(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを排出する装置からの被処理排ガス流量と脱硝装置入口ＮＯｘ濃度により入口総ＮＯｘ量を求め、出口ＮＯｘ濃度設定値と入口ＮＯｘ濃度により排ガスに対するアンモニアの先行モル比信号を求め、出口ＮＯｘ濃度設定値と検出値の偏差に基づいてモル比補正信号を求め、前記総ＮＯｘ量、先行モル比信号、モル比補正信号に基づき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、燃焼装置の負荷変化時には、排ガスを排出する装置の負荷量に基づいて仮りの入口ＮＯｘ濃度を算出し、この算出値を入口ＮＯｘ濃度検出値で補正し、補正後の入口ＮＯｘ濃度を使って前記入口総ＮＯｘ量および先行モル比信号を求めることを特徴とする燃焼装置の負荷変化時における脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法。
【請求項２】
燃焼装置からの被処理排ガス流量と該排ガスの脱硝装置入口ＮＯＸ  濃度とから入口総ＮＯＸ  量を算出する手段と、脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度設定値と入口ＮＯＸ  濃度とに基づき排ガスに対する先行モル比信号を演算する手段と、出口ＮＯｘ濃度設定値と検出値の偏差に基づきモル比補正信号を算出する手段と、前記先行モル比信号とモル比補正信号と前記総ＮＯＸ  量とから要求アンモニア流量信号を算出する手段と、この要求アンモニア流量信号とアンモニア流量検出値に基づきアンモニア流量調節弁を制御する手段とを備えた脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置において、燃焼装置の負荷変化時には該負荷量に基づき仮りの入口ＮＯＸ  濃度を算出し、この算出値を入口ＮＯＸ  濃度検出値で補正して前記入口ＮＯＸ  濃度とする手段と、燃焼装置の負荷安定時には入口ＮＯＸ  濃度検出器からの検出値を前記入口ＮＯＸ  濃度とするように切換える手段と、これら手段により得られた入口ＮＯＸ  濃度に基づき先行モル比信号および入口総ＮＯＸ  量を算出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、脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置に係り、特に燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減する脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置であって、燃焼装置の負荷変化時にも応答遅れの少ない脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置の系統を図４により、また脱硝装置へのアンモニア注入量制御についての従来の技術を図３に基づき説明する。
ガスタービン、燃焼装置等の排ガスを排出する装置から排出された排ガスは煙道１を通り脱硝触媒を内蔵した脱硝反応器２にてアンモニアガスと接触反応して排ガス中の窒素酸化物（以下ＮＯＸ  という）を除去された後、煙突３へと導かれる。一方、アンモニアガスはアンモニアガス母管４に設けられたアンモニアガス流量調節弁５で流量調節され、脱硝反応器２の上流に設けられたノズル６より注入される。
【０００３】
図３において、前記脱硝反応器２に注入する排ガスの流量信号７に脱硝反応器入口に設けられた入口ＮＯＸ  濃度分析計８からの生ＮＯＸ  濃度信号２５を乗算し、排ガス中のＮＯＸ  総量を算出する。一方、入口ＮＯＸ  濃度分析計８からのＮＯＸ  濃度を排ガスの基準酸素含有率（通常は６％）時に換算したＯ２  換算後のＮＯＸ  信号２６と脱硝反応器出口ＮＯｘ濃度設定信号発生器９の出力信号を演算器１０にて下記の（１）式の演算を行ない、出口ＮＯｘ濃度設定信号発生器９で設定した出口ＮＯｘ濃度値にするために必要な脱硝率を求め、これに相当する先行モル比信号１１ａに関数発生器１１で信号変換する。
【０００４】
【数１】
0003565607.tif 000002
【０００５】
一方、脱硝反応器出口に設けられた出口ＮＯｘ濃度分析計１２からのＯ２  換算後のＮＯＸ  濃度信号１２ａと脱硝反応器出口ＮＯｘ濃度設定値を減算器１３で比較し、偏差を比例積分器１４で比例積分動作させた後の信号１４ａ（モル比補正信号）で、加算器１５にて先に求めた先行モル比信号１１ａを修正し、修正モル比信号１５ａを求め、乗算器１６でＮＯＸ  総量信号と乗算して要求アンモニア流量信号１６ａを求め、アンモニア流量発信器１７による実測アンモニア流量信号と減算器１８で比較し、偏差を比例積分器１９で比例積分動作し、アンモニアガス流量調節弁５でアンモニア注入量を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、要求アンモニア流量信号を演算するために脱硝反応器入口に設けられたＮＯＸ  分析計の信号を使用している。しかしながら、ＮＯＸ  分析計はその測定原理上、分析計自身の応答遅れが約１分、排ガスサンプリング系統の遅れが約２分あり、合計で約３分程度の応答遅れがある。
