JPH04176325A - 脱硝方法 - Google Patents
脱硝方法Info
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- JPH04176325A JPH04176325A JP2302705A JP30270590A JPH04176325A JP H04176325 A JPH04176325 A JP H04176325A JP 2302705 A JP2302705 A JP 2302705A JP 30270590 A JP30270590 A JP 30270590A JP H04176325 A JPH04176325 A JP H04176325A
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Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はアンモニアを用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を還
元する脱硝方法に関する。
元する脱硝方法に関する。
従来から、燃焼排ガス等の各種ガスに含まれる窒素酸化
物を処理するために、アンモニアを還元剤として用いる
乾式脱硝方法が広く利用されている。この技術では通例
触媒を内蔵した反応器に処理すべきガス（以下処理ガス
と称す）を導き、処理ガス中に含まれる窒素酸化物の量
に応じてアンモニアを供給し、両者を反応させる。この
とき、アンモニアの供給量が不足すると未処理の窒素酸
化物が多くなってしまい、アンモニアが多すぎるとアン
モニアが系外に排出されてしまうので、窒素酸化物量に
応じてアンモニアの供給量を的確に制御することが重要
である。
物を処理するために、アンモニアを還元剤として用いる
乾式脱硝方法が広く利用されている。この技術では通例
触媒を内蔵した反応器に処理すべきガス（以下処理ガス
と称す）を導き、処理ガス中に含まれる窒素酸化物の量
に応じてアンモニアを供給し、両者を反応させる。この
とき、アンモニアの供給量が不足すると未処理の窒素酸
化物が多くなってしまい、アンモニアが多すぎるとアン
モニアが系外に排出されてしまうので、窒素酸化物量に
応じてアンモニアの供給量を的確に制御することが重要
である。
これまで通例採られてきたアンモニア供給量制御方法は
、反応器入口の処理ガスの流量および窒素酸化物濃度か
ら窒素酸化物量を求め、これを還元するのに化学量論的
に必要とされる量のアンモニアを供給するという方法で
ある。
、反応器入口の処理ガスの流量および窒素酸化物濃度か
ら窒素酸化物量を求め、これを還元するのに化学量論的
に必要とされる量のアンモニアを供給するという方法で
ある。
しかしながら、処理ガス中の窒素酸化物濃度が速くかつ
大きく変動し また窒素酸化物の組成比（Ｎｏ／Ｎ０２
）も変動するような場合には、従来のアンモニア供給量
制御では対処できず、窒素酸化物あるいはアンモニアが
規定量以上に排出されてしまうという問題があった。こ
れは主に分析計器の精度、応答時間の遅れに起因し、ま
た窒素酸化物の組成比を正確に知ることが困難なこと、
コスト上、反応器入口側におけるガス流量、反応器出口
側の未反応アンモニア濃度が測定されていないこと等の
要素にもよる。
大きく変動し また窒素酸化物の組成比（Ｎｏ／Ｎ０２
）も変動するような場合には、従来のアンモニア供給量
制御では対処できず、窒素酸化物あるいはアンモニアが
規定量以上に排出されてしまうという問題があった。こ
れは主に分析計器の精度、応答時間の遅れに起因し、ま
た窒素酸化物の組成比を正確に知ることが困難なこと、
コスト上、反応器入口側におけるガス流量、反応器出口
側の未反応アンモニア濃度が測定されていないこと等の
