(57)【要約】      （修正有）【課題】多段制御を用いる、アンモニアに基づく脱硫装置のための自動アンモニア添加システムの提供。【解決手段】脱硫装置の入口連続排ガス監視システム（ＣＥＭＳ）及び出口ＣＥＭＳによって提供されるガス量又は関連するガス量と、入口ＣＥＭＳによって提供されるＳＯ２濃度と、出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度とに基づいて、アンモニアの理論量を自動的に計算し；アンモニアの理論量の補正係数として、除去された二酸化硫黄の実際量に対する添加されたアンモニアの実際量の比率の半分を用いて、アンモニアの補正理論量を計算し；アンモニアの補正理論量±１０％に相当するアンモニア吸収剤を脱硫装置１に添加し；及び次いで、フィードバックとして出口ＣＥＭＳによって提供される実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて実際のアンモニア流量を自動的に制御し、それにより自動アンモニア添加を行う、自動アンモニア添加システム。【選択図】図１
2018023968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段制御を用いる、アンモニアに基づく脱硫装置のための自動アンモニア添加システムであって、
前記アンモニアに基づく脱硫装置の入口連続排ガス監視システム（ＣＥＭＳ）及び出口ＣＥＭＳによって提供されるガス量又は関連するガス量と、前記入口ＣＥＭＳによって提供されるＳＯ２濃度と、前記出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度とに基づいて、添加されるアンモニアの理論量を自動的に計算し；
前記アンモニアの理論量の補正係数として、除去された二酸化硫黄の実際量に対する添加されたアンモニアの実際量の比率の半分を用いて、アンモニアの補正理論量を計算し；
前記アンモニアの補正理論量±１０％に相当するアンモニア吸収剤を、アンモニア計量手段及びアンモニア制御弁を介して、前記アンモニアに基づく脱硫装置に添加し；及び次いで、
フィードバックとして前記出口ＣＥＭＳによって提供される前記実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて実際のアンモニア流量を自動的に制御し、それにより自動アンモニア添加を達成する、
自動アンモニア添加システム。
【請求項２】
吸収塔、アンモニア供給システム、アンモニア制御弁、アンモニア計量手段、循環ポンプ、入口ＣＥＭＳ、出口ＣＥＭＳ及び酸化セクションを含む、請求項１に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項３】
前記入口及び出口ＣＥＭＳの前記ガス量又は関連するガス量、前記入口及び出口ＣＥＭＳの前記ＳＯ２濃度、並びにアンモニア計量のデータが、
前記添加されたアンモニアの実際量及び前記除去された二酸化硫黄の実際量を計算し、及び次いで、前記添加されるアンモニアの理論量、前記アンモニアの量の前記補正係数、及び前記アンモニアの補正理論量を計算するために
ＤＣＳにアップロードされる、
請求項１又は２に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項４】
前記添加されるアンモニアの理論量、前記アンモニアの理論量の前記補正係数、及び前記アンモニアの補正理論量が、以下：
アンモニアの理論量＝（前記入口ＣＥＭＳのガス量又は関連するガス量（Ｎｍ３／ｈ）＊入口ＳＯ２濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）−前記出口ＣＥＭＳのガス量又は関連するガス量（Ｎｍ３／ｈ）＊前記出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度（ｍｇ／Ｎｍ３））／１０００／１０００／６４＊３４ｋｇ／ｈ
アンモニアの理論量の補正係数＝添加されたアンモニアの実モル数対除去された二酸化硫黄の実モル数の比率／２
アンモニアの補正理論量＝アンモニアの理論量＊アンモニアの理論量の補正係数
のように計算される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項５】
出口ＳＯ２濃度勾配が、前記アンモニアの理論量の前記補正係数の計算の手段として使用される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項６】
前記出口ＳＯ２濃度値の時間曲線の傾斜が、出口ＳＯ２濃度の変化傾向を判断するための手段として使用される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項７】
以下の特徴：
−  前記アンモニア供給システムによって供給される前記アンモニア吸収剤が、液体アンモニア、水性アンモニア及び気体アンモニアのうちの１つ又は複数であること；
−  前記自動アンモニア添加システムが、１つ又は複数のアンモニア制御弁、好ましくは２つのアンモニア制御弁を使用すること；
