JPS63229126A - 湿式排煙脱硫装置の吸収液循環量制御装置 - 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〕 本発明は排煙脱硫装置の制御方法に係り、特に湿式排煙
脱硫装置に於ける補機の動力費を低減する事のできる制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図、゛第３図は湿式排煙脱硫装置の従来の制御方法
を示す。

燃焼装置から排出される排ガスをダクト２３を経て吸収
塔２４に導入し、この吸収塔内で循環する吸収液２６と
前記排ガスとを気液接触させる。

排ガス中のＳＯ！は吸収液に吸収されて脱硫され、処理
後の排ガスは排出ライン２８を経て系外に排出される。

一方、ＳＯ！を吸収した吸収液２６は吸収塔２４の底部
からタンク２７に流下する。タンク２７には吸収剤スラ
リ供給ライン３０を経て吸収剤が供給されており、吸収
液２６のＳＯ□吸収性能を一定に保持するようにしてい
る。この吸収剤の添加により吸収性能を回復した吸収液
２６は吸収塔循環ポンプ１９により循環ライン２５を経
て吸収塔２４に再供給される。なお、循環液の一部は抜
き出しライン２９を通って排出され、後続する工程にお
いて酸化され石膏とされる。

このＳ　Ｏを吸収装置において、従来は吸収剤の供給量
は次のように制御されている。

先ずＩ）　Ｈ計６で抽出してた吸収液のＰＨ値を測定し
、この検出したＰＨＨ値０を調節計１１ｇに入力する。

調節計１１ｇでは塔頂に至る吸収液ＯＰ　Ｈ値が一定と
なるようＰ　Ｈ値補正信号４１を加算器１３ｂに出力す
る。−力負荷検出器２２からのＳＯ２信号４２、即ち脱
硫プラントの負荷を）★出し、加算器１３ｇに入力する
。加算器１３ｂでは調節計１１ｇからのＰＨ補正値信号
４１と負荷検出器２２からのＳＯ２信号４２とを加算し
、調節計１１ｆに吸収剤スラリ流量設定値信号４３とし
て入力する。調節計１１ｆはこれらの信号４３及びスラ
リ流量計３からのスラリ流量信号４４に基づいて、吸収
剤スラリ流量調節弁２１を吸収剤スラリ調節信号４５に
より制御する。

ここで、吸収塔２４に於ける脱硫性能、つまり脱硫率は
循環ライン２５を流動する吸収液の循環流量によって大
きく左右される。この場合、燃焼装置の負荷の変動に関
わらず常に目標の脱硫効率を得るためには、吸収液の循
環流量の最適な制御を行うことが必要であることは周知
の事実である。

この循環星制御方弐としては例えば特開昭６０−１１０
３２０がある。この方式によると、吸収塔２４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
基づき吸収塔２４を循環する吸収液の最適ＰＨ値及び吸
収液循環ポンプ１９の最適稼動台数を設定し、これら設
定値に基づいて吸収剤の供給量及び稼動ポンプ台数を制
御する。

燃焼装置の負荷安定時には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
ＰＨ値に予め定めた増加分を加えた値を設定する。さら
にこれら設定値をシミュレーションモデルに入力し、モ
デル条件を満たしている場合、変更された設定値に基づ
いて吸収剤の供給流量及び稼動ポンプ台数を制御してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし以上の従来方法には次のような問題があり、その
解決が望まれている。

湿式排煙脱硫プラントの特性として、吸収剤スラリの投
入の対するＰＨ値の応答性は極めて悪（（時定数は４０
分程度）、ＰＨ値の最適設定値を変更しても、実際のＰ
Ｈ値がこの設定値に達する迄には最短でもこの時定数に
対応する４０分程度の時間がかかってしまう。

更に実際のＰＨ値がＰ　Ｈ設定値よりも大幅に低いよう
な場合には、吸収剤スラリの過剰投入が生じ、非常に不
経済となる。

またＰ　Ｈ値を設定値に保証するため吸収剤スラリ流量
調節弁２１の開度が頻繁に変化するため、弁２１の寿命
が短くなってしまう。

通常、吸収塔循環ポンプ１９の稼動台数は４台程度であ
るが、頻繁な負荷変動時にはポンプを作動させるモータ
の起動時間の制限により実質的にはポンプの稼動台数制
御が追いつかず、制御遅れが生じる。

