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1. (WO2018142538) METHOD FOR OPERATING DESULFURIZATION SYSTEM
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明 細 書

発明の名称 脱硫システムの運転方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011   0012   0013  

発明の効果

0014  

図面の簡単な説明

0015  

検証試験

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056  

符号の説明

0057  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3A   3B  

明 細 書

発明の名称 : 脱硫システムの運転方法

技術分野

[0001]
 本発明は、脱硫塔内にて脱硫剤を降下移動させて移動層を形成し、移動層に対して十字流状となるように排煙ガスを接触させ、排煙ガスの脱硫を行う技術分野に関する。

背景技術

[0002]
 硫黄化合物及び窒素化合物を含有する石炭や重油を燃料としている火力発電所、産業用あるいは家庭用ボイラー、セメントキルン、コークス炉から排出される排煙ガス中には、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)、煤などの大気汚染物質が多く含まれており、酸性雨、光化学スモッグ、PM2.5などの環境汚染源になっている。
[0003]
 大気汚染物質の中で、排煙ガス中のSOxを除去する装置としては、例えば特許文献1に記載されているように、脱硫性能を有する粒状の浄化剤(脱硫剤)を脱硫塔内にて降下移動させて移動層を形成し、排煙ガス流を移動層と直交させて十字流を形成し、排煙ガスの脱硫を行う移動層乾式脱硫方式が知られている。また特許文献1には、消石灰(Ca(OH) )、石炭灰及び石膏(CaSO )からなる混合物に水を加えて混合し、次いで混合物を加温状態で蒸気養生し、得られた硬化物を押し出し成型し、成型物を乾燥して脱硫剤として用いることが記載されている。
[0004]
 このような脱硫方式において、脱硫塔にて脱硫に使用された使用済み脱硫剤は、新たな脱硫剤を製造するときに石膏源として使用される(特許文献1、特許文献2)。使用済み脱硫剤が石膏源として有効である理由の一つとして、その前駆体となる脱硫剤の製造時において、石炭灰からSiO やAl などが溶出してこれらが活性な状態で存在していることが挙げられる。
[0005]
 移動層乾式脱硫方式は、湿式排煙脱硫方式と比較して排煙温度を低下させない、用水を多量に使用しない、などの長所を有しているが、脱硫効率が不安定になる場合があって、安定化した運転を行うことが難しく、このことが当該技術の普及開発が進まない要因の一つになっていた。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開平4-354538号公報
特許文献2 : 特開平4-59044号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 本発明はこのような事情の下になされたものであり、脱硫塔内にて脱硫剤の移動層を形成し、移動層に排煙ガスを接触させて排煙ガスの脱硫を行うにあたって、脱硫効率が安定した運転を行うことができる技術を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]
 本発明者は、消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材と、石膏と、を含む脱硫剤を脱硫処理に使用した後の使用済み脱硫剤を、新たな脱硫剤の石膏源として使用するにあたって、使用済み脱硫剤の組成が脱硫効率の不安定性に影響を及ぼしていることを突き止めた。
[0009]
 具体的には、脱硫剤の硬度が低くなると、脱硫塔内において脱硫剤同士の摩耗により脱硫剤が粉化する。粉化しても脱硫性能に変化はないが、粉化の割合が少ない部位においては、粉化の割合が多い部分に比べて差圧が低くなるので、差圧が低い部分に排煙ガスが集中し、このため排煙ガスが脱硫塔内を均一に流れなくなって偏流が起こる。この結果、粉化の割合が多い部位においては脱硫反応が進みにくくなり、全体で見ると、脱硫効率が低下してしまう。
[0010]
 脱硫効率を維持するためには、脱硫塔に対する脱硫剤の単位時間当たりの供給量を増やすこと、即ち排煙ガス中の硫黄分に対して、硫黄固定物質であるカルシウム量を増加すること、が考えられる。この対応は脱硫効率を維持するという観点からは適切であるように捉えられるが、使用済み脱硫剤中に未反応の石灰分を多く含むことになり、この結果、脱硫剤中の石膏含有量が低下し、シリケート及びアルミネートの生成が抑えられ、脱硫剤の硬度が低くなる。本発明者は、このような対応が繰り返されると、脱硫塔における脱硫効率を予め設定した値に維持できなくなることを把握した。
[0011]
 また、脱硫剤を製造する工程は、少なくとも消石灰及び前記活性源供給材を含む混合物を加温した状態で、水蒸気雰囲気中にて養生する工程(水熱処理工程)が行われる。この水熱処理工程を行うと、脱硫活性物質(主にカルシウムシリケート類)が生成されると共に、硬度を発揮するための物質(主にカルシウムアルミネート類)が生成する。従って、脱硫剤の硬度を高くするためには、水熱処理の時間を長くすることが考えられる。しかしながら脱硫剤中のカルシウム量は決まっているため、硬度維持のために必要以上のカルシウムを消費すると、脱硫活性物質であるカルシウムシリケートの生成が阻害され、結果として脱硫剤の脱硫性能が低下する。
[0012]
 本発明者は、こうしたことを踏まえて検討した結果、脱硫剤の硬度を監視し、硬度が予め設定した値よりも低くなったときには、使用済み脱硫剤の使用量を増加させて石膏の量を増やし、その一方で他の原料である消石灰の使用量を少なくすることで、脱硫効率の安定化を図れるという知見を得た。
[0013]
 本発明は、硫黄酸化物を含む排煙ガスに対して脱硫を行う乾式の脱硫装置を運転する方法において、
 消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材と、石膏と、を含む脱硫剤を脱硫処理に使用した後の使用済み脱硫剤を用い、当該使用済み脱硫剤と、消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材と、を混合して脱硫剤を製造する工程と、
 前記工程で製造された脱硫剤を脱硫塔の上部から供給して下方に移動する脱硫剤からなる移動層を形成する工程と、
 前記移動層に対して十字流状となるように排煙ガスを接触させる工程と、
 前記脱硫塔の下部から使用済み脱硫剤を取り出す工程と、
 脱硫剤の硬度を測定し、硬度が予め設定した値以下であると評価したときには、消石灰を予め設定した量だけ減量し、使用済み脱硫剤を予め設定した量だけ増量する第1の原料比率変更工程と、を含み、
 前記脱硫剤を製造する工程は、少なくとも消石灰及び前記活性源供給材を含む混合物を加温した状態で、水蒸気雰囲気中にて養生する工程を含むことを特徴とする。

