JPH0471615A - 湿式排ガス脱硫装置の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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は湿式排ガス脱硫装置の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
ス脱硫装置の制御方法および制御装置に関する。

〔従来の技術〕

湿式排煙脱硫装置は第８図に示されるように、入口排ガ
スＳＯを吸収塔３３において、吸収液循環ライン３１よ
り供給される吸収液と気液接触させ、排ガス中のＳ　Ｏ
ｔ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３４を通って煙突から排出される。ＳＯ□を吸収
した吸収液は、塔部から循環タンク３５に流下する。循
環タンク３５には吸収剤スラリ流量調整弁３６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３３へ供給される。循
環液の一部は抜出しライン３２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。

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３８により吸
収塔を循環する吸収液の最適ｐＨ値倍信号９および吸収
塔循環ポンプ１８の最適稼動台数信号１７を設定し、負
荷安定時には、最適稼動台数から１を滅じた台数を設定
し、前述の最適ｐＨ値に一定の増加分を加えてこれをｐ
Ｈの設定値とし、シミュレーションモデル３８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。

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よ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ＳＯ□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、亜硫酸塩の濃度により脱硫性能が異なる。

第６図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、運転操作上煩雑であること、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。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］ 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、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。

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湿式排ガス脱硫
装置の制御方法および制御装置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、吸収塔入口の排ガス流量と排ガス中のＳｏ
ｔ濃度とに基づき吸収塔への吸収液循環量を制御する湿
式排ガス脱硫装置の制御方法において、吸収塔入口ＳＯ
２濃度信号、排ガス流量信号、吸収液ｐＨ計信号、脱硫
率設定値信号に基づいて吸収塔への吸収液循環流量デマ
ンド先行値を演算するとともに、吸収塔入口および出口
ＳＯ□濃度信号により脱硫率を求め、該脱硫率と目標値
との偏差信号およびこの偏差信号の変化率信号を求め、
両信号を使いファジィ推論を用いて吸収塔循環流量デマ
ンド補正信号を算出し、この算出値を前記吸収塔吸収液
循環流量デマンド先行値に加算して吸収塔吸収液循環流
量を決定するようになしたことを特徴とする湿式排ガス
脱硫装置の制御方法、 排ガス中の硫黄酸化物を吸収液により吸収除去する湿式
排ガス脱硫装置の制御装置において、吸収塔人口Ｓ　Ｏ
ｚ濃度計信号、排ガス流量計信号、吸収液ＰＨ計信号、
脱硫率設定値信号に基づいて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
、吸収塔入口および出口ＳＯ２濃度計信号により脱硫率
を演算する装置と、当該脱硫率と目標値との偏差信号お
よびこの偏差信号の変化率を算出する装置と、該装置の
上記算出値に基づき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算出するファジィ演算器と、こ
のファジィ演算器の出力信号と前記流量デマンド先行値
演算器の演算値との加算値に基づき吸収塔吸収液循環流
量を制御する装置とを有することを特徴とする湿式排ガ
ス脱硫装置の制御装置、 および排ガス中の硫黄酸化物を吸収液により吸収除去す
る湿式排ガス脱硫装置の制御方法において、排ガス流量
計信号、吸収液ｐＨ計信号、吸収塔入口ＳＯ□濃度計信
号および出口ＳＯ□濃度設定器信号に基づいて吸収塔へ
の吸収液循環流量デマンド先行値を演算するとともに、
吸収塔出口ＳＯ□濃度設定値信号および出口Ｓ　Ｏｔ　
ｆ！Ａ度計体計信号偏差値および該偏差値の変化量を求
め、この２つの値に基づいてファジィ推論を用いて吸収
塔吸収液循環流量補正値を算出するとともに、この補正
信号を前記吸収液循環流量デマンド先行値に加算し、こ
の加算値に基づき吸収塔への吸収液循環量を制御するご
とくなしたことを特徴とする湿式排ガス脱硫装置の制御
方法により達成される。

〔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。

この偏差に基づいて、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、脱硫率が目標からはずれることがな
い。

（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第１図に示す。図において、６は吸
収塔循環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ｓ０２濃度計３、脱硫率設定値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。

