(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排煙を吸収塔に導いて、吸収剤としてのカルシウム化合物と吸収助剤としてのアンモニウム塩とを含有する吸収液に気液接触させることにより、排煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する排煙処理方法において、
前記吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータを測定し、この測定値が前記処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量として、前記吸収液中へのカルシウム化合物供給量を制御することを特徴とする排煙処理方法。
【請求項２】
前記運転操作量として、前記吸収塔において排煙に気液接触させる吸収液の循環流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の排煙処理方法。
【請求項３】
前記吸収液を構成する液分の一部を排水として抜き出す構成とし、前記運転操作量として、前記排水の抜き出し量を制御することを特徴とする請求項１に記載の排煙処理方法。
【請求項４】
排煙を吸収塔に導いて、吸収剤としてのカルシウム化合物と吸収助剤としてのアンモニウム塩とを含有する吸収液に気液接触させることにより、排煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する排煙処理方法において、
前記吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータとして、前記吸収液のアンモニウムイオン濃度及びｐＨを測定し、この測定値が前記処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量を制御することを特徴とする排煙処理方法。
【請求項５】
吸収液中のアンモニウム塩を構成するアンモニアの供給方式として、排煙中から間接的に供給する場合に、前記パラメータとして、前記吸収塔前流での未処理排煙のアンモニア濃度、及び、前記吸収液のｐＨ、を測定することを特徴とする請求項４に記載の排煙処理方法。
【請求項６】
前記パラメータとして、前記吸収液のｐＨの代りに、前記吸収液のカルシウム化合物濃度を測定することを特徴とする請求項４又は５に記載の排煙処理方法。
【請求項７】
排煙を吸収塔に導いて、吸収剤としてのカルシウム化合物と吸収助剤としてのアンモニウム塩とを含有する吸収液に気液接触させることにより、排煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する排煙処理装置において、
前記吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータである前記吸収液のｐＨ又は前記吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータである前記吸収液のカルシウム化合物濃度を測定するセンサと、前記吸収液のアンモニウムイオン濃度を測定するセンサと、
前記吸収液のｐＨ又は前記吸収液のカルシウム化合物濃度を測定するセンサと、前記アンモニウムイオン濃度を測定するセンサとの測定値が前記処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項８】
吸収液中のアンモニウム塩を構成するアンモニアの供給方式として、排煙中から間接的に供給する場合に、前記センサとして、前記吸収塔の前流の未処理排煙のアンモニア濃度を測定するセンサと、前記吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度を測定するセンサを備えたことを特徴とする請求項７に記載の排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式石灰石膏法により排煙中の粉塵や亜硫酸ガス(ＳＯ2）を取除く排煙処理方法及び排煙処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排煙から亜硫酸ガスなどを除去する方法としては、カルシウム化合物が吸収剤として懸濁した吸収液（以下、吸収剤スラリという。）を排煙に気液接触させることにより、排煙中の亜硫酸ガスなどを吸収剤スラリ中に吸収し、吸収した硫黄分から石膏を副生する湿式石灰石膏法が広く普及している。
そして、例えば石灰石(炭酸カルシウム；ＣａＣＯ3）を吸収剤とする湿式石灰石膏法排煙処理において、高効率な脱硫を行うためには、一般に次式（１）で示す反応当量以上に吸収剤である石灰石を添加する必要がある。
【０００３】
【化１】
ＳＯ2 ＋ＣａＣＯ3 ＋１／２Ｏ2 → ＣａＳＯ4 ＋ＣＯ2            （１）
【０００４】
しかし、過剰な石灰石は副生物である石膏に混入し、石膏の純度を低下させる上、石灰石の消費増大を招く。そこで、より少ない吸収剤で、高い脱硫率と石膏品質を維持するため、吸収剤スラリの性状を連続的に測定して吸収剤の供給量を調節する様々な制御方法が用いられてきた。
【０００５】
現在用いられている制御方法は、脱硫装置出口の亜硫酸ガス濃度を測定して吸収液への吸収剤供給量を制御する方法の他、吸収剤スラリのｐＨや石灰石濃度（吸収剤濃度）を連続的に測定して吸収剤スラリへの石灰石供給量（吸収剤供給量）を制御する方法が用いられてきた。これらの方法を用いて吸収剤の反応性を正確に把握することによって、脱硫性能を維持しながら吸収剤の投入量を必要最小限に抑えることができる。
