JPH0788331A - 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

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JPH0788331A
JPH0788331A JP5233442A JP23344293A JPH0788331A JP H0788331 A JPH0788331 A JP H0788331A JP 5233442 A JP5233442 A JP 5233442A JP 23344293 A JP23344293 A JP 23344293A JP H0788331 A JPH0788331 A JP H0788331A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速負荷変動時でも脱硝装置出口のNOxお
よびリークアンモニアを低濃度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】 脱硝装置で処理すべき排ガスの総NOx量に
応じてアンモニア注入量を制御する脱硝装置のアンモニ
ア注入量制御方法において、処理すべき排ガス流量と入
口NOx濃度、出口NOx濃度に基いて必要アンモニア
流量を算出し、現在の処理ガス流量と脱硝率を用いて現
在の触媒吸着アンモニア量を演算し、n分後に予想され
る処理ガス流量と必要脱硝率からn分後に必要となる触
媒吸着アンモニア量を演算し、この両者の吸着アンモニ
ア量の偏差値により必要アンモニア流量を補正し、補正
後のアンモニア流量要求信号に基いて脱硝装置へのアン
モニア注入量を制御する。 【効果】 脱硝装置出口NOx、リークアンモニア濃度
を低濃度に維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に急速負荷変化時
においても排ガス中の窒素酸化物を効率よく低減するの
に好適な、脱硝装置の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方
式は、図2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
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とを加算して、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、出口濃度設定値との偏差によるフィ
ードバック補正、および負荷要求信号に対する動的先行
値より、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(通常数10分)を補償するために設け
られている。
【0005】最近においては、プラントの高速負荷変化
率運用に伴なって、脱硝負荷の変動が急激になってきた
こと、一方、出口NOX 濃度の設定値が従来よりも小さ
くなってきたことのため、従来の制御方式では、高速負
荷変動時において、出口NO X 濃度を設定値近傍に維持
しようとすると、大量のアンモニアが注入されるため、
脱硝装置からリークするアンモニア濃度数値が、出口N
X 濃度の設定数値を越えてしまうことになる。通常、
リークアンモニア濃度は、出口NOX 濃度設定値以下に
維持する必要があるが、従来の制御方式では、このリー
クアンモニアの濃度に対する配慮はあるものの、高速負
荷変化および出口NOX 濃度設定値の低下に対しては、
十分な制御性を確保するという配慮がなされていなかっ
た。
【0006】
【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、出口NOX 濃度
およびリークアンモニア濃度を低い値(1 ppm程度)に
維持するという点について配慮がされておらず、出口N
X 濃度を設定値以下に抑えようとすると、リークアン
モニア濃度が設定値を越えてしまい、逆にリークアンモ
ニア濃度を設定値以下に抑えようとすると、出口NOX
濃度が設定値を越えてしまうという問題があった。
【0007】本発明の目的は、高速負荷変動時において
も、脱硝装置出口のNOX 濃度およびリークアンモニア
濃度を低濃度に維持できる、脱硝装置のアンモニア注入
量制御方法および装置を提供することにある。
【0008】
【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)装置入口から窒素酸化物(NOX )を含有する排
ガスを導入するとともに排ガス中にアンモニアを注入し
て装置内に設けた脱硝触媒によって前記NOX を接触還
元した後、装置出口から排出する脱硝装置へのアンモニ
ア注入量制御方法において、導入した被処理排ガス流量
と入口NOX 濃度から入口NOX 量を求める工程と、入
口NOX 濃度と出口NOX 濃度に基づきNOX 量に対す
る必要アンモニアモル比を求める工程と、前記入口NO
X 量と必要アンモニアモル比から必要アンモニア流量を
求める工程と、現在の処理ガス流量と脱硝率を用いて現
在の触媒吸着アンモニア量を演算する工程と、n分後に
予想される処理ガス流量と必要脱硝率からn分後に必要
となる触媒吸着アンモニア量を演算する工程と、この両
者の吸着アンモニア量の偏差に基づいて前記必要アンモ
ニア流量を補正してアンモニア流量要求信号を求める工
程と、このアンモニア流量要求信号と現在のアンモニア
注入量の偏差に基づいてアンモニア流量制御装置を操作
する工程とを備えた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。 (2)装置入口からNOX を含有する排ガスを導入する
