(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硝装置の入口ＮＯｘ  濃度と出口ＮＯｘ  濃度および同濃度設定値とにより必要アンモニアモル比信号を求め、この信号と排ガスの総ＮＯｘ  量とに基づいてアンモニア注入量設定信号を求め、該設定信号とアンモニア注入量測定値との偏差に基づいて脱硝装置へのアンモニア注入量を制御する方法において、出口ＮＯｘ  濃度の所定時間にわたる移動平均演算値と前記出口ＮＯｘ  濃度設定値との偏差に基づいて、前記アンモニア注入量設定信号を補正することを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方法。
【請求項２】
脱硝装置で処理すべき排ガスの総ＮＯｘ  量に応じてアンモニア注入量を制御する脱硝装置のアンモニア注入量制御装置において、処理すべき排ガス流量と入口ＮＯｘ  濃度と出口ＮＯｘ  濃度および濃度設定値とに基づいてアンモニア注入量信号を算出する手段と、出口ＮＯｘ  濃度の所定時間にわたる移動平均演算値を算出する移動平均演算器と、該演算値と出口ＮＯｘ  濃度設定値との偏差値に基づいてアンモニア注入量補正信号を算出する補正手段と、前記アンモニア注入量信号とアンモニア注入量補正信号とによりアンモニア注入量設定値を算出する手段と、このアンモニア注入量設定値とアンモニア注入量測定値とによりアンモニア流量調節弁を制御する手段とを設けたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置に係り、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方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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  およ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、二段燃焼およ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。
【０００４】
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わせた、いわゆるコンバインドプラントも用いられ、ＤＳＳ運転を行なって電力需要の多い中間のみ運転し、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。
【０００５】
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、図３に示すような脱硝装置が設置される。
図３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。
【０００６】
空気ダクト３１内の燃焼用空気は押込通風機３２にて昇圧され、空気予熱器３３にて排ガスダクト３４の排ガスによって加熱された後ウインドボックス３５よりボイラ３６へ供給される。
一方ボイラ３６内で燃焼した排ガスは、排ガスダクト３４でＮＨ３  注入管３７からのＮＨ３  によって脱硝されると共に、下流に配置した脱硝装置３８内の触媒３９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３３、集塵機４０、誘引通風機４１で昇圧され大気へ放出される。
【０００７】
ところが、かかる脱硝装置３８においては、触媒３９の種類によっても多少反応温度範囲は異なるが、最も脱硝効率の高い温度範囲は３００〜４００℃の比較的高温であり、温度範囲はいたって狭い。従って、中間負荷火力用のボイラやコンバインドサイクルのように常にＤＳＳ運転されるものにおいては、負荷変動によって排ガス温度が常に変動し、触媒３９の使用可能領域をはずれてしまう欠点がある。
【０００８】
この場合、触媒３９の使用ガス温度が高すぎると、触媒３９の組織が変化して触媒３９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３９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、これによって脱硝性能の追従性が悪くなる欠点がある。
【０００９】
それは、触媒３９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提案された、従来のＮＨ３  の注入量制御装置の代表的な例を図２に示す。
【００１０】
図２において、入口ＮＯｘ  濃度検出器１で検出された入口ＮＯｘ  信号１ａと、排ガス流量信号２２を演算器１１で演算し総ＮＯｘ  量信号１２を算出する。一方入口ＮＯｘ  信号１ａと出口ＮＯｘ  設定器６で設定された設定ＮＯｘ  信号６ａより必要モル比設定器８で必要モル比（ＮＯｘ  量とＮＨ３  量の比率）信号８ａを算出し、これに出口ＮＯｘ  濃度検出器３で検出された実測出口ＮＯｘ  信号３ａと設定ＮＯｘ  信号６ａとの偏差による補正を加算器７ａで行ない、この補正された必要モル比信号８ｂと先に述べた総ＮＯｘ  量信号１２とを演算器１３で演算し必要ＮＨ３  流量信号１４を算出する。
【００１１】
