JP2005279526A - アンモニアタンク内雰囲気浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成する一連の工程処理を、排水処理施設の負荷を一時的に急増大させたりすることなく、比較的短時間で低コストに行う。
【解決手段】 アンモニアタンク２１内の残留アンモニアガスを窒素等の無反応性ガスの吹き込みによりタンク２１内から追い出して外部でガス吸収処理するガス置換処理を行い、このガス置換処理により、タンク２１内の残留アンモニアガス濃度を第１の基準レベルまで低減させる第１の工程と、この第１の工程が完了した後、タンク２１内雰囲気を強制換気により外気置換してタンク２１内アンモニアガス濃度をさらに低い第２の基準レベルまで低減させる第２の工程とにより、タンク２１内に作業上安全な雰囲気環境を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成するアンモニアタンク内雰囲気浄化方法に関し、たとえば、火力発電所の脱硝装置にアンモニアを供給するタンクの内部点検作業に適用して有効である。

火力発電所では、発電用ボイラーの燃焼排ガスをクリーンな状態で大気放出するために、その排ガスに対して各種の浄化処理を行う。石炭等の燃料をボイラーで燃焼させた場合、その燃料中の窒素や燃焼用空気中の窒素が酸素と反応して窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する。この窒素酸化物を排ガスから除去するために、アンモニアによる還元反応を利用した脱硝装置が使用されている。この脱硝装置１３は、排ガス中の窒素酸化物を触媒下でアンモニアと反応させることにより無害な窒素と水に分解する（たとえば特許文献１）。

図３は、上記脱硝装置を備えた火力発電所のシステム概要を示す。同図に示すように、火力発電所には、発電用のボイラー１１やタービン１２のほかに、脱硝装置１３、電気式集じん器１４、排煙脱硫装置１５などの各種浄化処理装置が設置されている。ボイラー１１の燃焼排ガス（排煙）はそれらの装置（１３，１４，１５）で順次浄化処理された後、煙突１６から大気放出される。

上記脱硝装置１３には、窒素酸化物を無害物質に分解するためのアンモニアを供給する施設が付設されている。このアンモニア供給施設の主要部をなすのがアンモニアタンク２１である。アンモニアタンク２１は無水状態のアンモニアを液化状態で貯蔵する。このタンク２１内のアンモニアが供給管路２２を介して脱硝装置１３に注入される。その供給管路２２には、図示を省略するが、蒸発器やアキュムレータ（蓄圧器）などが介在している。

上記アンモニアタンク２１はその内部を定期的に点検する必要がある。このため、タンク２１の上部には、その点検を行うためのマンホール２３が設けられている。このマンホール２３から作業員がタンク２１内に入って点検および必要な保守作業を行うのであるが、その作業は当然、タンク２１内のアンモニアを除去した安全な雰囲気環境で行う。

内部点検作業が安全に行える雰囲気環境を形成するために、アンモニアタンク２１には、タンク２１内の残留アンモニアガスを窒素等の無反応性ガスに置換するためのブロー配管２４、そのガス置換によりタンク２１から追い出されたガスをアンモニア吸収水槽３１へ送るための排気ポート２５、タンク２１内を大量の水で洗浄するための給水装置２６、その洗浄により発生した大量の排水を排水処理施設３２へ送るための排水ポート２７などが設けられている。

ここで、上記アンモニアタンク２１内に作業上安全な雰囲気環境を形成するために、従来は、次のよう雰囲気浄化方法が行われていた。
図４は、従来のアンモニアタンク内雰囲気浄化方法の要部をフローチャート化して示す。以下の工程は、タンク２１内から液化状態のアンモニアを抜き取った後、そのタンク２１内にガス状のアンモニアが残留している状態から開始する。

