JPH0275322A - 湿式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〕 本発明は湿式脱硫装置の運転方法に係り、特Ｇ酸化塔を
不要としたー塔式の湿式脱硫装置におして、吸収液中の
亜硫酸塩を酸化するために供給する空気量を最適な値に
制御する湿式脱硫装置の遊転方法に関する。

〔従来の技術〕

現在、実用化されている湿式排煙説破装置は、カルシウ
ム系、マグネシウム系の吸収剤を使用し、ン゛　　副生
物として石膏、硫酸マグネシウムを回収するζ　　方式
が主流である。

Ｌ　　　吸収剤としては石灰石、生石灰または消石灰な
Ｌ　　どを使用する石灰石−石膏法が知られている。第
３　４図は、石灰石を吸収剤とし、副生物として石膏二
　　を回収する従来の排煙脱硫装置を示したものであ墓
　　る。第４図において、ボイラ等の扉ガス１は除塵Ｂ
　　塔２に導かれ、ここで冷却除塵されて一部は脱硫５
　　された後、吸収塔３に導かれ、ここで循環液スラリ
と接触し、デミスタ４でミストを除去され、吸収塔３か
ら排出される。一方、吸収剤スラリである石灰石スラリ
２０は、石灰石スラリポンプ２に　　により吸収塔循環
タンク５に供給され、その人う１　　りは吸収塔循環ポ
ンプ７により吸収塔３内に設置ｒ　　されたスプレーノ
ズル２２に供給され、ここからシ　　吸収塔３内に噴霧
されて排ガスｌと接触し、排ガス１中の硫黄酸化物を吸
収除去して吸収塔循環タンク５へ戻り、循環使用される
。吸収後の吸収塔循環タンク５内のスラリは、吸収塔ブ
リードポンプ８より除塵塔循環タンク６へ供給され、除
塵塔２内でスプレーノズル２２からスプレーされ、さら
に排ガス１と接触し、排ガス１中の硫黄酸化物を除去す
ることによりスラリ中の未反応の石灰石の量を減じて副
生物回収系、すなわち酸化塔供給タンク１０へ供給され
る。酸化塔供給タンク１０で、未反応石灰石は硫酸を添
加することにより石膏とされ、また酸化に好適なｐＨに
調整される。

ｐＨＨＩｉ整されたスラリは、酸化塔供給ポンプ１１に
より酸化塔１２に供給され、ここで亜硫酸カルシウムは
空気酸化され石膏とされた後、導管１３を通ってシラフ
ナ１４へ導かれ、タンク１５、ポンプ１６で濃縮された
後、石膏スラリは遠心分離機１７で脱水され、粉体の石
膏１８を回収する。

シソフナ１４および遠心分離機ｌ・７での濾過水１９は
、循環して再利用される。

また上記従来技術では排ガス１は吸収塔３に導かれ、こ
こで炭酸カルシウムまたは水酸化カルシウムを含むで濁
液と気液接触させ、懸濁液に硫黄酸化物が吸収されるが
、その吸収反応過程を炭酸カルシウムを含む懸濁液の場
合について示すと、以下のとおりである。

排ガス中の硫黄酸化物としてＳ０２について考えると、
ｓｏ２ガスは懸濁液中に物理吸収し、亜硫酸を生成する
。

Ｓ０２　（ガス）−８０２（懸濁液中に吸収）（１）Ｓ
０２　（液中）　＋１（２０声Ｈ２ＳＯ３（２）液中の
亜硫酸は解離し、下式のような反応をする。

Ｈ２Ｓ　Ｏ３ｅコＨ”　＋　ＨＳ　０３−　　　　　　
　　　（３１一方、炭酸カルシウムとして石灰石が用い
られる場合が多いが、石灰石中の炭酸カルシウムは懸濁
液中に熔解する。

