JPS60222132A - 炭酸塩濃度調整方法 - Google Patents

炭酸塩濃度調整方法

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JPS60222132A
JPS60222132A JP59077576A JP7757684A JPS60222132A JP S60222132 A JPS60222132 A JP S60222132A JP 59077576 A JP59077576 A JP 59077576A JP 7757684 A JP7757684 A JP 7757684A JP S60222132 A JPS60222132 A JP S60222132A
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liquid
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concn
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Naoharu Shinoda
篠田 直晴
Atsushi Tatani
多谷 淳
Masakazu Onizuka
鬼塚 雅和
Susumu Kono
進 河野
Susumu Okino
進 沖野
Hiroshi Shimizu
拓 清水
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D21/00Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
    • G05D21/02Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • B01D53/501Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、0a003 、 Na1OO1、ygao、
 、ドC1ffイトなどの炭酸塩を含有する液又はll
i!濁液(以下、総称して液と記載する。)の炭酸塩濃
度を管理する方法に関するもので、例えば、So、 f
含む排ガスを脱硫処理する吸収液に0aOO1を供給す
る場合や、N3.aosf MgCO3*ドロマイトな
どをアルカリ源として酸性液全中和処理する際に、残留
丁ルーt111〒ム入浩層憔の溢麿塾轡蜀ナス堪春に、
極めて有効な方法を提供するものである。
特に、湿式排煙脱硫装置に於いては、SO,を処理する
吸収塔に散布される吸収g、(懸濁液の場合も、総括し
て吸収液と称する。)中のoaaos濃度は、80.吸
収性能を左右する重要な因子の一つであり、吸収液中の
03003濃度を適切に管理することが大切であるが、
GIaOO,濃度調整に本発明が著しい効果をもたらす
(従来の技術) 従来、吸収液中のaaao3濃度を管理する方法として
は、吸収液の少量をサンプリングし、JIS R−91
01に準拠した手分析に依って、その濃度を検知してい
たが、人手と時間′fr:要する欠点があり、時々刻々
変化するOa 00B濃度を常時検出することは実際極
めて困難であった。
従って、手分析データを基に吸収塔へ供給する脱硫剤c
aao、 tを調整することは、不可能であった。
そこで、止むなくオンライン検出器として市販されてい
るpHメーターを使用し、吸収液のpH’に連続的に検
出し乍ら脱硫剤aaao、の過不足を推定する方法が採
用されて来た。即ち、aaao、が多くなるとアルカリ
性側に、又、逆に0aOO1が吸収液中に少なくなると
酸性側にpHシフトする現象を利用して、経験的に吸収
塔にて散布される吸収液中の0aOOs濃度を推定する
方法が採用されて来たのである。もちろん、吸収液中の
0a(30s濃度調整は不正確にならざるを得す、常に
人手と時間の要る手分析でpHと(4003fg度の相
関をフォローし、ズレを修正する手間が必要であった。
吸収塔に散布される吸収液中の0aOO,濃度管理は、
脱硫剤0aO03に要する費用の節減や、吸収済みの副
生品である石膏中に0aOO,が残留することに依る副
生石膏純度低下を防止する観点から、大変重要であるに
も拘らず、pHK1る間接的な検仰しかでき′ない大き
な問題をかかえていたのである。
従来、湿式石灰法に於いて吸収剤を供給するのに、吸収
塔の吸収液pHを検出し、所望の脱硫率を得る為に設定
