(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの流通経路にアンモニア（以下「ＮＨ３」）を供給し、触媒の存在下に、排ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」）をＮＨ３と反応させて水と窒素に変換するアンモニア接触還元法による脱硝処理方法において、
排ガス流通経路の入口側で測定される排ガスの流量およびＮＯｘ濃度に基づいて、脱硝反応に必要な理論上のＮＨ３供給量（以下「ＮＨ３理論供給量」）Ｑ１を算出すると共に、流通経路の出口側で測定されるＮＯｘ濃度と、予め設定された出口側のＮＯｘ濃度の目標値との差に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１の過不足量（以下「ＮＨ３過不足量」）Ｑ２１を算出し、
脱硝処理操業で一定期間収集されたＮＨ３過不足量Ｑ２１と、そのときの脱硝処理条件との相関解析により求められた相関に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１に対する補正ＮＨ３量Ｑ３１を算出し、これを前記ＮＨ３理論供給量Ｑ１に加算することにより補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１’（=Ｑ１＋Ｑ３１）を得、
排ガスに対するＮＨ３供給量を、前記補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１’とＮＨ３過不足量Ｑ２１との加算量（Ｑ１’＋Ｑ２１）に制御することを特徴とする排ガスの脱硝処理方法。
【請求項２】
脱硝触媒を内蔵した排ガス流通経路に、アンモニア供給装置からアンモニア（以下「ＮＨ３」）を供給して排ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」）をＮＨ３と反応させ、水と窒素に変換するアンモニア接触還元法による脱硝処理装置において、
流通経路の入口側で測定される排ガスの流量およびＮＯｘ濃度から、脱硝反応に必要な理論上のＮＨ３理論供給量Ｑ１を算出する計算手段（以下「ＮＨ３理論供給量計算手段」）１５、
流通経路の出口側で検出されるＮＯｘ濃度と、予め設定された出口側のＮＯｘ濃度の目標値との差に基づいて、ＮＨ３理論供給量の過不足量Ｑ２１を算出する計算手段（以下「ＮＨ３過不足量計算手段」）１６、
ＮＨ３過不足量計算手段１６により算出されるＮＨ３過不足量Ｑ２１と、そのときの脱硝処理条件とを一定期間収集するデータ収集器２１、収集された上記データの相関解析に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１を補正するための補正量関数を演算する補正量関数導出器２２、補正量関数導出器２２により導出される補正量関数に基づいて補正ＮＨ３量Ｑ３１を算出する補正ＮＨ３量計算手段２４、補正量計算手段２４により算出された補正ＮＨ３量Ｑ３１を上記ＮＨ３理論供給量Ｑ１と加算する加算器２５、
加算器２５により得られる補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１’（=Ｑ１＋Ｑ３１）と、
ＮＨ３過不足量計算手段１６の算出値Ｑ２１とを加算する加算器１７を有し、その加算値（Ｑ１’＋Ｑ２１）をアンモニア供給装置のアンモニア供給量制御信号として、排ガス流通経路に対するＮＨ３供給量が制御されることを特徴とする排ガス脱硝装置。
【請求項３】
排ガスの流通経路にアンモニア（以下「ＮＨ３」）を供給し、触媒の存在下に、排ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」）をＮＨ３と反応させて水と窒素に変換するアンモニア接触還元法による脱硝処理方法において、
排ガス流通経路の入口側で測定される排ガスの流量およびＮＯｘ濃度に基づいて、脱硝反応に必要な理論上のＮＨ３供給量（以下「ＮＨ３理論供給量」）Ｑ１を算出すると共に、流通経路の出口側で測定されるＮＯｘ濃度および酸素濃度から、出口側排ガスの換算ＮＯｘ濃度を求め、その換算ＮＯｘ濃度と、予め設定された出口側の換算ＮＯｘ濃度の目標値との差に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１の過不足量（以下「ＮＨ３過不足量」）Ｑ２２を算出し、
