JP2004093465A

JP2004093465A - 重量測定式スラリ濃度計及び測定方法

Info

Publication number: JP2004093465A
Application number: JP2002257216A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakayama; 中山　善雄; Goji Oishi; 大石　剛司; Yuichi Okamoto; 岡本　雄一
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】固形分が沈殿しやすく、液中の気泡、溶存物を含むスラリ液の濃度をより正確に計測する。
【解決手段】測定用のスラリ液８を試料受入容器２に供給するステップと、試料受入容器２の中のスラリ液８を一定時間静置して気泡の除去を行うステップと、試料受入容器２の中のスラリ液８が所定容量となるように容量を調節するステップと、所定容量のスラリ液８の重量を自動的に測定する第１重量測定ステップと、所定容量と測定された重量からスラリ液８の比重及び濃度を演算するステップとを有する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石灰石膏法排煙脱硫装置で石膏スラリ濃度制御に使用される重量測定式スラリ濃度計及び付設弁の開閉制御、演算等信号の送受信を行う測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石灰石膏法排煙脱硫装置においては、一般に吸収塔内石膏スラリ液濃度をオンラインで連続的に計器測定し、目標濃度以上になれば自動的に石膏脱水機への供給弁を開き、石膏の脱水処理を開始し、また濃度が低下すれば供給弁を閉じて待機状態とする。そのため、スラリ液の濃度をより正確に測定することが重要である。
【０００３】
従来のシステムでは、連続式のスラリ濃度計が用いられるが、実際のスラリ液の濃度及び濃度変化を正しく検知できない場合があり、吸収塔内のスラリ液の濃度を一定にする制御が適切に行われないことがあった。固形分が沈殿しやすい石膏スラリ液を計測するには、配管に付設されたコリオリ式スラリ濃度計などが用いられるが、測定結果が濃度の変化に正しく追従できないといった問題がある。また、固形分濃度を測定の目的としているこのようなシステムにおいて、液中の気泡、溶存物は測定に誤差を生じさせるが、それらの影響を取り除くことは原理的に困難であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８１０３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、石膏脱水機へ供給される石膏スラリ濃度は時々で大きく変動する（目標濃度２０ｗｔ％に対し、濃度が１０〜３０％）。図６に示すように、従来の計器で測定した結果と、手動で抜き取って実測した正確な測定結果を比較すると、従来の計器が目標濃度２０ｗｔ％を表示しているときに、正確な濃度は１０〜３０％の範囲でずれが生じていることが分かる。その結果、石膏脱水機の運転は異常振動が発生し、緊急停止することがあった。さらに排煙脱硫装置系内の水バランスが不安定となり、制御範囲を超えて外乱が発生すると、一時的に処理しきれない石膏スラリ液が設備よりあふれ出るなどの問題があった。
【０００６】
また、従来の技術としては、スラリ中の固形物の流量測定ができるスラリ流量測定装置の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、測定管に設けられた、体積流量が測定される体積流量計と、重量流量が測定される重量流量計と、体積流量測定値と重量流量測定値とから固形物重量を演算する演算器とを具備したものである。しかし、この発明は、サンプリングを連続で行うものであり、上述のように適切に流量を測定することは困難である。また、測定に誤差を生じさせる液中の気泡や溶存物を取り除く技術は、今までに開示されていない。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、固形分が沈殿しやすく、液中の気泡、溶存物を含むスラリ液の濃度をより正確に測定すると共に、その測定結果を基に排煙脱硫装置の付設弁の開閉制御等を自動で行うことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、測定用のスラリ液を試料受入容器に供給するステップと、試料受入容器中のスラリ液を一定時間静置して気泡の除去を行うステップと、該試料受入容器中の該スラリ液が所定容量となるように容量を調節するステップと、所定容量の該スラリ液の重量を自動的に測定する第１重量測定ステップと、該所定容量と測定された重量からスラリ液比重及び濃度を演算するステップとを有し、スラリ液の濃度を間歇的に行うことができる。
