JPH04150921A - 脱硝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ぐ産業上の利用分野） 本発明は、ボイラの燃焼排ガスダクト内に脱硝触媒を装
填し、その上流にアンモニア供給口を設けた脱硝装置に
関し、特に、ＮＯｘ制御装置を備えた脱硝装置に関する
。

（従来の技術） 第３図は、脱硝装置の概念図であり、ボイラの燃焼排ガ
スダクト内に脱硝触媒を装填し、その上流に流量制御弁
を備えたアンモニア供給管を配置したものであり、排ガ
ス中の窒素酸化物（ＮＯｘ−）ｌｏ＋Ｎ０ｙ）を供給管
のノズルから噴射されるアンモニアと触媒上で反応させ
、次式のように窒素ガスに還元することにより、排ガス
を浄化するものである。

４ＮＯ＋４Ｎｔ１３＋Ｏｔ→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・・
・・　■２ＮＯ，＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎｔ＋６Ｈ，Ｏ
・・・・・・　■ところで、ボイラから発生する排ガス
中のＮＯｘは、９９％以上Ｎｏであり、脱硝装置におけ
るＮＨ，との反応は■式のみと考えてよい。■式では、
ＮＨ。

１モルに対してＮＯ，（Ｎｏ）　１モルが反応するので
、モル比５−（Ｎｉｌ、供給量）バ脱硝入ロＮＯｘ量）
と定義し、脱硝装置に供給するＮＨ，が総て■式で反応
する理想的な状態では、下記の式が成立する。

モル比ｍ＝　（ＮＨｓ供給量）バ脱硝入ロＮＯ，量）＝
（脱硝入口ＮＯｘ濃度−脱硝出口ＮＯｘｍ度）バ脱硝入
ロＮＯｘ濃度）−脱硝率　　・・・・・・■実際には、
供給ＮＨ３総てがＮＯｘと反応せず、脱硝装置出口には
、未反応のＮＨ３が存在する。これを残留ＮＨ，と呼ぶ
と、■式は下記の式のようになる。

モル比ｍ＝（脱硝反応ＮＢ３Ｉｔ＋脱硝未反応Ｎｏ３１
１　）バ脱硝入ロＮＯｘ量） 一説硝率＋（残留ＮＨ３濃度）／（脱硝入口ＮＯｘ量）
・・・・・・■ 実際の脱硝装置では、残留ＮＨ，濃度は０．５〜１１１
ｐｍ＋。

脱硝装置人口Ｎ０ｘｉ！＊度は５０〜２００ｐｐ−であ
るから、モル比閣−説硝率としてもよい。

第２図は、従来の脱硝装置のＮＯｘ制御装置の概念図で
あり、ボイラへの燃料供給量りにより発生ガス量を関数
発生器１で算出し、脱硝装置入口のＮｏｘｌｅ度測定値
Ｃと上記ボイラの発生ガス量より排ガス中の全ＮＯｘ量
を積算器２で積算し、ボイラの各負荷変動における脱硝
装置入口のＮｏＸｅ度推定値から脱硝装置出口のＮＯｘ
濃度の目標値を減算した値をボイラの各負荷変動におけ
る脱硝装置入口のＮＯｘ濃度推定値で除算した値ｓ（モ
ル比）を関数発生器１３に設定し、該関数発生器１３か
らのモル比ｍに上記の排ガス中の全ＮＯｘ量を積算器８
で積算し、モル比バイアス１４を加算器１５で加算し、
脱硝装置へのＮＨ，供給量から該加算器１５で得た加算
値を減算器１６で減算し、該減算器１６の減算値をコン
トローラ１１に入力し、ｌｌＨ８流量制御弁１０を制御
するようにしたものである。

また、脱硝装置出口Ｎ０ｘｌｅ度測定値Ｅと目標値との
差を減算器１９で求め、コントローラ１８を介して上記
コントローラ１１の直前に設けた加算器１７に送り、そ
の加算値を上記コントローラ１１に送ってＮＨ３流童流
動制御弁を制御するようにした、ＮＨ３出口ＮＯｘ濃度
のカスケード制御手段を付設することも可能である。

以下、ボイラの具体例をベースにして説明する。

ボイラを１００％ＥＣＲ（経済的連続負荷＝Ｅｃｏｎｏ
ｍｉｃａｌＣｏｎｔｉｎｕａｓ　Ｒａｔｉｎｇ）で運転
するときにボイラ出口部のＮＯｘ濃度が１４０ｐｐｍ、
５０％ＥＣＲで運転するときには１００ｐｐ−であると
し、いずれの運転にいても、脱硝装置の出口部における
ＮＯｘ濃度の目標値２０ｐｐｍに維持するためには、Ｎ
Ｈ，リーク率をαとして１００％での要求されるモル比
ｍは、 重・（１４０−２０）／１４０＋α　・０８５７ｍ：（
１００−２０）／１００＋α＝０．８であり、α（０と
すると、モル比となるように、ＮＨ３を供給して脱硝装
置出口部のＮＯｘ濃度を抑制しようとするものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記の脱硝ＮＯｘ制御は、あくまでもモル比制御である
。すなわち、第４図に示すように、脱硝装置入口部のＮ
Ｏｘ濃度測定値でモル比ｍを算出したとき、脱硝装置入
口部のＮＯｘ濃度推定値（実線）と合致すると脱硝装置
出口部のＮＯｘ＃度は、２０ｐｐ＋ｅを維持することが
できる。

