JPS60110320A - 排煙脱硫プラントの制御方法 - 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】 本発明は、排煙脱硫プラントのＳ０２吸収装置において
、大幅かつ急激な負荷変化への追従性が優れ、経済的ガ
運転を可能にする制御方法に関する。

一般に８０２吸収装置は、第１図に示すように構成され
、次のようにして脱硫する。排ガス１をダクト２から吸
収塔３中に入れ、ここで循環する吸収液４と接触させる
。排ガス中の８０２は（１）式の吸収反応により液中に
Ｈ，Ｓｏ、を生成し、流下する。

８０、　＋　ＨｔＯ４Ｈ，８０３・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（１）この後排ガスを排出ライン
５を通って煙突から排出する。

一方、Ｈ，８０３を生成した液を、塔底部から槽６に流
下する。槽６には供給ライン７から中和剤（炭酸カルシ
ウム、その池水酸カルシウム等アルカリ性物質）が供給
されておシ、この中和剤がこの液を中和し、Ｃａ　８０
ｇを生成する。中和された液をポンプ８により循環ライ
ン９を通って吸収塔３に供給する。なお循環液の一部１
０を取出し、後工程においてＣａ５Ｏ，をＣａ　８０４
　・２　Ｈｔ　Ｏ（石膏）に酸化する。

このＳＯ，吸収装置において、従来は吸収液を次のよう
Ｋｔｉ制御している。ｐＨ検出器１１で循環する吸収液
のｐＨ値を検出し、調節計１２に入力する。調節計１２
では塔頂に至る吸収液のｐＨ値が一定になるべく信号を
加算器１３に入力する。

一方負荷検出器１４で系内に入る５ＯｚＦ！：ｒ例えば
排ガス流層と入口ＳＯ□濃度との積）つまシ脱硫プラン
トの負荷（以後脱硫負荷という）を検出し、加算器１３
に入力する。加算器１３では調節計１２からの信けと負
荷検出器１４からの信号とを加算し、流量調節計１５に
設定値信号として入力する。また供給ライン７の流量を
流量検出器１６で検出し、流量調節計１５に入力する。

流量調節計１５は、これら信号にもとづいて調節弁１７
を制御する。

（１）式の吸収反応の反応速度は、（２）式で表わされ
る。

γ＝＝　Ｋ　−Ａ・（ＣＧ−ＣＬ）　・・・・・・・・
・・・・・・・（２）γ：吸収反応速度 Ａ：ガスと液の接触面積 ＣＧ：ガス中のＳＯ２濃度 ＣＬ　：　液中ｏｎ２ｓｏ、１度 に：８０．吸収総括物質移動系数 （２）式から、この排煙脱硫装置では吸収反応速度γを
常に負荷に等しく保てば、常に所要の性能を得ることが
できることがわかる。また（２）式の中で任意に操作で
きるのは第一に液中のＨ，Ｓｏ、濃度ＣＬであり、第二
にガスと液の接触面積Ａである。

ＣＬについてはガス中の８０２を吸収すると、液中のＨ
ｔＳ　０３濃度が上昇するので液中のＨ，Ｓｏ３濃度Ｃ
Ｌが高くなシ、吸収反応速度γが小さくなる。故忙Ｈ２
ＳＯ８を中和して液中のＨ，Ｓｏ３濃度ＣＬを低く保つ
よう所要の中和剤を供給する必要がある。

