JP3968457B2 - 湿式排煙脱硫方法 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式排煙脱硫方法に係り、特にボイラなどの燃焼装置から排出する排ガス中の硫黄酸化物（以下、ＳＯｘと記す）、ばいじん、その他の燃料中に含まれる成分に起因する物質を低減する湿式排煙脱硫装置から排出される有害物質量を低減するのに適した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の湿式排煙脱硫装置の概略系統図を図６に示す。ボイラ等からの排ガス１は入口煙道３より吸収塔４に導入され、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に設置された図示しないスプレノズルより噴霧されるカルシウム系化合物などの吸収剤を含む吸収液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）等の酸性ガスとともに、排ガス１中のＳＯｘが液滴表面で吸収される。
【０００３】
排ガス１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、清浄なガス２は出口煙道６を経て、必要により再加熱されて図示していない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濃度計４１で、吸収塔４出口の清浄なガス２中のＳＯｘ濃度は出口ＳＯｘ濃度計４２で測定され、脱硫率が算出される。
【０００４】
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槽１５から石灰石スラリポンプ１７により吸収塔４内にＳＯｘ吸収量に応じて石灰石スラリ流量調節弁１８により吸収塔４内に供給される。吸収塔４内の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。吸収塔４内で除去されたＳＯｘは吸収液中のカルシウム成分と反応し、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）になる。また、酸化用空気ブロワ２１より吸収塔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吸収液中に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。また、吸収塔４内の吸収液は吸収塔撹拌機２７によりかきまぜられている。
【０００５】
吸収塔４内のスラリ状の吸収液は抜出しポンプ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、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、石膏脱水設備１０で分離された水１２は石灰石スラリ槽１５等の補給水１３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では排水１４中に含まれる各成分が計画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、排水中の有害物質の除去処理が行われる。
【０００６】
上記従来技術において、吸収液中の亜硫酸を完全酸化するために、吸収塔４に供給する空気流量を酸化還元電位の指標として制御する方法（特公平３−５９７３１号）が知られている。また従来技術において、吸収液の酸化還元電位を一定値に保つために、吸収塔４に供給する空気流量を制御する方法（特開平７−３１８４０号）もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、ボイラで燃焼する燃料の種類や脱硫装置の運転条件によって、ボイラ燃料中の成分もしくはその他の物質が反応して吸収液に吸収されたり、吸収塔４内に過剰に供給される酸化用空気によりその一部が排水１４として排水処理設備５０に送られる吸収液中の溶存酸素濃度を上昇させ、吸収液が酸化的雰囲気になることがあった。また吸収液中に酸化触媒能を有する物質が共存することにより排水処理設備５０に送られる吸収液が酸化的雰囲気になることがあった。
このように、吸収液が酸化的雰囲気になると、排水処理装置５０の損傷を促進する物質が生成したり、吸収液に吸収された物質の形態変化が起こることにより、排水処理系の回収が困難となる物質が生成する場合がある。
本発明の課題は、脱硫性能を損なわずに、排水処理での有害な微量物質などの生成を抑制することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は吸収塔に供給される空気量を制御するとともに、供給される空気利用率も制御することにより、脱硫性能を損なわず、吸収塔内で上記物質の生成を抑制し、排水中濃度を減少させるものである。
【０００９】
本発明は次の構成からなるものである。
請求項１記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物および燃料中に含まれる成分に起因するその他の物質を吸収塔内において硫黄酸化物吸収剤を含む吸収液を循環供給して吸収、除去し、同時に空気を供給することにより、吸収液中に吸収した硫黄酸化物を酸化する湿式排煙脱硫方法において、
