JPS6342721A - アンモニアの注入量制御装置 - Google Patents

アンモニアの注入量制御装置

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JPS6342721A
JPS6342721A JP61185326A JP18532686A JPS6342721A JP S6342721 A JPS6342721 A JP S6342721A JP 61185326 A JP61185326 A JP 61185326A JP 18532686 A JP18532686 A JP 18532686A JP S6342721 A JPS6342721 A JP S6342721A
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Minoru Izutsu
井筒 実
Hajime Furubayashi
肇 古林
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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】 〔産業上の利用分野〕 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(NH,)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。
〔従来の技術〕
近年、我がfflにおいては重油供給せのひっ迫から石
油依存度の是正を計るために1従米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、LN
G専焼の大容量火力発電所が建設されている。
ところが、石炭燃料は石油給料、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チ負荷、50%負荷、25チ負向へと負荷を上
げ、下げして運転したり、運転を停止するなど、いわゆ
る毎日起動停止(DailyStart 5top以下
単にL)88という)運転や、週末起動停止(Week
ly’ 5tart 5top以下単にWSSという)
運転を行なっ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な組
合せた、いわゆるコンバインドブランドも用いられ、D
SS運転やWSS運転を行なっ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本のが建設されようと
している。
ところが、この石炭4暁、LNG辱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′4に加えて、NH,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
m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、Noxlitが増加し、LNF専焼ボイラ。
ガスタービンプラントにおいては酸素蓋が多く制温燃焼
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tされたボイラの代表的な煙風
道系統図である。
空気ダクト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の排ガスによって
加熱された後ウィンドボックス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
NH,注入管7からのNH,によって脱硝されると共に
、下流に配噴した脱硝装[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j18は触媒9の種類によっ
ても多少反応温度範囲は異るが、酸も脱硝効率の^い温
度範囲は300〜400℃の比較的高温で、温度範囲は
いたって狭いので、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、負荷変動によってθFカス温度が常圧変動し、触媒
90使用可能領域をはずれてしまう欠点がある。
この場合、触媒9の使用カ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(So、)と反応してやはり触媒90機能か劣化する
一方、常にDSS運転やWSS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濃度が費動じ、これによっ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−ヒでのNOxとNH,の反応機構に起
因する排ガス量およびNOx濃夏が起動時、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NH,
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NH,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@I&検出器12で検出さ
れた入口NOx濃度信号13と、空気流量検出器】4で
検出された空気流jit−佃号15を関数変換器16で
変換、この変換した排ガス流量イど号17を乗算器18
で乗算して総N08甘信号19を算出する。一方入口N
Ox濃度1可号13と出口NOx濃度設定器20からの
