JPS6219227A - 湿式排煙脱硫装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は湿式排煙脱硫装置に係り、特に負荷変動に対応
して吸収液スラリを供給することができる湿式排煙脱硫
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

近年、発電需要が増大するにつれて、化石燃料を主燃料
とするボイラも大型化し、発電用ボイラが大気汚染に与
える影響度も増加しつつある。

この大気汚染を拡大する公害物質のうち、多大な比率を
しめるＳＯｘ　の排出規制は年々きびしく“　なる傾向
にある。この状勢下で第二次石油ショック以来、石油を
主燃料としてきた我が国の発電業界は、より安価で、か
つ十分な供給源をもつ石炭燃料へと燃料転換しつつある
。

ところが、ボイラが大型化する一方、発電コストを低下
する目的で発電需要に応じて頻繁な負荷変動を行なうた
めに一日単位でボイラの起動、停止運転（以下単ＫＤＳ
Ｓ運転という）が繰り返されている。

それは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、電力負荷の最大、最小差も増大し、火力発電用
ボイラをベースロード用から負荷調整用へと移行する傾
向にあり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力を
変化させて変圧運転を行なう、いわゆる全負荷では超臨
界圧域、部分負荷では亜臨界圧域で運転する変圧運転ボ
イラとすることによって、部分負荷での発電効率を数多
向上させることができるからである。

ところが、この様に一日単位で頻繁にＤＳＳ運転を行な
うために、この負荷変動によって排ガス量が変動し、石
炭の炭種によっても可溶性酸性ガス量やフライアッシュ
量が異るために、例えば署。

Ｋ、３／４負荷などの部分負荷時には目標ＳＯｘ値以下
することができない。

例えば火力発電所等に設置される湿式排煙脱硫装置は、
炭酸カルシウム（ＣａＣ０１）　、水酸化カルシウム（
Ｃａ（ＯＨ，）　）　　または酸化カルシウム（ＣａＯ
）などを吸収液としたスラリからなる吸収液スラリを用
い、ボイラ等の排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を吸収
し、得られた亜硫酸カルシウムを酸化して、硫酸カルシ
ウム、すなわち石こうとして回収する方法が最も一般的
である。

この石灰石または石灰を用いる従来の湿式排煙脱硫装置
の概略系統図を第４図に示す。

第５図は湿式排煙脱硫装置における吸収液スラリの制御
系統図である。

第４図において、図示していないボイラ等からの排ガス
は煙道１により冷却塔２に導入され、冷却塔２において
冷却塔循環ポンプ３により供給される吸収液スラリとの
気液接触により、排ガス中に含有されるダストが除去さ
れるとともに、ＳＯｘの一部が吸収されて除去される。

なお、吸収塔７に送られるガス中のミストを除去するた
めに、ミストエリミネータ６が設置される場合もある。

吸収塔７では吸収塔循環ポンプ１０から供給された吸収
液スラリと排ガスとの気液接触により排ガス中のＢｏｘ
が吸収、除去された後、デミスタ８で同伴ミストが除去
され、煙道９より処理ガスとして排出される。

吸収塔７の吸収塔循環タンク１１には排ガス中の５−Ｏ
ｘを吸収するに必要な吸収液スラリ１４が吸収液スラリ
タンク１３、ポンプ１５、吸収液スラリ流量調整弁１６
を経て吸収液スラリ供給配管２２から供給される一方、
吸収塔循環タンク１１から冷却塔循環タンク５には吸収
塔循環タンク１１内の吸収液スラリの一部が連絡管１２
よシ供給される。

この冷却塔循環タンク５内のＳＯｘを吸収し生成した亜
硫酸カルシウムを含有する吸収液スラリの一部は冷却塔
ブリードポンプ４により抜き出され、図示していない酸
化塔において石こうとなって回収される。

なお、図中１７は排ガス流量検出器、１８はＳＯｘ濃度
検出器、１９は吸収液スラリ流量検出器、２０は吸収塔
スラＩＪ　Ｐ　Ｈ検出器、２１は冷却塔スラリＰＨ検出
器である。