吸収塔入口と出口の硫黄酸化物濃度に基づき脱硫率を算出し、さらに吸収塔に導入される排ガス流量と、吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方と、吸収液のｐＨと、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量と、吸収塔への空気供給量と、吸収塔への吸収剤供給量とを測定し、前記吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方の測定値と前記脱硫率と酸化用空気供給量の測定値と吸収液のｐＨの測定値と吸収塔に導入される排ガス流量の測定値に基づき、脱硫率が設定値以上であり、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値以下になるように、吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量と吸収塔へ供給された空気の利用率とを算出し、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えると、吸収塔内への空気供給量を減少させ、この段階で、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えたままであると、前記供給された空気の利用率を減少させる湿式排煙脱硫方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔内の排ガスとの反応領域に供給する吸収液循環量を増加させるか、又は吸収塔への吸収剤供給量を増加させる請求項１記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、吸収塔内の吸収液を撹拌する撹拌装置の撹拌度合いを変化させることで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項１または２記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、吸収塔に設けた酸化空気供給位置の異なる複数の供給座の中から最適な供給位置を選んで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項１または２記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物および燃料中に含まれる成分に起因するその他の物質を吸収塔内において硫黄酸化物吸収剤を含む吸収液を循環供給して吸収、除去し、同時に空気を供給することにより、吸収液中に吸収した硫黄酸化物を酸化する湿式排煙脱硫方法において、
吸収塔入口と出口の硫黄酸化物濃度に基づき脱硫率を算出し、さらに吸収塔に導入される排ガス流量と、吸収液の亜硫酸濃度と、吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方と、吸収液のｐＨと、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量と、吸収塔への空気供給量と、吸収塔への吸収剤供給量とを測定し、前記脱硫率と酸化用空気供給量と吸収塔に導入される排ガス流量と吸収液のｐＨと脱硫率と亜硫酸濃度の測定値と、さらにこれに加えて少なくとも吸収液の酸化還元電位または溶存酸素濃度のいずれか一方の測定値に基づき、脱硫率が設定値以上であり、亜硫酸濃度が設定値の範囲内にあるか、または少なくとも吸収液の溶存酸素濃度または酸化還元電位のいずれか一方が設定値以下になるように、吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量と吸収塔へ供給された空気の利用率を算出し、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超え、亜硫酸濃度範囲が設定値を外れると、吸収塔内への空気供給量を減少させ、この段階で、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えたままであると、前記供給された空気の利用率を減少させる湿式排煙脱硫方法である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔内の排ガスとの反応領域に供給する吸収液循環量を増加させるか、又は吸収塔への吸収剤供給量を増加させる請求項５記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１５】
請求項７記載の発明は、吸収塔内の吸収液を撹拌する撹拌装置の撹拌度合いを変化させることで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項５または６記載の湿式排煙脱硫方法である。
また、請求項８記載の発明は、吸収塔に設けた酸化空気供給位置の異なる複数の供給座の中から最適な供給位置を選んで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項５または６記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１６】
本発明によれば、吸収塔内の吸収液中に供給する空気量および空気利用率などを制御することにより、吸収液中の溶存酸素濃度の上昇が抑えられ、吸収液中に未酸化の亜硫酸が残り、吸収液の酸化的雰囲気が緩和され、酸化還元電位の上昇が抑えられるようになる。そのため、吸収液の一部が排水として排水処理設備に送られる吸収液中で、排水処理装置の損傷を促進する物質が生成したり、吸収液に吸収された物質の形態変化が起こることにより、排水処理での回収が困難となる物質が生成することがなくなり、大きな処理容量を有する排水処理設備を要することがない。
【００１７】