発明の効果

[0014]
 本発明は、消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材と、石膏と、を含む脱硫剤を脱硫処理に使用した後の使用済み脱硫剤を、新たな脱硫剤の石膏源として使用するにあたって、脱硫剤の硬度を測定している。そして硬度が予め設定した値以下であると評価したときには、使用済み脱硫剤を予め設定した量だけ増量し、その増量に見合う分だけ消石灰を減量している。従って、脱硫剤の硬度を予め設定した値以上に維持することができ、このため脱硫効率が安定した運転を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 本発明の実施形態に係る脱硫システムの運転方法に用いられる脱硫システムの全体構成を示す概略図である。
[図2] 上記脱硫システムに含まれる脱硫剤の製造設備の概要を示す説明図である。
[図3A] 本発明の実施形態に係る脱硫システムの運転方法を示すフロー図である。
[図3B] 本発明の実施形態に係る脱硫システムの運転方法を示すフロー図である。
[0016]
 図1は、本発明の実施形態に係る脱硫システムの運転方法に用いられる脱硫システムの全体構成を示している。脱硫システムは、は脱硫剤の製造設備1と脱硫装置2とを含んでいる。 
 脱硫剤の製造設備1は、図2に示すように、後述の使用済み脱硫剤を貯留する貯留部31と、消石灰を貯留する貯留部32と、石炭灰を貯留する貯留部33と、を備えている。貯留部31~33の下端部には夫々排出バルブ31a~33aが設けられ、排出バルブ31a~33aの下方側には夫々計量器31b~33bが設けられている。34は混練機であり、各計量器31b~33bにて夫々計量された使用済み脱硫剤、消石灰及び石炭灰は混練機34にて混練される。
[0017]
 使用済み脱硫剤、消石灰及び石炭灰は脱硫剤の原料となるものであり、石炭灰からSiO やAlO などが溶出し、消石灰(Ca(OH) )及び(CaSO )との間で水和化合物を形成することにより、高活性な脱硫剤が得られる。この例では、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材として石炭灰が使用されるが、活性源供給材は、石炭灰に限らず例えば火山灰、シラス、輝石安石岩、ベントナイト、珪藻土、高炉スラグなどであってもよい。混練機34にて混練された混練物は、貯留部35に貯留された後、排出バルブ35aを介して混練機36に供給され、混練機36にて水が添加されて水と原料混合粉体とが混練される。混練機36にて混練された混練物は、押し出し成型機37に供給される。押し出し成型機37にて成型された粒状体は、蒸気養生装置4に送られる。
[0018]
 蒸気養生装置4では、粒状体が例えば90℃~120℃、一例として95℃に加温された状態で水蒸気雰囲気に例えば5時間~15時間、一例として10時間程度置かれて、蒸気養生(水熱処理)が行われる。具体的には、蒸気養生装置は、底面から蒸気が噴き出す処理室内にベルトコンベアが配置され、ベルトコンベア上に粒状態を載せて処理室内を移動させるように構成されている。
[0019]
 粒状体に対して蒸気養生を行うにあたっては、粒状体内を蒸気が通過できないように実施することが好ましい。このような手法を実現する具体的な構造としては、搬送ベルトとしてゴムベルトを用いる例、あるいは搬送ベルトとして水蒸気が通過できないほどの密なSUS製のメッシュベルトなどを用いる例が挙げられる。更に他の例としては、上面が開口している箱体を挙げることができる。箱体としては、例えばSUS製の直方体形状のものや、断面が台形状のものなどを用いることができる。
[0020]
 更にまた粒状体を載置する載置部材として水蒸気が通過できるメッシュ体を用いた場合であっても、粒状体を分散させて上から載置部材が見えるように配置するのではなく、水蒸気が通過できない程度の高さに粒状体を積層するようにしてもよい。また粒状体の蒸気養生を行う雰囲気を外部雰囲気と区画するための区画部材(養生室形成用の囲み部材)の天井面から結露した水滴が粒状体に落下することを防止するために、天井面を傾斜する構成、例えば三角屋根とする構成とすることが好ましい。また結露した水滴の落下を抑えるために、養生室内にはできるだけ梁を設けないことが好ましい。
