JPH0257980B2 - - Google Patents
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- JPH0257980B2 JPH0257980B2 JP56076420A JP7642081A JPH0257980B2 JP H0257980 B2 JPH0257980 B2 JP H0257980B2 JP 56076420 A JP56076420 A JP 56076420A JP 7642081 A JP7642081 A JP 7642081A JP H0257980 B2 JPH0257980 B2 JP H0257980B2
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- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
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- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 13
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/40—Engine management systems
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アンモニア注入量制御装置に関し、
さらに詳しくは、アンモニア接触還元法による排
煙脱硝装置におけるアンモニア注入量制御装置に
関する。
さらに詳しくは、アンモニア接触還元法による排
煙脱硝装置におけるアンモニア注入量制御装置に
関する。
脱硝反応器出口から排出されるアンモニア
（NH3）、すなわち未反応NH3は後流機器へのト
ラブルの要因となるのみならず、大気中へ放出さ
れて二次公害をひき起こすことから、脱硝装置に
おいては、NOxを低減すると同時に、反応器出
口NH3を極力抑えることが重要である。この対
策としては、排ガス源の運用条件の変化に追従し
て、いかに最適なNH3量を注入出来る制御方式
を採用するかにあるといつても過言ではない。
（NH3）、すなわち未反応NH3は後流機器へのト
ラブルの要因となるのみならず、大気中へ放出さ
れて二次公害をひき起こすことから、脱硝装置に
おいては、NOxを低減すると同時に、反応器出
口NH3を極力抑えることが重要である。この対
策としては、排ガス源の運用条件の変化に追従し
て、いかに最適なNH3量を注入出来る制御方式
を採用するかにあるといつても過言ではない。
従来採用されているNH3注入量制御方式は、
基本的には、排ガス中のNOx濃度と排ガス量と
からNOx量を計測し、このNOx量に比例させて
NH3量を注入する、いわゆる〔NH3〕／〔NOx〕
モル比一定制御方式と、脱硝反応器出口のNH3
濃度を計測して、この値が一定になるように脱硝
反応器入口NH3注入量を制御する、いわゆる、
脱硝反応器出口NH3濃度一定制御方式とがある。
基本的には、排ガス中のNOx濃度と排ガス量と
からNOx量を計測し、このNOx量に比例させて
NH3量を注入する、いわゆる〔NH3〕／〔NOx〕
モル比一定制御方式と、脱硝反応器出口のNH3
濃度を計測して、この値が一定になるように脱硝
反応器入口NH3注入量を制御する、いわゆる、
脱硝反応器出口NH3濃度一定制御方式とがある。
しかしながら、前者の方式は脱硝触媒が排ガス
温度の変化や、排ガス量の変化によつて性能が大
巾に変化することから、これ等の原因によつて性
能が低下した場合、脱硝反応器出口NH3濃度が
増加するという欠点がある。また脱硝触媒自体の
活性劣化が生じた場合も脱硝反応器出口NH3濃
度が増加する。
温度の変化や、排ガス量の変化によつて性能が大
巾に変化することから、これ等の原因によつて性
能が低下した場合、脱硝反応器出口NH3濃度が
増加するという欠点がある。また脱硝触媒自体の
活性劣化が生じた場合も脱硝反応器出口NH3濃
度が増加する。
一方、後者の制御方式の場合はNH3のサンプ
リング方法や分析計の信頼性が低く、正確な制御
ができないという欠点がある。このため、前者の
制御方式と併用した方式等も種々提案されている
が、煩雑となるので実用的方法とはいえない。
リング方法や分析計の信頼性が低く、正確な制御
ができないという欠点がある。このため、前者の
制御方式と併用した方式等も種々提案されている
が、煩雑となるので実用的方法とはいえない。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、排ガス源のいかなる排ガス条件下において