また、酸化還元電位は酸化反応の結果によって変化するので、酸化還元電位だけを測定したのでは排水処理で回収が困難な物質の酸化反応が起こるのを防ぐための制御に時間遅れが生じることがある。そのため、酸化還元電位の変動の要因となる溶存酸素濃度に加えて酸化還元電位の変動の要因となる亜硫酸濃度を測定することにより、吸収液の溶存酸素濃度が設定値以下で、亜硫酸濃度が設定値以上になるように、脱硫率の信号に対してＬ／Ｇと、吸収液ｐＨ、吸収塔への空気供給量を決定する演算装置を設けるとともに、該演算装置からの信号により、吸収液循環量、吸収剤供給量、空気供給量または供給される空気の利用率を変化させるなどの制御を行うこともできる。また、酸化還元電位の変動と亜硫酸濃度に基づき吸収液循環量、吸収剤供給量、空気供給量または供給される空気の利用率を制御しても良い。
【００１８】
上記本発明において、吸収塔に導入される排ガス流量は、ボイラへ供給される空気量を換算することにより検知することもでき、また、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量を検知する手段は作動中の吸収液循環ポンプ台数から換算して検知することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明になる実施の形態の湿式排煙脱硫装置の概略系統を図１に示す。
図１において、図６で説明した系統図に示す部材、装置などと同一機能を奏するものは同一番号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
図１では入口ＳＯｘ濃度計４１からの入口ＳＯｘ濃度信号ａと出口ＳＯｘ濃度計４２からの出口ＳＯｘ濃度信号ｂにより演算機４３で脱硫率を求め、この脱硫率に基づき演算機４３で算出した酸化空気供給量に対し、溶存酸素（ＤＯ）濃度を測定するＤＯ計３２からの溶存酸素濃度信号ｄと吸収液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ計３３からの酸化還元電位信号ｅをフィードバック信号として、ｐＨ計３１のｐＨ信号ｃと共に該演算器４３に送り、これら分析計３２〜３３の指示値が設定値以下となるように酸化空気量を補正するかまたは酸化空気量と同時にまたは酸化空気量とは独立に吸収塔４に供給する酸化空気の利用率を次のように変化させる。酸化空気量の補正は酸化空気ブロア２１の運転台数や酸化空気流量計２２を設けた酸化空気供給ライン３６の酸化空気流量調整弁２３や酸化空気放風弁２４の開度調整で行う。さらに吸収塔に導入される排ガス流量はボイラに供給される燃焼用空気量から換算され、また吸収剤供給量計４４による信号ｉにより吸収剤供給量の調整がされる。
【００２１】
脱硫率が設定値以上であるとともに、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位との少なくともいずれかが設定値以下になるように、演算装置４３で吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比（Ｌ／Ｇ）と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量とを決定する。また、酸化空気の利用率を変化させるには、酸化用撹拌機２６の運転状態を変える信号ｆを送ることにより行い、これら分析計３２、３３（溶存酸素計３２、酸化還元電位計３３）の指示値を設定値以下にすることもできる
【００２２】
図２に本発明による湿式排煙脱硫装置の制御方法を示す。図２は図１に示す入口ＳＯｘ濃度計４１からの入口ＳＯｘ濃度信号ａと出口ＳＯｘ濃度計４２からの出口ＳＯｘ濃度信号ｂにより演算機４３で算出した酸化空気供給量を吸収塔４に供給した時に、溶存酸素（ＤＯ）計３２、酸化還元電位（ＯＲＰ）計３３の指示値の両方もしくはどちらか一方が設定値を超えていた場合に次のような操作をする。
【００２３】
まず、第１段階として図１に示す酸化空気流量調整弁２３、酸化空気放風弁２４や酸化用空気ブロワ２１の運転台数を減少させる演算器出力信号ｆを送ることにより、酸化空気供給ライン３６に吸収液が逆流しない流量まで酸化空気量を減少させる。この第１段階の状態で溶存酸素計３２、酸化還元電位計３３の指示値が設定値を満足していない場合は、第２段階として、酸化用撹拌機２６の運転台数を順次減少させることにより酸化空気の利用率を低下させる。さらに第３段階として、酸化空気供給ライン３６への吸収液の逆流を防げるように遮断弁２５を順次閉止していきながら、酸化空気流量調整弁２３、酸化空気放風弁２４により、酸化空気量を減少させていくという酸化空気の供給量の調整を行う。
【００２４】
しかしながら、酸化空気流量は脱硫性能にも影響を与えることが分かっており、空気供給量を低減することは脱硫装置の本来の目的である脱硫性能を犠牲にすることになる。このため、上記制御方法により脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔循環ポンプ７によるスプレ段８への吸収液循環量を増加させたり、石灰石スラリ槽１５からの吸収塔４への石灰石スラリ供給量を増加させたりするため、演算器４３より演算器出力信号ｇを吸収塔循環ポンプ７に送り、ポンプ運転台数を変化させたり、石灰石スラリ流量調整弁１８に送ることにより弁開度を大きくして脱硫率を保つものとする。
【００２５】
本発明の他の実施の形態を図３に示す。図１において酸化空気の制御指標として酸化還元電位信号ｅと溶存酸素濃度信号ｄを用いたが、図３に示す例は溶存酸素濃度の代わりに吸収液中の亜硫酸濃度信号ｈを指標として用いた場合を示す。亜硫酸濃度計３４はｐＨ計タンク３０に設けられるが、この場合吸収液中に亜硫酸が共存すると酸化性能が緩和されることを利用し、亜硫酸濃度が設定値以上で酸化還元電位が設定値以下となるように酸化空気供給量と酸化空気利用率を変化させる。
【００２６】
