JP3902737B2 - 廃棄物処理設備の脱硝触媒装置のアンモニア吹き込み制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理設備において、溶融炉や焼却炉などの廃棄物処理炉の排ガス処理設備における脱硝触媒装置のアンモニア吹き込み量制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
都市ごみなどの廃棄物の処理として、焼却炉を用いた焼却処理、溶融炉を用いた溶融処理などが知られている。これらの廃棄物処理設備は、廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を除去して無害化するために、排ガス処理設備を備えている。
【0003】
図5は従来の廃棄物溶融処理設備の排ガス処理の系統図で、廃棄物溶融炉1、燃焼室2、廃熱ボイラ3、排ガス温度調節器4、集じん器5、脱硝触媒装置6、煙突7が順次接続されている。廃棄物溶融炉1で発生した可燃性の排ガスは燃焼室2へ送って燃焼させ、燃焼により発生した排ガスは廃熱ボイラ3に送られて熱回収され、排ガス温度調節器4で排ガス温度を調整し、集じん器5に導入して集じんする。
【0004】
集じん器5から排出される排ガスは、触媒層が形成された脱硝触媒装置(以下「SCR」という。)に導入され、窒素酸化物(NOX)がアンモニアによって還元分解され、煙突7から放出される排ガスのNOX濃度を低減している。NOXとアンモニア(NH3)とは、
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
の反応式で反応するので、この反応式から最適なアンモニア吹き込み量を決定し、リークアンモニアを出さないようにし、かつNOX濃度を規制値以下に抑えている。
【0005】
図4(a)は従来のSCRへのアンモニア吹き込みのフィードバック制御システムを示す図であり、(b)はフィードフォワード制御システムの例を示す図である。
【0006】
理想的なアンモニア吹き込み量の制御方法は、図4(b)のようなフィードフォワード制御であるが、NOX測定器15をもう1台必要とすること、及びNOX測定の時間遅れがあり、実際のNOX濃度変化に十分追従できないこと等のために図4(a)に示すようなフィードバック制御がよく採用されている。
【0007】
図4(a)では、SCR11に吹き込むアンモニア吹き込み量は、SCR11の出口の排ガス流量を流量計12で測定するとともに、NOX測定器13でNOX濃度を測定して制御弁14によりアンモニア吹き込み量を制御する。
【0008】
図4(a)では、SCR11入口のNOX濃度をある値として仮定し、これに排ガス流量をかけることで必要なアンモニア供給量を算出して吹き込む方法である。この際反応の過不足は出口NOX濃度によってアンモニア吹込量の過不足の修正を行う。
【0009】
NOX濃度(仮定値)×排ガス量=NH3吹込量
図3(a)は従来のフィードバック制御の場合のSCR1の入口NOX濃度と排ガス量との関係を示すグラフ、(b)はアンモニア吹き込み量と排ガス量との関係を示すグラフである。
【0010】
図4(a)に示すフィードバック制御の場合、図3(a)に示すように排ガス量に関係なくSCR入口NOX濃度を一定に設定し、排ガス量とアンモニア吹き込み量との関係が図3(b)に示すように比例関係となるように、アンモニア吹き込み量を制御し、SCR11出口NOX測定器13の測定結果にて過不足の調整を行っている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフィードバック制御の場合、SCRの入口NOX濃度を図3(a)に示すように実績値から一定値に設定し、また、図3(b)に示すように、SCRの入口NOX濃度を一定に設定していることからアンモニアを排ガス量と比例関係で吹き込む制御を行っている。しかし、実際は、廃棄物の量及び質、排ガス量などによりNOX濃度が変化しており、SCR入口のNOX濃度の変動に対して適正量のアンモニア吹き込みが難しい。
【0012】
そのため、アンモニア過剰吹き込みによる脱硝触媒の機能が低下や、あるいは逆にアンモニア吹き込み量が不足によるSCR出口NOX濃度が増加したりし、その結果として煙突NOX濃度は、図2の煙突NOX濃度と処理時間との関係を示すグラフの従来例に示すようにふれ幅が大きくなっている。
【0013】
