JPH11530A - 脱硝反応器のアンモニア注入制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数の変動による窒素酸化物濃度の急変に
対して、脱硝反応器出口の窒素酸化物濃度を規定値以下
に抑え、且つ設定値との偏差を小さくする。 【解決手段】 脱硝反応器の窒素酸化物濃度の計測値及
び設定値からアンモニアの修正注入モル比信号２８を算
出し、この修正注入モル比信号２８と被処理ガス中の総
ＮＯｘ量信号３２とによって必要アンモニア流量信号３
５を算出する注入量算出手段１１と、負荷が変化した時
にのみ負荷の変化率に応じて先行的に必要アンモニア流
量信号３５にアンモニアを加算するアンモニア加算手段
５０とを有する脱硝反応器のアンモニア注入制御装置８
において、周波数の変動による被処理ガス中の窒素酸化
物濃度の急変に先行して周波数の変動率に対応して必要
アンモニア流量信号３５を増減し補正する注入量補正手
段５９を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理ガス中の窒
素酸化物（以下「ＮＯｘ」とも記す）をアンモニアガス
（以下「ＮＨ₃」とも記す）の注入によって分解、除去
する脱硝反応器のアンモニア注入制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３は、脱硝反応器の窒素酸化物計測位
置及びアンモニア注入位置を示す概略図である。脱硝反
応器２は、被処理ガスＧの発生源、例えばボイラの排ガ
スを入口ダクト３から導入し、アンモニアの注入によっ
て脱硝処理してから出口ダクト４に排出し、更に図示し
ていない煙突より屋外に排出する。この際、被処理ガス
Ｇ中のＮＯｘは、入口ダクト３に設けられたアンモニア
注入管５によって、被処理ガスＧ中のＮＯｘ量に対応し
た（見合った）ＮＨ₃量がアンモニア流量計４０及びア
ンモニア流量調節弁１２を介して注入され、脱硝反応器
２の内部に充填された図示していない脱硝触媒の働きに
より無害な水蒸気と窒素ガスに分解され除去される。

【０００３】通常、脱硝反応器２の運用は、被処理ガス
Ｇを発生するボイラ等の負荷変化時においても脱硝反応
器２の出口ＮＯｘ濃度を規定値以下になるように脱硝反
応器２の入口ＮＯｘ量に対応したアンモニアの注入量を
注入するように制御される。ここで、被処理ガスＧ中の
入口ＮＯｘ濃度は、入口ＮＯｘ分析計１４で、出口ＮＯ
ｘ濃度は、出口ＮＯｘ分析計２４で計測される。

【０００４】図２は、従来技術に係る脱硝反応器のアン
モニア注入制御装置の一例を示す制御回路図である。従
来のアンモニア注入制御装置９は、被処理ガス中の窒素
酸化物を分解、除去するに必要なアンモニアの注入量を
算出する注入量算出手段１１と、負荷が変化した時にの
み負荷の変化率に応じて先行的にアンモニアの注入量に
アンモニアを加算するアンモニア加算手段５０とを有し
ている。

【０００５】注入量算出手段１１は、脱硝反応器の入口
ＮＯｘ濃度、出口ＮＯｘ設定値、出口ＮＯｘ濃度及び被
処理ガス量等からアンモニアの注入量を算出するもので
ある。即ち、脱硝反応器の入口ＮＯｘ分析計１４で計測
された入口ＮＯｘ信号１５と、被処理ガス量３０の被処
理ガス流量信号３１とを乗算器３３で乗算し総ＮＯｘ量
信号３２を算出する。

【０００６】一方、入口ＮＯｘ信号１５と脱硝反応器出
口ＮＯｘ設定器１７で設定された設定ＮＯｘ信号１８と
から（必要）モル比演算部２０でアンモニアの必要注入
モル比信号２２を算出し、これに出口ＮＯｘ分析計２４
で計測された実測出口ＮＯｘ信号２５と設定ＮＯｘ信号
１８との偏差によって必要注入モル比信号２２の修正を
行なう。

【０００７】そして、修正された修正注入モル比信号２
８と先に記した総ＮＯｘ量信号３２とを乗算し必要アン
モニア流量信号３５（アンモニアの注入量）を算出す
る。この必要アンモニア流量信号３５に下記アンモニア
加算手段５０によって発信されるアンモニア加算信号５
７ａ、５７ｂを加えた補正アンモニア流量信号３８と、
アンモニア流量計４０で計測された実測ＮＨ₃流量信号
４１とを減算して、図示していないアンモニア流量計
（図３の符号４０）とアンモニア流量調節弁１２で構成
される回路の設定値として与える。即ち、ＮＨ₃流量偏
差信号４３を算出し、これを比例積分器４４で弁開度信
号４５に変換し、更に電空変換器４６により制御信号４
７に変換し、ＮＨ₃配管６の途中に設けられたアンモニ
ア流量調節弁１２を開閉する。

