JPH04322721A - 排煙脱硫装置 - Google Patents
排煙脱硫装置Info
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- JPH04322721A JPH04322721A JP3093877A JP9387791A JPH04322721A JP H04322721 A JPH04322721 A JP H04322721A JP 3093877 A JP3093877 A JP 3093877A JP 9387791 A JP9387791 A JP 9387791A JP H04322721 A JPH04322721 A JP H04322721A
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Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は排煙脱硫装置に係わり、
特に装置の異常時においても環境規制値を満足する運転
条件を与えるのに好適な計算機システムを備えた排煙脱
硫装置に関する。
特に装置の異常時においても環境規制値を満足する運転
条件を与えるのに好適な計算機システムを備えた排煙脱
硫装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、発電所が増大するのにつれて化石
燃料を主燃料とするボイラも大型化し、発電用ボイラが
大気汚染に与える影響も増加しつつある。この大気汚染
を拡大する公害物質の内、多大な影響を占める硫黄酸化
物（以下ＳＯｘまたはＳＯ２と略す。）の排出規制は年
々厳しくなる傾向にある。特に近年、火力発電プラント
の中での設置比率が上昇している石炭火力プラントにお
いては、排煙脱硫装置が全ての新設プラントに設置され
ている。従ってその運用面においても脱硫装置の運転は
発電プラントの運転に不可欠であり、脱硫装置の異常に
より、排出ＳＯＸ濃度、煤塵濃度が規制値を超える場合
には、発電プラントの運転もできなくなる。
燃料を主燃料とするボイラも大型化し、発電用ボイラが
大気汚染に与える影響も増加しつつある。この大気汚染
を拡大する公害物質の内、多大な影響を占める硫黄酸化
物（以下ＳＯｘまたはＳＯ２と略す。）の排出規制は年
々厳しくなる傾向にある。特に近年、火力発電プラント
の中での設置比率が上昇している石炭火力プラントにお
いては、排煙脱硫装置が全ての新設プラントに設置され
ている。従ってその運用面においても脱硫装置の運転は
発電プラントの運転に不可欠であり、脱硫装置の異常に
より、排出ＳＯＸ濃度、煤塵濃度が規制値を超える場合
には、発電プラントの運転もできなくなる。
【０００３】しかしながら、一方において最近の急速な
国内電力需要量の伸びにより、供給量の余裕が減少し、
特に夏期の電力ピーク時においては供給の余裕がほとん
どなく、大型発電プラント一基の停止は、停電と言う最
悪事態を招くことになる場合もある。このため、排煙脱
硫装置の運用において、その運転状態の異常時において
も発電プラントの最適運転を目指す必要が生じてきた。
国内電力需要量の伸びにより、供給量の余裕が減少し、
特に夏期の電力ピーク時においては供給の余裕がほとん
どなく、大型発電プラント一基の停止は、停電と言う最
悪事態を招くことになる場合もある。このため、排煙脱
硫装置の運用において、その運転状態の異常時において
も発電プラントの最適運転を目指す必要が生じてきた。
【０００４】以下図面を用いて従来技術の問題点を説明
する。火力発電所に設置される排煙脱硫装置は石灰石（
ＣａＣＯ３）を吸収剤とした吸収スラリを用い、排ガス
との気液接触によりＳＯｘを吸収し、さらに吸収反応生
成物を空気により酸化し、石膏として回収する湿式石灰
石−石膏法が主流である。この方式の系統図を図２に示
す。ボイラからの排ガスは脱硫ファン１より排ガス煙道
２を介して吸収塔３内に導入され、吸収液スラリと吸収
塔３内で気液接触により排ガス中に含まれるＳＯｘ、煤
塵が除去される。清浄化された処理ガスはデミスタ５で
