JP4792696B2

JP4792696B2 - 脱硝制御方法、脱硝制御装置及びそのプログラム

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Publication number: JP4792696B2
Application number: JP2003416094A
Authority: JP
Inventors: 泰博原田; 勝之遠藤
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2023-12-15
Also published as: JP2005169331A

Description

本発明は、排出ガス中の窒素酸化物の濃度を低減する脱硝制御方法に関し、特に窒素酸化物を含む排出ガスに脱硝剤として注入するアンモニアの注入量制御に関する。

ごみ焼却炉などの燃焼プラントでは、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の排出を規制するため排ガス用脱硝設備が設けられている。この排ガス用脱硝設備では、排ガス中にアンモニアを注入し、ＮＯ_Ｘをアンモニアとの還元反応によって窒素と水に分解して、ＮＯ_Ｘの濃度を低減するものである。

ところで、注入するアンモニア量は処理するＮＯ_Ｘ量に見合った量を注入することになるが、過剰にアンモニアを注入した場合はリークアンモニアとして系外に排出され問題となる一方で、アンモニア量が不足すると排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度が規制値を越えて問題となる。

このため、処理すべきＮＯ_Ｘ量に見合った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制御方法が種々提案されている。例えば、脱硝設備の入口ＮＯ_Ｘ濃度、出口ＮＯ_Ｘ濃度設定値、出口ＮＯ_Ｘ濃度、被処理ガス量などからアンモニア注入量を求めて制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１０６４５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術においても、なお解決すべき課題が存していた。

その課題は、脱硝プロセスには大きな時間遅れが存在することに起因するものである。脱硝プロセスの遅れ時間は、設備の規模によっても異なるが、例えば、数分〜数十分に達するものもある。このため、脱硝プロセスの制御システムではこの時間遅れを考慮した構成が求められているが、従来の制御方法とても完全ではないため、制御精度が悪くなる事態も発生している。

例えば、処理前のガス中のＮＯ_Ｘ濃度等の急変に対して、アンモニア等の注入量を増減させても反応が追いつかず、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度が変動することもある。また、処理前のガス中のＮＯ_Ｘ濃度が急激に増加した場合でも処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度が規制値を越えないように、通常状態であってもアンモニアの注入量を多めに設定する操業も行われていた。そして、この結果、リークアンモニアの増加、使用アンモニア量の増加という問題が発生していた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することのできる脱硝制御方法、脱硝制御装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１に記載の脱硝制御方法は、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を含有する排ガスを脱硝設備に導き、この排ガスにアンモニアを注入処理して前記排ガスのＮＯ_Ｘ濃度を低減する脱硝制御方法において、処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後の目標とするＮＯ_Ｘ濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号を求める工程と、脱硝プロセスの遅れ時間だけ過去に測定した処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値とに基づき求めた脱硝率瞬時値と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値とに基づき求めた脱硝率設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して脱硝率補正信号を求める工程と、処理後の排出ガスアンモニア濃度の測定値と処理後の排出ガスアンモニア濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅してアンモニア濃度補正信号を求める工程と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値に脱硝率設定値を乗算して算出した処理対象ＮＯ_Ｘ濃度に、処理後の排出ガス流量の測定値を乗算して処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号を求める工程と、前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号に、前記排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号に基づくＮＯ_Ｘ濃度制御、前記脱硝率補正信号に基づく脱硝率制御及び前記アンモニア濃度補正信号に基づくアンモニア濃度制御のうち少なくともアンモニア濃度制御を含む制御信号を加算して、処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号を求める工程と、前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号に基づいて吹込みアンモニア流量設定値を求めて、前記処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御する工程とを備え、前記脱硝率瞬時値と前記脱硝率設定値はそれぞれ下記式で表される。
脱硝率瞬時値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値／処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
脱硝率設定値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値／処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）