同図において、まず、ブロー配管２４からタンク２１内に窒素ガスを吹き込むと同時に、この吹き込みによってタンク２１内から排気ポート２５に押し出されてくるガスをアンモニア吸収槽３１へ圧送する（Ｐ１）。これにより、タンク２１内の雰囲気が粗方窒素ガスに置換される。
上記ガス置換だけではタンク２１内のアンモニアガス濃度を作業上安全なレベルまで低下させることができない。そこで、タンク２１内のアンモニア濃度がある程度に低下したならば、次は、タンク２１内に大量の水を注いで水洗する（Ｐ２）。タンク２１内のアンモニアガスは水に良く吸収され、大量の洗浄排水とともに排水処理施設３２へ送られて除去される。
この後、タンク２１内を乾燥させる（Ｐ３）。この場合、アンモニアタンク２１は水気の存在を極度に忌み嫌う禁水設備なので、その乾燥は十分に行う。
このあと、ブロー配管２４から外気を送り込んでタンク２１内の雰囲気を外気（空気）に置換することにより、タンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成する（Ｐ４）。

以上のように、タンク２１内の残留アンモニアガスを窒素等の無反応性ガスに置き換えるガス置換工程と、タンク２１内のアンモニアガスを大量の水で洗い流す水洗工程とにより、タンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成することができる。これにより、タンク開放点検作業の準備が完了する。
特開平１０−２３０１３７号公報

上述した従来の技術では、タンク２１内の残留アンモニアガスをガス置換と水洗の２工程により段階的に除去していたが、２番目の水洗工程で大量の洗浄排水が発生するため、その排水処理負担が大きいという問題があった。洗浄排水は、通常、他の施設からの排水と一緒に共同の排水処理施設３２で集中処理するが、上記洗浄排水が大量発生すると、排水処理施設３２の負担が一時的に急増大して処理が困難になってしまう。

この場合、排水処理施設３２の処理能力をあらかじめ十分に大きくすればよいが、上記洗浄排水が発生するのはタンク２１内部の開放点検作業時だけであり、そのときだけ発生する大量排水に処理能力を合わせることは、施設の利用効率を著しく低下させ、施設の建設や維持等のコストが高くなるという問題が生じる。

さらに、アンモニアタンク２１は禁水設備であるため、水洗後の乾燥は十分に行わなければならないが、この乾燥処理に長時間を要するという問題があった。

この発明は以上のような問題を鑑みたものであって、その目的は、アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成する一連の工程処理を、排水処理施設の負荷を一時的に急増大させたりすることなく、比較的短時間で低コストに行わせることができるアンモニアタンク内雰囲気浄化方法を提供することにある。

本発明による手段は、アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成するアンモニアタンク内雰囲気浄化方法であって、タンク内の残留アンモニアガスを窒素等の無反応性ガスの吹き込みによりタンク内から追い出して外部でガス吸収処理するガス置換処理を行い、このガス置換処理により、タンク内の残留アンモニアガス濃度を第１の基準レベルまで低減させる第１の工程と、この第１の工程が完了した後、タンク内雰囲気を強制換気により外気置換してタンク内アンモニアガス濃度をさらに低い第２の基準レベルまで低減させる第２の工程とにより、タンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成することを特徴とする。

上記手段によれば、アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成する一連の工程処理を、排水処理施設の負荷を一時的に急増大させたりすることなく、比較的短時間で低コストに行わせることができる。

上記手段において、第２の工程の強制換気は、アンモニアタンクの上部に設置された点検作業用マンホールから行うことができる。これにより、換気効率およびアンモニアの除去効率を高めることができる。また、第２の工程の強制換気は、第１の工程で窒素等の無反応性ガスの吹き込みに使用したブロー配管を外気開放し、この状態で上記マンホールからタンク内を強制排気して行うことにより、さらに効率良く行わせることができる。上記強制排気は上記マンホールに着脱可能に装着された非常設の換気ファンを用いて好適に行うことができる。ガス置換および外気置換の効率を上げるためには、上記ブロー配管がタンク内の下部に設けられていることが望ましい。

本発明によれば、アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成する一連の工程処理を、排水処理施設の負荷を一時的に急増大させたりすることなく、比較的短時間で低コストに行わせることができる。

図１は、本発明に係るアンモニアタンク２１を備えた火力発電所のシステム概要を示す。同図に示す火力発電所には、前述の場合と同様、発電用のボイラー１１やタービン１２のほかに、脱硝装置１３、電気式集じん器１４、排煙脱硫装置１５などの各種浄化処理装置が設置されている。ボイラー１１の燃焼排ガス（排煙）はそれらの装置（１３，１４，１５）で順次浄化処理された後、煙突１６から大気放出される。

