JPH04290522A - 湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収液循環流量制御方法および制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿式排ガス脱硫装置の吸
収塔への吸収液循環流量制御方法および制御装置に係り
、特に吸収塔循環流量を適切に制御して、低負荷時の吸
収塔循環ポンプ動力を低減するに好適な湿式排ガス脱硫
装置の吸収塔への吸収液循環流量制御方法および制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湿式排煙脱硫装置は図６に示されるよう
に、入口排ガス２２を吸収塔２６において、吸収液循環
ライン２４より供給される吸収液と気液接触させ、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２３を通って煙突から排出される。 ＳＯ２　を吸収した吸収液は、塔部から循環タンク２７
に流下する。循環タンク２７には吸収剤スラリ流量調整
弁２８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１８により吸収塔２６
へ供給される。循環液の一部は抜出しライン２５を通っ
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。

【０００３】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
号公報が挙げられる。この制御方式では、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
３０により吸収塔２６を循環する吸収液の最適ｐＨ値信
号３１および吸収塔循環ポンプ１８の最適稼動台数信号
３２を設定し、負荷安定時には、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、シミュレーションモ
デル３０により、脱硫率が目標値を満足している場合に
限って、この変更した設定値に基づいて吸収剤供給量お
よびポンプ台数を制御している。

【０００４】しかしながら、この制御方式では、シミュ
レーションモデルが実機の挙動を精度良く再現できるこ
とが必要不可欠である。脱硫装置においては、脱硫性能
が、排ガス流量、入口ＳＯ２　濃度、吸収液ｐＨおよび
液−ガス比により支配されるが、同一のｐＨでも、吸収
液中の酸化状態すなわち、亜硫酸塩（例えば、ＣａＳＯ
３　）の濃度により脱硫性能が異なる。

【０００５】図７に酸化状態と脱硫性能の関係を示す。 図から明らかなように、運転条件の変化に伴う脱硫率の
変化をシミュレーションモデルにより正確に予測できる
ためには、酸化状態すなわち、亜硫酸塩の濃度が必要と
なり、これはオンラインでは計測できないので、亜硫酸
塩の酸化速度の不確かさを考慮すると、手分析値による
データの修正が必要であり、運転操作上繁雑であること
、またこのデータ修正作業には、オペレータが介入する
ので、人為的なミスが発生する可能性がある等という点
については配慮されていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は吸収塔
循環ポンプの最適稼動台数をシミュレーションモデルに
よって決定しているが、シミュレーションモデルの精度
という点について配慮がされておらず、精度が低下する
と必要な脱硫率を維持できないこと、また、運転状態が
極端に変化した場合には、吸収液組成の手分析値により
シミュレーションモデルの係数等を修正する必要があり
、オペレータへの負担が大きくなる等というような問題
があった。

【０００７】本発明の目的は、オンラインで計測できる
情報のみを用いて、脱硫率を目標値近傍に維持できる制
御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、酸化硫黄（ＳＯｘ）を含有する排
ガスを吸収塔に導入し、アルカリ性吸収液と接触させて
ＳＯｘを除去する湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収
液循環流量制御方法において、吸収塔へ導入されるＳＯ
ｘ総量と吸収液ｐＨ値、脱硫率設定値に基づいて吸収塔
循環流量デマンド先行値を求め、吸収塔の入口と出口の
ＳＯｘ濃度測定値より求めた脱硫率と脱硫率設定値との
間の偏差値およびこの偏差値の変化率に対応して自己調
整型ファジィ推論により循環流量補正量を求め、この補
正量を前記吸収塔循環流量デマンド先行値に加算した全
体流量デマンドに基づき吸収塔循環ポンプ台数を制御す
ることを特徴とする湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸
収液循環流量制御方法に関する。

【０００９】第２の発明は、前記第１の発明において、
ＳＯｘがＳＯ２　であり、かつ吸収塔導入されるＳＯｘ
総量を排ガス流量と吸収塔入口排ガスのＳＯ２　濃度よ
り求めることを特徴とする湿式排ガス脱硫装置の吸収塔
への吸収液循環流量制御方法に関する。第３の発明は、
ＳＯ２　などの硫黄酸化物を含有する排ガスを吸収塔に
導入してアルカリ性吸収液と接触させて硫黄酸化物を吸
収除去する湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収液循環
流量制御装置において、排ガス流量、吸収塔への入口排
ガスＳＯ２　濃度、吸収塔への吸収液ｐＨ値、脱硫率設
定値に基づき吸収塔への吸収液循環流量デマンド先行値
を演算する流量デマンド先行値演算器と、排ガスの吸収
塔入口、出口のＳＯ２　濃度測定値より脱硫率を演算す
る装置と、演算された脱硫率と脱硫率設定値との偏差お
よびその偏差の変化率に基づき制御ルールを自己調整で
きるファジィ推論を用いて吸収塔循環流量のデマンド補
正信号を演算するファジィ制御器と、上記流量デマンド
先行値演算器の出力値とファジィ制御器の出力値に基づ
き吸収塔循環流量を決定する装置とを設けたことを特徴
とする湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収液循環流量
制御装置に関する。