この湿式排煙脱硫装置における従来の吸収液スラリの制
御系統図を第５図に示す。

第５図において、１６は吸収液スラリ流量調整弁、１７
は排ガス流量検出器、１８はＳＯｘ濃度検出器、１９は
吸収液スラリ流量検出器、２０は吸収塔スラＩＪ　Ｐ　
Ｈ検出器、２１は冷却塔スラリＰ　Ｈ検出器、２２は吸
収液スラリ供給配管で第４図のものと同一のものを示す
。

２３は排ガス流量検出信号、２４はＳＯ１濃度検出信号
、２５は掛算器、２６は総ｓｏ、　を信号、２７は関数
発生器、２８ＰＨ設定値信号、２９は冷却塔スラＩＪＰ
Ｈ検出信号、３０は減算器、３１はＰＨ偏差信号、３２
は関数発生器、３３はＰＨ偏差に対する吸収液スラリ過
剰率信号、３４は関数発生器、３５は総ＳＯ１量信号２
６に対する吸収液スラリ過剰率信号、３６は加算器、３
７は吸収液スラリ過剰率信号、３８は掛算器、３９は要
求吸収液スラリ流−量信号、４０は吸収液スラリ流量制
御信号、４１は減算器、４２は吸収液スラリ流量偏差信
号、４３は調節計、４４は吸収液ス２り流量制御信号で
ある。

この様な構造において湿式排煙脱硫装置の冷却塔２に流
入する排ガス量を排ガス流量検出器１７とＳＯｘ濃度を
ＳＯｘ濃度検出器１８でそれぞれ検出し、排ガス流量検
出信号２３とＳＯＸ濃度検出信号２４を掛算器２５に入
力して総ＳＯｘ量信号２６を算出する。

関数発生器２７では総ＳＯｘ量信号２６に対する冷却塔
ＰＨの設定値信号２８を与え、実際の冷却塔スラリＰＨ
検出器２１の冷却塔スラリＰＨ検出信号２９との偏差を
減算器３０で求め、このＰＨ偏差信号３１に対応した吸
収液スラリ過剰率の補正信号３３を関数発生器３２によ
って求める。

一方、関数発生器３４では総ＳＯｘ量信号２６に対応さ
せて、吸収液スラリ過剰率の先行信号３５を与え、前記
の補正信号３３をこれに加算器３６で加える。加算器３
６の出力信号は吸収液スラリ過剰率信号３７であるので
、掛算器３８において総ＳＯｘ量信号２６に掛は合わせ
て、要求吸収液スラリ流量信号３９を求める。この要求
吸収液スラリ流量信号３９と実際の吸収液スラリ流量検
出器１９からの吸収液スラリ流量検出信号４０との間の
偏差を減算器４１によって吸収液スラリ流量偏差信号４
２として算出し、調節計４３を介して、吸収液スラリ流
量調整弁１６の開度を吸収液スラリ流量制御信号４４に
よって開、閉することによシ吸収液スラリ供給配管２２
のスラリ流量を調整する。

したがって、この制御方式は、過剰率先行制御とＰＨ補
正から構成されている。

この制御方式では、一定負荷で長時間運転する場合には
、ＰＨ設定値信号２８及び吸収液スラリ過剰率信号３５
を関数発生器２７．３４で任意に与えることができるの
で、負荷に対応して、任意の脱硫率で運用できることに
なる。

しかしながら、負荷変化時、特に急激な負荷上昇時を想
定した場合には、吸収液スラリの供給に対する冷却塔Ｐ
Ｈの応答時定数がかなり長い（約１時ｌ′ｌ１１ｆｆ）
ので、この応答おくれに対応して脱硫率の低下が生ずる
ことＫなる。このような１例を第６図に示す。金板り〈
低負荷時に高脱硫率、高負荷時に低脱硫率となるような
吸収液スラリ制御方式を想定した場合（ＰＲの設定は低
負荷特高、高負荷特低、過剰率の設定は負荷に対してほ
ぼ一定の場合に相当）、＄６図の破線Ａで示すような脱
　　　［硫性能の静特性が得られるが、負荷上昇時にお
いては、Ｍ６図の実線Ｂで示したような脱硫率のアンダ
ーシュートが生じ、脱硫率が所定の値以下となって運転
不可能になる。なお、実線Ｃけボイラ負荷を示す。