−  前記アンモニア計量手段が流量計及び／又は計量ポンプであること；
−  前記入口ＣＥＭＳの測定項目が、水分含有量、温度及び圧力をさらに含むこと；
−  前記出口ＣＥＭＳの測定項目が、水分含有量、温度及び圧力をさらに含むこと；
−  前記関連するガス量、例えばボイラ負荷及びボイラ空気量から計算されたガス量が、前記入口及び出口ＣＥＭＳのガス量と入れ替わるために使用されること
の少なくとも１つを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項８】
異なる制御能力を有する複数のアンモニア制御弁を使用する、請求項１に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項９】
大きい制御能力を備えた制御弁がアンモニアの補正理論量の９０〜９９％の添加を制御するために使用され、且つ小さい制御能力を備えた制御弁が自動フィードバック調整及び制御のために使用される、請求項８に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項１０】
前記入口ＣＥＭＳの前記ガス量が前記出口ＣＥＭＳの前記ガス量と置き換わるために使用され、又は前記出口ＣＥＭＳの前記ガス量が前記入口ＣＥＭＳの前記ガス量と置き換わるために使用され、且つ前記入口及び出口ＣＥＭＳの水分含有量、温度及び圧力データがガス量補正計算のために使用される、請求項１に記載の自動アンモニア添加システム。
【請求項１１】
アンモニアに基づく脱硫装置のための自動アンモニア添加方法であって、
前記アンモニアに基づく脱硫装置の入口ＣＥＭＳ及び出口ＣＥＭＳによって提供されるガス量（又は関連するガス量）と、前記入口ＣＥＭＳによって提供されるＳＯ２濃度と、前記出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度とから、添加されるアンモニアの理論量を自動的に計算する工程と、
前記アンモニアの理論量の補正係数として、除去された二酸化硫黄の実際量に対する添加されたアンモニアの実際量の比率の半分を用いて、アンモニアの補正理論量を計算する工程と、
前記アンモニアの補正理論量±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±３％、さらにより好ましくは±２％に相当するアンモニア吸収剤を、アンモニア計量手段及びアンモニア制御弁を介して、前記アンモニアに基づく脱硫装置に添加し、及び次いで、フィードバックとして前記出口ＣＥＭＳによって提供される前記実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて実際のアンモニア流量を自動的に制御し、それにより自動アンモニア添加を達成する工程と
を含む、自動アンモニア添加方法。
【請求項１２】
前記添加されるアンモニアの理論量、前記アンモニアの理論量の前記補正係数、及び前記アンモニアの補正理論量が、以下：
アンモニアの理論量＝（前記入口ＣＥＭＳのガス量又は関連するガス量（Ｎｍ３／ｈ）＊入口ＳＯ２濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）−前記出口ＣＥＭＳのガス量又は関連するガス量（Ｎｍ３／ｈ）＊前記出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度（ｍｇ／Ｎｍ３））／１０００／１０００／６４＊３４ｋｇ／ｈ
アンモニアの理論量の補正係数＝添加されたアンモニアの実モル数対除去された二酸化硫黄の実モル数の比率／２
アンモニアの補正理論量＝アンモニアの理論量＊アンモニアの理論量の補正係数
のように計算される、請求項１１に記載の自動アンモニア添加方法。
【請求項１３】
出口ＳＯ２濃度勾配が、前記アンモニアの理論量の前記補正係数の計算の手段として使用される、請求項１１に記載の自動アンモニア添加方法。
【請求項１４】
前記出口ＳＯ２濃度値の時間曲線の傾斜が、出口ＳＯ２濃度の変化傾向を判断するための手段として使用される、請求項１１に記載の自動アンモニア添加方法。
【請求項１５】
以下の特徴：
−  前記アンモニア供給システムによって供給される前記アンモニア吸収剤が、液体アンモニア、水性アンモニア及び気体アンモニアのうちの１つ又は複数であること；
−  前記アンモニア制御弁が、１つ又は複数のアンモニア制御弁、好ましくは２つのアンモニア制御弁を含むこと；
−  前記アンモニア計量手段が流量計及び／又は計量ポンプであること；
−  前記入口ＣＥＭＳの測定項目が、水分含有量、温度及び圧力をさらに含むこと；
−  前記出口ＣＥＭＳの測定項目が、水分含有量、温度及び圧力をさらに含むこと；
−  前記関連するガス量、例えばボイラ負荷及びボイラ空気量から計算されたガス量が、前記入口及び出口ＣＥＭＳのガス量と入れ替わるために使用されること
の少なくとも１つを有する、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の自動アンモニア添加方法。
【請求項１６】
