排煙脱硫装置
【課題】効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、プラントの運転コストを低減させると共に排煙の浄化性能の向上を図ることができる排煙脱硫装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る排煙脱硫装置１０は、排ガス１７中のＳＯｘ、煤塵を除去する脱硫吸収塔１１と、脱硫吸収塔１１内に設けられるスプレーパイプ１２と、脱硫吸収塔１１内に石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液２１を供給する吸収液供給手段１３と、スプレーパイプ１２に設けられ、脱硫吸収塔１１内に吸収液２１を噴霧するノズル１４と、脱硫吸収塔１１内にアルカリ剤含有溶液４４を供給するためのアルカリ剤供給手段１５と、脱硫吸収塔１１から排出される吸収液２１を固液分離した後、得られるろ液５５を排水５８として排出するための排水排出管１６とを有し、アルカリ剤含有溶液４４の脱硫吸収塔１１内への供給量が排水５８の排出量に基づいて調整されることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る排煙脱硫装置１０は、排ガス１７中のＳＯｘ、煤塵を除去する脱硫吸収塔１１と、脱硫吸収塔１１内に設けられるスプレーパイプ１２と、脱硫吸収塔１１内に石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液２１を供給する吸収液供給手段１３と、スプレーパイプ１２に設けられ、脱硫吸収塔１１内に吸収液２１を噴霧するノズル１４と、脱硫吸収塔１１内にアルカリ剤含有溶液４４を供給するためのアルカリ剤供給手段１５と、脱硫吸収塔１１から排出される吸収液２１を固液分離した後、得られるろ液５５を排水５８として排出するための排水排出管１６とを有し、アルカリ剤含有溶液４４の脱硫吸収塔１１内への供給量が排水５８の排出量に基づいて調整されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排煙脱硫装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等において化石燃料の燃焼に伴い発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、煤塵等が排煙（排ガス）中に含まれている。これらのＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等は大気汚染の原因となるので、石炭焚ボイラを有する火力発電所等には、ＮＯｘを除去するための脱硝装置、ＳＯｘを除去するための排煙脱硫装置が設けられている。火力発電所に設置されるこのような排煙脱硫装置は、湿式の石灰石‐石膏法が主流を占めており、中でも石灰石スラリーをノズルからスプレ方式で噴霧して排ガスと気液接触させるスプレ方式は信頼性が高く、石灰石スラリーの塔内への噴霧方法として多く採用されている。
【０００３】
従来のスプレ方式を採用した排煙脱硫装置では、ボイラ等からの排ガスはガス入口ダクトから吸収塔内に導入され、硫黄酸化物の吸収剤である石灰石は石灰石スラリーとして脱硫装置内に供給され、脱硫装置内に設置された複数のスプレノズルから吸収剤が噴霧される。
【０００４】
排ガスが吸収塔の側面等に設けられる開口部から導入され、吸収塔の塔上方に設けられる開口部に向かって流れる。吸収塔内に設置された各ノズルからは塔内を流れる排ガスに対して吸収剤スラリーを含む吸収液が噴霧される。吸収塔内に供給される排ガスと吸収液の液滴とは気液接触が行われ、排ガス中の、ＮＯｘ、ばいじん、塩化水素、フッ化水素等の酸性ガスと共に、排ガス中のＳＯｘが吸収液の液滴表面で吸収される。排ガスに同伴されるミストは塔内のミストエリミネータにより除去された後、清浄な排ガスとして塔頂部に設けられたガス出口ダクトを経て、必要により再加熱されて煙突より排出される。
【０００５】
また、ＳＯｘを吸収した吸収液は吸収塔本体の下部側に溜まり、吸収塔内で排ガスから除去されたＳＯｘは吸収液中の石灰石と反応し、中間生成物として亜硫酸カルシウムになる。また。ブロワ等により酸化用空気が吸収塔に供給され、亜硫酸カルシウムは吸収塔内に供給される空気中の酸素により酸化され、硫酸カルシウム（石膏）を生成する。
【０００６】
湿式石灰石膏法プロセスを採用する湿式脱硫装置は、吸収塔へ流入する排ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等により石灰石の反応性が低下する。
【０００７】
そこで、従来の排煙脱硫装置では、例えば、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等に対する吸収活性がより高い吸収剤を脱硫吸収塔内に供給し、吸収液の吸収活性を高めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１７０４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の排煙脱硫装置では、ＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等の濃度が高い排ガスが吸収塔内に供給されると、吸収液中に含まれる石灰石の反応性が低下してしまうため、排ガスを浄化するために要求される脱硫性能を満たすためには、吸収剤の石灰石を過剰に投入する必要があり、火力発電所等プラントの運転コストが増大する。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、プラントの運転コストを低減させると共に排煙の浄化性能の向上を図ることができる排煙脱硫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】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び煤塵を除去するための脱硫吸収塔と、前記脱硫吸収塔内に水平方向に設けられ、一端部が閉塞された複数のスプレーパイプと、前記スプレーパイプの他端部に連結され、前記脱硫吸収塔内に石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液を供給する吸収液供給手段と、前記スプレーパイプに設けられ、前記脱硫吸収塔内に前記吸収液を噴射する複数のノズルと、前記脱硫吸収塔内に、アルカリ剤を含む溶液を供給するためのアルカリ剤供給手段と、前記脱硫吸収塔から排出される吸収液を固液分離した後、得られるろ液を排水として排出するための排水排出管と、を有し、前記アルカリ剤を含む溶液の前記脱硫吸収塔内への供給量が前記排水の排出量に基づいて調整されることを特徴とする排煙脱硫装置である。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記アルカリ剤が、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウムの少なくとも１つを含むことを特徴とする排煙脱硫装置である。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記アルカリ剤を含む溶液が前記脱硫吸収塔に連続して供給されることを特徴とする排煙脱硫装置である。
【００１４】
また、本発明は、以下の構成を有するようにしてもよい。
すなわち、本発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記脱硫吸収塔には、前記吸収液中の炭酸イオン濃度を測定するための炭酸カルシウム濃度測定計を設けることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記脱硫吸収塔には、前記吸収液中の塩素イオン濃度を測定するための塩素イオン濃度測定計を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、火力発電所等プラントの運転コストを低減させると共に排煙の浄化性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る排煙脱硫装置の構成を簡略に示す概略構成図である。
