JP2013044464A - Exhaust gas treatment device and exhaust gas treatment method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas treatment device capable of suppressing an increase of the generated amount of a sulfur oxide contained in exhaust gas discharged from a boiler even if an operation period of the boiler is prolonged.SOLUTION: The exhaust gas treatment device includes the boiler 5 for burning fuel F; an air supply part 16 for supplying air A to the boiler 5; an Osensor 25 capable of detecting the concentration of oxygen contained in the exhaust gas E discharged from the boiler 5; a correlation map showing a correlation among the operation period of the boiler 5, the concentration of oxygen, and a conversion ratio for converting to sulfur trioxide by bonding oxygen and sulfur contained in the exhaust gas E; and an operation control device 9 capable of adjusting the supply amount of the air A supplied to the boiler 5 by controlling the sir supply part 16. The operation control device 9 obtains a target oxygen concentration from the correlation map based on the target conversion ratio in accordance with the operation period of the boiler 5, and adjusts the supply amount of the air A to the boiler 5 so that the oxygen concentration detected by the Osensor 25 is the target oxygen concentration.

Description

本発明は、燃料を燃焼させるボイラの排ガスを処理する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method for treating exhaust gas from a boiler that burns fuel.

従来、重質燃料焚ボイラから排出される排ガス中に含まれる煤塵を除去する電気集塵機の下流側において、灰流動性を計測する灰流動性計測計を有する重質燃料焚ボイラシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この重質燃料焚ボイラシステムでは、灰流動性計測計により計測した灰流動性情報に基づいて、ボイラへ供給する空気の供給量を調整している。   Conventionally, a heavy fuel fired boiler system having an ash fluidity measuring instrument for measuring ash fluidity downstream of an electric dust collector that removes dust contained in exhaust gas discharged from a heavy fuel fired boiler has been known. (For example, refer to Patent Document 1). In this heavy fuel fired boiler system, the supply amount of air supplied to the boiler is adjusted based on the ash fluidity information measured by the ash fluidity meter.

特開2009−192100号公報JP 2009-192100 A

ところで、ボイラから排出された排ガスでは、排ガス中に含まれる酸素と硫黄とが結合することにより、二酸化硫黄(SO)や三酸化硫黄(SO)等の硫黄酸化物が生成される。このうち、三酸化硫黄は、ボイラの運転期間が長くなるにつれて生成量が増加する。つまり、ボイラの運転期間が長くなると、ボイラの内部に設けられた伝熱管に汚れが付着することで、伝熱管による熱交換の効率が低下し、これにより、ボイラ内の温度が上昇することや付着灰の触媒作用等により、三酸化硫黄が生成され易くなる。 Incidentally, in the exhaust gas discharged from the boiler, by binding oxygen and sulfur contained in the flue gas, sulfur oxides such as sulfur dioxide (SO 2) and sulfur trioxide (SO 3) is generated. Among these, the amount of sulfur trioxide generated increases as the boiler operation period becomes longer. In other words, when the operation period of the boiler becomes longer, dirt adheres to the heat transfer tube provided inside the boiler, thereby reducing the efficiency of heat exchange by the heat transfer tube, thereby increasing the temperature in the boiler. Sulfur trioxide is easily generated by the catalytic action of the attached ash.

ここで、ボイラの排出側には、排ガス中の煤塵および硫安を集塵するアンモニア注入設備付きの電気集塵機が接続される場合がある。この電気集塵機は、流入する排ガスにアンモニアを添加して、排ガス中に含まれる三酸化硫黄とアンモニアとを反応させることにより硫安を生成し、排ガス中に含まれる煤塵と共に、生成した硫安を除去している。しかしながら、生成された硫安には、アンモニアの不足などにより、付着性の強い酸性硫安が含まれる。この酸性硫安は、電気集塵機の電極(集塵極)に付着し易い。このため、三酸化硫黄の生成量が増加するにつれて、電極に酸性硫安が付着し、電気集塵機の集塵性能を低下させる虞がある。加えて、電気集塵機は、アンモニアの添加量を、三酸化硫黄の生成量が最大となる場合に十分となる添加量としている。このため、電気集塵機は、三酸化硫黄の生成量が最大となるまでの間、余分なアンモニアを添加することになる。   Here, an electric dust collector with an ammonia injection facility for collecting dust and ammonium sulfate in the exhaust gas may be connected to the discharge side of the boiler. This electrostatic precipitator adds ammonia to the inflowing exhaust gas and reacts sulfur trioxide and ammonia contained in the exhaust gas to produce ammonium sulfate, and removes the produced ammonium sulfate together with the soot and dust contained in the exhaust gas. ing. However, the produced ammonium sulfate includes acidic ammonium sulfate having strong adhesion due to lack of ammonia. This acidic ammonium sulfate is likely to adhere to the electrode (dust collecting electrode) of the electric dust collector. For this reason, as the production amount of sulfur trioxide increases, there is a possibility that acidic ammonium sulfate adheres to the electrode, thereby reducing the dust collection performance of the electric dust collector. In addition, in the electrostatic precipitator, the addition amount of ammonia is set to an addition amount that is sufficient when the production amount of sulfur trioxide is maximized. For this reason, an electric dust collector will add excess ammonia until the production amount of sulfur trioxide becomes the maximum.

