JPH0227867Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は湿式排煙脱硫装置に係り、特に、排気
ガスから硫黄酸化物を吸収すると共に石灰石スラ
リーから石膏を生成する石灰石−石膏法を採用し
た湿式排煙脱硫装置に関する。

〔考案の背景〕

石灰石−石膏法が適用された湿式排煙脱硫装置
においては、石灰石スラリーの循環路を構成する
吸収塔内に石灰石スラリーを導入すると共に、吸
収塔内に排気ガスを導入してこの排気ガス中から
硫黄酸化物を吸収し、硫黄酸化物が吸収された排
気ガスを吸収塔から排出すると共に、硫黄酸化物
と石灰石スラリーとの化合物を吸収塔から排出す
るように構成されている。この装置を運転するに
際しては、ボイラーの負荷変動等に対しても排気
ガスから硫黄酸化物を効率良く吸収するために、
排気ガス中のSO₂濃度、排気ガスの流量、循環液
（石灰石スラリー）のPH値を検出し、これらの値
に基づいて、吸収塔内へ導入する石灰石スラリー
の導入量を制御することが行なわれていた。

又、特開昭58−92452号、特開昭58−104619号、
特開昭58−104620号、実開昭58−91428号等に記
載されているように、吸収塔の循環液貯留タンク
内に空気を導入して曝気し、石灰石スラリーの溶
解度及び溶解速度を高めることが提案されてい
る。

又さらに、特開昭58−92452号、特開昭58−
95543号、特開昭58−98125号、特開昭58−98126
号、実開昭58−95126号に記載されているように、
吸収塔の気液接触部に循環液をリサイクルするた
めに、一旦、吸収塔から循環液を抜き出し、循環
液を調整槽で空気で曝気した後に、循環液を吸収
塔の気液接触部に供給する方法が提案されてい
る。

これらの方法は、いずれも吸収塔下部の循環液
貯留タンク内に気体を導入する方法であり、この
方法によつて装置を運転すれば、石灰石あるいは
石灰石スラリー中の石灰石の溶解度あるいは溶解
速度を高めることができ、又、吸収塔内で生成さ
れた亜硫酸カルシウムを、導入した空気中の酸素
で酸化し、一部硫酸カルシウムを晶析させること
ができる。

ところで、ボイラ等は常に一定の状態で運転さ
れることは少なく、一日の間でも負荷を変化させ
て運転される。このため、石灰石スラリーの導入
量及び循環液の循環量を負荷に応じて制御するこ
とが好ましく、これによつて余分な石灰石スラリ
ーを吸収塔内へ導入することを防止することがで
き、ユーテイリテイコストの低減を図ることがで
きる。

しかしながら、従来の方法が適用された装置で
は、負荷の変動に対してかならずしも最適な状態
で運転されていなかつた為、ユーテイリテイコス
トの低減を図ることができなかつた。

〔考案の目的〕

本考案は、前記従来の課題に鑑みて為されたも
のであり、その目的は、負荷応答性に優れユーテ
イリテイコストの低減を図ることができる湿式排
煙脱硫装置を提供することにある。

〔考案の概要〕

湿式排煙脱硫装置の吸収塔内での脱硫反応は、
非常に複雑な素反応が並行して進行しているが、
一般的には次のように考えることができる。即
ち、吸収塔内に導入された排気ガス中の硫黄酸化
物は炭酸カルシウムの石灰石スラリー中に吸収さ
れ、吸収されたSO₂は水と反応してH₂SO₃を生成
する。

SO₂（ｇ）＋H₂OH₂SO₃ …(1) H₂SO₃は次のように第一解離、第二解離し、
解離SO₃ ^--は溶解したCaCO₃のカルシウムイオン
と反応しCaSO₃を生成する。

H₂SO₃H⁺＋HSO₃ ^- …(2) HSO₃ ^-H⁺＋SO₃ ^-- …(3) CaCO₃Ca²⁺＋HCO₃ ^- …(4) Ca²＋SO₃ ^--CaSO₃ …(5) 一方、炭酸カルシウムの溶解によつて生成する
HCO₃及び排気ガス中の炭酸ガスは液相にH₂CO₃
を生成する。

