JP2006075758A - 脱塩制御装置及び脱塩制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理後の排ガス中の塩化水素濃度等の変動を低減し、脱塩剤の使用量を低減することのできる脱塩制御装置及び脱塩制御方法を提供する。
【解決手段】 処理前排ガスの流量と塩化水素濃度とから塩化水素を低減するための脱塩剤必要供給量を求める必要供給量演算手段（２８）と、脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算手段（３０）と、前記脱塩剤必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段（４０、４１）と、前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段（４２）とを備えた脱塩制御装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排出ガス中の塩化水素等の濃度を低減する脱塩制御技術に関し、特に塩化水素を含む排出ガスに脱塩剤を供給する供給量制御に関する。

ごみ焼却炉などの燃焼プラントでは、塩化水素、硫黄酸化物などの排出を規制するため排ガス用脱塩設備が設けられている。この排ガス用脱塩設備では、排ガス中に消石灰、重曹などの脱塩剤を供給し、酸性有毒ガスを脱塩剤との中和反応によって低減するものである。

ところで、脱塩剤は処理する塩化水素等の量に見合った量を供給することになるが、過剰に脱塩剤を供給した場合は、反応で生成した生成物が飛灰として系外に排出され環境汚染の問題となる一方で、供給量が不足した場合も排ガス中の塩化水素等の濃度が規制値を越えて環境汚染の問題となる。

このため、処理量に見合った適正な量の脱塩剤を供給するための供給量制御方法が種々提案されている。図１７は、特許文献１に記載の供給量制御方法を示す図である。特許文献１に記載の供給量制御方法では、排ガスの塩化水素濃度ＰＶと、任意の設定値ＳＶ１とからＰＩＤ操作で演算した操作信号ＭＶ１、及び任意の設定値ＳＶ２とからＰ操作で演算した操作信号ＭＶ２を加算し、この制御出力（ＭＶ１＋ＭＶ２）に基づき所定量の脱塩剤を処理前排ガスに供給する。
特開２００２−１１３３２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術においても、なお解決すべき課題が存していた。

その課題は、脱塩プロセスには大きな時間遅れが存在することに起因するものである。脱塩プロセスの遅れ時間は、設備の規模によっても異なるが、例えば、数分〜数十分に達するものもある。このため、脱塩プロセスの制御システムではこの時間遅れを考慮した構成が求められているが、従来の制御方法とても完全ではないため、制御精度が悪くなる事態も発生している。

特許文献１に開示された制御技術では、ＰＩＤ制御とＰ制御を共に動作させることにより制御応答を早くしている。しかし、この制御方法は本質的にはフィードバック制御である。従って、脱塩剤の供給部からバグフィルタを介して分析計により分析されるまでに大きな遅れ時間が存在している場合には、安定した制御が得られないことが考えられる。

例えば、処理前のガス中の塩化水素濃度等が急変し、あるいは変動している場合には、脱塩剤の供給量を増減させても反応が追いつかず、その結果、処理後の排ガス中の塩化水素濃度が変動することもある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、処理後の排ガス中の塩化水素濃度等の変動を低減し、脱塩剤の使用量を低減することのできる脱塩制御装置及び脱塩制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１に記載の脱塩制御装置は、塩化水素を含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素を低減する脱塩制御装置において、処理前排ガスの流量と塩化水素濃度とから塩化水素を低減するための脱塩剤必要供給量を求める必要供給量演算手段と、脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算手段と、前記脱塩剤必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段と、前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段とを備えた。

また本発明に係る請求項２に記載の脱塩制御装置は、塩化水素と二酸化硫黄とを含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素と二酸化硫黄とを低減する脱塩制御装置において、処理前排ガスの流量と塩化水素濃度とから塩化水素を低減するための脱塩剤の第１の必要供給量を求める第１の必要供給量演算手段と、前記第１の必要供給量に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄とを低減するための脱塩剤の第２の必要供給量を求める第２の必要供給量演算手段と、脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算手段と、前記第２の必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段と、前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段とを備えた。

