JP5929820B2 - 焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法 - Google Patents
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Description
本発明は、焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法に関し、特に焼結排ガスを冷却する冷却塔の鉄皮の損傷を抑制するのに好適なものである。
焼結排ガスは硫黄酸化物を含有するため、焼結排ガスを排気するためには焼結排ガスを脱硫する必要がある。焼結排ガスの脱硫プロセスでは、脱硫剤水溶液による脱硫反応最適化のために脱硫の前段階で焼結排ガスを適温まで冷却している。例えば下記特許文献１に記載されるように、焼結排ガスを湿式冷却塔で冷却液に晒して冷却し、然る後、脱硫塔で脱硫剤水溶液に焼結排ガスを晒して脱硫するのが一般的である。
ところで、焼結排ガス脱硫装置の冷却塔では、焼結排ガスの冷却を目的としているため、水を用いている。しかしながら、冷却水に焼結排ガスが晒されると硫黄酸化物が水に溶け、冷却塔内が強酸性状態となるため、冷却塔の鉄皮が損傷し、早期の交換が必要となっている。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、焼結排ガス脱硫装置の冷却塔の鉄皮の損傷を抑制することが可能な焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法を提供することを目的とするものである。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、焼結排ガス脱硫装置の冷却塔の鉄皮の損傷を抑制することが可能な焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法は、焼結排ガスを冷却する冷却塔と、前記冷却塔で冷却された焼結排ガスを脱硫する脱硫塔とを備えた焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法であって、焼結排ガスの脱硫に使用される脱硫剤水溶液を冷却塔の冷却液に用いて焼結排ガスを冷却して当該冷却塔内のｐＨを緩和すると共に、前記脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路に流量計及び圧力計の少なくとも何れか一方を設けて前記脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路の目詰まりを監視することを特徴とするものである。
また、前記冷却塔内の冷却液のｐＨを検出し、検出された冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲になるように前記脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することを特徴とするものである。
また、前記冷却塔内の冷却液のｐＨを検出し、検出された冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲になるように前記脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することを特徴とするものである。
而して、本発明の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法によれば、焼結排ガスを冷却する冷却塔と、冷却塔で冷却された焼結排ガスを脱硫する脱硫塔とを備えている場合に、焼結排ガスの脱硫に使用される脱硫剤水溶液を冷却塔の冷却液に用いて焼結排ガスを冷却して当該冷却塔内のｐＨを緩和することとしたため、冷却塔の鉄皮の損傷を抑制することができる。
また、脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路に流量計及び圧力計の少なくとも何れか一方を設けて脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路の目詰まりを監視することとしたため、脱硫剤水溶液の供給経路の目詰まりによって冷却塔内が強酸性状態となるのを回避して、冷却塔の鉄皮の損傷を抑制することができる。
また、冷却塔内の冷却液のｐＨを検出し、検出された冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲になるように脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することとしたため、冷却塔の鉄皮の損傷をより一層抑制することができる。
