JPH0337965B2 - - Google Patents
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- JPH0337965B2 JPH0337965B2 JP58100135A JP10013583A JPH0337965B2 JP H0337965 B2 JPH0337965 B2 JP H0337965B2 JP 58100135 A JP58100135 A JP 58100135A JP 10013583 A JP10013583 A JP 10013583A JP H0337965 B2 JPH0337965 B2 JP H0337965B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ammonia
- denitrification
- injection
- signal
- amount
- Prior art date
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアンモニア接触還元脱硝装置に係り、
特に負荷変動への対応が好適な脱硝装置に関する
ものである。
特に負荷変動への対応が好適な脱硝装置に関する
ものである。
燃焼排ガス中の窒素酸化物（以下、NOXと称
す）を除去する方法として各種のものが知られて
いるが、それらのうちでも特にアンモニア接触還
元法は使用装置が簡単である等の理由から事業用
ボイラ方面に多く用いられている。
す）を除去する方法として各種のものが知られて
いるが、それらのうちでも特にアンモニア接触還
元法は使用装置が簡単である等の理由から事業用
ボイラ方面に多く用いられている。
従来のこの種装置は、第１図に示すように、乾
式脱硝触媒を充填した脱硝反応器１と、該脱硝反
応器１へ燃焼排ガス等のNOX含有被処理ガスを
案内するための上流側ダクト２と、脱硝処理後の
ガスを排出するための下流側ダクト３と、脱硝反
応器１の入口側において上流側ダクト２に設けら
れたアンモニア注入用の注入口１５と、反応制御
用の各種制御系統とから主に構成されている。こ
のような構成において、脱硝反応器１の入口側に
おける被処理ガス中のNOX（以下、端に入口NOX
と称す）の値はX4はNOX計４で計測され、乗算
器８ににより後記の所要脱硝率X7と乗算され信
号X8を与える。一方、被処理ガス量X5は流量計
５で計測されたのち乗算器９により上記のX8と
乗算され、単位時間当りの所要NOX処理量X9（モ
ル／分）を与える。このX9はアンモニアの所要
注入量でもあるので（脱硝反応は等モル反応であ
るため）、これを加算器１０を経由したのちアン
モニア流量調節弁１２を制御する制御器１１に加
えることができる。また一方、脱硝反応器１の出
口側における処理済ガス中のNOX（以下、単に出
口NOXと称す）の値X6はNOX計６により検出さ
れたのち減算器３０に導かれ、ここでNOX目標
値C0と比較され、その際発生する差信号X30は
PID調節計３１に送られる。その出力X31は加算
器７に入力され、脱硝率設定値X0を修正して前
記の所要脱硝率X7を与えることとなる。このよ
うな作用を有するので、上記装置の場合でも静的
状態時は勿論のこと、負荷変動があつても入口
NOX変動がゆるやかな場合や排ガス量が変化し
ない場合には、上記入口NOXのかなり大きな変
動に対してまで満足できる制御性を有する。
式脱硝触媒を充填した脱硝反応器１と、該脱硝反
応器１へ燃焼排ガス等のNOX含有被処理ガスを
案内するための上流側ダクト２と、脱硝処理後の
ガスを排出するための下流側ダクト３と、脱硝反
応器１の入口側において上流側ダクト２に設けら
れたアンモニア注入用の注入口１５と、反応制御
用の各種制御系統とから主に構成されている。こ
のような構成において、脱硝反応器１の入口側に
おける被処理ガス中のNOX（以下、端に入口NOX
と称す）の値はX4はNOX計４で計測され、乗算
器８ににより後記の所要脱硝率X7と乗算され信
