JP5276460B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼機器から排出される窒素酸化物を還元する排ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that reduces nitrogen oxides discharged from combustion equipment.
ゴミ焼却炉、ガスタービン等の燃焼機器から排出されるガス、つまり排ガスには、窒素酸化物(NOx)が含まれている。そのため、燃焼機器の排気管には、窒素酸化物を低減する装置が設けられている。この窒素酸化物を低減する装置としては、排ガスを案内にする排気管の中に尿素水を噴射し、排気管内で尿素水からアンモニアを生成させ、生成させたアンモニアと排ガス中の窒素酸化物とを反応させ、窒素酸化物から酸素を取り除き窒素に戻すことにより、排ガスから窒素酸化物を低減する装置がある。また、尿素水を噴射することに代えて、還元剤としてアンモニア水や、アンモニアガスを直接噴射し、噴射したアンモニア水やアンモニアガスから生成されたアンモニアと窒素酸化物とを反応させる装置もある。 Nitrogen oxides (NOx) are contained in gas discharged from combustion equipment such as a garbage incinerator and gas turbine, that is, exhaust gas. Therefore, a device for reducing nitrogen oxides is provided in the exhaust pipe of the combustion equipment. As an apparatus for reducing nitrogen oxide, urea water is injected into an exhaust pipe that guides exhaust gas, ammonia is generated from urea water in the exhaust pipe, and the generated ammonia and nitrogen oxide in the exhaust gas There is an apparatus for reducing nitrogen oxide from exhaust gas by reacting and removing oxygen from nitrogen oxide and returning it to nitrogen. Further, instead of injecting urea water, there is also a device that directly injects ammonia water or ammonia gas as a reducing agent, and reacts ammonia generated from the injected ammonia water or ammonia gas with nitrogen oxides.
例えば、特許文献1には、処理前ガスのNOx濃度と、処理後の排ガス中のアンモニア濃度と、排ガスのNOx濃度と、排ガスの流量とを測定し、測定結果から処理前のNOx流量と、処置後のNOx濃度と、脱硝設備での脱硝率の実績、処理後の排ガス中のアンモニア濃度を算出し、算出した各値と目標値との偏差を算出し、その偏差から補正量を算出し、算出した補正量の少なくとも1つに基づいて補正NOx流量を算出し、算出した補正NOx流量に基づいて処理前排ガスに注入するアンモニア流量を制御する脱硝制御方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 measures the NOx concentration of pre-treatment gas, the ammonia concentration in exhaust gas after treatment, the NOx concentration of exhaust gas, and the flow rate of exhaust gas, and the NOx flow rate before treatment from the measurement results, Calculate the NOx concentration after treatment, the actual NOx removal rate in the denitration facility, and the ammonia concentration in the exhaust gas after treatment, calculate the deviation between each calculated value and the target value, and calculate the correction amount from the deviation. A denitration control method is described in which a corrected NOx flow rate is calculated based on at least one of the calculated correction amounts, and the ammonia flow rate injected into the pre-treatment exhaust gas is controlled based on the calculated corrected NOx flow rate.
また、特許文献2には、内燃機関の排ガス浄化装置であるが、内燃機関の排気通路において、上流から順に、DPF装置、選択的接触還元型触媒装置を配置した排ガス浄化システムが記載されている。また、特許文献2には、通常運転時には、通常運転時用のNOx排出マップからNOx排出量を算出し、DPF装置の強制再生時には、強制再生時用のNOx排出量マップから、NOx排出量を算出して、該算出されたNOx排出量に対応するアンモニア系水溶液の供給量を算出し、該算出された供給量になるようにアンモニア水溶液を選択的接触還元型触媒装置の上流側の排ガス中に供給する装置が記載されている。
Further,
特許文献1に記載されているように、窒素酸化物の濃度、脱硝率及び処理後の排ガスのアンモニア濃度の少なくとも1つを用いて、窒素酸化物の流量の偏差を補正することでも、窒素酸化物を低減することはでき、アンモニアの量も調整することはできる。また、特許文献2に記載されているように、予め作成したマップに基づいて尿素の噴射量を制御することで窒素酸化物を低減することはでき、アンモニアの量も調整することはできる。
As described in Patent Document 1, it is also possible to correct nitrogen oxide flow rate deviation by correcting at least one of nitrogen oxide concentration, denitration rate, and ammonia concentration of exhaust gas after treatment. The amount of ammonia can be reduced, and the amount of ammonia can be adjusted. Moreover, as described in
しかしながら、特許文献2のように、予め作成したマップで尿素の噴射量を調整した場合でも、運転状態によっては、窒素酸化物が漏れ出たり、アンモニアが漏れ出たり、することがあるという問題がある。また、特許文献1のように、NOx流量を算出するためには、排ガスの流量とNOx(窒素酸化物)の濃度を検出して、演算する必要があり、時間がかかるという問題がある。また、NOx流量を基準としてアンモニアの噴射量を制御しても、窒素酸化物及び漏れ出るアンモニアの量を十分に低減することができないという問題もある。