また本発明に係る請求項２に記載のプログラムは、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を含有する排ガスを脱硝設備に導きこの排ガスにアンモニアを注入処理して前記排ガスのＮＯ_Ｘ濃度を低減する脱硝プロセスを制御するためのプログラムにおいて、処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後の目標とするＮＯ_Ｘ濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号を求めるステップと、脱硝プロセスの遅れ時間だけ過去に測定した処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値とに基づき求めた脱硝率瞬時値と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値とに基づき求めた脱硝率設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して脱硝率補正信号を求めるステップと、処理後の排出ガスアンモニア濃度の測定値と処理後の排出ガスアンモニア濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅してアンモニア濃度補正信号を求めるステップと、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値に脱硝率設定値を乗算して算出した処理対象ＮＯ_Ｘ濃度に、処理後の排出ガス流量の測定値を乗算して処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号を求めるステップと、前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号に、前記排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号に基づくＮＯ_Ｘ濃度制御、前記脱硝率補正信号に基づく脱硝率制御及び前記アンモニア濃度補正信号に基づくアンモニア濃度制御のうち少なくともアンモニア濃度制御を含む制御信号を加算して、処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号を求めるステップと、前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号に基づいて吹込みアンモニア流量設定値を求めて、前記処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御するステップとをコンピュータに実行させ、前記脱硝率瞬時値と前記脱硝率設定値はそれぞれ下記式で表される。
脱硝率瞬時値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値／処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
脱硝率設定値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値／処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）

また本発明に係る請求項３に記載の脱硝制御装置は、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を含有する排ガスを脱硝設備に導き、この排ガスにアンモニアを注入処理して前記排ガスのＮＯ_Ｘ濃度を低減する脱硝制御装置において、処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後の目標とするＮＯ_Ｘ濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号を求める処理部と、脱硝プロセスの遅れ時間だけ過去に測定した処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値とに基づき求めた脱硝率瞬時値と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値とに基づき求めた脱硝率設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して脱硝率補正信号を求める処理部と、処理後の排出ガスアンモニア濃度の測定値と処理後の排出ガスアンモニア濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅してアンモニア濃度補正信号を求める処理部と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値に脱硝率設定値を乗算して算出した処理対象ＮＯ_Ｘ濃度に、処理後の排出ガス流量の測定値を乗算して処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号を求める処理部と、前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号に、前記排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号に基づくＮＯ_Ｘ濃度制御、前記脱硝率補正信号に基づく脱硝率制御及び前記アンモニア濃度補正信号に基づくアンモニア濃度制御のうち少なくともアンモニア濃度制御を含む制御信号を加算して、処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号を求める処理部と、前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号に基づいて吹込みアンモニア流量設定値を求めて、前記処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御する処理部とを備え、前記脱硝率瞬時値と前記脱硝率設定値はそれぞれ下記式で表される。
脱硝率瞬時値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値／処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
脱硝率設定値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値／処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）

本発明によれば、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することができる。

この課題に対して、発明者らは脱硝制御を改善するべく鋭意検討を重ねた。そして、脱硝プロセスの状態を把握するプロセス量として排ガス中に含まれるリークアンモニアに着目した。

注入されたアンモニアは上述のように処理前ガス中のＮＯ_Ｘと還元反応を行うが、その他に、例えば、脱硝反応器において触媒に吸着される。くわえて、これらの反応は、脱硝設備内の物理的、化学的な環境条件によっても影響を受ける。そうとすれば、従来のように脱硝設備の入口ＮＯ_Ｘ濃度、出口ＮＯ_Ｘ濃度設定値、出口ＮＯ_Ｘ濃度、被処理ガス量などから注入アンモニア量を制御する方式は、いわゆるオープンループ方式の制御方法であり改善の余地があると考えられる。

さらに、リークアンモニア濃度はＮＯ_Ｘ濃度よりも短時間で変化することが実プラントにおいて経験的に確認されている。このことは、上述の遅れ時間に関する課題解決の一助となることが期待できることを意味する。従って、リークアンモニアに関するプロセス量を制御系に取り込むことによって制御精度を向上させることができると考えられる。

以下、この基本的な考え方に従って本発明に係る実施の形態を説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の脱硝制御方法が適用される脱硝設備の構成を示す図である。

この脱硝設備には、処理前ガスを導く排ガスダクト１、処理前ガスにアンモニアを噴霧するアンモニア注入器２、脱硝反応を促進させる触媒を備えた脱硝反応器３が設けられている。脱硝処理されたガスは排出ガスとして煙突（不図示）から排出される。

そして、アンモニア注入器２には、液体アンモニアを所定量に調節して送り出すアンモニア流量調節ポンプ６、アンモニア流量計７及び液体アンモニアをミスト化するアンモニア気化器８が接続されている。

また、脱硝設備には、アンモニア注入量制御系を構成するための各種センサである、処理前ガスＮＯＸ濃度計１０、排出ガスＮＯＸ濃度計１１、排出ガス流量計１２及び排出ガスアンモニア濃度計１３が備えられている。

