(57)【要約】【課題】プラント全体の煤塵除去能力を向上させることができる排ガス脱硫および煤塵除去方法を提供する。【解決手段】脱硫装置を用いた排ガス脱硫および煤塵除去方法であって、前記脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に応じて、該脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫装置を用いた排ガス脱硫および煤塵除去方法であって、前記脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に応じて、前記脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量を制御することを特徴とする排ガス脱硫および煤塵除去方法。
【請求項２】
前記脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量の制御は、前記脱硫装置として用いるジェットバブリングリアクターにおける、スパージャーパイプの吸収液への浸液深さを調整して行うことを特徴とする請求項１に記載の脱硫および煤塵除去方法。
【請求項３】
前記ジェットバブリングリアクターにおける、前記スパージャーパイプの吸収液への浸液深さの調整は、前記ジェットバブリングリアクターに導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた浸液深さと、前記脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた浸液深さとを比較して、いずれか高い方を選択することを特徴とする請求項２に記載の脱硫および煤塵除去方法。
【請求項４】
前記脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量の制御は、前記脱硫装置として用いるスプレー式脱硫装置における、吸収液スプレーの液量を調整して行うことを特徴とする請求項１に記載の脱硫および煤塵除去方法。
【請求項５】
前記スプレー式脱硫装置における、前記吸収液スプレーの液量の調整は、前記スプレー式脱硫装置に導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量と、前記スプレー式脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量とを比較して、いずれか高い方を選択することを特徴とする請求項４に記載の脱硫および煤塵除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱硫装置を用いた排ガス脱硫および煤塵除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脱硫装置を用いた排ガス脱硫および煤塵除去方法としては、熱交換器で降温された排ガス中の媒塵を、電気集塵器を用いて除去するとともに、その排ガスをアルカリ成分を含む吸収液と接触させることにより排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収して除去する排煙脱硫装置（以下、脱硫装置という）によって、排ガスを無害化処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、脱硫装置としては、スパージャーパイプを吸収液に挿入し、このスパージャーパイプを用いて、排ガスを吸収液内に吹き込むジェットバブリングリアクターが知られている（例えば、特許文献２参照）。このジェットバブリングリアクターは、排ガスが液体内に微細な気泡となって噴出することによって、連続層気液接触領域であるジェットバブリング層を形成する装置である。
【０００４】
また、他の方式の脱硫装置としては、上部にスプレーノズルを設け、下部から気体を上向きに流す一方、スプレーノズルから液体を気体に向け噴霧して、噴霧した液体と気体とを塔内で気液接触させるスプレー式の脱硫装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７９１４６号公報
【特許文献２】特許第４０９４６９４号公報
【特許文献３】特許第５５１７７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７は、従来の排ガス脱硫方法を示す制御フロー図である。図７に示すように、ボイラー１から排出される排ガスは、脱硫装置２に送られ、石灰石スラリーからなる吸収液と接触することによってＳＯ２が石膏として固定して除去される。この際、排ガス中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3 等からなる煤塵は、ボイラー１と脱硫装置２との間に設けられた、図示していない電気集塵機により除去される。
【０００７】
脱硫装置２においても、一部の煤塵は除去されるが、従来は、この脱硫装置２による煤塵除去性能は、排ガスと吸収液の接触量の最低値をベースとし、脱硫装置２の上流に設置されている電気集塵器にて、煤塵のほとんどを除去しており、この脱硫装置の煤塵除去性能は余裕のある設計となっていた。
【０００８】
ところで、脱硫装置は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する装置であり、付随的に煤塵も除去することができ、その性能は排ガスと吸収液との接触量によって変化する。一般に、脱硫装置の排ガスと吸収液との接触量は、排ガス中の硫黄酸化物量（排ガス量×硫黄酸化物濃度）の増減によりコントロールされており、排ガス中の煤塵量とは無関係に制御されている。
【０００９】
