JPH08200612A - 窒素酸化物除去方法 - Google Patents

窒素酸化物除去方法

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JPH08200612A
JPH08200612A JP7012696A JP1269695A JPH08200612A JP H08200612 A JPH08200612 A JP H08200612A JP 7012696 A JP7012696 A JP 7012696A JP 1269695 A JP1269695 A JP 1269695A JP H08200612 A JPH08200612 A JP H08200612A
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JP
Japan
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exhaust gas
nox
ammonia
flow rate
amount
Prior art date
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JP7012696A
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English (en)
Inventor
Hiromi Matsuyama
裕美 松山
Isato Morita
勇人 森田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガスの温度変化があっても、安定してN2
O、NOを同時に除去できる窒素酸化物除去方法を提供
する。 【構成】 排ガスにアンモニアを注入し、N2O、NO
を同時に除去する性能をもつ触媒を用いて排ガス処理を
行う窒素酸化物除去方法であって、排ガス温度が基準温
度から変化したとき、少なくとも触媒のNOx除去性能
およびN2O除去性能のうち排ガス温度変化に対する性
能変化の度合いが大きい方の除去性能について、排ガス
温度と基準温度と温度差に対する除去性能の変化分に見
合ったアンモニアの補正流量を算出し、この補正流量で
基準温度におけるアンモニアの基本流量を補正して、ア
ンモニアを排ガス中に注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は排ガスからNOxとN2
Oを同時に除去するために、還元剤としてアンモニアを
用いる触媒による窒素酸化物除去方法に係り、特に排ガ
ス温度変化時のアンモニア注入量の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】環境汚染の原因となる窒素酸化物は、脱
硝処理を行い無害物質にした後、大気中に放出してい
る。この脱硝処理は還元剤としてアンモニアを用い、酸
化チタンをベースにした触媒を排ガスと接触させ以下に
示す反応で除去している。
【0003】 4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O しかし、環境汚染物質として問題になっている窒素酸化
物であるN2Oは、従来の脱硝触媒では除去できないの
で、大気に放出されていたが、最近アンモニアでNOx
及びN2Oを同時に還元除去できる触媒が開発された。
それは以下に示す反応式(1)、(2)によって、反応
が進むものと考えられている。
【0004】 4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O (1) 4N2O+4NH3+O2 → 6N2+6H2O (2) 従来の排ガス処理システムにおけるアンモニア制御の系
統図を図4に示す。これは、主に触媒を充填した脱硝触
媒反応器1と、ボイラからの燃焼排ガスを脱硝触媒反応
器1に導く上流ダクト2と、脱硝触媒にて処理をした排
ガスを導く下流ダクト3と、アンモニア注入量を制御す
る制御系統とから構成されている。上流ダクト2から導
入された燃焼排ガス中のN2O濃度X1およびNOx濃度
2は脱硝触媒反応器1の入口側でN2O計4及びNOx
計5で計測され、信号として加算器6に送られ、そこ
で、加算されて処理の必要な(N2O+NO)濃度X3
算出される。一方、実ガス流量X4は、排ガス流量計7
で計測され、乗算器8に送信され、実ガス流量信号X4
は乗算器8で加算器6から送信された(N2O+NO)
濃度信号X3と乗算され、ここで単位時間当りの処理必
要な(N2O+NOx)処理量X5が算出される。これは
反応式(1)、(2)で示したように、NOx、N2
ともにNH3との反応が1:1の反応であることから、
処理量X5の信号は、必要なアンモニア注入量と比例
し、この処理量X5の信号がアンモニア制御弁9に送ら