H⁺＋HCO₃ ^-H₂CO₃ …(6) CO₂＋H₂OH₂CO₃ …(7) 生成されたH₂CO₃は吸収塔内に導入される排
気ガス中の炭酸ガスと平衡状態を維持し、余剰炭
酸ガスは炭酸ガスとして脱炭酸される。

H₂CO₃H₂O＋CO₂↑ …(8) このように一連の脱硫反応において、負荷変動
した場合には、循環液のPH値のみで吸収塔内へ導
入する石灰石スラリーの導入量を制御すると、吸
収塔内の石灰石スラリーが常時過剰状態となる。
このことは、循環液内の石灰石スラリーのPH値
が、共存するH₂CO₃による緩衝作用によつてほ
とんど変化しなくなるためである。これらのこと
は、第１図から第３図に示される実験結果によつ
て確認された。

第１図及び第２図には、実際に脱硫装置の循環
液を模疑した石灰石スラリーを調整し、石灰石ス
ラリーのPH回復挙動を調べた結果が示されてい
る。

このうち第１図には、炭酸カルシウムと二酸化
硫黄のモル比率を20に調整したスラリーを１試
験容器に入れ、1.2N／分・スラリーの空気
をスラリー中でバブリングし、かつスラリーを一
定条件で撹拌したときのスラリーのPH値と撹拌時
間との関係が示されている。第１図から、スラリ
ーのPH値は撹拌時間と共に上昇する傾向にあるこ
とが理解される。これは、吸収塔内に導入された
H₂SO₃が解離し、溶解した炭酸カルシウムのカ
ルシウムイオンと反応して亜硫酸カルシウムを生
成すると共に、生成されたH₂CO₃の脱炭酸反応
が促進し、スラリーのPH値が徐々に高まるためで
ある。

一方、第２図には、前述した調整スラリーを試
験容器に入れ、10％の炭酸ガス（残り窒素ガス）
雰囲気になるように流通し、気相中の炭酸ガスが
スラリー中に溶解し、平衝なH₂CO₃を液相に生
成される過程が示されている。気相中のCO₂ガス
と平衝なスラリーに、CaCO₃／SO₂≒20になるよ
うにH₂SO₃を供給すると、前述した脱硫反応が
促進し、スラリーのPH値はH₂SO₃が解離し、
CaSO₃の生成とCaCO₃が溶解して生成する
H₂CO₃は気相中のCO₂ガスと平衝状態になるまで
脱炭酸反応が促進し、スラリー中からCO₂が放出
し、スラリー中のPH値は定常状態に達する。この
脱炭酸反応と気相中のCO₂濃度が平衝状態になつ
た時点で、空気を1.2N／分・スラリーの割
合でスラリー中にバブリングすると、スラリーの
PH値は撹拌時間と共に徐々に高まり、ある一定の
値のPH値に回復し平衝状態に達する。

このようにスラリー中にH₂CO₃が溶解してい
ると、スラリーのPH値は緩衝作用で第１図に示し
たようなPH回復挙動は示さなくなる。一方空気を
スラリー中にバブリングすることで、見掛け上気
相中のCO₂分圧が下がり、空気のバブリングによ
つて脱炭酸反応が促進される。これは、第(2)〜第
(7)式に示される脱硫反応の化学種が右側に反応し
て平衝に達するためである。

第３図には、実際の脱硫装置の吸収塔から採取
したスラリーのPH回復挙動の実験結果が示されて
いる。このスラリーの回復挙動は大気中で撹拌し
つつスラリーのPH値を調べたものである。第３図
から、撹拌時間と共にPH値が高くなる傾向を示し
ていることが理解される。これは、吸収塔内では
排気ガス中のCO₂ガスとほぼ平衝なH₂CO₃がスラ
リー中に溶解しているためであり、大気中で撹拌
することによつて空気中のCO₂（約300ppm）と平
衝状態に脱炭酸反応が促進し、PH値が回復するた
めである。

