JP2005152745A

JP2005152745A - 湿式排煙脱硫方法及び装置

Info

Publication number: JP2005152745A
Application number: JP2003393422A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Shimazu; 浩通島津; Ryoichi Miyataka; 良一宮▲高▼
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP4587197B2

Abstract

【課題】運転条件によらず脱硫排水ラインへの石膏のスケーリング量を減少させ、より少ない脱硫排水量で、系内の塩類濃度を低い規定値内に保てる湿式排煙脱硫装置及び方法を提供すること。
【解決手段】燃焼装置から排出される排ガスとカルシウム成分含有吸収剤を含む吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム成分含有吸収剤と反応させることにより生成した石膏を固形物である石膏１１とろ液１２に分離し、分離したろ液１２の一部を脱硫排水として排煙脱硫処理系外に排出する湿式排煙脱硫方法において、脱硫排水の排出先の入口付近における脱硫排水の液温度を脱硫排水中の石膏の溶解度が最大となる温度となるように排煙脱硫処理系内を加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する方法と装置に係わり、特に脱硫排水ラインに付着するスケーリングを低減するのに好適な湿式排煙脱硫方法及び装置に関するものである。

従来の湿式排煙脱硫装置として、例えば石炭焚き火力発電用の湿式排煙脱硫装置においては、脱硫吸収液中に燃料中の塩素など塩類が多量に溶解して含有されており、それらの濃度を規定値以内に保つことが脱硫装置の健全な運転のために必要となっていた。そのため、脱硫吸収液の一部を排水として系外に排出し、系内の塩類濃度を下げる系統構成が採用されている。

ここで従来の湿式排煙脱硫装置の系統を図４に示す。ボイラ等からの排ガス１は入口煙道３から吸収塔４に導入され、該吸収塔４内に設置されたスプレ段８を介して、該スプレ段８に設置されたスプレノズルより噴霧されるカルシウム成分含有吸収剤の液滴と接触することにより、排ガス１中のばいじんや塩化水素(ＨＣｌ)、フッ化水素(ＨＦ)等の酸性ガスと共に、排ガス１中の硫黄酸化物（以下ＳＯｘと呼ぶ）が液滴表面で吸収される。ガスに同伴されるミストはミストエリミネータ５により除去され、清浄な排ガス２は出口煙道６を経て、必要により再加熱されて煙突より排出される。

また，この時の吸収塔４の入口排ガス１中のＳＯｘ濃度は入口ＳＯｘ計４１で、吸収塔４の出口排ガス２中のＳＯｘ濃度は出口ＳＯｘ計４２で測定され、これらの測定値に基づき脱硫率が算出される。ＳＯｘの吸収剤である石灰石１６は、石灰石スラリとして石灰石スラリポンプ１７により吸収塔４内にＳＯｘ吸収量に応じ石灰石スラリ流量調節弁１８により供給される。吸収液は吸収塔循環ポンプ７により昇圧され、吸収塔４内のスプレ段８に供給される。前記吸収塔４内で除去されたＳＯｘは吸収液中のカルシウムと反応し、中間生成物として亜硫酸カルシウム（重亜硫酸カルシウムを含む）になり、酸化用空気ブロワ２１より吸収塔４に供給される空気により石膏に酸化され最終生成物（石膏）となる。その際吸収塔４に供給される酸化空気は、酸化用撹拌機２６により微細化されて供給されることにより、酸化空気の利用率が高められている。

その後、吸収液スラリは抜出しポンプ９により生成石膏量に応じて抜き出されるが、その一部はｐＨ計タンク３０に送られ、該ｐＨ計タンク３０に設置されたｐＨ計３１により吸収液のｐＨが測定される。その他の吸収液は、石膏脱水機設備１０に送られ、粉体の石膏１１として回収される。一方、石膏ろ液１２は石灰石スラリ槽１５等の補給水として系内で再利用されるが、その一部は塩素等の濃縮を防ぐために脱硫排水１４として抜き出され排水処理設備５０に送られる。

排水処理設備５０では脱硫排水１４中に含まれる有害物質の濃度が排出規準値以下となるように、薬品５１が添加されたり、イオン吸着樹脂等を通すことによる化学的処理や、菌類による生物的処理が行われ、脱硫排水１４中の有害物質の除去処理が行われる。

