JPH11165031A - 排煙脱硫装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収剤の活性低下を連続的に監視して検出
し、吸収剤の活性低下が検出された時に中和剤の注入を
自動的に行わせるようにする。 【解決手段】 吸収塔に供給される石灰石スラリー流量
１３と石灰石スラリー濃度２０から石灰石供給量を求
め、吸収塔の入口ＳＯｘ濃度２２と出口ＳＯｘ濃度２６
と排ガス流量２４から吸収ＳＯｘ量を求め、石灰石供給
量と吸収ＳＯｘ量から石灰石過剰率Ｐを求め、石灰石過
剰率Ｐが上限設定値Ｈを設定時間Ｔ連続して越えた時に
吸収剤の活性低下と判断することにより検出し、吸収剤
の活性低下が検出されたら、吸収塔３の吸収液１のナト
リウム濃度が設定濃度Ｘになるまで中和剤１６を注入す
ることにより吸収剤の活性低下を解消し、その後再び吸
収剤の活性低下が検出された場合には設定量Ｙの中和剤
１６を注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石灰石・石膏法で
灰混合方式の排煙脱硫装置の制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸収剤として石灰石を用いて、排
ガスの脱硫を行う排煙脱硫装置には、排煙脱硫装置の上
流側に、水噴射によって排ガス中の煤塵を除去するよう
にした灰分離装置を備えていない、所謂灰混合式の排煙
脱硫装置がある。尚、吸収剤としては、消石灰、生石
灰、炭酸カルシウムＣａＣＯ₃等を用いることも考えら
れるが、最も一般的に用いられている石灰石について説
明する。

【０００３】この様な灰混合方式で吸収塔一塔方式の排
煙脱硫装置は、一般に図４に示されるように、下部に吸
収液１の液溜部１ａが形成され且つ上部に多数のスプレ
ーノズル２が配設された吸収塔３と、該吸収塔３の液溜
部１ａの吸収液１を汲み上げ前記スプレーノズル２から
噴霧させて循環させる循環ポンプ４と、前記吸収塔３の
液溜部１ａに酸化用の空気を供給する酸化空気ブロワ５
とを備えてなる構成を有している。

【０００４】更に、前記吸収塔３には、石灰石をスラリ
ー状にした石灰石スラリー６が、石灰石スラリー調節弁
７を介して供給されるようになっている。また、前記吸
収液１のｐＨ（ペーハー）がｐＨ計８により検出され、
該ｐＨ計８にて検出されたｐＨ値９が、設定されたｐＨ
設定値１０（例えばｐＨ値５．０）になるように前記石
灰石スラリー調節弁７の弁開度を制御するようにした制
御器１１が備えられている。更に、前記石灰石スラリー
調節弁７の上流に設けた流量計１２により検出した石灰
石スラリー流量１３が前記制御器１１に入力されてお
り、吸収塔３に供給される石灰石スラリー６の流量が下
限設定値１４以下には低下しないよう制御されるように
なっている。

【０００５】前述の如き排煙脱硫装置の場合、吸収液１
が循環ポンプ４の作動によりスプレーノズル２から噴霧
されつつ循環しており、図示していない石炭焚ボイラ等
から吸収塔３に送り込まれた灰が混合された排ガスは、
前記スプレーノズル２から噴霧される吸収液１と接触す
ることにより、ＳＯｘ（硫黄酸化物）が吸収除去される
と共に灰が除去された後、外部へ排出される。

【０００６】一方、前記排ガスからＳＯｘを吸収した吸
収液１の一部は、吸収塔３の液溜部１ａの底部から石膏
スラリーとして回収され、該石膏スラリーから水分が除
去され石膏が生成されるようになっている。

