JPS62262728A - 湿式排煙脱硫装置の運転方法 - 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の運転方法に係り、特に排ガ
ス中の硫黄酸化物を吸収して生成する亜硫酸塩の酸化を
低ユーティリティで行なうに好適な湿式排煙脱硫装置の
運転方法に関するものである。

（従来の技術） 湿式排煙脱硫においては、アルカリ金属、アルカリ土類
金属およびその他アルカリ性の水酸化物、炭酸塩、亜硫
酸塩、酸化物の水溶液または！！！濁液を用いて排ガス
中の硫黄酸化物を吸収、除去し、副生品として安定な硫
酸塩を回収する方法が一般的である。第５図により、カ
ルシウム系吸収剤を用いて硫酸カルシウム（石膏）を副
生、回収する従来技術について説明する。

ボイラ等の排ガス１０１は除塵塔１で除塵、冷却された
後、または直接吸収塔２に供給され、該吸収塔２内で排
ガス中の硫黄酸化物が吸収、除去される。ここで、排ガ
ス中の硫黄酸化物を吸収、除去するために使用された吸
収剤スラリ１０２は、一旦、吸収塔循環タンク３に保持
され、循環して硫黄酸化物の除去が行なわれる。除塵塔
１がある場合には、除塵塔循環タンク４に吸収剤スラリ
１０３が保持され、除塵塔１に循環され、除塵と硫黄酸
化物の除去が行なわれる。吸収塔および除塵塔の各循環
タンク３および４では撹拌機５および６によって吸収剤
スラリか攪拌され、Ｓｏ２吸収性能の回復を図った後、
循環ポンプ７または８によって、再び吸収塔または除塵
塔に供給される。

これを逐次繰返すことにより、吸収剤スラリは排ガス中
の硫黄酸化物を吸収して亜硫酸カルシウムとなり、その
一部または条件によっては全量が排ガス中の酸素によっ
て酸化されて硫酸カルシウム（石膏）となる。該スラリ
は石膏製造プロセスで空気酸化、濃縮、脱水され石膏と
して回収される。

このようにして従来プロセスでは吸収プロセスで亜硫酸
カルシウムを常に完全に石膏とすることは困難であり、
該吸収剤スラリは酸化塔等で酸化する必要がある。なお
、吸収プロセスでの亜硫酸カルシウムから硫酸カルシウ
ムへの転換は排ガス中の０２、ＳＯ２濃度、排ガスと吸
収剤スラリの接触時間、接触面積、滞留時間およびＩ）
Ｈによって決まり、通常の排ガス条件で亜硫酸カルシウ
ムを全量吸収塔で石膏にするには、吸収塔ｐＨを低下さ
せ、吸収剤スラリの接触回数および接触面積を太き（す
る必要がある。接触回数、接触面積を大きくするために
は、液−ガス比を高める、塔高を高くすることなどが必
要となり、動力費の増大や設備費の増大につながること
になる。

上記プロセスにおいては、脱硫装置において最も重要な
胸硫性能（脱硫率）のコントロールは、基本的には吸収
塔循環スラリのｐＨを検知し、設定値との偏差に応じて
、吸収剤である石灰石スラリ供給量を制御することによ
りなされている。すなわち、脱硫性能を高めるには吸収
塔循環スラリのｐＨを高くする、すなわち、吸収塔循環
スラリ中の石灰石（Ｃａ　ＣＯ３）？Ｉｉ度を高めるこ
とが必要である。上記プロセスにおける吸収塔循環スラ
リ中にはＳ０２を吸収して生成した亜硫酸カルシウム（
Ｃａ　３０３　・％Ｈ２０）が多量（１０〜数百ｍ　ｍ
　ｏ　（１／　Ｉｔ　）に含まれており、このようなス
ラリ組成をもつ吸収塔循環スラリのｐＨと脱硫率の関係
は第２図のごと＜ｐＨの影響を強く受ける。

