JPH0929063A - 排煙処理方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一塔型排煙脱硫装置を備えた排煙処理システ
ムにおいて酸化性物質を排水中に含有させないようにす
ること。 【解決手段】 排煙脱硫装置９内で排ガス中の硫黄酸化
物を吸収した吸収液中の酸化物物質濃度あるいは酸化還
元電位を分析計１６で測定し、該測定値が所定値以上に
なると脱硝装置２へのアンモニア４の注入量を増大させ
る機能を付与することによって酸化性物質の生成を抑制
する。すなわち、通常実施されている脱硝装置２の入口
窒素酸化物濃度によって脱硝装置２へのアンモニア４の
注入量を決定する機能とともに酸化性物質の生成の観点
からもアンモニア４の注入量を制御させる。これによ
り、排水処理装置は酸化性物質による妨害は受けないた
め、安定した運転が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排煙処理方法と装置
に関わり、特に排水処理が容易で、かつ高純度の石膏を
回収するのに好適な湿式排煙脱硫方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術になる代表的なボイラ排ガス処
理装置の系統を図３に示す。ボイラ１で発生した排ガス
中の窒素酸化物、煤塵および硫黄酸化物は、それぞれ排
煙脱硝装置２、電気集塵機７および排煙脱硫装置９によ
って除去されるが、その配置順序はボイラ側から、ボイ
ラ１→排煙脱硝装置２→電気集塵機７→排煙脱硫装置
９、またはボイラ１→電気集塵機７→排煙脱硝装置２→
排煙脱硫装置９の順に配置されることが一般的である。

【０００３】次に、図３に示すボイラ排ガス処理システ
ムをより詳しく説明する。ボイラ１からの排ガスは脱硝
装置２に導かれるが、その上流側で排ガス中の窒素酸化
物量が窒素酸化物分析計３によって測定され、窒素酸化
物の処理量に見合った量のアンモニア４がアンモニア供
給量制御装置５の指令によって供給される。脱硝装置２
を出た排ガスは空気予熱器６に導かれ、ボイラ１に供給
される空気との間での熱交換によって約１３０℃に冷却
された後、電気集塵機７に入る。

【０００４】電気集塵機７からの排出ガスはガス・ガス
ヒータ（ＧＧＨ）８において排煙脱硫装置９の出口ガス
と熱交換された後に排煙脱硫装置９に導かれ、ここで硫
黄酸化物が除去される。排煙脱硫装置９の出口ガスは排
煙脱硫装置９の入口ガスとＧＧＨ８で熱交換された後に
煙突１０から排出される。

【０００５】排煙脱硫装置９としては種々の方式が実用
化されているが、石灰石を硫黄酸化物に対する吸収剤と
して用い、副生品として石膏を回収する方法（石灰石−
石膏法）が発電用ボイラ排ガスの処理方法としては最も
一般的である。図３のシステムにおいては、排ガス中の
硫黄酸化物量が硫黄酸化物分析計１１によって測定さ
れ、その結果に基づいて石灰石供給量制御装置１２の指
令によって石灰石１３が排煙脱硫装置９に供給される。
排煙脱硫装置９においては石膏１４が副生し、また脱硫
排水１５を生ずる。

【０００６】排煙脱硫装置２で未反応となったアンモニ
ア（リークアンモニア）および電気集塵機７で除去され
なかった煤塵の大部分は排煙脱硫装置９で除去される
が、基本的には各装置はそれぞれ単独で運転されてき
た。

【０００７】次に、従来技術になる代表的排煙脱硫装置
の系統を図４および図５に示す。図４には初期の排煙脱
硫装置の方式を示す。排ガス１０１は吸収塔入口ダクト
１０２から熱交換器１０３において脱硫装置出口ガスと
熱交換され、必要に応じて除塵装置１０４において冷却
・除塵された後に吸収塔１０５に導入される。塔内で
は、該吸収塔１０５の下部の液貯槽部１０６に貯えら
れ、循環ポンプ１０７によって昇圧され、吸収塔１０５
の上部からスプレされる所定量の石灰石を含む吸収剤ス
ラリとの気液接触により、排ガス中に含まれる硫黄酸化
物、煤塵が除去される。