【０００８】又、アンモニア加算手段５０は、負荷指
令、例えばボイラ負荷指令５１として経済負荷配分（以
下「ＤＰＣ」と記す）指令又は自動負荷調整（以下「Ａ
ＬＲ」と記す）指令によって負荷変化した時、ボイラ負
荷の状態が変化したことを負荷指令信号５２によって促
えてＤＰＣ及びＡＬＲに基づく負荷変化時のみに働く１
段微分回路５３（ＤＰＣ又はＡＬＲ指令が負荷変化して
から到達時まで一定値でバイアス補正される）及び２段
微分回路５４（負荷変化した時と負荷変化到達時にそれ
ぞれ一時的にバイアス補正される）が先行して必要アン
モニア流量信号３５をバイアス補正する。こうして得ら
れた補正アンモニア流量信号３８を減算器４２に入力す
る。これにより脱硝反応器の出口ＮＯｘ濃度を規定値以
下に保つようにアンモニアの注入量を制御する。

【０００９】尚、図２において、符号５５ａ、５５ｂは
上下限器、符号５６ａ、５６ｂは負荷変化中ａ→ｃとな
る切替器である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、周波数
が変動した時に、この周波数の変動を補正する周波数変
動補正（以下「ＡＦＣ」と記す）指令によるボイラ負荷
の上昇変化時の場合も、負荷に見合って燃料量及び空気
流量が増加するため、脱硝反応器に流入するＮＯｘ濃度
が上昇する。この脱硝反応器入口ＮＯｘ濃度の急上昇に
対して上記１段微分回路５３及び２段微分回路５４によ
っては必要アンモニア流量信号３５を修正出来ない。

【００１１】又、ＡＦＣ指令によるボイラ負荷の降下変
化時の場合も、同様に上記１段、２段微分回路５３、５
４は、ＡＦＣ指令による負荷変化中のＮＯｘ濃度低下に
伴いアンモニア注入量をカットして必要アンモニア流量
信号３５を修正出来ない。

【００１２】上記従来のアンモニア注入制御装置９は、
ＤＰＣ及びＡＬＲによるボイラ負荷の上昇変化中におけ
るエアーリッチによる過剰空気にて脱硝反応器入口ＮＯ
ｘ濃度急上昇、及びＤＰＣ及びＡＬＲ指令に基づくボイ
ラ負荷の下降変化中における空気流量減少による脱硝反
応器出口ＮＯｘ濃度低下に対しては脱硝反応器の窒素酸
化物濃度を規定値以下に抑える機能は有しているが、Ａ
ＦＣ指令による負荷下降変化中、燃料及び空気流量減少
によるＮＯｘ濃度急降下の発生、及び、ＡＦＣ指令によ
る負荷上昇変化中の燃料及び空気流量増加によるＮＯｘ
急上昇の発生に対し、先行してアンモニア注入量を増減
し、規定値以下に抑え且つ脱硝反応器出口ＮＯｘ設定値
との偏差を小さくする点について配慮されておらず、窒
素酸化物の排出濃度が規定値を超えてしまう怖れがあっ
た。

【００１３】本発明の課題は、周波数の変動による被処
理ガス中の窒素酸化物濃度の急変に対して、脱硝反応器
出口の窒素酸化物濃度を規定値以下に抑え、且つ設定値
との偏差を小さくすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
本発明は、被処理ガス中の窒素酸化物をアンモニアの注
入によって分解、除去する脱硝反応器であって、該脱硝
反応器の窒素酸化物濃度の計測値及び設定値から前記ア
ンモニアの注入モル比（＝アンモニア注入モル量／被処
理ガス中の窒素酸化物モル量）を算出し、該注入モル比
と前記被処理ガス中の総窒素酸化物量とによってアンモ
ニアの注入量を算出する注入量算出手段と、負荷が変化
した時にのみ該負荷の変化率に応じて先行的に前記アン
モニアの注入量にアンモニアを加算するアンモニア加算
手段とを有する脱硝反応器のアンモニア注入制御装置に
おいて、周波数の変動による前記被処理ガス中の窒素酸
化物濃度の急変に先行して周波数の変動を捉えて前記ア
ンモニアの注入量を増減し補正する注入量補正手段を備
えたことである。