号X8を与える。一方、被処理ガス量X5は流量計
５で計測されたのち乗算器９により上記のX8と
乗算され、単位時間当りの所要NOX処理量X9（モ
ル／分）を与える。このX9はアンモニアの所要
注入量でもあるので（脱硝反応は等モル反応であ
るため）、これを加算器１０を経由したのちアン
モニア流量調節弁１２を制御する制御器１１に加
えることができる。また一方、脱硝反応器１の出
口側における処理済ガス中のNOX（以下、単に出
口NOXと称す）の値X6はNOX計６により検出さ
れたのち減算器３０に導かれ、ここでNOX目標
値C0と比較され、その際発生する差信号X30は
PID調節計３１に送られる。その出力X31は加算
器７に入力され、脱硝率設定値X0を修正して前
記の所要脱硝率X7を与えることとなる。このよ
うな作用を有するので、上記装置の場合でも静的
状態時は勿論のこと、負荷変動があつても入口
NOX変動がゆるやかな場合や排ガス量が変化し
ない場合には、上記入口NOXのかなり大きな変
動に対してまで満足できる制御性を有する。
しかし、第２図ａに示すような急速で大幅な負
荷変化（ガス量変化）を生ずる場合には、十分な
制御性が得られないという欠点がある。そこで第
１図の２０に示すようなアンモニアの先行注入回
路が考案されている。該回路２０において、２１
および２２はそれぞれ変化率検出器であり、２１
では信号X9の変化率X21が、また２２ではボイラ
の負荷または空気デマンド信号２４（実ガス流量
信号X5を導いてもよい）の変化率X22が求められ
る。そして得られた各変化率信号は加算器２３で
加算され、その加算信号X23は加算器１０に送ら
れて既述の信号X9に加算され、このようにして
アンモニアの投入を負荷変化に応じて速めること
が可能となる。この改良により、負荷応答性は第
２図ｂの実線から破線のようにして改善される。
荷変化（ガス量変化）を生ずる場合には、十分な
制御性が得られないという欠点がある。そこで第
１図の２０に示すようなアンモニアの先行注入回
路が考案されている。該回路２０において、２１
および２２はそれぞれ変化率検出器であり、２１
では信号X9の変化率X21が、また２２ではボイラ
の負荷または空気デマンド信号２４（実ガス流量
信号X5を導いてもよい）の変化率X22が求められ
る。そして得られた各変化率信号は加算器２３で
加算され、その加算信号X23は加算器１０に送ら
れて既述の信号X9に加算され、このようにして
アンモニアの投入を負荷変化に応じて速めること
が可能となる。この改良により、負荷応答性は第
２図ｂの実線から破線のようにして改善される。
以下、上記の改善理由について考察する。先
づ、出口NOX量G0は下記(1)式、またはその変動
量ΔG0は(2)ないし(3)式で与えられる。ここで、仮
に脱硝率ηを80％とすると、ガス流量の変化がな
い状態で入口NOXが10％（ΔCi／Ci＝0.1）増加
する場合には、出口NOX増加は無制御下でも
精々２％（ΔG0／Q.Ci＝0.02） G0＝Ｑ・C0＝（１−η）Ｑ・Ci ……(1) ΔG0＝（１−η）・Ｑ・ΔCi＋ （１−η）・Ci・ΔQ−Ｑ・Ci・Δη ……(2) ΔG0／Ｑ・Ci＝（１−η）・ΔCi／Ci＋ （１−η）・ΔQ／Ｑ−Δη ……(3) 但し、 G0：脱硝反応器出口NOX量（モル／分） Ｑ：脱硝反応器通過ガス量（m3／分） Ci、C0：脱硝反応器入口／出口NOX濃度（モ
ル／m3） η：脱硝率 程度である。
づ、出口NOX量G0は下記(1)式、またはその変動
量ΔG0は(2)ないし(3)式で与えられる。ここで、仮
に脱硝率ηを80％とすると、ガス流量の変化がな
い状態で入口NOXが10％（ΔCi／Ci＝0.1）増加
する場合には、出口NOX増加は無制御下でも
精々２％（ΔG0／Q.Ci＝0.02） G0＝Ｑ・C0＝（１−η）Ｑ・Ci ……(1) ΔG0＝（１−η）・Ｑ・ΔCi＋ （１−η）・Ci・ΔQ−Ｑ・Ci・Δη ……(2) ΔG0／Ｑ・Ci＝（１−η）・ΔCi／Ci＋ （１−η）・ΔQ／Ｑ−Δη ……(3) 但し、 G0：脱硝反応器出口NOX量（モル／分） Ｑ：脱硝反応器通過ガス量（m3／分） Ci、C0：脱硝反応器入口／出口NOX濃度（モ
