(57)【要約】【課題】プロセス値の突変等により、プロセス値が一時的に設定値から逸脱しても、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができ、かつアンモニア等の還元剤の消費を最小限に抑えることができる処理装置の制御装置及び方法を提供する。【解決手段】処理装置に供給する添加剤の流量を制御する添加剤制御器１２と、処理装置の下流側の物質処理対象物の残存濃度または処理対象物と添加剤の反応による生成物濃度を検出する濃度検出器１４と、濃度検出器による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように添加剤制御器を制御する瞬時値制御回路１６と、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行う時間平均制御回路１８とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を添加剤と反応させて分解する処理装置の制御装置であって、
処理装置に供給する添加剤の流量を制御する添加剤制御器（１２）と、処理装置の下流側の物質処理対象物の残存濃度または該処理対象物と該添加剤の反応による生成物濃度を検出する濃度検出器（１４）と、該濃度検出器による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように添加剤制御器を制御する瞬時値制御回路（１６）と、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行う時間平均制御回路（１８）と、を備えたことを特徴とする処理装置の制御装置。
【請求項２】
前記時間平均制御回路（１８）は、所定の規定時間Ｔの開始時より時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δ＝Ｃ−Ａを積算し、この積算値を規定時間Ｔの残存時間で平均して修正値Ｄを出力する制御回路であり、
前記瞬時値制御回路（１６）は、瞬時値制御設定値Ｂに前記修正値Ｄを加算する加算器を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置の制御装置。
【請求項３】
前記処理装置は排ガス中のＮＯｘを還元剤と反応させて分解する排煙脱硝装置であり、前記処理対象物は排ガス中のＮＯｘであり、前記添加剤は排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤であり、前記濃度検出器はＮＯｘ検出器である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置の制御装置。
【請求項４】
処理対象物を還元剤と反応させて分解する処理装置の制御方法であって、
処理装置の下流側の物質処理対象物の残存濃度または該処理対象物と該添加剤の反応による生成物濃度の検出器による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように制御する瞬時値制御ステップ（Ａ）と、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行う時間平均制御ステップ（Ｂ）と、からなり、
前記時間平均制御ステップ（Ｂ）において、所定の規定時間Ｔの開始時より時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δ＝Ｃ−Ａを積算し、この積算値を規定時間Ｔの残存時間で平均して修正値Ｄを出力し、
前記瞬時値制御ステップ（Ａ）において、瞬時値制御設定値Ｂに前記修正値Ｄを加算する、ことを特徴とする処理装置の制御方法。
【請求項５】
前記処理装置は排ガス中のＮＯｘを還元剤と反応させて分解する排煙脱硝装置であり、前記処理対象物は排ガス中のＮＯｘであり、前記添加剤は排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤であり、前記濃度検出器はＮＯｘ検出器である、ことを特徴とする請求項４に記載の処理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置の制御装置及び方法に係り、更に詳しくは、アンモニアによる選択的接触還元法に基づく排煙脱硝装置の制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラ等の燃焼によって発生する排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために、図４に模式的に示す排煙脱硝装置が用いられている。この排煙脱硝装置は、アンモニアによる選択的接触還元法に基づくものであり、排ガス中のＮＯｘと還元剤として添加したアンモニア（ＮＨ３）とを触媒上で反応させ、無害な窒素（Ｎ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）に分解する方式である。この反応は、主として、（式１）で表わされる。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・（式１）