また本発明に係る請求項３に記載の脱塩制御装置は、塩化水素と二酸化硫黄とを含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素と二酸化硫黄とを低減する脱塩制御装置において、処理前排ガスの流量と塩化水素濃度とから塩化水素のみを低減するための脱塩剤の第１の必要供給量を求める第１の必要供給量演算手段と、前記第１の必要供給量に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄とを低減するための脱塩剤の第２の必要供給量を求める第２の必要供給量演算手段と、脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した第１の供給補正量を求める第１の補正量演算手段と、脱塩処理後の排ガスの二酸化硫黄濃度と、目標二酸化硫黄濃度との偏差量に対応した第２の供給補正量を求める第２の補正量演算手段と、前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量とに基づいて、供給補正量を求める供給補正量演算手段と、前記第２の必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段と、前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段とを備えた。

また本発明に係る請求項４に記載の脱塩制御装置は、上記記載の発明である脱塩制御装置において、前記供給補正量演算手段は、少なくとも２つの演算モードを有し、第１の演算モードは、前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量のうち大きい方を供給補正量として求め、第２の演算モードは、前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量を加算した値を供給補正量として求める。

また本発明に係る請求項５に記載の脱塩制御装置は、上記記載の発明である脱塩制御装置において、前記処理前排ガスの塩化水素濃度をオンラインで測定する塩化水素分析計の測定値を用いる。

また本発明に係る請求項６に記載の脱塩制御装置は、上記記載の発明である脱塩制御装置において、前記供給補正量は、サンプリングＰＩ制御法によって得た制御量から求める。

また本発明に係る請求項７に記載の脱塩制御装置は、上記記載の発明である脱塩制御装置において、前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量とは、それぞれサンプリングＰＩ制御法によって得た制御量から求める。

また本発明に係る請求項８に記載の脱塩制御装置は、上記記載の発明である脱塩制御装置において、前記制御量の増減傾向に対応して前記供給補正量を増減する傾向補正手段を更に備えた。

また本発明に係る請求項９に記載の脱塩制御方法は、塩化水素を含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素を低減する脱塩制御方法において、処理前排ガスの流量と塩化水素濃度とから塩化水素を低減するための脱塩剤必要供給量を求める必要供給量演算ステップと、脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算ステップと、前記脱塩剤必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算ステップと、前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御ステップとを備えた。

また本発明に係る請求項１０に記載の脱塩制御方法は、塩化水素と二酸化硫黄とを含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素と二酸化硫黄とを低減する脱塩制御方法において、処理前排ガスの流量と塩化水素濃度とから塩化水素を低減するための脱塩剤の第１の必要供給量を求める第１の必要供給量演算ステップと、前記第１の必要供給量に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄とを低減するための脱塩剤の第２の必要供給量を求める第２の必要供給量演算ステップと、脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算ステップと、前記第２の必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算ステップと、前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御ステップとを備えた。

本発明によれば、処理後の排ガス中の塩化水素濃度の変動を低減し、脱塩剤の使用量を低減することができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図である。

焼却炉１から排出される処理前ガスは、排ガスダクト２を通って集塵器３に導かれる。この排ガスダクト２の集塵器３の前段には、脱塩剤供給装置４の吹込口が設けられている。脱塩剤の吹込口から吹き込まれた脱塩剤は、集塵器３のフィルタ表面に層を形成し、排ガス中の塩化水素などと反応して反応生成物を作る。そして、この反応生成物は、他のダストと共に回収され処理される。塩化水素などが除去された処理後のガスは、排ガスダクト５を通って煙突６から系外に排出される。

この排ガス処理設備において、脱塩剤の供給量を制御するために脱塩制御装置１０、脱塩剤制御系を構成するための各種センサである、排出ガス流量計１１、炉出口塩化水素濃度検出装置１２及び煙突入口塩化水素濃度検出装置１５が備えられている。脱塩制御装置１０は、これらのセンサの測定値に基づいて制御演算を実行して、脱塩剤供給装置４に供給量を指示する。