上記従来技術における石膏脱水設備１０周辺の系統を図５に示す。吸収塔４から抜出しポンプ９により抜き出された吸収液スラリは、石膏脱水機６１に供給され、脱水機真空ポンプ６０により吸収濾過されているベルトフィルタ濾布上で石膏１１と石膏ろ液１２に分離される。その後、石膏１１は石膏洗浄水６２により必要により洗浄された後、更に脱水され、粉末状態で回収される。一方、石膏ろ液１２はその一部がろ液レシーバＡ６３に回収され、脱硫排水ピット６５に排出される。石膏洗浄水６２と残りの石膏ろ液１２はろ液レシーバＢ６４に回収され、ろ液ピット６６に回収される。

脱硫排水ピット６５に入った石膏ろ液１２は脱硫吸収液中の塩素等の溶解塩類の濃度を一定値以下にするために、その一部が脱硫排水ポンプ６７により排水処理設備５０に送られ、脱硫排水として処理され、残りは隣接するろ液ピット６６に流れ込む。該ろ液ピット６６には、脱硫排水ピット６５から流れ込む石膏ろ液１２と、ろ液レシーバＢ６４から石膏洗浄水６２が流れ込み、この水がろ液回収ポンプ６８により吸収塔４他へ循環して再利用される。
特開昭５９−６６３２８号公報

上記従来技術において、脱硫排水ピット６５に入る石膏ろ液１２中の石膏の溶解度は飽和溶解度となっている。一方、液中の石膏溶解度は、図３に示すように、液温度に対して約４０℃で極大となる関係がある。そのため、脱硫排水ピット６５から脱硫排水ポンプ６７により脱硫排水を排水処理設備５０に送る際に、運転条件によっては移送中の排水温度低下による石膏溶解度の差により石膏が析出し、配管内壁に石膏のスケーリングが付着することがあった。

このように、配管内に石膏のスケーリングが付着すると流路断面が塞がれるために配管の抵抗が大きくなり、適正な流量を確保できなくなるという問題点があった。

本発明の課題は、上記の問題点を解決し、運転条件によらず脱硫排水ラインへの石膏のスケーリング量を減少させ、より少ない脱硫排水量で、系内の塩類濃度を低い規定値内に保てる湿式排煙脱硫装置及び方法を提供することである。

請求項１記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガスとカルシウム成分含有吸収剤を含む吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム成分含有吸収剤と反応させることにより生成した石膏を、固形物である石膏とろ液に分離し、分離したろ液の一部を脱硫排水として排煙脱硫処理系外に排出する湿式排煙脱硫方法において、前記脱硫排水の排出先の入口付近における脱硫排水の液温度を脱硫排水中の石膏の溶解度が最大となる温度となるように排煙脱硫処理系内を加熱する湿式排煙脱硫方法である。

請求項２記載の発明は、前記脱硫排水の排出先の入口付近における脱硫排水の液温度を４０℃以上に加熱する請求項１記載の湿式排煙脱硫方法である。

請求項３記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガスとカルシウム成分含有吸収剤を含む吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム成分含有吸収剤と反応させることにより生成した石膏を、固形物である石膏とろ液に分離する石膏脱水機と、分離したろ液の一部を脱硫排水として系外の脱硫排水処理装置に排出する排出装置を備えた湿式排煙脱硫装置において、前記排出装置の排出先の脱硫排水処理装置の入口付近における脱硫排水の液温度を脱硫排水中の石膏の溶解度が最大となる温度となるように排煙脱硫装置系内を加熱する加熱手段を設けた湿式排煙脱硫装置である。

請求項４記載の発明は、前記加熱手段は前記石膏脱水機の入口または出口に設けられた請求項３記載の湿式排煙脱硫装置である。

ここで、石膏脱水機の入口とは、吸収液中に生成した石膏を、吸収液スラリとして石膏脱水機に送るライン上のことをいう。

請求項５記載の発明は、前記加熱手段は前記排出装置の入口または出口に設けられた請求項３記載の湿式排煙脱硫装置である。

ここで、排出装置とは、脱硫排水を系内から系外へ排出するための装置であり、例えば脱硫排水ポンプなどである。

請求項６記載の発明は、前記排出装置の排出先の脱硫排水処理装置の入口付近における脱硫排水の液温度を４０℃以上に加熱する請求項４または５記載の湿式排煙脱硫装置である。