【００１５】注入量補正手段は、周波数の変動を捉えて
アンモニアの注入量を増減するので、周波数の変動によ
る被処理ガス中の窒素酸化物濃度の急変に対して適切に
アンモニアを増減して、脱硝反応器出口の窒素酸化物濃
度を規定値以下に抑え、且つ設定値との偏差を小さくす
る。

【００１６】更に、上記脱硝反応器のアンモニア注入制
御装置において、前記注入量補正手段は、前記周波数の
変動率に対応して前記アンモニアの注入量を増減し補正
することである。注入量補正手段は、上記脱硝反応器の
アンモニア注入制御装置の作用に加え、周波数が変動し
た時に、その変動率に対応してアンモニアの注入量を増
減し補正する。周波数の変動率が正値となる負荷上昇時
は、アンモニアの注入量を増加し、負値となる負荷下降
時は、アンモニアの注入量を減少する。増減する補正量
は、変動率に対応して予め決められた値を採用する。こ
れによって、周波数変動運用時も、脱硝反応器出口の窒
素酸化物濃度は規定値を超過せず、脱硝反応器出口窒素
酸化物濃度設定値との偏差も大きくなることがない。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の脱硝反応器のアン
モニア注入制御装置の実施の形態を図１に基づいて説明
する。

【００１８】図１は、本発明に係る脱硝反応器のアンモ
ニア注入制御装置の一実施の形態を示す制御回路図であ
る。図１のアンモニア注入制御装置８は、図２のアンモ
ニア注入制御装置９に注入量補正手段５９を加えたもの
で、注入量算出手段１１、アンモニア加算手段５０及び
注入量補正手段５９を有している。注入量算出手段１１
とアンモニア加算手段５０の構成と作用は、図２に説明
したものと同じであるので、図２と同じ構造、作用部分
には同じ符号を付けて示す。

【００１９】因に、注入量算出手段１１は、入口ＮＯｘ
分析計１４で実測した入口ＮＯｘ信号１５（窒素酸化物
濃度の計測値）及び出口ＮＯｘ設定器１７で設定した設
定ＮＯｘ信号１８（設定値）から必要注入モル比信号２
２を算出する。更に、設定ＮＯｘ信号１８と出口ＮＯｘ
分析計２４で実測した実測出口ＮＯｘ信号２５とから減
算器２６で偏差を算出し、加算器２７で必要注入モル比
信号２２の修正を行ない、修正注入モル比信号２８を算
出する。

【００２０】一方、入口ＮＯｘ信号１５と被処理ガス量
３０による被処理ガス流量信号３１とを乗算器３３で乗
算し総ＮＯｘ量信号３２（被処理ガス中の総窒素酸化物
量）を算出する。この総ＮＯｘ量信号３２に修正注入モ
ル比信号２８を乗算器３４で乗算し必要アンモニア流量
信号３５（アンモニアの注入量）を算出する。更に、こ
の必要アンモニア流量信号３５に、下記アンモニア加算
手段５０のアンモニア加算信号５７ａ、５７ｂ及び注入
量補正手段５９の増減補正信号６６を加えて補正アンモ
ニア流量信号３８とし、この補正アンモニア流量信号３
８とアンモニア流量計４０で計測された実測ＮＨ₃流量
信号４１とを減算器４２で減算してＮＨ₃流量偏差信号
４３を算出し、これを比例積分器４４で弁開度信号４５
に変換して電空変換器４６により制御信号４７に変換
し、ＮＨ₃配管６の途中に設けられたアンモニア流量調
節弁１２を開閉する。

【００２１】アンモニア加算手段５０は、負荷が変化し
た時にのみ、この負荷の変化率に応じて先行的に必要ア
ンモニア流量信号３５に加算するもので、ボイラ負荷指
令５１としてＤＰＣ指令又はＡＬＲ指令に基づいて負荷
変化した時に、ボイラ負荷の状態が変化したことを負荷
指令信号５２によって捉えてＤＰＣ及びＡＬＲによる負
荷変化時のみに働く１段微分回路５３（ＤＰＣ又はＡＬ
Ｒ指令が負荷変化してから到達時まで一定値でバイアス
補正される）及び２段微分回路５４（負荷変化した時と
負荷到達時にそれぞれ一時的にバイアス補正される）が
先行して必要アンモニア流量信号（アンモニアの注入
量）３５をバイアス補正する。こうして得られた補正ア
ンモニア流量信号３８を先の減算器４２に入力する。

