支持面９２ａ，９３ａに対する設置面２３ａの鉛直方向の位置を調整する部材である。図８および図９では、設置面２３ａと支持面９２ａ，９３ａとの間にシムプレート９９が配置されているが、パイプ部２１を水平方向に沿って設置するために不要であれば、シムプレート９９を配置しなくてもよい。その場合、設置面２３ａと支持面９２ａ，９３ａとが直接的に接触した状態で配置される。また、シムプレート９９は、パイプ部２１を水平方向に沿って設置するために、鉛直方向に適切な厚さを持ったものを用いることができる。また、複数枚のシムプレート９９を重ねて配置してもよい。
図８および図９に示すように、脚部２３と支持梁９２，９３とシムプレート９９とは、支持梁９２，９３の下方から軸部が挿入される締結ボルト９５と、軸部に締結される締結ナット９６，９７とにより締結されている。締結ナット９７と脚部２３の間には、ワッシャ９８が配置されている。
なお、締結ボルト９５の軸部に２つの締結ナット９６，９７を締結しているのは、締結ナット９７の下方に隙間を設けることを可能にするためである。
ここで、スプレイパイプ２０の製造方法について説明する。本実施形態のスプレイパイプ２０は、パイプ部２１と、ノズル部２２のノズルホルダ２２ｂと、脚部２３とを繊維強化プラスチック（Fiber-Reinforced Plastic）により一体に成型したものである。一方、ノズルホルダ２２ｂに取り付けられるスプレイノズル２２ａは、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）により形成されたものである。
本実施形態のスプレイパイプ２０は、繊維強化プラスチックによりパイプ部２１と、ノズル部２２のノズルホルダ２２ｂと、脚部２３とを一体に成型した後、ノズルホルダ２２ｂにスプレイノズル２２ａを取り付けることにより製造される。スプレイパイプ２０は、上方に吐出した吸収液の衝突等により摩耗が生じる可能性が高い。本実施形態では、スプレイパイプ２０に繊維強化プラスチックを用いているため、摩耗に対する耐性が高い。さらに、腐食に対する耐性も高い。
なお、スプレイパイプ２０を形成する材料として、繊維強化プラスチックに変えて金属材料（例えば、ＵＮＳ Ｓ３１２５４やハステロイ Ｃ−２７６）を用いても良い。
次に、脚部２３に形成される挿入穴２３ｂについて説明する。
図１０は、図９に示す脚部２３のVI-VI矢視断面図である。図１０に示すように、脚部２３の設置面２３ａには、締結ボルト９５が挿入される挿入穴２３ｂが形成されている。挿入穴２３ｂは、軸線Ｘ１に直交する方向の長さＬ１よりも軸線Ｘ１に沿った方向の長さＬ２が長い。挿入穴２３ｂを長穴としているのは、スプレイパイプ２０が熱伸びして脚部２３がパイプ部２１の先端部２１ａに向けて移動する際に、挿入穴２３ｂが締結ボルト９５に接触する不具合を抑制するためである。
なお、本実施形態では、脚部２３の設置面２３ａに設けられる挿入穴２３ｂを長穴とし、パイプサポート９１，支持梁９２，９３に設けられる挿入穴（図示略）を円形の丸穴とするものであるが、他の態様であってもよい。例えば、脚部２３の設置面２３ａに設けられる挿入穴２３ｂを円形の丸穴とし、パイプサポート９１，支持梁９２，９３に設けられる挿入穴を軸線Ｘ１に直交する方向の長さＬ１よりも軸線Ｘ１に沿った方向の長さＬ２が長い長穴としてもよい。あるいは、脚部２３の設置面２３ａに設けられる挿入穴２３ｂとパイプサポート９１，支持梁９２，９３に設けられる挿入穴の双方を長穴としてもよい。
次に、シムプレート９９に形成される切欠部９９ａについて説明する。
図１１は、図９に示す板状部材のVI-VI矢視図である。図１１に示すように、シムプレート９９には、一端へ向けて開口する切欠部９９ａが形成されている。切欠部９９ａは、脚部２３の設置面２３ａと支持梁９２，９３の支持面９２ａ，９３ａとの間に配置された状態で締結ボルト９５を挿入可能とする部分である。また、切欠部９９ａは、脚部２３の設置面２３ａとパイプサポート９１の支持面９１ａとの間に配置された状態（図７参照）で締結ボルト９５を挿入可能とする部分である。