脱硝処理操業で一定期間収集されたＮＨ３過不足量Ｑ２２と、そのときの脱硝処理条件との相関解析により求められた相関に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１に対する補正ＮＨ３量Ｑ３２を算出し、これを前記ＮＨ３理論供給量Ｑ１に加算することにより補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１”（=Ｑ１＋Ｑ３２）を得、
排ガスに対するＮＨ３供給量を、前記補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１”とＮＨ３過不足量Ｑ２２との加算量（Ｑ１”＋Ｑ２２）に制御することを特徴とする排ガスの脱硝処理方法。
【請求項４】
脱硝触媒を内蔵した排ガス流通経路に、アンモニア供給装置からアンモニア（以下「ＮＨ３」）を供給して排ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」）をＮＨ３と反応させ、水と窒素に変換するアンモニア接触還元法による脱硝処理装置において、
流通経路の入口側で測定される排ガスの流量およびＮＯｘ濃度から、脱硝反応に必要な理論上のＮＨ３理論供給量Ｑ１を算出する計算手段（以下「ＮＨ３理論供給量計算手段」）１５、
流通経路の出口側で測定されるＮＯｘ濃度および酸素濃度から、換算ＮＯｘ濃度を算出する計算手段（以下「換算ＮＯｘ濃度計算手段」）１８、および換算ＮＯｘ濃度計算手段１８の算出値と、予め設定された出口側の換算ＮＯｘ濃度の目標値との差に基づいて、ＮＨ３理論供給量の過不足量Ｑ２２を算出する計算手段（以下「ＮＨ３過不足量計算手段」）１９、
ＮＨ３過不足量計算手段１９により算出されるＮＨ３過不足量Ｑ２２と、そのときの脱硝処理条件とを一定期間収集するデータ収集器２１、収集された上記データの相関解析に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１を補正するための補正量関数を演算する補正量関数導出器２２、補正量関数導出器２２により導出される補正量関数に基づいて補正ＮＨ３量Ｑ３２を算出する補正ＮＨ３量計算手段２４、補正量計算手段２４により算出された補正ＮＨ３量Ｑ３２を上記ＮＨ３理論供給量Ｑ１と加算する加算器２５、
加算器２５により得られる補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１”（=Ｑ１＋Ｑ３２）と、
ＮＨ３過不足量計算手段１６の算出値Ｑ２２とを加算する加算器１７を有し、その加算値（Ｑ１”＋Ｑ２２）を、アンモニア供給装置のアンモニア供給量制御信号として、排ガス流通経路に対するＮＨ３供給量が制御されることを特徴とする排ガス脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排ガス中の窒素酸化物を、アンモニア接触還元法により除去する脱硝方法およびその装置に関し、特に排ガス流量の急変，使用燃料の変更，空燃比の変更等の脱硝条件の急激な変化を伴うような脱硝処理条件においても、アンモニアの供給を適正量に制御し、未反応ＮＨ3 の漏出を生じることなく、効率よく脱硝処理を遂行し得るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒素酸化物（以下「ＮＯX 」）を含む排ガスにアンモニア（以下「ＮＨ3 」）を供給し、触媒の存在下に、下記の反応を生起させて、ガス中のＮＯX を水と窒素とに変換するアンモニア接触還元法による脱硝処理は、乾式処理であること、装置構成が比較的簡素であること等により、各種工業炉用加熱炉や大型ボイラ等から排出される燃焼排ガスの脱硝処理法として使用されている。
ＮＯ＋ＮＨ3 ＋1/4 Ｏ2 →Ｎ2 + 2/3 Ｈ2 Ｏ
上記脱硝処理において、排ガスに対するＮＨ3 供給量が不足すると、脱硝反応率の低下をきたし、これと反対にＮＨ3 が過剰に供給された場合は、余分のＮＨ3 が未反応のまま排ガスと共に大気中に漏出することになる。未反応ＮＨ3 を漏出させずに、ＮＯX 濃度が目標値ないし設定値を満足するように脱硝処理を効率よく遂行するには、排ガスに対するＮＨ3 供給量の適正な制御を確保することが不可欠である。