図２は、本発明に係る第１の実施の形態の脱塩制御装置１０の構成を示すブロック図である。

脱塩制御装置１０は、フィードフォワード制御部２０、フィードバック制御部２１及び供給量制御部２２を備えている。

フィードフォワード制御部２０は、排ガス流量と炉出口塩化水素濃度とに基づいて脱塩剤の必要供給量を演算し、その値を供給量制御部２２に出力する。フィードバック制御部２１は、煙突入口塩化水素濃度に基づいてサンプリングＰＩ制御演算（詳細は後述する）を行い、その値を供給量制御部２２に出力する。供給量制御部２２は、フィードフォワード制御部２０からの必要供給量信号から運転指示値を求め、その値をフィードバック制御部２１からの制御信号で補正する。そして、その補正後の値を脱塩剤供給装置４に出力する。

このように、本実施の形態の脱塩制御装置１０は、炉出口の塩化水素濃度に基づくフィードフォワード制御を主制御とし、煙突入口塩化水素濃度に基づくフィードバック制御を補正制御として構成している点に特徴がある。

続いて、脱塩制御装置１０の構成と動作について詳細に説明する。

フィードフォワード制御部２０は、フィルタ部２５、２６、及び演算器２８を備えている。フィルタ２５は、排出ガス流量計１１の測定信号の内、高周波の変動成分を除去するローパスフィルタである。フィルタ２６は、炉出口塩化水素濃度検出計１２の測定信号の内、高周波の変動成分を除去するローパスフィルタである。

演算器２８は、排ガス流量Ａ、炉出口塩化水素濃度Ｂとから脱塩剤の必要供給量Ｖ１を式（１）により算出する。

Ｖ１＝Ａ×Ｂ×α×β …式（１）
ここで、αは、塩化水素の量から脱塩剤の量への換算係数（例えば、脱塩剤の分子量／塩化水素の分子量×モル比。モル比は、実験により又は経験により得られる数値で、例えば１．２。）であり、βは、塩化水素の濃度から量（例えば、質量）を求める際の換算係数である。

フィードバック制御部２１は、サンプリングＰＩ制御部３０、設定器３１及び増幅器３８を備えている。

サンプリングＰＩ制御部３０は、設定器３１で設定された設定値ＳＶと煙突入口塩化水素濃度測定値ＰＶとに基づいてサンプリングＰＩ制御演算を行って制御信号ＭＶを出力する。制御信号ＭＶは、増幅器３８によって所定のゲインＧ（＜１）が掛けられて供給量制御部２２に出力される。

ここで、サンプリングＰＩ制御は、公知の制御方法であり、図３にその概略の制御動作を示す。

サンプリングＰＩ制御動作では、サンプリング周期ＴＳごとに制御時間ＴＣの間だけＰＩ制御を行い、残りの時間（ＴＳ−ＴＣ）は、操作出力をホールドする。ここで、サンプリング周期ＴＳは、プロセス無駄時間Ｌ、プロセス遅れ時定数Ｔ、定数γとして、式（２）で表わされる値を参考にして設定される。

ＴＳ＝Ｌ＋γ×Ｔ …式（２）
即ち、サンプリングＰＩ制御は、制御した結果がプロセスに現れてから次の制御動作を行う制御である。従って、無駄時間の長いプロセスの制御に適した制御方法である。また、制御時間ＴＣの間の制御が、ＰＩ制御を用いてＤ制御を用いていないのは、Ｄ制御の要素を組み込むことで制御系が不安定になることを避けるためである。しかし、一方、このサンプリングＰＩ制御はサンプリング周期よりも短い周期の変動が生じた場合には、それに充分に追従して制御できないことが推定される。

図２に戻り、供給量制御部２２は、変換部４０、加算器４１及び設定器４２を備えている。変換部４０は、フィードフォワード制御部２０から入力される必要供給量Ｖ１を脱塩剤供給装置４への運転指示値（回転速度など）に変換する。