【０００８】吸収塔１０５には石灰石スラリからなる吸
収スラリが、石灰石スラリ槽１０８内で所定濃度に調整
され、スラリポンプ１０９により吸収塔１０５に所定量
供給される。硫黄酸化物を吸収したスラリ中には、反応
生成物である亜硫酸カルシウムの他、亜硫酸カルシウム
がガス中の酸素により酸化されて生成した石膏と未反応
の石灰石が主に含まれる。このスラリは吸収塔１０５の
液貯槽部１０６から抜出され、タンク１１０で硫酸１１
１が添加されることによってｐＨ調整された後、酸化塔
１１２に送られ、ここでスラリ中の亜硫酸塩が空気１３
５によって酸化され、石膏に転換される。生じた石膏ス
ラリは脱水機１１４により脱水され、粉末石膏１１５が
回収される。

【０００９】脱水後の濾液は脱水機排水槽１１６に貯え
られ、脱水機排水ポンプ１１７によって昇圧されて上記
の石灰石スラリ貯槽１０８の補給水に再利用される。石
灰石スラリ貯槽１０８内においては、除去される硫黄酸
化物量に見合った量の石灰石１１８が添加され石灰石ス
ラリが調整される。石膏スラリを脱水して得られる濾液
の一部は排水として排水処理装置１１９に送られる。吸
収塔１０５内をスプレされた脱硫剤スラリと接触しなが
ら上昇した排ガスは、同伴するミストをデミスタ１２
１、１２２によって除去された後にガス・ガスヒータ１
０３を経由して煙突１２３から浄化排ガス１２４となっ
て大気に放出される。

【００１０】図４に示すシステムを改良した一塔型排煙
処理システムを図５に示す。本システムでは吸収塔液貯
槽部１０６内に空気１２５を吹き込み、酸化用撹拌機１
２６により空気を微細化して液中に分散させることによ
り、吸収したＳＯ₂を液貯槽部１０６内で全て酸化して
石膏を生成するものである。図４に示す方式と比較する
と酸化塔１１２が不要になるばかりでなく、石灰石の反
応性も向上し、石灰石の供給量が低減でき、また硫酸１
１１が不要になるなどの大きな効果が得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この吸
収塔１０５内で亜硫酸を酸化する図５に示すシステムを
採用した場合、処理する排ガスの性状によっては一つの
問題が生じることが判明した。これは、吸収塔１０５の
運転条件によっては、本来水溶液中では安定に存在し得
ないような高い（貴な）酸化還元電位を有する物質（以
下、「酸化性物質」という）が循環タンク１０６中に存
在し、この酸化性物質が脱硫排水に含まれたまま排水処
理装置１１９に送られ、排水処理装置１１９の重要な構
成要素である脱窒菌の成長を阻害したり、ＣＯＤ吸着装
置の樹脂を劣化させたりする影響が生じるということで
ある。

【００１２】この現象は図４に示すシステムでは生じて
いないことから、本発明者らは種々試験・検討を行い、
その原因を明らかにした。すなわち、図４に示すシステ
ムでは、液貯槽部１０６内の脱硫剤スラリが亜硫酸塩を
含有するため、ＳＯ₂と同時に吸収された排ガス中の酸
化性物質あるいはその前駆体は該液貯槽部１０６内で亜
硫酸により還元され、消失してしまう。これに対し図５
に示すシステムでは液貯槽部１０６に空気１２５を吹き
込み亜硫酸を酸化するため、上述の酸化性物質を還元す
る物質が無くなることにより、酸化性物質は吸収液中に
残存し、最終的に排水に含まれたまま排水処理装置１１
９に送られてしまうことが分かった。

