JPH024422A - 湿式排煙脱硫装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は湿式排煙脱硫装置に係り、特にユーテイリテイ
コストを最少にするのに好適な制御方式〔従来の技術〕 湿式排煙脱硫装置は第３図に示される様に、入口排ガス
２３を吸収塔２４において吸収？＆２９と気液接触させ
、排ガス中のＳＯ□は吸収液中に亜硫酸塩の形で固定さ
れ、排ガスは排出ライン２５を通って煙突から排出され
る。ＳＯ□を吸収した吸収液２９は、塔底部からタンク
３０に流下する。タンク３０には吸収剤スラリ流量調整
弁２２を通して吸収剤が供給され、ＳＯ，の吸収性能を
回復した液は吸収塔循環ポンプ２１により吸収塔２４へ
供給される。循環液の一部は抜出しライン２６を通って
排出され、後工程において、吸収液中の亜硫酸塩は酸化
され、石こうとして回収される。

この種の湿式排煙脱硫装置の制御方式として関連するも
のには、例えば特開昭６０−１１０３２０号が挙げられ
る。この制御方式では、第３図に示すように吸収塔に流
入する排ガスの負荷量に対応してシミュレーションモデ
ル２８により吸収塔を循環する吸収液の最適ＰＨ値１６
及び吸収液循環用ポンプの最適稼動台数２７を設定し、
負荷安定時には、最適稼動台数から１を減じた台数を設
定し、前述の最適ＰＨ値に一定の増加分を加えてこれを
ＰＨの設定値とし、シミュレーションモデルにより、脱
硫率が目標値を満足している場合に限って、この変更し
た設定値にもとづいて吸収剤供給量及びポンプ台数を制
御している。

しかしながら、この制御方式では、流体継手等によるポ
ンプ回転数制御には対応できないこと、最適ＰＨの設定
値にもとづいて、吸収剤を供給したとしても、吸収剤の
供給に対するＰＨの応答は非常におそく、特に吸収液中
の亜硫酸塩の酸化状態によっては、吸収剤の活性が低下
することによりＰＨの偏差にもとづくフィードバック制
御では、ＰＨを設定値に維持できないこと（なお、この
状態は吸収液中に亜硫酸塩の固形物がほとんどなく、液
中の全亜硫酸が過飽和状態で存在する場合に生じ、吸収
剤の中和反応速度が極端に鈍くなることによるものであ
る）、また、経済性を考慮した場合、トータルユーテイ
リテイコスト、すなわち、吸収剤消費に要するコストと
循環ポンプ動力コストの合計値が最少となる制御方式で
あるという保証がない等という点については配慮されて
いなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はポンプ回転数制御、吸収剤の活性低下、
ユーテイリテイコストの最少化について配慮がされてお
らず、制御性及び経済性の面で問題があった。

本発明の目的は、吸収液ＰＨの制御性を亜硫酸塩の酸化
状態にかかわらず向上させ、ユーテイリテイコストを最
少にし、かつ循環ポンプの回転数制御にも対応できる制
御方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、オンライン計測信号にもとづいて同定され
た吸収塔循環流量デマンド演算器及び吸収剤スラリ流量
デマンド演算器を設置し、この出力信号を利用して、Ｐ
Ｈ補正信号演算器において、最適すなわち、トータルユ
ーテイリテイコストが最少となるＰＨ補正信号を出力し
、この信号にもとづいて決定された吸収塔循環流量及び
吸収剤スラリデマンドによって循環量及び吸収剤供給量
を制御することにより、達成される。

〔作　用〕

吸収塔循環流量デマンド演算器はオンライン同定された
脱硫率予測モデル、により、脱硫率の目標値が維持でき
る吸収塔循環流量デマンド信号を出力するように動作す
る。

吸収剤スラリ流量デマンド演算器はＰＨの予測値が実測
値に合致するように、吸収剤の反応速度定数を自動修正
して、吸収剤濃度を予測するとともに、ＰＨの設定値を
維持できる吸収剤の供給量デマンド信号を出力するよう
に動作する。