加算器４１は、変換部４０の出力値とフィードバック制御部２１の出力値とを加算する。ここで、サンプリングＰＩ制御部３０の出力は増幅器３８により所定のゲインＧ（＜１）が掛けられていることにより、フィードフォワード制御を主制御とし、フィードバック制御を補正制御とする操作が行われる。そして、加算器４１の出力は、設定器４２を介して脱塩剤供給装置４に送られる。なお、設定器４２は、操作者がスイッチ（不図示）を切替えることにより、手動で脱塩剤供給装置４の供給量を操作することができる。

以上説明した、第１の実施の形態の脱塩制御装置１０によれば、炉出口塩化水素濃度検出装置１２に基づいて制御するため無駄時間の影響が少ない。そして、フィードフォワード制御を採用しているため、脱塩処理前の排ガス濃度が短周期で変動した場合でも追従性の良い制御が実現できる。更に、制御すべき位置にある煙突入口における塩化水素濃度値に基づいて補正するため、フィードフォワード制御のオフセットを低減して精度良い制御を実現することができる。さらに、フィードバック制御は、サンプリングＰＩ制御を採用しているため、無駄時間の大きい場合であっても全体の制御系を乱すことなく安定した制御が期待できる。

［第１の実施の形態の変形例］
図４は、第１の実施の形態の脱塩制御装置１０の変形例を示す図である。図２に示す脱塩制御装置１０とは、フィードバック制御部２１のサンプリングＰＩ制御部３０の出力側に傾向補正部３４を設けている点が異なっている。

傾向補正部３４は、煙突入口における塩化水素濃度値の傾向を監視し、それが増加傾向にある場合、サンプリングＰＩ制御部３０の出力値に所定値を加え、減少傾向にある場合、サンプリングＰＩ制御部３０の出力値から所定値を差し引く。

このように構成することにより、フィードバック制御による補正制御の応答性を高めることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態の脱塩制御方法について説明する。排ガス中には二酸化硫黄も存在し、この二酸化硫黄についても有害ガスとして除去する必要がある。また、脱塩剤は排ガス中の塩化水素のみでなく、二酸化硫黄とも反応する。そこで、第２の実施の形態では、塩化水素の測定値のみでなく、二酸化硫黄の測定値をも考慮して脱塩制御を行う点で第１の実施の形態と異なっている。

図５は、本発明に係る第２の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図である。図１に示す第１の実施の形態のガス処理設備の構成と比して、排ガスダクト２に炉出口二酸化硫黄濃度検出装置１３が設けられ、排ガスダクト４に煙突入口二酸化硫黄濃度検出装置１６が設けられている点が異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

図６は、本発明に係る第２の実施の形態の脱塩制御装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示す第１の実施の形態の脱塩制御装置の構成と比して、フィードフォワード制御部２０にフィルタ２７が設けられ、フィードバック制御部２１にサンプリングＰＩ制御部３２、設定器３３及び補正処理部３６が新たに設けられている点が異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

フィードフォワード制御部２０において、フィルタ２７は、炉出口二酸化硫黄濃度検出計１３の測定信号の内、高周波の変動成分を除去するローパスフィルタである。

演算器２８は、排ガス流量Ａ、炉出口塩化水素濃度Ｂ、炉出口二酸化硫黄濃度Ｃとから脱塩剤の必要供給量Ｖ２を式（３）により算出する。

Ｖ２＝Ａ×Ｂ×α×β ＋ Ａ×Ｃ×α’×β’ …式（３）
ここで、αは、塩化水素の量から脱塩剤の量への換算係数（例えば、脱塩剤の分子量／塩化水素の分子量×モル比）であり、α’は、二酸化硫黄の量から脱塩剤の量への換算係数（例えば、脱塩剤の分子量／二酸化硫黄の分子量×モル比）であり、βは、塩化水素の濃度から量（例えば、質量）を求める換算係数であり、β’は、二酸化硫黄の濃度から量（例えば、質量）を求める換算係数である。