前記アンモニア制御弁が、異なる制御能力を有する複数のアンモニア制御弁を含む、請求項１１に記載の自動アンモニア添加方法。
【請求項１７】
大きい制御能力を備えた制御弁がアンモニアの補正理論量の９０〜９９％の添加を制御するために使用され、且つ小さい制御能力を備えた制御弁が自動フィードバック調整及び制御のために使用される、請求項１６に記載の自動アンモニア添加方法。
【請求項１８】
前記入口ＣＥＭＳの前記ガス量が前記出口ＣＥＭＳの前記ガス量と置き換わるために使用され、又は前記出口ＣＥＭＳの前記ガス量が前記入口ＣＥＭＳの前記ガス量と置き換わるために使用され、且つ前記入口及び出口ＣＥＭＳの水分含有量、温度及び圧力データがガス量補正計算のために使用される、請求項１に記載の自動アンモニア添加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境保護技術の分野に属し、特に、アンモニアに基づく脱硫装置用の自動アンモニア添加システム及び方法に属する。
【背景技術】
【０００２】
現在、石灰岩脱硫プロセス及びアンモニアに基づく脱硫プロセスが、世界的に、気体から二酸化硫黄を除去するための主流のプロセスである。石灰岩脱硫プロセスでは、大量の廃水及び石膏残留物が脱硫中に生成され、これらの廃水及び廃残物を処理するために多額の投資及び運転費用が必要とされる。同じく、石灰岩脱硫プロセスでは、１トンの二酸化硫黄が除去される一方、約０．７トンの二酸化炭素が同時に生成される。アンモニアに基づく脱硫プロセスでは、基本的に廃水も廃残物も生成されず、供給されるアンモニア脱硫剤は、有用な硫酸アンモニウム肥料に転換され、従って、それはより経済的であり、より環境に優しい。しかしながら、既存のアンモニアに基づく脱硫プロセスは、アンモニアスリップ、エアロゾル形成等などの問題を含んでいることが多い。
【０００３】
（特許文献１）及び（特許文献２）は、除去剤としてアンモニアを用いることによって石炭燃焼煙道ガスからＳＯ２を除去し、清浄なガス中のＳＯ２濃度が１００ｍｇ／Ｎｍ３未満であるプロセスを開示している。しかしながら、清浄なガス中のアンモニアスリップの量は、最大１２ｍｇ／Ｎｍ３であり得る。
【０００４】
（特許文献３）は、塔の内側での結晶化によるアンモニアに基づく脱硫プロセス及びその装置を開示し、ここで、脱硫塔は多セクション構造であるように設計され、多セクション構造は、連続的に底部から上部へ、酸化セクション、結晶化セクション、冷却吸収セクション、主吸収セクション、及び脱水−脱ミストセクションを含む。このプロセスでは、運転エネルギー消費を低減するために煙道ガスの気化能力が結晶化に利用され、清浄なガス中のＳＯ２濃度は２００ｍｇ／Ｎｍ３未満であり、清浄なガス中のアンモニア含有量は３ｍｇ／Ｎｍ３程度に低い可能性がある。
【０００５】
（特許文献４）は、気体から硫黄酸化物及び粉塵をアンモニアに基づいて除去するための方法及び装置を開示しており、ここで、装置はガス純化及び除去システム、酸化システム、硫酸アンモニウム後処理システム、アンモニア供給システム、及び補助システムから構成され、多点アンモニア添加及び多段制御のプロセスを使用し、それによってアンモニアスリップ及びエアロゾル形成を著しく阻害し、効果的な脱硫及び脱粉塵効果を達成する。
【０００６】
（特許文献５）は、ｐＨに基づく自動調整式アンモニア添加システムを開示しており、システムは、主に、制御キャビネット、水性アンモニアタンク、第１水性アンモニアポンプ、第２水性アンモニアポンプ、圧力伝達装置、電磁式流量計、電気制御弁、及びｐＨトランスデューサを含み、制御キャビネットは圧力伝達装置、電磁式流量計、電気制御弁及びｐＨトランスデューサにそれぞれ接続され；制御キャビネットは第１水性アンモニアポンプ及び第２水性アンモニアポンプに接続され；第１水性アンモニアポンプの入口端部は水性アンモニアタンクに接続され、第１水性アンモニアポンプの出口端部はアンモニア混合チャンバの入口及び循環ポンプの入口にそれぞれ接続され；第１水性アンモニアポンプは圧力伝達装置、電磁式流量計、電気制御弁及びｐＨトランスデューサにそれぞれ接続され；第２水性アンモニアポンプの入口端部は水性アンモニアタンクに接続され、第２水性アンモニアポンプの出口端部はアンモニア混合チャンバの入口及び循環ポンプの入口にそれぞれ接続され；第２水性アンモニアポンプは圧力伝達装置、電磁式流量計、電気制御弁及びｐＨトランスデューサにそれぞれ接続され；電気制御弁はアンモニア混合チャンバの入口及び循環ポンプの入口にそれぞれ接続されている。
【０００７】
安定的で信頼性のあるシステム動作、高い自動化の程度、及び単純なプロセスを備え、アンモニアに基づく脱硫装置に適用できる自動アンモニア添加システムが、アンモニアに基づく脱硫装置において自動多点アンモニア添加と多段制御とを達成し、アンモニアスリップ及びエアロゾル形成を阻害するために依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】中国特許第１２８３３４６Ｃ号明細書
【特許文献２】中国特許第１３２１７２３Ｃ号明細書
