JPH0582246B2 - - Google Patents

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JPH0582246B2
JPH0582246B2 JP60093579A JP9357985A JPH0582246B2 JP H0582246 B2 JPH0582246 B2 JP H0582246B2 JP 60093579 A JP60093579 A JP 60093579A JP 9357985 A JP9357985 A JP 9357985A JP H0582246 B2 JPH0582246 B2 JP H0582246B2
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JP
Japan
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signal
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nox
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Minoru Izutsu
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はアンモニアの注入量制御装置に係り、
特に、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去す
る乾式脱硝装置へアンモニア(NH3)を注入す
るアンモニアの注入量制御装置に関するものであ
る。
〔発明の背景〕
近年、我が国においては重油供給量のひつ迫か
ら、石油依存度の是正を計るために、従来の重油
専焼から石炭専焼、LNG(液化天然ガス)専焼へ
と燃料を変換しつつあり、特に事業用ボイラにお
いては石炭専焼、LNG専焼の大容量火力発電所
が建設されている。
ところが、石炭燃料は石油燃料、ガス燃料に比
べて燃料性が悪いので排ガス中に含まれるNOx
及び未燃分が発生しやすく、特にNOxの低減対
策のために火炎の分割、排ガスの再循環、二段燃
焼及び炉内脱硝などを採用して緩慢な燃焼を行な
わせてNOxを低減することも行なわれている。
そしてこの石炭専焼火力、LNG専焼火力にお
いては、ボイラ負荷が常に全負荷で運転されるも
のは少なく、負荷を75%負荷、50%負荷、25%負
荷へと負荷を上げ、下げして運転したり、運転を
停止するなど、いわゆる高頻度起動停止(Daily
Start Stop以下単にDSSという)運転を行なつて
中間負荷を担う火力発電プラントへ移行しつつあ
る。
一方、この中間負荷火力用にはこの火力発電ボ
イラの他に、起動特性のよいガスタービンと排熱
回収ボイラを組合せた、いわゆるコンバインドプ
ラントも用いられ、DSS運転を行なつて電力需要
の多い昼間のみ運転し、夜間は運転を停止するも
のが建設されようとしている。
ところが、この石炭専焼、LNG専焼の中間負
荷用ボイラ、ガスタービンにおいてもNOx排出
濃度の規制強化に伴ない、従来の燃焼改善に加え
て、NH3を還元剤として触媒の存在下で脱硝を
行なう乾式接触還元脱硝装置を設置するプラント
が増加している。
それは石炭専焼ボイラにおいては燃料の燃焼性
が悪いのでNOx量が増加し、LNG専焼ボイラ、
ガスタービンプラントにおいては酸素量が多く高
温燃焼を行なうために、石炭専焼ボイラと同様
に、排ガス中には多量のNOxを含有しているの
で、第3図に示す様な脱硝装置が設置される。
第3図は脱硝装置が設置されたボイラの代表的
な煙風道系統を示す。
空気ダスト1内の燃焼用空気は押込通風機2に
て昇圧され、空気予熱器3にて排ガスダクト4の
排ガスによつて加熱された後ウインドボツクス5
よりボイラ6へ供給される。
一方ボイラ6内で燃焼した排ガスは、排ガスダ
クト4でNH3注入管7からのNH3によつて脱硝
されると共に、下流に配置した脱硝装置8内の触
媒9において脱硝を促進し、排ガス中のNOxは
除去されて空気予熱器3、集塵機10、誘引通風
機11で昇圧され大気へ放出される。
ところが、かかる脱硝装置8は触媒9の種類に
よつても多少反応温度範囲は異るが、最も脱硝効
率の高い温度範囲は300〜400℃に比較的高温で、
温度範囲はいたつて狭いので、中間負荷火力用の
ボイラやコンバインドサイクルの様に常にDSS運
転されるものにおいては、負荷変動によつて排ガ
ス温度が常に変動し、触媒9の使用可能領域をは
ずれてしまう欠点がある。
こん場合、触媒9の使用ガス温度が高過ぎる
