(57)【要約】  本発明は、産業用プラントのボイラから静電集塵器（ＥＳＰ）へ導入される煙道ガスにＦＧＣＡ放出ユニットから注入される少なくとも１つの煙道ガス調質剤（ＦＧＣＡ）を求めるための、当該産業用プラントにて用いられるシステム（１００）および方法（２００）を開示する。前記システムおよび方法は、煙道ガス流からダスト粒子を効率的に捕集するＥＳＰの効率を上昇させるため、ＥＳＰのデータに基づいて、ＦＧＣＡの最適な注入流量を求めることができる。
2015512334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから静電集塵器（ＥＳＰ）へ導入される煙道ガスに対しＦＧＣＡ放出ユニットから注入する少なくとも１つの煙道ガス調質剤（ＦＧＣＡ）の注入流量を決定する方法であって、
（ａ）前記ＥＳＰへ導入される煙道ガスの複数の最適供給比値（ＯＣＲＶ）を求めるステップと、
（ｂ）求めた前記複数のＯＣＲＶを収集するステップと、
（ｃ）前記ＥＳＰに導入された煙道ガスの平均逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す平均ＯＣＲＶを計算するステップと、
（ｄ）前記平均ＯＣＲＶと、所定のＯＣＲＶとを比較することにより、差分ＯＣＲＶを求めるステップと、
（ｅ）前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記ＦＧＣＡの注入流量を制御するステップと、
（ｆ）前記差分ＯＣＲＶが実質的に約０に達するまで、（ａ）から（ｅ）までを繰り返すステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記注入流量を制御するステップでは、
前記差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差している場合、前記注入流量を変化させ、
前記差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、前記注入流量を維持する、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記差分ＯＣＲＶを調整するため、前記ＦＧＣＡの注入流量は、前記差分ＯＣＲＶに基づいて電気信号を生成することにより制御される、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記ボイラのボイラ負荷定数を求める、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記注入流量を制御するステップは、
前記ボイラ負荷定数および前記差分ＯＣＲＶに基づいて電気信号を生成するステップ
を有する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ボイラ負荷定数に対応して前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記注入流量を制御するステップでは、
前記ボイラ負荷定数に対応する前記差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差する場合、前記注入流量を変化させ、
前記ボイラ負荷定数に対応する前記差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、前記注入流量を固定する、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
ボイラから静電集塵器（ＥＳＰ）へ導入される煙道ガスに対しＦＧＣＡ放出ユニットから供給する少なくとも１つの煙道ガス調質剤（ＦＧＣＡ）の注入流量を決定するためのシステムであって、
前記ＥＳＰに対して構成された複数の１次モジュールであって、各１次モジュールが、当該ＥＳＰに導入される煙道ガスの複数の最適供給比値（ＯＣＲＶ）を求めるように構成された１次モジュールと、
前記ＦＧＣＡ放出ユニットに対して構成された少なくとも１つの２次モジュールであって、当該ＦＧＣＡ放出ユニットからのＦＧＣＡの注入流量を制御するように構成された２次モジュールと、
前記１次モジュールおよび前記２次モジュールのために構成された少なくとも１つのマスタモジュールと
を有し、
前記マスタモジュールは、
前記１次モジュールから複数の前記ＯＣＲＶを収集し、
前記ＥＳＰに導入された煙道ガスの平均逆電離レベルを表す平均ＯＣＲＶを計算し、
前記平均ＯＣＲＶと所定のＯＣＲＶとを比較して差分ＯＣＲＶを求めることにより、前記２次モジュールが前記ＦＧＣＡの注入流量を制御して約０になるように当該差分ＯＣＲＶを調整できるようにする
ように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記マスタモジュールは、前記２次モジュールに、前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記ＦＧＣＡの注入流量を制御させるための電気信号を、当該差分ＯＣＲＶに基づいて生成する、