フィードバック制御部２１において、サンプリングＰＩ制御部３２は、設定器３３で設定された設定値ＳＶと煙突入口二酸化硫黄濃度測定値ＰＶとに基づいてサンプリングＰＩ制御演算を行って制御信号を出力する。そして、補正処理部３６は、サンプリングＰＩ制御部３０の補正信号と、サンプリングＰＩ制御部３２の補正信号とに基づいて信号処理を実行する。そして、処理後の信号は、増幅器３８によって所定のゲインＧ（＜１）が掛けられて供給量制御部２２に出力される。

なお、補正処理部３６の処理モードは操作者が手動で選択することができる。例えば、補正処理部３６の１つの処理モードでは、いずれか補正信号の大きい方を選択して出力する。また補正処理部３６の他の処理モードでは、両方の補正信号を加算して出力する。

以上説明した、第２の実施の形態の脱塩制御装置１０によれば、第１の実施の形態に述べた効果に加え、更に二酸化硫黄の除去をも安定して図ることができる。

［第２の実施の形態の変形例］
図７は、第２の実施の形態の脱塩制御装置１０の変形例を示す図である。図６に示す脱塩制御装置１０とは、フィードバック制御部２１のサンプリングＰＩ制御部３０の出力側に傾向補正部３４を設け、更にサンプリングＰＩ制御部３２の出力側に傾向補正部３５を設けている点が異なっている。

傾向補正部３５の動作は、第１の実施の形態の変形例で述べた傾向補正部３４の動作と同様であるためその詳細の説明は省略する。

このように構成することにより、フィードバック制御による補正制御の応答性を高めることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明に係る第３の実施の形態の脱塩制御方法について説明する。排ガス中には二酸化硫黄も存在し、この二酸化硫黄についても有害ガスとして除去する必要がある。また、脱塩剤は排ガス中の塩化水素のみでなく、二酸化硫黄とも反応する。そこで、第３の実施の形態では、第２の実施形態と同様に塩化水素の測定値のみでなく、二酸化硫黄の測定値をも考慮して脱塩制御を行う。但し、第３の実施の形態の脱塩制御では塩化水素の分析値のみを用いる点で第２の実施の形態と異なっている。

図８は、本発明に係る第３の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図である。この構成は、図１に示す第１の実施の形態のガス処理設備の構成と同一であるため、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

図９は、本発明に係る第３の実施の形態の脱塩制御装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示す第１の実施の形態の脱塩制御装置の構成と比して、フィードフォワード制御部２０に変換部４３を追加したことが異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

図１０は、炉出口における塩化水素濃度と二酸化硫黄濃度の推移変化を表す図である。この図からわかるように、塩化水素濃度は約７５０ｐｐｍ、二酸化硫黄濃度は約２５ｐｐｍと濃度は大きく異なっているが、塩化水素濃度と二酸化硫黄濃度は同様の変化傾向を示しており、塩化水素濃度と二酸化硫黄濃度との間には、相関関係が存在していることがわかる。

この場合、炉出口塩化水素濃度Ｂ、炉出口二酸化硫黄濃度Ｃとすると式（４）の関係が存在する。

Ｃ＝Ｆ（Ｂ） …式（４）
ここで、Ｆは塩化水素濃度と二酸化硫黄濃度との関係を表わす関数である。

この関係を式（３）に代入すると、供給量第２の必要供給量Ｖ２について式（５）を得る。

Ｖ２＝Ａ×Ｂ×α×β ＋ Ａ×Ｃ×α’×β’
＝Ａ×（Ｂ×α×β ＋ Ｆ（Ｂ）×α’×β’）
＝Ａ×Ｈ（Ｂ） …式（５）
ここで、Ｈは炉出口塩化水素濃度Ｂの関数である。