However, as in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排気管に噴射する尿素の適切な量を算出し、下流側にアンモニアが漏れにくくし、かつ、排ガス中の窒素酸化物を効率よく低減することができる排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and calculates an appropriate amount of urea to be injected into the exhaust pipe, makes it difficult for ammonia to leak downstream, and efficiently reduces nitrogen oxides in the exhaust gas. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus that can perform the above-described process.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃焼機器から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する排ガス浄化装置であって、前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、前記排気配管内に尿素水、アンモニア水及びアンモニアガスの少なくとも1つを還元剤として噴射する還元剤噴射手段と、噴射された前記還元剤から生成されるアンモニアと前記窒素酸化物との反応を促進させるアンモニアSCR触媒及び前記排気配管の内部に配置され前記アンモニアSCR触媒を前記排気配管の内部に支持する支持機構とを備え、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤が噴射される位置よりも下流側に配置されている触媒手段と、前記排ガスの流れ方向において前記触媒手段よりも下流側に配置され、前記アンモニアSCR触媒を通過した前記排ガスのアンモニア濃度を計測するアンモニア濃度計測手段と、前記アンモニア濃度計測手段により計測されたアンモニア濃度に基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a combustion device, wherein the exhaust gas discharged from the combustion device is reduced. Exhaust piping to be guided, reducing agent injection means for injecting at least one of urea water, ammonia water and ammonia gas into the exhaust piping as a reducing agent, ammonia generated from the injected reducing agent and the nitrogen oxidation An ammonia SCR catalyst that promotes a reaction with an object, and a support mechanism that is disposed inside the exhaust pipe and supports the ammonia SCR catalyst inside the exhaust pipe, and the reducing agent is injected in the flow direction of the exhaust gas. Catalyst means disposed downstream of the catalyst position, and disposed downstream of the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, Ammonia concentration measuring means for measuring the ammonia concentration of the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst, and control for controlling injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means And means.
このように、アンモニア濃度計測手段により検出したアンモニアSCR触媒を通過した排ガス中に含まれるアンモニア濃度に基づいて、前記制御手段により前期尿素水噴射手段による還元剤の噴射を制御することで、排ガス浄化装置から排出される排ガス中のアンモニアをより低減させつつ、排ガス中の窒素酸化物も低減することができる。また、アンモニアの検出値のみに基づいて、還元剤の噴射量を制御することで、演算量を少なくすることができ、装置構成も簡単にすることができる。 Thus, based on the ammonia concentration contained in the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst detected by the ammonia concentration measuring means, the control means controls the injection of the reducing agent by the previous urea water injection means, thereby purifying the exhaust gas. While further reducing the ammonia in the exhaust gas discharged from the apparatus, the nitrogen oxides in the exhaust gas can also be reduced. Further, by controlling the injection amount of the reducing agent based only on the detected value of ammonia, the amount of calculation can be reduced and the apparatus configuration can be simplified.
ここで、排ガス浄化装置は、さらに、前記排ガスの流れ方向において前記触媒手段よりも下流側に配置され、前記アンモニアSCR触媒を通過した排ガスの窒素酸化物濃度を計測する処理後窒素酸化物濃度計測手段を有し、前記制御手段は、前記処理後窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度にも基づいて還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御することが好ましい。 Here, the exhaust gas purification device is further disposed downstream of the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, and measures the nitrogen oxide concentration after treatment for measuring the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst. It is preferable that the control unit controls injection of the reducing agent by the reducing agent injection unit based on the nitrogen oxide concentration measured by the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring unit.
このように、処理後窒素酸化物濃度計測手段により計測したアンモニアSCR触媒を通過した排ガスの窒素酸化物濃度も用いて還元剤の噴射を制御することで、排ガス中に含まれる窒素酸化物をより低減することができる。 In this way, by controlling the injection of the reducing agent using the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst measured by the nitrogen oxide concentration measuring means after treatment, the nitrogen oxide contained in the exhaust gas can be further reduced. Can be reduced.