そこで、本発明は、ボイラの運転期間が長くなっても、ボイラから排出される排ガス中に含まれる三酸化硫黄の生成量の増大を抑制することが可能な排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method capable of suppressing an increase in the amount of sulfur trioxide contained in the exhaust gas discharged from the boiler even when the boiler operation period is long. The task is to do.

本発明の排ガス処理装置は、燃料を燃焼させるボイラと、ボイラに酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、ボイラから排出される排ガス中に含まれる酸素濃度を検出可能な酸素濃度検出手段と、ボイラの運転期間と、酸素濃度と、排ガス中に含まれる酸素と硫黄とが結合して三酸化硫黄に転換する転換率と、の相関関係を表す相関マップと、酸化剤供給手段を制御して、ボイラに供給される酸化剤の供給量を調整可能な制御手段と、を備え、制御手段は、ボイラの運転期間に応じた目標となる転換率に基づいて相関マップから目標酸素濃度を取得し、酸素濃度検出手段によって検出される酸素濃度が目標酸素濃度となるように、ボイラへの酸化剤の供給量を調整することを特徴とする。   The exhaust gas treatment apparatus of the present invention includes a boiler for burning fuel, an oxidant supply means for supplying an oxidant to the boiler, an oxygen concentration detection means capable of detecting the oxygen concentration contained in the exhaust gas discharged from the boiler, A correlation map representing the correlation between the operation period of the boiler, the oxygen concentration, and the conversion rate at which oxygen and sulfur contained in the exhaust gas are combined and converted to sulfur trioxide, and the oxidant supply means are controlled. And a control means capable of adjusting the supply amount of the oxidant supplied to the boiler, the control means acquiring the target oxygen concentration from the correlation map based on the target conversion rate according to the boiler operation period. The supply amount of the oxidant to the boiler is adjusted so that the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means becomes the target oxygen concentration.

この構成によれば、制御手段は、酸素濃度検出手段によって検出される酸素濃度が目標酸素濃度となるように、ボイラへの酸化剤の供給量を調整することができる。このため、制御手段は、三酸化硫黄への転換率を、ボイラの運転期間に応じた目標となる転換率とすることができる。これにより、ボイラの運転期間が長くなっても、三酸化硫黄の転換率を一定にすることができる。よって、ボイラにアンモニア注入設備付きの電気集塵機が接続された場合、電気集塵機に流入する排ガス中の三酸化硫黄の増大を抑制でき、電気集塵機に流入する排ガス中の三酸化硫黄の流入量を一定にすることができる。このため、電気集塵機の電極を汚れ難くすることができ、電機集塵機の運転を長期化させることが可能となる。また、電気集塵機に流入する三酸化硫黄の流入量を一定にできるため、アンモニアの添加量を一定とすることができ、これにより、余分なアンモニアの添加を抑制することができる。   According to this configuration, the control unit can adjust the supply amount of the oxidant to the boiler so that the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection unit becomes the target oxygen concentration. For this reason, the control means can make the conversion rate to sulfur trioxide the target conversion rate according to the operation period of the boiler. Thereby, even if the operation period of a boiler becomes long, the conversion rate of sulfur trioxide can be made constant. Therefore, when an electrostatic precipitator with ammonia injection equipment is connected to the boiler, the increase of sulfur trioxide in the exhaust gas flowing into the electrostatic precipitator can be suppressed, and the inflow amount of sulfur trioxide in the exhaust gas flowing into the electrostatic precipitator is constant. Can be. For this reason, it is possible to make the electrode of the electric dust collector difficult to get dirty, and it is possible to extend the operation of the electric dust collector. Moreover, since the inflow amount of sulfur trioxide flowing into the electrostatic precipitator can be made constant, the addition amount of ammonia can be made constant, thereby suppressing the addition of excess ammonia.

この場合、相関マップは、ボイラの運転期間が長くなるにつれて、酸素濃度が低下することで、転換率が一定となることが好ましい。   In this case, the conversion map preferably has a constant conversion rate by decreasing the oxygen concentration as the boiler operation period becomes longer.

この構成によれば、ボイラの運転期間が長くなるにつれて、ボイラへの酸化剤の供給量を減らし、酸素濃度を低下させることで、三酸化硫黄への転換率を一定とすることができる。   According to this structure, the conversion rate to sulfur trioxide can be made constant by reducing the supply amount of the oxidant to the boiler and lowering the oxygen concentration as the operation period of the boiler becomes longer.

この場合、酸化剤は、空気であることが好ましい。   In this case, the oxidant is preferably air.

この構成によれば、三酸化硫黄への転換率を一定とすることができるため、三酸化硫黄とアンモニアとが反応して生成される硫安の生成量の増大を抑制できる。また、酸化剤として空気を用いることにより、ボイラは、空気が供給されながら、燃料を燃焼させることができる。   According to this structure, since the conversion rate to sulfur trioxide can be made constant, an increase in the amount of ammonium sulfate produced by the reaction of sulfur trioxide and ammonia can be suppressed. Moreover, by using air as an oxidant, the boiler can burn fuel while air is supplied.