この式（５）によれば、炉出口塩化水素濃度Ｂのみを測定すれば、その値を用いて塩化水素と二酸化硫黄とを処理するための脱塩剤の供給量を求めることができる。

図１１は、塩化水素濃度のみを除去するために必要な第一の必要供給量と、塩化水素と二酸化硫黄との両方を除去するために必要な第二の必要供給量との関係を示す図である。本図では、第一の必要供給量が多い領域（すなわち炉出口の塩化水素濃度が高い領域）での曲線の傾斜を急にしているが、この特性曲線の形状は脱塩剤の種類や排ガス温度などの条件により決定される（多成分系の反応効率は複雑であるため、実験的または経験的に求められる）。そして、この演算された第二の必要供給量は、さらに変換部４０により運転指示値（回転速度など）に変換される。なお、図１１に示す特性曲線は適宜取り扱いが容易なように変形することができる。例えば、折れ線によって近似しても良い。更に、折れ線の数も適宜選択することができる。さらに、変換部４０と変換部４３を一体化して、第一の必要供給量から運転指示値が直接演算される様にしてもよい。

本実施の形態によれば、塩化水素濃度のみの測定値に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄とを安定的に除去することができる。

［第３の実施の形態の変形例］
第３の実施の形態の脱塩制御装置１０の変形例では、図４に示す第１の実施の形態の脱塩制御装置１０の変形例と同様に、フィードバック制御部２１のサンプリングＰＩ制御部３０の出力側に傾向補正部３４を設けている。

この構成のフィードバック制御部２１の動作については、すでに説明しているためその詳細の説明は省略する。

このように構成することにより、フィードバック制御による補正制御の応答性を高めることができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明に係る第４の実施の形態の脱塩制御方法について説明する。第４の実施の形態では、第３の実施形態と同様に塩化水素の分析値を用いて塩化水素と二酸化硫黄の処理を実行する。しかし、フィードバック制御においては、塩化水素の濃度と二酸化硫黄の濃度とを用いる点で第３の実施の形態と異なっている。従って、第３の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図１２は、本発明に係る第４の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図である。この構成は、図８に示す第３の実施の形態のガス処理設備の構成において、排ガスダクト５に更に煙突入口二酸化硫黄濃度検出装置１６を設けた点のみが異なっている。従って第３の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

図１３は、本発明に係る第４の実施の形態の脱塩制御装置１０の構成を示すブロック図である。図９に示す第３の実施の形態の脱塩制御装置の構成と比して、フィードバック制御部２１にサンプリングＰＩ制御部３２、設定器３３及び補正処理部３６が新たに設けられている点が異なっている。従って、第３の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

本第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、二酸化硫黄の濃度に基づく補正制御が行えるため、より精度の良い脱塩制御を行うことができる。

［第４の実施の形態の変形例］
第４の実施の形態の脱塩制御装置１０の変形例は、図１３に示す第４の実施の形態の脱塩制御装置１０において、フィードバック制御部２１のサンプリングＰＩ制御部３０の出力側に傾向補正部３４を設け、フィードバック制御部２１のサンプリングＰＩ制御部３２の出力側に傾向補正部３５を設けている点が異なっている。

この構成のフィードバック制御部２１の動作については、図７に示す第２の実施の形態の脱塩制御装置１０の変形例において、すでに説明しているためその詳細の説明は省略する。

このように構成することにより、フィードバック制御による補正制御の応答性を高めることができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明に係る第５の実施の形態の脱塩制御方法について説明する。第５の実施の形態では、上述の第１〜第４の実施の形態並びにそれらの変形例において、塩化水素濃度分析装置に応答速度の速い分析装置を用いている点が異なっている。従って、第１〜第５の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

上述のように、脱塩プロセスでは大きな時間遅れが存在することが制御の安定性を妨げる大きな要因となっている。この時間遅れを生ずる要因の１つとして、分析計の分析時間の遅れが指摘できる。そこで、例えば、公知の技術である半導体レーザを光源としてガス濃度を分析する分析計を用いれば、時間遅れを大幅に低減することができるため、制御精度を高めることができる。

図１０に示す塩化水素の変動推移チャートによれば、変動周期は平均約３分であることが読取れる。そうすれば、サンプリング定理によりサンプリング周期は３／２分＝１．５分以内とする必要がある。一方、従来の分析計の時間遅れが平均して１．５分であることから、分析計の時間遅れを短縮することの必要性が裏付けられる。

