JPS6339613A - 湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装置 - 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〕 本発明は湿式排煙脱硫装置の吸収液循環／Ｊｔｆｆｉ制
御装置に係り、特に吸収塔循環ポンプの最適運転制御を
実現するのに好適な湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、第４図に示すように、排ガス１９の脱硫
を行う吸収塔２１は、排ガス１９を導入するダク）２０
及び脱硫した排ガスを排出する排出ライン２８を接続す
ると共に、吸収液を塔内に噴出するノズル２２、このノ
ズル２２より噴出された吸収液及び調節弁２５より供給
された吸収剤スラリを貯留するタンク２４を付設してい
る。タンク２４内の液は吸収塔循環ポンプ１８によって
、循環ライン２３を介してノズル２２に供給される。

また、調節弁２５と吸収剤スラリ供給ライン２７間には
吸収剤スラリ流量計２６が設けられ、調節弁２５を制御
する調節計１３ｄに流量測定値を供給している。この調
節計１３ｄは加算器１２の出力によって制御される。加
算器１２は、循環ライン２３を流れる吸収液のｐＨ値を
測定するｐＨ計２の測定値に基づいて動作する調節計１
３Ｃの出力及びダクト２０内に設けられた負荷検出器３
０の検出値の加算値を出力する。

以上の構成において、排ガス１９はダクト２０を介して
吸収塔２１内に尋人され、ここで循環する吸収液２２と
接触される。排ガス中のＳＯ□は、吸収液に吸収された
後、排ガスは排出ライン２８を通って煙突から排出され
る。

一方、ＳＯ□を吸収した吸収液は、塔底部からタンク２
′４に流下する。タンク２４には吸収剤スラリ供給ライ
ン２７から吸収剤が供給されており、ＳＯ□の吸収性能
を回復した液は吸収塔循環ポンプ１８により循環ライン
２３を通って吸収塔２１に供給される。なお循環液の一
部は、抜出しライン２９を通って排出され、後工程にお
いて石こうに酸化される。

次に以上の構成における吸収液の循環制御を説明する。

ｐＨ計２で循環する吸収液のｐＨ値を検出し、調節計１
３Ｃに入力する。調節計１３ｃでは塔頂に至る吸収液の
ｐＨ値が一定になるように信号を加算器１２に入力する
。

一方、負荷検出器３０で系内に入るｓｏｗ！ｉｔ、すな
わち脱硫プラントの負荷を検出し、加算器１２に人力す
る。加算器１２では調節計１３ｃからの信号と負荷検出
器３０からの信号とを加算し、調節計１３ｄに設定値信
号として人力する。また、吸収剤スラリ供給ライン２７
の流量を吸収剤スラリ流量計２６で検出し、調節計１３
ｄに入力する。

調節計１３ｄは、これら信号に基づいて調節弁２５を制
御卸する。

次に、吸収塔２１の脱硫性能、すなわち脱硫率は、循環
ライン２３を流れる循環流量によって大きく左右される
。負荷に見合った、目標の脱硫率を得るためには、循環
流量の最適な制御方式が必要であるのは周知の事実であ
る。この循環流量の制御は、液がスラリのため、通常は
ポンプの台数で制御される。例えば特開昭６０−１１０
３２０号では、第５図に示すように、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り吸収塔を循環する吸収液の最適ｐ
Ｈ値及び吸収液循環用ポンプの最適稼動台数を設定して
いる。これら設定値に基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を滅じた台数を設定し、
かつ前記算出されている最適ｐＨ値にあらかじめ定めた
増加分を加えた値を設定する。これら設定値をシミニレ
−ジョンモデルに入力し、モデル条件を満たしている場
合、これから変更された設定値に基づいて吸収液の供給
流量及び稼動ポンプ台数を制御している。

しかし、排煙脱硫プラントの性能として、吸収剤スラリ
流量の投入に対するｐＨの応答性が非常に遅い（時定数
は〜４０分程度）のため、ｐＨの最適設定値を変更して
も、実際のｐＨがこの設定値に対するまでには、最短時
間でも時定数に相当する時間を要する。また、実際のｐ
ＨがｐＨ設定値よりも大幅に低い場合には、吸収剤スラ
リの過剰投入となること、ｐＨ設定値に補償するために
、吸収剤スラリ流量調整弁２５の開度が頻繁に変化する
ので、弁の寿命消費が大きくなること等の問題がある。