本発明の排ガス処理方法は、酸化剤が供給されるボイラの運転期間と、ボイラから排出される排ガス中に含まれる酸素濃度と、排ガス中に含まれる酸素と硫黄とが結合して三酸化硫黄に転換する転換率との相関関係を表す相関マップを用いて、ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理方法であって、ボイラの運転期間を取得する運転期間取得工程と、ボイラの運転期間に応じた目標となる転換率である目標転換率を取得する目標転換率取得工程と、ボイラの運転期間および目標転換率に基づいて、相関マップから目標酸素濃度を取得する目標酸素濃度取得工程と、酸素濃度を検出する酸素濃度検出工程と、酸素濃度検出工程において検出した酸素濃度が、目標酸素濃度となるように、ボイラへの酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量調整工程と、を備えたことを特徴とする。   In the exhaust gas treatment method of the present invention, the operation period of the boiler to which the oxidant is supplied, the oxygen concentration contained in the exhaust gas discharged from the boiler, and the oxygen and sulfur contained in the exhaust gas are combined to form sulfur trioxide. An exhaust gas treatment method for treating exhaust gas discharged from a boiler using a correlation map representing a correlation with a conversion rate to be converted into a boiler, an operation period acquisition step for acquiring a boiler operation period, and a boiler operation period A target conversion rate acquisition step of acquiring a target conversion rate, which is a target conversion rate according to the target, and a target oxygen concentration acquisition step of acquiring a target oxygen concentration from a correlation map based on the boiler operation period and the target conversion rate; An oxygen concentration detection step for detecting the oxygen concentration, and an oxidant supply for adjusting the supply amount of the oxidant to the boiler so that the oxygen concentration detected in the oxygen concentration detection step becomes a target oxygen concentration. Characterized by comprising a quantity adjusting step.

この構成によれば、酸化剤供給量調整工程では、酸素濃度検出工程において検出される酸素濃度が目標酸素濃度となるように、ボイラへの酸化剤の供給量を調整することができる。このため、三酸化硫黄への転換率を、ボイラの運転期間に応じた目標となる転換率にすることができる。これにより、ボイラの運転期間が長くなっても、三酸化硫黄の転換率を一定にすることができる。   According to this configuration, in the oxidant supply amount adjustment step, the oxidant supply amount to the boiler can be adjusted so that the oxygen concentration detected in the oxygen concentration detection step becomes the target oxygen concentration. For this reason, the conversion rate to sulfur trioxide can be made into the conversion rate used as the target according to the operation period of a boiler. Thereby, even if the operation period of a boiler becomes long, the conversion rate of sulfur trioxide can be made constant.

本発明の排ガス処理装置および排ガス処理方法によれば、ボイラの運転期間が長くなっても、ボイラから排出される排ガス中に含まれる三酸化硫黄への転換率を一定とすることができ、排ガス中の三酸化硫黄の増大を抑制することができる。   According to the exhaust gas treatment apparatus and the exhaust gas treatment method of the present invention, the conversion rate to sulfur trioxide contained in the exhaust gas discharged from the boiler can be made constant even when the operation period of the boiler becomes long. The increase in sulfur trioxide can be suppressed.

図1は、本実施例に係る排ガス処理装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas treatment apparatus according to the present embodiment. 図2は、ボイラの運転期間、酸素濃度および三酸化硫黄への転換率の相関関係を表す相関マップの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a correlation map showing the correlation between the operation period of the boiler, the oxygen concentration, and the conversion rate to sulfur trioxide. 図3は、ボイラの運転期間に応じて変化する三酸化硫黄への転換率を示すグラフの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a graph showing the conversion rate to sulfur trioxide that changes in accordance with the operation period of the boiler. 図4は、排ガス処理方法に関する一連の制御動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a series of control operations related to the exhaust gas treatment method.

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る排ガス処理装置および排ガス処理方法について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following examples. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

図1は、本実施例に係る排ガス処理装置の概略構成図である。本実施例の排ガス処理装置1は、空気を酸化剤として用い、重質油等の粗悪燃料をボイラで燃焼すると共に、ボイラから排出された排ガスを浄化するものである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas treatment apparatus according to the present embodiment. The exhaust gas treatment apparatus 1 of the present embodiment uses air as an oxidant, burns bad fuel such as heavy oil in a boiler, and purifies exhaust gas discharged from the boiler.

排ガス処理装置1は、ボイラ5と、ボイラ5に接続された脱硝装置6と、脱硝装置6に接続された電気集塵機7と、電気集塵機7に接続された脱硫装置8と、これらの運転を制御する運転制御装置(制御手段)9とを備えている。   The exhaust gas treatment device 1 controls a boiler 5, a denitration device 6 connected to the boiler 5, an electric dust collector 7 connected to the denitration device 6, a desulfurization device 8 connected to the electric dust collector 7, and these operations. An operation control device (control means) 9 is provided.

