JP3915144B2 - 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置 - Google Patents
脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蒸気ボイラ等から排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯx）が含まれているため、このようなＮＯxは脱硝装置によって除去する必要がある。
【０００３】
図３は従来の脱硝装置の一例を表わすものであって、１は排ガスが流通するダクト、２はダクト１途中に設けられ且つ内部に触媒が充填された脱硝装置、３はダクト１内を流れる排ガス流量４（単位は［Ｎｍ3／ｈ］）を検出する流量計、５は脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計、７は脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計、９は脱硝装置２の入側にアンモニア（ＮＨ3）を注入するためのアンモニア注入管、１０はアンモニア注入管９途中に設けられた流量調整弁、１１はアンモニア注入管９からダクト１内へ注入される実際アンモニア注入量１２（単位は［ｋｇ／ｈ］）を検出するアンモニア計、１３は流量計３で検出された排ガス流量４と入口ＮＯx濃度計５で検出された入口ＮＯx濃度６と出口ＮＯx濃度計７で検出された出口ＮＯx濃度８とアンモニア計１１で検出された実際アンモニア注入量１２とに基づき流量調整弁１０へ開度指令１４を出力する制御器である。
【０００４】
前記制御器１３は、図４に示される如く、流量計３で検出された排ガス流量４と入口ＮＯx濃度計５で検出された入口ＮＯx濃度６とに基づき、次式
［数１］
必要アンモニア注入量［ｋｇ／ｈ］
＝κ×排ガス流量［Ｎｍ3／ｈ］×入口ＮＯx濃度［ｐｐｍ］×モル比
（但し、κは比例定数）
から必要アンモニア注入量１６を求めて出力する演算器１５と、
出口ＮＯx濃度計７で検出された出口ＮＯx濃度８と、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７との差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９を出力する減算器１８と、
該減算器１８から出力される出口ＮＯx濃度偏差１９を積分処理して信号２１を出力する積分調節器２０と、
該積分調節器２０から出力される信号２１を前記演算器１５から出力される必要アンモニア注入量１６に加え、補正アンモニア注入量２３を出力する加算器２２と、
該加算器２２から出力される補正アンモニア注入量２３と、アンモニア計１１で検出された実際アンモニア注入量１２との差を求め、アンモニア注入量偏差２５を出力する減算器２４と、
該減算器２４から出力されるアンモニア注入量偏差２５を比例積分処理して流量調整弁１０へ開度指令１４を出力する比例積分調節器２６と
を備えてなる構成を有している。
【０００５】
図３及び図４に示される如き脱硝装置２においては、アンモニア注入管９からダクト１内へアンモニアを注入し、脱硝装置２内の触媒によって排ガス中に含まれるＮＯxを還元することにより、排出されるＮＯxを抑制するようになっているが、このとき、アンモニアの注入量に関しては、次のような手順で制御が行われる。
【０００６】
即ち、流量計３で検出された排ガス流量４と入口ＮＯx濃度計５で検出された入口ＮＯx濃度６とに基づき、制御器１３の演算器１５において前記［数１］の式から必要アンモニア注入量１６が求められて加算器２２へ出力され、出口濃度計７で検出された出口ＮＯx濃度８と、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７との差が減算器１８において求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９が積分調節器２０へ出力され、該積分調節器２０から出力される信号２１が加算器２２において前記演算器１５から出力される必要アンモニア注入量１６に加えられ、補正アンモニア注入量２３が減算器２４へ出力され、該減算器２４において、加算器２２から出力される補正アンモニア注入量２３と、アンモニア計１１で検出された実際アンモニア注入量１２との差が求められ、アンモニア注入量偏差２５が比例積分調節器２６へ出力され、該比例積分調節器２６において減算器２４から出力されるアンモニア注入量偏差２５が比例積分処理されて流量調整弁１０へ開度指令１４が出力され、該開度指令１４に基づいて流量調整弁１０の開度が調整され、出口ＮＯx濃度８が出口ＮＯx濃度設定値１７以下となるよう、アンモニア注入管９からダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如き脱硝装置２の場合、入口ＮＯx濃度計５の計測ポイントは、ダクト１の幅方向（図３の紙面と直角な方向）に複数設定し、それらの計測ポイントで採取した排ガスを一旦、図示していない混合器で混合した後、その排ガス中に含まれるＮＯx濃度を検出するようになっており、又、出口ＮＯx濃度計７の計測ポイントも、入口ＮＯx濃度計５の場合と同様、ダクト１の幅方向（図３の紙面と直角な方向）に複数設定し、それらの計測ポイントで採取した排ガスを一旦、図示していない混合器で混合した後、その排ガス中に含まれるＮＯx濃度を検出するようになっている。
【０００８】
このため、前記入口ＮＯx濃度計５や出口ＮＯx濃度計７によって検出される入口ＮＯx濃度６や出口ＮＯx濃度８はそれぞれ、ダクト１内における平均値として表わされるが、この場合、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態が、上流側の蒸気ボイラ等の機器の負荷状態によって変化したりすると、出口ＮＯx濃度８が出口ＮＯx濃度設定値１７以下となっていても、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度がダクト１内において均等にならず、部分的に出口ＮＯx濃度設定値１７を上回ることがあった。
【０００９】
又、最近、蒸気ボイラ等の機器からの排ガスだけでなく、ガスタービンや廃熱回収ボイラ等からの排ガスを合わせて脱硝装置２へ導入するケースもあるが、このような場合、複数の機器からの排ガスを合流させる関係上、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態がダクト１内において更に均等になりにくくなり、出口ＮＯx濃度８が出口ＮＯx濃度設定値１７以下となっていても、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度がダクト１内において均等にならず、部分的に出口ＮＯx濃度設定値１７を上回る傾向が高まっていた。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、脱硝装置の実際の出口ＮＯx濃度をダクト内において均等化し得、出口ＮＯx濃度設定値以下に保持し得る脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ダクト内を流れる排ガス流量を検出し、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度を検出し、脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度を検出し、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置において注入される実際アンモニア注入量を検出し、前記排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量を求め、各出口ＮＯx濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差を求め、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量を求め、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて前記ダクトの深さ方向複数所要位置におけるアンモニアの注入量を制御することを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方法にかかるものである。
【００１２】
又、本発明は、ダクト内を流れる排ガス流量を検出する流量計と、
脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度を検出する複数の入口ＮＯx濃度計と、
脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度を検出する複数の出口ＮＯx濃度計と、
脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置においてアンモニアを注入するための複数のアンモニア注入管と、
各アンモニア注入管途中に設けられた流量調整弁と、
各アンモニア注入管からダクト内へ注入される実際アンモニア注入量を検出するアンモニア計と、
