(57)【要約】      （修正有）【課題】最適な石灰石スラリーの噴射量を実現する脱硫装置の運転方法、脱硫制御装置の提供。【解決手段】ボイラから排出される二酸化硫黄を含む排気ガスを、通風機１１０を用いて、導入管１２０を通じて吸収塔１３０内に送り出し、吸収塔１３０内を排気ガスが流れる方向とは反対方向に、複数の噴射ポンプ１４０で、吸収塔１３０内に石灰石スラリーを噴射し、石灰石スラリーと排気ガスに含まれる二酸化硫黄とを吸収塔１３０内で反応させて、排気ガスから二酸化硫黄を吸収して石膏を生成する脱硫装置の運転方法であって、通風機１１０に流れる電流の大きさを示す電流値を計測し、吸収塔１３０と排出管１５０とが接続される排出地点１８０の二酸化硫黄の濃度を計測し、電流値が所定の第１基準値よりも小さくなり、排出地点１８０の二酸化硫黄の濃度が所定の第２基準値よりも小さくなるように、石灰石スラリーを噴射する噴射量を決定する脱硫装置の運転方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから排出される二酸化硫黄を含む排気ガスを、通風機を用いて、導入管を通じて吸収塔内に送り出し、前記吸収塔内を前記排気ガスが流れる方向とは反対方向に、複数の噴射ポンプを用いて、前記吸収塔内に石灰石スラリーを噴射し、前記石灰石スラリーと前記排気ガスに含まれる二酸化硫黄とを吸収塔内で反応させて、前記排気ガスから二酸化硫黄を吸収して石膏を生成する脱硫装置の運転方法であって、
前記通風機に流れる電流の大きさを示す電流値を計測し、
前記吸収塔と前記排出管とが接続される排出地点の二酸化硫黄の濃度を計測し、
前記電流値が所定の第１基準値よりも小さくなり、前記排出地点の二酸化硫黄の濃度が所定の第２基準値よりも小さくなるように、前記石灰石スラリーを噴射する噴射量を決定する
ことを特徴とする脱硫装置の運転方法。
【請求項２】
第１基準値は、前記通風機の最大使用電流を示す電流値よりも小さい値であり、
第２基準値は、前記吸収塔から排出する二酸化硫黄の濃度が所定の管理値よりも小さい値である
ことを特徴とする請求項１に記載の脱硫装置の運転方法。
【請求項３】
前記複数の噴射ポンプの運転台数を決定することにより、前記石灰石スラリーを噴射する噴射量を決定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２の何れか一項に記載の脱硫装置の運転方法。
【請求項４】
ボイラから排出される二酸化硫黄を含む排気ガスを、通風機を用いて、導入管を通じて吸収塔内に送り出し、前記吸収塔内を前記排気ガスが流れる方向とは反対方向に、複数のポンプを用いて、前記吸収塔内に石灰石スラリーを噴射し、前記石灰石スラリーと前記排気ガスに含まれる二酸化硫黄とを吸収塔内で反応させて、前記排気ガスから二酸化硫黄を吸収して石膏を生成する脱硫装置を制御する脱硫制御装置であって、
前記通風機に流れる電流の大きさを示す電流値を計測する第１計測装置から前記電流値を示す電流情報を取得し、前記吸収塔と前記排出管とが接続される排出地点の二酸化硫黄の濃度を計測する第２計測装置から前記排出地点の二酸化硫黄の濃度を示す濃度情報を取得し、前記電流情報および前記濃度情報に基づいて、前記電流値が所定の第１基準値よりも小さくなり、前記排出地点の二酸化硫黄の濃度が所定の第２基準値よりも小さくなるように、前記石灰石スラリーを噴射する噴射量を制御する制御部
を備えることを特徴とする脱硫制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱硫装置の運転方法、脱硫制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ボイラ等の排気ガス中の硫黄酸化物を低減する方法が知られている。（例えば特許文献１）。特許文献１に記載された方法では、ボイラ等の燃焼装置から排気ガスを脱硫装置の吸収部に導き、循環ポンプから供給される石灰石スラリー吸収液との気液接触により排気ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する。該方法では、吸収部の出口の二酸化硫黄濃度を予め定めた二酸化硫黄濃度管理値と比較し、比較結果に基づいて、循環ポンプの運転台数を１台追加、又は削減した場合の吸収部の出口の二酸化硫黄濃度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、脱硫装置においては、循環ポンプから供給される石灰石スラリー吸収液が排気ガスを吸収部に導く導入管に石膏として堆積し、排気ガスの通過方向の抵抗になることに起因して、通風機の電流値が上昇する。