JPH0815531B2

JPH0815531B2 - 湿式排煙脱硫装置の制御装置

Info

Publication number: JPH0815531B2
Application number: JP62203403A
Authority: JP
Inventors: 滋野沢; 正勝西村; 隆則中本
Original assignee: バブコツク日立株式会社
Priority date: 1987-08-18
Filing date: 1987-08-18
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPS6447425A

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おけるアルカリ化合物
の制御に係り、特に石英焚ボイラ排ガスの処理を行う場
合にユーテイリテを低減するのに好適な湿式排煙脱硫装
置の制御装置に関する。

〔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うち、多大な比率
をしめるSOxの排出規制は年々きびしくなる傾向にあ
る。この状勢下で第二次石油シヨツク以来、石油を主燃
料としてきた我が国の発電業界は、より安価で、かつ十
分な供給源をもつ石炭燃料へと燃料転換しつつある。

ところが、ボイラが大型化する一方、発電コストを低
下する目的で発電需要に応じて頻繁な負荷変動を行なう
ために一日単位，週単位でボイラの起動、停止（Daily
Start Stop,Weekly Start 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へと移行する
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なう、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つて、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、この様に一日単位で頻繁にDSS運転、週単
位でWSS運転を行なうために、この負荷変動によつて排
ガス量が変動し、石炭の炭種によつても可溶性酸性ガス
量やフライアツシユ量が異るために、例えば1/4,1/2,3/
4負荷などの部分負荷時には目標SOx値以下することがで
きない。

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（CaCO₃）、水酸化カルシウム〔Ca
（OH₂）〕または酸化カルシウム（CaO）などを熱吸液と
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（SOx）を吸収し、得られた亜硫酸
カルシウムを酸化して、硫酸カルシウム、すなわち石こ
う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
置の概略系統図を第５図に示す。

第５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
亜硫酸ガス、ダスト、HCl及びHFが除去される。清浄化
された処理ガス４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
収液スラリ５は、必要量が吸収塔１の吸収塔循環タンク
６へ吸収され、吸収液スラリ５は、循環ポンプ７により
吸収塔１の頂部へ送られて、亜硫酸ガスを吸収する。

この吸収塔１内で亜硫酸ガスを吸収して亜硫酸カルシ
ウムになつた吸収液スラリ５吸収塔循環タンク６に戻つ
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、亜硫酸カルシウムは、石膏となる。循環吸収液スラ
リの一部は抜き出し導管９により中継タンク10に抜出さ
れる。ここで、硫酸11が添加され未反応の石灰石などを
後述する石膏17へ変換し、高純度の石膏17を回収する場
合もある。中継タンク10のスラリはスラリポンプ12、導
管13を経てシツクナ14へ抜出され、所定濃度に濃縮され
た後分離機15により石膏17は脱水され、固形物として計
量機16によつて石膏17として回収される。一方、シツク
ナ14の上澄水（過水）は過水導管18を経て過タン
ク19にたくわえられる。過水の一部は、系内の塩素イ
オンなど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。残りの過水は、図示し
ていない吸収液スラリタンクなどへ戻されて系内で再利
用される。また、排ガス中のダストHCl,HFによる吸収液
スラリの脱硫性能の低下を防ぐために、アルカリ金属化
合物、アルカリ土類金属化合物などのアルカリ化合物
は、アルカリ化合物供給タンク22にたくわえられ、アル
カリ化合物供給ポンプ23、アルカリ化合物供給導管24、
アルカリ化合物調節弁25を経て吸収塔循環タンク６へ所
定量供給される。