請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記２次モジュールは、前記差分ＯＣＲＶを調整するために、
前記差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差している場合、前記注入流量を変化させ、
前記差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、前記注入流量を固定する
ことにより、前記注入流量を制御するように構成されている、
請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムはさらに、前記ボイラのボイラ負荷定数を求めるためのボイラ負荷測定モジュールを含む、
請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記マスタモジュールは、前記２次モジュールに、前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記ＦＧＣＡの注入流量を制御させるための電気信号を、当該差分ＯＣＲＶと前記ボイラ負荷定数とに基づいて生成する、
請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記２次モジュールは、前記ボイラ負荷定数に対応して前記差分ＯＣＲＶを調整するために、
前記ボイラ負荷定数に対応する前記差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差する場合、前記注入流量を変化させ、
前記ボイラ負荷定数に対応する前記差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、前記注入流量を固定する
ことにより、前記注入流量を制御する
請求項１１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業用プラントの運転に関し、より具体的には、静電集塵器用の煙道ガス調質システムと、大気中への粉塵粒子のエミッションを低減させる方法とに関する。
【０００２】
発明の背景
産業用プラントでは、当該プラントを運転させて電気または他の生成物を生成するために、石炭、産業廃棄物、家庭廃棄物、石油、泥炭、バイオマスまたは他の任意の材料を、ボイラにおける燃焼に用いる。しかし、これらの材料を燃焼させると、粉塵粒子を含む煙道ガスが生成され、これは最終的に大気中へ放出され、汚染を周辺環境に与える原因となる。このエミッションを低レベルに抑えるために、産業用プラントは静電集塵器（以下「ＥＳＰ」と称する）を用いるのが最も一般的である。ＥＳＰとは、誘導された静電荷の力を用いて、ボイラからの煙道ガスを収集して当該煙道ガスから粉塵粒子を除去する装置である。
【０００３】
ＥＳＰは一般的に、石炭の特定の種類または範囲と、特定の処理条件とに対して構成されたものである。というのもＥＰＳの集塵効率は、ＥＳＰの処理対象である塵埃の特性に大きく依存するからである。しかし近頃は、経済的な要求により、産業用プラントや公益事業者は高頻度で石炭の種類を変更する。たいていは、より安価な石炭へのシフトが多いが、このような石炭は高抵抗の塵埃を生成し、これをＥＳＰにより捕集するのは困難であることが多くなる。この問題により、集塵効率を上昇させるために、従来のＥＳＰの改良を時々行う必要が生じる。しかし、このような改良はしばしばＥＳＰを拡張させることになり、これは非常に高コストである。
【０００４】
さらに、ＥＳＰの性能を改善するために広く使用されている手法として、煙道ガスがＥＳＰに入る前に煙道ガス調質剤を用いて煙道ガスを調質する手法もある。最も用いられる煙道ガス調質剤（以下「ＦＧＣＡ」と称する）の中には、ＳＯ３、ＮＨ３および水が含まれる。この調質は一般的に、煙道ガスがＥＳＰに入る前に上記ＦＧＣＡのうちいずれか１つを、または上記ＦＧＣＡを組み合わせたものを煙道ガスに注入することにより行われる。ＦＧＣＡは、ダスト特性を有利に変化させることによりＥＳＰ性能を改善するものである。
【０００５】
従来の手法では、煙道ガスの調質を行うために、一般的には、ＥＳＰのトランスの消費電力、産業用プラントのステイクの混濁度、またはこれらの組み合わせ等のパラメータに基づいて、ＦＧＣＡの注入量を決定する。
【０００６】
しかしこのような手法は最善の手法ではない場合がある。というのも、上述の手法は、ダスト特性の他にも幾つかのファクタに値が依存するパラメータを用いるからである。たとえば、トランスの消費電力のパラメータを用いる場合、この消費電力が増加するにつれて、ＦＧＣＡ注入量を逆方向に変化させ続けるのが一般的である。このことにより、注入量に誤りが生じることがある。というのも、消費電力の変動を引き起こす理由は、ダストまたは煙道ガスの特性の変化の他にもあり、たとえば、スパーク率が高いこと、ガス分布が小さいこと等の理由があるからである。さらに、最も一般的に用いられている不透明度信号も、所要注入量を正確に示すことができない。時々、ＦＧＣＡ注入量が多くなる原因となる誤った混濁度信号の原因は、ステイク内のＮＯｘ煙霧であることがある。
