JP2565686B2 - 湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装置 - Google Patents

湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装置

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JP2565686B2 JP61184082A JP18408286A JP2565686B2 JP 2565686 B2 JP2565686 B2 JP 2565686B2 JP 61184082 A JP61184082 A JP 61184082A JP 18408286 A JP18408286 A JP 18408286A JP 2565686 B2 JP2565686 B2 JP 2565686B2
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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の吸収液循環流量制御装置
に係り、特に吸収塔循環ポンプの最適運転制御を実現す
るのに好適な湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装
置に関する。
〔従来の技術〕 従来の装置は、第4図に示すように、排ガス19の脱硫
を行う吸収塔21は、排ガス19を導入するダクト20及び脱
硫した排ガスを排出する排出ライン28を接続すると共
に、吸収液を塔内に噴出するノズル22、このノズル22よ
り噴出された吸収液及び調節弁25より供給された吸収剤
スラリを貯留するタンク24を付設している。タンク24内
の液は吸収塔循環ポンプ18によって、循環ライン23を介
してノズル22に供給される。また、調節弁25と吸収剤ス
ラリ供給ライン27間には吸収剤スラリ流量計26が設けら
れ、調節弁25を制御する調節計13dに流量測定値を供給
している。この調節計13dは加算器12の出力によって制
御される。加算器12は、循環ライン23を流れる吸収液の
pH値を測定するpH計2の測定値に基づいて動作する調節
計13cの出力及びダクト20内に設けられた負荷検出器30
の検出値の加算値を出力する。
以上の構成において、排ガス19はダクト20を介して吸
収塔21内に導入され、ここで循環する吸収液22と接触さ
れる。排ガス中のSO2は、吸収液に吸収された後、排ガ
スは排出ライン28を通って煙突から排出される。
一方、SO2を吸収した吸収液は、塔底部からタンク24
に流下する。タンク24には吸収剤スラリ供給ライン27か
ら吸収剤が供給されており、SO2の吸収性能を回復した
液は吸収塔循環ポンプ18により循環ライン23を通って吸
収塔21に供給される。なお循環液の一部は、抜出しライ
ン29を通って排出され、後工程において石こうに酸化さ
れる。
次に以上の構成における吸収液の循環制御を説明す
る。
pH計2で循環する吸収液のpH値を検出し、調節計13c
に入力する。調節計13cでは塔頂に至る吸収液のpH値が
一定になるように信号を加算器12に入力する。
一方、負荷検出器30で系内に入るSO2量、すなわち脱
硫プラントの負荷を検出し、加算器12に入力する。加算
器12では調節計13cからの信号と負荷検出器30からの信
号とを加算し、調節計13dに設定値信号として入力す
る。また、吸収剤スラリ供給ライン27の流量を吸収剤ス
ラリ流量計26で検出し、調節計13dに入力する。調節計1
3dは、これら信号に基づいて調節弁25を制御する。
次に、吸収塔21の脱硫性能、すなわち脱硫率は、循環
ライン23を流れる循環流量によって大きく左右される。
負荷に見合った、目標の脱硫率を得るためには、循環流
量の最適な制御方式が必要であるのは周知の事実であ
る。この循環流量の制御は、液がスラリのため、通常は
ポンプの台数で制御される。例えば特開昭60−110320号
では、第5図に示すように、排煙脱硫プラントの吸収塔
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
モデルにより吸収塔を循環する吸収液の最適pH値及び吸