つまり、石炭焚き未処理ガス２を湿式排煙脱硫装置で
処理ガス４に清浄する場合、石炭燃焼ガス中に多く含ま
れる可溶性酸性ガスやフライアツシユが吸収液スラリ５
中に含まれるとCl^-（クロールイオン）、F^-（フツ素イ
オン）、フライアツシユ濃度が高くなり、このために吸
収液スラリ５の溶解が阻害されて、脱硫性能の低下を防
止するのである。この様に脱流性能の低下を防止するた
めに、カルシウム系化合物（CaCO₃,Ca（OH）_２等）の吸
収液スラリ５にアルカリ金属化合物（NaOH,Na₂SO₄,Na₂S
O₃,KOH,K₂SO₃,K₂SO₄等）又はアルカリ土類金属化合物
（Mg（OH）₂,MgSO₄等）等のアルカリ化合物を添加し、
石灰石等のカルシウム化合物の反応性を高め、ダスト,H
Cl,HFなどの妨害を防ぐことが従来から知られている。
しかしながらこれらのアルカリ化合物の添加方法として
は下記の方法が用いられている。

（１）未処理ガス中のHCl,HF濃度に比例させて一定量
のアルカリ化合物を添加する。

（２）湿式排煙脱硫装置内のタンク（吸収塔又は冷却
塔の循環タンク又は、その他タンク）のスラリpHが設定
値となるようにアルカリ化合物を添加する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来技術の前述した（１），（２）の添加
方法では、系内のアルカリ金属濃度（たとえばNa）又は
アルカリ土類金属濃度（たとえばMg）が過剰となる傾向
がある。すなわち、（１）の添加方法に依れば未処理ガ
ス中のHCl,HF濃度を正確に検知する必要があるが、現状
煙道排ガス中のHCl,HF濃度を連続で測定できる信頼性の
高い測定機器がないのため、石炭中のCl,Fの分析値より
排ガス中のHCl,HF濃度を想定し、設定値として入力せざ
るを得ない。したがつて、この設定値には余裕をもち、
石炭分析のばらつきなど解消させることになり、余分な
量のアルカリ化合物を添加することになる。

また、（２）の添加方法に依れば、湿式排煙脱硫装置
のタンク内スラリのpHを一定とするように添加する方法
であるため、ダスト,HCl,HFの妨害が出来ないようなpH
を経験又は実験的に求め、pHの値を設定することにな
る。したがつて、このpHの設定値も計測機器のばらつき
及び安全を見込んで高めに設定することになり、余分な
量のアルカリ化合物を添加することになる。

このように従来技術では、石炭焚ボイラ排ガス中の亜
硫酸ガスを処理する場合におこるダスト,HCl,HFの脱硫
性能への妨害を防止又は緩和することは出来るが、アル
カリ化合物の過剰供給について配慮されておらずアルカ
リ化合物の薬品費が高くなる欠点があつた。

本発明の目的は、アルカリ化合物の過剰供給を防止
し、DSS,WSS運転時であつても必要最低限のアルカリ化
合物を添加することができる湿式排煙脱硫装置の制御装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述の目的を達成するために、アルカリ化合
物供給管にアルカリ化合物の流量を検出するアルカリ化
合物検出器と、ブロー水導管にブロー水の流量を検出す
るブロー水検出器と、アルカリ化合物の濃度を設定する
アルカリ化合物濃度設定器と、ブロー水検出器からのブ
ロー水検出信号とアルカリ化合物濃度設定器からの濃度
設定信号からアルカリ化合物設定信号を演算する演算器
と、アルカリ化合物設定信号とアルカリ化合物検出器か
らのアルカリ化合物検出信号を演算する比較器を設け、
アルカリ化合物設定信号とアルカリ化合物設定信号より
もアルカリ化合物検出信号が大きい場合にはアルカリ化
合物調節弁を閉じ、アルカリ化合物検出信号よりもアル
カリ化合物設定信号が大きい場合にはアルカリ調節弁を
開くように制御するものである。

〔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図は本発明の実施例に係る制御系統図、第２図は
第１図の他の実施例に係る制御系統図、第３図は本発明
の実施例に係る湿式排煙脱硫装置の概略構成図である。