別の実施の形態を図４に示す。図１において酸化空気の制御指標として酸化還元電位と溶存酸素を用いたが、図４に示す例では酸化還元電位の代わりに吸収液中の亜硫酸濃度を指標として用いた場合を示す。この場合吸収液中に亜硫酸が共存すると酸化性能が緩和されることを利用し、亜硫酸濃度が設定値以上となるように酸化空気供給量と酸化空気利用率を変化させる。
【００２７】
また、酸化空気量制御については上記した制御方法のいずれかを用い、酸化空気利用率を変化させる別の実施の形態を図５に示す。図５に示す例では、酸化空気供給ライン３６からの酸化空気供給位置がそれぞれ異なる、複数の供給座を吸収塔４に設け、最適な供給位置を選んで酸化空気を供給することにより、同じ供給量でも酸化空気利用率を変化させることが可能となる。ここで、図５に全てを示していないが酸化空気の各供給座には空気吹き込み部と該吹き込まれた空気を吸収液中に拡散させるための空気撹拌装置２６が必要である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、脱硫性能を保ちつつ、吸収塔循環タンク内で吸収液の酸化性能が必要以上に上昇することを抑制できるため、吸収液に吸収されたボイラ燃料成分に起因して発生する排ガス中の物質または捕集されたばいじん等からの溶出物質が、吸収液の酸化力により反応を起こしたり、形態変化を起こしたりすることが無くなるので、その一部が脱硫排水とする吸収塔循環吸収液中において、排水処理設備を損傷したり、排水処理設備で処理の困難な物質の生成を抑制できる効果がある。また、それにより、排水処理設備で処理の困難な物質の生成を抑制でき、排水処理設備側のユーティリティ、設備容量を低減することが可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の湿式脱硫装置の系統の中の吸収液の酸化力の指標として酸化還元電位と溶存酸素を用いた場合の系統を示す図である。
【図２】 図１の系統図において、吸収塔に供給する酸化空気量と酸化空気利用率を変化させる方法を説明する図である。
【図３】 本発明になる他の実施の形態の湿式脱硫装置の系統図であり、吸収液の酸化力の指標として酸化還元電位と亜硫酸濃度を用いた場合の系統を示す図である。
【図４】 本発明になる他の実施の形態の湿式脱硫装置の系統図であり、吸収液の酸化力の指標として溶存酸素と亜硫酸濃度を用いた場合の系統を示す図である。
【図５】 本発明になる他の実施の形態の湿式脱硫装置の系統図であり、酸化空気利用率を変化させる実施例を示す図である。
【図６】 従来の湿式排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【符号の説明】
１ 入口排ガス ２ 出口排ガス
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 水
１３ 補給水 １４ 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 ２２ 酸化空気流量計
２３ 酸化空気流量調整弁 ２４ 酸化空気放風弁
２５ 酸化空気流量遮断弁 ２６ 酸化用撹拌機
３０ ｐＨ計タンク ３１ ｐＨ計
３２ 溶存酸素（ＤＯ）計 ３３ 酸化還元電位（ＯＲＰ）計
３４ 亜硫酸濃度計 ３６ 酸化空気供給ライン
４１ 入口ＳＯｘ濃度計 ４２ 出口ＳＯｘ濃度計
４３ 演算機 ５０ 排水処理設備
５１ 薬品
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式排煙脱硫方法に係り、特にボイラなどの燃焼装置から排出する排ガス中の硫黄酸化物（以下、ＳＯｘと記す）、ばいじん、その他の燃料中に含まれる成分に起因する物質を低減する湿式排煙脱硫装置から排出される有害物質量を低減するのに適した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の湿式排煙脱硫装置の概略系統図を図６に示す。ボイラ等からの排ガス１は入口煙道３より吸収塔４に導入され、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に設置された図示しないスプレノズルより噴霧されるカルシウム系化合物などの吸収剤を含む吸収液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）等の酸性ガスとともに、排ガス１中のＳＯｘが液滴表面で吸収される。
【０００３】
排ガス１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、清浄なガス２は出口煙道６を経て、必要により再加熱されて図示していない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濃度計４１で、吸収塔４出口の清浄なガス２中のＳＯｘ濃度は出口ＳＯｘ濃度計４２で測定され、脱硫率が算出される。
【０００４】
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槽１５から石灰石スラリポンプ１７により吸収塔４内にＳＯｘ吸収量に応じて石灰石スラリ流量調節弁１８により吸収塔４内に供給される。吸収塔４内の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。吸収塔４内で除去されたＳＯｘは吸収液中のカルシウム成分と反応し、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）になる。また、酸化用空気ブロワ２１より吸収塔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吸収液中に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。また、吸収塔４内の吸収液は吸収塔撹拌機２７によりかきまぜられている。