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、種々の算出工程を経て循環ポンプの運転台数を調整しているものの、通風機の電流値の上昇は考慮されていない。このため、同方法では、導入管に排気ガスを送り込む通風機における運転時の電流値が過大になる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、ボイラから排出される二酸化硫黄を含む排気ガスを、通風機を用いて、導入管を通じて吸収塔内に送り出し、前記吸収塔内を前記排気ガスが流れる方向とは反対方向に、複数の噴射ポンプを用いて、前記吸収塔内に石灰石スラリーを噴射し、前記石灰石スラリーと前記排気ガスに含まれる二酸化硫黄とを吸収塔内で反応させて、前記排気ガスから二酸化硫黄を吸収して石膏を生成する脱硫装置の運転方法であって、前記通風機に流れる電流の大きさを示す電流値を計測し、前記吸収塔と前記排出管とが接続される排出地点の二酸化硫黄の濃度を計測し、前記電流値が所定の第１基準値よりも小さくなり、前記二酸化硫黄の濃度が所定の第２基準値よりも小さくなるように、前記石灰石スラリーを噴射する噴射量を決定する。
本発明の他の特徴については、添付図面および本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、通風機を適正範囲の電流値で運転しつつ、排出地点の二酸化硫黄の濃度を所定の管理値に収められる最適な石灰石スラリーの噴射量を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】脱硫装置の一例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る脱硫制御装置の一例を示す構成図である。
【図３】脱硫装置の運転手順を示すフロー図である。
【図４】脱硫装置の運転記録を示す記録表である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下の説明において、同一符号を付した部分は同一の要素を表し、その基本的な構成は同様であるものとする。
【０００９】
＝＝＝脱硫装置１００の構成＝＝＝
図１を参照しつつ、脱硫装置１００の構成について説明する。図１は、脱硫装置１００の一例を示す概略図である。
【００１０】
脱硫装置１００は、発電所のボイラから排出された排気ガスに含まれる二酸化硫黄を除去するための施設である。ボイラから排出された排気ガスは、通風機１１０により、導入管１２０を通って吸収塔１３０に送り込まれる。吸収塔１３０に送り込まれた排気ガスは、噴射ポンプ１４０から噴射ノズル１６０を介して供給される液状の石灰石スラリーと反応して石膏を形成する。吸収塔１３０で形成された石膏は、吸収塔１３０から系外へ排出し、回収される。なお、回収された石膏は、一定の品質を確保することにより、工業製品などの原料として再利用される。
【００１１】
吸収塔１３０内で二酸化硫黄が除去された排気ガスは、排出管１５０を通って排気される。ここで、排出管１５０は、噴射ノズル１６０の上側において、吸収塔１３０に接続されている。つまり、通風機１１０で吸収塔１３０に送り込まれた排気ガスは、吸収塔１３０内において、噴射ノズル１６０から噴射される石灰石スラリーの噴射方向と反対方向に流れる。このことから、本発明者は、噴射ノズル１６０の石灰石スラリーの噴射量に応じて、通風機１１０の運転時の電流値が変動するという新たな知見を得た。
【００１２】
ところで、脱硫装置１００においては、排出管１５０を通る排気ガスの二酸化硫黄の濃度が「環境省令で定めるばい煙発生施設から排出される二酸化硫黄の排出基準を遵守するための所定の管理値（以下、「所定の管理値」と称する。）」を下回るようにしなければならず、そのため、石灰石スラリーの噴射量を一定以上にする必要がある。その一方、通風機１１０の停止・故障を防止すべく、運転時の電流値が所定の値を下回るようにしなければならないが、上記のように石灰石スラリーの噴射量に応じて通風機１１０の電流値が変動することにより、通風機１１０の運転時の電流値が所定の値以上になる虞がある。
【００１３】
