(57)【要約】【課題】排煙処理装置および方法において、排煙処理装置を構成する装置の小型化および省エネルギー化を図ると共に脱硫性能および除じん性能の向上を図る。【解決手段】排ガスＧの入口部５２と出口部５４を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れるガス流路５１が設けられる並流式吸収塔４１と、並流式吸収塔４１の内部で吸収剤スラリＳを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置３２と、吸収剤スラリ噴出装置３２に吸収剤スラリＳを供給する吸収剤スラリ供給装置３３と、出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように吸収剤スラリ供給装置３３を制御する制御装置３４とを備える。【選択図】図２
2020157203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排煙の入口部と出口部を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れる排煙流路が設けられる吸収塔と、
前記吸収塔の内部で吸収剤スラリを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置と、
前記吸収剤スラリ噴出装置に前記吸収剤スラリを供給する吸収剤スラリ供給装置と、
前記出口部から排出される前記排煙におけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように前記吸収剤スラリ供給装置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする排煙処理装置。
【請求項２】
前記出口部から排出される前記排煙におけるばいじん濃度を計測するばいじん濃度センサと、前記出口部から排出される前記排煙における硫黄酸化物濃度を計測する硫黄酸化物濃度センサとが設けられ、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が予め設定されたばいじん濃度許容値以下になると共に、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が予め設定された硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤スラリ噴出装置および前記吸収剤スラリ噴出装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の排煙処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が前記ばいじん濃度許容値以下になると共に、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が前記硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリの供給量を調整することを特徴とする請求項２に記載の排煙処理装置。
【請求項４】
前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリに対して吸収剤を供給する吸収剤供給装置が設けられ、前記制御装置は、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が前記硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤供給装置を制御して前記吸収剤スラリのｐＨを調整することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の排煙処理装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が前記硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリの供給量と前記吸収剤供給装置が前記吸収剤を前記吸収剤スラリに供給することで変動するｐＨの少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項４に記載の排煙処理装置。
【請求項６】
前記吸収塔に前記排煙を送給するファンが設けられ、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が前記ばいじん濃度許容値以下になるように、前記ファンの駆動力に応じた前記吸収剤スラリ噴出量を調整することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の排煙処理装置。
【請求項７】
前記吸収塔における前記排煙の流れ方向の上流側に電気集塵装置が設けられ、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が前記ばいじん濃度許容値以下になるように、前記電気集塵装置の荷電動力を調整することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の排煙処理装置。
【請求項８】
前記吸収塔は、ガスの流れ方向における上流側に配置される並流式吸収塔と、ガスの流れ方向における下流側に配置される向流式吸収塔とを有し、前記吸収剤スラリ噴出装置は、前記並流式吸収塔に設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の排煙処理装置。
【請求項９】
排煙の入口部と出口部を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れる排煙流路が設けられる吸収塔と、
前記吸収塔の内部で吸収剤スラリを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置と、
前記吸収剤スラリ噴出装置に前記吸収剤スラリを供給する吸収剤スラリ供給装置と、
を備える排煙処理装置において、