前記流量計で検出された排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度計で検出された各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量を求め、前記各出口ＮＯ x 濃度計で検出された各出口ＮＯ x 濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差を求め、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量を求め、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて各流量調整弁へ開度指令を出力する制御器と
を備えたことを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御装置にかかるものである。
【００１３】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１４】
本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御方法においては、ダクト内を流れる排ガス流量が検出され、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度が検出され、脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度が検出され、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置において注入される実際アンモニア注入量が検出され、前記排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量が求められ、各出口ＮＯx濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差が求められ、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量が求められ、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて前記ダクトの深さ方向複数所要位置におけるアンモニアの注入量が制御される。
【００１５】
又、本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御装置においては、流量計で検出された排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度計で検出された各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき、制御器において、必要アンモニア注入量が求められ、前記各出口ＮＯ x 濃度計で検出された各出口ＮＯ x 濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差が求められ、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量が求められ、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて各流量調整弁へ開度指令が出力され、該各開度指令に基づいて各流量調整弁の開度が調整され、各出口ＮＯx濃度が各出口ＮＯx濃度設定値以下となるよう、各アンモニア注入管からダクト内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００１６】
この結果、脱硝装置へ流入する排ガスの状態が、上流側の機器の負荷状態によって変化したとしても、又、複数の機器からの排ガスを合流させた場合に、脱硝装置へ流入する排ガスの状態がダクト内において均等になりにくくなっていても、脱硝装置の実際の出口ＮＯx濃度がダクト内において均等になり、部分的に出口ＮＯx濃度設定値を上回るようなことがなくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、廃熱回収ボイラ等からの排ガスをダクト１ａから、蒸気ボイラ等からの排ガスをダクト１ｂから、ガスタービン等からの排ガスをダクト１ｃからそれぞれダクト１に合流させて脱硝装置２へ導入するよう構成したものにおいて、ダクト１ａ，１ｂ，１ｃ内を流れる排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃ（単位は［Ｎｍ3／ｈ］）を検出する流量計３ａ，３ｂ，３ｃを設け、脱硝装置２の入口側におけるダクト１の深さ方向上、中、下部にそれぞれ、脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６ａ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計５ａと、脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６ｂ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計５ｂと、脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６ｃ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計５ｃとを配設し、脱硝装置２の出口側におけるダクト１の深さ方向上、中、下部にそれぞれ、脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８ａ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計７ａと、脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８ｂ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計７ｂと、脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８ｃ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計７ｃとを配設し、脱硝装置２の入口側におけるダクト１の深さ方向上、中、下部にそれぞれ、アンモニア（ＮＨ3）を注入するためのアンモニア注入管９ａ，９ｂ，９ｃを配設し、各アンモニア注入管９ａ，９ｂ，９ｃ途中に、流量調整弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、各アンモニア注入管９ａ，９ｂ，９ｃからダクト１内へ注入される実際アンモニア注入量１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（単位は［ｋｇ／ｈ］）を検出するアンモニア計１１ａ，１１ｂ，１１ｃとを設け、更に、前記流量計３ａ，３ｂ，３ｃで検出された排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃと入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃと出口ＮＯx濃度計７ａ，７ｂ，７ｃで検出された出口ＮＯx濃度８ａ，８ｂ，８ｃとアンモニア計１１ａ，１１ｂ，１１ｃで検出された実際アンモニア注入量１２ａ，１２ｂ，１２ｃとに基づき流量調整弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃへ開度指令１４ａ，１４ｂ，１４ｃを出力する制御器１３を設ける。
【００１９】
前記制御器１３は、図２に示す如く、流量計３ａ，３ｂ，３ｃで検出された排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃの和を求め、総排ガス流量２８を出力する加算器２７と、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃの平均を求め、入口平均ＮＯx濃度３０を出力する演算器２９と、
前記加算器２７から出力される総排ガス流量２８と演算器２９から出力される入口平均ＮＯx濃度３０とに基づき、次式
［数２］
必要アンモニア注入量［ｋｇ／ｈ］
＝κ×総排ガス流量［Ｎｍ3／ｈ］×入口平均ＮＯx濃度［ｐｐｍ］×モル比
（但し、κは比例定数）
から必要アンモニア注入量３２を求めて出力する演算器３１と、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、次式
［数３］
入口ＮＯx濃度６ａ／（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）
から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ａの比率を求め、入口ＮＯx濃度比４０ａを出力する演算器３９ａと、
出口ＮＯx濃度計７ａで検出された出口ＮＯx濃度８ａと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ａとの差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９ａを出力する減算器１８ａと、
