JPH03127612A - 湿式排煙脱硫装置の制御装置 - 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］ 本発明は湿式排煙脱硫装置に係り、特に出口ＳＯ１濃度
を設定値に制御して、吸収塔循環ポンプの動力費用を低
減するに好適な湿式排煙脱硫装置の制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、発１！需要が増大するにつれて、化石燃料を主燃
料とするボイラも大型化し、発電用ボイラが大気汚染に
与える影響も増加しつつある。

この大気汚染を拡大する公害物質のうち、多大な比率を
しめるＳＯＸの排出規制は年々きびしくなる傾向にある
。この情勢下で第二次石油ショック以来、石油を主燃料
としてきた我が国の発電業界は、より安価で、かつ十分
な供給源をもつ石炭燃料へと燃料転換しつつある。

ところが、ボイラが大型化する一方、発電コストを低下
する目的で発電需要に応じて頻繁な負荷変動を行なうた
めに一日単位でボイラの起動、停止運転（以下単にＤＳ
Ｓ運転という）が繰り返されている。

それは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、電力負荷の最大、最小差も増大し、火力発電用
ボイラをベースロード用から負荷調整用へと移行する傾
向にあり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力を
変化させて変圧運転を行なう、いわゆる全負荷では超臨
海圧域、部分負荷では亜臨海圧域で運転する変圧運転ボ
イラとすることによって、部分負荷での発電効率を数％
向上させることができるからである。

ところが、このように−日単位で頻繁にＤＳＳ運転を行
なうために、この負荷変動によって排ガス量が変動し、
石炭の炭種によっても可溶性酸性ガス量やフライアッシ
ュ量が異なるために、例えば、１／。１八、３八負荷な
どの部分負荷時には目標ＳＯＸ値以下にすることができ
ない。

例えば、火力発電所等に設置される湿式排煙脱硫装置は
、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ，）、水酸化カルシウム［
Ｃａ　（ＯＨ）２Ｆまたは酸化カルシウム（Ｃａｂ）な
どを吸収液としたスラリからなる吸収液スラリを用い、
ボイラ等の排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯＸ）を吸収し、
得られた亜硫酸カルシウムを酸化して、硫酸カルシウム
、すなわち石こうとして回収する方法が最も一般的であ
る。

第４図は湿式排煙脱硫装置における吸収液スラリの制御
系統図である。

湿式排煙脱硫装置は第４図に示すように、排ガス１を入
口ダクト２から吸収塔３に導き吸収液スラリ循環配管４
より供給される吸収液５と気液接触させ、排ガス１内の
ＳＯ２は吸収液５中に亜硫酸塩の形で固定され、排ガス
ｌは出口ダクト６を通って図示していない煙突から排出
される。ＳＯ。

を吸収した吸収液５は、吸収塔３の塔部からタンク７に
流下する。タンク７には吸収剤スラリ供給配管８、吸収
剤スラリ流量！１５整弁９を通して吸収剤が供給され、
ＳＯ２の吸収性能を回復した吸収液５は吸収液スラリ循
環ポンプ１０により吸収塔３へ供給される。循環液の一
部は抜出しライン１１を通って排出され、後工程におい
て、吸収液Ｓ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装置では、吸収塔３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１２により吸収塔３を＠環する吸収液５の最適Ｐ
Ｈ設定信号１３及び吸収液スラリ循環ポンプ１０の最適
稼動台数信号１４を設定し、負荷安定時には、最適稼動
台数から１台を減じた台数を設定し、前述の最適Ｐ　Ｈ
設定信号１３に一定の増加分を加えてこれをＰ　Ｈの設
定補正信号とし、シミュレーションモデル１２により、
脱硫率が目標値を満足している場合に限って、この変更
したＰＨ設定補正信号と吸収剤スラリ供給配管８の吸収
液スラリ流量検出器１５からの吸収剤スラリ流量検出信
号１６に基づいて調節器１７により吸収剤スラリ流量調
整弁９を開、閉して吸収剤供給量及び吸収液スラリ循環
ポンプ１０の運転台数を制御している。

しかし、ポンプ台数制御では、頻繁な負荷変動時に、モ
ータの絶縁物の温度上昇の制限値により、起動回数が制
限され、実質的に台数制御が不可能となること、台数制
御では、循環量の変化が不連続となり、きめの細かい脱
硫率の制御が困難であること、循環量の変化に対する脱
硫率の応答には〜２分間程度の遅れがある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、ポンプ起動停止時のモータの絶縁物の
温度上昇による起動回数制限、脱硫率のきめ細かい制御
、循環量の変化に対する脱硫率の応答遅れ等の点につい
て配慮がされておらず、急速な負荷変動時には、脱硫率
を目標値の近傍に維持できないので、循環ポンプ動力の
低減効果が小さくなるという問題があった。