【０００７】ところで、前記吸収塔３内における吸収液
１のｐＨが一定に保持され、排ガス中の硫黄分と吸収剤
中のカルシウムとが正常に一対一で反応している限り
は、未反応な吸収剤はほとんどゼロとなり、排ガスの脱
硫が確実に行われるが、排ガス中の煤塵や不純物の量が
多い場合、吸収剤である石灰石中のカルシウムの吸収液
１への溶解が阻害される現象、いわゆる吸収剤の活性低
下が発生し、この吸収剤の活性低下が発生した場合に
は、排ガスの脱硫が充分に行われなくなり、脱硫性能が
低下する虞れがある。

【０００８】前記吸収剤の活性低下発生には、石炭の燃
焼排ガス中のフッ素、アルミ、塩素等が関係していると
言われており、これらの不純物の含有量は石炭の種類に
よって大きく異なり、不純物が多い石炭を燃焼した場合
には吸収剤の活性低下が発生し易いという問題がある。

【０００９】一方、前記吸収剤の活性低下が生じると、
吸収液１のｐＨが減少するために、図４の制御器１１
は、例えばｐＨ５．０のｐＨ設定値１０を維持するため
に、石灰石スラリー調節弁７の開度増により石灰石スラ
リー６の供給量を増加するように制御する。しかし、前
記したように燃焼する石炭の種類の変更によって生じる
吸収剤の活性低下は、一旦発生すると石灰石スラリー６
の供給量を増やしてもｐＨ値がｐＨ設定値１０まで回復
しなくなってしまう。

【００１０】このために、従来より、吸収剤の活性低下
が発生した場合には、吸収塔３内における吸収液１の液
溜部１ａに、苛性ソーダ等のアルカリ剤からなる中和剤
１６を注入することが行われている。

【００１１】しかし中和剤の注入を行うには、まず吸収
剤の活性低下を検出する必要があるが、このため、従来
においては、まず吸収塔３内における吸収液１の一部を
作業員が定期的にバルブ１５を開けて抽出し、手分析を
行って吸収液１中における未反応吸収剤濃度を測定し
て、吸収剤の活性低下を判断することにより検出してい
た。

【００１２】更に、上記により吸収剤の活性低下が検出
された場合には、作業員が中和剤注入弁１７を開けるこ
とにより、吸収塔３の液溜部１ａに中和剤１６を注入
し、これによって吸収剤の活性低下をなくして、排ガス
中の硫黄分と吸収液１との反応を促進させるようにして
いた。この時、中和剤１６の注入により吸収液１のｐＨ
は急激に大きく上昇することになり、そのために石灰石
スラリー６の供給量は急激に減少されるように制御され
るが、石灰石スラリー６の供給量は所要の下限設定値１
４以下には減少しないように制御される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、作業員が手分析で吸収液１中における未反応吸収
剤濃度を測定することによって吸収剤の活性低下を判断
し、吸収剤の活性低下が検出された場合には作業員が中
和剤注入弁１７を開けて中和剤１６を注入するという方
法では、活性低下現象に対応するための運転操作に時間
遅れが生じ、且つ総ての操作が手作業であるために作業
に手間がかかると共に、中和剤の注入量の判断も難し
く、よって連続監視を行うことができないという問題を
有していた。

【００１４】本発明は、斯かる実情に鑑み、吸収塔内に
おける吸収液の未反応吸収剤濃度を作業員が手分析で測
定することなく、連続的に監視して吸収剤の活性低下を
検出し、吸収剤の活性低下が検出された時に中和剤の注
入を自動的に行わせるようにした排煙脱硫装置の制御方
法を提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸収塔に供給
される石灰石スラリー流量と石灰石スラリー濃度から石
灰石供給量を求め、吸収塔の入口ＳＯｘ濃度と出口ＳＯ
ｘ濃度と排ガス流量から吸収ＳＯｘ量を求め、前記石灰
石供給量と吸収ＳＯｘ量から石灰石過剰率を求め、石灰
石過剰率が上限設定値を設定時間連続して越えた時に吸
収剤の活性低下と判断することにより検出し、吸収剤の
活性低下が検出されたら、吸収塔の吸収液のナトリウム
濃度が設定濃度になるまで中和剤を注入することにより
吸収剤の活性低下を解消し、その後再び吸収剤の活性低
下が検出された場合には設定量の中和剤を注入すること
を特徴とする排煙脱硫装置の制御方法、に係るものであ
る。