さらに第５図の最適運転テーブルは、運転状態の変化に
対応して変更する必要があるが、この演算のためには、
容量の大きい計算機が必要になるが、オンラインで、テ
ーブルを常時修正することは、計算機に対する負荷から
考えて困難であり、不経済となるという点については配
慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、ｐＨの応答性が悪いために吸収液循環
流量制御を精度良く行えず、シミュレーションモデルの
オンライン修正のためには、計算機の負荷が大きくなり
すぎて不経済であるばかりか、シミュレーションモデル
の具体適内容の開示等について配慮がされておらず、最
適な制御が実現できるという保証が明らかにされていな
いという問題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
吸収液循環流量の制御を精度良く行えると共に、循環ポ
ンプの動力コストの低減が図れるようにした湿式排煙脱
硫装置の吸収液循環流量制御装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、排ガス流量、脱硫前後のＳ
Ｏ２濃度、吸収液のｐＨ値、吸収液循環流量及び脱硫率
における因果関係をオンラインで状態推定（同定）し、
この結果に基づいて前記因果関係をオンラインで修正す
るようにしたものである。

〔作用〕

排ガス流量、脱硫前後の５ＯｔｔＱ度、吸収液ｐＨ１吸
収液循環流量、脱硫率の諸量は状態推定演算器によって
同定され、オンラインによって常時修正される。それに
よって、プラントの状態変化に追従して正確な制御演算
を行え、所望の脱硫率を維持するに必要な吸収液循環流
量を供給できるので、循環ポンプの動力を無駄に消費す
ることがない。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。な
お、第１図においては、第４図と同一構成部分であるも
のには同一符号を用いている。

第１回に示すように、測定器または検出器として排ガス
流量計１、ｐ　Ｈ計２、入口Ｓ○２曙度計３、出口ＳＯ
□濃度計４、負荷要求検出Ｈ５及びスラ°Ｊ循環流星計
６が設けられており、各々排ガスｍ！信号（Ｓｆ）、ｐ
Ｈ測定信号（Ｓ　ｐ　Ｈ）、人口Ｓ○２濃度測定信号（
Ｓｄｉ）、出口ＳＯ。

（；度測定信号（Ｓｄｏ）、負荷要求信号（Ｓ　Ｌ）及
びスラリ循環流量信号（Ｓｃ）を出力する。

信号ＳｄｉとＳｄｏの減算処理のために減算器７ａが設
けられ、信号ＳＬに基づいて関数ｆ　（Ｘ）を発生させ
るために関数発生器８が設けられ、さらに信号ＳＬを微
分するために微分器９が設けられている。また、減算器
７ａの出力と信号Ｓｄｉに基づいて、！；ｌＩ算を実行
する割算器１０、該割算器ＩＯの出力と関数発生器８と
の減算を実行する減算器７ｂが設けられている。

状態推定演算器１１ａは、信号３ｆ、５ｐＨ１Ｓｄｉ及
び関数発生器８の出力信号に基づいて、必要な吸収液ス
ラリ循環流量を演算する演算器である。また、状態推定
演算器１１ｂは、信号ｓｒ、ＳｐＨ，Ｓｄｉ及びＳｃの
各々に基づいて脱硫率を演算する／ｆＪ算器である。状
態推定演算器１１ａの出力信号は減算器７ｃに出力され
、υ１算器１０の出力とに基づいて減算処理がなされる
。

減算２Ｓ７ｂには調節計１３３が接続され、この調節計
１３ａの出力信号と状態推定演算器Ｚａの出力信号とを
加算する加算器１２が演算器１１　ａ４こ接続される。

また、減算器７Ｃには調節計１３ｂが接続され、その出
力信号は状態推定演算Ｈ１ｌａに印加される。一方、加
算器１２には吸収塔循環ポンプ台数設定器１４が接続さ
れ、この設定器１４には負荷変化率判定器１５が接続さ
れる。この負荷変化率判定Ｆｉ１５には微分器９の出力
信号が印加される。さらに負荷変化率判定器１５にはポ
ンプ台数増台器１６及びポンプ起動停止装置１７の各々
が接続され、このポンプ起動停止装置１７によって冷却
塔循環ポンプ１８が制御される。

次に、以上の構成における動作を説明する。

状態推定演算器１１ａは、（１）式によって吸収液スラ
リ循環流量を演算する。

ＢＴＵ　　−ＲＴＵ（ｐＨ）　　・ＲＴＵ　（Ｇ）・Ｒ
ＴＵ（Ｓｏ、）ＲＴｔｌ　（Ｌ）　＝−□ β７（］−η５ｅｔ） ・・・・・・・・・・・・（１） Ｌｄ＝ｆ　　ＣＲＴＵ　（Ｌ））・・・・・・・・・・
・・（２）但し、ＲＴＵ　：リレーティブ・トランスフ
ァー・ユニット　（Ｒｅｌａｔｉｖｅ　　Ｔｒａｎｆｅ
ｒＵｎｉｔ）、ＬＨ吸収液循環流量、ｐＨ：吸収液ｐＨ
，Ｇ：排ガス流量、ＳＯ□　：人口ＳＯ□濃度、ＢＴＵ
　：オンラインで修正する係数（２，０〜４．０）、Ｌ
ｄ：必要吸収液循環流量。

