JPS5834026A - 二つの反応気体の混合比率制御方法 - Google Patents

二つの反応気体の混合比率制御方法

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JPS5834026A
JPS5834026A JP56130727A JP13072781A JPS5834026A JP S5834026 A JPS5834026 A JP S5834026A JP 56130727 A JP56130727 A JP 56130727A JP 13072781 A JP13072781 A JP 13072781A JP S5834026 A JPS5834026 A JP S5834026A
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gas
gases
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JP56130727A
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JPS6157059B2 (ja
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Riichi Adachi
足立 理一
Takao Takagi
高木 登夫
Toshiaki Matsumoto
利明 松本
Masanori Omoda
面田 正紀
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Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10Mixing gases with gases
    • B01F23/19Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、二つの反応気体の混合比率制御方法、さら
に詳しくは、二つの気体を反応させ、かつ各気体の残存
量を基準値以下にする際の混合比率制御方法に関する。
発電所などで原動機として使用されるガスタービンの排
ガスには通常50〜100 ppmの窒素酸化物(以下
NOxという)が含まれ、高温の排ガスは廃熱ボイラに
導かれ、廃熱回収されて大気に放出される。ところが、
この排ガス中のNOXは大気汚染の原因物質となるので
国。
地方公共団体がその排出基準値を定めており、NOxの
排出量を基準値以下に抑えるために、排ガス中にアンモ
ニア(以下NHaという)を注入し、廃熱ボイラに設け
られた触媒反応装置でN OxとNH3を反応させて無
害物質の窒素と水に変えている。この反応によりNOx
とNH3の混合比率(モル比)を約1:lに保持すると
残存NOx量は入口N Ox量の約1/10  に低下
させることができる。注入NHa量の比率を増加させる
と、残存NOx量をさらに低下させることができるが、
未反応の残存NHa量を増加させることになり、逆に注
入NHa量の比率を減少させると残存NOx量が増加す
る。また、NOxとNH3の反応率は反応温度によって
太き(左右され、排ガス温度が350〜400℃の通常
温度範囲では反応率((入口NOx量−残存NOx量)
/入口N Ox量)は約90優に保持できるが、ガスタ
ービン起動直後や低負荷時のように300℃前後の低温
度範囲では反応率は低下する。触媒反応装置入口におけ
るNH3とNOxの混合比率(N H3/ N OX 
(モJl/比))と残存NOx量(Nt7f/b)およ
び残存NH3量(Nd/h)との関係が第1図に示され
ており、曲線(A)および(Blは350〜400℃の
通常温度範囲における残存NOx量および残存NH3量
を、曲線C)および[Dlは250〜330℃の低温度
範囲における残存N Ox量および残存NH3量をそれ
ぞれ示している。また、(Po)はNOxおよびNHa
の排出基準値(たとえば5 Ntrl’/h)を示して
いる。G11)および但12)は、それぞれ通常温度範
囲において残存NOx量が基準値(PO)と等しくなる
ときの混合比率および残存NH3量が基準値(Po)と
等しくなるときの混合比率を示し、岬1)はこれらの混
合比率(R11) (R12)の平均値(の11+R1
2) /2)  (以下平均混合比率という)を示して
いる。また、(R21)および(R22)は、それぞれ
低温度範囲において残存N Ox量が基準値CPO)と
等しくなるときの混合比率および残存NHa量が基準値
CPO)と等しくなるときの混合比率を示し、岬2)は
これらの混合比率(R21)の22)の平均混合比率(
(R21十R22)/2)を示している。ガスタービン
の排ガスにNHsを注入する場合、従来は、廃熱ボイラ
出口のN Ox排出量を測定し、この測定値が設定基準
値より大きい場合Eこは注入NHa量を増加させ、測定
値が設定基準値より小さい場合には注入NHa量を減少
させている。ところが、NOxとNH3の排出量をでき
るだけ少なくし、かつNH3を増加させる方向と減少さ
せる方向の調整余裕(alibiを等しくするためには
、NOxとNHsの混合比率が平均混合比率−■)岬2
)となるように注入NHa量を制御するのが好ましい。
また、排ガス温度が通常温度範囲にある場合と低温度範
囲に、ある場合とで平均混合比率幅り幌2)が変化し、
たとえば低温度範囲にあるにもかかわらず通常温度範囲
