JPH07328389A - 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置 - Google Patents
脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置Info
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- JPH07328389A JPH07328389A JP6122753A JP12275394A JPH07328389A JP H07328389 A JPH07328389 A JP H07328389A JP 6122753 A JP6122753 A JP 6122753A JP 12275394 A JP12275394 A JP 12275394A JP H07328389 A JPH07328389 A JP H07328389A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速負荷変動時においても、脱硝装置出口の
ＮＯｘ濃度を設定値近傍に維持することができる脱硝装
置へのアンモニア注入量制御方法を提供する。 【構成】 脱硝装置において、脱硝触媒を排ガスの流動
方向に２分割し、上流側の触媒３４ａに対するアンモニ
ア流量調整弁２０に対しては、負荷変化率、出口ＮＯｘ
濃度変化率、出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値と
の間の偏差、該偏差の変化率、入口ＮＯｘ濃度変化率お
よび入口ＮＯｘ濃度の時間に関する２階微分に基いてフ
アジィ推論手段によりアンモニア注入量を決定し、下流
側の触媒３４ｂに対するアンモニア流量調整弁３３に対
しては、出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値との間
の制御偏差に基いてアンモニア注入量を制御する。
ＮＯｘ濃度を設定値近傍に維持することができる脱硝装
置へのアンモニア注入量制御方法を提供する。 【構成】 脱硝装置において、脱硝触媒を排ガスの流動
方向に２分割し、上流側の触媒３４ａに対するアンモニ
ア流量調整弁２０に対しては、負荷変化率、出口ＮＯｘ
濃度変化率、出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値と
の間の偏差、該偏差の変化率、入口ＮＯｘ濃度変化率お
よび入口ＮＯｘ濃度の時間に関する２階微分に基いてフ
アジィ推論手段によりアンモニア注入量を決定し、下流
側の触媒３４ｂに対するアンモニア流量調整弁３３に対
しては、出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値との間
の制御偏差に基いてアンモニア注入量を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、脱硝装置のアンモニア
注入量制御方法および装置に係り、特に高速負荷変動時
において、排ガス中の窒素酸化物を設定値近傍に低減す
るとともに過剰アンモニアの流出を抑制するのに好適な
アンモニア注入量制御方法および装置に関する。
注入量制御方法および装置に係り、特に高速負荷変動時
において、排ガス中の窒素酸化物を設定値近傍に低減す
るとともに過剰アンモニアの流出を抑制するのに好適な
アンモニア注入量制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の脱硝装置用アンモニア注入制御装
置は、図８に示すように、処理ガス流量計１の出力信号
と入口ＮＯx 濃度計２の出力信号を乗算器７ａで乗算し
て、入口ＮＯx 量信号２１とする。一方、入口ＮＯx 濃
度計２の出力信号および出口ＮＯx 濃度設定器３の出力
信号より、引算器８ａおよび割算器９より必要脱硝率信
号１０を演算し、この信号を関数発生器１１に入力し
て、ＮＯx 量に対して必要なアンモニアモル比信号１３
を演算する。
置は、図８に示すように、処理ガス流量計１の出力信号
と入口ＮＯx 濃度計２の出力信号を乗算器７ａで乗算し
て、入口ＮＯx 量信号２１とする。一方、入口ＮＯx 濃
度計２の出力信号および出口ＮＯx 濃度設定器３の出力
信号より、引算器８ａおよび割算器９より必要脱硝率信
号１０を演算し、この信号を関数発生器１１に入力し
て、ＮＯx 量に対して必要なアンモニアモル比信号１３
を演算する。
【０００３】出口ＮＯx 濃度設定器３の出力信号と出口
ＮＯx 濃度計４の出力信号との間の偏差信号を引算器８
ｂで求め、調節計１２ａで信号処理して、フィードバッ
クモル比信号１５を演算する。加算器１４ａでは、必要
モル比信号１３とフィードバックモル比信号１５を加算
して、全モル比信号１６とし、乗算器７ｂで、入口ＮＯ
x 量信号２１と乗算して、必要アンモニア流量信号２２
とする。次に、負荷要求信号５を微分器１７および２階
微分器１８で演算処理した信号を加算器１４ｂに入力
し、加算器１４ｂでは、これらの信号と前述の必要アン
モニア流量信号２２と加算して、アンモニア流量要求信
号１９を演算する。このアンモニア流量要求信号１９と
アンモニア流量計６の出力信号との偏差を引算器８ｃで
求め、調節計１２ｂで信号処理してアンモニア流量調整
弁２０を開閉することにより、脱硝装置出口ＮＯx 濃度
を設定値近傍に維持していた。
ＮＯx 濃度計４の出力信号との間の偏差信号を引算器８
ｂで求め、調節計１２ａで信号処理して、フィードバッ
クモル比信号１５を演算する。加算器１４ａでは、必要
モル比信号１３とフィードバックモル比信号１５を加算
して、全モル比信号１６とし、乗算器７ｂで、入口ＮＯ
x 量信号２１と乗算して、必要アンモニア流量信号２２
とする。次に、負荷要求信号５を微分器１７および２階
微分器１８で演算処理した信号を加算器１４ｂに入力
し、加算器１４ｂでは、これらの信号と前述の必要アン
モニア流量信号２２と加算して、アンモニア流量要求信
号１９を演算する。このアンモニア流量要求信号１９と