要素にもよる。
ところで粒状触媒等はアンモニア吸着容量が大きく、触
媒層がバッファータンクとして働き、多少の窒素酸化物
量等の変動を吸収するという作用がある。これを利用し
た技術の一例として、特公昭５７−４３２９４号公報に
は、アンモニアの吸着機能を内在する脱硝反応槽に、ア
ンモニアを触媒に吸着するように断続的に供給するとい
う方法が開示されている。しかしこのような技術では、
触媒に吸着能を期待するため、本来の触媒作用と吸着能
を独立に考えることが困難になり、設計上の自由度が制
限されること、また基本的にＮＯ×還元に要する量を超
えるアンモニアが触媒層に蓄えられているため、出口Ｎ
Ｏ２濃度がＯ付近になるため、アンモニアリークのおそ
れがあること等の問題がある。さらに最近の傾向として
ハニカム状の触媒等コンパクトな触媒が採用されつつあ
るが、このような触媒はアンモニア吸着能が低く上記緩
衝作用は期待できず、従って上記の類の技術を適用する
ことはできない。
媒層がバッファータンクとして働き、多少の窒素酸化物
量等の変動を吸収するという作用がある。これを利用し
た技術の一例として、特公昭５７−４３２９４号公報に
は、アンモニアの吸着機能を内在する脱硝反応槽に、ア
ンモニアを触媒に吸着するように断続的に供給するとい
う方法が開示されている。しかしこのような技術では、
触媒に吸着能を期待するため、本来の触媒作用と吸着能
を独立に考えることが困難になり、設計上の自由度が制
限されること、また基本的にＮＯ×還元に要する量を超
えるアンモニアが触媒層に蓄えられているため、出口Ｎ
Ｏ２濃度がＯ付近になるため、アンモニアリークのおそ
れがあること等の問題がある。さらに最近の傾向として
ハニカム状の触媒等コンパクトな触媒が採用されつつあ
るが、このような触媒はアンモニア吸着能が低く上記緩
衝作用は期待できず、従って上記の類の技術を適用する
ことはできない。
本発明の目的は、前述の問題点を解決し、脱硝プロセス
における大きく速い変動にも的確に対処でき、またいか
なる触媒の種類にも対応でき、窒素酸化物の排出を安定
して微量に抑え、がつアンモニアリークを回避すること
のできる脱硝方法を提供することである。
における大きく速い変動にも的確に対処でき、またいか
なる触媒の種類にも対応でき、窒素酸化物の排出を安定
して微量に抑え、がつアンモニアリークを回避すること
のできる脱硝方法を提供することである。
本発明は、窒素酸化物含有ガス中の窒素酸化物を反応器
に供給し、窒素酸化物をアンモニアで還元する脱硝方法
において、反応器に供給される窒素酸化物を還元するの
に必要なアンモニアの化学量論量の一定割合量のアンモ
ニ乙 および反応器出口の窒素酸化物濃度によりフィー
ドバック制御された量のアンモニアを反応器に供給する
脱硝方法である。
に供給し、窒素酸化物をアンモニアで還元する脱硝方法
において、反応器に供給される窒素酸化物を還元するの
に必要なアンモニアの化学量論量の一定割合量のアンモ
ニ乙 および反応器出口の窒素酸化物濃度によりフィー
ドバック制御された量のアンモニアを反応器に供給する
脱硝方法である。
本発明においては、供給アンモニア量は２つの制御によ
って決定される。一つは、入口ＮＯ７濃度（量）により
、アンモニアの必要な化学量論量の一部（一定割合）を
決定するいわば副制御である。
って決定される。一つは、入口ＮＯ７濃度（量）により
、アンモニアの必要な化学量論量の一部（一定割合）を
決定するいわば副制御である。
この副制御分ではアンモニアが不足気味になるが、この
不足分を、もう一つの制御である出口Ｎ０８濃度による
フィードバック制御により決定し、両者の総量を供給す
ることで出口ＮＯ２濃度を所定値以下にすることができ
る。
不足分を、もう一つの制御である出口Ｎ０８濃度による
