JPH0533088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば石炭焚きボイラ等の排ガス処理
に用いる脱硝装置に関するものである。

石炭焚きボイラの燃焼ガスに含まれる窒素酸化
物（NOX）の低減装置である脱硝装置は第１図
のような構成になつている。すなわち、図におい
て、１はボイラ火炉であり、２はこのボイラ火炉
１に空気を送風する押込通風機である。３はボイ
ラ火炉１からの排煙中に含まれる窒素酸化物をア
ンモニアとの反応により低減させる脱硝反応器で
あり、４は脱硝反応器３からのガスを導出する誘
引通風機、５はこの導出されたガスを外部に排出
するための煙突である。ボイラ火炉１からの排煙
はダクト６により脱硝反応器３、誘引通風機４を
経て煙突５に導かれ、この煙突５より排出され
る。７はアンモニアガスを発生するためのアンモ
ニアガス発生設備であり、８はこのアンモニアガ
ス発生設備７より発生されたアンモニアガスの注
入制御弁である。９はアンモニアガス量を調整す
るアンモニアガス注入制御装置であり、このアン
モニアガス注入制御装置９により、アンモニアガ
ス注入弁８はその開度を調整され、上記アンモニ
アガス発生設置７より発生されたアンモニアガス
の脱硝反応器３への注入量を制御するものであ
る。

すなわち、このような構成において、押込通風
機２により、ボイラ火炉１に空気を送風し、ボイ
ラ火炉１を燃焼させる。ボイラ火炉１からの排煙
は誘引通風機４によつて、煙突へと排出される
が、この時、脱硝反応器３により排煙中に含まれ
る窒素酸化物はアンモニアとの反応により低減さ
れる。

脱硝反応器３には、アンモニアガス発生設備７
より発生されたアンモニアガスが注入されてお
り、脱硝反応器３はこの注入されたアンモニアガ
スを窒素酸化物と反応させることにより低減させ
る。効率的な脱硝反応を行わせるため、アンモニ
アガス注入制御装置９により排煙中の窒素酸化物
濃度に応し、アンモニアガス注入弁８の開度を調
整し、アンモニアガス発生設備７より発生された
アンモニアガスの脱硝装置３への注入層を制御す
る。これによつて、規定濃度内の窒素酸化物濃度
にガス量を抑えて排煙することができるようにな
る。

ところで、このようなシステムにおける脱硝装
置の脱硝反応用アンモニアガス（NH₃）注入量
の目標値制御は第２図の如き系統により行つてい
る。すなわち、脱硝反応器３口（第１図における
Ａ点）でのNOx濃度を検出してその検出濃度に
応じた検出信号を発生するNOX濃度発信器２１
とボイラ火炉１への送風量を検出してその検出送
風量に応じた検出信号を発生する供給空気量発信
器２２を設け、この両検出信号を乗算器２３に与
えて乗算し、脱硝反応器入口Ａ点でのNOxの総
量を求める。

一方、脱硝反応器３へ注入されるアンモニアガ
ス量を検出し、その検出量に応じた検出信号を発
生するアンモニアガス量発生器２４を設けて、ア
ンモニアガス量を検出し、この検出したアンモニ
アガス量と上記演算して求めたNOxの総量をモ
ル比演算器２５に与えてこれらのモル比を求め
る。すなわち、モル比演算器２５はアンモニアガ
ス量とNOxの総量との比よりモル比を演算し、
このようにして求めたモル比は乗算器２６に上記
求めたNOxの総量とともに入力されて両者は乗
算され、NH₃要求量が求められる。このNH₃要
求量とアンモニアガス量発信器２４の出力するア
ンモニアガス量を減算器２７に与えてNH₃要求
量に対するアンモニアガス量の差を求め、偏差信
号として制御器２８に与える。制御器２８は上記
偏差信号が零になるような弁開度制御信号を出力
するもので、この弁開度制御信号をアンモニアガ
ス注入弁８に与えて弁開度を制御することによ
り、アンモニアガス注入弁８はその開度を調整さ
れ、上記アンモニアガス発生設備７より発生され
たアンモニアガスの脱硝反応器３への注入量が制
御される。

この制御系に於ける制御特性を第３図に示す。

すなわち、ａに示すように脱硝反応器入口
NOx総量が急変するとこれに追従してアンモニ
アガス注入量も増加するが、この増加は各発信器
２１，２２，２４の出力にて成されるので、ｂよ
うにやや遅れて変化する。従つて、脱硝反応器３
の出口NOx濃度は脱硝反応器入口NOx濃度の急
変時にほぼ時期を同じくしてNOx濃度が急上昇
し、その後、アンモニア注入量が増加するので、
次第に目標値が戻るが、遅れ要素のために一旦濃
度が下がり過ぎ、再び上昇して安定化する。

このような制御系は種々ある制御方式の中の一
例であつて、この他にもいろいろあるが、従来の
制御方式ではいずれも上述のように脱硝反応器入
口NOx濃度の急激な変化に対して脱硝反応器３
自身の持つ遅れをカバーできなかつた。

