JPS62250932A - 湿式排煙脱硫装置の排水処理制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、湿式排煙脱硫装置に係り、特に排水処理に必
要な薬品等ニーテリティを低減するに好適な湿式排煙脱
硫装置の排水処理制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図に、湿式排煙脱硫装置に付随する代表的な排水処
理装置のフロー図を示す、湿式排煙脱硫装置より排出さ
れた脱硫装置排水１２０は、凝集沈澱槽（ｌｌ　１０１
において凝集剤タンク１０７より導かれる凝集剤１１５
と混合され排水中に含まれる灰分等固型物をスラッジ＋
１）　１１２として、凝集除去する０反応器１０２にお
いては、Ｃａ（ＯＨ）ｚタンク１０８より導かれるＣａ
　（ＯＨ）　ｔ　ｌ　１６、ＮａｚＣＯｓタンタ１０９
より導かれるＮａ、Ｃｏ’　　１１７、及びＮａＯＨク
ンタ１１０より導かれるＮａＯＨ１１８と、排水１２０
を混合し、排水１２０中に含まれるフッ素Ｆ−１鉄Ｆｅ
２′″、アルミニウム　ＡＩ”″等重金属、カルシウム
Ｃａｚ″″と反応させ、ＣａＦｔ　、Ｆｅ　　（ＯＨ）
ｚ　、Ａｆｆｉ　　（ＯＨ）ｔ　ＣａｃＯｓ等を生成し
、同時に凝集剤１１５の添加により固型化する。固型化
された固型物は、凝集沈澱槽１２＋　１０３においてス
ラッジ（２）　１１３として凝集除去する。次に、Ｎ分
除去装置１２２においては、メタノールタンタ１２３よ
り導かれるメタノール１２５、及びリン酸タンク１２４
より４かれるリン酸１２６を投入し、排水中に含まれる
Ｎ分をバクテリアにより吸収除去させる。

ｐＨ濶整タンタ（１１Ｌ　Ｑ　４では、排水１２０に含
まれるＣＯＤをＣＯＤ吸着塔１０５において効率よ＜　
ＣＯＤを吸着するために排水のｐ　ＨをＨ２Ｓｏ□タン
タ１１１より導かれるＨｚ　ｓ　ｏａ　　１１９により
調整する。ＣＯＤ吸着塔１０５においては、排水１２０
に含まれるＣＯＤを吸着樹脂に吸着させる。さらに、Ｎ
ａＯＨ１１８、Ｈｚ　Ｓ　Ｏ４１１９を添加することに
より吸着樹脂を再生すると共に濃縮ＣＯＤを生成、濃縮
ＣＯＤ液１１４として除去する。最後にｐＨ調調整メン
タ２）において、ＮａＯＨ１１８を添加、中和処理を行
い処理排水１２１を放流する。排水処理装置は、排水中
の重金属類、Ｎ分、ＣＯＤ、ｐＨ等を環境基準値内に抑
えることを目的としている。

従来技術では、湿式排煙脱硫装置排水中に含まれるフ・
７素環度、重金属類）二度、Ｎ分、ＣＯＤ濃度等に関係
なく、処理に必要なＣａ　　（ＯＨ）ｚ、Ｎａｚ　ｃｏ
ｆｆ　、Ｎａｏｌ（、メタノール、リン酸等の投入量を
一定として処理している。すなわち、脱硫装置排水中に
含まれる）・ノ素重金属類、Ｎ分、ＣＯＤ／１度等が起
こりうる最も悪い条件を想定して、処理しているため、
排水中のフッ素、重金属類、Ｎ分、ｃ　ｏ　Ｄ　ｔａ度
等が低い場合には、必要以上のＣａ　（Ｏｆ（）ｚ　、
Ｎａｇ　ｃｏ、　、ＮａＯＨ等を投入、消費している。