図２は、本発明に係る第１の実施の形態の脱硝制御方法を実現するための脱硝制御システムの構成を示すブロック図である。

本脱硝制御システムは、図１で説明した脱硝設備に配設されている各種プロセス量の計測センサ７、１０、１１、１２，１３、そのセンサ情報に基づいて処理を行いアンモニア流量を制御する制御装置２０、及びアンモニア流量を調節するポンプ６を備えている。

次に制御装置２０の構成と動作について説明する。

制御装置２０は、各センサの計測値に基づく制御系からのそれぞれの入力信号Ａ〜Ｄを処理する補正制御処理部２１、その処理出力から吹込みアンモニア流量の設定値（ＳＶ）を演算する演算部２２、演算部２２からの設定値とアンモニア流量計７の測定値（ＰＶ）とに基づいてＰＩＤ演算を行って操作量（ＭＶ）を求めて調節ポンプ６を制御するＰＩＤ制御部２３で構成されている。

補正制御処理部２１には、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号（入力信号Ａ）、脱硝率補正制御信号（入力信号Ｂ）、処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号（入力信号Ｃ）、アンモニア濃度補正信号（入力信号Ｄ）が入力される。補正制御処理部２１は、上述のようにこれらの入力信号Ａ〜Ｄを処理してその結果を演算部２２に出力する。

続いて、入力信号Ａ〜Ｄの内容について説明する。

排出ガスＮＯ_Ｘ濃度計１１の測定値はＰＶ値としてＰＩＤ制御部３１に入力される。また、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度設定部３２の設定値はＳＶ値としてＰＩＤ制御部３１に入力される。ＰＩＤ制御部３１は、これらの入力値から制御演算を行って操作量（ＭＶ）を算出しゲイン調整部３３に出力する。ゲイン調整部３３は、操作量（ＭＶ）を所定のゲインで増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号（入力信号Ａ）として補正制御処理部２１に出力する。

また、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度計１１の測定値は演算部３４に入力される。一方、むだ時間補正部３５は脱硝プロセス内の遅れ時間を考慮して遅れ時間だけ過去に測定した処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計１０の測定値を演算部３４に入力する。演算部３４では、これらの入力値から式（１）に示す脱硝率瞬時値γｐを演算する。

γｐ＝（１−排出ガスＮＯ_Ｘ濃度／処理前過去のガスＮＯ_Ｘ濃度）・・・式（１）
また処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計１０の測定値は演算部３６に入力される。一方、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度設定部３２の設定値が演算部３６に入力される。演算部３６では、これらの入力値から式（２）に示す脱硝率設定値γｓを演算する。

γｓ＝（１−排出ガスＮＯ_Ｘ濃度設定値／処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度） …式（２）
ＰＩＤ制御部３７は、脱硝率瞬時値γｐをＰＶ値とし、脱硝率設定値γｓをＳＶ値として、これらの入力値から制御演算を行って操作量（ＭＶ）を算出しゲイン調整部３８に出力する。ゲイン調整部３８は、操作量（ＭＶ）を所定のゲインで増幅して脱硝率補正制御信号（入力信号Ｂ）として補正制御処理部２１に出力する。

また、処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計１０の測定値は乗算部４１に入力される。一方、演算部３６の出力値である脱硝率設定値γｓが乗算部４１に入力される。乗算部４１は、これらの入力同士を乗算して式（３）に示す処理対象ＮＯ_Ｘ濃度δを算出する。

δ＝（処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度−排出ガスＮＯ_Ｘ濃度設定値） …式（３）
そして処理対象ＮＯ_Ｘ濃度δは、乗算部４２に入力される。一方、乗算部４２には、排出ガス流量計１２の測定値が入力されている。乗算部４２は、これらの入力同士を乗算して式（４）で表わされる処理対象ＮＯ_Ｘ流量ｆを算出する。そして、処理対象ＮＯ_Ｘ流量ｆを処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号（入力信号Ｃ）として補正制御処理部２１に出力する。

ｆ＝（処理前ＮＯ_Ｘ流量−排出ＮＯ_Ｘ流量設定値） …式（４）
また、排出ガスアンモニア濃度計１３の測定値は、ＰＶ値としてＰＩＤ制御部４５に入力される。一方、排出ガスアンモニア濃度設定部４６の設定値はＳＶ値としてＰＩＤ制御部４５に入力される。ＰＩＤ制御部４５は、これらの入力値から制御演算を行って操作量（ＭＶ）を算出しゲイン調整部４７に出力する。ゲイン調整部４７は操作量（ＭＶ）を所定のゲインで増幅してアンモニア濃度補正信号（入力信号Ｄ）として補正制御処理部２１に出力する。