また、前記アンモニア濃度計測手段により検出されたアンモニア濃度と、前記処理後窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度との両方が、基準濃度を超えている場合は、前記アンモニアSCR触媒の回復を行う回復手段を有することが好ましい。また、前記回復手段は、前記アンモニアSCR触媒を所定温度で加熱することが好ましい。 Further, when both of the ammonia concentration detected by the ammonia concentration measuring means and the nitrogen oxide concentration measured by the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means exceed a reference concentration, the ammonia SCR catalyst It is preferable to have a recovery means for performing recovery. The recovery means preferably heats the ammonia SCR catalyst at a predetermined temperature.
このように、回復手段によりアンモニアSCR触媒を回復させることで、アンモニア及び窒素酸化物が漏れ出ることをより抑制することができる。また、アンモニア濃度と窒素酸化物濃度の両方に基づいてアンモニアSCR触媒の能力を判定することで、より正確に尿素SCR触媒の状態を把握することができ、不要な回復処理を行うことを抑制することができる。また、回復処理として、アンモニアSCR触媒を加熱することで、アンモニアSCR触媒の能力を簡単に回復させることができる。 Thus, by recovering the ammonia SCR catalyst by the recovery means, it is possible to further suppress leakage of ammonia and nitrogen oxides. Further, by determining the capability of the ammonia SCR catalyst based on both the ammonia concentration and the nitrogen oxide concentration, the state of the urea SCR catalyst can be grasped more accurately, and unnecessary recovery processing is suppressed. be able to. Further, as the recovery process, the ammonia SCR catalyst can be easily recovered by heating the ammonia SCR catalyst.
また、前記アンモニア濃度計測手段により検出されたアンモニア濃度と、前記処理後窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度との両方が、基準濃度を超えている場合は、前記アンモニアSCR触媒を交換する必要があることを通知する通知手段を有することも好ましい。 Further, when both of the ammonia concentration detected by the ammonia concentration measuring means and the nitrogen oxide concentration measured by the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means exceed a reference concentration, the ammonia SCR catalyst It is also preferable to have a notification means for notifying that it is necessary to replace the battery.
このように、通知手段によりアンモニアSCR触媒の能力が低下していることを通知し、アンモニアSCR触媒の交換を操作者に要求することで、能力が低下したアンモニアSCR触媒を使用し続けることを抑制することができ、アンモニア及び窒素酸化物が漏れ出ることをより抑制することができる。また、アンモニア濃度と窒素酸化物濃度の両方に基づいて尿素SCR触媒の能力を判定することで、より正確にアンモニアSCR触媒の状態を把握することができ、不要な交換を行うことを抑制することができる。 In this way, the notification means notifies the operator that the capacity of the ammonia SCR catalyst has been reduced, and requests the operator to replace the ammonia SCR catalyst, thereby suppressing the continued use of the ammonia SCR catalyst having the reduced ability. It is possible to suppress the leakage of ammonia and nitrogen oxide. Moreover, by judging the ability of the urea SCR catalyst based on both the ammonia concentration and the nitrogen oxide concentration, it is possible to grasp the state of the ammonia SCR catalyst more accurately and to suppress unnecessary replacement. Can do.
さらに、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスの窒素酸化物濃度を計測する処理前窒素酸化物濃度計測手段を有し、前記制御手段は、前記処理前窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度にも基づいて還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御することが好ましい。 Furthermore, it is arranged between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, and has a pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means for measuring the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas, the control means, It is preferable to control the injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based also on the nitrogen oxide concentration measured by the pretreatment nitrogen oxide concentration measuring means.
このように、処理前窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度にも基づいて還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御することで、窒素酸化物の還元に必要なアンモニアの量も把握して、還元剤の噴射を制御することができ、排ガス浄化装置から排出される排ガス中のアンモニアをより低減させつつ、排ガス中の窒素酸化物もより低減することができる。 In this way, the amount of ammonia necessary for the reduction of nitrogen oxides is controlled by controlling the injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based on the nitrogen oxide concentration measured by the nitrogen oxide concentration measuring means before treatment. In addition, the injection of the reducing agent can be controlled, and the nitrogen oxides in the exhaust gas can be further reduced while the ammonia in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device is further reduced.