シムプレート９９は、切欠部９９ａを有するため、締結ボルト９５を取り外すことなく、脚部２３の設置面２３ａとパイプサポート９１の支持面９１ａとの間に挿入することができる。同様に、シムプレート９９は、切欠部９９ａを有するため、締結ボルト９５を取り外すことなく、脚部２３の設置面２３ａと支持梁９２，９３の支持面９２ａ，９３ａとの間に挿入することができる。このように、スプレイパイプ２０が備える脚部２３をパイプサポート９１，支持梁９２，９３へ設置する際に、適宜の箇所にシムプレート９９を設置することにより、スプレイパイプ２０が水平方向に配置されるように調整することができる。
なお、シムプレート９９は、軸線Ｘ１に沿ってパイプ部２１の先端部２１ａへ向けて開口した状態で配置される。すなわち、シムプレート９９の切欠部９９ａがパイプ部２１の基端部２１ｂ側には開口していない。そのため、シムプレート９９は、先端部２１ａへ向けた力が脚部２３から加えられても、締結ボルト９５に接触するため先端部２１ａへ向けて移動することがない。よって、シムプレート９９が先端部２１ａへ向けて移動してパイプサポート９１，支持梁９２，９３から脱落する不具合を防止することができる。
次に、スプレイパイプ２０のパイプ部２１の先端部２１ａと吸収塔１０の内壁面との間に形成される隙間ＣＬについて説明する。
図７に示すように、パイプ部２１の先端部２１ａと吸収塔１０の内壁面との間には、隙間ＣＬが形成されている。この隙間ＣＬは、パイプ部２１の先端部２１ａが吸収塔１０の内壁面と接触しないために必要な間隔である。なお、スプレイパイプ２０は高温の排ガスにより熱膨張する。そのため、本実施形態のパイプ部２１は、排ガスによりスプレイパイプ２０が加熱された状態においても、隙間ＣＬが確保できるように配置される。すなわち、パイプ部２１は、スプレイパイプ２０を設置する状態（大気温度と同じ状態）において、熱伸びが生じたとしても隙間ＣＬが確保できるように設置される。本実施形態においては、排ガスにより加熱されていない状態では、パイプ部２１の先端部２１ａと吸収塔１０の内壁面との隙間ＣＬが、１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下となっている。
次に、スプレイパイプ２０の取付フランジ２４を吸収塔１０の開口部１４へ取り付ける構造について説明する。
図１２は、図４に示す脱硫装置１００のスプレイパイプ２０の取付フランジ２４部分の部分拡大図である。図１２に示すように、吸収塔１０の開口部１４は、軸線Ｘ１に沿って延びるように筒状に形成されている。開口部１４の端部には、フランジ１４ａが形成されている。フランジ１４ａの内周面にはフランジ１４ａを排ガスによる腐食等から保護するための樹脂製のライニング部１４ｂが設けられている。
開口部１４のフランジ１４ａには、ガスケット１４ｃ（例えば、ブチルゴム製）を挟んだ状態で、スプレイパイプ２０の取付フランジ２４が複数の締結具（図示略）により取り付けられる。ここで、開口部１４の端面が鉛直方向から傾斜している場合、開口部１４に取り付けられるスプレイパイプ２０が水平方向から傾斜した状態となってしまう。そこで、開口部１４の端面が鉛直方向と一致するように、ライニング部１４ｂの取付フランジ２４と挟まれる部分の厚さが適宜に調整される。また、開口部１４の端面が鉛直方向と一致するように、取付フランジ２４とガスケット１４ｃとの間にシーリング材を塗布してもよい。なお、シーリング材の塗布は、ライニング部１４ｂの厚さを調整することに変えて行っても良いし、ライニング部１４ｂの厚さを調整することに加えて行ってもよい。
以上で説明した本実施形態の脱硫装置１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の脱硫装置１００が備えるスプレイパイプ２０によれば、パイプ部２１の鉛直方向の下端部２１ｄの複数箇所に水平方向に沿った設置面２３ａを有する脚部２３が配置される。また、脚部２３は、設置面２３ａを吸収塔１０に設置されるパイプサポート９１，支持梁９２，支持梁９３が有する支持面９１ａ，９２ａ，９３ａに対向させた状態で配置される。そして、吸収液を上方に吐出するのに伴ってスプレイパイプ２０に加わる反力や衝撃力は、設置面２３ａから支持面９１ａ，９２ａ，９３ａへ伝達される。そのため、反力や衝撃力がスプレイパイプ２０に局所的に加えられることが防止され、スプレイパイプ２０が破損に至る不具合を抑制することができる。
