(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用方法であって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用方法において、
純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を酸クーラーにおいて高温の循環酸と熱交換させて前記純水を予め加熱してから前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させ、さらに、前記酸クーラーを通過した前記純水のｐＨを測定するためのｐＨメータを設けると共に、純水タンクから前記酸クーラーを通らずに直接前記脱気器に至るバイパス流路を設け、前記ｐＨメータにより前記酸クーラーを通過した前記純水に異常があった場合には前記純水タンクから前記酸クーラーへの純水の流れを遮断して前記バイパス流路を介して前記脱気器へ送るようにしたことを特徴とする硫酸製造設備における廃熱の利用方法。
【請求項２】
金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用方法であって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用方法において、
純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を酸クーラーにおいて高温の循環酸と熱交換させて前記純水を予め加熱してから前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させると共に、前記酸クーラー内に導入する前記循環酸の圧力を前記純水の圧力よりも相対的に高くなるようにしたことを特徴とする硫酸製造設備における廃熱の利用方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の硫酸製造設備における廃熱の利用方法において、
前記純水供給ポンプと前記酸クーラーとの間に減圧弁を設け、前記循環酸側の圧力が前記純水側の圧力よりも高くなるように当該純水側の圧力調整を行うことを特徴とする硫酸製造設備における廃熱の利用方法。
【請求項４】
金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用システムであって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用システムにおいて、
純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を高温の循環酸と熱交換させることにより前記純水を予め加熱する酸クーラーを設け、前記酸クーラーによって加熱した純水を前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させると共に、前記純水供給ポンプと前記酸クーラーとの間に減圧弁を設け、前記循環酸側の圧力が前記純水側の圧力よりも高くなるように当該純水側の圧力調整を行うことを特徴とする硫酸製造設備における廃熱の利用システム。
【請求項５】
金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用システムであって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用システムにおいて、
純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を高温の循環酸と熱交換させることにより前記純水を予め加熱する酸クーラーであって、当該酸クーラーによって加熱した純水を前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させる酸クーラーと、
前記酸クーラーを通過した前記純水のｐＨを測定するためのｐＨメータと、
前記純水タンクから前記酸クーラーを通らずに直接前記脱気器に至るバイパス流路と、
前記純水タンクからの純水の流れを前記酸クーラー側又は前記バイパス流路側へ切り替える切替バルブと、
前記酸クーラーの純水側の出口から前記脱気器に至るまでの配管の途中に設けた流路を遮断する緊急遮断バルブと、
前記ｐＨメータにより前記酸クーラーを通過した前記純水に異常があったことを検知した場合に、前記遮断バルブを遮断して異常のある純水の流れを遮断すると共に、前記切替バルブによって前記純水タンクからの純水の流れを前記酸クーラー側から前記バイパス流路側へ変更することによって直接前記脱気器へ送るようにする制御手段と、