前記出口部から排出される前記排煙におけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリの供給量を調整する、
ことを特徴とする排煙処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排煙中の硫黄酸化物およびばいじんを除去する排煙処理装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備などに設けられる排煙処理装置は、脱硝装置と、乾式電気集塵装置と、脱硫装置と、湿式電気集塵装置などから構成される。このような排煙処理装置としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２０００７６号公報
【特許文献２】特開昭０４−３０５２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、上述した排煙処理装置の構成において、高い除じん性能を確保するために、脱硫装置の上流側に乾式電気集塵装置を設け、下流側に湿式電気集塵装置を設けることがあった。しかし、湿式電気集塵装置は、配置するための専有面積が大きく、集塵するための荷電動力も大きいことから、その対策が望まれている。また、乾式電気集塵装置と湿式電気集塵装置の組合せでは、脱硫装置における湿式除じん性能を最大限に引き出すことができるものの、脱硫装置の出口でのばいじんの濃度を更に低下させる性能を確保するには限界があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、排煙処理装置を構成する装置の小型化および省エネルギー化を図ると共に脱硫性能および除じん性能の向上を図る排煙処理装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するための本発明の排煙処理装置は、排煙の入口部と出口部を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れる排煙流路が設けられる脱硫装置吸収塔（以下、吸収塔と称す）と、前記吸収塔の内部で吸収剤スラリを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置と、前記吸収剤スラリ噴出装置に前記吸収剤スラリを供給する吸収剤スラリ供給装置と、前記出口部から排出される前記排煙におけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように前記吸収剤スラリ供給装置を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
そのため、制御装置が吸収剤スラリ供給装置を制御すると、吸収剤スラリ噴出装置が吸収塔の内部で吸収剤スラリを噴出する形態が調整される。吸収塔において、吸収剤スラリの噴出量が一定の条件下で排煙の通ガス流速を上昇させると、ばいじん粒子の衝突効率が上昇して除じん性能が向上するものの、気液接触時間が低下する事で脱硫性能が低下するというような、除じん性能の向上と脱硫性能の低下のトレードオフの関係を呈す場合がある。また、吸収剤スラリの噴出形態（スラリ噴出量やスラリ中吸収剤濃度）に応じて除じん性能および脱硫性能が変動する。そこで、吸収塔をコンパクト化して排煙の通ガス流速を上昇させたとき、吸収塔の出口のばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、吸収塔の内部における吸収剤スラリの噴出形態を調整することで、除じん性能と脱硫性能のトレードオフの関係を最適化することができる。その結果、装置の小型化を図ることができると共に、脱硫性能および除じん性能の向上を図ることができる。
【０００８】
本発明の排煙処理装置では、前記制御装置は、前記出口部から排出される前記排煙におけるばいじん濃度を計測するばいじん濃度センサと、前記出口部から排出される前記排煙における硫黄酸化物濃度を計測する硫黄酸化物濃度センサとが設けられ、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が予め設定されたばいじん濃度許容値以下になると共に、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が予め設定された硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤スラリ供給装置および前記吸収剤スラリ噴出装置を制御することを特徴とする。
【０００９】
そのため、制御装置は、ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になると共に、硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように吸収剤スラリ供給装置および前記吸収剤スラリ噴出装置を制御することから、吸収塔の稼働中にオンラインで吸収剤スラリ供給装置を制御することができ、通ガス流速上昇の条件下で除じん性能向上と脱硫性能低下のトレードオフの関係を呈す場合においても、高精度なばいじん濃度制御と許容亜硫酸濃度の維持を可能とすることができる。
【００１０】
本発明の排煙処理装置では、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が前記ばいじん濃度許容値以下になると共に、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が前記硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリの供給量を調整することを特徴とする。
【００１１】
そのため、吸収剤スラリ噴出装置に供給する吸収剤スラリの供給量を調整すると、吸収剤スラリ噴出装置が吸収塔の内部で吸収剤スラリを噴出する噴出量が調整される。そのため、吸収塔をコンパクト化して排煙のガス流速を上昇させたとき、ばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、吸収塔の内部における吸収剤スラリの噴出量を調整することで、除じん性能と脱硫性能の最適化を図って過不足を無くすことができる。