上記脱硝装置１３には、燃焼排ガス中の窒素酸化物を無害物質に分解するためのアンモニアを供給する施設が付設されている。アンモニアタンク２１はそのアンモニア供給施設の主要部をなし、無水状態のアンモニアを液化状態で貯蔵する。このタンク２１内のアンモニアは供給管路２２を介して脱硝装置１３に注入される。その供給管路２２には、図示を省略するが、蒸発器やアキュムレータ（蓄圧器）などが介在している。脱硝装置１３に注入されたアンモニアは触媒下で排ガス中の窒素酸化物と反応させられる。窒素酸化物はアンモニアによる還元反応により無害な窒素と水に分解されて除去される。

アンモニアタンク２１の上部には、作業員がタンク２１内に入って点検および必要な保守作業を行うための点検用のマンホール２３が設けられている。また、タンク２１内の残留アンモニアガスを窒素等の無反応性ガスに置換するためのブロー配管２４と、そのガス置換によりタンク２１から追い出されたガスをアンモニア吸収水槽３１へ送るための排気ポート２５が設けられている。ここまでは前述したものと同様であるが、タンク２１内を大量の水で洗浄するための給水装置２６と、その洗浄により発生した大量の排水を排水処理施設３２へ送るための排水ポート２７については、本発明の実施にとくに必要でないため、省略されている。その代わり、上記マンホール２３に電動換気ファン２８が着脱可能に装着されている。この換気ファン２８は非常設であって、内部点検作業のときだけ装着されてタンク２１内を強制排気する。また、上記タンク２１内のアンモニアガス濃度を測定するモニター手段２９が設置されている。

ここで、本発明では、上記アンモニアタンク２１内に作業上安全な雰囲気環境を形成するために、次のよう雰囲気浄化方法を実施する。

図２は、本発明の実施例によるアンモニアタンク内雰囲気浄化方法の要部をフローチャート化して示す。以下の工程は、タンク２１内から液化状態のアンモニアを抜き取った後、そのタンク２１内にガス状のアンモニアが残留している状態から開始する。

同図において、まず、ブロー配管２４からタンク２１内に窒素ガスを吹き込むと同時に、この吹き込みによってタンク２１内から排気ポート２５に押し出されてくるガスをアンモニア吸収槽３１へ圧送する（Ｐ１）。これにより、タンク２１内の雰囲気が窒素ガスに置換される。

上記窒素ガス置換はタンク２１内のアンモニアガス濃度をモニターしながら行う。そして、タンク２１内の残留アンモニアガス濃度が第１の基準レベルに低減するまで、上記ガス置換を行う。この場合、タンク２１内の雰囲気中に含まれるアンモニアガス濃度が大気放出可能な環境基準レベルとなるところを第１の基準レベルとし、この基準レベルにまでアンモニアガス濃度が低下した時点で、上記ガス置換を終了させる（Ｐ２）。

以上までが本発明における第１の工程であって、次の第２の工程を行う。
第２の工程では、タンク２１のマンホール２３を開けて、そこに上記換気ファン２８を設置する。これとともに、上記ブロー配管２４を外気開放させる。この状態で換気ファン２８によりタンク２１内を強制排気する。これにより、タンク２１内の雰囲気がマンホール２１から大気中へ排気されると同時に、ブロー配管２４からタンク２１内に外気が流入・流通して、タンク２１内が強制換気される。これにより、タンク内雰囲気が外気（空気）置換される（Ｐ３）。

上記外気置換はタンク２１内のアンモニアガス濃度をモニターしながら行う。そして、タンク２１内のアンモニアガス濃度が、上記第１の基準レベルよりもさらに低い第２の基準レベルに低減するまで、上記外気置換を行う。この場合、タンク２１内に含まれるガス濃度が作業上安全なレベルとなるところを第２の基準レベルとし、この基準レベルにまでアンモニアガス濃度が低下した時点で、上記外気置換を終了させる（Ｐ４）。

