JPH1199316A - 湿式排煙脱硫装置の排水汚泥量制御方法 - Google Patents

湿式排煙脱硫装置の排水汚泥量制御方法

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JPH1199316A
JPH1199316A JP9263640A JP26364097A JPH1199316A JP H1199316 A JPH1199316 A JP H1199316A JP 9263640 A JP9263640 A JP 9263640A JP 26364097 A JP26364097 A JP 26364097A JP H1199316 A JPH1199316 A JP H1199316A
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JP
Japan
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gypsum
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sludge
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JP9263640A
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Noriyuki Kono
則之 河野
Takeshi Okawa
剛 大川
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排水汚泥を脱硫装置で生成される石膏と混合
し、生成石膏として混入処理し、生成石膏の品質を劣化
させることなく排水汚泥量を低減させること。 【解決手段】 連続計測できない状態量(ガス性状、液
性状)を計測しているプロセス量から推定し、これらの
情報から、石膏純度を計算し、排水汚泥濃度とその生成
石膏の含有不純物量から生成石膏純度規定値を満足する
ように排水汚泥流量を制御し、石膏回収系に混入させる
方法である。すなわち、排ガス中のHF濃度19とHC
l濃度18に基づき脱硫塔内の吸収液組成を計算し、当
該吸収液組成から算出した石膏純度を基に脱硫塔から排
出させて、石膏回収系に送る吸収液への排水汚泥の受入
可能量を算出する排水汚泥量制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ等の排ガス
中に含まれる硫黄酸化物を低減する湿式排煙脱硫装置に
係わり、特に排水汚泥を脱硫装置で処理する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の湿式排煙脱硫装置には排水汚泥供
給ラインがなく排水汚泥は全て産業廃棄物として処理さ
れていた。図4には従来の湿式排煙脱硫装置の一例であ
るスプレ方式の脱硫系統図を示す。ボイラ等の排ガスが
煙道28により吸収塔29に導入され、スプレされる石
灰石等の吸収剤を含んだ吸収液と接触して排ガス中の硫
黄酸化物(SOx)が吸収液中に吸収される。
【0003】吸収液は循環タンク30内に貯溜されてお
り、循環タンク30内の吸収液は除塵部循環ポンプ31
により吸収塔29内の気液接触部に供給され、排ガスと
気液接触することにより、飽和温度まで排ガスを冷却す
ると共に、排ガス中に含有されるダストを除去する。さ
らに、循環タンク30内の吸収液は吸収塔循環ポンプ3
3により吸収塔29内の気液接触部に供給され、排ガス
と気液接触することにより、排ガス中のSOxを吸収液
中に吸収、除去する。排ガスは吸収塔出口ダクト34か
ら排出される。
【0004】吸収剤スラリタンク35から循環タンク3
0内の吸収液のpHが予め設定した値となるよう、吸収
塔29には排ガス中のSOxを吸収するのに必要な石灰
石をスラリ化した吸収剤スラリが供給制御される。ま
た、排ガス中のSOxを吸収して生成した亜硫酸カルシ
ウムを酸化させて石膏とするために酸化用空気が循環タ
ンク30に供給される。さらに循環タンク30からは吸
収塔ブリードポンプ36により生成した石膏を含有する
吸収液の一部が抜き出され、石膏タンク37に供給され
て石膏回収系に送られる。
【0005】以上のような系統において、吸収塔29へ
の流入ガス条件(排ガス量、SO2濃度、HF濃度、H
Cl濃度、ばい塵濃度)の変化により、脱硫性能を維持
するために吸収剤スラリ、酸化用空気は状態量に合わせ
て供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記に述べた従来技術
では、排水汚泥濃度及び生成石膏の純度規定値に対する
不純物濃度上限値は把握されていないことから、排水汚
泥は全て産業廃棄物として独自に処理する必要があっ
た。本発明の課題は、排水汚泥を脱硫装置で生成される
