JPH02191526A - 排ガス中の水銀濃度制御方法 - Google Patents

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、ごみ焼却炉等から排出される排ガス中の水銀
濃度を制御する方法に関するものである。

［従来の技術］ 次亜塩素酸塩を添加した洗浄液と排ガスを接触させて、
排ガス中から水銀を除去する装置は以前から考えられて
おり、水銀除去方法に関する発明として、洗浄液ｐＨを
所定の範囲に制御するもの、次亜塩素酸塩が水銀と最も
よく反応すべく、予冷塔において排ガス温度を下げたの
ち、洗浄液と接触させるものなどが提案されているが、
いずれも、原ガス水銀濃度や原ガス還元成分濃度の変動
に対して、処理ガス水銀濃度を制御するものではない。

したがって、処理ガス水銀濃度が作業環境基準値（０，
０５ｍｇ／　Ｎ５３）を下田る保証はなく、また、原ガ
ス水銀濃度が低い場合は、過剰な次亜塩素酸塩を消費す
る可能性もある。

このようなプロセスに対して、最も一般的な制御方法と
しては、処理ガス水銀濃度を計測し、この値と目標値と
の偏差に応じて、操作量である次亜塩素酸塩の流量を計
算するＰＩＤ制御方法が考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このＰＩＤ制御においては、次のような
問題がある。

（１）先ず、第１にはプロセスが有するむだ時間に関す
るものである。第４図は次亜塩素酸塩の流量に対する処
理ガス水銀濃度のステップ応答の一例を示す線図である
。第４図によれば、水銀除去プロセスの動特性は、［む
だ時間子−次遅れ」系で近似できることがわかる。第４
図より、むだ時間（Ｌ）中３．５分、時定数（Ｔ）中６
，５分が求められる。

このように、動特性がＬ／Ｔ＜１でない性質をもつよう
な制御対象を、汎用のＰＩＤ制御で制御することは困難
で、ＰＩＤ制御で安定に運転するめだには制御系のゲイ
ンを下げざるを得す、そのため偏差の解消に時間がかへ
る。

（２）第２にプロセスの非線形性の問題がある。第５図
は洗浄液中の酸化剤濃度に対する水銀除去特性を示した
もので、洗浄液中の酸化剤濃度が高いほど水銀除去の割
合が低下する非線形性があることがわかる。そのため、
制御系が不安定にならないように、制御対象である水銀
除去プロセスのゲインが高いところで制御装置のゲイン
を調整しなければならない。この結果、処理ガスの水銀
濃度が低い領域では制御対象のゲインが低くなり、閉ル
ープ系の一巡伝達関数のゲインが低下し、偏差の解消に
時間がか〜る。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、閉
ループからのむだ時間が除外され、非線形の問題も解消
できる排ガス中の水銀濃度制御方法をうろことを目的と
したものである。

［課題を解決するための手段］ 先ず、制御対象である洗浄装置の動的モデルを構成する
。洗浄塔を循環している洗浄液ラインの途中から添加さ
れる次亜塩素酸塩は、排ガス中の水銀を除去する酸化剤
となる。したがって、次亜塩素酸塩の流量が洗浄液中の
酸化剤の濃度に関与し、酸化剤が排ガス中の水銀と反応
し、洗浄液中に溶解して除去される。処理ガス中の水銀
濃度は、次亜塩素酸塩の流量、洗浄液中の酸化剤の濃度
と密接な関係があるので、この３つを変数としてモデル
化すると、一般には非線形系であるため、ある定常点回
りで線形化して次のように定式化する。

ｙ（ｔ）：観測量 Ｌ　　：むだ時間［ｍｊｎ　］ Ａ、ｂ、ｃ：パラメータ ここで、処理ガス水銀濃度目標値に、実際値が追従する
ように制御装置内に目標値と実際値の偏差の積分項を導
入する。