一方、火力発電所等の発電プラントから排出されるさまざまな物質は、環境規制の対象となっており、煤塵もこのひとつである。この環境規制を守るために、発電プラントの排ガス系統には、環境対策設備が設けられており、環境規制物質を除去している。このような環境規制物質の発生量は燃料性状に依存するため、環境対策設備の除去能力の許容範囲内の燃料しか使用することができない。このため、調達する燃料の選択肢が狭くなっている。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、脱硫装置において、硫黄酸化物除去制御に煤塵除去制御を加えることにより、プラント全体の煤塵除去能力を向上させることができる排ガス脱硫および煤塵除去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の排ガス脱硫および煤塵除去方法は、脱硫装置を用いた排ガス脱硫および煤塵除去方法であって、前記脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に応じて、前記脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、前記脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に応じて、前記脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量を制御するので、煤塵除去性能の調整が正確かつ容易である。
【００１３】
本発明の前記構成において、前記脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量の制御は、前記脱硫装置として用いられるジェットバブリングリアクターにおける、スパージャーパイプの吸収液への浸液深さを調整して行うことが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、ジェットバブリングリアクターを用いることにより、排ガスと吸収液との接触面積を大きくすることができる。また、スパージャーパイプの吸収液への浸液深さを調整することにより、煤塵除去性能の調整を正確かつ容易に行うことができる。
【００１５】
さらに、スパージャーパイプの吸収液への浸液深さの調整は、前記ジェットバブリングリアクターに導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた浸液深さと、前記ジェットバブリングリアクターに導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた浸液深さとを比較して、いずれか高い方を選択することが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、ジェットバブリングリアクターに導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた浸液深さと、ジェットバブリングリアクターに導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた浸液深さとを比較して、いずれか高い方を選択することにより、脱硫と煤塵除去の双方の性能を確保することができる。
【００１７】
また、本発明の前記構成において、前記スプレー式脱硫装置内の排ガスと吸収液との接触量の制御は、前記脱硫装置として用いるスプレー式脱硫装置における、吸収液スプレーの液量を調整して行うことが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、スプレー式脱硫装置における、吸収液スプレーの液量を調整して行うことにより、脱硫および煤塵除去性能の調整を正確かつ容易に行うことができる。
【００１９】
さらに、前記スプレー式脱硫装置における、前記吸収液スプレーの液量の調整は、前記スプレー式脱硫装置に導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量と、前記スプレー式脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量とを比較して、いずれか高い方を選択することが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、スプレー式脱硫装置に導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量と、前記スプレー式脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量とを比較して、いずれか高い方を選択することにより、脱硫と煤塵除去の双方の性能を確保することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、脱硫装置において、硫黄酸化物除去制御に煤塵除去制御を加えることにより、脱硫装置による煤塵除去能力を向上させることができ、結果としてプラント全体の煤塵除去能力を向上させることができる。また、脱硫装置の上流に設置される電気集塵機の負荷の緩和や、使用する燃料性状の制約の緩和を実現することができ、燃料調達の選択肢を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す制御フロー図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図４】本発明の実施例におけるＳＯ２濃度と浸液深さＬとの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例における煤塵濃度と浸液深さＬとの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例における脱硫入口煤塵濃度と脱硫出口煤塵濃度との関係を示す図である。
【図７】従来の排ガス脱硫方法を示す制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す制御フロー図である。本実施形態においては、脱硫装置として、ジェットバブリングリアクターからなる湿式脱硫装置を用いている。図１に示すように、ボイラー１から排出される排ガスは、脱硫装置２に送られ、石灰石スラリーからなる吸収液と接触することによってＳＯ２が石膏として固定して除去される。この際、排ガス中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3 等からなる煤塵は、ボイラー１と脱硫装置２との間に設けられた、図示していない電気集塵機により除去されるが、脱硫装置２入口の煤塵濃度に応じて、下記の制御が実施される。
【００２４】
排ガス中の煤塵は、濃度計ＡＩによりその濃度が測定され、演算処理ＦＸにより、脱硫装置２の入口における煤塵量の吸収に必要な浸液深さが算出される。
【００２５】
一方、排ガス中のＳＯ２は、濃度計ＡＩによりその濃度が測定され、演算処理ＦＸにより、脱硫装置２の入口におけるＳＯ２濃度と、そのＳＯ２の吸収に必要な浸液深さが算出される。