ボイラ5には、燃料Fを供給する燃料供給部15と、酸化剤としての空気Aを供給する空気供給部16とが接続されている。また、ボイラ5の内部には、伝熱管17が設けられ、伝熱管17は、ボイラ5内で発生した熱により加熱されることで熱交換する。空気供給部16からボイラ5へ空気Aが供給されると共に、燃料供給部15からボイラ5へ燃料Fが供給されると、ボイラ5では、空気Aを用いて燃料Fを燃焼させることで、ボイラ5内に設けられた伝熱管17を加熱する。そして、ボイラ5は、燃焼後に発生した排ガスEを脱硝装置6へ向けて排出する。このとき、ボイラ5から排出された排ガスEにおいて、その中に含まれる酸素と硫黄とが結合し、硫黄酸化物が生成される。なお、空気供給部16は、運転制御装置9に接続されており、運転制御装置9による制御により、ボイラ5へ向けて供給される空気Aの供給量を調整している。   A fuel supply unit 15 that supplies fuel F and an air supply unit 16 that supplies air A as an oxidant are connected to the boiler 5. Further, a heat transfer tube 17 is provided inside the boiler 5, and the heat transfer tube 17 exchanges heat by being heated by heat generated in the boiler 5. When the air A is supplied from the air supply unit 16 to the boiler 5 and the fuel F is supplied from the fuel supply unit 15 to the boiler 5, the boiler 5 uses the air A to burn the fuel F, so that the boiler The heat transfer tube 17 provided in 5 is heated. The boiler 5 discharges the exhaust gas E generated after combustion toward the denitration device 6. At this time, in the exhaust gas E discharged from the boiler 5, oxygen and sulfur contained therein are combined to generate sulfur oxides. The air supply unit 16 is connected to the operation control device 9 and adjusts the supply amount of the air A supplied to the boiler 5 under the control of the operation control device 9.

なお、ボイラ5と脱硝装置6との間には、Oセンサ25が設けられており、ボイラ5から排出された排ガスE中の酸素濃度を検出している。Oセンサ25は、運転制御装置9に接続されており、検出した酸素濃度を運転制御装置9へ向けて出力している。 Note that an O 2 sensor 25 is provided between the boiler 5 and the denitration device 6 to detect the oxygen concentration in the exhaust gas E discharged from the boiler 5. The O 2 sensor 25 is connected to the operation control device 9 and outputs the detected oxygen concentration to the operation control device 9.

脱硝装置6は、排ガスE中に含まれる窒素酸化物を除去するものである。脱硝装置6は、その内部に脱硝触媒層(図示せず)を有しており、排ガスEが脱硝触媒層と接触することにより、排ガスE中の窒素酸化物が窒素ガス(N)と水(HO)とに分解・除去される。 The denitration device 6 is for removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas E. The denitration device 6 has a denitration catalyst layer (not shown) in its interior, and when the exhaust gas E comes into contact with the denitration catalyst layer, nitrogen oxides in the exhaust gas E are converted into nitrogen gas (N 2 ) and water. Decomposed and removed to (H 2 O).

電気集塵機7は、アンモニア注入設備21付きの電気集塵機7である。アンモニア注入設備21からアンモニアが添加されると、排ガスE中の三酸化硫黄とアンモニアとが反応し、硫安が生成される。そして、電気集塵機7は、脱硝後の排ガスE中に含まれる煤塵を除去すると共に、アンモニア(NH)を添加することにより生成される硫安を除去する。この電気集塵機7は、放電極と集塵極とを有しており、放電極から放電された電荷により排ガスE中の煤塵および硫安を陰極側に帯電させ、陰極側に帯電した排ガスE中の煤塵および酸性硫安を、陽極側の集塵極に引き寄せることで捕集する。 The electric dust collector 7 is an electric dust collector 7 with an ammonia injection facility 21. When ammonia is added from the ammonia injection facility 21, sulfur trioxide in the exhaust gas E reacts with ammonia to produce ammonium sulfate. Then, an electrostatic precipitator 7, to remove the dust contained in the exhaust gas E after denitrification to remove ammonium sulfate produced by adding ammonia (NH 3). The electrostatic precipitator 7 has a discharge electrode and a dust collection electrode. The dust and ammonium sulfate in the exhaust gas E are charged to the cathode side by the electric charge discharged from the discharge electrode, and the exhaust gas E in the exhaust gas E charged to the cathode side is charged. Dust and acid ammonium sulfate are collected by attracting them to the dust collecting electrode on the anode side.

脱硫装置8は、集塵後の排ガスE中に含まれる硫黄酸化物を除去するものである。脱硝装置8は、図示しない吸収塔を有しており、硫黄酸化物を吸収する吸収液として、例えば、石灰スラリーが用いられている。吸収塔では、排ガスEと石灰スラリーとを接触させて排ガスE中の硫黄酸化物を除去し、これにより、排ガスEが浄化される。浄化された排ガスEは、浄化ガスとして、脱硫装置8の吸収塔から排出され、吸収塔に接続された煙突22から外気へ排出される。   The desulfurizer 8 removes sulfur oxides contained in the exhaust gas E after dust collection. The denitration apparatus 8 has an absorption tower (not shown), and, for example, lime slurry is used as an absorbing liquid that absorbs sulfur oxides. In the absorption tower, the exhaust gas E and the lime slurry are brought into contact with each other to remove sulfur oxides in the exhaust gas E, whereby the exhaust gas E is purified. The purified exhaust gas E is discharged as a purified gas from the absorption tower of the desulfurization device 8 and discharged from the chimney 22 connected to the absorption tower to the outside air.