【特許文献３】中国特許第１００４２８９７９Ｃ号明細書
【特許文献４】中国特許出願公開第２０１７１０１５４１５７．３号明細書
【特許文献５】中国特許出願公開第２０１６１０３２２９９９．０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、安定的で信頼性のあるシステム動作、高い自動化の程度、及び単純なプロセスを備え、アンモニアに基づく脱硫装置に適用できる自動アンモニア添加システムを提供することである。自動アンモニア添加システムは、特に、中国特許出願公開第２０１７１０１５４１５７．３号明細書に開示されているような、気体から硫黄酸化物及び粉塵をアンモニアに基づいて除去するための方法及び装置とともに使用することができる。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、アンモニアに基づく脱硫装置及び方法に適用可能な自動アンモニア添加の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の理解を促進するために図面が提供される。しかしながら、図面は、特許請求の範囲と整合しない態様で本発明を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のある実施形態の概略図である。
【図２】本発明のある実施形態による自動アンモニア添加の制御スキームである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一態様において、本発明は、アンモニアに基づく脱硫装置用の自動アンモニア添加システムであって、
アンモニアに基づく脱硫装置の入口連続排ガス監視システム（ＣＥＭＳ）及び出口ＣＥＭＳによって提供されるガス量（又は関連するガス量）と、入口ＣＥＭＳによって提供されるＳＯ２濃度と、出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度とに基づいて、アンモニアの理論量を自動的に計算し；
アンモニアの理論量の補正係数として、除去された二酸化硫黄の実際量に対する添加されたアンモニアの実際量の比率の半分を用いて、アンモニアの補正理論量を計算し；
アンモニアの補正理論量±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±３％、さらにより好ましくは±２％に相当するアンモニア吸収剤を、アンモニア計量手段及びアンモニア制御弁を介して、アンモニアに基づく脱硫装置に添加し、及び次いで、フィードバックとして出口ＣＥＭＳによって提供される実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて実際のアンモニア流量を自動的に制御し、それにより自動アンモニア添加を達成する、
自動アンモニア添加システムを提供する。
【００１４】
入口及び出口ＣＥＭＳのガス量（又は関連するガス量）、入口及び出口ＣＥＭＳのＳＯ２濃度、並びにアンモニア計量のデータが、分散型制御システムにアップロードされる。分散型制御システムは、添加されたアンモニアの実際量及び除去された二酸化硫黄の実際量を計算し、及び次いで、アンモニアの理論量、アンモニアの量の補正係数、及びアンモニアの補正理論量を計算する。
【００１５】
アンモニアの理論量、アンモニアの理論量の補正係数、及びアンモニアの補正理論量は、以下：
アンモニアの理論量＝（入口ＣＥＭＳのガス量又は関連するガス量（Ｎｍ３／ｈ）＊入口ＳＯ２濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）−出口ＣＥＭＳのガス量又は関連するガス量（Ｎｍ３／ｈ）＊出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度（ｍｇ／Ｎｍ３））／１０００／１０００／６４＊３４ｋｇ／ｈ
アンモニアの理論量の補正係数＝添加されたアンモニアの実モル数／除去された二酸化硫黄の実モル数／２
アンモニアの補正理論量＝アンモニアの理論量＊アンモニアの理論量の補正係数
のように計算される。
【００１６】
本発明の自動アンモニア添加システムでは、出口ＳＯ２濃度勾配は、アンモニアの理論量の補正係数の計算の手段として使用され得、すなわち、異なるさらなる補正係数を２０〜３０、５０〜８０、１２０〜１７０ｍｇ／Ｎｍ３等などのＳＯ２濃度の異なる幅に従って設定することができる。
【００１７】
本発明の自動アンモニア添加システムでは、出口ＳＯ２濃度値の時間曲線の傾斜は、出口ＳＯ２濃度の変化傾向を判断するための手段として使用され得、すなわち、異なるさらなる補正係数を、考慮の基礎として出口ＳＯ２値の時間曲線の傾斜を用いて異なる傾斜（出口ＳＯ２濃度の変化傾向、例えば０未満、０〜１、１〜２等）で設定することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、自動アンモニア添加システムは、アンモニア供給システム２と、アンモニア制御弁３と、アンモニア計量手段４と、入口ＣＥＭＳ７と、出口ＣＥＭＳ８とを含む。いくつかの特定の実施形態において、自動アンモニア添加システムは、吸収塔１と、アンモニア供給システム２と、アンモニア制御弁３と、アンモニア流量計４と、循環ポンプ６と、入口ＣＥＭＳ７と、出口ＣＥＭＳ８と、酸化セクション９とを含む。