の平均混合比率Q/rR1)を用いて制御した場合Eこ
は、残存NHa量(PI)が低湿度範囲の平均混合比率
幅2)を用いて制御した場合の残存NHs量ノ2)より
大きくなり、好ましくない。
この発明の目的は、二つの気体を反応させる場合に、気
体温度が変動しても、両方の気体の残存量をできるだけ
少なくすることができる二つの反応気体の混合比率制御
方法を提供することにある。
この発明による制御方法は、上記の目的を達成するため
、第1の気体と第2の気体を反応さぜ、かつ各気体の残
存量を基準値以下にするに際し、第1の気体の残存量が
基準値と等しくなるときの二つの気体の混合比率と第2
の気体の残存量が基準値と等しくなるときの二つの気体
の混合比率との平均を平均混合比率とし、一定の温度範
囲における第1の気体の残存量と平均混合比率との関係
および基準値1こ対する平均混合比率と気体温度との関
係を求めておき、設定された基準値に対する平均混合比
率を求め、気体温度の測定値によりこの平均混合比率を
修正して平均混合比率の目標値を求め、瞥っの気体の混
合比率をこの目標値になるように制御することを特徴と
する。
以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第2図は発電所などの大気汚染防止装置を示し、この装
置は、ガスタービン(1)の排ガスの流量計およびN 
Ox分析計(2)、排ガスにNH3を注入して廃熱ボイ
ラ(3ンに送るNHs注入装置(4)、NH3供給管(
5)より供給されるNHaを希釈して注入装置(4)に
送るNH3混合希釈室(6)および希釈ファン(7)、
NHa供給管(5)に設けられたNH3流量計(8)お
よびNH3流量調節弁(9)、廃熱ボイラ(3)に設け
られ排ガス中のNOxとNHaを反応させて窒素と水を
生成する触媒反応装置(101、触媒反応装置叫の入口
に設けられた温度計αD、廃熱ボイラ(3)のガス排出
管@に設けられた残存N Ox分析計α急、ならびに排
ガスの流量計、NO!分析計(2)(131,N H3
流量計+8)オJ: ヒ温度計01)の出力に基いてN
H3流量調節弁(9)の開度を制御する制御装置Iより
構成されている。
制御装置α匂の構成は第3図に示さ6ている。
次にこれを参照して制御装置Q41の動作すなわちこの
発明の制御方法の1例を説明する。
ガスタービン(1)の排ガスの流量計05]の出力(N
d/h)および廃ガスボイラ(3)出口のNOx分析計
03の出力(PPm )は乗算器α印に送られ、これに
より廃ガスボイラ(3)出口のNOXの流量すなわち排
出される残存NOx量(Ql) (Ntrl’/h)が
求められる。この残存NOx量の測定値(Ql)は中央
制御装置および現場に設置された排出基準値設定器αη
(181の流量指示計α!1@にそれぞれ送られる。二
つの設定器αηα印にはNOxの排出基準値を別々lこ
設定することができ、切換器+211によりこれらの設
定値のいずれか一方が選択されて演算器■に送られる。
この演算器■には第4図に示されているような通常温度
範囲における残存N Ox量と平均混合比率との関係が
記憶されており、まず触媒反応装置(101の入口温度
が通常湿度範囲にあると仮定して平均混合比率の参考値
幅r)が求められる。第11Nのグラフより明らかなよ
うに、通常温度範囲における残存NOx量と平均混合比
率との間lこは一定の関係があり、第3図の曲線(Al
 tBlを使用し残存NOx量を変化させてこれに対す
る平均混合比率をプロットすれば、第4図の曲線が得ら
れる。なお、第4図の残存NOx量と平均混合比率の関
係は、触媒反応装置(1αの脱硝触媒の劣化などによっ
て若干変化するので、経時変化を考慮してこれらの関係
を適宜補正する。このようにして求められた平均混合比
率の参考値沸りおよび触媒反応装置αα入口の湿度計0
1Jの出力(℃)が温度補償用の演算器@に送られ、こ
れらに基いて平均混合比率の目標値Qao)が求められ
る。この演算器のには第5図に示されているような反応
温度に対する平均混合比率の目標値弘b)と参考値(p
r)の比(以下温度補償係数という)の関係が記憶され
ており、入力された参考値幅りと反応温度測定値に対す
る温度補償係数の乗算により平均混合比率の目標値cv
!Ro)が求められる。前述のように、第1図において
、反応温度−が変化すると残存NOx量を表わす曲線(
Al tcl kよび残存NH3量を表わす曲線tBl
 [DJが変化し、一定の排出基準値に対する平均混合
比率もこれに従って変化する。そして、一定の排出基準
値(たとえばPo) lこ対し、各反応温度Sこおける
平ツトすることにより第5図のグラフが得られる。
このようにして得られた反応温度と温度補償係数との関
係は、排出基準値が変化してもほぼ一定であり、係数は
、約330℃以上の通常温度範囲ではlに近い一定値で
あり、330〜250℃の間では反応温度の低下に従っ
て若干小さくなり、250℃以下ではOである。また、
これらの関係も、経時変化によって若干変化するので、
前記演算器(ハ)の場合と同様に適宜補正する。一方、
残存NOx量の測定値■1)は、前記演算器にと同一の
演算器(至)にも送られ、その出力がさらに前記温度補
償用の演算器のと同一の演算器(ハ)に送られる。この
演算器(ハ)には前記温度計ODの出力が入力しており
、これらにより平均混合比率の測定値(MRc)が求め
られる。平均混合比率の目標値幅0)および測定値幅c
)は平均混合比率調節計■に送られ、この調節計■は、