このため上記プロセスにおいては有効な脱硫率制御方法
であることが理解される。

上記プロセスは安定した脱硫性能を有し数多くの実績を
有しているが、近年、脱硫装置の合理化に対するニーズ
が強くなってきており、上記プロセス（以後、酸化別置
プロセスと称する）は設備費等の面から必ずしもそれら
のニーズにこたえられない。このため本発明者らは、鋭
意研究開発を行ない、ガスの冷却、除塵、吸収、酸化の
機能を１つの塔に有する湿式排煙脱硫装置を提案したく
特願昭６１−３６７５７号、特願昭６１−３６７５８号
）。

この装置は、脱硫塔１４と、該脱硫塔１４の下部に設け
られた循環タンク１５と、該循環タンク内に設けられた
撹拌機１７および１８と、吸収剤スラリを循環タンク１
５からスプレ手段２２に循環させる循環ポンプ１６から
構成されている。なお、１７はスラリ沈降防止用撹拌機
、１８は気体分散用の攪ＰＰ機、１９はデミスタを示す
。

上記脱硫プロセスは、石灰石−石膏法湿式排煙説硫プロ
セスの主要機能である（除塵・冷却）吸収、酸化といっ
た機能を１つの塔にもたせたものであるが、これを成立
させるには、液−ガス比、スプレ構造および配置、スラ
リｐＨ等の最適化はもちろんのことであるが、亜硫酸塩
の酸化状態が最も重要な因子である。本プロセスにおい
て脱硫性能をコントロールする方法として前述した酸化
別置プロセス同様、ｐＨを検知し吸収剤である石灰石供
給量を制御する方法を適用することができるが、本プロ
セスに該方法を用いた場合には、回収される石膏中のＣ
ａＣＯ３量が増減し、良質の石膏を回収するには必ずし
もよい方法とはいえない。副生ずる石膏を構造用、建築
用として使用するためには、一般に石膏中のＣａ　ＣＯ
３は１％以下が望ましいが、酸化別置プロセスでは酸化
塔へ供給する前に硫酸を使用して未反応ＣａＣＯ３の分
解および酸化条件の最適化を行なうため、そのような心
配がない。

このように、（除塵）−吸収一酸化の一体型プロセスに
おいては、説硫率を一定とするための方法として石灰石
供給量制御方式のみでは必ずしも得策とはいい難く、上
記問題点を解決する新規な制御方式が望まれていた。。

さらに、排ガス量、入口ＳＯ□濃度はボイラ等の運転条
件に大きく左右され、必ずしも最大限の酸化性能は必要
でない場合が多い。これに対して前記プロセスでは酸化
用撹拌機の回転数、空気量、運転台数は一定であるが、
排ガス条件によってはそこまで必要でない場合が多く、
余分なユーティリティを費やす可能性がある。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、−基或
の湿式排煙脱硫装置において低ユーティリティで、しか
も所期の説硫率を安定に維持することが可能な湿式排煙
脱硫装置の運転方法を提供することにある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、吸収剤スラリを除去Ｓ０２量に見合って供給
するのみでなく、酸化用撹拌機の台数を除去５ｏ２１に
見合って変化させることにより、前記目的を達成するよ
うにしたものである。すなわち、本発明は、排ガス中の
硫黄酸化物の除去手段およびそれにより生成する亜硫酸
塩を吸収塔下部の液溜側面に設置された２台以上の撹拌
機の翼近傍に空気を吹込み酸化する手段を一塔内に有す
る湿式排煙脱硫装置の運転において、塔への排ガス量お
よび除去ＳＯ□濃度を測定し、両者の積と設定値の偏差
により該酸化用撹拌機の運転台数を制御することを特徴
とする。

