JPS61259734A - 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（ＳＯ２）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１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！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ｌ内を循環されている。前記処
理ガス３は循環塔ｌ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（Ｉ）で示す反応によりＨ２
ＳＯ，を生成して流下する。このＨ２ＳＯ。

の一部は処理ガス３中の酸素（０２）により酸化され、
次式（■）で示すようにＨ２ＳＯ４となる。また、残り
のＨ，ＳＯ３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化されてＨ２ＳＯ４となる。

ＳＯ２＋　Ｈ，Ｏ→Ｈ２ＳＯ３・・−・・（Ｉ）そして
、吸収塔１を通過し、亜硫酸ガスが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との接触をつづけ
ると、前記循環液５中には上記（Ｉ）及び（ＩＩ）で示
した吸収反応及び酸化反応により生成したＨ、ＳＯ３及
びＨ，ＳＯ４が多量に含まれるため、何らかの措置をと
らなければＳ０２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ｌＯ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１
例えば炭酸カルシウム（Ｃａ　ＣＯｓ　）を供給し１次
式（ｍ）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。

）ｆ２ｓＯ４＋ｃａｃＯ３＋＄　ＣａＳＯ４＋Ｈ２０＋
ＣＯ２＋・　（ｍ）上記（Ｉｌｌ）式により生成したＣ
ａＳＯ４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ＳＯ２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８０２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ＣａＣＯ３濃
度が高く、ｐＨが高いほどＳＯ２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８０２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Ｈ，ＳＯ４濃度あるいはＨ２ＳＯ３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ＳＯ２量とＣａｃｏ　３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制御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ｐＨ調節器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て吸収剤流量設定値信号Ｓ　ＵＳ
を出力する。この信号は流量検出器ｌＯの出力信号とと
もに吸収剤流量調節器１６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〕

上述した従来のｐＨＨＩＩ装置ではｐＨ：Ａ筒器１５の
比例感度は脱硫負荷の変動に関係なく一定としている。

また、このｐＨ調節器１５の比例感　　　　□度は低負
荷時に発振しないように設定されている。このため、低
負荷時には比例感度が最適な値であっても高負荷時には
比例感度が小さすざることになり、負荷変動に対する即
応性が鈍く、循環　　　　□液５のｐＨが大きく波打つ
現象が生じていた。このような現象が生じると、ＳＯ２
吸収反応に影響　　　　□が及び、更に吸収塔１出口に
おける処理済ガスの　　　　“Ｓ０２濃度が不安定とな
り、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Ｓ０２濃度が規制値を逸
脱するのを防止するためには、循環液５　　　　″のｐ
Ｈ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　　　　
（□′ト 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Ｃａｃｏ３量は、処理ガス流
量と循環液のｐＨとの関数である。これらの関係の一例
を第６図に示す、第６図は横軸を処理ガス流量、縦軸を
系内の残留ＣａＣ０ａとして両者の関係を循環液のｐＨ
をパラメータとして示したものである。第６図から、負
荷上昇を考えた場合、増加する脱硫８０２当量分だけで
なく、循環液中の残留Ｃａｃｏｚ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。

いま、負荷上昇率が小さい（１〜２％／分）場合には、
残留ＣａＣＯ３最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ＣａＣ０，量
の変化率が大きいため、従来のｐＨ制御装置では追従し
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、処理ガスの流量に対してｐＨ偏差を例えば０．１
変化させる（例えばｐＨ５，３からｐＨ５，４まで）の
に必要な残留ＣａＣＯ３量を調べた。その結果、第７図
に示すように、変化させるべきｐＨ偏差が０．１と同一
であっても、処理ガスの流量が増加するにつれて残留Ｃ
ａＣＯ３量を増加させなければならないことがわかった
。このことは、高速負荷変化時の即応性を更に鈍くする
原因となる。

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ｐＨ制御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〕

本発明者らは、上記問題点を解決するためにｐＨ１ｌｌ
Ｉ器の比例感度をｐＨ偏差と処理ガス流量に基づいて制
御することを考え、本発明をなすに至った。まず、ｐＨ
偏差に関しては、ｐＨ偏差が小さいときには比例感度を
一定とし、ｐＨ偏差がある値より大きくなったときに比
例感度をｐＨ偏差の増加関数とするような関数制御を行
なう、これとともに、処理ガス流量に関しては、処理ガ
ス流量が増加するにつれ、比例感度を増加させるような
制御を行なう。

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ｐ
Ｈ検出器の出力信号を入力し、ｐＨ偏差が小さいときに
はｐＨ調節器の比例感度を一定とし、ｐＨ偏差がある程
度大きくなったときにｐＨ調節器の比例感度をｐＨ偏差
の増加関数とするような関数演算を行なう関数演算器と
、前記処理ガス流量検出器の出方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検出器の出
力信号と前記乗算器の出方信号とを入力し、吸収剤流量
設定値信号を出方するｐＨ調節器と、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ｐ
Ｈ８節器の出力信号と前記吸収剤流量検出器の出方信号
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
ａｍ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ｐＨｆｌＪｉｌ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、ｐＨ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
きく生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１本発明の実施例を第１Ｉｌ！Ｊ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。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、処理
ガス流量検出器２１、関数演算器２２及び乗算器２３で
ある。

