JP2002028449A - 触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法 - Google Patents

触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法

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JP2002028449A
JP2002028449A JP2000214691A JP2000214691A JP2002028449A JP 2002028449 A JP2002028449 A JP 2002028449A JP 2000214691 A JP2000214691 A JP 2000214691A JP 2000214691 A JP2000214691 A JP 2000214691A JP 2002028449 A JP2002028449 A JP 2002028449A
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nox concentration
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Masaaki Ishioka
正明 石岡
Isato Morita
勇人 森田
Yoshimichi Mori
喜通 森
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Abstract

(57)【要約】 【課題】排ガス流量検出手段および入口NOx濃度計を
用いることなく、より安価に、触媒脱硝装置の出口NO
x濃度を一定に維持できる触媒脱硝装置のアンモニア注
入制御方法を提供する。 【解決手段】廃棄物焼却炉で発生した排ガスに含まれる
NOxをNH3 接触触媒還元法により除去する触媒脱硝
装置のNH3 注入制御方法において、前記触媒脱硝装置
の出口に設置したNOx濃度測定器により出口NOx濃
度を測定し、該測定値とあらかじめ設定した出口NOx
濃度の設定値の偏差に基づいてNH3 注入量を算出し、
該算出したNH3 注入量の範囲で、かつ、あらかじめ設
定したNH 3 注入量の上限値と下限値の範囲で、瞬時に
パルス的にNH3 注入量を変化させて前記触媒脱硝装置
の入口にNH3 を注入し、これにより前記出口NOx濃
度を一定に維持することを特徴とする触媒脱硝装置のN
3 注入制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は触媒脱硝装置のアン
モニア注入制御方法に関し、さらに詳しくは廃棄物焼却
炉の排ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)を触媒を用
いたアンモニア接触還元法により除去するのに好適な触
媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来よりボイラ等で発生す排ガスは、脱
硝触媒層を備えた触媒脱硝装置に導かれて排ガス中のN
Ox等を除去した後、系外に排出されるが、上記触媒脱
硝装置入口の排ガス中に還元剤としてアンモニアが注入
される。図3は、従来のボイラ排ガス用の触媒脱硝装置
のアンモニア注入制御方法による出口NOx濃度一定制
御方式の制御系統図である。
【0003】図3において、まず、排ガス流量信号9と
触媒脱硝装置の入口NOx濃度計からの入口NOx濃度
信号10に基づいてNOx総量13が算出される。また
入口NOx計からのNOx濃度信号10と出口NOx濃
度設定値2に基づいて脱硝率が算出されてモル比に変換
され、前記NOx総量13と該換算されたモル比からア
ンモニア注入量が求められる。さらに該アンモニア注入
量に出口NOx濃度設定値2と出口NOx濃度信号10
の偏差から算出されたフィードバック信号が加えられて
アンモニア流量要求値14が算出される。次いで、該ア
ンモニア流量要求量14とアンモニア流量信号12との
偏差からアンモニア流量調節弁6の開度が算出されてア
ンモニア注入量が制御される。
【0004】上記従来のアンモニア注入制御方法では、
触媒脱硝装置出口のNOx濃度を測定するための濃度測
定器のほかに、排ガス流量を検出する手段および触媒脱
硝装置入口のNOx濃度を測定するための濃度測定器が
必要となり、運用費用が増大するという問題があった。
一方、廃棄物焼却炉から排出されるNOx濃度は、焼却
炉への廃棄物の投入量、焼却炉の燃焼温度、燃焼滞留時
間、相対的な酸素濃度等の不均一性や炉内付着灰の落下
等の理由から、ボイラから排出されるNOx濃度の変動
に較べて変動が大きい。従って、廃棄物焼却炉から排出
されるNOxを低減するために触媒脱硝装置を設置し、
その出口NOx濃度の一定制御を行った場合、入口NO
x濃度の変動が大きいため、入口NOx濃度に基づいて
出口NOx濃度を一定することが難しいという問題があ
