JPH03288523A

JPH03288523A - 排煙脱流装置の制御装置

Info

Publication number: JPH03288523A
Application number: JP2084910A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Fujimoto; 藤本　和幸; Tadashi Nishikawa; 正西川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1990-04-02
Publication date: 1991-12-18

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）本発明はボイラから吐き出される排煙ガス中に含まれる
イオウ酸化物の除去のために用いられる排煙脱硫装置の
制御装置に関する。

（従来の技術）近年、世界的なエネルギー事情により、ボイラ燃料の多
様化が進められ、より安価な燃料を求めて、石炭や石油
コークス・重質油（アスファルト・石油ピッチ等）等の
燃料への転換が進められている。石炭については、事業
用発電ボイラに多量に使用されるようになった。

一方、石油コークス・重質油については灰分が少なく従
来の重油焚ボイラの改造で対応できることから、その燃
焼技術の確立とともに産業用ボイラ用に普及するに至っ
ている。

ボイラから吐き出される排煙ガス中には、燃料中のイオ
ウ分の燃焼によって生成するイオウ酸化物（ＳＯ□、Ｓ
Ｏ，）が含まれる。

ＳＯ，は燃焼ガス中の水蒸気と反応して硫酸蒸気を生し
、酸露点以下に温度が下がると凝結する。

またＳ０２は煙突から排出された後、太陽光線などによ
り一部はＳ０３に変化し大気汚染源となる。

したがって、イオウ酸化物の発生を防止しなければなら
ない。そのためには、重油脱硫も含めて使用燃料の低イ
オウ化を図ると共に、排煙脱硫装置によってイオウ酸化
物を除去するための処理を行なう。排煙脱硫装置はイオ
ウ酸化物をアルカリ性吸収剤（石灰の懸濁液、ＮａＯＨ
溶液など）に吸収させ、これを化学処理して副生品とし
ては回収する湿式脱硫が主流である。副生品としては大
部分の場合、石こうとして取り出されている。

第４図は従来におけるボイラ排ガス処理の説明図である
。

燃料と空気が送り込まれ燃焼するボイラ１からの排煙ガ
スは、空気予熱器２を通り電機集じん器３へ渡される。

空気量じん器３で排煙ガス中のばい塵が除去される。

脱硫装置４では吸収剤流量調節弁７を通して吸収剤が送
り込まれる。吸収剤は石灰石を粉状にした水との混合液
であり、アルカリ性の吸収液である。

脱硫装置４内ではボイラ１からの排煙ガスに吸収剤を噴
霧し接触させる。脱硫袋Ｈ４から排出された排煙ガスは
煙道５を通し、煙突６へ出て大気中へ一放出される。脱
硫装置４で排煙ガス中のイオウ酸化物と吸収剤とが化学
処理された後、脱硫装置４の底から酸化槽８へ吸収液が
送られる。脱硫装置４の内部での吸収工程の化学反応式
は次の通りである。

ＣａＣ０１＋ＳＯ２＋１／２Ｈ２０→Ｃａ５Ｏ１・１／
２Ｈ２０＋ＣＯ□酸化槽８の中では、さらに酸素０□と
反応させ、次の式の化学反応がなされる。

ＣａＳＯ３・１／２Ｈ２０＋ｌ／２０２＋３／２Ｈ２０
→ＣａＳＯ４・２Ｈ２０最終的には石こうＣａＳＯ４・
２Ｈ２０として取り出される。

次に排煙サンプル管９に煙道の排煙ガスの一部を導き、
二酸化イオウＳＯ２の濃度を測定する。脱硫装置４を通
った排煙ガス中のＳＯ２の分析計１０に入力する。これ
により、脱硫装置４を通った排煙ガス中の５０２の濃度
を測定する。脱硫装置４内での脱硫装置４内でのＳＯ２
の吸収が少ないと、分析計１０の値はＳＯ２濃度大と示
し、ＳＯ□の吸収が充分になされると分析計１０の値は
濃度低と示される。この濃度の値は電気信号として制御
装置１１へ送られる。制御部Ｍ１１では分析計１０から
の信号とその目標値とを比較し、差があるときには、そ
の差が零となる方向にするための信号を吸収剤流量調節
弁７へ送る。即ち、煙道５を通る排煙ガス中のＳＯ２濃
度が高いと、吸収剤流量調節弁７を開方向にし、吸収剤
を脱硫袋Ｗ４へ流し化学反応を促進させる。逆に、排煙
ガス中のＳＯ２濃度が低すぎると、吸収剤流量調節弁７
を閉方向に操作し吸収剤の流量を減方向にし、化学反応
を押さえる。このようにＳＯ□濃度がその目標値となる
ように、制御装置１１は動作する。