−ｘ　　　（ｔ）　　＝ｒ（ｔ）　　−ｘ　　　（ｔ）
　　　　−［２］ｄｔ　３　　　　　　　　　１ Ｘａ　（ｔ）　　：偏差積分値Ｃｍｇ／　Ｎｍ　　−ｍ
ｉｎコｒ（ｔ）：処理ガス水銀濃度目標値［ｍｇ／Ｎｍ
＋３１したがって、［：ｌ］、［２］式を合わせた拡大
系は、次のように表現される。

ｘ（ｔ）：処理ガス水銀濃度［ｍｇ／Ｎｍ”］ｘ２（ｔ
）：洗浄液中の酸化剤濃度［ｐｐＩｌ＋］ｕ　（ｔ−Ｌ
）　　：次亜塩素酸塩流Ｍｋ　［ｃｃ／ｍｉｎコこの制
御系では、制御対象である洗浄装置の動的モデルに、偏
差の補償用に積分項を導入している。［３コ式を制御対
象として安定化すれば、＝　　ρ ＸＸ ＸＸ ｏ　ｏ　　　０ ０＝ｌ＜ ＝　　（０ となり、ｘ　　（ｔ）、ｘ２（ｔ）がある定常点で落ち
っき、しかも［２コ式からｘｔ（ｔ）はｒ　（ｔ）に追
従する。

安定化のためには、外部信号ｒ（ｔ）　　：目標値は関
与しないから、ｒ（ｔ）−０とおける。これをもとに、
［３コ式を解くと ＸＸ ・・・　［４コ したがって、時刻ｔでは［４コ式を用いて時刻ｔ＋Ｌの
予測値が計算できる。そこで操作量ｕ　（ｔ）をこの時
刻を十りの状態量の状態フィードバックで定式化する。

フィードバックゲインＦは、ｘｔ（ｔ）が「（ｔ）にあ
らかじめ定めた応答速度で追従するように、定めた閉ル
ープ系の極と既知パラメータλ１石から算出する。

この［５コ式を［３コ式に代入することにより、次式を
得る。

ここで、本プロセスでは、 （λ１石）は可制御であり、［６コ式の極を任意の点に
設定できる。したがって、ｉ　−＊　ｏｏでＸａ（ｔ）
−〇、ゆえに、［２コ式より閉ループ系は漸近安定とな
る。

以上の説明では、すべての状態が観測できると考えて状
態フィードバックを構成したが、必ずしもすべての状態
が観測できるとは限らない。その場合には、［１コ式よ
り、次式のようにオブザーバを構成して状態量を推定す
ればよい。

＋　ｂ−ｕ　（ｔ−Ｌ）　　＋Ｋ　　・ω１（１）　　
：処理ガス水銀濃度推定値［ｍｇ／ＮｍＪ ω２（ｔ）：洗浄液中酸化剤濃度推定値［ｐｐｍ］Ｋ：
パラメータ 次に系の非線形性に起因するモデルパラメータの変動に
対しては、処理ガス水銀濃度を引数として、洗浄液中の
酸化剤濃度と処理ガス水銀濃度の関係から決る水銀除去
特性のパラメータ入１石を数ケース持つ。そして、処理
ガス水銀濃度に応じて、パラメータ入１石を変更し、同
時にフィードバックゲインＦも、予め定めた閉ループ系
の極と一致するように変更されたパラメータを使って計
算し直す構成とする。

以上の説明から明らかなように、本発明は次のような特
長を有する。

（１）むだ時間について 操作量ｕ　　を時刻ｔ＋Ｌの状態量を使用してフィード
バックすることにより、目標値ｒ　　か（ｓ） ら観測量ｙ　　までの伝達関数は、 （ｓ） ［Ｆ−（Ｆｌ。

ｙ（Ｓ）” Ｆ２）］ と表わされるので、閉ループ系からむだ時間が除外され
、フィードバックゲインＦをむだ時間がないものと決定
できる。

（２）プロセス非線形について 水銀除去特性を表わすパラメータ入１石を、処理ガス水
銀濃度によって現在のプロセスの特性に切り換え、同時
にフィードバックゲインＦも閉ループ系の極が変化しな
いように計算し直すために、処理ガス水銀濃度が目標値
に追従する速度は常に一定となる。

