JP2001104746A - 排煙処理システム - Google Patents

排煙処理システム

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JP2001104746A
JP2001104746A JP28222899A JP28222899A JP2001104746A JP 2001104746 A JP2001104746 A JP 2001104746A JP 28222899 A JP28222899 A JP 28222899A JP 28222899 A JP28222899 A JP 28222899A JP 2001104746 A JP2001104746 A JP 2001104746A
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忠 大浦
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貞夫 榊原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】適切な量のアンモニアを注入することができる
排煙処理システムを提供する。 【解決手段】本発明の排煙処理システム10は、ボイラ
12から電気集塵器16に供給される排ガスにアンモニ
アを注入する注入手段22と、前記電気集塵器16から
排出された排ガス中のアンモニア濃度を測定する濃度測
定手段24とを備えている。注入手段22を制御してア
ンモニアの注入量を調節する制御手段26は、濃度測定
手段20から未反応アンモニア濃度信号34を取り込
み、この未反応アンモニア濃度から換算SO3 濃度を求
め、これによって、アンモニア注入量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排煙処理システムに
係り、特に油炊きボイラから排出される排ガスを電気集
塵器で除塵する排煙処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】油炊きボイラ用の排煙処理システムは、
電気集塵器を備えており、この電気集塵器によって油炊
きボイラから排出された排ガスが除塵されている。以前
の排煙処理システムは、排ガスやダストに含まれる水分
や三酸化イオウ(SO3 )のために排ガスの露点が高
く、機器腐食や灰詰まりを起こしたり、酸性の強いスマ
ットを生成するという問題があった。さらに、排ガス中
のダストが非常に細かく、電気固有抵抗率が低いため、
電気集塵器の電極板に捕集したダストが再飛散し易いと
いう問題もあった。
【0003】そこで、電気集塵器の入口側にアンモニア
ガスを注入してSO3 を中和することによって上記問題
点の解決を図ってきた。前記アンモニアの注入量は、ボ
イラでのSO3 の生成量に応じて行われることが好まし
いが、SO3 の生成量を求めるのに必要な排ガス中のS
3 濃度は、連続して測定することができない。そこ
で、SO3 濃度を仮定し、この仮定SO3 濃度によりア
ンモニア注入量を燃料消費量に比例注入制御していた。
そして、SO3 濃度の変化に対しては、比率設定器で、
燃料に含まれるイオウ分の大小によって注入比率を設定
変更することによって対応していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
ボイラ設備では、運転コストの低減のために高イオウ油
を燃料として使用することが多く、排ガス中のSO3
度の変化が大きくなってきた。この結果、電気集塵器に
取り込まれる排ガスに従来の制御方法でアンモニアガス
を注入すると、注入量が過不足するという問題が発生す
る。例えば、排ガス中のSO3 濃度が高くなった場合に
は、アンモニアの注入量が不足し、未反応のSO3 によ
って電気集塵器内に酸性硫安が発生する。そして、機器
腐食や灰詰まりが発生し、結果として電気集塵器を停止
せざるを得なくなる。これを防ぐには、アンモニアを予
め過剰に注入すればよいが、何の目安もなくアンモニア
の注入量を増加すれば、アンモニアの注入量が過剰とな
り、経済的に不利益となるだけでなく、電気集塵器から
未反応のアンモニアが多量に排出されて新たな公害原因
となる。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、適切な量のアンモニアを注入することができる