とともに排ガス中にアンモニアを注入して装置内に設け
た脱硝触媒によって前記NOX を接触還元した後、装置
出口から排出する脱硝装置へのアンモニア注入量制御装
置において、導入した処理排ガス流量と入口NOX 濃度
とから入口NOX 量を算出する乗算器と、入口NOX
度と出口NOX 濃度設定値に基づきNOX 量に対する必
要アンモニアモル比を算出する手段と、出口NOX 濃度
設定値と実際の出口NOX 濃度との偏差値および前記必
要アンモニアモル比に基づき全モル比信号を算出する手
段と、前記入口NOX 量と全モル比信号とから必要アン
モニア流量信号を算出する手段と、現在の処理ガス流量
と脱硝率とから現在の触媒吸着アンモニア量を算出する
演算器と、n分後に予想される処理ガス流量と必要脱硝
率からn分後に必要となる触媒吸着アンモニア量を算出
する演算器と、この両者の吸着アンモニア量の偏差値と
前記必要アンモニア流量信号と現在の注入アンモニア流
量とに基づいてアンモニア注入量を制御する手段とを備
えたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入量制
御装置。
【0009】
【作用】処理ガス量、脱硝率および触媒吸着アンモニア
量の間には、定まった因果関係がある。そこで、オンラ
インで計測できる処理ガス量および脱硝率より現在の触
媒吸着アンモニア量が求まる。次に注入アンモニア量に
対して、触媒吸着アンモニア量の変化には大きな応答お
くれがあるので、運転条件を予測してn分後に必要とな
る触媒吸着アンモニア量を求める。この両者の触媒吸着
アンモニア量の差に対応して、早めに注入アンモニア量
を増減させてやれば、n分後には、触媒吸着アンモニア
量が必要な値の近傍に維持できるので、脱硝装置出口の
NOX 濃度を目標値の近傍に維持できる。
【0010】
【実施例】本願発明になる脱硝装置のアンモニア注入量
制御方式の具体的実施例を図1に示す。本制御方式は、
必要な脱硝率を得るための必要モル比信号13、出口N
X 濃度計3の出力信号によるフィードバックモル比信
号15および吸着アンモニア濃度差による補正信号28
によりアンモニア注入量を決定するものである。
【0011】このうち、必要モル比信号13およびフィ
ードバックモル比信号15の求め方については、図2に
よってすでに説明した従来の制御方式と同様であり、現
在およびn分後の触媒吸着アンモニア濃度を演算し、こ
の両者の濃度差に対応して、アンモニア注入量を補正す
るところに本願発明の特徴がある。吸着アンモニア濃度
演算器23においては、以下の関係を用いて、吸着アン
モニア濃度を演算する。
【0012】
【数1】 Q=k・Gg ・f(η) ……(1) ここに、Q:アンモニアの吸着量、k:定数、Gg :処
理ガス量、η:脱硝率、f(η):脱硝率によって定ま
る無次元数。したがって、吸着アンモニア濃度演算器2
3aでは、オンラインで計測できる脱硝率信号29と処
理ガス流量計1の出力信号から、(1)式を用いて、吸
着アンモニア濃度信号26が求められる。
【0013】次に、負荷要求信号5より、微分器17、
係数器24および加算器14cを用いて、n分後の負荷
要求信号31を求める。この信号31より、関数発生器
11bを用いて、n分後の入口NOX 濃度信号32を求
め、出口NOX 濃度設定器3の出力信号、引算器8eお
よび割算器9bを用いて、n分後の必要脱硝率信号30
が求まる。
【0014】さらに、処理ガス量予測演算器25では、
n分後の負荷要求信号31と係数器24の出力信号を用
いて、n分後の処理ガス量信号33を求める。なお、n
分後の負荷要求信号の予測は、負荷要求信号の微分値に
基づく線形予測であるが、処理ガス量予測演算器25に
おいては、以下の演算によりn分後の処理ガス量信号3
3を求める。
【0015】
【数2】
【0016】ここに、MWD:負荷要求信号、t:現在
の時刻、n:n分。(2)式において、右辺第1項は、
静特性に基づく処理ガス量であり、負荷要求信号から決
定される。右辺第2項は、オーバ/アンダファイヤリン
グに対応するものであり、負荷変化率によって決定す
る。このようにして、吸着アンモニア濃度演算器23a
および23bを用いて、現在の吸着アンモニア濃度信号
26およびn分後の吸着アンモニア濃度予測信号27が
求まり、この濃度差を引算器8dで求め、調節計12c
で信号処理し、吸着アンモニア濃度差による補正信号2
8として、加算器14bに入力する。加算器14bで
は、必要モル比信号13およびフィードバックモル比信
号15から求まる必要アンモニア流量信号22と吸着ア
ンモニア濃度差による補正信号28を加算して、アンモ
ニア流量要求信号19とし、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、脱硝装置へのアンモニア注入量を調節する。
【0017】本制御方式では、(1)式からわかるよう
に、脱硝率は、処理ガス量が決まれば、吸着アンモニア
濃度に依存するが、これは、アンモニア注入量と、NO
X との反応によって消費されるアンモニア量とのバラン
スでほぼ定まり、大きな体積容量効果とも重なり、大き
な時間おくれを伴なう。そこで、このおくれに対応する
n分後の状態を予測して、早めにアンモニア注入量を補
正することにより、必要な吸着アンモニア濃度を確保す
るものである。
【0018】このように、本実施例においては、触媒吸
着アンモニア濃度を必要な値に維持できるので、高速負
荷変化時においても、脱硝装置出口のNOX 濃度を目標
値近傍に維持できるとともに、リークアンモニア濃度を