【００１０】

【作用】オンライン計測量に基づいた吸収塔循環流量デ
マンド先行値は、脱硫率を目標値に維持するためのベー
スとなる流量デマンドを運転状態の変化に対応して変化
させるように動作する。このベースとなる吸収塔循環流
量で運用すると、脱硫率と脱硫率設定値との間に偏差が
発生する。

【００１１】この偏差および偏差の変化率に基づいて、
自己調整型のファジィ推論、すなわち、実時間で制御応
答を評価し、この評価に基づいて制御ルールを自動修正
してゆくファジィ推論によるフィードバック補正量分だ
け吸収塔循環流量を変えてやれば、偏差が減少していく
ので、脱硫率が目標値からはずれることがない。

【００１２】

【実施例】本発明になる湿式排煙脱硫装置の吸収塔循環
流量制御方法の具体的実施例を図１に示す。図において
、６は流量デマンド先行値演算器であり、排ガス流量計
１、ｐＨ計２、入口ＳＯ２　濃度計３、脱硫率設定器４
のそれぞれの出力信号を用いて以下の演算を実施する。 脱硫率ηを次式で表現する。

【数１】

【数２】

【００１３】ここに、ＢＴＵ：定数、ｐＨ：ｐＨ値、Ｓ
Ｏ２　：入口ＳＯ２　濃度、Ｌ／Ｇ：液ガス比、ｆ１　
、ｆ２　、ｆ３　：関数脱硫率ηが脱硫率設定値ηｓｅ
ｔ　となるためには、（１）、（２）式より、

【数３】

【００１４】ここに、Ｌｄ　：流量デマンド先行値、Ｇ
ｇ　：排ガス流量 したがって、（３）式により、流量デマンド先行値信号
１１が求まる。一方、入口ＳＯ２　濃度計３および出口
ＳＯ２　濃度計５の出力信号より、引算器７ａおよび割
算器８を用いて脱硫率信号９を求め、引算器７ｂで脱硫
率設定器４の出力信号と脱硫率信号９との脱硫率偏差信
号１０を求めファジィ制御器１３に入力する。

【００１５】ファジィ制御器１３は図５に示すように、
制御性能評価器１９、制御ルール修正器２０およびファ
ジィ補正信号演算器２１より構成される。制御性能評価
器１９は、脱硫率偏差信号１０に基づいて、以下の演算
を行なう。脱硫率偏差信号１０は脱硫率設定器４の出力
信号ηｓｅｔ　と脱硫率ηとの偏差であり、以下のよう
にスケーリングする。

【数４】

【数５】

【００１６】ここに、ηｓｅｔ　：脱硫率設定値、ηｎ
　：ｎ時刻点における脱硫率の計算値、Ｋｅ、

【外１】 ：スケーリングファクタ、ｅｎ　：ｎ時刻点における脱
硫率偏差規格値、△ｅｎ　：ｎ時刻点における脱硫率偏
差規格値の変化 ｅｎ　および△ｅｎ　のメンバーシップ関数を図２に示
す。 図の記号の意味は以下のとおりである。 ＮＢ：負で大きい（　Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｂｉｇ　）　
、ＮＳ：負で小さい（　Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｓｍａｌｌ
）　、ＺＥ：ほぼ零である（　Ｚｅｒｏ　Ｅｑｕａｌ　
）　、ＰＳ：正で小さい（　Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｓｍａ
ｌｌ　）　、ＰＢ：正で大きい（　Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　
Ｂｉｇ　）このように、制御性能評価器１９では、制御
性能ｅｎ　および△ｅｎ　をメンバーシップ関数で定量
化する。