このように、脱硫装置の吸収塔内での脱硫反応
は、脱硫装置が定常状態では、第(1)〜第(8)式に示
す脱硫反応の化学種は一定となり、吸収された
SO₂の量に等しい化学当量のCO₂ガスを放出する
脱炭酸反応が進行していることになる。このた
め、添加した炭酸カルシウムのCa²⁺への溶解速
度とCaSO₃の晶析速度も等しくなる。当然、吸収
塔内の循環液に空気をバブリングすることで、見
掛け上の液相のH₂CO₃の量を少なくすることが
できる。又空気をバブリングし、同伴するCO₂ガ
スを検出することで、吸収塔内の循環液の状態を
検知することができる。

このように、PH値のみを検知したのではPH値が
H₂CO₃の影響を受けるので、一定量の空気を循
環液にバブリングさせ、脱炭酸反応によつて放出
するCO₂を常時監視し、これらの値に応じた石灰
石スラリーの導入量を制御すれば、負荷の変動に
よつて余分な石灰石スラリーが吸収塔内へ吸収さ
れるのを防止することができる。

そこで、本発明においては、石灰石スラリーの
循環路を構成する吸収塔内に石灰石を導入すると
共に、吸収塔内に貯留した石灰石スラリー中に空
気を導入して石灰石スラリーをバブリングし、吸
収塔内に排気ガスを導入してこの排気ガス中から
硫黄酸化物を吸収し、硫黄酸化物が吸収された排
気ガス吸収塔から排出すると共に、硫黄酸化物と
石灰石スラリーとの化合物を吸収塔から排出する
湿式排煙脱硫装置において、バブリングされた石
灰石スラリー中の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガ
スセンサと、バブリングされた石灰石スラリー中
のPH値を検出するPHセンサと、前記各センサの検
出出力を監視して吸収塔への石灰石スラリーの導
入量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装
置は、PHセンサの検出出力によるPH値に応じて石
灰石スラリーの導入量を制御すると共に、炭酸ガ
スセンサの検出出力を一定値に維持する石灰石ス
ラリーの導入量を制御することによつて前記目的
を達成するようにしたことを特徴とする。

〔考案の実施例〕

以下、図面に基づいて本考案の好適な実施例を
説明する。

第４図には、本考案の好適な実施例の構成が示
されている。

第４図において、吸収塔１０内には、スラリー
調整槽１２、スラリーポンプ１４、スラリー供給
制御装置１６を介して石灰石スラリーが供給され
ており、吸収塔１０の底部に貯留した石灰石スラ
リーの一部は管１８を介して酸化塔あるいは石膏
回収系に排出されると共に、管２０、ポンプ２
２、管２４、分散管２６を介して吸収塔１０の上
部内に散布される。

又、吸収塔１０内には、排気ガス導入管２８を
介して排気ガスが導入される。導入された排気ガ
スは、分散管２６から散布される循環液と接触
し、硫黄分が吸収された排気ガスが排気ガス排出
管３０を介して排出されるように構成されてい
る。排気ガス導入管２８には排気ガスの導入量を
検出するガス量センサ３２と排気ガス中のSO₂濃
度を検出するSO₂濃度センサ３４が配設されてお
り、検出器３２、センサ３４の検出出力が演算器
３６に供給されている。

又、吸収塔１０底部に貯留した循環液中には、
ポンプ３８、管４０、分散管４２を介して空気が
導入されており、この空気によつて循環液のバブ
リングが行なわれている。

循環液中には気泡捕集器４４が挿入されてお
り、この気泡捕集器４４内には石灰石スラリー中
の炭酸ガス濃度を検出する炭酸ガスセンサ４６の
検出端が挿入されており、炭酸ガスセンサ４６の
検出出力が演算器３６に供給されている。又さら
に循環液が貯留するタンク側壁には、バブリング
された石灰石中のPH値を検出するPHセンサ４８の
検出端５０が配設されており、PHセンサ４８の検
出出力が演算器３６に供給されている。

