JP2009095696A

JP2009095696A - 排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法

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Publication number: JP2009095696A
Application number: JP2007267309A
Authority: JP
Inventors: Masato Aizawa; 正人逢澤; Yoji Edamatsu; 洋二枝松
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Chuden Kankyo Technos Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Chuden Kankyo Technos Co Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】脱硫装置の各処理工程の性状を把握することで、容易に操作できると共に、酸化塔を運転するための封水ポンプ及び酸化用空気圧縮機の動力費が削減する。
【解決手段】吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４で酸素と反応させて硫酸カルシウムを生成することにより排ガス中の硫黄酸化物を除去する際に、この処理する排ガスが、ＳＯ_２濃度等が所定の基準値に達しているときに、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４をバイパスして、その下流の石膏濃縮槽５へ流入させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、火力発電所等から排出される排出ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去する技術に係り、特に脱硫処理工程中における酸化塔をバイパスして処理工程を省略する排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法に関するものである。

火力発電所、特に石炭火力発電所の燃焼排ガス中には硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）が含まれている。通常、その設備中に脱硫装置を設け、ＳＯ_ｘ濃度を下げるように処理して煙突から排出している。環境規制値等の観点からは５０ｐｐｍ程度以下までＳＯ_ｘ濃度を低下させてから大気へ放出していた。

排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１の特開平５−５７１４１号公報「排煙脱硫装置」に示すように、ボイラより排出される排ガスをカルシウム系化合物を用いた吸収剤によって脱硫する吸収塔と、該吸収塔に流入する排ガスと吸収塔から流出した排ガスとの間で熱交換をさせるガス再加熱器と、前記吸収塔に接続され、吸収塔内において生成された亜硫酸カルシウムを酸化させて硫酸カルシウムを生成する酸酸塔とを有する排煙脱硫装置において、排ガス流通方向上流側端部がボイラより排出される排ガスをガス再加熱器へ流入させる排ガス流路に、排ガス流通方向下流側端部が前記ガス再加熱器から吸収塔へ排ガスを流入させる排ガス流路に接続され、且つ排ガス流通方向上流側から順にスプレードライヤ及び集塵器を有する排ガスバイパス流路と、前記酸化塔から排出される硫酸カルシウムを含んだ石膏水をスプレードライヤへ供給し得る石膏水供給流路とを設けた排煙脱硫装置が提案されている。
特開平５−５７１４１号公報

一方、脱硫装置における酸化塔は、その入口ＳＯ_２濃度及び抜き出しスラリーのＰＨ値により、この酸化塔をバイパスして直ぐに石膏濃縮処理することができる。しかし、この酸化塔バイパス運転をする際の明確な基準が無く、脱硫装置のオペレータの経験と勘に頼ったものであった。

本発明の発明者は、オペレータは、例えば石炭の炭種により変化するＳＯ_２濃度、抜き出しスラリーのＰＨ値により酸化塔の要・不要を判断し，所内動力節減を図ることが可能であることに着目した。即ち、酸化塔の運転に際して封水ポンプ及び酸化用空気圧縮機の動力費が削減できることに着目した。しかし、酸化塔をバイパスする要領を定めて運用していたが、その数値にはバラツキがあり統一したものが無く、無駄なコスト増となるという問題を有していた。

また、酸化塔の操業方法に関する技術が種々提案されている。例えば、特許文献２の特開平１０−２８７４２２号公報「亜硫酸カルシウムの酸化塔の操業方法」に示すように、亜硫酸カルシウムを酸化して石膏を製造する酸化塔の操業方法において、石膏スラリーの前回測定及び今回測定のｐＨ値、並びに、前記酸化塔の過去の操業データを用い、前記酸化塔に吹き込むべき空気量をマトリックス法に基づき決定し、前記決定された量の空気を前記酸化塔に吹き込むことにより前記石膏スラリーのｐＨを制御し、前記決定された量の空気の前記酸化塔内への吹込みは、制御機器を介して自動的に行なう亜硫酸カルシウムの酸化塔の操業方法が提案されている。
特開平１０−２８７４２２号公報