また、冷却塔内の冷却液のｐＨを検出し、検出された冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲になるように脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することとしたため、冷却塔の鉄皮の損傷をより一層抑制することができる。
次に、本発明の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の焼結排ガス脱硫装置の概略構成図である。図中の符号１は焼結排ガスを冷却する冷却塔、符号２は冷却塔１で冷却された焼結排ガスを脱硫する脱硫塔である。本実施形態では、焼結排ガスは図の右方の煙道から流入し、図の左方の煙道から排出される。脱硫塔２では、酸化マグネシウムなどの脱硫剤の水溶液を塔内に滴下或いは噴射し、この脱硫剤水溶液の液滴に焼結排ガスを晒して脱硫を行う。この脱硫反応は、５５〜６０℃程度で最も効率よく反応するため、焼結炉から１４０℃程度で流入される焼結排ガスを冷却塔１で６０℃程度まで冷却する。冷却塔１では冷却液を滴下或いは噴射し、この冷却液の液滴に焼結排ガスを晒して冷却を行う。この構成により、冷却塔１に流入する焼結排ガス中の硫黄酸化物の濃度が２００〜４００ｐｐｍであるのに対し、脱硫塔２から排出される焼結排ガス中の硫黄酸化物の濃度は１０ｐｐｍ以下となる。なお、本実施形態では、後述するように、冷却液に脱硫剤水溶液を用いる。
図１は、本実施形態の焼結排ガス脱硫装置の概略構成図である。図中の符号１は焼結排ガスを冷却する冷却塔、符号２は冷却塔１で冷却された焼結排ガスを脱硫する脱硫塔である。本実施形態では、焼結排ガスは図の右方の煙道から流入し、図の左方の煙道から排出される。脱硫塔２では、酸化マグネシウムなどの脱硫剤の水溶液を塔内に滴下或いは噴射し、この脱硫剤水溶液の液滴に焼結排ガスを晒して脱硫を行う。この脱硫反応は、５５〜６０℃程度で最も効率よく反応するため、焼結炉から１４０℃程度で流入される焼結排ガスを冷却塔１で６０℃程度まで冷却する。冷却塔１では冷却液を滴下或いは噴射し、この冷却液の液滴に焼結排ガスを晒して冷却を行う。この構成により、冷却塔１に流入する焼結排ガス中の硫黄酸化物の濃度が２００〜４００ｐｐｍであるのに対し、脱硫塔２から排出される焼結排ガス中の硫黄酸化物の濃度は１０ｐｐｍ以下となる。なお、本実施形態では、後述するように、冷却液に脱硫剤水溶液を用いる。
脱硫剤は脱硫剤貯槽３内に装入され、攪拌されて脱硫剤水溶液となる。その際、脱硫剤が溶けやすいように脱硫剤貯槽３の液中に蒸気を供給して液温を上昇する。脱硫剤貯槽３内の脱硫剤水溶液は脱硫剤水溶液ポンプ４により、流量計付き流量制御弁５を介して脱硫塔２内に供給される。脱硫剤水溶液は、後述するように、脱硫塔２の液溜め部の液面より上方から供給するのがよい。脱硫塔２の液溜め部の脱硫剤水溶液は脱硫塔攪拌機６で攪拌されると共に、脱硫塔ポンプ７で吸引され、脱硫塔２の上部から塔内に滴下或いは噴射される。脱硫塔ポンプ７から吐出される脱硫剤水溶液は脱硫塔ｐＨ計８でｐＨが検出され、検出されるｐＨに応じて図示されないコントローラが流量計付き流量制御弁５の開度を制御して脱硫剤貯槽３からの脱硫剤水溶液の流量が調整される。
本実施形態では、脱硫塔２に供給される脱硫剤水溶液を分岐９で分岐し、流量計付き流量制御弁１０を介して冷却塔１にも供給する。このときも、脱硫剤水溶液は低脚塔１の液溜め部の液面より上方から供給するのがよい。冷却塔１の液溜め部の脱硫剤水溶液は冷却塔ポンプ１１で吸引され、冷却塔１の上部から塔内に冷却液として滴下或いは噴射される。本実施形態では、脱硫剤水溶液を冷却液として用いることで、冷却塔１内のｐＨを緩和し、もって冷却塔１の鉄皮の損傷を抑制することが可能となる。なお、図中の符号１２は冷却液である脱硫剤水溶液の冷却液ピット、符号１３は排液ポンプである。冷却塔１内下部の液溜め部の冷却液位は図示しない液位計で上下限液位位置を監視し、冷却液位が上限レベルを超えた場合には塔内の冷却液を冷却液ピット１２に排出して冷却液位を修正するなどして設定液位を維持する。冷却液ピット１２は、この排出された冷却液を溜めておくプールの機能を担う。
脱硫剤水溶液を冷却塔１や脱硫塔２の液溜め部の液面より上方から供給する理由について説明する。脱硫剤貯槽３内の脱硫剤水溶液には僅かであるが、溶解していない脱硫剤成分が残存している。脱硫剤水溶液を冷却塔１や脱硫塔２の液溜め部の液面より下方から供給、つまり脱硫剤水溶液中に脱硫剤水溶液を供給すると、供給される脱硫剤水溶液の流速が低下し、溶解していない脱硫剤成分が供給部、つまり配管の塔内開口部に溜まる。これが長時間連続すると、配管の塔内開口部が脱硫剤成分で閉塞されてしまう恐れがある。そのため、脱硫剤水溶液は冷却塔１及び脱硫塔２の液溜め部の液面より上方から供給するのがよい。