【００１６】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１７】本発明の排煙脱硫装置の制御方法において
は、石灰石過剰率の変化によって吸収剤の活性低下を検
出し、吸収剤の活性低下が検出されると、吸収塔の吸収
液中のナトリウム濃度が設定濃度になるまで中和剤を注
入することによって吸収剤の活性低下を解消し、更にそ
の後に再び吸収剤の活性低下が発生した際には設定量の
中和剤を注入する操作を繰返すように制御しているの
で、従来のように作業員が手分析で吸収液中における未
反応吸収剤濃度を測定して吸収剤の活性低下を判断する
ような手間がなくなり、常に連続して吸収剤の活性低下
を監視できると共に、中和剤の注入も自動的に行うこと
ができるので、排煙脱硫装置の制御を容易にすることが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１９】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、図１の排煙脱硫装置では、活性低下判断回
路１８と、中和剤注入制御回路１９とを備えている。

【００２０】前記活性低下判断回路１８には、流量計１
２からの石灰石スラリー流量１３が入力されていると共
に、石灰石スラリー６を供給している図示しないスラリ
ー供給装置において既に分っている石灰石スラリー濃度
２０が入力されている。

【００２１】また、前記活性低下判断回路１８には、吸
収塔３の排ガス入口に設けた入口ＳＯｘ計２１からの入
口ＳＯｘ濃度２２と、流量計２３からの排ガス流量２４
と、吸収塔３の排ガス出口に設けた出口ＳＯｘ計２５か
らの出口ＳＯｘ濃度２６とが入力されている。

【００２２】上記活性低下判断回路１８では、図２に示
すように、石灰石スラリー流量１３と石灰石スラリー濃
度２０から石灰石供給量を計算により求め、更に、吸収
塔３の入口ＳＯｘ濃度２２と出口ＳＯｘ濃度２６と排ガ
ス流量２４から吸収ＳＯｘ量を計算により求め、前記し
た石灰石供給量と吸収ＳＯｘ量から石灰石過剰率Ｐを計
算により求める。石灰石過剰率Ｐは、石灰石供給量によ
るＣａＣＯ₃供給量を、吸収ＳＯｘ量で割った値であ
る。

【００２３】例えば、排ガス中の硫黄分と石灰石のカル
シウムとがモル比で一対一で反応すれば、石灰石過剰率
Ｐは１．００であるが、通常は安定した反応を行わせる
ために、石灰石過剰率Ｐを図３（Ａ）に示すように１．
０１〜１．０２としており（図３では１．０１の場合を
示している）、吸収ＳＯｘ量に対し石灰石がモル比で１
〜２％多くなるように供給している。

【００２４】従って、ボイラにて不純物を多く含有した
石炭が燃焼された場合には、図３に示すように吸収剤の
活性低下によって石灰石過剰率Ｐが急上昇するようにな
るので、この石灰石過剰率Ｐの変化を監視することによ
り吸収剤の活性低下を判断することができる。

【００２５】活性低下判断回路１８では、図２及び図３
に示すように、石灰石過剰率Ｐが上限設定値Ｈ（図３
（Ａ）では１．５０）を設定時間Ｔ（例えば５分）連続
して越えた時に、吸収剤の活性低下と判断することによ
って検出するようにしている。

【００２６】前記石灰石過剰率Ｐの上限設定値Ｈは、種
々の石炭を燃焼させた時の石灰石過剰率Ｐの変動から設
定するようにし、また設定時間Ｔは、吸収剤の活性低下
以外の理由、例えば流量計１２，２３やＳＯｘ計２１，
２５のような計器からの検出値が瞬間的に大きく変動し
たり、またボイラの負荷の変動によって石灰石過剰率Ｐ
が瞬間的に増加するようなことがあっても、これらの変
動によって吸収剤の活性低下が検出されないような充分
な長さに設定する。