収液循環用ポンプの最適稼動台数を設定している。これ
ら設定値に基づいて吸収液の供給流量及び稼動ポンプ台
数を制御する際に、負荷安定時には前記算出されている
最適稼動台数から1を減じた台数を設定し、かつ前記算
出されている最適pH値にあらかじめ定めた増加分を加え
た値を設定する。これら設定値をシミュレーションモデ
ルに入力し、モデル条件を満たしている場合、これから
変更された設定値に基づいて吸収液の供給流量及び稼動
ポンプ台数を制御している。
しかし、排煙脱硫プラントの性能として、吸収剤スラ
リ流量の投入に対するpHの応答性が非常に遅い(時定数
は〜40分程度)のため、pHの最適設定値を変更しても、
実際のpHがこの設定値に達するまでには、最短時間でも
時定数に相当する時間を要する。また、実際のpHがpH設
定値よりも大幅に低い場合には、吸収剤スラリの過剰投
入となること、pH設定値に補償するために、吸収剤スラ
リ流量調整弁25の開度が頻繁に変化するので、弁の寿命
消費が大きくなること等の問題がある。さらに第5図の
最適運転テーブルは、運転状態の変化に対応して変更す
る必要があるが、この演算のためには、容量の大きい計
算機が必要になるが、オンラインで、テーブルを常時修
正することは、計算機に対する負荷から考えて困難であ
り、不経済となる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問題点〕
上記従来例は、pHの応答性が悪いために吸収液循環流
量制御を精度良く行えず、シミュレーションモデルのオ
ンライン修正のためには、計算機の負荷が大きくなりす
ぎて不経済であるばかりか、シミュレーションモデルの
具体的内容の開示等について配慮がなされておらず、最
適な制御が実現できるという保証が明らかにされていな
いという問題があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消
し、吸収液循環流量の制御を精度良く行えると共に、循
環ポンプの動力コストの低減が図れるようにした湿式排
煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装置を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、排ガス流量、脱硫前後の
SO2濃度、吸収液のpH値、吸収液循環流量及び脱硫率に
おける因果関係をオンラインで状態推定(固定)し、こ
の結果に基づいて前記因果関係をオンラインで修正する
ようにしたものである。
〔作用〕
排ガス流量、脱硫前後のSO2濃度、吸収液pH、吸収液
循環流量、脱硫率の諸量は状態推定演算器によって固定
され、オンラインによって常時修正される。それによっ
て、プラントの状態変化に追従して正確な制御演算を行
え、所望の脱硫率を維持するに必要な吸収液循環流量を
供給できるので、循環ポンプの動力を無駄に消費するこ
とがない。
〔発明の実施例〕
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
なお、第1図においては、第4図と同一構成部分である
ものには同一符号を用いている。
第1図に示すように、測定器または検出器として排ガ
ス流量計1、pH計2、入口SO2濃度計3、出口SO2濃度計
4、負荷要求検出器5及びスラリ循環流量計6が設けら
れており、各々排ガス流量信号(Sf)、pH測定信号(Sp
H)、入口SO2濃度測定信号(Sdi)、出口SO2濃度測定信
号(Sdo)、負荷要求信号(SL)及びスラリ循環流量信
号(Sc)を出力する。
信号SdiとSdoの減算処理のために減算器7aが設けら
れ、信号SLに基づいて関数f(x)を発生させるために
関数発生器8が設けられ、さらに信号SLを微分するため
に微分器9が設けられている。また、減算器7aの出力と
信号Sdiに基づいて割算を実行する割算器10、該割算器1
0の出力と関数発生器8との演算を実行する減算器7bが
設けられている。
状態推定演算器11aは、信号Sf、SpH、Sdi及び関数発
生器8の出力信号に基づいて、必要な吸収液スラリ循環
流量を演算する演算器である。また、状態推定演算器11
bは、信号Sf、SpH、Sdi及びScの各々に基づいて脱硫率