該減算器１８ａから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ａを積分処理して信号２１ａを出力する積分調節器２０ａと、
該積分調節器２０ａから出力される信号２１ａを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理を行い、過剰修正を防止する信号４２ａとして出力する上下限制限器４１ａと、
前記演算器３９ａから出力される入口ＮＯx濃度比４０ａと、前記上下限制限器４１ａから出力される信号４２ａとの和を求め、補正信号４４ａを出力する加算器４３ａと、
前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ａから出力される補正信号４４ａとの積を求め、補正アンモニア注入量４６ａを出力する乗算器４５ａと、
該乗算器４５ａから出力される補正アンモニア注入量４６ａと、アンモニア計１１ａで検出された実際アンモニア注入量１２ａとの差を求め、アンモニア注入量偏差２５ａを出力する減算器２４ａと、
該減算器２４ａから出力されるアンモニア注入量偏差２５ａを比例積分処理して流量調整弁１０ａへ開度指令１４ａを出力する比例積分調節器２６ａと、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、次式
［数４］
入口ＮＯx濃度６ｂ／（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）
から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｂの比率を求め、入口ＮＯx濃度比４０ｂを出力する演算器３９ｂと、
出口ＮＯx濃度計７ｂで検出された出口ＮＯx濃度８ｂと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｂとの差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９ｂを出力する減算器１８ｂと、
該減算器１８ｂから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｂを積分処理して信号２１ｂを出力する積分調節器２０ｂと、
該積分調節器２０ｂから出力される信号２１ｂを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理を行い、過剰修正を防止する信号４２ｂとして出力する上下限制限器４１ｂと、
前記演算器３９ｂから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｂと、前記上下限制限器４１ｂから出力される信号４２ｂとの和を求め、補正信号４４ｂを出力する加算器４３ｂと、
前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｂから出力される補正信号４４ｂとの積を求め、補正アンモニア注入量４６ｂを出力する乗算器４５ｂと、
該乗算器４５ｂから出力される補正アンモニア注入量４６ｂと、アンモニア計１１ｂで検出された実際アンモニア注入量１２ｂとの差を求め、アンモニア注入量偏差２５ｂを出力する減算器２４ｂと、
該減算器２４ｂから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｂを比例積分処理して流量調整弁１０ｂへ開度指令１４ｂを出力する比例積分調節器２６ｂと、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、次式
［数５］
入口ＮＯx濃度６ｃ／（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）
から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｃの比率を求め、入口ＮＯx濃度比４０ｃを出力する演算器３９ｃと、
出口ＮＯx濃度計７ｃで検出された出口ＮＯx濃度８ｃと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｃとの差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９ｃを出力する減算器１８ｃと、
該減算器１８ｃから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｃを積分処理して信号２１ｃを出力する積分調節器２０ｃと、
該積分調節器２０ｃから出力される信号２１ｃを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理を行い、過剰修正を防止する信号４２ｃとして出力する上下限制限器４１ｃと、
前記演算器３９ｃから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｃと、前記上下限制限器４１ｃから出力される信号４２ｃとの和を求め、補正信号４４ｃを出力する加算器４３ｃと、
前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｃから出力される補正信号４４ｃとの積を求め、補正アンモニア注入量４６ｃを出力する乗算器４５ｃと、
該乗算器４５ｃから出力される補正アンモニア注入量４６ｃと、アンモニア計１１ｃで検出された実際アンモニア注入量１２ｃとの差を求め、アンモニア注入量偏差２５ｃを出力する減算器２４ｃと、
該減算器２４ｃから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｃを比例積分処理して流量調整弁１０ｃへ開度指令１４ｃを出力する比例積分調節器２６ｃと
を備えてなる構成を有している。
【００２０】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２１】
流量計３ａ，３ｂ，３ｃで検出された排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃは、制御器１３へ入力され、該制御器１３の加算器２７において前記排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃの和が求められ、総排ガス流量２８が演算器３１へ出力され、入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃの平均が演算器２９において求められ、入口平均ＮＯx濃度３０が演算器３１へ出力され、演算器３１において前記［数２］の式から必要アンモニア注入量３２が求められて乗算器４５ａ，４５ｂ，４５ｃへ出力される。
【００２２】
又、前記入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、演算器３９ａにおいて前記［数３］の式から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ａの比率が求められ、入口ＮＯx濃度比４０ａが加算器４３ａへ出力される一方、出口ＮＯx濃度計７ａで検出された出口ＮＯx濃度８ａと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ａとの差が減算器１８ａにおいて求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９ａが積分調節器２０ａへ出力され、該積分調節器２０ａにおいて前記減算器１８ａから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ａが積分処理されて信号２１ａが上下限制限器４１ａへ出力され、該上下限制限器４１ａにおいて前記積分調節器２０ａから出力される信号２１ａを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理が行われ、過剰修正を防止する信号４２ａとして加算器４３ａへ出力され、該加算器４３ａにおいて前記演算器３９ａから出力される入口ＮＯx濃度比４０ａと、前記上下限制限器４１ａから出力される信号４２ａとの和が求められ、補正信号４４ａが乗算器４５ａへ出力され、該乗算器４５ａにおいて前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ａから出力される補正信号４４ａとの積が求められ、補正アンモニア注入量４６ａが減算器２４ａへ出力され、該減算器２４ａにおいて前記乗算器４５ａから出力される補正アンモニア注入量４６ａと、アンモニア計１１ａで検出された実際アンモニア注入量１２ａとの差が求められ、アンモニア注入量偏差２５ａが比例積分調節器２６ａへ出力され、該比例積分調節器２６ａにおいて前記減算器２４ａから出力されるアンモニア注入量偏差２５ａが比例積分処理されて流量調整弁１０ａへ開度指令１４ａが出力され、該開度指令１４ａに基づいて流量調整弁１０ａの開度が調整され、出口ＮＯx濃度８ａが出口ＮＯx濃度設定値１７ａ以下となるよう、アンモニア注入管９ａからダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００２３】
