JPS61259731A - 吸収塔ｐＨ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〕 本発明は処理ガス中の亜硫酸ガス（３０２）を除去する
脱硫プラントに関し、特に循環液のｐＨを制御する吸収
塔ｐＨ制御装置の改良に係る。

〔従来の技術〕

脱硫プラント例えば炭酸ガスを吸収剤とする湿式石灰石
こう法廃煙脱硫プラントの概略構成を第５図に示す系統
図を参照して説明する。

第５図において、吸収塔ｌには処理ガス導入ダクト２を
介して亜硫酸ガスを含有する処理ガス３が上方から導入
される。この吸収塔１下方に設けられたタンク４内には
循環液５が収容され、この循環液５は循環ポンプ６及び
循環配管７により吸収塔１内を循環されている。前記処
理ガス３は循環塔１内で循環液５と接触し、処理ガス３
中に含まれる亜硫酸ガスが除去される。すなわち、処理
ガス３中のＳ０２は次式ＣＩ）で示す反応にょすＨ２Ｓ
　Ｏｘを生成して流下する。このＨ２Ｓ　０３の一部は
処理ガス３中の酸素（０２）により酸イヒされ、次式（
ＩＩ）で示すようにＨｘ　Ｓ　Ｏａとなる。また、残り
のＨ２Ｓ　Ｏ３はタンク４内で空気配管８から噴き込ま
れる空気中の酸素により酸イヒされてＨ２ｓｏ４となる
。

Ｓｏ、＋　Ｈ２０→Ｈ２ＳＯ３・・−（１）そして、吸
収塔ｌを通過し、亜硫酸ガス力（除去された処理ガスは
排気ダクト９を介して処理済ガスとして大気中に放出さ
れる。

以上のように吸収塔ｌ内で処理ガス３との接触をつづ也
すると、前記循環液５中には上記（ｒ）及び（ＩＩ）で
示した吸収反応及び酸化反応により生成し九Ｈ２Ｓ　Ｏ
４が多量に含まれるため、何らかの措置をとらなければ
Ｓ　Ｏ２を吸収することが困難となる。そこで、タンク
４内の循環液５に流量検出器１０及び流量調節弁１１を
介装した吸収剤供給配管１２を介して吸収剤、例えば炭
酸力Ｊレシウム（Ｃａ　ＣＯ３）を供給し、次式（ＩＩ
Ｉ）に示すように循環液５を中和して亜硫酸ガスを容易
に吸収し得るように再生している。

Ｈ２ＳＯ４＋ＣａＣＯ３→ＣａＳＯ４−１−Ｈ２０＋Ｃ
Ｏ２↑−（ｍ）上記（ＩＩＩ）式により生成したＣａＳ
Ｏ４を含む循環液５の一部は移送配管１３を介して図示
しない別の工程へ移送される。

以上の説明から示唆されるように、循環液５の５０２吸
収能力が脱硫プラントの性能に多大な影響を及ぼす、こ
の循環液５の５０２吸収能力の指標となるのは、循環液
５のｐＨである。すなわち、循環液５中のＣａ　ＣＯ３
濃度が高く、ｐＨが高いほどＳ０２吸収反応が促進され
る。

単純には循環液のｐＨを高く維持するために多量の吸収
剤を供給することが考えられるが、これはコストの面か
ら好ましいことではない。

こうしたことから、所望の性能を維持できる程度のｐＨ
で脱硫プラントの運転を行なうことが要望されている。

これは、吸収塔ｌ内での脱硫率、ひいては大気中に放出
する処理済ガス中の亜硫酸ガス濃度を所定値に安定に維
持し、かついかなる負荷（吸収塔入口の５０２量）の変
化にも応答性よく追従し得ることにつながる。

、　　ところで、上述したように循環液のｐＨを低下さ
せるのは循環液中のＨ２Ｓ　Ｏａ濃度の増大であり、一
方循環液のｐＨを上昇させるのは循環液中のＣａＣＯ３
濃度である。したがって、循環液のｐＨは吸収したＳＯ
，量とＣａ　ＣＯ３濃度とのバランスにより決定される
。