排水中のフッ素、Ｎ分、重金属Ｉｓ濃度は、脱硫装置の
上流側にあるボイラ等燃焼装置の燃料に依存している。

さらに、排ガス量、すなわちボイラ負荷にも左右される
。特に最近では、多炭種石炭燃焼ボイラにおける、これ
らの濃度は炭種により大きな差があり、さらにボイラ負
荷も中間負荷運用が増していることから高負荷時と低負
荷時の濃度に差が出てくる。従来技術は、Ｃａ　　（Ｏ
Ｈ）ｚ、Ｎ　ａ　ｚ　ＣＯ３、Ｎ　ａ　ＯＨ、メタノー
ル、リン酸、凝集剤等の処理ユーティリティに大きなマ
ージンをとった運用を行っていることになる。

また、脱硫装置排水量についても、ボイラ負荷に関係な
く一定であり、用水の消費についての配慮がなされてい
なかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、脱硫装置排水中に含まれる、フッ素、
重金属類、Ｎ分、ＣＯＤ濃度の高低についての考慮がな
されておらず、これらの処理、除去に必要なＣａ　（Ｏ
Ｈ）、　、Ｎａ、Ｃｏ３、Ｎ　ａ　ＯＨ、メタノール、
リン酸等投入量は、ボイラ燃料種類、脱硫装置性能から
起こりうる最も悪い条件での排水成分を想定しており、
通常運用では過大にマージンをとった排水処理装置運転
を行っていた。一方、排水中に含まれるフッ素、重金属
類、Ｎ分、ｃ　ＯＤ　ｔＱ度等を実時間で計測すること
は困難であり、Ｃａ　　（Ｏｌ−１）　ｔ　、Ｎ　３２
　ＣＯｚ、　ＮａＯＨ、メタノール、リン酸等の投入量
を制御することも困難であった。

本発明の目的は、計測し得るボイラ、脱硫装置状Ｂ量を
もとに、排水中のフッ素、重金属類、Ｎ分、ＣＯＤ濃度
等排水性状を実時間で推定し、排水処理に必要なＣａ　
（ＯＨ）ｔ　、Ｎａｇ　ＣＯ３、ＮａＯＨ、メタノール
、リン酸等の投入要求量を求め、制御し、ユーティリテ
ィを低減できる湿式排煙脱硫装置の排水処理制御装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ボイラ運転条件（負荷バクーン、燃料種類
）、脱硫装置運転条件及び、実時間計測可能なａ’Ｂｉ
をもとに、実時間計測が困難な化学類の濃度の推定及び
脱硫性能の予測ができる演算装置を設け、この演算装置
の出力信号を排水処理制御装置内の制御信号として使用
することにより達成される。

〔作用〕

運転状態予測演算装置は、ボイラ運転条件と脱硫運転状
態、排ガス中のＦ、Ｃ１等の濃度の予測、亜硫酸塩の酸
化率の予測、ＣＯＤの主要成分であるＳ２０．の生成量
予測、排水中のＣｌｃｉ度を制限値内に抑えるための排
水量の予測等が行えるように動作する。

それによって、排水処理制御装置は、最適な制御に必要
な情報が得られるようになるので、ボイラの燃料種類、
負荷が変った場合にも排水処理装置は性能を損なうこと
なく、さらに無駄なユーティリティを消費することがな
い。

〔発明の実施例〕

第１図に、ボイラ、湿式排煙脱硫装置、排水処理装置の
全体構成を示す。

ボイラ１の燃焼排ガスは、電気集じん器２において、ば
いじんの一部が除去され、脱硝装置３において、窒素酸
化物が除去され、空気予熱器４で冷却された後、脱硫装
置５に導入される。脱硫装置５においては、排ガス中の
ＳＯｗは、吸収塔循環ポンプ８によって供給される吸収
剤を含んだ吸収液と気液接触し、吸収除去され処理ガス
６となって排出される。吸収剤は、脱硫制御装置１７の
出力信号である吸収剤スラリ流量調整弁制御信号２３に
より開閉される吸収剤スラリ流量調整弁７により流ｍ調
整されて、脱硫装置５に供給される。