この必要ＮＨ３  流量信号１４と実測ＮＨ３  流量検出器４で検出された実測ＮＨ３  流量信号４ａを比較器９ｂで比較してその偏差信号１５を算出し、これを比例積分器１６で弁開度信号１７に変換して電空変換器１８により制御信号１９に変換し、ＮＨ３  配管２０のＮＨ３  流量調節弁２を開、閉する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、瞬間、瞬間における脱硝装置出口の窒素酸化物の濃度を規定値以下に保つ機能は有しているが、ある一定時間平均値での窒素酸化物濃度を一定値以下に抑制する機能を有していなかった。そのため、負荷変動等により、一時的に窒素酸化物の排出濃度が規定値を超えた場合、そのまま、時間平均値も規制値を超えてしまう問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、瞬時のＮＯｘ  排出量を規定値以下に保ちつつ、しかも時間平均のＮＯｘ  排出量を規制値以下に保つ機能をもつ脱硝装置のアンモニア注入量制御方法および装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
（１）脱硝装置の入口ＮＯｘ  濃度と出口ＮＯｘ  濃度および同濃度設定値とにより必要アンモニアモル比信号を求め、この信号と排ガスの総ＮＯｘ  量とに基づいてアンモニア注入量設定信号を求め、該設定信号とアンモニア注入量測定値との偏差に基づいて脱硝装置へのアンモニア注入量を制御する方法において、出口ＮＯｘ  濃度の所定時間にわたる移動平均演算値と前記出口ＮＯｘ  濃度設定値との偏差に基づいて、前記アンモニア注入量設定信号を補正することを特徴とする脱硝装置のアンモニア注入量制御方法。
（２）脱硝装置で処理すべき排ガスの総ＮＯｘ  量に応じてアンモニア注入量を制御する脱硝装置のアンモニア注入量制御装置において、処理すべき排ガス流量と入口ＮＯｘ  濃度と出口ＮＯｘ  濃度および濃度設定値とに基づいてアンモニア注入量信号を算出する手段と、出口ＮＯｘ  濃度の所定時間にわたる移動平均演算値を算出する移動平均演算器と、該演算値と出口ＮＯｘ  濃度設定値との偏差値に基づいてアンモニア注入量補正信号を算出する補正手段と、前記アンモニア注入量信号とアンモニア注入量補正信号とによりアンモニア注入量設定値を算出する手段と、このアンモニア注入量設定値とアンモニア注入量測定値とによりアンモニア流量調節弁を制御する手段とを設けたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、脱硝装置出口の窒素酸化物濃度の移動平均演算を行ない、その結果、時間平均の排出量が規制値を超える場合には、過剰にアンモニアを注入し、窒素酸化物濃度を低く抑えるようになるので、時間平均の規制値を超過することがない。
【００１６】
【実施例】
図１に、本発明によるアンモニア注入量制御回路の実施例を示す。図１において、図２と同一符号は図２と同一のものを示す。ボイラまたはガスタービンの燃焼排ガスは、脱硝装置３８の直前でアンモニア注入管３７によりアンモニアを注入され、脱硝装置により、排ガス中の窒素酸化物を低減されて、煙突より排出される。このような、脱硝装置において、脱硝装置の入口ＮＯｘ  濃度検出器１による入口ＮＯｘ  信号１ａと脱硝装置の出口ＮＯｘ  設定器６で設定された設定ＮＯｘ  信号６ａに基づきモル比設定器８により、必要モル比８ａの演算を行なう。これと脱硝装置出口ＮＯｘ  濃度検出器３による実測出口ＮＯｘ  信号３ａとの間に偏差がある場合は加算器７ａによりモル比の修正を行なう。
【００１７】
こうして得られた必要モル比信号８ｂを、排ガス量信号２２と、脱硝装置入口ＮＯｘ  濃度検出器１による入口ＮＯｘ  信号１ａとの乗算で計算される総ＮＯｘ  量信号１２に掛けることにより、必要とするアンモニア注入量信号１４を求める。
さらに、本発明においては、移動平均演算器５により、脱硝装置出口ＮＯｘ  濃度検出器３による実測出口ＮＯｘ  信号３ａの移動平均の演算を行なう。これにより求まる実測出口ＮＯｘ  の移動平均値５ａと出口ＮＯｘ  設定器６で設定された設定ＮＯｘ  信号６ａの差を減算器９ｃによって計算する。
【００１８】
この結果、ＮＯｘ  の移動平均値５ａが、設定ＮＯｘ  信号６ａを超過する場合は過剰のアンモニアを注入するよう、超過量に基づく関数発生器２３の出力値２３ａを上記した必要アンモニア注入量信号１４の値に加算する。この加算された最終的な必要アンモニア注入量信号１４ａをアンモニア流量４とアンモニア流量調節弁２で構成される回路の設定値として与える。
【００１９】
【発明の効果】
従来技術では、脱硝装置出口ＮＯｘ  量の瞬時値をある規定値以下に抑える機能しか有していなかった。このため、負荷変化等により、出口ＮＯｘ  量が一時的に規定値を超過した場合、時間平均値の排出量が、結果的に規制値を超過してしまうことになっていたが、本発明によれば、一時的にＮＯｘ  量が、規定値を超過しても、その後アンモニアを過剰に注入することによりこれを触媒中に含浸させ、ＮＯｘ  排出量を規定値より低く抑えることができる。その結果、時間平均値は規制値を満足するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、脱硝装置のアンモニア注入量制御回路を示す図。
【図２】従来技術による脱硝装置のアンモニア注入量制御回路を示す図。
【図３】脱硝装置が設置されたボイラの煙風道系統図。
【符号の説明】
１…入口ＮＯｘ  濃度検出器、２…アンモニア流量調節弁、３…出口ＮＯｘ  濃度検出器、４…ＮＨ３  流量検出器、５…移動平均演算器、６…出口ＮＯｘ  設定器、７…加算器、８…必要モル比設定器、９…減算器、１１…乗算器、１２…総ＮＯｘ  量信号、１３…乗算器、１４…必要ＮＨ３  流量信号、１４ａ…ＮＨ３  流量設定信号、１５…ＮＨ３  流量偏差信号、１９…制御信号、２０…ＮＨ３  配管、２２…排ガス流量信号、２３…関数発生器、３７…ＮＨ３  注入管、３８…脱硝装置。
【図１】
0003544716.tif 000002
【図２】
0003544716.tif 000003
【図３】
0003544716.tif 000004