本発明の目的は、オンライン計測量に基づいて、脱硫率
を予測する計算モデルをオンラインで同定し、最適な吸
収塔スラリ循環流量を供給することにより、低負荷時の
ポンプ動力コストを低減するとともに、あらゆる運転状
態において、脱硫率を目標値近傍に維持することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の目的を達成するために、吸収液循環ポン
プを入口ＳＯ１濃度検出器、出口ＳＯ２濃度検出器、吸
収液ＰＨ検出器、循環流量検出器。

排ガス流量検出器からの検出信号によってパラメータ修
正信号を演算するオンライン脱硫性能同定演算器と、入
口ＳＯ２濃度検出器、吸収液ＰＨ検出器、出口ＳＯ□濃
度設定器からの設定信号とオンライン脱硫性能同定演算
器からのパラメータ修正信号によって循環流量デマンド
信号を演算する循環流量デマンド演算器と、循環流量デ
マンド信号と循環流量検出器からの循環流量検出信号を
比較する比較演算器を設け、循環流量デマンド信号と循
環流量検出信号との比較結果に基づいて吸収液循環ポン
プの回転数を制御するようにしたものである。

［作用コ オンライン脱硫性能同定演算器は、計算モデルによる出
口ＳＯ２濃度とオンラインで計測される出口５ｏ２１度
が常に一致するようにモデルのパラメータを自動修正す
るように動作する。

したがって、出口ＳＯ３濃度計算モデルは実機と全く同
一の挙動を示すので、このモデルに基づいた循環流量デ
マンド演算器は、適切な循環流量のデマンドを出力する
ことになり、この出力信号に基づいて、流体継手等によ
り吸収塔循環ポンプの回転数を制御することにより、循
環流量を！！！１節でき、出口ＳＯ２濃度は出口ＳＯ□
濃度設定信号の近傍に維持され、出口ＳＯ２濃度設定信
号から大きくはずれることがない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る湿式排煙脱硫装置の制御
装置を示すもので、符号４は吸収液スラリ循環配管、１
０は吸収液スラリ循環ポンプで従来のものと同一のもの
を示す。

第１図において、１８は入口ＳＯ２濃度検出器。

１９は入口ＳＯ２濃度検出信号、２０は出口ＳＯ２濃度
検出器、２１は出口ＳＯ２濃度検出信号、２２は吸収液
ＰＨ検出器、２３は吸収液ＰＨ検出信号、２４は循環流
量検出器、２５は循環流量検出信号。

２６は排ガス流量検出器、２７は排ガス流量検出信号、
２８は出口ＳＯ２濃度設定器、２９は出口ＳＯ２濃度設
定信号、３０はオンライン脱硫性能同定演算器、３１は
パラメータ信号、３２はフィルタ、３３はパラメータ修
正信号、３４は循環流量デマンド演算器、３５は循環流
量デマンド信号。

３６は比較演算器、３７は偏差信号、３８は調節計、３
９は流体継手である。このような構造において、オンラ
イン脱硫性能同定演算器３０では、以下の演算を行なう
、脱硫率ηば、運転条件との間に次式の因果関係がある
。

ｒｌ”＝　１−ｅｘｐ（−ＢＴＵ−ＲＴＵｐＨ・ＲＴＵ
Ｌｚｃ・ＲＴＵ、。二）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　・・・・・・（１）η＝　　（
ＳｏニーＳＯ；）／Ｓ〇二　　　　　　　　　・・・・
・・（２）ＲＴＵＰＮ＝ｆｔ　（ＰＨ）　、ＲＴＵＬｌ
ａ＝Ｌ　（Ｌ／Ｇ）、ＲＴＵ、。二＝ｆ、（Ｓｏ二）・
・・・・・（３） ここに、η：脱硫率、η８：脱硫率計算値、ＢＴＵ：パ
ラメータ、ＰＨ：吸収液ＰＨ値、Ｌ／Ｇ：液−ガス比、
ｓｏ二：入口ＳＯ，濃度、Ｓｏ；：出口ＳＯ２濃度を示
す。