この上記２つの出力信号から、トータルの必要コストを
算出し、このコストが最少となるＰＨ補正信号がＰＨ補
正信号演算器より出力される。

この出力信号にもとづいて、吸収液ＰＨの最適値が決定
され、順次、吸収塔循環流量デマンド及び吸収剤スラリ
流量デマンドが決定される。

それによって、この２つのデマンド信号は、常時修正さ
れるようになるので、吸収液の酸化状態は、吸収剤の反
応速度定数からフィードバックでき、Ｐ　Ｉ（を維持す
るのに必要な吸収剤濃度の設定値にもとづいて吸収剤供
給量を制御できるので、ＰＨの制御性が向上する。すな
わち、ＰＨは設定値に早く追従できるので、これにもと
づいた、循環量も、トータルユーテイリテイコストを最
少にできるように制御できる。

また、循環量デマンドから、ポンプ稼動台数信号への変
換は例えば第２図のようにして実現できる。なお、負荷
変動時には、衆知のように図示したようなヒステリシス
を設ける。

したがって、ポンプ回転数制御のみならず、台数制御に
も本制御方式が適用できることは自明である。

〔発明の実施例〕

本発明の湿式排煙脱硫装置の制御方式の具体的実施例を
第１図に示す。第１図において、６は吸収塔循環流量デ
マンド演算器であり、以下の演算を実施する。脱硫率η
は、運転条件との間に次式の因果関係がある。

ここで、（１）式より ここに、η：脱硫率、η。：基準脱硫率、　　ＰＨ：吸
収液ＰＨ値、Ｌ／Ｇ：液−ガス比、Ｓｏｗ：入口ＳＯ□
濃度。

（１１式より、脱硫率目標値設定器ｌの出力信号ηｓａ
ｔ、最適ＰＨ値信号を６ＰＨ，。０、入口ｓｏ、ＦＲｔ
度計３の出力信号Ｓｏｔ、排ガス流量計４の出力信号Ｇ
を用いて、吸収塔循環流量デマンド信号１２Ｌｄ−を次
式で求める。

ここに、η”　、ＰＨ”　、Ｌ／Ｇ“ １サンプル前の値を示す。なお、 Ｓｏｔは ここに、Ｓｏｔ。　：出口ＳＯｔ濃度計３１の出力信号
。

このように、吸収塔循環流量デマンド演算器６は、（２
）及び（３）式より、吸収塔循環流量デマンド信号１２
及び（１）式より脱硫率信号３２を演算する。

７は吸収剤スラリ流量デマンド演算器であり、以下の演
算を実施する。

吸収液中の吸収剤濃度は、次式より求める。

ｙ ・・・（５） （５）及び（６）式を、吸収剤スラリ流量計１８の出力
信号、排ガス流量計４の出力信号、入口ＳＯ□濃度計３
の出力信号、吸収塔循環流量デマンド演算器６の出力信
号である脱硫率信号３２．抜出し流量計５の出力信号を
用いて解くことにより、吸収剤濃度Ｘが求められる。

一方、除去ＳＯ□量と吸収剤消費量は等しいので、 ここに、■＝タンク体積（１）、ｘ：吸収剤濃度（ｍｏ
ｌ　／　ｊ２）　、ｔ　：時間（ｈ）　、ｙ　：吸収剤
スラリ濃度（−）　、ｙｐ　：吸収剤純度（−）　、Ｍ
。

：吸収剤分子量（ｋｇ／ｍｏｌ）、Ｇ８゜：吸収剤スラ
リ流１１（Ｉｑｒ／ｈ）、Ｒ：ＳＯ□吸収量（ｍｏｌ　
／ｈ）、ｓｏ。

Ｇ、：抜き出し流量（ｋｇ／ｈ）、γ：吸収液比重量と
なる。ここに、ｋ：溶解速度定数、（Ｈ”）：水素イオ
ン濃度（ｍｏｌ／／）、（Ｃａ”　）：全カルシウムイ
オン濃度（ｍｏｌ　／　１　）　、α、β、γ：定数。