【００１９】
アンモニア供給システムは、アンモニア吸収剤を提供し、アンモニア吸収剤は液体アンモニア、水性アンモニア及び気体アンモニアの１つ又は複数である。
【００２０】
本発明の自動アンモニア添加システムは、１つ又は複数のアンモニア制御弁、好ましくは異なる制御能力を備えた少なくとも２つのアンモニア制御弁を含み得、大きい制御能力を備えた制御弁がアンモニアの補正理論量の９０〜９９％の添加を制御するために使用され、且つ小さい制御能力を備えた制御弁が自動フィードバック調整及び制御のために使用される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、アンモニア計量手段は、流量計、例えば容積式流量計若しくは質量流量計、又は計量ポンプである。
【００２２】
いくつかの実施形態では、入口ＣＥＭＳの測定項目は、ガス量、ＳＯ２濃度、水分含有量、粉塵含有量、温度及び圧力を含み得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、出口ＣＥＭＳの測定項目は、ガス量、ＳＯ２濃度、水分含有量、粉塵含有量、温度、圧力、酸化窒素含有量及び遊離アンモニア含有量を含み得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、関連するガス量、例えばボイラ負荷、沸騰空気体積又は他のパラメータから計算されるガス量は、入口及び出口ＣＥＭＳのガス量の代わりに使用可能であり、又は入口及び出口ＣＥＭＳのガス量は相互に置き換えて使用可能であり、入口及び出口ＣＥＭＳの水分含有量、温度及び圧力はガス量補正計算のために使用可能である。
【００２５】
本発明の特定の実施形態では、アンモニアに基づく脱硫装置は、セクションごとに制御される吸収塔を含む。この塔は、酸化セクション、冷却及び洗浄セクション、洗浄脱硫セクション、並びに微粒子物質制御セクションに分割されている。冷却及び洗浄セクション、洗浄脱硫セクション並びに微粒子物質制御セクションは、それぞれ多数の噴霧層を設けられている。冷却及び洗浄セクションは循環洗浄液体を凝縮する一方で生の煙道ガスを冷却する。洗浄脱硫セクションは吸収によって煙道ガス中の二酸化硫黄を除去し、アンモニアスリップ及びエアロゾル形成を制御する。微粒子物質制御セクションは微粒子物質をこすり落とす。
【００２６】
アンモニアに基づく脱硫装置は、反応が十分に実行されてアンモニアスリップ及びエアロゾル形成を回避できるように、多点アンモニア添加を使用する。アンモニア含有脱硫剤は、以下の場所：酸化セクションの上層及び下層、循環ポンプの入口及び出口、並びに冷却及び洗浄セクションで添加される。
【００２７】
洗浄脱硫セクションの液体分配器中、各層の液体対気体比は、１Ｌ／ｍ３以上であり、各層のスプレーカバレッジ（spray coverage）は１３０％以上であり、洗浄脱硫セクションの合計スプレーカバレッジは３００％以上である。
【００２８】
微粒子物質制御セクションにおいて、各層の液体対気体比は、０．８Ｌ／ｍ３以上であり、スプレーカバレッジは１１０％以上である。
【００２９】
吸収セクションの上部及び微粒子物質制御セクションの上部は、それぞれ層状デミスタを設けられる。デミスタは、波形ボード、充填材、バッフル、畝、スクリーン又はそれらの組合せから選択される。いくつかの実施形態では、本発明の自動アンモニア添加システムを使用するアンモニアに基づく脱硫装置は、以下のように作動する：
生煙道ガスが吸収塔の中間部〜下部から入り、次いで、連続的に冷却及び洗浄し、脱硫のために洗浄し、循環ポンプによって循環される洗浄液体によって微粒子物質を除去した後、塔の頂部の煙道ガス出口から排出され；及び
アンモニア供給システムは、吸収塔の酸化セクション、循環ポンプ等などの所定のアンモニア添加地点に対し、アンモニア制御弁によってアンモニア吸収剤を補い、それにより脱硫システムへの自動アンモニア添加を達成する。
【００３０】
循環洗浄液体は、冷却及び洗浄プロセスにおいて凝縮（結晶化）され、次いで、硫酸アンモニウム後処理システムを介して硫酸アンモニウム生成物へ処理され得る。硫酸アンモニウム後処理システムは、連続的に接続された固体−液体分離器、乾燥器、及び充填機の１〜３つの段階を含むことができる。
【００３１】
吸収用循環液体は、酸化セクション中の酸素含有ガスによって酸化され、それにより、その中に含まれる亜硫酸の少なくとも一部が硫酸に酸化される。いくつかの実施形態では、酸化セクションの上部溶液の酸化率は９０％以上であり、酸化セクションの上部溶液のｐＨは４．５〜６．７の範囲であり、その一方で、酸化セクションの下部溶液の酸化率は９９％以上であり、酸化セクションの下部溶液のｐＨは３〜６．３の範囲である。
【００３２】
いくつかの実施形態では、吸収塔の空の塔のガス速度は２〜５ｍ／ｓである。
【００３３】
