JPH0975665A - 脱硝装置のアンモニア注入制御方法 - Google Patents

脱硝装置のアンモニア注入制御方法

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JPH0975665A
JPH0975665A JP7232875A JP23287595A JPH0975665A JP H0975665 A JPH0975665 A JP H0975665A JP 7232875 A JP7232875 A JP 7232875A JP 23287595 A JP23287595 A JP 23287595A JP H0975665 A JPH0975665 A JP H0975665A
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JP
Japan
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denitration
exhaust gas
load
nox
catalyst
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Pending
Application number
JP7232875A
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English (en)
Inventor
Zenji Hotta
善次 堀田
Yasuichirou Suda
泰一朗 須田
Yoshiteru Yoneda
吉輝 米田
Tetsuta Nishikawa
鉄太 西川
Masato Mukai
正人 向井
Seiji Morii
政治 森井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Kansai Electric Power Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラの負荷上昇時に排ガス中のリークNH
3量を抑え、かつNOxを低濃度に維持して高効率の脱
硝を実現する脱硝装置のアンモニア注入制御方法を提供
する。 【構成】 ボイラの負荷要求信号の先行信号12を基
に、ボイラの排ガス浄化用の脱硝触媒3,NH3分解触
媒4を備えた脱硝装置1へ、排ガス中のNOxに対して
1.0以上の高モル比でNH3を通常注入するアンモニア
注入制御方法において、ボイラ負荷の上昇時はNH3
NOxモル比を通常より減少させるよう制御する。 【効果】 NH3/NOxモル比の減少により、排ガス
の低温時に既に触媒に吸着したNH3が、負荷上昇に伴
う排ガス温度上昇で離脱しても、NH3出口濃度を低減
でき、かつNOx出口濃度を従来同様低レベルに保つこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼装置から排出され
る燃焼排ガス中のNOxを低濃度(数ppm以下)まで
低減し、かつリークアンモニアも低減するのに好適な脱
硝装置のアンモニア注入制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】発電所、各種工場、自動車などから排出
される排煙中のNOxは光化学スモッグの原因物質であ
り、その効果的な除去方法として選択的接触還元による
排煙脱硝法が火力発電所を中心に幅広く用いられてい
る。近年、産業の発展からNOxを含む排ガス量は増大
する傾向にあり、環境基準を遵守するために今後さらな
る低NOx化が要求される趨勢にある。またNOxの
他、燃焼排ガス中に含まれるCOも非常に低レベルにま
で抑えることが望まれており、それらを除去するための
触媒やプロセスの実現が重要な課題となっている。
【0003】特に排ガス浄化後の出口NOxを数ppm
以下の、非常に低いレベルに抑える高効率脱硝を実現さ
せるためには、例えばボイラの排煙脱硝法に従来から使
用されている酸化チタン系の脱硝触媒を用いた場合は、 モル比1.0以上の運転に伴い未反応NH3が高濃度
で排出する、 通常、触媒層直前の排ガス流路域では局所的にNH3
/NOxモル比が相違するため、モル比を1.0よりか
なり高い値(例えば1.2以上)とする必要があり、ま
すます未反応NH3の濃度が高くなる、 NH3/NOxモル比の局所的な相違をなくすために
は、NH3とNOxの拡散混合を図ればよいが、そのた
めに長いダクトが必要となり、脱硝装置の巨大化をもた
らす、等の問題があり、超高効率脱硝を達成するのは困
難であった。
【0004】特に未反応NH3の高濃度排出に関して
は、排ガス中にSO3が含有される場合、未反応NH3
SO3が反応して(NH4)2SO4や(NH4)HSO4が生成
される。これらの生成物は、後流のエアヒーターなどの
熱交換器に付着し、排ガス流路の閉塞に伴う圧力損失の
増大を引き起すため、脱硝装置やボイラの運転に支障を
来す。またLNG焚き等におけるSO3を含まない排ガ
スに対してもNH3自体が臭気を伴うためNH3の高濃度
排出には問題がある。これらの問題を解決するためには
未反応NH3の排出を抑えなければならない。例えば未
