WO1987005531A1 - Dispositif de regulation de l'injection de nh3 dans un systeme de denitrification - Google Patents

Dispositif de regulation de l'injection de nh3 dans un systeme de denitrification Download PDF

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WO1987005531A1
WO1987005531A1 PCT/JP1987/000157 JP8700157W WO8705531A1 WO 1987005531 A1 WO1987005531 A1 WO 1987005531A1 JP 8700157 W JP8700157 W JP 8700157W WO 8705531 A1 WO8705531 A1 WO 8705531A1
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concentration
denitration
injection
measuring
outlet
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PCT/JP1987/000157
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Kazuo Sagara
Tomoyuki Nagai
Soichi Araki
Masanori Demoto
Original Assignee
Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8696—Controlling the catalytic process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003—Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof

Definitions

  • the present invention relates to an NH 3 injection amount control device for a wandering gas denitration device.
  • NOx nitrogen oxides
  • motors such as boilers are usually required to ensure that the maximum N0X value at the time of maximum load satisfies the regulation value. .
  • Fig. 5 shows a system diagram of a denitration system incorporating a conventional NH 3 injection control system.
  • reference numeral 51 denotes a push-in ventilator, and this ventilator 51 is connected to a boiler 52.
  • the boiler 52 is connected to a denitration reactor 53, and the reactor 53 is further connected to a chimney 54.
  • the inlet of the reactor 53 is connected to an NH 3 introduction pipe 55.
  • the NH 3 injection control device has a measuring system 56 for measuring the NOx concentration at the inlet of the reactor 53 as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the measurement system 56 converts a signal from the oscillator 58 connected to the analyzer 57, an analyzer 58 connected to the analyzer 57, and a signal from the oscillator 58.
  • reference numeral 61 denotes a measuring system for measuring the amount of combustion air or fuel consumption
  • the measuring system 61 includes a flow meter 62 for measuring the flow between the blower 51 and the boiler 52 and a flow meter 62 for measuring the flow. It comprises an oscillator 63 connected thereto, an absolute voltage converter 64 connected to this oscillator 63, and a function generator 66 connected as a primary delay element 6D0. The signal of the function generator 66 is output to the first multiplying device 59-1.
  • the NH 3 flow rate measurement system 67 in the figure is the NH 3 flow rate measurement system.
  • This measuring system 67 was connected to a flow meter 69 for measuring the flow rate before and after a orifice 68 interposed in the NH 3 gas introduction pipe 55, and the flow meter 69.
  • the multiplier 59 1 1 is the second multiplier 59 —
  • the NOx condition set value is output to the controller 73 according to —2.
  • the normal multiplier ratio setting unit 74 is connected to the second multiplier 59-2, and the first multiplier unit 59-2 is connected to the second multiplier 59-2 by the second multiplier unit 59-2 and the normal multiplier ratio unit 74.
  • the ratio of the set value from the heater 59-1 can be changed.
  • the signal from the exerciser 72 is input to the controller 73.
  • proportional integral controller 73 is Pulse Motor K La I Bed 75, NH 3 gas, which was through the path Honoré scan 'air converter 76 interposed in the NH 3 inlet tube 55 Connected to flow control valve 77 It is.
  • NH 3 control In the NH 3 control the input mouth and for monitoring is about engaging stomach N 0 X ⁇ beauty NH 3 minutes ⁇ meter of such contact before Symbol chimney 54 that have been set only et al.
  • the set value can be changed by multiplying the coefficient by the mole ratio e or 74 in the unit 59-2.
  • the flow rate of the NH 3 gas inlet pipe 55 is measured by the flow meter 69.
  • the deviation between the set value of the 2nd multiplier 59-2 and the measured value of the above flowmeter 69 force, etc. is calculated by a proportional integral modulator 73, and this deviation value is calculated.
  • Pulse motor de la Lee blanking 75, Bruno Le vinegar air converts at the conversion unit 76, NH 3 was through instrumentation in NH 3 gas guide pipe 55 Ri by the conversion it issue of its
  • the flow rate control valve 77 is operated to control the NH 3 supply rate.
  • the analog control described above has the following disadvantages.
  • load limiter operation at the time of load stabilization it is possible to satisfy the NOx regulation value discharged from the chimney power and the chimney force, but always check the fluctuation of food load.
  • DSS Diesel Start & S top
  • AFC Automatic Frequency Con tr 01
  • This onset Ming is to solve the drawbacks of New Eta 3 injection control apparatus Yo I
  • the rapidity of the gas flow rate and NOx concentration at the inlet of the denitrification device, and the deviation from the set value of NOx and ⁇ 3 concentration at the outlet of the denitration device are also included. It is also possible to take out the signal as a noise signal, control the amount of injection 3 in a pulsed manner, sufficiently follow frequent load fluctuations, and use the NH 3 signal.
  • the aim is to provide an NH 3 injection control device for denitration equipment that can help eliminate excessive consumption of water.