【００１７】制御性能評価はオペレータが行なっている
方法と同じように、ｅｎ　と△ｅｎ　、すなわち制御状
態を直接評価し、制御ルールの修正量をフィードバック
する。この修正量を決定する制御ルールを図４に示す。 この図の読み方は、ｅｎ　と△ｅｎ　の状況により、本
来は過去における制御出力に付加されるべきであった制
御動作の修正量、すなわち、吸収塔循環流量の補正分Ｑ
を示している。図において、例えば、 もしｅｎ　＝ＮＢで、△ｅｎ　＝ＮＢなら、Ｑ＝ＮＢの
ような制御ルールである。

【００１８】したがって、制御性能評価器１９では、脱
硫率の制御特性によって、吸収塔循環流量の補正量を決
定する制御ルールを作成する。次に、制御ルール修正器
２０では、以下のようにして制御ルールを決定する。図
３に基本となる制御ルールを示す。この図の読み方は、
図４と同様であり、ｅｎ　と△ｅｎ　の状況により、補
正すべき吸収塔循環流量の増分Ｈを決定する。

【００１９】ここでは、制御性能評価器１９による評価
結果に基づき現在の制御状態に責任があると思われる制
御ルールが修正または新規に作成される。サンプリング
時点ｋの制御状態は、過去における全制御動作の総合影
響によって引き起こされる。そこで、ｊサンプリング前
の制御動作を推論した制御ルールＲｋ−ｊ　は、制御性
能評価器１９で与えられた補正量Ｑｋ　によって修正さ
れる。

【００２０】ルールＲｋ−ｊ　を｛ｅｋ−ｊ　、△ｅｋ
−ｊ　、Ｈｋ−ｊ　　　｝と表わす。これは、図３の例
では、もしｅｋ−ｊ　＝ＮＢで、△ｅｋ−ｊ　＝ＮＢな
ら、Ｈｋ−ｊ　＝ＮＢとなる。したがって、修正された
ルール

【外２】 は次式で表現される。

【数６】

【００２１】制御ルールの差し換えは、ルール全体の集
合をＲとすると、次の論理で行なう。

【数７】 ここに、

【外３】 はＲｋ−ｊ　の補集合、∩と∪は集合の積と和を示す。 このようにして、制御ルール修正器２０では、自動的に
制御ルールが修正される。次に、ファジィ補正信号演算
器２１では、以下の演算を行なう。制御ルール修正器２
０で、作成されたルールをＲ（Ｍ）、Ｍ＝１、２、…、
Ｎとする。ここでＮはルールの個数を示す。

【００２２】ｅｎ　、△ｅｎ　の値に関するファジィ集
合を、ルールＭについて、ＡＭ　、ＢＭ　とする。ルー
ルＭから決まる操作量の増分のファジィ集合をＣＭ　と
し、メンバーシップ関数をμｃＭ　とする。このとき、
ルールＭから

【数８】 このＷＭ　を使用して、ルール１〜Ｍを満たす操作量の
基本増分のメンバーシップ関数

【外４】 は

【数９】

【００２３】この（外４）の重心座標

【外５】 を次式で計算する。

【数１０】

【００２４】この値（外５）を操作量の基本増分Ｐとす
る。ｎ時点における吸収塔循環量の補正量を△∪ｎとす
ると、次の時点ｎ＋１における補正量△∪ｎ＋１　は

【
数１１】 ここに、Ｇ：制御ゲイン このように、ファジィ制御器１３では、上述した演算を
サンプリング時間ごとに実施し、流量デマンド補正量信
号１４を加算器１２に入力する。加算器１２では、流量
デマンド先行値信号１１と流量デマンド補正信号１４を
加算して流量デマンド信号１５を出力し、ポンプ台数設
定器１６に入力する。ポンプ台数設定器１６では、循環
流量デマンドを下まわらないようなポンプ必要台数を求
め、これを最適稼動台数信号として、吸収塔循環ポンプ
１８の台数を決定する。

【００２５】本制御方式は、基本的には、流量デマンド
先行値信号１１と脱硫率偏差信号１０を、自己調整型フ
ァジィ推論により信号処理したフィードバック補正信号
である流量デマンド補正信号１４から、吸収塔循環流量
デマンドを求めるものであり、オンライン計測信号から
流量デマンド先行値を求める点と、フィードバック補正
を自己調整型ファジィ推論を利用するところに特徴があ
る。