（Ｈ”　　）＝１０−ＰＮ ・・・（８） であり、 上式のＰＨに、 ＰＨ計３３の出力信号を用 ：排ガス中水分（−）。

い、（７）及び（８）式より、溶解速度定数ｋがオンラ
イン同定できる。なお、（Ｃａ”　）はＰＨ計３３の出
力信号及び系内の塩素イオン濃度より容易に推定できる
。

最適ＰＨ値信号を６ＰＨ，。、を用いて、（６１，（７
）。

（８）式より、必要な吸収剤濃度Ｘ　ｓａｔはとなる。

したがって、吸収剤スラリ流量デマンド信号１３Ｇ　ｔ
ｅａは、 ・・・αω に＝Ｍ、　　・■／Δｔ ・・・αＤ となる。

ここに、Δｔ：吸収剤濃度補正時間（ｈ）吸収塔循環流
量デマンド信号１２及び吸収剤スラリ流量デマンド信号
１３を用いて、ポンプ動力コスト演算器８で、動力コス
ト、吸収剤コスト演算器９で、吸収剤コストを演算し、
加算器１１ｂで両信号を加えて、ユーテイリテイコスト
信号１４が求まる。この信号１４を用いて、ＰＨ補正信
号演算器１０では、ユーテイリテイコスト信号１４が最
少となるようなＰＨ補正信号１５を出力する。

このＰＨ補正信号１５の求め方は、例えば、ＰＨの補正
幅が高々１．０であるので、この区間を１０等分して補
正幅を仮定すれば、前述の手順により、ユーテイリテイ
コスト信号１４が求まり、この中から、信号１４が最少
となるＰＨ補正信号１５を選べばよい。このＰＨ補正信
号１５とＰＨＨ期値設定器２の出力信号を加算器１１ａ
で加算して最適ＰＨ値信号を６が求まる。

この最適Ｐ）Ｉ値信号１６にもとづいて決定される吸収
塔循環流量デマンド信号１２と吸収剤スラリ流量デマン
ド信号１３によって、吸収塔循環ポンプ２１及び吸収剤
スラリ流量調整弁２２を調節計２０ａ及び２０ｂを用い
てカスケード制御する。

この制御方式では、吸収塔循環流量は流体継手等による
ポンプ回転数制御を想定したものであるが、ポンプ台数
制御の場合には、第２図に示したように、吸収塔循環流
量デマンド信号１２をポンプ台数信号に変換することに
より、容易に台数制御が実現できる。

なお、ポンプ増白及び凍台時には、図示したようなヒス
テリシスを設けることにより、ハンチングがさけられる
。

本発明はこのような構成であるから、湿式排煙脱硫装置
のユーテイリテイコストを最少にできる運転が可能とな
る。また、吸収剤の溶解速度定数はオンラインで同定さ
れているので、準全量酸化領域における吸収剤の活性低
下に対しても、吸収液のＰＨを目標値に維持できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、最適なＰＨ値をオンラインで運転状態
に即応して決定し、このＰＨ値にもとづいて、吸収塔循
環流量及び吸収剤スラリ流量を制御できるので、要求さ
れる脱硫性能を維持でき、かつ、トータルユーテイリテ
イコスト、すなわち、吸収塔循環ポンプ動力コスト及び
消費される吸収剤コストの合計コストを最少にできると
いう効果がある。

また、吸収剤の活性、すなわち溶解速度定数がオンライ
ン同定できるので、準全量酸化領域においては、（９）
式の値が増加し、α０）式の右辺第２項の値が大きくな
って、大量の吸収剤が投入され、ＰＨは最適な値に維持
できる。この場合、吸収剤の大幅な投入よりも、吸収塔
循環流量の増加で対処する方が、コスト面で有利な場合
も考えられ、この判断はオンラインで実行できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる湿式排煙脱硫装置の制御方式の一
実施例を示す制御系統図、第２図はポンプ台数信号の説
明図、第３図は従来の制御方式の概念図である。 ６・・・吸収塔循環流量デマンド演算器、７・・・吸収
剤スラリ流量デマンド演算器、１０・・・吸収液ＰＨ補
正信号演算器、１２・・・吸収塔循環流量デマンド信号
、１３・・・吸収剤スラリ流量デマンド信号、１５・・
・ＰＨ補正信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ等の排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去する湿式排
   煙脱硫装置において、吸収塔循環流量デマンド演算器と
   吸収剤スラリ流量デマンド演算器と吸収液ＰＨ補正信号
   演算器とを設け、前記吸収塔循環流量デマンド演算器及
   び吸収剤スラリ流量デマンド演算器のデマンドに対して
   、前記吸収液ＰＨ補正信号演算器により合計ユーテイリ
   テイコストを演算して、この値が最少となるようなＰＨ
   補正信号を得、このＰＨ補正信号より最適ＰＨ値信号を
   求めて、吸収塔循環流量及び吸収剤スラリ流量を制御す
   ることを特徴とする湿式排煙脱硫装置の制御方式。