【００１２】
本発明の排煙処理装置では、前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリに対して吸収剤を供給する吸収剤供給装置が設けられ、前記制御装置は、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が前記硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤供給装置を制御して前記吸収剤スラリのｐＨを調整することを特徴とする。
【００１３】
そのため、吸収剤スラリのｐＨに応じて脱硫性能が変動することから、制御装置は、硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように吸収剤スラリに供給するｐＨ調整剤の供給量を調整することで、脱硫性能を向上することができる。
【００１４】
本発明の排煙処理装置では、前記制御装置は、前記硫黄酸化物濃度センサが計測した硫黄酸化物濃度が前記硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリの供給量と前記吸収剤供給装置が前記吸収剤を前記吸収剤スラリに供給することで変動するｐＨの少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする。
【００１５】
そのため、吸収塔の内部における吸収剤スラリの噴出量を増加させたり、吸収剤スラリのｐＨの制御値を上昇させたりすると、脱硫性能が向上するものの、吸収塔の稼働コストが増加する。そこで、吸収剤スラリの噴出量を増減させたり、ｐＨを増減させたりして稼働コストを考慮しながら、吸収剤スラリの噴出量やｐＨの調整を行うことで、調整コストの増加を抑制しながら除じん性能を向上することができる。
【００１６】
本発明の排煙処理装置では、前記吸収塔に前記排煙を送給するファンが設けられ、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が前記ばいじん濃度許容値以下になるように、前記ファンの駆動力に応じた吸収剤スラリの噴出量を調整することを特徴とする。
【００１７】
そのため、吸収塔の内部における吸収剤スラリの噴出量と排煙を送給するファンの動翼開度と送風量に応じて吸収塔内部の気液接触抵抗、即ち圧力損失の変動が生じて除じん性能が変動することから、制御装置は、ばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、ファンの送風量帯域毎に必要量が変わる吸収剤スラリ噴出量を調整することで、稼働コストを考慮しながら除じん性能を向上することができる。
【００１８】
本発明の排煙処理装置では、前記吸収塔における前記排煙の流れ方向の上流側に電気集塵装置が設けられ、前記制御装置は、前記ばいじん濃度センサが計測したばいじん濃度が前記ばいじん濃度許容値以下になるように、前記電気集塵装置の荷電動力を調整することを特徴とする。
【００１９】
そのため、吸収塔の内部における吸収剤スラリの噴出量と電気集塵装置の荷電動力に応じて除じん性能が変動することから、制御装置は、ばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ噴出装置に供給する吸収剤スラリの供給量と電気集塵装置の荷電動力を調整することで、稼働コストを考慮しながら除じん性能を向上することができる。
【００２０】
また、本発明の排煙処理方法は、排煙の入口部と出口部を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れる排煙流路が設けられる吸収塔と、前記吸収塔の内部で吸収剤スラリを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置と、前記吸収剤スラリ噴出装置に前記吸収剤スラリを供給する吸収剤スラリ供給装置と、を備える排煙処理装置において、前記出口部から排出される前記排煙におけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように前記吸収剤スラリ供給装置が前記吸収剤スラリ噴出装置に供給する前記吸収剤スラリの供給量を調整する、ことを特徴とする。
【００２１】
そのため、吸収塔をコンパクト化して排煙の通ガス流速を上昇させたとき、除じん性能の向上と脱硫性能の低下のトレードオフの相関が生じる場合において、ばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、吸収塔の内部における吸収剤スラリ中の吸収剤残留濃度を調整することで、除じん性能と脱硫性能の最適化を図ることができる。その結果、装置の小型化を図ることができると共に、脱硫性能および除じん性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の排煙処理装置および方法によれば、装置の小型化を図ることができると共に、脱硫性能および除じん性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、第１実施形態の排煙処理装置を示す構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の排煙処理装置における脱硫装置を表す概略構成図である。
【図３】図３は、降液量を変動させたときの排煙の通ガス流速に対する除じん性能および脱硫性能を表すグラフである。
【図４】図４は、第２実施形態の排煙処理装置における脱硫装置を表す概略構成図である。
【図５】図５は、ｐＨを変動させたときの排煙の通ガス流速に対する除じん性能および脱硫性能を表すグラフである。
【図６】図６は、第３実施形態の排煙処理装置における脱硫装置を表す概略構成図である。
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の排煙処理装置を示す構成図である。