  • the present invention relates to a means for measuring the flow rate of a gas flowing into a denitration apparatus, and a means for measuring the flow rate of gas flowing into the denitration apparatus in controlling the amount of injection of the third gas from the exhaust gas denitration apparatus. Based on the signal, the basic amount of NH 3 to be injected into the denitration equipment is determined, and the Means for outputting a corresponding signal, means for detecting a flow rate of the exhaust gas and / or a rapid increase in the NOx concentration, and outputting a noise signal corresponding thereto.
  • FIG. 1 is a system diagram of a denitration device incorporating an NH 3 injection control device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a control system diagram of FIG. 1
  • FIG. 3 is a denitration device.
  • Fig. 4 is a system diagram of a simple denitration test facility
  • Fig. 5 is a system diagram of a denitration device incorporating a conventional NH3 injection control device. The figure shows a conventional control system diagram.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 is a system diagram of an exhaust gas denitration device incorporating the NH 3 injection control device of the present invention
  • Fig. 2 is a system diagram of the NH 3 injection control device.
  • 1 in the figure is a push-in aerator, and this aerator 1 is connected to the boiler 2.
  • the boiler 2 is connected to a denitration reactor 3 by wiring, and the reactor 3 is further connected to a chimney 4 by piping.
  • an NH 3 inlet pipe 6 having an NH 3 flow control valve 5 interposed is connected to a pipe portion serving as an inlet of the reaction chamber 3.
  • the NH 3 injection controller has a measurement system 7 for measuring the N 0 X concentration at the inlet of the reactor 3 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • reference numeral 12 denotes a load command system
  • the load command system 12 is connected to an existing APC 13 (automatic brain control device).
  • a Z0 oscillator 14 and an absolute voltage converter 15 for converting a signal from the oscillator 14 and outputting the converted signal to the computer 10 are provided.
  • reference numeral 16 denotes a measurement system for combustion air and fuel consumption.
  • This measurement system includes an oscillator 17 connected to the APC 13,
  • the absolute voltage converter 18 and the first-order delay element 19 are added to the oscillator 17 of Z5.
  • the function generator 20 is connected through the function generator 20.
  • the signal from the function generator 20 is output to the computer 10.
  • 21 is the NH 3 flow rate measurement system.
  • the measuring system 21 is connected to a flow meter 23 for measuring the flow rate before and after the orifice 22 interposed in the NH 3 inlet pipe 6 and a flow meter 23 for measuring the flow rate.
  • a function calculator 26 connected to the oscillator 24 via an insulated voltage converter 25. The signal of the function calculator 26 is output to the above-described computer 10.
  • reference numeral 27 denotes a measurement system for measuring the NOx concentration at the outlet of the reactor 3 described above.
  • the measuring system 27 includes a diffractometer 28 for measuring the NOx concentration at the outlet of the reactor, an oscillator 29 connected to the diffractometer 28, and an oscillator 29. And a current / voltage converter 30 for converting the signal from the converter 29 and outputting the converted signal to the computer 10.
  • 31 is the NH 3 concentration measurement system.
  • This measuring system 31 is a reaction.A measuring instrument 32 for measuring the NH 3 concentration at the outlet of the instrument 3, an oscillator 33 connected to the measuring instrument 32, and an oscillator 33 It comprises a current-voltage converter 34 for converting the signal from 33 and outputting the converted signal to the computer 10.
  • the computer 10 is connected to a proportional integration controller 35, and furthermore, a pulse motor drive 36, a pulse air converter 37 It is connected to the NH 3 gas flow control valve 5 interposed in the NH 3 introduction pipe 6 through the above.
  • Reactor 3 Ru measured values and set values and stopper the 'Pulse output when deviation deviation is One Do small Ku increases Tokipa ls e to NH 3 has come large in exit NOx.
  • the denitration performance can be determined from the relationship between the mole ratio and the denitration rate shown in Fig. 3. Based on the performance curve shown in Fig. 3, a relational expression between the performance, the mole ratio, and the denitration rate was created, and the equation was used to enter the equation. ⁇ ⁇ Concentration, ⁇ ⁇ 3 From the gas volume, the following procedure can be used to predict the concentration and about 3 degrees at the outlet of the denitration reactor. In addition, the mole ratio and the denitration rate can be generally obtained from the following equations.
  • Residual 3 (mol ratio) X Inlet N 0 X Concentration
  • the experimental method using the machine was as follows: The NH 3 injection amount (molar ratio) was changed during the slot operation (the NOx concentration at the inlet of the denitration reactor was kept constant). At that time, the denitration rate can be calculated from the detected values of the inlet N 0 X densitometer and the outlet O x densitometer, and the relationship between the mole ratio and the denitrification rate can be obtained. At this time, the remaining NH 3 concentration can be confirmed by the outlet NH 3 concentration meter.
  • test facility As shown in Fig. 4 for the test equipment. it can .
  • the test equipment is described below.
  • This test facility is equipped with a simple boiler 41, a test tube 42, a NH3 inlet tube 44, and an NHa flow control that can adjust exhaust gas properties, temperature adjustment, etc.
  • a test tube 42 is filled with a catalyst 43.
  • the gas discharged from the boiler 41 flows into the test cylinder 42 through a discharge pipe 49.