排煙処理システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、ボイラから排出された排ガスにアンモニア
を注入して電気集塵器に供給し、該電気集塵器によって
前記排ガス中のダストを除去する排煙処理システムにお
いて、前記排ガスに注入されたアンモニアが電気集塵器
から排出されるまでの前記排ガスにおけるアンモニア濃
度変化量を測定する濃度変化量測定手段と、前記濃度変
化量測定手段で測定したアンモニア濃度変化量に応じ
て、前記アンモニアの注入量を調整する調整手段と、を
備えたことを特徴とする。
【0007】本発明によれば、濃度変化量測定手段によ
って、アンモニアが注入されてから電気集塵器排出時ま
でのアンモニア濃度変化量を測定することができる。ア
ンモニア濃度変化量は、アンモニアと反応するSO3
濃度に依存するので、アンモニア濃度変化量に応じて前
記アンモニアの注入量を調節すれば、SO3 濃度が変動
した場合であっても、適切な量のアンモニアを注入する
ことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る排煙処理システムの好ましい実施の形態について説
明する。
【0009】図1は、本実施の形態の排煙処理システム
10の概略構造を示す構成図である。
【0010】同図に示すように、排煙処理システム10
は主として、油炊きボイラ12、空気予熱器14、電気
集塵器16、煙突18から構成され、ボイラ12から排
出された排ガスが、空気予熱器14を経た後、電気集塵
器16で脱塵され、煙突18から大気に放出されるよう
になっている。
【0011】ボイラ12は、該ボイラ12で消費された
燃料消費量と、ボイラ12から排出される排ガス量とを
測定できるようになっており、燃料消費量信号31と排
ガス量信号32を形成して、後述する制御装置26に送
信する。
【0012】電気集塵器16の入口側には、注入手段2
2が設けられ、この注入手段22によってアンモニアガ
スが注入される。これにより、排ガスに含まれるSO3
は、アンモニアガスによって中和されて硫酸アンモニウ
ムを生成し、この硫酸アンモニウムが電気集塵器16に
よって捕集される。
【0013】電気集塵器16の出口側には、アンモニア
の濃度測定手段24が設けられ、この濃度測定手段24
によって電気集塵器16から排出された未反応のアンモ
ニアの濃度が測定される。濃度測定手段24で形成され
た未反応アンモニア濃度信号34は、制御装置26に送
信される。
【0014】図2は、排煙処理システム10の系統図で
ある。
【0015】同図に示すように、前記注入手段22は、
ガス遮断手段42、ガス流量検知手段44、ガス流量調
節弁46、逆止弁48、逆火防止器50、及び混合器5
2を備えており、気化されたアンモニアガス40が、ガ
ス遮断手段42、ガス流量検知手段44、ガス流量調節
弁46、逆止弁48、及び逆火防止器50を経て混合器
52に送気されるように、管路が連結されている。混合
器52に送気されたアンモニアガスは、加熱空気56と
混合されて約15〜30倍に希釈され、注入ノズル(図
示せず)によって図1の電気集塵器16の入口煙道内に
注入される。
【0016】前記ガス流量検知手段44は、注入される
アンモニアガスの流量を測定する手段であり、アンモニ
ア注入量信号35を制御装置26に送信する。また、前
記ガス流量調節弁46は、注入されるアンモニアガスの
流量を調節する手段であり、信号変換器(ポジショナ)
54を介して制御装置26に接続されている。
【0017】一方、制御装置26は、前記アンモニア注
入量信号35の他に、燃料消費量信号31、排ガス量信
号32、未反応アンモニア濃度信号34を取り込んで、
アンモニアの適切な注入量を算出するとともに、アンモ
ニア注入量制御信号36を形成して、これを注入手段2
2の信号変換器54に出力する。信号変換器54に出力
された信号36は、空気信号に変換され、これによっ
て、ガス流量調節弁46の開度調整が行われ、注入手段
22によるアンモニア注入量が調節される。
【0018】ところで、アンモニアの適切な注入量は、
以下のようにして求められる。
【0019】一般にアンモニアの反応は、SO3 +2N
3 +H2 O→(NH42 SO4で表され、アンモニ
アの適切な注入量は、次式で求められる。
【0020】
【数1】アンモニアの注入量(kg/h)=〔2モル×SO3
濃度(ppm) +必要過剰アンモニア濃度(ppm) 〕×排ガス
