JPS60179121A - 湿式排煙脱硫装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は湿式排煙脱硫装置に係り、特に排ガス中に塩酸
（）（ｃＡ）、フッ素（ＨＦ）などの可溶性酸性ガスや
フライアッシュ（飛散灰）を多量に含む石炭焚の湿式排
煙脱硫装置に関するものである。

〔発明の背景〕

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ョック以来、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
めに一日単位でボイラの起動、停止が繰返されている、 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、負荷の最大・最小差も増大し、火力発電用ボイ
ラをベースロードから負捨調整用へと移行する傾向にあ
り、この火力発電用ボイラな負荷に応じて圧力を変化さ
せて変圧運転する、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、この様に一日単位で頻繁に負荷変動を行なう
ために、この負荷変動によって排ガス量が変動し、石炭
の炭種によっても可溶性酸性ガス量やフライアッシュ量
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値以下にすることができな
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（ＣａＩＣＯｓ　）、水酸化カルシウム
ＣＣａ　（ＯＨ２）　’）または酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）などを吸収剤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油焚用湿式排煙脱
硫装置の概略系統図を第１図に示す。第２図は湿式排煙
脱硫装置における吸収液スラリの供給方法及び供給量の
制御系統図である。

第１図において、図示していないボイラからの排ガス１
は入口煙道２で脱硫通風機３によって昇圧され、ガスガ
スヒータ４による処理ガスとの熱交換によって冷却され
て出口煙道５から湿式排煙脱硫装置の冷却塔６に導入さ
れる。

この冷却塔６で冷却塔循環タンク７から循環ポンプ８に
より供給される循環液との気液接触により飽和温度まで
冷却されるとともに、排ガス１中に含有されるダストが
除去された後、吸収塔９へ送られる。なお、場合によっ
ては、吸収塔９に送られる排ガス１中のミストを除去す
るためにミストエリミネータ１０が設置される場合もあ
る。

吸収塔９では循環ポンプ１１により配管１２を経て供給
された吸収液スラリとの気液接触により排ガス中のＳＯ
ｘが吸収、除去された後、デミスタ１３で同伴ミストが
除去されて処理ガスとなり、この処理ガスは煙道１４の
ミストエリミネータ１５を経てガスガスヒータ４で排ガ
ス１によって加熱され白煙を防止して大気へ放出される
。

なお、１６はミストエリミネータ１０、デミスタ１３へ
の補給水配管である。

一方、吸収塔９には排ガス中のＳＯｘを吸収するに必要
な吸収液スラリか吸収液スラリタンク１７からポンプ１
８によって供給されるが、一方では吸収塔９から吸収塔
ブリードポンプ１９によりＳＯｘを吸収し生成した亜硫
酸カルシウムを含有する吸収液スラリの一部が抜き出さ
れ、酸化塔供給タンク２０に供給される。酸化塔供給タ
ンク２０では、未反応の吸収液が硫酸２１と反応して石
こうになるとともに、ＰＨ調整された後ポンプ２２によ
って酸化塔２３へ送られ、空気圧縮機２４により空気槽
２５を介して供給される空気によって酸化され、スラリ
中の亜硫酸カルシウムは石こうとなる。得られた石こう
スラリは、石こう濃縮槽２６、スラリタンク２７、ポン
プ２８、脱水機２９を経て脱水され、石こつ３０が回収
される。

一方、石こう濃縮槽２６の濾過水は漣過水タンク３１、
沖過水ポンプ３２より吸収液スラリタンク１７へ供給さ
れ吸収剤３３を添加して再びポンプ１８から吸収塔９へ
供給される。

なお、３４はポンプ、３５は排水、３６は吸収液スラリ
流量発信器、３７は吸収液スラリ流量調節弁、３８は吸
収液スラリのＰＨ計、３９は排ガス流量発信器、４０は
ＳＯＸ濃度計である。

この湿式排煙脱硫装置における吸収液スラリの供給方法
および供給量の制御方法は、第２図に示すように、湿式
排煙脱硫装置に流入する刊ガス量を排ガス流量発信器３
９、ＳＯＸ濃度をＳＯｘ濃度発信器４０により各々検出
し、この排ガス量実測値４１とＳＯｘ濃度実測値４２に
より演算器４３でＳＯ□量４４を算出し、これに一定の
石灰石過剰率（定数）４５を加えて吸収液スラリの設定
値４６とし、これと吸収液スラリ流量発信器３６で検出
したスラリ流量実測値４７を演算器４８で比較し、これ
らの偏差値４９により石灰石スラリ流量電空変換器５０
を開閉してこれらの偏差値４９が可及的に小さくなるよ
うに吸収液スラリ流量調節弁３７を制御していた。