一方人は、ライン９を流れている循環流量により決まシ
、この流量が大きいほどＡは大きくなυ、つまシγは大
きくなる。

一般に脱硫性能は、前記吸収反応速度ではなく、下記（
３）式で定義する脱硫率または出口ＳＯ２濃度で表わす
。

ＣＧＩ　ニブラント入口ガス中のＳＯ！濃度ＣＧｏ　ニ
ブラント出口ガス中の８０２濃度脱硫率が１００％に近
づくと性能は限界的となる。つまシηを８５％から９０
％にすることは容易だが、９５％から９６％にするには
、前記の２つの操作量を高く保つ必要がある。即ちｐＨ
を高くするための中和剤供給量及び循環流量を非常圧多
くする必要がある。従って、脱硫率の目標値を９６％と
してプロセスを制御したい場合、操作量に対して性能が
鈍くなっているので、脱硫率ηを検知しているのみでは
、９５％寄シの操作をしているのか、９７％寄りの操作
をしているのか判然としない。

このように省エネルギー、省資源を図って無駄なく制御
していくには、高精度に性能を知り、高精度な操作を行
う必要がある。

なお流れている液がスラリのため、循環流れ）の操作は
弁を使用せず、ポンプの台数で行なっている。

そこで本発明者は、先に吸収液の最適操作量を設定する
方法として、次の方法を提案した。

この方法は、第２図に示すように、負荷量と最適稼動ポ
ンプ台数との関係及び負荷量と最適運転ｐＨとの関係を
コンピュータの内に記憶しておき、このコンピュータに
負荷量を入力し、負荷量の変動に応じて最適稼動ポンプ
台数と最適運転ｐＨとを設定し、それぞれの設定信号を
ポンプ８のオン・オフ信翳及びｐＨ調節計１２のｐＨ設
定値信号として出力して制御する。ここで最適とは、目
標の脱硫率を得る最低のｐＨ１最低のポンプ台数である
。また図中Ｍは、ボンプの最小必要数を示す。なお、第
２図は一例であって、負荷量と最適稼動ポンプ台数及び
最適運転ｐＨとの具体的関係は排ガス量、入口ＳＯ。

濃度、排ガスや供給水中に含まれる種々の不純物等処よ
シブラント毎に異なる。

この方法によればポンプ８の稼動台数を変えて吸収液４
の循環流ｔ１を制御するので、変動すべきｐＨの範囲が
狭くなり負荷追従が容易となる。又ｐＨ設定値の制御を
おこなっているのでポンプ８の台数も少なくてよい。

しかして第２図の特性は、予じめンミュレーション等に
より作成しておくが、予想されたプラスト特性により運
転できる保証はなく、又以下に述べる理由により特性が
日々変化する。即ち、排ガス中に含まれる（すなわちボ
イラ燃料中に存在した）極微笛のハロゲンやＭｎ等の金
属及び原料中和剤中の同様の不純物で、これらが各種反
応の触媒的役割を果している。また中和剤であるＣ　ａ
　ＣＯＢは、前工程で固体（粉体）を水と混合して吸収
塔に供給しているが、原料ロットによυ粒径や硬さくす
なわち吸収塔に入ってからの溶解の容易さ）が異なる。

従って、これらに起因してプロセスの特性が日々微妙に
変化する。この特性の変化幅は大きくないが１本発明の
目的が省エネルギ、省資源であるため目標に対して高精
度でなければならない。

そのために、先に提案した方法では第１及び第２のシミ
ュレーションモデルを用いて第３図に示す方法で修正を
行っている。第１のシミュレーションモデル２１は、オ
ンラインリアフレタイムシミュレーションモデルで、第
２シミユレーシヨンモデル２２は第２−の特性を作成す
るトキに用いたオンラインパッチシミュレーションモデ
ルである。まず第１のシミュレーションモデル２１に、
排ガス流ｉＧ、入口ＳＯ３濃度Ｓ、、吸収液の循環流ｆ
ｉＬ及び吸収液の中和剤供給量Ｆ、の検出信号を入力す
る。そして第１のシミュレーションモデル２１は、これ
ら入力信号にもとづいて槽６内の吸収液のｐＨ（すなわ
ち循環する吸収液の塔頂でのｐＨ）及び脱硫率を算出し
、比較手段２３に入力する。