を備えていることを特徴とする硫酸製造設備における廃熱の利用システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の硫酸製造設備における廃熱の利用システムにおいて、
前記酸クーラーの純水側の出口から前記緊急遮断バルブまでの配管の長さを、前記制御手段が前記純水の異常を検知して当該緊急前記遮断バルブを閉塞するまでの間に異常のある純水が前記緊急遮断バルブを超えない長さとしたことを特徴とする硫酸製造設備における廃熱の利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムに関し、さらに詳しくは、銅等の金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムであって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に蒸気の一部を脱気器に吹き込んで廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、銅製錬工場では、銅製錬工程で発生するＳＯ２を含む排ガスを利用して硫酸の製造が行われている。銅製錬工程で発生するＳＯ２を含む排ガスは除塵・洗浄・冷却された後、硫酸製造工程に導入される。硫酸製造工程では、図１に示すように、乾燥塔１０１で排ガス中の残存水分が循環濃硫酸により除去され、熱交換器１０３ａ，１０３ｂを介して昇温された後、転化器１１０に導入される。転化器１１０内には図示しない触媒が充填されており、ＳＯ２はＳＯ３へと転化され、この際多量の熱が発生する。この熱は前述のように熱交換器１０３ａ，１０３ｂを介して低温側の排ガスの昇温に用いられる。そして、温度の低下したＳＯ３とＳＯ２の混合ガスは第１吸収塔１２１に導入される。第１吸収塔１２１では循環濃硫酸との直接接触によりガス中のＳＯ３は濃硫酸に吸収され、ガス顕熱も濃硫酸側へ移行する。そして、未吸収のＳＯ２は昇温された後、再び転化器１１０に導入され、転化されたＳＯ３は第２吸収塔１２２で循環濃硫酸に吸収された後、煙突１３０から排出される。
【０００３】
また、乾燥塔１０１、第１吸収塔１２１及び第２吸収塔１２２で回収された熱は酸クーラー１０５，１２５，１２６にて循環濃硫酸と海水との熱交換により、系外にカットされている。
【０００４】
硫酸製造工程では、ＳＯ３の生成熱、ＳＯ３の吸収熱が多量に発生し、循環酸と海水との熱交換により系外カットしているが、発生した余剰熱は以下の方法によって回収を行っていた。すなわち、転化器１１０の第２層を出た高温のガスは、第４熱交換器（４ＨＥ）１０３ｄを通り、第1吸収塔１０１へ導入される。第1吸収塔１０１を出た低温のガスは再び第４熱交換器１０３ｄを通り、第２層からの出口ガスと熱交換して第３層に入る。この第４熱交換器１０３ｄと並列に熱交換器１０３ｅを設置し、余剰熱にて大気中の空気を昇温し、鉱石乾燥用の空気に使用することで製錬工程の重油使用量削減を図っていた。
【０００５】
しかしながら、銅製錬の原料となる銅精鉱に含まれる銅の品位は年々低下する傾向にある一方で硫黄の品位は上昇する傾向にある。硫黄の品位が上昇すると既存設備における硫酸生産能力を超えて排出される排ガスに含まれるＳＯ２の量が増加することから触媒を充填したプレコンバータ１１１を新たに設置して、負荷増分を転化させるとともに、その反応余剰熱を硫酸プレコンボイラ（廃熱ボイラ）１４０で回収する構成を導入した。硫酸プレコンボイラ１４０で発生した高圧蒸気は飽和蒸気タービンによる発電用に用いられ、買電電力の削減を図ることとした。
【０００６】
具体的には、図２に示すように、自溶炉ボイラ１４１、転炉ボイラ１４２、硫酸プレコンボイラ１４０の各廃熱ボイラから発生した蒸気は一部工場用に使用され、残りは蒸気タービン１５０にて発電用に使用される。復水ポンプ１５１により純水タンク１６０に各所蒸気ドレン１５５と共に回収され、不足分は純水装置１５７で純水を製造して補加される。純水タンク１６０からは３０〜４５℃の純水が純水供給ポンプ１６１によって６０〜９０ｔ／ｈで脱気器１３０に送られ、溶存酸素を取り除くために蒸気が吹き込まれて約１０３℃以上に加熱される。そして、約１０５〜１１０℃に加熱された純水はポンプ１３１にて加圧されて各廃熱ボイラ１４１，１４２，１４０に送水される。
【０００７】
一方、硫酸製造設備における熱回収方法としては、例えば特許文献１に示すものがある。特許文献１の硫酸製造設備における熱回収方法は、硫黄を燃焼させて硫酸を製造する工程、すなわち、硫酸製造をメインとした製造工程において熱回収を図ることを目的とした方法である。