いくつかの実施形態では、洗浄脱硫セクションの動作温度は４０〜６０℃の範囲である。
【００３４】
いくつかの実施形態では、微粒子物質制御セクションの動作温度は３５〜５５℃の範囲である。
【００３５】
ここで、本発明の特定の実施形態を図１及び２を参照して記載する。図中、自動アンモニア添加システムは、吸収塔１、アンモニア供給システム２、アンモニア制御弁３、アンモニア計量手段４、循環ポンプ６、入口ＣＥＭＳ７、出口ＣＥＭＳ８及び酸化セクション９を含む。
【００３６】
分散型制御システム（ＤＣＳ）は、
入口ＣＥＭＳ７及び出口ＣＥＭＳ８によって提供されるガス量（又は関連するガス量）と、入口ＣＥＭＳ７によって提供されるＳＯ２濃度と、出口ＣＥＭＳ８の予め決定されたＳＯ２濃度とに基づいて、マイクロプロセッサを使用してアンモニアの理論量を自動的に計算し；
アンモニアの理論量の補正係数として、除去された二酸化硫黄の実際量に対する添加されたアンモニアの実際量の比率の半分を用いて、アンモニアの補正理論量を計算し；
アンモニアの補正理論量±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±３％、さらにより好ましくは±２％に相当するアンモニア吸収剤を、アンモニア計量手段４及びアンモニア制御弁３を介して、アンモニアに基づく脱硫装置に添加し；及び次いで、
フィードバックとして出口ＣＥＭＳ８によって提供される実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて実際のアンモニア流量を自動的に制御し、それにより自動アンモニア添加を達成する。
【００３７】
異なるさらなる補正係数をＳＯ２濃度の異なる範囲（２０〜３０、５０〜８０、１２０〜１７０ｍｇ／Ｎｍ３等など）に応じて設定することができる。
【００３８】
考慮の基礎として出口ＳＯ２値の時間曲線の傾斜を使用することが可能であり、異なるさらなる補正係数を異なる傾斜（出口ＳＯ２濃度変化傾向、例えば０未満、０〜１、１〜２等）で設定することができる。
【００３９】
アンモニア供給システム２によって供給されるアンモニア吸収剤は、２０％水性アンモニアであり得る。
【００４０】
自動アンモニア添加を制御するために二重制御弁が使用されてもよい。アンモニア制御弁３の入口はアンモニア供給システム２に接続され、アンモニア制御弁３の出口は、酸化セクション９及び循環ポンプ６などのアンモニア添加地点に接続され、主たるアンモニア制御弁を介して添加されるアンモニアの量は、例えば、アンモニアの補正理論量の９８％である。
【００４１】
入口ＣＥＭＳ７の測定項目は、ガス量、ＳＯ２濃度、水分含有量、粉塵含有量、温度及び圧力を含み得る。
【００４２】
出口ＣＥＭＳ８の測定項目は、ガス量、ＳＯ２濃度、水分含有量、粉塵含有量、温度、圧力、酸化窒素含有量及び遊離アンモニア含有量を含み得る。
【００４３】
アンモニア供給システム２は、水性アンモニアタンク、水性アンモニア排出ポンプ、水性アンモニア供給ポンプ、偶発的噴霧装置（accident spray device）、及び通気ガス洗浄タンクを含み得る。２０重量％の濃度を有する水性アンモニアがアンモニア吸収剤として供給され得、アンモニア計量手段は質量流量計であり得る。
【００４４】
アンモニアに基づく脱硫プロセスは、以下の通りである：
生煙道ガス５が吸収塔１の中間部〜下部から入り、次いで、連続的に冷却及び洗浄し、脱硫のために洗浄し、循環ポンプ６によって循環される洗浄液体によって微粒子物質を除去した後、塔の頂部の煙道ガス出口から排出され；及び
アンモニア供給システム２は、酸化セクション９及び循環ポンプ６などの所定のアンモニア添加地点に対し、主アンモニア制御弁３１及び補助アンモニア制御弁３２を介して水性アンモニア吸収剤を補う。
【００４５】
循環洗浄液体は、酸化され、次いで冷却及び洗浄プロセスにおいて１０〜２０重量％の固体含有量に凝縮され、次いで硫酸アンモニウム後処理システムを介して硫酸アンモニウム生成物へ処理される。
【００４６】
アンモニアに基づく脱硫プロセスにおいて、特定のアンモニア添加制御ステップは、以下の通りである：
１）入口ＣＥＭＳ７及び出口ＣＥＭＳ８のガス量（又は関連するガス量）と、入口ＣＥＭＳ７及び出口ＣＥＭＳ８のＳＯ２濃度と、アンモニア計量データとを分散型制御システム（ＤＣＳ）にアップロードし、その際、入口ＣＥＭＳ及び出口ＣＥＭＳの水分含有量、温度及び圧力データはガス量補正計算に使用可能であり、
２）ＤＣＳによって出口ＳＯ２濃度を予め決定し、
３）添加されるアンモニアの理論量を計算し、
４）アンモニアの理論量の補正係数を計算し、
５）アンモニアの補正理論量を計算し、
６）主流量計４及び主アンモニア制御弁３１を介して、アンモニアの流量をアンモニアの補正理論量の９８％になるように制御し、
７）ＤＣＳによって出口ＣＥＭＳ８の実際のＳＯ２濃度を取得し、
８）フィードバックとして出口ＣＥＭＳ８の実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて補助アンモニア制御弁３２を制御し、それにより、出口ＳＯ２濃度が予め決定されたＳＯ２濃度に設定されることが可能になり、及び