現在広く用いられている脱硝触媒の使用温度範囲は、約３００〜４００℃であるため、ボイラプラントの場合、節炭器（ＥＣＯ）と空気予熱器（ＡＨ）の間に脱硝反応器が組み込まれる。
【０００３】
上述した排煙脱硝装置の制御方法に関しては、例えば、特許文献１、特許文献２等に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５５−４４６３５７号公報
【特許文献２】
特開平１１−３１９４８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したアンモニアを用いた排煙脱硝装置では、例えば排煙脱硝装置の下流側にＮＯｘ検出器を設置し、この検出器によるＮＯｘの実測値が予め設定した設定値（例えば規制値）を超えないようにアンモニアの供給量を制御している。
【０００６】
しかし、ボイラ等のプラントでは、運転条件の急変、例えば負荷の急変、プロセス機器（ポンプ、ブロア等）の起動・停止等により、ＮＯｘの実測値（プロセス値）が急変動（突変と呼ぶ）することがある。このようなプロセス値の突変により、プロセス値が一時的に設定値（例えば規制値）を超えてしまうことがある。
【０００７】
このような突変においても、規制値を超えないようにするためには、通常運転時においても、設定値を規制値より十分低く設定する必要がある。しかしこの場合、アンモニアを必要以上に消費することになり、プラントの運転コストが上昇する問題点がある。
【０００８】
一方、プラントの設定値（例えば規制値）は、主として環境保護の観点から決定されているため、プロセス値の突変等により、一時的に設定値を超えても、ある一定時間内の平均値が規定値以下であれば、環境保護の目的を達成することができる。
そこで、ファジイ制御等を採用し、突変等が発生した場合に、その後の制御値を下げて、ある一定時間内の平均値が規定値となるよう制御する場合もある。
【０００９】
しかしファジイ制御は、複雑であり、制御内容の変更が困難な問題点がある。そのため、ファジイ制御が組込まれていても、予期しないプロセス値の突然変化には必ずしも対応できず、また制御不調時の調整も困難であった。
【００１０】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、プロセス値の突変等により、プロセス値が一時的に設定値から逸脱しても、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができ、かつアンモニア等の還元剤の消費を最小限に抑えることができる処理装置の制御装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、処理対象物を添加剤と反応させて分解する処理装置の制御装置であって、処理装置に供給する添加剤の流量を制御する添加剤制御器（１２）と、処理装置の下流側の物質処理対象物の残存濃度または該処理対象物と該添加剤の反応による生成物濃度を検出する濃度検出器（１４）と、該濃度検出器による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように添加剤制御器を制御する瞬時値制御回路（１６）と、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行う時間平均制御回路（１８）と、を備えたことを特徴とする処理装置の制御装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記処理装置は排ガス中のＮＯｘを還元剤と反応させて分解する排煙脱硝装置であり、前記処理対象物は排ガス中のＮＯｘであり、前記添加剤は排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤であり、前記濃度検出器はＮＯｘ検出器である。
【００１３】
上記本発明の構成によれば、瞬時値制御回路（１６）により、ＮＯｘ検出器（１４）による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように還元剤制御器（１２）を制御するので、還元剤制御器（１２）により排煙脱硝装置に供給する還元剤の流量を制御して、常に実測値Ａを瞬時値制御設定値Ｂに近づけることができる。