【０００７】
ボイラ負荷はダスト特性に依存せず、注入量を決定するためにボイラ負荷のみを使用すると、たとえば燃料等のプロセス条件に変化が生じたときに大きな誤りが生じる。これらのパラメータは全て、ダスト特性の他にも１つまたは複数の変数に依存するので、これらのパラメータに基づいて正確なＦＧＣＡの注入を行える確率は高くない場合がある。というのも、常に他の変数が作用し続けるからである。産業用プラントのオペレータは、確実を期するためにしばしば、高エミッションに起因する不利益を被るよりもＦＧＣＡを過剰投与する方を選択することが多い。ＦＧＣＡの過剰消費と、ＥＳＰにおける消費電力の著しい上昇との双方に起因して、稼働コストが高くなってしまう。
【０００８】
その他にも、従来のコントローラを用いて注入を行うためには、大きなプロセス変化が生じた場合に最適化を行うためにオペレータが連続的に介入する必要がある場合がある。産業用プラントでは、このようなプロセス変化は非常に高頻度で生じるので、オペレータがＦＧＣＡシステムに連続的に注意して、ＦＧＣＡ注入量およびエミッションを許容可能なレベルに維持するために設定を手動で調整しなければならない。
【０００９】
ＦＧＣＡ量が所要量を下回るとＥＳＰの性能は最適でなくなるので、また、ＦＧＣＡ量が所要量より多いと調質剤のコストが高くなってしまい、ＥＳＰの消費電力が高くなり、ＥＳＰに腐食が生じ、ダストが生じてしまう等の問題が生じるので、ダストを含んだ煙道ガス流にＦＧＣＡを最適な量で注入または添加することが重要である。ＦＧＣＡの注入流量と、たとえばトランス消費電力、不透明度またはボイラ負荷もしくはこれらの組み合わせ等のパラメータとを関連づけることによりＦＧＣＡの注入流量を制御する既存の手法は、従来の産業用プラントにおける問題を防止するのに十分ではない。
【００１０】
発明の概要
従来技術に内在する上述の欠点に鑑みて、本発明の課題は、従来技術の利点を全て維持しながら、従来技術に内在する欠点を解消する、産業用プラント用の煙道ガス調質システムおよび方法を提供することである。
【００１１】
本発明はまた、煙道ガス調質剤放出ユニットから産業用プラントの静電集塵器への煙道ガス調質剤の最適な注入流量を有効に決定することができるシステムであって、従来の産業用プラントにおけるエミッション問題を解決することができるシステムを提供することを課題とする。
【００１２】
また本発明は、煙道ガス調質剤放出ユニットから産業用プラントの静電集塵器へのＦＧＣＡの最適な注入流量を有効に決定することができる方法であって、従来の産業用プラントにおけるエミッション問題を解決することができる方法を提供することも課題とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、ボイラから静電集塵器（以下「ＥＳＰ」という）に導入されるために送られる煙道ガスへ、煙道ガス調質剤放出ユニット（以下「ＦＧＣＡ放出ユニット」と称する）からの少なくとも１つの煙道ガス調質剤（以下「ＦＧＣＡ」と称する）の有効な注入流量を決定するためのシステムを提供する。
【００１４】
前記システムは、
ＥＳＰに対して構成された複数の１次モジュールであって、各１次モジュールが、ＥＳＰに導入される煙道ガスの複数の最適充填流量値（ＯＣＲＶ）を求めるように構成された複数の１次モジュールと、
ＦＧＣＡ放出ユニットに対して構成された少なくとも１つの２次モジュールであって、当該ＦＧＣＡ放出ユニットからのＦＧＣＡの注入流量を制御するように構成された２次モジュールと、
前記１次モジュールおよび前記２次モジュールのために構成された少なくとも１つのマスタモジュールと
を有し、
前記マスタモジュールは、
前記１次モジュールから複数の前記ＯＣＲＶを収集し、
前記ＥＳＰに導入された煙道ガスの平均逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す平均ＯＣＲＶを計算し、
前記平均ＯＣＲＶと所定のＯＣＲＶとを比較して差分ＯＣＲＶを求めることにより、前記２次モジュールが前記ＦＧＣＡの注入流量を制御して約０になるように当該差分ＯＣＲＶを調整できるようにする
ように構成されている。
【００１５】
前記差分ＯＣＲＶはＦＧＣＡ注入流量の変化とともに変化する。というのも、煙道ガス中に含まれるＦＧＣＡ量がＥＳＰにおける逆電離レベルに影響を及ぼし、この逆電離レベルが、１次モジュールにより収集される複数のＯＣＲＶに影響を及ぼすからである。
【００１６】
別の実施形態では、本発明のシステムではマスタモジュールが、差分ＯＣＲＶを調整するためにＦＧＣＡの注入流量を２次モジュールに制御させるための電気信号を、当該差分ＯＣＲＶに基づいて生成する。２次モジュールは、差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差している場合、差分ＯＣＲＶを調整するために注入流量を変化させることにより当該注入流量を制御し、差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、当該注入流量を固定するように構成されている。