[0021]
 粒状体を蒸気養生する場合、単位時間あたりに粒状体に接触する水蒸気の量を多くするために、粒状体を載置する載置部としては、水蒸気が通過できるメッシュ体などが好ましいと一般には考えられている。一方、粒状体の硬度を高く(大きく)するためには、構造維持成分であるアルミネートが強固な構造を構成する必要があるが、メッシュ体などを用いると過剰水分が粒状体に存在することになり、その結果過剰水分がアルミネート分子間の結合を阻害し、粒状体の硬度が低くなってしまう。本発明者はこの知見を得たことから、粒状体を、蒸気が通過できないように構成された面状体などの部材に載置して蒸気養生を行うこととした。
[0022]
 図2に戻って、蒸気養生が行われた粒状体は、乾燥機41にて乾燥され、図示していない例えば振動ふるい機にて所定の粒径以下のものが除かれ、粒径が例えば3mm~10mmの粒状体が脱硫剤として使用されることになる。この脱硫剤は、例えばベルトコンベアなどの搬送機構により、脱硫装置2の貯留部21に送られる。
[0023]
 次に脱硫装置2について図1を参照しながら説明する。脱硫装置2は互いに前後に間隔を置いて配置された第1の脱硫塔(反応塔)5及び第2の脱硫塔(反応塔)6を備えている。第1及び第2の脱硫塔5、6は各々前後方向に扁平な角筒状に形成されると共に、底部が逆三角柱状に形成され、底面が傾斜面になっている。この例では、後方側(排煙ガスの流れ方向で見て下流側)に位置する第2の脱硫塔6の前後方向の寸法(厚さ寸法)が前方側に位置する第1の脱硫塔5の厚さ寸法よりも大きく設定されている。なお、脱硫塔5、6の厚さ寸法の相互の関係は、この例に限られるものではなく、例えば同じ厚さ寸法であってもよい。
[0024]
 21は、脱硫剤の製造設備1にて製造された脱硫剤が貯留される貯留部であり、貯留部21内の脱硫剤が排出バルブ21aを介して、第2の脱硫塔6の上部に供給される。第2の脱硫塔6内は、上部から供給された脱硫剤により満たされており、底部の排出バルブ61の開度に応じた降下速度で自重により降下する。従って第2の脱硫塔6内には、脱硫剤からなる移動層が形成され、排出バルブ61開度の調整により移動層の移動速度(降下速度)がコントロールされていると言うことができる。
[0025]
 第2の脱硫塔6の下部から排出バルブ61を介して排出された脱硫剤は、搬送機構、例えばベルトコンベアなどを組み合わせた搬送機構により第1の脱硫塔5の上部に搬送され、当該第1の脱硫塔5内に供給される。第1の脱硫塔5内においても、第2の脱硫塔6内における挙動と同様に脱硫剤が満たされた状態で、底部の排出バルブ51の開度に応じた降下速度で自重により降下する。従って第1の脱硫塔5内には、脱硫剤からなる移動層が形成されている。
[0026]
 第1の脱硫塔5及び第2の脱硫塔6の両側面(前面及び後面)は、排煙ガスが通過するが、脱硫剤が毀れない構造になっている。具体例を挙げると、例えば脱硫塔5、6の側面は、横幅一杯に即ち端から端(紙面と垂直な方向で見たときの端から端)に亘って各々横方向に伸びるように複数の傾斜板が上下方向に配列され、これら傾斜板は各々上向きに設置されると共に、互いに上下に隣接する傾斜板同士の間のスリットは、排煙ガスの通流口になっている。なお、側面の構造は、横長のスリット上の通流口が形成されている構造に限られるものではなく、側面に多数の孔部が分散して形成されている構造であってもよい。
[0027]
 排煙ガスが第1の脱硫塔5の一方の側面(前面)から流入して他方の側面(後面)から流出し、次いで第2の脱硫塔6の一方の側面から流入して他方の側面から流出するように、排煙ガスの通流路を形成する流路部材(案内路部材)7が脱硫塔5、6の周囲に設けられている。71は排煙ガスの流入ポートであり、排煙ガス源例えば火力発電所から送られる排煙ガスの通流路に接続される。72は流出ポートであり、例えば排煙ガスを後段の脱硝装置に送るための通流路に接続される。
