JPH0398617A - 湿式排煙脱硫装置の制御装置 - 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の＠酸流量の制御装置に係わ
り、特に硫酸量を低減すると共に、安定した純度の石膏
を回収するのに好適な湿式排煙脱硫装置に関する． ［従来の技術］ 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内、多大な比率を占
める硫黄酸化物（Ｓｏ．）の排出規制は年々厳しくなる
傾向にある。この情勢下で第２次石油ショック以来、石
油を主燃料としてきた我国の発電業界はより安価で、か
つ安定した供給源をもつ石炭へと燃料転換しつつある。

さらにこの石炭も長期的な安定供給や貿易アンバランス
の緩和等の目的から非常に多くの国、産地から輸入され
るようになっており、一つの発電所で数十種類の石炭が
使用される例もある。この石炭の性状の違いにより、ボ
イラでの燃焼特性が異なるだけでなく、ボイラでの燃焼
排ガス性状により脱硫特性も大きく異なることになる．
また、ボイラが大型化する一方、発電コストを低下させ
る目的で発電需要に応じて頻繁な負荷変動を行うために
一日単位、週単位でボイラの起動、停止（Ｄａｉｌｙ　
　Ｓｔａｒｔ　　Ｓｔｏｐ，Ｗｅｅｋｌｙ　　Ｓｔａｒ
ｔ　　Ｓｔｏｐ．以下単にＤＳＳ，ＷＳＳという）運転
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Ｉ＼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％
向上させることができるからである， ところが、このように一日単位でｔＸＳにＤＳＳ運転、
週単位でＷＳＳ運転を行うために、この負荷変化によっ
ても排ガス量およびガス性状が大きく異なる． 上記したボイラでの使用炭種の増大および運用変化の拡
大、高速化に伴って、ボイラの排ガスを処理する＃ｔ煙
脱硫装置も、ボイラ側の運転状態の変化に追従し、かつ
各運転状態でユーティリティを最低にした最適運転を目
指す必要が生じてきた．以下、具体的に図面を用いて従
来技術の問題点を説明する． 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（ＣａＣ○，）、水酸化カルシウム（
Ｃａ（ＯＨ）ｚ）または酸化カルシウム（Ｃａｂ）等を
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（Ｓｏ．）を吸収し、得ら
れた亜硫酸カルシウムを酸化して、＊ａカルシウム、す
なわち石膏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＃Ｉ楕成を第３図に示す．第３図において、吸収塔
１の入口における未処理ガス２は吸収塔１内に導入され
、カルシウム系の吸収液スラリと吸収塔１内で気液接触
して未処理ガス２に含まれた硫黄酸化物、ダスト、ＨＣ
ＩおよびＨＦが除去される．清浄化された処理ガスは、
デミスタ３で同伴ミストが除去された後、処理ガス４と
して大気へ排出される．一方、吸収剤スラリは吸収剤ス
ラリ配管５を経て、必要量が吸収塔１の吸収塔循環タン
ク６へ供給され、吸収液スラリは循環ボンブ７により吸
収塔１の頂部へ送られて、硫黄酸化物を吸収する． この吸収塔１内で硫黄酸化物を吸収して亜硫酸カルシウ
ムになった吸収液スラリは吸収塔循環タンク６に戻って
くるが、吸収塔循環タンク６内には空気８が供給されて
いるので、亜ｆｉｌカルシウムはそのほとんどが石膏と
なる．循環吸収液スラリの一部は抜き出し配管９により
中継タンク１０に抜き出される．中継タンク１０には硫
酸タンク２２に貯えられた硫酸がボンプ２３により昇圧
され、導管２６を経て添加され、未反応の石灰石等を石
膏１７へ変換し、高純度の石膏１７を回収する．中継タ
ンク１０のスラリはスラリボンプ１２、導管１３を経て
シツクナ１４へ抜き出され、所定濃度に濃縮された後、
分離器１５により石膏１７は脱水され、固形物としてコ
ンベア１６によって回収される，一方、シツクナ１４の
上澄水（Ｐ過水〉はｐ過水導管】８を経てｒ過水タンク
１つに貯えられる． Ｐ過水の一部は、系内の塩素イオン等の不純物の濃度を
一定値以下に保つために、ブロー水調節弁２０を経てブ
ロー水導管２１より図示していない排水処理装置へ排出
される．残りのｌ過水は、図示していない吸収液スラリ
タンク等へ戻されて系内で再利用される． 以上のような系統において、上記した脱硫装置への流入
ガスの煤塵濃度、硫黄酸化物濃度等が変化すると吸収塔
１内の吸収液スラリの組成も変化し、最終的には石膏の
純度も変化することになる。