同伴ミストが除去された後、煙道４により大気へ排出さ
れる。
する。火力発電所に設置される排煙脱硫装置は石灰石（
ＣａＣＯ３）を吸収剤とした吸収スラリを用い、排ガス
との気液接触によりＳＯｘを吸収し、さらに吸収反応生
成物を空気により酸化し、石膏として回収する湿式石灰
石−石膏法が主流である。この方式の系統図を図２に示
す。ボイラからの排ガスは脱硫ファン１より排ガス煙道
２を介して吸収塔３内に導入され、吸収液スラリと吸収
塔３内で気液接触により排ガス中に含まれるＳＯｘ、煤
塵が除去される。清浄化された処理ガスはデミスタ５で
同伴ミストが除去された後、煙道４により大気へ排出さ
れる。
【０００５】一方、吸収塔循環タンク６内の石灰石を含
んだ吸収スラリは吸収塔循環ポンプ７により循環され、
吸収塔３の上部から吸収塔３内にスプレされる。吸収に
必要な石灰石は石灰石スラリとして石灰石スラリ槽８に
貯えられ、石灰石スラリポンプ９により昇圧され石灰石
スラリ配管１０を経て吸収塔循環タンク６に供給される
。一方、吸収塔３内で吸収されたＳＯ２は石灰石と反応
し、重亜硫酸カルシウムとなり、吸収塔循環タンク６内
で該タンク６に吹き込まれる空気１１により酸化され石
膏となる。この石膏スラリは吸収塔３から導管１２によ
り抜き出された後、脱水され最終的に粉末の石膏として
回収される。
んだ吸収スラリは吸収塔循環ポンプ７により循環され、
吸収塔３の上部から吸収塔３内にスプレされる。吸収に
必要な石灰石は石灰石スラリとして石灰石スラリ槽８に
貯えられ、石灰石スラリポンプ９により昇圧され石灰石
スラリ配管１０を経て吸収塔循環タンク６に供給される
。一方、吸収塔３内で吸収されたＳＯ２は石灰石と反応
し、重亜硫酸カルシウムとなり、吸収塔循環タンク６内
で該タンク６に吹き込まれる空気１１により酸化され石
膏となる。この石膏スラリは吸収塔３から導管１２によ
り抜き出された後、脱水され最終的に粉末の石膏として
回収される。
【０００６】以上のような系統において脱硫装置に流入
する排ガス量およびＳＯ２濃度がそれぞれ流量計１３と
入口ＳＯ２濃度計１４で計測される。また出口ＳＯ２濃
度が出口ＳＯ２濃度計１５により計測される。この脱硫
装置出口（煙突入口）のＳＯ２濃度が環境規制値を超え
ないように脱硫装置を運転する必要がある。
する排ガス量およびＳＯ２濃度がそれぞれ流量計１３と
入口ＳＯ２濃度計１４で計測される。また出口ＳＯ２濃
度が出口ＳＯ２濃度計１５により計測される。この脱硫
装置出口（煙突入口）のＳＯ２濃度が環境規制値を超え
ないように脱硫装置を運転する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記したシステムにお
いて、従来技術では脱硫装置の補機の異常等により性能
が低下した場合の発電プラントの運転制御に対する考慮
がなされておらず、装置の異常時にも発電プラントの運
転を継続した場合、出口ＳＯ２濃度が環境規制値を超え
ることになる。また、発電プラントを停止する場合、上
述したように電力安定供給の面から社会的にも大きな影
響を及ぼすことになる。
いて、従来技術では脱硫装置の補機の異常等により性能
が低下した場合の発電プラントの運転制御に対する考慮
がなされておらず、装置の異常時にも発電プラントの運
転を継続した場合、出口ＳＯ２濃度が環境規制値を超え
ることになる。また、発電プラントを停止する場合、上
述したように電力安定供給の面から社会的にも大きな影
響を及ぼすことになる。
【０００８】そこで、本発明の目的は脱硫装置の補機の
異常等により性能が低下した場合の発電プラントの運転
制御を可能にした脱硫装置を提供することである。
異常等により性能が低下した場合の発電プラントの運転
制御を可能にした脱硫装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成により達成される。すなわち、ボイラなどの燃焼装
置から排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙
脱硫装置において、脱硫装置の性能に関連する排ガス量