次に、補正制御処理部２１における処理内容について説明する。

図３は、本脱硝制御の制御モードを示す図である。図３では、制御モードとして、制御モード１〜５の５種類が定義されている。これらの制御はいずれも入力信号Ｃに基づくＮＯ_Ｘ流量制御を主制御として、入力信号Ａに基くＮＯ_Ｘ濃度制御、入力信号Ｂに基く脱硝率制御、入力信号Ｄに基くアンモニア濃度制御を主制御の補正制御として使用する。

制御モード１では、補正制御処理部２１は、主制御であるＮＯ_Ｘ流量制御の制御信号である入力信号Ｃに、入力信号Ａに基くＮＯ_Ｘ濃度制御、入力信号Ｂに基く脱硝率制御、入力信号Ｄに基くアンモニア濃度制御の制御信号を加算した信号を新たな制御信号として図２に示す演算部２２に出力する。

この制御モード１によれば、それぞれの目標変数を考慮した制御を実現できるため安定した制御が期待できる。特に、リークアンモニア濃度を考慮しているため、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することができる。

制御モード２では、補正制御処理部２１は、主制御であるＮＯ_Ｘ流量制御の制御信号である入力信号Ｃに、入力信号Ａに基くＮＯ_Ｘ濃度制御、入力信号Ｂに基く脱硝率制御、入力信号Ｄに基くアンモニア濃度制御の制御信号の内、偏差量が最大の制御信号のみを加算した信号を新たな制御信号として図２に示す演算部２２に出力する。

この制御モード２によれば、制御状況のうち最も目標値から離れている制御対象を選択してそれを安定化する制御が期待できる。従って、リークアンモニア濃度が大きくなったときはそれを考慮してアンモニア流量を低減する制御が行われるため、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することができる。

制御モード３では、補正制御処理部２１は、主制御であるＮＯ_Ｘ流量制御の制御信号である入力信号Ｃに、入力信号Ａに基くＮＯ_Ｘ濃度制御、入力信号Ｂに基く脱硝率制御、入力信号Ｄに基くアンモニア濃度制御の制御信号の内、偏差量が最小の制御信号のみを加算した信号を新たな制御信号として図２に示す演算部２２に出力する。

この制御モード３によれば、制御変動が激しいときに、その状況に影響されずに従前の制御を継続して安定した制御が期待できる。従って、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することができる。

制御モード４では、補正制御処理部２１は、主制御であるＮＯ_Ｘ流量制御の制御信号である入力信号Ｃに、入力信号Ａに基くＮＯ_Ｘ濃度制御、入力信号Ｂに基く脱硝率制御、入力信号Ｄに基くアンモニア濃度制御の制御信号の内、いずれか１つを選択してその選択された制御信号のみを加算した信号を新たな制御信号として図２に示す演算部２２に出力する。

この制御モード４によれば、制御の状況に対応して所望の対象を安定化する制御が期待できる。従って、アンモニアの使用量を低減したいときはリークアンモニア濃度信号を選択してアンモニア流量を低減する制御が行われるため、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することができる。

制御モード５では、補正制御処理部２１は、主制御であるＮＯ_Ｘ流量制御の制御信号である入力信号Ｃに、入力信号Ａに基くＮＯ_Ｘ濃度制御、入力信号Ｂに基く脱硝率制御、入力信号Ｄに基くアンモニア濃度制御の制御信号の内、いずれか２つを選択してその選択された制御信号のみを加算した信号を新たな制御信号として図２に示す演算部２２に出力する。

この制御モード５によれば、制御の状況に対応して影響の大きい対象を選択して重点的に制御する効果が期待できる。従って、アンモニアの使用量を低減したいときはそれを考慮してアンモニア流量を低減する制御が行われるため、処理後の排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度の変動を低減し、アンモニアの使用量を低減することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態の脱硝制御方法について説明する。第２の実施の形態では、排出ガスアンモニア濃度計４５に代えて、リークアンモニア濃度をモデル演算によって算出するモデル演算部を備え、更に排出ガス温度計を新たに設けた点が異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明を省略する。

図４は、モデル演算部を中心とする信号接続を示す図である。モデル演算部５０は、制御装置２０内に設けても良く、また制御装置２０とは独立の装置として構成しても良い。

モデル演算部５０には、排出ガス流量計１２、処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計１０、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度計１１、アンモニア流量計７、排出ガス温度計１４からの測定信号が入力される。