【０００５】
吸収塔４内のスラリ状の吸収液は抜出しポンプ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、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、石膏脱水設備１０で分離された水１２は石灰石スラリ槽１５等の補給水１３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では排水１４中に含まれる各成分が計画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、排水中の有害物質の除去処理が行われる。
【０００６】
上記従来技術において、吸収液中の亜硫酸を完全酸化するために、吸収塔４に供給する空気流量を酸化還元電位の指標として制御する方法（特公平３−５９７３１号）が知られている。また従来技術において、吸収液の酸化還元電位を一定値に保つために、吸収塔４に供給する空気流量を制御する方法（特開平７−３１８４０号）もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、ボイラで燃焼する燃料の種類や脱硫装置の運転条件によって、ボイラ燃料中の成分もしくはその他の物質が反応して吸収液に吸収されたり、吸収塔４内に過剰に供給される酸化用空気によりその一部が排水１４として排水処理設備５０に送られる吸収液中の溶存酸素濃度を上昇させ、吸収液が酸化的雰囲気になることがあった。また吸収液中に酸化触媒能を有する物質が共存することにより排水処理設備５０に送られる吸収液が酸化的雰囲気になることがあった。
このように、吸収液が酸化的雰囲気になると、排水処理装置５０の損傷を促進する物質が生成したり、吸収液に吸収された物質の形態変化が起こることにより、排水処理系の回収が困難となる物質が生成する場合がある。
本発明の課題は、脱硫性能を損なわずに、排水処理での有害な微量物質などの生成を抑制することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は吸収塔に供給される空気量を制御するとともに、供給される空気利用率も制御することにより、脱硫性能を損なわず、吸収塔内で上記物質の生成を抑制し、排水中濃度を減少させるものである。
【０００９】
本発明は次の構成からなるものである。
請求項１記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物および燃料中に含まれる成分に起因するその他の物質を吸収塔内において硫黄酸化物吸収剤を含む吸収液を循環供給して吸収、除去し、同時に空気を供給することにより、吸収液中に吸収した硫黄酸化物を酸化する湿式排煙脱硫方法において、
吸収塔入口と出口の硫黄酸化物濃度に基づき脱硫率を算出し、さらに吸収塔に導入される排ガス流量と、吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方と、吸収液のｐＨと、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量と、吸収塔への空気供給量と、吸収塔への吸収剤供給量とを測定し、前記吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方の測定値と前記脱硫率と酸化用空気供給量の測定値と吸収液のｐＨの測定値と吸収塔に導入される排ガス流量の測定値に基づき、脱硫率が設定値以上であり、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値以下になるように、吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量と吸収塔へ供給された空気の利用率とを算出し、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えると、吸収塔内への空気供給量を減少させ、この段階で、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えたままであると、前記供給された空気の利用率を減少させる湿式排煙脱硫方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔内の排ガスとの反応領域に供給する吸収液循環量を増加させるか、又は吸収塔への吸収剤供給量を増加させる請求項１記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、吸収塔内の吸収液を撹拌する撹拌装置の撹拌度合いを変化させることで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項１または２記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、吸収塔に設けた酸化空気供給位置の異なる複数の供給座の中から最適な供給位置を選んで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項１または２記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物および燃料中に含まれる成分に起因するその他の物質を吸収塔内において硫黄酸化物吸収剤を含む吸収液を循環供給して吸収、除去し、同時に空気を供給することにより、吸収液中に吸収した硫黄酸化物を酸化する湿式排煙脱硫方法において、