第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、６００ＭＷクラスの脱硫プラ
ントのＲＴＵの値の１例を示すものである。なお、ＢＴ
ＵＯ値は、調節計１３ｂの出力信号を用いて、オンライ
ンで修正する。

信号Ｓｄｉ及びＳｄｏに基づいて割算器１０により、実
際の脱硫率Ｓａが演算され、関数発生器８より出力され
る脱硫率の目標値Ｓｓとの偏差が減算器７ｂによって求
められる。この減算器７ｂより出力される脱硫率偏差信
号Ｓｒを調節計１３で処理した信号が加算器１２により
状態推定演算器１１ａの出力信号（吸収液循環流量信号
５ａＣ）と加算され、循環流量のデマンド信号Ｌｒｅｑ
が得られる。このデマンド信号Ｌｒｅｑを人力とする吸
収塔循環ポンプ台数設定器１４は、循環ｍｆｆ１のデマ
ンドよりも多い流量を確保できるポンプ台数を設定する
。すなわち、 Ｌｒｅｑ＜Ｎ−Ｑ ここに、ｌ、ｒｅｑ　：吸収液循環２ｉｔ量デマンド（
加算器１２の出力信号）、Ｎ：ポンプ台数設定値（吸収
塔循環ポンプ台数設定器１４の出力信号）、Ｑ：ポンプ
１台当たりの循環流量。

負荷変化率判定器１５においては、負荷要求検出器５を
微分器９で微分した負荷変化率信号Ｓｄを判定して、負
荷変化率が正のとき、すなわち負荷上昇時には、ポンプ
台数増台器１６において、ポンプを一台増台する０通常
ポンプの台数増台には２分程度の時間が必要であるので
、負荷上昇時における脱硫率の低下を防止するために、
この増台を実施する。負荷変化率信Ｓｄが正以外の場合
にはポンプ台数は、吸収塔循環ポンプ台数設定器１４の
出力信号がそのままポンプ起動停止装置１７に入力され
る。ポンプ起動停止装置１７では、上記のポンプ台数設
定信号Ｎに基づいて、吸収塔循環ポンプ１８を起動また
は停止させる。

状態推定演算器１１ｂにおいては、入口ＳＯ□濃度計３
の出力信号３ｄｉ、ｐＨ計２の出力信号Ｓｄｏ、排ガス
流量計１の出力信号Ｓｆ、スラリ循環流量計６の出力信
号Ｓｃから脱硫率を、（１）式及び（２）式と同様にし
て以下のように求める。

７７　”　＊１−ｅｘＧｌ　（−ＢＴＬＩ−ＲＴＵ（Ｌ
）　・ＲＴＬＩ（ｐＨ）　　・ＲＴＵ（Ｇ）　・ＲＴＵ
（ＳＯｘ　）　）・・・・・・・・・・・・（４）ここ
に、η０　：脱硫率計算値（Ｓ　ｃ　ａ　ｊりこの脱硫
率計算値５ｃａｌと実情の脱硫率Ｓａとの偏差を減算器
７ｃで求め、この出力信号を調節計１３ｂで信号処理し
て、この出力信号に基づいて、状態推定演算器１１ａ及
びｌｌｂの係数ＢＴＵをオンラインで修正する。

このように、ＢＴｔＪをオンラインで常時修正すること
により、状態推定演算器は実プラントと同様な挙動を示
すので、吸収液循環流量の制御精度が向上することにな
る。

次に、吸収剤スラリ流量の制御方式としては、台３図に
示すような従来から採用されている吸収剤過剰率一定制
御方式と組み合わせて使用すること等が考えられる。第
３図において、排ガス２Ｉ！Ｌ量計１からの排ガス流量
信号及び入口ｓｏ、濃度計からの人口ＳＯ８濃度測定信
号が掛算器３１に出力され、ここで両信号が掛算され、
排ガス中の８０２量が算出される。係数器３２には吸収
剤過剰率に応じた係数が乗算され、調節計１３ｅから信
号が出力され、調節弁２５の開度を制御し、タンクに対
し、投入される吸収液スラリ量が調整される。所定の脱
硫率を達成しようとする場合、ｐＨを上げて、循環流量
を下げる方式と、逆にｐＨを下げて、循環流量を増加さ
せる方式が考えられるが、吸収剤のコストとポンプ動力
コストを比較すると、ポンプ動力コストの方が効果的で
あるので、ｐＨを上げてプラントを運用した方が有利で
ある。