【００２２】更に、上記脱硝反応器のアンモニア注入制
御装置８は、周波数の変動による被処理ガス中の窒素酸
化物濃度の急変に先行して、周波数の変動率に対応して
必要アンモニア流量信号３５を増減し補正する注入量補
正手段５９を備える。注入量補正手段５９は、ＡＦＣ指
令６０によって発信されたＡＦＣ信号６１を微分器６２
により周波数変動の変動率に対応して予め対応した負荷
変化率を算出し、上下限器６３で負荷変化率の上下限値
を制限する。この信号６４に対しＤＰＣ指令又はＡＬＲ
指令に基づく負荷指令信号５２を乗算器６５によって乗
算しアンモニア注入量の増減補正信号６６として必要ア
ンモニア流量信号３５のバイアス補正を行なう。この結
果周波数の変動によって生じるボイラ負荷変化に伴う窒
素酸化物の変化に見合ったアンモニアの注入量の補正が
加えられる。

【００２３】本実施の形態のアンモニア注入制御装置８
は、ＡＦＣ信号６１を脱硝制御に取り込み、周波数の変
動によるＡＦＣ指令によりボイラ負荷が変化した時、Ａ
ＦＣ信号変動時のみに動作する１段微分回路を設置し、
１段微分値に見合ったアンモニアの注入量の減少バイア
ス量又は増加バイアス量を決めて必要アンモニア流量信
号３５に補正を加えるものである。

【００２４】ＡＦＣ信号６１により増減するボイラ負荷
変化に対し、ＡＦＣ信号を１段微分した時、正値となる
負荷上昇時は、アンモニアの注入量を増加し、負値とな
る負荷下降時はアンモニアの注入量を減少させる。増減
量は、負荷変化率であるＡＦＣ指令によるＡＦＣ信号６
１を１段微分した数値に対応して注入する。これによっ
て、ＡＦＣ運用時も、窒素酸化物濃度を規定値以下に抑
え、且つ脱硝反応器の出口窒素酸化物濃度の設定値との
偏差を小さくすることが出来る。

【００２５】従来技術では、ボイラのＤＰＣ指令又はＡ
ＬＲ指令に基づく負荷変化中の窒素酸化物濃度の急変に
対して１段微分、２段微分等のアンモニア先行注入回路
により規定値以下に抑える機能しか有していなかった
（図２）。このためＡＦＣ信号に基づく負荷変化に伴う
窒素酸化物濃度の急変に対応する回路がなく、ＡＦＣ運
用時は脱硝反応器出口ＮＯｘ濃度が規定値を超過してし
まうことになっていた。しかし、本実施の形態のアンモ
ニア注入制御装置８は、ＡＦＣ負荷運用時の窒素酸化物
濃度の急変に対しては窒素酸化物濃度の高低に大きく係
わるＡＦＣ信号の変動率を捉えてアンモニアの注入量を
補正することが出来る。

【００２６】

【発明の効果】本発明の脱硝反応器のアンモニア注入制
御装置によれば、周波数の変動による被処理ガス中の窒
素酸化物濃度の急変に対して、脱硝反応器出口の窒素酸
化物濃度を規定値以下に抑え、且つ設定値との偏差を小
さくすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る脱硝反応器のアンモニア注入制御
装置の一実施の形態を示す制御回路図である。

【図２】従来技術に係る脱硝反応器のアンモニア注入制
御装置の一例を示す制御回路図である。

【図３】脱硝反応器の窒素酸化物計測位置及びアンモニ
ア注入位置を示す概略図である。

【符号の説明】

８ アンモニア注入制御装置 １１ 注入量算出手段 ３５ 必要アンモニア流量信号 ５０ アンモニア加算手段 ５２ 負荷指令信号 ５９ 注入量補正手段 ６１ ＡＦＣ信号 ６６ 増減補正信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理ガス中の窒素酸化物をアンモニア
   の注入によって分解、除去する脱硝反応器であって、該
   脱硝反応器の窒素酸化物濃度の計測値及び設定値から前
   記アンモニアの注入モル比（＝アンモニア注入モル量／
   被処理ガス中の窒素酸化物モル量）を算出し、該注入モ
   ル比と前記被処理ガス中の総窒素酸化物量とによってア
   ンモニアの注入量を算出する注入量算出手段と、負荷が
   変化した時にのみ該負荷の変化率に応じて先行的に前記
   アンモニアの注入量にアンモニアを加算するアンモニア
   加算手段とを有する脱硝反応器のアンモニア注入制御装
   置において、周波数の変動による前記被処理ガス中の窒
   素酸化物濃度の急変に先行して周波数の変動を捉えて前
   記アンモニアの注入量を増減し補正する注入量補正手段
   を備えたことを特徴とする脱硝反応器のアンモニア注入
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記注入量補正手段
   は、前記周波数の変動率に対応して前記アンモニアの注
   入量を増減し補正することを特徴とする脱硝反応器のア
   ンモニア注入制御装置。