った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の問題点を解決し、排ガス流量検出手段および入口
NOx濃度計を用いることなく、より安価に、触媒脱硝
装置の出口NOx濃度を一定に維持することができる触
媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願で特許請求される発
明は以下のとおりである。 (1)廃棄物焼却炉で発生した排ガスに含まれるNOx
を触媒を用いたアンモニア接触還元法により除去する触
媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法において、前記触
媒脱硝装置の出口に設置したNOx濃度測定器により出
口NOx濃度を測定し、該出口NOx濃度の測定値とあ
らかじめ設定した出口NOx濃度の設定値との偏差に基
づき、かつ、あらかじめ設定した上限値と下限値の範囲
内で、アンモニア注入量を算出するとともに、該算出し
たアンモニア注入量を間瞬時にパルス的に変化させて前
記触媒脱硝装置の入口に注入することにより前記出口N
Ox濃度を一定に維持することを特徴とする触媒脱硝装
置のアンモニア注入制御方法。
【0007】(2)前記出口NOx濃度の測定値が設定
値を超えた場合にはアンモニア注入量を上限値とし、測
定した出口NOx濃度の測定値が設定値より低い場合に
はアンモニア注入量を下限値とすることを特徴とする
(1)に記載の触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方
法。 (3)前記アンモニア注入量の上限値が、予想される必
要アンモニア量の1〜2倍であることを特徴とする
(1)または(2)に記載の触媒脱硝装置のアンモニア
注入制御方法。 (4)前記アンモニア注入量の下限値が、予想される必
要アンモニア量の0〜1倍であることを特徴とする
(1)または(2)に記載の触媒脱硝装置のアンモニア
注入制御方法。 (5)前記必要アンモニア量を、計画入口NOx濃度、
計画水分濃度、計画モル比および計画排ガス量に基づい
て算出することを特徴とする(3)または(4)に記載
の触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により説明す
る。図1は、本発明の一実施例を示すアンモニア注入制
御方法の制御系統図である。図1において、まず、出口
NOx濃度信号1と出口NOx濃度設定値2の偏差値が
偏差演算器3により算出される。次に、比例積分演算器
4により該偏差値に基づいて適正なアンモニア量を注入
するためのアンモニア注入量調節弁6の開度が算出さ
れ、さらに上限、下限設定器5で、あらかじめ設定され
たアンモニア注入量の上限値と下限値の範囲となるよう
にアンモニア注入量が調整され、調整された信号が最終
的にアンモニア注入量調節弁6に入力される。アンモニ
ア注入量調節弁6の開度の制御は、アンモニア注入量の
上限値と下限値の範囲で瞬時にパルス的に変動するよう
に行われる。
【0009】例えば、出口NOx濃度設定値よりも出口
NOx濃度の測定値のほうが高い場合は上限値のアンモ
ニア量が注入され、出口NOx濃度の設定値よりも出口
NOx濃度の測定値のほうが低い場合は下限値のアンモ
ニア量が注入される。またアンモニア注入量の上限値
は、予想される必要アンモニア量の1〜2倍が好まし
く、アンモニア注入量の下限値は、予想される必要アン
モニア量の0〜1倍が好ましい。より好ましい上限値、
下限値はそれぞれ1.2〜2倍、0.2〜0.8倍であ
る。さらに前記必要アンモニア量は、計画入口NOx濃
度、計画水分濃度、計画モル比および計画排ガス量に基
づいて算出することが好ましい。
【0010】本発明の効果を確認するために以下に示す
排ガス計画条件およびアンモニア注入制御条件により制
御試験を行った。 排ガス計画条件 排ガス種類 :都市ごみ焼却炉バグフィルタ出口排ガス 計画排ガス量 :約140m3 N/h 計画入口NOx濃度:200ppm (O2 :12%) 計画モル比 :0.965 計画H2 O濃度 :30% 出口NOx設定値 :12ppm (O2 :12%) 触媒 触媒種類 :都市ごみ用板状触媒 計画AV値:4m/h(AV値=排ガス量÷触媒表面積)
【0011】アンモニア注入制御装置 仕様:マスフローコントローラ アンモニア注入量レンジ:0〜1000cm3 /min アンモニア注入量の予想される必要量: =計画排ガス量×計画入口NOx 濃度×(1−計画水分濃
度)×計画モル比 =140 ×200 /106 ×(1−0.30)×0.965 ÷60×106 =315cm3 /min 下限値:150cm3 /min(アンモニア注入量の予想
される必要量の0.48倍) 上限値:600cm3 /min(アンモニア注入量の予想
される必要量の1.90倍) 比例積分演算器 比例設定範囲:1〜500 積分設定範囲:1〜6000 比例設定値 :1 積分設定値 :1