したpHとの偏差信号で吸収剤供給量を調整する方法が
広く用いられており、W開昭52−!1078!1号、
同52−52895号、同54−24277号、同58
−1177125号公報に提案されている。しかし、い
ずれも吸収液中の0aOO,濃度を所望値に管理調整す
る点に於いては不十分であった。
父、排水処理では、酸とアルカリの中和反応全利用する
ことが良く行われておj)、pHメーターが中和反応の
進行程度全把握する為に使用されている。アルカリ源に
Na、Cos、 MgOOs 。
0aOOsなどの炭酸塩を利用している場合、過剰の炭
酸塩を少なくすることは、ユーティリティーの節減の為
に当然所望される所であるが、pH検出値から経験的、
実験的に残留炭酸塩を推定する方法が採用されていた。
もちろん、手分析によって炭酸塩濃度をめ、 pH値と
の相関の修正をたえず実施する手間が要る欠点があると
共に、炭酸塩全精度良く調整することは困難であった。
更に、単に0aOO,粉末を水に懸濁して所望のcac
o3スラリーを調整する場合に於いても、そのスラリー
濃度を管理するのに比重計や固形懸濁物密度針を利用し
ているが、これもcacos以外の固形物、例えば、石
膏結晶や砂やフライアッシュなどが混在する場合は、誤
差要因となる欠点があり、直接(1!aoom 8度を
調整することは困難であった。0aOO,粉末に限らず
、ドロマイトやMgCO3などの難溶性炭酸塩の濃度調
整に対しても同様の欠点があり、Na、00sなどの易
溶性炭酸塩の濃度調整も比重計やpH計や流量計など間
接的な検出値で調整したり、人手と時間の要る手分析に
依っていた。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、以上の欠点全解消する為に鋭意研究の結果成
し得たもので、炭酸塩を連続的且つ瞬時にオンラインで
検出する炭酸塩検出器を開発したことによって、炭酸塩
濃度の検出信号と設定値との偏差信号により炭酸塩の供
給量を調整する方法全提供するものである。
(問題点を解決する手段) すなわち、不発8Aは、炭酸塩を含有する液又は懸濁液
の炭酸塩濃度全管理する方法に於いて、鉄液又は懸濁液
の炭酸塩濃度を検出した信号と炭酸塩濃度設定値との偏
差信号により、鉄液又は懸濁液に加える炭酸塩の供給t
を調整すること′を特徴とする、炭酸塩濃度調整方法に
関する。
本発明は、液中の炭酸塩を手分析によらず、連続的且つ
瞬時にオンラインで検出する方法が開発されたことによ
って成し得たものである。
ここで、炭酸塩の検出方法を炭酸塩が0aOO,である
場合について、第1図によって具体的に説明する。ここ
で説明する炭酸塩の検出方法に、本発明者らが先に出願
した特願昭58−144893号明細書に提案されたも
のでおるが、他にも炭酸塩検出方法として、やは9本発
明者らが先に出願した特願昭58−25741号、同5
8−144894号、同58−144895号明細誉に
提案した方法も利用できる。
第1図において、0aOO3を含有する試料スラリーA
は、定量ポンプ1で採取され、反応容器5内の滞留液6
の温度が所定温度となるように同滞留液6の温度を、検
出器4で検出し、温度調節計5からの信号で熱源制御さ
れている加熱器2を経由して昇温後、反応容器5へ供給
される。0aOO,の検出効率を考慮すると、滞留液6
の温度は、50℃以上がよく、滞留液の沸点ま。
で可能である。
同反応容器5の滞留液6は、pH検出器14でそのpH
を検出し、pH調節計15からの信号で微蓋ポンプ12
を制御し、硫酸(もしくは塩酸)Ot−反応容器5へ注
入して所定pHとなるようにpH制御をされる。0aO
Osの検出効率の面からは、滞留液6のpHは4以下、
好ましくは2へ4に制御する。
また、その際下記反応に従って 0aOO1+H1804→0aSO4+ H2O+ D
og↑ −−11)OaooB + 2HOt−+Oa
O/4 + H2O+ 001↑ −―(2)発生する
co、−2円滑に抜気するために、流量調節計11で所
定流量に制御された空気Bの一部もしくは全量を、分配
弁22を操作して流量指示計17並びに空気吹込管8を
介して滞留液6中長吹き込むと共に、同反応容器5内の
滞留液6中の固形労金沈降させないために、滞留液6は
、シール材9全介してモーター10で駆動する授拌機7
によって攪拌されている。次に、定量ポンプ1からの試
料スラリーAの供給による滞留液6の液量の増加分は、