  • the 'X concentration in the flowing gas is measured by a ⁇ 0X concentration meter 46. Also on the front of the catalysts 4 3 which are Hama charged to a test tube 4 2 New Eta 3! And through the 0 flow amount adjustment valve 4 5 NH 3 inlet tube 4 4 good Ri NH 3 Ru is input Note
  • NH 3 concentration meter 4 by Ri 3 concentration in 8 Ru is dispersed expansion into respective measured flow is in the air to the discharge scan release out pipe 5 0.
  • the nitrate rate, gas volume, NH 3 injection volume and inlet N From the 0 X concentration, determine the molar ratio (or denitrification rate, from the N 0 X concentration at the entrance and the NH 3 concentration at the rear surface of the catalyst 43), and obtain the NH 3 injection amount.
  • the relationship between the mole ratio and the denitration rate can be determined by changing the temperature.
  • Fig. 4 shows the test equipment for simplicity, and more accurate data can be obtained by bringing such equipment closer to the actual equipment state.
  • the present invention by adopting the above configuration, it is possible to inject and stop the injection amount of NH 3 in a pulsed manner, but also in a very short time. It is possible to sufficiently follow the rapid change of the NOx concentration 5 at the reactor inlet), and it is not necessary to use a conventional control method of constantly injecting NH 3 as in the past. Accordingly, excess consumption of HH 3 can be eliminated, and thus unreacted NH 3 emissions and adverse effects on subsequent facilities can be prevented.

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Description

明 柳 発 明 の 名 称
脱硝装置 の N H 3 注入制御装置 技術分野
本発 明 は 徘 ガ ス 脱硝装置 の N H 3 注入量制御装置 に 関 す る 。
背景技術
国 内 に お い て は 窒素酸化物 （ 以 下 「 NOx 」 と 言 う ） の 環境基準値 が定 め ら れ て い る 。
こ の 基準値 を 達成 す る た め ボ ィ ラ 等 の 原動機 で は 通 常最大負 荷時 の 排 出 N 0 X 値 の 最高 が規制値 を満足 す る よ う に 義務付 け ら れ て い る 。
第 5 図 に 従来 の NH 3 注入制御装 ¾■ を 組込 ん だ 脱硝装 置.の 系統図 を 示す 。 第 5 図 中 の 51 は 押込通風機 で あ り こ の 通風機 51 は ボ ィ ラ 52に 連結 さ れ て い る 。 こ の ボ イ ラ 52は脱硝反応器 53に 連結 さ れ 、 更 に 該反応器 53は煙 突 54に 連結 さ れ て い る 。 ま た 、 前記反応器 53の 入 口 部 に は N H 3 導入管 55力く連結 さ れ て い る 。
一方前記 NH 3 注入制御装置 は第 5 図及び 第 6 図 に 示 す ご と く 反応器 53入 口 の N 0 X 漶度を 測定 す る た め の 測 定系 56を 有 す る 。 こ の 測定系 56は反応器 53入 Π の NOx 漶度を測定す る 分折計 57と 、 該分析計 57に 連結 さ れ た 発振器 58と 、 こ の 発振器 58か ら の 信号を変換 し て 第 1 の 乗算器 59 - 1 に 出 力 す る た め の 電流電圧変換器 60と か ら 構成 さ れて い る 。