アンモニア流量計６の出力信号との偏差を引算器８ｃで
求め、調節計１２ｂで信号処理してアンモニア流量調整
弁２０を開閉することにより、脱硝装置出口ＮＯx 濃度
を設定値近傍に維持していた。
【０００４】この制御方式は、基本的には入口ＮＯx 量
に対する先行値２１、出口濃度設定値との偏差によるフ
ィードバック補正１５、および負荷要求信号に対する動
的先行値により、アンモニア注入量を決定する方式であ
る。なお、動的先行値は、アンモニア注入量の変化に対
する脱硝反応のおくれ、通常１０数分を補償するために
設けられている。
に対する先行値２１、出口濃度設定値との偏差によるフ
ィードバック補正１５、および負荷要求信号に対する動
的先行値により、アンモニア注入量を決定する方式であ
る。なお、動的先行値は、アンモニア注入量の変化に対
する脱硝反応のおくれ、通常１０数分を補償するために
設けられている。
【０００５】最近では、火力プラントの高速負荷変化率
運用に伴ない、脱硝負荷の変動が急激になってきたにも
かかわらず、脱硝装置出口ＮＯx 濃度の設定値に対する
出口ＮＯx 濃度の偏差の変化幅を小さく抑えることが要
求されている。すなわち、出口ＮＯx 濃度の制御性を向
上させ、リークアンモニアを減少させることが必要不可
欠となっている。
運用に伴ない、脱硝負荷の変動が急激になってきたにも
かかわらず、脱硝装置出口ＮＯx 濃度の設定値に対する
出口ＮＯx 濃度の偏差の変化幅を小さく抑えることが要
求されている。すなわち、出口ＮＯx 濃度の制御性を向
上させ、リークアンモニアを減少させることが必要不可
欠となっている。
【０００６】特に、石炭焚きボイラにおいては、負荷変
動時に微粉炭用ミルの起動停止操作を行なうが、この際
ミル起動時のウォーミング空気または、ミル停止時のミ
ル内残炭パージ用の空気をボイラに供給するために、一
時的に空気過剰の燃焼状態が発生し、燃焼ガス中に多量
のサーマルＮＯx が発生する。このため、脱硝装置入口
ＮＯx 濃度には、ピーク値が発生する。このピーク値に
対して、脱硝装置出口ＮＯx 濃度を設定値の近傍に維持
するために、大量のアンモニアを注入すると、入口ＮＯ
x 濃度のピークに対応した出口ＮＯx 濃度のピークを抑
えることはできるが、入口ＮＯx 濃度がピーク値を示さ
なくなると、アンモニアが過剰となり、脱硝率が上昇し
て、脱硝装置出口ＮＯx 濃度は極端に低下してしまう。
図６には、このような状況の一例を示す。
動時に微粉炭用ミルの起動停止操作を行なうが、この際
ミル起動時のウォーミング空気または、ミル停止時のミ
ル内残炭パージ用の空気をボイラに供給するために、一
時的に空気過剰の燃焼状態が発生し、燃焼ガス中に多量
のサーマルＮＯx が発生する。このため、脱硝装置入口
ＮＯx 濃度には、ピーク値が発生する。このピーク値に
対して、脱硝装置出口ＮＯx 濃度を設定値の近傍に維持
するために、大量のアンモニアを注入すると、入口ＮＯ
x 濃度のピークに対応した出口ＮＯx 濃度のピークを抑
えることはできるが、入口ＮＯx 濃度がピーク値を示さ
なくなると、アンモニアが過剰となり、脱硝率が上昇し
て、脱硝装置出口ＮＯx 濃度は極端に低下してしまう。
図６には、このような状況の一例を示す。
【０００７】このように、従来技術のアンモニア注入量
制御方式では、高速負荷変動時において、脱硝装置出口
ＮＯx 濃度を設定値の近傍に維持するとともに過剰アン
モニアの流出を抑えるという点について配慮されていな
かった。
制御方式では、高速負荷変動時において、脱硝装置出口
ＮＯx 濃度を設定値の近傍に維持するとともに過剰アン
モニアの流出を抑えるという点について配慮されていな
かった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、脱硝
負荷が急激に変化した場合においても、脱硝装置出口Ｎ
Ｏx 濃度を設定値近傍に維持するという点について配慮
がされておらず、動的先行制御によって、大量のアンモ
ニアの注入により、出口ＮＯx 濃度の上限値はクリアで
きても、下限値を下まわるという問題があった。
負荷が急激に変化した場合においても、脱硝装置出口Ｎ
Ｏx 濃度を設定値近傍に維持するという点について配慮
がされておらず、動的先行制御によって、大量のアンモ
ニアの注入により、出口ＮＯx 濃度の上限値はクリアで
きても、下限値を下まわるという問題があった。
【０００９】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、高速負荷変動時においても、脱硝装置出口のＮ
Ｏx 濃度を設定値近傍に適切に維持できるアンモニア注
入量制御方法および装置を提供することにある。
解決し、高速負荷変動時においても、脱硝装置出口のＮ
Ｏx 濃度を設定値近傍に適切に維持できるアンモニア注
入量制御方法および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）ＮＯx 含有排ガスにアンモニアを注入混合し、こ
れを脱硝触媒と接触させ、排ガス中のＮＯx を還元除去
する脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法において、
前記脱硝触媒を排ガスの流動方向に２分割し、分割され
た各触媒ごとにアンモニア注入量を制御するようにし、
上流側触媒に対しては、処理ガス流量と入口ＮＯx 濃度
より入口ＮＯx 量を算出し、入口ＮＯx 濃度と出口ＮＯ
x 濃度設定値に基づいて必要モル比信号を算出し、出口
ＮＯx 濃度設定値と出口ＮＯx 濃度測定値に基づいて第
１のフィードバックモル比補正信号を算出し、負荷変化
率、入口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯx 濃度の測定値と
設定値の偏差およびその変化率に基づいて第２のフィー
ドバックモル比補正信号を算出し、前記各算出信号に基
づいてアンモニア注入量を制御するとともに、下流側触
媒に対しては、負荷変化時のみ、出口ＮＯx 濃度設定値
と測定値の偏差に基づいてアンモニア注入量を調整する