量(m3N/h dry) ×アンモニア分子量(=17)/1モル
の 標準体積(=22.4)×10-6 …式(1) ここで、前記必要過剰アンモニア濃度は、生成された硫
安を再分解させないために必要であるとともに、排ガス
煙道断面でのSO3 分布のばらつき等に対応するために
必要である。即ち、アンモニア注入量は、SO3 を中和
するのに最低限必要な基本アンモニア注入量と、中和反
応を安定して行うために必要な必要過剰アンモニア注入
量とを加算することによって求められる。
【0021】基本アンモニア注入量は、SO3 濃度と排
ガス量を測定することによって求められるが、現状技術
では、SO3 濃度を連続して測定する測定計が存在しな
い。そこで、制御装置26は、アンモニアの濃度変化を
測定して、このアンモニア濃度変化をSO3 濃度に換算
し、該換算SO3 濃度に応じて基本アンモニア注入量を
算出する。即ち、制御装置26は、注入された際の排ガ
ス中のアンモニア濃度(以下、注入アンモニア濃度と称
す)と、濃度測定手段24で測定された排ガス中のアン
モニア濃度(以下、未反応アンモニア濃度と称す)を測
定するとともに、以下の式(2)を用いて換算SO3
度を算出する。
【0022】 換算SO3 濃度=(注入アンモニア濃度−未反応アンモニア濃度)/2 …式(2) 基本アンモニア注入量は、この式(2)で求めた換算S
3 濃度により、燃料消費量に比例制御される。制御装
置26は、換算SO3 濃度を求めると、換算SO3 濃度
信号37を濃度指示計38に出力する。また、制御装置
26には、図示しない比率設定器を備えており、該比例
設定器によってアンモニアの注入比率を設定変更するこ
とができる。
【0023】次に上記の如く構成された排煙処理システ
ム10の制御方法について説明する。
【0024】まず、制御装置26は、ボイラ12から燃
料消費量信号31を取り込み、この燃料消費量を乗算演
算することによって、基本注入量を算出する。そして、
制御装置26は、この基本アンモニア注入量に過剰アン
モニア注入量を加算演算し、アンモニア注入量を算出し
た後、制御装置26の調節器(図示せず)によってPI
制御し、アンモニア注入量制御信号36を形成する。こ
れにより、アンモニア注入量の制御信号36が注入手段
22に出力され、注入手段22が適量のアンモニアを注
入する。
【0025】また、制御装置26は、前記PI制御信号
に対して、アンモニア注入量信号35を取り込むことに
よってカスケード制御を行う。
【0026】また、制御装置26は、アンモニア注入量
信号35、排ガス量信号32、未反応アンモニア濃度信
号34から換算SO3 濃度を求め、この換算SO3 濃度
からアンモニアの注入比率を設定変更する。即ち、制御
装置26は、アンモニア注入量信号35と排ガス量信号
32から、注入アンモニア濃度(=アンモニア注入量/
排ガス流量)を求め、さらに、この注入アンモニア濃度
と未反応アンモニア濃度信号34から、式(2)より、
換算SO3 濃度を算出する。そして、算出した換算SO
3 濃度の信号37を濃度指示計38に出力する。これに
より、濃度指示計38に換算SO3 濃度が表示されるの
で、作業者が濃度指示計38を見ながら制御装置26の
比率設定器を操作してアンモニアの注入比率を設定変更
することによって、適量のアンモニアを注入することが
できる。
【0027】このように本実施の形態の排煙処理システ
ム10によれば、アンモニアの濃度変化量からSO3
度を換算し、この換算SO3 濃度に基づいてアンモニア
の注入比率を設定するので、SO3 濃度が変化した場合
であっても、適量のアンモニアを注入することができ
る。したがって、アンモニアの注入量が不足して電気集
塵器16で硫安が発生したり、アンモニアの注入量が多
過ぎて、未反応のアンモニアが多量排出されることを防
止することができる。
【0028】また、排煙処理システム10において、換
算SO3 濃度を求める式(2)は、アンモニア濃度の減
少分が全てSO3 の中和に用いられたと仮定して、SO
3 濃度を換算している。したがって、換算SO3 濃度
は、実測のSO3 濃度よりも若干高く算出される。これ
により、換算SO3 濃度に応じてアンモニアを注入する
と、アンモニアが若干多めに注入されるので、アンモニ
ア注入不足の発生を確実に防止することができる。
【0029】なお、上述した実施の形態では、制御装置
26に演算機能を有するワンループ形調節器を採用した