！＄１図において、処理ガス導入ダクト２の途中に設け
られた処理ガス流量検出器２１により検出された処理ガ
ス流量信号Ｓ　２１は乗算器２３に入力される。

一方、ｐＨＨ出器１４により検出されたｐＨＨ出信号Ｓ
１４は関数演算器２２に入力され、予め設定されたｐＨ
Ｈ定値との差、すなわちｐＨ偏差を演算し、そのｐＨ偏
差に対応する出力信号を出力する。関数演算器２２の出
力の一例を第２図に示す。

第２因に示すように、関数演算器２２は、ｐＨ偏差がβ
、１とβ２との間のように小さいときには比例感度を一
定（Ｋｓ）とし、ｐＨ偏差がβ１以上又はβ２以下にな
ったときに比例感度をｐＨ偏差の増加関数とするような
信号を出力する（ただし、α１、α２．β１、β２、Ｋ
ｓはプラント固有の定数である）、第２図に示すｐＨ偏
差に対応した関数演算器２２の出力信号は乗算器２３に
入力される。

乗算器２３では処理ガス流量信号と関数演算器２２の出
力゛信号との積を演算し、その結果である比例感度信号
Ｓ２３をｐＨＨ節器１５へ出力する。

ｐＨ７ＡＷｌｌ器１５はコノ比例感度信号Ｓ２３、ｐＨ
Ｈ出信号及び予め設定されたｐＨ設定値から求められる
吸収剤流量設定値信号Ｓ１ｓを出力する。すなわち、ｐ
Ｈ調節器１５は比例感度信号Ｓ２３によりＰＩ又はＰＩ
Ｄ（Ｐ：比例、■：積分、Ｄ：ｌ１分）制御を行ない１
次式（ｆｆ）で示すような演算を行なう。

！！　（ｐＨ設設定−ｐＨ）／ｐＨ工 ここで、Ｓｔｓ：ｐＨｌｉ節器の出力信号（吸収剤流量
設定値信号） Ｆ　　：吸収剤流量最大値 履ａ！ Ｓ２３：比例感度 ＠　：制御偏差 ｐＨ：ｐＨ計ススパ ンｐｎ Ｔ菖：積分時間 ＴＤ：微分時間 この吸収剤流量設定値信号Ｓ　ｔＳは吸収剤流量調節器
１６に入力される。

吸収剤流量調節器１６はこの設定値信号Ｓｔｓ及び流量
検出器１０の出力信号をもとに流量調節弁ｔｉの開度を
調整する。

このような吸収塔ｐＨＭ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ｐＨ調笥器１５の比例感度を変えて吸収剤の流量を
変化させるので、ｐＨ偏差が小さい場合には穏やかな制
御ができ、高速負荷変化に対しても速やかに循環液のｐ
Ｈを設定値に追従させることができる。このため、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ｐＨＨ御装置及び上記実施例のｐＨＨ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、い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、高速負荷果吸収塔
出口の処理済ガス中のｓ０２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応答性が良好でｐＨ偏差
が小さく抑えられ、その結果処理済ガス中のｓｏ２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。

なお、上記実施例の吸収塔ｐ　Ｈｆ１ｌＪ１１装置では
、フィードバック制御により比例感庫を変化させたが、
本発明はこれに限らずツイードフォワード制御を伴う場
合やｐＨＨ定値を変更する場合にも同様に適用できるも
のである。

〔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ｐＨ１制御装置を提供でき
るものである。

【図面の簡単な説明】 ８１図は本発明の実施例における吸収塔ｐＨ制　　　　
□御装置の系統図、填２ｒｌａｌ＋闇賜ｆｆ１７　ｉｔ
　ｖ、　ｕ鱈伽鯖嬰　　　　□の関数演算器の出力特性
図、第３図は従来の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ＳＯ□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Ｓ
Ｏ２濃度の変化を示す特性図、第５図は従来の吸収塔ｐ
Ｈ制御装置の系統図、第６図は処理ガス流量と循環液中
の残留ＣａＣ０１量との関係を循環液のｐＨをパラメー
タとして示す特性図、第７図は処理ガス流量とｐＨ偏差
を０．１是正するのに必要な残留Ｃａ　ＣＯｓ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・・・ｐＨ調節
器、１６・・・吸収剤流量調節器、２１・・・処理ガス
流量検出器、２２・・・関数演算器、２３・・・乗算器
。 第２図 第５図

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ｐＨ検出器の
   出力信号を入力し、関数演算を行なう関数演算器と、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検出器の出力信
   号と前記乗算器の出力信号とを入力し、吸収剤流量設定
   値信号を出力するｐＨ調節器と、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ｐＨ調
   節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。