【0012】上記の試験結果を図2のトレンドグラフに
示した。なお、図2には入口NOx濃度および排ガス量
を示したが、制御信号としては取り入れていない。図2
から明らかなように、入口NOx濃度は50〜300pp
m と大きく変動しているが、入口NOx濃度および排ガ
ス量の信号を制御に取り入れることなく、出口NOx濃
度の測定値と設定値の信号のみから出口NOx濃度をほ
ぼ一定に制御できることが確認された。これは、アンモ
ニアの注入を、出口NOx濃度の測定値と設定値の偏差
から算出した注入量でかつあらかじめ設定した下限値と
上限値の範囲で、瞬時にパルス的に変化させて行うこと
により得られる。この試験時間中に6回リークアンモニ
ア量をインドフェノール吸光光度法により測定したが、
それぞれ0.9ppm 、0.3ppm 、0.2ppm 、1.4
ppm 、0.3ppm および0.1ppm の結果であった。
【0013】上記本発明の制御方法による各項目の平均
値は以下のとおりであった。 排ガス量平均値 :136m3 N/h 入口NOx平均値 :186ppm 出口NOx平均値 :12.3ppm リークアンモニア平均値:0.5ppm
【0014】
【発明の効果】本発明のアンモニア注入制御方法によれ
ば、排ガス流量検出手段および入口NOx計を用いるこ
となく、触媒脱硝装置の出口NOx濃度を一定に制御で
きるため、アンモニア注入制御をより安価に簡便な装置
で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すアンモニア注入制御方
法の制御系統図。
【図2】図1のアンモニア注入制御方法による試験結果
を示す図。
【図3】従来のアンモニア注入制御装置の制御系統図を
示す図。
【符号の説明】
1…出口NOx濃度信号、2…出口NOx濃度設定値、
3…偏差演算器、4…比例積分演算器、5…上限、下限
設定値、6…アンモニア注入量調節弁、7…積分演算
器、8…加減演算器、9…排ガス流量信号、10…入口
NOx濃度信号、11…乗算演算器、12…NH3 流量
信号、13…NOx総量、14…アンモニア流量要求
量。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 喜通 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Fターム(参考) 4D048 AA06 AB02 AB03 AC04 CA03 CC39 DA01 DA02 DA08 DA10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物焼却炉で発生した排ガスに含まれ
    るNOxをアンモニア接触触媒還元法により除去する触
    媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法において、前記触
    媒脱硝装置の出口に設置したNOx濃度測定器により出
    口NOx濃度を測定し、該測定値とあらかじめ設定した
    出口NOx濃度の設定値の偏差に基づいてアンモニア注
    入量を算出し、該算出したアンモニア注入量の範囲で、
    かつ、あらかじめ設定したアンモニア注入量の上限値と
    下限値の範囲で、瞬時にパルス的にアンモニア注入量を
    変化させて前記触媒脱硝装置の入口にアンモニアを注入
    し、これにより前記出口NOx濃度を一定に維持するこ
    とを特徴とする触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方
    法。
  2. 【請求項2】 前記出口NOx濃度の測定値が設定値を
    超えた場合にはアンモニア注入量を上限値とし、測定し
    た出口NOx濃度の測定値が設定値より低い場合にはア
    ンモニア注入量を下限値とすることを特徴とする請求項
    1に記載の触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法。
  3. 【請求項3】 前記アンモニア注入量の上限値が、予想
    される必要アンモニア量の1〜2倍であることを特徴と
    する請求項1または2に記載の触媒脱硝装置のアンモニ
    ア注入制御方法。
  4. 【請求項4】 前記アンモニア注入量の下限値が、予想
    される必要アンモニア量の0〜1倍であることを特徴と
    する請求項1または2に記載の触媒脱硝装置のアンモニ
    ア注入制御方法。
  5. 【請求項5】 前記必要アンモニア量を、計画入口NO
    x濃度、計画水分濃度、計画モル比および計画排ガス量
    に基づいて算出することを特徴とする請求項3または4
    に記載の触媒脱硝装置のアンモニア注入制御方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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