出口NOx濃度設定信号21によってモル比演算器22
で先行モル比(NOx量とNH。
童の比率)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濃度信号25と、
出口NOx濃度設定器20からの出口NOx濃度設定信
号21との偏差を調節計26で修正し゛ た出口NOx
(M差修正信号27と、先に説明した先行モル比信号2
3を加算器28で加算し、修正モル比信号29を演算す
る。
そして、この修正モル比信号29と総NOx量信号19
と修正モル比信号29を乗算器30で乗算し必要NH,
流量信号31を演算する。
この必要NH,流量信号31とNH,流量検出器32で
検出された実測NH,流量信号33を調節器34で比較
し偏差を比例積分動作させ、必要弁開度の制#信号35
に変換し、NH,配管36のNH,流電調節弁37の開
度を開、閉してアンモニアの注入量が制御されていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この様に従来のNH,注入量制御装置にお(・て(まN
Ox濃度が高く、ガス温度が低い起動時にお(・て第3
図の脱硝装[8を運転すると、リークNH,濃度が異常
に高くなる欠点がある。
第5図は縦軸に脱硝率、横軸にガス温度を示した特性曲
線図であり、第5図に示す様にガス温度が低い起動時に
は触媒の脱硝性能は低下する。
第6図は縦軸にNH,濃度、ガス温度、NOx濃度を示
し、横軸に時間を示した特性曲線図である。
第6図において、曲線Aはガス温度曲線、曲線Bは脱硝
装置の入口NOx濃度曲線、曲線Cは脱硝装置の出口N
Ox濃度曲線、曲信りはNH,注入量曲線、曲線Eは脱
硝装置の出口のNH,濃度曲線を示す。
第6図に示す様に、ボイラ起動時はガス温度が低いため
NH,を注入しても第5図に示す様に脱硝性能は低い値
いとなり、この様な条件Fにおいて第4図に示す従来の
NH,注入量制御装置でNH,を注入した場合、脱硝装
置の出口NOx濃度が出口NOx濃度曲線CのFで示す
様に設定値迄低下しないため注入NH,竜はNH,注入
量曲線りのGで示す様に極端に増加し、脱硝・装置の出
口NH,濃度は出口NR濃度が曲線EのHで示す様に異
常に高くなり、公害規制上好ましくない。
従って近年のようにDSS運転やWSS運転を頻繁に行
ない、ガス温度が低いボイラ起動時等におけるNH,注
入流電制#装置としては適していない。
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、ボイラ等起動直後の排ガス温
度が低い場合でも脱硝装置出口のNH,濃度を抑制し、
起動・停止時のNOx濃度を抑制することができるアン
モニアの注入量制御装置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は前述の目的を達成するために、加算器と乗算器
の間に切替器を設けると共に、出口NH。
濃度検出器からの出口NH,!I&信号と出口NH,設
定器からの出口NH,濃度設定信号からモル比補正16
号を演算する調節計と、出口NH,濃度設定信号から先
行モル比信号を演算する先行モル比演算器と、モル比補
正偏号と先行モル比信号から修正モル比信号を演算する
モル比加算器とからなる起動時演算装置を設け、排ガス
湿層が低い場合は起動時演算装置に切替えて必要NH,
流賢を制御するようにしたものである。
〔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アンモニアの注入量制御
装置の制御系統図、第2図は第1図の制御系統図におけ
る特性曲線図である。
第1図において、符号1から37は第4図のものと同一
のものを示す。
38は加算器28と乗算器300間に設けた切替器、3
9は本発明になる起動時演算装置、40は出口N比濃度
検出器、41は出口NH,濃鹿栖号、42は出口NH,
設定器、43は出口NH,濃度設定信号、44はモル比
補正1g号、45は調節計、46は先行モル比信号、4
7は先行モル比演算器、48は修正モル比信号、49は
モル比加算器、50はモニターリレーである。
この様な構造において、起動時演算装首39は、出ロN
H,濃度検出器40.出口NH,濃度信号41、出口N
H,設定器42、出口NH,濃度設定信号43、モル比
補正信号44、調節計45、先行モル比信号46、先行
モル比演算器47、修正モル比信号48およびモル比加
算器49によって構成され、この起動時演算装#t39
はDSS運転やWSS運転時のように排ガス温度が低い
場合に切替器38の接点b y cケ接続してNH,注
入量が制御され、出口NOx濃度設定信号21と実測出
口NOx濃度信号25の偏差が零になると切替器38の
接点a。
CがII %Nされ、接点す、cは切断されてNH,の
注入量が制御される。
第1図において、ガス温度が低いボイラ等起動時には出
口Nu−1.設定器42により設定された出口NH,濃
度設定信号43から先行モル比演算器47により先行モ
ル比信号46に変換する。一方出口NH3m度噴出器4
0により検出された出口NH8濃度イ6号41と先の出
口NH,濃度設定信号43から調節計45によりモル比
補正信号44に変換し、モル比加蜂g:;49により先
の先行モル比信号46を補正し修正モル比信号48に変
棟する。この修正モル比信号48と総N0xt信号19
とを乗算器30で乗算して起動時の必要N Ha流量信
号31とし、この必要NH,流量信号31と実測NH,
流−Il侶号33の偏差を制御信号35としてNH,注