ことを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方
法。
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）ＮＯx 含有排ガスにアンモニアを注入混合し、こ
れを脱硝触媒と接触させ、排ガス中のＮＯx を還元除去
する脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法において、
前記脱硝触媒を排ガスの流動方向に２分割し、分割され
た各触媒ごとにアンモニア注入量を制御するようにし、
上流側触媒に対しては、処理ガス流量と入口ＮＯx 濃度
より入口ＮＯx 量を算出し、入口ＮＯx 濃度と出口ＮＯ
x 濃度設定値に基づいて必要モル比信号を算出し、出口
ＮＯx 濃度設定値と出口ＮＯx 濃度測定値に基づいて第
１のフィードバックモル比補正信号を算出し、負荷変化
率、入口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯx 濃度の測定値と
設定値の偏差およびその変化率に基づいて第２のフィー
ドバックモル比補正信号を算出し、前記各算出信号に基
づいてアンモニア注入量を制御するとともに、下流側触
媒に対しては、負荷変化時のみ、出口ＮＯx 濃度設定値
と測定値の偏差に基づいてアンモニア注入量を調整する
ことを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方
法。
【００１１】（２）ＮＯx 含有排ガスにアンモニアを注
入して混合したものを脱硝触媒と接触させ排ガス中のＮ
Ｏx を還元除去する脱硝装置において、前記脱硝触媒を
排ガス流れの上流側触媒部と下流側触媒部により構成
し、上流側触媒部と接触する排ガスへのアンモニア注入
量制御装置は、処理排ガス流量と入口ＮＯx 濃度より入
口ＮＯx 量を算出する機構と、入口ＮＯx 濃度と出口Ｎ
Ｏx 濃度設定値より必要モル比信号を算出する機構と、
負荷変化率、出口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯx濃度と
出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差、該制御偏差の
変化率に基づいて、またはそれらと入口ＮＯx 濃度変化
率と入口ＮＯx 濃度の時間に対する２階微分とに基づい
てフィードバックモル比補正信号を算出する機構と、前
記各機構により求めた入口ＮＯx 量、必要モル比信号、
フィードバックモル比補正信号とに基づいてアンモニア
注入量を制御する機構とから構成し、かつ下流側触媒部
と接触する排ガスへのアンモニア注入量制御装置は、出
口ＮＯx 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との偏差信号に基
づいてアンモニア注入量を決定する機構で構成したこと
を特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御装置。
入して混合したものを脱硝触媒と接触させ排ガス中のＮ
Ｏx を還元除去する脱硝装置において、前記脱硝触媒を
排ガス流れの上流側触媒部と下流側触媒部により構成
し、上流側触媒部と接触する排ガスへのアンモニア注入
量制御装置は、処理排ガス流量と入口ＮＯx 濃度より入
口ＮＯx 量を算出する機構と、入口ＮＯx 濃度と出口Ｎ
Ｏx 濃度設定値より必要モル比信号を算出する機構と、
負荷変化率、出口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯx濃度と
出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差、該制御偏差の
変化率に基づいて、またはそれらと入口ＮＯx 濃度変化
率と入口ＮＯx 濃度の時間に対する２階微分とに基づい
てフィードバックモル比補正信号を算出する機構と、前
記各機構により求めた入口ＮＯx 量、必要モル比信号、
フィードバックモル比補正信号とに基づいてアンモニア
注入量を制御する機構とから構成し、かつ下流側触媒部
と接触する排ガスへのアンモニア注入量制御装置は、出
口ＮＯx 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との偏差信号に基
づいてアンモニア注入量を決定する機構で構成したこと
を特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御装置。
【００１２】（３）乾式アンモニア接触還元法による排
ガス脱硝装置において、脱硝触媒を排ガスの流動方向に
２分割し、上流側の脱硝触媒に対するアンモニア注入量
に関しては、負荷変化率、出口ＮＯx 濃度変化率、出口
ＮＯx 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差、
制御偏差の変化率に基づいて、またはそれらと入口ＮＯ
x 濃度変化率および入口ＮＯx 濃度の時間に関する２階
微分に基づいて、注入量を決定し、下流側の脱硝触媒に
対するアンモニア注入量に関しては、出口ＮＯ x 濃度と
出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差に基づいて、注
入量を決定する制御器を設けたことを特徴とする脱硝装
置のアンモニア注入量制御装置。
ガス脱硝装置において、脱硝触媒を排ガスの流動方向に
２分割し、上流側の脱硝触媒に対するアンモニア注入量
に関しては、負荷変化率、出口ＮＯx 濃度変化率、出口
ＮＯx 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差、
制御偏差の変化率に基づいて、またはそれらと入口ＮＯ
x 濃度変化率および入口ＮＯx 濃度の時間に関する２階
微分に基づいて、注入量を決定し、下流側の脱硝触媒に
対するアンモニア注入量に関しては、出口ＮＯ x 濃度と
