JP2695654B2 - アンモニアガス注入量の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラに用いる電気集塵器（以下EPとい
う）等の脱硫に用いるアンモニガス注入量の制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

EPの入口側煙道にアンモニアガスを注入して脱硫を行
う装置においては、第２図に示すようにEP108の入口側
煙道107に注入管を介してアンモニアガスを注入して脱
硫処理を行い浄化ガスをEP出口側煙道109を経て排出さ
せている。

上記アンモニアガスの注入量制御のための従来の制御
装置には、昭和62年出願公開第171733号（昭和61年特許
願第12118号）により提案された第２図及び第３図に示
すものがある。

即ち、EP108の入口煙道107に注入されるアンモニアガ
ス量は、燃料流量信号101、燃料中の硫黄分設定値信号1
20、EP出口アンモニア濃度設定器113の出力信号及びEP1
08の出口煙道109の排ガス中のアンモニアガス濃度を検
出するアンモニアガス濃度計111の出力信号を入力した
演算回路102の出力信号とアンモニアガス注入管106に設
定されたアンモニアガス注入量検出器103の出力信号と
を調節器104で比較し、その偏差信号によりアンモニア
ガス注入管106に設置された調節弁105を開閉して、増減
されるものである。

上記演算回路102においては、燃料流量信号101を入力
した反応用アンモニアガス量演算回路112にて反応用ア
ンモニアガス量が求められ、同反応用アンモニアガス量
は補正回路に入力され燃料中の硫黄分によつて補正され
た反応用アンモニアガス量が求められる。また上記燃料
流量信号101は余剰用アンモニアガス量演算回路114に入
力されて余剰用アンモニアガス量が求められ、同余剰用
アンモニアガス量はEP108出口に残存する余剰用アンモ
ニアガス濃度の設定値を出力する余剰アンモニアガス濃
度設定器113からの信号を入力する補正回路により補正
され、補正された余剰用アンモニアガス量が求められ
る。上記補正された反応用アンモニアガス量には、上記
補正された余剰用アンモニアガス量が余剰用アンモニア
ガス加算器117にて加算され、更に、余剰用アンモニア
ガス濃度設定器113が出力した設定値とアンモニアガス
濃度計111が出力した実測値より比較器115が出力した余
剰用アンモニアガス量補正信号によつてサンプル制御回
路116にて補正が行われ、アンモニアガス注入量110が出
力される。

上記反応用アンモニアガスは、燃料中に含まれる硫黄
分と次の反応式で示す反応を行い、硫酸アンモニウム
（NH₄）₂SO₄を生成し、同硫酸アンモニウム（NH₄）₂SO₄
はEP108によつて除去される。

Ｓ＋O₂→SO₂ 2SO₂＋O₂→2SO₃ SO₃＋H₂O→H₂SO₄ NH₃＋H₂SO₄→NH₄HSO₄ NH₄HSO₄＋NH₃→（NH₄）₂SO₄ 上記反応用アンモニアガス量は、上記反応式をもとに
演算回路102内にて演算される。

上記反応用アンモニアガスに余剰用アンモニアガスを
付加して、アンモニアガス注入量を決定する理由は、ア
ンモニアガスが不足した場合には次式の反応が右に進み （NH₄）₂SO₄NH₃＋NH₄HSO₄ 酸性硫安NH₄HSO₄を生成してEPに悪影響を及ぼすため
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の装置においては、アンモニアガス濃度計の反応
速度が遅い（約10〜40分）ため、通常の比例積分微分制
御では適量のアンモニアガスを注入することができなか
つた。

また、硫黄分の燃焼によつて発生するボイラ排ガス中
に含まれるSO₃の濃度変化には、経時的にゆるやかに増
大する部分（年間100％程度増加）とボイラの運転状態
や空気過剰率や温度等によつて急激に変化する部分があ
るが、従来の装置ではこれらに十分対応することができ
なかつた。