しかし、この方式の欠点は、ボイラのＮＯｘに影響を及
ぼす諸パラメータ（ＥＣＯ出口０．濃度、　ＯＦ八八人
入量ＧＲ投入量等）の変化及び使用燃料の変化（例えば
、高Ｎ分、低Ｎ分燃料、又は、重油から石炭への移行）
によって、脱硝装置入口分ＮＯｘ濃度（−点鎖線）が変
化すると、脱硝装置出口部ＮＯｘ！度を２０ｐｐｍに維
持制御することができない。即ち、設定モル比Ｍでは、
脱硝装置出口部ＮＯｘ１１度も第５図のように、２５〜
２８ｐｐｍとなる。

また、上記した第３図の脱硝装置出口部ＮＯｘ濃度を直
接制御するカスケード制御法もあるが、脱硝反応の応答
が非常に遅いため、制御するのが難しい。

そこで、本発明は、脱硝装置入口部のＮＯｘ濃度がどの
ように変化する場合においても、脱硝装置出口部のＮＯ
ｘ濃度を一定値に制御することのできる制御手段を備え
た脱硝装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ボイラの燃焼排ガスダクト内に脱硝触媒を装
填し、その上流にアンモニア注入口を設けた脱硝装置に
おいて、ボイラへの燃料供給量りにより発生ガス量を算
出する関数発生器１と、脱硝装置入口のｌｌ０Ｘ濃度測
定値Ｃと上記ボイラの発生ガス量より排ガス中の全ｌｌ
０Ｘ量を積算する積算器２と、ボイラの負荷変動已に対
応して脱硝装置入口のＮＯｘ濃度を推定する関数発生器
３と、脱硝装置入口のＮＯ，１度の測定値と負荷変動に
対応した推定値との比を除算する除算器４と、ボイラの
各負荷変動における脱硝装置入口のＮｏｘＪ度推定値か
ら脱硝装置出口のＮＯｘ濃度の目標値を減算した値をボ
イラの各負荷変動における脱硝装置入口のＮＯｘ濃度推
定値で除算した値をｍ（モル比）として（１−ｍ）を発
生する関数発生器５と、該関数発生器５からの（１−＋
ｅ）に上記除算器４からの比の値を積算する積算器６と
、１から該積算器６からの積算値を減算する減算器７と
、該減算器７からの減算値に上記の排ガス中の全ＮＯｘ
量を積算する積算器８と、脱硝装置へのアンモニア供給
量から該積算器８で得た積算値を減算する減算器９と、
該減算器９からの減算値によりアンモニア流量制御弁１
０を制御するようにしたことを特徴とする脱硝装置であ
る。

（作用） 本発明は、脱硝装置入口部のＮＯｘ濃度が当初の推定値
から変化する場合、その変化の程度により、モル比を変
化させることにより、脱硝装置出口部のＮＯｘ濃度を一
定値に制御するものである。

以下、ＮＨ８ＩＪ−り率〜０として説明すると、モル比
−（各負荷での脱硝入口ＮＯｘ推定値−説硝已口ＮＯｘ
目標値）／（各負荷での脱硝入口ＮＯｘ推定値）　　　
　　　　　　　　　　・・・・・■仮に、実際の脱硝装
置入口部の）ＩＯＸ濃度実測値が推定値と異なる場合、
脱硝装置出口部Ｎ０ＸＩＩ度の目標値を達成できるモル
比加“は ｍ゛−（脱硝人ロＪｉｏ、実測値−出口ＮＯｘ目標値）
／（脱硝入口ＮＯｘ実測値）　　　　　・・・・・■■
、■より、 １“−（脱硝入口ＮＯｘ実測値−（１−Ｉｍ）入口ＮＯ
ｘ推定値）／（脱硝入口ＮＯｘ実測値） −Ｉ−（１−ｍ）（入口ＮＯｘ推定値）／（脱硝入口Ｎ
Ｏ８実測値）　　　　・・・・・・■即ち、■式により
、脱硝装置入口部のＮＯｘ濃度推定値より求めたモル比
量を脱硝装置入口部のＮＯ。