η＝η８とすると。

ＢＴＵ＝−Ｑｎ　　（Ｓｏ；／Ｓ　〇二）　　／　　Ｃ
ＲＴ　ＵＰＩＩ　・ＲＴ　Ｕｇｏｓ　・ＲＴ　ＵＬ／Ｃ
）　　　　　・＝　−（４）したがって、（４）式より
（１）式のパラメータＢＴＵが同定される。オンライン
脱硫性能同定演算器３０の出力信号であるパラメータ信
号３１はフィルタ３２でノイズを除去し、循環流量デマ
ンド演算器３４に入力される。

なお、（４）式において、右辺の入口／出口ＳＯ□濃度
、ＰＨ，Ｌ／Ｇは、入口ＳＯ２濃度検出器１８、出口Ｓ
Ｏ２濃度検出器２０．吸収液ＰＨ検出器２２．循環流量
検出器２４．排ガス流量検出器２６の出力信号であり、
オンラインで計測される。液−ガス比Ｌ／Ｇは循環流量
検出器２４からの循環流量検出信号２５と排ガス流量検
出器２６からの排ガス流量検出信号２７の比から求めら
れる。

次に、循環流量デマンド演算器３４では、以下の演算を
行なう。

出口ｓｏ４度を出口ＳＯ２濃度設定信号２９に維持する
ためには、 ＳＯ：＝Ｓ、□　　　　　　　　　　　　・・・・・・
（５）ここに、ＳＳ＠ｉ：出口ＳＯ２濃度設定信号η＝
η８　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（６）
したがって、（１）〜（６）式より ＲＴ　Ｕｔ−ｔｃ＝　　　　Ｑ　ｎ　　（Ｓ　ｓｅｔ／
　Ｓ　Ｏ二）／（ＢＴＵ−ＲＴ　ＵＰＮ　・ＲＴ　Ｕｓ
ｏｚ）　　　−・・’　（７）よって、 Ｌｄ＝　ｆ　（ＲＴ　ＵＬ／Ｃ＋）　　・Ｇ、　　　　
　・・・・・・（８）ここに、Ｌｄ：循環流量デマンド
、ａｇ：排ガス流量 なお、（７）式のパラメータＢＴＵは（４）式の演算結
果にフィルタ３２を通した。パラメータ修正信号３３を
使用する。

このようにして、ｌｉ環流量デマンド演算器３４では、
オンラインで計測される吸収液Ｐ　ｉ−（検出器２２か
らの吸収液ＰＨ検出信号２３．入ロＳＯ２濃度検出器１
８からの入口ＳＯ２濃度検出信号１９゜また出口ＳＯ２
′ａ度設定器２８からの出口Ｓ○２濃度設定信号２９．
パラメータ修正信号３３を用いて、循環流量デマンド信
号３５を演算する。

比較演算器３６では、循環流量デマンド信号３５と循環
流量検出器２４からの循環流量検出信号２５との間の偏
差を算出し、この偏差信号３７を調節計３８で信号処理
し、流体継手３９により、吸収液循環ポンプ８の回転数
を制御することにより、循環流量が調節される。

すなわち、液ガス比Ｌ／Ｇを運転条件の変化に対応して
調節することにより、出口８０．１度が出口ＳＯ２濃度
設定信号２９に維持される。

すなわち、湿式排煙脱硫装置の制御装置は計算モデルを
オンライン同定し、この同定されたモデルを使用して、
運転条件の変化に対応した循環流量デマンド信号３５を
演算し、出口ＳＯ２濃度を出口ＳＯ２濃度設定信号２９
に維持するものである。

本発明はこのような構成なので、あらゆる運転状態にお
いて、出口ＳＯ２濃度をほぼ一定値に維持できるので、
安定した脱硫性能を確保できるとともに、特に低負荷時
における吸収液循環ポンプ１０の動力費用を低減できる
。

第３図は縦軸に循環流量、出口ＳＯ２濃度、脱硫率を示
し、横軸に脱硫負荷を示した特性曲線図で、実ＭＡ、Ｂ
、Ｃは出口Ｓ　Ｏ，濃度一定制御、破線り、Ｅ、Ｆは従
来の脱硫率一定制御を表わす。