、入口ＳＯ２濃度、出口ＳＯ２濃度、吸収液ｐＨ、石灰
石スラリ量、吸収塔循環液量、酸化空気量等のプロセス
量から発電機出力、燃料切り替え等の発電プラント負荷
に応じた脱硫性能を予測する脱硫性能予測手段と、該脱
硫性能予測手段の予測値と予め設定されている環境規制
値と比較して環境規制値に基づき許容される発電プラン
トの最適負荷を設定する発電プラント最適負荷設定手段
と、該発電プラント最適負荷設定手段の設定値に基づき
発電プラントの負荷出力制御を行う発電プラント負荷出
力制御手段とを設けた排煙脱硫装置である。
構成により達成される。すなわち、ボイラなどの燃焼装
置から排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙
脱硫装置において、脱硫装置の性能に関連する排ガス量
、入口ＳＯ２濃度、出口ＳＯ２濃度、吸収液ｐＨ、石灰
石スラリ量、吸収塔循環液量、酸化空気量等のプロセス
量から発電機出力、燃料切り替え等の発電プラント負荷
に応じた脱硫性能を予測する脱硫性能予測手段と、該脱
硫性能予測手段の予測値と予め設定されている環境規制
値と比較して環境規制値に基づき許容される発電プラン
トの最適負荷を設定する発電プラント最適負荷設定手段
と、該発電プラント最適負荷設定手段の設定値に基づき
発電プラントの負荷出力制御を行う発電プラント負荷出
力制御手段とを設けた排煙脱硫装置である。
【００１０】ここで脱硫装置出口ＳＯ２濃度を支配する
要因としては、排ガス量、入口ＳＯ２濃度、吸収塔循環
液量、吸収塔ｐＨがあり、排ガス量が少ない程、入口Ｓ
Ｏ２濃度が少ない程、吸収塔循環液量が多い程、また吸
収塔ｐＨが高い程、吸収塔３での性能が向上し、出口Ｓ
Ｏ２濃度を低くできる。
要因としては、排ガス量、入口ＳＯ２濃度、吸収塔循環
液量、吸収塔ｐＨがあり、排ガス量が少ない程、入口Ｓ
Ｏ２濃度が少ない程、吸収塔循環液量が多い程、また吸
収塔ｐＨが高い程、吸収塔３での性能が向上し、出口Ｓ
Ｏ２濃度を低くできる。
【００１１】
【作用】脱硫装置の性能に関連する排ガス量、入口ＳＯ
２濃度、出口ＳＯ２濃度、吸収液ｐＨ、石灰石スラリ量
、吸収塔循環液量、酸化空気量等のプロセス量から発電
機出力、燃料切り替え等の発電プラント負荷に応じた脱
硫性能を予測し、この予測値と予め設定されている環境
規制値と比較して環境規制値に基づき許容される発電プ
ラントの最適負荷を設定する。このプラント最適負荷設
定値に基づき発電プラントの負荷出力制御を行う。
２濃度、出口ＳＯ２濃度、吸収液ｐＨ、石灰石スラリ量
、吸収塔循環液量、酸化空気量等のプロセス量から発電
機出力、燃料切り替え等の発電プラント負荷に応じた脱
硫性能を予測し、この予測値と予め設定されている環境
規制値と比較して環境規制値に基づき許容される発電プ
ラントの最適負荷を設定する。このプラント最適負荷設
定値に基づき発電プラントの負荷出力制御を行う。
【００１２】そして、前記プロセス量の異常時にも前記
制御システムが作動するため、その異常条件下での各負
荷の脱硫性能を予測し、それによって各負荷での出口Ｓ
Ｏ２濃度を予測することができる。この出口ＳＯ２濃度
の予測値が環境規制値を満足できる発電プラント負荷を
設定、制御できることになるので、環境規制値を超えた
運転や、発電プラントの全停止をすることがない。
制御システムが作動するため、その異常条件下での各負
荷の脱硫性能を予測し、それによって各負荷での出口Ｓ
Ｏ２濃度を予測することができる。この出口ＳＯ２濃度
の予測値が環境規制値を満足できる発電プラント負荷を
設定、制御できることになるので、環境規制値を超えた
運転や、発電プラントの全停止をすることがない。
【００１３】
【実施例】本発明になる演算装置の構成を図１に示す。
本実施例では４つの演算部と予測計算に必要なデータ部
から構成される。
から構成される。
【００１４】まず、第１の演算部（現状性能チェック手
段）２１では連続的に計測される各プラント量から脱硫
性能計算を行い、次のような手順で係数ｋを求める。 η＝１００×｛（ＳＯ２）１−（ＳＯ２）２｝／（