【０００６】
さらに、本発明者らは石灰石の溶解速度を増加させ、これにより脱硫率を向上させる吸収助剤としてアンモニウム塩の効果を見出し、アンモニウム塩を吸収助剤として吸収剤スラリ中に共存させる排煙の処理方法を出願中である（特願平５−２５２７２３号、特願平５−２６０５６１号、特願平６−１４０２２４号、特願平７−１６９７５号）。この方法によって、より少ない吸収剤で非常に高い脱硫率を達成することができた。
【０００７】
以下、このような排煙処理方法の一例について、図２により説明する。図２は、湿式脱硫装置４を含む排煙処理システムの全体構成を示す図である。
図２において、ボイラ１からの燃焼排煙は空気予熱器２を経て、電気集塵機３にて粉塵を除去された後、湿式脱硫装置４で排煙中の亜硫酸ガスが除去され、加熱装置５により再び加熱された後、煙突６から大気中に放出されるように構成されている。
【０００８】
脱硫装置４は、この場合タンク酸化方式の脱硫装置であり、底部のタンク８にカルシウム化合物（この場合石灰石）を含有する吸収剤スラリが供給される吸収塔７と、前記タンク８内の吸収剤スラリを吸収塔７上部の排煙導入部７ａに送って排煙と接触させるための循環ポンプ１２と、タンク８内に支持されて図示省略したモータにより水平回転し、タンク８内のスラリを攪拌するとともに供給された空気１１をタンク８内に微細な気泡として効率よく吹込むアーム回転式のエアスパージャ１０とを備え、タンク８内で亜硫酸ガスを吸収した吸収剤スラリと空気とを効率よく接触させて全量酸化し石膏を得るものである。
【０００９】
すなわちこの装置では、吸収塔７の排煙導入部７ａに未処理排煙を導き、循環ポンプ１２によりヘッダパイプ９から噴射した吸収剤スラリに接触させて未処理排煙中の亜硫酸ガスや粉塵を吸収又は捕集して除去し、排煙導出部７ｂから処理後排煙として排出させる。ヘッダパイプ９から噴射され亜硫酸ガスや粉塵を吸収又は捕集しつつ流下する吸収剤スラリは、タンク８内においてエアスパージャ１０により攪拌されつつ、吹込まれた多数の気泡と接触して酸化され、さらには中和反応を起こして石膏となる。なお、これら処理中に起きている主な反応は以下の反応式（２）乃至（４）となる。
【００１０】
【化２】
0003692219.tif 000002
【００１１】
こうしてタンク８内には、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）と吸収剤である少量の石灰石が溶解又は懸濁し、これらがスラリポンプ１４により吸い出され、濃縮された後に固液分離器１５に供給されてろ過され、水分の少ない石膏１６（通常、水分含有率１０％程度）として採り出される。
【００１２】
一方、固液分離器１５からのろ液（主に水）は一旦ろ液タンク１８に送られ、必要に応じ補充水１７を追加された後、ポンプ１９により吸収剤スラリ槽２５に送られて、図示省略した石灰石サイロから供給される吸収剤２３（石灰石）と混ぜ合わされ、吸収剤スラリとしてスラリポンプ２４により再びタンク８に供給される構成となっている。
なお、こうして循環する循環水の一部は、ポンプ１９の吐出側より分岐する抜き出しライン２０によって排水２２として抜き出され、図示省略した排水処理装置で処理されることにより、循環水中に不純物が蓄積しないようになっている。
【００１３】
また、脱硫装置４に導入される前の排煙中には、例えば空気予熱器２の前流において、アンモニア２７が注入される。なお、このアンモニア２７の一部は、通常ボイラ１の直後に設けられる脱硝装置（図示省略）の脱硝処理に利用され、残りが、排煙中の三酸化硫黄(ＳＯ3）の中和用として機能するとともに、さらに吸収塔７の吸収剤スラリ中に溶解してアンモニウム塩となり、前述した吸収助剤として機能する。
【００１４】
なお、吸収助剤としてのアンモニウム塩を構成するアンモニアの供給方式としては、このように排煙中から間接的に供給する構成に限られず、例えば排水処理において回収されたアンモニア水を吸収塔７のタンク８に直接供給する構成でもよい。
またこの場合、排煙中の三酸化硫黄のほとんどは、注入されたアンモニアと反応して硫安（（ＮＨ4）2ＳＯ4）となり、電気集塵機３で捕集される。
【００１５】
そして、上記排煙処理システムでの吸収剤の供給制御は、例えば以下のように行われていた。
即ち、図２に示すように、スラリポンプ１４によって抜き出されたスラリの一部が計測用ライン３２によりタンク８に戻される構成とされ、この計測用ライン３２の配管途上には、スラリ中のｐＨを測定するｐＨセンサ２９や、或いはスラリ中の石灰石濃度を測定する石灰石濃度センサ３１が設置される。そして、これらセンサにより検出されるｐＨ又は石灰石濃度が要求された性能に対応した最適値に維持されるように、これらセンサからの検出信号ｙ，ｚに基づいて吸収剤供給量制御装置２６が吸収剤の供給量を例えばフィードバック制御するようになっている。
【００１６】
或いは、図２に示すように、脱硫装置４の後流側に、排煙中の亜硫酸ガス濃度を測定する亜硫酸ガス濃度センサ３４を設置し、このセンサ３４により検出される亜硫酸ガス濃度が要求される性能を満足する最適値に維持されるように、このセンサ３４からの検出信号ｘに基づいて吸収剤供給量制御装置２６が吸収剤の供給量を例えばフィードバック制御するようになっている。
