Controlador (180) para dirigir la operacion de un sistema de control de contaminación de aire (APC) para !levera efecto un proceso para tratar un gas de combustión con contenido en contaminantes,

con el fin de controlar lasemisiones de un contaminante, teniendo este controlador múltiples parametros de proceso (MPPs) yrepresentando uno o varios de los MPPs uno o varios parametros de proceso controlables (CTPPs), mientras queotro de los múltiples parametros de proceso (MPPs) representa una cantidad del contaminante (AOP), emitido porel sistema; controlador este que esta caracterizado porque el mismo comprende:

Un dispositivo de entrada de datos (720), que esta configurado para identificar un objetivo de optimizacion;

Un procesador de control (705), configurado con la logica para determinar un punto de ajuste para por lo menosuno o varios controlables parametros CTPPs en base a los valores actuales de los parametros de proceso MPPs yen base al identificado objetivo de optimización, asi como configurado para dirigir el control de por lo menos uno delos controlables parametros CTPPs en base al punto de ajuste, determinado para este controlable parametroCTPP;

El proceso tiene un definido valor de la cantidad del contaminante AOPV que representa un objetivo o el limite deun valor actual (AV) de la emitida cantidad del contaminante (AOP);

El procesador de control esta configured° con otra logica para determinar el punto de ajuste para por lo menos uncontrolable parametro CTPP, tambien en base al valor de la cantidad del contaminante AOPV; y

El identificado objetivo de optimized& consiste en mantener la emitida cantidad del contaminante AOP a un nivelpor debajo del valor de la cantidad del contaminante AOPV.

Optimizado control de la contaminación del aire

5 Campo de aplicación

(0001) La presente invención se refiere, de forma general, a un control de procesos. Sin embargo, esta invención se refiere, más concretamente, a las técnicas encaminadas a perfeccionar el control de procesos como aquellos procesos que son empleados para el control de la contaminación del aire. Los ejemplos de tales procesos incluyen, aunque no de una manera limitada, la desulfuración del gas de combustión, tanto en seco como en húmedo (WFGDIDFGD) ; la eliminación del óxido de nitrógeno a través de una selectiva reducción catalítica (SCR) ; así como la eliminación de partículas a través de una precipitación electrostática (ESP) .

Fundamentos de la invención

(0002) Tal como mencionado, existen varios procesos para el control de la contaminación del aire para constituir la base para una discusión, y entre estos procesos será puesto de relieve aquí el proceso de la WFGD ó desulfuración del gas de combustión húmedo. Este proceso WFGD representa el proceso que normalmente es más en uso para la eliminación del dióxido de azufre S02 del gas de combustión en la industria de la generación de energía. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques, representando una visión de conjunto de un subsistema para la desulfuración de un gas de combustión húmedo (WFGD) , tanto para la eliminación del S02 de un gas de combustión sucio -como, por ejemplo, el gas producido por los sistemas de generación de energía, alimentados con un combustible fósil como, por ejemplo con carbón -como para la producción de un subproducto de tipo comercial como, por ejemplo, un producto con atributos que permitan que del mismo se pueda disponer a unos

reducidos costos de obtención, ó bien un producto con los atributos de poder ser vendido en el mercado.

(0003) En los Estados Unidos de América, el preferido subproducto de una desulfuración de tipo WFGD es actualmente el yeso de clase comercial, con una calidad relativamente alta (pureza más del 95+%) y apropiado para su uso en las placas de fibras de paredes que son empleadas en la construcción de residencias y oficinas. El yeso de tipo comercial y de alta calidad (menos del -92%) también constituye el actualmente preferido subproducto de la desulfuración WFGD en la Unión Europea y en Asia, pero este producto es normalmente previsto para su empleo en cemento y en fertilizantes. Sin embargo, al presentarse en el mercado una reducción en la demanda por yeso de superior calidad, la calidad del yeso de tipo comercial, producido como un subproducto de la desulfuración WFGD, podría ser reducida para así cumplir con las especificaciones necesarias para un

abandono a un costo mínimo, las cuales exigen una menor calidad. En relación con ello, los costos de un abandono pueden ser reducidos a un mínimo, siempre que la calidad del yeso sea la apropiada, por ejemplo, ó bien para el relleno de unos terrenos residenciales ó para reacondicionar las zonas degradadas, de las cuales había sido extraído el carbón que luego es empleado para la generación de energía.