この様な制御方法では吸収塔９内の吸収液スラ量にかか
わらず一定となる。

ところが、湿式排煙脱硫装置の吸収塔９の特性として吸
収液のＰＨが高い程、また流入ＳＯｘ量が少ない程、脱
硫性能は高くなり、また、吸収塔スラリのＰ　Ｈは液中
の吸収液濃度が高い程、また流入５ｏｘｉが低い程上昇
する。即ち、湿式排煙脱硫装置を低負荷で運転した場合
、流入ＳＯｘ量の低下によってのみでなく、流入ＳＯｘ
量の低下に起因する吸収塔スラリのＰＩ−■上昇によっ
ても、脱硫性能が上昇する。これは低負荷運転時におい
て、必要板−ヒの吸収剤を消費１．、またその結果とし
て多量に硫酸を消費し、運転費を高くすることになる。

しかしながら、吸収塔９における吸収液スラリのＰ　Ｈ
は、上述のように吸収ＳＯｘ量と吸収液スラリ中の吸収
剤濃度に依存するため、流入ＳＯｘ量が減少した場合、
Ｐ　Ｉ−Ｉを一定に保つと吸収剤濃度は低下することに
なる。また一般に、吸収塔９は酸化塔供給タンク２０へ
の抜き出し量に対して約２０時間分のスラリを保有して
いるため、流入ガス側の負荷変化速度に比べて液組成の
変化に遅れが生じ、従って、上記従来技術の制御方法で
は、低負荷で安定したＰＨ１吸収液スラリ性状で運転し
ている状態から負荷上列を行なった場合、負荷上昇に対
し液組成の変化が遅れ、一時的にＰＨが低下して脱硫率
の低下を招くことになる。これは、特に負荷変動の多い
ボイラ等に設置される湿式排煙脱硫装置においては、安
定運転ができ７′：ぐい欠点がある。

それは前述ｌまた如くボイラの負荷変動が大きく週末、
又は深夜等のように長時間低負荷運転が継続したり、ボ
イラの運転を停止すると吸収塔９、吸収液スラリタンク
１７の石灰石スラリ濃度が薄くなりＰＨが低くなって行
き、吸収塔９、吸収液スラリタンク１７の容量が非常に
大きいために、一度スラリ濃度が薄く、ＰＨが低くなる
と急激な負荷上昇に対して追従できず、このために湿式
排煙脱硫装置出口の８０２が高くなり環境基準を満足で
きない傾向にある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするもの
で、その目的とするところはボイラ等の負荷変動に対す
る追従性がよく、しかも石炭焚の排ガス処理においても
可溶性酸性ガスやフライアッシュにも対応できる湿式排
煙脱硫装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、冷却塔と吸収塔
にそれぞれスラリ循環配管系と、このスラリ循環配管系
同志を連絡する連絡配管を設けるとともに、冷却塔スラ
リ循環配管系に吸収液スラリのＰＨを検出するＰＨ発信
器と、炭酸塩流量調節弁を有する炭酸塩供給配管を設け
、Ｐ　Ｈ発信器の実測値によって炭酸塩供給配管の流量
調節弁を開閉するようにしたものである。

〔本発明の実施例〕

第３図は本発明の湿式排煙脱硫装置の概略系統図、第４
図は石灰石スラリ流量の制御系統図、第５図は炭酸塩流
量の制御系統図である。

第３図〜第５図において、符号１〜５ｏは従来のものと
同一であり、５１は冷却塔６のスラリ循環配管系で、冷
却塔６、冷却塔循環タンク７、冷却塔循環ポンプ８によ
り構成され吸収液スラリを循環する。

５２は吸収塔９のスラリ循環配管系で、吸収塔９、吸収
塔循環タンク５３、吸収塔循環ポンプ１１によって構成
されている。

５４は冷却塔６のスラリ循環配管系５１と吸収塔９のス
ラリ循環配管系５２を連結する連絡配管、５５゜５６　
、５７　、５８は冷却塔６のスラリ循環配管系５１に設
けたＰＨ発信器、炭酸塩流量調節弁、炭酸ソーダ、炭酸
カリなどの炭酸塩供給配管、および炭酸塩流量発信器、
５９はＰＨ調整タンク、６ｏは排水槽、６１は排水ポン
プ、６２はサンプミストエリミネータで、排ガス１中の
フライアッシュを除去するもので、このサンプミストエ
リミネータ６２を有するものが、スート分離方式と呼ば
れ、無いものがスート混合方式と呼ばれている。