モデル演算部５０は、これらの測定信号に基づいて脱硝プロセスの反応状態を推定するモデルの演算を実行する。そして、所望の排出ガスＮＯ_Ｘ濃度を得るためのアンモニア流量を算出して、現在のアンモニア流量との対比によりリークアンモニア濃度を求め、この値をリークアンモニア濃度ＰＶ値としてＰＩＤ制御部４５に出力する。これ以降の動作は第１の実施の形態と同様であるためその詳細の説明は省略する。なお、モデルを用いて演算を行う場合には、処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計１０を用いずに、モデル計算で処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度を求めても良い。

図５は、第２の実施の形態の脱硝制御方法をごみ焼却設備に適用したときの脱硝設備の構成を示した図である。図１は、触媒脱硝設備への適用例を示したが、図５は、無触媒脱硝設備への適用例を示している。

ごみ焼却設備のガス燃焼室に、アンモニア流量調節ポンプ６、アンモニア流量計７と接続したアンモニア噴霧器９が設けられ、このアンモニア噴霧器９を介してアンモニアが炉内に注入されて燃焼排ガス中のＮＯ_Ｘを還元する。

また、集塵器の後段には、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度計１１が設けられ、さらにごみ焼却設備の各部には排出ガス温度計（不図示）、燃焼に係る空気、燃料等の各流量計（不図示）が設けられているが、図１に示す処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計１０と排出ガス流量計１２と排出ガスアンモニア濃度計１３は設けられていない。上述のように、モデル演算部５０が焼却プロセスの燃焼状態を推定するモデルの演算を実行する。そして、温度計、流量計などの各プロセス状態の計測信号に基づいて発生排ガス流量、発生排ガス中のＮＯ_Ｘ濃度を演算し、アンモニア流量計７との対比でリークアンモニア濃度を演算により求める。

モデルによりリークアンモニアの濃度を求めることで分析計の時間遅れを短縮することができるため、制御系の時間遅れを更に短縮することができる。また、処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計、排出ガス流量計、アンモニア濃度計を用いなくても良いためコストを削減することもできる。

［実機適用結果］
表１は、本発明の脱硝制御方法を実機に適用した結果を示す表である。

処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度、アンモニア流量について、従来の制御方法による運転結果と、本発明に係る制御方法による運転結果とを比較表にまとめた。

これによれば、処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度の分散は両制御方法ともほぼ同程度であるが、排出ガスＮＯ_Ｘ濃度の分散は、従来制御法が１４．９ｐｐｍであるに対して、本発明に係る制御法では７．９ｐｐｍと変動が小さくなり制御の安定化が図られている。また、アンモニア流量の平均値は、従来制御法が３０．３ｌ／ｈであるに対して、本発明に係る制御法では２８．１ｌ／ｈと使用アンモニア量の低減が確認された。

以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明はごみ焼却設備に限らず、広く各種の設備に適用することができる。例えば、発電所の燃焼ボイラ、ガス化溶融炉、高炉、ガスエンジン、ディーゼルエンジンなどに適用することが可能である。

なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係る第１の実施の形態の脱硝制御方法が適用される脱硝設備の構成を示す図。本発明に係る第１の実施の形態の脱硝制御方法を実現するための脱硝制御システムの構成を示すブロック図。脱硝制御の制御モードを示す図。モデル演算部を中心とする信号接続を示す図。第２の実施の形態の脱硝制御方法をごみ焼却設備に適用したときの脱硝設備の構成を示した図。

符号の説明

２…アンモニア注入器、６…アンモニア流量調節ポンプ、７…アンモニア流量計、９…アンモニア噴霧器、１０…処理前ガスＮＯ_Ｘ濃度計、１１…排出ガスＮＯ_Ｘ濃度計、１２…排出ガス流量計、１３…排出ガスアンモニア濃度計、２１…補正制御処理部、２２…演算部、２３…ＰＩＤ制御部、３２…排出ガスＮＯ_Ｘ濃度設定器、４５…ＰＩＤ制御部、４６…排出ガスアンモニア濃度設定器、５０…モデル演算部。