［発明の実施例］ 第１図は本発明を実施するための制御装置の実施例を示
すもので、本装置は、むだ時間除去機構（１）、パラメ
ータ切換え機構（２）及びフィードバックゲイン（３）
とから構成されている。

第２図は水銀除去洗浄装置の一例を示す模式図である。

焼却炉を出た排ガス（５）は洗浄塔（６）に導入され、
こ＼で循環する洗浄液（７）と接触する。

この洗浄液ラインの途中から酸化剤の次亜塩素酸塩（８
）が添加され、液中の酸化剤は排ガス（５）中の水銀を
妨害する還元性物質及び金属水銀を酸化し、洗浄液中へ
溶解させ、除去する。次亜塩素酸塩（８）の供給量は、
水銀濃度計（９）により処理ガス中の水銀濃度を計７１
ＰＩ　して水銀除去制御装置（１０）内に取込み、前述
の本発明に係る制御方法によって決定される。そして、
次亜塩素酸塩の供給ポンプ（１１）に流量信号が送られ
る。

第３図は本発明の制御方法による水銀除去プロセスの運
転結果を示す線図である。これらの図から明らかなよう
に、本発明の制御方法によれば、処理ガス中の水銀濃度
は設定値近辺で絶えず変動し追従しており、従来の制御
方法にみられるような設定値以下の状態が長く継続し、
過剰な次亜塩素酸塩を消費する問題も解消されたことが
わかる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、閉ル
ープ系からむだ時間が除外され、フィードバックゲイン
をむだ時間のないもとして決定でき、またプロセス非線
形の問題も解消できるので、必要量以上の次亜塩素酸塩
の供給が防止され、運転コストの低減、装置の腐食防止
がはかれる等、実施による効果顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための制御装置の実施例を示
すブロック図、第２図は水銀除去装置の一例を示す模式
図、第３図は本発明による水銀除去プロセスの運転結果
を示す線図、第４図は次亜塩素酸塩の流量に対する処理
ガス水銀濃度のステップ応答を示す線図、第５図は洗浄
液中の酸化剤濃度に対する水銀除去特性を示す線図であ
る。 （１）：むだ時間除去機構、（２）：パラメータ切換機
構、（３）：フィードバックゲイン、（４）：水銀除去
プロセス、（５）：排ガス、（６）：洗浄塔、（７）：
洗浄液、（８）二次亜塩素酸塩、（９）：水銀濃度計、
（１０）　：水銀除去制御装置、（１１）　：供給ボン
ブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水銀含有排ガス中の水銀を次亜塩素酸塩を添加し
   た洗浄液と接触させて除去し、排出される排ガス中の水
   銀濃度を制御する方法において、排出され排ガス中の水
   銀濃度と添加する次亜塩素酸塩の流量を測定して洗浄液
   中の酸化剤濃度を測定又は推定し、添加する次亜塩素酸
   塩の流量の変動が排出される排ガス中の水銀濃度変動に
   影響するまでの無駄時間をＬとするとき、前記測定又は
   推定量、排ガス中の水銀濃度、次亜塩素酸塩流量及び排
   出される排ガス中の水銀濃度の目標値を入力として、前
   記Ｌだけ後に排出される排ガス中の水銀濃度とその目標
   値との偏差を数式モデルにより推定し、前記推定された
   Ｌだけ後に排出された排ガス中の水銀濃度と目標値との
   偏差をゼロに制御するように次亜塩素酸塩の流量を操作
   することを特徴とする排ガス中の水銀濃度制御方法。
2. （２）数式モデルが線形モデルより構成され、該線形モ
   デルのパラメータが排出される排ガス中の水銀濃度によ
   って変化するように構成された請求項１記載の排ガス中
   の水銀濃度制御方法。