さらに、排ガス中のＦ、Ｃｆ、Ａｌ１等が吸収液中に混
入してくるが、これらの成分は脱硫性能を阻害するため
、脱硫制御装置１７の出力信号であるアルカリ剤流量調
整弁制御信号２０にもとづいて、アルカリ剤流量調整弁
ＩＯを開閉して、ＮａＯＨ等のアルカリ剤を供給し、上
記成分を固型物として吸収液中から除去する。ＳＯ，ｌ
と気液接触する吸収液スラリの流量は、脱硫制御装置　
１７の出力信号である吸収塔循環ポンプ台数制御信号２
１により吸収塔循環ポンプ８の台数制御により流量調整
される。酸化空気プロワ９の運転台数は脱硫制御装置１
７の出力信号である酸化空気プロワ台数制御信号２１に
より決定される。吸収液スラリの一部は石こう回収装置
１１に導入され、石こう１２として回収され、残りの排
水の一部は、排水処理制御装置ｆ１９の出力信号である
排水ブロー弁制御信号２４にもとづいて、排水ブロー弁
１３を開閉することにより流量調整されて、排水処理装
置１４において排水処理される。排水処理装置１４では
、排水処理制御装置１９の出力信号である排水処理装置
制御信号２６により、排水中の有害成分除去に必要な薬
品類の投入量等が決定される。

第２図及び第３図に、本発明による排水性状予測・排水
処理制御装置の系統図を示す。

排水性状を予測するために、排ガス流量計２７、燃料性
状データ３３、ｐＨ計３４、補給水性状データ３５、補
給水流量計３６、排ガス中ＮＨ３濃度計５６、排ガス中
Ｎ　ＯＸ　ｒｍ度計５７の出力信号をもとに、排水性状
予測演算器６１において、　　−以下の排水中主要成分
を予測演算する。

（１１Ａ１３″濃度：ＡｌｚＯｓが石炭燃料中に含まれ
工おり脱硫系内に入るが、排水中のＡＩ”は排水ｐＨに
依存することが知られておりｐＨの関数として（ｉ）式
で得られる。

ＡＩ”＝ｆ　　（ｐＨ）−（ｉ） ｐＨ：　ｐＨ計３４の出力信号 １２１Ｎ　ａ　”　濃度：脱硫系内において投入したＮ
ａ分により決まる。脱硫系内では、ｐＨ！ＪｉＪ整のた
めに排ガス中Ｈ（１，ＨＦＪｉに対応させて、ＮａＯＨ
を投入しており、Ｎａ″″濃度は（ｉｉ　）式で得られ
る。

Ｎａ”　＝ｆ　　（ＣＮｌｌ　　１ＭＮａ　　）　　　
　（ｕ）ＭＮ−−ｆ　（Ｇ、　Ｗｃ　ｌ、　Ｗｒ　）Ｇ
：排ガス流量（排ガス流量計２７の 出力信号） Ｃ１ｌｌｌ　　：　Ｎ　ａ　ＯＨ溶液中のＮａ”濃度Ｍ
ｏ　：脱硫系内投入ＮａＯＨ流量 Ｗｃｊ：燃料中ｃｌ濃度（燃料性状デ ータ３３より） ＷＦ　：燃料中Ｆ１度（燃料性状データ３３より） ＋３）Ｍｇ”濃度、　Ｍｇ！−濃度は、燃料及び補給水
中Ｍｇトより（ｉｉｉ　）式で得られる。

Ｍｇ”＝ｆ　　（Ｗｎ＊　　、ＦＮ＠　　、ＦＷ。

ＣＷ）　　−（ｉｉｉ　） ＷＭ、　　：石灰石中Ｍｇ濃度（石灰石性状データ４４
） ＣＷ：吸収剤スラリ流量（吸収剤スラ リ流量調整弁制御信号２３） Ｆ、ｌ＊　　：補給水中Ｍｇ濃度（補給水性状データ３
５） ＦＷ：補給水流量（補給水流量系３６ の出力信号） （４１Ｃａ”濃度：Ｃａ”＋濃度は、液中Ｎａ’、Ｍｇ
”ｃｐ−＞７４度及びｐＨにより支配されイオンバラン
スより求めることができ、（ｉｉ　）　　（ｉｉｉ　）
（ｉｖ）式を用いて（Ｖ）式で得られる。