また、前記気泡除去のステップに続いて、スラリ液を攪拌して濃度を均質にするステップを行い、前記第１重量測定ステップに続いて、該スラリ液を静置して液中の固形分を沈殿させ、沈殿させたスラリ液の所定容量の上澄み液を排出するステップと、続いて、前記試料受入容器中の残留液の重量を測定する第２重量測定ステップとを有し、液中の気泡や溶存物の影響を除去して正確な濃度を測定することもできる。
【０００９】
また、本発明によれば、スラリ液を入れる試料受入容器と、該試料受入容器中のスラリ液の重量を測定するための重量測定機と、前記試料受入容器に設けられ、試料受入容器中のスラリ液を攪拌する攪拌機とを備え、前記試料受入容器は、一定容量のスラリ液を得るために余分なスラリ液を排出する第１弁と、前記試料受入容器の最底部に設けられ、測定終了後に残液を試料受入容器の外に排出する第３弁とを有しており、前記攪拌機の動作、前記重量測定機の動作、及び前記第１弁および第３弁の開閉を自動制御する制御装置とをさらに備える。
また、前記第１弁と第３弁の間に設けられ、前記スラリ液を試料受入容器内に一定時間だけ静置して、上澄み液のみを排出する第２弁を備え、該第２弁の開閉を前記制御装置で自動制御することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係るスラリ濃度の測定方法について、図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明のスラリ液濃度の測定方法と測定装置は、図１に示すようにして、石灰石膏法排煙脱硫装置１０に適用することができる。この石灰石膏法排煙脱硫装置１０は、排煙１１を取り込む吸収塔１２と、吸収塔１２の下側に設け、スラリ液８を貯蔵する吸収液貯槽１３と、吸収液貯槽１３と配管１４で連結され、スラリ液８をろ過する石膏脱水機１５と、運転を自動制御する制御装置１６と、送られてくる信号を演算処理する演算回路１７を含んで構成される。
吸収塔１２内に形成されたスラリ液８の液柱１８とそれにより発生するミストと接触することにより、排煙１１中の酸化硫黄が吸収される。この排煙１１からミストを除去した後に煙突１９から排煙１１を排出する。スラリ液８は、吸収液貯槽１３に溜められ、空気中の酸素によって酸化された後、ポンプ２０により再び液柱１８に形成され、吸収塔１２内を循環する。
【００１２】
演算回路１７は、後述する方法でスラリ液８の容量と重量から濃度を演算する。また、演算回路は、吸収液貯槽１３に設けた液面検知装置２２からの信号を受ける。
スラリ液８は、目標濃度（２０ｗｔ％）以上となったとき、配管１４に設けた供給弁２１が自動制御で開かれて、石膏脱水機１５へ送られる。石膏脱水機１５では、スラリ液８がろ過されて石膏が排出されると共に、ろ過されたスラリ液８は再び吸収塔１２内へ送られる。なお、目標濃度以下の場合は、供給弁２１は閉じたままで待機状態となる。
【００１３】
スラリ液８の濃度を検出する重量測定式スラリ濃度計１は、配管１４からスラリ液８をサンプリングし、測定後には給水液を配管１４へ戻すように構成される。配管１４から抜き取られたスラリ液８は、濃度計１の試料受入容器２の上側開口部から注入される。
【００１４】
図２に示すように、重量測定式スラリ濃度計１は、試料８を入れる試料受入容器２、試料受入容器２の上側開口部から挿入されスラリ液（試料）８を攪拌する攪拌機３、試料受入容器２の上部に設けられ試料８のオーバーフロー分を排出するオーバーフロー液排出口４、オーバーフロー液排出口４よりも下側に設けられ一定の試料８の容量を確保するために余分な液を排出する第１排出口５ａ、第１排出口５ａに取り付けた第１弁６ａ、第１排出口５ａよりも下側に設けられ上澄み液を排出する第２排出口５ｂ、第２排出口５ｂに取り付けた第２弁６ｂ、最底部に設けられ残液を排出する第３排出口５ｃ、第３排出口５ｃに取り付けた第３弁６ｃ、および重量を測定する重量測定機７を含んで構成されている。