【図２】図２は、脱硫吸収塔の斜視図である。
【図３】図３は、脱硫性能の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、時間当たりのＮａＯＨの投入量の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例】
【００１９】
本発明の実施例に係る排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る排煙脱硫装置の構成を簡略に示す概略構成図であり、図２は、脱硫吸収塔の斜視図である。図１、２に示すように、本実施例に係る排煙脱硫装置１０は、脱硫吸収塔１１と、スプレーパイプ１２と、吸収液供給手段１３と、ノズル１４と、アルカリ剤供給手段１５と、排水排出管１６とを有する。
【００２０】
ＮＯｘ、ＳＯｘ及び煤塵を含む排煙（排ガス）１７が脱硫吸収塔１１に導入される。排ガス１７は、石炭炊きボイラなどから排出されるガスであり、石炭炊きボイラなどでは燃料中の窒素、硫黄が燃焼によりＮＯｘ、ＳＯｘとなり、排ガス１７中にはＮＯｘ、ＳＯｘ及び煤塵が含まれている。
【００２１】
脱硫吸収塔１１は、並流式脱硫吸収塔（並流塔）１８と、向流式脱硫吸収塔（向流塔）１９と、貯留タンク２０とから構成されている。脱硫吸収塔１１では、石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液２１を排ガス１７と気液接触させると共に、吸収液２１を酸化のために空気と接触させている。
【００２２】
なお、本実施例において、吸収剤スラリーは、カルシウムを含有するスラリーであり、本実施例においては石灰石スラリーをいう。
【００２３】
並流塔１８は、貯留タンク２０の一側部から上方に延設されて箱型形状をなすように形成され、上部に未処理の排ガス１７を導入するための導入開口部２２を有する。排ガス１７は導入開口部２２から塔内部に導入され、内部に導入した排ガス１７は塔下方に向って流れる。
【００２４】
向流塔１９は、貯留タンク２０の他側部から上方に延設されて箱型形状をなすように形成され、上部に処理済みの排ガス（処理排ガス）２３を排出するための排出開口部２４を有する。排ガス１７は、貯留タンク２０の上方に向って流れるようになっている。
【００２５】
並流塔１８、向流塔１９内にはスプレーパイプ１２が水平方向に設けられ、スプレーパイプ１２はその一端部が閉塞されている。スプレーパイプ１２は、塔内に水平方向に沿って平行に複数設けられている。
【００２６】
各スプレーパイプ１２には、脱硫吸収塔１１内に吸収液２１を噴射する複数のノズル１４が設けられている。複数のノズル１４は、各スプレーパイプ１２に所定間隔をもって設けられて吸収液２１を上方に向かって液柱状に噴射する。
【００２７】
脱硫吸収塔１１には、貯留タンク２０内の吸収液２１をスプレーパイプ１２に供給する循環ポンプ２６が設けられている。各循環ポンプ２６は供給パイプ２７を介してＵ字形状をなす循環ヘッダ２８に連結されている。各循環ヘッダ２８は連結パイプ２９を介して各スプレーパイプ１２に連結されている。
【００２８】
貯留タンク２０は、石灰石を吸収剤とした吸収液２１を貯留するものである。貯留タンク２０には、貯留タンク２０内での吸収液２１が所要レベルに維持されるように、吸収液供給手段１３から吸収液２１が補給されると共に、並流塔１８、向流塔１９の底部に滴下した吸収液２１は貯留タンク２０に貯留される。
【００２９】
貯留タンク２０内には空気供給装置３１が設けられている。空気供給装置３１は、アーム回転式のものであって、貯留タンク２０内に設けられる中空回転軸３２と、中空回転軸３２を回転するためのモータ（駆動装置）３３と、貯留タンク２０内に中空回転軸３２により支持されてモータ３３により水平回転するアーム３４と、中空回転軸３２から伸びて開口端がアーム３４の下側に延長された空気供給管３５と、中空回転軸３２の基端側を空気源に供給するためのロータリージョイント３６と、から構成されている。
【００３０】
この空気供給装置３１は、ロータリージョイント３６から空気を圧入しながら中空回転軸３２を回転することで、空気供給管３５よりアーム３４の回転方向背面側に生じる気相域に空気を供給し、アーム３４の回転により生じる渦力によりこの気相域終縁部の千切れ現象を起こして略均一な微細気泡を多数発生させる。これにより、スプレーパイプ１２から吹上げられて排ガス１７中のＳＯｘ、ＮＯｘを吸収しつつ流下し、貯留タンク２０に貯留された吸収液２１に、貯留タンク２０内に吹込んだ空気を効率良く接触させることができる。このため、空気供給装置３１により発生した微細な気泡は吸収液２１中の吸収剤スラリーに吹込まれ、吸収液２１がこれら空気と接触して酸化することで、副生品として石膏（硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4））が生成される。
【００３１】
吸収液供給手段１３は、スプレーパイプ１２の他端部に連結され、脱硫吸収塔１１内に石灰石（炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3））を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液２１を供給するものである。吸収液供給手段１３は、吸収液２１を貯留する石灰石タンク４１と、吸収液２１を並流塔１８、向流塔１９に供給する吸収液供給ライン４２とを有する。石灰石タンク４１内の吸収液２１は、吸収液供給ライン４２を介して貯留タンク２０内に供給される。なお、吸収液供給ライン４２には調節弁Ｖ１１が設けられ、貯留タンク２０内に供給される吸収液２１の供給量は調節弁Ｖ１１により調整される。
【００３２】
貯留タンク２０内の吸収液２１は、循環ポンプ２６によりそれぞれ供給パイプ２７を通って循環ヘッダ２８に供給され、連結パイプ２９を通って並流塔１８、向流塔１９内の各スプレーパイプ１２に供給される。スプレーパイプ１２に供給された吸収液２１は並流塔１８、向流塔１９内のスプレーパイプ１２に設けられているノズル１４から上方に向かって噴射され、排ガス１７と気液接触して排ガス１７を浄化する。
【００３３】
排ガス１７は、導入開口部２２を通って並流塔１８内に導入され、内部を下降する。そして、並流塔１８では、スプレーパイプ１２に供給された吸収液２１がスプレーパイプ１２から各ノズル１４に分岐して供給され、各ノズル１４から上方へ噴射される。上方に吹き上げられた吸収液２１は、頂部で分散した後に微細化して落下する。吸収液２１に含まれる粒子状の吸収剤スラリー（ＣａＣＯ3）は並流塔１８内に分散して存在するようになり、吸収液２１を排ガス１７と気液接触させることで排ガス１７中のＳＯｘ、ＮＯｘは吸収液２１に吸収されると共に、排ガス１７中に含まれる微細な煤塵が捕集され、吸収液２１は排ガス１７を浄化しながら落下する。
【００３４】
並流塔１８において、亜硫酸ガスを含む排ガス１７が、粒子状の吸収液２１が存在する領域を流下するため、体積当たりの気液接触面積が大きくなる。また、ノズル１４の近傍では、排ガス１７は吸収液２１が吹き上げられる流れに効果的に巻き込まれるため、吸収液２１と排ガス１７とは効果的に混合し、並流塔１８において排ガス１７に含まれる大半の亜硫酸ガスが除去される。
【００３５】
並流塔１８の内部を流下した排ガス１７は、貯留タンク２０の上部を横方向に流れた後、向流塔１９に移動して向流塔１９の下部側から入り、向流塔１９内を上昇する。向流塔１９では、スプレーパイプ１２に供給された吸収液２１がスプレーパイプ１２から各ノズル１４に分岐して供給され、各ノズル１４から上方へ噴射される。上方に吹き上げられた吸収液２１は、頂部で分散した後に微細化して落下する。吸収液２１に含まれる粒子状の吸収剤スラリー（ＣａＣＯ3）は向流塔１９内に分散して存在するようになり、吸収液２１を排ガス１７と気液接触させることで、排ガス１７中の煤塵や塩化水素、フッ化水素等の酸性ガスとともに、ＮＯｘ、ＳＯｘが吸収液２１の液滴表面に吸収されると共に、排ガス１７中に含まれる微細な煤塵が捕集され、吸収液２１は排ガス１７を浄化しながら落下する。
【００３６】
