JP4715629B2

JP4715629B2 - 含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法及び含硫排気ガス用煙道

Info

Publication number: JP4715629B2
Application number: JP2006134788A
Authority: JP
Inventors: 西山　　茂; 豊長谷川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: JP2007301519A

Description

本発明は、硫酸工場の吸収塔等から排出される含硫排気ガスを湿式脱硫工程を行う装置へと導くための含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法及び含硫排気ガス用煙道に関するものである。

一般に、硫酸工場の吸収塔等から排出される排気ガスには、通常、０．２％から０．３％程度のＳＯ_２ガスが含有されているため、この排気ガスは、さらに湿式脱硫装置へと送られて湿式脱硫工程を経た後に外部へと排出される。
ここで、硫酸工場の吸収塔等から排出される含硫排気ガスを、前記湿式脱硫装置へと導入するために含硫排気ガス用煙道が使用される。

従来、この含硫排気ガス用煙道は、主にスチール材で構成されていたが、硫酸によって腐食され易いために寿命が短く、さらに重量も重いためにその交換作業等も困難であった。そこで、近年では、軽量かつ耐食性に優れた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）にて構成された含硫排気ガス用煙道が広く使用されている。

ところで、このＦＲＰは、その耐熱温度が８０℃以下であり高温に弱いものである。通常、硫酸工場の吸収塔等から排出される排気ガスの温度は８０℃程度であるため、直接、ＦＲＰ製の含硫排気ガス用煙道へと導入することができない。また、ＦＲＰは、濃硫酸に対しては耐食性を有しておらず腐食されてしまう。このため、前記煙道の入口部に、冷却水を吹き付ける調湿部を備え、この調湿部によって排気ガスの温度を３０℃程度まで低下させるとともに、硫酸の濃度を低下させた後に、排気ガスをＦＲＰ製の含硫排気ガス用煙道へと導入するものが提供されている。
調湿部で吹き付けられる冷却水としては、含硫排水処理量を低減する目的で、通常、湿式脱硫装置からの吸収液を再利用している。

ここで、湿式脱硫装置は、例えば、硫黄酸化物等を含有する排気ガスを、酸化アルミニウムや消石灰スラリー等の吸収剤を含有する吸収液中に通じて、前記排気ガス中の硫黄酸化物を吸収し、さらにこの吸収物を石膏化して脱硫するものである。
よって、前記湿式脱硫装置の吸収液には、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）や、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）等が含有されており、この吸収液を利用した前記冷却水の中にも、カルシウムイオンやＣａＳＯ_４が存在することになる。

このため、調湿部において、高温の含硫排気ガスに前記冷却水を吹き付けた場合には、冷却水の中にもともと含有されているＣａＳＯ_４、及び、含硫排気ガス中のＳＯ_２ガスと冷却水の中のカルシウムイオンとが反応して生成したＣａＳＯ_４を主成分とする石膏性の付着物が、煙道の内部に発生することがある。

このような石膏性の付着物は、放置しておくと次第に堆積していき、これに伴って煙道内の開口部面積が小さくなる。付着物による煙道内の狭窄によって含硫排気ガスの通過が困難となり、湿式脱硫装置へ含硫排気ガスを十分に供給することができず、湿式脱硫装置の処理能力が低下してしまうことがあった。

この煙道内の付着物を除去する方法として、煙道内の付着物が発生し易い箇所、例えばコーナ部や分岐部に水を吹き付けて、その水圧によって付着物を吹き飛ばして洗い流すものが提案されている。しかし、この方法では、湿式脱硫装置の系内に、外部から水が導入されることになり、湿式脱硫装置内における水バランスが崩れてしまい、ＳＯ_２ガスの吸収効率が著しく低下してしまうといった問題があった。

そこで、特許文献１では、煙道内の付着物を除去するために吹き付ける水として、前記湿式脱硫装置の吸収液を利用する含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法が提案されている。
この含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法では、煙道内の付着物を効果的に除去できるとともに、湿式脱硫装置の系内の水を使用するために湿式脱硫装置における水バランスを保つことができ、湿式脱硫装置においてＳＯ_２ガスを効率良く吸収できるものである。
特許第２９７３５６２号公報