そのため、負荷変動を伴う炉の燃焼排ガスの脱硝処理におけるＮＨ3 供給量の制御には、（ａ）脱硝処理前の排ガス組成の分析値に基いて、脱硝反応の理論量に相当するＮＨ3 量を供給する方法、または（ｂ）処理後のガス組成の分析値に基づいて、脱硝反応に必要なＮＨ3 量を供給する方法、が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、燃焼排ガス量の急変，使用燃料の変更，空燃比の変更等に伴う脱硝処理条件の変動が激しい場合、ＮＨ3 供給量の制御を、上記従来のａ法やｂ法により実施しても、効率的な脱硝処理を維持することが困難である。例えば、鋼板の加熱焼鈍炉では、炉の負荷の上昇に伴って、数分以内の短時間で排ガス量やＮＯX 濃度が大きく変動する。このような急激な変動を生じた場合、ａ法ではその変動に対する応答の遅延（ＮＨ3 の理論供給量と実操業状態との不一致）による脱硝反応率の低下・出口側のＮＯX 濃度の上昇、あるいは未反応ＮＨ3 の漏出等の不都合を生じる。ｂ法による場合も、分析値のフィードバックの遅れ等により、ＮＨ3 供給量の過不足をきたし、出口側のＮＯX 濃度の上昇、未反応ＮＨ3 の漏出等の不都合を免れない。
【０００４】
更に、ＮＨ3 流量制御装置についても、その流量制御範囲の下限値は、幅広いものでも、最大流量の約１／２０程度であるため、実操業に必要なＮＨ3 流量制御範囲（実操業では、上記下限値より小さい値となる場合も少なくない）の全体に亘って信頼性のある流量制御を確保することは困難である。このことは、いかに理論ＮＨ3 量を適正に導出しても、ＮＨ3 量を理論どおりに投入することが不可能であることを意味しており、実際のＮＨ3 量の供給能力限界による脱硝性能の低下および未反応ＮＨ3 の流出も避け得ない。
燃焼条件が急激に変動する場合だけでなく、炉の運転が一定領域に安定している場合であっても、低負荷運転過程においては、バーナのオン−オフ制御を行うのが通常であるため、そのオン−オフ制御による着火・消火の繰り返しにより、排ガス量は少ないながらも、ＮＯX 濃度や排ガス温度が小きざみに急変する。それに伴い、必要なＮＨ3 供給量も少量域で急激な増減変動を繰り返すため、前述と同様の不都合が生じる。
【０００５】
また、ＮＨ3 の供給操作（空気等でガス化して排ガスに供給される）に伴う空気等の混入により、本来の脱硝反応とは無関係に、出口側のＯ2 濃度が上昇する場合がある。このような場合、ＮＨ3 供給量が適正で、出口側におけるＮＯX 濃度が低い場合であっても、換算ＮＯX 濃度（ＭＡＴ）が高くなるので、換算ＮＯX 濃度による排ガス規制が行われる場合に問題となる。特に、Ｏ2 濃度の変動が換算値を大きく左右する換算方式（Ｏ2 ０％換算等）による場合の影響は、無視できない大きさとなる。
その対策として、ＮＨ3 のガス化に使用する空気のＯ2 濃度を低減させることも考えられるが、実操業でそのような措置を講ずることはコスト的にも困難であり、通常はＮＨ3 を過剰に供給し、出口側ＮＯX 濃度をより低い値に低減する方法が採用されている。しかし、従来のＮＨ3 量制御方法では、ＮＨ3 供給量を適正な過剰量に制御することは困難であり、また過剰量のＮＨ3 の供給が常時（過剰の供給を必要としないときにも）連続的に行われるため、ＮＨ3 の無駄な消費と、未反応ＮＨ3 の流出を余儀なくされることにもなる。
本発明は、上記従来法における欠点を解消し、負荷変動に伴う脱硝反応条件の急激な変化に対する応答性を高め、脱硝処理後の出口側のＮＯX 濃度を目標値ないし規制値以下に維持することを優先しつつ、未反応ＮＨ3 の流出量を可及的に少なくすることができる脱硝方法および装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンモニア接触還元方式による第一の排ガス脱硝方法（請求項１）は、