【０００８】
また、硫酸やリン酸などの酸性溶液の酸冷却器としては、例えば、特許文献２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−５３３１１号公報
【特許文献２】実開昭６２−１３１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
銅製錬工程で発生するＳＯ２を含む排ガスを利用した硫酸の製造方法を含む排ガスを利用した硫酸の製造工程において上述したような余剰熱回収を行っていたが、海水を通しての系外カットが依然多い状況であった。そのため、さらなる余剰熱の回収を図ることが期待されていた。
【００１１】
また、これまで純水加熱に使用していた各廃熱ボイラ１４１，１４２，１４０からの脱気器への吹き込み蒸気量は、８〜１２ｔ／ｈと多いという問題があった。これを蒸気タービン１５０へ回せれば発電効率のさらなる増加が見込める。
【００１２】
この場合、酸クーラーによる熱交換によって純水を予熱して脱気器１３０への高温の供給水とすることで各廃熱ボイラ１４０，１４１，１４２からの脱気器１３０への吹き込み蒸気量を減らすことができると考えられるが、循環酸と純水の間で熱交換を行う酸クーラーに万一リークが発生し、循環酸側に純水が混入してしまうと希釈熱の発生による突沸が起こり、圧力の急激な上昇によって配管が破裂するおそれがある。また、循環酸である硫酸は濃度が薄くなると腐食速度が上がることから循環酸側への純水の混入は避ける必要がある。
【００１３】
さらに、金属製錬をメインとし、その排ガスを利用して副産物として硫酸を製造する工場においては金属製錬工程で発生するＳＯ２を含む排ガスの量は金属製錬の操業状況によって大きく変動することからＳＯ２の量をコントロールすることは極めて困難であるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、自溶炉ボイラ、転炉ボイラ、硫酸プレコンボイラ等の各廃熱ボイラから発生した蒸気を最大限蒸気タービンに導入することにより余剰熱の有効利用を図ると共に、循環する純水が循環酸に入り込むおそれのない硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムを提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、金属製錬の操業状況によって金属製錬工程で発生するＳＯ２を含む排ガスの量が大きく変動しても効率よく廃熱を回収することが可能な硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステム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】
【００１７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用方法であって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用方法において、
純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を酸クーラーにおいて高温の循環酸と熱交換させて前記純水を予め加熱してから前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させ、さらに、前記酸クーラーを通過した前記純水のｐＨを測定するためのｐＨメータを設けると共に、純水タンクから前記酸クーラーを通らずに直接前記脱気器に至るバイパス流路を設け、前記ｐＨメータにより前記酸クーラーを通過した前記純水に異常があった場合には前記純水タンクから前記酸クーラーへの純水の流れを遮断して前記バイパス流路を介して前記脱気器へ送るようにしたことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用方法であって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用方法において、純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を酸クーラーにおいて高温の循環酸と熱交換させて前記純水を予め加熱してから前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させると共に、前記酸クーラー内に導入する前記循環酸の圧力を前記純水の圧力よりも相対的に高くなるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