上述の分析計の仕様では、分析時間は２秒程度であるため、時間遅れを短縮の要請には充分応えられるものである。

なお、このタイプの塩化水素濃度分析装置は、炉出口、煙突入口の少なくとも１つに設けることでも制御精度を向上することができる。

［実機適用結果］
図１４は、従来のフィードバック制御による脱塩制御状況を示す図であり、図１５は、本発明の第４の実施の形態の変形例に係る制御方法による脱塩制御状況を示す図である。図１４、図１５共に、煙突入口における塩化水素濃度の時間推移を示している。これらの図を比較すると本実施の形態に係る制御方法（本制御方法）が有効なことがわかる。

図１６には、従来制御方法と本制御方法を適用した結果を示している。これは１８日間での適用結果を１日平均として算定したものである。

本結果から、本制御方法を適用することにより、排ガス流量がほぼ同じなのに対して、脱塩剤使用量が約１０％程度低減できることが分かつた。従来制御方法では炉出口に塩化水素濃度にピーク（変動）が生じた場合でも煙突入口塩化水素濃度が基準値を超えないように、制御目標値を低めとし、脱塩剤吹込量下限値を高めに設定する必要があった。これに対し、本制御方法では炉出口塩化水素濃度分析計を設けてフィードフォワード制御を加えたことにより、炉出口塩化水素濃度にピークが生じた場合でも、追従性良く脱塩剤の吹込量を増加させることができる。その結果、煙突入口塩化水素濃度のピークを抑えることが可能となり、制御目標値を高めに設定することができたためと考えられる。この制御目標値を高めに設定できたという事実は、煙突入口塩化水素濃度の平均値が新制御方法の方が高くなっているところに現れている。

更に、脱塩剤使用量低減の効果として、飛灰量の減少を図ることができ、本制御方法が環境の汚染が少ない点からも望ましいことがわかる。

以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明はごみ焼却設備に限らず、広く各種の設備に適用することができる。例えば、発電所の燃焼ボイラ、ガス化溶融炉、高炉、ガスエンジン、ディーゼルエンジンなどに適用することが可能である。

なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係る第１の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図。 本発明に係る第１の実施の形態の脱塩制御装置の構成を示すブロック図。 サンプリングＰＩ制御動作を示す図。 第１の実施の形態の脱塩制御装置の変形例を示す図。 本発明に係る第２の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図。 本発明に係る第２の実施の形態の脱塩制御装置の構成を示すブロック図。 第２の実施の形態の脱塩制御装置の変形例を示す図。 本発明に係る第３の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図。 本発明に係る第３の実施の形態の脱塩制御装置の構成を示すブロック図。 炉出口における塩化水素濃度と二酸化硫黄濃度の推移変化を表す図。 必要供給量と実切出し量との関係を示す図。 本発明に係る第４の実施の形態の脱塩制御方法が適用される排ガス処理設備の構成を示す図。 本発明に係る第４の実施の形態の脱塩制御装置の構成を示すブロック図。 従来のフィードバック制御による脱塩制御状況を示す図。 本発明の実施の形態に係る制御方法による脱塩制御状況を示す図。 従来制御方法と本制御方法を適用した結果を示す図。 従来の供給量制御方法を示す図。

符号の説明

４…脱塩剤供給装置、１０…脱塩制御装置、１１…排出ガス流量計、１２…炉出口塩化水素濃度検出装置、１３…炉出口二酸化硫黄濃度検出装置、１５…煙突入口塩化水素濃度検出装置、１６…煙突入口二酸化硫黄濃度検出装置、２８…演算器、３０…サンプリングＰＩ制御部、３１…設定器、３２…サンプリングＰＩ制御部、３３…設定器、３４…傾向補正部、３５…傾向補正部、３６…補正処理部、４０…変換部。

Claims (10)