Ｃａ”°＊ｆ　　（Ｎａ”　、Ｍｇ”、Ｃｊ！−。

ｐＨ）−（ｖ） （５）Ｎ分濃度：排水中のＮ分は、排ガス中Ｎ０ｘＮＨ
，，排水流量、及び脱硫装置での吸収効率より　（ｖｉ
）式で求めることができる。

Ｎ＝　ｆ　　（ＮＯｘ　、ＮＨｓ　、ＦＷ、ＥＮ−−。

Ｅ　）１８３・　Ｇ） ＮＯｘ　：排ガス中Ｎ０ｘｔ１度（排ガス中ＮＯｘ濃度
計５７の出力信 号） ＮＨゴ　：排ガス中のＮＨｓｒ１度（排ガス中ＮＨ，濃
度計５６の出力 信号） ＥＮＯウ　：脱硫装置Ｎｏχ吸収効率 ＥＭＨｉ　　’脱硫装置Ｎ　Ｈｚ吸収効率（６１ＣＯＤ
濃度：　ＣＯＤ予測演算器５８では、ｃｏｏ濃度を以下
のように予測する。排水中のほとんどは５ｚＯｂ”であ
るが、これは脱流装置で脱硫したＳＯ，の一部が転化し
て生成するものであり、（ｖｉ）式で得られる。

ＣＯＤ’＃Ｓｚ　０＆　’−＝ｒ　（Ｄ−０ｆｆｉ、Ｃ
Ｈ）−（ｖｊ　） Ｄ、。２＝（Ｃ□−Ｃ１゜）・Ｇ Ｄ、。！　：除去ＳＯ，量 ＣＨ：転化率 Ｃ１，二人ロＳＯ□濃度（入口Ｓ　Ｏ２濃度計２８出力
信号） Ｃ１゜：出口ＳＯｔ濃度（出ロＳＯ，濃度計２９出力信
号） 排水性状予測演算器６１で得られた排水性状データは、
−次遅れ要素４３を介して、薬品投入量デマンド信号演
算器６２に送る。ここで、−次遅れ要素は、ｘ／（１＋
Ｔｓ）で表すものである。

Ｘは、排水性状各データ、Ｔは排水量ベース脱硫系滞留
時間（Ｔ−Ｖ／ＣＢ、Ｖ：脱硫系水容量。

ＧＢ：排水ブロー量）、Ｓはラプラス演算子を表す。

薬品投入量デマンド信号演算器６２では、排水性状予測
演算器をもとに、以下のデマント信号を求める。凝集沈
澱槽凝集剤デマント信号７６は、凝集沈澱槽Ｆｌｌ’ｌ
　Ｏｌ内の凝集剤濃度が一定となるように ＦＴ、、　−ｆ　（Ｆ　Ｌ）　　−（Ａ）Ｆｔ、ＩＩ；
凝集沈澱槽凝集剤デマント量ＦＬ：排水流１（排水流量
系５５の出力信号） （Ａ）式で求め、凝集剤を投入し、排水中に含まれる灰
分等固形物をスラッジ（１）１１３として除去する０次
に反応器１０２での、排水中のフッ素。

重金属類、Ｃａ、Ｍｇ等除去のために、反応器Ｃａ（Ｏ
Ｈ）ｚ流量デマンド信号６８１反応器Ｎａ２ｃＯ３流量
デマンド信号６９１反応器ＮａＯＨ流量デマンド信号７
０１反応器凝集剤流量デマンド信号７７は、それぞれ（
ｉ　）　　（ｉｉｉ　）（ｖ）より　（Ｂ）　　（Ｃ）
　　（Ｄ）　　（Ｅ）式で求め、投入する。

ＦＣ−（ｏｎｒｔ　＝　ｆ　　（ＷＦ　、　　Ｆ　Ｌ）
　　　　（Ｂ）Ｆｓｍｔｃｏｘ＝ｆ　　（Ｃａ’　”　
、　　ＦＬ）−（Ｃ） ＦＭ−ｏＭ＝　ｆ　　（Ａ　ｊ！”、　Ｍｇ”、　　Ｆ
　Ｌ）−（Ｄ） Ｆｔ＋＋ｔ　＝　ｆ　　（ＷＦ　、　　Ｃａ”　”　、
　　Ａｌ１”。