したがって、ｐＨを積極的に制御する（最適なｐＨ設定
値を維持するように制御する）よりも、過剰率一定制御
方式を採用した方が、有利となると考えられるが、ｐＨ
が高くなると、石膏製造工程における硫酸消費量が多く
なる。よって、これらの点を考慮にいれて、過剰率一定
制御方式の場合には、過剰率の設定値を適切な値とする
ことにより対処できる。

本発明は、このような構成なので、マイコン等の小容量
の計算機で吸収液循環流量を制ｔｆｆｌｌできるので、
ポンプ動力コストを低減できるとともに、ｐＨを積極的
に制御する必要がないので、負荷変動時における吸収剤
の過剰投入を防止できるとともに、吸収剤スラリ流量調
整弁の開度変化がｐＨ制御に比べて少なくなり弁の寿命
消費も小さくなる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、オンラインによる同定が
可能であるため、プラント状態を正確に把握でき、低負
荷時のポンプ動力を低減することができる。さらに、吸
収液ｐＨ値を積極的に制御しないため、ｐＨの大幅な変
化に対して吸収剤の過剰投入が避けられるので、酸化工
程における硫酸の消費量の一時的な増加を防止すること
ができる。また、吸収剤過剰率を常に一定にできるため
、吸収剤スラリ流量調整弁の開度変化を小さくでき、弁
の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
Ａ）〜（Ｄ）は状態推定演算器に入力される各信号の特
性図、第３図は従来の吸収剤スラリ流量制御性を示すブ
ロック図、第４図は従来の吸収剤スラリ流量制御系及び
脱硫プラントを示す構成図、第５図は従来制御における
運転設定値の説明図である。 １・・・・・・排ガス流量計、２・・・・・・ｐＨ計、
３・・・・・・入口５Ｏ２４度計、４・・・・・・出口
ＳＯ，濃度計、５・・・・・・負荷要求検出器、６・・
・・・・スラリ循環流量計、７ａ〜７Ｃ・・・・・・減
算器、８・・・・・・関数発生器、９・・・・・・微分
器、ＩＯ・・・・・・割算器、１２・・・・・・加算器
、１３ａ、１３ｂ・・・・・・調節計、１４・・・・・
・吸収塔ｖ８環ポンプ台数設定器、１５・・・・・・負
荷変化率判定器、１６・・・・・・ポンプ台数壜台器、
１７・・・・・・ポンプ起動停止装置、１８・・・・・
・吸収塔循環ポンプ。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第１図 第２図 （Ａ）　　　　　　　（Ｂ） ＰＩ−１＋−１ｊＪｋ万゛スジ艷量（Ｎｍ３／ｈ）（Ｃ
）　　　　　　　　（Ｄ） 入口ＳＯ２ＪＪ（ｐｐｍ）　　　　　　　　ＪＵＤ’Ｆ
！４４４’３Ｌｆ（ｒｎ’／ｈ）第３図 ２５〜人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収液がノズルより噴霧されている塔内に排ガス
   を導入し、排ガス中の硫黄酸化物を吸収除去すると共に
   、回収した吸収液を再び前記ノズルに供給する吸収液循
   環系を備えた湿式排煙脱硫装置において、前記ノズルに
   供給すべき吸収液スラリ循環流量を算出する第１の演算
   部と、該演算による吸収液スラリ循環流量及び実際の脱
   硫率と負荷要求に基づく脱硫率目標値との脱硫率偏差値
   によって前記吸収液循環系に用いるポンプ台数を設定す
   る演算手段と、排ガス流量、吸収液ｐＨ値、脱硫前後の
   硫黄酸化物濃度及びスラリ循環流量に基づいて脱硫率を
   算出する第２の演算部と、該演算による脱硫率及び実際
   の脱硫率に基づいて前記第１、第２の演算部の演算係数
   を修正するための信号を生成する信号生成手段と、前記
   演算手段によって設定されたポンプ台数を循環流量の要
   求状態に応じて修正する負荷変化率判定手段とを備え、
   該判定手段によって設定された台数のポンプによって前
   記ノズルに吸収液を供給するようにしたことを特徴とす
   る湿式排煙脱硫装置の吸収液循環流量制御装置。