を演算する演算器である。状態推定演算器11bの出力信
号は減算器7cに出力され、割算器10の出力とに基づいて
減算処理がなされる。
減算器7bには調節計13aが接続され、この調節計13aの
出力信号と状態推定演算器11aの出力信号とを加算する
加算器12が演算器11aに接続される。また、減算器7cに
は調節計13bが接続され、その出力信号は状態推定演算
器11aに印加される。一方、加算器12には吸収塔循環ポ
ンプ台数設定器14が接続され、この設定器14には負荷変
化率判定器15が接続される。この負荷変化率判定器15に
は微分器9の出力信号が印加される。さらに負荷変化率
判定器15にはポンプ台数増台器16及びポンプ起動停止装
置17の各々が接続され、このポンプ起動停止装置17によ
って冷却塔循環ポンプ18が制御される。
次に、以上の構成における動作を説明する。
状態推定演算器11aは、(1)式によって吸収液スラ
リ循環流量を演算する。
Ld=f〔RTU(L)〕 ……(2) 但し、RTU:リレーティブ・トランスファー・ユニット
(Relative Tranfer Unit)、L:吸収液循環流量、pH:
吸収液pH、G:排ガス流量、SO2:入口SO2濃度、BTU:オン
ラインで修正する係数(2.0〜4.0)、Ld:必要吸収液循
環流量。
第2図(A)〜(D)は、600MWクラスの脱硫プラン
トのRTUの値の1例を示すものである。なお、BTUの値
は、調節計13bの出力信号を用いて、オンラインで修正
する。
信号Sdi及びSdoに基づいて割算器10により、実際の脱
硫率Saが演算され、関数発生器8より出力される脱硫率
の目標値Ssとの偏差が減算器7bによって求められる。こ
の減算器7bより出力される脱硫率偏差信号Srを調節計13
で処理した信号が加算器12により状態推定演算器11aの
出力信号(吸収液循環流量信号Sac)と加算され、循環
流量のデマンド信号Lreqが得られる。このデマンド信号
Lreqを入力とする吸収塔循環ポンプ台数設定器14は、循
環流量のデマンドよりも多い流量を確保できるポンプ台
数を設定する。すなわち、 Lrel<N・Q ここに、Lreq:吸収液循環流量デマンド(加算器12の
出力信号)、N:ポンプ台数設定値(吸収塔循環ポンプ台
数設定器14の出力信号)、Q:ポンプ1台当たりの循環流
量。
負荷変化率判定器15においては、負荷要求検出器5を
微分器9で微分した負荷変化率信号Sdを判定して、負荷
変化率が正のとき、すなわち負荷上昇時には、ポンプ台
数増台器16において、ポンプを一台増台する。通常ポン
プの台数増台には2分程度の時間が必要であるので、負
荷上昇時における脱硫率の低下を防止するために、この
増台を実施する。負荷変化率信号Sdが正以外の場合には
ポンプ台数は、吸収塔循環ポンプ台数設定器14の出力信
号がそのままポンプ起動停止装置17に入力される。ポン
プ起動停止装置17では、上記のポンプ台数設定信号Nに
基づいて、吸収塔循環ポンプ18を起動または停止させ
る。
状態推定演算器11bにおいては、入口SO2濃度計3の出
力信号Sdi、pH計2の出力信号Sdo、排ガス流量計1の出
力信号Sf、スラリ循環流量計6の出力信号Scから脱硫率
を、(1)式及び(2)式と同様にして以下のように求
める。
η=1−exp〔−BTU・RTU(L)・RTU(pH)・RTU
(G) ・RTU(SO2)〕 ……(4) ここに、η:脱硫率計算値(Scal) この脱硫率計算値Scalと実惻の脱硫率Saとの偏差を減
算器7cで求め、この出力信号を調節計13bで信号処理し
て、この出力信号に基づいて、状態推定演算器11a及び1
1bの係数BTUをオンラインで修正する。
このように、BTUをオンラインで常時修正することに
より、状態推定演算器は実プラントと同様な挙動を示す
ので、吸収液循環流量の制御精度が向上することにな
る。
次に、吸収剤スラリ流量の制御方式としては、第3図
に示すような従来から採用されている吸収剤過剰率一定
制御方式と組み合わせて使用すること等が考えられる。
第3図において、排ガス流量計1からの排ガス流量信号
及び入口SO2濃度計からの入口SO2濃度測定信号が掛算器
31に出力され、ここで両信号が掛算され、排ガス中のSO
