JP3202265B2 - 湿式排煙脱硫装置の吸収塔循環流量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿式排煙脱硫装置に係
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制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】湿式排煙脱硫装置は図８に示される如く
であり、入口排ガス３０は吸収塔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し、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３４を通つて煙突から排出される。

【０００３】ＳＯ₂ 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３
２を通つて排出され、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。

【０００４】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
号に記載されたものが挙げられる。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、図８に示
すようにシミユレーシヨンモデル３８により吸収塔を循
環する吸収液の最適ＰＨ値信号３９及び吸収塔循環ポン
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、シミユレーシヨンモデル３８により、脱硫率が目
標値を満足している場合に限つて、この変更した設定値
にもとづいて吸収剤供給量及びポンプ台数を制御してい
る。

【０００５】しかしながら、この制御方式では、シミユ
レーシヨ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及び液−
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。

【０００６】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
変化をシミユレーシヨ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。

【０００７】そして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
かつた。

【０００８】

【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ユレーシヨンモデルに
よつて決定しているが、シミユレーシヨンモデルの精度
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
ユレーシヨ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課題があ
つた。

【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決し、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煙脱硫装置の吸収塔循環流量制
御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、オンライン
で計測できる排ガス流量、吸収液ＰＨ、入口ＳＯ₂ 濃
度、脱硫率設定値にもとづいて、吸収塔循環流量デマン
ド先行値を求め、これに、脱硫率と脱硫率設定値との間
の偏差及び偏差の変化率に対応した自己調整型フアジイ
推論による補正量を加えて全体の流量デマンドとし、こ
のデマンド以上の吸収塔循環量をポンプ台数制御または
ポンプ回転数制御によつて確保することにより、脱硫率
一定の安定した運転がオペレータの介入なしで達成され
る。

【００１１】オンライン計測量にもとづいた吸収塔循環
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。この偏差にもとづいて、自己調整型フ
アジイ推論によるフイードバツ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。

【００１２】

【実施例】本発明になる湿式排煙脱硫装置の自己調整型
フアジイ推論による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ＳＯ
₂ 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。

【００１３】脱硫率ηを図９に示す。脱硫率ηが設定値
η_set となるためには、図９に示す（１），（２）式よ
り図９に示す（３）式となり、この式より流量デマンド
信号１１が求まる。

【００１４】一方、入口ＳＯ₂ 濃度計３及び出口ＳＯ₂
濃度計５の出力信号より、引算器７ａ及び割算器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
め自己調整型フアジイ演算器１３に入力する。

【００１５】自己調整型フアジイ演算器１３では、以下
の演算を行う。脱硫率の偏差信号をｅ_n 、脱硫率偏差の
変化をΔｅ_n とすると、図１０に示す（４），（５）式
となる。

【００１６】ｅ_n 及びΔｅ_n のメンバシツプ関数を図２
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、ＮＭ：負でやや大きい、ＮＳ：負で
小さい、ＺＯ：ほぼ零である、ＰＳ：正で小さい、Ｐ
Ｍ：正でやや大きい、ＰＢ：正で大きい

【００１７】ｅ_n とΔｅ_n の状況により、補正すべき吸
収塔循環流量の増分Ｈ_n を決定する制御則の例を図３に
示す。図において、例えば、もしｅ_n ＝ＰＳでΔｅ_n ＝
ＮＭならＨ_n ＝ＮＳのように読み、これを制御ルールと
呼ぶ。次に、各サンプリング時点ごとに制御性能を評価
し、その結果にもとづき制御ルールを修正または新規に
作成する。制御偏差及びそのときの変化率などの情報、
すなわち制御状態を直接評価し、制御ルールの修正量を
フイードバツクする。

【００１８】図４に制御ルールの修正量の１例を示す。
図において、例えば、ｅ_n ＝ＰＳでΔｅ_n ＝ＰＢならル
ールの修正量Ｐ_n ＝ＰＢである。Ｐ_n はルールの修正量
で、本来は過去における制御出力に付加されるべきであ
つた出力分を示す。このＰ_nにもとづいて現在の制御状
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。

【００１９】サンプリング時点ｎの制御状態は、過去に
おける全制御動作Ａ（１），Ａ（２），……，Ａ（ｎ−
１）の総合的な影響によつて引き起こされ、他に比較し
て大きく影響したいくつかの制御動作を選びだすことが
できる。これらの制御動作のうち、最も責任があると思
われるｊサンプリング前の動作Ａ（ｎ−ｊ）がパラメー
タｊによつて指定される。