さらに、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスのイソシアン酸濃度を計測するイソシアン酸濃度計測手段と、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間の排ガス流路の温度を調整する温度調整手段とを有し、前記イソシアン酸濃度計測手段で計測したイソシアン酸濃度に基づいて、前記温度調整手段により前記排ガス流路の温度を調整することが好ましい。 Further, an isocyanic acid concentration measuring unit that is disposed between the reducing agent injection unit and the catalyst unit in the flow direction of the exhaust gas, and that measures the isocyanate concentration of the exhaust gas, and the reducing agent injection unit in the flow direction of the exhaust gas. And a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the exhaust gas flow path between the catalyst means and the temperature adjusting means based on the isocyanate concentration measured by the isocyanate concentration measuring means. It is preferable to adjust the temperature.
このように、排ガス中のイソシアン酸濃度に基づいて、排ガス流路の温度を調整することで、噴射された還元剤をより確実にアンモニアにすることができ、排ガス中のアンモニア濃度をより容易に制御することができる。 In this way, by adjusting the temperature of the exhaust gas flow path based on the isocyanic acid concentration in the exhaust gas, the injected reducing agent can be made more reliably ammonia, and the ammonia concentration in the exhaust gas can be more easily Can be controlled.
さらに、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスのアンモニア濃度を計測する処理前アンモニア濃度計測手段と、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間の排ガス流路の温度を調整する温度調整手段とを有し、前記処理前アンモニア濃度計測手段で計測したアンモニア濃度に基づいて、前記温度調整手段により前記排ガス流路の温度を調整することも好ましい。 Furthermore, the pretreatment ammonia concentration measuring means is disposed between the reducing agent injection means and the catalyst means in the exhaust gas flow direction, and measures the ammonia concentration of the exhaust gas, and the reducing agent injection means in the exhaust gas flow direction. And a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the exhaust gas flow path between the catalyst means and the temperature adjusting means to adjust the temperature of the exhaust gas flow path based on the ammonia concentration measured by the pre-treatment ammonia concentration measuring means. It is also preferable to adjust the temperature.
このように、処理前の排ガス中のアンモニア濃度に基づいて、排ガス流路の温度を調整することで、噴射された尿素水をより確実にアンモニアにすることができ、排ガス中のアンモニア濃度をより容易に制御することができる。 In this way, by adjusting the temperature of the exhaust gas flow path based on the ammonia concentration in the exhaust gas before treatment, the injected urea water can be more reliably converted to ammonia, and the ammonia concentration in the exhaust gas can be further increased. It can be controlled easily.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、燃焼機器から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する排ガス浄化装置であって、前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、前記排気配管内に尿素水、アンモニア水及びアンモニアガスの少なくとも1つを還元剤として噴射する還元剤噴射手段と、噴射された還元剤から生成されるアンモニアと前記窒素酸化物との反応を促進させるアンモニアSCR触媒及び前記排気配管の内部に配置され前記アンモニアSCR触媒を前記排気配管の内部に支持する支持機構とを備え、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤が噴射される位置よりも下流側に配置されている触媒手段と、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスの窒素酸化物濃度を計測する処理前窒素酸化物濃度計測手段と、前記排ガスの流れ方向において前記触媒手段よりも下流側に配置され、前記アンモニアSCR触媒を通過した前記排ガスの窒素酸化物濃度を計測する処理後窒素酸化物濃度計測手段と、前記処理前窒素酸化物濃度計測手段で計測した窒素酸化物濃度と、前記処理後窒素酸化物濃度計測手段で計測した窒素酸化物濃度との差分に基づいて、前記触媒手段を通過した排ガス中のアンモニア濃度を算出し、算出したアンモニア濃度に基づいて、還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a combustion device, wherein the exhaust gas discharged from the combustion device is reduced. Exhaust piping to be guided, reducing agent injection means for injecting at least one of urea water, ammonia water and ammonia gas into the exhaust piping as a reducing agent, ammonia generated from the injected reducing agent, and the nitrogen oxides An ammonia SCR catalyst that promotes the reaction with the exhaust gas, and a support mechanism that is disposed inside the exhaust pipe and supports the ammonia SCR catalyst inside the exhaust pipe, and the reducing agent is injected in the flow direction of the exhaust gas. A catalyst means disposed downstream of the position, and disposed between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas. A pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means for measuring the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas, and a nitrogen oxidation of the exhaust gas that is disposed downstream of the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas and that has passed through the ammonia SCR catalyst. A post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means for measuring an object concentration; a nitrogen oxide concentration measured by the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means; and a nitrogen oxide concentration measured by the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means; Control means for calculating the ammonia concentration in the exhaust gas that has passed through the catalyst means based on the difference between the control means and controlling the injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based on the calculated ammonia concentration. And
このように、処理前窒素酸化物濃度及び処置後窒素酸化物濃度を用いて、排ガス中のアンモニア濃度を算出し、算出したアンモニア濃度に基づいて、還元剤の噴射量を制御することで、排ガス浄化装置から排出される排ガス中のアンモニアをより低減させつつ、排ガス中の窒素酸化物も低減することができる。また、アンモニアの算出値のみに基づいて、還元剤の噴射量を制御することで、装置構成も簡単にすることができる。 As described above, the ammonia concentration in the exhaust gas is calculated using the pre-treatment nitrogen oxide concentration and the post-treatment nitrogen oxide concentration, and the injection amount of the reducing agent is controlled based on the calculated ammonia concentration. While further reducing the ammonia in the exhaust gas discharged from the purification device, the nitrogen oxides in the exhaust gas can also be reduced. In addition, the apparatus configuration can be simplified by controlling the injection amount of the reducing agent based only on the calculated value of ammonia.