2量が算出される。係数器32には吸収剤過剰率に応じた
係数が乗算され、調節計13eから信号が出力され、調節
弁25の開度を制御し、タンクに対し、投入される吸収液
スラリ量が調整される。所定の脱硫率を達成しようとす
る場合、pHを上げて、循環流量を下げる方式と、逆にpH
を下げて、循環流量を増加させる方式が考えられるが、
吸収剤のコストとポンプ動力コストを比較すると、ポン
プ動力コストの方が効果的であるので、pHを上げてプラ
ントを運用した方が有利である。
したがって、pHを積極的に制御する(最適なpH設定値
を維持するように制御する)よりも、過剰率一定制御方
式を採用した方が、有利となると考えられるが、pH高く
なると、石膏製造工程における硫酸消費量が多くなる。
よって、これらの点を考慮にいれて、過剰率一定制御方
式の場合には、過剰率の設定値を適切な値とすることに
より対処できる。
本発明は、このような構成なので、マイコン等の小容
量の計算機で吸収液循環流量を制御できるので、ポンプ
動力コストを低減できるとともに、pHを積極的に制御す
る必要がないので、負荷変動時における吸収剤の過剰投
入を防止できるとともに、吸収剤スラリ流量調整弁の開
度変化がpH制御に比べて少なくなり弁の寿命消費も小さ
くなる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、オンラインによる同定
が可能であるため、プラント状態を正確に把握でき、低
負荷時のポンプ動力を低減することができる。さらに、
吸収液pH値を積極的に制御しないため、pHの大幅な変化
に対して吸収剤の過剰投入が避けられるので、酸化工程
における硫酸の消費量の一時的な増加を防止することが
できる。また、吸収剤過剰率を常に一定にできるため、
吸収剤スラリ流量調整弁の開度変化を小さくでき、弁の
寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
(A)〜(D)は状態推定演算器に入力される各信号の
特性図、第3図は従来の吸収剤スラリ流量制御性を示す
ブロック図、第4図は従来の吸収剤スラリ流量制御系及
び脱硫プラントを示す構成図、第5図は従来制御におけ
る運転設定値の説明図である。 1……排ガス流量計、2……pH計、3……入力SO2濃度
計、4……出口SO2濃度計、5……負荷要求検出器、6
……スラリ循環流量計、7a〜7c……減算器、8……関数
発生器、9……微分器、10……割算器、12……加算器、
13a、13b……調節計、14……吸収塔循環ポンプ台数設定
器、15……負荷変化率判定器、16……ポンプ台数増台
器、17……ポンプ起動停止装置、18……吸収塔循環ポン
プ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸収液がノズルより噴霧されている塔内に
    排ガスを導入し、排ガス中の流黄酸化物を吸収除去する
    と共に、回収した吸収液を再び前記ノズルに供給する吸
    収液循環系を備えた湿式排煙脱硫装置において、 前記ノズルに供給すべき吸収液スラリ循環流量を排ガス
    流量、吸収液pH値、入口SO2濃度、負荷要求に基づく脱
    硫目標値に基づいて算出する第1の演算部と、 該演算部による吸収液スラリ循環流量と、実際の脱硫率
    と前記負荷要求に基づく脱硫目標値との脱硫率偏差値と
    によって前記吸収液循環系に用いるポンプ台数を設定す
    る演算手段と、 排ガス流量、吸収液pH値、入口SO2濃度およびスラリ循
    環流量に基づいて脱硫率を算出する第2の演算部と、 該演算部により算出された脱硫率および実際の脱硫率に
    基づいて前記第1、第2の演算部の演算係数を修正する
    手段と、 前記演算手段によって設定されたポンプ台数を負荷変化
    率によって修正する負荷変化率判定手段と、 を備え、該判定手段によって設定された台数のポンプに
    よって前記ノズルに吸収液を供給するようにしたことを
    特徴とする湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装
    置。
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