図５は従来の焼結排ガス脱硫装置の概略構成図である。この従来の焼結排ガス脱硫装置は、前述した図１の焼結排ガス脱硫装置に類似しており、同等の構成要件も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。従来の焼結排ガス脱硫装置も冷却塔１と脱硫塔２を備え、夫々、焼結排ガスの冷却、脱硫を行うが、従来の冷却塔１では、焼結排ガスの冷却に水を用いている。しかしながら、水に焼結排ガスが晒されると硫黄酸化物が水に溶け、溶けた液のｐＨは２〜３となって冷却塔１内が強酸性状態となる。このため、冷却塔１の鉄皮が損傷し、早期の交換が必要となる。
図２は、冷却塔２の鉄皮の履歴である。図１の冷却塔２に採用になった鉄皮は図２の右端の実施例であり、他は全て従来例、つまりｐＨ２〜３の強酸性環境である。従来例１は、当初の冷却塔２に使用された鉄皮であり、厚さが６ｍｍの一般構造用圧延鋼板ＳＳ４００の内面に厚さ５ｍｍのゴムライニングが被覆されたものであり、従来例２は、従来例１を改良して作成した鉄皮であり、同じく厚さが６ｍｍのＳＳ４００の内面に厚さ３ｍｍの塗膜状のフレーク（樹脂）ライニングが被覆されたものである。従来例１は、使用４年でゴムライニングが膨潤、剥離して損傷し、ＳＳ材鉄皮も損傷した。従来例２は、使用６年でフレークライニングが熱膨張で割れ、ＳＳ材鉄皮も損傷した。
従来例３は、厚さ６ｍｍのステンレス鋼板ＮＡＳ２５４Ｎ単独の鉄皮である。この従来例３は、強酸性環境でもステンレス鋼板単独の鉄皮の損傷が極めて小さく、３０年以上の耐久性が予想されるが、使用されるＮＡＳ２５４Ｎの単価が極めて高価である。実施例の使用環境はｐＨ６、弱酸性環境であり、そのため厚さ５．５ｍｍのステンレス鋼板ＳＵＳ４４４単独の鉄皮を用いた。寿命は、従来例３より短い２０年以上と予想されるが、ＳＵＳ４４４の単価が安価なため、経済的である。
このように本実施形態の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法では、焼結排ガスを冷却する冷却塔１と、冷却塔１で冷却された焼結排ガスを脱硫する脱硫塔２とを備えている場合に、焼結排ガスの脱硫に使用される脱硫剤水溶液を冷却塔１の冷却液に用いて焼結排ガスを冷却して当該冷却塔１内のｐＨを緩和することとしたため、冷却塔１の鉄皮の損傷を抑制することができる。
図３は、本発明の焼結排ガス冷却方法の第２実施形態を示す焼結排ガス脱硫装置の概略構成図である。本実施形態の焼結排ガス脱硫装置は、前述した図１の焼結排ガス脱硫装置に類似しており、同等の構成要件も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、冷却塔ポンプ１１から吐出される冷却液としての脱硫剤水溶液のｐＨを冷却塔ｐＨ計１４で検出し、検出された脱硫剤水溶液からなる冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲内になるように図示されないコントローラが流量計付き流量制御弁１０の開度を制御して脱硫剤貯槽３からの脱硫剤水溶液の流量が調整される。
このように本実施形態の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法では、前記第１実施形態の効果に加えて、冷却塔１内の冷却液のｐＨを検出し、検出された冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲になるように脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することにより、冷却塔１の鉄皮の損傷をより一層抑制することができる。
このように本実施形態の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法では、前記第１実施形態の効果に加えて、冷却塔１内の冷却液のｐＨを検出し、検出された冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲になるように脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することにより、冷却塔１の鉄皮の損傷をより一層抑制することができる。