排ガス流通経路の入口側で測定される排ガスの流量およびＮＯｘ濃度に基づいて、脱硝反応に必要な理論上のＮＨ３供給量（以下「ＮＨ３理論供給量」）Ｑ１を算出すると共に、流通経路の出口側で測定されるＮＯｘ濃度と、予め設定された出口側のＮＯｘ濃度の目標値との差に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１の過不足量（以下「ＮＨ３過不足量」）Ｑ２１を算出し、
脱硝処理操業で一定期間収集されるＮＨ３過不足量Ｑ２１と、そのときの脱硝処理条件との相関解析により求められる相関に基づいてＮＨ３理論供給量Ｑ１を補正し、補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１’（=Ｑ１＋Ｑ３１）を前記ＮＨ３過不足量Ｑ２１と加算して、排ガスに対するＮＨ３供給量を、その加算量（Ｑ１'＋Ｑ２１）に制御する流量制御が行われる。（図３）。
【０００７】
本発明の第二の脱硝処理方法（請求項３）は、
排ガス流通経路の入口側で測定される排ガスの流量およびＮＯｘ濃度に基づいて、脱硝反応に必要な理論上のＮＨ３供給量（以下「ＮＨ３理論供給量」）Ｑ１を算出すると共に、流通経路の出口側で測定されるＮＯｘ濃度および酸素濃度から、出口側排ガスの換算ＮＯｘ濃度を求め、その換算ＮＯｘ濃度と、予め設定された出口側の換算ＮＯｘ濃度の目標値との差に基づいて、ＮＨ３理論供給量Ｑ１の過不足量（以下「ＮＨ３過不足量」）Ｑ２２を算出し、
脱硝処理操業で一定期間収集されるＮＨ３過不足量Ｑ２２と、そのときの脱硝処理条件との相関解析により求められる相関に基づいてＮＨ３理論供給量Ｑ１を補正し、補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１”（=Ｑ１＋Ｑ３２）を、前記ＮＨ３過不足量Ｑ２２と加算して、排ガスに対するＮＨ３供給量を、その加算量（Ｑ１”＋Ｑ２２）に制御する流量制御が行われる（図５）。
【０００８】
本発明の第一の脱硝処理方法を実施するための脱硝装置（請求項２）は、
ＮＨ３理論供給量Ｑ１を算出する計算手段（以下「ＮＨ３理論供給量計算手段」）１５、ＮＨ３理論供給量の過不足量Ｑ２１を算出する計算手段（以下「ＮＨ３過不足量計算手段」）１６、上記ＮＨ３理論供給量Ｑ１を、脱硝処理操業過程で一定期間収集された脱硝条件との相関に基づいて補正するための補正ＮＨ３量Ｑ３１を算出する演算制御回路（後記）および補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１’（=Ｑ１＋Ｑ３１）を前記ＮＨ３過不足量Ｑ２１と加算する加算器１７等を備え、加算器１７の算出信号（Ｑ１’＋Ｑ２１）を、ＮＨ３流量制御装置１０の制御信号として、排ガス流通経路に対するＮＨ３供給量が制御される回路構成を有している（図３）。
本発明の第二の脱硝処理方法を実施するための脱硝装置（請求項４）は、
ＮＨ３理論供給量計算手段１５、ＮＨ３理論供給量の過不足量Ｑ２２を算出するＮＨ３過不足量計算手段１９、上記ＮＨ３理論供給量Ｑ１を、脱硝処理操業過程で一定期間収集された脱硝条件との相関に基づいて補正するための補正ＮＨ３量Ｑ３２を算出する演算制御回路（後記）、および補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１"（=Ｑ１＋Ｑ３２）を前記ＮＨ３過不足量Ｑ２２と加算する加算器１７等を備え、加算器１７の算出信号（Ｑ１"＋Ｑ２２）を、ＮＨ３流量制御装置１０の制御信号として、排ガス流通経路に対するＮＨ３供給量が制御される回路構成を有している（図５）。
【０００９】
上記脱硝装置におけるＮＨ３理論供給量Ｑ１を、実操業の具体的な脱硝条件との相関に基づいて補正するための制御回路構成は次のようである。
その制御回路（図3,図5中「ブロックＣ」）は、ＮＨ３過不足量計算手段１６の計算値Ｑ２１（換算ＮＯｘ濃度制御の場合はＮＨ３過不足量計算手段１９の計算値Ｑ２２）と、
そのときの脱硝処理条件とを一定期間収集するデータ収集器２１、収集されたデータの相関解析に基づいてＮＨ３理論量Ｑ１に対する補正量関数を演算する補正量関数導出器２２、補正量関数導出器２２より導出される補正量関数に基づいて補正ＮＨ３量Ｑ３１（換算ＮＯｘ濃度制御の場合はＱ３２）を算出する補正ＮＨ３量計算手段２４等からなる。