ＳＯ２）１ （１）
η：脱硫率 （ＳＯ２）１：ＳＯ２濃度計１４で測定され
る入口ＳＯ２濃度（ｐｐｍ） （ＳＯ２）２：
ＳＯ２濃度計１５で測定される出口ＳＯ２濃度（ｐｐｍ
） η＝ｋ×ｆ１｛（ＳＯ２）１｝・ｆ２（Ｌ）・ｆ
３（Ｇ）・ｆ４（ｐＨ） （２） Ｌ：吸収
塔循環液量（ｍ３／ｈ） Ｇ：ガス量（ｍ３
／ｈ） ｐＨ：吸収塔ｐＨ ｋ＝η／［ｆ１｛（ＳＯ２）１｝・ｆ２（Ｌ）・ｆ
３（Ｇ）・ｆ４（ｐＨ）］ （３）
係数ｋは設計数値として設定されているが（３）式によ
り各運転時におけるｋを逆算し、各運転状態におけるｋ
を用いて、次の性能予測計算を行うことにより精度の高
い計算が可能となる。
段）２１では連続的に計測される各プラント量から脱硫
性能計算を行い、次のような手順で係数ｋを求める。 η＝１００×｛（ＳＯ２）１−（ＳＯ２）２｝／（
ＳＯ２）１ （１）
η：脱硫率 （ＳＯ２）１：ＳＯ２濃度計１４で測定され
る入口ＳＯ２濃度（ｐｐｍ） （ＳＯ２）２：
ＳＯ２濃度計１５で測定される出口ＳＯ２濃度（ｐｐｍ
） η＝ｋ×ｆ１｛（ＳＯ２）１｝・ｆ２（Ｌ）・ｆ
３（Ｇ）・ｆ４（ｐＨ） （２） Ｌ：吸収
塔循環液量（ｍ３／ｈ） Ｇ：ガス量（ｍ３
／ｈ） ｐＨ：吸収塔ｐＨ ｋ＝η／［ｆ１｛（ＳＯ２）１｝・ｆ２（Ｌ）・ｆ
３（Ｇ）・ｆ４（ｐＨ）］ （３）
係数ｋは設計数値として設定されているが（３）式によ
り各運転時におけるｋを逆算し、各運転状態におけるｋ
を用いて、次の性能予測計算を行うことにより精度の高
い計算が可能となる。
【００１５】演算部（脱硫性能予測手段）２２は各負荷
における性能を（２）式を用いて予測計算するものでデ
ータとしては現状のプロセス量である循環液量Ｌ、吸収
塔ｐＨを用い、排ガス性状としては内部データ貯蔵部２
５に貯えられた各燃料種毎の各負荷排ガス性状（ガス量
Ｇ、ＳＯ２濃度（ＳＯ２）１）である。これらのデータ
を用い各負荷時の脱硫性能を予測計算し、煙突出口ＳＯ
２濃度を求める。
における性能を（２）式を用いて予測計算するものでデ
ータとしては現状のプロセス量である循環液量Ｌ、吸収
塔ｐＨを用い、排ガス性状としては内部データ貯蔵部２
５に貯えられた各燃料種毎の各負荷排ガス性状（ガス量
Ｇ、ＳＯ２濃度（ＳＯ２）１）である。これらのデータ
を用い各負荷時の脱硫性能を予測計算し、煙突出口ＳＯ
２濃度を求める。
【００１６】脱硫装置の異常の一例として、例えば、吸
収塔循環ポンプ７の４台の内１台が故障した場合は、吸
収塔循環液量Ｌは定格値の３／４に低下し、脱硫性能が
低下することになる。
収塔循環ポンプ７の４台の内１台が故障した場合は、吸
収塔循環液量Ｌは定格値の３／４に低下し、脱硫性能が
低下することになる。
【００１７】次に演算部（発電プラント最適負荷設定手
段）２３で環境規制値データ２７と上述の演算部２２で
計算した各負荷での煙突出口ＳＯ２濃度から、規制値を
満足するに最適な発電プラントの負荷を演算し、設定す
る。最後に演算部（発電プラント負荷出力制御手段）２
４で最適負荷を制御装置に出力指令する。
段）２３で環境規制値データ２７と上述の演算部２２で
計算した各負荷での煙突出口ＳＯ２濃度から、規制値を
満足するに最適な発電プラントの負荷を演算し、設定す
る。最後に演算部（発電プラント負荷出力制御手段）２
４で最適負荷を制御装置に出力指令する。
【００１８】本実施例の具体的な作用について以下例を
用いて説明する。まず、次の異常現象についてのケース
を考える。 異常現象（１） 吸収塔循環ポンプ１台故障異常現象
（２） 〃 ２台故障ボ
イラ使用燃料および性状について下記発電プラントの１
００％、７５％、５０％、２５％の各負荷時におけるＳ
Ｏ２条件を考慮する。
用いて説明する。まず、次の異常現象についてのケース
を考える。 異常現象（１） 吸収塔循環ポンプ１台故障異常現象
（２） 〃 ２台故障ボ
イラ使用燃料および性状について下記発電プラントの１
００％、７５％、５０％、２５％の各負荷時におけるＳ
Ｏ２条件を考慮する。
【００１９】
【表１】
【００２０】上記の異常現象（１）、（２）とボイラ運
転条件（ａ）、（ｂ）の組み合わせから四ケースの条件