この第３図からも明らかなように低負荷時には、脱硫率
一定制御よりも出口ＳＯ□濃度一定制御の方が吸収液ス
ラリ循環ポンプ１０の動力費用の低減効果は大きい。

第２図は第１図の他の実施例を示す湿式排煙脱硫装置の
制御装置を示すものである。

第２図において符号１８から３９は第１図のものと同一
のものを示す。

４０は負荷要求検出器、４１は負荷要求検出信号、４２
は微分器、４３は負荷変化率信号、４４は係数器、４５
は加算器である。

第２図に示すように、負荷要求検出器４０からの負荷要
求検出信号４１を微分器４２で微分して負荷変化率信号
４３を出力させ、この負荷変化率信号４３に係数器４４
で係数を掛け、加算器４５において、ｖｆ１環流量デマ
ンド信号３５と加え合わせることにより、循環流量デマ
ンド信号３５を補正するもので、他の説明は第１図のも
のと同一である。

本実施例は、ボイラの負荷変化率に対応して。

先行的に循環流量を増減させるものであり、脱硫負荷の
オーバー／アンダーシュートに対しても出口ＳＯ２濃度
の変動を抑え、負荷応答性の向上を計るためのものであ
る。

この実施例の効果は、吸収液循環ポンプ１０の回転数を
流体継手３９を使用して制御する場合の循環流量の操作
遅れを補償するものであり、特に大幅で急速な負荷変動
時においても、出口ＳＯ２濃度を出口ＳＯ２濃度設定信
号２９の近傍に維持できる。

［発明の効果］ 本発明によれば従来の脱硫率一定利得に比べて。

特に低負荷時の吸収液スラリ循環ポンプの動力を低減で
きる。

従来のポンプ台数制御と比較して、出口ＳＯ□濃度をき
め細かく制御できるので、安定した脱硫性能が確保でき
る。

従来のポンプ台数制御では、モータの起動停止回数制限
により、出口５０２ａ度の変化中が大きくなるが、本発
明では制約条件が少なく、任意の負荷パターンに対して
安定した脱硫性能が得られ負荷応答性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る湿式排煙脱硫装置の制御
系統図、第２図は第１図の他の実施例を示した湿式排煙
脱硫装置の制御系統図、第３図は縦軸に循環流量、出口
ｓｏ、１度、脱硫率を示し、横軸に脱硫負荷を示した特
性曲線図、第４図は従来の湿式排煙脱硫装置の概略系統
図である。 ３・・・・・・吸収塔、５・・・・・・吸収液、７・・
・・・・タンク。 ８・・・・・・吸収剤スラリ供給配管、１０・・・・・
・吸収液スラリ循環ポンプ、１８・・・・・・入口ｓＯ
２濃度検出器、１９・・・・・・入口ＳＯ□濃度検出信
号、２ｏ・・・・・・出口ＳＯ２濃度検出器、２１・・
・・・・出口ＳＯ，ａ度検出信号、２２・・・・・・吸
収液ＰＨ検出器、２３・・・・・・吸収液ＰＨ検出信号
、２４・・・・・・循環流量検出器、２５・・・・・・
循環流量検出信号、２６・・・・・・排ガス流量検出器
、２７・・・・・・排ガス流量検出信号、２８・・・・
・・出口−ＳＯ。 濃度設定器、２９・・・・・・出口ＳＯ２濃度設定信号
。 ３０・・・・・・オンライン脱硫性能同定演算器、３１
・・・・・・パラメータ信号、３３・・・・・・パラメ
ータ修正信号、３４・・・・・・循環流量デマンド演算
器、３５・・・・・・循環流量デマンド信号、３６・・
・・・・比較演算器。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排ガス中の硫黄酸化物を吸収液スラリで吸収する吸収塔
   と、この吸収液スラリを貯蔵するタンクを備え、タンク
   から吸収塔へ吸収液スラリを循環する吸収液スラリ循環
   配管と吸収液スラリ循環ポンプによつて吸収液スラリを
   供給するものにおいて、 前記吸収液循環ポンプを入口ＳＯ＿２濃度検出器、出口
   ＳＯ＿２濃度検出器、吸収液ＰＨ検出器、循環流量検出
   器、排ガス流量検出器からの検出信号によつてパラメー
   タ修正信号を演算するオンライン脱硫性能同定演算器と
   、 入口ＳＯ＿２濃度検出器、吸収液ＰＨ検出器、出口ＳＯ
   ＿２濃度設定器からの設定信号と、オンライン脱硫性能
   同定演算器からパラメータ修正信号によつて循環流量デ
   マンド信号を演算する循環流量デマンド演算器と、 循環流量デマンド信号と循環流量検出器からの循環流量
   検出信号を比較する比較演算器を設け、循環流量デマン
   ド信号と循環流量検出信号との比較結果に基づいて吸収
   液循環ポンプの回転数を制御するようにしたことを特徴
   とする湿式排煙脱硫装置の制御装置。