JPH08238416A - 脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置 - Google Patents

脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置

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JPH08238416A
JPH08238416A JP7044631A JP4463195A JPH08238416A JP H08238416 A JPH08238416 A JP H08238416A JP 7044631 A JP7044631 A JP 7044631A JP 4463195 A JP4463195 A JP 4463195A JP H08238416 A JPH08238416 A JP H08238416A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼装置の負荷変化時に、排ガス中のNOx
濃度が急変する際、NOx濃度分析計による検出の遅れ
を補い、排ガス中のNOx量に応じてNH3 注入量を制
御する方法を提供する。 【構成】 燃焼装置からの被処理ガス流量と脱硝装置入
口NOxから入口総NOx量31を求め、出口NOx濃
度設定値と入口NOx濃度とから排ガスに対する先行モ
ル比信号11aを求め、出口NOx濃度設定値と検出地
の偏差に基いてモル比補正信号14aを求め、31、1
1a、14aの各信号を使って脱硝装置へのNH3 注入
量を制御する方法において、燃焼装置の負荷変化時には
燃焼装置の負荷量に基いて仮の入口NOx濃度24a、
27aを算出し、これを入口NOx濃度検出値25、2
6で補正し、補正後の入口NOx濃度を使って総NOx
量31および先行モル比信号11aを求め、負荷安定時
は切替リレー22で切り替えて入口NOx濃度25、2
6により信号31、11aを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脱硝装置へのアンモニ
ア注入量制御方法および装置に係り、特に燃焼排ガス中
の窒素酸化物を低減する脱硝装置へのアンモニア注入量
制御方法および装置であって、燃焼装置の負荷変化時に
も応答遅れの少ない脱硝装置へ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】排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装
置の系統を図4により、また脱硝装置へのアンモニア注
入量制御についての従来の技術を図3に基づき説明す
る。ガスタービン、燃焼装置等の排ガスを排出する装置
から排出された排ガスは煙道1を通り脱硝触媒を内蔵し
た脱硝反応器2にてアンモニアガスと接触反応して排ガ
ス中の窒素酸化物(以下NOX という)を除去された
後、煙突3へと導かれる。一方、アンモニアガスはアン
モニアガス母管4に設けられたアンモニアガス流量調節
弁5で流量調節され、脱硝反応器2の上流に設けられた
ノズル6より注入される。
【0003】図3において、前記脱硝反応器2に注入す
る排ガスの流量信号7に脱硝反応器入口に設けられた入
口NOX 濃度分析計8からの生NOX 濃度信号25を乗
算し、排ガス中のNOX 総量を算出する。一方、入口N
X 濃度分析計8からのNO X 濃度を排ガスの基準酸素
含有率(通常は6%)時に換算したO2 換算後のNO X
信号26と脱硝反応器出口NOx濃度設定信号発生器9
の出力信号を演算器10にて下記の(1)式の演算を行
ない、出口NOx濃度設定信号発生器9で設定した出口
NOx濃度値にするために必要な脱硝率を求め、これに
相当する先行モル比信号11aに関数発生器11で信号
変換する。
【0004】
【数1】
【0005】一方、脱硝反応器出口に設けられた出口N
Ox濃度分析計12からのO2 換算後のNOX 濃度信号
12aと脱硝反応器出口NOx濃度設定値を減算器13
で比較し、偏差を比例積分器14で比例積分動作させた
後の信号14a(モル比補正信号)で、加算器15にて
先に求めた先行モル比信号11aを修正し、修正モル比
信号15aを求め、乗算器16でNOX 総量信号と乗算
して要求アンモニア流量信号16aを求め、アンモニア
流量発信器17による実測アンモニア流量信号と減算器
18で比較し、偏差を比例積分器19で比例積分動作
し、アンモニアガス流量調節弁5でアンモニア注入量を
制御する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、要
求アンモニア流量信号を演算するために脱硝反応器入口
に設けられたNOX 分析計の信号を使用している。しか
しながら、NOX 分析計はその測定原理上、分析計自身
の応答遅れが約1分、排ガスサンプリング系統の遅れが
約2分あり、合計で約3分程度の応答遅れがある。
【0007】したがって、燃焼装置などの排ガスを排出
する装置の負荷変化等で反応器入口NOX 濃度が変化し
ても、変化時のNOX 分析計からのNOX 信号出力は約
3分後に検出されることとなり、必要なアンモニアガス
流量の注入も必要な注入タイミングからその時間だけ遅
