JP2012086105A - 酸性ガスの処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも2つの酸性ガス濃度の傾きの範囲を設定する工程と、少なくとも2つの傾きの範囲毎に酸性ガス濃度の制御目標値を設定する工程と、少なくとも酸性ガス測定装置の測定信号及び当該制御目標値に基づいてアルカリ剤の添加量を示す制御出力値を算出する工程と、を有し、制御目標値を設定する工程において、酸性ガス濃度の傾きの範囲が大きい場合(酸性ガス増加傾向時)に設定する制御目標値は、酸性ガス濃度の傾きの範囲が小さい場合(酸性ガス減少傾向時)に設定する制御目標値より小さい。
【選択図】図9
Description
実機検討結果からシミュレーション反応系を制作した。まず、第1のパターンとしてシミュレーション反応系1について説明する。なお、前記実機検討結果は、都市ごみ焼却施設において、平均粒子径8μmに調整した微粉重曹(栗田工業製ハイパーサーB−200)を従来制御であるPID装置を用いてイオン電極法で測定(京都電子工業製HL−36)された塩化水素濃度をもとにフィードバック制御したものである。
シミュレーション反応系1を検討するにあたり、重曹と塩化水素(HCl)の反応が排ガス中で瞬時におきる反応とし、シミュレーション反応系1を図2に示すように構成した。
焼却施設における薬注制御は、バグフィルター出口に設置されたイオン電極式HCl濃度測定装置のHCl濃度(処理後)信号を元にPID等の制御式の演算により薬剤添加量(微粉重曹添加量(Ag))を決定し、決定した添加量の微粉重曹(酸性ガス処理剤)を排ガス(入口HCl濃度(Hi))に添加する。煙道に添加された微粉重曹は排ガス中のHCl等の酸性ガスと反応し、排ガス中のHClが除去される(HCl除去率(α)に基づいて除去される)。本反応後のバグフィルター出口HCl濃度(Ho)がイオン電極式HCl測定装置で測定されるが、施設による計測遅れ、排ガスサンプリングによる計測遅れ、及びイオン電極式の測定による計測遅れ(応答時間)があり、フィードバック特有の制御遅れが発生する。そこで、本シミュレーションにおけるHClの計測遅れ時間(T)を下記式(1)のように設定した。
T:シミュレーション反応系の計測遅れ時間
T1:施設の遅れ時間(sec)[30sec設定]
T2:HCl測定装置の排ガスサンプリング時間(sec)[240sec設定]
T3:HCl測定装置の90%応答時間(sec)[180sec設定]
Yn=Yn−1+(Xn−Yn−1)÷τ×Ts (3)
τ:時定数(sec)
Ts:単位シミュレーション時間(=データサンプリング時間)(sec)[0.5sec設定]
Xn:現在の測定装置入力HCl濃度(ppm)
Yn:現在の測定装置出力HCl濃度(ppm)
Yn−1:前回[Ts(sec)前]の測定装置出力HCl濃度(ppm)
J:微粉重曹添加当量
Ag:微粉重曹添加量(kg/h)
Hi:入口HCl濃度(ppm)
M1:HCl分子量[36.5で設定]
M2:重曹分子量[84で設定]
F:排ガス量(Nm3/h)[25,000Nm3/hで設定]
Hi:入口HCl濃度(ppm)
Ho:バグフィルター出口HCl濃度(ppm)
α:HCl除去率(%)[添加当量とHCl除去率の関係(図3)から設定]
次に、第2のパターンとしてシミュレーション反応系2について説明する。
上記検討結果から、バグフィルター上の未反応の微粉重曹とHClとの反応を勘案し、前記排ガスにおける反応に加え、バグフィルター上での反応を図6に示すように構成した。また、バグフィルターにおける捕集物の滞留時間は、通常2時間程度である。従って、本シミュレーション反応系2においては、バグフィルター上の微粉重曹は、規定時間(約2時間で設定)で消滅する形とした。
まず、焼却施設における薬注制御では、バグフィルター出口に設置されたイオン電極式HCl濃度測定装置のHCl濃度(処理後)信号を元にPID等の制御式の演算により薬剤添加量(微粉重曹添加量(Ag))を決定し、決定した添加量の微粉重曹(酸性ガス処理剤)を排ガス(入口HCl濃度(Hi))に添加する。
Hi:入口HCl濃度(ppm)
Hg:排ガス反応後HCl濃度(ppm)
αg:排ガス反応におけるHCl除去率(%)