向流塔１９内では、亜硫酸ガスを含む排ガス１７は粒子状の吸収剤スラリー（ＣａＣＯ3）が存在する領域を上昇するため、体積当たりの気液接触面積が大きくなる。排ガス１７は吸収液２１が吹き上げられる流れに効果的に巻き込まれるため、吸収液２１と排ガス１７とは効果的に混合し、排ガス１７中に残留する残りの亜硫酸ガスが除去される。
【００３７】
吸収液２１と向流接触した後の排ガス１７は、向流塔１９上部に設けられているミストエリミネータ等により排ガス１７に同伴されるミストが除去された後、清浄な排ガス１７は処理排ガス２３として塔頂部の排出開口部２４から排出され、必要により再加熱されて煙突より排出される。
【００３８】
また、本実施例においては、並流塔１８、向流塔１９内に設置された各ノズル１４から吸収液２１を上方に向かって液柱状に噴射するようにしているが、これに限定されるものではなく、各ノズル１４から吸収液２１を塔下方側に向かってシャワー状に噴霧するようにしてもよい。
【００３９】
一方、貯留タンク２０に貯留された吸収液２１には、空気供給装置３１により発生した微細な気泡が吹込まれ、吸収液２１がこれら空気と接触して酸化することで、石膏が生成される。貯留タンク２０には、貯留タンク２０内での吸収液２１が所要レベルに維持されるように、吸収液供給手段１３から吸収液２１が補給されると共に、並流塔１８、向流塔１９の底部に滴下した吸収液２１は貯留タンク２０に貯留される。
【００４０】
アルカリ剤供給手段１５は、脱硫吸収塔１１の貯留タンク２０内にアルカリ剤を含むアルカリ剤含有溶液４４を供給するものである。アルカリ剤供給手段１５は、アルカリ剤含有溶液４４を貯留するアルカリ剤含有溶液タンク４５と、アルカリ剤含有溶液４４を貯留タンク２０に供給するアルカリ剤含有溶液供給ライン４６とを有する。アルカリ剤含有溶液タンク４５内のアルカリ剤含有溶液４４は、アルカリ剤含有溶液送給ポンプ４７によりアルカリ剤含有溶液供給ライン４６を介して貯留タンク２０に供給される。アルカリ剤含有溶液４４を、貯留タンク２０に供給することで、吸収液２１に含まれる粒子状の吸収剤スラリーの活性を高め、脱硫性能を向上させることができる。なお、アルカリ剤含有溶液供給ライン４６には調節弁Ｖ１２が設けられ、貯留タンク２０内に供給されるアルカリ剤含有溶液４４の供給量は調節弁Ｖ１２により調整される。
【００４１】
アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2（ＳＯ4））、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、硫酸カリウム（Ｋ2（ＳＯ4））、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）、硫酸マグネシウム（Ｍｇ2（ＳＯ4））、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2（ＳＯ4））等が挙げられるが、中でも塩基性の高いＮａＯＨを用いることが好ましい。アルカリ剤としては、ＮａＯＨ、ＭｇＯＨ等の複数を用いてもよい。
【００４２】
吸収剤としてＮａＯＨ、ＭｇＯＨを用いた場合には、下記式（１）、（２）のように脱硫反応が進行し、吸収液２１中にイオン化して溶解する。
２ＮａＯＨ＋ＳＯ2 → Ｎａ2ＳＯ3＋Ｈ2ＯＮａ2ＳＯ3＋１／２・Ｏ2 → Ｎａ2ＳＯ4 → ２Ｎａ+＋ＳＯ42-・・・（１）
Ｍｇ（ＯＨ）2＋ＳＯ2 → ＭｇＳＯ3＋Ｈ2ＯＭｇＳＯ3＋１／２・Ｏ2 → ＭｇＳＯ4 → Ｍｇ2+＋ＳＯ42-・・・（２）
【００４３】
脱硫により生じるＭｇＳＯ3やＮａ2ＳＯ3等の副生物は、排ガス１７中に含まれるＯ2により自然酸化されるか、貯留タンク２０内の空気供給装置３１から供給される空気により酸化される。
【００４４】
脱硫吸収塔１１には、吸収液２１中の炭酸イオン濃度を測定するための炭酸カルシウム濃度測定計５０を設けるようにしてもよい。炭酸カルシウム濃度測定計５０で貯留タンク２０内の吸収液２１中の炭酸イオン濃度を測定することで、吸収液２１を注入することにより吸収剤の反応性の向上具合の変化を連続して測定することができる。
【００４５】
貯留タンク２０内の吸収液２１は、循環ポンプ２６から抜き出されて、供給パイプ２７、循環ヘッダ２８、連結パイプ２９、スプレーパイプ１２に供給され、貯留タンク２０と、並流塔１８、向流塔１９とを循環して排ガス１７の浄化に使用される。そのため、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーは、石膏と吸収剤である少量の石灰石が懸濁又は溶存した状態となっている。循環使用された石膏を含む吸収液２１は脱硫吸収塔１１から吸収液排出管５１を介して排出される。
【００４６】
吸収液排出管５１には調節弁Ｖ１３が設けられ、脱硫吸収塔１１から排出される吸収液２１の排出量は調節弁Ｖ１３により調整される。脱硫吸収塔１１から吸収液排出管５１に排出される吸収液２１の排出量は、脱硫吸収塔１１に送給される排ガス１７のガス量、ガス温度、ガス性状、放流規制値、排水処理設備の容量等に基づいて調整される。
【００４７】
吸収液２１はスラリー抜出ポンプ５２により排出されて石膏分離機５３に供給される。吸収液２１は石膏分離機５３でろ過されて水分の少ない固形分（通常、水分含有率１０％程度）が取り出される。取り出された固形分は脱水され、石膏５４が回収される。
【００４８】
一方、石膏分離機５３からのろ液５５はろ液タンク５６に送給される。そして、ろ液抜き出しポンプ５７より抜き出されたろ液５５は、排水排出管１６を通過して排水５８として排出される。
【００４９】
排水排出管１６には、ろ液５５の一部を抜き出すためのろ液循環ライン６１が連結されている。ろ液循環ライン６１は、排水排出管１６と、抜き出したろ液５５を貯蔵するための吸収液調整タンク６２とを連結する。ろ液５５の一部はろ液循環ライン６１に抜き出され、吸収液調整タンク６２に送給される。吸収液調整タンク６２には補給水６３と共に石灰石６４が加えられ、吸収液２１が調整される。この吸収液２１は吸収液供給ポンプ６５により再び貯留タンク２０内に供給される。
【００５０】
なお、ろ液循環ライン６１には調節弁Ｖ１４が設けられ、吸収液調整タンク６２内に供給されるろ液５５の供給量は調節弁Ｖ１４により調整される。
【００５１】
排水排出管１６には、排水５８の流量を計測するための流量計７１が設けられている。流量計７１で測定された流量結果は制御装置７２に送られる。
【００５２】
制御装置７２は、流量計７１で測定された測定結果に基づいて、調節弁Ｖ１２の開度を調整してアルカリ剤含有溶液４４の供給量を排水５８の排出量に基づいて調整する。アルカリ剤含有溶液４４は、脱硫吸収塔１１において所定の脱硫性能（例えば、所定の規制値）を維持するように連続して供給することが好ましい。
【００５３】
貯留タンク２０の内部への吸収液２１の量は、排水５８の排出量に応じて調整されている。排水５８の排出量から吸収液２１の排出量を求めることができるので、吸収液２１中の吸収剤の濃度が一定となるように、貯留タンク２０への吸収液２１の供給量を調整することができる。具体的には、排水５８として排出されるろ液５５の排出量が多いほど、吸収液２１中の吸収剤もその分排水５８と共に排出されることになるため、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度は低くなる。そのため、この場合には、貯留タンク２０に新たに供給されるアルカリ剤含有溶液４４の液量は多くして、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度を高くする必要がある。一方、排水５８として排出されるろ液５５の排出量が少ないほど、吸収液２１中の吸収剤もその分排水５８と共に排出されることはないため、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度は高く維持されている。そのため、この場合には、貯留タンク２０に新たに供給されるアルカリ剤含有溶液４４の液量は少量で足り、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度を高く維持する。
【００５４】