も、脱硝反応器出口のNH3濃度を設定値に抑え、
NOxを最大限に低減することができるNH3注入
量制御方法を提供することにある。
くし、排ガス源のいかなる排ガス条件下において
も、脱硝反応器出口のNH3濃度を設定値に抑え、
NOxを最大限に低減することができるNH3注入
量制御方法を提供することにある。
本発明は、排ガス流量と脱硝反応器出入口（出
口および入口）のNOx濃度を実測し、該脱硝反
応器出入口のNOx濃度から理論的に必要な反応
器入口NH3濃度を算出し、これに合致するよう
にNH3流量を調節するようにしたものである。
すなわち、本発明は、通常の排ガスを処理する脱
硝装置において、脱硝触媒上でのNOxとNH3と
の反応が一定のモル比で進むことに着目し、処理
ガス量と脱硝反応器の出入口NOx濃度を計測し、
これ等の値から脱硝反応器出口のNH3濃度が設
定値になるような脱硝反応器入口NH3注入量を
理論的に演算させ、この値になるようにNH3流
量調節弁を自動制御するものである。
口および入口）のNOx濃度を実測し、該脱硝反
応器出入口のNOx濃度から理論的に必要な反応
器入口NH3濃度を算出し、これに合致するよう
にNH3流量を調節するようにしたものである。
すなわち、本発明は、通常の排ガスを処理する脱
硝装置において、脱硝触媒上でのNOxとNH3と
の反応が一定のモル比で進むことに着目し、処理
ガス量と脱硝反応器の出入口NOx濃度を計測し、
これ等の値から脱硝反応器出口のNH3濃度が設
定値になるような脱硝反応器入口NH3注入量を
理論的に演算させ、この値になるようにNH3流
量調節弁を自動制御するものである。
ボイラ、ガスタービン、加熱炉等からの燃焼排
ガス中のNOxはその殆んどがNOとNO2とからな
り、しかもNOが90％以上を占めている。このよ
うな排ガスを脱硝処理する場合、脱硝触媒（例え
ば酸化チタン系）上でのNOxとNH3との反応は、
次の(1)、(2)式で進むことが明らかになつている。
ガス中のNOxはその殆んどがNOとNO2とからな
り、しかもNOが90％以上を占めている。このよ
うな排ガスを脱硝処理する場合、脱硝触媒（例え
ば酸化チタン系）上でのNOxとNH3との反応は、
次の(1)、(2)式で進むことが明らかになつている。
NO＋NH3＋１／４O2→N2＋３／２H2O (1)
NO＋NO2＋2NH3→2N2＋3H2O (2)
これ等の反応式からNOxはNH3と１：１の等
モル比で反応することが判る。なお、実験例にお
いても、第１図に示すようにNO300ppm、
NO20ppm、およびNO450ppm、NO2150ppmの
二種のガス（○印および●印）についてTiO2系
触媒を用い脱硝テストを行つたが、NH3／NOx
モル比に対する脱硝率の実測値は等モル理論反応
理論線Ｔと良好に一致することが分つた。
モル比で反応することが判る。なお、実験例にお
いても、第１図に示すようにNO300ppm、
NO20ppm、およびNO450ppm、NO2150ppmの
二種のガス（○印および●印）についてTiO2系
触媒を用い脱硝テストを行つたが、NH3／NOx
モル比に対する脱硝率の実測値は等モル理論反応
理論線Ｔと良好に一致することが分つた。
上記より脱硝反応器入口NH3注入量は次式で
理論的に計算することができる。
理論的に計算することができる。
VNH3＝
VGAS｛〔NOx〕IN−〔NOx〕OUT＋〔NH3〕OUT｝
ここで
VNH3：NH3注入量（Ｎm3／ｈ）
VGAS：処理排ガス量（Ｎm3／ｈ、乾ガス規準）
〔NOx〕IN：入口NOx濃度（ppm×10-6、乾ガス
規準） 〔NOx〕OUT：出口NOx濃度（ppm×10-6、乾ガス
規準） 〔NH3〕OUT：出口NH3濃度（ppm×10-6、乾ガス
規準） 本発明は、典型的には上記関係式を用いて脱硝
反応器出口のNH3濃度が常に設定値になるよう
に、脱硝反応器入口のNH3注入量を制御するも
のである。
規準） 〔NOx〕OUT：出口NOx濃度（ppm×10-6、乾ガス
規準） 〔NH3〕OUT：出口NH3濃度（ppm×10-6、乾ガス
規準） 本発明は、典型的には上記関係式を用いて脱硝
反応器出口のNH3濃度が常に設定値になるよう
に、脱硝反応器入口のNH3注入量を制御するも
のである。
以下、本発明の具体的実施例を第２図によつて
説明する。
説明する。
図において、排ガス源１からの排ガスは脱硝反
応器２へと導びかれるが、この過程で、最適の
NH3量がNH3流量調節弁３によつて排ガス中に
均一に注入される。流量調節弁３の制御機構は、
脱硝反応器入口NOx濃度検出計５、同出口NOx