Ｃａ　ＣＯａ　←コＣａ　ＣＯ３（液中）（４）溶解し
ただ炭酸カルシウムは、懸濁液中で亜硫酸と反応し、亜
硫酸カルシウムを生成する。

ＣａＣＯ３＋Ｈ”　＋Ｈ３Ｏ３− 、＝＝Ｃａ　　ＳＯ３＋Ｈ２０＋ＣＯ２丁　　　　　　
　　　　　　　（５）また、（５）式で生成する亜硫酸
カルシウムは、懸濁液中の亜硫酸と反応し次亜硫酸カル
シウムを生成する。

ＣａＳＯ３＋Ｈ”　＋Ｈ３Ｏ３− Ｅ−Ｃａ　　（Ｉ　Ｓ　Ｏ３）　２　　　　　　　　　
　　（６１一方、（６）式の反応で生成した次亜硫酸カ
ルシウムは、懸濁液中の炭酸カルシウムと下式のような
反応が進み、亜硫酸カルシウム・と弱酸性の重炭酸水素
カルシウムＣａ　　（ＨＣＯ３）２を生成する。

２ＣａＣＯ３＋Ｃａ　　（Ｈ３Ｏ３）２−２ＣａＳＯ３
＋Ｃａ　　（ＨＣＯ３）２　　　　　（７）ＣａＣＯ３
が供給された場合でもＨＣＯ３−１Ｈ３Ｏ３−が存在す
ると、これらが緩衝剤として働き、ｐＨは比較的安定す
ることになる。

従来の湿式排煙脱硫方法では、前述の懸濁液中の一部を
酸化塔に導き、亜硫酸カルシウムの酸化反応を進め石膏
とするが、酸化塔では硫酸を添加し懸濁液のｐＨｌ整を
行ない、次亜硫酸カルシウムとして酸化反応を進める。

一方、懸濁液に硫酸を添加したとき、未反応の炭酸カル
シウムとの中和反応が起こり、石膏が生成する。

ＣａＣＯ３＋Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２０ ５Ｃａ３０４　・２Ｈ２０＋ＣＯ２７（８１また、亜硫
酸カルシウムは ２ＣａＳＯ３＋Ｈ２ＳＯ４＋２Ｈ２０ 、＝Ｃａ　ＳＯ４・２Ｈ２０＋Ｃａ　（Ｈ３Ｏ３）２　
（９）酸化塔に空気を供給すると酸素は液中に溶解し、
溶解酸素と大部分の亜硫酸カルシウムは（９）、（１０
）式の次亜硫酸カルシウムと反応し、石膏を生成する。

Ｃａ　（Ｈ３Ｏ３）２　＋％０２　＋２Ｈ２０鍔Ｃａ　
ＳＯ４・２Ｈ２０＋Ｈ２ＳＯ３αのこのように、従来の
湿式排煙脱硫方法では、未反応の炭酸カルシウムが吸収
塔から除かれるため、炭酸カルシウムを過剰に供給する
必要があること、さらに酸化塔でｐＨ調整用の硫酸が必
要であることから、ユーティリティコストが高くつく問
題があり、また酸化塔などを設置するための補機関連に
よる設備コストが高くなる欠点があった。

そこでユーティリティコスト、設備コストを低減する目
的で、吸収塔内で（ｌＯ）式の酸化反応を行なわせるた
めに特公昭５８−２８２０６、特開昭５８−９２４５１
．特開昭５８−９２４５２、特開昭５８−９５５４３、
特開昭５８−９８１２５、特開昭５８−９８１２６、特
開昭５８−１０４６１９、特開昭５８−１０４６２０、
実開昭５８−９１４２８などが提案されている。しかし
ながら、いずれも懸濁液のｐＨは高く、排ガス中の亜硫
酸ガスの吸収に対しては好ましいが、ｐ　Ｈが高いため
酸化反応速度が遅く、懸濁液中の亜硫酸板の濃度が徐々
に高くなっていくことになる。