又、分散管２６の下部側にはスラリー捕集器５
１が配設されている。この捕集器５１内には、ス
ラリーのPH値を検出するPHセンサ５２の検出端が
挿入されており、PHセンサ５２の検出出力が演算
器３６に供給されている。又さらに排気ガス排出
管３０には、排気ガス中の硫黄酸化物の量を検出
するSO₂センサ５４の検出端が挿入されており、
SO₂センサ５４の検出出力が演算器３６に供給さ
れている。

このように、本実施例においては、吸収塔１０
内に導入されたスラリー中にポンプ３８の作動に
よる空気を導入してバブリングし、スラリーの溶
解度及び溶解速度を高めることが行なわれてい
る。

又、本実施例においては、ボイラの負荷の状態
に応じて吸収塔１０内へ導入される石灰石スラリ
ーの供給量が演算器３６の制御によつて行なわれ
ている。

即ち、演算器３６には各種センサ群３２，３
４，４６，４８，５２，５４の検出出力が供給さ
れており、演算器３６はこれら各種センサの検出
出力に基づいてスラリー供給制御装置１６の作動
を制御するように構成されている。例えば、セン
サ３２，３４の検出出力によつて、ボイラの負荷
が変動したことが検知されたとき、PHセンサ４８
の検出出力によるPH値に応じて石灰石スラリーの
導入量を制御すると共に、PH値が６以上におい
て、炭酸ガスセンサ４６の検出出力を一定値に維
持する量に石灰石スラリーの導入量を制御し、石
灰石スラリーの溶解に必要な最少限の石灰石スラ
リーを吸収塔１０内に導入する制御を行なう。

このように、本実施例においては、バブリング
された石灰石スラリー中の炭酸ガス濃度とPH値を
検出し、これらの検出値に基づいてスラリーの導
入量を制御するようにしたため、負荷が変動して
も、負荷に応じて石灰石スラリーの導入量を最適
な量に制御することができ、負荷変動によつて吸
収塔１０内に余分な石灰石スラリーが導入される
のを防止することができる。このため、酸化塔
に、PH調整の目的で補給する硫酸の量を低減する
ことができ、ユーテイリテイコストの低減を図る
ことができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、バブリ
ングされた石灰石スラリー中の炭酸ガス濃度とPH
値を検出し、PH値に応じて石灰石スラリーの導入
量を制御すると共に炭酸ガス濃度を一定値に維持
する量に石灰石スラリーの導入量を制御するよう
にしたため、負荷が変動しても余分な石灰石スラ
リーが吸収塔内に導入されるのを防止することが
でき、ユーテイリテイコストの低減を図ることが
できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気曝気によるスラリーPH回復挙動を
示す特性図、第２図は気相CO₂と平衝なPH値の特
性図、第３図は本考案に係る装置で採取されたス
ラリーの排気中でのPH回復挙動を示す特性図、第
４図は本考案の一実施例を示す構成図である。 １０…吸収塔、１２…スラリー調整槽、１６…
スラリー供給制御装置、３２…ガス量センサ、３
４…SO₂濃度センサ、３６…演算器、４６…炭酸
ガスセンサ、４８，５２…PHセンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 石灰石スラリーの循環路を構成する吸収塔内に
   石灰石スラリーを導入すると共に吸収塔内に貯留
   した石灰石スラリー中に空気を導入して石灰石ス
   ラリーをバブリングし、吸収塔内に排気ガスを導
   入してこの排気ガス中から硫黄酸化物を吸収し、
   硫黄酸化物が吸収された排気ガスを吸収塔から排
   出すると共に、硫黄酸化物と石灰石スラリーとの
   化合物を吸収塔から排出する湿式排煙脱硫装置に
   おいて、バブリングされた石灰石スラリー中の炭
   酸ガス濃度を検出する炭酸ガスセンサと、バブリ
   ングされた石灰石スラリー中のPH値を検出するPH
   センサと、前記各センサの検出出力を監視して吸
   収塔への石灰石スラリーの導入量を制御する制御
   装置と、を備え、制御装置は、PHセンサの検出出
   力によるPH値に応じて石灰石スラリーの導入量を
   制御すると共に、炭酸ガスセンサの検出出力を一
   定値に維持する量に石灰石スラリーの導入量を制
   御することを特徴とする湿式排煙脱硫装置。