(0004) Tal como indicado en la Figura 1, el gas de combustión sucio 112, cargado del dióxido de azufre S02, es despedido desde una caldera ó desde un recuperador térmico (no indicados aquí) de un sistema de generación de energía, con combustión de carbón, hacia el sistema de control de contaminación del aire (APC) 120. Por regla general, el gas de combustión sucio 112, que entra en el sistema de control de contaminación APC 120, no solamente está cargado del S02, sino el mismo puede contener también otros contaminantes como, por ejemplo, el

45 óxido de nitrógeno NOx así como otras partículas. Antes de ser procesado por el subsistema de desulfuración de WFGD, el gas de combustión sucio 112, que entra en el control de contaminación de aire APC 120, es dirigido, en primer lugar, hacia otros subsistemas APC 122 con el fin de eliminar del gas de combustión sucio 112 el NOx y las otras partículas. A título de ejemplo, este gas de combustión sucio puede ser procesado por medio de un subsistema (no indicado aquí) de una selectiva reducción catalítica (SCR) para eliminar el NOx así como por medio de un subsistema (EPS) de una precipitación electrostática (no indicada aquí) ó a través de un filtro (no indicado aquí) para la eliminación de partículas.

(0005) El gas de combustión 114, cargado del S02 y despedido desde otros subsistemas APC 122, es dirigido hacia el subsistema de WFGD 130. El gas de combustión 114, cargado del S02, es procesado en la torre de

55 absorción 132. Tal como esto es sabido por las personas familiarizadas con este ramo técnico, el dióxido de azufre S02 dentro del gas de combustión 114 tiene una elevada concentración de ácido. Por consiguiente, la torre de absorción 132 es operativa para poner el gas de combustión 114, cargado del S02, en contacto con un lodo líquido 148 que tiene un mayor valor pH que el gas de combustión 114.

(0006) Ha de ser reconocido que la mayoría de los subsistemas convencionales de la WFGD comprenden una unidad de procesamiento de WFGD del tipo indicado en la Figura 1. Esto es así por muchas razones. A título de ejemplo, y tal como esto es conocido en la práctica, las unidades de procesamiento de WFGD, que comprenden las torres de absorción mediante pulverizadores, tienen ciertas características de procesamiento convenientes para los procesos de WFGD. Sin embargo, las unidades de procesamiento de WFGD, en su configuración con otros 65 equipos de absorción/oxidación, pueden ser empleadas, dado el caso, en lugar de la unidad de procesamiento representada en la Figura 1, Y las mismas pueden proporcionar, no obstante, una similar funcionalidad para la desulfuración del gas de combustión y pueden conseguir unas ventajas similares a las avanzadas mejoras en el control de proceso, presentadas en la presente solicitud. En aras de una mayor claridad y brevedad, esta

descripción hace referencia a la conocida torre de pulverización, indicada en la Figura 1; sin embargo, ha de ser tenido en cuenta que los conceptos aquí presentados también podrían ser aplicados para otras configuraciones de la desulfuración WFGD.

(0007) Durante el procesamiento dentro de la torre de absorción en contracorriente 132, el 802 dentro del gas recombustión 114 entrará en reacción con el lodo 148, que es rico en carbonato cálcico (piedra caliza yagua) , para formar el sulfito de calcio que es básicamente una sal y para eliminar, de este modo, el 802 del gas de combustión

114. El gas de combustión 116, limpiado del 802, es despedido de la torre de absorción 132 ó hacia una chimenea de salida 117 ó hacia un equipo de procesamiento de evaporación (no indicado aquí) . El resultante lodo transformado 144 es pasado hacia un cristalizador 134 dentro del cual es cristalizada la sal. El cristalizador 134 yel absorbedor 132 están dispuestos normalmente dentro de una misma torre y sin ninguna separación física entre los mismos y, al tener lugar al mismo tiempo dos funciones distintas (la absorción dentro de la fase gaseosa y la cristalización dentro de la fase líquida) , estas funciones son realizadas dentro de un mismo recipiente de proceso. Aquí, el lodo de yeso 146, que comprende la sal cristalizada, es dirigido desde el cristalizador 134 hacia la unidad

de drenaje 136. Adicionalmente, el lodo de reciclaje 148, que puede incluir ó no incluir la misma concentración de las sales cristalizadas como el lodo de yeso 146, es dirigido desde el cristalizador 134 a través de las bombas 133 yen retorno hacia la torre de absorción 132 para continuar con el ciclo de absorción.