【００２６】
第１実施形態において、図１に示すように、排煙処理装置１０は、発電プラントや工場などのボイラ２１から排出される排ガス（排煙）Ｇが煙突２２から放出される過程で、この排ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、ばいじん、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去するものである。
【００２７】
排煙処理装置１０は、脱硝装置１１と、熱回収装置１２と、乾式電気集塵装置１３と、ファン１４と、熱回収装置１５と、脱硫装置１６と、再加熱装置１７とを備える。ファン１４が駆動することで、ボイラ２１から排出される排ガスＧは、脱硝装置１１、熱回収装置１２、乾式電気集塵装置１３、熱回収装置１５、脱硫装置１６、再加熱装置１７を通って煙突２２に送られる。
【００２８】
脱硝装置１１は、内部に触媒が充填される。脱硝装置１１は、ボイラ２１から排出された排ガスＧが触媒に導入され、触媒に還元剤として注入されるアンモニア（ＮＨ３）により、排ガスＧに含まれる窒素酸化物を水と窒素に還元して無害化する。脱硝装置１１により脱硝処理された排ガスＧは、ガスガスヒータなどの熱交換器である熱回収装置１２に導入される。
【００２９】
熱回収装置１２は、排ガスＧと熱媒体（水など）とを熱交換することで、排ガスＧから熱を回収する。熱回収装置１２で熱回収された排ガスＧは、乾式電気集塵装置１３に導入される。乾式電気集塵装置１３は、排ガスＧからばいじんを除去する。乾式電気集塵装置１３でばいじんが除去された排ガスＧは、熱回収装置１５に導入される。
【００３０】
熱回収装置１５は、排ガスＧと熱媒体（水など）とを熱交換することで、排ガスＧから熱を回収する。熱回収装置１５で熱回収された排ガスＧは、脱硫装置１６に導入される。脱硫装置１６は、石灰石（ＣａＣＯ３）により、排ガスＧ中の硫黄酸化物を吸収除去し、副生成物として石膏（ＣａＳＯ４．２Ｈ２Ｏ）を生成する。
【００３１】
脱硫装置１６により脱硫処理された排ガスＧは、ガスガスヒータの熱交換器である再加熱装置１７に導入される。再加熱装置１７は、熱回収装置１２，１５との間で熱媒体を循環する過程で、熱回収装置１２，１５により回収された熱により排ガスＧを加熱する。排ガスＧは、脱硫装置１６で脱硫処理されることで温度が低下し、低温のままでは拡散しにくく白煙になるおそれがある。再加熱装置１７は、排ガスを再加熱することで昇温させ、白煙を生じることなく煙突２２から大気に開放される。
【００３２】
ここで、脱硫装置１６について詳細に説明する。図２は、第１実施形態の排煙処理装置における脱硫装置を表す概略構成図である。
【００３３】
脱硫装置１６は、図２に示すように、吸収塔３１と、吸収剤スラリ噴出装置３２と、吸収剤スラリ供給装置３３と、制御装置３４とを備える。
【００３４】
吸収塔３１は、吸収剤スラリを排煙に気液接触させるものである。吸収塔３１は、並流式吸収塔（並流塔）４１と、向流式吸収塔（向流塔）４２と、貯留タンク４３とから構成される。並流式吸収塔４１は、箱型形状をなすように形成され、内部に排ガスＧが鉛直方向における下方に向けて流動するガス流路（排煙流路）５１が設けられると共に、上部に排ガスＧが水平方向に流れてガス流路５１に流入する入口部５２が設けられる。向流式吸収塔４２は、箱型形状をなすように形成され、内部に排ガスＧが鉛直方向における上方に向けて流動するガス流路（排煙流路）５３が設けられると共に、上部に排ガスＧが水平方向に流れてガス流路５３から外部に流出する出口部５４が設けられる。
【００３５】
貯留タンク４３は、並流式吸収塔４１の下部と向流式吸収塔４２の下部を連通するものであり、所定量の吸収剤スラリＳが貯留される。すなわち、貯留タンク４３は、吸収剤スラリＳとして、カルシウム含有スラリ（例えば、石灰石スラリ）を貯留するものである。貯留タンク４３は、内部に吸収剤スラリＳが貯留されるものの、貯留された吸収剤スラリＳの上方に、並流式吸収塔４１のガス流路５１と向流式吸収塔４２のガス流路５３を連通するガス流路５５が確保される。
【００３６】
吸収剤スラリ噴出装置３２は、吸収塔３１の内部で吸収剤スラリを鉛直方向の上方に噴出するものである。吸収剤スラリ噴出装置３２は、並流式吸収塔４１に設けられる複数のスプレーパイプ６１と、向流式吸収塔４２に設けられる複数のスプレーパイプ６２とから構成される。複数のスプレーパイプ６１は、並流式吸収塔４１におけるガス流路５１の下部に配置され、第１水平方向に沿うと共に、第１水平方向に直交する第２水平方向に所定間隔を空けて配置される。複数のスプレーパイプ６１は、長手方向に所定間隔を空けて吸収剤スラリＳを鉛直方向の上方に向けて液柱状に噴射する複数のノズル６３が取付けられる。複数のスプレーパイプ６２は、向流式吸収塔４２におけるガス流路５３の下部に配置され、第１水平方向に沿うと共に、第１水平方向に直交する第２水平方向に所定間隔を空けて配置される。複数のスプレーパイプ６２は、長手方向に所定間隔を空けて吸収剤スラリＳを鉛直方向の上方に向けて液柱状に噴射する複数のノズル６４が取付けられる。
【００３７】
吸収剤スラリ供給装置３３は、吸収塔３１の外部から吸収剤スラリ噴出装置３２に吸収剤スラリＳを供給するものである。吸収剤スラリ供給装置３３は、並流式吸収塔４１に設けられる複数の循環ポンプ６５と、向流式吸収塔４２に設けられる複数の循環ポンプ６６とから構成される。複数のスプレーパイプ６１は、長手方向の一端部が並流式吸収塔４１の外部に延出され、循環ポンプ６５が連結される。循環ポンプ６５は、連結配管６７を介して貯留タンク４３に連結される。複数のスプレーパイプ６２は、長手方向の一端部が向流式吸収塔４２の外部に延出され、循環ポンプ６６が連結される。循環ポンプ６６は、連結配管６８を介して貯留タンク４３に連結される。
【００３８】