この様な構造において、第１図の従来の湿式排煙脱硫装
置と、第３図の本発明の湿式排煙脱硫装置の異る点は、
従来の湿式排煙脱硫装置の冷却塔６においては、冷却塔
循環タンク７からの循環液によって排ガスを冷却、除塵
したが、本発明の湿式排煙脱硫装置においては、吸収塔
９のスラリ循環配管系５２と冷却塔６のスラリ循環配管
系５１を連絡配管５４によって接続し、吸収液スラリを
冷却塔循環タンク７に溜め、循環ポンプ８より冷却塔６
へ供給して排ガスを冷却、除塵するものである。

つまり、石炭焚き排ガスを処理する場合は、石炭排ガス
中に多く含まれる可溶性酸性ガスやフライアッシュが吸
収液スラリに含まれると、ｃＬ−（クロールイオン）、
Ｆ−（フッ素イオン）、フライアッシュ濃度が高くなり
、このために吸収液スラリの溶解が阻害されて脱硫性能
が低下することを防止したものである。

従って、第３図の実施例においては、吸収液スラリ中の
クロールイオン、フッ素イオン、フライアッシュによる
悪影響の現象は、最終的にはＰＨの低下となって表われ
るために、酸化塔供給タンク２０に抜き出して処理する
以前に、冷却塔６のスラリ循環配管系５１（冷却塔循環
タンク７）で炭酸塩供給配管５７からの例えば炭酸ソー
ダを供給してＰ　Ｉ−Ｉ制御するようにしたものである
。

なお、炭酸ソーダと吸収液スラリは両方とも各々Ｐ　Ｈ
を上昇させると脱硫能力があり、ＰＨ制御が相互干渉す
るため両者の役割分担は、脱硫性能そのものはあく迄も
吸収液スラリで行ない、炭酸ソーダの供給はクロールイ
オン、フッ素イオン、フライアッシュによる吸収液スラ
リの溶解阻害を防止し、吸収液スラリの脱硫性能の低下
を防ぐことを目的としたもので、脱硫そのものを目的と
したものではない。

従って、吸収液スラリへの石灰石によるＰＨ制御は常時
性ない、炭酸ソーダはＰＨが規定値以下になった時のみ
供給するものである。この様に従来の油焚用湿式排煙脱
硫装置を簡単な改造工事で石炭焚用湿式排煙脱硫装置に
改良することができる。

以下、第４図、第５図を用いて吸収液スラリ流量制御と
炭酸ソーダ流量制御の一例について説明する。

第４図および第５図において、吸収液スラリ流量発信器
３６、吸収液スラリ流量訳節計３７、排ガス流量発信器
３９、ＳＯｘ濃度発信器４０、排ガス量実測値４］、Ｓ
Ｏｘ濃度実測値４２、演算器４３、ＳＯ２量４４、スラ
リ流量実測値４７、演算器４８、偏差値４９、石灰石ス
ラリ流量電空変換器５０は第２図に示した従来のものと
全く同一であり、ＰＨ発信器５５、炭酸塩流量調節弁５
６、炭酸塩供給配管５７、炭酸塩流量発信器５８は第３
図のものと同一である。

第４図において関数発生器６３によってＳ０２量４４よ
り各負荷時のＰ■−■換算信号６４を前もってプログラ
ム設定しておき、加算器６５Ｖｃよりバイアス６６を操
作して運転中に任意ＶＣＰＨ設定値６７の修正ができる
ようにする。

一方、冷却塔循環り／り７のＰＨ発信器５５のＰＨ実測
値６８とＰ　Ｈ設定値６７を演算器６９で演算し、その
偏差値７０を非線形特性を有する関数発生器７１、手動
−自動切替器７２を通して加算器７３で関数発生器７４
かもの石灰石過剰率設定値７５を加算して合計石灰石過
剰率設定値７６とし、乗算器７７でＳｏｗ量４４と乗算
して石灰石要求信号値７８としたものであり、他の説明
は第２図のものと同一であるので省略する。

つまり、関数発生器６３によりＳ０２量４４からＰＨ設
定値６７、関数発生器７４によって石灰石過剰率設定値
７５を前もってプログラムしておき、ＰＨ実測値６８に
より石灰石過剰率を補正するようにしたものである。