また上記従来方法では次の点に付いての配慮がなされて
いなっかった。

即ち、吸収液の組成が遷移状態にある場合、つまり全量
酸化領域（吸収液中に亜硫酸カルシウムが存在しない領
域）から部分酸化領域（液中に亜硫酸カルシウムが存在
する領域）へ遷移する状態では脱硫率が数％程度も急激
に低下し、この結果脱硫率を目標値に維持できない事態
も生じるが、従来方法はこの点についての配慮はなされ
ていなかった。

以上のように従来方法にあっては、一定の効果を発揮す
るものの、解決すべき問題も多分にあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点を除去すべく構成したのもであ
り、実際の脱硫プラントの挙動を忠実に模擬することの
できるシミュレーションモデルを用いて、オンラインで
計測することのできない状態量を求めて、脱硫率の将来
値を予測し、これにより循環ポンプによる脱硫率制御を
行わせるようにした湿式脱硫装置の制御方法であること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明は排ガス流量、入口５Ｏｔｔ！１１度、吸収剤ス
ラリ流量、吸収液循環流量、吸収液ＰＨ値、出ロＳＯｚ
７Ｍ度のオンライン計測信号に基づいてリアルタイムシ
ミュレーションモデルを同定し、この同定されたシミュ
レーションモデルをオフラインシミュレーションモデル
として使用し、将来の脱硫率を予測し、この予測値と目
標値との偏差に基づいて、循環流量デマンドを補正し、
吸収液循環流量を制御する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す。

図中符号８はリアルタイムシミュレーションモデルを示
す。このモデルの内容を示せば次のとおりである。

吸収液の組成を、源側と固形物側に分け、これら源側と
固形物側を以下の組成で代゛表させる。

先ず源側の組成は次のとおりである。

Ｔｏｔａｌ　Ｃａ、　Ｔｏｔａｌ　Ｎａ５Ｔｏｔａｌ　
Ｍｇ、　Ｔｏｔａｌ　ＣＩＴｏｔａｌ　５０３　、Ｔｏ
ｔａｌ　ＳＯ４、Ｔｏｔａｌ　ＮＯ，−５Ｔｏｔａｌ　
ＣＯ３とし、 また固形物側の組成は次のものとする。

ＣａＣ０ｚ（Ｓ）　、Ｃａ５Ｏ＊（Ｓ）　、Ｃａ５Ｑ、
（Ｓ）ここで、反応速度としてＣａＣ０３（Ｓ）の溶解
速度、脱炭酸速度、Ｓｏｌ吸収速度、Ｃａ５Ｏｚ（Ｓ）
及びＣａ　Ｓ　０４（Ｓ）の晶析速度、酸化速度を考慮
すると、運転条件と全体の物質バランスからＴｏ　ｔａ
　ｌ液組成を求める事ができる。次ぎにイオンバランス
、マスバランス及び平衡条件によりこのＴｏ　ｔａ　１
液組成から各化学種の濃度（〔Ｈ〕、〔ＯＲ３［Ｈ３Ｏ
３）　　・・・・・・）を求める。

このような液組成の計算が必要なのは、液組成の如何に
より反応速度が変化するためである。

またＰＨ値の計算値Ｃ＊ＰＨ）は以下の式で求めること
ができる。

＊ＰＨ＝−ｌｏｇＩ０〔Ｈ〕　・・・・・　（１）脱硫
率の計算値（ホη）は次式から求める。

”＋７”１　　ｅｘｈ（ＢＴＬＩ　−ＲＴＩＪ　Ｌ　’
ＲＴＩＪ　ｐＨ・ＲＴｔｌ　ｅ　　−ＲＴＬＩ　ｓａｔ
　）・・・　（２） ＢＴＵ＝　　ｊ！ｎ　（１７７０）　　・・・（３）こ
こで、 （Ｈ”）：水素イオン濃度 η。：基準の脱硫率 ＲＴ　Ｕ　：　Ｒｅｒａｔｉｖｅ、　Ｔｒａｎｓｆｅｒ
　ＵｎｉｔＬ：吸収液循環流量 Ｇ：排ガス流量 Ｓｏ□　：入口５Ｏｚａ度 である。