石膏と混合し、生成石膏として混入処理し、生成石膏の
品質を劣化させることなく排水汚泥量を低減させること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、連
続計測できない状態量(ガス性状、液性状)を計測して
いるプロセス量から推定し、これらの情報から、石膏純
度を計算し、排水汚泥濃度とその生成石膏の含有不純物
量から生成石膏純度規定値を満足するように排水汚泥流
量を制御し、石膏タンクに混入させることにより達成さ
れる。
【0008】すなわち、本発明は燃焼装置から排出する
排ガスと吸収液を吸収塔内で接触させて、排ガス中の硫
黄酸化物を吸収液中に吸収させ、該硫黄酸化物を吸収し
た吸収液中の硫黄酸化物を石膏として回収する湿式排煙
脱硫装置において、排ガス中のHF濃度とHCl濃度に
基づき吸収塔内の吸収液組成を計算し、当該吸収液組成
から算出した石膏純度を基に吸収塔から排出させて、石
膏回収系に送る吸収液への排水汚泥の受入可能量を算出
することを特徴とする湿式排煙脱硫装置の排水汚泥量制
御方法である。
【0009】ここで、吸収液中に含まれる石膏の純度規
定値を満足する排水汚泥濃度を算出し、吸収液中への排
水汚泥受入量を制御する方法を用いることが望ましい。
【0010】こうして、本発明によれば排水汚泥は、脱
硫装置で生成した石膏の純度が規定値になるように流量
調整され、石膏タンクを備えた石膏回収系に流し込まれ
る。それによって、排水汚泥は脱硫により生成した石膏
として処理されるため、産業廃棄物として別途独自に処
理されていた排水処理汚泥の排出量が低減されると共
に、生成石膏の純度規定値を満足するように流量調整さ
れるため、生成石膏の品質を劣化させることがない。本
発明はスプレ方式の湿式排煙脱硫装置に限らず濡れ壁方
式の湿式排煙脱硫装置などにも適用できる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
とともに説明する。図3には本発明の排水汚泥を供給す
る系統を付属させた湿式排煙脱硫装置の系統図を示す。
図3に示す湿式排煙脱硫装置の系統図において、図4で
説明した装置部分、構成部材などと同一機能を奏するも
のは同一番号を付してその説明は省略するが、煙道28
には入口SO2濃度計2、出口ダクト34には出口SO2
濃度計3が設置され、さらに石膏タンク37には排水汚
泥供給ライン38が設けられ、該排水汚泥供給ライン3
8には排水汚泥流量計11と排水汚泥濃度計12と排水
汚泥流量調整弁40が設けられている。
【0012】本発明の湿式排煙脱硫装置の排水汚泥供給
量制御系を含む演算装置の具体例を図1に示す。ボイラ
燃料である石炭の給炭量信号4と石炭性状信号5(C
l、Fの濃度信号など)とボイラから脱硫装置へ導入さ
れる排ガス流量信号1から排ガス性状演算器15により
HCl濃度18とHF濃度19を算出する。このHC
l、HF濃度はオンライン計測できないため、排ガス性
状演算器15において計算する。HClは脱硫剤である
CaCO3と反応し、吸収液中に溶け込み、CaCO3
消失していく。HFはCaCO3と反応してCaCF2
なり、これは固形物であるので石膏中の不純物となる。 HF濃度=給炭量×F/100×22.4/19×106/処理ガス流量 (1) HCl濃度=給炭量×Cl/100×22.4/35.5×106/処理ガス流量 (2) ここで、Fはフッ素濃度に関する石炭性状信号(%)、
Clは塩素濃度に関する石炭性状信号(%)であり、2
2.4は理想気体の標準体積、19はフッ素分子量、3
5.5は塩素分子量である。
【0013】また、吸収塔への石灰石供給量は次の式で
求まる。 石灰石供給量=ガス量×(SO2濃度+HF濃度/2+H
Cl濃度/2)×過剰率 排ガス流量信号1と入口SO2濃度信号2と出口SO2
度信号3と入口ばい塵濃度信号10と吸収剤スラリ流量
信号6を吸収塔抜出し流量信号7と酸化用空気流量信号
8と吸収塔レベル(吸収液液深)信号9と排ガス性状演
算器15により算出したHCl濃度18とHF濃度19
を用いて液性状演算器13により吸収液中のCaCO3
濃度20とCaSO3・1/2H2O濃度21とCaSO
4・1/2H2O濃度22と不純物濃度23とCaF2
度24を算出する。
【0014】また、以下の式(6)〜(10)で使用さ
れる自然酸化量と酸化速度は自然酸化割合から次のよう
に算出できる。 自然酸化割合=f(吸収液pH) (3) ここで、自然酸化とは排ガス中に含まれているO2(酸
素)により酸化することで、その割合は吸収液のpHに
定数fを乗じて求めることができる。 自然酸化量=自然酸化割合×吸収塔循環流量/(3600秒×吸収液比重)(4) 酸化速度=酸化空気流量×酸素濃度/3600秒×10-3/22.4 ×空気利用率/100×モル換算 (5) ここで、吸収液比重=1.06であり、酸素濃度=0.