れる問題があった。本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決し、NOX 分析計の応答遅れを補ない、必要
なタイミングにて適切な量のアンモニアガスを注入する
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)排ガスを排出する装置からの被処理排ガス流量と
脱硝装置入口NOX 濃度により入口総NOX 量を求め、
出口NOx濃度設定値と入口NOX 濃度により排ガスに
対するアンモニアの先行モル比信号を求め、出口NOx
濃度設定値と検出値の偏差に基づいてモル比補正信号を
求め、前記総NOX 量、先行モル比信号、モル比補正信
号に基づき脱硝装置へのアンモニア注入量を制御する方
法において、燃焼装置の負荷変化時には、排ガスを排出
する装置の負荷量に基づいて仮りの入口NOX 濃度を算
出し、この算出値を入口NOX 濃度検出値で補正し、補
正後の入口NOX 濃度を使って前記入口総NOX 量およ
び先行モル比信号を求めることを特徴とする脱硝装置へ
のアンモニア注入量制御方法。 (2)燃焼装置からの被処理排ガス流量と該排ガスの脱
硝装置入口NOX 濃度とから入口総NOX 量を算出する
手段と、脱硝装置の出口NOx濃度設定値と入口NOX
濃度とに基づき排ガスに対する先行モル比信号を演算す
る手段と、出口NOx濃度設定値と検出値の偏差に基づ
きモル比補正信号を算出する手段と、前記先行モル比信
号とモル比補正信号と前記総NOX 量とから要求アンモ
ニア流量信号を算出する手段と、この要求アンモニア流
量信号とアンモニア流量検出値に基づきアンモニア流量
調節弁を制御する手段とを備えた脱硝装置へのアンモニ
ア注入量制御装置において、燃焼装置の負荷変化時には
該負荷量に基づき仮りの入口NOX 濃度を算出し、この
算出値を入口NOX 濃度検出値で補正して前記入口NO
X 濃度とする手段と、燃焼装置の負荷安定時には入口N
X 濃度検出器からの検出値を前記入口NOX 濃度とす
るように切換える手段と、これら手段により得られた入
口NOX 濃度に基づき先行モル比信号および入口総NO
X 量を算出する手段とを設け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】ガスタービン燃料流量信号のような燃焼装置の
負荷信号から作成する脱硝反応器の模擬の入口NOX
度信号は、実機の運転結果に基づいて各負荷における脱
硝装置入口NOX 濃度をあらかじめプログラム化して各
負荷に応じて直ちに算出するようにしておくことによ
り、NOX 濃度分析計から求めるNOX 濃度信号のよう
に遅れの要素はない。しかし、プログラム値は固定のた
め、その時のガスタービン等の燃焼状態の違い等により
微妙にNOX 濃度が変化した場合、プログラム値と多少
ずれる欠点がある。一方、NOX 分析計からのNOX
度は前述した応答遅れはあるものの、計器誤差は分析計
フルスケールの±1%程度以内であり正確なNOX 値を
検出可能である。
【0010】したがって、遅れのないプログラムNOX
濃度信号値と遅れはあるが正確なNOX 分析計からのN
X 濃度信号値の差分をプログラム化して各負荷に応じ
て算出したNOX 信号に加算すれば、実際のNOX 濃度
に近い信号を作成することができる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を図1により説明する。燃料
流量指令装置20からの信号を受け関数発生器24で脱
硝反応器入口生NOX 濃度の仮信号24aをプログラム
により設定し、脱硝反応器入口NOX 濃度計8からの生
NOX 濃度信号25との偏差を減算器21で求める。そ
してこの偏差と前記したプログラム生NOX 濃度信号を
加算器23で加算し、最終的な入口生NOX 濃度信号と
する。
【0012】また燃料流量指令器20からの信号を受
け、関数発生器27で脱硝反応器入口O2 換算NOX
度仮信号27aをプログラムにより設定し、この信号を
前記した生NOX 信号25と同一の手法で減算器21、
加算器23、O2 換算入口NO X 濃度信号26を用いて
最終的なO2 換算入口NOX 濃度信号を作成する。な
お、燃焼装置の負荷変化中は切替リレー22をX2側に
切替えて前記したようにプログラムNOX 濃度信号と、
入口NOX 濃度分析計8からの入口NOX 濃度信号を用
いて最終的な入口NOX 濃度信号を作成するが、負荷が
変化していない時は切替リレー22をX1側に切替え、
入口NOX 濃度分析計8からの生NO X 濃度信号25、
換算NOX 信号26がそのまま最終的なそれぞれのNO
X 濃度信号となるようにする。
【0013】これは負荷変化していない時は脱硝反応器
入口NOX 濃度の変化はほとんどなく、入口NOX 濃度
分析計の応答遅れも制御上問題とはならないからであ
る。そのため精度の高いNOX 分析計からのNOX 信号
をそのまま使用するものである。上記した実施例は、負
荷変化時のNOX 濃度の変化幅および変化率の大きいガ
スタービン用脱硝装置を主体にして記載したものである
が、ボイラ用脱硝装置においても負荷変化時のNOX
析計の応答遅れによるアンモニアガスの注入遅れは同じ
であり、これらについても同様の効果を得ることができ
る。
【0014】本実施例の効果について図2により説明す