オーバーフロー管23から液封器15に排出され、同液
封器15では、反応容器5内の003含有ガスEがオー
バーフロー液に同拌して洩れ出さないように反応容器5
の内圧に対して液深が保たれると共に、反応容器5から
のオーバーフロー液中の用形分が沈降しないような構造
となっている。また、同液封器15に流入するオーバー
フロー液の余剰液量は、廃液りとして排出される。反応
器〇)〔もしくは(2)〕に従って発生したCO,、並
びに空気吹込管8からの空気と蒸発水分との混合ガスE
は反応器6をバイパスしている空気16と合流したのち
、排気Fとして放出されるが、その排気Fの一部は、除
湿器24で含有する水分をドレンHとして除去されての
ち、空気ポンプ18で吸引され、aO!分析計19に送
られ、同Co、分析計19で含有CO,濃度が測定され
てのち排気Gとして放出される。Co!分析計19での
001濃度x’6与える検出信号は、採取スラリーA中
の0aOO,濃度を算出するための演算器20に送られ
る。同演算器20には、空気流量計11から空気流量Q
を与える流量信号肴1と、スラリー採取用定蓋ポンプ1
からのスラリー採取流tIFを与える流電信号畳2も入
力されており、これら5つの入力信号を用いて同演算器
20は、下記(3)式の理論演算を行って、採取スラリ
ーA中の0aOO3濃度會算出し、caco、 濃度指
示計21に0aOO3濃度を指示させる。
(10O−X) X、22.4X? (3)式中、q:空気流量(11t/rnin)W:ス
ラリー採取流量(4/mi n )x:CO!濃度〔チ
〕 このように0a003が含まれる液中のoacos濃度
が連続的且つ瞬時に検出できるが、次の実施例1によっ
て、検出精度を述べる。
実施例1 第1図に示す試験装置を用いて、下記条件でcacos
含有スラリー中の0aOOs濃度會連続的に測定した。
試料スラリー中0aOO,濃度 : [LQ5. [L
l、α2m01/j試料スラリー採取流量 :α12t
/min吹込空気流量 : 7Nt/min 反応温度設定 二50C 反応pl(設定 :4 設定co、濃度 : zvot優 全空気流量 : 201t/rnin 反応器容z :iz その結果金第2図に示す。第2図は、本発明による方法
での検出値と、従来の手分析にXる分析値の相関図で、
図中、・は塩酸を用いた場合、Oは硫酸を用いた場合で
ある。尚、00寓測定値、0a00sの手分析値並びに
本発明による検出値の代表例全下表に示す。
以上、炭酸塩がOa 00Bである場合の炭酸塩検出方
法の一例を具体的に示したが、炭酸塩がNa1OO1、
Mg0O1、KzooBやドロマイトの場合にも同様に
検出が可能であった。また、MaHOQ、やOa (H
CO2)、の炭酸水素塩も同様に検出でき、本発明では
炭酸水素塩も炭酸塩と同類として表現する。
次に、第1図に示した構成から成る炭酸塩検出器を使用
した炭酸塩濃度調整方法(本発明方法)を湿式石灰性排
煙脱硫装置に適用した場合を例にとって、具体的に第3
図によって説明する。
石炭焚きボイラ94から排ガスが煙道95を通って乾式
集じん装置98に入り、そこで排ガス中のダスト970
大部分が除去される。排ガス中のダス)111度は、乾
式集じん装置98の入口では109/m”N 程度、出
口では500mt/m”N程度となる場合がある。次い
で、煙道99から熱交換器100にて排ガス温度を14
0℃程度から80℃付近にまで冷却熱回収する。
次に、ダスト約5001ntk”N、 802約150
0ppm を含んだ排ガスは、煙道101から吸収塔本
体102に導かれる。同吸収塔本体102の下部には、
Ca 化合物を懸濁した液を受けるタンク103が設け
られる。第5図では、タンクの内部は、分割板122及
び123でスラリー全分割した場合を図示したが、分割
板は無くて吃良い。特に分割板を設けた場合は、攪拌機
104にて液を攪拌して固形物の沈殿を防止するが、分
割板のない場合は、気泡で攪拌できるので、攪拌機10
4會省略する場合もある。Oa化合物を懸濁した液は、
吸収塔循環ポンプ105によって塔頂に送られ、塔内に
散布され、排煙と接触しながら流下し、再びタンク10
3に戻る。吸収液と接触して803ヲ除去された排煙は
、ミストエリミネータ−106を通って、浄化ガスとし
て煙道107から熱交換器100にて昇温された後、大
気へ排出される。煙道107の浄化物に含まれる80雪
は概ね100 ppm以下、ダストは50 mf/m!