次ぎに脱硫率の目標値η１１、を得るために必要な循環
流量の先行値Ｌｄは上記式（３）により下記式（４）と
して求めることができる。

Ｌｄ　＝　ｒ　　（ＲＴＵｔｄ）　　　　・・・　（４
）また上記式に於けるＲ　Ｔ　Ｕ　Ｌｄは以下の式（５
）で求める。

・・・　（５） このリアルタイムシミュレーションモデル８は排ガス流
量計１からの排ガス流量信号４６、入口ＳＯ□濃度計２
からの入口ＳＯ２濃度信号４７、吸収剤ス′ラリ流量計
３からの吸収剤スラリ流量信号４８、吸収塔スラリ循環
流量計４からの吸収塔スラリ循環流量信号４９、ＰＨ計
６のＰＨ信号５１を入力し、液組成を計算し、前記式（
１）によりＰＨ値を算出してＰＨ値算出信号３２を減算
器１０ｂに出力する。また式（３）により脱硫率を計算
し、この脱硫率計算値信号３１を減算器１０ｃに出力す
る。式（４）、（５）により循環流量先行値を計算し、
この循環流量先行値信号３３を加算器１３ａに出力する
。リアルタイムシミュレーションモデル８のオンライン
同定は、入口ＳＣｈ濃度計２からの入口ＳＣｈ濃度信号
４７及び出口ＳＯｚＹＭ度計５の出口ＳＯ□濃度信号５
０に基づき、減算器１０ａからの入ロ出ロＳＯ□濃度差
信号５３及び割算器１２において実測の脱硫率を算出す
る。この脱硫率信号１７を減算器１０ｃに入力し、この
減算器１０ｃにおいて前述の脱硫率計算値信号３１と脱
硫信号１７との脱硫率偏差を求め、その脱硫率偏差信号
５４を調節計１１ｂで信号処理し、ＢＴＵ修正信号３４
としてリアルタイムシミュレーションモデル８に入力す
る。次ぎにＰＨ計６のＰ　Ｈ信号５１とＰＨ計算値信号
３２とによるＰ　Ｈ偏差信号５６を減算器１０ｂで求め
、これを調節計１１３で信号処理し、吸収剤の溶解速度
定数の修正を行い、この吸収剤溶解速度定数修正信号３
５をリアルタイムシミュレーションモデル８に人力する
。なお吸収剤の溶解速度は次の式で求める事ができる。

ここで、 Ｔ：吸収剤溶解速度 に：吸収剤溶解速度定数 〔Ｈ〕　：水素イオン濃度 ［Ｃａ）：カルシウムイオン濃度 〔Ｘ〕　：吸収剤濃度 ａ、ｂ、ｃ　：定数 である。

吸収剤のＰＨ値は吸収剤の溶解速度に大きく支配される
ので、上述のような修正を行う。

次ぎに吸収液の組成中、亜硫酸カルシウムの存在の存無
が吸収液の脱硫性能に大きな影響を及ぼす。亜硫酸カル
シウムはＳＯ□の吸収によって生じるが、この亜硫酸カ
ルシウムが排ガス中にあるＯｔによって全量酸化される
場合と、一部が酸化される場合がある。このうち全量酸
化領域では吸収液中のＳＯ□分圧が部分酸化領域の場合
に比較して低いため、同一のＰ　Ｈ値でも脱硫性能が向
上することになる。この点についてのモデルの修正は以
下のように実施する。

〔ＣａＳＯ３〕〉εのとき ＲＴＵｐＨ＝ＲＴＵｐＨ・・・　（７ａ）（Ｃａ　Ｓ　
Ｏ：ｌ　）≦εのとき ＲＴ　Ｕ　’　ｒｕ　＝　ｋ　ＲＴ　Ｕ　ＰＨ・・・　
（７ｂ）ｋ＞ｌ、ｋ＝ｆ　　（ＰＨ） ここで （Ｃａ　ＳＯ３）：亜硫酸カルシウム濃度ε：定数 である。

リアルタイムシミュレーションモデル８においてはオン
ライン計測が困難である亜硫酸カルシウムの濃度を計算
できるので、部分酸化／全景酸化領域の判定が可能とな
り、この領域によって、前記ＲＴＵＰＨのデータを前記
式（７ａ）、（７ｂ）のように修正する。このようにし
てリアルタイムシミュレーションモデル８は実機と同様
の挙動を示すことになり、この状態でオンライン固定さ
れる。

次ぎにオフラインシミュレーションモデル９は、リアル
タイムシミュレーションモデル８と全く同じ構造を持つ
シミュレーションモデルであり、パラメータの同定信号
、即ちＢＴＵ修正信号３４及び吸収剤溶解速度定数修正
信号３５を入力する。

またこれと共に運転状態ベクトル信号１６．即ち排ガス
流量計１、入口ＳＯ，濃度計２、吸収剤スラリ流量計３
、吸収塔スラリ循環流量計４の出力信号を入力して、将
来の脱硫予測信号３６を出力する。