ま た 図 中 61は燃焼空気又 は燃料消費量 の 測定系 で あ の 測定系 61は 前記送風機 51 と ボ イ ラ 52の 間 の 流 量を測定 す る 流 量 計 62と 該流量計 62に 接続 さ れ た 発振 器 63と 、 こ の 発振器 63に 絶緣形電圧変換器 64、 一次遅 れ要素 6 D 0 し て 接続 さ れ た 閬数発生器 66と か ら 構成 さ れて い る 。 尚 、 こ の 関数発生器 66の 信号 は 前記第 1 の 乗箕器 59 - 1 に 出 力 さ れ る
図 中 の 67は NH 3 .流量測定系 で あ る 。 こ の 測定系 67は NH 3 ガ ス 導入管 55に 介装 し た ォ リ フ ィ ス 68の 前後段 の 流量を測定す る 流 量計 69と 、 こ の 流量計 69に 接繞 さ れ た 発振器 70と 、 こ の 発振器 70 'ff* ； fiz ^t ΓΤ 亦換器 71を 介 し て 連結 さ れ た 関数演算器 72 と か ら 構成 さ れ て い る そ し て 前記第 1 の 乗箕器 59 一 1 は第 2 の 乗算器 59 —
2 を 介 し て 比例積分調節器 73に 接続 さ れ 、 該乗算器 59
— 2 に よ り NO X 条件設定値が調節器 73に 出 力 さ れ る よ う に な つ て い る 。 尚 、 2 の 乗算器 59 - 2 に は通常 モ ル比設定器 74が接続 さ れ 、 れ ら 第 2 の 乗箕器 59 - 2 及び モ ル比設定器 74に よ り 前記第 1 の 乗箕器 59 - 1 か ら の 設定値の 比率を 変更可能 に し て い る .。
ま た 、 前記調節器 73に は前記演箕器 72の信号が入力 さ れ る 。 そ し て 前記比例積分調節器 73は パ ル ス モ ー タ K ラ ィ ブ 75 , パ ノレ ス ' 空気変換器 76を 介 し て 前記 N H 3 導入管 55に 介装 さ れ た N H 3 ガ ス 流量制御弁 77に 接続 さ れ て い る 。 な お 前 記 煙突 54の 入 口 に は N H 3 制 御 に は 関 係 な い が 監 視 用 と し て N 0 X 及 び N H 3 分 圻 計 が 設 け ら れ て い る 。
上 述 し た N H 3 注 入 制 御 装 置 の 作用 を 次 に 説 明 す る 。 先 ず 空 気 流 量 又 は 燃 料 消 費 量 か ら 関 数 発 生 器 66に お い て 相 当 ガ ス 量 を 求 め る 。 な お ガ ス 量 を 直 接 計測 す る こ と は 精 度 上 不 可 で あ り 、 か つ 技術 的 、 経 済 的 に も 困 難 で あ る 。 そ し て 第 Γ の 乗箕 器 59 一 1 に お い て 前 記 関 数 発生 器 66で 求 め た 値 に 脱 硝 反 応 器 53入 □ の NOx 分折 計 7で 検 出 し た 値 を 掛 け て t NOx 量の を 演 箕 し 制 御 の 設定 値 （ 目 標 値 ） と す る 。 但 し 、 こ 値 に 第 2 の 乗 算 定
器 59 - 2 に お い て モ ル 比 e又 疋 74カヽ り の 係 数 を 掛 け て 設定 値 の 変 更 を 可 能 に し て い る 。 一方 N H 3 ガ ス 導 入 管 55の 流 量 を 流量計 69で 測 定 す る 。 し か る の ち 前 記 第
2 の 乗 箕 器 59 - 2 の 設 定値 と 前 記 流 量 計 69力、 ら の 測 定 値.と の 偏 差 を 比 例 積 分 調 節 器 73で 算 出 し 、 こ の 偏 差値 を パ ル ス モ ー タ ド ラ イ ブ 75 , ノ ル ス · 空 気 変 換 器 76で 変 換 し 、 そ の 変 換 it 号 に よ り NH 3 ガ ス 導 入管 55に 介 装 し た N H 3 流 量 制 御 弁 77を 動 作 さ せ N H 3 の 供給 量 を 制御 す る 。
前 述 し た ア ナ ロ グ 制 御 は 次 の よ う な 欠 点 が あ る 。 負 荷整 定 時 の ロ ー ド リ ミ ッ タ ー 運転 で は 煙突 力、 ら 排 出 さ れ る NOx 規制値 を 満 足 す る こ と が で き る が 、 常 に 食 荷 変動 を 喿 り 返 し 脱 硝 反 応 器 入 口 の N 0 X 値 が 急 変 す る よ う な 運 転 状 態 ( DSS , (Da i ly S tar t & S top) , AFC (Au toma t i c F r e q u e n c y Con tr 01 ) 運転等） で は反応器 入 口 の N 0 x 分折計 の 検 出応答時間 遅 れ に よ り 負荷変動