第５図にその制御装置１１１の従来の制御ブロック図を
示す。設定器１０１は煙突６から吐き出す排煙ガスのＳ
Ｏ２濃度の目標値を設定する設定器である。

加え合せ点１０２は目標ＳＯ□濃度設定器１０１からの
目標値と分析器１０からの出力との偏差を算出するもの
で、その偏差は速度形比例積分調節器１０３に入力され
比例と積分の演算が行われる。そして、速度形・位置形
変換器１０４は、速度形比例積分調節器１０３の出力を
位置形信号に変換するものであり。

速度形比例積分調節器１０３の出力ΔＣｎを入力し、Ｍ
Ｖｎ＝ＭＶｎ−１＋　ΔＣｎという演算を行なう、コ、
：ｍテＭＶとは、ｍａｎｉｐｕｌａｔｅｄ　ｖａｒｉａ
ｂｌｅ　　（操作量）の略である。プロセス１０５は、
速度形・位置形変換器１０４の出力ＭＶを受け、吸収剤
流１調節弁７を操作することによって脱硫装置４での化
学反応が変化し分析器ＩＯを通してＳＯ２濃度を得るま
での過程である。

（発明が解決しようとする課題）ところが、このような従来の制御装置では、単にＳＯ２
濃度をフィードバックし、その目標値に合致するよう制
御するだけのものであるから、外乱を考慮した系になっ
ていない。即ち、ボイラに投入される空気量と石炭など
の燃料の量の変動に対しての考慮がなされていないので
、得られなかった。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は従来のフィードバック制御部にフィードフォワ
ード制御部を追加した構成とし、ランダムに発生する外
乱に対して、安定な制御系となるようにする。

（作用）外乱となる要因はボイラに投入される空気量であり、ま
た石炭などの燃料の硫黄分の量である。

これらを検出してフィードフォワード制御部に入力し、
これによて外乱に対する補償を先行して行う。

（実施例）以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は本発明に
よるボイラ排ガス処理の説明図である。

本発明では空気流量検出部１２および石炭量検出部１３
を設け、空気流量と石炭量を測定しこれらは制御装置１
１に入力される。

第２図に本発明の制御装置１１のブロック図を示す。本
発明においては従来のフィードバックｆｉｉＪ１１部に
フィードフォワード制御部２００を設け、このフィード
フォワード制御部２００にて石炭量と空気量との外乱を
補償する。この外乱補償は以下のようにしてなされる。

空気流量検出部２０１からの空気流量フィードフォワー
ドゲイン２０２を通して乗算器２０９に入力される。

一方、石炭量検出部２０３からの石炭量は硫黄量計算部
２０４に入力され、硫黄量が計算される。これは、石炭
の種類により硫黄の含有量が異なるので硫黄計算部２０
４にあらかじめ単位重量あたりの硫黄含有量を登録して
おき、重量を掛算することにより硫黄量を算出するもの
である。ここで算出された硫黄量は設定硫黄量２０５と
加え合せ点２０６で比較され、その差分をあらかじめ設
定されている設計硫黄変化幅２０７で除算器２０８にて
除算し比率が求められる。そして、この比率と空気流量
とを乗算器２０９で掛算し、この乗算器２０９の出力を
静特性補償分２１０と動特性補償分２１３とに入力する
。

静特性補償手段２１０は比例要素からなり、差分演算部
２１１は静特性補償手段２１０からの信号に対してデジ
タル計算により前回値ＤＩｌ−１と現在値Ｄ１１との差
ΔＤｏ　＝Ｄｎ−Ｄｎ−１を求める。