Ｍｇ”、ＦＬ）　　−（Ｅ） Ｆ　ｃａ　（０１１１２：反応器Ｃａ（ＣＨ）２流量デ
マンド Ｆ　ｎｍｚｃｏｓ　：反応器Ｎ　ａ　！　ＣＯ３流量デ
マンド Ｆ　５ａｎＨ：反応器ＮａＯＨ流量デマンドＦｔ＋＋ｚ
　　：反応器凝集剤流量デマンド反応器１０２で反応し
た後、凝集沈澱槽（２＋　１０３に導かれ、Ａｎ！　（
ＯＨ）ｘ　、Ｍｇ　（ＯＨ）ｔ　。

Ｃａ　Ｆ２　、　　Ｃａ　ＣＯ３等の形でスラッジ１１
３として凝集除去する。ここで、排水性状予測演算器６
１で求めたＮ分（ｖｌ）式が、規定値より低ければ、Ｎ
骨除去装置バイパス信号７３によりバイパス弁７５を駆
動し、排水をバイパスする。規定値より高ければ、メタ
ノール流量デマンド信号７１、リン酸流量デマンド信号
７２を（ｖｉ　）式により、それぞれ（Ｆ）（Ｇ）式よ
り求め、Ｎ骨除去装置１２２に投入する。

Ｆｗｔ＝ｆ　　（Ｎ、ＦＬ）　　　　　（Ｆ）ＦＰ　＝
　ｆ　　（Ｎ、ＦＬ）−（Ｇ）次に、ＣＯＤ予測演算器
５８の出力に、−次遅れ要素を介し、その出力信号であ
るＣ　ＯＤ　ｔ１度が規定値より低ければＣＯＤ吸着塔
バイパス信号発生器５９より発生されるバイパス信号２
５によりバイパス弁７５を駆動し、ｐＨ３ｊｌ整タンク
（１）１０４及びＣＯＤ吸着塔１０５をバイパスし、ｐ
Ｈ調整タンク（２）１０６で規定値に排水ｐＨを調整し
、処理排水１２１を放流する。ＣＯＤ濃度が規定値より
高ければｐＨ１ｉ整タンク（１）１０４に導かれた排水
１２０に含まれるＣＯＤをＣＯＤ吸着塔１０５において
効率よ＜　ＣＯＤを吸着するよう排水ｐ　ＨをＨｔＳｏ
、１１９により調整する。

ＣＯＤ吸着塔１０５においては、排水１２０に含まれる
ＣＯＤを吸着樹脂に吸着させる。さらに、Ｎａ　ＯＨｌ
　１８．　　Ｈｚ　ＳＯａ　　１１９を添加することに
より吸着樹脂を再生するとともに濃縮ＣＯＤを生成、ｆ
ｌＪＩＩＣＯＤ液１１４として除去する。最後に、ｐｏ
！ｌ！整タンク（２）においてＮａＯＨ１１８を添加、
中和処理を行い処理排水１２１を放流する０以上の制御
は、排水中のフッ素１重金属類等を除去するのに必要な
薬品（Ｃａ　（ＯＨ）　ｚ　、　Ｎａ、Ｃｏ、、ＮａＯ
Ｈ，凝集剤）を投入することになり、従来方式に比べ、
ユーティリティ低減が計れる。

一方、排水ブロー弁１３の制御方式について下記する。

排水中ＣＺ濃度予測演算器６０は、排ガス中のＦ、ＣＩ
濃度予測演算器４７の出力信号である排ガス中ＣＩ！濃
度と水バランスより排水中のＣ１淵度を演算し、−次遅
れ要素４３を介し、出力し排水中ＣＩ濃度設定器５４の
出力信号との偏差を減算器３８ｂで求め、この出力信号
を調整計４９ａで処理した信号を加算器４２に加える。