また、吸収塔３１は、下部に吸収剤スラリ補充装置３５が設けられる。吸収剤スラリ補充装置３５は、貯留タンク４３に吸収剤スラリＳを補充するものである。吸収剤スラリ補充装置３５は、吸収剤スラリ補充タンク６９と、吸収剤スラリ補充配管７０と、吸収剤スラリ補充ポンプ７１とから構成される。更に、吸収塔３１は、下部にスラリ排出装置３６が設けられる。スラリ排出装置３６は、貯留タンク４３の内部に沈降したスラリ（石膏と吸収剤である少量の石灰石が懸濁または溶存したもの）を外部に排出するものである。スラリ排出装置３６は、スラリ排出配管７２と、スラリ排出ポンプ７３と、固液分離装置７４とから構成される。
【００３９】
そのため、吸収剤スラリ供給装置３３にて、複数の循環ポンプ６５を駆動すると、貯留タンク４３の吸収剤スラリＳが連結配管６７を通して並流式吸収塔４１の複数のスプレーパイプ６１に供給される。また、複数の循環ポンプ６６を駆動すると、貯留タンク４３の吸収剤スラリＳが連結配管６８を通して向流式吸収塔４２の複数のスプレーパイプ６２に供給される。吸収剤スラリ噴出装置３２にて、並流式吸収塔４１では、複数のスプレーパイプ６１に設けられる複数のノズル６３からガス流路５１に対して吸収剤スラリＳを液柱状に噴射する。また、向流式吸収塔４２では、複数のスプレーパイプ６２に設けられる複数のノズル６４からガス流路５３に対して吸収剤スラリＳを液柱状に噴射する。
【００４０】
排ガスＧは、並流式吸収塔４１の入口部５２からガス流路５１に流入し、ここで、複数のノズル６３から噴射された液柱状の吸収剤スラリＳに接触する。すると、排ガスＧ中の硫黄酸化物が吸収剤スラリＳにより吸収除去される。並流式吸収塔４１で、硫黄酸化物が吸収除去された排ガスＧは、貯留タンク４３に貯留された吸収剤スラリＳの上方のガス流路５５を通って向流式吸収塔４２のガス流路５３に流入し、ここで、複数のノズル６４から噴射された液柱状の吸収剤スラリＳに接触する。すると、排ガスＧ中の硫黄酸化物が吸収剤スラリＳにより吸収除去される。向流式吸収塔４２で、硫黄酸化物が吸収除去された排ガスＧは、出口部５４から外部に排出される。
【００４１】
ところで、従来、脱硫装置１６の下流側に湿式電気集塵装置を配置していたが、湿式電気集塵装置を配置するための専有面積が大きく、集塵するための荷電動力も大きい。また、脱硫装置１６と湿式除じん性能の組み合わせでは、脱硫装置１６の下流側での高い脱硫性能を確保することができるものの、高い除じん性能を確保するには限界があった。そこで、本出願人は、吸収塔３１における排ガスＧの流速を上昇させるようにコンパクト化することで、吸収塔３１における圧力損失を上昇させ、除じん性能を向上させることができるが、吸収塔３１における排ガスＧの流速を上昇させると、除じん性能が向上するものの、脱硫性能が低下してしまうトレードオフの関係を持つことに着目した。
【００４２】
そのため、第１実施形態にて、制御装置３４は、吸収塔３１の出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように吸収剤スラリ供給装置３３を制御する。第１実施形態は、ガスが鉛直方向における下方に向けて流れるガス流路５１を有する並流式吸収塔４１に適用している。
【００４３】
具体的に、吸収塔３１の出口部５４に、この出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度を計測するばいじん濃度センサ７５と、出口部５４から排出される排ガスＧにおける硫黄酸化物濃度を計測する硫黄酸化物濃度センサ７６とを設ける。制御装置３４は、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度が予め設定されたばいじん濃度許容値以下になると共に、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が予め設定された硫黄酸化物濃度許容値以下になるように吸収剤スラリ供給装置３３を制御する。
【００４４】
すなわち、制御装置３４は、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になると共に、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量を調整する。すると、並流式吸収塔４１にて、複数のノズル６３から噴射される吸収剤スラリＳの噴射量および降液量が増減する。吸収剤スラリＳの噴射量、すなわち、降液量が増加すると、排ガスＧと吸収剤スラリＳとの接触量が増加することから、除じん性能と脱硫性能が向上する。一方で、吸収剤スラリＳの噴射量、すなわち、降液量が過剰になると、除じん性能と脱硫性能が向上するものの、運転コストが増加してしまう。本実施形態では、制御装置３４は、ばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になると共に、硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、また、運転コストを考慮しながら、吸収剤スラリＳの噴射量および降液量を調整する。
【００４５】
図３は、降液量を変動させたときの排煙の通ガス流速に対する除じん性能および脱硫性能を表すグラフである。図３に示すように、吸収塔３１における排ガスＧの流速が上昇し、圧力損失が高くなると、図３に実線で表す除じん性能が向上する一方、図３に点線で表す脱硫性能が低下する。一方、吸収塔３１における吸収剤スラリＳの降液量が増加すると、除じん性能と脱硫性能が上昇する。降液量Ｌとは、所定面積に対する吸収剤スラリＳの量であり、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係である。つまり、降液量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３と増加させると、除じん性能がＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３の線のように向上する。また、降液量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３と増加させると、脱硫性能がＢＬ１，ＢＬ２，Ｌ３の線のように減少する。
【００４６】