低い値に抑えることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、脱硝性能を支配する触
媒の吸着アンモニア濃度をオンラインで演算できるの
で、現在の吸着アンモニア濃度およびn分後に必要とな
る吸着アンモニア濃度を求め、この濃度差に応じて脱硝
装置へのアンモニア注入量を増減することにより、高速
負荷変動時においても、吸着アンモニア濃度の応答おく
れに対応して、早めにアンモニアの注入量を補正してい
るので、脱硝装置出口NO X 濃度を目標値に維持するの
に必要な吸着アンモニア濃度が得られる。
【0020】このようにして、常に脱硝反応に必要なア
ンモニアを過不足なく供給できるので、高速負荷変動時
においても、脱硝装置出口NOX 濃度を目標値近傍に維
持できるとともに、脱硝装置出口のリークアンモニア濃
度を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる脱硝装置のアンモニア注入量制御
方法の一実施例を示す制御系統図。
【図2】従来のアンモニア注入量制御方法を示す制御系
統図。
【符号の説明】
1…ガス流量計、2…入口NOX 濃度計、3…出口NO
X 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、10…必要脱硝率信号、1
2…調節計、13…必要モル比信号、15…フィードバ
ックモル比信号、16…全モル比信号、19…アンモニ
ア流量要求信号、21…入口NOX 量信号、22…必要
アンモニア流量信号、23a、23b…吸着アンモニア
濃度演算器、25…処理ガス量予測演算器、26…現在
の吸着アンモニア濃度信号、27…n分後の吸着アンモ
ニア濃度予測信号、28…吸着アンモニア濃度差による
補正信号、29…脱硝率信号、30…n分後の必要脱硝
率信号、31…n分後の負荷要求信号、32…n分後の
入口NOX 濃度信号、33…n分後の処理ガス量信号。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置入口から窒素酸化物(NOX )を含
    有する排ガスを導入するとともに排ガス中にアンモニア
    を注入して装置内に設けた脱硝触媒によって前記NOX
    を接触還元した後、装置出口から排出する脱硝装置への
    アンモニア注入量制御方法において、導入した被処理排
    ガス流量と入口NOX 濃度から入口NOX 量を求める工
    程と、入口NOX 濃度と出口NOX 濃度に基づきNOX
    量に対する必要アンモニアモル比を求める工程と、前記
    入口NOX 量と必要アンモニアモル比から必要アンモニ
    ア流量を求める工程と、現在の処理ガス流量と脱硝率を
    用いて現在の触媒吸着アンモニア量を演算する工程と、
    n分後に予想される処理ガス流量と必要脱硝率からn分
    後に必要となる触媒吸着アンモニア量を演算する工程
    と、この両者の吸着アンモニア量の偏差に基づいて前記
    必要アンモニア流量を補正してアンモニア流量要求信号
    を求める工程と、このアンモニア流量要求信号と現在の
    アンモニア注入量の偏差に基づいてアンモニア流量制御
    装置を操作する工程とを備えた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。
  2. 【請求項2】 装置入口からNOX を含有する排ガスを
    導入するとともに排ガス中にアンモニアを注入して装置
    内に設けた脱硝触媒によって前記NOX を接触還元した
    後、装置出口から排出する脱硝装置へのアンモニア注入
    量制御装置において、導入した被処理排ガス流量と入口
    NOX 濃度とから入口NOX 量を算出する乗算器と、入
    口NOX 濃度と出口NOX 濃度設定値に基づきNOX
    に対する必要アンモニアモル比を算出する手段と、出口
    NOX 濃度設定値と実際の出口NOX 濃度との偏差値お
    よび前記必要アンモニアモル比に基づき全モル比信号を
    算出する手段と、前記入口NOX 量と全モル比信号とか
    ら必要アンモニア流量信号を算出する手段と、現在の処
    理ガス流量と脱硝率とから現在の触媒吸着アンモニア量
    を算出する演算器と、n分後に予想される処理ガス流量
    と必要脱硝率からn分後に必要となる触媒吸着アンモニ
    ア量を算出する演算器と、この両者の吸着アンモニア量
    の偏差値と前記必要アンモニア流量信号と現在の注入ア
    ンモニア流量とに基づいてアンモニア注入量を制御する
    手段とを備えたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニ
    ア注入量制御装置。
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Cited By (2)

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JP2002219337A (ja) * 2001-01-30 2002-08-06 Babcock Hitachi Kk 脱硝装置の制御方法および装置
JP2011163193A (ja) * 2010-02-09 2011-08-25 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置

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