（作用） 複数台取付けられた酸化用空気微細化撹拌機は、排ガス
量およびＳ０２濃度を検知し、その信号に基づいて演算
を行ない必要酸化量を求め、それに見合って該撹拌機の
運転台数を決定することにより、排ガス中のＳ０２を吸
収して生成する亜硫酸塩をむだなユーティリティを使用
することなく、全量酸化することができる。なお、停止
させた撹拌機に対しては、空気の供給も停止することが
好ましい。なぜなら、単に空気を吹込むのみではほとん
ど酸化によらせず、むだなユーティリティとなるからで
ある。また、運転される撹拌機への空気の供給量は一定
が好ましい。これは、撹拌機回転数一定条件下で空気量
を変化させると、攪拌翼の軸動力が変化し、特に設定空
気量よりも空気量を減らすと軸動力は高くなり、モータ
に対して荷負荷となり、ひいては撹拌機の故障をきたす
可能性があるためである。それによって吸収液中の亜硫
酸イオンがほとんど０となり、吸収性能を高くすると同
時に、酸化に必要なユーティリティである撹拌機の運転
動力および空気供給動力を節減することができる。また
、吸収剤である石灰石スラリは除去ＳＯ□量に対してほ
ぼ等量供給するだけで済み、回収される石膏中のＣａＣ
Ｏ３濃度は低く維持され、石膏の品質を悪化させること
もなくなる。

以下、第１図を用いて本発明を具体的に説明する。

この装置は、第６図に示したー塔式脱硫装置の排ガス１
０１の供給ラインにガス流量計２４、硫黄酸化物濃度検
知器２３を設け、これらの積と設定値の偏差により酸化
用撹拌機１７．１８の運転台数を制御するようにした点
で第６図の従来装置と異なっている。

ボイラ等の排ガス１０１は脱硫塔１４に導かれ、スプレ
されたカルシウム系吸収剤スラリと接触し、除塵、冷却
および脱硫された後、デミスフ１９により同伴ミストを
除去され、脱硫塔から排出される。一方、吸収剤である
石灰石スラリ１０４は除去するＳ０２量に見合って循環
タンク１５に供給され、排ガスと接触してｐＨの低下し
た吸収スラリ中の水素イオン（Ｈ＋）を低減させる。循
環タンク１５には、複数台の空気微細化分散用の撹拌機
１７．１８が設置されており、ＳＯ２を吸収してＳ０２
平衡分圧の高くなったスラリの亜硫酸イオン（３０３”
）を酸化し平衡分圧を低下させ、Ｓ０２吸収性能の回復
を図るとともに、硫酸カルシウム（石膏）を得る。こう
して再生された吸収剤スラリは循環ポンプ１６によりス
プレ部へ供給され排ガスと向流接触しながら循環タンク
１５へ落下する。このように■（Ｓｏ□吸収〕・・・・
・・（ｐＨ低下、５ｏ３２−増加）−〇（ＳＯ３”−酸
化〕−−（Ｃａ　　（ＨＳＯ３）２　　＋　０２　　＋
　２　Ｈ２０＋ＣａＳＯ４・　２Ｈ２０＋Ｈ２Ｓ０４　
、Ｃａ５Ｏコ　・１／２Ｈ２０＋１／２０２　＋３／２
Ｈｚ　０−４Ｃａ５０４　　・　２　Ｈ２０Ｘ　Ｃａ　
ＣＯ３＋Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２０、Ｃａ３０４　・２Ｈ２０
等）−■〔ＳＯ２吸収〕・・・・・・と順次反応が繰返
し行なわれる。この際、第１Ａ図の制御ブロック図に示
すように装置入口のＳＯ２濃度検知器２３でＳＯ２濃度
を、ガス流量計２４で排ガス量（Ｇ）を検知し、その積
に対して必要な酸化量（除去ＳＯ□量）を求め、それに
見合って空気微細化用撹拌機（Ｍ）の運転台数（撹拌機
Ｍおよび空気Ａｉｒ）を変化させ、常に最適な酸化状態
にすることにより、むだなユーティリティを費やすこと
なく、亜硫酸塩の酸化を行ない、脱硫性能を安定させる
ことにより品質の安定した石膏が得られる。

このように循環使用される吸収スラリの一部は、循環タ
ンク１５から抜出され、シラフナ２０で濃縮され、最終
的に遠心分離機２１で脱水され、付着水１０％以下の石
膏として回収される。なお、場合によっては、シラフナ
２０を省略し、直接遠心分離機２１に供給することも可
能である。