と、触媒9の組織が変化して触媒9としての機能
がそこなわれ、また使用ガス温度が低すぎると排
ガス中に存在する無水硫酸(SO3)と反応してや
はり触媒9の機能が劣化する。
一方、常にDSS運転される火力発電用ボイラ、
コンバインドサイクルにおいては、排ガス量およ
びNOx濃度が変動し、これによつて脱硝性能の
追従性が悪くなる欠点がある。
それは、触媒9上でのNOxとNH3の反応機構
に起因する排ガス量およびNOx濃度が起動時、
負荷変化時のように変動する場合には、負荷変動
に合わせてNH3注入量を変化させても脱硝性能
が負荷変動に追従できないからである。
これらの問題を回避するために、従来のNH3
の注入量制御装置の代表的な例を第4図に示す。
第4図において、入口NOx濃度検出器12で
検出された入口NOx信号13と、空気流量検出
器14で検出された空気流量信号15を関数変換
器16で変換し、この変換した信号17を演算器
18で演算し総NOx量信号19を算出する。一
方入口NOx信号13と出口NOx設定器20で設
定された設定NOx信号21より必要モル比設定
器22で必要モル比(NOx量とNH3量の比率)
信号23を算出し、これに出口NOx濃度検出器
24で検出された実測出口NOx信号25との補
正を加算器26で行い、この補正信号27と先に
述べた総NOx量信号19とを演算器28で演算
し必要NH3流量信号29を算出する。
この必要NH3流量信号29と実測NH3流量検
出器30で検出された実測NH3流量信号31を
比較器32で比較してその偏差信号33を算出
し、これを比例積分器34で弁開度信号35に変
換して電空変換器36により制御信号37に変換
し、NH3配管38のNH3流量調節弁39を開、
閉する。
この様に従来のNH3注入量制御装置において
は、DSS運転、燃料変換等によつて脱硝装置の入
口NOx量が計画出口NOx量以下になつた場合、
つまり必要NH3流量信号29が実測NH3流量信
号31よりも小さくなつた場合にはNH3流量調
節弁39は全閉となり、NH3を脱硝装置へ注入
しない。
従つて、低NOx化が計られたプラントの脱硝
装置に第4図に示す従来のNH3注入量制御装置
を採用すると、DSS運転を行なうものにおいて
は、負荷上昇時に脱硝の応答遅れが生じる欠点が
ある。
第5図において、曲線Aはボイラ負荷、曲線B
は脱硝装置の入口NOx量、破線Cは脱硝装置の
計画出口NOx量、曲線DはNH3注入量、一点鎖
線EはNH3注入量零点、曲線Fは脱硝装置の実
測出口NOx量を示す。
第5図に示す様に、ボイラ負荷が曲線Aの点
G,H,Iの様に下ると、脱硝装置の入口NOx
量は曲線Bで示す様に点G,H,Iへ下り、
NH3注入量も曲線Dで示す如く点G,H,Iに
下り、点H,I間ではNH3の注入量は曲線Dで
示す様に零になる。
そして、ボイラ負荷が曲線Aの点Iから点Jへ
上昇した場合には、脱硝装置の入口NOx量は曲
線Bの点IからJへ、NH3注入量も曲線Dの点
Iから点Jへ上昇する。
しかしながら、第5図の曲線Dで示す様に点H
から点IまではNH3の注入量は零であり、ボイ
ラ負荷の上昇に伴つてNH3注入量を点Iから点
Jへ上昇させても、注入初期のNH3は触媒に殆
んど吸着されて脱硝反応に寄与しないので、脱硝
装置の実測出口NOx量は第5図の曲線Fにおけ
る点K,L,Mの様に応答遅れが現われ好ましく
ない。
〔発明の目的〕
本発明はかかる従来の欠点を解消しようとする
もので、その目的とするところは、負荷上昇時の
応答遅れをなくし、再起動時、低負荷時のNOx
量を少なくするものである。
〔発明の概要〕
本発明は前述の目的を達成するために、必要ア
ンモニア流量信号と実測アンモニア流量信号を比
較する比較手段を設け、この比較手段による偏差
信号によつてアンモニア流量調整弁を調整して脱
硝触媒装置へのアンモニア注入量を制御する脱硝
触媒装置へのアンモニアの注入量制御装置を対象
とするものである。
そして前記比較手段とアンモニア流量調整弁の
間に低信号選択手段を設け、 前記必要アンモニア流量信号と実測アンモニア
流量信号の比較結果、前記アンモニア流量調整弁
の調整が不安定になる程度に該アンモニア流量調
整弁の弁開度信号が小さくなる場合、またはアン
モニア流量調整弁の弁開度信号が零になる場合
に、所定量の少量のアンモニアが注入できる弁開
度となるように前記低信号選択手段が構成されて
いることを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の実施例に係るNH3の注入量
制御装置の系統図、第2図は第1図の制御系統に