ここで、要求除じん特性（ばいじん濃度許容値）と要求脱硫特性（硫黄酸化物濃度許容値）が設定されていることから、制御装置３４は、降液量ＬがＬ２になるように、吸収剤スラリ噴出装置３２がガス流路５１に噴射する吸収剤スラリＳの噴射量、つまり、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量を調整する。具体的に、制御装置３４は、循環ポンプ６５の駆動力を調整する。この場合、循環ポンプ６５をそれぞれ複数台用意し、制御装置３４が駆動する循環ポンプ６５の台数を調整する。また、循環ポンプ６５を可変容量式とし、制御装置３４が循環ポンプ６５の吐出容量を調整してもよい。更に、循環ポンプ６５をインバータ制御し、制御装置３４が循環ポンプ６５の吐出容量を調整してもよい。
【００４７】
このように第１実施形態の排煙処理装置にあっては、排ガスＧの入口部５２と出口部５４を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れるガス流路５１が設けられる並流式吸収塔４１と、並流式吸収塔４１の内部で吸収剤スラリＳを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置３２と、吸収剤スラリ噴出装置３２に吸収剤スラリＳを供給する吸収剤スラリ供給装置３３と、出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように吸収剤スラリ供給装置３３を制御する制御装置３４とを備える。
【００４８】
そのため、並流式吸収塔４１において、吸収剤スラリＳの噴出量が一定の条件下で排ガスＧの流速を上昇させると、ばいじん粒子の衝突効率が上昇して除じん性能が向上するものの、気液接触時間が低下する事で脱硫性能が低下するというような、除じん性能の向上と脱硫性能の低下のトレードオフの関係を呈す場合がある。また、吸収剤スラリの噴出形態（スラリ噴出量やスラリ中吸収剤濃度）に応じて除じん性能および脱硫性能が変動する。そこで、並流式吸収塔４１をコンパクト化して排煙の通ガス流速を上昇させたとき、並流式吸収塔４１の出口部５４のばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、並流式吸収塔４１の内部における吸収剤スラリＳの噴出形態を調整することで、除じん性能と脱硫性能のトレードオフの関係を最適化することができる。その結果、装置の小型化を図ることができると共に、脱硫性能および除じん性能の向上を図ることができる。
【００４９】
第１実施形態の排煙処理装置では、制御装置３４は、出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度を計測するばいじん濃度センサ７５と、出口部５４から排出される排ガスＧにおける硫黄酸化物濃度を計測する硫黄酸化物濃度センサ７６とを設け、制御装置３４は、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度が予め設定されたばいじん濃度許容値以下になると共に、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が予め設定された硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ供給装置３３および前記吸収剤スラリ噴出装置３２を制御する。そのため、吸収塔３１の稼働中にオンラインで吸収剤スラリ供給装置３３を制御することができ、通ガス流速上昇の条件下で除じん性能向上と脱硫性能低下のトレードオフの関係を呈す場合においても、高精度なばいじん濃度制御と許容亜硫酸濃度の維持を可能とすることができる。
【００５０】
第１実施形態の排煙処理装置では、制御装置３４は、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になると共に、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量を調整する。そのため、吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量を調整すると、吸収剤スラリ噴出装置３２が並流式吸収塔４１の内部で吸収剤スラリＳを噴出する噴出量が調整される。そのため、並流式吸収塔４１をコンパクト化して排ガスＧの流速を上昇させたとき、ばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、並流式吸収塔４１の内部における吸収剤スラリＳの噴出量を調整することで、除じん性能と脱硫性能の最適化を図って過不足を無くすことができる。
【００５１】
また、第１実施形態の排煙処理方法にあっては、排ガスＧの入口部５２と出口部５４を有して内部にガスが鉛直方向における下方に向けて流れるガス流路５１が設けられる並流式吸収塔４１と、並流式吸収塔４１の内部で吸収剤スラリＳを鉛直方向の上方に噴出する吸収剤スラリ噴出装置３２と、吸収剤スラリ噴出装置３２に吸収剤スラリＳを供給する吸収剤スラリ供給装置３３とを備え、出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように吸収剤スラリ供給装置３３を制御する。
【００５２】
そのため、並流式吸収塔４１をコンパクト化して排ガスＧの通ガス流速を上昇させたとき、除じん性能の向上と脱硫性能の低下のトレードオフの相関が生じる場合において、ばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、並流式吸収塔４１の内部における吸収剤スラリ中の吸収剤残留濃度を調整することで、除じん性能と脱硫性能の最適化を図ることができる。その結果、装置の小型化を図ることができると共に、脱硫性能および除じん性能の向上を図ることができる。
【００５３】
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の排煙処理装置における脱硫装置を表す概略構成図、図５は、ｐＨを変動させたときの排煙の通ガス流速に対する除じん性能および脱硫性能を表すグラフである。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