補正ＮＨ３量Ｑ３１（またはＱ３２）は加算器２５でＮＨ３理論供給量Ｑ１に加算され、その加算処理により補正されたＮＨ３理論供給量Ｑ１’（=Ｑ１＋Ｑ３１）、またはＱ１”（=Ｑ１＋Ｑ３２）は、加算器１７において、ＮＨ３過不足量計算手段１６の算出値Ｑ２１（またはＮＨ３過不足量計算手段１９の算出値Ｑ２２）と加算される。
その加算値Ｑ１’＋Ｑ２１（ＮＯｘ濃度制御の場合）、またはＱ１”＋Ｑ２２（換算ＮＯｘ濃度制御の場合）を、ＮＨ３流量制御装置１０の制御信号として、排ガス流通経路に対するＮＨ３供給量の制御が行われる。
【００１０】
【作用】
アンモニア接触還元法による脱硝反応は、反応前の排ガスのＮＯX 量等に基づいて算出されるＮＨ3 の理論量を排ガスに投入することによって、未反応ＮＨ3 の流出を最小限に抑えつつ所定の脱硝反応を確保し得るはずであるが、前述のように従来の制御法では、負荷変動に対する応答性の低さ、処理条件の変動等に伴う反応理論式からのズレ（ＮＨ3 量の過不足）等による不都合を免れず、更に所望の換算ＮＯX 値を得たい場合にも、ＮＨ3 供給時の空気混入による換算ＮＯX 値の見掛け上の値が高くなる等の不都合も回避することができない。
本発明は、これと異なって、ＮＨ3 の理論量の投入を行うと共に、その理論量の投入だけでは、脱硝処理条件の変化、あるいはＮＨ3 供給回路の流量制御装置の制御能力限界域にＮＨ3 理論供給量が入った場合の制御性能の不安定さ、に起因して短期的・短周期的に生じる不具合を、出口側の排ガス成分分析結果に基づいて算出されるＮＨ3 過不足量を加算して投入することにより、効果的に回避することを可能にしている。また、脱硝触媒の劣化や排ガス流通経路（排ガスダクト）の詰まり等のような長期間・長周期で生じるの反応条件の変動に対しては、一定期間毎に脱硝処理条件のデータ収集を行い、収集されたデータと脱硝処理効果との間の相関解析により、ＮＨ3 理論供給量を補正し、適正化することにより、所望の脱硝性能を維持・確保することを可能にしている。
【００１１】
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明は、反応前の排ガスＮＯX 濃度等に基づいてＮＨ3 理論供給量Ｑ1 を算出するフィードフォワード制御操作と、反応後の排ガスのＮＯX 濃度目標値と実測されるＮＯX 濃度との差に基づいてＮＨ3 理論量の過不足分Ｑ21を算出するフィードバック制御操作を並行して実施し、ＮＨ3 供給量を、その加算値に制御するようにしているので、その制御効果として、処理条件の変動に対する良好な応答性を有し、ＮＨ3 供給量の不足による反応効率の低下や、過剰供給による未反応ＮＨ3 の漏出が抑制防止され、常時良好は脱硝処理が遂行される。
【００１２】
また、本発明は、換算ＮＯX 濃度（ＭＡＴ）〔例えば、Ｏ2 ０％換算の場合、ＭＡＴ％＝ＮＯX ％×２１／（２１−Ｏ2 ％）〕により排ガス規制が行われる場合のＮＨ3 供給量の制御として、反応後の排ガスの実測される換算ＮＯX 濃度と、予め設定されたＭＡＴの目標値との差に基づいて、ＮＨ3 理論量Ｑ1 の過不足分Ｑ22を求め、これを前記ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 と加算して、ＮＨ3 供給量を制御するようにしているので、この場合もフィードフォワード制御とフィードバック制御の重畳効果として、処理条件の変動に対する良好な応答性のもとに、未反応ＮＨ3 の流出を抑制しつつ、換算ＮＯX 濃度の目標値を達成するに必要な脱硝性能を得ることができる。
【００１３】
更に、上記各脱硝処理において、一定期間の操業過程で収集される脱硝条件と、ＮＨ3 過不足量Ｑ21（換算ＮＯX 濃度制御の場合はＱ22）の相関解析により求められる相関に基づいてＮＨ3 理論量Ｑ1 を補正し、補正されたＮＨ3 理論量Ｑ1 ' （換算ＮＯX 濃度制御の場合はＱ1 ''）に、ＮＨ3 過不足量Ｑ21（換算ＮＯX 濃度制御の場合はＱ22）を加算して、排ガスに対するＮＨ3 供給量をその加算量に制御する操作を付加する場合は、排ガスに対するＮＨ3 供給量がより適正化され、脱硝性能が更に高められる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の脱硝処理を実施するための脱硝装置の制御回路構成の例を示している。