[0028]
 従って、排煙ガスは脱硫塔5、6の各々の内部に形成される脱硫剤の移動層に対して直交するように流れていわば十字流を形成する。このとき排煙ガス中のSOxは脱硫剤中の水酸化カルシウムと反応して硫酸カルシウムとして固定される。第1の脱硫塔5から排出された使用済み脱硫剤は、貯留部73に貯留された後、排出バルブ73aを介して脱硫剤の製造設備1に搬送される。脱硫剤の製造設備1においては、この使用済み脱硫剤を粉砕してから既述の貯留部31に貯留される。
[0029]
 次に上述実施形態の運転に関して説明する。繰り返しの記載になるが、先ず脱硫剤の製造設備1において、使用済み脱硫剤と消石灰と石炭灰とを混合し、その混合物に対して蒸気養生(水熱処理)を行って脱硫剤を製造する。そして脱硫剤は、排煙ガスの流れ方向で見ると後段及び前段に夫々相当する第2の脱硫塔6、第1の脱硫塔5内をこの順で下降流となって移動して、排煙ガスの脱硫処理が行われる。脱硫塔5、6内における排煙ガスの速度は、例えば0.1~1.0m/秒に設定される。また脱硫塔5、6の各々における脱硫剤の滞在時間の合計は、例えば25日~35日に設定される。なお排煙ガスの速度は、脱硫塔におけるガス流方向の長さ寸法に応じて決めることができることから、既述の数値に限定されるものではない。また脱硫剤の滞在時間の合計についても、脱硫塔の高さ寸法などに応じてきめることができることから、既述の数値に限定されるものではない。
[0030]
 こうして脱硫処理が行われると、脱硫剤中の水酸化カルシウムは硫酸カルシウム(石膏)となり、使用済み脱硫剤が新たな脱硫剤の石膏源として再利用される。なお、脱硫システムをスタートさせるときには、脱硫剤の石膏源としては、例えば他の脱硫システムにて使用された使用済み脱硫剤を入手して用いてもよいし、あるいは例えば半水石膏を用いてもよい。
[0031]
 そして本実施形態では、排煙ガスの脱硫効率と、脱硫剤の硬度と、使用済み脱硫剤の硫黄含有量と、を測定して監視するようにしている。 
 脱硫効率の測定については、第1の脱硫塔5に流入する前の排煙ガス中の硫黄酸化物の濃度C と第2の脱硫塔6から流出した排煙ガス中の硫黄酸化物の濃度C とを測定し、脱硫効率={(C -C )/C }×100を求めることにより行われる。測定手法としては、例えば赤外吸収を用いた吸光光度法、イオンクロマトグラフィ法、沈殿測定法などを用いることができる。
[0032]
 次に述べるフローチャートに記載された規定値の測定は、次の測定器、手法により行った。脱硫効率及び使用済み脱硫剤の硫黄含有量の測定については、市販の赤外式自動濃度計を用いた。また脱硫剤の硬度については、木屋式硬度計を用いて測定した物質の相対強度として取り扱っている。
[0033]
 本発明の実施形態に係る脱硫システムの運転方法を図3A及び図3Bのフローチャートを用いて説明する。今、脱硫システムの運転を開始し、脱硫剤の原料である石膏として、他の脱硫システムで使用した使用済み脱硫剤を用いて運転を行い、第2の脱硫塔6及び第1の脱硫塔5の各々における脱硫剤の滞留時間が経過し、当該システムにより生成された使用済み脱硫剤を用いて新たな脱硫剤を製造したものとする。定常時の運転条件は、この例では、消石灰が35質量%、石炭灰が30質量%、使用済み脱硫剤が35質量%、脱硫剤の硬度が10kg以上、水熱処理時間が10.5時間、使用済み脱硫剤の硫黄含有量が13質量%以上である。なお原料の比率は、固形分全体に対する比率である。
[0034]
 先ず既述のようにして排煙ガスの脱硫効率と脱硫剤の硬度と使用済み脱硫剤の硫黄含有量とを所定のタイミングで求める。この例では、排煙ガスの脱硫効率については、第1の脱硫塔5に流入する前の排煙ガス中の硫黄酸化物の濃度C と第2の脱硫塔6から流出した排煙ガス中の硫黄酸化物の濃度C とを赤外分光計で連続的に測定し、連続的に脱硫効率を求めている。排煙ガスの脱硫効率を求めるタイミングとしては、連続的に求めることに限らず、例えば5時間おきに求めるなど、間欠的に求めるようにしてもよい。
[0035]