【００１７】
なお従来では、上述したようなフィードバック制御の他、脱硫装置４に導入される未処理排煙中の亜硫酸ガス濃度を測定し、この測定結果に基づいて吸収剤の供給量を予め調整するフィードフォワード制御も行われるが、いずれにしろ排煙中のアンモニア濃度や吸収剤スラリ中のアンモニウムイオン濃度などに基づいて、吸収剤の供給量などを制御することは全く行われていなかった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アンモニウム塩を吸収助剤として使用する上述したような湿式石灰石膏法の排煙処理システムでは、脱硫性能や石膏純度を高く維持しながら吸収剤の使用量をより少なくできるという優れた利点が得られるものの、近年益々要求される排煙のクリーン化の観点から、吸収塔における吸収剤スラリからのアンモニアガスの放散防止という新たな技術課題が浮上してきた。
【００１９】
すなわち、上述したような排煙処理システムの吸収塔７に導入される未処理排煙中には、最高１００ｐｐｍ程度のアンモニアが含まれる。そして、このアンモニアの多くは前述したように吸収塔７においてスラリ中に溶解して吸収されるが、スラリ中のアンモニウムイオン濃度やｐＨによっては、吸収塔７のスラリ中から逆にアンモニアが放散する現象も生じて、吸収塔７を出る処理後排煙中にアンモニアガスが相当量含有されてしまう問題がある。
【００２０】
つまり、通常の石灰石膏法で使用する吸収剤スラリのｐＨでは、次式（５）の解離平衡式によってアンモニウム塩の大部分がスラリ中でアンモニウムイオン（ＮＨ4+）として存在し、スラリ中より排煙中に放散する恐れのあるアンモニアガスの存在量はごくわずかである。
【００２１】
【化３】
ＮＨ3  ＋Ｈ+ → ＮＨ4+                                        （５）
【００２２】
ところが、吸収助剤としてのアンモニウム塩の効果を高めるため、吸収剤スラリ中のアンモニウムイオン濃度を高めると、前記解離平衡式より明らかなように、スラリ中に存在するＮＨ3量が増大し、吸収剤スラリからガス中に放散するアンモニアガス量が増大することになる。
なお、アンモニアガスが処理後排煙に同伴されると、アンモニウム塩の過剰消費を招く上に、その量次第では臭気などの二次的な環境問題を引き起こす恐れも出てくる。
【００２３】
そこで本発明は、アンモニウム塩を吸収助剤として積極的に利用し、高性能を維持しながら、アンモニアガスの放散が的確に抑制でき、処理後排煙中のアンモニア濃度を目標の許容値以下に確実に維持できる排煙処理方法及び排煙処理装置を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の排煙処理方法は、排煙を吸収塔に導いて、吸収剤としてのカルシウム化合物と吸収助剤としてのアンモニウム塩とを含有する吸収液に気液接触させることにより、排煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する排煙処理方法において、
前記吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータを測定し、この測定値が前記処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量を制御することを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の排煙処理方法は、前記運転操作量として、前記吸収液中へのカルシウム化合物供給量を制御することを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の排煙処理方法は、前記吸収液中のアンモニウム塩となるアンモニアを前記吸収塔の前流において排煙中に注入する構成とし、前記運転操作量として、前記吸収塔前流でのアンモニア注入量を制御することを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の排煙処理方法は、前記運転操作量として、前記吸収塔において排煙に気液接触させる吸収液の循環流量を制御することを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の排煙処理方法は、前記吸収液を構成する液分の一部を排水として抜き出す構成とし、前記運転操作量として、前記排水の抜き出し量を制御することを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の排煙処理方法は、前記パラメータとして、前記吸収液のアンモニウムイオン濃度及びｐＨを測定することを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の排煙処理方法は、前記パラメータとして、前記吸収液のアンモニウムイオン濃度の代りに、前記吸収塔前流での未処理排煙のアンモニア濃度を測定することを特徴とする。
【００３１】
請求項８記載の排煙処理方法は、前記パラメータとして、前記吸収液のｐＨの代りに、前記吸収液のカルシウム化合物濃度を測定することを特徴とする。
【００３２】
請求項９記載の排煙処理方法は、前記パラメータとして、前記処理後排煙のアンモニア濃度そのものを測定することを特徴とする。
【００３３】