について、前記（２）式により出口ＳＯ２濃度を計算す
る。
転条件（ａ）、（ｂ）の組み合わせから四ケースの条件
について、前記（２）式により出口ＳＯ２濃度を計算す
る。
【００２１】
【表２】
【００２２】ここで規制値を１００ｐｐｍとすると演算
部２３により規制値を満足する負荷が次のように設定さ
れる。 ケース１｛異常（１）、燃料（ａ）｝ ２５
％ケース２｛異常（１）、燃料（ｂ）｝ １００
％ケース３｛異常（２）、燃料（ａ）｝
０％（停止） ケース４｛異常（２）、燃料（ｂ）｝ ５０
％
部２３により規制値を満足する負荷が次のように設定さ
れる。 ケース１｛異常（１）、燃料（ａ）｝ ２５
％ケース２｛異常（１）、燃料（ｂ）｝ １００
％ケース３｛異常（２）、燃料（ａ）｝
０％（停止） ケース４｛異常（２）、燃料（ｂ）｝ ５０
％
【００２３】本発明の上記実施例では、脱硫装置の異
常時の対応として発電プラント負荷制限を考えたが、特
に燃料切り替えが迅速に行える重油焚き火力発電プラン
トにおいては、異常時に低硫黄分の重油への切り替えで
対応することも可能である。
常時の対応として発電プラント負荷制限を考えたが、特
に燃料切り替えが迅速に行える重油焚き火力発電プラン
トにおいては、異常時に低硫黄分の重油への切り替えで
対応することも可能である。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば脱硫装置の異常発生時に
その異常の程度およびその時の運転状態（ボイラ、使用
燃料）から 性能予測計算を行うことにより、規制値を
越えることなく最適な発電プラント負荷を設定できる効
果がある。
その異常の程度およびその時の運転状態（ボイラ、使用
燃料）から 性能予測計算を行うことにより、規制値を
越えることなく最適な発電プラント負荷を設定できる効
果がある。
【図１】本発明の実施例の計算システムの構成図である
。
。
【図２】排煙脱硫装置の系統図である。
２ 排ガス煙道
３ 吸収塔
６ 吸収塔循環タンク
７ 吸収塔循環ポンプ
８ 石灰石スラリ槽
１３ 排ガス流量計
１４ 入口ＳＯ２濃度計
１５ 出口ＳＯ２濃度計
Claims (2)
- 【請求項１】 ボイラなどの燃焼装置から排出される
排ガス中の硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置において
、脱硫装置の性能に関連する排ガス量、入口ＳＯ２濃度
、出口ＳＯ２濃度、吸収液ｐＨ、石灰石スラリ量、吸収
塔循環液量、酸化空気量等のプロセス量から発電機出力
、燃料切り替え等の発電プラント負荷に応じた脱硫性能
を予測する脱硫性能予測手段と、該脱硫性能予測手段の
予測値と予め設定されている環境規制値と比較して環境
規制値に基づき許容される発電プラントの最適負荷を設
定する発電プラント最適負荷設定手段と、該発電プラン
ト最適負荷設定手段の設定値に基づき発電プラントの負
荷出力制御を行う発電プラント負荷出力制御手段と、を
設けたことを特徴とする排煙脱硫装置。 - 【請求項２】 脱硫性能予測手段と発電プラント最適
負荷設定手段と発電プラント負荷出力制御手段とは、前
記プロセス量の異常時にも作動することを特徴とする請
求項１記載の排煙脱硫装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09387791A JP3190938B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 排煙脱硫装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09387791A JP3190938B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 排煙脱硫装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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