れ、アンモニアが注入されるシンプルな制御方法であ
る。
【0005】ここで、図2に触媒層に充填する触媒の温
度特性の一例を示す。ここに示す触媒の性能は、N2
除去性能がNOx除去性能に比べ、排ガス温度に非常に
影響されやすいことがわかる。よって、排ガス温度が変
化するとN2Oの除去性能に影響が出るために、一時的
に性能が出ないことがあり、出口N2O濃度が不安定に
なる。反対に触媒のNO除去性能が、N2O除去性能よ
りも大きく排ガス温度に影響される場合は、NO除去性
能がでないことがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図2に示す触媒(N2
O除去性能がNO除去性能よりも低く、かつ温度変化に
より大きく影響される)を用いた脱硝処理システムの場
合について説明する。NO除去率はN2O除去率よりも
高いことから、充填する触媒量はN2O除去率をもとに
決められるため、NOに関しては過剰に充填する形とな
る。また、NO除去率の反応温度範囲がN2Oのそれよ
りも広いことからも、十分性能を発揮できる。しかし、
2O除去性能は、NO除去性能よりも低く、排ガス温
度に大きく影響される。排ガス温度が高くなるとN2
除去率も高くなり、必要以上のアンモニアを過剰に注入
することになったり、特に排ガス温度が低くなると、そ
れに伴ってN2O除去率が小さくなるので、一時的にシ
ステムとしての性能がでなくなり、出口のN2O濃度が
増加するという問題があった。図2を用いて説明する
と、通常モル比1.0(NH3/N2Oモル比)、基準温
度としての排ガス温度450℃、N2O除去率40%の
条件(図2中A点)で脱硝処理システムが運転されてい
る時に、排ガス温度が500℃に上昇するとN2O除去
率は50%(図2中B点)となる。しかし必要な性能は
40%であることから、実際はモル比を0.8に小さく
することができる。つまり温度が上昇したときは、アン
モニア注入量を減らすことができる。一方、排ガス温度
が420℃に低下すると、N2O除去率は30%まで小
さくなり、必要量N2Oを除去できなくなるので、除去
率40%にするためには、モル比1.3にまで上げなけ
ればならない。このように従来のアンモニア注入制御法
では、排ガス温度変化に非常に影響される還元用触媒の
2OとNOまたはN2OあるいはNOのどちらか一方の
除去性能(図2については、N2Oの除去性能)につい
ての配慮がされておらず、安定したアンモニア注入を行
うことが難しいという問題があった。
【0007】本発明の目的は、温度変化に対して性能が
影響される触媒を用いた脱硝システムにおいて、排ガス
の温度変化に対応して適切な量のアンモニアを注入する
制御を行うことにより、安定して排ガスからNOおよび
2Oを除去できる窒素酸化物除去方法を提供すること
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
に、本発明の窒素酸化物除去方法は、窒素酸化物を含む
排ガス中に還元剤としてアンモニアを注入し、還元用触
媒と接触させて、排ガスからN2Oとそれ以外の窒素酸
化物NOxを同時に除去する方法であって、排ガスの温
度変化に対する還元用触媒のN2O除去性能およびNO
x除去性能の変化に応じて、注入するアンモニア流量を
制御することを特徴とする。
【0009】すなわち、本発明の窒素酸化物除去方法に
おいては、排ガス中のNOxおよびN2Oの各濃度、排
ガス流量および排ガス温度を測定し、測定したNOxお
よびN2Oの各濃度と排ガス流量とから排ガス中のNO
x量およびN2O量を算出し、そしてNOx量およびN2
O量それぞれに対応する、基準温度におけるアンモニア
の基本流量を算出し、さらに測定した排ガス温度と基準
温度と温度差に対する還元用触媒のNOx除去性能およ
びN2O除去性能のそれぞれの変化分に見合ったアンモ
ニアの補正流量を算出し、NOx量およびN2O量それ
ぞれに対応するアンモニアの補正流量と基本流量を総計
して総流量を算出し、この総流量でアンモニアを排ガス
中に注入する。
【0010】また、本発明の別の窒素酸化物除去方法
は、上記方法とアンモニアの補正流量の点のみ異なり、
還元用触媒のNOx除去性能およびN2O除去性能のう
ち排ガス温度変化に対する性能変化の度合いが大きい方
の除去性能について、排ガス温度と基準温度と温度差に
対する除去性能の変化分に見合ったアンモニアの補正流
量を算出し、このアンモニアの補正流量とNOx量およ
びN2O量それぞれに対応するアンモニアの基本流量と
を総計し、その総流量でアンモニアを排ガス中に注入す
ることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の窒素酸化物除去方法によれば、排ガス
の温度変化に対する還元用触媒のN2O除去性能および
NOx除去性能の変化に応じて、注入するアンモニア流