【００１３】上記図５に示す従来技術は酸化性物質の挙
動について配慮されておらず、排水処理装置１１９の安
定した運転ができなくなるという問題があった。

【００１４】本発明の目的は一塔型排煙脱硫装置を備え
た排煙処理システムにおいて酸化性物質を排水中に含有
させないようにすることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
の構成によって達成される。すなわち、ボイラなどの燃
焼装置から排出される排ガス中の窒素酸化物を含窒素化
合物によって還元処理し、さらに該排ガス中の硫黄酸化
物を吸収液と接触させて吸収液中に吸収させた後に、該
吸収液中に空気を吹き込むことによって、硫黄化合物を
酸化して分離処理する排煙処理方法において、空気が吹
き込まれる前記吸収液中の酸化還元電位と酸化性物質濃
度の少なくともいずれかの値を検出し、前記電位または
濃度が所定値以上になった場合に、ガス上流側に設置さ
れる排煙脱硝装置に供給する排ガス中の窒素酸化物の還
元剤となる含窒素化合物量を増大させる機能を有する排
煙処理方法、または、ボイラなどの燃焼装置から排出さ
れる排ガス流路に該排ガス中の窒素酸化物を還元処理す
るための含窒素化合物供給装置を備えた排煙脱硝装置お
よび該排煙脱硝装置の下流側の排ガス流路に排ガス中の
硫黄酸化物を吸収液との気液接触によって吸収除去する
吸収塔と該吸収塔の下部に前記吸収液を保有し、該保有
吸収液への空気吹き込み管を有する液貯槽部とを備えた
湿式排煙脱硫装置を構成要素とする排煙処理装置におい
て、液貯槽部内スラリまたは該液貯槽部から抜き出され
たスラリの酸化還元電位と酸化性物質濃度の少なくとも
いずれかの測定用の分析計と、該分析計の検出値に応じ
て前記含窒素化合物供給装置への含窒素化合物供給量を
制御する含窒素化合物供給量制御装置を設けた排煙処理
装置である。

【００１６】本発明の排煙処理方法または装置では排煙
脱硝装置の上流側の排ガス流路に集塵装置を配置し、排
ガス中の集塵を行った後に排ガス中の窒素酸化物の還元
処理と該排ガス中の硫黄酸化物の分離処理を行うと、煤
塵へのアンモニアの吸着を防ぐことができるので望まし
い。

【００１７】本発明者は、吸収液中の酸化物物質の生成
原因および生成抑制、分解方法について鋭意研究を進め
た結果、酸化物物質は基本的には亜硫酸塩によって還元
されることを明らかにした。しかし、本来排煙脱硫装置
においては亜硫酸塩を化学的に安定な硫酸塩に酸化する
ことを目的にするため、多量の亜硫酸塩を残存させた状
態での運転は好ましくない。

【００１８】これに対し、吸収剤スラリが殆ど亜硫酸塩
を含まない場合であっても、脱硫装置に流入する排ガス
中の窒素酸化物濃度が低いほど酸化物質の生成量が少な
いことを明らかにし、本発明に至った。これは、窒素酸
化物が酸化性物質の生成に関与していることを示すもの
である。

【００１９】したがって、原理的には排煙脱硫装置のガ
ス上流側で窒素酸化物を完全除去することが確実な手法
となる。しかし、現在実施されている排煙脱硝方法で
は、本発明の方法が課題として取り上げた酸化性物質と
の関係では運用されていない。

【００２０】本発明は、酸化性物質の存在を、液中の当
該物質そのものの濃度あるいは酸化還元電位を図ること
によって知り得ること、および酸化性物質の生成に排ガ
ス中の窒素酸化物が関与していることを利用して、酸化
物物質濃度あるいは酸化還元電位を測定し、脱硝装置へ
のアンモニア注入量を増大させる機能を付与することに
よって酸化性物質の生成を抑制しようとするものであ
る。すなわち、通常実施されている入口窒素酸化物濃度
によって脱硝装置へのアンモニア注入量を決定する機能
とともに酸化性物質の生成の観点からもアンモニアの注
入量を制御させる方法である。これにより、排水処理装
置は酸化性物質による妨害は受けないため、安定した運
転が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面と
共に説明する。図１は本実施例となる排煙脱硫装置の構
成を示す図である。本実施例は排煙脱硝装置２へのアン
モニア４の供給量制御法に特徴を有し、図３に示す従来
のシステムに所定の機能を付加した形で実施することが
できる。すなわち、図１に示すシステムでは、図３に示
すシステムに加えて排煙脱硫装置９に脱硫剤スラリの酸
化還元電位または酸化性物質濃度の分析計１６を設置す
るものである。