すなわち、吸収塔内で除塵、吸収、酸化を円滑に行ない
、酸化塔を別に設置することなく効率よく石膏の回収と
高脱硫性能を得るには、亜硫酸カルシウム酸化系のｐＨ
ｔｌ整と、ｓｏ２吸収系の全５０３−一濃度の調整を行
なう必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、吸収液中の亜硫酸塩濃度がｓｏ２吸
収速度、すなわち脱硫性能に大きく影響することが明ら
かにされたが、吸収液中の亜硫酸イオンをオンラインで
検出することは容易モなかった。吸収液中の亜硫酸イオ
ンの検出手段としては、イオンクロマトグラフィや化学
的な容量分析によって定量化されるが、これらの結果を
オンライン制御因子として導入することは困難である。

本発明の目的は、−塔式湿式脱硫装置の吸収液中の亜硫
酸イオン量を検出し、亜硫酸塩を硫酸塩に酸化する空気
量を最適に制御する湿式脱硫装置の運転方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、吸収塔内で吸収液と硫黄酸化物を含む排ガ
スとを気液接触させて脱硫するとともに、排ガスの冷却
、除塵、硫黄酸化物の吸収、それにより生成する亜硫酸
塩の酸化を同一塔内で行ない、副生物として硫酸塩を回
収する湿式排煙脱硫方法において、吸収塔内の吸収液の
一部を抜出し、それにヨウ素溶液を添加し着色変化を検
出し、その結果に基づき吸収液中の亜硫酸イオン濃度が
所定範囲になるよう前記吸収液に吹込む空気量を制御す
ることを特徴とする湿式脱硫装置の運転方法により達成
される。

〔作用〕

一塔式湿式脱硫装置の吸収液中の亜硫酸塩は飽和溶解度
以下であり、イオン状態として存在しているので、亜硫
酸イオンはヨウ素溶液で定量することができる。その反
応式を示せば下記のとおりである。

ｓｏ３２−＋　ｔ、、　＋）１２０ ＝ＳＯ４２−＋２Ｈ”　＋２１− 吸収液の一部を抜出し、それにヨウ素溶液を添加すると
、亜硫酸イオンが存在しないときはヨウ素特有の褐色を
呈し、亜硫酸イオンが存在するときは無色あるいは白濁
化するので、その着色変化量を比色計または褐色の波長
領域である５６０〜７６０ｎｍで検出することにより亜
硫酸イオン量を推定することができる。なお、実際には
亜硫酸イオン濃度を定量化する必要はなく、一定量の吸
収液に所定濃度のヨウ素溶液を所定量添加することによ
り、亜硫酸イオン濃度が所定範囲にあるか否かを判定で
きるので、吸収液に供給する空気量をオンラインで制御
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。吸収
塔１０１には処理ガス１０２が導入され、吸収液１０３
を液循環ポンプ１０４で気液接触部１０５に送り、ここ
で主な脱硫反応が起こる。吸収液に処理ガス中の８０２
が吸収されて亜硫酸イオンとなる。吸収液は気液接触部
１０５、タンク１０６を循環することになる。亜硫酸イ
オンを酸化し硫酸塩にするため、亜硫酸塩酸化用空気導
入管１０７を通して空気が吸収液１０３に導入される。

吸収液の一部はサンプルライン１０Ｂから抜出され、ヨ
ウ素溶液による亜硫酸イオン分析計１０９に供給される
。採取した所定量の吸収液に所定濃度のヨウ素溶液１１
０を添加し、亜硫酸イオン量の判断を行ない、その結果
は演算器ｌｉｔによって信号化され、空気制御弁１１２
に信号が送られる。また、空気供給量などの最大、最小
などを設定するために、処理ガスの８０２濃度、ガス量
などの情報、処理後のガス中の５ｏ２４度および循環液
量などの情報を検出器１１３．１１４．１１５で検出し
、その信号は演算器１１１に送られ、空気制御弁１１２
を制御することになる。

第２図は、亜硫酸塩（ＣａＳＯ３・！４Ｈｚ　Ｏ）の液
ｐ　Ｈと、飽和熔解量を示すものである。−塔式湿式脱
硫装置の運転ｐＨは、通常３．８〜５．８であるから、
液中の亜硫酸イオンは第２図の直線の左側サイドで運転
される。