【００２７】中和剤注入制御回路１９は、活性低下判断
回路１８で吸収剤の活性低下が検出されると、図２及び
図３（Ｂ）に示すように、吸収塔３の吸収液１中のナト
リウム濃度が設定濃度Ｘ（例えば３０００ｐｐｍ前後）
になるまで中和剤１６を注入することにより吸収剤の活
性低下を解消するようにしている。吸収剤の活性低下が
生じていない安定運転時における吸収液１中のナトリウ
ム濃度は、通常、数百ｐｐｍ（例えば５００ｐｐｍ前
後）であり、このような５００ｐｐｍ前後のナトリウム
濃度の吸収液１に、苛性ソーダによる中和剤１６を供給
して３０００ｐｐｍ前後のナトリウム濃度とすることに
より、前記吸収剤の活性低下を確実に解消することがで
きる。

【００２８】前記中和剤１６の注入量は、予め容量が分
っている吸収塔３内の吸収液１を、５００ｐｐｍ前後の
ナトリウム濃度から３０００ｐｐｍ前後のナトリウム濃
度に上昇させるために必要な量であり、この中和剤１６
の注入量は計算にて求めることができる。

【００２９】上記によって吸収剤の活性低下が解消され
ても、不純物を含有した石炭の燃焼が継続されている
と、図３（Ａ）に示すように、再び吸収剤の活性低下が
発生することによって石灰石過剰率Ｐが上昇するように
なり、上限設定値Ｈを設定時間Ｔ連続して越えると、吸
収剤の活性低下が再び検出される。

【００３０】しかし、２回目以降の中和剤１６の注入
は、図３（Ｂ）に示すように、設定量（例えば１ｍ³）
のような少量を注入する。この２回目以降の中和剤１６
の注入は、前記１回目の中和剤１６の注入以後、吸収液
１中のナトリウム濃度がどのような値になっているかが
不明であるので、例えば１ｍ³のような少量を注入する
ようにしている。この２回目以降の中和剤１６の注入量
の設定は、実験によって好適な値としたり、或いは１回
目の吸収剤の活性低下の検出から２回目の吸収剤の活性
低下が検出されるまでの時間等に基づいて、任意の量を
設定することができる。

【００３１】前記２回目の吸収剤の活性低下が検出され
た以降の中和剤１６の注入は、ボイラで燃焼される石炭
の種類が変更される等によって吸収剤の活性低下が検出
されなくなるまで、設定量Ｙが繰返し注入されることに
なる。

【００３２】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００３３】活性低下判断回路１８には、図１及び図２
に示すように、流量計１２からの石灰石スラリー流量１
３と、石灰石スラリー濃度２０と、入口ＳＯｘ計２１か
らの入口ＳＯｘ濃度２２と、流量計２３からの排ガス流
量２４と、出口ＳＯｘ計２５からの出口ＳＯｘ濃度２６
とが常時入力されていて、石灰石過剰率Ｐが常時計算に
よって求められている。更に、活性低下判断回路１８で
は、求められた石灰石過剰率Ｐが上限設定値Ｈ（例えば
１．５０）を設定時間Ｔ（例えば５分）連続して越えた
時に、吸収剤の活性低下と判断して検出し、活性低下判
断回路１８で検出された吸収剤の活性低下の信号は中和
剤注入制御回路１９に入力される。

【００３４】中和剤注入制御回路１９は、前記吸収剤の
活性低下の信号が入力されると、図２及び図３に示すよ
うに、吸収塔３の吸収液１中のナトリウム濃度が設定濃
度Ｘ（例えば３０００ｐｐｍ前後）になるまで中和剤１
６を注入するように中和剤注入弁１７を開ける制御を行
う。これによって吸収剤の活性低下が解消される。

【００３５】このようにして吸収剤の活性低下が解消さ
れた後も、不純物を含有する石炭の燃焼が継続されるこ
とによって、再び吸収剤の活性低下が発生して石灰石過
剰率Ｐが上昇することになり、この石灰石過剰率Ｐが上
限設定値Ｈを設定時間Ｔ連続して越えた場合には、再び
吸収剤の活性低下が検出される。