【００２２】したがって、本実施例においても、図３に
示すシステムと同様に基本的には脱硝装置２に導入され
るボイラ１からの排ガス中の窒素酸化物量に相当する量
のアンモニア４が供給されるが、脱硫剤スラリの酸化還
元電位または酸化性物質濃度を分析計１６によって検出
し、該検出値が所定値よりも高値になった場合に脱硝装
置２に供給するアンモニア量の増大が図られる。

【００２３】酸化還元電位または酸化性物質の濃度は、
排煙脱硫装置９内の図示しない循環タンク内スラリを対
象に測定することを基本とするが、該循環タンクから小
容量のタンクに別途抜き出したスラリを対象に測定して
もよい。

【００２４】本発明は、脱硝装置２における窒素酸化物
除去の完全を期することを目的とするものであって、脱
硝方法としては特に制限を設けるものではないが、現在
最も信頼性の高い方法であるアンモニアを還元剤とする
方法を採用することが推奨される。この方法において窒
素酸化物の還元剤として使用されるのはアンモニアであ
るが、これは液体アンモニアに限定されるものではな
く、アンモニア水あるいは分解したアンモニアを発生す
る尿素、メラミンなどの固体あるいはその溶液を用いる
ことができる。

【００２５】ところで、現在の排煙脱硝装置９で除去で
きる窒素酸化物濃度は排ガス性状が一定している場合で
も数ｐｐｍ程度である。窒素酸化物の除去率を高める目
的でアンモニア４の供給量を増大させると脱硝装置２か
ら漏洩（リーク）するアンモニア量が増大し、新たな問
題を生ずる。窒素酸化物除去率を高めるためには触媒の
充填量を著しく増大しなければならない。また、一般的
に排ガス中の窒素酸化物濃度は絶えず変動するために、
アンモニアの漏洩量を抑えて、窒素酸化物を完全除去す
ることはできない。

【００２６】リークアンモニアが敬遠される理由の一つ
は、これが排ガス中の硫黄酸化物、特に三酸化硫黄（Ｓ
Ｏ₃）と反応して酸性硫酸アンモニウムとなって後流の
空気予熱器６を閉塞させたり、あるいは集塵機７で捕集
される煤塵（フライアッシュ）に吸着して、灰の取り扱
い時にアンモニア臭を発生させるなどの現象が起こるか
らである。後者の問題、すなわちフライアッシュへのア
ンモニアの吸着は、集塵機７を脱硝装置２の上流側に配
置することによって解決することができる。

【００２７】図２はこのように、ボイラ１→電気集塵機
７→排煙脱硝装置２→空気予熱器６→・・・の配置を採
った場合における本発明の実施例を示したものであり、
排煙脱硫装置９での脱硫剤スラリの酸化還元電位あるい
は酸化性物質の濃度を測定し、その結果をアンモニア注
入量の決定に反映させるという点では図１と基本的に同
一である。

【００２８】本発明は脱硝反応の完全を期することによ
って酸化性物質の生成を抑制することを特徴とするもの
であって、リークアンモニアの処理方法によって特に制
限を受けるものではない。脱硝装置２における過剰アン
モニアを触媒によってＮ₂とＨ₂Ｏに分解する方法を採用
することもできるが、アンモニアは湿式排煙脱硫装置９
において定量的に捕集されるため、脱硝装置２とともに
湿式排煙脱硫装置９が併設されている場合には、仮に脱
硝装置２に供給するアンモニア量を増大させてもアンモ
ニア４が系外に漏洩する心配はない。