フィードバック制御により決定し、両者の総量を供給す
ることで出口ＮＯ２濃度を所定値以下にすることができ
る。
このフィードバンクＦＦｔＩＩ御により、入口窒素酸化
物量の変＊ ＮＯｘ計の精度や応答性、Ｎｏ／ＮＯ２比
の変動、ＮＨ３の吸着等による制御上の不確定要素にか
かわらず、出口ＮＯｘ濃度を低く抑えることができる。
物量の変＊ ＮＯｘ計の精度や応答性、Ｎｏ／ＮＯ２比
の変動、ＮＨ３の吸着等による制御上の不確定要素にか
かわらず、出口ＮＯｘ濃度を低く抑えることができる。
また主制御及び副制御の制御パラメータを変更すること
により出口ＮＯｘ濃度を任意のレベルに設定できる（つ
まり微量のＮＯ，を安定して排出できる）ため、ＮＨ３
の供給過剰が防止さＬ ＮＨ３のリークを避けること
ができる。
により出口ＮＯｘ濃度を任意のレベルに設定できる（つ
まり微量のＮＯ，を安定して排出できる）ため、ＮＨ３
の供給過剰が防止さＬ ＮＨ３のリークを避けること
ができる。
アンモニア供給量は次式で表される。
（ＮＨ３供給量）＝（ＮＨ３理論量）×ａ×β
エ（ＮＨ３理論量） ＝ （ＮＨ３／Ｎｏ、モル比）
×（処理ガス入口流量）×（入口Ｎｏ、濃度） ■式Ｉ
を変形すると、 （ＮＨ３供給量） ＝ （ＮＨ３理論量）×ａ＋（ＮＨ
３理論量）ｘｙｘ（β−１） ｍ式ｍ右辺第１項が
副制御分を表し、第２項が主制御（フィードバンク制御
）分を表す。次に各項について説明する。
エ（ＮＨ３理論量） ＝ （ＮＨ３／Ｎｏ、モル比）
×（処理ガス入口流量）×（入口Ｎｏ、濃度） ■式Ｉ
を変形すると、 （ＮＨ３供給量） ＝ （ＮＨ３理論量）×ａ＋（ＮＨ
３理論量）ｘｙｘ（β−１） ｍ式ｍ右辺第１項が
副制御分を表し、第２項が主制御（フィードバンク制御
）分を表す。次に各項について説明する。
（ＮＨ，／Ｎｏ、モル比）
一般にＮＯ８の組成比（Ｎｏ／Ｎ０２）は明かではなく
、従って操作条件を勘案してＮＯＸの組成比を適宜設定
（仮定）し、Ｎ０８を還元するのに必要なＮＨ３との化
学量論比である事項を決定する。例えば組成比を１７１
とすれば、事項は約１．１７となる。
、従って操作条件を勘案してＮＯＸの組成比を適宜設定
（仮定）し、Ｎ０８を還元するのに必要なＮＨ３との化
学量論比である事項を決定する。例えば組成比を１７１
とすれば、事項は約１．１７となる。
（処理ガス反応器入口流量）。
流量計がある場合には事項そその測定値とすればよいが
、一般に排ガス処理においてはガス量も多く、コスト上
の理由から流量計は通例設置されない。従って通例事項
は設計流量で設定するのが適当である。
、一般に排ガス処理においてはガス量も多く、コスト上
の理由から流量計は通例設置されない。従って通例事項
は設計流量で設定するのが適当である。
実際には、大気温度や大気湿度によってもガス量が変化
し、このため制御が難しくなる。本発明によればフィー
ドバック制御によりこのような場合でも十分対応できる
。
し、このため制御が難しくなる。本発明によればフィー
ドバック制御によりこのような場合でも十分対応できる
。
（入口ＮＯ４度）。
ＮＯ８分析計による測定値とする。
α 。
制御パラメータαは、βの関数形にもよるが、０．５を
超え１以下、好ましくは０．６以上０．８以下の範囲で
あり、操作条件に合わせて設定する。実際には試運転時
に最適値を求めるのが適当である。定性的には入口ＮＯ
８量の変動が大きい場合はどａを小さく設定する。
超え１以下、好ましくは０．６以上０．８以下の範囲で
あり、操作条件に合わせて設定する。実際には試運転時
に最適値を求めるのが適当である。定性的には入口ＮＯ
８量の変動が大きい場合はどａを小さく設定する。
β
制御パラメータβは１以上の値とし 出口ＮＯｘが大き
くなるほどβも大きくなるよう、出口Ｎ０８濃度の関数
として設定する。関数の形は特に制限はなく、例えば β＝ａ（出口Ｎｏ、濃度）十ｂ ■