第５図図示の従来の脱硫プラントにおいては、循環液５
のｐＨ制ｍ装置は以下のようなものである。

すなわち、前記循環配管７にはｐＨ検出器１４が取付け
られており、このｐＨ検出器１４からの出力信号Ｓ　１
４はｐＨ調節器１５に入力される。このｐＨ５ｊ！ＩＩ
ｉ器１５では、予め設定されたｐＨ設定値とｐＨ検出器
１４からの出力信号とを比較し、ＰＩ又はＰＩＤ（Ｐ：
比例、Ｉ：積分、Ｄ：微分）のフィードバック制御を行
なう、一方、処理ガス導入ダクト２の途中に設けられた
処理ガス流ｊＬ礒山咀１ａふこホ巾＋層豆ぐ一表ｄ１償
異１５に入力される。ｐＨｌｉｌ節器１５では、あ理ガ
ス流量検出器１６の出力信号Ｓ　ｔＳによりＰ又はＦＤ
のフィードフォワード制御を行なう、ｐＨ調節器１５は
これらフィードバック制御とフィードフォワード制御と
の出力信号和である吸収剤流量補正信号Ｓ　ｔＳを出力
する。この信号は流量検出器１０の出力信号とともに吸
収剤流量調節器１７に入力され、流量調整弁１１の開度
を調整する。このようにして、循環液５のｐＨが所定値
となるように制御している。

〔発明が解決すべき問題点〕

脱硫プラントではボイラの高速負荷変化に応答性よく追
従することが要求されている。しかし、従来のｐＨＭ御
装置では高速負荷上昇時に循環液５のｐＨがｐＨ設定値
に追従できずに低下し、その結果処理済ガス中のＳＯ２
濃度（出口５０２濃度）が規制値を逸脱してしまうおそ
れがあった。

また、このように処理済ガスのＳＯ２濃度力〈規制値を
逸脱するのを防止するためには、循環液５のｐＨ値を予
め必要以上に高くするという操作がとられるため、ラン
ニングコストを上昇させてしまうという不具合があった
。

本発明者らは、以上のような現象に対する原因を究明し
た結果、以下の事実を見出した。すなわち、系内におけ
る残留Ｃａ　ＣＯｚ量は処理Ｓ０２総量（処理ガス流量
×処理ガス中の５量２濃度）にほぼ比例する。その関係
の一例を第６図に示す、第６図は横軸を処理ＳＯ，！ａ
量、縦軸量系縦軸残留Ｃａ　ＣＯ３として両者の関係を
示したものである。第６図から、負荷上昇を考えた場合
、増加する脱硫Ｓ０２当量分だけでなく、循環液中の残
留Ｃａｃｏ−４量を増加させるために吸収剤を余分に供
給する必要があることがわかる。したがって、もし負荷
上昇に対応して残留ＣａＣＯ３が増加しない場合には中
和反応が抑制されてｐＨが低下し、ひいては出口Ｓ０２
濃度が規制値を逸脱してしまう。

いま、負荷上昇率が小さい（１〜２％／分）場合には、
残留ＣａＣ０ａ量の変化率が小さいため、従来のｐＨ制
御装置でも循環液のｐＨとｐＨ設定値との偏差が大きく
なる以前に追従することができる。しかし、負荷上昇率
が大きい（３〜５％／分）場合には、残留ＣａＣＯ３量
の変化率が大きいため、従来のｐＨ＃Ｊ１１装置では追
従しきれない、このため、従来のｐＨ制御装置では高速
負荷変化時の即応性が鈍い。

また、第７図に処理ガス流量と単位処理ガス流量（１０
万Ｎ　ｍ　”　／　Ｈ）当りの残留ＣａＣＯ３量との関
係を示す、第７図から、処理ガスの流量が増加するにつ
れて残留Ｃ＆　Ｃ０３量を増加させなければならないこ
とがわかる。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであ
り、高速負荷変化に対しても速やかに循環液のｐＨを設
定値に追従させることができ、ランニングコストを低減
し得る吸収塔ｐＨｆｌｌｌｌ装置を提供することを目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の説明から、循環液のｐＨをｐＨ設定値に応答性よ
く追従させるためには、高速負荷変化による処理ガス流
量の増加に合わせて、吸収剤供給量の積分量である残留
Ｃａ００重量を第６図に示すように増加させればよいこ
とがわかる０本発明者らは、負荷上昇時に従来のｐ　Ｈ
′＃ＩＪｌｌ装置だけではｐＨ偏差が大きくなりすぎる
場合にのみ処理ガス流量に比例した量だけ吸収剤流量を
増加させることを考え、本発明をなすに至った。