反応NH3の排出濃度を5ppm以下に抑える事によ
り、これらの問題を解決する事ができる。
【0005】この未反応NH3の高濃度排出を抑制する
ために、図5に示すように、NH3の分解機能と脱硝機
能を合わせ持つ触媒を使用する方法が提案されている。
(特開平6−319951) また、NH3注入制御は、NH3/NOxモル一定制御の
場合、NH3注入量を、NH3注入量(kg/h)=乾きガス量
(kg/h)×入口NOx濃度(ppm)×10~6×モル比(-)とし
て制御するが、ボイラ負荷変化時においては、これに、
ボイラ負荷要求信号をNH3注入制御の先行信号とし、
負荷要求信号の微分値に比例したNH3注入量を加え、
制御しているものもある。
【0006】図6に示す従来技術のNH3注入制御装置
の概略系統図を用いて制御方法を説明する。脱硝装置1
には脱硝触媒3、NH3分解機能を有する脱硝触媒4が
順次に排ガス流れ方向に充填されている。制御装置の入
力端子7より負荷指令信号8を入力し、微分器9、整流
回路10、比例演算器11を通り微分先行信号12が求
められる。この微分先行信号12を乾きガス量、入口N
Ox濃度、モル比より求められるNH3注入量に加えた
NH3注入量によって、NH3注入制御弁6をコントロー
ルしNH3量を制御する。
【0007】従来技術では、負荷変化に対応するため、
負荷指令信号8の微分値に比例した微分先行信号12の
値によりNH3注入量を決定している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】脱硝反応器内に脱硝機
能を持つ触媒と、脱硝機能とNH3酸化機能を合わせ持
つ触媒とを充填し、NH3/NOxモル比1.0以上の
高モル比で運転する高効率の脱硝装置では、NH3/N
Oxモル比一定制御の場合や、これに加え負荷変化時に
ボイラ負荷要求信号により負荷要求に比例したNH3
入量を決定している場合、負荷上昇時に一時的にリーク
NH3が増加するという現象が見られる。
【0009】この原因は、低温で触媒に吸着したNH3
が、負荷上昇に伴う温度上昇により離脱するが、モル比
1.0以上の高モル比であるため、NH3吸着量がNO
x濃度に比べ多く、負荷上昇に伴うNOxの増加を考慮
してもなおNH3の離脱量が多く、一気に反応器出口へ
排出されてしまうためである。
【0010】この様にNH3/NOxモル比1.0以上の
高モル比で運転する高効率の脱硝装置では、負荷上昇時
にNH3が高濃度で排出するという問題が発生してい
る。
【0011】本発明の目的は、負荷上昇時でのリークN
3の排出を抑え、かつNOxを低濃度に維持する超高
効率脱硝を実現する事にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の脱硝装置のアンモニア注入制御方法は、燃
焼炉の負荷の要求信号値に対応して、この燃焼炉からの
排ガスを浄化する触媒を備えた脱硝装置へ、排ガス中の
NOxに対して1.0以上の高モル比でNH3を通常注入
する方法において、燃焼炉の負荷上昇に合わせてNH3
注入モル比を通常より減少させて、リークNH3の排出
を抑制するNH3注入制御を行うものである。
【0013】そしてこのアンモニア注入制御方法は、排
ガスの流れ方向に第1の脱硝触媒とこの第1の脱硝触媒
に続いてNH3酸化機能を有する第2の脱硝触媒とを有
する脱硝装置に適用することが好ましい。
【0014】
【作用】燃焼炉の負荷上昇時にNH3注入量を減少させ
てNH3/NOxモル比を低下させる事により、低負荷
の排ガス低温時に触媒に吸着したNH3が、負荷上昇に
より排ガス温度が上がるため離脱することによるNH3
過剰を防ぎ、反応器出口でのリークNH3を低減し、か
つ出口NOxも従来制御と同様の非常に低いレベルに抑
制し脱硝装置としての性能を高める事が出来る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例を示すNH3注入制御装
置の概略系統図である。このNH3注入制御装置は、脱
硝装置に供給するNH3量を制御する。脱硝装置1には
脱硝触媒3とNH3分解機能を有する脱硝触媒4が順次
に排ガス流れ方向に充填されており、一方、制御系で
は、入力端子7より燃焼炉としてのボイラの負荷指令信
号8が入力され、微分器9、整流回路10、比例演算器
11を通り、そして微分先行信号12が求まる。この微
分先行信号12によって、NH3注入制御弁6をコント
ロールしてNH3量を制御し、そしてNH3は触媒3,4
の上流側に設けたNH3注入ノズルから供給する。本実
施例のNH3注入制御装置においては、比例演算器11
により負荷指令信号8の微分値がプラスとなる負荷上昇
の場合のみ、微分先行信号12はマイナスとなるよう制
御し、負荷上昇時のNH3注入量を抑制する。これによ
り、負荷上昇時のNH3の過剰注入が無くなり、負荷上
昇時に起きるリークNH3の一時的な増加を防ぐ事が出
来る。
【0016】以下、本発明の効果を確認するため、図2
に示す水平流型試験装置に、それぞれ450mm角で長
さ500mmの脱硝触媒3を4ユニット、NH3分解性
能を有する脱硝触媒4を3ユニット、脱硝触媒3を3ユ
ニット、排ガス流れ方向に順次並べて設置し、50%〜