【００１７】
さらに別の実施形態では、本発明のシステムはボイラ負荷測定モジュールを設けており、当該ボイラ負荷測定モジュールは、ボイラのボイラ負荷定数を求めるための信号を受け取る。本発明のこの実施形態では、マスタモジュールは差分ＯＣＲＶおよびボイラ負荷定数に基づいて電気信号を生成する。前記２次モジュールは、ボイラ負荷定数に対応する差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差する場合、ボイラ負荷定数に応じて差分ＯＣＲＶを調整するように注入流量を変化させることにより当該注入流量を制御し、当該ボイラ負荷定数に対応する差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、注入流量を固定するように構成されている。
【００１８】
本発明はさらに、ボイラから静電集塵器（ＥＳＰ）へ導入される煙道ガスに対しＦＧＣＡ放出ユニットから注入する少なくとも１つの煙道ガス調質剤（ＦＧＣＡ）の注入流量を決定する方法を対象とする。本発明の方法は、以下のステップを含む：
（ａ）ＥＳＰへ導入される煙道ガスの複数の最適供給比値（ＯＣＲＶ）を求めるステップ
（ｂ）前記求められた複数のＯＣＲＶを収集するステップ
（ｃ）前記ＥＳＰに導入された煙道ガスの平均逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す平均ＯＣＲＶを計算するステップ
（ｄ）前記平均ＯＣＲＶと、予め規定されたＯＣＲＶとを比較することにより、差分ＯＣＲＶを求めるステップ
（ｅ）前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記ＦＧＣＡの注入流量を制御するステップ
（ｆ）前記差分ＯＣＲＶが約０に達するまで、前記（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップ。
【００１９】
本発明の方法の別の実施形態では、前記差分ＯＣＲＶを調整するために前記ＦＧＣＡの注入流量を制御するため、当該差分ＯＣＲＶに基づく電気信号を生成する。前記調整は、差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差する場合にＦＧＣＡの注入流量を変化させ、つまり増加または低減させ、前記差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合に当該注入流量を固定または維持することにより行うことができる。
【００２０】
本発明の方法のさらに別の実施形態では、ボイラ負荷定数は実際のボイラ負荷に基づいて計算される。本発明のこの実施形態では、差分ＯＣＲＶを０に調整するようにＦＧＣＡの注入流量を制御できるように、当該差分ＯＣＲＶおよびボイラ負荷定数に基づいて電気信号を生成する。このことは、ボイラ負荷定数に対応する差分ＯＣＲＶが０から格段に偏差する場合に前記注入流量を変化させ、ボイラ負荷定数に対応する差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、当該注入流量を固定することにより実現される。
【００２１】
上述の実施形態は、本発明の他の実施形態や、本発明の特徴である新規な種々の特徴とともに、特許請求の範囲に詳細に記載されており、これらは本発明の開示内容の一部を成す。本発明、本発明の動作上の利点、および、本発明を使用することにより実現される具体的な課題をより理解できるようにするためには、添付図面と、当該図面に示した本発明の実施例の記載内容とを参照されたい。
【００２２】
添付図面を参照して、以下の詳細な記載および特許請求の範囲を参酌すると、本発明の利点および特徴をより良好に理解することができる。図面中、同様の構成要素には同様の符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例の産業用プラントのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の、少なくとも１つの煙道ガス調質剤（ＦＧＣＡ）の注入流量を決定するためのシステムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施例の、少なくとも１つの煙道ガス調質剤（ＦＧＣＡ）の注入流量を決定する方法の流れ図である。
【００２４】
図面の複数の各図の記載すべてにおいて、同様の符号は同様の構成部分を示している。
【００２５】
本発明の詳細な説明
本発明を完全に理解するためには、上述の図面を参照しながら、特許請求の範囲を含めた以下の詳細な説明を参照する必要がある。実施例を参照して本発明を説明するが、本発明は、実施例に記載された特定の態様に限定されるものではない。使用環境に応じて好適であればもちろん、種々の省略や等価的要素の置換も可能であるが、このような省略または置換形態は、本願発明の思想または特許請求の範囲から逸脱しない使用または実施に包含されるものである。また、ここで使用した表現や用語はもちろん説明のためのものであり、これらも、本発明を限定するものとして見なすべきではない。