運転制御装置9は、ボイラ5、脱硝装置6、電気集塵機7および脱硫装置8の作動をそれぞれ制御している。例えば、運転制御装置9は、空気供給部16に接続されると共に、Oセンサ25に接続されており、Oセンサ25により検出された酸素濃度に基づいて、空気供給部16からボイラ5へ供給させる空気Aの流量を調整している。 The operation control device 9 controls the operations of the boiler 5, the denitration device 6, the electrostatic precipitator 7, and the desulfurization device 8, respectively. For example, the operation control device 9 is connected to the air supply unit 16 and is also connected to the O 2 sensor 25. Based on the oxygen concentration detected by the O 2 sensor 25, the operation control device 9 is transferred from the air supply unit 16 to the boiler 5. The flow rate of air A to be supplied is adjusted.

従って、排ガス処理装置1は、運転制御装置9に制御されながら、燃料供給部15および空気供給部16からボイラ5へ向けて燃料Fおよび空気Aを供給する。すると、ボイラ5では、供給された空気Aを用いて、燃料Fを燃焼させることにより、ボイラ5内に設けられた伝熱管17を加熱する。燃焼後に発生した排ガスEは、脱硝装置6へ向けて排出される。脱硝装置6へ向かう排ガスEは、Oセンサ25により酸素濃度が検出され、検出された酸素濃度は、運転制御装置9に出力される。脱硝装置6へ流入した排ガスEは、窒素酸化物が除去された後、電気集塵機7へ向けて排出される。電気集塵機7へ流入した排出ガスEは、アンモニア注入設備21からアンモニアが添加されることで、排ガスEに含まれる三酸化硫黄とアンモニアとが反応し、硫安が生成される。そして、電気集塵機7に流入した排ガスEは、煤塵および硫安が電気集塵機7により集塵された後、脱硫装置8へ向けて排出される。脱硫装置8へ流入した排ガスEは、硫黄酸化物が除去された後、煙突22から外気へ排出される。 Therefore, the exhaust gas treatment device 1 supplies the fuel F and the air A from the fuel supply unit 15 and the air supply unit 16 toward the boiler 5 while being controlled by the operation control device 9. Then, in the boiler 5, the heat transfer tube 17 provided in the boiler 5 is heated by burning the fuel F using the supplied air A. The exhaust gas E generated after the combustion is discharged toward the denitration device 6. The exhaust gas E heading for the denitration device 6 has an oxygen concentration detected by the O 2 sensor 25, and the detected oxygen concentration is output to the operation control device 9. The exhaust gas E flowing into the denitration device 6 is discharged toward the electrostatic precipitator 7 after the nitrogen oxides are removed. The exhaust gas E that has flowed into the electric dust collector 7 is added with ammonia from the ammonia injection facility 21, so that sulfur trioxide contained in the exhaust gas E reacts with ammonia to generate ammonium sulfate. The exhaust gas E flowing into the electric dust collector 7 is discharged toward the desulfurization device 8 after dust and ammonium sulfate are collected by the electric dust collector 7. The exhaust gas E flowing into the desulfurization device 8 is discharged from the chimney 22 to the outside air after the sulfur oxide is removed.

以上のように構成された排ガス処理装置1において、ボイラ5を長期間運転すると、伝熱管17に汚れが付着する。伝熱管17に汚れが付着すると、熱交換の効率が低下し、ボイラ5内の温度が上昇する。ボイラ5内の温度が上昇したり、付着灰の触媒作用が働いたりすると、三酸化硫黄が生成され易くなるため、ボイラ5から排出される排ガスE中の三酸化硫黄の生成量は増大する。排ガスE中の三酸化硫黄が増大すると、電気集塵機7において添加されるアンモニアにより、生成する硫安に含まれる酸性硫安の生成量が増大し、電気集塵機7の集塵極に付着する酸性硫安の付着量が増大し、電気集塵機7の集塵性能が低下する。このため、本実施例の排ガス処理装置1では、ボイラ5から排出される排ガスE中の三酸化硫黄の増大を抑制すべく、運転制御装置9により空気供給部16を制御することで、ボイラ5に供給する空気Aの供給量を調整している。以下、図2ないし図4を参照して、運転制御装置9について具体的に説明する。   In the exhaust gas treatment apparatus 1 configured as described above, when the boiler 5 is operated for a long period of time, dirt adheres to the heat transfer tubes 17. If dirt adheres to the heat transfer tube 17, the efficiency of heat exchange decreases, and the temperature in the boiler 5 rises. When the temperature in the boiler 5 rises or the catalytic action of the attached ash is activated, sulfur trioxide is easily generated, so that the amount of sulfur trioxide generated in the exhaust gas E discharged from the boiler 5 increases. When the sulfur trioxide in the exhaust gas E increases, the amount of acidic ammonium sulfate contained in the generated ammonium sulfate increases due to the ammonia added in the electric dust collector 7, and the acidic ammonium sulfate adhering to the dust collecting electrode of the electric dust collector 7 adheres. The amount increases and the dust collection performance of the electric dust collector 7 decreases. For this reason, in the exhaust gas treatment apparatus 1 of the present embodiment, the operation controller 9 controls the air supply unit 16 to suppress the increase in sulfur trioxide in the exhaust gas E discharged from the boiler 5, so that the boiler 5 The supply amount of air A to be supplied is adjusted. Hereinafter, the operation control device 9 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