(0008) El ventilador 150 somete el aire ambiental 152 a una presión para así proporcionar el aire de oxidación 154 para el cristalizador 134. Este aire de oxidación 154 es mezclado con el lodo dentro del cristalizador 134 a los efectos de hacer oxidar el sulfito de calcio en sulfato de calcio. Cada molécula del sulfato de calcio liga con dos moléculas de agua para formar un compuesto que normalmente se conoce como yeso 160. Tal como indicado, el yeso 160 es eliminado de la unidad de procesamiento de WFGD 130 para ser vendido, por ejemplo, a los fabricantes de placas de fibras para paredes.

(0009) El agua, recuperada de la unidad de drenaje 136, es dirigida hacia la unidad de mezclador/bomba 140 en la que el agua es combinada con la piedra caliza, recién triturada y procedente del triturador 170,... [Seguir leyendo]

1a._ Controlador (180) para dirigir la operación de un sistema de control de contaminación de aire (APC) para llevar a efecto un proceso para tratar un gas de combustión con contenido en contaminantes, con el fin de controlar las emisiones de un contaminante, teniendo este controlador múltiples parámetros de proceso (MPPs) y representando uno ó varios de los MPPs uno ó varios parámetros de proceso controlables (CTPPs) , mientras que otro de los múltiples parámetros de proceso (MPPs) representa una cantidad del contaminante (AOP) , emitido por el sistema; controlador éste que está caracterizado porque el mismo comprende:

Un dispositivo de entrada de datos (720) , que está configurado para identificar un objetivo de optimización; Un procesador de control (705) , configurado con la lógica para determinar un punto de ajuste para por lo menos uno ó varios controlables parámetros CTPPs en base a los valores actuales de los parámetros de proceso MPPs y en base al identificado objetivo de optimización, así como configurado para dirigir el control de por lo menos uno de los controlables parámetros CTPPs en base al punto de ajuste, determinado para este controlable parámetro CTPP; El proceso tiene un definido valor de la cantidad del contaminante AOPV que representa un objetivo ó el límite de un valor actual (AV) de la emitida cantidad del contaminante (AOP) ; El procesador de control está configurado con otra lógica para determinar el punto de ajuste para por lo menos un controlable parámetro CTPP, también en base al valor de la cantidad del contaminante AOPV; y El identificado objetivo de optimización consiste en mantener la emitida cantidad del contaminante AOP a un nivel por debajo del valor de la cantidad del contaminante AOPV.

2a._ Controlador (180) conforme a la reivindicación 1) Y caracterizado, además, porque el identificado objetivo de optimización consiste en reducir al mínimo la emitida cantidad del contaminante AOP.

3a._ Controlador (180) conforme a las reivindicaciones 1) ó 2) y caracterizado, además, porque la realización del proceso por parte del sistema de control de contaminación de aire APC tiene por resultado la producción de un subproducto; mientras que otro identificado objetivo de optimización consiste en controlar la calidad del producido subproducto con respecto a un deseado valor, con el fin de aumentar al máximo la calidad del producido subproducto ó de reducir al mínimo la calidad del producido subproducto.

4a._ Controlador (180) conforme a las reivindicaciones 1) ó 2) y caracterizado, además, porque la realización del proceso por parte del sistema de control de contaminación de aire APC tiene por resultado la producción de un subproducto, y uno de los parámetros de proceso MPPs representa la calidad del producido subproducto (QPBP) ; el proceso tiene un definido valor de la calidad del producido subproducto (QPBPV) que representa un objetivo ó una limitación para la calidad actual del producido subproducto QPBP; mientras que otro identificado objetivo de optimización consiste en mantener la calidad del producido subproducto QPBP a un determinado nivel, ó por encima del valor de la calidad del producido subproducto (QPBPV) ó bien por debajo de este valor.

5a._ Controlador (180) conforme a las reivindicaciones 1) ó 2) y caracterizado, además, porque la realización del proceso por parte del sistema de control de contaminación de aire APC tiene por resultado la producción de un subproducto, y uno de los parámetros de proceso MPPs representa la calidad del producido subproducto (QPBP) ; el proceso también tiene un definido valor de la calidad del producido subproducto (QPBPV) que representa un objetivo ó una limitación para la calidad actual del producido subproducto QPBP; así como caracterizado porque el procesador de control está configurado con otra lógica para determinar el punto de ajuste para por lo menos uno de los controlables parámetros CTPPs, también en base al valor de la calidad del producido subproducto QPBPV.

6a._ Controlador (180) conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado, además, porque otro identificado objetivo de optimización consiste en reducir al mínimo el costo de la operación del sistema.