ところで、硫酸工場から排出される含硫排気ガスは、水分を含んでいない乾燥ガスである。そこで、煙道内において、乾燥した含硫排気ガスに吸収液を供給した場合には、その排気ガス温度における飽和水蒸気量分だけ水分が蒸発することになる。例えば、排気ガス温度が３０℃である場合には、乾燥した含硫排気ガス１Ｎｍ^３当たり３５ｇの水分が蒸発することになる。

ここで、吸収液中のカルシウムについては、常温で飽和状態であるため、水分が蒸発した分だけカルシウムが過飽和となり、カルシウムが析出し易くなってしまう。このように吸収液を冷却水として、あるいは付着物の除去のために使用した場合には、煙道の内壁面に、カルシウム起因の付着物が発生してしまうことがあった。
特に、煙道の長さが長い場合には、水分が蒸発してカルシウムが過飽和になった吸収液が長時間煙道内に滞留するために、カルシウムが析出して付着物が発生し易くなるといった問題があった。

本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであって、硫酸工場の吸収塔等から湿式脱硫装置へと含硫排気ガスを導く含硫排気ガス用煙道の内部に付着物が発生することを確実に防止できるとともに、湿式脱硫装置における水バランスを崩すことなくＳＯ_２ガスを効率的に吸収できる含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法及び含硫排気ガス用煙道を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では以下の手段を提案している。
本発明に係る含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法は、水分を含んでいない乾燥した高温の含硫排気ガスを湿式脱硫工程を行う装置へと導く煙道の入口に、前記湿式脱硫工程を行う装置からの吸収液を吹き付けて前記含硫排気ガスの温度を低下させる調湿部を有する含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法であって、前記含硫排気ガス用煙道を流通する前記含硫排気ガス温度における飽和水蒸気量Ｇと、前記含硫排気ガスの流量Ｖとを乗積することにより蒸発水量Ｗを算出し、前記含硫排気ガス用煙道に、前記蒸発水量Ｗの２０％から１００％の範囲内の補給水を添加することを特徴としている。

この構成の含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法によれば、含硫排気ガス用煙道内に、排気ガス温度における飽和水蒸気量Ｇと、排気ガスの流量Ｖとの積によって算出される蒸発水量Ｗの２０％以上の補給水を添加するため、煙道内に存在する吸収液のカルシウムの過飽和度を抑えることができ、煙道の内壁面に付着物が発生することを未然に防止することができる。

また、前記蒸発水量Ｗの１００％以下の補給水を添加するため、添加した補給水のほとんどが煙道内で蒸発されることになり、煙道の下流側に位置する湿式脱硫装置の水バランスを崩すことがなく、湿式脱硫装置においてＳＯ_２ガスを効率良く吸収することができる。

また、本発明に係る含硫排気ガス用煙道は、水分を含んでいない乾燥した高温の含硫排気ガスを湿式脱硫工程を行う装置へと導くための含硫排気ガス用煙道であって、前記含硫排気ガス用煙道の入口には、前記湿式脱硫工程を行う装置の吸収液を前記含硫排気ガス用煙道内に供給する吸収液供給手段を備えた調湿部と、前記含硫排気ガス用煙道内に補給水を添加する補給水添加手段とが配置されるとともに、前記排気ガスの流量測定手段と、前記排気ガスの温度測定手段と、飽和水蒸気量を計算する計算手段とを有し、前記補給水の水量が、前記飽和水蒸気量の２０％から１００％の範囲内となるように、前記補給水水量を調整する調整手段を備えたことを特徴としている。

この構成の含硫排気ガス用煙道によれば、流量測定手段及び温度測定手段によって、排気ガスの流量及び温度を測定して、これらの測定値を用いて計算手段によって前記飽和水蒸気量を算出することができる。
また、補給水の水量がこの飽和水蒸気量の２０％から１００％の範囲内となるように、排気ガス流量、排気ガス温度、前記補給水水量のうちの少なくともひとつを調整する調整手段を備えているので、補給水の水量が必要以上に少なくなって煙道内に存在する吸収液中のカルシウムの過飽和度が高くなることを防止できるとともに、補給水の水量が必要以上に多くなって煙道の下流側に位置する湿式脱硫装置の水バランスを崩すことを防止できる。