図2は、ボイラの運転期間、酸素濃度および三酸化硫黄への転換率の相関関係を表す相関マップの説明図である。図3は、ボイラの運転期間に応じて変化する三酸化硫黄への転換率を示すグラフの説明図である。図4は、排ガス処理方法に関する一連の制御動作である。運転制御装置9は、予め用意された相関マップMに基づいて、空気供給部16を制御することにより、ボイラ5から排出される排ガスE中の硫黄酸化物、特に、三酸化硫黄(SO)の転換率を一定としている。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a correlation map showing the correlation between the operation period of the boiler, the oxygen concentration, and the conversion rate to sulfur trioxide. FIG. 3 is an explanatory diagram of a graph showing the conversion rate to sulfur trioxide that changes in accordance with the operation period of the boiler. FIG. 4 shows a series of control operations related to the exhaust gas treatment method. The operation control device 9 controls the air supply unit 16 based on the correlation map M prepared in advance, so that sulfur oxides in the exhaust gas E discharged from the boiler 5, particularly sulfur trioxide (SO 3 ). The conversion rate is constant.

図2に示す相関マップMは、運転制御装置9に記憶されている。この相関マップMは、ボイラ5の運転期間と、排ガスE中の酸素濃度と、排ガスE中に含まれる酸素と硫黄とが結合して三酸化硫黄に転換する転換率との相関関係を表している。ここで、相関マップMは、その横軸が、ボイラ5の運転期間となっており、その縦軸が、酸素濃度となっている。また、相関マップMにおいて、L1は、三酸化硫黄への転換率が所定の割合となるラインであり、L2は、三酸化硫黄への転換率がL1よりも大きな割合となるラインである。   A correlation map M shown in FIG. 2 is stored in the operation control device 9. This correlation map M represents the correlation between the operation period of the boiler 5, the oxygen concentration in the exhaust gas E, and the conversion rate at which oxygen and sulfur contained in the exhaust gas E are combined and converted to sulfur trioxide. Yes. Here, in the correlation map M, the horizontal axis is the operation period of the boiler 5, and the vertical axis is the oxygen concentration. In the correlation map M, L1 is a line with a predetermined rate of conversion to sulfur trioxide, and L2 is a line with a higher rate of conversion to sulfur trioxide than L1.

この相関マップMは、図3に示すグラフに基づいて生成されている。図3に示すグラフは、その横軸が、ボイラ5の運転期間となっており、その縦軸が、三酸化硫黄への転換率となっている。また、図3に示すグラフにおいて、M1は、酸素濃度が第1酸素濃度のときの転換率の変化を表すラインである。同様に、M2は、酸素濃度が第1酸素濃度よりも高い第2酸素濃度のときの転換率の変化を表すラインである。M3は、酸素濃度が第2酸素濃度よりも高い第3酸素濃度のときの転換率の変化を表すラインである。図3のグラフに示すように、M1、M2およびM3は、ボイラ5の運転期間が長くなるにつれて、三酸化硫黄への転換率が上昇するように変化することが分かる。そして、図3における所定の転換率に対応する酸素濃度を、ボイラの運転期間を基準にして、図2の横軸および縦軸に合わせてプロットすると、相関マップMが得られる。得られた相関マップMから分かるように、ボイラの運転期間が長くなるにつれて、酸素濃度を低下させることで、三酸化硫黄への転換率は一定となる。   The correlation map M is generated based on the graph shown in FIG. In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the operation period of the boiler 5, and the vertical axis represents the conversion rate to sulfur trioxide. In the graph shown in FIG. 3, M1 is a line representing a change in conversion rate when the oxygen concentration is the first oxygen concentration. Similarly, M2 is a line representing a change in conversion rate when the oxygen concentration is a second oxygen concentration higher than the first oxygen concentration. M3 is a line representing a change in conversion rate when the oxygen concentration is a third oxygen concentration higher than the second oxygen concentration. As shown in the graph of FIG. 3, it can be seen that M1, M2, and M3 change so that the conversion rate to sulfur trioxide increases as the operation period of the boiler 5 becomes longer. Then, when the oxygen concentration corresponding to the predetermined conversion rate in FIG. 3 is plotted along the horizontal axis and the vertical axis in FIG. 2 with reference to the operation period of the boiler, a correlation map M is obtained. As can be seen from the obtained correlation map M, the conversion rate to sulfur trioxide becomes constant by decreasing the oxygen concentration as the operation period of the boiler becomes longer.