ル／m3） η：脱硝率 程度である。
しかし、ΔCi＝０であつても、ガス量ΔQが10
％変化すると（１−η）ΔQ／Ｑの項は＋２％で
あるが、その外にガス量増加にともなう反応時間
（滞留時間）の減少のための脱硝率ηが減少し、
その影響が加味される。この減少Δηを８％（Δη
＝−0.08）とすると、全体で出口NOXは10％増加
することが知られて、このことから入口NOX変
化の場合よりガス量変化の方が大きな影響を与え
ることが判る。
％変化すると（１−η）ΔQ／Ｑの項は＋２％で
あるが、その外にガス量増加にともなう反応時間
（滞留時間）の減少のための脱硝率ηが減少し、
その影響が加味される。この減少Δηを８％（Δη
＝−0.08）とすると、全体で出口NOXは10％増加
することが知られて、このことから入口NOX変
化の場合よりガス量変化の方が大きな影響を与え
ることが判る。
第１図の信号X21は、下記(4)式からも明らかな
ようにX9＝η0・Ｑ・Ciの微分信号であり（η0は
所望脱硝率）、 X21＝dX9／dt ＝η0・Ｑ・dCi／dt＋η0・Ci・dQ／dt……(4) (2)および(3)式のそれぞれ第１項と第２項におけ
るNOX変動に対してアンモニア注入量の補正信
号を与えるものであるが、同各式の第３項（ηの
変化）に対しては補正信号を与えないので、これ
に対しては排ガス量に対応する信号２４の微分値
X22によりアンモニア注入量の補正を行なうよう
にしてある。
ようにX9＝η0・Ｑ・Ciの微分信号であり（η0は
所望脱硝率）、 X21＝dX9／dt ＝η0・Ｑ・dCi／dt＋η0・Ci・dQ／dt……(4) (2)および(3)式のそれぞれ第１項と第２項におけ
るNOX変動に対してアンモニア注入量の補正信
号を与えるものであるが、同各式の第３項（ηの
変化）に対しては補正信号を与えないので、これ
に対しては排ガス量に対応する信号２４の微分値
X22によりアンモニア注入量の補正を行なうよう
にしてある。
このように、上記の改良装置では定常時ならび
に過渡時のアンモニアの理論投入量にもとずいた
制御を実現しており、制御性能も一段と向上した
ものとなつているが、最近では、さらに高性能な
制御が望まれる場合がある。
に過渡時のアンモニアの理論投入量にもとずいた
制御を実現しており、制御性能も一段と向上した
ものとなつているが、最近では、さらに高性能な
制御が望まれる場合がある。
本発明の目的は、上記の制御技術をさらに発展
させ、負荷変動に際し一層すぐれたアンモニア注
入量の制御を行うことができるアンモニア接触還
元脱硝装置を提供することにある。
させ、負荷変動に際し一層すぐれたアンモニア注
入量の制御を行うことができるアンモニア接触還
元脱硝装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、入口側に
設けられたアンモニアの注入手段から注入される
アンモニアの存在下に被処理ガス中のNOXの接
触還元を行う脱硝反応器を備えたアンモニア接触
還元脱硝装置において、上記脱硝反応器の中間部
に先行注入信号を基に送られる第２のアンモニア
注入手段を設けたことを特徴とする。
設けられたアンモニアの注入手段から注入される
アンモニアの存在下に被処理ガス中のNOXの接
触還元を行う脱硝反応器を備えたアンモニア接触
還元脱硝装置において、上記脱硝反応器の中間部
に先行注入信号を基に送られる第２のアンモニア
注入手段を設けたことを特徴とする。
上記の構成とすることにより、脱硝反応器内に
おける脱硝触媒の活性度分布を脱硝反応器の入口
側から注入されるアンモニア（以下、第１次アン
モニアと称す）により活性化される部分と中間部
から注入されるアンモニア（以下、第２次アンモ
ニアと称す）により活性化される部分とを含む双
峰性のものとすることができるので、第１次アン
モニアの注入のみでは負荷上昇時に追随遅れ（反