上記SO₃濃度のゆるやかな増大は、ボイラの使用時間
に伴つてボイラ内に蓄積される重金属が増加し、これが
SO₂をSO₃に転化させる触媒として作用するためである。

本発明は、上記の課題を解決し、常時適量のアンモニ
アガスを注入し、余剰アンモニアガス量を最小限に抑
え、ランニングコストが低減できる装置を提供しようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の制御装置は、反応用アンモニアガス量信号を
燃料中の硫黄分設定値信号によつて補正する演算器を備
えアンモニア注入量信号を出力する制御装置において、
アンモニアガス濃度設定器が出力する余剰アンモニアガ
ス濃度設定値信号とアンモニアガス濃度計が出力するア
ンモニアガス濃度信号を入力する比較器、同比較器が出
力する偏差信号を入力し上限及び下限設定値を越えた偏
差信号を選択する高低信号選択器、同高低信号選択器が
出力した信号を入力し上記偏差信号が上限及び下限設定
値を越えた時間に比例した転化率補正信号を出力し同信
号を上記演算器に入力させる積分調節器を備えたことを
特徴としている。

〔作用〕

上記において、アンモニアガス濃度設定器より余剰ア
ンモニアガス濃度設定値信号を入力し、アンモニアガス
濃度計よりアンモニアガス濃度信号を入力した比較器
は、偏差信号を出力する。同偏差信号を入力した高低信
号選択器は上限又は下限設定値を越えた偏差信号を選択
し、積分調節器へ信号を出力する。同積分調節器は上記
信号を入力し、上記偏差信号が上限又は下限設定値を越
えた時間に比例した転化率補正信号を出力し、同転化率
補正信号は演算器に入力される。同演算器は入力された
反応用アンモニアガス量信号を燃料中の硫黄分設定値信
号により補正すると共に、上記転化率補正信号によつて
補正し、制御装置が適正なアンモニアガス注入量信号を
出力する。上記により、比較的変化の早い通常のSO₃濃
度変化に対応した制御とは別に、転化率補正信号を演算
器に入力することによつて経時的なSO₂よりSO₃への転化
率のゆるやかな増大に対する制御が行えるようになつた
ため、余剰アンモニアガス量を最小限に抑えてアンモニ
アガス注入が行える制御装置が実現できた。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

本実施例においては、比較器から信号がフイードバツ
クされる部分以外は、従来の装置と同様のため説明を省
略する。

第１図に示す本実施例は、アンモニアガス濃度設定器
113が出力した余剰アンモニアガス濃度設定値信号３と
アンモニアガス濃度計111が出力したアンモニアガス濃
度信号２を入力し偏差信号４を出力する比較器115、上
記偏差信号４を高低信号選択器５を介して入力し転化率
補正信号８を出力する積分調節器７、反応用アンモニア
ガス量演算回路112より出力された反応用アンモニアガ
ス量信号１を入力し更に燃料中の硫黄分設定値信号120
と上記転化率補正信号８を入力して補正された反応用ア
ンモニアガス量信号９を出力する演算器６、余剰用アン
モニアガス量演算回路114より出力された余剰用アンモ
ニアガス量信号10を入力し上記余剰アンモニアガス濃度
設定値信号３により補正された余剰用アンモニアガス量
信号15を出力する演算器11、上記補正された反応用アン
モニアガス量信号９と上記余剰用アンモニアガス量信号
15を入力して加算しアンモニア量信号13を出力する加減
算器12、上記偏差信号４を入力した比例積分調節器16が
出力した補正用アンモニアガス量信号17を入力し補正用
余剰アンモニアガス量信号19を出力する高低設定器18、
および上記アンモニア量信号13と補正用余剰アンモニア
量信号19を入力してアンモニア注入量信号を出力する加
減算器14を備えている。

上記において、比較器115から出力された余剰アンモ
ニアガス設定値信号３とアンモニアガス濃度信号２の偏
差信号４は高低信号選択器５に入力される。同高低信号
選択器５は、上記偏差信号４が同選択器５に設定された
上限値又は加減値を越えた場合に信号を積分調節器７へ
出力し、同調節器７は上記上限値又は下限値を越えた時
間に比例した転化率補正信号８を出力する。同転化率補
正信号８は、反応用アンモニアガス量信号１と硫黄分設
定値信号120を入力した演算器６に入力され、同演算器
６は補正された反応用アンモニアガス量信号９を出力す
る。