が、デジタル制御装置としてもよい。
【0030】また、上述した実施の形態では、換算SO
3 濃度を濃度指示計38に表示することにより、手動で
注入比率を設定変更したが、比率設定器の設定倍率を自
動設定してもよい。これにより、アンモニア注入制御を
全自動化することも可能である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の排煙処理
システムによれば、濃度変化量測定手段でアンモニア濃
度変化量を測定し、該アンモニア濃度変化量に応じて前
記アンモニアの注入量を調節したので、SO3 濃度が変
動した場合であっても、適切な量のアンモニアを注入す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の排煙処理システムの全体
構成を示す概略構成図
【図2】図1の排煙処理システムの制御系統を示す系統
【符号の説明】
10…排煙処理システム、12…ボイラ、16…電気集
塵器、22…注入手段、24…濃度測定手段、26…制
御装置、31…燃料消費量信号、32…排ガス量信号、
34…未反応アンモニア濃度信号、35…アンモニア注
入量信号、36…アンモニア注入量制御信号、37…換
算SO3 濃度信号、38…濃度指示計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D002 AA02 AB01 AC01 BA01 CA01 DA07 EA05 GA04 GB01 GB02 GB06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボイラから排出された排ガスにアンモニア
    を注入して電気集塵器に供給し、該電気集塵器によって
    前記排ガス中のダストを除去する排煙処理システムにお
    いて、 前記排ガスに注入されたアンモニアが電気集塵器から排
    出されるまでの前記排ガスにおけるアンモニア濃度変化
    量を測定する濃度変化量測定手段と、 前記濃度変化量測定手段で測定したアンモニア濃度変化
    量に応じて、前記アンモニアの注入量を調整する調整手
    段と、 を備えたことを特徴とする排煙処理システム。
  2. 【請求項2】前記調整手段は、前記濃度変化量測定手段
    で測定したアンモニア濃度変化量を、前記排ガス中に存
    在した硫黄酸化物の濃度に換算し、該換算値に基づいて
    前記アンモニアの注入量を調整することを特徴とする請
    求項1記載の排煙処理システム。
  3. 【請求項3】前記濃度変化量測定手段は、 前記電気集塵器に供給される排ガス量を測定する排ガス
    量測定手段と、 前記排ガスに注入されるアンモニア注入量を測定する注
    入量測定手段と、 前記電気集塵器から排出された排ガス中のアンモニア濃
    度を測定する未反応アンモニア濃度測定手段と、 から成り、前記排ガス量測定手段で測定した排ガス量
    と、前記注入量測定手段で測定したアンモニア注入量と
    から、アンモニアを注入した際の排ガス中の注入アンモ
    ニア濃度を算出するとともに、該注入アンモニア濃度
    と、前記未反応濃度測定手段で測定した未反応アンモニ
    ア濃度との差から、前記アンモニア濃度変化量を測定す
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の排煙処置シス
    テム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104614006A (zh) * 2014-12-25 2015-05-13 吉林省电力科学研究院有限公司 一种电站锅炉co2排放因子的测量***及测量方法
WO2020094017A1 (zh) * 2018-11-06 2020-05-14 源柏樑 一种空气净化***及物联网人工智能控制装置
WO2021255329A1 (en) * 2020-06-16 2021-12-23 Valmet Technologies Oy System comprising two scrubbers connected to an electrostatic precipitator and a method for purifying exhaust gas using it

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