そこで、本発明は、廃棄物処理炉の排ガス処理設備において、煙突NOX濃度を安定して制御でき、リークアンモニア量を低減することができる、脱硝触媒装置におけるアンモニア吹き込み量制御方法を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、廃棄物処理設備の廃棄物処理炉から排出される排ガスを処理する排ガス処理設備における脱硝触媒装置にアンモニアを吹き込んでNOxを分解する脱硝触媒装置のアンモニア吹き込み制御方法において、前記脱硝触媒装置の出側あるいは入側に設置した流量計により排ガス量を測定し、脱硝触媒装置入口のNO X 濃度が排ガス量に比例するという関係から前記排ガス量に基づいて脱硝触媒装置の入口のNOx濃度を算出し、該NOx濃度の分解に必要なアンモニア吹込量を脱硝触媒装置の入側から制御弁により制御して吹き込んで煙突出口のNOx濃度を制御することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明者は、排ガス量とSCR入口NOX濃度の関係及び排ガス量とアンモニア吹き込み量の関係について実験・検討した結果、排ガス量によってSCR入口NOX濃度が変化することを知見した。
【0017】
すなわち、図1(a)の排ガス量とSCR入口NOX濃度の関係のグラフに示されるように、排ガス量が増加するとSCR入口NOX濃度も増加し、排ガス量とSCR入口NOX濃度が比例関係にあることを知見した。これは、排ガス量の増減は燃焼負荷の増減と同義であることから、燃焼負荷の増加により燃焼室内部で高温部が多くなることでNOX濃度が高くなり、逆に燃焼負荷が減少すると燃焼室内部で高温部が少なくなることから、NOX濃度が低くなることになるものと考えられる。
【0018】
本発明は、SCR入口NOX濃度が排ガス量に比例するという関係から排ガス量に基づいてSCR入口NOX濃度を予測し、NOX分解に必要なアンモニア吹き込み量を算出して煙突出口NOX濃度を制御することが可能となる。
【0019】
本発明は、図4(a)に示すフィードバック制御システムと同様のシステム構成で実施することが可能であり、脱硝触媒装置を通過する排ガス量を脱硝触媒装置の出側に設けられた流量計で測定し、排ガス量により求められるSCR入口NOx濃度(図1(a))を求めNOx分解に必要なアンモニア吹き込み量(図1(b))を制御弁4により制御して脱硝触媒装置にアンモニアを吹き込んで煙突出口NOx濃度を制御する。その結果、図2の煙突NOx濃度と処理時間との関係を示すグラフの実施例に示すように、煙突出口NOx濃度のふれ幅を小さくし、安定した煙突NOx濃度に制御することができる。また、排ガス量により予測されたSCR入口NOx濃度に対してNOx分解に必要なアンモニアが吹き込まれるので、アンモニア過剰吹き込みによるリークアンモニアを低減させ、また、アンモニア過剰吹き込みによる脱硝触媒の機能低下の防止を図ることができる。
【0020】
また、フィードフォワード制御に必要であるSCR入口NOX測定器を設置する必要もない。
【0021】
また、図4(a)に示すように、SCR出口にNOX濃度測定器13を設け、SCR出口NOX濃度の増減にあわせてNH3供給量の補正を加えるフィードバック制御もかけてもよい。
【0022】
さらに、触媒が健全な状態であれば、SCR出口NOX濃度+(アンモニア吹き込み量/排ガス量)=SCR入口NOX濃度であることから、図1(a)の関係と随時更新することで、より精度の高いSCR入口NOX濃度の予測も可能である。
【0023】
【発明の効果】
脱硝触媒入口NOX計を設置することなく、入口NOX濃度を予測することで適正量のアンモニア供給が可能になり、リークアンモニア量を減らし、かつ、煙突NOX濃度を一定に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)の排ガス量とSCR入口NOX濃度の関係のグラフ、(b)は排ガス量とアンモニア吹き込み量の関係を示すグラフ
【図2】 煙突NOX濃度と処理時間との関係を示すグラフ
【図3】 (a)は従来のフィードバック制御の場合のSCR1の入口NOX濃度と排ガス量との関係を示すグラフ、(b)はNH3吹込量と排ガス量との関係を示すグラフ
【図4】 (a)はSCRへのNH3吹き込みのフィードバック制御システムを示す図であり、(b)はフィードフォワード制御システムの例を示す図
【図5】 従来の廃棄物溶融処理設備の排ガス処理の系統図。
【符号の説明】
1:廃棄物溶融炉 2:燃焼室 3:廃熱ボイラ 4:排ガス温度調節器 5:集じん器 6:脱硝触媒装置 7:煙突 11:SCR 12:流量計 13:NOX濃度測定器 14:制御弁 15:NOX濃度測定器
Claims (1)
- 廃棄物処理設備の廃棄物処理炉から排出される排ガスを処理する排ガス処理設備における脱硝触媒装置にアンモニアを吹き込んでNOxを分解する脱硝触媒装置のアンモニア吹き込み制御方法において、
前記脱硝触媒装置の出側あるいは入側に設置した流量計により排ガス量を測定し、脱硝触媒装置入口のNO X 濃度が排ガス量に比例するという関係から前記排ガス量に基づいて脱硝触媒装置の入口のNOx濃度を算出し、該NOx濃度の分解に必要なアンモニア吹込量を脱硝触媒装置の入側から制御弁により制御して吹き込んで煙突出口のNOx濃度を制御することを特徴とする廃棄物処理設備の脱硝触媒装置のアンモニア吹き込み制御方法。
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