（ただしβ≧１、ａ、 ｂ 常数）のように直線的
な関数とすればよい。事項も実際上は試運転等により具
体的に決めるのが適当である。
くなるほどβも大きくなるよう、出口Ｎ０８濃度の関数
として設定する。関数の形は特に制限はなく、例えば β＝ａ（出口Ｎｏ、濃度）十ｂ ■
（ただしβ≧１、ａ、 ｂ 常数）のように直線的
な関数とすればよい。事項も実際上は試運転等により具
体的に決めるのが適当である。
ＮＨ３理論量は処理ガス量、Ｎｏ／ＮＯ２比が設定値通
りで、ＮＯ８分析計の誤差も応答遅れもない場合に化学
量論的に必要とされるＮＨｌの量であり、このような場
合にはαβの値は１となる。
りで、ＮＯ８分析計の誤差も応答遅れもない場合に化学
量論的に必要とされるＮＨｌの量であり、このような場
合にはαβの値は１となる。
さて、式■およびｎに従ってアンモニアが供給される場
合、出口ＮＯｘ濃度は事実上ａのみの関数と考えること
ができる。ａを大きくすると出口ＮｏＸａ度は下がり、
ａを小さくすると出口ＮＯ４度は上がる。ａを大きくと
りすぎると出口ＮＯ，濃度が常にＯ付近となり、アンモ
ニア過剰供給およびそれによるアンモニアリークのおそ
れがあるため、現実的には出口Ｎｏ、 ９度が２０〜４
０ｐｐｍ程度になるようαを設定するのが好ましい。
合、出口ＮＯｘ濃度は事実上ａのみの関数と考えること
ができる。ａを大きくすると出口ＮｏＸａ度は下がり、
ａを小さくすると出口ＮＯ４度は上がる。ａを大きくと
りすぎると出口ＮＯ，濃度が常にＯ付近となり、アンモ
ニア過剰供給およびそれによるアンモニアリークのおそ
れがあるため、現実的には出口Ｎｏ、 ９度が２０〜４
０ｐｐｍ程度になるようαを設定するのが好ましい。
本発明によれば出口Ｎ０８濃度をαのみの関数として扱
えるため、入口ＮＯ８濃度が高くても低くても、出口Ｎ
Ｏ８濃度をほぼ一定にすることができる。
えるため、入口ＮＯ８濃度が高くても低くても、出口Ｎ
Ｏ８濃度をほぼ一定にすることができる。
実施例１
本発明の詳細な説明するために、第１図に脱硝プロセス
および制御のフローを示しへ ここでは簡単のため、説
明に必要な機器のみを示しである。
および制御のフローを示しへ ここでは簡単のため、説
明に必要な機器のみを示しである。
処理ガス源１からの処理ガスはアンモニア源２から供給
されるアンモニアと混合されて反応器３へと導か娼 反
応器内ではＮＯ，が還元される。反応器出口ガスは適宜
処理されて排出される。反応温度や反応器内の触媒の種
類等脱硝プロセス自体は公知の技術を特に制限なく適用
できる。
されるアンモニアと混合されて反応器３へと導か娼 反
応器内ではＮＯ，が還元される。反応器出口ガスは適宜
処理されて排出される。反応温度や反応器内の触媒の種
類等脱硝プロセス自体は公知の技術を特に制限なく適用
できる。
さて、反応器入口ＮＯ８濃度がＮＯ８分析計４で測定さ
汰 その信号が制御部７に送られる。式■に従い、入口
ＮＯ８濃度から還元反応に必要とされるＮＨ３理論量が
計算される。ここではＮＯとＮＯ３は等モルとして考え
て、（ＮＨ３／Ｎｏ、、モル比）＝１．１７と置き、ま
た処理ガス流量は設計流量としｔ４ 次にＮＨ３理論量にαを乗じる。ここではａを０．５か
ら１．０まで０．１ごとにかえて試験した。
汰 その信号が制御部７に送られる。式■に従い、入口
ＮＯ８濃度から還元反応に必要とされるＮＨ３理論量が
計算される。ここではＮＯとＮＯ３は等モルとして考え
て、（ＮＨ３／Ｎｏ、、モル比）＝１．１７と置き、ま
た処理ガス流量は設計流量としｔ４ 次にＮＨ３理論量にαを乗じる。ここではａを０．５か
ら１．０まで０．１ごとにかえて試験した。
一方、反応器量ロＮＯ，分析計５で測定された出口ＮＯ
ｘ濃度からβが算出される。ここでは第２図に示した関