測定値(mc)が目標値#0)に近づくように平均混合
比率の設定値Pm)を出力する。この設定値幅m)は、
たとえば、測定値(MRc)が目標値〆b)より大きい
場合にはその差に応じて目標値Qao)より小さい値に
、測定値幅C)が目標値イ0)より小さい場合にはその
差に応じて目標値No)より大きい値に決められるO平
均混合比率の設定値Qa→は、リミッタ罰により一定範
囲内に抑えられ、乗算器■に送られ乗 る。一方、この電算器■には排ガス中のNOx分析計f
2)の出力が送られており、これら番こより注入NH3
量の設定値(Q2) (Nd / h)が求められてN
Ha流量指示調節計■に送られる。この調節計器には、
NHa供給管(5)の流量計(8)の出力(Nta’/
h)が送られており、調節計■は、流量計(8)による
測定値が設定値(Q2)と等しくなるようにNHa供給
管(5)の流量調節弁(9)の開度を制御し、かつ流量
を指示する。また、NH3供給管(5)には、通常開い
ている緊急遮断弁田および通常開じている緊急開放弁(
9)が設けられており、通常はNH3をNH3注入装置
(4)に流しているが、たとえば反応温度が250℃以
下になった場合など緊急時には、緊急遮断弁■を閉じる
とともに素気開放弁c11)を開いて、NI(3注入装
置(4)にNH3が流れないようにする。
上記のような制御により、たとえば排出基準値を第1図
のCPO)に設定したー〜合、曲線tA) [B)で表
わされる通常温度範囲では、平均混合比率は一〇に、残
存NOX量はの3)になり、曲線C)(D)で表わされ
る低温度範囲では、平均混合比率ハ(MB2) ニ、残
存NOx量は(P4)に、残存NH3量は(P2)にな
る。そして、いずれの場合にも、注入NH3量を増加さ
せる方向と減少させる方向の両方に等しい調節余裕(a
l [b)が与えられる。
以上のように、この発明の制御方法によれば、第1の気
体の残存量が基準値と等しくなるときの二つの気体の混
合比率と第2の気体の残存量が基準値と等しくなるとき
の二つの気体の混合比率との平均を平均混合比率とし、
二つの気体の混合比率をこの平均混合比率となるように
制御しているので、二つの気体の残存量を両方ともでき
るだけ少なくすることができる。また、一定の温度範囲
における第1の気体の残存量と平均混合比率との関係お
よび基準値に対する平均混合比率と気体温度との関係を
求めておき、設定された基準値に対する平均混合比率を
求め、気体温度の測定値Eこよりこの平均混合比率を修
正して平均混合比率の目標値を求めているので、気体温
度が変化しても、常に両方の気体の残存量をできるだけ
少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は二つの反応気体の混合比率とこれらの気体の残
存量との関係を表わすグラフ、第2図はこの発明を実施
するための大気汚染防止装置の構成図、第3図はその制
御装置の構成図、第4図は平均混合比率と残存NOx量
との関係を表わすグラフ、j85図は反応湯度と温度補
償係数との関係を表わすグラフである。 (1)・・・ガスタービン、!2+ Q31・・・NO
x分析計。 +31−−−廃熱ボイラ、(4)・・働NH3注入装置
、(8)・・・NHa流量計、(9)・・*NHs流量
調節弁、αo10・触媒反応装置、(1υ軸・温度計、
 Q4・・・制御装置、aη口Q・・・排出基準値設定
器、aaai(ハ)・・・演算器、(至)・・・平均混
合比率調節計。 以  上 特許出願人  日立造船株式会社 \

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の気体と第2の気体を反応させ、かつ各気体の残存
    量を基準値以下にするに際し、第1の気体の残存量が基
    準値と等しくなるときの二つの気体の混合比率と第2の
    気体の残存量が基準値と等しくなるときの二つの気体の
    混合比率との平均を平均混合比率とし、一定の温度範囲
    における第1の気体の残存量と平均混合比率との関係お
    よび基準値に対する平均混合比率と気体温度との関係を
    求めておき、設定された基準値に対する平均混合比率を
    求め、気体温度の測定値によりこの平均混合比率を修正
    して平均混合比率の目標値を求め、婆つの気体の混合比
    率をこの目標値になるように制御することを特徴とする
    二つの反応気体の混合比率制御方法。
JP56130727A 1981-08-19 1981-08-19 二つの反応気体の混合比率制御方法 Granted JPS5834026A (ja)

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JPS6157059B2 JPS6157059B2 (ja) 1986-12-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6146606U (ja) * 1984-08-30 1986-03-28 横河電機株式会社 プロセス制御装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5673533A (en) * 1979-08-14 1981-06-18 Crosweller & Co Ltd W Liquid mixer

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