応時間の減少）を生じて過渡的に出口NOXの増
大を生ずる欠点を、第２次アンモニアの注入によ
り解決することができる。
おける脱硝触媒の活性度分布を脱硝反応器の入口
側から注入されるアンモニア（以下、第１次アン
モニアと称す）により活性化される部分と中間部
から注入されるアンモニア（以下、第２次アンモ
ニアと称す）により活性化される部分とを含む双
峰性のものとすることができるので、第１次アン
モニアの注入のみでは負荷上昇時に追随遅れ（反
応時間の減少）を生じて過渡的に出口NOXの増
大を生ずる欠点を、第２次アンモニアの注入によ
り解決することができる。
以下、図面に示す実施例により本発明をさらに
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第３図に示す装置は、脱硝反応器を上流側の脱
硝反応器１Ａと下流側の脱硝反応器１Ｂに分割
し、その中間部にアンモニア注入口１６を設ける
ことおよび該アンモニア注入口１６へアンモニア
を供給するための先行注入制御回路４０を設ける
こと以外は第１図の装置と同様な構成であり、各
種の同一符号も同様に参照される。
硝反応器１Ａと下流側の脱硝反応器１Ｂに分割
し、その中間部にアンモニア注入口１６を設ける
ことおよび該アンモニア注入口１６へアンモニア
を供給するための先行注入制御回路４０を設ける
こと以外は第１図の装置と同様な構成であり、各
種の同一符号も同様に参照される。
上記構成の装置において、アンモニアの先行注
入信号X23は、第１図と同一の回路２０から導か
れたのち、その大部分が同様にして加算器１０に
送られ、第１次アンモニアの注入手段（ノズル）
１５の制御信号X9に加算される。
入信号X23は、第１図と同一の回路２０から導か
れたのち、その大部分が同様にして加算器１０に
送られ、第１次アンモニアの注入手段（ノズル）
１５の制御信号X9に加算される。
これと同時に、上記信号X23の残部は係数器４
２に導かれ、次いで第２次アンモニアの注入装置
（ノズル）１６のPID調節計４３へ送られる。４
４は制御装置４３から送られる信号に基づき作動
するアンモニア流量調節弁、４５はアンモニア流
量計であり、これらはアンモニア流量制御系を構
成するものである。このようにしてアンモニアの
先行注入が実施されるが、その際の効果を第４図
に従つて説明する。第４図は乾式脱硝触媒の活性
状態を説明する図であり、横軸には左から右へガ
スの流れにそつた脱硝反応器の相対距離が、また
縦軸には触媒の活性度がそれぞれ示されている。
２に導かれ、次いで第２次アンモニアの注入装置
（ノズル）１６のPID調節計４３へ送られる。４
４は制御装置４３から送られる信号に基づき作動
するアンモニア流量調節弁、４５はアンモニア流
量計であり、これらはアンモニア流量制御系を構
成するものである。このようにしてアンモニアの
先行注入が実施されるが、その際の効果を第４図
に従つて説明する。第４図は乾式脱硝触媒の活性
状態を説明する図であり、横軸には左から右へガ
スの流れにそつた脱硝反応器の相対距離が、また
縦軸には触媒の活性度がそれぞれ示されている。
第４図において、曲線イは、軽負荷（例えばガ
ス量約50％）時に所望の脱硝率（例えばη≒80
％）を達成するに必要な触媒の活性度分布であ
り、ロは全負荷時での同様な活性度分布である。
このことから、ガス流量の増大により接触時間の
減少がある場合には、活性化面積の増大によりこ
れを補う必要のあること、従つて負荷が50％から
100％へ上昇する際には、活性化された触媒の面
積をイからロまで増加させるためのアンモニアと
NOXを還元するために必要なアンモニアとを合
計して注入しなければならないことが理解され
る。
ス量約50％）時に所望の脱硝率（例えばη≒80
％）を達成するに必要な触媒の活性度分布であ
り、ロは全負荷時での同様な活性度分布である。
このことから、ガス流量の増大により接触時間の
減少がある場合には、活性化面積の増大によりこ
れを補う必要のあること、従つて負荷が50％から