量を制御するので、常に注入アンモニア流量に過不足の
ない流量でアンモニアが排ガスに注入でき、排ガス温度
が変化しても安定して排ガスからNOx、N2Oを除去
することができる。
【0012】また本発明の別の窒素酸化物除去方法は、
特に還元用触媒のNOx除去性能およびN2O除去性能
のうち、一方が温度変化に対する性能変化の度合いが大
きく、他方が温度に対して性能が安定している触媒を用
いる場合に好都合で、制御を簡単化して、常にアンモニ
アを過不足なく排ガスに注入しでき、排ガスからNO
x、N2Oを安定的に除去できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の窒素酸化物除去方法を用いる
排ガス処理システムにおけるアンモニア制御系統を示す
図である。この排ガス処理システムは、図2に示すよう
にNOxなるNOの除去性能よりもN2O除去性能が低
い触媒を用いるシステムで、触媒を充填した脱硝触媒反
応器1とボイラからの燃焼排ガスを脱硝触媒反応器1に
導く上流ダクト2と脱硝触媒にて処理をした排ガスを排
出する下流ダクト3とアンモニア注入量を制御する制御
系統から構成されている。本実施例の排ガス処理システ
ムは、上流ダクト2から導入された燃焼排ガス中の入口
2O濃度X1および入口NOx濃度X2がN2O計4及び
NOx計5で計測する点で図4に示す従来システムと同
様であるが、一方、排ガス処理に必要なアンモニア注入
量を入口N2O濃度X1および入口NOx濃度X2を排ガ
ス温度により補正するという点で相違する。なお、これ
ら計測器4,5は、化学発光法、赤外吸光光度法などを
用いるものである。
【0014】この実施例のアンモニア制御系統によれ
ば、NOに対するアンモニア量は、入口NOx濃度X2
から算出されるが、一方、N2Oに対するアンモニア量
は、排ガス温度変化による触媒のN2O除去性能の変化
に対応できるように、変化率検出器10,11を用いる
ことになる。変化率検出器10では、実ガス流量信号X
4と入口N2O濃度信号X1から求めた入口N2O濃度変化
率信号X9が、また変化率検出器11では、排ガス温度
変化率信号X8が算出され、それぞれの変化率信号X9
8から排ガス温度変化によるN2O除去性能の変化分
(過不足分)である信号X6が求められる。この信号X6
に加算器13で通常のN2O濃度信号X1が加算され、処
理の必要なN2O濃度補正信号X7が算出される。そし
て、実ガス流量信号X4が排ガス流量計7で計測された
後、上述の入口NO濃度信号X2とN2O濃度補正信号X
7を加算器6で加算した(N2O+NO)濃度信号X3
実ガス流量信号X4を乗算器8で乗算すると、単位時間
当りに処理が必要な(N2O+NO)処理量X5となる。
これはNO,N2O共にNH3との反応が1:1であるこ
とから、X5は注入するアンモニア量と同じであり、X5
がNH3制御弁9に送られ、排ガス温度の変化率に見合
った適正量のアンモニアが注入されることになる。な
お、過不足分のN2O濃度を算出するときに、排ガス温
度が低下した場合は、後流の設備に影響が出ないよう
に、出口アンモニアをある設定値以下に抑える必要があ
るので、排ガス温度変化率には、上限を設定しておく必
要がある。
【0015】これまで、排ガス温度の変化によってN2
O除去性能が影響される場合について説明したが、NO
除去性能が影響される場合についても、N2Oのかわり
に排ガス温度の変化によるNOの過不足分を算出すれ
ば、同様のシステムで適切なアンモニア制御を行うこと
ができる。また、排ガス温度によって、NO,N2O除
去性能が影響される場合についても、NO,N2Oの過
不足分を算出し加算すれば、同様のシステムで適切なア
ンモニア制御を行うことができる。
【0016】本実施例のように温度による触媒のN2
除去性能の変化を考慮にいれてアンモニア注入量を制御
すれば、図3に示すように、排ガス温度が変化しても、
出口でのN2O濃度の変動が小さくなり、出口濃度が安
定するまで時間を短くすることができる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、N2OとNOxを同時
に除去する窒素酸化物除去方法を、排ガスの温度変化に
対する還元用触媒のN2O除去性能およびNOx除去性
能の変化に対応して、過不足なく排ガスに注入するアン
モニア流量を制御するものとしたので、常に安定して排
ガスからN2OおよびNOxを除去でき、従来のように
2OあるいはNOxの除去が不安定になったり、一時
的に還元用触媒性能が出なくなることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による窒素酸化物除去方法の実施例にお
けるアンモニア制御系統を示す図である。
【図2】本発明に用いる触媒の温度特性の一例を示す図
である。
【図3】本発明によるN2O、NOxの除去性能を示す