 また脱硫剤の硬度と使用済み脱硫剤の硫黄含有量とについては、例えば1週間のうちの月曜、水曜、金曜にて(3日/週)、測定する例が挙げられるが、例えば1週間のうちの火曜、木曜の2日だけ測定するようにしてもよいし、あるいは1日1回測定するなどのタイミングで測定するようにしてもよい。
[0036]
 そして脱硫効率(図3Aでは便宜上「A」と略記している)が1週間継続して規定値以下、例えば95%以下であったか否かを調べる(ステップS1)。ステップS1が「YES」であった場合、即ち脱硫効率が1週間継続して95%以下であったときには、脱硫剤の硬度の測定値が1週間継続して規定値以下、例えば10kg以下であるか否かを調べる(ステップS2)。なお、硬度の測定のタイミングは、一例を挙げれば、製造設備1にて製造され、脱硫装置2の貯留部21に搬入される前のタイミングとされるが、このタイミングに限られない。
[0037]
 ステップS2が「YES」であった場合、即ち脱硫剤の硬度の測定値が1週間継続して10kg以下である場合には、例えばこの後速やかに脱硫剤の原料である使用済み脱硫剤を、この例では製造設備1の排出バルブ31aを調製して増量し、排出バルブ32aを調製して消石灰を減量する(ステップS3)。使用済み脱硫剤をどれだけ増量するかについては、予め設定した原料比率である、石膏、消石灰、石炭灰各質量比がどれくらいかによって変わってくる。一例を挙げれば、使用済み脱硫剤を5質量%増量し、消石灰を5質量%減量する。消石灰の減量分は、使用済み脱硫剤の増量した分(量)に見合うだけの量であるが、両者の値が互いに極端に離れていなければ、両者の値を一致させることに限られない。例えば使用済み脱硫剤を5質量%増量し、消石灰を5.1%減量した場合でも、本発明の効果は得られる。このように使用済み脱硫剤の混合比率を大きくすることにより、石膏の質量比が大きくなり、この結果脱硫剤の硬度が高くなる。
[0038]
 ステップS3にて使用済み脱硫剤を増量した後、例えば4週間後に、脱硫効率が例えば95%以下であること、及び脱硫剤の硬度が10kg以下であることの少なくとも一方に相当するか否かを判断する(ステップS4)。なお、図3AにおいてステップS4及び後述のステップS7の記載事項が枠内に収まらないことから、別掲としている。ステップS4において「4週間」という期間は、この例では、ステップS3にて原料比率を変更した時点から、変更後の脱硫剤が第2の脱硫塔6を介して第1の脱硫塔5から排出されるまでの時間よりも長い時間に対応する。即ち、ステップS4は、原料比率を変更した後の脱硫剤が脱硫処理を終えた後、当該脱硫剤の性能に対する原料比率の変更の影響を調べるためのステップである。
[0039]
 ステップS4にて、「YES」の場合、例えば脱硫効率が95%以下であるか、または脱硫剤の硬度が10kg以下であるか、あるいは脱硫効率及び脱硫剤の硬度のいずれも規定値以下である場合には、使用済み脱硫剤の増量では効果が見られないと判断して、製造設備1の蒸気養生装置4における蒸気養生時間(水熱処理時間)を設定時間に対して例えば15%延長する(ステップS5)。延長時間は、原料比率や設定時間に応じて決められ、15%に限定されるものではない。
[0040]
 一方、ステップS4にて「NO」の場合、即ち、脱硫効率が95%を越え、かつ脱硫剤の硬度が10kgを越えた場合には、ステップS3にて変更した原料比率を変更前の原料比率に復旧させる(ステップS6)。
[0041]
 ステップS5の後段のステップに説明を戻すと、ステップS5にて水熱処理時間を延長した後においては、ステップS4と同様の判定を行う(ステップS7)。即ち、ステップS7では、水熱処理時間を延長した後、4週間後に、脱硫効率が例えば95%以下であること、及び脱硫剤の硬度が10kg以下であることの少なくとも一方に相当するか否かを判断する。ステップS7は、水熱処理時間を延長した後の脱硫剤が脱硫処理を終えた後、当該脱硫剤の性能を調べるためのステップである。ステップS7の判断が「NO」であれば、既述のステップS6に進み、ステップS7の判断が「YES」であれば、想定外の事象が起きていると思われることから、脱硫システムの詳細点検を行う(ステップS8)。なお、ステップS7の判断が「YES」であったときに、更にステップS7に戻り、再度ステップS7で「YES」であったときに詳細点検を行うようにしてもよい(ステップS8)。