21、空気利用率=30、モル換算=2である。
【0015】脱硫反応により生成される量は下記(6)
〜(10)式により計算される。(6)式のR1は排ガ
ス中のSO2、HF、HClにより吸収されるCaCO3
の反応量を示しており、排ガス中のSO2、HF、HC
l濃度によりCaCO3が消化されることが分かる。
【0016】式(6)〜(10)で計算する反応量R1
〜R5は反応により消化、生成される量を計算しており
「−(負)」は消化される量を示している。 R1=−(処理ガス流量×入口SO2濃度×10-6/22.4×CaCO3分子量 ×10-3×脱硫率/3600秒) −(処理ガス流量×(HF濃度+HCl濃度)×10-6/22.4 CaCO3分子量/2×10-3/3600秒) (6) R2=−(処理ガス流量×入口SO2濃度×10-6/22.4 ×CaCO3・1/2H2O分子量×10-3×脱硫率/3600秒) −(自然酸化量×CaSO3・1/2H2O分子量×10-3) −(酸化速度×CaSO3・1/2H2O分子量×10-3) (7) R3=(自然酸化量×CaSO4・2H2O分子量×10-3) +(酸化速度×CaSO4・2H2O分子量×10-3) (8) R4=処理ガス流量/3600秒×ばいじん濃度×10-6 (9) R5=処理ガス流量/3600秒×HF濃度×10-6/22.4×F分子量/2 (10)
【0017】また、CaCO3濃度、CaSO4・1/2
2O濃度、CaSO4・2H2O濃度、不純物濃度、C
aF2濃度、石膏タンク不純物濃度の計算方法は(1
0)〜(16)に示す。 C1=C1前回計算値×(1−G×t/(V×吸収液比重) +(R1+GS×K1) (11) C2=C2前回計算値×(1−G×t/(V×吸収液比重) +t/(V×吸収液比重)×(R2) (12) C3=C3前回計算値×(1−G×t/(V×吸収液比重) +t/(V×吸収液比重)×(R3) (13) C4=C4前回計算値×(1−G×t/(V×吸収液比重) +t/(V×吸収液比重)×(R4+GS×K4) (14) C5=C5前回計算値×(1−G×t/(V×吸収液比重) +t/(V×吸収液比重)×(R5) (15) C6=C6前回計算値×(1−G×t/(V×吸収液比重) +t/(V×吸収液比重)×吸収塔抜出量×不純物濃度 +排水汚泥供給量×排水汚泥濃度 (16)
【0018】ここで、 R1:CaCO3反応量、 R2:CaSO3・1/2H2O反応量 R3:CaSO4・2H2O反応量、 R4:不純物反応量 R5:CaF2反応量、 C1:CaCO3濃度 C2:CaSO4・1/2H2O濃度 C3:CaSO4・2H2O濃度 C4:不純物濃度、 C5:CaF2濃度 C6:石膏タンク不純物濃度、 G :吸収塔抜出流量 GS:吸収剤スラリ流量、 t :計算周期 K1:0.196、 K4:0.004 V :タンク保有量(吸収塔レベル×タンク断面積) CaCO3分子量:100、 吸収液比重:1.06 CaSO3・1/2H2O分子量:129 CaSO4・2H2O分子量:172 F分子量:19 である。
【0019】また、ここでC1〜C5は前記のように吸収
塔29内の液性状を示し、C6は石膏タンク37での不
純物濃度を示す。石膏タンク37内では、C1、C2、C
3、C5は石膏タンク内での反応ではないため吸収塔で計
算した値が、そのまま使用することができる。
【0020】したがって、液性状演算器13にて算出し
た液性状から、石膏純度演算器14にて石膏純度16を
算出し、この算出した石膏純度16を用いて石膏純度を
規定値に維持できる不純物濃度上限値を以下に述べる
(18)式により算出する。固形物=CaCO3濃度+
CaSO3・1/2H2O濃度+CaSO4・2H2O 濃度+不純物濃度+CaF2濃度 石膏純度=CaSO4・2H2O濃度/固形物 (17) K=CaSO3・1/2H2O濃度+CaSO4・2H2
濃度+不純物濃度+CaF2濃度
【0021】 不純物濃度上限値=CaSO4・2H2O濃度/K×石膏純度規定値 (18) (16)式を展開することにより(19)の式のように