上述した２段階の工程により、アンモニアタンク２１内の残留アンモニアガスを除去して、そのタンク２１内に作業上安全な雰囲気環境を形成することができる。ここで注目すべきことは、その一連の工程が水洗工程を含まず、いわゆる乾式処理だけで完了させられることである。これにより、排水処理施設の負荷を一時的に増大させることなく、また、長時間の乾燥工程を行うことなく、低コストかつ短時間で作業上安全な雰囲気環境を形成することができる。さらに、タンク２１は、洗浄のための給水装置（あるいは散水装置）などが不要なので、その分、内部構造を単純化して点検・保守を行いやすくすることができる。

上記第１の工程において、タンク２１内のアンモニアガス濃度を第１の基準レベルまで低減させることで、アンモニア吸収槽３１に吸収させるべきアンモニア量が増大することが考えられるが、すでに相当程度のアンモニアが粗方ガス置換された後にてタンク２１内に残っているアンモニア量は、作業安全基準は超えるかも知れないが、絶対量としてはわずかである。したがって、アンモニア吸収槽３１の処理負担がとくに大きくなるといった懸念は生じない。

アンモニアガスは空気より軽いため、上記第２の工程の強制換気をアンモニアタンク２１の上部に設置された点検作業用マンホール２３から行うことにより、効率良く大気放出させることができる。その強制換気は、第１の工程で窒素等の無反応性ガスの吹き込みに使用したブロー配管２４を外気開放し、この状態で上記マンホール２３からタンク２１内を強制排気して行うことにより、効率良く行うことができる。ブロー配管２４は第１と第２の両工程で有効利用される。

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。

本発明の方法が実施されるアンモニアタンクとその周辺の概要を示すシステム図である。 本発明によるアンモニアタンク内雰囲気浄化方法の要部を示すフローチャートである。 従来の方法が実施されるアンモニアタンクとその周辺の概要を示すシステム図である。 従来のアンモニアタンク内雰囲気浄化方法の要部を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 発電用ボイラー
１２ 発電用タービン
１３ 脱硝装置
１４ 電気式集じん器
１５ 脱硫装置
１６ 煙突
２１ アンモニアタンク
２２ アンモニア供給管路
２３ 点検用マンホール
２４ ブロー配管
２５ 排気ポート
２６ 給水装置（従来）
２７ 排水ポート（従来）
２８ 換気ファン（本発明）
２９ アンモニアガス濃度モニター手段（本発明）
３１ アンモニア吸収水槽
３２ 排水処理施設（従来）

Claims (5)

1. アンモニアタンク内の残留アンモニアガスを除去してそのタンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成するアンモニアタンク内雰囲気浄化方法であって、タンク内の残留アンモニアガスを窒素等の無反応性ガスの吹き込みによりタンク内から追い出して外部でガス吸収処理するガス置換処理を行い、このガス置換処理により、タンク内の残留アンモニアガス濃度を第１の基準レベルまで低減させる第１の工程と、この第１の工程が完了した後、タンク内雰囲気を強制換気により外気置換してタンク内アンモニアガス濃度をさらに低い第２の基準レベルまで低減させる第２の工程とにより、タンク内に作業上安全な雰囲気環境を形成することを特徴とするアンモニアタンク内雰囲気浄化方法。
2. 請求項１において、第２の工程の強制換気は、アンモニアタンクの上部に設置された点検作業用マンホールから行うことを特徴とするアンモニアタンク内雰囲気浄化方法。
3. 請求項２において、第２の工程の強制換気は、第１の工程で窒素等の無反応性ガスの吹き込みに使用したブロー配管を外気開放し、この状態で上記マンホールからタンク内を強制排気して行うことを特徴とするアンモニアタンク内雰囲気浄化方法。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、上記強制排気は上記マンホールに着脱可能に装着された非常設の換気ファンを用いて行うことを特徴とするアンモニアタンク内雰囲気浄化方法。
5. 請求項３または４において、上記ブロー配管がタンク内の下部に設けられていることを特徴とするアンモニアタンク内雰囲気浄化方法。
   

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