７７＝１−ｅｘｐ　（−ＢＴＵ−ＲＴＵｐ”ＲＴＵ、。

。 ・ＲＴ　ＵＬ／Ｇ　　） ・・・　（１） ここに、ＢＴＵ　：定数、ｐＨ：ｐＨ値、Ｓ　Ｏｚ：入
口ＳＯ□濃度、Ｌ／Ｇ：液ガス比、ｆ＋、ｆＺ、ｆＺ：
関数、脱硫率ηが設定値ηｓａｔとなるためには、（１
）、（２）式より ・・・　（３） ここに、Ｌｄ：ｆＬ量デマンド先行値、Ｇｇ　：排ガス
流量 したがって、（３）式により、流量デマンド信号１１が
求まる。

一方、入口ＳＯ□濃度計３および出口ｓ０２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で脱硫率設定値４の出力信
号と脱硫率信号９との脱硫重傷差信号１０を求めファジ
ィ演算器１３に入力する。

ファジィ演算器１３では、以下の演算を行う。

脱硫率の偏差信号をｅ、脱硫率偏差の変化を△ｅとする
と ｅ＝（ηｓｅｔ　−η７）／η１１、　　　・・・（４
）Δｅ−ｅ、−ｅ１１．．。

＝（η７−１　−η１）／△η＋ｓａｘ　　・・・（５
）ここに、η、。ｔ　：脱硫率設定値、η７　：ｎ時刻
点における脱硫率の計測値、η□８、△η□Ｘ　：規格
化定数 ｅおよびΔｅのメンバシップ関数を第２図のように示す
。図の記号の意味を以下に示す。

ＮＢ：負で大きい、ＮＳ：負で小さい、ＺＥ：はぼ零で
ある、ＰＳ：正で小さい、ＰＢ：正で大きい ｅと△ｅの状況により、補正すべき吸収剤過剰率の増分
Ｈを決定する制御則は第３図のようになる。図において
、例えば もしｅ＝ＮＢでΔｅ＝ＮＢならＨ＝ＮＢのように読み、
これを制御ルールと呼ぶ。

第２図より、ｅまたはΔｅは必ず二つのメンバシップ関
数に関与するので、ｅと△ｅの一組の値に対して４つの
制御ルールが関与する。具体的に操作量の基本増分を決
定する方法を第４図に示す。

図では２つの制御ルール（ルール１とルール２）を例と
して示し、ｐＨ偏差の代表量をＸ、偏差の変化の代表量
をＹとする。ｘ＝ｘ　’、Ｙ＝Ｙ°の値に関するファジ
ィ集合をルールｌについてＡ、　、Ｂ、とし、ルール２
についてＡｚ　、Ｂｚとする。ルールｌから決まる操作
量の増分のファジィ集合をＣＩ、ルール２に対応するも
のを０２とし、それぞれのメンバシップ関数をμ０、μ
ｃ２とする。このとき、ルールｌから （ｒ）＋　＝Ｍｉｎ　（μＡ＋　（Ｘ’）、ｕｍ＋　（
Ｙ’））・・・（６） ルール２から ω２　＝Ｍｉｎ　（μａｚ、（ｘ’）、μ５ｚ（ｙ’）
）・・・（７） ω１とω２を使用して、ルール１とルール２を満たす操
作量の基本増分のメンバシップ関数μ。

を μｃ＝Ｍａｘ（ω１　μＣ１、ω２　μ、２）・・・　
（８） このμ。の重心座標Ｚを、第４図を参照して次式で計算
する。

＊ Ｓμｅ　（Ｚ）ｄＺ この値Ｚを操作量の基本増分Ｈとする。実際には、Ｘｏ
とＹｏの値に対して四つの制御ルールが関与しているが
同様の手順でＨを決定する。

したがって、現在の操作量をＵ　（ｎ）とするとき、次
の時点（ｎ＋１）における操作量Ｕ　（ｎ＋１）を Ｕ　（ｎ＋１）＝Ｕ　（ｎ）　十ＫＨ（ｎ）・・・　（
１０） ここに、Ｋ：制御ゲイン、Ｈ（ｎ）：操作量の増分 このようにして、ファジィ演算器１３では、（４）〜（
９）式に示した演算をサンプリング時間ごとに実施し、
流量デマンド補正信号１４を加算器１２ａに入力する。

加算器１２ａ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、第５図に示すように、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。

本制御方式は、基本的には、流量デマンド先行値信号１
１と脱硫率偏差信号１０を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
るが、オンライン計測信号から流量先行値を求める点と
、フィードバック補正をファジィ推論を利用して行うと
ころに特徴がある。