る。負荷立上り時はNOX 濃度分析計からのNOX 濃度
信号28は約3分程度の応答遅れがあるが、プログラム
NO X 濃度信号29は遅れがないため実際のNOX 濃度
値に近い値となる。またプログラムNOX 濃度信号29
では実際のNOX 挙動に見られるオーバーシュート、ア
ンダーシュート量のプログラムまでは設定困難である
が、プログラムNOX 濃度信号29に本信号と分析計か
らのNOX 濃度信号28の差分を加えた最終NOX 濃度
信号30はそれが可能となる。またガスタービンの場
合、燃料流量指令(負荷)とNOX 濃度の関係はリニア
ではなく、負荷上昇の過程でバーナ切替えがあり負荷上
昇中に入口NOX 濃度がいったん大きく低下し、その後
急上昇するが、このような急激なNOX 挙動をNOX
析計だけで検出することは不可能であるが、燃料流量指
令とバーナ切替えのタイミングは一定の関係がある。し
たがって、この燃料流量指令によりプログラムしたプロ
グラムNOX 濃度信号であればこのような急激なNOX
濃度変化があっても遅れの要素なく、実際のNOX 値に
近い値を模擬することが可能となる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、精度は高いが応答遅れ
がある分析計からのNOX 信号と応答遅れはないが固定
値であるため実際のNOX 挙動とは多少のずれが生じる
プログラムNOx濃度信号の両方の信号のメリットを取
り入れることが可能となり、燃焼装置の負荷変化に即応
して適切なアンモニア注入が実施でき、脱硝装置の性能
を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すアンモニア注入量制御系
統図。
【図2】実施例の効果を示す図。
【図3】従来技術になるアンモニア注入量制御系統図。
【図4】ガスタービン用脱硝装置の系統図。
【符号の説明】
1…煙道、2…脱硝反応器、3…煙突、4…アンモニア
ガス母管、5…アンモニアガス流量調節弁、6…ノズ
ル、7…排ガス流量信号、8…入口NOX 濃度分析計、
9…出口NOx濃度設定信号発生器、10…演算器、1
1…関数発生器、11a…先行モル比信号、12…出口
NOx濃度分析計、13…減算器、14…比例積分器、
14a…モル比補正信号、15…加算器、15a…修正
モル比信号、16…乗算器、16a…要求アンモニア流
量信号、17…アンモニア流量発信器、17a…実測ア
ンモニア流量信号、18…減算器、19…比例積分器、
20…燃料流量指令装置、21…減算器、22…切替リ
レー、23…加算器、24…関数発生器、24a…入口
生NOX 濃度仮信号、25…入口生NOX 濃度信号、2
6…O2 換算入口NOX 濃度信号、27…関数発生器、
28…分析計からのNOX 濃度信号、29…プログラム
NOX 濃度信号、30…最終NOX 濃度信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガスを排出する装置からの被処理排ガ
    ス流量と脱硝装置入口NOX 濃度により入口総NOX
    を求め、出口NOx濃度設定値と入口NOX濃度により
    排ガスに対するアンモニアの先行モル比信号を求め、出
    口NOx濃度設定値と検出値の偏差に基づいてモル比補
    正信号を求め、前記総NOX 量、先行モル比信号、モル
    比補正信号に基づき脱硝装置へのアンモニア注入量を制
    御する方法において、燃焼装置の負荷変化時には、排ガ
    スを排出する装置の負荷量に基づいて仮りの入口NOX
    濃度を算出し、この算出値を入口NOX 濃度検出値で補
    正し、補正後の入口NOX 濃度を使って前記入口総NO
    X 量および先行モル比信号を求めることを特徴とする脱
    硝装置へのアンモニア注入量制御方法。
  2. 【請求項2】 燃焼装置からの被処理排ガス流量と該排
    ガスの脱硝装置入口NOX 濃度とから入口総NOX 量を
    算出する手段と、脱硝装置の出口NOx濃度設定値と入
    口NOX 濃度とに基づき排ガスに対する先行モル比信号
    を演算する手段と、出口NOx濃度設定値と検出値の偏
    差に基づきモル比補正信号を算出する手段と、前記先行
    モル比信号とモル比補正信号と前記総NOX 量とから要
    求アンモニア流量信号を算出する手段と、この要求アン
    モニア流量信号とアンモニア流量検出値に基づきアンモ
    ニア流量調節弁を制御する手段とを備えた脱硝装置への
    アンモニア注入量制御装置において、燃焼装置の負荷変
    化時には該負荷量に基づき仮りの入口NOX 濃度を算出
    し、この算出値を入口NOX 濃度検出値で補正して前記
    入口NOX 濃度とする手段と、燃焼装置の負荷安定時に
    は入口NOX 濃度検出器からの検出値を前記入口NOX
    濃度とするように切換える手段と、これら手段により得
    られた入口NOX 濃度に基づき先行モル比信号および入
    口総NOX量を算出する手段とを設けたことを特徴とす
    る脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置。
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