運転制御装置9は、現在のボイラ5の運転期間と、目標とする転換率(例えば、L1またはL2)とに基づいて、相関マップMから目標となる酸素濃度を目標酸素濃度として設定する。そして、運転制御装置9は、Oセンサ25から検出される酸素濃度が、目標酸素濃度となるように、空気供給部16を制御する。 The operation control device 9 sets the target oxygen concentration from the correlation map M as the target oxygen concentration based on the current operation period of the boiler 5 and the target conversion rate (for example, L1 or L2). Then, the operation control device 9 controls the air supply unit 16 so that the oxygen concentration detected from the O 2 sensor 25 becomes the target oxygen concentration.

続いて、図4を参照し、排ガス処理装置1の運転制御装置9によりボイラ5の運転を制御する排ガス処理方法について説明する。先ず、運転制御装置9は、現在のボイラ5の運転期間を取得する(ステップS1:運転期間取得工程)。この後、運転制御装置9は、目標とする転換率である三酸化硫黄への目標転換率を取得する(ステップS2:目標転換率取得工程)。なお、目標転換率は、ボイラ5に使用される燃料の品質等に応じて、適宜設定されることが好ましい。   Next, an exhaust gas treatment method for controlling the operation of the boiler 5 by the operation control device 9 of the exhaust gas treatment device 1 will be described with reference to FIG. First, the operation control device 9 acquires the current operation period of the boiler 5 (step S1: operation period acquisition step). Thereafter, the operation control device 9 acquires a target conversion rate to sulfur trioxide, which is a target conversion rate (step S2: target conversion rate acquisition step). The target conversion rate is preferably set as appropriate according to the quality of the fuel used in the boiler 5 and the like.

運転制御装置9は、目標転換率を取得すると、取得したボイラ5の運転期間と取得した目標転換率とに基づいて、相関マップMから目標酸素濃度を取得して設定する(ステップS3:目標酸素濃度設定工程)。目標酸素濃度が設定されると、運転制御装置9は、運転しているボイラ5から排出される排ガスE中の酸素濃度を、Oセンサ25により検出(ステップS4:酸素濃度検出工程)し、検出した酸素濃度が目標酸素濃度となるように、空気供給部16を制御する(ステップS5:酸化剤供給量調整工程)。 When acquiring the target conversion rate, the operation control device 9 acquires and sets the target oxygen concentration from the correlation map M based on the acquired operation period of the boiler 5 and the acquired target conversion rate (step S3: target oxygen). Density setting step). When the target oxygen concentration is set, the operation control device 9 detects the oxygen concentration in the exhaust gas E discharged from the operating boiler 5 by the O 2 sensor 25 (step S4: oxygen concentration detection step), The air supply unit 16 is controlled so that the detected oxygen concentration becomes the target oxygen concentration (step S5: oxidant supply amount adjustment step).

以上から、本実施例の構成によれば、運転制御装置9は、ボイラ5の運転期間が長くなっても、ボイラ5から排出される排ガスE中の三酸化硫黄への転換率を一定の転換率とすることができる。これにより、ボイラ5にアンモニア注入設備21付きの電気集塵機7が接続された場合、電気集塵機7に流入する排ガスE中の三酸化硫黄の増大を抑制でき、電気集塵機7に流入する排ガスE中の三酸化硫黄の流入量を一定にすることができる。このため、電気集塵機7の電極を汚れ難くすることができ、電機集塵機7の運転を長期化させることが可能となる。また、電気集塵機7に流入する三酸化硫黄の流入量を一定にできるため、アンモニア注入設備21から添加されるアンモニアの添加量を一定とすることができ、これにより、余分なアンモニアの添加を抑制することができる。   From the above, according to the configuration of the present embodiment, the operation control device 9 maintains a constant conversion rate for conversion to sulfur trioxide in the exhaust gas E discharged from the boiler 5 even when the operation period of the boiler 5 becomes longer. Rate. Thereby, when the electrostatic precipitator 7 with the ammonia injection equipment 21 is connected to the boiler 5, the increase in sulfur trioxide in the exhaust gas E flowing into the electrostatic precipitator 7 can be suppressed, and the exhaust gas E in the exhaust gas E flowing into the electrostatic precipitator 7 can be suppressed. The inflow of sulfur trioxide can be made constant. For this reason, the electrode of the electrostatic precipitator 7 can be made difficult to get dirty, and the operation of the electric precipitator 7 can be prolonged. Further, since the inflow amount of sulfur trioxide flowing into the electrostatic precipitator 7 can be made constant, the addition amount of ammonia added from the ammonia injection facility 21 can be made constant, thereby suppressing the addition of excess ammonia. can do.

また、本実施例の構成によれば、ボイラ5の運転期間が長くなるにつれて、酸素濃度を低下させることで、三酸化硫黄への転換率が一定となる相関マップMを用いることができる。これにより、運転制御装置9は、三酸化硫黄の転換率を一定にする場合、酸素濃度を低下させるべく、ボイラ5の運転期間が長くなるにつれて、空気供給部16から供給される空気の供給量を減少させればよい。このため、運転制御装置9は、相関マップMに基づいて空気供給部16を制御することで、三酸化硫黄の転換率を好適に一定とすることができる。   Moreover, according to the structure of a present Example, the correlation map M from which the conversion rate to sulfur trioxide becomes constant can be used by reducing oxygen concentration as the operation period of the boiler 5 becomes long. Thereby, when the operation control apparatus 9 makes the conversion rate of sulfur trioxide constant, the supply amount of air supplied from the air supply unit 16 as the operation period of the boiler 5 becomes longer so as to reduce the oxygen concentration. Should be reduced. For this reason, the operation control apparatus 9 can control the air supply part 16 based on the correlation map M, and can make the conversion rate of sulfur trioxide suitably constant.

