JP2710790B2 - 湿式排煙脱硫装置の制御方法 - Google Patents

湿式排煙脱硫装置の制御方法

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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法に関する。
〔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において吸収液29と気液接触させ、排ガ
ス中のSO2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を通つて煙突から排出される。SO2
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、SO2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を通つて排出され、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ユレーシヨンモデル28に
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
ミユレーシヨンモデルにより、脱硫率が目標値を満足し
ている場合に限つて、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つては、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イードバツク制御で
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
つた。
〔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つた。
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、
PH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つ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イードバツクでき、PH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。
したがつて、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。
ここに、η:脱硫率,η0:基準脱硫率,PH:吸収液PH
値,L/G:液−ガス比,SO2:入口SO2濃度。
(1)式より、脱硫率目標値設定器1の出力信号η
set、最適PH値信号16PHset、入口SO2濃度計3の出力信
号SO2、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。
ここで、(1)式より ここに、η,PH*、L/G*,SO2 *は1サンプル前の値
を示す。なお、 ここに、SO20 *:出口SO2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。
ここに、V:タンク体積(l)、x:吸収剤濃度(mol/
l)、t:時間(h)、y:吸収剤スラリ濃度(−)、yp
吸収剤純度(−)、Ma:吸収剤分子量(kg/mol)、
Gse:吸収剤スラリ流量(kg/h)、 吸収量(mol/h)、Gd:抜き出し流量(kg/h)、γ:吸
収液比重量(kg/l)、G:排ガス流量(Nm3/h), (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SO2濃度計3の
出力信合,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SO2量と吸収剤消費量は等しいので、 となる。ここに、k:溶解速度定数、〔H*〕:水素イオン
濃度(mol/l)、〔Ca2+〕:全カルシウムイオン濃度(m
ol/l)、α,β,γ:定数。
〔H*〕=10-PH …(8) であり、上式のPHに、PH計33の出力信号を用い、(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、〔Ca2+〕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16pHsetを用いて、(6),(7),
(8)式より、必要な吸収剤濃度Xsetとなる。
したがつて、吸収剤スラリ流量デマンド信号13G
setは、 K=Ma・V/Δt …(11) となる。
ここに、Δt:吸収剤濃度法制時間(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
デマンド子音合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PH初期値設定器
2の出力信号を加算器11aで加算して最適PH値信号16が
求まる。
この最適PH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によつて、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、ポンプ増台及び減台時には、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、(10)式の右辺第2項の値が大
きくなつて、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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川野 滋祥 広島県呉市宝町3番36号 バブコツク日 立株式会社呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−39613(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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の制御方法において、 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
    の値が最小となるようなPH補正信号を得て、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
    硫装置の制御方法。
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