排水汚泥供給量を求めることができる。 排水汚泥供給流量=不純物濃度上限値−石膏タンク抜出流量×C6 +吸収塔抜出流量×C4/排水汚泥濃度 (19) 排ガス流量信号1と入口SO2濃度信号3と出口SO2
度信号3と入口ばい塵濃度信号10と吸収剤スラリ流量
信号6と吸収塔抜出流量7と酸化用空気流量信号8と吸
収塔レベル信号9と排水汚泥流量真号11と排水汚泥濃
度信号12とHCl濃度13とHF濃度19を演算装置
17に入力し、不純物濃度上限値を式(18)により受
入可能な排水汚泥量を式(19)にて演算装置25は出
力する。
【0022】図2に本発明に係わる排水汚泥流量制御系
統図を示す。図1の演算装置25から前記式(19)に
より排水汚泥流量最適操作量が得られるので、これを調
節計26に導入し、図1に示す排水汚泥流量調整弁40
の開度を調整する。
【0023】石膏タンク37の石膏純度を計算すること
により、脱硫装置の石膏純度管理が可能となると共に従
来産業廃棄物として処理されていた排水処理装置にて生
成されていた汚泥を脱硫装置の生成石膏として処理する
ため、排水汚泥を処理する設備の低減も可能となる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、排水汚泥の排出量が低
減できるので、排水汚泥の処理設備縮小の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の湿式排煙脱硫装置に付
属する排水汚泥流量制御系統図を示す。
【図2】 図1の排水汚泥流量制御系統図に基づき操作
される排水汚泥流量調整弁の制御図である。
【図3】 本発明の実施の形態の湿式排煙脱硫装置に排
水汚泥流入装置を付属させた図である。
【図4】 従来技術の湿式排煙脱硫装置の図である。
【符号の説明】
1 排ガス流量信号 2 入口SO2濃度計(入口SO2濃度信号) 3 出口SO2濃度計(出口SO2濃度信号) 4 給炭量信号 5 石炭性状
信号 6 吸収剤スラリ流量信号 7 吸収塔抜
出し流量信号 8 酸化用空気流量信号 9 吸収塔レ
ベル信号 10 入口ばい塵濃度信号 11 排水汚
泥流量計 12 排水汚泥濃度計 13 液性状
演算器 15 排ガス性状演算器 16 石膏純
度 17 演算装置 18 HCl
濃度 19 HF濃度 20 CaC
3濃度 21 CaSO3・1/2H2O濃度 22 CaSO4・1/2H2O濃度 23 不純物濃度 24 CaF
2濃度 25 演算装置 26 調節計 28 煙道 30 循環タ
ンク 31 除塵部循環ポンプ 29 吸収塔 33 吸収塔循環ポンプ 34 出口ダ
クト 35 吸収剤スラリタンク 36 吸収塔
ブリードポンプ 37 石膏タンク 38 排水汚
泥供給ライン 40 排水汚泥流量調整弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼装置から排出する排ガスと吸収液を
    吸収塔内で接触させて、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液
    中に吸収させ、該硫黄酸化物を吸収した吸収液中の硫黄
    酸化物を石膏として回収する湿式排煙脱硫装置におい
    て、 排ガス中のHF濃度とHCl濃度に基づき吸収塔内の吸
    収液組成を計算し、当該吸収液組成から算出した石膏純
    度を基に吸収塔から排出させて、石膏回収系に送る吸収
    液への排水汚泥の受入可能量を算出することを特徴とす
    る湿式排煙脱硫装置の排水汚泥量制御方法。
  2. 【請求項2】 吸収液中に含まれる石膏の純度規定値を
    満足する排水汚泥濃度を算出し、吸収液中への排水汚泥
    受入量を制御することを特徴とする請求項1記載の湿式
    排煙脱硫装置の排水汚泥量制御方法。
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