するため請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硫酸製造設備における廃熱の利用方法において、前記純水供給ポンプと前記酸クーラーとの間に減圧弁を設け、前記循環酸側の圧力が前記純水側の圧力よりも高くなるように当該純水側の圧力調整を行うことを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するため請求項４に記載の発明は、金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用システムであって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用システムにおいて、純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を高温の循環酸と熱交換させることにより前記純水を予め加熱する酸クーラーを設け、前記酸クーラーによって加熱した純水を前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させると共に、前記純水供給ポンプと前記酸クーラーとの間に減圧弁を設け、前記循環酸側の圧力が前記純水側の圧力よりも高くなるように当該純水側の圧力調整を行うことを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するため請求項５に記載の発明は、金属製錬工程で発生する亜硫酸ガス（ＳＯ２）を含む排ガスを利用して硫酸を製造する硫酸製造設備における廃熱の利用システムであって、金属製錬設備及び硫酸製造設備に設けられた各廃熱ボイラによって生成させた蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行うと共に前記蒸気の一部を脱気器に吹き込んで前記各廃熱ボイラに送る純水を加温する硫酸製造設備における廃熱の利用システムにおいて、純水供給ポンプによって前記脱気器へ送られる純水を高温の循環酸と熱交換させることにより前記純水を予め加熱する酸クーラーであって、当該酸クーラーによって加熱した純水を前記脱気器へ送ることにより前記脱気器へ吹き込む前記蒸気の量を減らし、その分を前記蒸気タービンに導入することにより当該蒸気タービンの発電量を増加させる酸クーラーと、前記酸クーラーを通過した前記純水のｐＨを測定するためのｐＨメータと、前記純水タンクから前記酸クーラーを通らずに直接前記脱気器に至るバイパス流路と、前記純水タンクからの純水の流れを前記酸クーラー側又は前記バイパス流路側へ切り替える切替バルブと、前記酸クーラーの純水側の出口から前記脱気器に至るまでの配管の途中に設けた流路を遮断する緊急遮断バルブと、前記ｐＨメータにより前記酸クーラーを通過した前記純水に異常があったことを検知した場合に、前記遮断バルブを遮断して異常のある純水の流れを遮断すると共に、前記切替バルブによって前記純水タンクからの純水の流れを前記酸クーラー側から前記バイパス流路側へ変更することによって直接前記脱気器へ送るようにする制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するため請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の硫酸製造設備における廃熱の利用システムにおいて、前記酸クーラーの純水側の出口から前記緊急遮断バルブまでの配管の長さを、前記制御手段が前記純水の異常を検知して当該緊急前記遮断バルブを閉塞するまでの間に異常のある純水が前記緊急遮断バルブを超えない長さとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムによれば、循環酸によって脱気器へ送る純水の温度を高めることによりこれまで脱気器へ吹き込んでいた蒸気の量を減らして蒸気タービンへ導入することにより蒸気タービンの発電量を増加させることができるという効果がある。これにより、余剰熱の有効利用を図ることができる。
【００２５】
また、本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムによれば、循環酸と純水の間で熱交換を行う酸クーラーにリークが発生しても循環酸側に純水が混入することを防止することができると共に、万一純水側に循環酸が混入した場合であっても異常のある純水が循環することを未然に防止することができるという効果がある。
【００２６】