同時に、前記入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、演算器３９ｂにおいて前記［数４］の式から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｂの比率が求められ、入口ＮＯx濃度比４０ｂが加算器４３ｂへ出力される一方、出口ＮＯx濃度計７ｂで検出された出口ＮＯx濃度８ｂと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｂとの差が減算器１８ｂにおいて求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９ｂが積分調節器２０ｂへ出力され、該積分調節器２０ｂにおいて前記減算器１８ｂから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｂが積分処理されて信号２１ｂが上下限制限器４１ｂへ出力され、該上下限制限器４１ｂにおいて前記積分調節器２０ｂから出力される信号２１ｂを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理が行われ、過剰修正を防止する信号４２ｂとして加算器４３ｂへ出力され、該加算器４３ｂにおいて前記演算器３９ｂから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｂと、前記上下限制限器４１ｂから出力される信号４２ｂとの和が求められ、補正信号４４ｂが乗算器４５ｂへ出力され、該乗算器４５ｂにおいて前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｂから出力される補正信号４４ｂとの積が求められ、補正アンモニア注入量４６ｂが減算器２４ｂへ出力され、該減算器２４ｂにおいて前記乗算器４５ｂから出力される補正アンモニア注入量４６ｂと、アンモニア計１１ｂで検出された実際アンモニア注入量１２ｂとの差が求められ、アンモニア注入量偏差２５ｂが比例積分調節器２６ｂへ出力され、該比例積分調節器２６ｂにおいて前記減算器２４ｂから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｂが比例積分処理されて流量調整弁１０ｂへ開度指令１４ｂが出力され、該開度指令１４ｂに基づいて流量調整弁１０ｂの開度が調整され、出口ＮＯx濃度８ｂが出口ＮＯx濃度設定値１７ｂ以下となるよう、アンモニア注入管９ｂからダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００２４】
更に同時に、前記入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、演算器３９ｂにおいて前記［数５］の式から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｃの比率が求められ、入口ＮＯx濃度比４０ｃが加算器４３ｃへ出力される一方、出口ＮＯx濃度計７ｃで検出された出口ＮＯx濃度８ｃと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｃとの差が減算器１８ｃにおいて求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９ｃが積分調節器２０ｃへ出力され、該積分調節器２０ｃにおいて前記減算器１８ｃから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｃが積分処理されて信号２１ｃが上下限制限器４１ｃへ出力され、該上下限制限器４１ｃにおいて前記積分調節器２０ｃから出力される信号２１ｃを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理が行われ、過剰修正を防止する信号４２ｃとして加算器４３ｃへ出力され、該加算器４３ｃにおいて前記演算器３９ｃから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｃと、前記上下限制限器４１ｃから出力される信号４２ｃとの和が求められ、補正信号４４ｃが乗算器４５ｃへ出力され、該乗算器４５ｃにおいて前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｃから出力される補正信号４４ｃとの積が求められ、補正アンモニア注入量４６ｃが減算器２４ｃへ出力され、該減算器２４ｃにおいて前記乗算器４５ｃから出力される補正アンモニア注入量４６ｃと、アンモニア計１１ｃで検出された実際アンモニア注入量１２ｃとの差が求められ、アンモニア注入量偏差２５ｃが比例積分調節器２６ｃへ出力され、該比例積分調節器２６ｃにおいて前記減算器２４ｃから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｃが比例積分処理されて流量調整弁１０ｃへ開度指令１４ｃが出力され、該開度指令１４ｃに基づいて流量調整弁１０ｃの開度が調整され、出口ＮＯx濃度８ｃが出口ＮＯx濃度設定値１７ｃ以下となるよう、アンモニア注入管９ｃからダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００２５】
この結果、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態が、上流側の廃熱回収ボイラや蒸気ボイラやガスタービン等の機器の負荷状態によって変化したとしても、又、複数の機器からの排ガスを合流させる関係上、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態がダクト１内において均等になりにくくなっていても、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度８ａ，８ｂ，８ｃがダクト１内において均等になり、部分的に出口ＮＯx濃度設定値１７ａ，１７ｂ，１７ｃを上回るようなことがなくなる。
【００２６】
こうして、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度８ａ，８ｂ，８ｃをダクト１内において均等化し得、出口ＮＯx濃度設定値１７ａ，１７ｂ，１７ｃ以下に保持し得る。
【００２７】
尚、本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置によれば、脱硝装置の実際の出口ＮＯx濃度をダクト内において均等化し得、出口ＮＯx濃度設定値以下に保持し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施する形態の一例の概要構成図である。
【図２】 本発明を実施する形態の一例における制御器の詳細を表わすブロック図である。
【図３】 従来例の概要構成図である。
【図４】 従来例における制御器の詳細を表わすブロック図である。
【符号の説明】
１ ダクト
１ａ ダクト
１ｂ ダクト
１ｃ ダクト
２ 脱硝装置
３ａ 流量計
３ｂ 流量計
３ｃ 流量計
４ａ 排ガス流量
４ｂ 排ガス流量
４ｃ 排ガス流量
５ａ 入口ＮＯx濃度計
５ｂ 入口ＮＯx濃度計
５ｃ 入口ＮＯx濃度計
６ａ 入口ＮＯx濃度
６ｂ 入口ＮＯx濃度
６ｃ 入口ＮＯx濃度
７ａ 出口ＮＯx濃度計
７ｂ 出口ＮＯx濃度計
７ｃ 出口ＮＯx濃度計
８ａ 出口ＮＯx濃度
８ｂ 出口ＮＯx濃度
８ｃ 出口ＮＯx濃度
９ａ アンモニア注入管
９ｂ アンモニア注入管
９ｃ アンモニア注入管
１０ａ 流量調整弁
１０ｂ 流量調整弁
１０ｃ 流量調整弁
１１ａ アンモニア計
１１ｂ アンモニア計
１１ｃ アンモニア計
１２ａ 実際アンモニア注入量
１２ｂ 実際アンモニア注入量
１２ｃ 実際アンモニア注入量
１３ 制御器
１４ａ 開度指令
１４ｂ 開度指令
１４ｃ 開度指令
１７ａ 出口ＮＯx濃度設定値
１７ｂ 出口ＮＯx濃度設定値
１７ｃ 出口ＮＯx濃度設定値
１９ａ 出口ＮＯx濃度偏差
１９ｂ 出口ＮＯx濃度偏差
１９ｃ 出口ＮＯx濃度偏差
２５ａ アンモニア注入量偏差
２５ｂ アンモニア注入量偏差
２５ｃ アンモニア注入量偏差
３２ 必要アンモニア注入量
４０ａ 入口ＮＯx濃度比
４０ｂ 入口ＮＯx濃度比
４０ｃ 入口ＮＯx濃度比
４４ａ 補正信号
４４ｂ 補正信号
４４ｃ 補正信号
４６ａ 補正アンモニア注入量
４６ｂ 補正アンモニア注入量
４６ｃ 補正アンモニア注入量
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蒸気ボイラ等から排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯx）が含まれているため、このようなＮＯxは脱硝装置によって除去する必要がある。
【０００３】
図３は従来の脱硝装置の一例を表わすものであって、１は排ガスが流通するダクト、２はダクト１途中に設けられ且つ内部に触媒が充填された脱硝装置、３はダクト１内を流れる排ガス流量４（単位は［Ｎｍ3／ｈ］）を検出する流量計、５は脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計、７は脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計、９は脱硝装置２の入側にアンモニア（ＮＨ3）を注入するためのアンモニア注入管、１０はアンモニア注入管９途中に設けられた流量調整弁、１１はアンモニア注入管９からダクト１内へ注入される実際アンモニア注入量１２（単位は［ｋｇ／ｈ］）を検出するアンモニア計、１３は流量計３で検出された排ガス流量４と入口ＮＯx濃度計５で検出された入口ＮＯx濃度６と出口ＮＯx濃度計７で検出された出口ＮＯx濃度８とアンモニア計１１で検出された実際アンモニア注入量１２とに基づき流量調整弁１０へ開度指令１４を出力する制御器である。