また、時間平均制御回路（１８）により、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行うので、プロセス値が一時的に設定値から逸脱しても、その後のバイアス操作により、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができる。
さらに、この時間平均制御回路（１８）により、通常運転時において設定値を規制値より低く設定する必要がなくなるため、還元剤（例えばアンモニア）を必要以上に消費することがなく、還元剤の消費を最小限に抑えることができ、プラントの運転コストを低減することができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記時間平均制御回路（１８）は、所定の規定時間Ｔの開始時より時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δ＝Ｃ−Ａを積算し、この積算値を規定時間Ｔの残存時間で平均して修正値Ｄを出力する制御回路であり、前記瞬時値制御回路（１６）は、瞬時値制御設定値Ｂに前記修正値Ｄを加算する加算器を有する。
【００１５】
この構成により、時間平均制御回路（１８）により修正値Ｄを出力し、瞬時値制御回路（１６）により瞬時値制御設定値Ｂにこの修正値Ｄを加算することにより、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができる。またこの瞬時値制御回路（１６）と時間平均制御回路（１８）は、構成及び制御内容が明確でシンプルであるため、瞬時値制御設定値Ｂ、時間平均制御設定値Ｃ、規定時間Ｔを変更するだけで制御内容の変更が可能であり、予期しないプロセス値の突変等にも容易に対応できる。さらに時間平均制御回路（１８）の制御が不調な時にも、この回路を切り離して瞬時値制御回路（１６）のみで従来の制御を継続できるので、時間平均制御回路（１８）の調整が容易である。
【００１６】
また、本発明によれば、処理対象物を還元剤と反応させて分解する処理装置の制御方法であって、処理装置の下流側の物質処理対象物の残存濃度または該処理対象物と該添加剤の反応による生成物濃度の検出器による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように制御する瞬時値制御ステップ（Ａ）と、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行う時間平均制御ステップ（Ｂ）と、からなり、前記時間平均制御ステップ（Ｂ）において、所定の規定時間Ｔの開始時より時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δ＝Ｃ−Ａを積算し、この積算値を規定時間Ｔの残存時間で平均して修正値Ｄを出力し、前記瞬時値制御ステップ（Ａ）において、瞬時値制御設定値Ｂに前記修正値Ｄを加算する、ことを特徴とする処理装置の制御方法が提供される。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記処理装置は排ガス中のＮＯｘを還元剤と反応させて分解する排煙脱硝装置であり、前記処理対象物は排ガス中のＮＯｘであり、前記添加剤は排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤であり、前記濃度検出器はＮＯｘ検出器である。
【００１８】
上記本発明の方法により、瞬時値制御ステップ（Ａ）により、修正値Ｄが０の場合に、排煙脱硝装置に供給する還元剤の流量を制御して、常に実測値Ａを瞬時値制御設定値Ｂに近づけることができる。また時間平均制御ステップ（Ｂ）により修正値Ｄが出力される場合には、瞬時値制御設定値Ｂに修正値Ｄを加算した値を修正された瞬時値制御設定値Ｂ’として、実測値Ａを修正された瞬時値制御設定値Ｂ’に近づけるように還元剤の流量を制御するので、規定時間Ｔの残存時間で所定の規定時間Ｔの差分（Δ＝Ｃ−Ａの積算値）を修正し、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の制御装置を備えた処理装置の模式図である。この例において、処理装置は排ガス中のＮＯｘを還元剤と反応させて分解する排煙脱硝装置であり、処理対象物は排ガス中のＮＯｘである。
図１において、１はボイラ、２は処理装置（排煙脱硝装置）、３はスタックであり、ボイラ１の排ガスが排煙脱硝装置２を介してスタック３から排気されるようになっている。なお本発明はボイラ用に限定されず、排ガス中にＮＯｘを含む燃焼装置の排煙脱硝装置に適用することができる。
【００２０】