【０００７】
したがって、燃焼装置などの排ガスを排出する装置の負荷変化等で反応器入口ＮＯＸ  濃度が変化しても、変化時のＮＯＸ  分析計からのＮＯＸ  信号出力は約３分後に検出されることとなり、必要なアンモニアガス流量の注入も必要な注入タイミングからその時間だけ遅れる問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、ＮＯＸ  分析計の応答遅れを補ない、必要なタイミングにて適切な量のアンモニアガスを注入することができる脱硝装置へ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。
【０００８】
【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）排ガスを排出する装置からの被処理排ガス流量と脱硝装置入口ＮＯｘ濃度により入口総ＮＯｘ量を求め、出口ＮＯｘ濃度設定値と入口ＮＯｘ濃度により排ガスに対するアンモニアの先行モル比信号を求め、出口ＮＯｘ濃度設定値と検出値の偏差に基づいてモル比補正信号を求め、前記総ＮＯｘ量、先行モル比信号、モル比補正信号に基づき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、燃焼装置の負荷変化時には、排ガスを排出する装置の負荷量に基づいて仮りの入口ＮＯｘ濃度を算出し、この算出値を入口ＮＯｘ濃度検出値で補正し、補正後の入口ＮＯｘ濃度を使って前記入口総ＮＯｘ量および先行モル比信号を求めることを特徴とする燃焼装置の負荷変化時における脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法。
（２）燃焼装置からの被処理排ガス流量と該排ガスの脱硝装置入口ＮＯｘ濃度とから入口総ＮＯｘ量を算出する手段と、脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度設定値と入口ＮＯｘ濃度とに基づき排ガスに対する先行モル比信号を演算する手段と、出口ＮＯｘ濃度設定値と検出値の偏差に基づきモル比補正信号を算出する手段と、前記先行モル比信号とモル比補正信号と前記総ＮＯｘ量とから要求アンモニア流量信号を算出する手段と、この要求アンモニア流量信号とアンモニア流量検出値に基づきアンモニア流量調節弁を制御する手段とを備えた脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置において、燃焼装置の負荷変化時には該負荷量に基づき仮りの入口ＮＯｘ濃度を算出し、この算出値を入口ＮＯｘ濃度検出値で補正して前記入口ＮＯｘ濃度とする手段と、燃焼装置の負荷安定時には入口ＮＯｘ濃度検出器からの検出値を前記入口ＮＯｘ濃度とするように切換える手段と、これら手段により得られた入口ＮＯｘ濃度に基づき先行モル比信号および入口総ＮＯｘ量を算出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。
【０００９】
【作用】
ガスタービン燃料流量信号のような燃焼装置の負荷信号から作成する脱硝反応器の模擬の入口ＮＯＸ  濃度信号は、実機の運転結果に基づいて各負荷における脱硝装置入口ＮＯＸ  濃度をあらかじめプログラム化して各負荷に応じて直ちに算出するようにしておくことにより、ＮＯＸ  濃度分析計から求めるＮＯＸ  濃度信号のように遅れの要素はない。しかし、プログラム値は固定のため、その時のガスタービン等の燃焼状態の違い等により微妙にＮＯＸ  濃度が変化した場合、プログラム値と多少ずれる欠点がある。一方、ＮＯＸ  分析計からのＮＯＸ  濃度は前述した応答遅れはあるものの、計器誤差は分析計フルスケールの±１％程度以内であり正確なＮＯＸ  値を検出可能である。
【００１０】
したがって、遅れのないプログラムＮＯＸ  濃度信号値と遅れはあるが正確なＮＯＸ  分析計からのＮＯＸ  濃度信号値の差分をプログラム化して各負荷に応じて算出したＮＯＸ  信号に加算すれば、実際のＮＯＸ  濃度に近い信号を作成することができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図１により説明する。