[0042]
 次にステップS1に戻って、ステップS1の判定にて「NO」のとき、即ち、脱硫効率が1週間の測定において一度でも95%を越えた場合には、脱硫剤の硬度の測定値が1週間継続して規定値以下、例えば10kg以下であるか否かを調べる(ステップS9)。脱硫効率が1週間の測定のうち一度だけ95%を越えるということは考えにくく、実際には脱硫効率が1週間継続して95%以下となるか、あるいは脱硫効率が1週間継続して95%を越える(あるいは概ね1週間継続して95%を越える)ことになると考えられる。
[0043]
 ステップS9にて「YES」の場合には、既述のステップS3に進み、既述のようにして使用済み脱硫剤を増量する。ステップS1、S2、S9及びS3から分かるように、本実施形態では、脱硫効率95%以下を1週間継続しているか否かにかかわらず、脱硫剤の硬度10kg以下を1週間継続した場合には、脱硫剤の原料において使用済み脱硫剤を増量することになる。
[0044]
 一方ステップS9にて「NO」の場合には、使用済み脱硫剤の硫黄含有量(枠内には「B」と略記している)が1週間の測定において全て規定値以下、即ち1週間継続して規定値以下であるか否かを調べる(ステップS10)。硫黄含有量の規定値については、脱硫剤の原料比率などに応じて決定されるが、ここでは13質量%を規定値として挙げておく。そしてステップS10にて「NO」であれば、即ち使用済み脱硫剤の硫黄含有量が1週間の内一度でも規定値を越えた場合には、ステップS1に戻る。この場合においても、「NO」の場合には、実際には、硫黄含有量が1週間あるいは概ね1週間継続して規定値を越えることになると思われる。
[0045]
 ステップS10の判断が「YES」の場合には、第1の脱硫塔5及び第2の脱硫塔6に対する脱硫剤の単位時間当たりの供給量が規定値よりも多くなっている可能性がある。即ち第1の脱硫塔5及び第2の脱硫塔6における脱硫剤の滞留時間が規定値よりも短くなっている可能性がある。そこで第1の脱硫塔5の脱硫剤の単位時間当たりの供給量及び排出量と、第2の脱硫塔6の脱硫剤の単位時間当たりの排出量とを調べ、これら供給量あるいは排出量が各々の規定値を維持しているか否かを判断する(ステップS11)。
[0046]
 ステップS11にて「YES」の場合には、図3BのステップS11aに進む。脱硫剤の単位時間当たりの供給量が規定値である場合には、脱硫剤の性能が低下している可能性が高いことから、脱硫剤の原料比率において、使用済み脱硫剤を所定値だけ増量し、消石灰を所定値だけ減量する。一方ステップS11にて「NO」の場合には、脱硫剤の単位時間当たりの供給量が規定値になるように、図1に示す排出バルブ21a、61、51の開度を調整する(ステップS12)。
[0047]
 そしてステップS11aに進んだ場合には、例えば4週間後に使用済み脱硫剤の硫黄含有量が規定値例えば13質量%以下であるか否かを調べ(ステップS11b)、「NO」であれば、即ち脱硫剤の硫黄含有量が規定値を越えていれば、全ての原料の比率を規定値に戻す(ステップS11c)。なお「4週間」の意味については、既述の通りである。ステップS11bにて「YES」であれば、ステップS8に進み、詳細点検を行う。
[0048]
 ステップS2に説明を戻すと、ステップS2にて「NO」であった場合には、脱硫剤の原料である消石灰を所定量例えば5質量%減量し、石炭灰を消石灰の減量分に対応して5質量%増量する(ステップS13)。この操作は、脱硫性能が低下したときに、脱硫剤の原料である消石灰の質量比(含有量)を低減することで、脱硫性能が向上するという本発明者が得た知見に基づいている。 
石炭灰の増量分は、消石灰を減量した分(量)に見合うだけの量であるが、両者の値が互いに極端に離れていなければ、両者の値を一致させることに限られない。例えば消石灰を5質量%減量し、石炭灰を5.1%増量した場合でも、本発明の効果は得られる。