排煙脱硝装置２は、処理対象物（排ガス中のＮＯｘ）を添加剤（排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤）と反応させて分解する装置である。この排煙脱硝装置２は、アンモニアによる選択的接触還元法に基づくものであり、排ガス中のＮＯｘと還元剤として添加したアンモニア（ＮＨ３）とを触媒上で反応させ、無害な窒素（Ｎ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）に分解する方式である。
【００２１】
図１に示すように、発明の制御装置１０は、添加剤制御器１２（この例では還元剤制御器）、濃度検出器１４（この例ではＮＯｘ検出器）、瞬時値制御回路１６及び時間平均制御回路１８を備える。
還元剤制御器１２は、例えば流量調節弁であり、瞬時値制御回路１６からの制御信号に応じて排煙脱硝装置２に供給する還元剤（この例ではアンモニア）の流量を制御するようになっている。またＮＯｘ検出器１４は、例えばＮＯｘ濃度センサであり、排煙脱硝装置２の下流側のＮＯｘ濃度を検出し、検出データを瞬時値制御回路１６及び時間平均制御回路１８に発信するようになっている。
なお、ＮＯｘ濃度を検出する以外に、排ガス中のＮ２、Ｈ２Ｏの濃度を検出して、処理装置入口と出口の濃度変化を使用してもよい。
【００２２】
図２は本発明の制御回路１６、１８の構成図である。
この図に示すように、瞬時値制御回路１６は、瞬時値制御設定値Ｂを設定する設定器１６ａ、瞬時値制御設定値Ｂに修正値Ｄを加算する加算器１６ｂ、加算器１６ｂの出力Ｂ’とＮＯｘ検出器１４の実測値Ａの差分Δ＝Ｂ’−Ａを計算する減算器１６ｃ、及び減算器１６ｃの出力を０に近づけるように還元剤制御器１２に制御信号を出力する比例積分器１６ｄとを有する。
この構成により、時間平均制御回路１８を切り離して瞬時値制御回路１６のみで制御する場合、修正値Ｄは０であり、従来の制御と同様にＮＯｘ検出器１４による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように還元剤制御器１２を制御する。
また、時間平均制御回路１８から修正値Ｄが出力される場合には、瞬時値制御設定値Ｂに修正値Ｄを加算した値を修正された瞬時値制御設定値Ｂ’として、実測値Ａを修正された瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように還元剤の流量を制御する。
【００２３】
また、図２において、時間平均制御回路１８は、所定の規定時間Ｔ（例えば１時間＝３６００ｓｅｃ）を設定する設定器１８ａ、時間平均制御設定値Ｃを設定する設定器１８ｂ、経過時間計算回路１８ｃ、時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δを計算ずる減算器１８ｄ、所定の規定時間Ｔの残存時間Ｔ’を演算する減算器１８ｅ、差分Δ＝Ｃ−Ａを積算する積算器１８ｆ、及び差分Δ＝Ｃ−Ａの積算値を残存時間Ｔ’で除算する除算器１８ｇとを有する。
この構成により、所定の規定時間Ｔの開始時より時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δ＝Ｃ−Ａを積算し、この積算値を規定時間Ｔの残存時間で平均して修正値Ｄを出力し、この修正値Ｄを瞬時値制御回路１６の加算器１６ｂで瞬時値制御設定値Ｂに加算し、瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行うようになっている。なお、時間平均制御設定値Ｃは瞬時値制御設定値Ｂと同一又はある一定時間内の平均値を所定の規定値以下になるように瞬時値制御設定値Ｂより低い値に設定する。
【００２４】
図３は、本発明の制御方法を模式的に示す説明図である。この図において、横軸は所定の規定時間Ｔの開始時よりの経過時間ｔ、縦軸はＮＯｘ検出器１４の実測値Ａである。また縦軸における水平な実線は設定値（瞬時値制御設定値Ｂ）であり、水平な破線は修正された瞬時値制御設定値Ｂ’である。
【００２５】
本発明の排煙脱硝装置の制御方法は、瞬時値制御ステップ（Ａ）と時間平均制御ステップ（Ｂ）とからなる。瞬時値制御ステップ（Ａ）では、排煙脱硝装置２の下流側のＮＯｘ検出器１２による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように制御する。従って、修正値Ｄが０の場合に、排煙脱硝装置に供給する還元剤の流量を制御して、常に実測値Ａを瞬時値制御設定値Ｂに近づけることができる。
【００２６】