’N以下となり、吸収液スラリーに80冨ダストが捕集
される。併せて排ガス中に数十ppm存在するHOtや
HII’ も吸収液スラリー中にそのほとんどが捕集さ
れる。
ここで、吸収塔循環ポンプ105によって塔頂へ送られ
る吸収液中の炭酸塩0aOOsの濃度は、炭酸塩検出器
124で積卸される。炭酸塩検出器124は前述の構成
からなるものが適用でき、その濃度信号は尿酸塩調節計
125に送られ、炭酸塩濃度設定値との偏差信号を流量
調節計126に送る。また、流量調節計126は流量計
127の信号を受け、その偏差信号でもってバルブ12
8の開閉調整を行うことによって、803吸収剤である
0aOO,を懸濁した液をライン108からタンク10
3へ供給する。
吸収剤がSo、 を吸収して生成する亜硫酸塩は、気液
接触ゾーンで排煙中のOx K工っで酸化されるが、残
存する亜硫酸塩を酸化する為に、空気ノズル109がら
空気全供給して硫酸塩である石膏となす。このように、
タンク103ではOa 化合物として石膏結晶とaac
osk含む液となるが、吸収液に捕集されたダストも含
まれている。ダストは石膏結晶や0a(303粒子に比
べて粒子径が1μ程度と非常に小さいので、沈降速度の
差を利用して、王にダストを含む液を分取し、ライン1
17からポンプ118を介して排水として煙道95に設
けたスプレーノズル96から約150℃の高温排煙中に
噴霧し、ダスト金主体とした乾燥固形物を乾式集じん装
置98で捕集する。
一方、吸収液排出口110からは、ポンプ119を介し
て吸収液を分離器111へ導き、副生石膏112を得、
濾過液及びオーバーフロー液はライン115からタンク
105へ戻される。副生石膏112中にはOaC!03
粒子が混入してしまうので、吸収液中のaaao、濃度
は極力少なくすることが望まれるが、80怠吸収剤の0
300sが殆んど含まれない状態になると、当然のこと
乍ら801吸収率の低下をもたらすことになる訳で、相
反作用の調整が必要となる。
従来は、前述の通5、pHメーターにLつてバランスさ
せる方法が採用されていたが、直接○aoo、 ’mk
度を検出することができない為、所望の0aOO3濃度
に調整することが困難でわp、ボイラ94の負荷変動に
対しても安定し九So、吸収率が維持できなかったり、
副生石膏の品位を低下させた9、吸収剤の消費量を増大
させたりするなどの不具合があった。ところが、本発明
では、この不具合を克服して、所望の0aOO,濃度に
調整することができる。
タンク103の内部には、攪拌されている吸収液とは隔
離された液室115が形成されるように仕切壁114を
設け、仕切壁114の下端は開放させてあり、またタン
ク105の底部は傾斜板120を形成する。更に、攪拌
された吸収液の流動に1って液室115内の主にダスト
を含むスラリーが乱されないように邪魔板116を設け
である。
湿式排煙脱硫装置では、ミストエリミネータ−106で
捕集されたミスト中の固形物が付着堆積して、ガス流路
全狭隘化しないよう洗浄ノズル121から洗浄水が流入
した9、更にはポンプのシール水が流入する等、水が沢
山使用される。また、高温排ガスと吸収液が接触する際
に排ガスの増湿冷却現象の為に水分が蒸発する。
そして、これらの水の流入と蒸発は、タンク105に溜
まっている0iOO,や石膏粒子濃度の外乱となる。従
って、本流に於いては、ライン117からダストを主体
にした水を排出することと、ライン110からOa 化
合物結晶濃度の高い吸収剤を排出することの2つの操作
を同時に行うことにより、Oa 化合物結晶の濃度を一
コントロールすることができる。しかし乍ら、Oa化合
物のうち、803a収剤として有効な0aOOs粒子の
濃度を単独に調整する為には、前述した炭酸塩濃度調整
が必要となジ、これらを組み合わせることが本発明の効
果を一層有効にすることとなる。
(実施例) 以下に、炭酸塩濃度全調整する本発明の具体例を実施例
2に示す。
実施例2 使用した装置全第4図に示す。第4図において第3図の
共通の付着は第3図におけると同じを意味する。
吸収液’tmめる夕/り105[2000mX2 G 
00mm+の断面を有し、液深は2000■とした。吸
収塔循環ポンプ105で120 m”/hの吸収液を吸
収塔102の塔頂からスプレーし、塔内にはグリッド全
充填した。排ガスは、石炭焚きボイラ94から排出され
るうち、aoo。
y”H/h f電気集じん器98の出口から分取し、熱
交換器100から吸収塔102へ導いた。また、吸収塔
入口ガスは、80.1 s o o ppm、ダス) 
500 mW/m” k平均値として含有していた。
タンク103の内部には、分割板122及び125tl
−設置して、タンク内の吸収液を2分割し、BOz t
”吸収して流下して来る循環スラリーが一旦空気の気泡
と接して後、図中の矢印に示す順路で吸収塔循環ポンプ
105へ流れるようにした。史に、タンク106の内部
には内径400mで長さが1500.の下端が開放され
た円筒状の仕切壁114を取り付け、円筒状の上ぶたに
は(サクション)ポンプ118と直結するライン117
からダストを主体として含有する排水を取り出した。−