ここで排出装置の排出先とは、脱硫排水を排出する排出先となる脱硫排水処理設備等をいう。そして、ここの入口付近の脱硫排水の液温度が４０℃以上になるように、加熱手段を設置し、液温度を調整することにより、排出装置から排出先、例えば排水処理設備までの間（脱硫排水ライン）において、排出先の排水処理設備側で石膏の溶解度が極大近傍値となる。このため、放熱により脱硫排水の温度が低下したとしても、脱硫排水ラインにおける石膏溶解度が系内の液と比較して下がることによる過飽和析出がなくなるので、脱硫排水配管内に石膏のスケーリングが付着することが少なくなる。

本発明によれば、湿式排煙脱硫装置の脱硫排水に希釈水を加えないので、脱硫排水量を少なく抑えても、吸収液中の溶解塩類濃度を低い値に維持することが可能であるため、湿式排煙脱硫装置を安定して運転できる。また、脱硫排水を系内から系外へ排出する脱硫排水ラインに対する石膏のスケーリングにより脱硫排水ラインが閉塞することを防止することができるので、排出装置を安定して運転することができる。

本発明の実施例として湿式排煙脱硫装置の系統を図１に示す。なお、図４、図５に示す従来の湿式排煙脱硫装置の系統と同一の構成には同一の符号を付してある。本図の吸収塔４において吸収液中に生成した石膏を、抜出しポンプ９によりスラリとして石膏脱水機６１に送る。この石膏脱水機６１に送るラインに、脱硫排水を排出する排水処理設備５０の入口における脱硫排水の液温度が４０℃以上になるように、石膏脱水機６１に供給する吸収液スラリを加熱する加熱器６９を設置する。このように本図は、スラリの温度を調整することを可能にした系統を示している。

また、同様に図２は脱硫排水を排出する排水処理設備５０の入口における脱硫排水の液温度が４０℃以上になるように、脱硫排水ポンプ６７の入口または出口に脱硫排水を加熱する加熱器６９を設置して、脱硫排水の温度を調整することを可能にした湿式排煙脱硫装置の系統を示している。

図１において、吸収液中に生成した石膏を抜出しポンプ９によりスラリとして石膏脱水機６１に送るラインに設置した加熱器６９を調節して、脱硫排水を排出する排水処理設備５０の入口における脱硫排水の液温度が４０℃以上になるようにする。これにより、図３に示すように、たとえ放熱により脱硫排水の温度が低下したとしても、脱硫排水ピット６５から排水処理設備５０までの間において、排出先の排水処理設備５０側で脱硫排水中の石膏の溶解度が極大となる方向に作用する。このため、脱硫排水ラインにおいて、石膏溶解度が脱硫排水ピット６５内の液の石膏溶解度と比較して下がることによる過飽和析出がなくなり、脱硫排水配管内に付着する石膏のスケーリング量を低減することができる。

そのため、脱硫排水ラインの流路断面を塞ぐことがなくなるので脱硫排水ポンプの運転が制限されることがなくなる。また、脱硫排水ピット６５内に希釈水が加えられていないので、脱硫排水量を少なくすることが出来ると共に、吸収液中の溶解塩類濃度を低い値で維持することが可能になる。

また、図１において、加熱器６９は約２０％程度の固形物濃度のスラリラインに設置されているため、加熱による液温上昇により石膏の溶解度が下がり石膏が析出する運転条件になったとしても、固形物の石膏が多量に存在している条件であるため、その析出物のほとんどは配管や加熱器６９の伝熱管ではなく、共存する固形物の石膏表面に析出すると考えられ、加熱器６９へのスケーリング付着量も低減することが可能になる。

また、同様に図２において、脱硫排水ポンプ６７の入口または出口に設置した加熱器６９を調節して、脱硫排水を排出する排水処理設備５０の入口における脱硫排水の液温度が４０℃以上になるようにする。これにより、図３に示すように、たとえ放熱により脱硫排水の温度が低下したとしても、加熱器６９より後流側から排水処理設備５０までの間において、排出先の排水処理設備５０側で脱硫排水中の石膏の溶解度が極大となる方向に作用する。このため、加熱器６９より後流側の脱硫排水ラインにおいて、石膏溶解度が脱硫排水ピット６５内の液の石膏溶解度と比較して下がることによる過飽和析出がなくなり、加熱器６９より後流側の脱硫排水配管内に付着する石膏のスケーリング量を低減することができる。