【０００４】
前記制御器１３は、図４に示される如く、流量計３で検出された排ガス流量４と入口ＮＯx濃度計５で検出された入口ＮＯx濃度６とに基づき、次式
［数１］
必要アンモニア注入量［ｋｇ／ｈ］
＝κ×排ガス流量［Ｎｍ3／ｈ］×入口ＮＯx濃度［ｐｐｍ］×モル比
（但し、κは比例定数）
から必要アンモニア注入量１６を求めて出力する演算器１５と、
出口ＮＯx濃度計７で検出された出口ＮＯx濃度８と、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７との差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９を出力する減算器１８と、
該減算器１８から出力される出口ＮＯx濃度偏差１９を積分処理して信号２１を出力する積分調節器２０と、
該積分調節器２０から出力される信号２１を前記演算器１５から出力される必要アンモニア注入量１６に加え、補正アンモニア注入量２３を出力する加算器２２と、
該加算器２２から出力される補正アンモニア注入量２３と、アンモニア計１１で検出された実際アンモニア注入量１２との差を求め、アンモニア注入量偏差２５を出力する減算器２４と、
該減算器２４から出力されるアンモニア注入量偏差２５を比例積分処理して流量調整弁１０へ開度指令１４を出力する比例積分調節器２６と
を備えてなる構成を有している。
【０００５】
図３及び図４に示される如き脱硝装置２においては、アンモニア注入管９からダクト１内へアンモニアを注入し、脱硝装置２内の触媒によって排ガス中に含まれるＮＯxを還元することにより、排出されるＮＯxを抑制するようになっているが、このとき、アンモニアの注入量に関しては、次のような手順で制御が行われる。
【０００６】
即ち、流量計３で検出された排ガス流量４と入口ＮＯx濃度計５で検出された入口ＮＯx濃度６とに基づき、制御器１３の演算器１５において前記［数１］の式から必要アンモニア注入量１６が求められて加算器２２へ出力され、出口濃度計７で検出された出口ＮＯx濃度８と、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７との差が減算器１８において求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９が積分調節器２０へ出力され、該積分調節器２０から出力される信号２１が加算器２２において前記演算器１５から出力される必要アンモニア注入量１６に加えられ、補正アンモニア注入量２３が減算器２４へ出力され、該減算器２４において、加算器２２から出力される補正アンモニア注入量２３と、アンモニア計１１で検出された実際アンモニア注入量１２との差が求められ、アンモニア注入量偏差２５が比例積分調節器２６へ出力され、該比例積分調節器２６において減算器２４から出力されるアンモニア注入量偏差２５が比例積分処理されて流量調整弁１０へ開度指令１４が出力され、該開度指令１４に基づいて流量調整弁１０の開度が調整され、出口ＮＯx濃度８が出口ＮＯx濃度設定値１７以下となるよう、アンモニア注入管９からダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如き脱硝装置２の場合、入口ＮＯx濃度計５の計測ポイントは、ダクト１の幅方向（図３の紙面と直角な方向）に複数設定し、それらの計測ポイントで採取した排ガスを一旦、図示していない混合器で混合した後、その排ガス中に含まれるＮＯx濃度を検出するようになっており、又、出口ＮＯx濃度計７の計測ポイントも、入口ＮＯx濃度計５の場合と同様、ダクト１の幅方向（図３の紙面と直角な方向）に複数設定し、それらの計測ポイントで採取した排ガスを一旦、図示していない混合器で混合した後、その排ガス中に含まれるＮＯx濃度を検出するようになっている。
【０００８】
このため、前記入口ＮＯx濃度計５や出口ＮＯx濃度計７によって検出される入口ＮＯx濃度６や出口ＮＯx濃度８はそれぞれ、ダクト１内における平均値として表わされるが、この場合、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態が、上流側の蒸気ボイラ等の機器の負荷状態によって変化したりすると、出口ＮＯx濃度８が出口ＮＯx濃度設定値１７以下となっていても、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度がダクト１内において均等にならず、部分的に出口ＮＯx濃度設定値１７を上回ることがあった。
【０００９】
又、最近、蒸気ボイラ等の機器からの排ガスだけでなく、ガスタービンや廃熱回収ボイラ等からの排ガスを合わせて脱硝装置２へ導入するケースもあるが、このような場合、複数の機器からの排ガスを合流させる関係上、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態がダクト１内において更に均等になりにくくなり、出口ＮＯx濃度８が出口ＮＯx濃度設定値１７以下となっていても、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度がダクト１内において均等にならず、部分的に出口ＮＯx濃度設定値１７を上回る傾向が高まっていた。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、脱硝装置の実際の出口ＮＯx濃度をダクト内において均等化し得、出口ＮＯx濃度設定値以下に保持し得る脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ダクト内を流れる排ガス流量を検出し、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度を検出し、脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度を検出し、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置において注入される実際アンモニア注入量を検出し、前記排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量を求め、各出口ＮＯx濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差を求め、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量を求め、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて前記ダクトの深さ方向複数所要位置におけるアンモニアの注入量を制御することを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方法にかかるものである。
【００１２】
又、本発明は、ダクト内を流れる排ガス流量を検出する流量計と、
脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度を検出する複数の入口ＮＯx濃度計と、
脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度を検出する複数の出口ＮＯx濃度計と、
脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置においてアンモニアを注入するための複数のアンモニア注入管と、
各アンモニア注入管途中に設けられた流量調整弁と、
各アンモニア注入管からダクト内へ注入される実際アンモニア注入量を検出するアンモニア計と、
前記流量計で検出された排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度計で検出された各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量を求め、前記各出口ＮＯ x 濃度計で検出された各出口ＮＯ x 濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差を求め、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量を求め、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて各流量調整弁へ開度指令を出力する制御器と
を備えたことを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御装置にかかるものである。
【００１３】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１４】