入流鎗を制御する。
ガス温度の一ヒ昇に伴ない脱硝性能も上昇し脱硝装置の
出口NOx$2も低下して来る。ここで、出口NOx濃
度検出器24で検出された実測出口NOx濃度信号25
と出口NOx濃度設定器20で設立された出口NOx濃
度信号21の偏差が零の場合モニターリレー50で切替
器38の接点なり、cからa + eに切替え第4図で
説明した制御と同一にNH3江大甘がせ御される。
この様に排ガス温度が低い起動時においては、第1図の
起動時演′眸装酋39によって必要NH,流鍍偏号31
が従来のものよりも小さくなるので、第2図に示すan
 < N Hs注入讐曲線I) −Iで示す如く増7J
llIIli−は少なくなり、ガス温度曲線A1人口N
Ox濃度曲線B1出DNOx濃度曲線Cが従来のものと
同様に、傷増しても、出口Nn、*rg曲線Eはモ坦に
なり、リークNH,のせも少なく二次公′痔も防出でと
る。
本発明の実施例によれば、脱硝装置の出口NH。
葉を設定し、実際の出口NH,駄が設定値内に納まる様
NH,iiが注入されるので、ガス温度が低く所定の脱
硝性能が得られないボイラ起動時であっても、出口リー
クNHs tが少なくなる。
更に琲ガス温度が上昇し所定の脱硝性能が得られ実際の
出口NOx値が設定されたNOx値と等しくなった時点
では従来のアンモニア注入量の制御装置切替えて運転さ
れるので切替時のNOx変動もなくスムーズに運転でき
る。
また、ガス温度が低いボイラ起m i![f&から安定
した脱硝装置iftの運転がり能となり、ボイラ等起動
時のN0Xfも抑制することができる。
〔発明の効果〕
不発明によればDSS運転Jfwss運転を行なって起
動・1亭1h i[後の排ガス温度が低くても、リーク
N Il、−が少なくなり、起動・停止直後のNOxで
・蕩北な抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るNH,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NH,の注入譬制御装首の制御系統図、
第5図は脱硝性能の温度特性曲線図、第6図は第4図の
特性曲線図である。 12・・・・・・入口NOx濃度検出器、13・・・・
・・入口NOx濃度信号、14・・・・・・空気流f検
出器、15・・・・・・空気流を信号、16・・・・・
・関数発生器、17・・・甲排ガス流ta号、18・・
・・・・乗算器、19・・・・・・総NOx量信号、2
0・・・・・・出口NOx#度設定器、21・・・・・
・出口NOx+![設定信号、22・・・・・・モル比
演眸器、23・・・・・・先行モル比1g号、24・・
・・・・出口NOx濃度検出器、25・・・・・・実測
出口NOx濃度信号、26・・・・・・調節針、27・
・・・・・出口NOx偏差修正信号、28・・・・・・
加算器、29・・・・・・+h iEモル比佃号、30
・・・・・・乗算器、31・・・・・・必埜NH1流量
イぎ号、32・・・・・・N Hs流量検出器、33・
・・・・・実測NH1ぴt峻信号、37・・・・・・N
H,流1調*I’i 7F、38・・・・・・切替器、
39・・・・・・起動時演算装置、40・・・・・・出
口NH,濃度検出器、41・・・・・・出口NH,濃度
信号、42・・・・・・出口NH,設定器、43・・・
・・・出口NH,$2設定信号、44・・・・・・モル
比補正イ=号、45・・・・・・調節計、46・・・・
・・先行モル比信号、47・・・・・・先行モル比演算
器、48・・・・・・修正モル比信号、49・・・・・
・モル比加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  空気流量検出器からの空気流量信号を基に関数発生器
    で変換した排ガス流量信号と入口NO_x濃度検出器か
    らの入口NO_x濃度信号によつて総NO_x量信号を
    演算する乗算器と、出口NO_x濃度設定器からの出口
    NO_x濃度設定信号と出口NO_x濃度検出器からの
    実測出口NO_x信号から出口NO_x偏差修正信号を
    演算する調節計と、入口NO_x濃度信号と出口NO_
    x濃度設定信号から先行モル比信号を演算するモル比演
    算器と、先行モル比信号と出口NO_x偏差修正信号か
    ら修正モル比信号を演算する加算器と、総NO_x量信
    号と修正モル比信号から必要NH_3流量信号を演算す
    る乗算器とを設け、必要NH_3流量信号とNH_3流
    量検出器からの実測NH_3流量信号との偏差によりN
    H_3流量調節弁を開・閉するものにおいて、前記加算
    器と乗算器の間に切替器を設けると共に、出口NH_3
    濃度検出器からの出口NH_3濃度信号と出口NH_3
    設定器からの出口NH_3濃度設定信号からモル比補正
    信号を演算する調節計と、出口NH_3濃度設定信号か
    ら先行モル比信号を演算する先行モル比演算器と、モル
    比補正信号と先行モル比信号から修正モル比信号を演算
    するモル比加算器とからなる起動時演算装置を設け、排
    ガス温度が低い場合は起動時演算装置に切替えて必要N
    H_3流量を制御するようにしたことを特徴とするアン
    モニアの注入量制御装置。
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Cited By (4)

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