吸収塔入口と出口の硫黄酸化物濃度に基づき脱硫率を算出し、さらに吸収塔に導入される排ガス流量と、吸収液の亜硫酸濃度と、吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方と、吸収液のｐＨと、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量と、吸収塔への空気供給量と、吸収塔への吸収剤供給量とを測定し、前記脱硫率と酸化用空気供給量と吸収塔に導入される排ガス流量と吸収液のｐＨと脱硫率と亜硫酸濃度の測定値と、さらにこれに加えて少なくとも吸収液の酸化還元電位または溶存酸素濃度のいずれか一方の測定値に基づき、脱硫率が設定値以上であり、亜硫酸濃度が設定値の範囲内にあるか、または少なくとも吸収液の溶存酸素濃度または酸化還元電位のいずれか一方が設定値以下になるように、吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量と吸収塔へ供給された空気の利用率を算出し、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超え、亜硫酸濃度範囲が設定値を外れると、吸収塔内への空気供給量を減少させ、この段階で、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えたままであると、前記供給された空気の利用率を減少させる湿式排煙脱硫方法である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔内の排ガスとの反応領域に供給する吸収液循環量を増加させるか、又は吸収塔への吸収剤供給量を増加させる請求項５記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１５】
請求項７記載の発明は、吸収塔内の吸収液を撹拌する撹拌装置の撹拌度合いを変化させることで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項５または６記載の湿式排煙脱硫方法である。
また、請求項８記載の発明は、吸収塔に設けた酸化空気供給位置の異なる複数の供給座の中から最適な供給位置を選んで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させる請求項５または６記載の湿式排煙脱硫方法である。
【００１６】
本発明によれば、吸収塔内の吸収液中に供給する空気量および空気利用率などを制御することにより、吸収液中の溶存酸素濃度の上昇が抑えられ、吸収液中に未酸化の亜硫酸が残り、吸収液の酸化的雰囲気が緩和され、酸化還元電位の上昇が抑えられるようになる。そのため、吸収液の一部が排水として排水処理設備に送られる吸収液中で、排水処理装置の損傷を促進する物質が生成したり、吸収液に吸収された物質の形態変化が起こることにより、排水処理での回収が困難となる物質が生成することがなくなり、大きな処理容量を有する排水処理設備を要することがない。
【００１７】
また、酸化還元電位は酸化反応の結果によって変化するので、酸化還元電位だけを測定したのでは排水処理で回収が困難な物質の酸化反応が起こるのを防ぐための制御に時間遅れが生じることがある。そのため、酸化還元電位の変動の要因となる溶存酸素濃度に加えて酸化還元電位の変動の要因となる亜硫酸濃度を測定することにより、吸収液の溶存酸素濃度が設定値以下で、亜硫酸濃度が設定値以上になるように、脱硫率の信号に対してＬ／Ｇと、吸収液ｐＨ、吸収塔への空気供給量を決定する演算装置を設けるとともに、該演算装置からの信号により、吸収液循環量、吸収剤供給量、空気供給量または供給される空気の利用率を変化させるなどの制御を行うこともできる。また、酸化還元電位の変動と亜硫酸濃度に基づき吸収液循環量、吸収剤供給量、空気供給量または供給される空気の利用率を制御しても良い。
【００１８】
上記本発明において、吸収塔に導入される排ガス流量は、ボイラへ供給される空気量を換算することにより検知することもでき、また、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量を検知する手段は作動中の吸収液循環ポンプ台数から換算して検知することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明になる実施の形態の湿式排煙脱硫装置の概略系統を図１に示す。
図１において、図６で説明した系統図に示す部材、装置などと同一機能を奏するものは同一番号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
図１では入口ＳＯｘ濃度計４１からの入口ＳＯｘ濃度信号ａと出口ＳＯｘ濃度計４２からの出口ＳＯｘ濃度信号ｂにより演算機４３で脱硫率を求め、この脱硫率に基づき演算機４３で算出した酸化空気供給量に対し、溶存酸素（ＤＯ）濃度を測定するＤＯ計３２からの溶存酸素濃度信号ｄと吸収液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ計３３からの酸化還元電位信号ｅをフィードバック信号として、ｐＨ計３１のｐＨ信号ｃと共に該演算器４３に送り、これら分析計３２〜３３の指示値が設定値以下となるように酸化空気量を補正するかまたは酸化空気量と同時にまたは酸化空気量とは独立に吸収塔４に供給する酸化空気の利用率を次のように変化させる。酸化空気量の補正は酸化空気ブロア２１の運転台数や酸化空気流量計２２を設けた酸化空気供給ライン３６の酸化空気流量調整弁２３や酸化空気放風弁２４の開度調整で行う。さらに吸収塔に導入される排ガス流量はボイラに供給される燃焼用空気量から換算され、また吸収剤供給量計４４による信号ｉにより吸収剤供給量の調整がされる。
【００２１】