そのため、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給することにより、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度が一定となるように調整することができ、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーの活性を所定の規制値より高めの脱硫性能（例えば、所定の規制値より数％高い値）を維持するようにすることができる。
【００５５】
従来の排煙脱硫装置では、ＮａＯＨ溶液などの注入はバッチ式であり、ＮａＯＨ溶液などを注入する際には、ＮａＯＨ溶液などの注入後、所定期間再度添加しなくても済むように所定の規制値より遥かに高い脱硫性能となるように過剰にＮａＯＨ溶液などを添加していた。一方、本実施例に係る排煙脱硫装置１０では、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給し、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーの活性を高め、所定の規制値より高めの脱硫性能（例えば、所定の規制値より数％高い値）を維持するようにしている。
【００５６】
よって、本実施例に係る排煙脱硫装置１０によれば、アルカリ剤含有溶液４４の供給量を排水５８の排出量に基づいて調整できるため、アルカリ剤含有溶液４４を貯留タンク２０内に過剰に供給することなく、排水５８の排出量に応じて脱硫吸収塔１１に所定の脱硫性能（例えば、所定の規制値）を維持するように適切に供給することができる。このため、プラントの運転コストが増大するのを抑制することができる。
【００５７】
図３は、脱硫性能の一例を示す説明図であり、図４は、時間当たりのＮａＯＨの投入量の一例を示す説明図である。図３に示すように、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を連続して供給することで脱硫性能は一定に維持できている（図中、実施例１参照）が、アルカリ剤含有溶液４４の注入をバッチ式とすると、アルカリ剤含有溶液４４の注入当初は、脱硫性能は高くなるが時間の経過と共に低下して規制値付近まで低下した後、再度アルカリ剤含有溶液４４を注入している（図中、比較例１参照）。そのため、図４に示すように、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を連続して供給することで規制値を満たすための必要最低限のアルカリ剤含有溶液４４の供給で足りるため、時間当たりで使用するアルカリ剤含有溶液４４の投入量は小さくなる（図中、実施例１参照）。一方、アルカリ剤含有溶液４４の注入をバッチ式とすると、脱硫性能が低くなっても安定して規制値以上にするためアルカリ剤含有溶液４４の注入時は過剰に注入しているため、時間当たりで使用するアルカリ剤含有溶液４４の投入量は大きくなる（図中、比較例１参照）。
【００５８】
よって、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を連続して供給することで、貯留タンク２０内に供給される吸収液２１の量を適切に調整しつつ、吸収剤の反応性を向上させ、脱硫性能を一定に維持することができると共に、運転中に使用されるアルカリ剤含有溶液４４の消費量を低減することができる。
【００５９】
また、貯留タンク２０内に供給される吸収液２１の供給量は、排水５８の排出量の他に、更に石膏５４中の水分の含水量も合わせて調整するようにしてもよい。
【００６０】
また、脱硫吸収塔１１には、吸収液２１中の塩素イオン（Ｃｌ-）濃度を測定するための塩素イオン濃度測定計７３を設けるようにしてもよい。排ガス１７は石炭を燃焼させることにより生じるガスであり、石炭中に塩素が含まれていると、排ガス１７に塩素イオンが混入する場合があり、吸収液２１に塩素イオンが含まれる虞がある。塩素イオンはアルカリ剤が吸収剤（石灰石）の反応性を向上させる効果を阻害するため、吸収液２１に塩素イオンが含まれている場合には、塩素イオンによるアルカリ剤の吸収剤（石灰石）の反応性を向上させる効果を抑制する割合も考慮してアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給することが好ましい。そこで、塩素イオン濃度測定計７３で貯留タンク２０内の吸収液２１中の塩素イオン濃度を測定することにより、アルカリ剤による吸収剤（石灰石）の反応性を効率よく向上させることができる。
【００６１】
本実施例では、脱硫吸収塔１１に吸収液２１中の塩素イオン濃度を測定するための塩素イオン濃度測定計７３を設けているが、これに限定されるものではなく、塩素、又は塩素イオン濃度が測定できるものであればよく、例えば、電気伝導度測定計測器などが挙げられる。また、吸収液２１中の塩素イオン濃度の測定に限られるものではなく、吸収液２１中の塩素イオンは石炭中の塩素に起因するものであることから、脱硫吸収塔１１に流入する排ガス１７中の塩素や、石炭中の塩素を測定するようにしてもよい。
【００６２】
このように、本実施例に係る排煙脱硫装置１０は、効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、火力発電所等プラントの運転コストを低減させることができると共に排ガス１７の浄化性能の向上を図ることができる。即ち、本実施例に係る排煙脱硫装置１０によれば、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給することにより、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーの活性を高めることができる。この結果、アルカリ剤含有溶液４４は貯留タンク２０内に過剰に入れることなく適切に供給することができるため、所定の規制値より高めの脱硫性能（例えば、所定の規制値より数％高い値）を一定に維持することができると共に、運転中に使用されるアルカリ剤含有溶液４４の量の低減を図ることができる。このため、プラントの運転費用の低減を図りつつ、安定して効率良く脱硫及び脱塵を行うことができる。
【００６３】
また、本実施例では、排煙脱硫装置１０に脱硫吸収塔１１を設け、この脱硫吸収塔１１を、並流塔１８及び向流塔１９の下部が貯留タンク２０により連結されている構造としたが、この構造に限定されるものではなく、脱硫吸収塔１１を一つだけとしても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 排煙脱硫装置
１１ 脱硫吸収塔
１２ スプレーパイプ
１３ 吸収液供給手段
１４ ノズル
１５ アルカリ剤供給手段
１６ 排水排出管
１７ 排ガス
１８ 並流式脱硫吸収塔（並流塔）
１９ 向流式脱硫吸収塔（向流塔）
２０ 貯留タンク
２１ 吸収液
２２ 導入開口部
２３ 処理排ガス
２４ 排出開口部
２６ 循環ポンプ
２７ 供給パイプ
２８ 循環ヘッダ
３１ 空気供給装置
３２ 中空回転軸
３３ モータ（駆動装置）
３４ アーム
３５ 空気供給管
３６ ロータリージョイント
４１ 石灰石タンク
４２ 吸収液供給ライン
４４ アルカリ剤含有溶液
４５ アルカリ剤含有溶液タンク
４６ アルカリ剤含有溶液供給ライン
４７ アルカリ剤含有溶液送給ポンプ
５０ 炭酸カルシウム濃度測定計
５１ 吸収液排出管
５２ スラリー抜出ポンプ
５３ 石膏分離機
５４ 石膏
５５ ろ液
５６ ろ液タンク
５７ ろ液抜き出しポンプ
５８ 排水
６１ ろ液循環ライン
６２ 吸収液調整タンク
６３ 補給水
６４ 石灰石
６５ 吸収液供給ポンプ
７１ 流量計
７２ 制御装置
７３ 塩素イオン濃度測定計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排煙脱硫装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等において化石燃料の燃焼に伴い発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、煤塵等が排煙（排ガス）中に含まれている。これらのＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等は大気汚染の原因となるので、石炭焚ボイラを有する火力発電所等には、ＮＯｘを除去するための脱硝装置、ＳＯｘを除去するための排煙脱硫装置が設けられている。火力発電所に設置されるこのような排煙脱硫装置は、湿式の石灰石‐石膏法が主流を占めており、中でも石灰石スラリーをノズルからスプレ方式で噴霧して排ガスと気液接触させるスプレ方式は信頼性が高く、石灰石スラリーの塔内への噴霧方法として多く採用されている。