したがって、従来技術による吸収液スラリ制御方式では
、吸収液の過剰率を脱硫率のアンダーシュート分だけ高
めて運用する必要があり、このためには、吸収液のＰＨ
を高くすることが必要であり、それだけ吸収液ヌラリの
消費量が多くなるという欠点がある。この脱硫率のアン
ダーシュートを防止する対策として、吸収塔循環タンク
１１または吸収塔循環ポンプ１０の入口側配管に吸収液
スラリを急速投入して、脱硫率の低下を防止する方式が
考えられた。

しかしながら、冷却塔２においてもＳＯｘを吸収除去す
る、いわゆるダスト混合型湿式排煙脱硫装置では、吸収
液の濃度に関して、冷却塔スラリは濃度が低く、吸収塔
スラリは必然的に濃度が高くなってしまう。この吸収液
の濃度とＰＨの関係は第７図に示したように、吸収液の
濃度の高い吸収塔部りでは濃度変化に対するＰＨの変化
が少なく、濃度の低い冷却塔部Ｅでは、濃度変化に対す
るＰＨの変化が敏感である。次にＰＨと脱硫率の関係は
、第８図に示し光ように、ＰＨの高い吸収塔部りでは、
Ｐ）Ｉに対する脱硫率の変化が冷却塔部Ｅはど大きくは
ない。このため、吸収塔７への吸収液スラリの急速投入
によって、負荷上昇時の脱硫率の低下を防止するために
は、相当多量の吸収液スラリを吸収塔７へ投入が必要（
パイロット・プラントの実験によると、負荷上昇時のみ
の急速投入では、当量比の２０倍以上を必要とした。）
であシ現実的ではない。

このように、従来技術の吸収液スラリ制御方式では、急
激な負荷上昇時における脱硫率の低下を防止することが
できず、ＤＳＳ運転を行なう湿式排煙脱硫装置において
は急激な負荷上昇時において少量の吸収液の投入による
脱硫率の低下（防止対策が必要である。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするもの
で、その目的とするところは吸収液スラリの消費量を増
加させること次ぐ、急激な負荷上昇時における脱硫率の
低下を防止することができる湿式排煙脱硫装置を提供す
るにある。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、吸収液スラリ供
給配管から冷却塔循環タンクへ吸収液スラリ分流配管を
設けたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る湿式排煙脱硫装置の概略
系統図、第２図は第１図の湿式排煙脱硫装置におけるス
ラリ制御系統図、Ｋ３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ
）は本発明の従来の湿式排煙脱硫装置における特性を比
較した特性図である。

第１図において符号１から２２は従来のものと同一のも
のを示す。

４５は吸収液スラリ供給配管２２から冷却塔循環タンク
５へ吸収液スラリを供給する吸収液スラリ分流配管、４
６．４７は吸収液スラリ分流配管４５のスラリ流量を制
御する冷却塔吸収液スラリ流量調節弁および冷却塔吸収
液スラリ流量検出器である。

この様な構造において、急激な負荷上昇時には吸収液ス
ラリ分流配管４５の冷却塔吸収液スラリ流量調節弁４６
を開き、吸収液スラリ供給配管２２の吸収液スラリを吸
収液スラリ分流配管４５から冷却塔循環タンク５へ供給
するようにしたのである。

この様に濃度変化に対するＰＨの変化が敏感で脱硫率の
低い冷却塔循環タンク５へ吸収液スラリを供給すること
によって急激な負荷変化時であっても少ない吸収液スラ
リ供給量で脱硫率を向上させることができる。