燃料流量指令装置２０からの信号を受け関数発生器２４で脱硝反応器入口生ＮＯＸ  濃度の仮信号２４ａをプログラムにより設定し、脱硝反応器入口ＮＯＸ  濃度計８からの生ＮＯＸ  濃度信号２５との偏差を減算器２１で求める。そしてこの偏差と前記したプログラム生ＮＯＸ  濃度信号を加算器２３で加算し、最終的な入口生ＮＯＸ  濃度信号とする。
【００１２】
また燃料流量指令器２０からの信号を受け、関数発生器２７で脱硝反応器入口Ｏ２  換算ＮＯＸ  濃度仮信号２７ａをプログラムにより設定し、この信号を前記した生ＮＯＸ  信号２５と同一の手法で減算器２１、加算器２３、Ｏ２  換算入口ＮＯＸ  濃度信号２６を用いて最終的なＯ２  換算入口ＮＯＸ  濃度信号を作成する。
なお、燃焼装置の負荷変化中は切替リレー２２をＸ２側に切替えて前記したようにプログラムＮＯＸ  濃度信号と、入口ＮＯＸ  濃度分析計８からの入口ＮＯＸ  濃度信号を用いて最終的な入口ＮＯＸ  濃度信号を作成するが、負荷が変化していない時は切替リレー２２をＸ１側に切替え、入口ＮＯＸ  濃度分析計８からの生ＮＯＸ  濃度信号２５、換算ＮＯＸ  信号２６がそのまま最終的なそれぞれのＮＯＸ  濃度信号となるようにする。
【００１３】
これは負荷変化していない時は脱硝反応器入口ＮＯＸ  濃度の変化はほとんどなく、入口ＮＯＸ  濃度分析計の応答遅れも制御上問題とはならないからである。そのため精度の高いＮＯＸ  分析計からのＮＯＸ  信号をそのまま使用するものである。
上記した実施例は、負荷変化時のＮＯＸ  濃度の変化幅および変化率の大きいガスタービン用脱硝装置を主体にして記載したものであるが、ボイラ用脱硝装置においても負荷変化時のＮＯＸ  分析計の応答遅れによるアンモニアガスの注入遅れは同じであり、これらについても同様の効果を得ることができる。
【００１４】
本実施例の効果について図２により説明する。負荷立上り時はＮＯＸ  濃度分析計からのＮＯＸ  濃度信号２８は約３分程度の応答遅れがあるが、プログラムＮＯＸ  濃度信号２９は遅れがないため実際のＮＯＸ  濃度値に近い値となる。
またプログラムＮＯＸ  濃度信号２９では実際のＮＯＸ  挙動に見られるオーバーシュート、アンダーシュート量のプログラムまでは設定困難であるが、プログラムＮＯＸ  濃度信号２９に本信号と分析計からのＮＯＸ  濃度信号２８の差分を加えた最終ＮＯＸ  濃度信号３０はそれが可能となる。またガスタービンの場合、燃料流量指令（負荷）とＮＯＸ  濃度の関係はリニアではなく、負荷上昇の過程でバーナ切替えがあり負荷上昇中に入口ＮＯＸ  濃度がいったん大きく低下し、その後急上昇するが、このような急激なＮＯＸ  挙動をＮＯＸ  分析計だけで検出することは不可能であるが、燃料流量指令とバーナ切替えのタイミングは一定の関係がある。したがって、この燃料流量指令によりプログラムしたプログラムＮＯＸ  濃度信号であればこのような急激なＮＯＸ  濃度変化があっても遅れの要素なく、実際のＮＯＸ  値に近い値を模擬することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、精度は高いが応答遅れがある分析計からのＮＯＸ  信号と応答遅れはないが固定値であるため実際のＮＯＸ  挙動とは多少のずれが生じるプログラムＮＯｘ濃度信号の両方の信号のメリットを取り入れることが可能となり、燃焼装置の負荷変化に即応して適切なアンモニア注入が実施でき、脱硝装置の性能を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例を示すアンモニア注入量制御系統図。
【図２】実施例の効果を示す図。
【図３】従来技術になるアンモニア注入量制御系統図。
【図４】ガスタービン用脱硝装置の系統図。
【符号の説明】
１…煙道、２…脱硝反応器、３…煙突、４…アンモニアガス母管、５…アンモニアガス流量調節弁、６…ノズル、７…排ガス流量信号、８…入口ＮＯＸ  濃度分析計、９…出口ＮＯｘ濃度設定信号発生器、１０…演算器、１１…関数発生器、１１ａ…先行モル比信号、１２…出口ＮＯｘ濃度分析計、１３…減算器、１４…比例積分器、１４ａ…モル比補正信号、１５…加算器、１５ａ…修正モル比信号、１６…乗算器、１６ａ…要求アンモニア流量信号、１７…アンモニア流量発信器、１７ａ…実測アンモニア流量信号、１８…減算器、１９…比例積分器、２０…燃料流量指令装置、２１…減算器、２２…切替リレー、２３…加算器、２４…関数発生器、２４ａ…入口生ＮＯＸ  濃度仮信号、２５…入口生ＮＯＸ  濃度信号、２６…Ｏ２  換算入口ＮＯＸ  濃度信号、２７…関数発生器、２８…分析計からのＮＯＸ  濃度信号、２９…プログラムＮＯＸ  濃度信号、３０…最終ＮＯＸ  濃度信号。
【図１】
0003565607.tif 000003
【図２】
0003565607.tif 000004
【図３】
0003565607.tif 000005
【図４】
0003565607.tif 000006