゛　すなわち、本発明の吸収塔ｐＨ制御装置は、吸収塔
に導入される処理ガスの流量を検出する処理ガス流量検
出器と、前記循環液のｐＨを検出するｐＨ検出器と、前
記処理ガス流量検出器の出力信号と前記ｐＨ検出器の出
力信号とを入力し、吸収剤流量補正信号を出力するｐＨ
調節器と、前記ｐＨ検出器の出力信号に応じて２価値号
を出−力する関数演算器と、前記処理ガス流量検出器の
出力信号と前記関数演算器の出力信号とを乗算する乗算
器と、前記ｐＨ調節器の出力信号と前記乗算器の出力信
号とを入力し、加算出力する加算器と。

前記吸収塔に供給する吸収剤流量を検出する吸収剤流量
検出器と、前記加算器の出力信号と前記吸〜＊ＩＩ謔具
澁由兜＾由出り豆り屯１七１イ訊面太１清節弁の開度を
調節する吸収剤流量調節器とを具備したことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

このような吸収塔ｐＨ制御装置によれば、ｐＨ偏差に対
応する関数演算器の出力信号及び処理ガス流量に応じて
吸収剤の流量を変化させることができる。このため、ｐ
Ｈ偏差が小さいときには穏やかな制御ができるとともに
、高速負荷変化に対してもｐＨ偏差がある程度大きくな
る以前に従来の装置による補正よりも大きな補正を行な
うので速やかに循環液のｐＨを設定値に追従させること
ができる。この結果、吸収剤の供給量を必要以上に増加
させなくてもよいので、ランニングコストを低減するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。な
お、第５図に示す従来の装置と同一の機器等には同一の
番号を付して説明を省略する０本発明に係る吸収塔ｐＨ
制御装置において新たに設けられた機器は、関数演算器
２１、乗算器２２及び加算器ｚ３である。

第１図において、関数演算器２１はｐＨ検出器１４の出
力信号を入力し、ｐＨ偏差、すなわち予め設定されたｐ
Ｈ設定値と循環液５のｐＨとの差を演算し、そのｐＨ偏
差に応じて２価値号を出力するものである。この関係の
一例を第２図に示す、すなわち、循環液５のｐＨがｐＨ
設定値に対して低下し、予め設定されたしきい値（第２
図ではβ）より大きくなると、出力信号が０．０から１
．０に変化し、ｐＨ偏差が０．０になるまで保持する。

いま、負荷上昇の場合について説明する。負荷上昇に伴
い、吸収塔ｌ内での脱硫量が増加し、脱硫量が循環液５
中の残留ＣａＣＯ３により中和し得る量を上まわると、
循環液５のｐＨが低下する。ｐＨ調節器１５はＰＩ（偏
差の応じて吸収剤流量補正信号Ｓ　ｔＳを増大させ、循
環液５のｐＨを補正しようとする。負荷上昇率及び負荷
変化幅が比較的小さい場合には、ｐＨ偏差が小さいうち
にｐＨ１ｌｌｉ器１５だけで循環液５のｐＨが補正され
、処理済ガス中のＳ０２濃度が規制値を逸脱することは
ない、一方、負荷上昇率及び負荷変化幅が大きい場合に
は、ｐＨ１１節器１５による吸収剤流量補正だけでは中
和に必要な残留ＣａＣＯ３量が負荷上昇に追いつかず、
ｐＨ偏差が大きくなる。そして、ｐＨ偏差が関数演算器
２１におけるしきい値βを超えた時点からｐＨ偏差が０
になるまで関数演算器２１の出力は１．０となり、乗算
器２２に入力される。

乗算器２２では処理ガス流量検出信号に比例した出力信
号３２２が出力され、加算器２３に入力される。加算器
２３ではｐＨ調節器１５による吸収剤流量補正信号°Ｓ
１５に乗算器２２の出力信号Ｓ２２が加算され、吸収剤
流量調節器１７の設定値信号として出力される。

このような吸収塔、ｐ　Ｈ制御装置によれば、処理済ガ
ス中のＳ０２濃度を規制値から逸脱させるほどｐＨ偏差
が大きくなる前に、既設のｐＨｉ！節器１５とは別にオ
ン−オフ制御によりそのときの処理ガス流量に比例した
量だけ吸収剤が供給されるため、ｐＨ４！差を小さく抑
えることができる。この結果、処理済ガス中のＳ０２を
規制値以下に維持することができ、高速負荷変化に対し
ても応答性よく追従することができる。したがって、吸
収剤の供給量を必要以上に増加させなくてもよく。