また、本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステムによれば、純水供給ポンプと酸クーラーとの間に減圧弁を設け、循環酸側の圧力が純水側の圧力よりも高くなるように純水側の圧力調整を行うこととしたので、銅製錬の操業状況が変化する等によりＳＯ２の量が変動して必要な給水量が変っても純水側の圧力を循環酸側よりも低くすることができ操業の安全性を確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】硫酸製造工程を示すフロー図である。
【図２】従来のボイラ給水を示すフロー図である。
【図３】本発明に係る廃熱の利用システムにおけるボイラ給水の一実施形態を示すフロー図である。
【図４】本発明に係る廃熱の利用方法におけるボイラ給水の一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用方法及びそのシステム
について好ましい一実施形態に基づいて説明する。図３は本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用システムの好ましい一実施形態を示す説明図である。
【００２９】
図１に示す硫酸製造設備における廃熱利用システム（以下、単に「システム」という。）１は、図２に示す純水供給ポンプ１６１から脱気器１３０に至る間に設けられている。すなわち、システム１は、概略として、純水タンク１６０（図２参照）に貯えられている純水を送り出す純水供給ポンプ１６１と、純水供給ポンプ１６１によって送り出された純水を循環酸によって熱交換する酸クーラー１０と、純水供給ポンプ１６１から酸クーラー１０へ純水を送る配管２１と、酸クーラー１０の純水側の出口から脱気器１３０に至る配管２３と、酸クーラー１０の純水側の出口近傍の配管２３に設置されたｐＨメータ３０と、酸クーラー１０を経由することなく配管２１と配管２３との間に設けられて純水を直接脱気器１３０へ供給するバイパス流路２５と、配管２１に設けられた第一の切替バルブ４１と、バイパス流路２５に設けられた第二の切替バルブ４３と、配管２３に設けられた緊急遮断バルブ４５と、ｐＨメータ３０によって測定された純水のｐＨの値を取得してその値が異常であると判断した場合に第一の切替バルブ４１、第二の切替バルブ４３及び緊急遮断バルブ４５を動作させて純水の流路を酸クーラー１０経由からバイパス流路２５へ切り替える制御装置３５と、を備えて構成されている。尚、酸冷却が必要な場合には、乾燥塔１０１、第１吸収塔１２１及び第２吸収塔１２２に設けられた酸クーラー１０５，１２５，１２６によって海水と熱交換することにより系外カットする。
【００３０】
第一の切替バルブ４１は、通常は純水供給ポンプ１６１から送られてくる純水を酸クーラー１０側に流し、万一酸クーラー１０の不具合等によって循環酸との熱交換の際に加熱された純水に循環酸が混入したような場合には後述する制御装置３５によって酸クーラー１０への純水の供給を遮断して純水をバイパス流路２５側へ流す機能を発揮するバルブである。そのため、バイパス流路２５との分岐点よりも下流側に配置されている。
【００３１】
第二の切替バルブ４３は、通常は閉じられており、純水供給ポンプ１６１から送られてくる純水を酸クーラー１０側に流し、万一、酸クーラー１０の不具合等によって循環酸との熱交換の際に加熱された純水に循環酸が混入したような場合には後述する制御装置３５によって開かれると共に第一の切替バルブ４１が閉じられて酸クーラー１０への純水の供給を遮断して純水をバイパス流路２５側から配管２３側へ流す機能を発揮するバルブである。尚、本実施形態では第一の切替バルブ４１と第二の切替バルブ４３の２つのバルブを設けているが、配管２１とバイパス流路２５との分岐点に流路を切り替える一つの切替バルブを設けることにより流路の切替を行う構成とすることもできる。
【００３２】
緊急遮断バルブ４５は、通常は開かれており、酸クーラー１０における循環酸との熱交換によって加熱された純水を脱気器１３０へ送り、万一、酸クーラー１０の不具合等によって循環酸との熱交換の際に加熱された純水に循環酸が混入したような場合には後述する制御装置３５によって閉じられて異常のある純水が脱気器１３０へ至らないように遮断する機能を発揮するバルブである。尚、脱気器１３０には図示しないレベルメータが設けられており適正な水量が確保されるように給水量の調整が行われる。
【００３３】
ｐＨメータ３０は、酸クーラー１０の純水側の出口近傍の配管２３に設置されており、循環酸と熱交換して加熱された純水のｐＨを測定する。測定結果は順次制御装置３５に送られる。
【００３４】