おける特性曲線図である。
第1図において、符号14から符号39は第4
図のものと同一のものを示す。
40は比較器32とNH3流量調節弁39の間
に介在した低信号選択器で、この低信号選択器4
0はNH3注入量の制限器でもある。
また、第2図の符号AからJは第5図のものを
示す。点O,PはNH3の注入量を示す。
この様な構造において、第4図に示すNH3
入量制御装置と第1図に示す本発明のNH3注入
量制御装置の異なる点は、比例積分器34の後流
側に低信号選択器40を設け、弁開度信号35が
零になるか、あるいは必要NH3注入量信号29
と実測NH3注入量信号31の偏差が小さく、そ
のためにNH3流量調整弁39の調整が不安定に
なる程度に該NH3流量調整弁39の弁開度信号
が小さくなる場合には、NH3流量調整弁39を
開いて所定流量のNH3を注入するようにしたも
のである。
つまり、本発明によるNH3注入量制御は、第
2図の曲線Bで示す入口NOx量が破線Cで示す
出口NOx量との差が少ないか又は入口NOx量が
出口NOx量を点Hから点Iの様に下廻り比例積
分器34からの弁開度信号35がNH3流量調節
弁39を微開、全閉の弁開度信号35の場合に
は、低信号選択器40によりNH3流量調節弁3
9の開度を第2図に曲線Dにおける点Oから点P
で示す様に一定に保つようにし、所定流量(第2
図の斜線部分)のNH3を連続して注入するよう
にしたものである。
この様に低負荷時であつても第2図の曲線Dに
おける点Oから点P間では余剰NH3量が脱硝装
置に供給されて触媒に吸着されるので、ボイラ負
荷が第2図の曲線Aにおける点Iから点Jへ急激
に上昇しても低負荷時に注入したこの余剰NH3
が脱硝反応に役立ち、第2図の曲線Fで示す様に
脱硝装置の応答遅れは解消される。
また、従来のNH3注入量制御装置においては、
必要NH3注入量信号29と実測NH3注入量信号
31の偏差が小さい場合には、NH3流量調節弁
39の調整が不安定になるが、本発明のNH3
入量制御装置においては両信号29,30の偏差
が小さい場合でも常に所定流量(第2図の斜線部
分)が流れているのでNH3流量調節弁39の調
整は安定する。
〔発明の効果〕
本発明は前述のように、比較手段とアンモニア
流量調整弁の間に低信号選択手段を設け、必要ア
ンモニア流量信号と実測アンモニア流量信号の比
較結果、前記アンモニア流量調整弁の調整が不安
定になる程度に該アンモニア流量調整弁の弁開度
信号が小さくなる場合、またはアンモニア流量調
整弁の弁開度信号が零になる場合に、自動的に所
定量の少量のアンモニアが注入できる弁開度とな
るように前記低信号選択手段が構成されているか
ら、リークアンモニアが少なく、しかも脱硝装置
の応答性は優れ、負荷上昇時、再起動時等であつ
てもNOx量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るNH3の注入量
制御装置の制御系統図、第2図は第1図の特性曲
線図、第3図は脱硝装置が設置されたボイラの代
表的な煙風道系統図、第4図は従来のNH3の注
入量制御装置の制御系統図、第5図は第4図の特
性曲線図である。 29……必要NH3流量信号、31……実測
NH3流量信号、32……比較器、39……NH3
流量調節弁、40……低信号選択器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 必要アンモニア流量信号と実測アンモニア流
    量信号を比較する比較手段を設け、この比較手段
    による偏差信号によつてアンモニア流量調整弁を
    調整して脱硝触媒装置へのアンモニア注入量を制
    御するものにおいて、 前記比較手段とアンモニア流量調整弁の間に低
    信号選択手段を設け、 前記必要アンモニア流量信号と実測アンモニア
    流量信号の比較結果、前記アンモニア流量調整弁
    の調整が不安定になる程度に該アンモニア流量調
    整弁の弁開度信号が小さくなる場合、またはアン
    モニア流量調整弁の弁開度信号が零になる場合
    に、所定量の少量のアンモニアが注入できる弁開
    度となるように前記低信号選択手段が構成されて
    いることを特徴とする脱硝触媒装置へのアンモニ
    アの注入量制御装置。
JP60093579A 1985-05-02 1985-05-02 脱硝触媒装置へのアンモニアの注入量制御装置 Granted JPS61254229A (ja)

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