数を採用した。
ｘ濃度からβが算出される。ここでは第２図に示した関
数を採用した。
上記ＮＨ，理論量にαを乗じた値に、このβを乗じると
、供給アンモニア量が得ら法 この値によりＮＨ３流量
調節弁が制御される。
、供給アンモニア量が得ら法 この値によりＮＨ３流量
調節弁が制御される。
ここでβの関数形は次のような点を考慮して決めり１）
βの関数の傾きが大きいほどフィードバックが強くかけ
られる。２）シがし大きいフィードバックは制御系の外
乱の要因となる。３）入ロＮＯ，変動が大きい場合を考
えると、ＮＨ３の流量調節計は小流量から大流量まで高
精度の制御が要求される。
βの関数の傾きが大きいほどフィードバックが強くかけ
られる。２）シがし大きいフィードバックは制御系の外
乱の要因となる。３）入ロＮＯ，変動が大きい場合を考
えると、ＮＨ３の流量調節計は小流量から大流量まで高
精度の制御が要求される。
大きなフィードバックのためＮＨ３流量調節計がハンチ
ングを起こすおそれがある。４）βの最大値を３として
おけばａ＝０．５にセットした場合でもαβ＝１．５と
なり、すなわち５０％のＮＨ３の過不足に対応できる。
ングを起こすおそれがある。４）βの最大値を３として
おけばａ＝０．５にセットした場合でもαβ＝１．５と
なり、すなわち５０％のＮＨ３の過不足に対応できる。
５）βを２次関数あるいは他の複雑な関数とすることも
可能だが、特に複雑にする必要もない。
可能だが、特に複雑にする必要もない。
さて処理ガス流量やＮｏ／ＮＯ２比等の不確定要素が設
定値（仮定値）からずれた場合について詳しく説明する
。例えばこのずれにより、ＮＨ３理論量が実際に反応に
必要な量より１０％不足した場合、系はσβ＝ １１０
．９＝＝； １．１１で安定する。本例における出口Ｎ
Ｏ８とａの関係をＱβで整理して図示すると、第３図の
ようになる。第３図中の各曲線は、次の各場合のもので
ある。
定値（仮定値）からずれた場合について詳しく説明する
。例えばこのずれにより、ＮＨ３理論量が実際に反応に
必要な量より１０％不足した場合、系はσβ＝ １１０
．９＝＝； １．１１で安定する。本例における出口Ｎ
Ｏ８とａの関係をＱβで整理して図示すると、第３図の
ようになる。第３図中の各曲線は、次の各場合のもので
ある。
ａβ＝０．８： ＮＨ３理論理論量２遇ａβ＝１．１：
ＮＨ３理論量 ９％不足ａβ＝１．２１ ＮＨ３理論
理論量１王場合、処理ガス流量やＮｏ／ＮＯ２比等の不
確定要素の変動により一１７％〜＋２５％のＮＨ３の過
不足が生じた場合でも、出口ＮＯ７を１５〜５０ｐｐｍ
の間で制御できる。
ＮＨ３理論量 ９％不足ａβ＝１．２１ ＮＨ３理論
理論量１王場合、処理ガス流量やＮｏ／ＮＯ２比等の不
確定要素の変動により一１７％〜＋２５％のＮＨ３の過
不足が生じた場合でも、出口ＮＯ７を１５〜５０ｐｐｍ
の間で制御できる。
このように、本発明によればＮｏ／Ｎｏ２比、処理ガス
流量変動、ＮＯｘ計分析精度等の不確定要素によりＮＨ
３に過不足が生じても、出口Ｎ０８濃度をある範囲内で
安定させることができる。この「ある範囲」は０からあ
る程度離れたところ（数十ｐｐｍ）に設定できるので、
アンモニアリークのおそれを回避することができる。
流量変動、ＮＯｘ計分析精度等の不確定要素によりＮＨ
３に過不足が生じても、出口Ｎ０８濃度をある範囲内で
安定させることができる。この「ある範囲」は０からあ
る程度離れたところ（数十ｐｐｍ）に設定できるので、
アンモニアリークのおそれを回避することができる。
実際にａの設定を変えて得たデータを第１表にまとめ！
ム 第工表かられかるように、σを大きくとれば出口ＮＯｘ
を低濃度で制御でき、その変動幅を小さくできる。また
リークＮＨ３を避けるためにはある程度σを小さくすれ
ばよい。本例設備のＮＨ３理論量の過不足は＋５〜−９