図４は、本発明の焼結排ガス冷却方法の第３実施形態を示す焼結排ガス脱硫装置の概略構成図である。本実施形態の焼結排ガス脱硫装置は、前述した図３の焼結排ガス脱硫装置に類似しており、同等の構成要件も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、脱硫塔２への脱硫剤水溶液の供給経路と冷却塔１への脱硫剤水溶液の供給経路とを脱硫剤水溶液ポンプ４の下流で分岐し、脱硫塔２への脱硫剤水溶液は流量計付き流量調整弁５で流量調整し、冷却塔１への脱硫剤水溶液は流量計付き流量調整弁１０で流量調整することとした。その際、前記第２実施形態と同様に、冷却塔ポンプ１１から吐出される冷却液としての脱硫剤水溶液のｐＨを冷却塔ｐＨ計１４で検出し、検出された脱硫剤水溶液からなる冷却液のｐＨが予め設定された所定範囲内になるように図示されないコントローラが流量計付き流量制御弁１０の開度を制御して脱硫剤貯槽３からの脱硫剤水溶液の流量が調整される。
本実施形態では、上記に加え、冷却塔１への脱硫剤水溶液の供給経路に流量計１５及び圧力計１６を設け、当該冷却塔１への脱硫剤水溶液の供給経路の目詰まりを監視する。前述のように、脱硫剤水溶液を冷却塔１の液溜め部の液面より下方から供給、つまり脱硫剤水溶液中に脱硫剤水溶液を供給すると、供給される脱硫剤水溶液の流速が低下し、溶解していない脱硫剤成分が配管の塔内開口部に溜まる。これが長時間連続すると、配管の塔内開口部が脱硫剤成分で閉塞されてしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、冷却塔１への脱硫剤水溶液の供給経路に流量計１５及び圧力計１６を設け、当該冷却塔１への脱硫剤水溶液の供給経路の目詰まりを監視し、流量が予め設定された規定値以下、或いは圧力が予め設定された既定値以上になったら、供給経路のメンテナンスを行う。なお、脱硫剤水溶液の流量の微調整が不要であれば、圧力計１６のみを脱硫剤水溶液の供給経路に設ければよい。
このように本実施形態の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法では、前記第１実施形態の効果に加えて、脱硫剤水溶液の冷却塔１への供給経路に流量計１５及び圧力計１６の少なくとも何れか一方を設けて脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路の目詰まりを監視することとしたため、脱硫剤水溶液の供給経路の目詰まりによって冷却塔内が強酸性状態となるのを回避して、冷却塔の鉄皮の損傷を抑制することができる。
なお、前記各実施形態では、脱硫塔２に用いる脱硫剤水溶液の一部を冷却塔１の冷却液に用いたが、脱硫塔とは個別に作成した脱硫剤水溶液を冷却塔のためだけに使用するようにしてもよい。また、冷却塔での冷却液として用いる脱硫剤水溶液は、脱硫塔での脱硫に用いる脱硫剤水溶液と異なるものであってもよく、例えば両者の濃度が異なるような場合であっても本発明の冷却塔での冷却液として用いるのには何ら問題ない。
１は冷却塔
２は脱硫塔
３は脱硫剤貯槽
４は脱硫剤水溶液ポンプ
５は流量計付き流量制御弁
６は脱硫塔攪拌機
７は脱硫塔ポンプ
８は脱硫塔ｐＨ計
９は分岐
１０は流量計付き流量制御弁
１１は冷却塔ポンプ
１２は冷却液ピット
１３は排液ポンプ
１４は冷却塔ｐＨ計
１５は流量計
１６は圧力計
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１５は流量計
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Claims (2)
- 焼結排ガスを冷却する冷却塔と、前記冷却塔で冷却された焼結排ガスを脱硫する脱硫塔とを備えた焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法であって、焼結排ガスの脱硫に使用される脱硫剤水溶液を冷却塔の冷却液に用いて焼結排ガスを冷却するにあたり、脱硫剤貯槽内の脱硫剤水溶液を直接冷却塔の液溜め部の液面より下方から供給して当該冷却塔内のＰＨを緩和すると共に、前記脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路に流量計及び圧力計の少なくとも何れか一方を設けて前記脱硫剤水溶液の冷却塔への供給経路の目詰まりを監視し、流量が予め設定された規定量以下又は圧力が予め設定された規定値以上になったら、前記供給経路のメンテナンスを行うことを特徴とする焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法。
- 前記冷却塔内の冷却液のＰＨを検出し、検出された冷却液のＰＨが予め設定された所定範囲になるように前記脱硫剤水溶液の冷却液への供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の焼結排ガス脱硫装置の焼結排ガス冷却方法。
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