以上からわかるように、脱硫装置１００では、排出地点において排気ガス中の二酸化硫黄の濃度を所定の管理値以下にするために、噴射ポンプ１４０から供給される噴射量を増加させると、排出管１５０を通る排気ガスの二酸化硫黄の濃度は低下するが、一方で、吸収塔１３０内において排気ガスが噴射ポンプ１４０から供給される石灰石スラリーの抵抗を受けることにより、通風機１１０の運転時の電流が増加する。逆に、通風機１１０の運転時の電流を減少させるために噴射ポンプ１４０から供給される噴射量を減少させると、排出管１５０を通る排気ガスの二酸化硫黄の濃度が上昇する。
【００１４】
したがって、脱硫装置１００を運転する作業員は、通風機１１０に接続される第１計測装置１７０から通風機１１０の電流値を確認し、排出地点に設けられる第２計測装置１８０から二酸化硫黄の濃度を確認することで、通風機１１０の電流値を所定の基準値を下回りつつ、二酸化硫黄の濃度を所定の管理値を下回るように、石灰石スラリーの噴射量または噴射ポンプ１４０の運転台数を決定しなければならない。
【００１５】
さらに、本発明者は、図１に示すように、脱硫装置１００を保守点検している際に、導入管１２０における吸収塔１３０との接続箇所（導入地点）に、排気ガスと反応した石膏が堆積し、通風機１１０の運転負荷を増大させるという新たな知見を得た。この知見から、噴射量および排出管１５０の二酸化硫黄の濃度のみを調整するための運転方法では、通風機１１０の電流値が異常に大きくなる虞があることを見出した。
【００１６】
以上のことに基づき、本願では、通風機１１０の電流値を考慮しつつ、排出管１５０の二酸化硫黄の濃度が所定の管理値を下回るように、噴射量または噴射ポンプ１４０の運転台数を決定するための手法、装置を提案する。その詳細について以下説明する。
【００１７】
＝＝＝脱硫制御装置１０の構成＝＝＝
図１、図２を参照しつつ、脱硫装置１００を制御する脱硫制御装置１０について説明する。図２は、本実施形態に係る脱硫制御装置１０の一例を示す構成図である。
【００１８】
図２に示すように、脱硫制御装置１０は、演算処理部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、メモリ１５と、を有している。演算処理部１１、記憶部１２、入力部１３、出力部１４およびメモリ１５の夫々は、通信可能に接続されている。
【００１９】
演算処理部１１は、例えば、ＣＰＵあるいはＭＰＵなどで構成され、メモリ１５に格納されているプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。また、演算処理部１１は、判定部１１ａと、制御部１１ｂと、を有している。なお、演算処理部１１の各構成要素については後述する。
【００２０】
記憶部１２は、プログラムや各種情報を記憶する装置である。記憶部１２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭあるいはフラッシュメモリなどで構成されている。
【００２１】
入力部１３は、各種情報が入力されるネットワークインターフェイスである。出力部１４は、各種情報が出力されるネットワークインターフェイスである。メモリ１５は、演算処理部１１が処理するためのプログラムを格納する装置である。メモリ１５は、例えば、ハードディスクドライブ、ＳＳＤあるいは光学式記憶装置などで構成されている。
【００２２】
脱硫制御装置１０は、入力部１３を介して、例えば、第１計測装置１７０から通風機１１０の運転時の電流値に関する情報（以下、「電流情報」と称する。）を、第２計測装置１８０から排出地点の二酸化硫黄の濃度に関する情報（以下、「濃度情報」と称する。）を取得する。
【００２３】
＜＜判定部１１ａ＞＞
判定部１１ａは、通風機１１０の運転時の電流の大きさ（以下、「運転電流」と称する。）が所定の電流値以上であるか、又、吸収塔から排出管１５０に排出される排気ガスの二酸化硫黄の濃度（以下、「排出濃度」と称する。）が所定の管理値よりも小さいか否かを判定する機能を有する。
【００２４】
より具体的に述べると、判定部１１ａは、第１計測装置１７０から電流情報を取得し、第２計測装置１８０から排出濃度を示す濃度情報を取得し、予め定められた通風機１１０の電流値（以下、「第１基準値」と称する。）と電流情報とを比較し、予め定められた二酸化硫黄の所定の管理値（以下、「第２基準値」と称する。）と排出濃度とを比較する。なお、第１基準値は、通風機１１０の最大使用電流よりも低い値であればよく、第２基準値は、所定の管理値よりも低い値であればよい。この比較結果に基づいて、噴射量または噴射ポンプ１４０の台数を減ずることができる状況か否かを判定する。これにより、後述する制御部１１ｂは、噴射ポンプ１４０を制御すべきか否か判断できる。