7a._ Controlador (180) conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado, además, porque el mismo comprende también:

Un modelo de proceso de una red neuronal y otro modelo de proceso de una red no-neuronal que representan las relaciones entre cada uno de los controlables parámetros CTPPs y la emitida cantidad del contaminante AOP; así como caracterizado porque el procesador de control está configurado con otra lógica para determinar el punto de ajuste para por lo menos uno de los controlables parámetros CTPPs, también en base a uno de los modelos.

8a._ Controlador (180) conforme a la reivindicación 7) y caracterizado, además, porque un modelo comprende uno de los modelos de primeros principios, un modelo híbrido y un modelo de regresión.

ga._ Controlador (180) conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado, además, porque:

El sistema constituye un sistema de desulfuración (130") del gas de combustión húmedo WFGD, el cual que recibe el gas de combustión (114) , que está cargado de dióxido de azufre 802, y este sistema aplica un lodo de piedra caliza (148") con el fin de eliminar el 802 del gas de combustión (114) , cargado del 802, para de este modo controlar las emisiones del S02 y para despedir el gas de combustión desulfurado; por lo menos uno de los controlables parámetros CTPPs comprende uno ó varios primeros parámetros, correspondiente al valor pH del lodo de piedra caliza (148') que es aplicado; como asimismo comprende este controlable parámetro un segundo parámetro, correspondiente a la distribución del aplicado lodo de piedra caliza (148') ; la cantidad del contaminante AOP representa la cantidad del S02 dentro del despedido gas de combustión desulfurado; mientras que el procesador de control (705) determina el punto de ajuste para uno de los primeros ó de los segundos parámetros en base a: (i) el valor actual de este parámetro; (ii) la cantidad del S02 dentro del despedido gas de combustión desulfurado; y (iii) en base al identificado objetivo de optimización, y este procesador de control dirige el control de un parámetro en base al determinado punto de ajuste para este parámetro y con el fin de optimizar las operaciones del sistema (130') de WFGD a la vista del identificado objetivo de optimización.

10a. Controlador (180) conforme a la reivindicación 9) y caracterizado, además, porque:

El sistema de desulfuración WFGD también aplica un aire de oxidación (154') para cristalizar el S02, eliminado del recibido gas de combustión húmedo (114) , que está cargado del S02, y para producir, de este modo, el yeso como el subproducto de la eliminación del S02 del recibido gas de combustión húmedo (114) , que está cargado del S02; por lo menos uno de los controlables parámetros CTPPs comprende uno ó varios primeros parámetros, un segundo parámetro y un tercer parámetro, correspondiente a la cantidad del aire de oxidación (154') , que es aplicado; así como caracterizado porque el procesador de control (705) también determina el punto de ajuste para uno de los parámetros primero, segundo ó tercero en base a (i) el valor actual de este parámetro; (ii) la cantidad del S02 dentro del despedido gas de combustión desulfurado; y (iii) el identificado objetivo de optimización, y este procesador de control también dirige el control de un parámetro en base al determinado punto de ajuste para este parámetro y con el fin de optimizar las operaciones del sistema de WFGD a la vista del identificado objetivo de optim ización.

11 a._ Controlador (180) conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 8) y caracterizado, además, porque el sistema es un sistema (2170) de selectiva reducción catalítica (SCR) que recibe el gas de combustión (2008) , que está cargado del óxido de nitrógeno NOx, y el mismo aplica amoníaco y un aire de dilución (2055) para eliminar el NOx del recibido gas de combustión (2008) , que está cargado del NOx para, de este modo, controlar las emisiones del NOx, y este sistema despide el gas de combustión, que está desprovisto del NOx; por lo menos uno de los controlables parámetros CTPPs representa un parámetro que corresponde a la cantidad del amoníaco aplicado; la cantidad de contaminante AOP es la cantidad del NOx dentro del despedido gas de combustión; mientras que el procesador de control (705) determina el punto de ajuste para el parámetro en base a: (i) el valor actual de este parámetro; (ii) la cantidad del NOx dentro del despedido gas de combustión; y (iii) el identificado objetivo de optimización, y este procesador de control dirige el control del parámetro en base al determinado punto de ajuste y con el fin de optimizar las operaciones del sistema (217) de la SCR a la vista del identificado objetivo de optim ización.

12a. Controlador (180) conforme a la reivindicación 11) Y caracterizado, además, porque los parámetros de proceso MPPs comprenden la cantidad del amoníaco dentro del despedido gas de combustión; así como caracterizado porque el procesador de control (705) determina el punto de ajuste para el parámetro también en base al valor actual de la cantidad de amoníaco en los valores del despedido gas de combustión.