制御装置３５は、ｐＨメータ３０から送られてくる測定値を監視し、予め設定された設定値を外れた場合には異常と判断して第一の切替バルブ４１、第二の切替バルブ４３及び緊急遮断バルブ４５を動作させて純水の流路を酸クーラー１０経由からバイパス流路２５への切り替えを行う。例えば、純水のｐＨが７．０を下回って酸性側に傾いた場合には酸クーラー１０内で循環酸との接触があったものとして異常と判断する。これにより酸に汚染された純水が脱気器１３０へ流れ込むのを防止する。制御装置３５は、所定の手順のプログラムを格納した記憶装置と、プログラムを実行するＣＰＵと、必要な情報を入力する入力装置と、必要な情報を取得するディスプレイ等の表示装置（いずれも図示せず）を備えた一般的な電子処理装置（コンピュータ）によって構成することができ、それらは周知であることからその説明は省略する。
【００３５】
酸クーラー１０は、高温の循環酸と純水との間で熱交換して純水の加熱を行う。本実施形態の酸クーラー１０は循環酸と純水が熱交換できるものであればよく、例えばシェルアンドチューブ型熱交換器が用いられるが、典型的には耐食性を高めるために陽極防食式酸クーラーが用いられる。陽極防食式酸クーラーは外部電源によって金属側の電位を不動態域まで上げることによって酸と接触する部分の腐食防止を図るものである。また、これまでは冷却水として海水を用いていたことから海水と接触する部分の腐食防止を図るためにクーラーの材質よりも卑な金属を酸クーラー１０内の冷却水側経路表面に接合させ、酸クーラーチューブ（図示せず）よりも優先的に腐食させることで酸クーラーチューブを防食することが行われていた。卑な金属の例としては亜鉛、鉄などがある。本発明のように冷却水が純水の場合には腐食問題は少なく、かえって防食用金属溶解による純水の品質の悪化が懸念されるため防食用金属は撤去した。さらに、酸クーラーチューブの腐食による金属の溶出を確実に抑えるために、そのようなおそれのないＳＵＳやＺｅＣｏｒ（ＭＥＣＳ,Ｉｎｃの登録商標）を用いたものを使用することができる。また、予め酸クーラー１０内に導入する循環酸の圧力を純水の圧力よりも相対的に高くすることで万一リークが発生した場合であっても循環酸側への純水の混入を防止することができる。
【００３６】
また、酸クーラー１０の純水側の出口から配管２３に取り付けた緊急遮断バルブ４５までの長さを、制御装置３５が純水の異常を検知して緊急遮断バルブ４５を閉塞するまでの間に異常のある純水が緊急遮断バルブ４５を超えない長さを確保することで循環酸に汚染された純水が脱気器１３０に送り込まれることを未然に防止することが可能となる。尚、酸クーラー１０の純水側の出口から配管２３に取り付けた緊急遮断バルブ４５までの長さは配管２３の直径や水圧等によって適宜決定されるが、例えば、２００〜５００ｍとすることができる。これにより、循環酸側に純水が混入することを防止し、万一純水側に循環酸が混入した場合であっても異常のある純水が循環することを未然に防止することができる。
【００３７】
また、純水供給ポンプ１６１と酸クーラー１０の純水入り口側との間に配置された配管２１の途中には減圧弁４７が設けられている。この減圧弁４７によって純水供給ポンプ１６１の純水圧力を循環酸側の圧力よりも相対的に低くなるように調整を行う。すなわち、銅製錬における操業状況が変化すると自溶炉ボイラ１４１、転炉ボイラ１４２、硫酸プレコンボイラ１４０の各廃熱ボイラで必要な水量が変動する。各廃熱ボイラで必要な水量が変動すると脱気器１３０に供給される水量も変動する。そして、純水供給ポンプ１６１の回転速度は一定であるため脱気器１３０の給水量が減少した場合には純水供給ポンプ１６１出口から酸クーラー１０を経由して流量調節弁４９までの配管の圧力が上昇することとなる。
【００３８】
ここで、脱気器１３０への給水量が減少する理由について説明すると、脱気器１３０からは各廃熱ボイラ１４０，１４１，１４２の必要水量が送水されている。一方、脱気器１３０への給水は酸クーラー１０を介して行われている。そして、脱気器１３０には図示しないレベルメータが設けられていると共に酸クーラー１０から脱気器１３０へ至る配管２３には脱気器１３０の入り口手前側に流量調整弁４９が配置されており、脱気器１３０内に貯えられた純水のレベルに応じて脱気器１３０へ受け入れる純水の流量を調整している。このため、各廃熱ボイラ１４０，１４１，１４２で必要とする純水の量が減少すれば脱気器１３０から送水される水量が減少し、脱気器１３０内の純水の量が増加する（水量レベルが上昇）ので、流量調整弁４９の開度を小さくして脱気器１３０へ供給する純水の量を減らすことが必要となる。
【００３９】