これは、脱硝反応器入口NOx濃度の急変を制
御系が予測できないことにある。また、石炭焚き
ボイラにおいては、石炭バーナの起動／停止過程
のある時点に、よくこのような現象が発生する。
例えば、加圧形ミルの場合、起動時においては給
炭機を起動した時点で、また、停止過程において
はミルへの熱空気をしや断した時点などにおいて
発生することが知られている。従つて、このよう
なNOx濃度急変による排出NOx濃度変化の生じ
ないようにした脱硝装置の開発が望まれている。

本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、
ボイラの排ガス中に含まれる窒素酸化物を、注入
したアンモニアガスと反応させることにより脱硝
を行う脱硝装置において、脱硝装置入口での排ガ
スの窒素酸化物量を得る手段と、上記注入アンモ
ニアガス量と窒素酸化物量より要求アンモニアガ
ス量を求める手段と、この要求アンモニアガス量
と上記注入アンモニアガス量との偏差を求め、こ
の偏差に応じた注入アンモニアガス量の制御出力
を発生する手段と、上記ボイラの運転状態変化時
に応動して上記脱硝装置の脱硝反応遅れ特性に合
せた補正出力を所定時間与えて、上記窒素酸化物
量を補正する手段とを用い、ボイラ運転状態変
化、すなわち、運転状態が切替わる際に脱硝装置
入口での窒素酸化物濃度が急変しても、排出窒素
酸化物濃度が急変しないようににした制御系を有
する脱硝装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の一実施例について第４図、第５
図を参照しながら説明する。

第４図は本発明による脱硝装置の脱硝反応用ア
ンモニアガス（NH₃）注入量の制御を行う制御
系の構成を示すブロツク図である。図中４１は上
記脱硝反応器３入口（第１図におけるＡ点）での
NOx濃度を検出してその検出濃度に応じた検出
信号を発生するNOx濃度発信器、４２はボイラ
火炉１への送風量を検出してその選出送風量に応
じた検出信号を発生する供給空気量発信器、４３
は上記NOx濃度発信器４１と供給空気量発信器
４２の出力する検出信号を乗算し、脱硝反応器入
口Ａ点でのNOxの総量を求める乗算器、４４は
上記脱硝反応器３へ注入されるアンモニアガス量
を検出し、その検出量に応じた検出信号を発生す
るアンモニアガス量発信器、４５はモル比演算器
であり、上記アンモニアガス量発信器４４の検出
したアンモニアガス量と上記演算して求めた
NOxの総量よりこれらのモル比を持求めるもの
である。４６は乗算器であり、モリ比演算器４５
により求めたモル比と上記求めたNOxの総量と
を乗算して、NH₃要求量を求めるものである。

４７は減算器であり、上記乗算器４６の出力す
るNH₃要求量とアンモニアガス量発信器４４の
出力するアンモニアガス量を減算してNH₃要求
量に対するアンモニアガス量の差を求め、偏差信
号を得るものである。４８は制御器で、この制御
器４８は上記偏差信号が零になるような弁開度制
御信号を出力するものであつて、この弁開度制御
信号をアンモニアガス注入弁８に与えて弁開度を
制御することにより、アンモニアガス注入弁８は
その開度を調整され、上記アンモニアガス発生設
備７より発生されたアンモニアガスの脱硝反応器
３への注入量が制御される。ここまでの構成にお
いては上記第２図のものと基本的に同じである。
本発明においては更に補正信号発生器４９を付加
し、ボイラの運転状態の変化時にこの補正信号発
生器４９の出力を乗算器４３の出力に加算するよ
うにした点が異なる。すなわち、補正信号発生器
４９の出力側にはボイラの運転状態の変化時に動
作して所定時間閉路するリレー５０を設けるとと
もにこのリレー５０を介して出力される補正信号
発生器４９の出力を上記乗算器４３の出力に加算
して上記乗算器４６に与える加算器５１を該乗算
器４６の前段に設けてある。

次に上記構成の本装置の作用について説明す
る。脱硝反応器３入口でのNOx濃度を検出して
その検出濃度に応じた検出信号を発生するNOx
濃度発信器４１とボイラ火炉１への送風量を検出
してその検出送風量に応じた検出信号を発生する
供給空気量発信器４２により、NOx濃度と送風
量を検出し、この両検出信号を乗算器４３に与え
て乗算し、脱硝反応器入口Ａ点でのNOxの総量
を求める。