請求項１０記載の排煙処理装置は、排煙を吸収塔に導いて、吸収剤としてのカルシウム化合物と吸収助剤としてのアンモニウム塩とを含有する吸収液に気液接触させることにより、排煙中の少なくとも亜硫酸ガスを吸収除去する排煙処理装置において、
前記吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータを測定するセンサと、このセンサの測定値が前記処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項１１記載の排煙処理装置は、前記センサとして、前記吸収液のアンモニウムイオン濃度を測定するセンサと、前記吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度を測定するセンサとを備えたことを特徴とする。
【００３５】
請求項１２記載の排煙処理装置は、前記センサとして、前記吸収塔の前流の未処理排煙のアンモニア濃度を測定するセンサと、前記吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度を測定するセンサとを備えたことを特徴とする。
【００３６】
請求項１３記載の排煙処理装置は、前記センサとして、前記吸収塔の後流の処理後排煙のアンモニア濃度を測定するセンサを備えたことを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は、本例の排煙処理システムの全体構成を示す図である。本例は、処理後排煙中のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータ（例えば、排煙中のアンモニア濃度など）の実際の測定値に基づいて、前記パラメータに影響を与える運転操作量を調整する制御を、従来のシステムに付加することにより、処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に確実に保持する点に特徴を有するものである。
【００３８】
すなわち本例では、前記パラメータの測定値に基づいて吸収剤の供給量を調整する吸収剤供給量制御、アンモニア２７の注入量を調整するアンモニア注入量制御、循環ポンプ１２によるスラリの循環流量を調整する循環流量制御、及び、抜き出しライン２０からの排水の抜き出し量を制御する排水抜き出し量制御、のうちのいずれかの制御を行う点に特徴を有し、図２に示すシステムにこれら制御機能を実行する制御機器を付加した形で実施することができる。
【００３９】
なお、これら制御機能は、いずれか一つのみを実行してもよいし、いくつかを組合せて実行してもよいが、図１で示す本例では、全て実行できる装置態様となっている。
【００４０】
まず、本例の装置構成について説明する。
本例では、図２に示した装置構成に加えて、アンモニウムイオン濃度センサ３０と、アンモニア濃度センサ３３，３５と、最適量演算器３６と、アンモニア注入量制御装置２８、循環流量制御装置１３、及び排水抜き出し量制御装置２１とが設けられている。
【００４１】
アンモニウムイオン濃度センサ３０は、計測用ライン３２に設けられて吸収剤スラリ中のアンモニウムイオンの濃度を測定するセンサである。アンモニア濃度センサ３３は、吸収塔に導入される未処理排煙中のアンモニア濃度を測定するセンサである。アンモニア濃度センサ３５は、吸収塔から導出される処理後排煙中のアンモニア濃度を測定するセンサである。
【００４２】
最適量演算器３６は、上記センサ３０，３３，３５及び前述のセンサ（ｐＨセンサ２９、石灰石濃度センサ３１、及び亜硫酸ガス濃度センサ３４）の検出信号に基づいて、各種操作量（吸収剤供給量、アンモニア２７の注入量、循環ポンプ１２による吸収剤スラリの循環流量、及び抜き出しライン２０からの排水抜き出し量）の最適値を求める演算器である。
【００４３】
アンモニア注入量制御装置２８は、最適値演算器３６から出力されるアンモニア注入量の最適値の信号Ａに応じて、アンモニア注入ラインに設けられたバルブ２８ａの開度を調節することにより、実際のアンモニア注入量が上記最適値になるように制御する装置である。
【００４４】
循環流量制御装置１３は、最適値演算器３６から出力される吸収剤スラリの循環流量の最適値の信号Ｂに応じて、循環ポンプ１２の回転数又は／及び運転台数を調節することにより、実際の循環流量が上記最適値になるように制御する装置である。
【００４５】
排水抜き出し量制御装置２１は、最適値演算器３６から出力される排水抜き出し量の最適値の信号Ｃに応じて、抜き出しライン２０に設けられたバルブ２１ａの開度を調節することにより、実際の排水抜き出し量が上記最適値になるように制御する装置である。
【００４６】
なお、本例での吸収剤供給量制御装置２６は、最適値演算器３６から出力される吸収剤供給量の最適値の信号Ｄに応じて、スラリポンプ２４の吐出側に設けられたバルブ２６ａの開度を調節することにより、実際の吸収剤供給量が上記最適値になるように制御する構成となっている。
【００４７】
次に、以上のような装置構成において実施される本発明の排煙処理方法の各種形態について説明する。
まず第１の形態は、最適量演算器３６により、例えば吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度及びｐＨの測定値（センサ２９，３０の検出値）を読み込み、この測定値が処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、吸収剤供給量の最適値を求めてこの最適値に応じた信号Ｄを出力する。そして、この信号Ｄに基づいて、吸収剤供給量制御装置２６により吸収剤供給量制御を行う。