本発明は、（除塵）・吸収・酸化の機能を一部に集約し
た湿式排煙脱硫プロセスにおいて最も重要な脱硫性能決
定因子である亜硫酸イオン濃度（ＳＯ３”−濃度）を低
ユーティリティで常にほとんど０とするために、ＳＯコ
”″の酸化手段である空気微細化分散用撹拌機の運転台
数を制御することにより、酸化可能量を制御し、常に最
適な酸化状態を得られるようにしたものである。撹拌機
の運転台数と酸化可能量、すなわち酸化速度の関係を第
３図に示すが、これは本発明者らが実験、研究を行なっ
た結果得られたものであり、本発明の特徴となるもので
ある。

本発明者らは、（除塵）・吸収・酸化−基型プロセスに
ついて鋭意研究を行なった結果、酸化別置型プロセスと
本プロセスとが明らかに異なる脱硫メカニズムで成り立
っていることを見出し本発明に到った。すなわち、吸収
液中に亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３・％Ｈ２０）を多
量に含む酸化別置型プロセスにおいては、脱硫率と吸収
液ｐＨの関係は第２図に示したように脱硫率はｐＨに対
する依存性が高いが、本発明者らが、吸収−酸化一部型
プロセスに関する試験を行なった結果、第２図に併記し
たように脱硫率はｐＨに対する依存性が小さく、ｐＨが
４〜６．５の範囲ではほぼ一定の脱硫率を示すため、酸
化別置プロセスで有効なｐＨを検知して石灰石供給量を
制御する方法のみでは脱硫率のコントロールが困難であ
ることが分った。また、吸収・酸化−基型プロセスにお
いては、塔下部循環タンクより石膏を回収するため、循
環タンクに必要以上のＣａＣＯ３を投入して脱硫率を高
めようとすると回収される石膏中に未反応のＣａＣＯ３
が多量に混入し副生石膏の品位を低下させる。

以上のような実験的事実に基づき、本発明者らは吸収・
酸化−基型説硫プロセスの制御方法について鋭意研究し
たところ、本プロセスにおいては吸収液中の亜硫酸イオ
ン濃度により脱硫性能が大きく変化することを見出した
。第４図は、本発明者が実験を行なって得た結果の一例
を示すが、本プロセスにおいては、脱硫率は吸収液中の
亜硫酸イオン濃度に強く影響を受けることがわかる。こ
のように吸収・酸化−基型説硫プロセスが亜硫酸イオン
濃度の影響を強く受けるのは、亜硫酸イオン濃度が高い
と吸収液中のＳＯ□分圧が高（なり吸収液のＳ０２吸収
能力が低下するためである。

このように、吸収・酸化−塔プロセスにおいては、吸収
液中の未反応Ｃａ　ＣＯ３濃度を低くして運転し、ｐ　
Ｈを４．０〜６．０、望ましくは５．０〜５゜５で運用
するが、この場合においては高い吸収能力を維持するた
め、排ガスと接触してＳＯ２を吸収し循環タンクに落下
してきた吸収液の亜硫酸イオンをほぼ全量酸化して硫酸
塩とし、吸収液のＳＯ□平衡分圧を低くしてやることが
重要である。

本プロセスにおいては、この亜硫酸イオン酸化手段とし
て循環タンク側面に複数台の酸化用撹拌機を設置し、そ
の翼近傍に空気を供給し、撹拌機翼の回転により生ずる
剪断力で空気を微細化して酸化剤となる空気中の酸素を
効率よく溶解させ、酸化を行なう方法を用いている。本
システムでは、除去ＳＯ，量に見合った酸化状態を得る
ための撹拌機の台数制御を行なうことにより、本発明の
目的を達成することができる。なお、本発明を実施する
にあたっては、酸化用の撹拌機を等分に配置し、台数を
変化させるにあたっては、できるだけ運転する撹拌機が
タンク水平断面からみて偏りがないのが好ましい。また
、１５！拌機を停止した場合には、空気もそれに伴って
止めるか、またはスラリ逆流防止程度の空気にとどめる
等の操作を行なうのが好ましい。