この特許文献２の亜硫酸カルシウムの酸化塔の操業方法は、酸化塔について石膏スラリーのＰＨ値に基づいて処理するときには適しているが、この酸化塔の処理工程を省略して工程の短縮化、運転費用の低減については開示されていない。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、脱硫装置の各処理工程の性状を把握することで、容易に操作できると共に、酸化塔を運転するための封水ポンプ及び酸化用空気圧縮機の動力費が削減することができる排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法を提供することにある。

本発明によれば、火力発電所等のボイラ（１）から排出される排ガスを冷却塔（２）で冷却し、前記冷却塔（２）で冷却した排ガス中に含有する硫黄酸化物を、石灰石スラリーを充填した吸収塔（１０）で除去し、前記吸収塔（３）から抜出された未反応石灰石について、反応槽（１０）で硫酸を添加し亜硫酸カルシウムにし、前記吸収塔（１０）で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔（４）で酸素と反応させて硫酸カルシウムを生成することにより排ガス中の硫黄酸化物を除去する際に、前記排ガス中に含有する硫黄酸化物のＳＯ_２濃度、前記冷却塔（２）内のＰＨ値、前記反応槽（３）内に通過させる亜硫酸カルシウム濃度、前記酸化塔（４）の温度それぞれが基準値に達しているときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして、その下流の石膏濃縮槽（５）へ流入させる、ことを特徴とする排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法が提供される。
例えば、前記ボイラ（１）から排出される排ガス中のＳＯ_２濃度が３６０ＰＰＭ以下のときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして石膏濃縮槽（５）へ流入させる。

また、前記反応槽（３）の亜硫酸カルシウム濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のとき、前記冷却塔（２）のＰＨ値が４．５以下のとき、又は前記酸化塔（４）の温度が４５℃程度で安定しているときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして石膏濃縮槽（５）へ流入させる。

上記構成の発明では、ボイラ（１）から排出された排ガス又は処理条件が所定の基準値、即ち排ガス中のＳＯ_２濃度、冷却塔（２）内のＰＨ値、反応槽（３）内の亜硫酸カルシウム濃度、酸化塔（４）の温度が基準値に達しているときに、吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを酸化塔（４）をバイパスして、その下流の石膏濃縮槽（５）へ流入させることにより、酸化塔（４）を運転するための封水ポンプ（２４）及び酸化用空気圧縮機（２５）の動力費を削減することができる。

また、吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムについて、酸化塔（４）をバイパスしても高い濃度の石膏を回収することができるので、石膏の再利用を確実に図ることができる。

本発明の排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法は、火力発電所等から排出される排出ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫処理工程中における酸化塔をバイパスして処理工程を省略する運転方法である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の酸化塔のバイパス運転方法を実施する排ガス脱硫装置を示す回路図である。
本発明のバイパス運転方法を実施する排ガス脱硫装置は、火力発電所等におけるボイラ１から排出された排ガスを冷却する冷却塔２と、冷却した排ガス中に含有する硫黄酸化物を除去するために石灰石スラリーを貯留した吸収塔１０と、この吸収塔１０で生成した亜硫酸カルシウムを酸化する酸化塔４と、生成した石膏を処理する石膏濃縮槽５を備えた設備である。

排ガス脱硫装置では、ボイラ１から排出される排ガスを、排ガス流路６を介して冷却塔２に送る。この排ガス流路６には、ボイラ１の下流に誘引通風機７、脱硫通風機８を備えている。この脱硫通風機８と冷却塔２との間に、排ガスを熱交換するガス再加熱器（ＧＧＨ）９を備えている。

また、吸収塔１０に接続された排ガス流路６とガス再加熱器（ＧＧＨ）９との間に蒸気を除去するミストエリミネータ１１を配置し、熱回収を行った後の排ガスは煙突１２から大気へ排出している。