ランニングコストを低減することができる。

実際に従来のｐＨ制御装置及び上記実施例のｐＨ制御装
置により処理ガスの脱硫を行なった結果をそれぞれ第３
図及び第４図に示す、なお、ｌ、％ずれの場合も負荷変
化率は５％／分とした。

第３図に示す従来の装置の場合には、高速負荷上昇時に
ｐＨ偏差が一時的に大きくなり、その結果吸収塔出口の
処理済ガス中のＳＯ，濃度も一時的に大きくなっている
。これに対して第４図に示す上記実施例の装置の場合に
は、高速負荷上昇時でもｐＨ偏差が小さく抑えられ、そ
の結果処理済ガス中のＳ０２濃度も規制値を超えないよ
うに維持できることがわかる。また、負荷上昇時の吸収
剤供給量の補正が従来のｐＨ調整器のみによる場ムＩ−
Ｌ！　＋−４−都１、＼消づ　、せ堰舘曲闇嶋嘴稍イ、
広へ性が良好であることがわかる。また、負荷減少時に
は、残留Ｃａ　ＣＯ−４量が必要量より多く、循環液５
のｐＨがｐＨ設定値よりも高く維持されるため、従来の
ｐＨ制御装置と同様のｐＨ制御が行なわれる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、高速負荷変化に対し
ても速やかに循環液のｐＨを設定値に追従させることが
でき、必要以上の吸収剤を用いなくてもすみ、ランニン
グコストを低減し得る吸収塔ｐＨ制御装置を提供できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における吸収塔ｐ）１制御装置
の系統図、第２図は本発明の実施例における吸収塔ｐＨ
制御装置の関数演算器の出力特性図、第３図は従来のｐ
Ｈ制御装置を用いた場合の高速負荷上昇時の循環液ｐＨ
及び出口Ｓ０２濃度の変化を示す特性図、第４図は本発
明の実施例におけるｐＨ制御装置を用いた場合の高速負
荷上昇時の循環液ｐＨ及び出口Ｓ０２濃度の変化を示す
特性図、第５図は従来の吸収塔ｐＨ制御装置の系統図、
第６図は処理５ｏ２Ｉａ量と循環液中の残留ＣａＣＯ３
量との関係を示す特性図、第７図は処理ガス流量と処理
ガス流量１０万（Ｎｍ３／Ｈ）当りの残留Ｃａ　Ｃ０３
量との関係を示す特性図である。 １・・・吸収塔、２・・・処理ガス導入ダクト、３・・
・処理ガス、４・・・タンク、５・・・循環液、６・・
・循環ポンプ、７・・・循環配管、８・・・空気配管、
９・・・排気ダクト、１０・・・流量検出器、１１・・
・流量調整弁、１２・・・吸収剤供給配管、１３・・・
移送配管、１４・・・ｐＨ検出器、１５・−ｐ　Ｈ調節
器、１６・・・処理ガス流量検出器、１７・・・吸収剤
流量調節器、２１・・・関数演算器、２２・・・乗算器
、２３・・・加算器。 第　２１１ 間 散 膚 第３図 時ｌ！Ｉｌｌ［ＭＩＮ］ 時間（ＭＩＮ） ｊＩ５図 、５１６ Ｌ＝　　　　　　　＋　　　　＋＋　　　　＋　　　　
　　Ｊ第６ｗＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜硫酸ガスを含有する処理ガスを吸収塔内に導入し、吸
   収剤を含有し、吸収塔内を循環する循環液と接触させて
   脱硫する脱硫プラントにおいて、吸収塔に導入される処
   理ガスの流量を検出する処理ガス流量検出器と、前記循
   環液のｐＨを検出するｐＨ検出器と、前記処理ガス流量
   検出器の出力信号と前記ｐＨ検出器の出力信号とを入力
   し、吸収剤流量補正信号を出力するｐＨ調節器と、前記
   ｐＨ検出器の出力信号に応じて２値信号を出力する関数
   演算器と、前記処理ガス流量検出器の出力信号と前記関
   数演算器の出力信号とを乗算する乗算器と、前記ｐＨ調
   節器の出力信号と前記乗算器の出力信号とを入力し、加
   算出力する加算器と、前記吸収塔に供給する吸収剤流量
   を検出する吸収剤流量検出器と、前記加算器の出力信号
   と前記吸収剤流量検出器の出力信号とを入力して吸収剤
   調節弁の開度を調節する吸収剤流量調節器とを具備した
   ことを特徴とする吸収塔ｐＨ制御装置。