1. 塩化水素を含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素を低減する脱塩制御装置において、
   排ガスの流量と脱塩処理前の排ガスの塩化水素濃度とから塩化水素を低減するために必要な脱塩剤必要供給量を求める必要供給量演算手段と、
   脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算手段と、
   前記脱塩剤必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段と、
   前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段と
   を備えたことを特徴とする脱塩制御装置。
2. 塩化水素と二酸化硫黄とを含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素と二酸化硫黄とを低減する脱塩制御装置において、
   排ガスの流量と脱塩処理前の排ガスの塩化水素濃度とから塩化水素のみを低減するために必要な脱塩剤の供給量を求める第１の必要供給量演算手段と、
   前記第１の必要供給量に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄との両方を低減するために必要な脱塩剤の供給量を求める第２の必要供給量演算手段と、
   脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算手段と、
   前記第２の必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段と、
   前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段と
   を備えたことを特徴とする脱塩制御装置。
3. 塩化水素と二酸化硫黄とを含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素と二酸化硫黄とを低減する脱塩制御装置において、
   排ガスの流量と脱塩処理前の排ガスの塩化水素濃度とから塩化水素のみを低減するために必要な脱塩剤の供給量を求める第１の必要供給量演算手段と、
   前記第１の必要供給量に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄との両方を低減するために必要な脱塩剤の供給量を求める第２の必要供給量演算手段と、
   脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した第１の供給補正量を求める第１の補正量演算手段と、
   脱塩処理後の排ガスの二酸化硫黄濃度と、目標二酸化硫黄濃度との偏差量に対応した第２の供給補正量を求める第２の補正量演算手段と、
   前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量とに基づいて、供給補正量を求める供給補正量演算手段と、
   前記第２の必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算手段と、
   前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御手段と
   を備えたことを特徴とする脱塩制御装置。
4. 前記供給補正量演算手段は、少なくとも２つの演算モードを有し、
   第１の演算モードは、前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量のうち大きい方を供給補正量として求め、
   第２の演算モードは、前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量を加算した値を供給補正量として求めることを特徴とする請求項３に記載の脱塩制御装置。
5. 前記処理前排ガスの塩化水素濃度をオンラインで測定する塩化水素分析計の測定値を用いることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の脱塩制御装置。
6. 前記供給補正量は、サンプリングＰＩ制御法によって得た制御量から求めることを特徴とする請求項１または２に記載の脱塩制御装置。
7. 前記第１の供給補正量と前記第２の供給補正量とは、それぞれサンプリングＰＩ制御法によって得た制御量から求めることを特徴とする請求項３に記載の脱塩制御装置。
8. 前記制御量の増減傾向に対応して前記供給補正量を増減する傾向補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の脱塩制御装置。
9. 塩化水素を含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素を低減する脱塩制御方法において、
   排ガスの流量と脱塩処理前の排ガスの塩化水素濃度とから塩化水素を低減するための脱塩剤必要供給量を求める必要供給量演算ステップと、
   脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算ステップと、
   前記脱塩剤必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算ステップと、
   前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御ステップと
   を備えたことを特徴とする脱塩制御方法。
10. 塩化水素と二酸化硫黄とを含有する排ガスに脱塩剤を供給処理してこの塩化水素と二酸化硫黄とを低減する脱塩制御方法において、
    排ガスの流量と脱塩処理前の排ガスの塩化水素濃度とから塩化水素のみを低減するために必要な脱塩剤の供給量を求める第１の必要供給量演算ステップと、
    前記第１の必要供給量に基づいて、塩化水素と二酸化硫黄との両方を低減するために必要な脱塩剤の供給量を求める第２の必要供給量演算ステップと、
    脱塩処理後の排ガスの塩化水素濃度と、目標塩化水素濃度との偏差量に対応した供給補正量を求める補正量演算ステップと、
    前記第２の必要供給量と前記供給補正量とに基づいて、前記脱塩剤の供給量を求める供給量演算ステップと、
    前記脱塩剤の供給量を前記脱塩剤の供給手段に対して出力する制御ステップと
    を備えたことを特徴とする脱塩制御方法。

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