【０００３】
従来のスプレ方式を採用した排煙脱硫装置では、ボイラ等からの排ガスはガス入口ダクトから吸収塔内に導入され、硫黄酸化物の吸収剤である石灰石は石灰石スラリーとして脱硫装置内に供給され、脱硫装置内に設置された複数のスプレノズルから吸収剤が噴霧される。
【０００４】
排ガスが吸収塔の側面等に設けられる開口部から導入され、吸収塔の塔上方に設けられる開口部に向かって流れる。吸収塔内に設置された各ノズルからは塔内を流れる排ガスに対して吸収剤スラリーを含む吸収液が噴霧される。吸収塔内に供給される排ガスと吸収液の液滴とは気液接触が行われ、排ガス中の、ＮＯｘ、ばいじん、塩化水素、フッ化水素等の酸性ガスと共に、排ガス中のＳＯｘが吸収液の液滴表面で吸収される。排ガスに同伴されるミストは塔内のミストエリミネータにより除去された後、清浄な排ガスとして塔頂部に設けられたガス出口ダクトを経て、必要により再加熱されて煙突より排出される。
【０００５】
また、ＳＯｘを吸収した吸収液は吸収塔本体の下部側に溜まり、吸収塔内で排ガスから除去されたＳＯｘは吸収液中の石灰石と反応し、中間生成物として亜硫酸カルシウムになる。また。ブロワ等により酸化用空気が吸収塔に供給され、亜硫酸カルシウムは吸収塔内に供給される空気中の酸素により酸化され、硫酸カルシウム（石膏）を生成する。
【０００６】
湿式石灰石膏法プロセスを採用する湿式脱硫装置は、吸収塔へ流入する排ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等により石灰石の反応性が低下する。
【０００７】
そこで、従来の排煙脱硫装置では、例えば、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等に対する吸収活性がより高い吸収剤を脱硫吸収塔内に供給し、吸収液の吸収活性を高めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１７０４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の排煙脱硫装置では、ＮＯｘ、ＳＯｘ、煤塵等の濃度が高い排ガスが吸収塔内に供給されると、吸収液中に含まれる石灰石の反応性が低下してしまうため、排ガスを浄化するために要求される脱硫性能を満たすためには、吸収剤の石灰石を過剰に投入する必要があり、火力発電所等プラントの運転コストが増大する。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、プラントの運転コストを低減させると共に排煙の浄化性能の向上を図ることができる排煙脱硫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】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び煤塵を除去するための脱硫吸収塔と、前記脱硫吸収塔内に水平方向に設けられ、一端部が閉塞された複数のスプレーパイプと、前記スプレーパイプの他端部に連結され、前記脱硫吸収塔内に石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液を供給する吸収液供給手段と、前記スプレーパイプに設けられ、前記脱硫吸収塔内に前記吸収液を噴射する複数のノズルと、前記脱硫吸収塔内に、アルカリ剤を含む溶液を供給するためのアルカリ剤供給手段と、前記脱硫吸収塔から排出される吸収液を固液分離した後、得られるろ液を排水として排出するための排水排出管と、を有し、前記アルカリ剤を含む溶液の前記脱硫吸収塔内への供給量が前記排水の排出量に基づいて調整されることを特徴とする排煙脱硫装置である。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記アルカリ剤が、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウムの少なくとも１つを含むことを特徴とする排煙脱硫装置である。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記アルカリ剤を含む溶液が前記脱硫吸収塔に連続して供給されることを特徴とする排煙脱硫装置である。
【００１４】
また、本発明は、以下の構成を有するようにしてもよい。
すなわち、本発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記脱硫吸収塔には、前記吸収液中の炭酸イオン濃度を測定するための炭酸カルシウム濃度測定計を設けることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記脱硫吸収塔には、前記吸収液中の塩素イオン濃度を測定するための塩素イオン濃度測定計を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、火力発電所等プラントの運転コストを低減させると共に排煙の浄化性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る排煙脱硫装置の構成を簡略に示す概略構成図である。
【図２】図２は、脱硫吸収塔の斜視図である。
【図３】図３は、脱硫性能の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、時間当たりのＮａＯＨの投入量の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例】
【００１９】
本発明の実施例に係る排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る排煙脱硫装置の構成を簡略に示す概略構成図であり、図２は、脱硫吸収塔の斜視図である。図１、２に示すように、本実施例に係る排煙脱硫装置１０は、脱硫吸収塔１１と、スプレーパイプ１２と、吸収液供給手段１３と、ノズル１４と、アルカリ剤供給手段１５と、排水排出管１６とを有する。
【００２０】
ＮＯｘ、ＳＯｘ及び煤塵を含む排煙（排ガス）１７が脱硫吸収塔１１に導入される。排ガス１７は、石炭炊きボイラなどから排出されるガスであり、石炭炊きボイラなどでは燃料中の窒素、硫黄が燃焼によりＮＯｘ、ＳＯｘとなり、排ガス１７中にはＮＯｘ、ＳＯｘ及び煤塵が含まれている。
【００２１】
脱硫吸収塔１１は、並流式脱硫吸収塔（並流塔）１８と、向流式脱硫吸収塔（向流塔）１９と、貯留タンク２０とから構成されている。脱硫吸収塔１１では、石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液２１を排ガス１７と気液接触させると共に、吸収液２１を酸化のために空気と接触させている。
【００２２】
なお、本実施例において、吸収剤スラリーは、カルシウムを含有するスラリーであり、本実施例においては石灰石スラリーをいう。
【００２３】
並流塔１８は、貯留タンク２０の一側部から上方に延設されて箱型形状をなすように形成され、上部に未処理の排ガス１７を導入するための導入開口部２２を有する。排ガス１７は導入開口部２２から塔内部に導入され、内部に導入した排ガス１７は塔下方に向って流れる。
【００２４】
向流塔１９は、貯留タンク２０の他側部から上方に延設されて箱型形状をなすように形成され、上部に処理済みの排ガス（処理排ガス）２３を排出するための排出開口部２４を有する。排ガス１７は、貯留タンク２０の上方に向って流れるようになっている。
【００２５】
並流塔１８、向流塔１９内にはスプレーパイプ１２が水平方向に設けられ、スプレーパイプ１２はその一端部が閉塞されている。スプレーパイプ１２は、塔内に水平方向に沿って平行に複数設けられている。
【００２６】