(反応器入 □ NOx 値急変） に 追従 で き る よ う な 適切 な NH 3 注入制御が で き な い 。 こ の た め 煙突 か ら 排 出 さ れ る N 0 X 規制値を 満足 さ せ る 1¾ に 過剰 の ア ン モ ニ ア を 注入 し て お か ざ る 得 な い 。 又手動操作 に よ り モ ル比 変更を頻繁 に ί亍 い 食荷変動 に 対応 す る こ と が考 え ら れ る が、 操作が煩雑 と な る 。 こ つ 乙 た Ν Η 3 の 過注入 は 排 ガ ス 中 の N H 3 濃度 が高 く な り 未反応 の Ν Η 3 の 排 出 や 後 続設備 へ の 悪影響 が問題 と な る 。
本発 明 は 、 以 上 の よ う な 従来 の 脱硝装置 の Ν Η 3 注入 制御装置 の 欠点を解消 し 、 脱硝装置 出 口 の 残留 Ν Η 3 濃 度 を 予測 し て NH 3 注入量 を補正 す る と と も に 、 脱硝装 置入 口 の ガ ス 流量及 び N 0 X 濃度 の 急增並び に 脱硝装置 出 口 の NO X 及び Η 3 濃度 の 設定値 に 対 す る 偏差 を い ず れ.も ノヽ' ノレ ス 信号 と し て 取 出 し 、 注入 Ν Η 3 量 を パ ル ス 的 に 制御を 可能 と し 、 頻繁 な 負荷変動 に 充分追従す る こ と が で き 、 か つ 、 NH 3 の 過剰消 費 を解消 す る こ と 力 で き る 、 脱硝装置 の NH 3 注入制御装置 を提供 し ょ う と す る も の で あ る 。
発明 の 開示
本発 明 は排気ガ ス 脱硝装置べ の Ν Η 3 注入量を制御す る に お い て 、 脱硝装置 に 導入 さ れ る 徘 ガ ス の 流量 を測定す る 手段 と 、 該測定手段か ら の 信号 に 基づ い て 脱硝装置に 注入 す る NH 3 の 基本量を決定 し 、 こ れ に 対 応 し た 信号を 出 力 す る 手段 と 、 上記排 ガ ス の 流量及 び 又 は N 0 X 濃度 の 急増 を 検 出 し 、 こ れ に 対応 し た ノヽ' ノレ ス 信号 を 出力 す る 手段 と 、 脱硝装置 出 口 の N 0 X 濃度を 測 定す る 手段 と 、 該 N O X 測定値 と N O x 設定値 と の 偏差 に 対応 し た パ ノレ ス 信 号を 出 力 す る 手段 と 、 脱硝装置出 口 の N H 3 濃度 を 測定 す る 手段 と 、 該 N H 3 測定値 と N H 3 設 定値 の 偏差 に 対応 し た パ ノレ ス 信号を 出 力 す る 手段 と 、 上記排 ガ ス 流量 、 上記排 ガ ス 中 の N 0 X 漶度 、 脱硝反応 に お け る 脱硝率及 び N H 3 注入基本量か ら 脱硝装置 出 口 の 残留 N H 3 濃度を 予 測 す る 手段 と 、 該残留 N H 3 予 測値 を基 に し た 補正 ¾■ 出 力 す る 手 段 と 、 _t nL N H 3 注入 基本量 の 信号 と 上記 N H 3 H I£信号 に よ つ て 脱硝装置 へ の N H 3 注入量 を 制御 す る 手段 と 、 上記排 ガ ス 流量及び 又 は N 0 X 濃度 の 急増 に 伴 う パ ル ス 信号 、 上記 O x 偏 差 に 対応 し た ノヽ' ゾレ ス 信号及 び 上記 N H 3 偏差 に 対応 し た ノヾ ル-ス 信 号 に 基づ き 該パ ル ス 信号 の 大 き さ と.幅 に 対応 し て N H 3 を パ ノレ ス 的 に 捕袷制御 す る 手段 と を 有 す る こ と を特徴 と す る 脱硝装置 の N H 3 注入制御装置 で あ る 。
図面 の 簡単 な 説 明
第 1 図 は 本発 明 の 1 つ の 実施例 で あ る N H 3 注入制御 装置 を組込ん だ 脱硝装置系 統図 、 第 2 図.は第 1 図 の 制 御系統図 、 第 3 図 は脱硝性能 の 1 つ の 例 を示 し た グ ラ フ 、 第 4 図 は 、 簡易 的脱硝試験設備 の 系統図 、 第 5 図 は従来 の N H 3 注入制御装置を組込 ん だ 脱硝装置系統図 第 6 図 は従来 の 制御系統図 で あ o 発明 を 実施す る た め の 最良 の 形態 本発 明 の 実施例を第 1 図及び第 2 図 に 基づ い こ s¥細 に 説明 す る 。 第 1 図 は本発 明 の N H 3 注入制御装置を 組 込ん だ 排 ガ ス 脱硝装置 の 系統図 、 第 2 図 は N H 3 注入制 御装置 の 系 統図 で あ る 。 図 中 の 1 は 押込通風機 で あ り こ の 通風機 1 は ボ ィ ラ 2 に 連結 さ れて い る 。 こ の ボ ィ ラ 2 は配眚に よ り 脱硝反応器 3 に 連結 さ れ、 更 に 該反 応器 3 は 配管 に よ り 煙突 4 に 連結 さ れて い る 。 ま た 前 記反応 ¾· 3 の 入 口 部 と な る 配管部分 に は N H 3 流量制御 弁 5 を介装 し た N H 3 導入管 6 が連結 さ れ て い る
