ブログ

Jun 09, 2023

石炭用の湿式ダクト/煙突システムの設計

SO2 排出制限が厳しくなるにつれ、多くの石炭火力発電所では新しい排煙脱硫 (FGD) システムの追加や既存のシステムのアップグレードが行われています。 これらのシステムの大部分では、

SO2 排出制限が厳しくなるにつれ、多くの石炭火力発電所では新しい排煙脱硫 (FGD) システムの追加や既存のシステムのアップグレードが行われています。 これらのシステムの大部分は湿式 FGD 技術を採用しています。 湿式 FGD システムを備えた多くのプラントでは、再加熱された排ガスを使用して、システムの吸収装置から出る飽和ガスを煙突に送られる前に乾燥させます。

しかし、エネルギーコストの高騰やプラントの総 SO2 排出量削減の必要性により、排ガス再加熱は通常、新規プラントでは使用されなくなり、すでに稼働中のプラントでは廃止されつつあります。 再加熱がなければ、吸収装置から出た飽和排ガスは直接煙突に入ります。 ミストエリミネーターから運ばれる液滴とともに、飽和煙道ガスから凝縮した水蒸気は、吸収装置の出口ダクトとスタックライナーの壁を覆う液膜を形成します。 このフィルムは、ウェットスタック操作と呼ばれるプロセスによって収集し、システムから排出する必要があります。 ダクト、スタックライナー、および液体収集システムが適切に設計されていない場合、許容できない量の液滴がスタックの上部から排出される可能性があります。

湿ったダクトと煙突を備えた FGD ユニットを問題なく動作させるには、湿った排ガスの取り扱いと排出に関連するいくつかの潜在的な問題領域を調査する必要があります。 これは、煙突およびダクト システムの設計時に行う必要があります。 この記事では、新規または改修後のウェットスタック設置からの液体の排出を最小限に抑える必要がある場合に対処する必要がある重要な設計面について概説します。

湿式 FGD システムは何十年も使用されてきましたが、ほとんどは乾式スタックで運用されています。 1970 年代後半、一部の電力会社は運営コストを削減するために湿式ダクトと煙突の使用を開始しましたが、多くの場合、この切り替えによる (予期せぬ) 結果は許容できないほど高レベルの煙突液体排出 (SLD) でした。 湿式 FGD システムで発生する物理プロセスの理解を深めるために、EPRI は 1980 年代に、液体の再飛来に寄与する主要な変数を決定するための多くのプログラムを後援しました。 これらの研究の 1 つの結果は、EPRI レポート No. CS-2520「湿ったスタックのエントレインメント」にまとめられています。

1990 年代後半までに、多くのユーティリティ プラントは湿式ダクト/煙突システム (そのほとんどには液体コレクターが装備されている) で運転されており、EPRI が湿式煙突の設計と運用に関する実践的なガイドラインを開発する別のプログラムを後援するのに十分な経験が培われていました。 この研究の結果は、EPRI レポート番号 TR-107099、「ウェット スタック設計ガイド」にまとめられています。

2 つのレポートで詳述されているように、効果的な湿式煙突設置の開発には、湿式ダクト/煙突システム、液体コレクターと排水管の徹底的な流体力学設計が必要です。 設計プロセスは通常、この分野での経験を持つフロー モデリング ラボによって実行され、通常は次の 5 つの異なるフェーズで構成されます。

最初の 4 つのフェーズの結果を使用して、公益事業エンジニアは湿式 FGD システムの設計を完成させ、供給および建設入札の仕様を作成できます。 第 5 フェーズの結果は、液体収集システムの設置をサポートするために使用されます。

経験によれば、吸収器出口ダクトおよびスタックブレーク/入口の提案された形状を早期にレビューすると、形状を湿式運転により適したものにするための推奨修正が生成されることがよくあります。 このレビューは、湿式煙突システムの設計と運用に幅広い経験を持つコンサルタントによって実行される必要があります。 ガス速度、破れの高さと幅、ライナーの直径などの主要なシステム設計変数は、他のプラントで湿式運転に有利であることが証明されている値と比較する必要があります。 多くの場合、ブリーチアスペクト比の調整など、システムの幾何学的形状を簡単に変更するだけで、下部ライナーの流れパターンを改善し、液体の再飛沫の可能性を最小限に抑え、液体収集システムの総数を削減することで、液体収集システムの効率を大幅に向上させることができます。液体コレクターが必要になる、および/またはシステムの複雑さが軽減されます。