濃度検出計６、同出口NH3濃度設定器７、およ
びこれらの計器信号を入力して演算する演算装置
８と、排ガス流量発信装置４および該演算装置８
の信号を入力して所定の演算を行なう演算装置９
と、該演算装置９の演算値とNH3流量検出器１
１の実測値を比較して適正流量になるように調節
するNH3流量調節器１０とからなる。
応器２へと導びかれるが、この過程で、最適の
NH3量がNH3流量調節弁３によつて排ガス中に
均一に注入される。流量調節弁３の制御機構は、
脱硝反応器入口NOx濃度検出計５、同出口NOx
濃度検出計６、同出口NH3濃度設定器７、およ
びこれらの計器信号を入力して演算する演算装置
８と、排ガス流量発信装置４および該演算装置８
の信号を入力して所定の演算を行なう演算装置９
と、該演算装置９の演算値とNH3流量検出器１
１の実測値を比較して適正流量になるように調節
するNH3流量調節器１０とからなる。
NH3注入量制御は、脱硝反応器の上流側に設
置された入口NOx濃度検出計５と下流側に設置
された出口NOx濃度検出計６とによりそれぞれ
分析された入口NOx濃度〔NOx〕INと出口NOx濃
度〔NOx〕OUT、および脱硝反応器２の出口NH3濃
度設定器７で任意にセツトされた出口NH3濃度
〔NH3〕OUTを電気信号として演算装置８に入力す
る。演算装置８では、Ｋ＝〔NOx〕IN−〔NOx〕OUT＋
〔NH3〕OUTの加減演算が行なわれる。
置された入口NOx濃度検出計５と下流側に設置
された出口NOx濃度検出計６とによりそれぞれ
分析された入口NOx濃度〔NOx〕INと出口NOx濃
度〔NOx〕OUT、および脱硝反応器２の出口NH3濃
度設定器７で任意にセツトされた出口NH3濃度
〔NH3〕OUTを電気信号として演算装置８に入力す
る。演算装置８では、Ｋ＝〔NOx〕IN−〔NOx〕OUT＋
〔NH3〕OUTの加減演算が行なわれる。
次にこの演算装置８からのＫなる電気信号と排
ガス源１の排ガス流量発信装置４により実測され
た排ガス流量VGASの電気信号とを演算装置９に入
力する。演算器９においては、VNH3＝Ｋ×VGASの
掛算演算を行なわれる。ここで演算された結果の
VNH3はこの時点での脱硝反応器２の出口NH3濃
度を設定値〔NH3〕OUTに維持すべき脱硝反応器２
の入口NH3注入量となる。
ガス源１の排ガス流量発信装置４により実測され
た排ガス流量VGASの電気信号とを演算装置９に入
力する。演算器９においては、VNH3＝Ｋ×VGASの
掛算演算を行なわれる。ここで演算された結果の
VNH3はこの時点での脱硝反応器２の出口NH3濃
度を設定値〔NH3〕OUTに維持すべき脱硝反応器２
の入口NH3注入量となる。
演算器９から出力された入口NH3注入量VNH3
は次にNH3流量調節器１０に入り、NH3流量検
出器１１のNH3流量が入口NH3注入量VNH3にな
るようにNH3流量調節器１０からNH3調節弁３
へ信号が送られる。このようにして、脱硝反応器
出口のNH3濃度が常に設定値になるように自動
的に制御される。
は次にNH3流量調節器１０に入り、NH3流量検
出器１１のNH3流量が入口NH3注入量VNH3にな
るようにNH3流量調節器１０からNH3調節弁３
へ信号が送られる。このようにして、脱硝反応器
出口のNH3濃度が常に設定値になるように自動
的に制御される。
なお、本発明では排ガス流量信号を排ガス流量
発信装置からの信号としたが、これは必ずしも排
ガス流量を直接計測した流量信号でなくてもよ
く、排ガス源の燃焼負荷、燃料流量、燃焼空気流
量のような燃焼理論式によつて換算可能な関係が
あり、互いに同質なものとして取り扱うことがで
きる量の発信装置からの信号を使用してもよい。
発信装置からの信号としたが、これは必ずしも排
ガス流量を直接計測した流量信号でなくてもよ
く、排ガス源の燃焼負荷、燃料流量、燃焼空気流
量のような燃焼理論式によつて換算可能な関係が
あり、互いに同質なものとして取り扱うことがで
きる量の発信装置からの信号を使用してもよい。
第３図は、本発明の他の実施例を示す装置系統
図であり、第２図と異なる点は、排ガス流量発信
装置４の出力側に演算器８Ｂを設け、該演算器８
Ａに入口NOx温度検出計５および排ガス流量発
信装置４の各信号を入力し、入口NOx量（VNOx）
を計算し、これを演算器９Ａに入力して同様な計
算を行うものである。すなわち、排ガス源１の排
ガス流量発信装置４と脱硝反応器入口NOx濃度
検出計５からの電気信号は演算器８Ｂへ入力さ
れ、次式の演算が行われる VNOx＝〔NOx〕IN×VGAS ここでVNOX：入口NOx量（Ｎm3／ｈ）、 他記号は前出のものと同じ。