出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差に基づいて、注
入量を決定する制御器を設けたことを特徴とする脱硝装
置のアンモニア注入量制御装置。
【００１３】
【作用】上流側からのアンモニアの注入に対する出口Ｎ
Ｏx 濃度の応答には、１０数分のおくれがあるので、上
流側の制御器は負荷変化率、入口ＮＯx 濃度変化率およ
び出口ＮＯx 濃度変化率等の脱硝負荷の変化傾向をとら
えてアンモニアを先行的に注入するように動作する。下
流側の制御器は、アンモニアの注入に対する出口ＮＯx
濃度の応答が早いことを考慮して、出口ＮＯx 濃度によ
るフィードバック補償動作を行なう。
Ｏx 濃度の応答には、１０数分のおくれがあるので、上
流側の制御器は負荷変化率、入口ＮＯx 濃度変化率およ
び出口ＮＯx 濃度変化率等の脱硝負荷の変化傾向をとら
えてアンモニアを先行的に注入するように動作する。下
流側の制御器は、アンモニアの注入に対する出口ＮＯx
濃度の応答が早いことを考慮して、出口ＮＯx 濃度によ
るフィードバック補償動作を行なう。
【００１４】それによって、石炭焚きボイラの高速負荷
変化時のように、ミルの起動停止操作によって入口ＮＯ
x 濃度にピーク値が発生したような場合においても、下
流側の制御器によって、急激な脱硝負荷の変動を吸収で
きるとともに、上流側の制御器では、アンモニアの先行
注入により、脱硝反応の大きなおくれを補償できるの
で、出口ＮＯx 濃度はあらゆる運転状態において、設定
値の近傍に維持され、設定値から大きくはずれることが
ない。
変化時のように、ミルの起動停止操作によって入口ＮＯ
x 濃度にピーク値が発生したような場合においても、下
流側の制御器によって、急激な脱硝負荷の変動を吸収で
きるとともに、上流側の制御器では、アンモニアの先行
注入により、脱硝反応の大きなおくれを補償できるの
で、出口ＮＯx 濃度はあらゆる運転状態において、設定
値の近傍に維持され、設定値から大きくはずれることが
ない。
【００１５】
【実施例】本発明になる脱硝装置のアンモニア注入量制
御装置の具体的実施例を図１および図２に示す。図１に
示したように、本実施例においては脱硝装置の触媒層を
２分割し、３４ａおよび３４ｂとする。この触媒層の分
割割合は、ガス側からみて上流側の部分を７０〜８０
％、下流側の部分を２０〜３０％程度とする。この理由
は、上流側の分割割合を大きくしすぎると、下流側のア
ンモニアの注入に対する出口ＮＯx濃度の制御性は向上
するが、リークアンモニア濃度が増加するという欠点が
あり、一方、上流側の分割割合を小さくすると、下流側
のアンモニアの注入に対する出口ＮＯx 濃度の制御性が
悪くなるという欠点がある。
御装置の具体的実施例を図１および図２に示す。図１に
示したように、本実施例においては脱硝装置の触媒層を
２分割し、３４ａおよび３４ｂとする。この触媒層の分
割割合は、ガス側からみて上流側の部分を７０〜８０
％、下流側の部分を２０〜３０％程度とする。この理由
は、上流側の分割割合を大きくしすぎると、下流側のア
ンモニアの注入に対する出口ＮＯx濃度の制御性は向上
するが、リークアンモニア濃度が増加するという欠点が
あり、一方、上流側の分割割合を小さくすると、下流側
のアンモニアの注入に対する出口ＮＯx 濃度の制御性が
悪くなるという欠点がある。
【００１６】このように、リークアンモニアと出口ＮＯ
x 濃度の制御性とはトレードオフの関係にあり、シミュ
レーションによる検討結果では、上記の分割割合が適切
である。各触媒層の入口に、アンモニア流量調整弁２０
および下流側アンモニア流量調整弁３３を設置するが、
本発明の目的は、これら２つのアンモニア流量調整弁の
制御装置を提供することにある。
x 濃度の制御性とはトレードオフの関係にあり、シミュ
レーションによる検討結果では、上記の分割割合が適切
である。各触媒層の入口に、アンモニア流量調整弁２０
および下流側アンモニア流量調整弁３３を設置するが、
本発明の目的は、これら２つのアンモニア流量調整弁の
制御装置を提供することにある。
【００１７】図２を用いて、まずアンモニア流量調整弁
２０の制御方式を説明する。本制御装置は、脱硝装置出
口ＮＯx 濃度を設定値に維持するに必要な脱硝率信号１
０を得るための必要モル比信号１３、出口ＮＯx 濃度計
４の出力信号と出口ＮＯx 濃度設定器３の出力信号との
間の偏差によるフィードバックモル比補正信号、および
ファジィ制御器３１による動的先行補正からアンモニア
注入量を決定するように構成されている。
２０の制御方式を説明する。本制御装置は、脱硝装置出
口ＮＯx 濃度を設定値に維持するに必要な脱硝率信号１
０を得るための必要モル比信号１３、出口ＮＯx 濃度計
４の出力信号と出口ＮＯx 濃度設定器３の出力信号との
間の偏差によるフィードバックモル比補正信号、および
ファジィ制御器３１による動的先行補正からアンモニア
注入量を決定するように構成されている。
【００１８】このうち、必要モル比信号およびフィード
バック補正モル比信号については、図８で述べた従来の
制御方式と同様である。ファジィ制御器３１では、入口
ＮＯx 濃度計２の出力信号、出口ＮＯx 濃度設定器３の
出力信号、出口ＮＯx 濃度計４の出力信号および負荷要
求信号５をオンライン取り込み、以下の３種類のファジ
ィ推論によりアンモニア注入量の補正を行なう。すなわ
ち、（１）負荷変化率と出口ＮＯx 濃度変化率、（２）
出口ＮＯ x 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏
差および制御偏差の変化率、（３）入口ＮＯx 濃度変化
率と入口ＮＯx 濃度の時間に対する２階微分である。
バック補正モル比信号については、図８で述べた従来の
制御方式と同様である。ファジィ制御器３１では、入口
ＮＯx 濃度計２の出力信号、出口ＮＯx 濃度設定器３の
出力信号、出口ＮＯx 濃度計４の出力信号および負荷要
求信号５をオンライン取り込み、以下の３種類のファジ
ィ推論によりアンモニア注入量の補正を行なう。すなわ