また、図２は、排ガスをＮＯX 濃度で管理する場合の脱硝処理において、ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 と、ＮＨ3 過不足量計算手段１６の算出値Ｑ21との加算値（Ｑ1 ＋Ｑ21）をＮＨ3 供給量の制御信号として、排ガスに対するＮＨ3 投入を行う制御形態、
図３は、図２におけるＮＨ3 投入量の制御をより適正なものとするために、ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 を、実操業のデータとの相関に基づいて補正し、補正されたＮＨ3 理論供給量Ｑ1 ' とＮＨ3 過不足量計算手段１６の算出値Ｑ21との加算値（Ｑ1 ' ＋Ｑ21）をＮＨ3 供給量の制御信号として、ＮＨ3 投入を行う制御形態、
図４は、排ガスを換算ＮＯX 濃度で管理する場合の脱硝処理において、ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 と、ＮＨ3 過不足量計算手段１９の算出値Ｑ22との加算値（Ｑ1 ＋Ｑ22）をＮＨ3 供給量の制御信号として、排ガスに対するＮＨ3 投入を行う制御形態、
図５は、図４におけるＮＨ3 投入量の制御をより適正なものとするために、ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 を、実操業のデータとの相関に基づいて補正し、補正されたＮＨ3 理論供給量Ｑ1 ''とＮＨ3 過不足量計算手段１６の算出値Ｑ22との加算値（Ｑ1 ''＋Ｑ22）をＮＨ3 供給量の制御信号として、ＮＨ3 投入を行う制御形態、をそれぞれ示している。
【００１５】
図中、１は燃焼装置、３はアンモニア混合器、４は触媒塔であり、アンモニア混合器３と触媒塔４とで脱硝装置本体が構成されている。アンモニアガス混合器３は、アンモニア貯蔵槽６からアンモニア・空気混合器６ａを介して送給されるアンモニアガスを排ガス中に添加混合する。１０はＮＨ3 流量制御装置（７は流量調節弁，８は流量検出器）である。
燃焼装置１の排ガスは、排ガス流路２を介して脱硝装置に導入され、ＮＨ3 混合器３，触媒塔４を通過して脱硝処理され、煙突５から放出される。
燃焼装置１には、燃料ガス流量を検出する検出器１a が設けられ、脱硝装置の入口側の排ガス流路には、ＮＯX 濃度検出器１１，Ｏ2 濃度検出器１２、および排ガス流量演算手段１２ａ等が設けられている。
ＮＨ3 理論供給量計算器１５は、上記各検出器の検出信号に基づいて、燃焼排ガス中のＮＯX 濃度（または換算ＮＯX 濃度）を目標値に低減させるのに必要なＮＨ3 の理論供給量Ｑ1 〔＝ＮＯX 量（ ppm）×排ガス量（ m3 /h）×ＮＨ3 モル換算係数〕を算出し、その算出値Ｑ1 は加算器１７に入力される。
【００１６】
排ガス流通経路の出口側には、反応後の排ガスの組成分析のためのＮＯX 濃度検出器１３，Ｏ2 濃度検出器１４が設けられ、その検出信号は、ブロックＡ、またはブロックＢの制御回路に入力される。ブロックＡは、処理後の排ガスをＮＯX 濃度で管理する場合に使用される回路部分であり、ブロックＢは換算ＮＯX 濃度（ＭＡＴ）で管理する場合に使用される回路部分である。
ブロックＡの制御回路は、目標ＮＯX 濃度設定手段１３ａを付帯する減算器１３ｂ、ＮＨ3 過不足量計算手段１６等からなる。減算器１３ｂは、ＮＯX 濃度検出器１３からの検出信号が入力され、そのＮＯX 濃度検出値と目標ＮＯX 濃度との差値を出力する。ＮＨ3 過不足量計算手段１６は、減算器１３ｂの出力信号および排ガス流通経路の入口側からの検出信号※Ｓ（反応前の排ガスＮＯX 濃度，排ガス流量演算値等）に基づいて、ＮＨ3 過不足量Ｑ21〔Ｑ21(m3 /h) ＝（ＮＯX 実測値−ＮＯX 目標値）ppm ×排ガス流量（m 3 /h) ×ＮＨ3 モル換算比〕を算出するための演算を行い、あるいはその差値によるＰＩＤ制御演算を行う。
ＮＨ3 過不足量計算手段１６の算出値は、図２に示すように、切換弁２０を介して加算器１７に入力され、前記ＮＨ3 理論量計算手段１５から出力された算出値Ｑ21と加算される。その加算値（Ｑ1 ＋Ｑ21）は、ＮＨ3 流量制御装置１０にその制御信号として入力される。
【００１７】