次に、吸収塔１０に流入した排ガスは、この吸収塔１０において排ガス中の硫黄成分が除去される。吸収塔１０には炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を水に混入したスラリー状の吸収剤を供給するための石灰石供給設備１３を備えている。このとき、吸収塔１０内では、この石灰石供給設備１３により供給され炭酸カルシウムと、排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ_２）との間で化１の化学式のような化学反応が生じ、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_３・１／２Ｈ_２Ｏ）が生成される。

吸収塔１０内で生成された亜硫酸カルシウムは、吸収塔循環タンク１５と冷却塔循環タンク１４とを経て反応槽３に流入される。反応槽３では、吸収塔１０から抜出された未反応石灰石に見合った硫酸を添加し、亜硫酸カルシウムが生成される。

更に亜硫酸カルシウムは、酸化塔４に流入し、この酸化塔４内にアトマイザー１６により供給されている空気中の酸素と、酸化塔４内に流入した亜硫酸カルシウムとの間で化２の化学式のような化学反応が生じ、硫酸カルシウム、即ち石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）が生成される。

酸化塔４の下流に石膏濃縮槽５と、石膏スラリー槽１７に接続された遠心分離機１８、遠心分離機排水槽１９を備えている。この遠心分離機１８では、石膏と分離排水に分離する。この分離排水は遠心分離機排水槽１９に貯留した後、吸収塔循環タンク１５へ送られる。

図２は酸化塔の周囲設備を示す回路図である。図３は酸化塔バイパス系統の運転方法を説明する回路図であり、（ａ）はバイパス系統を運転する状態、（ｂ）は酸化塔を復旧する状態である。
本発明の酸化塔４には、図示するように酸化塔バイパス系統２０を設けている。吸収塔１０、反応槽３の下流の反応液ポンプ２１と酸化塔入口弁２２との間と、酸化塔出口弁２３と石膏濃縮槽５との間を連絡するように酸化塔バイパス系統２０を設けている。

バイパス系統２０を運転するときは、図３（ａ）に示すように、酸化塔バイパス弁２７を開け、一方、酸化塔入口弁２２を閉じ、更に酸化塔出口弁２３を閉じる。次に、酸化塔ブロー弁２６を開け、封水ポンプ２４を停止する。アトマイザー１６を停止し、酸化塔４に酸化用空気を供給している酸化用空気圧縮機２５を停止する。

酸化塔４を復旧するときは、図３（ｂ）に示すように、封水ポンプ２４を起動し、酸化塔４に酸化用空気を供給するために酸化用空気圧縮機２５を起動する。次に、酸化塔ブロー弁２６を閉じ、アトマイザー１６を起動する。このような状態にした後、酸化塔入口弁２２を開け、更に酸化塔出口弁２３を開ける。最後に酸化塔バイパス弁２７を閉じる。

図４は排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス系統を運転する際の基準値を示す説明図である。
本発明では、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムについて、酸化塔４で排ガス中の硫黄酸化物を除去する際に、この排ガス中に含有する硫黄酸化物のＳＯ_２濃度、冷却塔２、吸収塔１０内のＰＨ値、反応槽３内に通過させる亜硫酸カルシウム濃度、酸化塔４の温度が基準値に達しているときに、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムは、酸化塔４をバイパスして、その下流の石膏濃縮槽５へ流入させる。

本発明の酸化塔のバイパス運転方法は、このように吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４をバイパスして、その下流の石膏濃縮槽５へ流入させることにより、酸化塔４を運転するための封水ポンプ２４及び酸化用空気圧縮機２５の動力費を削減することができる。

例えば、ボイラ１から排出される排ガス中のＳＯ_２濃度が３６０ＰＰＭ以下のときに、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４をバイパスして石膏濃縮槽５へ流入させる。このＳＯ_２濃度３６０ＰＰＭは、一応の基準値であり、再利用する石膏の品質に応じてその濃度を可変することができる。