【００２９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、循環タンク内に
空気を吹き込むことによって専用酸化塔を必要としない
排煙脱硫装置において酸化性物質の生成を完全に抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例になる排煙処理装置の脱硝
装置の後流側に集塵装置を配置した場合の系統図を示
す。

【図２】 本発明の一実施例になる排煙処理装置の脱硝
装置の前流側に集塵装置を配置した場合の系統図を示
す。

【図３】 従来の典型的な排煙処理システムを示す。

【図４】 従来の脱硫装置の系統図を示す。

【図５】 本発明において用いられる専用酸化塔を必要
としない脱硫装置の系統図を示す。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 脱硝装置 ３ 窒素酸化物分析計 ４ アンモニア ５ アンモニア供給量制御装置 ６ 空気予熱器 ７ 電気集塵機 ８ ガス・ガスヒ
ータ ９ 排煙脱硫装置 １０ 煙突 １１ 硫黄酸化物分析計 １２ 石灰石供給
量制御装置 １３ 石灰石 １４ 石膏 １５ 脱硫排水 １６ 酸化還元電位または酸化性物質濃度分析計 １０１ 排ガス １０２ 吸収塔入
口ダクト １０３ 熱交器 １０４ 除塵装置 １０５ 吸収塔 １０６ 液貯槽部 １０７ 循環ポンプ １０８ 石灰石ス
ラリ槽 １０９ スラリポンプ １１０ タンク １１１ 硫酸 １１２ 酸化塔 １１３ 空気 １１４ 脱水機 １１５ 粉末石膏 １１６ 脱水機排
水槽 １１７ 脱水機排水ポンプ １１８ 石灰石 １１９ 排水処理装置 １２０、１２１
デミタス １２２ ガス・ガスヒータ １２３ 煙突 １２４ 浄化排ガス １２５ 空気 １２６ 酸化用撹拌機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラなどの燃焼装置から排出される排
   ガス中の窒素酸化物を含窒素化合物によって還元処理
   し、さらに該排ガス中の硫黄酸化物を吸収液と接触させ
   て吸収液中に吸収させた後に、該吸収液中に空気を吹き
   込むことによって、硫黄化合物を酸化して分離処理する
   排煙処理方法において、 空気が吹き込まれる前記吸収液中の酸化還元電位と酸化
   性物質濃度の少なくともいずれかの値を検出し、前記電
   位または濃度が所定値以上になった場合に、ガス上流側
   に設置される排煙脱硝装置に供給する排ガス中の窒素酸
   化物の還元剤となる含窒素化合物量を増大させる機能を
   有することを特徴とする排煙処理方法。
2. 【請求項２】 排ガス中の集塵を行った後に排ガス中の
   窒素酸化物の還元処理と該排ガス中の硫黄酸化物の分離
   処理を行うことを特徴とする請求項１記載の排煙処理方
   法。
3. 【請求項３】 ボイラなどの燃焼装置から排出される排
   ガス流路に該排ガス中の窒素酸化物を還元処理するため
   の含窒素化合物供給装置を備えた排煙脱硝装置および該
   排煙脱硝装置の下流側の排ガス流路に排ガス中の硫黄酸
   化物を吸収液との気液接触によって吸収除去する吸収塔
   と該吸収塔の下部に前記吸収液を保有し、該保有吸収液
   への空気吹き込み管を有する液貯槽部とを備えた湿式排
   煙脱硫装置を構成要素とする排煙処理装置において、 液貯槽部内スラリまたは該液貯槽部から抜き出されたス
   ラリの酸化還元電位と酸化性物質濃度の少なくともいず
   れかの測定用の分析計と、該分析計の検出値に応じて前
   記含窒素化合物供給装置への含窒素化合物供給量を制御
   する含窒素化合物供給量制御装置を設けたことを特徴と
   する排煙処理装置。
4. 【請求項４】 排煙脱硝装置の上流側の排ガス流路に集
   塵装置を配置したことを特徴とする請求項３記載の排煙
   処理装置。