本実施形態のスプレイパイプ２０においては、脚部２３が、パイプ部２１の先端部２１ａを含む複数箇所に配置されている。そのため、先端部２１ａにおいてスプレイパイプ２０の荷重を脚部２３から脱硫装置１００のパイプサポート９１へ伝達しつつ、更に基端部２１ｂから先端部２１ａに至るまでの中間部においてスプレイパイプ２０の荷重を脚部２３から支持梁９２，９３へ伝達することができる。そのため、中間部でスプレイパイプ２０の荷重を支持しない場合に比べ、スプレイパイプ２０が自重により撓む不具合を抑制することができる。
本実施形態の脱硫装置１００は、設置面２３ａと支持面９１ａ，９２ａ，９３ａとの間に配置されるシムプレート９９を備える。また、シムプレート９９は、締結ボルト９５を挿入可能な切欠部９９ａをパイプ部２１の先端部２１ａに向けて開口した状態で配置されている。
スプレイパイプ２０から吐出される吸収液の吐出方向を鉛直方向と一致させるには、スプレイパイプ２０を水平面に沿って正確に配置する必要がある。この際、脚部２３とパイプサポート９１，支持梁９２，９３との間に適切な厚さのシムプレート９９を配置することによりスプレイパイプ２０を水平面に沿って正確に配置することができる。
スプレイパイプ２０は、排ガスによって熱せられることにより軸線Ｘ１に沿って熱伸びする。そして、スプレイパイプ２０が熱伸びする際に、脚部２３と接触して配置されるシムプレート９９には、パイプ部２１の先端部２１ａへ向けた力が脚部２３から加えられる。ここで、シムプレート９９は、切欠部９９ａがパイプ部２１の基端部２１ｂ側には開口していない状態で配置される。そのため、シムプレート９９は、先端部２１ａへ向けた力が脚部２３から加えられても、締結ボルト９５に接触するため、先端部２１ａへ向けて移動することがない。よって、シムプレート９９が先端部２１ａへ向けて移動してパイプサポート９１，支持梁９２，９３から脱落する不具合を防止することができる。
本実施形態の脱硫装置１００において、脚部２３の設置面２３ａには、締結ボルト９５が挿入される挿入穴２３ｂが形成されている。挿入穴２３ｂは、軸線Ｘ１に直交する方向の長さＬ１よりも軸線Ｘ１に沿った方向の長さＬ２が長い。
スプレイパイプ２０は、排ガスによって熱せられることにより軸線Ｘ１に沿って熱伸びする。そして、スプレイパイプ２０が熱伸びする際に、スプレイパイプ２０に設けられる脚部２３がパイプ部２１の先端部２１ａに向けて移動する。本実施形態によれば、挿入穴２３ｂの軸線Ｘ１に沿った方向の長さＬ２が長いため、脚部２３が熱伸びにより移動する際に挿入穴２３ｂが締結ボルト９５に接触する不具合を抑制することができる。
本実施形態の脱硫装置１００において、パイプ部２１は、排ガスにより加熱された状態で吸収塔１０の内周面と接触しないように配置されている。
このようにすることで、パイプ部２１が排ガスによって加熱されて熱伸びし、パイプ部２１の先端部２１ａが吸収塔１０の内周面と接触してしまう不具合を抑制することができる。
以上の説明において、脱硫装置１００は、石灰を含む吸収液を排ガスと気液接触させて排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する石灰石膏法を用いた装置であったが、他の態様であってもよい。例えば、アルカリ成分を含む海水を吸収液として用いる海水脱硫法を用いた脱硫装置であってもよい。
また、以上の説明においては、吸収塔１０の開口部１４のフランジ１４ａにスプレイパイプ２０の取付フランジ２４を取り付けるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、吸収塔１０の開口部１４にフランジ１４ａが設けられていない場合には、締結具を用いて、吸収塔１０の側壁に取付フランジ２４を直接的に取り付けるようにしてもよい。
１０ 吸収塔
１１ 排ガス導入部
１２ 排ガス排出部
１３ 底部
１４ 開口部
１４ａ フランジ
１４ｂ ライニング部
１４ｃ ガスケット
１５ マンホール
２０ スプレイパイプ
２１ パイプ部
２１ａ 先端部
２１ｂ 基端部
２１ｃ 上端部
２１ｄ 下端部
２２ ノズル部
２２ａ スプレイノズル
２２ｂ ノズルホルダ
２２ｃ ガスケット
２３ 脚部
２３ａ 設置面（第１面）
２３ｂ 挿入穴
２４ 取付フランジ
２５ 供給口