さらに加え合せ点２１２で速度形比例積分調節器１０３
からの信号ΔＣ１１とΔＤｏを加算し、ΔＭＶｎ＝ΔＣ
ｎ＋ΔＤｎとし、速度形位置形変換器１０４に入力する
。

一方、動特性補償手段２１３では（ＴＰ　−ＴＤ）Ｓ１＋ＴＤ−５なる不完全微分の関数を掛ける演算を行う。ここでＴＰ
はプロセス側の時定数、ＴＤは外乱側の時定数である。

制限手段２１４は不完全微分の関数の掛算により許容範
囲をオーバーするものを抑えるためのものである。加え
合せ点２１５では制限手段２１４から来る信号と速度形
位置形変換器１０４からの信号を加算しプロセス１０５
へ出力している。

第３図は第２図を簡略化して示した図であり、空気量お
よび石炭量の変動が外乱３０１としてプロセス１０５に
入ると、この外乱３０１はフィードフォワード制御部２
００にも入力され、静特性補償手段２１０では外乱を打
ち消す量を予測してプロセス１０５に与えるべく操作量
３０２を算出する。すなわち静特性補償手段２１０では
比例演算が行われ、入力される外乱３０１と同じ波形を
操作量３０２として出力する。

一方、動特性補償手段２１３では、外乱補償の進み／遅
れを調整する。すなわち、動特性補償手段２１３は、外
乱補償のため進み遅れ調整後の波形が操作量３０３とし
て出力される。結局、静特性補償分動特性補償分フィー
ドバック制御部の信号３０４の合計した操作量３０５が
プロセス１０５へ与えられ。

外乱を打消すように動作する。

［発明の効果コ以上達人たように、本発明によればフィードフォワード
制御部の静特性補償手段により石炭量の増減量による外
乱の影響を打消すことができ、また動特性補償手段によ
り、外乱の進み遅れが調整できる。また、フィードバッ
ク制御部により、フィードフォワード制御による制御偏
差を補償できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるボイラ排ガス処理の説明図、第２
図は本発明の一実施例の制御ブロック図、第３図は第２
図を簡略化して示したブロック図、第４図は従来のボイ
ラ排ガス処理の説明図、第５図は従来の制御ブロック図
である。ｌ・・・ボイラ、２・・・空気予熱器、３・・・電気集
じん器、４・・・脱硫装置、５・・・煙道、６・・・煙
突、７・・・吸収剤流量調節弁、８・・・酸化槽、９・
・・排煙サンプル管、１０・・・Ｓ０２分析計、１１・
・・ＳＯ２濃度制御装置、１２・・・空気流量検出部、
１３・・・石炭量検出部、２００・・・フィードフォワ
ード制御部、２０１・・・空気流量検出部、２０２・・
・フィードフォワードゲイン、２０３・・・石炭量検出
部、２０４・・・硫黄量検出部、２０５・・・設定硫黄
量、２０６，２１２，２１５・・・加え合せ点、２０７
・・・設計硫黄量変化幅、２０８・・・除算器、２０９
・・・乗算器、２１０・・・静特性補償手段、２１１・
・・差分演算部、２１３・・・動特性補償手段、２１４
・・・制御手段、１０１・・・目５ｔｓｏよ濃度設定器
、１０２・・・加え合せ点。１０３・・・速度形比例積分調節器、１０４・・・速度
形位置形変換器、１０５・・・プロセス。（７３１７）　　代理人　弁理士　　則　近　　憲　佑
１５１−

Claims

【特許請求の範囲】

ボイラから吐き出される排煙ガス中の硫黄酸化物を除去
するために設けられ、吸収塔内で前記排煙ガスとアルカ
リ性吸収剤とを接触させ化学処理する排煙脱硫装置の制
御装置において、前記吸収塔から吐き出される排ガス中
の残留硫黄濃度を所定値にするために前記吸収塔内に注
入するアルカリ性吸収剤流量を制御するフィードバック
制御部と、前記ボイラに投入する空気流量と石炭量との
変動量を先行して補償するためのフィードフオワード制
御部とを有したことを特徴とする排煙脱流装置の制御装
置。