他方、換算ＮＯX 濃度を制御するためのブロックＢの制御回路は、換算ＮＯX 濃度計算手段１８、目標換算ＮＯX 濃度設定手段１８ａを付帯した減算器１８ｂ、およびＮＨ3 過不足量計算手段１９等により構成されている。
換算ＮＯX 濃度計算手段１８は、出口側のＮＯX 濃度検出器１３およびＯ2 濃度検出器１４からの検出信号に基づいて、換算ＮＯX 濃度を算出し、減算器１８ｂに出力する。減算器１８ｂは、その換算ＮＯX 濃度と目標換算ＮＯX 濃度との差値を算出する。ＮＨ3 過不足量計算手段１９は、減算器１８ｂからの出力信号およびおよび排ガス流通経路の入口側からの検出信号※Ｓに基づいて、ＮＨ3 過不足量Ｑ22〔Ｑ22(m3 /h) ＝（ＭＡＴ算出値−ＭＡＴ目標値）ppm ×排ガス流量（m 3 /h) ×ＮＨ3 モル換算比〕を算出するための演算を行うか、あるいはその差値によるＰＩＤ制御演算を行う。
ＮＨ3 過不足量計算手段１９の算出値は、図４に示すように、切換弁２０を介して加算器１７に入力され、前記ＮＨ3 理論量計算手段１５による算出値Ｑ1 と加算される。その加算値（Ｑ1 ＋Ｑ22）は、ＮＨ3 流量制御装置１０にその制御信号として入力される。
【００１８】
図中、ブロックＣに示した回路部分は、ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 を、実操業の具体的な脱硝条件との相関に基づいて補正するためのものであり、データ収集器２１、補正量関数導出器２２、補正ＮＨ3 量計算手段２４等で構成されている。
データ収集器２１には、一定の操業期間におけるＮＨ3 理論供給量Ｑ1 、流通経路の入口側の各検出器の検出信号※Ｓ、ＮＨ3 過不足量計算手段１６による算出値Ｑ21（換算ＮＯX 濃度を管理する場合は、ＮＨ3 過不足量計算手段１９の算出値Ｑ22）、およびその運転期間における燃焼炉の燃料変更，空燃比変更，排ガス温度，その他の操業条件に関する各種因子Ｋａ（Ｋ1,Ｋ2,Ｋ3,…Ｋn ）が入力され、補正量関数導出器２２による相関解析が行われる。
補正量関数導出器２２により得られた相関に基づいて、補正ＮＨ3 量計算手段２４は、ＮＨ3 の理論供給量Ｑ1 に対する補正ＮＨ3 量Ｑ31（またはＱ32）〔＝Ｆ（Ｋa ）〕を算出する〔Ｑ31：排ガスをＮＯX 濃度で管理する脱硝処理の場合の補正ＮＨ3 量、Ｑ32：排ガスを換算ＮＯX 濃度で管理する脱硝処理の場合の補正ＮＨ3 量〕。
補正量関数導出器２２の相関解析は、データ収集の進行に応じて反復される。相関解析の反復と、補正ＮＨ3 量計算手段２４への出力の切換えは、切換器２３により行われる。
【００１９】
上記補正ＮＨ3 量Ｑ31（またはＱ32）は、加算器２５で、前記ＮＨ3 理論量計算手段１５の算出値Ｑ1 に加算される。ＮＨ3 理論供給量Ｑ1 は、その加算処理により、Ｑ1 ' （＝Ｑ1 ＋Ｑ31、ＮＯX 濃度管理の場合）、またはＱ1 ''（＝Ｑ1 ＋Ｑ32，換算ＮＯX 濃度管理の場合）に補正される。補正されたＮＨ3 理論供給量Ｑ1 ' （またはＱ1 ''）は切換器２６を介して加算器１７に入力される。
すなわち、ＮＯX 濃度管理の場合の補正されたＮＨ3 理論供給量Ｑ1 ' （＝Ｑ1 ＋Ｑ31）は、図３に示すように、ブロックＡのＮＨ3 過不足量計算手段１６からの信号Ｑ21と加算され、その加算値（Ｑ1 ' ＋Ｑ21）が、ＮＨ3 流量制御装置１０の制御信号となり、また換算ＮＯX 濃度管理の場合における補正されたＮＨ3 理論供給量Ｑ1 ''は、図５に示すように、ブロックＢのＮＨ3 過不足量計算手段１９からの信号Ｑ22と加算され、その加算値（Ｑ1 ''＋Ｑ22）が、ＮＨ3 流量制御装置１０の制御信号となって、排ガス流通経路に対するＮＨ3 の供給量の制御が行われる。
【００２０】
図６および図７は、鋼板加熱焼鈍炉から排出される燃焼排ガスの脱硝処理における入口側および出口側の排ガス成分の実測結果の例を示している。
図６は、本発明による脱硝処理〔図２に示したように、ＮＨ3 理論供給量計算手段１５の計算値Ｑ1 と、ＮＨ3 過不足量１６の計算値Ｑ21との加算値（Ｑ1 ＋Ｑ21）を制御信号として排ガスに対するＮＨ3 供給量を制御〕であり、図７は、従来法による脱硝処理（ＮＨ3 理論量計算手段１５の出力信号を、ＮＨ3 流量制御装置１０に対する制御信号として、排ガスに対するＮＨ3 供給量を制御）である。