このように、本発明によれば、硫酸工場の吸収塔等から湿式脱硫装置へと含硫排気ガスを導く含硫排気ガス用煙道の内部に付着物が発生することを確実に防止できるとともに、湿式脱硫装置における水バランスを崩すことなくＳＯ_２ガスを効率的に吸収できる含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法及び含硫排気ガス用煙道を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図１に本発明の実施形態である含硫排気ガス用煙道の概略を示す。
この含硫排気ガス用煙道１０は、硫酸工場の吸収塔２０から排出される含硫排気ガスを、湿式脱硫装置３０へと導くためのものである。

含硫排気ガス用煙道１０の吸収塔２０側の部分、つまり、含硫排気ガスの出口部分には、８０℃以上の高温の含硫排気ガスに対して耐久性を有する鉄系材料にて構成された第１煙道１１が配置されている。また、この第１煙道１１の下流側に、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）にて構成された第２煙道１２が接続されている。

第１煙道１１と第２煙道１２との接続部分に、高温の含硫排気ガスを冷却するための調湿部１３が形成されている。この調湿部１３にて使用される冷却水として、湿式脱硫装置３０の吸収液が利用されており、この含硫排気ガス用煙道１０には、湿式脱硫装置３０の吸収液をくみ上げるポンプ１４と、この吸収液を調湿部１３へと導く送液配管１５とが具備されている。

そして、調湿部１３に連通するように、含硫排気ガス用煙道１０内に補給水として工業用水を供給するための補給水配管１６が設けられている。この補給水配管１６には、補給水量を調整する調整バルブ１７が備えられており、含硫排気ガスの温度から求められる飽和水蒸気量Ｇと、含硫排気ガスの流量Ｖとの積によって算出される蒸発水量Ｗの２０％から１００％の範囲内の補給水を添加できるように構成されており、本実施形態においては、蒸発水量Ｗの５０％から１００％の範囲内の補給水を添加できるように構成されている。

湿式脱硫装置３０では、図２に示す湿式脱硫方法によってＳＯ_２ガスが吸収される。まず、ＳＯ_２ガスにＡｌ_２Ｏ_３とエアを送り込んで反応させてＡｌ_２（ＳＯ_４）_３とし、このＡｌ_２（ＳＯ_４）_３にＣａＣＯ_３スラリーを作用させることにより、ＳＯ_２ガスをＣａＳＯ_４（石膏）として回収し、同時に生成したＡｌ_２Ｏ_３を再利用するものである。
したがって、この湿式脱硫装置３０の吸収液の中には、ＣａＣＯ_３スラリー由来のカルシウムイオンが含有されることになる。

このような構成の含硫排気ガス用煙道１０が、硫酸工場の吸収塔２０と湿式脱硫装置３０との間に配置される。吸収塔２０から５５〜８０℃の含硫排気ガスがこの含硫排気ガス用煙道１０へと供給される。調湿部１３において湿式脱硫装置３０の吸収液を吹き付けることにより、含硫排気ガスの温度は２０〜２７℃へと低下される。含硫排気ガスの２０℃における飽和水蒸気量Ｇは１９ｇ／ｄｒｙＮｍ^３であり、２７℃における飽和水蒸気量Ｇは２９ｇ／ｄｒｙＮｍ^３である。また、含硫排気ガスの流量Ｖは５００〜２０００ｄｒｙＮｍ^３／ｍｉｎの範囲内となるように設定されている。

例えば、含硫排気ガスの温度が２０℃、含硫排気ガスの流量Ｖが５００ｄｒｙＮｍ^３／ｍｉｎである場合における蒸発水量Ｗは、Ｗ＝Ｇ×Ｖ＝１９ｇ／ｄｒｙＮｍ^３×５００ｄｒｙＮｍ^３／ｍｉｎ＝９５００ｇ／ｍｉｎ＝９．５ｌ／ｍｉｎとなる。ここで、補給水量を蒸発水量の５０％〜７０％とした場合には、補給水として工業用水を添加する量は、４．７５〜６．６５ｌ／ｍｉｎの範囲内で調整されることになる。