【００２５】
＜＜制御部１１ｂ＞＞
制御部１１ｂは、判定部１１ａの判定結果に基づいて、噴射量または噴射ポンプ１４０の台数を調整する機能を有する。
【００２６】
より具体的に述べると、制御部１１ｂは、判定部１１ａにおいて、運転電流が第１基準値よりも大きく、且つ、排出濃度が第２基準値よりも小さいと判定されたとき、噴射量または噴射ポンプ１４０の台数を減ずるように調整する。つまり、通風機１１０が過電流の状態において、通風機１１０の回転速度を直接減速させる前に、排出濃度が所定の管理値よりも低い値に収まる状態を維持しつつ、噴射量または噴射ポンプ１４０の台数を減ずるように調整することにより、通風機１１０の運転電流を減ずる。
【００２７】
ここで、噴射量の調整は、噴射ポンプ１４０の運転台数を変更することに限らず、１台の噴射ポンプ１４０から噴射される石灰スラリーの量を調整することによっても行われる。また、噴射ポンプ１４０の運転台数の調整とは、図１に示すように、噴射ポンプ１４０が上段と下段の夫々に複数台が設置されている場合、その内の所定の台数を停止することによって行われる。
【００２８】
これにより、導入地点に堆積する石膏を考慮して、通風機１１０の運転電流が第１基準値を下回るように収めつつ、排出濃度が第２基準値を下回るように収めることができる。さらに、二酸化硫黄と石灰スラリーとの化学反応で生成される石膏の品質も確保できる。
【００２９】
＝＝＝脱硫装置１００の運転方法＝＝＝
図３、図４を参照しつつ、脱硫装置１００の運転方法について説明する。図３は、脱硫装置１００の運転手順を示すフロー図である。図４は、脱硫装置１００のポンプの運転記録を示す記録表１６である。なお、以下において、記録表１６の数値を用いて説明することもあるが、記録表１６の数値は、一例を示すものであり、脱硫装置１００の規模などに応じて変動する数値である。また、以下で説明する運転方法は、脱硫制御装置１０が処理することとして記載しているが、脱硫制御装置１０を用いずに、作業員が第１計測装置１７０および第２計測装置１８０で確認する情報を用いて噴射ポンプ１４０の噴射量または台数を調整してもよい。
【００３０】
まず、通風機１１０に接続されている第１計測装置１７０は、通風機１１０の運転電流を計測する。第１計測装置１７０は、計測した運転電流を示す電流情報を脱硫制御装置１０に出力する（Ｓ１０）。
【００３１】
次に、排出地点に配置されている第２計測装置１８０は、排気ガス中の二酸化硫黄の排出濃度を計測する。第２計測装置１８０は、計測した二酸化硫黄の排出濃度を示す濃度情報を脱硫制御装置１０に出力する（Ｓ１１）。
【００３２】
次に、脱硫制御装置１０は、判定部１１ａにおいて、電流情報および濃度情報に基づいて噴射ポンプ１４０の噴射量または台数を調整する。まず、判定部１１ａは、運転電流と第１基準値とを比較する（Ｓ１２）。運転電流が第１基準値以上の場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、通風機１１０の運転電流を下げなくてはならない状況であると判断される。続いて、判定部１１ａは、排出濃度と第２基準値とを比較する（Ｓ１３）。
【００３３】
排出濃度が第２基準値よりも小さい場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、排出地点の二酸化硫黄の濃度が所定の管理値を満たし、且つ、該濃度が該基準に達するまでに余裕を有するということが判定される。これにより、噴射量または噴射ポンプ１４０の台数を減らすことができる状況であると判断される。この状況において、制御部１１ｂは、噴射量または噴射ポンプ１４０の台数を減らす（Ｓ１４）。これにより、吸収塔１３０内における石灰石スラリーの噴射による排気ガスの通過方向の抵抗が減少するため、通風機１１０の運転電流を下げることができる。
【００３４】
一方、運転電流が第１基準値未満の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、通風機１１０の運転電流を下げるという観点では、噴射量を調整する必要がないため処理を終了する。
【００３５】