【００２６】
「１次」、「２次」等の用語は、順序、大小または重要度を表すものではなく、むしろ、１つの要素を他の要素に対して区別するためのものである。また、「１つ」との用語は、ここでは数量限定の意味を有するものではなく、むしろ、言及されている物が少なくとも１つ存在していることを意味するものである。
【００２７】
ここで図１を参照すると、同図は、本発明の１実施例の標準的な産業用プラント（１０）のブロック図である。産業用プラント（１０）はボイラ（１２）を有し、このボイラ（１２）では、所望の目的のために当該産業用プラント（１０）を動作させるため、石炭、産業廃棄物、石油、泥炭、バイオマス等の燃料の燃焼が行われる。産業用プラント（１０）において通常使用される燃料は、種々の品質の石炭である。以下、産業用プラント（１０）は燃料として石炭を使用すると仮定し、これに基づいて産業用プラント（１０）について説明するが、従来技術にて知られているような他の燃料を用いることも本発明の範囲内である。石炭を上述のように燃焼させることにより、種々のダスト粒子を含む煙道ガスが生成され、これは最終的に大気中へ放出され、大気に影響を及ぼすこととなる。大気中へ放出される煙道ガス中に含まれるダスト粒子を制御するため、または、当該ダスト粒子を低レベルに維持するために、産業用プラント（１０）はエミッション制御ユニットを有する。このエミッション制御ユニットは、たとえば静電集塵器（１４）等である（以下「ＥＳＰ（１４）」と称する）。一般的には、ダスト粒子を含む煙道ガスはＥＳＰ（１４）内を通過するようにされており、このＥＳＰ（１４）により、煙道ガス中に含まれるダスト粒子を低減させ、これにより、最終的にステイク（１６）を介して大気中に放出される煙道ガスを比較的清浄な状態で放出することができる。
【００２８】
ＥＳＰ（１４）は、煙道ガス流中のダスト粒子を静電荷電することにより、煙道ガス中のダスト粒子を低減させるものである。このような静電荷電を行うために、ＥＳＰ（１４）は１実施形態では、相互に並べられた複数の異なる集塵ユニットを含むことができ、ダスト粒子を含む煙道ガスを洗浄するためには、煙道ガスを当該複数の集塵ユニットに順次通す。これらの各集塵ユニットはそれぞれ内部チャンバを有し、各内部チャンバは、接地された鋼板から成る複数の垂直方向の仕切り部を並べて配置することにより、複数の並列な煙道ガス流路に分けられており、前記鋼板の仕切り部は、各ユニットの集塵電極を成す。さらに、負電圧に接続された垂直方向の複数のワイヤが各煙道ガス流路内に配置されており、これらは、各ユニットの放電極を成す。それぞれ１つの個別のトランスセットによって電圧印加される複数の放電極および集塵電極のセットが、ＥＳＰフィールドを成す。さらに、前述の放電極は煙道ガス流路において電界の中で煙道ガスをイオン化する。負イオンは鋼板に引きつけられ、鋼板に向かって移動すると、煙道ガス中のダスト粒子と衝突して当該ダスト粒子が荷電し、これによってダスト粒子は、直近の鋼板（集塵電極）により引きつけられて煙道ガスから分離され、沈着してダスト層を形成し、このダスト層は大きくなっていく。ＥＳＰ（１４）の集塵効率は、ダストの電気抵抗によって大きく変化する。高抵抗のダストの場合には、逆電離との名称で知られている現象が生じ、これは、ＥＳＰ（１４）の集塵効率を著しく低下させる原因となる。具体的には逆電離とは、鋼板に堆積したダスト層によってスパークが生じ、煙道ガス中にダスト粒子が投げ出されて戻っていくことにより、集塵量が低下してしまう現象である。
【００２９】
煙道ガス中に含まれるダストの抵抗を低下させるか、または、ダスト凝塊形成を向上させることにより、ＥＳＰ（１４）の性能を改善するためには、煙道ガスがＥＳＰ（１４）に入る前に、煙道ガス調質剤放出ユニット（１８）（以下「ＦＧＣＡ放出ユニット（１８）」と称する）によって、たとえばＳＯ３，ＮＨ３および水またはこれらの組み合わせ等の任意の煙道ガス調質剤（以下「ＦＧＣＡ」という）を投入することができる。
【００３０】
しかし、ＦＧＣＡ量が所要量を下回るとＥＳＰの性能は最適でなくなるので、また、ＦＧＣＡ量が所要量より多いと調質剤のコストが高くなってしまい、ＥＳＰの消費電力が高くなり、ＥＳＰに腐食が生じ、ダストが形成されてしまう等の問題が生じるので、煙道ガス流にＦＧＣＡを最適な量で注入または添加することが重要である。本発明では、ＥＳＰにおける逆電離レベル（以下「ＢＣＬ」という）にＦＧＣＡの最適注入量を関連づけることにより、ＥＳＰの最適性能を実現するために流量を制御して、すなわち、当該ＦＧＣＡの注入量を増減したり最適量に維持して、最適な注入量のＦＧＣＡを注入する。前記ＢＣＬは、ダスト抵抗を直接表すと見なすことができる。
【００３１】