脱硫率が設定値以上であるとともに、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位との少なくともいずれかが設定値以下になるように、演算装置４３で吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比（Ｌ／Ｇ）と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量とを決定する。また、酸化空気の利用率を変化させるには、酸化用撹拌機２６の運転状態を変える信号ｆを送ることにより行い、これら分析計３２、３３（溶存酸素計３２、酸化還元電位計３３）の指示値を設定値以下にすることもできる
【００２２】
図２に本発明による湿式排煙脱硫装置の制御方法を示す。図２は図１に示す入口ＳＯｘ濃度計４１からの入口ＳＯｘ濃度信号ａと出口ＳＯｘ濃度計４２からの出口ＳＯｘ濃度信号ｂにより演算機４３で算出した酸化空気供給量を吸収塔４に供給した時に、溶存酸素（ＤＯ）計３２、酸化還元電位（ＯＲＰ）計３３の指示値の両方もしくはどちらか一方が設定値を超えていた場合に次のような操作をする。
【００２３】
まず、第１段階として図１に示す酸化空気流量調整弁２３、酸化空気放風弁２４や酸化用空気ブロワ２１の運転台数を減少させる演算器出力信号ｆを送ることにより、酸化空気供給ライン３６に吸収液が逆流しない流量まで酸化空気量を減少させる。この第１段階の状態で溶存酸素計３２、酸化還元電位計３３の指示値が設定値を満足していない場合は、第２段階として、酸化用撹拌機２６の運転台数を順次減少させることにより酸化空気の利用率を低下させる。さらに第３段階として、酸化空気供給ライン３６への吸収液の逆流を防げるように遮断弁２５を順次閉止していきながら、酸化空気流量調整弁２３、酸化空気放風弁２４により、酸化空気量を減少させていくという酸化空気の供給量の調整を行う。
【００２４】
しかしながら、酸化空気流量は脱硫性能にも影響を与えることが分かっており、空気供給量を低減することは脱硫装置の本来の目的である脱硫性能を犠牲にすることになる。このため、上記制御方法により脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔循環ポンプ７によるスプレ段８への吸収液循環量を増加させたり、石灰石スラリ槽１５からの吸収塔４への石灰石スラリ供給量を増加させたりするため、演算器４３より演算器出力信号ｇを吸収塔循環ポンプ７に送り、ポンプ運転台数を変化させたり、石灰石スラリ流量調整弁１８に送ることにより弁開度を大きくして脱硫率を保つものとする。
【００２５】
本発明の他の実施の形態を図３に示す。図１において酸化空気の制御指標として酸化還元電位信号ｅと溶存酸素濃度信号ｄを用いたが、図３に示す例は溶存酸素濃度の代わりに吸収液中の亜硫酸濃度信号ｈを指標として用いた場合を示す。亜硫酸濃度計３４はｐＨ計タンク３０に設けられるが、この場合吸収液中に亜硫酸が共存すると酸化性能が緩和されることを利用し、亜硫酸濃度が設定値以上で酸化還元電位が設定値以下となるように酸化空気供給量と酸化空気利用率を変化させる。
【００２６】
別の実施の形態を図４に示す。図１において酸化空気の制御指標として酸化還元電位と溶存酸素を用いたが、図４に示す例では酸化還元電位の代わりに吸収液中の亜硫酸濃度を指標として用いた場合を示す。この場合吸収液中に亜硫酸が共存すると酸化性能が緩和されることを利用し、亜硫酸濃度が設定値以上となるように酸化空気供給量と酸化空気利用率を変化させる。
【００２７】
また、酸化空気量制御については上記した制御方法のいずれかを用い、酸化空気利用率を変化させる別の実施の形態を図５に示す。図５に示す例では、酸化空気供給ライン３６からの酸化空気供給位置がそれぞれ異なる、複数の供給座を吸収塔４に設け、最適な供給位置を選んで酸化空気を供給することにより、同じ供給量でも酸化空気利用率を変化させることが可能となる。ここで、図５に全てを示していないが酸化空気の各供給座には空気吹き込み部と該吹き込まれた空気を吸収液中に拡散させるための空気撹拌装置２６が必要である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、脱硫性能を保ちつつ、吸収塔循環タンク内で吸収液の酸化性能が必要以上に上昇することを抑制できるため、吸収液に吸収されたボイラ燃料成分に起因して発生する排ガス中の物質または捕集されたばいじん等からの溶出物質が、吸収液の酸化力により反応を起こしたり、形態変化を起こしたりすることが無くなるので、その一部が脱硫排水とする吸収塔循環吸収液中において、排水処理設備を損傷したり、排水処理設備で処理の困難な物質の生成を抑制できる効果がある。また、それにより、排水処理設備で処理の困難な物質の生成を抑制でき、排水処理設備側のユーティリティ、設備容量を低減することが可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態の湿式脱硫装置の系統の中の吸収液の酸化力の指標として酸化還元電位と溶存酸素を用いた場合の系統を示す図である。
【図２】 図１の系統図において、吸収塔に供給する酸化空気量と酸化空気利用率を変化させる方法を説明する図である。
【図３】 本発明になる他の実施の形態の湿式脱硫装置の系統図であり、吸収液の酸化力の指標として酸化還元電位と亜硫酸濃度を用いた場合の系統を示す図である。
【図４】 本発明になる他の実施の形態の湿式脱硫装置の系統図であり、吸収液の酸化力の指標として溶存酸素と亜硫酸濃度を用いた場合の系統を示す図である。
【図５】 本発明になる他の実施の形態の湿式脱硫装置の系統図であり、酸化空気利用率を変化させる実施例を示す図である。
【図６】 従来の湿式排煙脱硫装置の系統を示す図である。
【符号の説明】
１ 入口排ガス ２ 出口排ガス
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 水