100%の負荷変動を想定し、通常モル比1.3の運転
で試験を行った。
【0017】図3に、本発明の実施例のNH3注入量制
御での負荷変化に伴う入口NOx、NH3注入量、出口
NOx、リークNH3の挙動を示す。また、比較のた
め、図4に従来技術のNH3注入量制御での負荷変化に
伴う入口NOx、NH3注入量、出口NOx、リークN
3の挙動を示す。
【0018】高効率脱硝での目標値の一例の、出口NO
x:2ppm以下、リークNH3:5ppm以下を基準
に2つのグラフを比較してみる。従来の制御方法では、
図4に示すように、負荷上昇時にリークNH3が一時的
に増加し5ppmを超えている。一方、本発明の制御方
法では、図3に示すように、負荷上昇時に注入NH3
を抑える制御が行われ、リークNH3の一時的増加を防
ぎ、リークNH3量は常に5ppm以下をキープし、出
口NOxも2ppm以下を保っている。
【0019】したがって、負荷変化時においても出口N
Ox、リークNH3を目標値以下に抑えることが可能と
なり脱硝装置の性能を向上することが出来る。
【0020】また本発明は、高効率の脱硝装置のみなら
ず、リークNH3は5ppmより幾らか高くはなるが、
従来用いている脱硝触媒のみを充填した脱硝装置におい
てもリークNH3の一時的増加の抑制に効果が有る。
【0021】なお本発明は、図2に示すような、脱硝触
媒3+NH3分解機能を有する脱硝触媒4の触媒層構成
に限るものでなく、脱硝触媒3+NH3分解機能を有す
る脱硝触媒4+脱硝触媒3の構成でもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、脱硝装置のアンモニア
注入制御方法は、燃焼炉の負荷の上昇時には、通常運転
時のNH3/NOxモル比1.0以上より減少させてNH
3を供給する方法とするので、低負荷の排ガス低温時に
触媒に吸着したNH3が、負荷上昇に伴う排ガス温度に
より離脱しても、反応器出口でのリークNH3を低レベ
ルに抑えることができ、かつ出口NOxも従来制御と同
様に低レベルに維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアンモニア注入制御法を用いる脱硝装
置の一実施例を示す図である。
【図2】本発明の効果を確認する為の水平流型試験装置
を示す図である。
【図3】本発明のアンモニア注入制御法による負荷変化
試験結果を示すグラフである。
【図4】従来のアンモニア注入制御法での負荷変化試験
結果を示すグラフである。
【図5】従来の脱硝装置における触媒の組合わせを示す
図である。
【図6】従来技術でのアンモニア注入制御法を示す図で
ある。
【符号の説明】 1 脱硝装置 2 排ガスダクト 3 脱硝触媒 4 NH3分解機能を有する脱硝触媒 5 NH3注入ノズル 6 NH3注入制御弁 7 端子 8 負荷指令信号 9 微分器 10 整流回路 11 比例演算器 12 微分先行信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 吉輝 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 西川 鉄太 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 向井 正人 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 森井 政治 広島県呉市宝町5番3号 バブ日立エンジ ニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼炉の負荷要求信号の大きさに対応し
    て、該燃焼炉からの排ガスを浄化する触媒を備えた脱硝
    装置へ該排ガス中のNOxに対して1.0以上の高モル
    比でNH3を通常注入するアンモニア注入制御方法にお
    いて、前記負荷の上昇時に前記モル比を通常より減少さ
    せることを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入制御方
    法。
  2. 【請求項2】 前記脱硝装置は、前記排ガスの流れ方向
    に第1の脱硝触媒と該第1の脱硝触媒に続いてNH3
    化機能を有する第2の脱硝触媒とを有することを特徴と
    する請求項1記載の脱硝装置のアンモニア注入制御方
    法。
JP7232875A 1995-09-11 1995-09-11 脱硝装置のアンモニア注入制御方法 Pending JPH0975665A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005265234A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Babcock Hitachi Kk アンモニア含有排ガス処理装置および方法
JP2009545437A (ja) * 2006-08-01 2009-12-24 コーメテック, インコーポレイテッド 排ガス処理のための組成物および方法

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