すなわち副生石膏中には不純物として煤塵、未反応の石
灰石等が含まれているため、硫黄酸化物濃度が高く、煤
塵濃度が低い程、石膏純度は高くなる。また、未反応石
灰石濃度が低い程、石膏純度は高くなる． 一方、副生石膏は、セメントメーカやボードメー力に引
き取られ、セメントの添加剤や石膏ボードの材料として
使用されるため、その純度が規定されている．このため
、上述の通り未反応の石灰石を石膏に転換するために、
中継タンク１０において硫酸が添加されている。

なお、中継タンク１０内のｐＨはｐＨ計２５で測定され
ている． ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術では中継タンク１０への硫
酸゛供給量の制御方法は第４図に示す通り、基本的には
吸収塔１からの抜き出し配管９に設けられた流量計２７
により計測される抜き出しスラリ量に比例して制御され
ていた．すなわち、これは、抜き出しスラリ中の組戒が
ほぼ一定であるとの前提での制御であり、硫黄酸化物濃
度と煤塵濃度の関係等は一切考慮されていなかった．例
えば、硫黄酸化物濃度が高く、煤塵濃度が低い条件で、
未反応石灰石を石膏に転換しなくても十分高い石膏純度
を維持できる場合にも無駄な硫酸を供給することになる
． このように、上記従来技術は、排ガス性状の変化および
運転条件による石膏純度への影響が配慮されていなかっ
た． 本発明の目的は、運転中の石膏純度を管理し、基準値と
の比較により、必要最少限の硫酸を供給する制御装置を
提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 本発明の上記目的は次の構成により達成される。

すなわち、ボイラ等の燃焼排ガス中の硫黄酸化物を石灰
石等の吸収剤スラリで吸収し、副生品として石膏を回収
する湿式排煙脱硫装置において、該脱硫装置に流入する
排ガス流量、排ガス中の硫黄酸化物濃度、脱硫装置出口
排ガス中の硫黄酸化物濃度、煤塵濃度、脱硫装置の吸収
塔に供給する吸収剤スラリ流量、吸収塔から抜き出され
る吸収スラリ流量、吸収スラリ中の石灰石を石膏とする
ために供給する硫酸流量および亜硫酸カルシウムを石膏
に酸化する酸化率をそれぞれ計測するための計測手段と
、各々の計測手段の計測値を基に副生石膏の純度を算出
し、算出副生石膏の純度に基づき、予め定められた副生
石膏の純度基準値を満足するような必要硫酸量を演算す
る必要硫酸量演算手段と、演算された必要硫酸量を吸収
スラリに供給する必要硫酸量供給手段と、を設けた湿式
排煙脱硫装置の制御装置である。

［作用］ 吸収塔内で生成される石膏量と未反応石灰石のうちで硫
酸により転換される石膏量との合計量の吸収スラリ中の
全固体垂量に対する割合から吸収スラリ中の石膏純度を
求める． 次いで、この石膏純度の計算値が基準石膏純度にできる
だけ等しくなるような硫酸添加量を求め、石膏純度が基
準値を上回る場合は硫酸流量を減少させ、逆の場合は硫
酸流量を増加させる。

［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図は本発明に係わる制御系統図、第２図は本発明の
実施例に係わる湿式排煙脱硫装置の概略ｔＲ或図である
． 第１図、第２図において符号エないし２７の部材は第３
図に示した部材と同一部材である．第２図において．．
吸収塔１人口には排ガス流量計３１、排ガス中の硫黄酸
化物濃度計３２、排ガス中の煤塵濃度計３３がそれぞれ
設けられ、また、吸収塔ｌ出口には排ガス中の硫黄酸化
物濃度計３４、中継タンク１０には硫酸流量計３５、吸
収剤スラリ配管５には吸収剤スラリ流量計３６がそれぞ
れ設けられている。第１図の制御系統図に示すように、
石灰石抜き出しスラリ流量計２７から吸収塔抜き出しス
ラリ流量信号３７、排ガス流量計３１から吸収塔入口に
おける排ガス流量信号３８、硫黄酸化物濃度計３２より
吸収塔入口における硫黄酸化物濃度信号３９、煤塵濃度
計３３より吸収塔入口煤塵濃度信号４０、硫黄酸化物濃
度計３４より吸収塔出口における硫黄酸化物濃度信号４
１、吸収剤スラリ流量計３６より吸収剤スラリ流量信号
４２および１酸流量計３５より硫酸流量信号４３の各信
号が演算器４４に出力される。そして、上記各信号に基
づき石膏純度演算器４４において石膏純度が計算される
。その演算結果４５および予め設定された純度基準値４
６に基づき必要硫酸量演算器４７において必要硫酸量を
演算し、演算結果４８に基づき調節計４９を介してｌｉ
ｉ酸供給量流ｉ調節弁２４を制御する． 第１図においてプロセス量検出信号３７〜４３を演１８
４４に入力することにより石膏純度を演算するが、この
演算内容を以下に示す。