本発明を実装置に通用する際には、想定される最も厳し
い条件でも亜硫酸塩がほとんどＯとなるように複数台（
処理ガス量、装置入口５ｏ２４度、タンク液深等により
プラントでは異なるが２〜２０台程度）設置する。

本発明の実施方法の一例を第７図に示す。この場合、撹
拌機は第８図に示すようにＡ−Ｆの６台が設置される。

使用例を示せば下表のようである。

第１表 最大設定値時には、全台の撹拌機を運転するが、実際に
は信号として与えられる排ガス量、入口ＳＯ□濃度、出
口ＳＯ２濃度により除去５Ｏ２ｆｆｉ（Ｑ　’　／Ｑ）
を演算し、その演算値がどの領域にあるかにより、最適
な運転台数が選択される。ここでは （Ｇ：処理ガス量、３ｉｎ：入口Ｓ０２濃度、５ｏｕｔ
：出口ＳＯ□濃度、Ｑ：最大除去ＳＯ□量（設置値）、
Ｑ’：任意時間の除去ＳＯ□量）、Ｑ’／ＱＸ１００＝
４０％のときに運転台数をＯとしているが、これは排ガ
ス中の０２により自然に酸化される量でバランスがとれ
ること（すなわち、強制酸化が不必要であること）を示
す。

本発明をさらにに効果的に用いる方法として、吸収液中
の５ｏｆｆ”−″濃度を連続的に分析し、その信号と設
定値との偏差をもって運転台数を決定する方法が挙げら
れる。

このように、本発明を用いることにより最も厳しい排ガ
ス条件でも、また強制酸化を要しない場合でも低ユーテ
ィリティで対応が可能となる。

さらに本発明の内容を明確にするため実施例を用いて詳
しく説明する。

（実施例） 実施例１ 処理ガスｌｓ　８　ＯＮｎ？、／ｈ　（定格）の吸収・
酸化−基型排煙脱硫装置を用い実験を行なった。脱硫塔
は径がφＱ、３ｍ、高さが約９．５ｍで、塔下部の循環
タンクはφｌ、Ｑｍ、高さ１．５　ｍで、亜硫酸塩酸化
用およびスラリ沈降防止攪拌用に側面式撹拌機を４台、
等分にタンク底より１５０１ｍの高さに取付けた。なお
、撹拌機は翼としてφ１２０　ａｍの３枚プロペラ型の
ものを用いた。この撹拌機の回転数を１５０Ｏｒｐｍで
一定とし、１台当たりに供給する空気量を０．７５　Ｎ
　ｍ’　／　ｈとした。吸収剤として約２０　ｗ　ｔ％
の石灰石スラリを循環タンクに供給した。循環タンクに
はＣａＣＯ３およびＣａ５Ｏ＋　・２Ｈ２０を主成分と
する吸収剤スラリが４１０１保持されており、循環ポン
プによりタンクより抜出され８．６８ｔ、／ｈの流量で
ｊ循環した。循環タンクのｐＨが５．５となるように石
灰石スラリを供給した。

排ガス量：　５８　ＯＮｎ？／ｈ、入口ＳＯ□濃度＝７
４０ｐｐｍの排ガス条件において、撹拌機４台全部を運
転したところ、説硫率として９０％、また吸収液中のＳ
ＯＯ１２濃度は常に０．５　ｍ　ｍ　ｏ　ｌ　／ｌ以下
に保たれた。

実施例２ 排ガス量：　３０５Ｎｒｒｒ／ｈ、入口ｓ０２濃度：６
３０ｐｐｍ（ボイラ負荷としてＡ負荷に相当）の排ガス
条件において、撹拌機の運転台数を２台として運転した
ところ、脱硫率として９２％、また吸収液中の５ｏ３２
−濃度は常に０．５ｍｍｏｆｆｉ／ｌ以下に保たれた。