【００２０】ｊサンプリング前の動作Ａ（ｎ−ｊ）を推
論した制御ルールＲ（ｎ−ｊ）は、図４で指示された修
正量Ｐｎによつて修正される。問題となつているＲ（ｎ
−ｊ）が図１０に示すインデツクスで表されるルールと
すると、修正されたルールＲ＊（ｎ）は図１１に示す
（６）式で表される。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、図１１に示す（７）式の論理
で行う。以上の手順により、自己調整型フアジイ演算器
１３は、オンラインで制御ルールの学習を進めることが
できる。

【００２１】具体的に操作量の基本増分を決定する方法
を図６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、脱硫率偏差の代表量をＸ、偏
差の変化の代表量をＹとする。Ｘ＝Ｘ′，Ｙ＝Ｙ′の値
に関するフアジイ集合をルール１についてＡ₁ 、Ｂ₁ と
し、ルール２についてＡ₂ 、Ｂ₂ とする。ルール１から
決まる操作量の増分のフアジイ集合をＣ₁ 、ルール２に
対応するものをＣ₂ とし、それぞれのメンバシツプ関数
をμ_c1、μ_c2とする。このとき、ルール１から図１２に
示す（８）式、ルール２から図１２に示す（９）式が得
られ、ｗ₁ とｗ₂ 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ツプ関数μ_c ＊を求め
る。

【００２２】このμc ＊の重心座標Ｚ＊を、図５を参照
して図１２に示す（１１）式で計算する。この値Ｚ＊を
操作量の基本増分Ｈとする。実際には、Ｘ′とＹ′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。したがつて、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）＋Ｋ・Ｈ（ｎ）…………………………………（１２） ここに、Ｋ：制御ゲイン，Ｈ（ｎ）：操作量の増分

【００２３】このようにして、自己調整型フアジイ演算
器１３では、（４）〜（１２）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、図６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１７として、吸
収塔循環ポンプ１８の台数を決定する。

【００２４】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を自己調整型フア
ジイ演算器１３により信号処理したフイードバツク補正
信号である流量デマンド補正信号１４から、流量デマン
ド信号１５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、フイードバツク補正を自
己調整型フアジイ推論を利用して行うところに特徴があ
る。

【００２５】図７に示したように、脱硫装置において
は、排ガス中のＳＯ₂ を吸収して、吸収液中に生成する
亜硫酸塩の濃度、すなわち酸化状態により脱硫率が大巾
に異なつてくる。

【００２６】したがつて、同一の脱硫率偏差が発生して
も、酸化状態によつて、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つ
てくる。すなわち、フイードバツク補正を通常のＰＩコ
ントローラで行う場合には、通常は、比例ゲイン及び積
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。

【００２７】自己調整型フアジイ演算器１３では、図３
に示した制御ルールにもとづいて、フイードバツク補正
量を基本的に決定するが、制御結果にもとづいて、図４
のように、ルールが修正されるので、あらゆる運転状態
において、脱硫率が目標近傍に維持される。

【００２８】このように、本発明においては、自己調整
型フアジイ演算器が、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
標値近傍に制御できる。

【００２９】本発明によれば、自己調整型フアジイ推論
を用いて吸収塔循環流量デマンドを補正する演算器を設
置することにより、脱硫率の変化挙動、すなわち制御特
性を見ながら、制御ルールをオンラインで修正して、吸
収塔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
が大巾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、吸収塔循環流
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】本発明の吸収塔循環流量制御方法の一実施例を
示す制御系統図である。

【図２】メンバシツプ関数の説明図である。

【図３】制御ルールの一例を示す説明図である。

【図４】制御ルールの修正量の一例を示す説明図であ
る。

【図５】フアジイ推論の原理を示す説明図である。

【図６】循環ポンプ台数を設定するための原理図であ
る。

【図７】ＰＨ及び酸化状態と脱硫率の関係を示す説明図
である。

【図８】従来の吸収塔循環流量制御方法を示す制御系統
図である。

【図９】数式を示す図である。

【図１０】数式を示す図である。

【図１１】数式を示す図である。

【図１２】数式を示す図である。

【符号の説明】

１……排ガス流量計 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 １２……加算器 １３……自己調整型フアジイ演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/50 B01D 53/77

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ等の排ガス中の硫黄酸化物を吸収
   除去する湿式排煙脱硫装置において、 入口及び出口ＳＯ₂ 濃度計の出力信号より脱硫率を演算
   し、この脱硫率と目標値との偏差信号及び偏差信号の変
   化率信号にもとづいて、自己調整型フアジイ推論を用い
   て吸収塔循環流量のデマンド補正信号を演算すると共
   に、オンライン計測信号より吸収塔循環流量デマンド先
   行値を演算し、前記デマンド補正信号とデマンド先行値
   信号の加算値信号に基づいて吸収塔循環流量を決定する
   ことを特徴とする湿式排煙脱硫装置の吸収塔循環流量制
   御方法。