そのため、加熱器６９より後流側の脱硫排水ラインの流路断面を塞ぐことがなくなるので脱硫排水ポンプ６７の運転が制限されることがなくなる。なお、加熱器６９については脱硫排水中の石膏溶解度が下がる方向となるので、加熱器６９自体に石膏のスケーリングが付着することがあるが、これについては加熱器６９に予備を設けて切替と洗浄作業を行うことにより問題なく対応可能となる。図２に示す湿式排煙脱硫装置においても図１に示す湿式排煙脱硫装置と同様、脱硫排水ピット６５内に希釈水が加えられていないので、脱硫排水量を少なくすることができると共に、吸収液中の溶解塩類濃度を低い値で維持することが可能になる。

本発明は、脱硫排水ラインに付着するスケーリングを低減する湿式排煙脱硫方法及び装置に利用できる。

本発明の実施例の湿式排煙脱硫装置の系統構成を示す概念図である。図１の加熱器を脱硫排水ポンプの入口または出口に設置した湿式排煙脱硫装置の系統構成を示す概念図である。液温度に対する石膏の飽和溶解度の関係を示す図である。従来の湿式排煙脱硫装置の系統構成を示す図である。従来の湿式排煙脱硫装置の系統の石膏脱水機６１近傍の系統構成を示す図である。

符号の説明

１排ガス２清浄排ガス
３入口煙道４吸収塔
５ミストエリミネータ６出口煙道
７吸収塔循環ポンプ８スプレ段
９抜出しポンプ１０石膏脱水設備
１１石膏１２石膏ろ液
１３石灰石スラリ槽補給水１４脱硫排水
１５石灰石スラリ槽１６石灰石
１７石灰石スラリポンプ１８石灰石スラリ流量調節弁
２１酸化用空気ブロワ２６酸化用撹拌機
３０ｐＨ計タンク３１ｐＨ計
４１入口ＳＯｘ計４２出口ＳＯｘ計
４３演算機５０排水処理設備
５１薬品６０脱水機真空ポンプ
６１石膏脱水機６２石膏洗浄水
６３ろ液レシーバＡ６４ろ液レシーバＢ
６５脱硫排水ピット６６ろ液ピット
６７脱硫排水ポンプ６８ろ液回収ポンプ
６９加熱器７０脱水機供給スラリ温度計
７１脱硫排水温度計

Claims

燃焼装置から排出される排ガスとカルシウム成分含有吸収剤を含む吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム成分含有吸収剤と反応させることにより生成した石膏を、固形物である石膏とろ液に分離し、分離したろ液の一部を脱硫排水として排煙脱硫処理系外に排出する湿式排煙脱硫方法において、
前記脱硫排水の排出先の入口付近における脱硫排水の液温度を脱硫排水中の石膏の溶解度が最大となる温度となるように排煙脱硫処理系内を加熱することを特徴とする湿式排煙脱硫方法。
前記脱硫排水の排出先の入口付近における脱硫排水の液温度を４０℃以上に加熱することを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫方法。
燃焼装置から排出される排ガスとカルシウム成分含有吸収剤を含む吸収液を接触させて排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム成分含有吸収剤と反応させることにより生成した石膏を、固形物である石膏とろ液に分離する石膏脱水機と、分離したろ液の一部を脱硫排水として系外の脱硫排水処理装置に排出する排出装置を備えた湿式排煙脱硫装置において、
前記排出装置の排出先の脱硫排水処理装置の入口付近における脱硫排水の液温度を脱硫排水中の石膏の溶解度が最大となる温度となるように排煙脱硫装置系内を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。
前記加熱手段は前記石膏脱水機の入口または出口に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の湿式排煙脱硫装置。
前記加熱手段は前記排出装置の入口または出口に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の湿式排煙脱硫装置。
前記排出装置の排出先の脱硫排水処理装置の入口付近における脱硫排水の液温度を４０℃以上に加熱することを特徴とする請求項４または５記載の湿式排煙脱硫装置。