1 排ガス処理装置
5 ボイラ
6 脱硝装置
7 電気集塵機
8 脱硫装置
9 運転制御装置
15 燃料供給部
16 空気供給部
17 伝熱管
21 アンモニア注入設備
22 煙突
25 Oセンサ
F 燃料
A 空気
E 排ガス
M 相関マップ
1 exhaust gas treatment apparatus 5 boiler 6 denitrator 7 electrostatic precipitator 8 desulfurizer 9 operation control unit 15 the fuel supply unit 16 the air supply unit 17 heat transfer tube 21 ammonia injection equipment 22 the chimney 25 O 2 sensor F Fuel A air E exhaust M correlation map

Claims (4)

燃料を燃焼させるボイラと、
前記ボイラに酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、
前記ボイラから排出される排ガス中に含まれる酸素濃度を検出可能な酸素濃度検出手段と、
前記ボイラの運転期間と、前記酸素濃度と、前記排ガス中に含まれる酸素と硫黄とが結合して三酸化硫黄に転換する転換率と、の相関関係を表す相関マップと、
前記酸化剤供給手段を制御して、前記ボイラに供給される前記酸化剤の供給量を調整可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記ボイラの運転期間に応じた目標となる前記転換率に基づいて前記相関マップから目標酸素濃度を取得し、前記酸素濃度検出手段によって検出される前記酸素濃度が前記目標酸素濃度となるように、前記ボイラへの前記酸化剤の供給量を調整することを特徴とする排ガス処理装置。
A boiler that burns fuel;
An oxidant supply means for supplying an oxidant to the boiler;
Oxygen concentration detection means capable of detecting the oxygen concentration contained in the exhaust gas discharged from the boiler;
A correlation map representing a correlation between an operation period of the boiler, the oxygen concentration, and a conversion rate in which oxygen and sulfur contained in the exhaust gas are combined and converted to sulfur trioxide;
Control means capable of controlling the oxidant supply means and adjusting the supply amount of the oxidant supplied to the boiler,
The control means includes
A target oxygen concentration is acquired from the correlation map based on the conversion rate that is a target according to an operation period of the boiler, and the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means becomes the target oxygen concentration. An exhaust gas treatment apparatus that adjusts a supply amount of the oxidizing agent to the boiler.
前記相関マップは、前記ボイラの運転期間が長くなるにつれて、前記酸素濃度が低下することで、前記転換率が一定となることを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理装置。   2. The exhaust gas treatment apparatus according to claim 1, wherein the correlation map makes the conversion rate constant by decreasing the oxygen concentration as the operation period of the boiler becomes longer. 前記酸化剤は、空気であることを特徴とする請求項1または2に記載の排ガス処理装置。   The exhaust gas treatment apparatus according to claim 1, wherein the oxidant is air. 酸化剤が供給されるボイラの運転期間と、前記ボイラから排出される排ガス中に含まれる酸素濃度と、前記排ガス中に含まれる酸素と硫黄とが結合して三酸化硫黄に転換する転換率との相関関係を表す相関マップを用いて、前記ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理方法であって、
前記ボイラの運転期間を取得する運転期間取得工程と、
前記ボイラの運転期間に応じた目標となる前記転換率である目標転換率を取得する目標転換率取得工程と、
前記ボイラの運転期間および前記目標転換率に基づいて、前記相関マップから目標酸素濃度を取得する目標酸素濃度取得工程と、
前記酸素濃度を検出する酸素濃度検出工程と、
前記酸素濃度検出工程において検出した前記酸素濃度が、前記目標酸素濃度となるように、前記ボイラへの前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量調整工程と、を備えたことを特徴とする排ガス処理方法。
The operation period of the boiler to which the oxidant is supplied, the oxygen concentration contained in the exhaust gas discharged from the boiler, the conversion rate at which oxygen and sulfur contained in the exhaust gas are combined and converted to sulfur trioxide, and An exhaust gas treatment method for treating exhaust gas discharged from the boiler using a correlation map representing the correlation of
An operation period acquisition step of acquiring an operation period of the boiler;
A target conversion rate acquisition step of acquiring a target conversion rate that is the conversion rate that is a target according to the operation period of the boiler;
A target oxygen concentration acquisition step of acquiring a target oxygen concentration from the correlation map based on an operation period of the boiler and the target conversion rate;
An oxygen concentration detection step for detecting the oxygen concentration;
An oxidant supply amount adjustment step of adjusting the supply amount of the oxidant to the boiler so that the oxygen concentration detected in the oxygen concentration detection step becomes the target oxygen concentration. Exhaust gas treatment method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2016140018A1 (en) * 2015-03-05 2017-10-12 富士電機株式会社 Binary power generation system, control device and program

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