第３図は、排ガス処理量６０ＯＮｎ？、’ｈの一塔式湿
式脱硫実験装置で行なった実験結果を示すもので、第１
図の実施例に示す亜硫酸塩酸化用空気導入管１０７を通
して供給する空気の供給量と、吸収液中の亜硫酸塩濃度
および脱硫性能の関係を示す。吸収液中の亜硫酸塩濃度
は、空気量をふやすと亜硫酸塩が硫酸塩に酸化されて減
少し、一方吸収液中の亜硫酸塩濃度が減少すると、脱硫
性能は上昇する。脱硫性能は亜硫酸塩濃度の影響を受け
、吸収液中の亜硫酸塩の濃度が約１ｍｍｏｌ／β以下で
あれば、その影響は少ないことがわかる。

したがって、ヨウ素溶液による亜硫酸イオン分析計では
、所定量の吸収液をサンプルラインから採取し、亜硫酸
イオン濃度１ｍｒｎｏｌ／１を目安として、それに当量
するヨウ素溶液の所定量を添加して着色すれば、亜硫酸
イオン濃度はｌ　ｍ　ｍ　。

１／ｌ以下であり、着色または５６０〜７６０ｎｍの波
長が検出できないときは、亜硫酸イオン濃度は高（なっ
ているので、酸化用空気量を減らす方向または増やす方
向に空気制御弁１１２を作動させる。

また、吸収液中の亜硫酸塩を酸化するのに、過酸化水素
液を用いる場合には、第１図の空気制御弁１１２が過酸
化水素供給制御弁として作用する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、−塔式湿式脱硫装置の吸収液中の亜硫
酸塩をヨウ素溶液との着色変化をもって検出し、亜硫酸
塩を酸化させる空気量を最適に制御できるので、高い脱
硫性能が維持でき、安定した脱硫装置の運転ができると
ともに、余剰空気供給を防止でき、ユーティリティコス
トの低減ができる。また、常に亜硫酸塩濃度の変化を検
出しているので、ボイラ負荷変化に対して負荷追従性が
よくなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す一塔式脱硫装置のフ
ローシートを示す図、第２図は、亜硫酸塩の溶解度曲線
を示す図、第３図は、吸収液への空気供給量と亜硫酸塩
濃度変化および脱硫性能との関係を示す図、第４図は、
従来の酸化塔を必要とする湿式脱硫装置の概略フローシ
ートを示す図である。 １０１・・・吸収塔、１０３・・・吸収液、１０７・・
・亜硫酸塩酸化用空気導入管、１０８・・・サンプルラ
イン、１０９・・・亜硫酸イオン分析計、１１１・・・
演算器、１１２・・・空気制御弁。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図 １０１：吸収塔　　　　　　　　１】２：空気制御弁】
０２：処理ガス　　　１１３．１］４，１１５：検出器
１０３：吸収液 】０４：循環ポンプ 】０５：気液接触部 １０６：タンク １０７　：亜硫酸塩酸化用空気導入管 １０８：サンプルライン 】０９：亜硫酸イオン分析１↑ 】】Ｏ：ヨウ素溶液 】１１：演算器 −ＰＨ（−） 第３図 酸化用空気量　　（ｍ’Ｎ／ｈ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収塔内で吸収液と硫黄酸化物を含む排ガスとを
   気液接触させて脱硫するとともに、排ガスの冷却、除塵
   、硫黄酸化物の吸収、それにより生成する亜硫酸塩の酸
   化を同一塔内で行ない、副生物として硫酸塩を回収する
   湿式排煙脱硫方法において、吸収塔内の吸収液の一部を
   抜出し、それにヨウ素溶液を添加し着色変化を検出し、
   その結果に基づき吸収液中の亜硫酸イオン濃度が所定範
   囲になるよう前記吸収液に吹込む空気量を制御すること
   を特徴とする湿式脱硫装置の運転方法。