一方、脱硝反応器３に注入されるアンモニアガ
ス量を検出し、その検出量に応じた検出信号を発
生するアンモニアガス量発信器４４によりアンモ
ニアガス量を検出し、この検出したアンモニアガ
ス量と上記演算して求めたNOxの総量をモル比
演算器４５に与えてこれらのモリ比を求める。求
めたモルは乗算器４６に上記求めたNOxの総量
とともに入力されて両者は乗算され、NH₃要求
量が求められる。このNH₃要求量とアンモニア
ガス量発信器４４の出力するアンモニアガス量を
減算器４７に与えてNH₃要求量に対するアンモ
ニアガス量の差を求め、偏差信号として制御器４
８に与える。制御器４８は上記偏差信号が零にな
るような弁開度制御信号を出力し、これをアンモ
ニアガス注入弁８に与えて弁開度を制御する。こ
れにより、アンモニアガス注入弁８はその開度を
調整され、上記アンモニアガス発生設備７より発
生されたアンモニアガスの脱硝反応器３への注入
量が制御される。

以上は通常時での制御形態である。今、ボイラ
火炉１の運転状態が変化したとするとこの変化に
応動して所定時間、リレー５０が閉路する。これ
により、該リレー５０を介して補正信号発生器４
９の出力する補正信号が加算器５１に与えられ、
加算器５１は乗算器４３の出力する脱硝反応器入
口Ａ点でのNOxの総量に上記補正信号を加算し
て乗算器４６に与える。従つて、上記所定時間、
前記減算器４７より出力される上記偏差信号は補
正信号分補正されて制御器４８に与えられる。従
つて、制御器４８により上記偏差信号が零になる
ような弁開度制御信号を出力し、これをアンモニ
アガス注入弁８与えて弁開度を制御して、上記ア
ンモニアガス発生設備７より発生されたアンモニ
アガスの脱硝反応器３への注入量を制御すること
により、ボイラ運転状態変化時の脱硝装置入口
NOx濃度急変に対応したアンモニアガス注入量
の調整をすることができるようになり、ボイラの
運転状態が変化しても脱硝装置出口でのNOx濃
度一定に保つことができるようになる。

上記制御系における制御特性を第５図に示す。
すなわち、運転状態が変化すると、ａに示すよう
に脱硝反応器入口NOx総量が急変するが、この
変化において幾分遅れがあるので、運転状態の変
化時点で所定時間、上記補正信号を付加する。こ
れにより、第５図ｂに示すようにアンモニアガス
注入量が脱硝反応器入口NOx濃度変化に先立ち
所定量増加するので、脱硝反応器入口NOx濃度
の急変時にはアンモニア注入量も必要量注入され
ており、従つて、脱硝反応器出口NOx濃度はｃ
如く一定濃度値に保たれる。

このように本発明は石炭焚きボイラにおいて、
例えば加圧形ミルの場合などでは起動時において
は給炭機を起動した時点、停止過程においてはミ
ルへの熱空気を遮断した時点などのように、運転
状態が変化した時点でNOx濃度が急変すること
に着目し、上記の如く運転状態の変化時に予め予
測した脱硝反応器入口NOx濃度値変化量に合せ
た補正信号を上記変動の落着く所定時間、加算し
て制御信号を補正するようにしたので、ボイラの
運転状態が変化しても脱硝装置出口でのNOx濃
度を一定に保つことができるようになるなどの特
徴を有する脱硝装置を提供することができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に
限定することなく、その要旨を変更しない範囲内
で適宜変形して実施し得ることは勿論であり、例
えば、補正信号は運転状態変化に応じて、脱硝反
応器入口濃度変化値に合せた複数の最適なレベル
を設定しておき、運転状態変化に応じて最適なも
のを選択して出力するようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱硝装置の構成を示すブロツク図、第
２図は脱硝装置における従来の制御系の構成を示
すブロツク図、第３図はその動作例を説明するた
めのタイムチヤート、第４図は本発明の一実施例
を示すブロツク図、第５図はその動作例を示すタ
イムチヤートである。 １……ボイラ火炉、２……押込通風機、３……
脱硝反応器、４……誘引通風機、５……煙突、６
……ダクト、７……アンモニアガス発生設備、８
……アンモニアガス注入制御弁、９……アンモニ
アガス注入制御装置、４１……NOx濃度発信器、
４２……供給空気量発信器、４３，４６……乗算
器、４４……アンモニアガス量発信器、４５……
モル比演算器、４７……減算器、４８……制御
器、４９……補正信号発生器、５０……リレー、
５１……加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラの排ガス中に含まれる窒素酸化物を、
   注入したアンモニアガスと反応させることにより
   脱硝を行う脱硝装置において、脱硝装置入口での
   排ガスの窒素酸化物量を得る手段と、上記注入ア
   ンモニアガス量と窒素酸化物量 より要求アンモニアガス量を求める手段と、この
   要求アンモニアガス量と上記注入アンモニアガス
   量との偏差を求め、この偏差に応じた注入アンモ
   ニアガス量の制御出力を発生する手段と、上記ボ
   イラの運転状態変化時に応動して上記脱硝装置の
   脱硝反応遅れ特性に合せた補正出力を所定時間与
   えて、上記窒素酸化物量を補正する手段とを備え
   てなる脱硝装置。