各図中、（イ）は入口側のＮＯX 濃度、（ロ）は出口側のＮＯX 濃度、（ハ）は出口側の換算ＮＯX 濃度〔Ｏ2 ０％換算値〕、（ニ）は出口側のＯ2 濃度、を示している。
【００２１】
上記発明例の脱硝処理と、比較例の脱硝処理（従来法）とを対比すると、従来法（図７）に比べ、発明例の脱硝処理（図６）による場合は、入口側の排ガスのＮＯX , Ｏ2 濃度が急激かつ大きく変化するような脱硝条件の変動にも拘らず、出口側のＮＯX 濃度は低く維持されており、その濃度変化も極めて小さく安定している。大気汚染防止に関する環境基準の設定等により、例えば排出ガスのＮＯX 濃度が２５ ppm以下に規制されているような場合において、実操業では、それより更に低い値（約１０ ppm以下）を目標値に設定して運転されるのが通常である。本発明によれば、図６に示されるように、そのような目標値をも十分に満足する脱硝処理を安定に維持することができる。また、本発明は、換算ＮＯX 濃度で排出ガスを規制する場合にも、図示のように、ＮＯX 濃度の規制の場合と同様に、出口側の換算ＮＯX 濃度の変動が極めて小さく、かつ十分に低減された値に安定に維持し得ることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、アンモニア接触還元法による排ガスの脱硝処理において、処理条件の急激な変動を伴うような場合にも、その変動に対する良好な応答性により、排ガスに対するＮＨ3 供給を、過不足のない適正量に制御することができる。そのＮＨ3 供給量の制御効果として、高い脱硝効率を安定に維持することができ、未反応ＮＨ3 の漏出およびＮＨ3 の無駄な消費も最小限に抑制される。この脱硝性能の改善効果は顕著であり、実用価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱硝処理制御回路構成の例を示す系統図である。
【図２】排ガスをＮＯX 濃度で管理する場合において、ＮＨ3 理論供給量とＮＨ3 過不足量との加算値をＮＨ3 供給量の制御信号とするＮＨ3 投入量制御の説明図である。
【図３】排ガスをＮＯX 濃度で管理する場合において、補正されたＮＨ3 理論供給量とＮＨ3 過不足量との加算値をＮＨ3 供給量の制御信号とするＮＨ3 投入量制御の説明図である。
【図４】排ガスを換算ＮＯX 濃度で管理する場合において、ＮＨ3 理論供給量とＮＨ3 過不足量との加算値をＮＨ3 供給量の制御信号とするＮＨ3 投入量制御の説明図である。
【図５】排ガスを換算ＮＯX 濃度で管理する場合において、補正されたＮＨ3 理論供給量とＮＨ3 過不足量との加算値をＮＨ3 供給量の制御信号とするＮＨ3 投入量制御の説明図である。
【図６】本発明による脱硝処理排ガス組成の測定結果を示すグラフである。
【図７】従来法による脱硝処理の排ガス組成の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１：燃焼装置
１ａ：燃料ガス流量検出器
２：排ガス流通経路
３：アンモニア混合器
４：脱硝反応触媒塔
６：アンモニア貯蔵槽
６ａ：アンモニア・空気混合器
７：アンモニア流量調節弁
８：アンモニア流量検出器
１０：アンモニア流量制御装置
１１：ＮＯX 濃度検出器
１２：Ｏ2 濃度検出器
１２ａ：排ガス流量演算手段
１３：ＮＯX 濃度検出器
１３ａ：目標ＮＯX 濃度設定手段
１３ｂ：減算器
１４：Ｏ2 濃度検出器
１５：ＮＨ3 理論供給量計算手段
１６：ＮＨ3 過不足量計算手段
１７：加算器
１８：換算ＮＯX 濃度計算手段
１８ａ：目標換算ＮＯX 濃度設定手段
１８ｂ：減算器
１９：ＮＨ3 過不足量計算手段
２０：切換器
２１：実操業データ収集器
２２：ＮＨ3 理論供給量補正関数導出器
２３：切換器
２４：補正ＮＨ3 量計算手段
２５：加算器
２６：切換器
Ｑ1 ’, Ｑ1 ''：補正されたＮＨ3 理論供給量
Ｑ21，Ｑ22：ＮＨ3 過不足量。
Ｑ31，Ｑ32：補正ＮＨ3 量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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