１３ 補給水 １４ 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 ２２ 酸化空気流量計
２３ 酸化空気流量調整弁 ２４ 酸化空気放風弁
２５ 酸化空気流量遮断弁 ２６ 酸化用撹拌機
３０ ｐＨ計タンク ３１ ｐＨ計
３２ 溶存酸素（ＤＯ）計 ３３ 酸化還元電位（ＯＲＰ）計
３４ 亜硫酸濃度計 ３６ 酸化空気供給ライン
４１ 入口ＳＯｘ濃度計 ４２ 出口ＳＯｘ濃度計
４３ 演算機 ５０ 排水処理設備
５１ 薬品
Claims (8)
- 燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるばいじん、硫黄酸化物および燃料中に含まれる成分に起因するその他の物質を吸収塔内において硫黄酸化物吸収剤を含む吸収液を循環供給して吸収、除去し、同時に空気を供給することにより、吸収液中に吸収した硫黄酸化物を酸化する湿式排煙脱硫方法において、
吸収塔入口と出口の硫黄酸化物濃度に基づき脱硫率を算出し、さらに吸収塔に導入される排ガス流量と、吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方と、吸収液のｐＨと、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量と、吸収塔への空気供給量と、吸収塔への吸収剤供給量とを測定し、
前記吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方の測定値と前記脱硫率と酸化用空気供給量の測定値と吸収液のｐＨの測定値と吸収塔に導入される排ガス流量の測定値に基づき、脱硫率が設定値以上であり、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値以下になるように、吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量と吸収塔へ供給された空気の利用率とを算出し、
吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えると、吸収塔内への空気供給量を減少させ、この段階で、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えたままであると、前記供給された空気の利用率を減少させる
ことを特徴とする湿式排煙脱硫方法。 - 脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔内の排ガスとの反応領域に供給する吸収液循環量を増加させるか、又は吸収塔への吸収剤供給量を増加させることを特徴とする請求項１記載の湿式排煙脱硫方法。
- 吸収塔内の吸収液を撹拌する撹拌装置の撹拌度合いを変化させることで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の湿式排煙脱硫方法。
- 吸収塔に設けた酸化空気供給位置の異なる複数の供給座の中から最適な供給位置を選んで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させることを特徴とする請求項１または２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中に含まれるばいじん、硫黄酸化物および燃料中に含まれる成分に起因するその他の物質を吸収塔内において硫黄酸化物吸収剤を含む吸収液を循環供給して吸収、除去し、同時に空気を供給することにより、吸収液中に吸収した硫黄酸化物を酸化する湿式排煙脱硫方法において、
吸収塔入口と出口の硫黄酸化物濃度に基づき脱硫率を算出し、さらに吸収塔に導入される排ガス流量と、吸収液の亜硫酸濃度と、吸収液の溶存酸素濃度と吸収液の酸化還元電位の少なくとも一方と、吸収液のｐＨと、吸収塔内の排ガスと反応させるための吸収液循環流量と、吸収塔への空気供給量と、吸収塔への吸収剤供給量とを測定し、
前記脱硫率と酸化用空気供給量と吸収塔に導入される排ガス流量と吸収液のｐＨと脱硫率と亜硫酸濃度の測定値と、さらにこれに加えて少なくとも吸収液の酸化還元電位または溶存酸素濃度のいずれか一方の測定値に基づき、脱硫率が設定値以上であり、亜硫酸濃度が設定値の範囲内にあるか、または少なくとも吸収液の溶存酸素濃度または酸化還元電位のいずれか一方が設定値以下になるように、吸収液量の排ガス量に対する比率である液ガス比と吸収液ｐＨと吸収塔への空気供給量と吸収塔へ供給された空気の利用率を算出し、
吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超え、亜硫酸濃度範囲が設定値を外れると、吸収塔内への空気供給量を減少させ、この段階で、吸収液の溶存酸素濃度と酸化還元電位の少なくとも一方が設定値を超えたままであると、前記供給された空気の利用率を減少させることを特徴とする湿式排煙脱硫方法。 - 脱硫率が減少してきた場合には、吸収塔内の排ガスとの反応領域に供給する吸収液循環量を増加させるか、又は吸収塔への吸収剤供給量を増加させることを特徴とする請求項５記載の湿式排煙脱硫方法。
- 吸収塔内の吸収液を撹拌する撹拌装置の撹拌度合いを変化させることで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させることを特徴とする請求項５または６記載の湿式排煙脱硫方法。
- 吸収塔に設けた酸化空気供給位置の異なる複数の供給座の中から最適な供給位置を選んで吸収塔へ供給される空気の利用率を変化させることを特徴とする請求項５または６記載の湿式排煙脱硫方法。
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