図であり、第２図と異なる点は、排ガス流量発信
装置４の出力側に演算器８Ｂを設け、該演算器８
Ａに入口NOx温度検出計５および排ガス流量発
信装置４の各信号を入力し、入口NOx量（VNOx）
を計算し、これを演算器９Ａに入力して同様な計
算を行うものである。すなわち、排ガス源１の排
ガス流量発信装置４と脱硝反応器入口NOx濃度
検出計５からの電気信号は演算器８Ｂへ入力さ
れ、次式の演算が行われる VNOx＝〔NOx〕IN×VGAS ここでVNOX：入口NOx量（Ｎm3／ｈ）、 他記号は前出のものと同じ。
演算器８Ｂで得られた入口NOx量（VNOx）の
信号は演算器９Ａに入力され、一方、脱硝反応器
入口NOx濃度検出計５、脱硝反応器出口NOx濃
度検出計６および脱硝反応器出口NH3濃度設定
器７からの電気信号は演算器８Ａに入力され、次
式の演算によつて脱硝反応器入口での理論計算上
の〔NH3〕／〔NOx〕モル比Ｍが求められる。
信号は演算器９Ａに入力され、一方、脱硝反応器
入口NOx濃度検出計５、脱硝反応器出口NOx濃
度検出計６および脱硝反応器出口NH3濃度設定
器７からの電気信号は演算器８Ａに入力され、次
式の演算によつて脱硝反応器入口での理論計算上
の〔NH3〕／〔NOx〕モル比Ｍが求められる。
Ｍ＝〔NOx〕IN−〔NOx〕OUT＋〔NH3〕OUT／〔NOx〕IN
ここで右辺の項の記号は前出のものと同じ。
次に上記Ｍなる信号を演算器９Ａに入力する。
演算器９Ａでは次の演算を行い、脱硝反応器入口
に注入すべきNH3注入量が算出される。以下、
NH3流量調節弁３により、NH3注入量が制御さ
れる。
演算器９Ａでは次の演算を行い、脱硝反応器入口
に注入すべきNH3注入量が算出される。以下、
NH3流量調節弁３により、NH3注入量が制御さ
れる。
VNH3＝Ｍ×VNOx
ここで記号VNH3は前出のものと同じ。
上記実施例は、一般燃焼排ガス脱硝を対象とし
た制御方式であるが、酸洗排ガスなどのように
NO2／NOxが１／２を越える排ガスを脱硝処理
する場合は、前出の(2)式の反応と次の(3)式の反応
とによつて脱硝反応が進行する。
た制御方式であるが、酸洗排ガスなどのように
NO2／NOxが１／２を越える排ガスを脱硝処理
する場合は、前出の(2)式の反応と次の(3)式の反応
とによつて脱硝反応が進行する。
6NO2＋8NH3＝7N2＋12H2O (3)
このような場合においても、反応が理論的に進
み、(2)式と(3)式との反応では(2)式の反応が(3)式の
反応より速く進むことが実験的にも明らかとなつ
ており、〔NO2〕／〔NO〕のモル比が判れば理
論的にNH3注入量を計算することができ、同様
に本発明を適用することができる。
み、(2)式と(3)式との反応では(2)式の反応が(3)式の
反応より速く進むことが実験的にも明らかとなつ
ており、〔NO2〕／〔NO〕のモル比が判れば理
論的にNH3注入量を計算することができ、同様
に本発明を適用することができる。
以上、本発明によれば、排ガス源の排ガス流量
と脱硝反応器出入口のNOx濃度の実測値を入力
信号として用い、該脱硝反応器出入口のNOx濃
度から理論的に必要な反応器入口NH3濃度を算
出するため、排ガス源の運転条件の変化や脱硝触
媒自体の活性の変化に追従し、常に最適な脱硝反
応器入口のNH3注入量の制御が可能になり、し
かもNH3分析計を用いることなく制御すること
ができるため、制御の精度および信頼性を高める
ことができ、さらに制御機構が簡単なことから、
経済的なNH3注入量制御装置とすることができ
る。
と脱硝反応器出入口のNOx濃度の実測値を入力
信号として用い、該脱硝反応器出入口のNOx濃
度から理論的に必要な反応器入口NH3濃度を算
出するため、排ガス源の運転条件の変化や脱硝触
媒自体の活性の変化に追従し、常に最適な脱硝反
応器入口のNH3注入量の制御が可能になり、し
かもNH3分析計を用いることなく制御すること
ができるため、制御の精度および信頼性を高める
ことができ、さらに制御機構が簡単なことから、
経済的なNH3注入量制御装置とすることができ
る。
第１図は、一般燃焼排ガスを処理する脱硝触媒
上でのNOxとNH3との反応機構を裏付ける実験
結果の一例を示す図、第２図は、本発明の一実施
例を示す装置系統図、第３図は、本発明と同一機
能を有する他の一実施例を示す装置系統図であ
る。 １……排ガス源、２……脱硝反応器、３……
NH3流量調節弁、４……排ガス流量発信装置、
５……入口NOx濃度検出計、６……出口NOx濃
度検出計、７……出口NH3濃度設定器、８……
演算器、９……演算器、１０……NH3流量調節
器、１１……NH3流量検出器。