かかる状況においては純水供給ポンプ１６１出口から酸クーラー１０を経由して流量調節弁４９までの純水圧力が高まることになるので純水供給ポンプ１６１側に設けた減圧弁４７によって純水の供給圧力を減少させることにより酸クーラー１０内における循環酸の圧力を純水の圧力よりも相対的に高くなるようにすることで純水と循環酸の圧力バランスの維持を図る。これにより、銅製錬の操業状況が変化する等によりＳＯ２の量が変動して必要な給水量が変っても純水側の圧力を循環酸側よりも低くすることができ操業の安全性を確保することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用方法について上記システム１の動作と共に説明する。図４は本発明に係る硫酸製造設備における廃熱の利用方法の一実施形態のフローチャートである。
【００４１】
［通常の場合］
純水タンク１６０に貯えられている純水は純水供給ポンプ１６１によって配管２１を介して酸クーラー１０に送られる。純水は酸クーラー１０で高温の循環酸と熱交換によって加温されて出口側へ送られる。酸クーラー１０の純水側の出口近傍ではｐＨメータ３０によって加温された純水のｐＨが測定され、その結果が制御装置３５に送られる（ステップＳ１）。ｐＨの数値が所定の範囲内、例えば、ｐＨ７．０以上であれば（ステップＳ２）、制御装置３５は第一の切替バルブ４１を開、第二の切替バルブ４３を閉、緊急遮断バルブ４５開として、純水は配管２３を介して脱気器１３０へ供給される（ステップＳ３）。
【００４２】
［異常があった場合］
ｐＨメータ３０の測定結果に異常があった場合、例えば、ｐＨ７．０を下回ったような場合には、制御装置３５は第一の切替バルブ４１を閉、第二の切替バルブ４３を開、緊急遮断バルブ４５閉として（ステップＳ４）、純水は酸クーラー１０を経由させることなく配管２１からバイパス流路２５を介して配管２３へ送り脱気器１３０へ供給する（ステップＳ５）。これにより、純水の循環酸による汚染が防止される。また、酸クーラー１０の純水側の出口から配管２３に取り付けた緊急遮断バルブ４５までの長さを、制御装置３５が純水の異常を検知して緊急遮断バルブ４５を閉塞するまでの間に異常のある純水が緊急遮断バルブ４５を超えない長さを確保しているので酸に汚染された純水が脱気器１３０に送り込まれることが未然に防止される。尚、図４に示した上記実施形態の一例においては、純水の異常状態を「ｐＨ７を下回る場合」としたが、酸クーラーチューブの材質によっては純水が若干酸性となっても腐食しないので、その場合には異常状態を、例えば「ｐＨ５を下回る場合」と設定してもよい。
【００４３】
また、銅製錬工程における操業状況が変動し、各廃熱ボイラ１４０，１４１，１４２が必要とする水量が減少して脱気器１３０からの給水量が減少すると、脱気器１３０内の純水の量が増加するので、流量調整弁４９の開度を小さくして脱気器１３０へ供給する純水の量を減らすと共に、純水供給ポンプ１６１側に設けた減圧弁４７によって純水の供給圧力を減少させることにより酸クーラー１０内における循環酸の圧力を純水の圧力よりも相対的に高くなるようにする。これにより、純水と循環酸の圧力バランスの維持を図り、操業の安全性を確保することができる。
【実施例１】
【００４４】
（１）硫酸廃熱回収量増加
循環酸との熱交換によるボイラ給水予熱を行った結果、純水７４ｔ／ｈは４０℃から７５℃に予熱され、１０．８ＧＪ／ｈの廃熱を回収することができた。
これにより、硫酸製造工程における廃熱を３．３％回収することができ、未回収廃熱は８６．８％から８３．５％となった。
（２）蒸気タービン発電量増加
酸クーラー１０において純水を循環酸で余熱したことにより脱気器１３０で使用する給水加熱蒸気を削減することができ、蒸気タービンの発電電力量は年間７．７％増加させることができた。また、排出ＣＯ２量に関しても買電電力量が削減されたことからその分減少させることができた。
【００４５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
１      廃熱利用システム
１０      酸クーラー
２１      配管
２３    配管
２５      バイパス流路
３０      ｐＨメータ
３５      制御装置
４１      第一の切替バルブ
４３      第二の切替バルブ
４５      緊急遮断バルブ
４７      減圧弁
４９      流量調整弁
１３０    脱気器
１６１    純水供給ポンプ
【図１】
0005984506.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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