第１図から第３図において、符号１から25までは従来
のものと同一のものを示す。

26はアルカリ化合物供給管24に設けたアルカリ化合物
の流量を検出するアルカリ化合物検出器、27はブロー水
導管21に設けたブロー水の流量を流出するブロー水検出
器、28はアルカリ金属化合物濃度設定器、29はブロー水
検出信号、30は濃度設定信号、31はアルカリ化合物設定
信号、32はブロー水検出信号29と濃度設定信号30からア
ルカリ化合物設定信号31を演算する演算器、33はアルカ
リ化合物検出信号、34はアルカリ化合物設定信号31とア
ルカリ化合物検出信号33を比較する比較器、35は制御信
号（偏差信号）である。また第２図において36はブロー
水側アルカリ化合物設定信号、37は石膏重量検出器、38
は石膏重量検出信号、39は石膏付着水設定器、40は付着
水設定信号、41は掛算器、42は付着水検出信号、43は掛
算器、44は石膏付着水側アルカリ化合物設定信号、45は
ブロー水側アルカリ化合物設定信号36と石膏付着水側ア
ルカリ化合物設定信号44を加算する加算器である。

以下、本発明の実施例を説明する前に、発明者等の行
なつた第４図の特性曲線図から排ガス中のダスト,HCl,H
Fの妨害を防止するために必要な湿式排煙脱硫装置の系
内におけるアルカリ化合物濃度について説明する。

本発明者らは、多様化する石炭燃焼排ガスを処理する
湿式排煙脱硫装置について、研究開発を行いその過程
で、石炭焚排ガスに含まれるダスト,HCl,HFの妨害を防
止，緩和するために必要最少限のアルカリ化合物濃度が
あることを実験的に見い出し、この対策について更に実
験研究を行つた後、本発明に至つたものである。

すなわち、第４図にその試験結果を示す。第４図は、
スラリ中（系内）のNa濃度を各種変化させて、石炭焚排
ガス（SO₂＝1000ppm,ダスト＝200mg/m³N,HCl＝80ppm,HF
＝30ppm）を処理した場合の脱硫率を検討したものであ
る。この実験結果より、系内のNa濃度を所定値以上に維
持すれば、脱硫率が維持出来ることが判明した。また、
所定濃度以上にアルカリ化合物を添加しても、その効果
はなく、単にアルカリ化合物の浪費であることが判明し
た。したがつて系内のアルカリ化合物の濃度を一定にす
ることが重要であり、また濃度を一定に保つには系外へ
排出される量に見合つて系内に補給すればよいことにな
る。一方、アルカリ金属化合物（Na,K等の化合物）又は
Mgなどのアルカリ土類金属の化合物も一般に溶解度が高
く、石膏などの固形物として系外へ排出されることはな
い。このことより、系外へ排出されるアルカリ化合物の
量としては、ブロー水導管21からのブロー水と、石膏17
へ付着して系外へ出る付着水により決定されることが明
らかである。

また、ブロー水量と石膏付着水の量の比を見るとSO₂
＝1000ppm程度であれば、10:1であり、ブロー水と共に
系外へ排出されるアルカリ化合物の量の方が多く、まず
第１にブロー水量によりアルカリ化合物を制御すればよ
いことがわかる。また、SO₂濃度が数1000ppmと高くなつ
た場合は、石膏17の生成量も多くなり石膏付着水による
アルカリ化合物の排出量も多く、その量を加えてアルカ
リ化合物を制御することにより、脱硫率もほぼ一定値に
維持できることになる。第１図において、ブロー水検出
器27からのブロー水検出信号29と、アルカリ金属濃度設
定器28からの濃度設定信号30によつて演算器32でアルカ
リ化合物設定信号31を求め、そのアルカリ化合物設定信
号31を比較器34に入力する。

一方、アルカリ化合物検出器26からのアルカリ化合物
検出信号33も比較器34に入力され、その偏差が制御信号
35として出力される。

このように、アルカリ化合物設定信号31とアルカリ化
合物検出信号33の偏差がなくなるようにアルカリ化合物
調節弁25は開，閉される。

つまり、アルカリ化合物検出信号33がアルカリ化合物
設定信号31よりも小さい場合は、アルカリ化合物導管24
のアルカリ化合物調節弁25に開かれ、アルカリ化合物検
出信号33がアルカリ化合物設定信号31よりも大きい場合
には、アルカリ化合物調節弁25は閉じられるのである。