【００４８】
また、最適量演算器３６における吸収剤供給量の最適値の演算は、具体的には例えば以下のように行う。すなわち、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下の最適値に維持されるような、吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度及びｐＨの目標範囲を予め求めて設定しておく。
【００４９】
そして、まず、処理後排煙中の亜硫酸ガス濃度や吸収剤スラリのｐＨ或いは石灰石濃度などから、従来の方法で所望の脱硫率を効率良く達成するための吸収剤供給量の値（以下、基本値という。）を求める。次いで、その時点で読み込まれているアンモニウムイオン濃度及びｐＨの測定値を前記制御目標と比較し、測定値が目標範囲から外れている場合に、その偏差分に応じて吸収剤供給量の前記基本値を修正することによって、最終的に吸収剤供給量の最適値を決定すればよい。
【００５０】
なお、ここでの基本値の修正は、以下のようにして行う。すなわち、アンモニアはアルカリ性ガスであるのでｐＨが増加するほど、平衡分圧が増大して放散量が増加する。また、アンモニウムイオン濃度が増加した場合も平衡分圧が増大するため、放散量が増大する。このため、アンモニウムイオン濃度やｐＨが目標範囲を越えた場合には、吸収剤スラリからのアンモニアの放散量が増加し、結果的に処理後排煙のアンモニア濃度が許容値を越えて増加することが予想されるので、その程度に応じてアルカリである吸収剤の供給量を減らして、吸収剤スラリのｐＨを下げる方向に制御する。
【００５１】
なお、アンモニアの放散量はアンモニアの平衡分圧に密接に関係しており、アンモニアの平衡分圧は吸収剤スラリのｐＨ及びアンモニウムイオン濃度から容易に算出できる。よって、アンモニアの放散量、及びこの放散量により決る処理後排煙のアンモニア濃度は、吸収剤スラリ中のｐＨ及びアンモニウムイオン濃度から予測できる。したがって逆に、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下の最適値に維持されるような、吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度及びｐＨの目標範囲は、予め理論的に求めて設定しておくことができる。
【００５２】
上記第１の形態の排煙処理によれば、なんらかの要因により吸収剤スラリのｐＨ及びアンモニウムイオン濃度が目標範囲から一次的に増加した場合には、作業者の判断によらず、その分だけ吸収剤供給量が即座に調整されることによって吸収剤スラリのｐＨが低下方向に的確に調整され、結局吸収剤スラリのｐＨ及びアンモニウムイオン濃度がほぼ目標範囲に安定的に維持される。このため、吸収塔におけるアンモニアの放散量、及びこの放散量により決る処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に常に維持される。
したがって、アンモニウム塩を吸収助剤として積極的に利用し、脱硫装置としての機能を高性能に維持しながら、アンモニアガスの放散による問題を回避できる。
【００５３】
なお、上記第１の形態の排煙処理は、アンモニアガスの放散を抑制するために、吸収剤供給量を本発明の運転操作量として制御している。このため、吸収剤スラリのｐＨを技術的かつ経済的な面で無理なく容易に調整できるため、実用性が高い。
【００５４】
というのは、吸収剤スラリの性状は吸収塔内で、ガス吸収や酸化反応などが同時に進行する複雑なバランスによって決り、容易に変えることができない。また、ｐＨ調整のため新たに酸やアルカリを加えることはユーティリティーの増大を招き、現実的ではない。しかし、アルカリである吸収剤の供給流量によってｐＨを制御すれば、このような問題がない。
【００５５】
次に第２の形態は、第１の形態の吸収剤供給量制御の代りに、アンモニア２７の注入量を調整するアンモニア注入量制御を行って、前記測定値が目標範囲を越えた分だけアンモニア注入量を低減させるものである。
【００５６】
この第２の形態の排煙処理によっても、第１の形態と同様に処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に常に維持される。というのは、脱硫装置４の前流に注入するアンモニア量を下げることにより、吸収剤スラリ中のアンモニウムイオン濃度を抑えられるため、結果として第１の形態と同様に吸収塔におけるアンモニア放散量増加を抑制できるからである。
【００５７】
次に第３の形態は、第１の形態の吸収剤供給量制御の代りに、循環ポンプ１２によるスラリの循環流量を調整する循環流量制御を行って、前記測定値が目標範囲を越えた分だけ循環流量を低減させるものである。
【００５８】
この第３の形態の排煙処理によっても、第１の形態と同様に処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に常に維持される。というのは、吸収塔における循環流量を下げることにより、アンモニア放散の容量係数を低下させ、アンモニア放散を低く抑えることができるからである。
【００５９】
次に第４の形態は、第１の形態の吸収剤供給量制御の代りに、抜き出しライン２０からの排水の抜き出し量を制御する排水抜き出し量制御を行って、前記測定値が目標範囲を越えた分だけ排水の抜き出し量を増加させるものである。