各スプレーパイプ１２には、脱硫吸収塔１１内に吸収液２１を噴射する複数のノズル１４が設けられている。複数のノズル１４は、各スプレーパイプ１２に所定間隔をもって設けられて吸収液２１を上方に向かって液柱状に噴射する。
【００２７】
脱硫吸収塔１１には、貯留タンク２０内の吸収液２１をスプレーパイプ１２に供給する循環ポンプ２６が設けられている。各循環ポンプ２６は供給パイプ２７を介してＵ字形状をなす循環ヘッダ２８に連結されている。各循環ヘッダ２８は連結パイプ２９を介して各スプレーパイプ１２に連結されている。
【００２８】
貯留タンク２０は、石灰石を吸収剤とした吸収液２１を貯留するものである。貯留タンク２０には、貯留タンク２０内での吸収液２１が所要レベルに維持されるように、吸収液供給手段１３から吸収液２１が補給されると共に、並流塔１８、向流塔１９の底部に滴下した吸収液２１は貯留タンク２０に貯留される。
【００２９】
貯留タンク２０内には空気供給装置３１が設けられている。空気供給装置３１は、アーム回転式のものであって、貯留タンク２０内に設けられる中空回転軸３２と、中空回転軸３２を回転するためのモータ（駆動装置）３３と、貯留タンク２０内に中空回転軸３２により支持されてモータ３３により水平回転するアーム３４と、中空回転軸３２から伸びて開口端がアーム３４の下側に延長された空気供給管３５と、中空回転軸３２の基端側を空気源に供給するためのロータリージョイント３６と、から構成されている。
【００３０】
この空気供給装置３１は、ロータリージョイント３６から空気を圧入しながら中空回転軸３２を回転することで、空気供給管３５よりアーム３４の回転方向背面側に生じる気相域に空気を供給し、アーム３４の回転により生じる渦力によりこの気相域終縁部の千切れ現象を起こして略均一な微細気泡を多数発生させる。これにより、スプレーパイプ１２から吹上げられて排ガス１７中のＳＯｘ、ＮＯｘを吸収しつつ流下し、貯留タンク２０に貯留された吸収液２１に、貯留タンク２０内に吹込んだ空気を効率良く接触させることができる。このため、空気供給装置３１により発生した微細な気泡は吸収液２１中の吸収剤スラリーに吹込まれ、吸収液２１がこれら空気と接触して酸化することで、副生品として石膏（硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4））が生成される。
【００３１】
吸収液供給手段１３は、スプレーパイプ１２の他端部に連結され、脱硫吸収塔１１内に石灰石（炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3））を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液２１を供給するものである。吸収液供給手段１３は、吸収液２１を貯留する石灰石タンク４１と、吸収液２１を並流塔１８、向流塔１９に供給する吸収液供給ライン４２とを有する。石灰石タンク４１内の吸収液２１は、吸収液供給ライン４２を介して貯留タンク２０内に供給される。なお、吸収液供給ライン４２には調節弁Ｖ１１が設けられ、貯留タンク２０内に供給される吸収液２１の供給量は調節弁Ｖ１１により調整される。
【００３２】
貯留タンク２０内の吸収液２１は、循環ポンプ２６によりそれぞれ供給パイプ２７を通って循環ヘッダ２８に供給され、連結パイプ２９を通って並流塔１８、向流塔１９内の各スプレーパイプ１２に供給される。スプレーパイプ１２に供給された吸収液２１は並流塔１８、向流塔１９内のスプレーパイプ１２に設けられているノズル１４から上方に向かって噴射され、排ガス１７と気液接触して排ガス１７を浄化する。
【００３３】
排ガス１７は、導入開口部２２を通って並流塔１８内に導入され、内部を下降する。そして、並流塔１８では、スプレーパイプ１２に供給された吸収液２１がスプレーパイプ１２から各ノズル１４に分岐して供給され、各ノズル１４から上方へ噴射される。上方に吹き上げられた吸収液２１は、頂部で分散した後に微細化して落下する。吸収液２１に含まれる粒子状の吸収剤スラリー（ＣａＣＯ3）は並流塔１８内に分散して存在するようになり、吸収液２１を排ガス１７と気液接触させることで排ガス１７中のＳＯｘ、ＮＯｘは吸収液２１に吸収されると共に、排ガス１７中に含まれる微細な煤塵が捕集され、吸収液２１は排ガス１７を浄化しながら落下する。
【００３４】
並流塔１８において、亜硫酸ガスを含む排ガス１７が、粒子状の吸収液２１が存在する領域を流下するため、体積当たりの気液接触面積が大きくなる。また、ノズル１４の近傍では、排ガス１７は吸収液２１が吹き上げられる流れに効果的に巻き込まれるため、吸収液２１と排ガス１７とは効果的に混合し、並流塔１８において排ガス１７に含まれる大半の亜硫酸ガスが除去される。
【００３５】
並流塔１８の内部を流下した排ガス１７は、貯留タンク２０の上部を横方向に流れた後、向流塔１９に移動して向流塔１９の下部側から入り、向流塔１９内を上昇する。向流塔１９では、スプレーパイプ１２に供給された吸収液２１がスプレーパイプ１２から各ノズル１４に分岐して供給され、各ノズル１４から上方へ噴射される。上方に吹き上げられた吸収液２１は、頂部で分散した後に微細化して落下する。吸収液２１に含まれる粒子状の吸収剤スラリー（ＣａＣＯ3）は向流塔１９内に分散して存在するようになり、吸収液２１を排ガス１７と気液接触させることで、排ガス１７中の煤塵や塩化水素、フッ化水素等の酸性ガスとともに、ＮＯｘ、ＳＯｘが吸収液２１の液滴表面に吸収されると共に、排ガス１７中に含まれる微細な煤塵が捕集され、吸収液２１は排ガス１７を浄化しながら落下する。
【００３６】
向流塔１９内では、亜硫酸ガスを含む排ガス１７は粒子状の吸収剤スラリー（ＣａＣＯ3）が存在する領域を上昇するため、体積当たりの気液接触面積が大きくなる。排ガス１７は吸収液２１が吹き上げられる流れに効果的に巻き込まれるため、吸収液２１と排ガス１７とは効果的に混合し、排ガス１７中に残留する残りの亜硫酸ガスが除去される。
【００３７】
吸収液２１と向流接触した後の排ガス１７は、向流塔１９上部に設けられているミストエリミネータ等により排ガス１７に同伴されるミストが除去された後、清浄な排ガス１７は処理排ガス２３として塔頂部の排出開口部２４から排出され、必要により再加熱されて煙突より排出される。
【００３８】
また、本実施例においては、並流塔１８、向流塔１９内に設置された各ノズル１４から吸収液２１を上方に向かって液柱状に噴射するようにしているが、これに限定されるものではなく、各ノズル１４から吸収液２１を塔下方側に向かってシャワー状に噴霧するようにしてもよい。
【００３９】
一方、貯留タンク２０に貯留された吸収液２１には、空気供給装置３１により発生した微細な気泡が吹込まれ、吸収液２１がこれら空気と接触して酸化することで、石膏が生成される。貯留タンク２０には、貯留タンク２０内での吸収液２１が所要レベルに維持されるように、吸収液供給手段１３から吸収液２１が補給されると共に、並流塔１８、向流塔１９の底部に滴下した吸収液２１は貯留タンク２０に貯留される。
【００４０】
アルカリ剤供給手段１５は、脱硫吸収塔１１の貯留タンク２０内にアルカリ剤を含むアルカリ剤含有溶液４４を供給するものである。アルカリ剤供給手段１５は、アルカリ剤含有溶液４４を貯留するアルカリ剤含有溶液タンク４５と、アルカリ剤含有溶液４４を貯留タンク２０に供給するアルカリ剤含有溶液供給ライン４６とを有する。アルカリ剤含有溶液タンク４５内のアルカリ剤含有溶液４４は、アルカリ剤含有溶液送給ポンプ４７によりアルカリ剤含有溶液供給ライン４６を介して貯留タンク２０に供給される。アルカリ剤含有溶液４４を、貯留タンク２０に供給することで、吸収液２１に含まれる粒子状の吸収剤スラリーの活性を高め、脱硫性能を向上させることができる。なお、アルカリ剤含有溶液供給ライン４６には調節弁Ｖ１２が設けられ、貯留タンク２０内に供給されるアルカリ剤含有溶液４４の供給量は調節弁Ｖ１２により調整される。
【００４１】
アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2（ＳＯ4））、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、硫酸カリウム（Ｋ2（ＳＯ4））、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）、硫酸マグネシウム（Ｍｇ2（ＳＯ4））、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2（ＳＯ4））等が挙げられるが、中でも塩基性の高いＮａＯＨを用いることが好ましい。アルカリ剤としては、ＮａＯＨ、ＭｇＯＨ等の複数を用いてもよい。
【００４２】
吸収剤としてＮａＯＨ、ＭｇＯＨを用いた場合には、下記式（１）、（２）のように脱硫反応が進行し、吸収液２１中にイオン化して溶解する。
２ＮａＯＨ＋ＳＯ2 → Ｎａ2ＳＯ3＋Ｈ2ＯＮａ2ＳＯ3＋１／２・Ｏ2 → Ｎａ2ＳＯ4 → ２Ｎａ+＋ＳＯ42-・・・（１）
Ｍｇ（ＯＨ）2＋ＳＯ2 → ＭｇＳＯ3＋Ｈ2ＯＭｇＳＯ3＋１／２・Ｏ2 → ＭｇＳＯ4 → Ｍｇ2+＋ＳＯ42-・・・（２）
【００４３】
脱硫により生じるＭｇＳＯ3やＮａ2ＳＯ3等の副生物は、排ガス１７中に含まれるＯ2により自然酸化されるか、貯留タンク２０内の空気供給装置３１から供給される空気により酸化される。
【００４４】
脱硫吸収塔１１には、吸収液２１中の炭酸イオン濃度を測定するための炭酸カルシウム濃度測定計５０を設けるようにしてもよい。炭酸カルシウム濃度測定計５０で貯留タンク２０内の吸収液２１中の炭酸イオン濃度を測定することで、吸収液２１を注入することにより吸収剤の反応性の向上具合の変化を連続して測定することができる。
【００４５】
貯留タンク２０内の吸収液２１は、循環ポンプ２６から抜き出されて、供給パイプ２７、循環ヘッダ２８、連結パイプ２９、スプレーパイプ１２に供給され、貯留タンク２０と、並流塔１８、向流塔１９とを循環して排ガス１７の浄化に使用される。そのため、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーは、石膏と吸収剤である少量の石灰石が懸濁又は溶存した状態となっている。循環使用された石膏を含む吸収液２１は脱硫吸収塔１１から吸収液排出管５１を介して排出される。
【００４６】
吸収液排出管５１には調節弁Ｖ１３が設けられ、脱硫吸収塔１１から排出される吸収液２１の排出量は調節弁Ｖ１３により調整される。脱硫吸収塔１１から吸収液排出管５１に排出される吸収液２１の排出量は、脱硫吸収塔１１に送給される排ガス１７のガス量、ガス温度、ガス性状、放流規制値、排水処理設備の容量等に基づいて調整される。
【００４７】
吸収液２１はスラリー抜出ポンプ５２により排出されて石膏分離機５３に供給される。吸収液２１は石膏分離機５３でろ過されて水分の少ない固形分（通常、水分含有率１０％程度）が取り出される。取り出された固形分は脱水され、石膏５４が回収される。
【００４８】
一方、石膏分離機５３からのろ液５５はろ液タンク５６に送給される。そして、ろ液抜き出しポンプ５７より抜き出されたろ液５５は、排水排出管１６を通過して排水５８として排出される。
【００４９】
排水排出管１６には、ろ液５５の一部を抜き出すためのろ液循環ライン６１が連結されている。ろ液循環ライン６１は、排水排出管１６と、抜き出したろ液５５を貯蔵するための吸収液調整タンク６２とを連結する。ろ液５５の一部はろ液循環ライン６１に抜き出され、吸収液調整タンク６２に送給される。吸収液調整タンク６２には補給水６３と共に石灰石６４が加えられ、吸収液２１が調整される。この吸収液２１は吸収液供給ポンプ６５により再び貯留タンク２０内に供給される。
【００５０】
なお、ろ液循環ライン６１には調節弁Ｖ１４が設けられ、吸収液調整タンク６２内に供給されるろ液５５の供給量は調節弁Ｖ１４により調整される。
【００５１】
排水排出管１６には、排水５８の流量を計測するための流量計７１が設けられている。流量計７１で測定された流量結果は制御装置７２に送られる。
【００５２】
制御装置７２は、流量計７１で測定された測定結果に基づいて、調節弁Ｖ１２の開度を調整してアルカリ剤含有溶液４４の供給量を排水５８の排出量に基づいて調整する。アルカリ剤含有溶液４４は、脱硫吸収塔１１において所定の脱硫性能（例えば、所定の規制値）を維持するように連続して供給することが好ましい。
【００５３】
貯留タンク２０の内部への吸収液２１の量は、排水５８の排出量に応じて調整されている。排水５８の排出量から吸収液２１の排出量を求めることができるので、吸収液２１中の吸収剤の濃度が一定となるように、貯留タンク２０への吸収液２１の供給量を調整することができる。具体的には、排水５８として排出されるろ液５５の排出量が多いほど、吸収液２１中の吸収剤もその分排水５８と共に排出されることになるため、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度は低くなる。そのため、この場合には、貯留タンク２０に新たに供給されるアルカリ剤含有溶液４４の液量は多くして、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度を高くする必要がある。一方、排水５８として排出されるろ液５５の排出量が少ないほど、吸収液２１中の吸収剤もその分排水５８と共に排出されることはないため、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度は高く維持されている。そのため、この場合には、貯留タンク２０に新たに供給されるアルカリ剤含有溶液４４の液量は少量で足り、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度を高く維持する。
【００５４】
そのため、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給することにより、貯留タンク２０内の吸収液２１中の吸収剤の濃度が一定となるように調整することができ、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーの活性を所定の規制値より高めの脱硫性能（例えば、所定の規制値より数％高い値）を維持するようにすることができる。
【００５５】
従来の排煙脱硫装置では、ＮａＯＨ溶液などの注入はバッチ式であり、ＮａＯＨ溶液などを注入する際には、ＮａＯＨ溶液などの注入後、所定期間再度添加しなくても済むように所定の規制値より遥かに高い脱硫性能となるように過剰にＮａＯＨ溶液などを添加していた。一方、本実施例に係る排煙脱硫装置１０では、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給し、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーの活性を高め、所定の規制値より高めの脱硫性能（例えば、所定の規制値より数％高い値）を維持するようにしている。
【００５６】
よって、本実施例に係る排煙脱硫装置１０によれば、アルカリ剤含有溶液４４の供給量を排水５８の排出量に基づいて調整できるため、アルカリ剤含有溶液４４を貯留タンク２０内に過剰に供給することなく、排水５８の排出量に応じて脱硫吸収塔１１に所定の脱硫性能（例えば、所定の規制値）を維持するように適切に供給することができる。このため、プラントの運転コストが増大するのを抑制することができる。
【００５７】
図３は、脱硫性能の一例を示す説明図であり、図４は、時間当たりのＮａＯＨの投入量の一例を示す説明図である。図３に示すように、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を連続して供給することで脱硫性能は一定に維持できている（図中、実施例１参照）が、アルカリ剤含有溶液４４の注入をバッチ式とすると、アルカリ剤含有溶液４４の注入当初は、脱硫性能は高くなるが時間の経過と共に低下して規制値付近まで低下した後、再度アルカリ剤含有溶液４４を注入している（図中、比較例１参照）。そのため、図４に示すように、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を連続して供給することで規制値を満たすための必要最低限のアルカリ剤含有溶液４４の供給で足りるため、時間当たりで使用するアルカリ剤含有溶液４４の投入量は小さくなる（図中、実施例１参照）。一方、アルカリ剤含有溶液４４の注入をバッチ式とすると、脱硫性能が低くなっても安定して規制値以上にするためアルカリ剤含有溶液４４の注入時は過剰に注入しているため、時間当たりで使用するアルカリ剤含有溶液４４の投入量は大きくなる（図中、比較例１参照）。