弁６ａ，６ｂ，６ｃの開閉、および後述する間歇測定の制御等は、測定器本体に設けられた制御装置１６により公知技術を用いて制御されている。
【００１５】
以下に、本発明の作用について、各工程の順番に合わせて説明する。
（１）給液
図３に示すように、空の試料受入容器２に供給過剰気味になるまでスラリ液８を給液する。このとき、弁６ａ、６ｂ、６ｃは閉じられている。
本発明では、連続測定方式ではなく、間歇測定方式（バッチ処理）を採用している。この間歇測定方式では、試料（石膏スラリ液）８を試料受入容器２にオンラインで自動的に供給するよう制御されている。なお、試料受入容器２内に供給された過剰なスラリ液８はオーバーフロー液排出口４から排出される。従って、スラリ液８の供給量の若干の変動にかかわらず、一定量のスラリ液をこの試料受入容器２に保持させることができる。
【００１６】
（２）所定液容積（Ｑ１）の測定
次に、比重（スラリ濃度）測定誤差要因である気泡を除去する。気泡除去方法は、液サンプリング後、すなわち試料受入容器２のスラリ液の導入後、スラリ液８を一定時間静置させる。気泡の除去時間は、誤差も含めて３分間も静置すれば十分である。
【００１７】
図４に示すように、気泡除去後、試料容積を測定するため、試料受入容器２の上部に取り付けた第１弁６ａを開き、液の一部を第１排出口５ａから捨てる。液が捨てられた後の残りの保有液容積（Ｑ１）は、第１弁６ａが取り付けられた位置に基づいて、事前に分かっている。
このとき、スラリ液８の性質から、静置する間に固形分が沈殿し、試料受入容器２の上部と底部では液性状（スラリ濃度）が異なりやすい。気泡を除去するために静置すると、スラリ液中の固形分が沈殿を始めてしまい、試料受入容器２の上部の濃度が下がる。上記排液作業では、排出された液と、試料受入容器２に残った液の濃度が、偏った液性状にならないようにする。即ち、上澄み液だけを捨てることにならないように、第１弁６ａを開く前に攪拌機３を起動し、十分混合させている。この攪拌と上澄み液の排出は、通常２分程度で行なえるであろう。
【００１８】
（３）所定液重量（Ｗ１）の測定
重量測定機７を用いて、残留保有液の重量（Ｗ１）の第１重量測定を行う。
残留保有液の重量（Ｗ１）と、予め確認しておいた容積（Ｑ１）から溶解成分を含むスラリ液の比重（ρ１＝Ｗ１／Ｑ１）が算出される。
【００１９】
（４）残液容積（Ｑ２）の測定
上記の所定液重量測定の後、再び静置して、試料８の固形成分を十分に沈殿させる。その後、図５に示すように、第２弁６ｂを開き、第２排出口５ｂから上澄み液を捨てる。上澄み液が捨てられた後の残りの保有液容積（Ｑ２）は、第２弁６ｂが取り付けられた位置に基づいて、事前に確認することができる。この静置と上澄み液の排出には、約３分程度を要する。
【００２０】
（５）残液重量（Ｗ２）の測定
次に、重量測定機７を用いて、試料受入容器中の残留保有液の重量（Ｗ２）の第２重量測定を行う。
この重量測定の結果を用いて、より正確にスラリ液の濃度を求めることができる。溶解成分によるスラリ濃度測定上の誤差要因を排除する方法としては、まず溶解成分のみの比重（ρ２）を得ることにより、既に求めてある液の比重（ρ１）（溶解成分の誤差要因を含む）からこれを差し引くことでスラリ相当の液比重（ρ３）を求めることができる。
溶解成分のみの比重（ρ２）を得るには、残液重量（Ｗ２）の測定結果及び既知の重量（Ｗ１）との差及び既知の容積（Ｑ１，Ｑ２）の差から上澄み液の比重（ρ２＝（Ｗ１−Ｗ２）／（Ｑ１−Ｑ２））が算出できる。これが、溶解成分のみを含む溶液の液比重（ρ２）である。以上の結果からスラリ相当液比重（ρ３）は、その差（ρ１−（ρ２−１））より求めることができる。この計算式で、１は水の比重（０℃定数）を示す。なお、実液の温度は５０℃程度であるが、比重に対する温度の影響は小さく、ここでは無視できる。
【００２１】
（６）スラリ液比重（ρ３）
求められたスラリ相当液比重（ρ３）とスラリ濃度の相関関係を予め入力しておき、演算結果の信号を発信する。
（７）試料受入容器洗浄
第３弁６ｃを開き、第３排出口５ｃから残液を排出する。その後、図示しない洗浄水排出弁２３（図１参照）から洗浄水を約１分間だけ注水し、試料受入容器２の内部を洗浄する。
【００２２】