本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御方法においては、ダクト内を流れる排ガス流量が検出され、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度が検出され、脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度が検出され、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置において注入される実際アンモニア注入量が検出され、前記排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量が求められ、各出口ＮＯx濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差が求められ、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量が求められ、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて前記ダクトの深さ方向複数所要位置におけるアンモニアの注入量が制御される。
【００１５】
又、本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御装置においては、流量計で検出された排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度計で検出された各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき、制御器において、必要アンモニア注入量が求められ、前記各出口ＮＯ x 濃度計で検出された各出口ＮＯ x 濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差が求められ、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量が求められ、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて各流量調整弁へ開度指令が出力され、該各開度指令に基づいて各流量調整弁の開度が調整され、各出口ＮＯx濃度が各出口ＮＯx濃度設定値以下となるよう、各アンモニア注入管からダクト内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００１６】
この結果、脱硝装置へ流入する排ガスの状態が、上流側の機器の負荷状態によって変化したとしても、又、複数の機器からの排ガスを合流させた場合に、脱硝装置へ流入する排ガスの状態がダクト内において均等になりにくくなっていても、脱硝装置の実際の出口ＮＯx濃度がダクト内において均等になり、部分的に出口ＮＯx濃度設定値を上回るようなことがなくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、廃熱回収ボイラ等からの排ガスをダクト１ａから、蒸気ボイラ等からの排ガスをダクト１ｂから、ガスタービン等からの排ガスをダクト１ｃからそれぞれダクト１に合流させて脱硝装置２へ導入するよう構成したものにおいて、ダクト１ａ，１ｂ，１ｃ内を流れる排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃ（単位は［Ｎｍ3／ｈ］）を検出する流量計３ａ，３ｂ，３ｃを設け、脱硝装置２の入口側におけるダクト１の深さ方向上、中、下部にそれぞれ、脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６ａ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計５ａと、脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６ｂ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計５ｂと、脱硝装置２へ流入する排ガス中に含まれる入口ＮＯx濃度６ｃ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する入口ＮＯx濃度計５ｃとを配設し、脱硝装置２の出口側におけるダクト１の深さ方向上、中、下部にそれぞれ、脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８ａ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計７ａと、脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８ｂ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計７ｂと、脱硝装置２を通過した排ガス中に含まれる出口ＮＯx濃度８ｃ（単位は［ｐｐｍ］）を検出する出口ＮＯx濃度計７ｃとを配設し、脱硝装置２の入口側におけるダクト１の深さ方向上、中、下部にそれぞれ、アンモニア（ＮＨ3）を注入するためのアンモニア注入管９ａ，９ｂ，９ｃを配設し、各アンモニア注入管９ａ，９ｂ，９ｃ途中に、流量調整弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、各アンモニア注入管９ａ，９ｂ，９ｃからダクト１内へ注入される実際アンモニア注入量１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（単位は［ｋｇ／ｈ］）を検出するアンモニア計１１ａ，１１ｂ，１１ｃとを設け、更に、前記流量計３ａ，３ｂ，３ｃで検出された排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃと入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃと出口ＮＯx濃度計７ａ，７ｂ，７ｃで検出された出口ＮＯx濃度８ａ，８ｂ，８ｃとアンモニア計１１ａ，１１ｂ，１１ｃで検出された実際アンモニア注入量１２ａ，１２ｂ，１２ｃとに基づき流量調整弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃへ開度指令１４ａ，１４ｂ，１４ｃを出力する制御器１３を設ける。
【００１９】
前記制御器１３は、図２に示す如く、流量計３ａ，３ｂ，３ｃで検出された排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃの和を求め、総排ガス流量２８を出力する加算器２７と、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃの平均を求め、入口平均ＮＯx濃度３０を出力する演算器２９と、
前記加算器２７から出力される総排ガス流量２８と演算器２９から出力される入口平均ＮＯx濃度３０とに基づき、次式
［数２］
必要アンモニア注入量［ｋｇ／ｈ］
＝κ×総排ガス流量［Ｎｍ3／ｈ］×入口平均ＮＯx濃度［ｐｐｍ］×モル比
（但し、κは比例定数）
から必要アンモニア注入量３２を求めて出力する演算器３１と、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、次式
［数３］
入口ＮＯx濃度６ａ／（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）
から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ａの比率を求め、入口ＮＯx濃度比４０ａを出力する演算器３９ａと、
出口ＮＯx濃度計７ａで検出された出口ＮＯx濃度８ａと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ａとの差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９ａを出力する減算器１８ａと、
該減算器１８ａから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ａを積分処理して信号２１ａを出力する積分調節器２０ａと、
該積分調節器２０ａから出力される信号２１ａを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理を行い、過剰修正を防止する信号４２ａとして出力する上下限制限器４１ａと、
前記演算器３９ａから出力される入口ＮＯx濃度比４０ａと、前記上下限制限器４１ａから出力される信号４２ａとの和を求め、補正信号４４ａを出力する加算器４３ａと、
前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ａから出力される補正信号４４ａとの積を求め、補正アンモニア注入量４６ａを出力する乗算器４５ａと、
該乗算器４５ａから出力される補正アンモニア注入量４６ａと、アンモニア計１１ａで検出された実際アンモニア注入量１２ａとの差を求め、アンモニア注入量偏差２５ａを出力する減算器２４ａと、
該減算器２４ａから出力されるアンモニア注入量偏差２５ａを比例積分処理して流量調整弁１０ａへ開度指令１４ａを出力する比例積分調節器２６ａと、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、次式
［数４］
入口ＮＯx濃度６ｂ／（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）