ち、（１）負荷変化率と出口ＮＯx 濃度変化率、（２）
出口ＮＯ x 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏
差および制御偏差の変化率、（３）入口ＮＯx 濃度変化
率と入口ＮＯx 濃度の時間に対する２階微分である。
【００１９】このような（上記（１）、（２）、
（３））ファジィ推論の前件部に対して、後件部を決定
し、アンモニア注入量の補正値を決定するが、これらは
いずれも、脱硝装置入口の脱硝負荷の変化傾向により、
先行的に動作するので、脱硝反応の大きなおくれを補償
できる。上述の２番目のファジィ推論の例では、出口Ｎ
Ｏx 濃度が設定値よりも非常に大きく、設定値から遠ざ
かる傾向にあれば、アンモニア注入量を大幅に増加させ
るというような制御ルールに基づいて操作量を決定す
る。
（３））ファジィ推論の前件部に対して、後件部を決定
し、アンモニア注入量の補正値を決定するが、これらは
いずれも、脱硝装置入口の脱硝負荷の変化傾向により、
先行的に動作するので、脱硝反応の大きなおくれを補償
できる。上述の２番目のファジィ推論の例では、出口Ｎ
Ｏx 濃度が設定値よりも非常に大きく、設定値から遠ざ
かる傾向にあれば、アンモニア注入量を大幅に増加させ
るというような制御ルールに基づいて操作量を決定す
る。
【００２０】上述の１番目のファジィ推論を例にとり、
負荷変化率と出口ＮＯx 濃度変化率に基づくファジィ演
算の具体例を以下に説明する。ファジィ制御器３１で
は、負荷要求信号５および出口ＮＯx 濃度計４の出力信
号を入力し、以下の演算処理を行なう。ｎ時刻点におけ
る負荷要求信号をｘn 、出口ＮＯx 濃度計の出力信号を
ｙn とすると、それぞれの変化率信号Δｘn 、Δｙn は
次式となる。
負荷変化率と出口ＮＯx 濃度変化率に基づくファジィ演
算の具体例を以下に説明する。ファジィ制御器３１で
は、負荷要求信号５および出口ＮＯx 濃度計４の出力信
号を入力し、以下の演算処理を行なう。ｎ時刻点におけ
る負荷要求信号をｘn 、出口ＮＯx 濃度計の出力信号を
ｙn とすると、それぞれの変化率信号Δｘn 、Δｙn は
次式となる。
【００２１】 Δｘn ＝（ｘn −ｘn-1 ）・ｓx ……（１） Δｙn ＝（ｙn −ｙn-1 ）・ｓy ……（２） ここに、ｓx 、ｓy ：スケーリングファクタである。Δ
ｘn 、Δｙn のメンバシップ関数の一例を図３に示す。
図の記号の意味を以下に示す。
ｘn 、Δｙn のメンバシップ関数の一例を図３に示す。
図の記号の意味を以下に示す。
【００２２】ＮＢ：負で大きい、ＮＭ：負でやや大き
い、ＮＳ：負で小さい、ＺＯ：ほぼ零である、ＰＳ：正
で小さい、ＰＭ：正でやや大きい、ＰＢ：正で大きい。
Δｘn とΔｙn の状況により、補正すべきアンモニア注
入量の増分Ｈn を決定する制御ルールの例を図４に示
す。図において、例えば、もしΔｘn ＝ＰＳで、Δｙn
＝ＮＭなら、Ｈn ＝ＮＭのように読み、これを制御ルー
ルと呼ぶ。
い、ＮＳ：負で小さい、ＺＯ：ほぼ零である、ＰＳ：正
で小さい、ＰＭ：正でやや大きい、ＰＢ：正で大きい。
Δｘn とΔｙn の状況により、補正すべきアンモニア注
入量の増分Ｈn を決定する制御ルールの例を図４に示
す。図において、例えば、もしΔｘn ＝ＰＳで、Δｙn
＝ＮＭなら、Ｈn ＝ＮＭのように読み、これを制御ルー
ルと呼ぶ。
【００２３】具体的に操作量の基本増分を決定する方法
を図５に示す。図では、２つの制御ルール（ルール１と
ルール２）を例として示し、負荷要求信号の変化率の代
表量をＸ、出口ＮＯx 濃度の変化率の代表量をＹとす
る。Ｘ＝Ｘ′、Ｙ＝Ｙ′の値に関するファジィ集合をル
ール１についてＡ1 、Ｂ1 とし、ルール２について
Ａ2、Ｂ2 とする。ルール１から決まる操作量の増分の
ファジィ集合をＣ1 、ルール２に対応するものをＣ2 と
し、それぞれのメンバシップ関数をμc1、μc2とする。
このときルール１から ｗ1 ＝Ｍｉｎ｛μA1（Ｘ′）、μB1（Ｙ′）｝ ……（３） ルール２から ｗ2 ＝Ｍｉｎ｛μA1（Ｘ′）、μB2（Ｙ′）｝ ……（４） ｗ1 とｗ2 を使用して、ルール１とルール２を満たす操
作量の基本増分のメンバシップ関数μc ＊を μc ＊＝Ｍａｘ｛ｗ1 μc1、ｗ2 μc2｝ ……（５） このμc ＊の重心座標Ｚ＊を図５を参照して次式で計算
する。
を図５に示す。図では、２つの制御ルール（ルール１と
ルール２）を例として示し、負荷要求信号の変化率の代
表量をＸ、出口ＮＯx 濃度の変化率の代表量をＹとす
る。Ｘ＝Ｘ′、Ｙ＝Ｙ′の値に関するファジィ集合をル
ール１についてＡ1 、Ｂ1 とし、ルール２について
Ａ2、Ｂ2 とする。ルール１から決まる操作量の増分の
ファジィ集合をＣ1 、ルール２に対応するものをＣ2 と
し、それぞれのメンバシップ関数をμc1、μc2とする。
このときルール１から ｗ1 ＝Ｍｉｎ｛μA1（Ｘ′）、μB1（Ｙ′）｝ ……（３） ルール２から ｗ2 ＝Ｍｉｎ｛μA1（Ｘ′）、μB2（Ｙ′）｝ ……（４） ｗ1 とｗ2 を使用して、ルール１とルール２を満たす操
作量の基本増分のメンバシップ関数μc ＊を μc ＊＝Ｍａｘ｛ｗ1 μc1、ｗ2 μc2｝ ……（５） このμc ＊の重心座標Ｚ＊を図５を参照して次式で計算
する。
【００２４】
【数１】
【００２５】この値Ｚ＊を操作量の基本増分Ｈとする。
実際には、Ｘ′とＹ′の値に対して４つの制御ルールが
関与しているが同様の手順でＨを決定する。このＨに制
御ゲインＫを乗算して、Ｋ・Ｈが負荷変化率と出口ＮＯ
x 濃度変化率に対するファジィ制御信号となる。同様の
演算を、出口ＮＯx 濃度の制御偏差および制御偏差の変
化率、入口ＮＯ x 濃度の時間に関する１階および２階微
分に関して、（１）〜（６）式によって実行し、サンプ
リング時間ごとにファジィ制御信号を求める。
実際には、Ｘ′とＹ′の値に対して４つの制御ルールが
関与しているが同様の手順でＨを決定する。このＨに制
御ゲインＫを乗算して、Ｋ・Ｈが負荷変化率と出口ＮＯ
x 濃度変化率に対するファジィ制御信号となる。同様の
