JP2013015028A - 脱硝触媒の劣化再生予測プログラム及びそれを用いた脱硝システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンピュータによって、アンモニア系還元剤のパラメータ設定を行い、脱硝触媒に関する条件設定を行い、脱硝触媒でのアンモニアの反応量及び窒素酸化物の反応量を算出し、脱硝触媒での三酸化硫黄の生成量を算出し、脱硝触媒での酸性硫安の増減量を算出し、脱硝触媒の性能劣化量を算出し、算出結果を出力する脱硝触媒の劣化再生予測プログラムとする。
【選択図】図2
Description
kc=ANOexp(−ENO/RTcat)×Φ
kc:反応速度定数[m3 N/m2h]
ANO、ENO:NOの反応に関する頻度因子[m3 N/m2h]
R:一般ガス定数[J/molK]
Tcat:触媒表面温度[K]
Φ:劣化関数
これにより、例えば、脱硝触媒の出口におけるアンモニア濃度、窒素酸化物の算出や劣化に至る運転時間の算出が容易となる。また、劣化した脱硝触媒の触媒温度を更新した場合の、脱硝触媒の再生の予測を正確に行うことができる。
また、本発明の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムを用いた脱硝システムによれば、脱硝触媒の劣化及び再生の少なくとも一方の予測ができ、脱硝システムの的確な運転に寄与することができる。例えば、脱硝触媒の劣化レベルの表示や、運転条件を変更した場合の窒素酸化物やアンモニアの排出状態の予測、脱硝触媒の交換や再生のタイミングの告知、再生温度と再生時間の予測等が容易となる。
また、劣化再生プログラムの出力に基づいて脱硝システムの操作量を変更した場合は、状況に応じ脱硝システムを自動的に運転することも可能となる。
本発明の実施の形態における脱硝触媒の劣化再生予測処理は、コンピュータシステム100を用いて実行される。コンピュータシステム100は、図1に示すように、処理部10、記憶部12、入力部14及び出力部16を含んで構成される。
まず、式(1)の脱硝反応式のみを用いた解析を行い、モデル式の特徴を確認した。図5にNH3/NO濃度比αによる脱硝率の温度影響について示す。KNH3を0.05×106に設定することによって、記号で示している実験結果と計算結果はほぼ一致した。
Claims (15)
- コンピュータによって、燃焼機器からの排ガスにアンモニア系還元剤を添加して脱硝触媒で窒素酸化物の分解を行う脱硝システムにおける前記脱硝触媒の劣化と再生を予測するプログラムであって、
前記アンモニア系還元剤のパラメータ設定を行うステップ1と、
前記脱硝触媒に関する条件設定を行うステップ2と、
前記脱硝触媒でのアンモニアの反応量及び窒素酸化物の反応量を算出するステップ3と、
前記脱硝触媒での三酸化硫黄の生成量を算出するステップ4と、
前記脱硝触媒での酸性硫安の増減量を算出するステップ5と、
前記脱硝触媒の性能劣化量を算出するステップ6と、
算出結果を出力するステップ7と、
を備えることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記アンモニア系還元剤は、尿素水であり、
前記ステップ1における前記アンモニア系還元剤のパラメータは、前記尿素水の分解したアンモニアの濃度を含むことを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項2に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記ステップ2における条件は、前記脱硝触媒の温度及び体積と、前記排ガスの成分、流量及び温度と、であることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記ステップ3は、Rideal−Eley機構を用いた脱硝反応速度式に基づいたアンモニアと窒素酸化物との反応量を算出する脱硝モデルを用いることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記ステップ4は、非定常かつ、排ガス成分の影響を考慮した速度式に基づいた三酸化硫黄の生成量を算出する二酸化硫黄酸化反応モデルを用いることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記ステップ5は、アンモニアと三酸化硫黄と水蒸気より酸性硫安を生じる平衡式の平衡定数を雰囲気ガス温度並びにアンモニア、三酸化硫黄及び水蒸気の分圧に基づいて定めた酸性硫安の増減量を算出する酸性硫安析出分解モデルを用いることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項6に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記酸性硫安析出分解モデルは、ケルビン方程式で補正されたものであることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記ステップ6は、酸性硫安の増減量と劣化関数との関係を実験結果から求め、以下の式で算出される反応速度定数に基づいて行われることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。
kc=ANOexp(−ENO/RTcat)×Φ
kc:反応速度定数[m3 N/m2h]
ANO、ENO:NOの反応に関する頻度因子[m3 N/m2h]
R:一般ガス定数[J/molK]
Tcat:触媒表面温度[K]
Φ:劣化関数 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記脱硝触媒の出口におけるアンモニア量と窒素酸化物量を算出するステップ8をさらに備えることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記脱硝触媒の温度が所定の温度に達したか否かを判定するステップ9をさらに備えることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記所定の温度を更新するステップ10をさらに備えることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記脱硝システムの運転時間が所定の時間に達したか否かを判断するステップ11をさらに備えることを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムであって、
前記ステップ7は、時間と触媒性能劣化量の関係、時間と前記脱硝触媒の出口におけるアンモニア量の関係の少なくとも一方を出力することを特徴とする脱硝触媒の劣化再生予測プログラム。 - 燃焼機器からの排ガスにアンモニア系還元剤を添加して脱硝触媒で窒素酸化物の分解を行う脱硝システムにおいて、請求項1〜13のいずれか1項に記載の脱硝触媒の劣化再生予測プログラムを用いて前記脱硝触媒の劣化及び再生の少なくとも一方の予測を行うことを特徴とする脱硝システム。
- 請求項14に記載の脱硝システムであって、
前記脱硝触媒の劣化再生予測プログラムの出力に基づいて、前記脱硝システムの操作量を変更し、前記ステップ1、2及び10の少なくとも1つの設定を変更することを特徴とする脱硝システム。
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