方前記 N H 3 注入制御装置 は第 1 図及び第 2 図 に 示 す 如 く 反応 器 3 入 口 の N 0 X 濃度 を 測定 す る 測定系 7 を 有す る o の 測定系 7 は 反応 器 3 入 口 の N 0 X 濃度を 測 定す る 分圻計 8 と 該分折計 8 に 連結 さ れ た 発振器 9 と
1 5 こ の 発 振器 9 か ら の 信号 を 変換 し て コ ン ピ ュ ー タ 1 0に 出.力 す る た め の 電流電圧変換器 1 1 と か ら f苒成 さ れ て い る 。
ま た 図 中 の 1 2は食荷指令系 で 、 こ の 負荷指令系 1 2は 既存 の A P C 1 3 (自 動 ブ ラ ン ト 制御装置 ) に 連結 さ れた 発
Z 0 振器 1 4と 、 こ の 発振器 1 4か ら の 信号を 変換 し 前記 の コ ン ピ ユ ー タ 1 0に 出 力 す る た め の 絶緣形電圧変換器 1 5か ら な る 。
図 中 1 6は嫘焼空気及 び燃料消 費量 の 測定系 で あ る 。 こ の 測定系 は前記 A P C 1 3 に 連結 さ れ た 発振器 1 7と 、 こ
Z 5 の 発振器 1 7に 絶緣形電圧変換器 1 8 、 一次遅 れ要素 1 9を 介 し て 接 続 さ れ た 関 数 発 生 器 20か ら な る 。 尚 こ の 関 数 発生 器 20の 信 号 は 前 記 コ ン ピ ュ ー タ 10へ 出 力 さ れ る 。
図 中 21は N H 3 流 量 測 定 系 で あ る 。 こ の 測 定 系 21は N H 3 導 入 管 6 に 介 装 し た ォ リ フ ィ ス 22の 前 後 段 の 流 量 を 測 定 す る 流 量 計 23 と 、 こ の 流 量 計 23に 接 続 さ れ た 発 振 器 4 と 、 こ の 発 振 器 24に 絶 緣形 電 圧 変 換 器 25を 介 し て 連 結 さ れ た 関 数 演 算 器 26 と か ら 構成 さ れ て お り こ の 関 数 演 算 器 26の 信 号 は 前 記 コ ン ビ ュ ー タ 10へ 出 力 さ れ る 。
図 中 27は 前 記 反 応 器 3 出 口 の N 0 X 濃 度 を 測 定 す る 測 定 系 で あ る 。 こ の 測 定 系 27は 、 反応 器 出 口 の N 0 X 漶度 を 測 定 す る 分 折 計 28 と 、 該 分 折 計 28に 連 結 さ れ た 発 振 器 29 と 、 こ の 発 振 器 29か ら の 信 号 を 変換 し て 前 記 コ ン ピ ュ ー タ 10に 出 力 す る た め の 電 流 電 圧 変 換 器 30 と か ら な る 。
図 中 31 は N H 3 濃度 測 定 系 で あ る 。 こ の 測 定 系 31 は 反 応.器 3 出 口 の N H 3 濃度 を 測 定 す る 分 圻 計 32 と 該 分 圻 計 32に 連 結 さ れ た 発 振 器 33 と 、 こ の 発 振 器 33か ら の 信 号 を 変 換 し て 前 記 コ ン ピ ュ ー タ 10に 出 力 す る た め の 電流 電 圧変 換 器 34と か ら 構 成 さ れ て い る 。
そ し て 、 前 記 コ ン ピ ュ ー タ 10は 比 例 積分 調 節 器 35に 接続 さ れ 更 にノ、 · ル ス モ ー タ ド ラ イ ブ 36、 パ ル ス ' 空気 変 換 器 37を 介 し て 前 記 NH3 導入 管 6 に 介装 さ れ た NH3 ガ ス 流量制 御 弁 5 に 接 続 さ れ て い る 。
上 述 し た N H 3 注入 制 御 装 置 の 作用 に つ い て 次 に 説 明 す る 。 コ ン ビ ュ 一 タ 10に 入力 し た 、 反応器入 口 N 0 X 濃度測 定系 7 , 負荷指令系 12， 燃焼空気 - 燃料消 費量測定系 16 , NH 3 流量測定系 21 , 反応器 出 口 N 0 X 濃度測定系 27 , 反応器 出 口 NH 3 濃度測定系 31の 各信号か ら 、 コ ン ピ ュ — タ 10内 の 制御 プ 口 グ ラ ム に よ つ て 反応器 3 入 口 に 注 入 す る Ν Η 3 量を決定 し 制御す る 。 制 御 プ 口 グ ラ ム の 内 容 は 次 の よ う な も の で あ り コ ン ビ ユ ー タ 10か ら 出力 さ れ る Μ Η注入量 は 、 5 つ の 制御要素か ら 決 め ら れ た NH 3 量 の 値 を 組 み 合せ た も の で あ る 。
g卩 ち to tal MH 3 * = B！ + B 2 + B 3 + B 4 + B 5 と な る 。
(1) マ ス バ ラ ン ス よ り 决定 さ れ る 量 （ B , )
各 何 1 (処理 す べ き 徘 ガ ス 量 ) に 応 じ た ベ ー ス N H 3 量 と し て 食荷 の 閔数 と し て 決 定 さ れ る 。
(2) 食荷急上昇対策 ( B 2 )