加算器４２では、さらにＳ０８の絶対量に対応した排水
量を関数発生器４１で求めて加算する。加算器４２の出
力信号は排水量のデマンド信号であり、排水流量計５５
の出力信号との偏差をｉｆｉ算器３８Ｃで求め、この出
力信号を調節計４９ｂで信号処理して、排水ブロー弁制
御信号２４により排水ブロー弁１３の開度を調整する０
本実施例では、薬品投入量制御だけでなく、排水ブロー
弁制御により脱硫装置、排水処理装置の総合的運用が可
能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、排水処理装置に入る排水の性状を予測
でき、以下のような効果がある。

（１１排水処理に必要な薬品（Ｃａ　（ＯＨ）ｔ　。

Ｎａｚ　ＣＯ３，Ｎａｏｔｉ、Ｈｚ　ＳＯ４、メタノー
ル、リン酸、凝集剤等）投入量は、従来量も悪い条件を
想定して一定投入していたものを、排水性状により制御
でき、経済的である。

（２）排水ブロー量の制御により用水の低減ができ経済
的である。

（３）Ｎ分除去装置をバイパス系統を設けることにより
、メタノール、リン酸等の消費量低減ができる。

＋４＋　ＣＯＤ吸着塔バイパス系統を設けることにより
、Ｎ　ａ　ＯＨ，Ｈｚ　Ｓ　Ｏａ等薬品投入量が低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラ、脱硫装置、排水処理装置の全体構成図
、第２図、第３図は本発明による排水処理制御装置の系
統図、第４図は従来の排水処理装置の系統図である。 １・・・・・・ボイラ、２・・・・・・電気集じん器、
３・・・・・・脱硝装置、４・・・・・・空気予熱器、
５・・・・・・脱硫装置、７・・・・・・吸着剤スラリ
流ｉｔ調整弁、８・・・・・・吸収塔循環ポンプ、９・
・・・・・酸化空気ブロワ、ｌＯ・・・・・・アルカリ
剤流量調整弁、１１・・・・・・石こう回収装置、１４
・・・・・・排水処理装置、１５・・・・・・オンライ
ンデータ収録器、１７・・・・・・脱硫制御装置、１９
・・・・・・排水処理制御装置、２７・・・・・・排ガ
ス流量計、２８・・・・・・入口ＳＯ２？Ｑ度計、２９
・・・・・・出口５ｏｚ４度計、３１・・・・・・燃料
流量計、３２・・・・・・空気流量計、３４・・・・・
・ｐＨ計、３６・・・・・・補給水流量計、３８・・・
・・・減算器、３９・・・・・・掛算器、４０・・・・
・・割算器、４１・・・・・・関数発生器、４２・・・
・・・加算器、４７・・・・・・排ガス中Ｆ、　Ｃ１濃
度予測演算器、５４・・・・・・排水中０１濃度設定器
、５５・・・・・・排水流量計、５６・・・・・・排ガ
ス中Ｎ　Ｈｘ濃度計、５７・・・・・・排ガス中ＮＯｘ
濃度計、５８・・・・・・ＣＯＤ値予測演算器、５９・
・・・・・ＣＯＤ吸着塔バイパス信号発生器、６０・・
・・・・排水中Ｃｌ　ｆａ度予測演算器、６１・・・・
・・排水性状予測演算器、６２・・・・・・薬品投入量
デマンド演算器。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイラ等の燃焼装置と、この燃焼装置からの排ガ
   スから硫黄酸化物を吸収除去する脱硫装置と、この脱硫
   装置からの排水を処理する排水処理装置とを備えた湿式
   排煙脱硫装置において、前記燃焼装置および前記脱硫装
   置における各種の計測信号から前記脱硫装置内の吸収液
   の性状を予測する演算器を設置し、この演算器において
   前記脱硫装置からの排水の性状および排水量を予測演算
   し、これらの信号を前記排水処理装置を制御する制御装
   置の制御信号として使用する手段を設けたことを特徴と
   する湿式排煙脱硫装置の排水処理制御装置