タイムチャートである。
【図4】従来のアンモニア制御系統を示す図である。
【符号の説明】
1 脱硝触媒反応器 2 上流ダクト 3 下流ダクト 4 N2O計 5 NOx計 6 加算器 7 流量計 8 乗算計 9 NH3制御弁 10 変化率検出器 11 変化率検出器 12 温度計 13 加算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素酸化物を含む排ガス中に還元剤とし
    てアンモニアを注入し、還元用触媒と接触させて、排ガ
    スからN2Oとそれ以外の窒素酸化物NOxを同時に除
    去する窒素酸化物除去方法において、排ガスの温度変化
    に対する還元用触媒のN2O除去性能およびNOx除去
    性能の変化に応じて、注入するアンモニア流量を制御す
    ることを特徴とする窒素酸化物除去方法。
  2. 【請求項2】 窒素酸化物を含む排ガス中に還元剤とし
    てアンモニアを注入し、還元用触媒と接触させて、排ガ
    スからN2Oとそれ以外の窒素酸化物NOxを同時に除
    去する窒素酸化物除去方法において、排ガス中のNOx
    およびN2Oの各濃度、排ガス流量および排ガス温度を
    測定し、測定したNOxおよびN2Oの各濃度と排ガス
    流量とから排ガス中のNOx量およびN2O量を算出
    し、そしてNOx量およびN2O量それぞれに対応す
    る、基準温度におけるアンモニアの基本流量を算出し、
    さらに測定した排ガス温度と基準温度と温度差に対する
    還元用触媒のNOx除去性能およびN2O除去性能のそ
    れぞれの変化分に見合ったアンモニアの補正流量を算出
    し、NOx量およびN2O量それぞれに対応するアンモ
    ニアの補正流量と基本流量を総計して総流量を算出し、
    この総流量でアンモニアを排ガス中に注入することを特
    徴とする窒素酸化物除去方法。
  3. 【請求項3】 窒素酸化物を含む排ガス中に還元剤とし
    てアンモニアを注入し、還元用触媒と接触させて、排ガ
    スからN2Oとそれ以外の窒素酸化物NOxを同時に除
    去する窒素酸化物除去方法において、排ガス中のNOx
    およびN2Oの各濃度、排ガス流量および排ガス温度を
    測定し、測定したNOxおよびN2Oの各濃度と排ガス
    流量とから排ガス中のNOx量およびN2O量を算出
    し、そしてNOx量およびN2O量それぞれに対応す
    る、基準温度におけるアンモニアの基本流量を算出し、
    さらに還元用触媒のNOx除去性能およびN2O除去性
    能のうち排ガス温度変化に対する性能変化の度合いが大
    きい方の除去性能について、排ガス温度と基準温度と温
    度差に対する除去性能の変化分に見合ったアンモニアの
    補正流量を算出し、NOx量およびN2O量それぞれに
    対応するアンモニアの基本流量と排ガス温度変化に対す
    る性能変化の度合いが大きい方の除去性能の変化分に対
    応するアンモニアの補正流量とを総計して総流量を算出
    し、この総流量でアンモニアを排ガス中に注入すること
    を特徴とする窒素酸化物除去方法。
JP7012696A 1995-01-30 1995-01-30 窒素酸化物除去方法 Pending JPH08200612A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2522384A1 (fr) * 2011-05-10 2012-11-14 Air Liquide Medical Systems Appareil de distribution de NO avec ligne de calibration intégrée et installation associée

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2522384A1 (fr) * 2011-05-10 2012-11-14 Air Liquide Medical Systems Appareil de distribution de NO avec ligne de calibration intégrée et installation associée
FR2975010A1 (fr) * 2011-05-10 2012-11-16 Air Liquide Medical Systems Appareil de distribution de no avec ligne de calibration integree et installation associee

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