また、含硫排気ガスの温度が２７℃、含硫排気ガスの流量Ｖが２０００ｄｒｙＮｍ^３／ｍｉｎである場合における蒸発水量Ｗは、Ｗ＝Ｇ×Ｖ＝２９ｇ／ｄｒｙＮｍ^３×２０００ｄｒｙＮｍ^３／ｍｉｎ＝５８０００ｇ／ｍｉｎ＝５８．０ｌ／ｍｉｎとなる。ここで、補給水量を蒸発水量の５０％〜１００％とした場合には、補給水として工業用水を添加する量は、２９．０〜５８．０ｌ／ｍｉｎの範囲内で調整されることになる。

このように工業用水を含硫排気ガス用煙道１０内に添加することにより、ＳＯ_２ガス煙道１０内に存在する吸収液のカルシウムの過飽和度を抑えることができ、含硫排気ガス用煙道１０の内壁面に付着物が発生することを未然に防止することができる。また、添加した工業用水のほとんどが含硫排気ガス用煙道１０内で蒸発され、含硫排気ガス用煙道１０の下流側に位置する湿式脱硫装置３０の水バランスを崩すことがない。したがって、湿式脱硫装置３０におけるＳＯ_２ガスの吸収効率を劣化させることがなく、ＳＯ_２ガスの処理能力を高く維持することができる。

以上、本発明の実施形態である含硫排気ガス用煙道について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、含硫排気ガス用煙道１０内に供給する補給水として工業用水を利用するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の水源から補給水を確保してもよい。ただし、この補給水としては、カルシウムイオンの濃度が低いものを用いることが好ましい。

また、本実施形態では、含硫排気ガスの温度、流量を一定範囲内に制御して、これに併せて補給水の水量を調整するものとして説明したが、含硫排気ガスの温度、含硫排気ガスの流量、補給水の水量のうちの少なくともひとつを調整するように構成されていればよく、これらのうちの２つ以上を調整するものであってもよい。

本発明の実施形態である含硫排気ガス用煙道を示す説明図である。図１中に示す湿式脱硫装置において実施される湿式脱硫方法の一例を示す模式図である。

符号の説明

１０含硫排気ガス用煙道
１３調湿部
１５送液配管（吸収液供給手段）
１６補給水配管（補給水添加手段）
１７調整バルブ（調整手段）
３０湿式脱硫装置

Claims

水分を含んでいない乾燥した高温の含硫排気ガスを湿式脱硫工程を行う装置へと導く煙道の入口に、前記湿式脱硫工程を行う装置からの吸収液を吹き付けて前記含硫排気ガスの温度を低下させる調湿部を有する含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法であって、
前記含硫排気ガス用煙道を流通する前記含硫排気ガス温度における飽和水蒸気量Ｇと、前記含硫排気ガスの流量Ｖとを乗積することにより蒸発水量Ｗを算出し、
前記含硫排気ガス用煙道に、前記蒸発水量Ｗの２０％から１００％の範囲内の補給水を添加することを特徴とする含硫排気ガス用煙道の閉塞防止方法。
水分を含んでいない乾燥した高温の含硫排気ガスを湿式脱硫工程を行う装置へと導くための含硫排気ガス用煙道であって、
前記含硫排気ガス用煙道の入口には、前記湿式脱硫工程を行う装置の吸収液を前記含硫排気ガス用煙道内に供給する吸収液供給手段を備えた調湿部と、前記含硫排気ガス用煙道内に補給水を添加する補給水添加手段とが配置されるとともに、
前記排気ガスの流量測定手段と、前記排気ガスの温度測定手段と、飽和水蒸気量を計算する計算手段とを有し、
前記補給水の水量が、前記飽和水蒸気量の２０％から１００％の範囲内となるように、前記補給水水量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする含硫排気ガス用煙道。