100％へ上昇する際には、活性化された触媒の面
積をイからロまで増加させるためのアンモニアと
NOXを還元するために必要なアンモニアとを合
計して注入しなければならないことが理解され
る。
しかし、この所要アンモニアを第１次アンモニ
アの注入装置だけから注入する場合には、活性度
曲線がイからロへ変化するまでにある時間を要す
るため、この遅れが負荷上昇時において過渡的に
出口NOXを増加させる原因となる。
アの注入装置だけから注入する場合には、活性度
曲線がイからロへ変化するまでにある時間を要す
るため、この遅れが負荷上昇時において過渡的に
出口NOXを増加させる原因となる。
しかるに、本発明に従い過渡的（負荷上昇時の
み）に第２次アンモニアの注入ノズルからアンモ
ニアを注入すれば、曲線ハで示すように触媒活性
化領域を別途形成させることができ、これにより
脱硝反応器の過渡応答性向上と、これにともなつ
て過渡的脱硝性能の向上を達成することができ
る。
み）に第２次アンモニアの注入ノズルからアンモ
ニアを注入すれば、曲線ハで示すように触媒活性
化領域を別途形成させることができ、これにより
脱硝反応器の過渡応答性向上と、これにともなつ
て過渡的脱硝性能の向上を達成することができ
る。
以上は、本発明の典型的な実施例について説明
したものであるが、本発明は勿論これに限定され
ることはなく、本発明の範囲内で他の種々の変形
や応用例が考えられる。例えば、第２次アンモニ
アの注入は、先行注入制御回路４０の制御下で行
う以外に、第１図の装置に用いられる信号X10の
１部を適用することによつても行うことができ、
同様な効果が得られる。
したものであるが、本発明は勿論これに限定され
ることはなく、本発明の範囲内で他の種々の変形
や応用例が考えられる。例えば、第２次アンモニ
アの注入は、先行注入制御回路４０の制御下で行
う以外に、第１図の装置に用いられる信号X10の
１部を適用することによつても行うことができ、
同様な効果が得られる。
以上、本発明によれば、脱硝反応器の中間部に
第２次アンモニアの注入手段を設けて触媒の活性
度分布を従来の単峰性から双峰性としたことによ
り、負荷上昇にともない接触時間が減少する場合
であつてもこれを補うに十分な触媒活性化面積の
増大が可能となり、これにより脱硝反応器の過渡
応答性向上とこれにともなつて過渡的脱硝性能の
向上が達成される。
第２次アンモニアの注入手段を設けて触媒の活性
度分布を従来の単峰性から双峰性としたことによ
り、負荷上昇にともない接触時間が減少する場合
であつてもこれを補うに十分な触媒活性化面積の
増大が可能となり、これにより脱硝反応器の過渡
応答性向上とこれにともなつて過渡的脱硝性能の
向上が達成される。
第１図は、従来のアンモニア接触還元脱硝装置
の系統図、第２図ａは、第１図の装置を適用する
際の負荷変動例を示す図、第２図ｂは、同図ａの
負荷変動に対応する第１図の装置の制御性能例を
示す図、第３図は、本発明実施例に係るアンモニ
ア接触還元脱硝装置の系統図、第４図は、本発明
実施例の効果を説明する触媒活性度の変化図であ
る。 １……脱硝反応器、１Ａ……上流側脱硝反応
器、１Ｂ……下流側脱硝反応器、２……上流側ダ
クト、３……下流側ダクト、４……NOX計、５
……流量計、６……NOX計、７……加算器、８，
９……乗算器、１０……加算器、１１……制御
器、１２……アンモニア流量調節弁、１５，１６
……アンモニア注入口、２０……アンモニア先行
注入回路、２１，２２……変化率検出器、２３…
…加算器、２４……ボイラ負荷または空気デマン
ド信号、３０……減算器、３１……PID調節計、
４０……アンモニア先行注入制御回路、４２……
係数器、４３……PID調節計、４４……アンモニ
ア流量調節弁、４５……アンモニア流量計。
の系統図、第２図ａは、第１図の装置を適用する
際の負荷変動例を示す図、第２図ｂは、同図ａの
負荷変動に対応する第１図の装置の制御性能例を
示す図、第３図は、本発明実施例に係るアンモニ
ア接触還元脱硝装置の系統図、第４図は、本発明
