(57)【要約】【課題】  不定期な工程不具合によって製錬排ガス及び転化器排ガスの供給が停止した場合においても、転化器ボイラー及び独立節炭器の循環ボイラー水の温度を酸露点以上に維持し、酸露点腐食の発生を防止する方法及び装置を提供する。【解決手段】  転化器排ガス１の供給が停止したとき、独立節炭器３への新規ボイラー水の供給を遮断すると共に、転化器ボイラー２の循環ボイラー水の一部を独立節炭器３に循環させる。更に、第１蒸気吹き込みライン１５から廃熱ボイラー蒸気１０の一部を、また第２蒸気吹き込みライン１６から工場使用蒸気１３の一部を転化器ボイラードラム４に吹き込む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属製錬工程で発生する亜硫酸ガスを含む製錬排ガスから廃熱回収をする転化器ボイラー及び独立節炭器の酸露点腐食防止方法であって、独立節炭器への新規ボイラー水の供給を遮断すると共に、転化器ボイラーの循環ボイラー水の一部を独立節炭器に循環させ、且つ非鉄金属製錬工程で発生する蒸気の一部を転化器ボイラードラムに吹き込むことを特徴とする、転化器ボイラー及び独立節炭器の酸露点腐食防止方法。
【請求項２】
非鉄金属製錬工程で発生する亜硫酸ガスを含む製錬排ガスから廃熱回収をする転化器ボイラー及び独立節炭器において、独立節炭器への新規ボイラー水の供給ラインを遮断する手段と、転化器ボイラーの循環ボイラー水の一部を独立節炭器に循環させる独立節炭器循環ラインと、非鉄金属製錬工程で発生する蒸気の一部を転化器ボイラードラムに吹き込む蒸気吹き込みラインとを備えることを特徴とする、転化器ボイラー及び独立節炭器の酸露点腐食防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硫酸ガスを含む製錬排ガスの廃熱回収に用いる転化器ボイラーとその給水加熱器である独立節炭器に関し、特にその酸露点腐食を防止する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
硫化精鉱を原料とする非鉄金属製錬で発生する廃熱は、主として製錬工程および硫酸製造工程からの廃熱であって、それぞれ主としてボイラーによって回収される。その際発生した蒸気は発電施設に導かれ、発電用蒸気として利用されるほか、必要に応じて配分され、例えば精鉱の乾燥、製錬炉反応用空気の予熱、電解液や薬液の保温などに用いる工場使用蒸気として利用されている。
【０００３】
例えば硫酸製造工程では、非鉄金属製錬工程で発生する製錬排ガス中に含まれるＳＯ２を転化器でＳＯ３に酸化し、これを吸収塔で吸収して硫酸を製造する。この転化器においてＳＯ２がＳＯ３に酸化される際に、酸化反応が発熱反応であるために廃熱が発生し、転化器排ガスは高温となる。この高温の転化器排ガスは、転化器ボイラー及び独立節炭器に送られ、廃熱の回収が行われている。
【０００４】
更に具体的には、図１に示すように、転化器排ガス１は転化器ボイラー２及び独立節炭器３に導かれ、それぞれの内部に配置されたチューブ２ａ、３ａと接触しながら通過し、その間に廃熱の回収が行われる。まず、転化器ボイラー２においては、転化器ボイラードラム４から循環ポンプ５によりチューブ２ａに循環ボイラー水が供給されているため、転化器排ガス１がチューブ２ａに接触して冷却されると同時に循環ボイラー水は加熱される。この熱交換により発生した循環ボイラー水の蒸気は転化器ボイラードラム４に戻される。一方、冷却された転化器排ガス１は、転化器ボイラー排ガス６として次の工程に送られる。
【０００５】
また、独立節炭器３においては、給水ポンプ７によってチューブ３ａに新規ボイラー水が供給され、転化器排ガス１がチューブ３ａに接触して冷却されると同時に、新規ボイラー水が予熱されるという熱交換が行われる。独立節炭器３で予熱された新規ボイラー水は転化器ボイラードラム４に供給されて蓄えられ、上記したように循環ポンプ５によって循環ボイラー水として転化器ボイラー２に供給される。一方、独立節炭器３で冷却された転化器排ガス１は、独立節炭器排ガス８として次の工程に送られる。
【０００６】
尚、転化器ボイラードラム４では、独立節炭器３から予熱された新規ボイラー水が供給されると共に、転化器ボイラー２から戻された蒸気の一部が転化器ボイラー蒸気９として排出される。この転化器ボイラー蒸気９は製錬工程で発生した廃熱ボイラー蒸気１０と合流し、発電用蒸気１１として工場用発電装置（図示せず）に送られる。発電後の余剰蒸気は、工場使用の主蒸気ライン１２に導かれ、その他の非鉄金属製錬工程で発生する蒸気と合流し、工場使用蒸気１３として工場各所に配分される。
【０００７】
上記した転化器ボイラーや独立節炭器のように、ＳＯ２及びＳＯ３が含まれた排ガスから熱を回収する際には、各種運転条件などの変動によって、熱交換の過程で装置内雰囲気温度がＳＯ２やＳＯ３から酸が生成する温度（酸露点と称する）以下となる場合がある。酸が生成すると装置の腐食（酸露点腐食と称する）が発生し、装置の寿命を縮め、装置交換に係るコストが必要となるため、酸露点腐食を防止することが重要である。
【０００８】