図２には、本発明の一実施例のシステム（１００）を示しており、図１も併せて参酌して同システム（１００）を説明する。このシステム（１００）は産業用プラント（１０）に実装され、ＥＳＰ（１４）、および、前記少なくとも１つのＦＧＣＡの最適注入流量を決定するためのＦＧＣＡ放出ユニット（１８）と共に動作する。前記ＦＧＣＡはたとえば、ＳＯ３、ＮＨ３、水、またはこれらの組み合わせである。具体的には、前記システム（１００）はＦＧＣＡ放出ユニット（１８）に、ボイラ（１２）からＥＳＰ（１４）内に導入される煙道ガス流中にＦＧＣＡを放出させる。前記システム（１００）は、複数の１次モジュール（１１０）と、少なくとも１つの２次モジュール（１２０）と、少なくとも１つのマスタモジュール（１３０）とを含む。
【００３２】
前記複数の１次モジュール（１１０）は電気的に前記ＥＳＰ（１４）に対して構成することができる。たとえば、各１次モジュール（１１０）はＥＳＰのフィールドのうち特定のセクションの動作を制御し、連続測定を行って、最適供給比値（以下「ＯＣＲＶ」という）を計算する。ＯＣＲＶは、ＥＳＰに導入された煙道ガスに対応する、ＥＳＰの各セクションにおける逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す。ＯＣＲＶとは、逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す或る測定可能なパラメータの測定を意味する概念の一例であり、ＥＳＰにおける逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す同等のパラメータであれば、他の任意のパラメータをここで用いることも可能である。前記複数の１次モジュール（１１０）はそれぞれ、ＥＳＰの各フィールドから１つのＯＣＲＶを求めるための、当該ＥＳＰ（１４）の各煙道ガス流路に設置されたコントローラとすることができ、前記各１つのＯＣＲＶを求めることにより、ＥＳＰ内における、煙道ガスの所与の動作可能な条件での複数のＯＣＲＶを求めることができる。前記複数のＯＣＲＶは最終的にマスタモジュール（１３０）により用いられて、前記産業用プラント（１０）稼働中のＥＳＰ（１４）における平均逆電離レベル（ＢＣＬ）が求められる。
【００３３】
さらに、前記２次モジュール（１２０）は電気的に前記ＦＧＣＡ放出ユニット（１８）に対して構成されている。この２次モジュール（１２０）は、ＦＧＣＡ放出ユニット（１８）からＥＳＰ（１４）へのＦＧＣＡの注入流量を制御するように構成されたコントローラとすることができる。
【００３４】
さらに、前記マスタモジュール（１３０）は１次モジュール（１１０）および２次モジュール（１２０）と通信するように構成することができる。１つの実施形態ではマスタモジュール（１３０）は、デジタルおよびアナログの複数の入力端および出力端と、フラッシュメモリと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、リアルタイムクロックとを備えたコントローラ、１６ビットマイクロプロセッサベースのコントローラであり、本発明はこれに限定されるものではない。しかし、本発明の範囲を逸脱することなく、マスタモジュール（１３０）の他の種々の構成要素を用いたり、上述の開示した各構成要素を備えるように当該マスタモジュール（１３０）の他の種々の構成を実現することも可能である。前記マスタモジュール（１３０）は１次モジュール（１１０）および２次モジュール（１２０）と通信し、これらのモジュールすべてによって、ＦＧＣＡ放出ユニット（１８）からのＦＧＣＡの注入を制御しながら行うことができる。具体的には、マスタモジュール（１３０）は前記１次モジュール（１１０）から複数のＯＣＲＶを収集し、その後に平均ＯＣＲＶを計算するように構成されている。１つの実施形態では、平均ＯＣＲＶを重み付けして得られたものとして、前記平均ＯＣＲＶを表現することができる。この平均ＯＣＲＶは平均逆電離レベル（ＢＣＬ）を表し、ひいては、ＥＳＰ（１４）における煙道ガス中に導入されたダストの抵抗レベルを表す。その後、導入されたガスの求められた平均ＯＣＲＶと、予め規定されたＯＣＲＶとを比較して、差分ＯＣＲＶを求め、これによって前記２次モジュール（１２０）に、当該差分ＯＣＲＶが約０になるように調整できるようにＦＧＣＡの注入流量を適切に制御させることができる。前記予め規定されたＯＣＲＶは、ＥＳＰ（１４）に依存して、最大値、最小値を有する範囲内とするか、または、単一値のみとすることができる。
【００３５】
ＯＣＲＶの前記予め規定もしくは設定される最小値または予め規定される範囲は、作動時に１次モジュール（１１０）においてＥＳＰ（１４）の状態とプロセスと目標性能とに応じて設定され、この予め規定されたＯＣＲＶは、ＥＳＰの動作がプロセス条件にかかわらず一般的に所望される最適状態となる、当該ＥＳＰにおける所定の逆電離レベルを表す。
【００３６】