[0049]
 水熱処理時間を延長した後、4週間後に脱硫効率が例えば95%以下であるか否かを判断する(ステップS14)。「4週間」の意味については、ステップS4にて説明したとおりである。ステップS14にて「NO」の場合には、ステップS13にて変更した原料の比率を変更前の値に戻す(ステップS15)。ステップS14にて「YES」の場合には、ステップS5にて説明したと同様に、脱硫剤の製造設備1の蒸気養生装置4における水熱処理時間を設定時間よりも例えば15%延長する(ステップS16)。
[0050]
 ステップS16にて水熱処理時間を延長した後においては、ステップS14と同様の判定を行う(ステップS17)。即ち、ステップS17では、水熱処理時間を延長した後、4週間後に、脱硫効率が例えば95%以下であるか否かを判断する。ステップS17は、水熱処理時間を延長した後の脱硫剤が脱硫処理を終えた後、当該脱硫剤の性能に対する水熱処理時間の延長の影響を調べるためのステップである。ステップS17の判断が「NO」であれば、ステップS13にて変更した原料比率を変更前の比率に戻し、またステップS16にて変更した水熱処理時間を変更前の水熱処理時間に戻す(ステップS18)。 
 ステップS17の判断が「YES」であれば、想定外の事象が起きていると思われることから、脱硫システムの詳細点検を行う。なお、ステップS17の判断が「YES」であったときに、更にステップS17に戻り、再度ステップS17で「YES」であったときに詳細点検(ステップS18)を行うようにしてもよい。 
 フローチャートにおいて「エンド」になったときには、また新たに1週間の測定期間を設定してステップS1における判断が開始されることになる。
[0051]
 上述のフローチャートに関して次の点を記載しておく。ステップS1、S2、S9及びS10において、排煙ガスの脱硫効率と脱硫剤の硬度と使用済み脱硫剤の硫黄含有量とを既述したように所定のタイミングで求め、測定値が1週間継続して規定値以下であるか否かを判定しているが、この判定は、前記脱硫効率、硬度、硫黄含有量が規定値を越えているか否かを評価するための一例として行っている。従って、評価手法としては、測定の時間間隔は、任意に設定することができ、また測定値が規定値を外れている継続期間についても任意に設定することができ、例えば継続期間を3日などにすることもできる。
[0052]
 上述の実施形態では、消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための石灰と、石膏と、を含む脱硫剤を脱硫処理に使用した後の使用済み脱硫剤を、新たな脱硫剤の石膏源として使用している。そして脱硫剤の硬度を測定し、硬度が予め設定した値以下であると評価したときには、使用済み脱硫剤を予め設定した量だけ増量し、その増量に見合う分だけ消石灰を減量している。従って、脱硫剤の硬度を予め設定した値以上に維持することができ、このため脱硫効率が安定した運転を行うことができる。
[0053]
 更に、使用済み脱硫剤の硫黄含有量が規定値を越えているか否かを監視している(ステップS10)。このため、脱硫塔6に対する単位時間当たりの脱硫剤の供給量が規定値から外れていること、あるいは脱硫剤の性能の低下を検出することができる。そして脱硫剤の性能低下に対しては、既述のように脱硫剤の原料の混合比率を変更することで脱硫剤の性能を回復することができる。
[0054]
 また本発明では、脱硫剤の硬度を測定し、硬度が予め設定した値以下であると評価したときには、消石灰を予め設定した量だけ減量し、使用済み脱硫剤を予め設定した量だけ増量するステップ(第1の原料比率変更工程に相当するステップS3)が必要であるが、その他のステップの組み合わせは、図3A、3Bの記載に限定されるものではない。例えばステップS3の後ステップS1に戻り、ステップS9にて「NO」のときに原料比率を復帰させるなどの運転手法を採用してもよい。 
 また上述実施形態では脱硫塔を2段設置しているが、1段のみ設置する構成であってもよいし、3段以上設置してもよい。