第２図は第１図の他の実施例を示した制御系統図であ
る。

第１図の制御系統図と第２図の制御系統図の異なる点
は、第１図の制御系統図においては、ブロー水検出信号
29と、濃度設定信号31によつてアルカリ化合物設定信号
31を算出したが、第２図の制御系統図においては、この
アルカリ化合物設定信号31を、ブロー水側アルカリ化合
物設定信号36と石膏付着水側アルカリ化合物設定信号44
を加算することによつて求めたものである。

つまり、石こう重量検出器37からの石膏重量検出信号
38と、石膏付着水設定器39からの付着水設定信号40を掛
算器41に入力し、掛算器41で付着水検出信号42を演算す
る。

そして掛算器43では濃度設定信号30と付着水検出信号
42を乗算して石膏付着水側アルカリ化合物設定信号44を
求め、加算器45でブロー水側アルカリ化合物設定信号36
と石膏付着水側アルカリ化合物設定信号44を加算してア
ルカリ化合物設定信号31を得るものである。

そして、他の説明は第１図のものと同一であるので、
説明は省略する。

本発明の実施例によれば石炭焚排ガス特有の脱硫性能
への妨害を防止するために系内に添加するアルカリ化合
物の量を最少限に制御できるので低ユーテイリテイで運
転することができる。

また、ブロー水によるアルカリ化合物のロス、石膏付
着水によるアルカリ化合物のロスを個別に求めることに
より、幅広い炭種に対して高い脱硫率で運転することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば炭種によつてアルカリ化合物の添加量
を最少限に制御することができ、しかもDSS運転やWSS運
転を行なつても高い脱硫性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例に係る制御系統
図、第３図は本発明の実施例に係る湿式排煙脱硫装置の
概略構成図、第４図は脱硫率とスラリ中のNa濃度の関係
を示す特性曲線図、第５図は従来の湿式排煙脱硫装置の
概略構成図である。１……吸収塔、２……未処理ガス、５……吸収液スラ
リ、６……吸収塔循環タンク、17……石膏、21……ブロ
ー水導管、22……アルカリ化合物供給タンク、24……ア
ルカリ化合物供給管、25……アルカリ化合物調節弁、26
……アルカリ化合物検出器、27……ブロー水検出器、28
……アルカリ金属化合物濃度設定器、29……ブロー水検
出信号、30……濃度設定信号、31……アルカリ化合物設
定信号、32……演算器、33……アルカリ化合物検出信
号、34……比較器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未処理ガス中の硫黄酸化物をカルシウム系
化合物からなる吸収液スラリで吸収する吸収塔と、この
吸収液スラリを貯蔵する吸収塔循環タンクと、吸収塔循
環タンクへカルシウム以外のアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属の化合物からなるアルカリ化合物をアルカリ
化合物供給管とアルカリ化合物調節弁を経て供給すると
共に、吸収塔の吸収液スラリを石こうと過水に分離
し、過水をブロー水導管より系外へ排出するものにお
いて、前記アルカリ化合物供給管にアルカリ化合物の流量を検
出するアルカリ化合物検出器と、ブロー水導管にブロー
水の流量を検出するブロー水検出器と、アルカリ化合物
の濃度を設定するアルカリ化合物濃度設定器と、ブロー
水検出器からのブロー水検出信号とアルカリ化合物濃度
設定器からの濃度設定信号からアルカリ化合物設定信号
を演算する演算器と、アルカリ化合物設定信号とアルカ
リ化合物検出器からのアルカリ化合物検出信号を演算す
る比較器を設け、アルカリ化合物設定信号とアルカリ化
合物検出信号を比較の結果、アルカリ化合物設定信号よ
りもアルカリ化合物検出信号が大きい場合にはアルカリ
化合物調節弁を閉じ、アルカリ化合物検出信号よりもア
ルカリ化合物設定信号が大きい場合にはアルカリ化合物
調整弁を開くように制御することを特徴とする湿式排煙
脱硫装置の制御装置。