９）実際のアンモニア流量を取得し、除去された二酸化硫黄の実際量を一体化且つ取得し、及びＤＣＳによって一体化して、次の制御ラウンドを実行する。
【００４７】
別の態様において、本発明は、アンモニアに基づく脱硫装置のための自動アンモニア添加方法を提供し、その方法は、
アンモニアに基づく脱硫装置の入口ＣＥＭＳ及び出口ＣＥＭＳによって提供されるガス量（又は関連するガス量）と、入口ＣＥＭＳによって提供されるＳＯ２濃度と、出口ＣＥＭＳの予め決定されたＳＯ２濃度とから、添加されるアンモニアの理論量を自動的に計算する工程と、
アンモニアの理論量の補正係数として、除去された二酸化硫黄の実際量に対する添加されたアンモニアの実際量の比率の半分を用いて、アンモニアの補正理論量を計算する工程と、
アンモニアの補正理論量±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±３％、さらにより好ましくは±２％に相当するアンモニア吸収剤を、アンモニア計量手段及びアンモニア制御弁を介して、アンモニアに基づく脱硫装置に添加し、及び次いで、フィードバックとして出口ＣＥＭＳによって提供される実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて実際のアンモニア流量を自動的に制御し、それにより自動アンモニア添加を達成する工程と
を含む。
【００４８】
本自動アンモニア添加方法の詳細及び選好は、本自動アンモニア添加システムに関して上に記載したものと同じである。
【００４９】
本発明の技法は、自動アンモニア添加を介したアンモニアに基づく脱硫装置の自動化の程度を改善し、入口ガス量及びＳＯ２濃度の変動のため、出口の清浄な煙道ガス中に基準を超えるＳＯ２濃度及び合計粉塵を有さず、分散型制御システムの入口及び出口ＣＥＭＳの測定項目並びに自動統計及び計算機能を完全に使用し、投資額を低減する。
【００５０】
生煙道ガス中で、ＳＯ２濃度が３００００ｍｇ／Ｎｍ３以下であり、合計粉塵濃度が５０ｍｇ／Ｎｍ３以下である条件下において、アンモニアに基づく脱硫装置は、３５ｍｇ／Ｎｍ３以下の清浄な煙道ガス中のＳＯ２濃度と、５ｍｇ／Ｎｍ３以下の清浄な煙道ガス中の合計粉塵（エアロゾルを含む）濃度と、３ｍｇ／Ｎｍ３以下の清浄な煙道ガス中のアンモニアスリップと、９９％以上のアンモニア回収率とを達成し得る。
【実施例】
【００５１】
以下の実施形態は、本発明を説明するために提供され、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５２】
実施形態１
生煙道ガスを、図１に示されるような本発明の自動アンモニア添加システムを含むアンモニアに基づく脱硫装置を用いることによって処理した。図１中、１は吸収塔であり、２はアンモニア供給システムであり、３はアンモニア制御弁であり、４はアンモニア計量手段としての質量流量計であり、５は生煙道ガスであり、６は循環ポンプであり、７は入口ＣＥＭＳであり、８は出口ＣＥＭＳであり、９は酸化セクションである。生煙道ガスのガス量は３６００００〜５１００００Ｎｍ３／ｈであり、ＳＯ２濃度は１０００〜３００００ｍｇ／Ｎｍ３であり、合計粉塵濃度は１５〜３０ｍｇ／Ｎｍ３である。
【００５３】
アンモニア供給システム２によって供給されるアンモニア吸収剤は液体アンモニアである。
【００５４】
二重制御弁、すなわち、主アンモニア制御弁３１及び補助アンモニア制御弁３２が自動アンモニア添加を制御するために使用され、アンモニア制御弁３の入口がアンモニア供給システム２に接続され、アンモニア制御弁３の出口が酸化セクション９及び循環ポンプ６などのアンモニア添加地点に接続され、主アンモニア制御弁３１を介して添加されるアンモニアの量はアンモニアの補正理論量の９９％である。
【００５５】
吸収塔１は、酸化セクション９、冷却及び洗浄セクション、洗浄脱硫セクション、並びに微粒子物質制御セクションに分割され且つセクションごとに制御され、冷却及び洗浄セクション、洗浄脱硫セクション、並びに微粒子物質制御セクションは、それぞれ２／４／２の噴霧層２１を設けられ、冷却及び洗浄セクションは循環された洗浄液体を凝縮する一方、生煙道ガス５を冷却し、洗浄脱硫セクションは煙道ガス中の二酸化硫黄を吸収によって除去し、アンモニアスリップ及びエアロゾル形成を阻害し、微粒子物質制御セクションは微粒子物質をこすり落とす。
【００５６】
アンモニア含有脱硫剤は、以下の場所、すなわち、酸化セクション９の上層及び下層と、任意選択的に循環ポンプ６の入口及び出口とで添加され、酸化セクション９の上層で添加される量は合計重量の６０〜９０％であり、酸化セクション９の下層で添加される量は合計重量の１０〜３０％であり、循環ポンプ６の入口及び出口で添加される量は合計重量の０〜１５％である。
【００５７】
洗浄脱硫セクションの液体分配器中、各層内の液体対気体比は、１．２Ｌ／ｍ３であり、各層内のスプレーカバレッジは２００％であり、吸収セクション内の合計スプレーカバレッジは６５０％である。
【００５８】