一方排ガス入口のＳＯ２濃度ＳＩＤと排ガス出口のＳＯ
，濃ｙｓｏｎとを検出して脱硫率演算器２４に出力する
。この演算器２４は脱硫率７ｐを計算して比較手段２３
に出力する。又ｐＨの検出値１）ＨＤを比較手段２３に
出力する。

この比較手段２３では、第１のシミュレーションモデル
２１で計算されたｐＨ値及び脱硫率と、実測された９Ｈ
検出値ｐＨＤと脱硫率１Ｄとを比較し、その偏差を反応
定数修正手段２５に出力する。修正手段２５は、この偏
差にもとづいてシミュレーションモデルに含まれている
反応定数を修正するもので、修正信叫を第１のシミュレ
ーションモデル２１にフィードバックしている。この修
正は偏差がなくなるように常におこなわれている。

一方反応定数修市手段２５からの修正出力は、第２のシ
ミュレーションモデル２２にも入力され、このシミュレ
ーションモデルの反応定数が自動的に修正され°る。そ
して修正された高精度のモデルによりｅ連設定値が算出
される。

しかしこの制御方法は、ポンプ台数で循環流量を制御す
るため、設定値が不連続になる問題がある。例えば負荷
が８５％の点でポンプの台数が５台と４台の切替点であ
る場合、負荷が８７％で安定したとするとｐＨをわずか
に高めるだけでポンプ台数を載台できるにもかかわらず
稼動ポンプ台数を増加させる制御をおこなってしまう。

換言すれば、ポンプを１台停止し、その保証としてｐＨ
を高め中和剤を幾分高めに供給する方が、経済的な運転
をおこなうことができる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、負荷安定時には、最適設定値を変更し
て、経済的な運転をおこなうことができる排煙脱硫プラ
ントの制御方法を得んとするものである。

すなわち本発明は、排煙脱硫プラントの吸収塔に流入す
る排ガスの負荷置に対応してシミュレーションモデルに
よシ吸収塔を循環する吸収液の最適ｐＨ値及び吸収液循
環用ポンプの最適稼動台数を設定し、これら設定値にも
とづいて吸収液の供給流量及び稼動ポンプ台数を設定し
、これら設定値にもとづいて吸収液の供給流量及び稼動
ポンプ台数を制御する際に、負荷安定時には前記算出さ
れている最適稼動台数から１を減じた台数を設定し、か
つ前記算出されている　。

最適ｐＨ値に予め定めた増加分を加えた値を設定１．、
これら設定値を前記シミュレーションモデルに入力し、
モデル条件を満している場合これら変更された設定値に
もとづいて吸収ＩＩｋの供給流量及び稼動ポンプ台数を
制御することを特徴とする。

更に本発明の詳細な説明する。

本発明は、先に提案した方法を改良したもので、第、２
図及び第３図に示す制御方法を基礎とする。

本発明における改良点は、次の通りである。

まず現状の負荷条況が安定しているときに、すでに算出
されている最適稼動台数から１を減じた台数を設定し、
またすでに算出されてし）る最適ｐ　Ｈ（ｉｉＩに予め
定めた増加分を加えた値を設定し、これら設定値を第３
図に示す第２のシミュレーションモデル２２に入力する
。つまりすでに算出されているポンプ台数がＮであれば
、新しい人力Ｎ′をＮ’−Ｎ−１とし、同様に新しし）
ｐＨ設定イ１αｐ　Ｈ’、をｐＩ（−＝ｐＩ■８＋Δｐ
Ｈとして上記モデルでシミュレーションする。

この２−）の新しい条件によるシミュレーション予測で
脱硫性能を満足すれば、この値を新しい設定値とする。

この場合、ｐＨの応答が遅いので、まず変更されたｐｎ
設定値にもとづいて中和剤供給眼を増加し、検出したｐ
Ｉ（が新しく設定したｐＨ設定値にまで上昇したことを
確認した後ポンプ停止の出力をする。