濃度の実測値で補正した一°となるようにＮＨ，供給量
を制御すると、脱硝装置出口部ＮＯｘ濃度は、常に一定
に制御できる。

この効果を第４図により説明すると、１０（ＩＥｃＲで
運転されるボイラ出口部ＮＯｘ′ａ度が１４０ｐｐ請か
ら２００ｐｐｍと変化する場合、 ｔａ−（１４０−２０）／　１４０＝　１２０／１４０
であるから、ｔｓ’　＝　１−（１−１２０／１４０）
（１４０／２００）＝　０．９　（第４図の点線）とな
り、ＮＨ１ｌ供給量を制御すると、脱硝装置出口部ＮＯ
，濃度を２０ｐｐｍｌ二制御することができる。

（実施例） 第１図は、本発明の！１０８制御方式を示した概念図で
ある。ボイラの燃焼排ガスダクト内に脱硝触媒を装填し
、その上流にアンモニア注入口を設けた脱硝装置で、ボ
イラへの燃料供給量りより関数発生器１で発生ガス量を
算出し、脱硝装置入口のＮＯｘＯｘ濃度測定値上記ボイ
ラの発生ガス量より積算器２で排ガス中の全Ｎ０ｘｉｌ
を積算し、ボイラの負荷変動Ｂに対応して関数発生器３
で脱硝装置入口のＮＯｘ濃度を推定し、脱硝装置入口の
ＮＯｘ濃度の測定値と負荷変動に対応した推定値との比
を除算器４で除算し、ボイラの各負荷変動における脱硝
装置入口の？１ＯＩｌ濃度推定値から脱硝装置出口のＲ
Ｏｘ’ｆａ度の目標値を減算した値をボイラの各負荷変
動における脱硝装置入口のＮＯｘ濃度推定値で除算した
値をｍ（モル比）として、関数発生器５で（１−ｍ）を
発生し、該関数発生器５からの（１−ｍ）に上記除算器
４からの比の値を積算器６で積算し、１から該積算器６
からの積算値を減算器７で減算し、該減算器７からの減
算値に上記の排ガス中の全Ｎ０８量を積算器８で積算し
、脱硝装置へのアンモニア供給量から該積算器８で得た
積算値を減算器９で減算し、該減算器９で減算値により
アンモニア流量制御弁 １０を制御するようにしたもので、脱硝装置入口部のＮ
Ｏｘ濃度が当初の推定値から変化する場合、その変化の
程度により、モル比を変化させることにより、脱硝装置
出口部のＮＯｘ濃度を一定値に制御することを可能にし
たものである。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、■従来の
装置では、モル比バイアスによりバイアス増減を運転員
が調節するか、モル比藺を設定する関数発生器Ｆ（Ｘ）
をその都度変更していたが、本発明は、上記の構成を採
用することにより、脱硝装置入口部のＮ０１７１度が変
化するときには、自動的に設定値のモル比凱を変化させ
、脱硝装置出口部のＮＯｘ濃度を一定に保つことができ
る。

■負荷変動中にボイラの出口部ＮＯｘ濃度（脱硝装置入
口部Ｎｏｘｆｉ度）は変動するが、その変動により、旧
１．供給量をモル比を介して先行的に増減するため、負
荷変動時の脱硝装置出口部Ｎｏ制御が大幅に改善される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である脱硝装置のＮＯｘ制御方
式の概念図、第２図は脱硝装置の断面図、第３図は従来
のＮＯｘ制御方式の概念図、第４図は負荷変動に対する
モル比−１並びに、脱硝装置出口部のＮＯｘ濃度を示し
た図である。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ボイラの燃焼排ガスダクト内に脱硝触媒を装填し、そ
   の上流にアンモニア注入口を設けた脱硝装置において、
   ボイラへの燃料供給量Ｄにより発生ガス量を算出する関
   数発生器１と、脱硝装置入口のＮＯｘ濃度測定値Ｃと上
   記ボイラの発生ガス量より排ガス中の全ＮＯｘ量を積算
   する積算器２と、ボイラの負荷変動Ｂに対応して脱硝装
   置入口の推定ＮＯｘ濃度を設定した関数発生器３と、脱
   硝装置入口のＮＯｘ濃度の測定値と負荷変動に対応した
   推定値との比を除算する除算器４と、ボイラの各負荷変
   動における脱硝装置入口のＮＯｘ濃度推定値から脱硝装
   置出口のＮＯｘ濃度の目標値を減算した値をボイラの各
   負荷変動における脱硝装置入口のＮＯｘ濃度推定値で除
   算した値をｍ（モル比）とし、（１−ｍ）を発生する関
   数発生器５と、該関数発生器からの（１−ｍ）に上記除
   算器４からの比の値を積算する積算器６と、１から該積
   算器６からの積算値を減算する減算器７と、該減算器７
   からの減算値に上記の排ガス中の全ＮＯｘ量を積算する
   積算器８と、脱硝装置へのアンモニア供給量から該積算
   器８で得た積算値を減算する減算器９と、該減算器９か
   らの減算値によりアンモニア流量制御弁１０を制御する
   ようにしたことを特徴とする脱硝装置。