検証試験

[0055]
 消石灰、石炭灰及び使用済み脱硫剤を原料として用い、石炭灰を35質量%に固定し、消石灰量を35質量%、使用済み脱硫剤の添加量を30質量%に設定して製造した脱硫剤(1)と、消石灰量を30質量%、使用済み脱硫剤の添加量を35質量%に設定して製造した脱硫剤(2)とを用意した。使用済み脱硫剤はCa利用率が65%のものを使用した。
[0056]
 各脱硫剤(1)、(2)について硬度を測定したところ、脱硫剤(1)の硬度は、4.6kgであり、脱硫剤(2)の硬度は、5.8kgであった。硬度の測定は木屋式硬度計を用い、1試料につき20回の硬度測定を行って、測定値の平均値をその試料の硬度とした。この結果から、消石灰の含有量を減らし、使用済み脱硫剤の添加量を増やすことにより脱硫剤の硬度が大きくなることがわかる。

符号の説明

[0057]
1        脱硫剤の製造設備
2        脱硫装置
31~33    貯留部
31b~33b  計量器
34、36    混練機
35       貯留部
37       押し出し成型機
4        蒸気養生装置
41       乾燥機
5        第1の脱硫塔
6        第2の脱硫塔
7        流路部材

請求の範囲

[請求項1]
 硫黄酸化物を含む排煙ガスに対して脱硫を行う乾式の脱硫装置を運転する方法において、
 消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材と、石膏と、を含む脱硫剤を脱硫処理に使用した後の使用済み脱硫剤を用い、当該使用済み脱硫剤と、消石灰と、シリカ及びアルミナを供給するための活性源供給材と、を混合して脱硫剤を製造する工程と、
 前記工程で製造された脱硫剤を脱硫塔の上部から供給して下方に移動する脱硫剤からなる移動層を形成する工程と、
 前記移動層に対して十字流状となるように排煙ガスを接触させる工程と、
 前記脱硫塔の下部から使用済み脱硫剤を取り出す工程と、
 脱硫剤の硬度を測定し、硬度が予め設定した値以下であると評価したときには、消石灰を予め設定した量だけ減量し、使用済み脱硫剤を予め設定した量だけ増量する第1の原料比率変更工程と、を含み、
 前記脱硫剤を製造する工程は、少なくとも消石灰及び前記活性源供給材を含む混合物を加温した状態で、水蒸気雰囲気中にて養生する工程を含むことを特徴とする脱硫システムの運転方法。
[請求項2]
 前記第1の原料比率変更工程を行った後、
a)前記脱硫塔に流入する前及び後の排煙ガス中の硫黄酸化物の各濃度を測定し、濃度の測定結果に基づいて排煙ガスの脱硫効率を求め、排煙ガスの脱硫効率が予め設定した値以下であると評価すること、及び
b)脱硫剤の硬度が予め設定した値以下であると評価すること、
の少なくとも一方であるときに、前記養生する工程を設定時間よりも延長して実施することを特徴とする請求項1記載の脱硫システムの運転方法。
[請求項3]
 前記脱硫塔に流入する前及び後の排煙ガス中の硫黄酸化物の各濃度を測定し、濃度の測定結果に基づいて排煙ガスの脱硫効率を求め、排煙ガスの脱硫効率が予め設定した値以下であると評価し、かつ脱硫剤の硬度が予め設定した値を越えていると評価したときに、消石灰を予め設定した量だけ減量し、前記活性源供給材を予め設定した量だけ増量する第2の原料比率変更工程を行うことを特徴とする請求項1または2記載の脱硫システムの運転方法。
[請求項4]
 前記第2の原料比率変更工程の後、排煙ガスの脱硫効率が予め設定した値以下であると評価したときに、前記養生する工程を設定時間よりも延長して実施することを特徴とする請求項3記載の脱硫システムの運転方法。
[請求項5]
 前記脱硫塔に流入する前及び後の排煙ガス中の硫黄酸化物の各濃度を測定し、濃度の測定結果に基づいて排煙ガスの脱硫効率を求め、
 排煙ガスの脱硫効率が予め設定した値を越えていると評価しかつ脱硫剤の硬度が予め設定した値を越えていると評価したときには、使用済み脱硫剤の硫黄含有量を測定し、硫黄含有量が予め設定した値以下であると評価したときには、前記脱硫塔に対する脱硫剤の単位時間当たりの供給量が規定値を維持しているか否かを確認する工程を行い、
 前記供給量が規定値を維持していないと判断したときには、前記供給量を規定値に修正することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の脱硫システムの運転方法。
[請求項6]
 前記供給量が規定値を維持しているか否かを確認する工程を行った結果、前記供給量が規定値を維持していると判断したときには、消石灰を予め設定した量だけ減量し、使用済み脱硫剤を予め設定した量だけ増量する第3の原料比率変更工程を行うことを特徴とする請求項5記載の脱硫システムの運転方法。
[請求項7]
 前記養生する工程は、当該混合物を、水蒸気が通過しないように構成された載置部の上に載置して行うことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の脱硫システムの運転方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]