冷却塔２のＰＨ値が４．５以下のときに、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４をバイパスして石膏濃縮槽５へ流入させる。

反応槽３の亜硫酸カルシウム濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のときに、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４をバイパスして石膏濃縮槽５へ流入させる。この亜硫酸カルシウム濃度３０ｍｍｏｌ／Ｌは、一応の基準値であり、再利用する石膏の品質に応じてその濃度を可変することができる。

酸化塔４の温度が４５℃程度で安定しているときに、吸収塔１０、反応槽３で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔４をバイパスして石膏濃縮槽５へ流入させる。

これらの排ガスのＳＯ_２濃度、冷却塔２、吸収塔１０のＰＨ値、亜硫酸カルシウム濃度、酸化塔４の温度等の基準値は、脱硫装置の入口濃度と出口濃度の比率、即ち脱硫効率が９８％の数値を充足するように設定する。

これらの排ガスの基準値、亜硫酸カルシウム濃度は、全てが上記した基準値を充足しなければ、酸化塔バイパス系統２０を運転するものではなく、例えば排ガスのＳＯ_２濃度又は亜硫酸カルシウム濃度が基準値を充足していれば、酸化塔バイパス系統２０を運転することができる。

なお、本発明は、脱硫装置の各処理工程の性状を把握することで、容易に操作できると共に、酸化塔４を運転するための封水ポンプ２４及び酸化用空気圧縮機２５の動力費が削減することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法は、火力発電所以外の設備から排出される排ガスに利用することができ、また石炭以外に重油の燃焼排ガスにも利用することができる。

本発明の酸化塔のバイパス運転方法を実施する排ガス脱硫装置を示す回路図である。酸化塔の周囲設備を示す回路図である。酸化塔バイパス系統の運転方法を説明する回路図であり、（ａ）はバイパス系統を運転する状態、（ｂ）は酸化塔を復旧する状態である。排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス系統を運転する際の基準値を示す説明図である。

符号の説明

１ボイラ
２冷却塔
３反応槽
４酸化塔
５石膏濃縮槽
１０吸収塔
２０酸化塔バイパス系統

Claims

火力発電所等のボイラ（１）から排出される排ガスを冷却塔（２）で冷却し、
前記冷却塔（２）で冷却した排ガス中に含有する硫黄酸化物を、石灰石スラリーを充填した吸収塔（１０）で除去し、
前記吸収塔（３）から抜出された未反応石灰石について、反応槽（１０）で硫酸を添加して亜硫酸カルシウムにし、
前記吸収塔（１０）で生成された亜硫酸カルシウムを、酸化塔（４）で酸素と反応させて硫酸カルシウムを生成することにより排ガス中の硫黄酸化物を除去する際に、
前記排ガス中に含有する硫黄酸化物のＳＯ_２濃度、前記冷却塔（２）内のＰＨ値、前記反応槽（３）内に通過させる亜硫酸カルシウム濃度、前記酸化塔（４）の温度それぞれが基準値に達しているときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして、その下流の石膏濃縮槽（５）へ流入させる、ことを特徴とする排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法。
前記ボイラ（１）から排出される排ガス中のＳＯ_２濃度が３６０ＰＰＭ以下のときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして石膏濃縮槽（５）へ流入させる、ことを特徴とする請求項１の排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法。
前記反応槽（３）の亜硫酸カルシウム濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして石膏濃縮槽（５）へ流入させる、ことを特徴とする請求項１の排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法。
前記冷却塔（２）のＰＨ値が４．５以下のときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして石膏濃縮槽（５）へ流入させる、ことを特徴とする請求項１の排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法。
前記酸化塔（４）の温度が４５℃程度で安定しているときに、前記吸収塔（１０）、反応槽（３）で生成された亜硫酸カルシウムを、前記酸化塔（４）をバイパスして石膏濃縮槽（５）へ流入させる、ことを特徴とする請求項１の排ガス脱硫装置酸化塔のバイパス運転方法。