演算を、出口ＮＯx 濃度の制御偏差および制御偏差の変
化率、入口ＮＯ x 濃度の時間に関する１階および２階微
分に関して、（１）〜（６）式によって実行し、サンプ
リング時間ごとにファジィ制御信号を求める。
【００２６】これらの３つのファジィ制御信号に重み係
数を乗算して、最終的な制御信号は次式となる。
数を乗算して、最終的な制御信号は次式となる。
【００２７】
【数２】
【００２８】ここに、ｕ：ファジィ制御器３１の制御出
力信号、α：重み係数である。なお、上記実施例では、
ファジィ制御器３１で３種類のファジィ推論によりアン
モニア注入量を補正することを述べたが、これを簡略化
して次の２種類のファジィ推論により行なっても、ほぼ
その目的を達成できる。すなわち、（１）負荷変化率と
出口ＮＯx 濃度変化率、（２）出口ＮＯx 濃度と出口Ｎ
Ｏx 濃度設定値との間の制御偏差および制御偏差の変化
率である。
力信号、α：重み係数である。なお、上記実施例では、
ファジィ制御器３１で３種類のファジィ推論によりアン
モニア注入量を補正することを述べたが、これを簡略化
して次の２種類のファジィ推論により行なっても、ほぼ
その目的を達成できる。すなわち、（１）負荷変化率と
出口ＮＯx 濃度変化率、（２）出口ＮＯx 濃度と出口Ｎ
Ｏx 濃度設定値との間の制御偏差および制御偏差の変化
率である。
【００２９】次に、下流側アンモニア流量調整弁３３の
制御方式を以下に示す。フィードバック補償器３２で
は、出口ＮＯx 濃度設定器３の出力信号と出口ＮＯx 濃
度計４の出力信号との間の偏差信号（引算器８ｂの出力
信号）および負荷要求信号５の微分信号（微分器１７の
出力信号）、すなわち負荷変化率を用いて、下流側アン
モニア注入量のデマンドを求める。
制御方式を以下に示す。フィードバック補償器３２で
は、出口ＮＯx 濃度設定器３の出力信号と出口ＮＯx 濃
度計４の出力信号との間の偏差信号（引算器８ｂの出力
信号）および負荷要求信号５の微分信号（微分器１７の
出力信号）、すなわち負荷変化率を用いて、下流側アン
モニア注入量のデマンドを求める。
【００３０】ここで、負荷変化率は、下流側アンモニア
流量調整弁３３を介して、アンモニアを供給するかどう
かのトリガ信号として使用する。すなわち、負荷変化中
のみ、アンモニアを供給することになるが、これは下流
側では、脱硝性能の低下によるリークアンモニアの増加
が問題となるためである。出口ＮＯx 濃度の制御偏差を
εとすると、 ε＝ｘ−ｘset ……（８） ここに、ｘ：出口ＮＯx 濃度、ｘset ：出口ＮＯx 濃度
設定値である。
流量調整弁３３を介して、アンモニアを供給するかどう
かのトリガ信号として使用する。すなわち、負荷変化中
のみ、アンモニアを供給することになるが、これは下流
側では、脱硝性能の低下によるリークアンモニアの増加
が問題となるためである。出口ＮＯx 濃度の制御偏差を
εとすると、 ε＝ｘ−ｘset ……（８） ここに、ｘ：出口ＮＯx 濃度、ｘset ：出口ＮＯx 濃度
設定値である。
【００３１】下流側アンモニア注入量デマンドＧ
NH3 は、 ＧNH3 ＝ＫP ・ｆ（ε） ……（９） ここに、ＫP ：制御ゲイン、ｆ（ε）：例えばεまたは
ε2 である。（９）式は比例制御に相当するものであ
り、脱硝装置出口ＮＯx 濃度が設定値よりも上昇した場
合のみ動作する。
NH3 は、 ＧNH3 ＝ＫP ・ｆ（ε） ……（９） ここに、ＫP ：制御ゲイン、ｆ（ε）：例えばεまたは
ε2 である。（９）式は比例制御に相当するものであ
り、脱硝装置出口ＮＯx 濃度が設定値よりも上昇した場
合のみ動作する。
【００３２】これは、触媒へのアンモニアの吸着反応に
おくれがあることを考慮したものであり、積分動作を加
えると、アンモニアの過剰注入により、リークアンモニ
アが増加するとともに、脱硝性能の向上により、脱硝装
置出口ＮＯx 濃度が設定値を大幅に下まわるためであ
る。すなわち、おくれの大きい系では、比例制御に相当
する制御方式の方が、出口ＮＯx 濃度の制御性に対して
は有利である。
おくれがあることを考慮したものであり、積分動作を加
えると、アンモニアの過剰注入により、リークアンモニ
アが増加するとともに、脱硝性能の向上により、脱硝装
置出口ＮＯx 濃度が設定値を大幅に下まわるためであ
る。すなわち、おくれの大きい系では、比例制御に相当
する制御方式の方が、出口ＮＯx 濃度の制御性に対して
は有利である。
【００３３】このようにして、本制御装置では、アンモ
ニア流量調整弁２０を中心としてアンモニアを注入し、
負荷変化時のみ、補助的に下流側アンモニア流量調整弁
３３を動作させるものである。したがって、本実施例に
よれば、例えば石炭焚きボイラにおける負荷変動時の脱
硝装置入口ＮＯx 値のピークに対しても、出口ＮＯx 濃
度を設定値の近傍に維持できるとともにリークアンモニ
ア濃度を低減できる。
ニア流量調整弁２０を中心としてアンモニアを注入し、
負荷変化時のみ、補助的に下流側アンモニア流量調整弁
３３を動作させるものである。したがって、本実施例に
よれば、例えば石炭焚きボイラにおける負荷変動時の脱
硝装置入口ＮＯx 値のピークに対しても、出口ＮＯx 濃
度を設定値の近傍に維持できるとともにリークアンモニ
ア濃度を低減できる。
【００３４】さらに、上記の制御方式で補償できない部
分に対しては、下流側から出口ＮＯ x 濃度の制御偏差に
対応して、アンモニアを注入することにより対処でき
る。図６および図７に負荷上昇時のシミュレーションに
よる制御特性計算結果を示す。図６は従来技術による制
御装置の計算例であり、負荷上昇と同時にアンモニアを
大量に注入するので、出口ＮＯx 濃度の上限はクリアで
きるが、その反動として、脱硝性能の上昇により、出口
ＮＯx 濃度は下限をクリアできない。
分に対しては、下流側から出口ＮＯ x 濃度の制御偏差に
対応して、アンモニアを注入することにより対処でき
る。図６および図７に負荷上昇時のシミュレーションに
よる制御特性計算結果を示す。図６は従来技術による制
御装置の計算例であり、負荷上昇と同時にアンモニアを