上記（１）〜（７）の工程を約１０分毎に間歇測定する。１時間で６回の測定を行なうことができる。通常の運転条件下では、１０分毎の測定で足りよう。
なお、この測定を２台並置すれば、２倍（１時間で１２回）の測定結果を得ることができると共に、１台の故障の予備として使用することにより、装置の信頼性をより向上させることもできる。
【００２３】
本発明の実施形態に係る重量測定式スラリ濃度計及び測定システムでは、吸収塔内石膏スラリ濃度の誤差要因となっていた液中の気泡、液中溶解成分の影響を排除することができ、従来と比べて安定，かつ高精度にスラリ濃度を検知することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る重量測定式スラリ濃度計及び測定システムによれば、吸収塔内石膏スラリ液の濃度制御がより安定して行なうことができる。これにより、吸収塔から抜き出される石膏スラリ液の流量制御が安定して行なえ、かつ石膏脱水機へ供給される石膏スラリ濃度の変動が少なくなるため、石膏脱水機の運転をより安定かつ効率的に行なうことができる。その結果、吸収塔、石膏脱水機、ろ液ピットの工程間で、スラリ濃度制御、脱水機への液供給、ろ液の回収、送液の安定性が増し、ろ液ピットからスラリ液がオーバーフローすることも起こり難くなるため、運転管理が従来と比べて容易になり排脱装置全体に改善効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る石灰石膏法脱硫装置の概要図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るスラリ濃度の測定方法の模式図（１）である。
【図３】本発明の実施の形態に係るスラリ濃度の測定方法の模式図（２）である。
【図４】本発明の実施の形態に係るスラリ濃度の測定方法の模式図（３）である。
【図５】本発明の実施の形態に係るスラリ濃度の測定方法の模式図（４）である。
【図６】従来の連続式測定方法で測定した場合の誤差を示す実験結果図である。
【符号の説明】
１　重量測定式スラリ濃度計
２　試料受入容器
３　攪拌機
４　オーバーフロー液排出口
５ａ　第１排出口
５ｂ　第２排出口
５ｃ　第３排出口
６ａ　第１弁
６ｂ　第２弁
６ｃ　第３弁
７　重量測定機
８　スラリ液（試料）
１０　石灰石膏法排煙脱硫装置
１１　排煙
１２　吸収塔
１３　吸収液貯槽
１４　配管
１５　石膏脱水機
１６　制御装置
１７　演算回路
１８　液柱
１９　煙突
２０　ポンプ
２１　供給弁
２２　液面検知装置
２３　洗浄水排出弁
Ｑ１　所定液容積
Ｑ２　残液容積
Ｗ１　所定液重量
Ｗ２　残液重量
ρ１　溶解成分の影響を含むスラリ液の見掛け比重
ρ２　ろ液相当分（溶解成分のみ）液比重
ρ３　スラリ液相当分液比重

Claims

測定用のスラリ液を試料受入容器に供給するステップと、
試料受入容器中のスラリ液を一定時間静置して気泡の除去を行うステップと、
該試料受入容器中の該スラリ液が所定容量となるように容量を調節するステップと、
所定容量の該スラリ液の重量を自動的に測定する第１重量測定ステップと、
該所定容量と測定された重量からスラリ液比重及び濃度を演算するステップとを有するスラリ濃度測定方法。
前記気泡除去のステップに続いて、スラリ液を攪拌して濃度を均質にするステップを行い、前記第１重量測定ステップに続いて、該スラリ液を静置して液中の固形分を沈殿させ、沈殿させたスラリ液の所定容量の上澄み液を排出するステップと、続いて、前記試料受入容器中の残留液の重量を測定する第２重量測定ステップとを有する請求項１に記載のスラリ濃度測定方法。
スラリ液を入れる試料受入容器と、
該試料受入容器中のスラリ液の重量を測定するための重量測定機と、
前記試料受入容器に設けられ、試料受入容器中のスラリ液を攪拌する攪拌機とを備え、
前記試料受入容器は、一定容量のスラリ液を得るために余分なスラリ液を排出する第１弁と、前記試料受入容器の最底部に設けられ、測定終了後に残液を試料受入容器の外に排出する第３弁とを有しており、
前記攪拌機の動作、前記重量測定機の動作、及び前記第１弁および第３弁の開閉を自動制御する制御装置とをさらに備えた重量測定式スラリ濃度計。
前記第１弁と第３弁の間に設けられ、前記スラリ液を試料受入容器内に一定時間だけ静置して、上澄み液のみを排出する第２弁を備え、該第２弁の開閉を前記制御装置で自動制御する請求項４に記載の重量測定式スラリ濃度計。