上記高低信号選択器５においては、偏差信号が上限値
又は下限値を越えた場合に信号を積分調節器７へ送り、
同調節器７は上記偏差信号が上限値又は下限値を越えた
時間に比例した転化率補正信号８を出力しているため、
通常の排ガス中のアンモニアガス濃度の変化には応答せ
ず、経時的なゆるやかな変化が一定の値を越えた段階で
はじめて補正が行われる。

上記演算器６より出力された補正された反応用アンモ
ニアガス量信号９は、余剰用アンモニアガス量演算回路
114が出力し演算器11によつて補正された余剰用アンモ
ニアガス量信号15が加減算器12によつて加算され、同加
減算器12はアンモニア量信号13を出力し加減算器14に入
力する。

また、上記比較器115が出力した偏差信号４は比例積
分調節器16に入力され、同調節器16は通常比較的変化の
早いSO₃の濃度変化に対応した補正用アンモニアガス量
信号17を出力する。同補正用アンモニアガス量信号17は
高低設定器18に入力される。同高低設定器18は、上記ア
ンモニア濃度計111の応答遅れによる極端なアンモニア
注入量の過多不足を生じないように、上記補正用アンモ
ニアガス量信号17に制限を加えた補正用余剰アンモニア
ガス量信号19を出力する。

上記補正用余剰アンモニアガス量信号19は上記加減算
器14に入力され、同加減算器14は上記補正用余剰アンモ
ニアガス量信号19により上記アンモニア量信号13を補正
し、アンモニア注入量信号20を出力する。

上記により、経時的なSO₂よりSO₃への転化率のゆるや
かな増大に対する制御と比較的変化の早い通常のSO₃の
濃度変化に対応した制御とがそれぞれ行えるようになつ
たため、余剰アンモニアガス量を最小限に抑えてアンモ
ニアガス注入が行える制御装置が実現できた。

〔発明の効果〕

本発明は、反応用アンモニアガス量信号が硫黄分設定
値信号によつて補正される演算器を備えアンモニア注入
量信号を出力する制御装置において、余剰アンモニアガ
ス濃度設定値信号とアンモニア濃度信号を入力する比較
器より偏差信号を高低信号選択器を介して入力し上記演
算器に入力される転化率補正信号を出力する積分調節器
を備えたことによつて、比較的変化の早い通常のSO₃濃
度変化に対応した制御とは別に転化率補正信号を演算器
に入力することによつて経時的なSO₂よりSO₃への転化率
のゆるやかな増大に対する制御が行えるようになつたた
め、余剰アンモニアガス量を最小限に抑えてアンモニア
ガス注入が行える制御装置が実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図はアンモニ
アガス注入脱硫装置の説明図、第３図は従来の装置の説
明図である。 １……反応用アンモニアガス量信号、２……アンモニア
ガス濃度信号、３……余剰アンモニアガス濃度設定値信
号、４……偏差信号、５……高低信号選択器、６……演
算器、７……積分調節器、８……転化率補正信号、９…
…反応用アンモニアガス量信号、10……余剰用アンモニ
アガス量信号、11……演算器、12……加減算器、13……
アンモニア量信号、14……加減算器、15……余剰用アン
モニアガス量信号、16……比例積分調節器、17……補正
用アンモニアガス量信号、18……高低設定器、19……補
正用余剰アンモニアガス量信号、20……アンモニアガス
注入量信号、101……燃料流量信号、111……アンモニア
ガス濃度計、112……反応用アンモニアガス量信号、113
……アンモニアガス濃度設定器、114……余剰用アンモ
ニアガス量演算回路、115……比較器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応用アンモニアガス量信号を燃料中の硫
   黄分設定値信号によつて補正する演算器を備えアンモニ
   ア注入量信号を出力する制御装置において、アンモニア
   ガス濃度設定器が出力する余剰アンモニアガス濃度設定
   値信号とアンモニアガス濃度計が出力するアンモニアガ
   ス濃度信号を入力する比較器、同比較器が出力する偏差
   信号を入力し上限又は下限設定値を越えた偏差信号を選
   択する高低信号選択器、同高低信号選択器が出力した信
   号を入力し上記偏差信号が上限又は下限設定値を越えた
   時間に比例した転化率補正信号を出力し同信号を上記演
   算器に入力させる積分調節器を備えたことを特徴とする
   アンモニアガス注入量の制御装置。