負 荷上昇時 に 反応器 3 入 口 濃度 が急増 す る た め 負.荷上昇時 に ノヽ' ノレ ス 的 に N H 3 を注入 す る 。 パ ル ス 出 力 の 大 き さ 及 び 幅 は 負 nj W fr^ よ っ て 変 ； =L る こ と 力 で き る 又パ ル ス 出力 終了 以前 に 負荷デ マ ン ド が減少 し た 時 は 即 座 に パ ル ス 出力 を止 め る 。
(3) 反応器 出 口 NOx 対策 （ B3 )
反応器 3 出 口 NOx の 測定値 と 設定値 の偏差が大 き い 時パ ル ス 的 に N H 3 を増加 さ せ偏差 が小 さ く な つ た 時'パ ル ス 出力 を 止 め る 。
(4) 反応器出 口 NH 3 対策 （ B * )
反応器 3 出 口 NH 3 の 測定値 と 設定値 の 偏差が大 き い 時パ ル ス 的 に Ν Η 3 を滅少 さ せ 偏差 が小 さ く な っ た 時パ ル ス 出 力 を 止 め る
(5) 予測制御 （ Β 5 )
脱硝反応 予 測 モ デ ル式 よ り 反応器 3 出 口 の ΝΗ 3 濃度 を 予 測 し N H 3 注入 量 の 増減量 を 決定 す る 。
な お本発 明 に 係 る Ν Η 3 注入制御装置 は 第 1 図及 び 第 2 図 に 図示 の 構造 の も の に 限 ら ず反応器 入 口 Ν 0 X 濃度， 負 荷指令， 燃焼空気 · 燃料消費量， Ν Η 3 流量， 反応器 出 口 N 0 X 濃度， 反応器 出 口 ΝΗ 3 濃度等 の 各制御要素 出 力信号 を 制御 プ 口 グ ラ ム を 有 す る コ ン ビ ュ ー タ に 入力 す る こ と で 、 い か な る 構造 の も の で も Ν Η 3 注入制御 が で き る 。
次 に脱硝反 l、 予 測 モ デ ル式 に つ い て 以 下 に 説 明 す る 。 脱硝性能 は第 3 図 に 示す モ ル比 と 脱硝 率 の 関係か ら 求 め る こ と が で き る 。 こ の 第 3 図 に 示 す 性能 曲 線 に 基 づ.き 性能 と モ ル比 、 及 び 脱 硝 率 の 関係式を 作成 し 、 こ の 式 よ り 入 □ ΝΟχ 濃度， Ν Η 3 注 入量， ガ ス 量か ら 以 下 の ΐ順 に よ り 脱硝反応器出 口 の ΝΟχ 濃度及び ΝΗ 3 漶度 を 予 測 す る こ と が で き る 。 又 モ ル比， 脱硝率 は一般的 に 下記式 に よ り 求 め る こ と 力 で き る 。
( 入 口 ΝΟχ 濯度 — 出 口 ΝΟχ 濃度 ） 脱硝率 （ ％ ) = X 10.0 入 口 N Q Χ 濃度
( 1 — 1 式） 脱硝率 残留 ア ン モ ニ ア 濃度
モ ル比 +
100 入 口 Ν 0 X 濃度
( 1 — 2 式 ） 又 は
N H 入
モ ル比 = ( 1 — 3 式 ） ガ ス 量 X 入 口 N O x 濃度
脱硝率
残留 3 = ( モ ル比 ) X 入 口 N 0 X 濃度
1 0 0
( 1 — 4 式）
(1) 脱硝反応器入 口 N H ガ ス 量 か ら （ 1 一 3 式 ） よ モ ル比を求 め る
(2) (1) で 求 め た モ ノレ比 よ り 第 3 図 で 作成 し た 関係式 か ら 脱硝率を求 め る 。
(3) (2) で 求め た 脱硝率 と 脱硝反応器 入 口 N 0 X 濃度 か ら
( 1 - 1 式 ） よ り 出 口 N O x を 予 測 す る こ と 力く で き る 。 (4) 脱硝率 と モ ル比及び 反応器入 口 N 0 X 濃度か ら （ 1 一 式） よ り 出 口 ' 3 を 予 測 す る こ と 力く で き る 。
尚 、 こ の 関係式 は各 々 触媒 、 ガ ス 性状等 に よ り 変 つ て 来 る の で 第 3 図 に 示す 関係を実機又 は 試験設備等 で 験 し 求 め 必要 が あ る 。
機 に よ る 実験方法 は べ — ス ロ ー ド 運転 中 （脱硝反 応 器入 口 N 0 X 濃.度 を 一定 と す る ） に N H 3 注入量 （ モ ル 比） を変化 さ せ 、 そ の と き の 入 口 N 0 X 濃度計及び 出 口 O x 濃度計 の 検 出値 よ り 、 脱硝率を 計算 し 、 モ ル比 と 脱硝率 の 関係を求 め る こ と が で き 、 そ の 時出 口 N H 3 濃 度計 に よ り 残留 N H 3 濃度 も 確認で き る 。
但 し 、 営業運転 に 入 っ て い る 実機 で は 、 こ の よ う な 実験 は容易 に で き な い の で 第 4 図 に 示す よ う な 試験設 備 に よ り 代用 す る こ と が で き る 。 以 下 に 試験 設 備 に つ い て 説 明 す る 。 本 試 験 設 備 は 、 排 ガ ス 性 状 ， 温 度調 整 等 調 整 可 能 な 簡 易 ボ イ ラ 4 1， 試 験 筒 4 2 , N H 3 注 入管 4 4 , N H a 流 量 調 整 弁 4 5 , 入 口 N 0 x 濃度計 4 6 , 出 口 N 0 X 濃度 計 4 7 , 出 口 N H 3 濃 度 計 4 8 , 排 5 ガ ス 管 4 9 , 排 ガ ス 放 出 管 5 0 と か ら 構 成 さ れ 、 試 験 筒 4 2 の 中 に 触 媒 4 3が 充 填 さ れ て い る 。 ボ イ ラ 4 1 よ り 排 出 さ れ た ガ ス は 排 ガ ス 管 4 9を 通 じ 試験 筒 4 2へ 流 れ る 。 こ の 流 れ て き た ガ ス 中 の ' ΰ X 濃度 を Ν 0 X 濃度 計 4 6に よ り 計 測 す る 。 又 試験 筒 4 2に 充 填 さ れ た 触 媒 4 3の 前 面 に は Ν Η 3 ！ 0 流 量 調 整 弁 4 5を 介 し N H 3 注入 管 4 4よ り N H 3 が 注 入 さ れ る