このため従来から酸露点腐食を防ぐ方法が検討され、例えば、特開平３−６７００４号公報には、発電プラントの熱交換過程において、異なる圧力レベルで動作する３つのボイラー部等を有する熱回収蒸気発生器を備えることが記載されている。また、特開昭６３−９９４０１号公報には、同じく発電プラントの熱交換過程において、伝熱面積が変更できる手段等を設けることによって、熱交換における雰囲気温度が酸露点以下に低下することを防止する方法が記載されている。しかし、いずれも導入のための初期コストが大きいため、非鉄金属製錬の熱交換過程への適用は困難である。
【０００９】
また、特開昭５９−８４００２号公報には、同一ボイラー由来の水蒸気を利用して系内の循環ボイラー水を昇温させて、設備温度を酸露点以上に保つことにより、酸露点腐食を防止する方法が記載されている。この方法によれば、定常運転範囲の運転条件変動には充分対応することができる。また、定期的で大規模な設備の補修の場合には、予定されたスケジュールに沿って製錬工程と硫酸製造工程を停止させることができるので、予めＳＯ２やＳＯ３が含まれる製錬排ガスを大気置換することで酸露点腐食を防ぐことができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平３−６７００４号公報
【特許文献２】特開昭６３−９９４０１号公報
【特許文献３】特開昭５９−８４００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特開昭５９−８４００２号公報記載の方法によれば、定常運転範囲の運転条件変動には充分対応することができるが、不定期な工程不具合による運転条件変動には対応することができない。例えば、不具合により設備の部分的な補修や調整のために製錬排ガスが停止した場合、それに伴って転化器排ガスの供給も停止するが、所定の流速を保持している転化器排ガスは転化器ボイラー及び独立節炭器中に入って滞留する。その結果、比較的低温の新規ボイラー水が供給されて循環ボイラー水が次第に冷却されると、それに伴って装置の雰囲気温度が酸露点以下に低下し、酸露点腐食が発生してしまう。
【００１２】
このような場合、装置及び雰囲気の温度低下を抑制する目的で、専用の熱風炉により循環ボイラー水を昇温する方法もあるが、工程不具合の解消に長時間を要する場合には熱風炉が能力不足となるため、酸露点腐食の発生を完全に防止することは難しい。熱風炉の能力を増強することは可能であるが、不定期な工程不具合のために熱風炉の能力を増強することは工場全体のコストアップとなる。このような事情から、コスト的に有利な転化器ボイラー及び独立節炭器の酸露点腐食防止法が要請されている。
【００１３】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、不定期な工程不具合によって製錬排ガスあるいは転化器排ガスの供給が停止した場合においても、転化器ボイラー及び独立節炭器の循環ボイラー水の温度を酸露点以上に維持することにより、酸露点腐食の発生を防止する方法及び装置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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、非鉄金属製錬工程で発生する亜硫酸ガスを含む製錬排ガスから廃熱回収をする転化器ボイラー及び独立節炭器の酸露点腐食防止方法であって、独立節炭器への新規ボイラー水の供給を遮断すると共に、転化器ボイラーの循環ボイラー水の一部を独立節炭器に循環させ、且つ非鉄金属製錬工程で発生する蒸気の一部を転化器ボイラードラムに吹き込むことを特徴とする方法を提供するものである。
【００１５】
また、本発明が提供する転化器ボイラー及び独立節炭器の酸露点腐食防止装置は、非鉄金属製錬工程で発生する亜硫酸ガスを含む製錬排ガスから廃熱回収をする転化器ボイラー及び独立節炭器において、独立節炭器への新規ボイラー水の供給ラインを遮断する手段と、転化器ボイラーの循環ボイラー水の一部を独立節炭器に循環させる独立節炭器循環ラインと、非鉄金属製錬工程で発生する蒸気の一部を転化器ボイラードラムに吹き込む蒸気吹き込みラインとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製錬工程の休止の際に、特に不定期な工程不具合によって製錬排ガスあるいは転化器排ガスの供給が停止した場合においても、転化器ボイラー及び独立節炭器の循環ボイラー水の温度が酸露点以下に低下することを防止できる。従って、酸露点腐食によって転化器ボイラー及び独立節炭器のチューブが損傷することを防止できるため、装置の寿命を延長し、装置交換のコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明においては、非鉄金属製錬工程に不具合が生じた場合に、給水ポンプによる独立節炭器への新規ボイラー水（低温）の供給を遮断すると共に、転化器ボイラーの循環ボイラー水（高温）の一部を独立節炭器に循環させる。更に、非鉄金属製錬工程で発生する蒸気の一部を転化器ボイラードラムに吹き込み、転化器排ガスの供給がなくても、循環ボイラー水の温度を積極的に昇温させる。これにより、転化器ボイラー及び独立節炭器の少なくとも給水側温度を酸露点以上に保持することができる。