第６図に示したように、脱硫装置においては、排ガス中
のＳＯ□を吸収して、吸収液中に生成する亜硫酸塩の濃
度（亜硫酸塩（ＣａＳＯ３）と亜硫酸イオン（ＳＯＳ−
）の合計濃度）、すなわち酸化状態により脱硫率が大幅
に異なってくる。ここで、亜硫酸塩の濃度と酸化状態の
関係は以下のとおりである。

全量酸化域：亜硫酸塩濃度く数ｍｍｏｌ／１準全量酸化
域：数ｍ　ｍ　ｏ　１　／　ｅ　＜亜硫酸塩濃度〈数１
０ｍｍｏｊ２／ｉ！。

部分酸化域：亜硫酸塩濃度〉数１０ｍｍｏｆ／４２なお
、準全量酸化域は、過渡的な状態であり、全量酸化域か
らの急速なＳ　Ｏｚ吸収量の増大によって発生する。

このように、脱硫装置においては、同一の脱硫率偏差が
発生しても、酸化状態によって、脱硫率を目標値に維持
するために増減しなければならない吸収塔循環流量の値
が異なってくる。すなわち、フィードバック補正を通常
のＰＩコントローラで行う場合には、通常は比例ゲイン
および積分時間が一定であるので、前述のような酸化状
態の相異による適応修正は不可能である。

ファジィ演算器１３では、第３図に示した制御ルールに
より、脱硫率偏差ｅがＰＢ、偏差の変化△ｅがＮＳのよ
うな状態、すなわち、準全量酸化域に突入したような場
合でも、操作量の増分ＨはＰＳとなり、栄、激な操作量
の増加はないが、ＰＩコントローラではＩ動作が効いて
きて、操作量は極端に大きくなり、脱硫率がハンチング
する可能性がある。

すなわち、通常のＰＩコントローラに比べて、第３図に
示した制御ルールを適切に選ぶことにより、Ｐ動作の比
例ゲインおよび■動作の積分時間をプロセスの動きに対
応させて調整できるようにファジィ演算器を使用するこ
とができる。

このように、本発明では、ファジィ演算器１３が、あた
かも熟練オペレータのように動作するので、特殊な運転
状態においても、脱硫率を目標値近傍に維持できる。

本発明の他の実施例を第７図に示す。本実施例は出口Ｓ
Ｏ□濃度を目標値に維持することを目的としたものであ
り、流量デマンド演算器２１では以下の演算を実施する
。

脱硫率ηは次式で与えられるので、 η＝１−（Ｓｏ°ｚ／５ｏｚ）　　・・・（１１）（１
）、（２）、（１１）式より、流量デマンドＬ’ｄは、 ・・・　（１２） ここに、Ｓ　Ｏ’　２ｓ＋ｅｔ　：出口ＳＯ！　濃度Ｆ
ａ定Ｍしたがって、（１２）式を使用して、オンライン
計測信号より、流量デマンド先行値信号１１が演算され
る。

ここでは、ファジィ演算器１３の人力信号である出口Ｓ
Ｏ□濃度偏差信号２２は、出口ＳＯ２濃度設定値２０の
出力信号と出口ＳＯ□濃度計５の出力信号より与えられ
る。

その他の構成は、第１図に示した構成と全く同様である
。

この実施例の効果は、出口ＳＯ□濃度が一定に維持され
るので、脱硫率−量制御に比べて、低負荷時の吸収塔循
環ポンプの動力低減量が大きくなることが挙げられる。

一般に入口ｓｏ、１度は負荷増加とともに増大する。こ
のため、低負荷時においては、入口ＳＯ□濃度が相対的
に低くなるので、出ロＳＯ□濃度一定制御では、低負荷
時の脱硫率を低くとることができるので、循環ポンプ動
力を低減できる。この状況を第９図に示す。

〔発明の効果］ 本発明によれば、ファジィ推論を用いて吸収塔循環流量
デマンドを補正するファジィ演算器を設置することによ
り、脱硫率の変化挙動を、見ながら、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、通常の運転状態はもちろんの
こと、吸収液の酸化状態が変化して、脱硫率の変化挙動
が大幅に変動した場合にも、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】