マスタモジュール（１３０）の目的は、２次モジュール（１２０）に注入流量を制御させるための電気信号を、差分ＯＣＲＶに基づいて生成することである。２次モジュール（１２０）は、前記差分ＯＣＲＶ値を約０に調整するように注入流量を制御する。このように注入流量を制御するためには、ＥＳＰ（１４）の平均ＯＣＲＶが前記予め規定されたＯＣＲＶ値に実質的に等しくなるまで、または、前記予め規定されたＯＣＲＶ範囲内になるまで、２次モジュール（１２０）は注入を制御する。平均ＯＣＲＶが前記予め規定されたＯＣＲＶより大きいかまたは小さい場合、注入流量を増加または減少させるように前記差分ＯＣＲＶに基づいて、マスタモジュール（１３０）の前記電気信号を生成する。たとえば、平均ＯＣＲＶが前記予め規定されたＯＣＲＶ範囲を超えるか、または予め規定されたＯＣＲＶ値より大きい場合、マスタモジュール（１３０）は、ＥＳＰ（１４）の平均ＯＣＲＶを当該予め規定されたＯＣＲＶ値に実質的に等しくするように、または、前記予め規定されたＯＣＲＶ範囲内に収まるように、ＦＧＣＡの注入流量を増加させるための電気信号を２次モジュール（１２０）へ送信する。これと同様に、平均ＯＣＲＶが前記予め規定されたＯＣＲＶ範囲を下回るか、または予め規定されたＯＣＲＶ値より小さい場合、マスタモジュール（１３０）は、ＥＳＰ（１４）の平均ＯＣＲＶを当該予め規定されたＯＣＲＶ値に実質的に等しくするように、または、前記予め規定されたＯＣＲＶ範囲内に収まるように、ＦＧＣＡの注入流量を減少させるための電気信号を２次モジュール（１２０）へ送信する。
【００３７】
別の実施形態では、差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなると、マスタモジュール（１３０）はＦＧＣＡの注入流量を同じレベルに固定または維持するための電気信号を２次モジュール（１２０）に送信するか、または、固定された等間隔の時間間隔をおいて最適化試行を複数行った後に僅かに低いレベルにＦＧＣＡの注入流量を固定または維持するための電気信号を２次モジュール（１２０）へ送信する。差分ＯＣＲＶが０から偏差する場合、マスタモジュール（１３０）は、当該差分ＯＣＲＶを再び実質的に０に戻すようにＦＧＣＡの注入流量を変化させるための、つまり、ＦＧＣＡの注入流量を増加または減少させるための電気信号を、２次モジュール（１２０）へ送信する。
【００３８】
本発明の他の１つの実施形態では、前記システム（１００）はボイラ負荷信号を受け取り、ボイラ（１２）のボイラ負荷定数を求めるように構成されている。これによりマスタモジュールは、差分ＯＣＲＶおよびボイラ負荷定数の双方に基づいて電気信号を生成することができる。この実施形態のマスタモジュール（１３０）は、ＥＳＰ（１４）の差分ＯＣＲＶに基づいてボイラ負荷定数を考慮して、前記２次モジュール（１２０）が注入流量を制御するための電気信号を生成する。２次モジュール（１２０）は、前記差分ＯＣＲＶを約０に調整するように注入流量を制御する。また、ボイラ負荷が低下して、マスタモジュール（１３０）において作動中に規定された所定値を下回る場合、マスタモジュール（１３０）は、ＦＧＣＡ注入を最小値まで減少させるように、または、ＯＣＲＶ値にかかわらずＦＧＣＡ注入を完全に停止させるように、前記電気信号を生成する。ボイラ負荷がこの所定レベルを上回ると、マスタモジュール（１３０）の電気信号は、ＥＳＰ（１４）の差分ＯＣＲＶとボイラ（１２）のボイラ負荷定数とに基づいて、ＦＧＣＡ放出ユニット（１８）からのＦＧＣＡの注入流量を増加または減少させるように生成される。たとえば、ボイラ負荷定数に対応する前記差分ＯＣＲＶが０を格段に上回る場合、マスタモジュール（１３０）は、ＥＳＰ（１４）の平均ＯＣＲＶが、予め規定された最小ＯＣＲＶもしくは通常値に実質的に等しくなるかまたは予め規定されたＯＣＲＶ範囲内になって、前記差分ＯＣＲＶを０にするように、ＦＧＣＡの注入流量を増加させる電気信号を前記２次モジュール（１２０）へ送信する。
【００３９】
別の実施形態では、差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなると、マスタモジュール（１３０）はＦＧＣＡの注入流量を同じレベルに固定または維持するための電気信号を２次モジュール（１２０）に送信するか、または、固定された等間隔の時間間隔をおいて最適化試行を複数行った後に僅かに低いレベルにＦＧＣＡの注入流量を固定または維持するための電気信号を２次モジュール（１２０）へ送信する。差分ＯＣＲＶが０から偏差する場合、マスタモジュール（１３０）は、当該差分ＯＣＲＶを実質的に０に維持するようにＦＧＣＡの注入流量を変化させるための、つまり、ＦＧＣＡの注入流量を増加または減少させるための電気信号を、２次モジュール（１２０）へ送信する。
【００４０】