排水中の固形物濃度は、1重tチ8度のものが得られ、
S微縫写真によって1μ前後の球形ダストが生体である
ことを観察した。
一方、空気ノズル109からは空気を250m”/hで
吹き込み続け、吸収液中の亜硫酸塩が1 mmol/l
 未満にある状態を維持した。又、吸収液排出口110
からの流量を調整することによって、タンク105に溜
まっている吸収液中の固形物、即ち、石膏と0aOO,
k主体にしたもののtIk度を20重t%程度にコント
ロールした。固形物濃度は比重計で検出した。
so、吸収剤であるOa CO3は、石灰岩を325メ
ツシユ以下に粉砕した粉末をC!aoo3サイロ132
に入れ、ロータリーパルプ131からcaco311に
’濁液タンク1′55へ投入する。0aOO。
懸濁液タンク155でのCaoos 濃度td 2 m
ol/lとなるように、炭酸塩検出器129での信号を
炭酸塩調節計130に送り、設定値との偏差信号tロー
タリーパルプ1′51の回転数;1iii1秀に伝達し
友。該懸濁液の溶媒としては市水全使用し、レベル検出
器155とレベル調節計156、パルプ157によって
従来通りのや9万で給水した。ここで、炭酸塩検出器1
29は第1図で説明したものを使用し、タンク155内
のa4aos懸濁液濃度を管理した。caao、 s濁
液燻、ポンプ154を介してライン108工9タンク1
03へ供給したが、その供給輩ハ、タンク105に溜ま
っている吸収液中の炭酸塩a6co6の濃度全炭酸塩検
出器124で検出し、その濃度信号を炭酸塩調節計12
5に送り、炭酸塩濃度設定値との偏差信号によってパル
プ128の開度調整をすることで行った。炭酸塩濃度設
定値f l 05 movt、0.1 mol/j 、
α2 moしtとして各々連続運転試験を実施したが、
吸収液中の炭酸塩濃度は各々0.055 mo′vt、
α100mol/l、α195mo′vtでコントロー
ルされていた。ここで、手分析データとの対比は笑施例
IK示した通りである。
次に、ライン117からポンプ118を介して取り出し
た主にダストを固形として含む液を2分割し、一方はス
プレーノズル96から約150℃の排ガスが流れている
煙道95内で噴霧した。噴霧液の流量は5027h と
したが、煙道95内で約3秒の液滴乾燥時間で乾燥固形
物として電気業じん器98で捕集された。また、ライン
145から液の一部を中和処理タンク138へ導いた。
中和処理タンク138では、第1図で説明したと同様の
炭酸塩検出器159によって中和処理タンク13B内の
液中の炭酸塩濃度を検出し、その濃度信号を炭酸塩調節
計140へ送り、炭酸塩濃度設定値との偏差信号でパル
プ141 i’14整し、ライン142から中和剤のN
a、Co、水浴液を供給した。中和処理タンク138で
は、溶存Ca計イオンのソフトニングを行うべく下記(
4)式の反応 Oa!” + Na、co、 −+ caao、 + 
2Na” * ・(41によって、0aOO,の析出反
応を行なったが、炭酸塩である固相の0aOO,tフィ
ルターで分別し、r液全炭酸塩検出器159に導くこと
によって、過不足な(Na1OOs k供給することが
可能であった。
以上の如く、本発明は第4図に示した装置によって、そ
の効果が実証され、炭酸塩全含有する液の炭酸塩濃度を
検出した信号と設定値との偏差信号にエリ炭酸塩の供給
量が調整できることを示した。
なお以上の説明では、炭酸塩検出器として第1図に示す
構成のものを用いた場合を代表として示したがこれに限
ら・れるものではなく、すでに述べたようにその他%願
昭58−25741号、同58−144894号、同5
8−144895号に提案したいずれの方法による炭酸
塩検出器も利用できる。
(発明の効果) 以上の説明および実施例からも明らかな工うに、従来の
pHメーターによる方法では所望の0a00s ja度
に累早く対応してD4整することが因難であったが、本
発明方法は常時所有のOaOO@濃度に調整できるとい
う著しい効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に使用した炭酸塩検出器の構成を示す
。 第2図は、第1図の炭酸塩検出器によって測定されfc
 0aOOs 111度と従来の手分析値との相関図を
示す。 第3図乃至第4図は本発明の実施態様図を示す。 復代理人 内 1) 明 後代理人 萩 原 亮 − 第2園

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭酸塩全含有する液又は懸濁液の炭酸塩濃度を管理する
    方法に於いて、鉄液又は懸濁液の炭酸塩濃度を検出した
    信号と炭酸塩濃度設定値との偏差信号に↓す、鉄液又は
    懸濁液に加える炭酸塩の供給量を調整することを特徴と
    する、炭酸塩濃度調整方法。
JP59077576A 1984-04-19 1984-04-19 炭酸塩濃度調整方法 Granted JPS60222132A (ja)

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