次に第５図を用いて炭酸ソーダ流量制御について説明す
る。

ＰＨ信号設定器７９よりのＰＨ信号設定値８０と、ＰＨ
発信器５５からのＰＨ実測値６８を演算器８１によって
偏差値（過剰率ＰＨ補正）８２を関数発生器８３に導く
。

一方、基準値設定器８４かもの基準値８５を関数発生器
８３に導き、偏差値８２が基準値８５以上の時は、関数
発生器８３は作動せず、（ＰＨが基準値８５以上の時は
炭酸ソーダは供給しない）、これとは逆に基準値８５以
下なら関数発生器８３は作動しα信号８６を出力する。

又、負荷（処理ガス量）から予めフッ素イオン、クロー
ルイオン、フライアッシュ（主としてフッ素イオン）の
濃度設定の補正を関数発生器８７による濃度補正信号８
８と濃度設定（石炭の種類によりフッ素イオン等の濃度
設定をする）８９を乗算器９０で乗算し、補正後濃度９
１と先程のα信号８６とを乗算器９２で乗算し、ＰＨ補
正後の炭酸ソーダ過剰率（α′倍信号９３を出す。

そして処理ガス量４４とα′信号９３を乗算器９４で乗
算し炭酸ソーダ要求値９５とする。

この炭酸ソーダ要求値９５と炭酸塩供給配管５７の炭酸
塩流量発信器５８からの炭酸ソーダ実測値９６を炭酸ソ
ーダ流量調節計９７によりンーグ偏差値９８を出し、炭
酸ソーダ流量電空変換器９９を通して炭酸ソーダ流量調
節弁５６を開閉して炭酸塩供給配管５７の炭酸ソーダ流
量□を制御するのである。

なお、第５図の制御によって炭酸ソーダを供給している
時は、第４図の手動−自動切替器７２を手動に切替えて
関数発生器６３によるＰＨ換算信号６４側のＰＨ補正は
やめて相互干渉を防ぎ、関数発生器７４Ｖｃよる石灰石
過剰率設定値７５側の制御のみとする。

〔発明の効果〕

本発明は冷却塔と吸収塔にそれぞれスラリ循環配管系と
、このスラリ循環配管系同志を連絡する連絡配管を設け
るとともに、冷却塔スラリ循環配管系に吸収液スラリの
ＰＨを検出するＰＨ発信器と、炭酸塩流量調節弁を有す
る炭酸塩供給配管を設け、ＰＨ発信器の実測値によって
炭酸塩供給配管の流量調節弁を開閉するようにしたので
、負荷変動に対する追従性がよく、石炭焚の排ガス処理
における可溶性酸性ガスやフライアッシュなどが変化し
ても迅速に脱硫性能は追従できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の湿式排煙脱硫装置を示すも
ので、第１図は湿式排煙脱硫装置の概略系統図、第２図
は第１図の湿式排煙脱硫装置における吸収液スラリの制
御系統図、第３図から第５図は本発明の湿式排煙脱硫装
置を示すもので、第３図は本発明の湿式排煙脱硫装置の
概略系統図、第４図および第５図は第３図の湿式排煙脱
硫装置における吸収液スラリ流量および炭酸塩流量を制
御する制御系統図である。 ６・・・・・・冷却塔、９・・・・・・吸収塔、５１　
、５２・・・・・・′スラリ循環配管系、５４・・・・
・・連絡配管、５５・・・・・Ｐ　Ｈ発信器、５６・・
・・・・炭酸塩流量調節弁、５７・・・・・・炭酸塩供
給配管。 第１図 ｆ 】ｆ３０ 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 硫黄酸化物（ＳｏＸ）を含む排ガスと吸収液スラリを冷
   却塔と吸収塔で気液接触を行なわせて、排ガス中のＳＯ
   ｘを吸収除去する湿式排煙脱硫装置において、前記冷却
   塔と吸収塔にそれぞれスラリ循環配管系と、このスラリ
   循環配管系同志を連絡する連絡配管を設けるとともに、
   冷却塔スラリ循環配管系に吸収液スラリのＰＨを検出す
   るＰＨ発信器と、炭酸塩流量調節弁を有する炭酸塩供給
   配管を設け、ＰＨ発信器の実測値によって炭酸塩供給配
   管の流量調節弁を開閉するようにしたことを特徴とする
   湿式排煙脱硫装置。