触 媒 4 3の 前 面 に 注 入 さ れ た N H 3 と 排 ガ ス は 、 触 媒 4 3 内 を 通 過 す る 。 そ の 際 、 脱 硝 反 応 を 起 し 、 排 ガ ス 中 の O x が 低 減 さ れ る 。 触 媒 4 3を 通 過 し た 徘 ガ ス は 触 媒 4 3 j 5 の 後 面 に 設 置 さ れ た 出 口 N 0 X 濃 度 計 4 7 に よ り N 0 X 漶 度
.又 、 N H 3 濃度 計 4 8に よ り 3 濃 度 が 夫 々 計測 さ れ 排 ス 放 出 管 5 0へ 流 れ 大気 中 へ 拡 散 さ れ る 。 こ れ ら 一 連 の 操 作 中 に 計 測 し た 入 口 N 0 X 濃度 と 出 口 N 0 X 漶度 か ら 脱. 硝 率 を 、 ガ ス 量 と N H 3 注 入量及 び 入 口 N 0 X 濃 度 か ら モ z o ル 比 （ 又 は 、 脱 硝 率 、 入 口 N 0 X 濃 度 と 触 媒 4 3後 面 の N H 3 濃度か ら 求 め る ） を 求 め 、 N H 3 注入 量 を 変化 さ せ る こ と に よ り モ ル 比 と 脱硝 率 の 関 係 を 求 め る こ と が で き る 。
尚 、 第 4 図 は 簡 易 的 に 試験 設備 で あ り 、 こ の よ う な 設備 を 実 機状 態 に 近づ け る こ と で よ り 精 度 の あ る デ ー
2 5 タ を 得 る こ と が で き る 。 産業上 の 利用 可能性
本発明 は 、 上記構成 を採用 す る こ と に よ り 、 N H 3 注 入量を パ ル ス 的 に 、 し か も 瞬時 に 注入及び 停止が可能 と な る た め 頻繁 な 負 荷変動 （脱硝反応器入 口 N 0 X 濃度 5 の 急変） に も 充分追従す る こ と が で き 、 従来 の よ う な 常 に N H 3 を 過注入す る 制御方法 の 必要が な く な る 。 従 つ て H H 3 過剰消 費を解消 で き 、 ひ い て は 未反応 N H 3 排 出 や後続設備へ の 悪影響 を 防止で き る 。
1 0
Z 0

Claims

請求 の 範囲
排 ガ ス 脱硝装置 へ の N H 3 注入量を 制御 す る 装置 に お い て 、 脱硝装置 に 導入 さ れ る 排 ガ ス の 流量 を 測定 す る 手段 と 、 該測定手段 か ら の ft号 に 基づ い て 脱硝装 置 に 注入 す る N H 3 の 基本 量を 决定 し 、 こ れ に 対応 し た 信号 を 出 力 す る 手段 と 、 上記排 ガ ス の 流量及 び 、 又 は N 0 X 濃度 の 急増 を 検 出 し 、 こ れ に 対応 し た パ ル ス 信 号を 出 力 す る 手段 と 、 脱硝装置 出 口 の N O x 濃度を 測定 す る 手 段 と 、 該 N 0 X 測定値 と N 0 X 設定値 と の 偏差 に 対応 し た パ ル ス 信 号を 出 力 す る 手段 と 、 脱硝装置 出 口 の N H 3 濃 度を 測定 す る 手段 と 、 該 N H 3 測定 値 と N H 3 設定値 の 偏 差 に 対応 し た パ ル ス 信号 を 出 力 す る 手 段 と 、 上記排 ガ ス 流量 、 上記徘 ガ ス 中 の N 0 X 濃度 、 脱硝反応 に お け る 脱硝率及び N H 3 注入基本量か ら 脱 硝装 置 出 口 の 残留 N H 濃度を 予 測 す る 手段 と 、 該残留 N H 3 予 測 値 を 基 に し た 捕.正信 号を 出 力 す る 手段 と 、 上記 N' H 3 注入基本量 の 信 号 と 上記 N H 3 捕正信号 に よ っ て 脱硝装置へ の N H 3 注入 量を 制御す る 手段 と 、 上記徘 ガ ス 流量及 び 、 又 は N 0 X 濃度 の 急増 に 伴 う パ ル ス 信号 、 上記 N 0 X 偏差 に 対応 し た パ ル ス 信号及び 上記 N H 3 偏差 に 対応 し た パ ル ス 信号 に 基づ き 該パ ル ス 信号 の 大 き さ と 幅 に 対応 し て N H 3 を パ ル ス 的 に 補給制御 す る 手段 と を有 す る こ と を特徴 と す る 脱硝装置 の N H 3 注入制御装置 。
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