脱硫設定器７からの脱硫率設定値信号５２と脱硫率信号
１７の脱硫率偏差信号６０を減算器１０ｄで求めて、調
節計１１０で信号処理し、更に脱硫率フィードバック信
号３８として加算器１３ａに入力する。脱硫率予測値信
号３６と脱硫率設定信号５２との脱硫率偏差信号５７は
減算器１０ｆにより求めて、係数器１４ａで係数を掛け
た信号を、脱硫率予測値フィードバック信号３９として
加算器１３ａに入力する。

以上のように循環流量デマンド信号３７は、循環流量を
、先行値信号−３３、脱硫率フィードバック信号３８、
脱硫率予測値フィードバック信号３９を加算器１３ａで
合算する。この循環流量デマンド信号３７と吸収塔スラ
リ循環流量計４からの吸収塔スラリ循環流量信号４９と
の偏差を算出し、このスラリ循環流量偏差信号５８を減
算器１０８で求める。更にこれに基づき調節計ｌｉｄで
ポンプ流量制御値を求め、このポンプ流量制御信号５９
を信号処理し、ポンプ流量制御装置１５に於いて、ポン
プの回転数増減信号１８に変換し、吸収塔循環ポンプ１
９の回転数制御を行い、これにより吸収液の循環流量を
制御する。

次に、吸収剤スラリ流量の制御方式としては第２図に示
すように従来方式の吸収剤過剰率一定制御方式等が考え
られる。同図において、吸収剤スラリ流量は入口ｓ　ｏ
ｚ　ｉ！　（排ガス流量計１の出力信号として入口ＳＯ
□濃度計２の出力信号とを積算した掛算吸収２０の出力
信号）に対して一定の比率で吸収剤スラリを供給するこ
とになる。すなわち、係数器１４ｂで一定の係数を掛け
、その値を、吸収剤スラリ流量を補正値として減算器ｌ
。

ｇにおいて補正し、調節計１１ｅにおいて調節弁作動１
（３号とし、この信号に基づいてスラリ流量調節弁２１
を制御することよりスラリ流量を調節する。

〔効果〕

本発明は以上にその内容を詳細に説明したように、リア
ルタイムシミュレーションモデルがオンライン固定され
るので、オンライン計測が困難な液組成を確実に把握す
ることが可能となり、吸収剤循環流量を高精度で制御で
き、Ｗｉ環ポンプの動力を無駄に消費することがなくな
る。

また液組成の予測が可能となったため、酸化領域と部分
酸化領域との間の大幅な変動を予め予測でき、燃焼装置
のあらゆる負荷状態に対応して脱硫率を高く保持するこ
とができる。

更にまた、吸収液Ｐ）（値を積極的に制御することがな
いので、ＰＨ値の大幅な変化に対しても吸収剤の過剰投
入を避けることができ、酸化工程における硫酸の消費量
が急激に増加することもない等、各種の効果を発揮する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す制御系統図、第２図は吸
収剤スラリ流量制御系統図、第３図は従来技術による脱
硫プラントの制御概念図である。 １・・・排ガス流量計　　２・・・入口ＳＯ□濃度計　
　３・・・吸収塔スラリ流量計 ４・・・吸収塔スラリ循環流置針 ５・・・出口ｓｏ、；１度計 ７・・・脱硫率設定器 ８・・・リアルタイムシミュレーションモデル９・・・
オフラインシミュレーションモデル１５・・・ポンプ流
量制御装置 １７・・・脱硫率信号 ２工・・・吸収剤スラリ流量調節弁 ２４・・・吸収塔　　２５・・・吸収液循環ライン　２
６・・・吸収液 ４６・・・排ガス流量信号　　４７・・・入口ＳＯ□濃
度信号　　４８・・・吸収剤スラリ流量信号　　４９・
・・吸収塔スラリ循環流量信号５０・・・Ｐ　Ｈ値信号 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物を吸収液
   を用いて除去する装置における吸収液循環流量を制御す
   る方法において、先ず吸収液のリアルタイムシミュレー
   ションモデルを設定し、このリアルタイムシミュレーシ
   ョンモデルをオンライン計測信号を用いて修正し、この
   修正モデルをオフラインシミュレーションモデルとして
   使用して将来の脱硫率を予測し、脱硫率の予測値と設定
   値との間の偏差を算出し、この偏差に基づいて吸収液循
   環流量のデマンドに対する補正を行うことを特徴とする
   湿式排煙脱硫装置の制御方法。