第１図は本発明になる湿式排ガス脱硫装置の吸収塔循環
流量制御系統図、第２図は脱硫率偏差量とその変化量に
ついてのメンバシップ関数の説明図、第３図は脱硫率偏
差とその変化量により補正すべき吸収剤過剰率の増分決
定ルールの実施例説明図、第４図はファジィ演算器のフ
ァジィ推論の原理説明図、第５図は循環ポンプ運転台数
決定原理図、第６図はＰＨ値と酸化状態と脱硫率の関係
説明図、第７図は本発明の第２の実施例図、第８図は従
来の吸収塔循環流量制御方法を示す制御系統図、第９図
は本発明の第２の実施例におけるポンプ動力の低減効果
を示す説明図である。 １・・・排ガス流量計、２・・・ＰＨ計、３・・・入口
ＳＯ２濃度計、４・・・脱硫率設定値、５・・・出口Ｓ
Ｏ２濃度計、６・・・流量デマンド先行値演算器、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、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。 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 第 図 第 吸収剤過剰率の増分Ｈを決定する制御則７：引算器 １８：吸収塔循環ポンプ １】：流量デマンド先行値信号 １２：加算器 】３：ファジィ演算器 図 ２０：出口ＳＯ２濃度設定値 ２１：流量デマノド演算器 ２２：出ｃ＋　５０２濃度偏差イ、（号入口排ガス 吸収液晶環ライン 抜出しライン 吸収塔 排出ライン 循環タンク 吸収剤スラリ流量調整弁 吸収剤スラリ流量計 ンミュレーンヨンモデル 般適ｐＨ（１１１信号 μｓ　− ＝ 循環流量デマンド 吸収液ｐＨ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収塔入口の排ガス流量と排ガス中のＳＯ＿２濃
   度とに基づき吸収塔への吸収液循環量を制御する湿式排
   ガス脱硫装置の制御方法において、吸収塔入口ＳＯ＿２
   濃度信号、排ガス流量信号、吸収液ｐＨ計信号、脱硫率
   設定値信号に基づいて吸収塔への吸収液循環流量デマン
   ド先行値を演算するとともに、吸収塔入口および出口Ｓ
   Ｏ＿２濃度信号により脱硫率を求め、該脱硫率と目標値
   との偏差信号およびこの偏差信号の変化率信号を求め、
   両信号を使いファジィ推論を用いて吸収塔循環流量デマ
   ンド補正信号を算出し、この算出値を前記吸収塔吸収液
   循環流量デマンド先行値に加算して吸収塔吸収液循環流
   量を決定するようになしたことを特徴とする湿式排ガス
   脱硫装置の制御方法。
2. （２）排ガス中の硫黄酸化物を吸収液により吸収除去す
   る湿式排ガス脱硫装置の制御装置において、吸収塔入口
   ＳＯ＿２濃度計信号、排ガス流量計信号、吸収液ｐＨ計
   信号、脱硫率設定値信号に基づいて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、吸収塔入口および出口ＳＯ＿２濃度計信号によ
   り脱硫率を演算する装置と、当該脱硫率と目標値との偏
   差信号およびこの偏差信号の変化率を算出する装置と、
   該装置の上記算出値に基づき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算出するファジィ演算
   器と、このファジィ演算器の出力信号と前記流量デマン
   ド先行値演算器の演算値との加算値に基づき吸収塔吸収
   液循環流量を制御する装置とを有することを特徴とする
   湿式排ガス脱硫装置の制御装置。
3. （３）排ガス中の硫黄酸化物を吸収液により吸収除去す
   る湿式排ガス脱硫装置の制御方法において、排ガス流量
   計信号、吸収液ｐＨ計信号、吸収塔入口ＳＯ＿２濃度計
   信号および出口ＳＯ＿２濃度設定器信号に基づいて吸収
   塔への吸収液循環流量デマンド先行値を演算するととも
   に、吸収塔出口ＳＯ＿２濃度設定値信号および出口ＳＯ
   ＿２濃度計信号との偏差値および該偏差値の変化量を求
   め、この２つの値に基づいてファジィ推論を用いて吸収
   塔吸収液循環流量補正値を算出するとともに、この補正
   信号を前記吸収液循環流量デマンド先行値に加算し、こ
   の加算値に基づき吸収塔への吸収液循環量を制御するご
   とくなしたことを特徴とする湿式排ガス脱硫装置の制御
   方法。