大量に注入するので、出口ＮＯx 濃度の上限はクリアで
きるが、その反動として、脱硝性能の上昇により、出口
ＮＯx 濃度は下限をクリアできない。
【００３５】図７は本実施例になる制御装置の計算例で
あり、上流側および下流側からのアンモニアの適切な注
入量制御により、出口ＮＯx 濃度は上下限の間に維持さ
れている。したがって、リークアンモニアを減少させる
ことができる。
あり、上流側および下流側からのアンモニアの適切な注
入量制御により、出口ＮＯx 濃度は上下限の間に維持さ
れている。したがって、リークアンモニアを減少させる
ことができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、石炭焚きボイラにおけ
る負荷変動時のＮＯx 濃度のピーク値発生に対して、負
荷変化率、出口ＮＯx 濃度の変化の傾向、入口ＮＯx 濃
度の変化の傾向および出口ＮＯx 濃度の設定値の変化の
傾向を捕らえて、上流側からのアンモニア注入量を決定
できるので、従来の比例積分（ＰＩ）調節計のように、
出口ＮＯx 濃度の制御偏差が生じてからアンモニア注入
量を増減する制御方式に比較して、早めに必要なアンモ
ニアを注入できるので、脱硝反応の大きなおくれを補償
することが可能となり、出口ＮＯx 濃度を設定値の近傍
に維持できるとともにリークアンモニアを低減できる。
る負荷変動時のＮＯx 濃度のピーク値発生に対して、負
荷変化率、出口ＮＯx 濃度の変化の傾向、入口ＮＯx 濃
度の変化の傾向および出口ＮＯx 濃度の設定値の変化の
傾向を捕らえて、上流側からのアンモニア注入量を決定
できるので、従来の比例積分（ＰＩ）調節計のように、
出口ＮＯx 濃度の制御偏差が生じてからアンモニア注入
量を増減する制御方式に比較して、早めに必要なアンモ
ニアを注入できるので、脱硝反応の大きなおくれを補償
することが可能となり、出口ＮＯx 濃度を設定値の近傍
に維持できるとともにリークアンモニアを低減できる。
【図１】本発明を適用する触媒層分割型脱硝装置を示す
概念図。
概念図。
【図２】本発明になる脱硝装置のアンモニア注入量制御
装置の一実施例図。
装置の一実施例図。
【図３】本発明におけるメンバシップ関数の一例を示す
説明図。
説明図。
【図４】本発明における制御ルールの一例を示す説明
図。
図。
【図５】本発明におけるファジィ推論の原理を示す説明
図。
図。
【図６】従来技術になるアンモニア注入量制御装置の制
御特性を示す説明図。
御特性を示す説明図。
【図７】本発明になる脱硝装置のアンモニア注入量制御
装置の制御特性の一例を示す説明図。
装置の制御特性の一例を示す説明図。
【図８】従来のアンモニア注入量制御装置を示す制御系
統図。
統図。
１…処理ガス流量計、２…入口ＮＯx 濃度計、３…出口
ＮＯx 濃度設定器、４…出口ＮＯx 濃度計、５…負荷要
求信号、６…アンモニア流量計、７ａ、７ｂ…乗算器、
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…引算器、９…割算器、１０…
必要脱硝率信号、１１…関数発生器、１２ａ、１２ｂ、
１２ｃ…調節計、１３…必要モル比信号、１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ…加算器、１５…フィードバックモル比信
号、１６…全モル比信号、１７…微分器、１８…２階微
分器、１９…アンモニア流量要求信号、２０…アンモニ
ア流量調整弁、２１…入口ＮＯx 量信号、２２…必要ア
ンモニア流量信号、３０…下流側アンモニア流量計、３
１…ファジィ制御器、３２…フィードバック補償器、３
３…下流側アンモニア流量調整弁、３４ａ…上流側触媒
層、３４ｂ…下流側触媒層、３５…入口側排ガス、３６
…出口側排ガス。
ＮＯx 濃度設定器、４…出口ＮＯx 濃度計、５…負荷要
求信号、６…アンモニア流量計、７ａ、７ｂ…乗算器、
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…引算器、９…割算器、１０…
必要脱硝率信号、１１…関数発生器、１２ａ、１２ｂ、
１２ｃ…調節計、１３…必要モル比信号、１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ…加算器、１５…フィードバックモル比信
号、１６…全モル比信号、１７…微分器、１８…２階微
分器、１９…アンモニア流量要求信号、２０…アンモニ
ア流量調整弁、２１…入口ＮＯx 量信号、２２…必要ア
ンモニア流量信号、３０…下流側アンモニア流量計、３
１…ファジィ制御器、３２…フィードバック補償器、３
３…下流側アンモニア流量調整弁、３４ａ…上流側触媒
層、３４ｂ…下流側触媒層、３５…入口側排ガス、３６
…出口側排ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ
Claims (3)
- 【請求項１】 ＮＯx 含有排ガスにアンモニアを注入混
合し、これを脱硝触媒と接触させ、排ガス中のＮＯx を
還元除去する脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法に
おいて、前記脱硝触媒を排ガスの流動方向に２分割し、
分割された各触媒ごとにアンモニア注入量を制御するよ
うにし、上流側触媒に対しては、処理ガス流量と入口Ｎ
Ｏx 濃度より入口ＮＯx 量を算出し、入口ＮＯx 濃度と
出口ＮＯx 濃度設定値に基づいて必要モル比信号を算出
し、出口ＮＯx 濃度設定値と出口ＮＯx 濃度測定値に基
づいて第１のフィードバックモル比補正信号を算出し、
負荷変化率、入口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯx 濃度の
測定値と設定値の偏差およびその変化率に基づいて第２
のフィードバックモル比補正信号を算出し、前記各算出
信号に基づいてアンモニア注入量を制御するとともに、
下流側触媒に対しては、負荷変化時のみ、出口ＮＯx 濃
度設定値と測定値の偏差に基づいてアンモニア注入量を