第２図は第１図のスラリ流量制御系統図を示すもので、
符号１６から４４は従来のものと同一のものを示す。

４５は吸収液スラリ分流配管、４６は冷却塔吸収液スラ
リ流量調節弁、４７は冷却塔吸収液スラリ流量検出器、
４８Ｆｉボイラ負荷信号検出器、４９は関数発生器、５
０は冷却塔吸収液スラリ過剰率信号、５１はボイラ負荷
検出信号、５２は微分器、５３はボイラ負荷変化率信号
、５４は係数器、５５は冷却塔吸収液スラリ過剰率信号
、５６は加算器、５７は冷却塔吸収液スラリ過剰率信号
、５８は掛算器、５９は要求冷却塔吸収液スラリ流量信
号、６０は冷却塔吸収液スラリ流量検出信号、６１は減
算器、６２は冷却塔吸収液スラリ流量偏差信号、６３は
調節計、６４は冷却塔吸収液スラリ流量制御信号である
。

この様な構造において、冷却塔循環タンク５への吸収液
スラリ供給量の制御方法は第１．２図に示したように、
吸収液スラリ流量調整弁１６の下流から、吸収液スラリ
供給配管２２ｔ−分岐し、冷却塔吸収液スラリ流量調整
弁４６、冷却塔吸収液スラリ流量検出器４７を通して、
冷却塔循環タンク５に吸収液スラリを供給する。

冷却塔吸収液スラリ流量調整弁４６は、ボイラ負荷検出
器４８からのボイラ負荷検出信号５１を微分器５２によ
り時間微分してボイラ負荷変化率信号５３を算出し、係
数器５４によって一定の係数を掛けた冷却塔吸収液スラ
リ過剰率信号５５と、排ガス流量検出器１７の排ガス流
量検出信号２３とＳＯｘ濃度検出器１８のＳＯｘ濃度検
出信号２４を掛算器２５に入力して総ＳＯｘ量信号２６
を演算し、これに対応した吸収液の過剰率を関数発生器
４９で設定した冷却塔吸収液スラリ過剰率信号５０とを
加算器５６で加え合わせ、掛算器５８で総ＳＯｘ量信号
２６を掛けて要求冷却塔吸収液スラリ流量信号５９とす
る。この要求冷却塔吸収液スラリ流量信号５９と冷却塔
吸収液スラリ流量検出器４７の冷却塔吸収液スラリ流量
検出信号６０との偏差を減算器６１で演算し、冷却塔吸
収液スラリ流量偏差信号６２から調節計６３で比例積分
した冷却塔吸収液スラリ流量制御信号６４によシ冷却塔
吸収液スラリ流量調整弁４６を開閉して、冷却塔循環タ
ンク５への吸収液供給量を制御する。

吸収塔７へ供給する吸収液の供給量は以下のように制御
する。

排ガス流量検出１７とＳＯｘ濃度検出器１８の排ガス流
量検出信号２３とＳＯＸ！１度検出信号２４を掛算器２
５で積算して総ＳＯｘ量信号２６を算出し、５Ｏｘｉ＆
ｔに対して、関数発生器２７で冷却塔スラリのＰＨ設定
値信号２８を設定し、このＰｉ（設定値信号２８と冷却
塔スラリＰＨ検出器２１からの冷却塔スラ’／ＰＨ検出
信号２９との間の偏差を減算器３０で算出し、このＰＨ
偏差信号３１に対応した吸収液スラリ過剰率補正信号３
３を関数発生器３２で行なう。関数発生器３４では、総
５Ｏｘｉ信号２６に対する吸収液のベースとなる吸収液
過剰率設定信号３５の設定を行なう。加算器３６では、
前述の過剰率補正信号３３、ベースとなる過剰率設定信
号３５ざらに、冷却塔吸収液投入過剰率信号５７を加算
して、全体の吸収液過剰率１ａ号３７を算出し、掛算器
３８で総５Ｏｘｉｔ信号２６と掛は合わせ、吸収塔への
要求吸収剤液スラリ流量信号３９とし、吸収液スラリ流
量検出器１９の吸収剤スラリ流量検出信号４０との偏差
を減算器４１で算出し、この吸収液スラリ流量偏差信号
４２を調節計４３で比例積分し、この吸収液スラリ流量
制御信号４４に基づいて吸収液スラリ流ｉｔ調整弁１６
を開閉することにより、吸収塔循環タンク１１への吸収
液スラリ供給流量を制御する。