【００６０】
この第４の形態の排煙処理によっても、第１の形態と同様に処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に常に維持される。というのは、排水の抜き出し量を増加させることにより、吸収剤スラリ中のアンモニウムイオン濃度を抑えられるため、結果として第１の形態と同様に吸収塔におけるアンモニア放散量増加を抑制できるからである。
【００６１】
なお、前記パラメータとしては、吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度及びｐＨに限られず、処理後排煙のアンモニア濃度の測定値（センサ３５の検出値）そのものを読み込む態様でもよい。この場合は、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下になるように、その測定値に基づいて吸収剤供給量などの運転操作量を同様に調整する制御を行えばよい。
【００６２】
また、前記パラメータとしては、吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度の代りに、未処理排煙のアンモニア濃度の測定値（センサ３３の検出値）を利用してもよい。未処理排煙中のアンモニア濃度が増加した場合、必然的にアンモニア放散量が増大するため、この測定値に対して上述の制御方法を用いても同様の効果が得られる。さらに、吸収剤スラリのｐＨの代りに吸収剤スラリの石灰石濃度の測定値（センサ３１の検出値）を使用してもよい。アルカリである石灰石濃度が増加した場合、必然的にｐＨが増大するため、この測定値に対して上述の制御方法を用いても同様の効果が得られる。
【００６３】
（実験例）
次に、図１と同様の装置構成のパイロットプラントによる実験結果について説明する。
実験条件は、表１に示す。この条件で、排煙を処理しながら、吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度及びｐＨの測定値に基づいて吸収剤供給量制御を行い、吸収塔出口のアンモニアガス濃度の径時変化を調査した。
なお、この吸収剤供給量制御を行う際の他の運転操作量（アンモニア注入量、吸収剤スラリの循環流量、排水抜き出し量）と、吸収剤スラリのアンモニウムイオン濃度及びｐＨの制御目標値は、表１に示すように設定した。
【００６４】
【表１】
0003692219.tif 000003
【００６５】
その結果、アンモニアの放散（処理後排煙のアンモニア濃度）を１０ｐｐｍ以下に制御し、安定的に抑制できた。なお、この際の吸収液のアンモニウムイオン濃度の検出値（実測値）は、２０６ｍｍｏｌ／リットルであり、吸収液のｐＨの検出値（実測値）は、６．２２であり、吸収液の石灰石濃度の実測値は、１４ｍｍｏｌ／リットルであった。また、実際の吸収剤の供給量は、２ｋｇ／ｈであった。
【００６６】
また、アンモニア注入量制御、吸収剤スラリの循環流量制御、排水抜き出し量制御を行った結果も、同様にアンモニアの放散を安定的に抑制できた。
【００６７】
なお、アンモニア注入量制御を行う際の他の運転操作量（吸収剤供給量、吸収剤スラリの循環流量、排水抜き出し量）は、以下のように調整又は設定した。
すなわち、吸収剤供給量は、従来と同様に吸収剤スラリのｐＨや処理後排煙の亜硫酸ガス濃度に基づくフィードバック制御などにより調整し、吸収剤スラリの循環流量は、３．５ｍ3／ｈとし、排水抜き出し量は、１．５リットル／ｈとした。
【００６８】
また、吸収剤スラリの循環流量制御を行う際の他の運転操作量（吸収剤供給量、アンモニア注入量、排水抜き出し量）は、以下のように調整又は設定した。すなわち、吸収剤供給量は、従来と同様の制御で調整し、アンモニア注入量は、０．７ｍｏｌ／ｈとし、排水抜き出し量は、１．５リットル／ｈとした。
【００６９】
また、排水抜き出し量制御を行う際の他の運転操作量（吸収剤供給量、アンモニア注入量、吸収剤スラリの循環流量）は、以下のように調整又は設定した。すなわち、吸収剤供給量は、従来と同様の制御で調整し、アンモニア注入量は、０．７ｍｏｌ／ｈとし、吸収剤スラリの循環流量は、３．５ｍ3／ｈとした。
【００７０】
また、脱硫装置後流側の処理後排煙中のアンモニア濃度を測定し、この測定値に基づいて上記制御を行った場合も同様の結果が得られた。
なおこの場合、処理後排煙中のアンモニア濃度の制御目標値は、５ｐｐｍとした。
【００７１】
さらに、吸収剤スラリのｐＨやアンモニウムイオン濃度の代りに、吸収剤スラリの石灰石濃度や、脱硫装置前流側の未処理排煙中のアンモニア濃度を測定し、この測定値に基づいて上記制御を行った場合も同様にアンモニアの放散を安定的に抑制できた。
なおこの場合、吸収剤スラリの石灰石濃度の制御目標値は、２００ｍｍｏｌ／リットルとし、処理後排煙中のアンモニア濃度の制御目標値は、５ｐｐｍとした。
【００７２】
なお、本発明は上記形態例に限られず各種の態様があり得る。例えば、酸化方式はアーム回転式エアスパージャである必要はなく、固定式エアスパージャであってもよい。吸収塔の形式は液柱式に限られず例えばグリッド式やスプレー式のものであっても亜硫酸ガスを吸収する機能を有していれば、本発明によって同様の効果を得る。さらに酸化塔を別に設ける構成や吸収塔に除塵部が設けられたスート分離タイプでもよいことはいうまでもない。また、抜き出したスラリから石膏を分離した後、ろ液からアンモニアを回収する構成でも吸収剤供給流量制御やアンモニア注入量制御、循環流量制御等の効果は変らない。