【００２６】なお、吸収塔循環流量の制御に関しては、
ここでは、ポンプ台数制御を想定しているが、流体継手
等を利用したポンプ回転数制御による流量制御の場合に
も同様の制御方式が適用できる。本発明においては、フ
ァジィ制御器１３が脱硫率の制御性に基づいて、制御ル
ールを自己調整できるので、あらゆる運転状態で、脱硫
率を目標値近傍に維持でき、安定した脱硫装置の運転を
確保できるとともに、低負荷時のポンプ動力コストを低
減することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、吸収塔循環流量デマン
ドを補正する自己調整型ファジィ制御器を設置すること
により、脱硫率の変化挙動をみながら、吸収塔循環流量
または循環ポンプ稼動台数を決定できるので、あたかも
プラントの挙動を熟知したベテラン運転員による吸収塔
循環流量制御が可能となり、あらゆる運転状態において
、脱硫率を目標値に維持し、安定した脱硫性能を確保で
きるとともに、循環量の適切な制御により、低負荷時の
吸収塔循環ポンプ動力を低減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明になる吸収塔循環流量制御方法の一実
施例を示す制御系統図。

【図２】本願発明で使用するメンバーシップ関数の説明
図。

【図３】、

【図４】本願発明で使用するファジィ制御器における制
御ルールの一例を示す説明図。

【図５】自己調整型ファジィ制御器の構成を示すブロッ
ク図。

【図６】従来の吸収塔循環流量制御方法を示す制御系統
図。

【図７】ｐＨおよび酸化状態と脱硫率の関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…排ガス流量計、２…ｐＨ計、３…入口ＳＯ２　濃度
計、４…脱硫率設定器、５…出口ＳＯ２　濃度計、６…
流量デマンド先行値演算器、７ａ、７ｂ…引算器、８…
割算器、９…脱硫率信号、１０…脱硫率偏差信号、１１
…流量デマンド先行値信号、１２…加算器、１３…ファ
ジィ制御器、１４…流量デマンド補正信号、１５…流量
デマンド信号、１６…ポンプ台数設定器、１７…最適稼
動台数信号、１８…吸収塔循環ポンプ、１９…制御性能
評価器、２０…制御ルール修正器、２１…ファジィ補正
信号演算器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　酸化硫黄（ＳＯｘ）を含有する排ガス
   を吸収塔に導入し、アルカリ性吸収液と接触させてＳＯ
   ｘを除去する湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収液循
   環流量制御方法において、吸収塔へ導入されるＳＯｘ総
   量と吸収液ｐＨ値、脱硫率設定値に基づいて吸収塔循環
   流量デマンド先行値を求め、吸収塔の入口と出口のＳＯ
   ｘ濃度測定値より求めた脱硫率と脱硫率設定値との間の
   偏差値およびこの偏差値の変化率に対応して自己調整型
   ファジィ推論により循環流量補正量を求め、この補正量
   を前記吸収塔循環流量デマンド先行値に加算した全体流
   量デマンドに基づき吸収塔循環ポンプ台数を制御するこ
   とを特徴とする湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収液
   循環流量制御方法。
2. 【請求項２】　　請求項１において、ＳＯｘがＳＯ２　
   であり、かつ吸収塔へ導入されるＳＯｘ総量を排ガス流
   量と吸収塔入口排ガスのＳＯ２　濃度より求めることを
   特徴とする湿式排ガス脱硫装置の吸収塔への吸収液循環
   流量制御方法。
3. 【請求項３】　　ＳＯ２　などの硫黄酸化物を含有する
   排ガスを吸収塔に導入してアルカリ性吸収液と接触させ
   て硫黄酸化物を吸収除去する湿式排ガス脱硫装置の吸収
   塔への吸収液循環流量制御装置において、排ガス流量、
   吸収塔への入口排ガスＳＯ２　濃度、吸収塔への吸収液
   ｐＨ値、脱硫率設定値に基づき吸収塔への吸収液循環流
   量デマンド先行値を演算する流量デマンド先行値演算器
   と、排ガスの吸収塔入口、出口のＳＯ２　濃度測定値よ
   り脱硫率を演算する装置と、演算された脱硫率と脱硫率
   設定値との偏差およびその偏差の変化率に基づき制御ル
   ールを自己調整できるファジィ推論を用いて吸収塔循環
   流量のデマンド補正信号を演算するファジィ制御器と、
   上記流量デマンド先行値演算器の出力値とファジィ制御
   器の出力値に基づき吸収塔循環流量を決定する装置とを
   設けたことを特徴とする湿式排ガス脱硫装置の吸収塔へ
   の吸収液循環流量制御装置。