から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｂの比率を求め、入口ＮＯx濃度比４０ｂを出力する演算器３９ｂと、
出口ＮＯx濃度計７ｂで検出された出口ＮＯx濃度８ｂと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｂとの差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９ｂを出力する減算器１８ｂと、
該減算器１８ｂから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｂを積分処理して信号２１ｂを出力する積分調節器２０ｂと、
該積分調節器２０ｂから出力される信号２１ｂを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理を行い、過剰修正を防止する信号４２ｂとして出力する上下限制限器４１ｂと、
前記演算器３９ｂから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｂと、前記上下限制限器４１ｂから出力される信号４２ｂとの和を求め、補正信号４４ｂを出力する加算器４３ｂと、
前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｂから出力される補正信号４４ｂとの積を求め、補正アンモニア注入量４６ｂを出力する乗算器４５ｂと、
該乗算器４５ｂから出力される補正アンモニア注入量４６ｂと、アンモニア計１１ｂで検出された実際アンモニア注入量１２ｂとの差を求め、アンモニア注入量偏差２５ｂを出力する減算器２４ｂと、
該減算器２４ｂから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｂを比例積分処理して流量調整弁１０ｂへ開度指令１４ｂを出力する比例積分調節器２６ｂと、
入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、次式
［数５］
入口ＮＯx濃度６ｃ／（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）
から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｃの比率を求め、入口ＮＯx濃度比４０ｃを出力する演算器３９ｃと、
出口ＮＯx濃度計７ｃで検出された出口ＮＯx濃度８ｃと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｃとの差を求め、出口ＮＯx濃度偏差１９ｃを出力する減算器１８ｃと、
該減算器１８ｃから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｃを積分処理して信号２１ｃを出力する積分調節器２０ｃと、
該積分調節器２０ｃから出力される信号２１ｃを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理を行い、過剰修正を防止する信号４２ｃとして出力する上下限制限器４１ｃと、
前記演算器３９ｃから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｃと、前記上下限制限器４１ｃから出力される信号４２ｃとの和を求め、補正信号４４ｃを出力する加算器４３ｃと、
前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｃから出力される補正信号４４ｃとの積を求め、補正アンモニア注入量４６ｃを出力する乗算器４５ｃと、
該乗算器４５ｃから出力される補正アンモニア注入量４６ｃと、アンモニア計１１ｃで検出された実際アンモニア注入量１２ｃとの差を求め、アンモニア注入量偏差２５ｃを出力する減算器２４ｃと、
該減算器２４ｃから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｃを比例積分処理して流量調整弁１０ｃへ開度指令１４ｃを出力する比例積分調節器２６ｃと
を備えてなる構成を有している。
【００２０】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２１】
流量計３ａ，３ｂ，３ｃで検出された排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃは、制御器１３へ入力され、該制御器１３の加算器２７において前記排ガス流量４ａ，４ｂ，４ｃの和が求められ、総排ガス流量２８が演算器３１へ出力され、入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃの平均が演算器２９において求められ、入口平均ＮＯx濃度３０が演算器３１へ出力され、演算器３１において前記［数２］の式から必要アンモニア注入量３２が求められて乗算器４５ａ，４５ｂ，４５ｃへ出力される。
【００２２】
又、前記入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、演算器３９ａにおいて前記［数３］の式から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ａの比率が求められ、入口ＮＯx濃度比４０ａが加算器４３ａへ出力される一方、出口ＮＯx濃度計７ａで検出された出口ＮＯx濃度８ａと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ａとの差が減算器１８ａにおいて求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９ａが積分調節器２０ａへ出力され、該積分調節器２０ａにおいて前記減算器１８ａから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ａが積分処理されて信号２１ａが上下限制限器４１ａへ出力され、該上下限制限器４１ａにおいて前記積分調節器２０ａから出力される信号２１ａを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理が行われ、過剰修正を防止する信号４２ａとして加算器４３ａへ出力され、該加算器４３ａにおいて前記演算器３９ａから出力される入口ＮＯx濃度比４０ａと、前記上下限制限器４１ａから出力される信号４２ａとの和が求められ、補正信号４４ａが乗算器４５ａへ出力され、該乗算器４５ａにおいて前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ａから出力される補正信号４４ａとの積が求められ、補正アンモニア注入量４６ａが減算器２４ａへ出力され、該減算器２４ａにおいて前記乗算器４５ａから出力される補正アンモニア注入量４６ａと、アンモニア計１１ａで検出された実際アンモニア注入量１２ａとの差が求められ、アンモニア注入量偏差２５ａが比例積分調節器２６ａへ出力され、該比例積分調節器２６ａにおいて前記減算器２４ａから出力されるアンモニア注入量偏差２５ａが比例積分処理されて流量調整弁１０ａへ開度指令１４ａが出力され、該開度指令１４ａに基づいて流量調整弁１０ａの開度が調整され、出口ＮＯx濃度８ａが出口ＮＯx濃度設定値１７ａ以下となるよう、アンモニア注入管９ａからダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００２３】
同時に、前記入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、演算器３９ｂにおいて前記［数４］の式から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｂの比率が求められ、入口ＮＯx濃度比４０ｂが加算器４３ｂへ出力される一方、出口ＮＯx濃度計７ｂで検出された出口ＮＯx濃度８ｂと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｂとの差が減算器１８ｂにおいて求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９ｂが積分調節器２０ｂへ出力され、該積分調節器２０ｂにおいて前記減算器１８ｂから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｂが積分処理されて信号２１ｂが上下限制限器４１ｂへ出力され、該上下限制限器４１ｂにおいて前記積分調節器２０ｂから出力される信号２１ｂを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理が行われ、過剰修正を防止する信号４２ｂとして加算器４３ｂへ出力され、該加算器４３ｂにおいて前記演算器３９ｂから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｂと、前記上下限制限器４１ｂから出力される信号４２ｂとの和が求められ、補正信号４４ｂが乗算器４５ｂへ出力され、該乗算器４５ｂにおいて前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｂから出力される補正信号４４ｂとの積が求められ、補正アンモニア注入量４６ｂが減算器２４ｂへ出力され、該減算器２４ｂにおいて前記乗算器４５ｂから出力される補正アンモニア注入量４６ｂと、アンモニア計１１ｂで検出された実際アンモニア注入量１２ｂとの差が求められ、アンモニア注入量偏差２５ｂが比例積分調節器２６ｂへ出力され、該比例積分調節器２６ｂにおいて前記減算器２４ｂから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｂが比例積分処理されて流量調整弁１０ｂへ開度指令１４ｂが出力され、該開度指令１４ｂに基づいて流量調整弁１０ｂの開度が調整され、出口ＮＯx濃度８ｂが出口ＮＯx濃度設定値１７ｂ以下となるよう、アンモニア注入管９ｂからダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００２４】