【００７３】
また、本発明の排煙処理方法は、上記形態例のように制御装置の自動制御により実施される場合に限られず、作業者の判断に基づく人為的な手作業で実施されてもよいことはいうまでもない。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の排煙処理方法では、吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータを測定し、この測定値が前記処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量を制御する。
【００７５】
このため、なんらかの要因により前記パラメータが目標範囲から一次的に増加した場合には、作業者の判断に基づく人為的な作業によって、或いは制御装置の自動制御によって、その分だけ前記運転操作量が調整されることによって前記パラメータが調整され、結局前記パラメータが目標範囲に維持される。したがって、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に維持される。
これにより、アンモニウム塩を吸収助剤として積極的に利用し、脱硫などの機能を高性能に維持しながら、アンモニアガスの放散による問題を回避できる。
【００７６】
なお、請求項２記載の排煙処理方法では、前記運転操作量として、特に前記吸収液中へのカルシウム化合物供給量を制御する。カルシウム化合物はアルカリであるため、このカルシウム化合物供給量により吸収液のｐＨが調整できる。吸収液のｐＨは、処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与える本発明のパラメータとして機能するため、このカルシウム化合物供給量を上述の如く制御することで、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００７７】
そして、このように吸収剤供給量を本発明の運転操作量として制御する態様は、吸収液のｐＨを技術的かつ経済的な面で無理なく容易に調整できるため、実用性が高いという利点がある。
というのは、吸収剤スラリの性状は吸収塔内で、ガス吸収や酸化反応などが同時に進行する複雑なバランスによって決り、容易に変えることができない。また、ｐＨ調整のため新たに酸やアルカリを加えることはユーティリティーの増大を招き、現実的ではない。しかし、アルカリである吸収剤の供給流量によってｐＨを制御すれば、このような問題がない。
【００７８】
また、請求項３記載の排煙処理方法では、吸収液中のアンモニウム塩となるアンモニアを吸収塔の前流において排煙中に注入する構成とし、前記運転操作量として、吸収塔前流でのアンモニア注入量を制御する。この場合のアンモニア注入量は、吸収液中のアンモニウムイオン濃度を左右し、この吸収液中のアンモニウムイオン濃度は、処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与える本発明のパラメータとして機能するため、このアンモニア注入量を上述の如く制御することで、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００７９】
また、請求項４記載の排煙処理方法では、前記運転操作量として、吸収塔において排煙に気液接触させる吸収液の循環流量を制御する。吸収液の循環流量は、吸収塔における吸収液からのアンモニアの放散係数を左右するため、処理後排煙のアンモニア濃度に直接影響を与える。このため、この循環流量を上述の如く制御することで、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００８０】
また、請求項５記載の排煙処理方法では、吸収液を構成する液分の一部を排水として抜き出す構成とし、前記運転操作量として、この排水の抜き出し量を制御する。排水の抜き出し量は、吸収液中のアンモニウムイオン濃度を左右し、この吸収液中のアンモニウムイオン濃度は、処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与える本発明のパラメータとして機能するため、この排水抜き出し量を上述の如く制御することで、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００８１】
また、請求項６記載の排煙処理方法では、前記パラメータとして、吸収液のアンモニウムイオン濃度及びｐＨを測定する。
アンモニアの放散量はアンモニアの平衡分圧に密接に関係しており、アンモニアの平衡分圧は吸収液のｐＨ及びアンモニウムイオン濃度から容易に算出できる。よって、アンモニアの放散量、及びこの放散量により決る処理後排煙のアンモニア濃度は、吸収液のｐＨ及びアンモニウムイオン濃度から予測できる。
【００８２】
したがって逆に、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に維持されるような、吸収液のアンモニウムイオン濃度及びｐＨの目標範囲が存在し、この目標範囲にこれらの測定値が維持されるよう制御する本発明によれば、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００８３】