また、排出濃度が第２基準値以上の場合（Ｓ１３：ＮＯ）、通風機１１０の運転電流を下げなくてはならない状況であるが、噴射量を減らすと、排出濃度が所定の管理値を超える虞があるため、通風機１１０の回転速度を直接的に減速させ（Ｓ１６）、終了する。
【００３６】
ここで、一例ではあるが、図４に示す記録表１６を用いて、噴射ポンプ１４０の台数を調整することによる、通風機１１０の運転電流の変化および排出濃度の変化について説明する。
【００３７】
記録表１６は、例えば、日付が入力される“日付”項目と、噴射ポンプ１４０が運転している台数が入力される“噴射ポンプ運転台数”項目と、運転中の通風機１１０の運転電流が入力される“通風機の運転電流”項目と、排出地点の二酸化硫黄の濃度が入力される“排出濃度”項目と、で構成されている。なお、以下において、第１基準値を“３８０”Ａとし、第２基準値を“１２”ｐｐｍとして説明する。
【００３８】
記録表１６における日付が“２”日のときに、運転電流が“３９０”Ａを示している。運転電流（３９０Ａ）が第１基準値（３８０Ａ）以上であるため、判定部１１ａは、排出濃度が第２基準値よりも小さいか否かを判定する。排出濃度（３ｐｐｍ）が第２基準値（１２ｐｐｍ）よりも小さいため、制御部１１ｂは、日付が“３”日のときに、噴射ポンプ運転台数を“９”台に減らすように調整する。このように調整することにより、吸収塔１３０内における石灰石スラリーの噴射による排気ガスの通過方向の抵抗が減少するため、通風機１１０の運転電流が減少する（３９０Ａ→３８０Ａ）。一方で、噴射量が減少するため、排出濃度は増加する（３ｐｐｍ→５ｐｐｍ）。
【００３９】
さらに、日付が“３”日のときに、通風機１１０の運転電流が“３８０”Ａであり未だ第１基準値（３８０Ａ）を下回っていないため、噴射ポンプ１４０の運転台数を“８”台に減らして調整する。これにより、通風機１１０の運転電流は“３７０”Ａに減少し、排出濃度は“７”ｐｐｍに増加する。この状況において、通風機１１０の運転電流が第１基準値を下回り、且つ、排出濃度が第２基準値を下回る。
【００４０】
＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る脱硫制御装置１０は、ボイラから排出される二酸化硫黄を含む排気ガスを、通風機１１０を用いて、導入管１２０を通じて吸収塔１３０内に送り出し、吸収塔１３０内を排気ガスが流れる方向とは反対方向に、複数のポンプを用いて、吸収塔１３０内に石灰石スラリーを噴射し、石灰石スラリーと排気ガスに含まれる二酸化硫黄とを吸収塔１３０内で反応させて、排気ガスから二酸化硫黄を吸収して石膏を生成する脱硫装置１００を制御する脱硫制御装置１０であって、通風機１１０に流れる電流の大きさを示す電流値を計測する第１計測装置１７０から電流値を示す電流情報を取得し、吸収塔１３０と排出管１５０とが接続される排出地点の二酸化硫黄の濃度を計測する第２計測装置１８０から二酸化硫黄の濃度を示す濃度情報を取得し、濃度情報および電流情報に基づいて、排出地点の二酸化硫黄の濃度が第１基準値よりも小さくなり、電流値が第２基準値よりも小さくなるように、石灰石スラリーを噴射する噴射量を制御する制御部１１ｂを備える。本実施形態によれば、通風機１１０を適正範囲の電流値で運転しつつ、最適な噴射量を実現することができる。
【００４１】
また、本実施形態に係る脱硫制御装置１０において、第１基準値は、通風機１１０の最大使用電流を示す電流値よりも小さい値であり、第２基準値は、吸収塔１３０から排出する二酸化硫黄の濃度が所定の管理値よりも小さい値である。制御するための基準値が明確になるため作業効率の向上が図れる。
【００４２】
また、本実施形態に係る脱硫制御装置１０において、複数の噴射ポンプ１４０の運転台数を決定することにより、石灰石スラリーを噴射する噴射量を決定する。噴射量を減少させるよりも運転台数を減少させる方がコスト縮減を実現できる。
【００４３】
なお、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  脱硫制御装置
１１ｂ  制御部
１００  脱硫装置
１１０  通風機
１２０  導入管
１３０  吸収塔
１４０  噴射ポンプ
１５０  排出管
１７０  第１計測装置
１８０  第２計測装置
【図１】
2019069415.tif 000003
【図２】
2019069415.tif 000004
【図３】
2019069415.tif 000005
【図４】
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