参考例１ 実施例２と同様の排ガス条件において、撹拌機の運転台
数を４台としても脱硫率は９２．０％、また吸収液中の
ＳＯコト濃度も実施例２と同様０．５ｍ　ｍ　ｏ　ｌ　
／　ｌ以下であった。なお、実施例１および２で回収さ
れた石膏中のＣａＣ０＋濃度は、常に１％以下であった
。

（発明の効果） 本発明によれば、（除塵）・吸収・酸化−基型プロセス
において、重要な亜硫酸塩の酸化を効率的に行ない、か
つ安定した脱硫率を得ることができる。特に、回収され
る石膏中のｃａｃｏ：ｌａ度を一定としながら酸化量を
必要量に応じてコントロールすること、すなわち、酸化
に費やすユーティリティを最小限にとどめることが可能
である。

従来の酸化別置型プロセスの場合、排ガス条件が変化し
ても、実際に酸化塔まで吸収剤スラリか供給されるまで
の時間遅れが大きく、本制御方式の通用は困難である。

本発明により、ボイラの低負荷時、あるいは８分の低い
石炭等を燃焼させた場合には、酸化用撹拌機の運転台数
を減らして運転することが可能で、それにかかる撹拌機
の運転動力および空気供給動力を節減することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による湿式排煙脱硫装置のフローシー
トを示す図、第１Ａ図は、その撹拌機の運転制御ブロッ
ク図、第２図は、吸収・酸化−基型プロセスおよび酸化
別置型プロセスのスラリｐＩ］と脱硫率の関係を示す図
、第３図は、酸化用撹拌機の運転台数と酸化可能量の関
係を示す図、第４図は、吸収液中の亜硫酸イオン濃度と
脱硫率の関係を示す図、第５図は、酸化別置型プロセス
のフローシートを示す図、第６図は、吸収・酸化−基型
プロセスのフローシートを示す図、第７図は、本発明の
実施例における酸化用撹拌機の運転台数の設定基準の一
例を示す関係図、第８図は、撹拌機の配置状態の一例を
示す説明図である。 １４・・・説硫塔、１５・・・循環タンク、１６・・・
循環ポンプ、１７．１８・・・撹拌機、１９・・・デミ
スタ、２０・・・シラフナ、２１・・・遠心分Ｆ４１機
、２３・・・硫黄酸化物濃度検知器、２４・・・ガス流
量計、２５・・・バルブ、１０１・・・排ガス、１０２
・・・循環スラリ、１０４・・・石灰石スラリ、１０６
・・・空気、１０７・・・濾過水、１０８・・・石膏。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第２図 第３図 酸化用撹拌機運転台数　（台） 吸収液中Ｓ０２濃度（ｍｍｏｎ／！Ｉ）簗５図 １０８−ゴニ≧２ 石・ハ・ 第７図 ＧＸ（Ｓｉｎ−５ｏｕｊ）ｘ１００＝ｇレベａｘｌｏｏ
（’ん）第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガス中の硫黄酸化物の除去手段およびそれによ
   り生成する亜硫酸塩を吸収塔下部の液溜側面に設置され
   た２台以上の撹拌機の翼近傍に空気を吹込み酸化する手
   段を一塔内に有する湿式排煙脱硫装置の運転において、
   塔への排ガス量および除去ＳＯ＿２濃度を測定し、両者
   の積と設定値の偏差により該酸化用撹拌機の運転台数を
   制御することを特徴とする湿式排煙脱硫装置の運転方法
   。
2. （２）特許請求範囲第１項において、前記の吹込む空気
   は稼働中の酸化用撹拌機のみに供給することを特徴とす
   る湿式排煙脱硫装置の運転方法。
3. （３）特許請求範囲第１項または第２項において、稼働
   する酸化用撹拌機１台当たりに供給する空気量は一定量
   であることを特徴とする湿式排煙脱硫装置の運転方法。