【００１８】
上記本発明による方法を、図２を参照して更に詳しく説明する。まず、独立節炭器３への給水ポンプ７を停止し、あるいはバルブ１７を閉じることにより、相対的に低温である新規ボイラー水の供給を遮断する。同時に、独立節炭器循環ライン１４のバルブ１８を開いて、相対的に高温である転化器ボイラー２の循環ボイラー水の一部を独立節炭器３に循環させる。これにより、低温の新規ボイラー水が供給されなくなり、同時に転化器ボイラー２から高温の循環ボイラー水が供給されるため、独立節炭器３から転化器ボイラードラム４を経て転化器ボイラー２を循環する循環ボイラー水の温度低下を抑制することができる。
【００１９】
更に、本発明においては、非鉄金属製錬工程で発生する蒸気、例えば、製錬工程の廃熱ボイラー蒸気１０が発生している場合には、バルブ１９を開いて、廃熱ボイラー蒸気１０の一部を第１蒸気吹き込みライン１５から転化器ボイラードラム４に吹き込む。この廃熱ボイラー蒸気１０に加えて、あるいは廃熱ボイラー蒸気１０が発生していない場合には、第２蒸気吹き込みライン１６のバルブ２０を開き、工場使用蒸気１３の一部を転化器ボイラードラム４に吹き込む。これにより転化器ボイラードラム４内の循環ボイラー水の温度を昇温させ、高温の循環ボイラー水を転化器ボイラー２及び独立節炭器３に循環させることができる。
【００２０】
このようにして、転化器ボイラー２、独立節炭器３、転化器ボイラードラム４を循環する循環ボイラー水は、温度低下が抑制されるだけでなく、高温の転化器排ガス１の供給がなくても昇温されるので、設備及び雰囲気の温度を酸露点以上に維持することが可能となる。その結果、転化器ボイラー２及び独立節炭器３の熱交換部分であるチューブ２ａ、３ａにおける酸露点腐食を防止することができる。
【実施例】
【００２１】
図２に示す装置を用いて、製錬排ガスからの廃熱回収を実施した。図２の装置は、図１に示す従来の装置の転化器ボイラー２及び独立節炭器３に、独立節炭器３への新規ボイラー水の供給ラインを遮断するバルブ１７と、転化器ボイラー２の循環ボイラー水の一部を独立節炭器３に循環させる独立節炭器循環ライン１４と、廃熱ボイラー蒸気１０の一部を転化器ボイラードラム４に吹き込む第１蒸気吹き込みライン１５、及び工場使用蒸気１３の一部を転化器ボイラードラム４に第２蒸気吹き込みライン１６とを備えている。尚、図２において、図１と同じ部分には同じ符号を付してある。
【００２２】
非鉄金属製錬の実施中に、装置に不定期な工程不具合が発生し、転化器排ガス１の供給が停止したとき、転化器ボイラー２及び独立節炭器３の給水側の循環ボイラー水温度を酸露点以上に確保するために、新規ボイラー水を供給する給水ポンプ７を停止すると共にバルブ１７を閉じて、低温の新規ボイラー水の給水を遮断した。更に、独立節炭器循環ライン１４のバルブ１８を開くことによって、転化器ボイラー２から高温の循環ボイラー水の一部を独立節炭器３に循環させた。
【００２３】
次に、第１蒸気吹き込みライン１５のバルブ１９を開き、製錬工程で発生する廃熱ボイラー蒸気１０の一部を転化器ボイラードラム４に吹き込んだ。また、第２蒸気吹き込みライン１６のバルブ２０を開き、工場使用蒸気１３の一部を転化器ボイラードラム４に吹き込んだ。このようにして転化器ボイラードラム４に吹き込まれた蒸気により転化器ボイラードラム４内の循環ボイラー水の温度を上昇させ、昇温された循環ボイラー水を転化器ボイラードラム４から転化器ボイラー２及び独立節炭器３に循環させた。
【００２４】
以上の操作により、高温の転化器排ガス１の供給が停止しているにもかかわらず、転化器ボイラー２及び独立節炭器３において循環ボイラー水の温度が酸露点以下に低下することを防止することができた。これにより、設備及び雰囲気の温度を酸露点以上に保持し、転化器ボイラー２及び独立節炭器３の熱交換部分であるチューブ２ａ、３ａに酸露点腐食が発生することを防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】非鉄金属製錬における従来の熱回収フローを示す概略の工程図である。
【図２】非鉄金属製錬における本発明による熱回収フローを示す概略の工程図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      転化器排ガス
２      転化器ボイラー
３      独立節炭器
２ａ、３ａ      チューブ
４      転化器ボイラードラム
５      循環ポンプ
６      転化器ボイラー排ガス
７      給水ポンプ
８      独立節炭器排ガス
９      転化器ボイラー蒸気
１０      廃熱ボイラー蒸気
１１      発電用蒸気
１２      主蒸気ライン
１３      工場使用蒸気
１４      独立節炭器循環ライン
１５      第１蒸気吹き込みライン
１６      第２蒸気吹き込みライン
１７、１８、１９、２０      バルブ
【図１】
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【図２】
2008232546.tif 000004