上述した第１実施形態では、排ガスＧに接触させる吸収剤スラリＳのｐＨを一定としたが、第２実施形態にて、図４に示すように、制御装置３４は、吸収塔３１の出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように、排ガスＧに接触させる吸収剤スラリＳのｐＨを調整する。吸収剤スラリＳのｐＨが上昇すると、脱硫性能が上昇するものの、運転コストが上昇する。
【００５５】
具体的には、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳに対して吸収剤を供給する吸収剤供給装置８０を設ける。吸収剤供給装置８０は、吸収剤貯留タンク８１と、吸収剤供給配管８２と、吸収剤供給ポンプ８３とから構成される。吸収剤貯留タンク８１は、吸収剤供給配管８２により貯留タンク４３に連結され、吸収剤供給配管８２に吸収剤供給ポンプ８３が設けられる。なお、吸収剤供給装置８０を貯留タンク４３に設けたが、連結配管６７，６８に設けてもよい。また、貯留タンク４３に貯留されている吸収剤スラリＳのｐＨを計測するｐＨセンサ８４を設ける。ここで、吸収剤は、炭酸カルシウム、苛性ソーダ、炭酸ナトリウム消石灰などの粉体またはスラリーである。
【００５６】
制御装置３４は、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が予め設定された硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤供給装置８０が貯留タンク４３に吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量を調整する。すなわち、制御装置３４は、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤供給装置８０が貯留タンク４３に吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量を調整する。このとき、ｐＨセンサ８４は、貯留タンク４３に貯留されている吸収剤スラリＳのｐＨを計測し、制御装置３４にフィードバックする。
【００５７】
図５に示すように、並流式吸収塔４１における排ガスＧの流速が上昇し、圧力損失が高くなると、図３に実線で表す除じん性能が向上する一方、図３に一点鎖線で表す脱硫性能が低下する。一方、並流式吸収塔４１における吸収剤スラリＳのｐＨが上昇すると、除じん性能は変化しないが、脱硫性能が上昇する。つまり、吸収剤スラリＳのｐＨをｐＨ１，ｐＨ２，ｐＨ３と上昇させると、脱硫性能がＣｐＨ１，ＣｐＨ２，ＣｐＨ３と向上する。
【００５８】
ここで、要求脱硫特性（硫黄酸化物濃度許容値）が設定されていることから、制御装置３４は、脱硫性能がＣｐＨ３になるように、吸収剤供給装置８０が貯留タンク４３に吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量、つまり、吸収剤スラリＳのｐＨを調整する。この場合、ｐＨセンサ８４は、貯留タンク４３に貯留されている吸収剤スラリＳのｐＨを計測していることから、制御装置３４は、吸収剤スラリＳのｐＨが所定値になるように吸収剤供給装置８０制御する。なお、制御装置３４は、除じん性能が要求除じん特性（ばいじん濃度許容値）以上となるように、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量を調整する。
【００５９】
ところで、要求脱硫特性（硫黄酸化物濃度許容値）を確保するためには、第１実施形態のように、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量を調整したり、第２実施形態のように、吸収剤供給装置８０が貯留タンク４３に吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量を調整したりすればよい。すなわち、制御装置３４は、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリＳの供給量と吸収剤の供給量の少なくともいずれか一方を調整すればよい。このとき、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように、吸収剤スラリＳの供給に係る循環ポンプ６５の運転コストと、吸収剤の供給に係る薬剤コストおよび吸収剤供給ポンプ８３の運転コストとを考慮する。つまり、循環ポンプ６５の運転コストと、吸収剤の供給に係る薬剤コストおよび吸収剤供給ポンプ８３の運転コストとを比較し、低コスト化が図れる運転方法の最適化を図る。
【００６０】
このように第２実施形態の排煙処理装置では、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳに対して吸収剤を供給する吸収剤供給装置８０を設け、制御装置３４は、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤供給装置８０が吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量、つまり、吸収剤スラリＳのｐＨを調整する。
【００６１】
そのため、吸収剤スラリのｐＨに応じて脱硫性能が変動することから、制御装置３４は、硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように吸収剤スラリＳに供給するｐＨ調整剤の供給量を調整することで、除じん性能を向上することができる。
【００６２】