更に同時に、前記入口ＮＯx濃度計５ａ，５ｂ，５ｃで検出された入口ＮＯx濃度６ａ，６ｂ，６ｃに基づき、演算器３９ｂにおいて前記［数５］の式から総入口ＮＯx濃度（入口ＮＯx濃度６ａ＋入口ＮＯx濃度６ｂ＋入口ＮＯx濃度６ｃ）に対する入口ＮＯx濃度６ｃの比率が求められ、入口ＮＯx濃度比４０ｃが加算器４３ｃへ出力される一方、出口ＮＯx濃度計７ｃで検出された出口ＮＯx濃度８ｃと、予め設定された出口ＮＯx濃度設定値１７ｃとの差が減算器１８ｃにおいて求められ、出口ＮＯx濃度偏差１９ｃが積分調節器２０ｃへ出力され、該積分調節器２０ｃにおいて前記減算器１８ｃから出力される出口ＮＯx濃度偏差１９ｃが積分処理されて信号２１ｃが上下限制限器４１ｃへ出力され、該上下限制限器４１ｃにおいて前記積分調節器２０ｃから出力される信号２１ｃを、予め設定した上下限の範囲内に制限する処理が行われ、過剰修正を防止する信号４２ｃとして加算器４３ｃへ出力され、該加算器４３ｃにおいて前記演算器３９ｃから出力される入口ＮＯx濃度比４０ｃと、前記上下限制限器４１ｃから出力される信号４２ｃとの和が求められ、補正信号４４ｃが乗算器４５ｃへ出力され、該乗算器４５ｃにおいて前記演算器３１から出力される必要アンモニア注入量３２と、前記加算器４３ｃから出力される補正信号４４ｃとの積が求められ、補正アンモニア注入量４６ｃが減算器２４ｃへ出力され、該減算器２４ｃにおいて前記乗算器４５ｃから出力される補正アンモニア注入量４６ｃと、アンモニア計１１ｃで検出された実際アンモニア注入量１２ｃとの差が求められ、アンモニア注入量偏差２５ｃが比例積分調節器２６ｃへ出力され、該比例積分調節器２６ｃにおいて前記減算器２４ｃから出力されるアンモニア注入量偏差２５ｃが比例積分処理されて流量調整弁１０ｃへ開度指令１４ｃが出力され、該開度指令１４ｃに基づいて流量調整弁１０ｃの開度が調整され、出口ＮＯx濃度８ｃが出口ＮＯx濃度設定値１７ｃ以下となるよう、アンモニア注入管９ｃからダクト１内へ所要量のアンモニアが注入される。
【００２５】
この結果、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態が、上流側の廃熱回収ボイラや蒸気ボイラやガスタービン等の機器の負荷状態によって変化したとしても、又、複数の機器からの排ガスを合流させる関係上、脱硝装置２へ流入する排ガスの状態がダクト１内において均等になりにくくなっていても、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度８ａ，８ｂ，８ｃがダクト１内において均等になり、部分的に出口ＮＯx濃度設定値１７ａ，１７ｂ，１７ｃを上回るようなことがなくなる。
【００２６】
こうして、脱硝装置２の実際の出口ＮＯx濃度８ａ，８ｂ，８ｃをダクト１内において均等化し得、出口ＮＯx濃度設定値１７ａ，１７ｂ，１７ｃ以下に保持し得る。
【００２７】
尚、本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置によれば、脱硝装置の実際の出口ＮＯx濃度をダクト内において均等化し得、出口ＮＯx濃度設定値以下に保持し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施する形態の一例の概要構成図である。
【図２】 本発明を実施する形態の一例における制御器の詳細を表わすブロック図である。
【図３】 従来例の概要構成図である。
【図４】 従来例における制御器の詳細を表わすブロック図である。
【符号の説明】
１ ダクト
１ａ ダクト
１ｂ ダクト
１ｃ ダクト
２ 脱硝装置
３ａ 流量計
３ｂ 流量計
３ｃ 流量計
４ａ 排ガス流量
４ｂ 排ガス流量
４ｃ 排ガス流量
５ａ 入口ＮＯx濃度計
５ｂ 入口ＮＯx濃度計
５ｃ 入口ＮＯx濃度計
６ａ 入口ＮＯx濃度
６ｂ 入口ＮＯx濃度
６ｃ 入口ＮＯx濃度
７ａ 出口ＮＯx濃度計
７ｂ 出口ＮＯx濃度計
７ｃ 出口ＮＯx濃度計
８ａ 出口ＮＯx濃度
８ｂ 出口ＮＯx濃度
８ｃ 出口ＮＯx濃度
９ａ アンモニア注入管
９ｂ アンモニア注入管
９ｃ アンモニア注入管
１０ａ 流量調整弁
１０ｂ 流量調整弁
１０ｃ 流量調整弁
１１ａ アンモニア計
１１ｂ アンモニア計
１１ｃ アンモニア計
１２ａ 実際アンモニア注入量
１２ｂ 実際アンモニア注入量
１２ｃ 実際アンモニア注入量
１３ 制御器
１４ａ 開度指令
１４ｂ 開度指令
１４ｃ 開度指令
１７ａ 出口ＮＯx濃度設定値
１７ｂ 出口ＮＯx濃度設定値
１７ｃ 出口ＮＯx濃度設定値
１９ａ 出口ＮＯx濃度偏差
１９ｂ 出口ＮＯx濃度偏差
１９ｃ 出口ＮＯx濃度偏差
２５ａ アンモニア注入量偏差
２５ｂ アンモニア注入量偏差
２５ｃ アンモニア注入量偏差
３２ 必要アンモニア注入量
４０ａ 入口ＮＯx濃度比
４０ｂ 入口ＮＯx濃度比
４０ｃ 入口ＮＯx濃度比
４４ａ 補正信号
４４ｂ 補正信号
４４ｃ 補正信号
４６ａ 補正アンモニア注入量
４６ｂ 補正アンモニア注入量
４６ｃ 補正アンモニア注入量
Claims (2)
- ダクト内を流れる排ガス流量を検出し、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度を検出し、脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度を検出し、脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置において注入される実際アンモニア注入量を検出し、前記排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量を求め、各出口ＮＯx濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差を求め、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量を求め、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて前記ダクトの深さ方向複数所要位置におけるアンモニアの注入量を制御することを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方法。
- ダクト内を流れる排ガス流量を検出する流量計と、
脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる入口ＮＯ x 濃度を検出する複数の入口ＮＯx濃度計と、
脱硝装置の出口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置の排ガス中に含まれる出口ＮＯ x 濃度を検出する複数の出口ＮＯx濃度計と、
脱硝装置の入口側におけるダクトの深さ方向複数所要位置においてアンモニアを注入するための複数のアンモニア注入管と、
各アンモニア注入管途中に設けられた流量調整弁と、
各アンモニア注入管からダクト内へ注入される実際アンモニア注入量を検出するアンモニア計と、
前記流量計で検出された排ガス流量の和である総排ガス流量と前記各入口ＮＯ x 濃度計で検出された各入口ＮＯ x 濃度の平均である入口平均ＮＯ x 濃度とに基づき必要アンモニア注入量を求め、前記各出口ＮＯ x 濃度計で検出された各出口ＮＯ x 濃度と各出口ＮＯx濃度設定値との出口ＮＯx濃度偏差を求め、該各出口ＮＯx濃度偏差に対して各入口ＮＯx濃度比を考慮して求めた補正信号と前記必要アンモニア注入量とから補正アンモニア注入量を求め、該各補正アンモニア注入量と各実際アンモニア注入量とのアンモニア注入量偏差に応じて各流量調整弁へ開度指令を出力する制御器と
を備えたことを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP19902496A JP3915144B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置 |
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| JP19902496A Expired - Fee Related JP3915144B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法及び装置 |
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1996
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