３０ デミスタ
４０ 循環ポンプ
９１ パイプサポート（支持部）
９１ａ 支持面（第２面）
９２，９３ 支持梁（支持部）
９２ａ，９３ａ 支持面（第２面）
９５ 締結ボルト（締結部）
９６ 締結ナット（締結部）
９７ 締結ナット（締結部）
９８ ワッシャ
９９ シムプレート（板状部材）
９９ａ 切欠部
１００ 脱硫装置
ＣＬ 隙間
Ｘ１，Ｘ２ 軸線

Claims (11)

  1. 鉛直方向に沿って延びるように形成されて排ガスの通路となる吸収塔の内部に水平方向に沿って配置されるスプレイパイプであって、
    水平方向の軸線に沿って延びるとともに先端部が閉塞された筒状のパイプ部と、
    前記パイプ部の鉛直方向の上端部の複数箇所に配置されて前記パイプ部を水平方向に流通する吸収液を鉛直方向の上方へ導く複数のノズル部と、
    前記パイプ部の鉛直方向の下端部に取り付けられ、第１面を有する脚部と、
    を備え、
    前記脚部が、前記第１面を前記吸収塔に設置される支持部が有する第２面に対向させた状態で配置されるスプレイパイプ。
  2. 前記第１面および前記第２面は、水平方向に沿った面を有する請求項１に記載のスプレイパイプ。
  3. 前記脚部が、前記パイプ部の前記先端部を含む複数箇所に配置されている請求項１または請求項２に記載のスプレイパイプ。
  4. 前記パイプ部は、繊維強化プラスチックにより形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスプレイパイプ。
  5. 前記パイプ部は、基端部から前記先端部までの前記軸線に沿った長さが３ｍ以上かつ１５ｍ以下であり、外径が２００ｍｍ以上かつ４００ｍｍ以下となっている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスプレイパイプ。
  6. 鉛直方向に沿って延びるように形成されて排ガスの通路となる吸収塔と、
    前記吸収塔の内部に水平方向に沿って配置されるスプレイパイプと、
    前記吸収塔に設置されて前記スプレイパイプを支持する支持部と、
    前記スプレイパイプと前記支持部とを締結する締結部を備え、
    前記スプレイパイプが、
    水平方向の軸線に沿って延びるとともに先端部が閉塞された筒状のパイプ部と、
    前記パイプ部の鉛直方向の上端部の複数箇所に配置されて前記パイプ部を水平方向に流通する吸収液を鉛直方向の上方へ導く複数のノズル部と、
    前記パイプ部の鉛直方向の下端部に取り付けられ、第１面を有する脚部と、を有し、
    前記支持部が、第２面を有し、
    前記スプレイパイプが、前記第１面を前記第２面に対向させた状態で前記締結部により前記支持部と締結されている脱硫装置。
  7. 前記第１面および前記第２面は、水平方向に沿った面を有する請求項６に記載の脱硫装置。
  8. 前記第１面と前記第２面との間に配置される板状部材を備え、
    前記締結部は、締結ボルトと該締結ボルトと締結される締結ナットとを有し、
    前記板状部材は、前記第１面と前記第２面との間に配置された状態で前記締結ボルトを挿入可能な切欠部を有し、
    前記板状部材が、前記パイプ部の前記先端部に向けて前記切欠部が開口した状態で配置される請求項６または請求項７に記載の脱硫装置。
  9. 前記脚部の前記第１面には、前記締結ボルトが挿入される挿入穴が形成されており、
    前記挿入穴は、前記軸線に直交する方向の長さよりも前記軸線に沿った方向の長さが長い請求項８に記載の脱硫装置。
  10. 前記パイプ部の前記先端部は、排ガスにより加熱された状態で前記吸収塔の内周面と接触しないように配置されている請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の脱硫装置。
  11. 前記パイプ部の前記先端部は、排ガスにより加熱されていない状態では、前記吸収塔の内壁面との間に１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の隙間を設けて配置されている請求項１０に記載の脱硫装置。
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