また、請求項７記載の排煙処理方法では、前記パラメータとして、吸収液のアンモニウムイオン濃度の代りに、吸収塔前流での未処理排煙のアンモニア濃度を測定する。未処理排煙のアンモニア濃度は、必然的に吸収塔におけるアンモニアの放散量（処理後排煙のアンモニア濃度）を左右する。このため、この場合も、請求項６記載の場合と同様に、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００８４】
また、請求項８記載の排煙処理方法では、前記パラメータとして、吸収液のｐＨの代りに、吸収液のカルシウム化合物濃度を測定する。アルカリであるカルシウム化合物の濃度は、必然的に吸収液のｐＨを左右する。このため、この場合も、請求項６記載の場合と同様に、処理後排煙のアンモニア濃度を許容値以下に安定的に維持できる。
【００８５】
また、請求項９記載の排煙処理方法では、前記パラメータとして、処理後排煙のアンモニア濃度そのものを測定する。つまり、処理後排煙のアンモニア濃度の実際の測定値が目標の許容値以下に維持されるように、カルシウム化合物供給量などの運転操作量が制御される。このため、処理後排煙のアンモニア濃度を直接的に制御して許容値以下に安定的に維持できる。
【００８６】
次に、本発明の排煙処理装置では、センサにより、吸収塔から導出される処理後排煙のアンモニア濃度に影響を与えるパラメータが測定され、さらに制御手段によって、このセンサの測定値が処理後排煙のアンモニア濃度を目標の許容値以下に維持する目標範囲内になるよう、前記パラメータに影響を与える運転操作量が制御される。
【００８７】
このため、なんらかの要因により前記パラメータが目標範囲から一次的に増加した場合には、作業者の判断によらず、その分だけ前記運転操作量が即座に調整されることによって前記パラメータが的確に調整され、結局前記パラメータが目標範囲に維持される。したがって、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に維持される。
これにより、アンモニウム塩を吸収助剤として積極的に利用し、脱硫などの機能を高性能に維持しながら、アンモニアガスの放散による問題を回避できる。
【００８８】
なお、請求項１１記載の排煙処理装置では、前記センサとして、吸収液のアンモニウムイオン濃度を測定するセンサと、吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度を測定するセンサとを備えている。つまり、この場合には、前記パラメータとして吸収液のアンモニウムイオン濃度と、吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度が測定され、これら測定値が前記目標範囲内になるよう前記運転操作量が制御される。
【００８９】
前述したように吸収液のアンモニウムイオン濃度とｐＨ（又はカルシウム化合物濃度）は、処理後排煙のアンモニア濃度を左右するため、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に維持されるような、これらパラメータの目標範囲が存在し、この目標範囲にこれらの測定値が維持されるよう制御する本発明によれば、処理後排煙のアンモニア濃度が許容値以下に安定的に維持される。
【００９０】
また、請求項１２記載の排煙処理装置は、前記センサとして、未処理排煙のアンモニア濃度を測定するセンサと、吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度を測定するセンサとを備えている。つまり、この場合には、前記パラメータとして未処理排煙のアンモニア濃度と、吸収液のｐＨ又はカルシウム化合物濃度が測定され、これら測定値が前記目標範囲内になるよう前記運転操作量が制御される。
【００９１】
前述したように未処理排煙のアンモニア濃度とｐＨ（又はカルシウム化合物濃度）は、処理後排煙のアンモニア濃度を左右するため、処理後排煙のアンモニア濃度が目標の許容値以下に維持されるような、これらパラメータの目標範囲が存在し、この目標範囲にこれらの測定値が維持されるよう制御する本発明によれば、処理後排煙のアンモニア濃度が許容値以下に安定的に維持される。
【００９２】
また、請求項１３記載の排煙処理装置は、前記センサとして、吸収塔の後流の処理後排煙のアンモニア濃度を測定するセンサを備えている。つまり、この場合には、前記パラメータとして処理後排煙のアンモニア濃度そのものが測定され、この測定値が前記目標範囲内（即ち、許容値以下）になるよう前記運転操作量が制御される。このため、処理後排煙のアンモニア濃度が直接的に制御されて許容値以下に安定的に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例である排煙処理装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の前提となる現行の排煙処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
４  湿式脱硫装置
７  吸収塔
１３  循環流量制御装置（制御手段）
２１  排水抜き出し量制御装置（制御手段）
２６  吸収剤供給量制御装置（制御手段）
２８  アンモニア注入量制御装置（制御手段）
３０  アンモニウムイオン濃度センサ
３３，３５  アンモニア濃度センサ
３６  最適量演算器（制御手段）
【図１】
0003692219.tif 000004
【図２】
0003692219.tif 000005