[排ガス反応微粉重曹添加当量とHCl除去率の関係(図7)から設定]
Jg:排ガス反応微粉重曹添加当量
Ag:微粉重曹添加量(kg/h)
Hi:入口HCl濃度(ppm)
M1:HCl分子量[36.5で設定]
M2:重曹分子量[84で設定]
F:排ガス量(Nm3/h)[25,000Nm3/hで設定]
Hg:排ガス反応後HCl濃度(ppm)
Ho:バグフィルター出口HCl濃度(ppm)
αs:バグフィルター上反応のHCl除去率(%)
[バグフィルター上微粉重曹添加当量とHCl除去率の関係(図8)から設定]
Js:バグフィルター上微粉重曹添加当量
As:バグフィルター上微粉重曹量(kg/h)
Hg:排ガス反応後HCl濃度(ppm)
M1:HCl分子量[36.5で設定]
M2:重曹分子量[84で設定]
F:排ガス量(Nm3/h)[25,000Nm3/hで設定]
Zn:バグフィルター上微粉重曹蓄積量(kg)
Ts:単位シミュレーション時間(=データサンプリング時間)(sec)
[0.5sec設定]
Zn’:未反応微粉重曹量(kg)
T4:バグフィルター上蓄積微粉重曹90%消滅時定数(sec)
[7,200sec設定]
Ts:単位シミュレーション時間(=データサンプリング時間)(sec)
[0.5sec設定]
Ag:微粉重曹添加量(kg/h)
Ts:単位シミュレーション時間(=データサンプリング時間)(sec)
[0.5sec設定]
Rg:排ガス反応における重曹反応量(kg/h)
Zn−1:Ts(Sec)前のバグフィルター上微粉重曹蓄積量(kg)
Rs:バグフィルター上反応における重曹反応量(kg/h)
Hi:入口HCl濃度(ppm)
M1:HCl分子量[36.5で設定]
M2:重曹分子量[84で設定]
F:排ガス量(Nm3/h)[25,000Nm3/hで設定]
αg:排ガス反応におけるHCl除去率(%)
Hg:排ガス反応後HCl濃度(ppm)
M1:HCl分子量[36.5で設定]
M2:重曹分子量[84で設定]
F:排ガス量(Nm3/h)[25,000Nm3/hで設定]
αs:バグフィルター上反応のHCl除去率(%)
なお、以下の実施例1〜8において用いた微粉重曹の平均粒子径は5〜30μmである。また、実施例1〜8において用いたHCl測定装置14は、イオン電極法による塩化水素濃度測定装置である。
図11に示す入口HCl濃度を用いて、シミュレーション反応系2においてPID制御方式「P(比例ゲイン)=10%,I=0.1秒,D=0.1秒,添加量出力下限5kg/h,添加量出力上限100kg/h」においてHCl処理の制御目標値(SV)を40ppmに設定し制御した。微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図12に示す。
比較例1に示すPID同一設定条件において、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が正の場合、制御目標値(SV)を30ppmとし、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が負の場合、制御目標値(SV)を40ppmとして制御した。同様に微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図13に示す。
比較例1に示すPID同一設定条件において、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が正の場合、制御目標値(SV)を30ppmとし、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が負の場合、制御目標値(SV)を50ppmとして制御した。同様に微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図14に示す。
図11に示す入口HCl濃度を用いて、シミュレーション反応系2においてステップ制御方式において制御目標値(本方式ではアルカリ剤の制御出力が出力下限以上に添加される濃度をSVと規定する)を40ppmに設定し制御した。微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、バグフィルター出口HCl濃度に応じた微粉重曹の制御出力添加量を図15に示す。さらに、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図16に示す。