上でのNOxとNH3との反応機構を裏付ける実験
結果の一例を示す図、第２図は、本発明の一実施
例を示す装置系統図、第３図は、本発明と同一機
能を有する他の一実施例を示す装置系統図であ
る。 １……排ガス源、２……脱硝反応器、３……
NH3流量調節弁、４……排ガス流量発信装置、
５……入口NOx濃度検出計、６……出口NOx濃
度検出計、７……出口NH3濃度設定器、８……
演算器、９……演算器、１０……NH3流量調節
器、１１……NH3流量検出器。
Claims (1)
- １ 排ガス流量発信装置と、脱硝反応器出入口
NOx濃度検出装置と、脱硝反応器出口NH3濃度
設定器と、前記排ガス流量発信装置、脱硝反応器
出入口NOx濃度検出装置の各実測値および任意
にセツト可能な脱硝反応器出口NH3濃度設定器
からの設定値を入力し、理論的な脱硝反応器入口
NH3注入量を演算させる演算装置と、該演算値
を入力し、NH3流量検出器の流量実測値と比較
して該実測値が演算値と一致するようにNH3流
量を調節するNH3流量調節弁とを備えたことを
特徴とするアンモニア注入量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076420A JPS57194031A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Controller for injection rate of ammonia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076420A JPS57194031A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Controller for injection rate of ammonia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57194031A JPS57194031A (en) | 1982-11-29 |
| JPH0257980B2 true JPH0257980B2 (ja) | 1990-12-06 |
Family
ID=13604692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56076420A Granted JPS57194031A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Controller for injection rate of ammonia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57194031A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5233876A (en) * | 1991-04-04 | 1993-08-10 | The Dow Chemical Company | Apparatus and methods for on-line analysis of one or more process streams |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5140371A (en) * | 1974-10-04 | 1976-04-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Haigasuchuno nox no nh3 setsushokukangenhoniokeru nh3 chunyuryoseigyohoho |
-
1981
- 1981-05-22 JP JP56076420A patent/JPS57194031A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5140371A (en) * | 1974-10-04 | 1976-04-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Haigasuchuno nox no nh3 setsushokukangenhoniokeru nh3 chunyuryoseigyohoho |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57194031A (en) | 1982-11-29 |
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