％（σβ＝０．９５〜１． １０）の特性であっち 〔発明の効果〕 本発明により、Ｎｏ／ＮＯａ比、処理ガス流量変紘Ｎ０
８計分析精度等の不確定要素にかかわらず、排出ＮＯ８
濃度を安定して低く抑え、かっＮＨｌの排出も抑えるこ
とのできる脱硝方法が提供された
ム 第工表かられかるように、σを大きくとれば出口ＮＯｘ
を低濃度で制御でき、その変動幅を小さくできる。また
リークＮＨ３を避けるためにはある程度σを小さくすれ
ばよい。本例設備のＮＨ３理論量の過不足は＋５〜−９
％（σβ＝０．９５〜１． １０）の特性であっち 〔発明の効果〕 本発明により、Ｎｏ／ＮＯａ比、処理ガス流量変紘Ｎ０
８計分析精度等の不確定要素にかかわらず、排出ＮＯ８
濃度を安定して低く抑え、かっＮＨｌの排出も抑えるこ
とのできる脱硝方法が提供された
第１図は本発明の方法を示すフロー印 第２図は実施例
における出口Ｎｏ，ｆｉ度と制御パラメータの相関を示
す１ 第３図は実施例における制御パラメータと出口Ｎ
０８濃度の相関を示す図である。 １ 処理ガス源 ２ アンモニア源３ 反応器
４、５ＮＯ，分析計７ 制御部 特許出願人 住友ケミカルエンジニアリング株式会社 代 理 人 弁理士 若林 忠 出口ＮＯだ層重［ｐｐｍ１ 第２図 α［−〕 第３図
における出口Ｎｏ，ｆｉ度と制御パラメータの相関を示
す１ 第３図は実施例における制御パラメータと出口Ｎ
０８濃度の相関を示す図である。 １ 処理ガス源 ２ アンモニア源３ 反応器
４、５ＮＯ，分析計７ 制御部 特許出願人 住友ケミカルエンジニアリング株式会社 代 理 人 弁理士 若林 忠 出口ＮＯだ層重［ｐｐｍ１ 第２図 α［−〕 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、窒素酸化物含有ガス中の窒素酸化物を反応器に供給
し、窒素酸化物をアンモニアで還元する脱硝方法におい
て、 反応器に供給される窒素酸化物を還元するのに必要なア
ンモニアの化学量論量の一定割合量のアンモニア、およ
び反応器出口の窒素酸化物濃度によりフィードバック制
御された量のアンモニアを反応器に供給する脱硝方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302705A JP3051442B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302705A JP3051442B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 脱硝方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04176325A true JPH04176325A (ja) | 1992-06-24 |
| JP3051442B2 JP3051442B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=17912196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2302705A Expired - Lifetime JP3051442B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051442B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08318132A (ja) * | 1995-05-29 | 1996-12-03 | Nisshin Steel Co Ltd | 排ガスの脱硝処理方法および脱硝装置 |
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