また、本発明の制御方法では、時間平均制御ステップ（Ｂ）において、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように前記瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行う。すなわち、時間平均制御ステップ（Ｂ）において、所定の規定時間Ｔの開始時より時間平均制御設定値Ｃと実測値Ａとの差分Δ＝Ｃ−Ａを積算し、この積算値を規定時間Ｔの残存時間で平均して修正値Ｄを出力する。
従ってこの時間平均制御ステップ（Ｂ）により修正値Ｄが出力される場合には、図３に示すように、瞬時値制御設定値Ｂに修正値Ｄを加算した値を修正された瞬時値制御設定値Ｂ’として、実測値Ａを修正された瞬時値制御設定値Ｂ’に近づけるように還元剤の流量が制御される。
【００２７】
上述した本発明の構成によれば、瞬時値制御回路１６により、ＮＯｘ検出器１４による実測値Ａを所定の瞬時値制御設定値Ｂに近づけるように還元剤制御器１２を制御するので、還元剤制御器１２により排煙脱硝装置２に供給する還元剤の流量を制御して、常に実測値Ａを瞬時値制御設定値Ｂに近づけることができる。また、時間平均制御回路１８により、所定の規定時間Ｔ内において実測値Ａの平均を所定の時間平均制御設定値Ｃに近づけるように瞬時値制御設定値Ｂに対してバイアス操作を行うので、プロセス値が一時的に設定値から逸脱しても、その後のバイアス操作により、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができる。
さらに、この時間平均制御回路１８により、通常運転時において設定値を規制値より低く設定する必要がなくなるため、還元剤（例えばアンモニア）を必要以上に消費することがなく、還元剤の消費を最小限に抑えることができ、プラントの運転コストを低減することができる。
【００２８】
また、時間平均制御回路１８により修正値Ｄを出力し、瞬時値制御回路１６により瞬時値制御設定値Ｂにこの修正値Ｄを加算することにより、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができる。
またこの瞬時値制御回路１６と時間平均制御回路１８は、構成及び制御内容が明確でシンプルであるため、瞬時値制御設定値Ｂ、時間平均制御設定値Ｃ、規定時間Ｔを変更するだけで制御内容の変更が可能であり、予期しないプロセス値の突変等にも容易に対応できる。さらに時間平均制御回路１８の制御が不調な時にも、この回路を切り離して瞬時値制御回路１６のみで従来の制御を継続できるので、時間平均制御回路１８の調整が容易である。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明では、は設定値に対する瞬時値制御（設定値との偏差の比例＋積分制御）を行う瞬時値制御回路１６を基本（ベース）とし、時間平均制御を瞬時値制御の設定に対するバイアスという形で行わせるものとした。すなわち、時間平均制御は、規定時間の監視開始より随時設定値と実測値とのズレを積算して、以降の規定時間終了までのズレ分との平均が±０となるように瞬時値制御設定値に対してバイアス操作を行うものとした。
この構成により、時間平均制御は現時点までの結果より以降の制御に修正を加えるものであり、予期しないプロセスの変化に対しても以降の制御が修正していくため対応可能である。また、時間平均制御自体の調整個所はなく、最終的な制御は通常の瞬時値制御にて行うため瞬時値制御のみの調整にて対応可能である。
【００３１】
従って、本発明の処理装置の制御装置及び方法は、プロセス値の突変等により、プロセス値が一時的に設定値から逸脱しても、ある一定時間内の平均値を所定の規定値以下に制御することができ、かつアンモニア等の還元剤の消費を最小限に抑えることができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置を備えた排煙脱硝装置の模式図である。
【図２】本発明の制御回路の構成図である。
【図３】本発明の制御方法を模式的に示す説明図である。
【図４】従来の排煙脱硝装置の構成図である。
【符号の説明】
１  ボイラ、２  処理装置（排煙脱硝装置）、３  スタック、
１０  制御装置、１２  添加剤制御器（還元剤制御器、流量調節弁）、
１４  濃度検出器（ＮＯｘ検出器、ＮＯｘ濃度センサ）、
１６  瞬時値制御回路、１６ａ  設定器、
１６ｂ  加算器、１６ｃ  減算器、１６ｄ  比例積分器、
１８  時間平均制御回路、１８ａ設定器、１８ｂ設定器、
１８ｃ経過時間計算回路、１８ｄ減算器、１８ｅ減算器、
１８ｆ  積算器、１８ｇ  除算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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