次に、脱硫装置２に導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた浸液深さと、脱硫装置２に導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた浸液深さとを比較して、いずれか高い方を選択する。
このとき、燃焼空気量に基づいて、別の演算処理ＦＸにて補正係数を算出し、この補正係数と選択した浸液深さの積にて算出した目標値にて、スパージャーパイプの吸収液への浸液深さＬを調整する。
【００２６】
そして、浸液深さＬが目標値となるように、ＦＦＣ（フィードフォワードコントロール）によって、液面レベル計ＬＩにより測定される液面レベルが調整される。さらに、この液面レベル計ＬＩの測定値が目標値となるように、ＦＢＣ（フィードバックコントロール）によって、流量調整装置ＦＣが流量調整弁の開度調整を行われて、レベル調整液の流量が制御される。なお、この排ガス脱硫方法の制御は、図７の制御と変わらないため、既存の設備に煤塵除去の制御装置を追加することにより、簡便な設備により安価に実施することができる。
【００２７】
このようにして、脱硫および煤塵除去された処理ガスは、最後に煙突から外部に排気される。他方、ＳＯ2 を酸化・中和することによって吸収液中に生成した石膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）は、結晶成長して粗大粒子化することにより吸収液石膏スラリーとして排出される。
【００２８】
図２は、本発明の第１の実施形態を説明する図である。
この実施形態においては、スパージャーパイプ３が石灰石スラリーからなる吸収液に挿入されている。このスパージャーパイプ３を用いて、排ガスを吸収液内に吹き込むジェットバブリングリアクターからなる脱硫装置２が形成されている。
【００２９】
スパージャーパイプ３は、下端部が吸収液中に挿入されており、下端部外周に水平方向に向けて排ガス噴出孔３ａが穿設されている。この排ガス噴出孔３ａは、吸収液の液面下の所定深さに開口しており、吸収液の液面下において排ガスを水平方向に噴出するようになっている。
【００３０】
排ガスは、スパージャーパイプ３の下端部の排ガス噴出孔３ａから噴出し、吸収液と激しく混合して、ジェットバブリング層を形成する。この際、攪拌機を回転させて吸収液を攪拌するとともに、ノズルから酸化空気を先端部の吸収液中に連続的に供給する。これにより、上記ジェットバブリング層において高効率な気液接触が行われ、ＳＯ2＋ＣａＣＯ3＋１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ↓＋ＣＯ2↑で示されるように、排ガス中に含まれるＳＯ２が酸化されるとともに、吸収液中の石灰石によって中和される反応が行われて、上記ＳＯ２が極めて高い効率で吸収・除去される。このようにして、脱硫された排ガスは、吸収液の液面上の空間からガスライザを介して排ガス導出部に至り、排ガス導出部から出口ダクトを経て煙突から外部に排気される。
【００３１】
本実施形態においては、図２に示すように、吸収液面から排ガス噴出孔３ａまでの距離である浸液深さＬを調整することによって、排ガスと吸収液との接触面積が変わるので、脱硫および煤塵除去性能を変えることができる。
また、脱硫装置に導入される排ガス中のＳＯ２濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量と、前記脱硫装置に導入される排ガス中の煤塵濃度に基づいて求めた吸収液スプレーの液量とを比較して、いずれか高い方を選択することにより、脱硫と煤塵除去の双方の性能を確保することができる。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施形態を説明する図である。
この実施形態においては、排ガスに石灰石スラリーからなる吸収液を吹き付ける吸収液スプレーヘッダー４が設けられている。この吸収液スプレーヘッダー４を用いて、排ガスに吸収液を吹き付けるスプレー式脱硫装置が形成されている。図３では、吸収液スプレーヘッダー４から下向きに吸収液を吹き付けているが、吸収液スプレーヘッダー４から上向きに吸収液を吹き付けてもよい。この場合には、吸収液が上昇するときと下降するときの両方で、吸収液と排ガスとが接触する。なお、排ガスは、上から下に向けて流すようにしてもよい。
本実施形態においては、この吸収液スプレー流量Ｆを調整することによって、排ガスと吸収液との接触面積が変わるので、脱硫および煤塵除去性能を変えることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例においては、図１および図２に示すジェットバブリングリアクター（脱硫装置２）を用いて、火力発電所のボイラーの排ガス処理を行った結果を、図４〜図６に示す。
【００３４】
図４は、本実施例における脱硫装置入口ＳＯ２濃度と浸液深さＬとの関係を示す図である。図４に示すように、脱硫装置入口のＳＯ２濃度が８３０ｐｐｍ以下の場合、脱硫装置出口のＳＯ２濃度を５０ｐｐｍ以下にするためには、スパージャーパイプ３の吸収液への浸液深さＬを１００〜２５０ｍｍの範囲で調整すればよいことがわかった。なお、ジェットバブリング層を形成するためには、浸液深さＬを１００ｍｍ以上にする必要がある。
【００３５】
図５は、本実施例における脱硫装置入口煤塵濃度と浸液深さＬとの関係を示す図である。
図５に示すように、脱硫装置入口煤塵濃度と浸液深さＬとの相関は高く、脱硫装置入口の煤塵濃度が１００ｍｇ／ｍ３Ｎ−ｄ以下の場合、脱硫装置出口の煤塵濃度を５ｍｇ／ｍ３Ｎ−ｄ以下にするためには、スパージャーパイプ３の吸収液への浸液深さＬを１００〜２５０ｍｍの範囲で調整すればよいことがわかった。
【００３６】
図６は、本発明の実施例における脱硫入口煤塵濃度と脱硫出口煤塵濃度との関係を示す図である。
図６に示すように、スパージャーパイプ３の吸収液への浸液深さＬを１００ｍｍに設定すれば、脱硫入口煤塵濃度が３０ｍｇ／ｍ３Ｎ−ｄの場合、脱硫出口煤塵濃度が５ｍｇ／ｍ３Ｎ−ｄ以下となることがわかり、使用できる燃料の幅が広がることが確認できた。
【符号の説明】
【００３７】
１  ボイラー
２  脱硫装置
３  スパージャーパイプ
４  吸収液スプレーヘッダー
Ｌ  浸液深さ
Ｆ  吸収液スプレー流量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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