比較例2と同一のステップ制御方式において、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が正の場合、制御目標値(SV)を30ppmとし、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が負の場合、制御目標値(SV)を40ppmとして制御した。同様に微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、バグフィルター出口HCl濃度に応じた微粉重曹の制御出力添加量を図17に示す。さらに、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図18に示す。
比較例2と同一のステップ制御方式において、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が正の場合、制御目標値(SV)を30ppmとし、直近のHCl濃度の傾きの6秒平均が負の場合、制御目標値(SV)を50ppmとして制御した。同様に微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、バグフィルター出口HCl濃度に応じた微粉重曹の制御出力添加量を図19に示す。さらに、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図20に示す。
実施例4と同一の制御条件で制御演算式を選択する直近のHCl濃度の傾きの適正な平均時間を検討するため、本HCl濃度の傾き平均時間を変えて検討を行った。同様に微粉重曹添加量と微粉重曹で処理した後のバグフィルター出口HCl濃度(平均,1時間平均最大,瞬時最大)を図10に示す。また、本制御時の微粉重曹添加量とバグフィルター出口HCl濃度の挙動を図21〜図24に示す。
Claims (7)
- 燃焼排ガスに含まれる酸性ガスにアルカリ剤を添加した後の工程に設置された酸性ガス測定装置の測定信号を基にアルカリ剤の添加量をフィードバック制御する酸性ガス処理方法において、
少なくとも2つの酸性ガス濃度の傾きの範囲を設定する工程と、
前記少なくとも2つの傾きの範囲毎に酸性ガス濃度の制御目標値を設定する工程と、
少なくとも前記測定信号及び前記制御目標値に基づいてアルカリ剤の添加量を示す制御出力値を算出する工程と、を有し、
前記制御目標値を設定する工程において、前記酸性ガス濃度の傾きの範囲が大きい場合に設定する制御目標値は、前記酸性ガス濃度の傾きの範囲が小さい場合に設定する制御目標値より小さいことを特徴とする酸性ガスの処理方法。 - 請求項1に記載の酸性ガス処理方法において、
アルカリ剤の添加量を示す制御出力値の下限値と上限値との間に、前記酸性ガス濃度に対応して前記制御出力値の新たな上限値を1つ以上設定する工程をさらに有することを特徴とする酸性ガスの処理方法。 - 請求項1または請求項2に記載の酸性ガス処理方法において、
前記酸性ガス測定装置がイオン電極法による塩化水素濃度測定装置であることを特徴とする酸性ガスの処理方法。 - 請求項1ないし請求項3に記載の酸性ガス処理方法において、
前記酸性ガス測定装置が赤外線吸収法もしくは紫外線蛍光法による硫黄酸化物濃度測定装置であることを特徴とする酸性ガスの処理方法。 - 請求項1ないし請求項4に記載の酸性ガス処理方法において、
前記制御目標値を設定する酸性ガス濃度の傾きを直近7分以内の平均値とすることを特徴とする酸性ガスの処理方法。 - 請求項1ないし請求項5に記載の酸性ガス処理方法において、
塩化水素濃度から演算された制御出力と硫黄酸化物濃度から演算された制御出力の両出力を用いてアルカリ剤の添加量を制御することを特徴とする酸性ガスの処理方法。 - 請求項1ないし請求項6に記載の酸性ガス処理方法において、
酸性ガスを処理するアルカリ剤は、平均粒子径が5〜30μmの微粉重曹であることを特徴とする酸性ガスの処理方法。
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