Claims

窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を含有する排ガスを脱硝設備に導き、この排ガスにアンモニアを注入処理して前記排ガスのＮＯ_Ｘ濃度を低減する脱硝制御方法において、
処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後の目標とするＮＯ_Ｘ濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号を求める工程と、
脱硝プロセスの遅れ時間だけ過去に測定した処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値とに基づき求めた脱硝率瞬時値と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値とに基づき求めた脱硝率設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して脱硝率補正信号を求める工程と、
処理後の排出ガスアンモニア濃度の測定値と処理後の排出ガスアンモニア濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅してアンモニア濃度補正信号を求める工程と、
処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値に脱硝率設定値を乗算して算出した処理対象ＮＯ_Ｘ濃度に、処理後の排出ガス流量の測定値を乗算して処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号を求める工程と、
前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号に、前記排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号に基づくＮＯ_Ｘ濃度制御、前記脱硝率補正信号に基づく脱硝率制御及び前記アンモニア濃度補正信号に基づくアンモニア濃度制御のうち少なくともアンモニア濃度制御を含む制御信号を加算して、処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号を求める工程と、
前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号に基づいて吹込みアンモニア流量設定値を求めて、前記処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御する工程とを備え、
前記脱硝率瞬時値と前記脱硝率設定値はそれぞれ下記式で表されることを特徴とする脱硝制御方法。
脱硝率瞬時値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値／処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
脱硝率設定値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値／処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を含有する排ガスを脱硝設備に導きこの排ガスにアンモニアを注入処理して前記排ガスのＮＯ_Ｘ濃度を低減する脱硝プロセスを制御するためのプログラムにおいて、
処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後の目標とするＮＯ_Ｘ濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号を求めるステップと、
脱硝プロセスの遅れ時間だけ過去に測定した処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値とに基づき求めた脱硝率瞬時値と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値とに基づき求めた脱硝率設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して脱硝率補正信号を求めるステップと、
処理後の排出ガスアンモニア濃度の測定値と処理後の排出ガスアンモニア濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅してアンモニア濃度補正信号を求めるステップと、
処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値に脱硝率設定値を乗算して算出した処理対象ＮＯ_Ｘ濃度に、処理後の排出ガス流量の測定値を乗算して処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号を求めるステップと、
前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号に、前記排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号に基づくＮＯ_Ｘ濃度制御、前記脱硝率補正信号に基づく脱硝率制御及び前記アンモニア濃度補正信号に基づくアンモニア濃度制御のうち少なくともアンモニア濃度制御を含む制御信号を加算して、処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号を求めるステップと、
前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号に基づいて吹込みアンモニア流量設定値を求めて、前記処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御するステップと
をコンピュータに実行させ、
前記脱硝率瞬時値と前記脱硝率設定値はそれぞれ下記式で表されるプログラム。
脱硝率瞬時値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値／処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
脱硝率設定値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値／処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を含有する排ガスを脱硝設備に導き、この排ガスにアンモニアを注入処理して前記排ガスのＮＯ_Ｘ濃度を低減する脱硝制御装置において、
処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後の目標とするＮＯ_Ｘ濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号を求める処理部と、
脱硝プロセスの遅れ時間だけ過去に測定した処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値とに基づき求めた脱硝率瞬時値と、処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値と処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値とに基づき求めた脱硝率設定値との制御演算により求めた操作量を増幅して脱硝率補正信号を求める処理部と、
処理後の排出ガスアンモニア濃度の測定値と処理後の排出ガスアンモニア濃度の設定値との制御演算により求めた操作量を増幅してアンモニア濃度補正信号を求める処理部と、
処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値に脱硝率設定値を乗算して算出した処理対象ＮＯ_Ｘ濃度に、処理後の排出ガス流量の測定値を乗算して処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号を求める処理部と、
前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量信号に、前記排出ガスＮＯ_Ｘ濃度補正信号に基づくＮＯ_Ｘ濃度制御、前記脱硝率補正信号に基づく脱硝率制御及び前記アンモニア濃度補正信号に基づくアンモニア濃度制御のうち少なくともアンモニア濃度制御を含む制御信号を加算して、処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号を求める処理部と、
前記処理対象ＮＯ_Ｘ流量補正制御信号に基づいて吹込みアンモニア流量設定値を求めて、前記処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御する処理部とを備え、
前記脱硝率瞬時値と前記脱硝率設定値はそれぞれ下記式で表されることを特徴とする脱硝制御装置。
脱硝率瞬時値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の測定値／処理前の過去のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）
脱硝率設定値＝（１−処理後のＮＯ_Ｘ濃度の設定値／処理前のＮＯ_Ｘ濃度の測定値）