石膏純度は下式で表される． ・　・　・　（１） χ０二石膏純度（％） Ａ：吸収塔内で生或される石膏ｉ（ｋｇ．／ｈ）Ａ＝吸
収硫黄酸化物量（ｋｇ■ｏｆ／ｈ）Ｘ（酸化率）Ｘ１７
２ Ｂ・吸収塔で酸化されない亜硫酸カルシウムの量（ｋｇ
／ｈ） Ｂ＝吸収硫黄酸化物量×（１一酸化率）ｘｌ２９Ｃ：未
反応石灰石のうち、硫酸により転換される石膏１　（　
ｋｇ／　ｈ　） Ｃ＝硫酸供給量（ｋｇ　ｍｏｌ／ｈ　）　ｘ　１　７　
２Ｄ：未反応石灰石の内、硫酸により転換されない石灰
石量（ｋｇ／ｈ） Ｄ＝［供給石灰石量（ｋｇｍｏｌ／ｈ）一吸収硫黄酸化
物ｉｌ（ｋｇ−ｏｆ／　ｈ）］　ｘ　１　０　０−ＣＸ
ＩＯＯ／１７２ Ｅ・吸収塔内で捕集される煤塵量 Ｅ＝吸収塔入口ガス量×煤塵濃度 なお、ここで酸化率は（２）式により手分析で求め、定
数として計算機に入力する． ・　・　（２） ［ＣａＳＯ２］：スラリ中のＣ　ａ　Ｓ　Ｏ　ｘ濃度（
＋＊　ｍｏｌ／ｈ）［ＣａＳＯ．］：スラリ中のＣ　ａ
　Ｓ　Ｏ　４濃度（論ｍｏｌ／ｈ）なお、上記酸化率は
定期的に手分析によりチエ・ンクする． 実際の吸収塔１の運転条件は刻々と変化しているが、吸
収塔循環タンク６内には多量の吸収液スラリが保有され
ているので、液性状の変化は遅れが生じる．そのため、
吸収液スラリ中の石膏純度の計算は上記（１〉式に対し
、吸収塔循環タンク６内の保有液量による容積効果（時
間遅れ）を考慮する． このようにして石膏純度が連続的に演算できると、基準
純度４６との比較により、必要な硫酸流量を演算できる
。すなわち、 Ｆ＝供給石灰石ｉ　（ｋｇ　ｍｏｌ／ｈ）一吸収硫黄酸
化物（ｋＦｉ論ｏｆ／ｈ） とし、これを（１）式に代入すると、 ・　（３） が得られる．次いで、（１）式において下記条件を満足
させるＣの最小値に対応する必要硫酸流量（ＣＸ９８／
１　７２）４８を求めることになる．石膏純度計算値４
５≧基準純度４６・・（４）この必要硫酸流量４８を設
定値として硫酸流量を調節計４９により制御し、調節弁
２４を作動させる． （１）式において、Ａは排ガス中の硫黄酸化物濃度に、
Ｄは運転条件に、またＥは排ガス中の煤塵濃度にそれぞ
れ依存している。Ｂは通常の運転時においてはほぼ無視
できる数値である。すなわち、本発明によれば排ガス条
件、運転条件により変化するＡ，Ｄ．Ｅを考慮して、Ｃ
を調節することにより石膏純度の基準値を満たす運転が
可能となる。

［発明の効果］ 本発明によればボイラ燃料である石炭性状の多様化およ
び中間負荷運用等、運転条件の変化に応じて、硫酸流量
を最少限に制御することができる。

硫黄酸化物濃度と煤塵濃度の関係等を考慮することで、
例えば、硫黄酸化物濃度が高く、煤塵濃度が低い条件で
、未反応石灰石を石膏に転換しなくても十分高い石膏純
度を維持できる場合にも無駄な硫酸を供給することがな
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる制御系統図、第２図は
本発明の実施例にｆ系わる湿式排煙脱硫装置の概略構成
図、第３図は従来の湿式排煙脱硫の概略楕成図、第４図
は従来の硫酸流量制御系統図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ等の燃焼排ガス中の硫黄酸化物を石灰石等の吸収
   剤スラリで吸収し、副生品として石膏を回収する湿式排
   煙脱硫装置において、脱硫装置に流入する排ガス流量、
   排ガス中の硫黄酸化物濃度脱硫装置出口の排ガス中の硫
   黄酸化物濃度、煤塵濃度、脱硫装置の吸収塔に供給する
   吸収剤スラリ流量、吸収塔から抜き出される吸収スラリ
   流量、吸収スラリ中の石灰石を石膏とするために供給す
   る硫酸流量および亜硫酸カルシウムを石膏に酸化する酸
   化率をそれぞれ計測するための計測手段と、各々の計測
   手段の計測値を基に副生石膏の純度を算出し、算出副生
   石膏の純度に基づき、予め定められた副生石膏の純度基
   準値を満足するような必要硫酸量を演算する必要硫酸量
   演算手段と、演算された必要硫酸量を吸収スラリに供給
   する必要硫酸量供給手段と、を設けたことを特徴とする
   湿式排煙脱硫装置の制御装置。