第２実施形態の排煙処理装置では、制御装置３４は、硫黄酸化物濃度センサ７６が計測した硫黄酸化物濃度が硫黄酸化物濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ供給装置３３が吸収剤スラリ噴出装置３２に供給する吸収剤スラリＳの供給量と吸収剤供給装置８０が吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量の少なくともいずれか一方を調整する。そのため、並流式吸収塔４１の内部における吸収剤スラリＳの噴出量を増加させたり、吸収剤スラリＳに供給する吸収剤の供給量を増加させたりすると、脱硫性能が向上するものの、並流式吸収塔４１の稼働コストが増加する。そこで、吸収剤スラリＳの噴出量を増加させたり、吸収剤の供給量を増加させたりする調整コストを考慮しながら、吸収剤スラリＳの噴出量や吸収剤の供給量による吸収剤スラリＳｐＨの調整を行うことで、調整コストの増加を抑制しながら除じん性能を向上することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の排煙処理装置における脱硫装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
第３実施形態にて、図６に示すように、制御装置３４は、吸収塔３１の出口部５４から排出される排ガスＧにおけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が予め設定された許容値以下になるように、ファン１４の駆動力と乾式電気集塵装置１３の荷電動力を調整する。
【００６５】
ファン１４の駆動力を増加すると、並流式吸収塔４１における圧力損失が上昇し、除じん性能が向上するが、運転コストが増加する。また、乾式電気集塵装置１３の荷電動力を増加すると、並流式吸収塔４１における除じん性能が向上するが、運転コストが増加する。そのため、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリＳの供給に係る循環ポンプ６５の運転コストと、ファン１４の運転コストと、乾式電気集塵装置１３の運転コストを考慮する。つまり、循環ポンプ６５の運転コストと、ファン１４の運転コストと、乾式電気集塵装置１３の運転コストとを比較し、ミニマムコスト化を実現する運転条件への最適化を図る。
【００６６】
このように第３実施形態の排煙処理装置では、排ガスＧを送給するファン１４を設け、制御装置３４は、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、ファン１４の駆動力に応じた吸収剤スラリＳの噴出量を調整する。そのため、ファン１４の一定風量における並流式吸収塔４１の内部の吸収剤スラリＳの噴出量と排ガスＧを送給するファン１４の駆動力に応じて吸収塔の圧力損失、すなわち、気液接触抵抗と除じん性能が変動することから、制御装置３４は、ばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ噴出装置３２のスラリ噴出量を調整することで、調整コストを考慮しながら除じん性能を向上することができる。
【００６７】
第３実施形態の排煙処理装置では、並流式吸収塔４１における排ガスＧの流れ方向の上流側に乾式電気集塵装置１３を設け、制御装置３４は、ばいじん濃度センサ７５が計測したばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、乾式電気集塵装置１３の荷電動力を調整する。そのため、並流式吸収塔４１の内部における吸収剤スラリＳの噴出量と乾式電気集塵装置１３の荷電動力に応じて除じん性能が変動することから、制御装置３４は、ばいじん濃度がばいじん濃度許容値以下になるように、吸収剤スラリ噴出装置３２のスラリ噴出量と乾式電気集塵装置１３の荷電動力を調整することで、調整コストを考慮しながら除じん性能を向上することができる。
【００６８】
なお、上述の実施形態では、吸収塔３１を並流式吸収塔４１と向流式吸収塔４２から構成される二塔式としたが、吸収塔３１を並流式吸収塔４１だけで構成してもよい。また、向流式吸収塔４２の出口部５４におけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように各種の制御を行ったが、この構成に限定されるものではない。例えば、並流式吸収塔４１の出口部におけるばいじん濃度および硫黄酸化物濃度が許容値以下になるように制御してもよい。また、吸収塔を一塔式としてもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では、ばいじん濃度センサ７５と硫黄酸化物濃度センサ７６とを設け、制御装置３４がばいじん濃度センサ７５と硫黄酸化物濃度センサ７６の計測結果に基づいて各種の制御を行ったが、この構成に限定されるものではない。例えば、排煙処理装置１０の稼働中に、作業者がばいじん濃度センサ７５や硫黄酸化物濃度センサ７６を用いて手動でばいじん濃度と硫黄酸化物濃度センサを計測し、この計測結果に基づいて手動で各種の操作を行うことで各種の調整を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０  排煙処理装置
１１  脱硝装置
１２  熱回収装置
１３  乾式電気集塵装置
１４  ファン
１５  熱回収装置
１６  脱硫装置
１７  再加熱装置
２１  ボイラ
２２  煙突
３１  吸収塔
３２  吸収剤スラリ噴出装置
３３  吸収剤スラリ供給装置
３４  制御装置
３５  吸収剤スラリ補充装置
３６  スラリ排出装置
４１  並流式吸収塔（並流塔）
４２  向流式吸収塔（向流塔）
４３  貯留タンク
５１，５３  ガス流路（排煙流路）
５２  入口部
５４  出口部
５５  ガス流路
６１，６２  スプレーパイプ
６３，６４  ノズル
６５，６６  循環ポンプ
６７，６８  連結配管
７５  ばいじん濃度センサ
７６  硫黄酸化物濃度センサ
８０  吸収剤供給装置
８４  ｐＨセンサ
【図１】
2020157203.tif 000003
【図２】
2020157203.tif 000004
【図３】
2020157203.tif 000005
【図４】
2020157203.tif 000006
【図５】
2020157203.tif 000007
【図６】
2020157203.tif 000008