ここで図３を参照すると、同図は、本発明の一実施例の、ＦＧＣＡの注入流量を決定する方法（２００）を示す流れ図である。以下、図１および２を参照して、図３の方法（２００）を説明する。（２２０）において、複数の１次モジュール（１１０）により、ＥＳＰ（１４）の複数の異なるセクションから複数のＯＣＲＶを求める。この複数のＯＣＲＶは、（２３０）においてマスタモジュール（１３０）により収集され、その後に（２４０）において、マスタモジュール（１３０）により平均ＯＣＲＶを計算する。これは、ＥＳＰ（１４）に導入された煙道ガスの平均逆電離レベル（ＢＣＬ）を表す。さらに（２５０）において、求められた前記平均ＯＣＲＶと、予め規定されたＯＣＲＶ範囲または予め規定されたＯＣＲＶ値とを比較して、差分ＯＣＲＶを求める。差分ＯＣＲＶを求めることの目的は、当該差分ＯＣＲＶを最小化または０にすることである。このようにするためには、マスタモジュール（１３０）は（２６０）において、差分ＯＣＲＶが０であるか否かを確認する。差分ＯＣＲＶが０または最小限になった場合には、マスタモジュール（１３０）は（２８０）においてＦＧＣＡの注入流量を維持する。差分ＯＣＲＶが０でないか、または最小限になっておらず、有意に高い値をとっている場合、マスタモジュール（１３０）は（２７０）において２次モジュール（１２０）に、当該差分ＯＣＲＶを調整するためにＦＧＣＡ放出ユニット（１８）からのＦＧＣＡ注入流量を制御させる。つまり、当該ＦＧＣＡ注入流量を増加または低減させる。
【００４１】
具体的にはマスタモジュール（１３０）は、２次モジュール（１２０）に注入流量を制御させるための電気信号を、差分ＯＣＲＶに基づいて生成する。２次モジュール（１２０）は、差分ＯＣＲＶを実質的に約０にするように、上述のように、また記載を簡略化するために省略した手法により、注入流量を制御する。別の実施形態では、差分ＯＣＲＶが実質的に０に等しくなった場合、マスタモジュール（１３０）はＦＧＣＡの注入流量を固定または維持するための前記電気信号を２次モジュール（１２０）へ送信し、差分ＯＣＲＶが０から偏差する場合、マスタモジュール（１３０）は当該差分ＯＣＲＶを実質的に０に維持するためにＦＧＣＡの注入流量を変化するための、つまり増加または低減するための電気信号を２次モジュール（１２０）へ送信する。
【００４２】
差分ＯＣＲＶを０にするプロセスは連続プロセスとすることができ、等間隔の時間間隔をおいて当該プロセスを検査することができる。したがって、差分ＯＣＲＶを調整するたびに、（２６０）においてこの新たに調整された差分ＯＣＲＶを検査し、当該差分ＯＣＲＶが約０であるか否かを判定する。約０でない場合、この状態に達するまで（２２０）から（２７０）までを繰り返す。このような段階に達した場合、方法（２００）は（２８０）においてこの段階を維持する。別の実施形態では、差分ＯＣＲＶが０値近傍または０値に留まっている場合、前記方法は、予め規定された期間経過後に（２２０）から各ステップを繰り返すことにより、差分ＯＣＲＶが確実に０に留まるようにする。
【００４３】
本発明の別の実施形態では、前記２次モジュール（１２０）へ送られる前記電気信号は差分ＯＣＲＶとボイラ（１２）のボイラ負荷定数とを考慮して調整される。このように調整する際には、マスタモジュール（１３０）は、差分ＯＣＲＶとボイラ負荷定数との双方に基づいて前記電気信号を生成することにより、差分ＯＣＲＶが実質的に０になるようにする。前記電気信号は、上記にて記載されたように、または、本願の記載を簡略化するために省略した手法により、前記注入流量を増加または低減させるように、または当該注入流量を不変に維持するように生成される。
【００４４】
本発明の産業用プラント（１０）において用いられる前記システム（１００）および方法（２００）は、以下の利点を奏する。本発明のシステムおよび方法により、ＥＳＰ（１４）から直接収集した平均ＯＣＲＶ値に基づいて、ＦＧＣＡ放出ユニットからＥＳＰ（１４）へ連続的に行われるＦＧＣＡの注入を制御しながら自動的に、かつ最適に実現することができ、これによりＥＳＰのＦＧＣＡおよび消費電力を削減することができ、不透明度等の他の信号に依存する従来のシステムや方法と比較して、本発明のシステムおよび方法の経済性および耐久性を向上させることができる。本発明のシステムおよび方法の過渡的プロセスに対するレスポンスを、従来のシステムや方法と比較して迅速にすることもできる。煙道ガス調質剤は煙道ガスに投入および混合されると、集塵を容易にするのに有利な特性にダスト特性を変化させるものであるから、プロセス条件やＥＳＰサイズを変更することなく、ＥＳＰ効率をより良好にすることができる。
【００４５】
前記システムおよび方法により、比較的短期間でも制御エミッションの予兆的な特性を回避することができ、このことにより、システムおよび方法を実質的に完全自動化することができる。
【００４６】
本発明の特定の実施形態の上記記載は、図示および説明のために行ったものであり、ここで開示した詳細な実施態様に本発明を限定するためのものではなく、上述の思想に鑑みて数多くの変更や修正を行えることは明らかである。上述の実施例は、他の当業者が本発明を用いて、特定の用途に適した種々の変更を施して種々の実施形態を実現させるために、本発明の基本的思想および具体的な実施を最良に説明するために選択および記載したものである。使用環境に応じて好適であればもちろん、種々の省略や等価的要素の置換も可能であるが、このような省略または置換形態は、本願発明の思想または特許請求の範囲から逸脱しない使用または実施に包含されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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