【００３６】２回目の吸収剤の活性低下が検出された後
は、中和剤注入制御回路１９は中和剤１６の注入が設定
量Ｙ（例えば１ｍ³）になるように中和剤注入弁１７を
制御する。このように、不純物を含有する石炭が燃焼さ
れている限りは吸収剤の活性低下が繰返し発生し、よっ
て設定量Ｙの中和剤１６の注入が繰返し行われることに
なり、ボイラで燃焼される石炭の炭種が変更されること
等によって吸収剤の活性低下が検出されなくなると、上
記中和剤１６の注入は行われなくなる。従って、吸収剤
の活性低下が自動的に解消されることになる。

【００３７】上記したように、石灰石過剰率Ｐの変化に
よって吸収剤の活性低下を検出し、吸収剤の活性低下が
検出されると、吸収塔３の吸収液１中のナトリウム濃度
が設定濃度Ｘになるまで中和剤１６を注入するように中
和剤注入弁１７が制御されることによって吸収剤の活性
低下が解消され、更にその後に再び吸収剤の活性低下が
発生した際には設定量Ｙの中和剤１６を注入する操作を
繰返すように制御しているので、従来のように作業員が
手分析で吸収液１中における未反応吸収剤濃度を測定し
て吸収剤の活性低下を判断するような手間がなくなり、
常に連続して吸収剤の活性低下を監視できると共に、中
和剤１６の注入も自動的に行うことができるので、排煙
脱硫装置の制御を容易にすることができる。

【００３８】尚、本発明の排煙脱硫装置の制御方法は、
上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の排煙脱硫
装置の制御方法によれば、石灰石過剰率の変化によって
吸収剤の活性低下を検出し、吸収剤の活性低下が検出さ
れると、吸収塔の吸収液中のナトリウム濃度が設定濃度
になるまで中和剤を注入することによって吸収剤の活性
低下を解消し、更にその後に再び吸収剤の活性低下が発
生した際には設定量の中和剤を注入する操作を繰返すよ
うに制御しているので、従来のように作業員が手分析で
吸収液中における未反応吸収剤濃度を測定して吸収剤の
活性低下を判断するような手間がなくなり、常に連続し
て吸収剤の活性低下を監視できると共に、中和剤の注入
も自動的に行うことができるので、排煙脱硫装置の制御
を容易にすることができるという優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図
である。

【図２】本発明を実施する形態の一例における制御手順
を示すブロック図である。

【図３】（Ａ）は吸収剤の活性低下による石灰石過剰率
の変動を示す線図、（Ｂ）は中和剤注入量を示す線図で
ある。

【図４】従来例の全体概要構成図である。

【符号の説明】

１ 吸収液 ３ 吸収塔 １３ 石灰石スラリー流量 １６ 中和剤 ２０ 石灰石スラリー濃度 ２２ 入口ＳＯｘ濃度 ２４ 排ガス流量 ２６ 出口ＳＯｘ濃度 Ｈ 上限設定値 Ｐ 石灰石過剰率 Ｔ 設定時間 Ｘ 設定濃度 Ｙ 設定量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収塔に供給される石灰石スラリー流量
   と石灰石スラリー濃度から石灰石供給量を求め、吸収塔
   の入口ＳＯｘ濃度と出口ＳＯｘ濃度と排ガス流量から吸
   収ＳＯｘ量を求め、前記石灰石供給量と吸収ＳＯｘ量か
   ら石灰石過剰率を求め、石灰石過剰率が上限設定値を設
   定時間連続して越えた時に吸収剤の活性低下と判断する
   ことにより検出し、吸収剤の活性低下が検出されたら、
   吸収塔の吸収液のナトリウム濃度が設定濃度になるまで
   中和剤を注入することにより吸収剤の活性低下を解消
   し、その後再び吸収剤の活性低下が検出された場合には
   設定量の中和剤を注入することを特徴とする排煙脱硫装
   置の制御方法。