【００５８】
よって、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を連続して供給することで、貯留タンク２０内に供給される吸収液２１の量を適切に調整しつつ、吸収剤の反応性を向上させ、脱硫性能を一定に維持することができると共に、運転中に使用されるアルカリ剤含有溶液４４の消費量を低減することができる。
【００５９】
また、貯留タンク２０内に供給される吸収液２１の供給量は、排水５８の排出量の他に、更に石膏５４中の水分の含水量も合わせて調整するようにしてもよい。
【００６０】
また、脱硫吸収塔１１には、吸収液２１中の塩素イオン（Ｃｌ-）濃度を測定するための塩素イオン濃度測定計７３を設けるようにしてもよい。排ガス１７は石炭を燃焼させることにより生じるガスであり、石炭中に塩素が含まれていると、排ガス１７に塩素イオンが混入する場合があり、吸収液２１に塩素イオンが含まれる虞がある。塩素イオンはアルカリ剤が吸収剤（石灰石）の反応性を向上させる効果を阻害するため、吸収液２１に塩素イオンが含まれている場合には、塩素イオンによるアルカリ剤の吸収剤（石灰石）の反応性を向上させる効果を抑制する割合も考慮してアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給することが好ましい。そこで、塩素イオン濃度測定計７３で貯留タンク２０内の吸収液２１中の塩素イオン濃度を測定することにより、アルカリ剤による吸収剤（石灰石）の反応性を効率よく向上させることができる。
【００６１】
本実施例では、脱硫吸収塔１１に吸収液２１中の塩素イオン濃度を測定するための塩素イオン濃度測定計７３を設けているが、これに限定されるものではなく、塩素、又は塩素イオン濃度が測定できるものであればよく、例えば、電気伝導度測定計測器などが挙げられる。また、吸収液２１中の塩素イオン濃度の測定に限られるものではなく、吸収液２１中の塩素イオンは石炭中の塩素に起因するものであることから、脱硫吸収塔１１に流入する排ガス１７中の塩素や、石炭中の塩素を測定するようにしてもよい。
【００６２】
このように、本実施例に係る排煙脱硫装置１０は、効率良く安定して石灰石の反応性を向上させ、火力発電所等プラントの運転コストを低減させることができると共に排ガス１７の浄化性能の向上を図ることができる。即ち、本実施例に係る排煙脱硫装置１０によれば、排水５８の排出量に基づいてアルカリ剤含有溶液４４を脱硫吸収塔１１に供給することにより、貯留タンク２０の内部の吸収液２１中の吸収剤スラリーの活性を高めることができる。この結果、アルカリ剤含有溶液４４は貯留タンク２０内に過剰に入れることなく適切に供給することができるため、所定の規制値より高めの脱硫性能（例えば、所定の規制値より数％高い値）を一定に維持することができると共に、運転中に使用されるアルカリ剤含有溶液４４の量の低減を図ることができる。このため、プラントの運転費用の低減を図りつつ、安定して効率良く脱硫及び脱塵を行うことができる。
【００６３】
また、本実施例では、排煙脱硫装置１０に脱硫吸収塔１１を設け、この脱硫吸収塔１１を、並流塔１８及び向流塔１９の下部が貯留タンク２０により連結されている構造としたが、この構造に限定されるものではなく、脱硫吸収塔１１を一つだけとしても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 排煙脱硫装置
１１ 脱硫吸収塔
１２ スプレーパイプ
１３ 吸収液供給手段
１４ ノズル
１５ アルカリ剤供給手段
１６ 排水排出管
１７ 排ガス
１８ 並流式脱硫吸収塔（並流塔）
１９ 向流式脱硫吸収塔（向流塔）
２０ 貯留タンク
２１ 吸収液
２２ 導入開口部
２３ 処理排ガス
２４ 排出開口部
２６ 循環ポンプ
２７ 供給パイプ
２８ 循環ヘッダ
３１ 空気供給装置
３２ 中空回転軸
３３ モータ（駆動装置）
３４ アーム
３５ 空気供給管
３６ ロータリージョイント
４１ 石灰石タンク
４２ 吸収液供給ライン
４４ アルカリ剤含有溶液
４５ アルカリ剤含有溶液タンク
４６ アルカリ剤含有溶液供給ライン
４７ アルカリ剤含有溶液送給ポンプ
５０ 炭酸カルシウム濃度測定計
５１ 吸収液排出管
５２ スラリー抜出ポンプ
５３ 石膏分離機
５４ 石膏
５５ ろ液
５６ ろ液タンク
５７ ろ液抜き出しポンプ
５８ 排水
６１ ろ液循環ライン
６２ 吸収液調整タンク
６３ 補給水
６４ 石灰石
６５ 吸収液供給ポンプ
７１ 流量計
７２ 制御装置
７３ 塩素イオン濃度測定計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び煤塵を除去するための脱硫吸収塔と、
前記脱硫吸収塔内に水平方向に設けられ、一端部が閉塞された複数のスプレーパイプと、
前記スプレーパイプの他端部に連結され、前記脱硫吸収塔内に石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液を供給する吸収液供給手段と、
前記スプレーパイプに設けられ、前記脱硫吸収塔内に前記吸収液を噴射する複数のノズルと、
前記脱硫吸収塔内に、アルカリ剤を含む溶液を供給するためのアルカリ剤供給手段と、
前記脱硫吸収塔から排出される吸収液を固液分離した後、得られるろ液を排水として排出するための排水排出管と、
を有し、
前記アルカリ剤を含む溶液の前記脱硫吸収塔内への供給量が前記排水の排出量に基づいて調整されることを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記アルカリ剤が、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウムの少なくとも１つを含むことを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記アルカリ剤を含む溶液が前記脱硫吸収塔に連続して供給されることを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項１】
排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び煤塵を除去するための脱硫吸収塔と、
前記脱硫吸収塔内に水平方向に設けられ、一端部が閉塞された複数のスプレーパイプと、
前記スプレーパイプの他端部に連結され、前記脱硫吸収塔内に石灰石を吸収剤とした吸収剤スラリーを含む吸収液を供給する吸収液供給手段と、
前記スプレーパイプに設けられ、前記脱硫吸収塔内に前記吸収液を噴射する複数のノズルと、
前記脱硫吸収塔内に、アルカリ剤を含む溶液を供給するためのアルカリ剤供給手段と、
前記脱硫吸収塔から排出される吸収液を固液分離した後、得られるろ液を排水として排出するための排水排出管と、
を有し、
前記アルカリ剤を含む溶液の前記脱硫吸収塔内への供給量が前記排水の排出量に基づいて調整されることを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記アルカリ剤が、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウムの少なくとも１つを含むことを特徴とする排煙脱硫装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記アルカリ剤を含む溶液が前記脱硫吸収塔に連続して供給されることを特徴とする排煙脱硫装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９４７２９（Ｐ２０１３−９４７２９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９６３５（Ｐ２０１１−２３９６３５）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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