微粒子物質制御セクション中、各層内の液体対気体比は１．１Ｌ／ｍ３であり、スプレーカバレッジは１８０％である。
【００５９】
吸収セクションの上部は、２層式デミスタ１２が設けられ、それは畝の１層と、バッフルの１層とを含み；微粒子物質制御セクションの上部は３層式デミスタが設けられ、それは畝の２層と、スクリーンの１層とを含む。入口ＣＥＭＳ７の測定項目は、ガス量、ＳＯ２濃度、ＮＯＸ含有量、水分含有量、粉塵含有量、温度及び圧力を含む。
【００６０】
出口ＣＥＭＳ８の測定項目は、ガス量、ＳＯ２濃度、水分含有量、粉塵含有量、温度、圧力、酸化窒素含有量、及び遊離アンモニア含有量を含む。
【００６１】
アンモニア供給システム２は、液体アンモニア球形タンク、アンモニア排出コンプレッサ、アンモニア供給ポンプ及び偶発的噴霧装置を含み、アンモニア計量手段４は質量流量計である。
【００６２】
プロセス流は以下の通りである：
生煙道ガス５が吸収塔１の中間部〜下部から入り、次いで、連続的に冷却及び洗浄し、脱硫のために洗浄し、循環ポンプ６によって循環される洗浄液体によって微粒子物質を除去した後、塔の頂部の煙道ガス出口から排出され；及び
アンモニア供給システム２は、酸化セクション９及び循環ポンプ６などのアンモニア添加地点に対し、主アンモニア制御弁３１及び補助アンモニア制御弁３２を介して液体アンモニア吸収剤を補う。
【００６３】
循環洗浄液体は、酸化され、次いで、冷却及び洗浄プロセスにおいて１５重量％の固体含有量へ凝縮され、次いで、硫酸アンモニウム後処理システムを介して硫酸アンモニウム生成物へ処理される。
【００６４】
吸収用循環液体は、酸化セクション９内で圧縮空気によって酸化され、それにより、その中に含まれる亜硫酸が硫酸に酸化される。酸化セクション９の上部溶液は、９５％の酸化率、１．１２ｇ／Ｌの濃度、及び５．６のｐＨを有し、その一方、下部溶液は９９．２％の酸化率、１．１３ｇ／Ｌの濃度、及び４．７のｐＨを有する。
【００６５】
吸収塔１の空の塔のガス速度は２．８５ｍ／ｓである。
【００６６】
洗浄脱硫セクションの動作温度は５１℃である。
【００６７】
微粒子物質制御セクションの動作温度は４９℃である。
【００６８】
特定の制御ステップは以下の通りである：
１）ＤＣＳによって関連データ、すなわち、３９５０００Ｎｍ３／ｈの入口ガス量、２１１２ｍｇ／Ｎｍ３の入口ＳＯ２濃度、４０５０００Ｎｍ３／ｈの出口ガス量、２４ｍｇ／Ｎｍ３の出口ＳＯ２濃度、１９４０ｔの添加された液体アンモニアの実際の累積量、及び３６５３ｔの除去された二酸化硫黄の実際の累積量を取得し；
２）ＤＣＳによって２３．９ｍｇ／Ｎｍ３の出口ＳＯ２濃度を予め決定し、
３）アンモニアの理論量＝（３９５０００＊２１１２−４０５０００＊２３．９）／１０００／１０００／６４＊３４＝４３８ｋｇ／ｈを計算し；
４）アンモニアの理論量の補正係数＝１９４０／３４／３６５３＊６４＝０．９９９７を計算し；
５）アンモニアの補正理論量＝４３８＊０．９９９７＝４３７．８５ｋｇ／ｈを計算し；
６）質量流量計４及び主アンモニア制御弁３１を介して４３３．４７ｋｇ／ｈ（すなわち、４３７．８５ｋｇ／ｈ＊０．９９）の流量で液体アンモニアを添加し；
７）出口ＣＥＭＳ８の実際のＳＯ２濃度、２３．９ｍｇ／Ｎｍ３を取得し；
８）フィードバックとして出口ＣＥＭＳ８の実際のＳＯ２濃度及び変化傾向に基づいて補助アンモニア制御弁３２を制御して、出口ＳＯ２濃度を２３．５ｍｇ／Ｎｍ３に制御し；及び
９）４３８ｋｇ／ｈの実際の合計アンモニア流量を取得し、除去された二酸化硫黄の実際の量を一体化且つ取得し、及び一体化して、次の制御ラウンドを実行する。
【００６９】
入口ガス量と入口ＳＯ２濃度との積の変化率が２％以下であるとき、主アンモニア制御弁３１の開口度は変化されないままであり、出口ＣＥＭＳ８の実際のＳＯ２値は、補助アンモニア制御弁３２を介して２０〜２５ｍｇ／Ｎｍ３に制御される。入口ガス量と入口ＳＯ２濃度との積の変化率が２％を超えるとき、主アンモニア制御弁３１の開口度は上記ステップに従って計算及び調整され、出口ＣＥＭＳ８の実際のＳＯ２値は、補助アンモニア制御弁３２を制御することによって２０〜２５ｍｇ／Ｎｍ３に制御される。
【００７０】
技術的効果：清浄な煙道ガス中で、ＳＯ２：２３．６ｍｇ／Ｎｍ３、合計粉塵（エアロゾルを含む）：１．９ｍｇ／Ｎｍ３、アンモニアスリップ：０．５５ｍｇ／Ｎｍ３、及びアンモニア回収率：９９．４％。
【００７１】
本発明の特定の実施形態を上に記載してきたが、これらは単に説明のための記載であり、本発明の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲によって限定されることが当業者によって認識されるであろう。本発明の原理及び趣旨から逸脱することなく、これらの実施形態の様々な変更形態及び修正形態が当業者によってなされ得る。当然のことながら、これらの変更形態及び修正形態のすべては本発明の保護の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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