実施例の効果を説明する触媒活性度の変化図であ
る。 １……脱硝反応器、１Ａ……上流側脱硝反応
器、１Ｂ……下流側脱硝反応器、２……上流側ダ
クト、３……下流側ダクト、４……NOX計、５
……流量計、６……NOX計、７……加算器、８，
９……乗算器、１０……加算器、１１……制御
器、１２……アンモニア流量調節弁、１５，１６
……アンモニア注入口、２０……アンモニア先行
注入回路、２１，２２……変化率検出器、２３…
…加算器、２４……ボイラ負荷または空気デマン
ド信号、３０……減算器、３１……PID調節計、
４０……アンモニア先行注入制御回路、４２……
係数器、４３……PID調節計、４４……アンモニ
ア流量調節弁、４５……アンモニア流量計。
Claims (1)
- １ 入口側に設けられたアンモニアの注入手段か
ら注入されるアンモニアの存在下に被処理ガス中
のNOXの接触還元を行う脱硝反応器を備えたア
ンモニア接触還元脱硝装置において、上記脱硝反
応器の中間部に、先行注入信号を基に送られる第
２のアンモニア注入手段を設けたことを特徴とす
るアンモニア接触還元脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58100135A JPS59225726A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | アンモニア接触還元脱硝装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58100135A JPS59225726A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | アンモニア接触還元脱硝装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59225726A JPS59225726A (ja) | 1984-12-18 |
| JPH0337965B2 true JPH0337965B2 (ja) | 1991-06-07 |
Family
ID=14265868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58100135A Granted JPS59225726A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | アンモニア接触還元脱硝装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59225726A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2725797B2 (ja) * | 1988-09-13 | 1998-03-11 | バブコツク日立株式会社 | 排ガス中の窒素酸化物除去装置 |
| JPH04200619A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-21 | Foster Wheeler Energy Corp | 煙道ガスの触媒脱窒制御方法及び装置 |
| CN102654776B (zh) * | 2012-04-16 | 2014-04-09 | 北京华能新锐控制技术有限公司 | 烟气脱硝的喷氨量控制方法和装置 |
| CN102759931B (zh) * | 2012-08-03 | 2015-09-02 | 北京华能新锐控制技术有限公司 | 烟气脱硝的控制方法和装置 |
-
1983
- 1983-06-07 JP JP58100135A patent/JPS59225726A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59225726A (ja) | 1984-12-18 |
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