これを第４図のブロック図にもとづし１て説明する。ま
ず微分要素を中心とした負荷判定プロ・ツク２６により
、負荷がほぼ安定し、大幅な変動がないことを判定し、
この場合に第２のシミュレーションモデル２２を起動ス
る。第２のシミュレーションモデル２２への入力は、そ
の時のポンプ台数が一台減少した場合のポツプ稼動台数
Ｎ′とｐＨ設定値ｐＩ−１′Ｓで、その他のｉノミュレ
ーション条件は、第１のシミュレーションモデル２１か
らその時の状態に即した数値が与えられる。

次いで脱硫率判定プロ・ツク２７で、シミュレーション
の結果得られた脱硫率が目標値以上、即ち性能を満足し
ているか否かを判定し、満足していれば、この判定プロ
・ツク２７からｐＨ制定値として制御する。一方ｐＨ判
定プロ・ツク２９では、設定したｐＨ′ｓと計測してし
）るｐＨＤとを比較し、ｐ　Ｈ、がｐ　Ｈ，４と等しし
）力・ｐ　Ｈ’−より高いときにポンプ台数制御プロ・
ツク３０に対して一台載台する信号を出力する。

なおこの制御方法で、Δｐ）（は、プロセスによシ異な
るがおおむね０．１以下である。ｐＨが高くなるなど中
和剤が溶解し離くなり、ΔｐＨが過大の場合は、ｐＨＤ
≧ｐＨ４の条件成立に多大の時間を要するためである。

以上説明したように本発明によれば、安定負荷状態にお
いて脱硫性能を満足させつつポンプ台数を少々くできる
ので、経済的ガ制御をおこなえる顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳ０２吸収装置の説明図、第２図は本発明方法
において予じめ設定する最適値の一例を示す説明図、第
３図はシミュレーションモデルを用いた最適値の修正方
法を示す説明図、第４図は負荷安定時における最適値の
修正方法を示す説明図である。 １・・・排ガス、２・・・ダクト、３・・・吸収塔、４
・・・吸収液、５・・・排出ライン、６・・・糟、７・
・・供給ライン、８・・・ポンプ、９・・・循環ライン
、１１・・・ｐＨ検出器、１２・・・調節計、１３・・
・加算器、１４・・・負荷検出器、１５・・・流量調節
計、１６・・流喰検ｍ４．１７・・・調節弁、２１・・
・第１のシミュレーションモデル、２２・・・第２のシ
ミュレーションモデル、２３・・・比較手段、２４・・
・脱硫率演算器、２５・・・反応定数修正手段、２６・
・・負荷判定ブロック、２７・・・脱硫率判定ブロック
、２８・・・ｐＨ制御ブロック、２９・・・ｐＨ判定ブ
ロック、３０・・・ポンプ台数制御ブロック。 出願人復代理人　弁理士　鈴　江　武　彦３ 第２図 一１］ 第３図 第１頁の続き ０発　明　者　野　々　垣　豊　東京都千代田区丸の内
：社内 ２丁目５番１号　三菱重工業株式会

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排煙脱硫プラントの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によシ吸収塔を循環す
   る吸収液の最適ｐＨ値及び吸収液循環用ポンプの最適稼
   動台数を設定し、これら設定値にもとづいて吸収液の供
   給流量及び稼動ポンプ台数を設定し、これら設定値にも
   とづいて吸収液の供給流量及び稼動ポンプ台数を制御す
   る際に、負荷安定時には前記算出されている最適稼動台
   数から１を減じた台数を設定し、かつ前記算出されてい
   る最適ｐＨ値に予め定めた増加分を加えた値を設定し、
   これら設定値全前記シミュレーションモデルに入力し、
   モデル条件を満している場合これら変更された設定値に
   もとづいて吸収液の供給流量及び稼動ポンプ台数を制御
   することを特徴とする排煙脱硫プラントの制御方法。