調整することを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量
制御方法。 - 【請求項２】 ＮＯx 含有排ガスにアンモニアを注入し
て混合したものを脱硝触媒と接触させ排ガス中のＮＯx
を還元除去する脱硝装置において、前記脱硝触媒を排ガ
ス流れの上流側触媒部と下流側触媒部により構成し、上
流側触媒部と接触する排ガスへのアンモニア注入量制御
装置は、処理排ガス流量と入口ＮＯx濃度より入口ＮＯ
x 量を算出する機構と、入口ＮＯx 濃度と出口ＮＯx 濃
度設定値より必要モル比信号を算出する機構と、負荷変
化率、出口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯx 濃度と出口Ｎ
Ｏx 濃度設定値との間の制御偏差、該制御偏差の変化率
に基づいて、またはそれらと入口ＮＯx 濃度変化率と入
口ＮＯx 濃度の時間に対する２階微分とに基づいてフィ
ードバックモル比補正信号を算出する機構と、前記各機
構により求めた入口ＮＯx 量、必要モル比信号、フィー
ドバックモル比補正信号とに基づいてアンモニア注入量
を制御する機構とから構成し、かつ下流側触媒部と接触
する排ガスへのアンモニア注入量制御装置は、出口ＮＯ
x 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との偏差信号に基づいて
アンモニア注入量を決定する機構で構成したことを特徴
とする脱硝装置のアンモニア注入量制御装置。 - 【請求項３】 乾式アンモニア接触還元法による排ガス
脱硝装置において、脱硝触媒を排ガスの流動方向に２分
割し、上流側の脱硝触媒に対するアンモニア注入量に関
しては、負荷変化率、出口ＮＯx 濃度変化率、出口ＮＯ
x 濃度と出口ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差、制御
偏差の変化率に基づいて、またはそれらと入口ＮＯx 濃
度変化率および入口ＮＯx 濃度の時間に関する２階微分
に基づいて、注入量を決定し、下流側の脱硝触媒に対す
るアンモニア注入量に関しては、出口ＮＯx 濃度と出口
ＮＯx 濃度設定値との間の制御偏差に基づいて、注入量
を決定する制御器を設けたことを特徴とする脱硝装置の
アンモニア注入量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122753A JPH07328389A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122753A JPH07328389A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07328389A true JPH07328389A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=14843762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6122753A Pending JPH07328389A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07328389A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003105997A1 (de) * | 2002-06-17 | 2003-12-24 | Abb Research Ltd. | Verfahren und vorrichtung zur regelung einer rauchgasentstickungsanlage |
| JP2012228680A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Kurita Water Ind Ltd | 酸性ガスの処理方法 |
| CN106540544A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-03-29 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种烟气脱硝反应系统 |
| CN113985825A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-28 | 大唐湘潭发电有限责任公司 | 一种基于dcs系统优化scr脱硝系统的方法 |
-
1994
- 1994-06-03 JP JP6122753A patent/JPH07328389A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003105997A1 (de) * | 2002-06-17 | 2003-12-24 | Abb Research Ltd. | Verfahren und vorrichtung zur regelung einer rauchgasentstickungsanlage |
| JP2012228680A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Kurita Water Ind Ltd | 酸性ガスの処理方法 |
| CN106540544A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-03-29 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种烟气脱硝反应系统 |
| CN113985825A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-28 | 大唐湘潭发电有限责任公司 | 一种基于dcs系统优化scr脱硝系统的方法 |
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