この吸収液・スラリ供給方法を全体的に説明すると、吸
収塔スラリ循環タンク１１への吸収液スラリの供給は従
来技術になる供給１ど同様であるが。

負荷変化率て対応して吸収液スラリか冷却塔循環タンク
５へ直接供給されることになる。

このような吸収液スラリの負荷変化率に対応した投入す
なわち負荷先行投入の効果を実機シミュレーションによ
り検討した結果を第３図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ
）に示す。第８図（ａ）は第６図のＣに相当するボイラ
負荷である。

第３図（ｂ）に示す吸収塔への負荷先行投入Ｆは第３図
（ｄ）のＦで示す如く吸収塔への負荷先行投入のないＨ
と比べてほとんど脱硫率のアンダーシュートに対して効
果がないが、＠３図（ｅ）に示す冷却塔への負荷先行投
入Ｇでは、第３図（ｄ）のＧで示す如く脱硫率のアンダ
ーシュートに対して大きな効果　　［があることがわか
る。この理由は、第７．８図に示したように、冷却塔で
は、Ｐｌ（が吸収塔に比べて低く、吸収液濃度も同様に
低いため、負荷先行投入に対して、吸収液濃度変化が敏
感であり、ＰＨが上昇しやすく、脱硫率に対して速効的
な効果があるためである。

なお、関数発生器４９によるベースとなる吸収液スラリ
の供給量は、常時配管ヘスラリを供給してスラリのつま
シを防止するためのもので、極く少量であり、全体の吸
収液スラリの総量に対する割合はきわめて少なくするこ
とができる。

したがって、本発明によれば、吸収液の消費量を増加さ
せずに、負荷上昇時の脱硫率の低下を防止することがで
きる。

〔発明の効果〕 本発明は吸収液スラリ供給配管から冷却塔循環タンクへ
吸収液スラリ分流配管を設けたので、急激な負荷上昇時
における脱硫率の低下を防止することができ、しかも吸
収液スラリの消費量が少なくＤＳＳ運転を行なう湿式排
煙脱硫装置に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る湿式排煙脱硫装置の概略
系統図、第２図は第１図の湿式排煙脱硫装置におけるス
ラリ制御系統図、第３図（ａ）　、　（ｂ）　。 （ｃ）、（ｄ）は本発明と従来の湿式排煙脱硫装置にお
ける特性を比較した特性図、第４図は従来の湿式排煙脱
硫装置の概略系統図、第５図は従来の湿式排煙脱硫装置
のスラリ制御系統図、第６図はボイラ負荷、脱硫率と時
間、第７図はＰＨと吸収液濃度、第８図は脱硫率とＰＨ
の関係を示す特性図である。 ２・・・・・・冷却塔、５・・・・・・冷却塔循環、７
・・・・・・吸収塔、１１・・・・・・吸収塔循環タン
ク、１２・・・・・・連絡管、“１パ４・・・・・１吸
収液スラリ、２２・・・・・・吸収液スラリ供給配−管
、４５・・・・・・吸収液スラリ分流配管。 第１図 第３図 （ｄλ 第４図 第５図 第６図 第７図 ＋−ロｊＬ収シ１１５１度 第８図 ＰＨ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排ガスを吸収液スラリで冷却する冷却塔と、この吸収液
   スラリを貯蔵する冷却塔循環タンクと、排ガス中の硫黄
   酸化物を吸収液スラリで吸収する吸収塔と、この吸収液
   スラリを貯蔵する吸収塔循環タンクとを備え、吸収塔へ
   は吸収液スラリ供給配管から吸収液スラリを供給し、吸
   収塔循環タンクから冷却塔循環タンクへ連絡管で吸収液
   スラリを供給する湿式排煙脱硫装置において、前記吸収
   液スラリ供給配管から冷却塔循環タンクへ吸収液スラリ
   分流配管を設けたことを特徴とする湿式排煙脱硫装置。