本発明にかかる排ガス浄化装置は、アンモニアSCR触媒を通過した排ガス中に含まれるアンモニア濃度に基づいて、還元剤の噴射を制御することで、排ガス浄化装置から排出される排ガス中のアンモニアをより低減させつつ、排ガス中の窒素酸化物も低減することができる。また、アンモニアの検出値のみに基づいて、還元剤の噴射量を制御することで、演算量を少なくすることができ、装置構成も簡単にすることができる。 The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention further reduces the ammonia in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purifying apparatus by controlling the injection of the reducing agent based on the ammonia concentration contained in the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst. In addition, nitrogen oxides in the exhaust gas can be reduced. Further, by controlling the injection amount of the reducing agent based only on the detected value of ammonia, the amount of calculation can be reduced and the apparatus configuration can be simplified.
以下に、本発明にかかる排ガス浄化装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、下記実施形態では、排ガス浄化装置を焼却炉でゴミを焼却するゴミ焼却システムに取り付けた場合として説明するが、排ガス浄化装置を取り付ける燃焼機器は、これに限定されず、熱分解炉、溶融炉、ボイラ、外燃機関等種々の燃焼機器に用いることができる。なお、本発明の燃焼機器には、内燃機関を含まない。また、ゴミとしては、種々の廃棄物を対象とすることができる。また、ゴミ以外のものを焼却炉で焼却する焼却システムにも用いることができる。 Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In the following embodiment, the exhaust gas purification device will be described as being attached to a waste incineration system that incinerates garbage in an incinerator, but the combustion equipment to which the exhaust gas purification device is attached is not limited to this, but a pyrolysis furnace, melting It can be used for various combustion equipment such as furnaces, boilers, and external combustion engines. Note that the combustion equipment of the present invention does not include an internal combustion engine. In addition, various types of waste can be targeted as garbage. It can also be used in an incineration system that incinerates things other than garbage in an incinerator.
図1は、本発明の排ガス浄化装置を有するゴミ焼却システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。図1に示すようにゴミ焼却システム(廃棄物燃焼システム)1は、基本的に、投入ホッパ2と、焼却炉3と、灰処理部4と、ボイラ5と、焼却減温塔6と、集塵器7と、排ガス浄化装置9と、ファン10と、煙突12とを有する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a waste incineration system having an exhaust gas purification apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the waste incineration system (waste combustion system) 1 basically includes a
投入ホッパ2は、ゴミの投入部であり、クレーン等の搬送手段によりゴミの集積部から搬送されたゴミが投入される。投入ホッパ2は、焼却炉3と繋がっている。
The
焼却炉3は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、投入ホッパから投入されたゴミを燃焼させる。焼却炉3としては、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の種々の焼却炉を用いることができる。例えば、焼却炉としてストーカ式焼却炉を用いた場合は、投入ホッパ2から受け入れた廃棄物(ゴミ)を火格子上にて移送しながら、火格子の下方に位置する一次空気導入口より一次空気を導入し、火格子の上方に形成された一次燃焼室にて燃焼させ、さらに焼却炉本体の上方に二次空気の導入により形成された二次燃焼室にて、一次燃焼室で発生した排ガス中の未燃ガスを再燃焼させる。焼却炉3でゴミを燃焼させることで発生した燃焼灰は灰処理部4に送られ、排ガスは配管によりボイラ5に送られる。
The
灰処理部4は、焼却炉3でゴミが燃焼されることで生成される燃焼灰を回収する。ここで、灰処理部4は、回収した燃焼灰をそのまま廃棄するようにしてもよいが、例えば、回収した灰を、灰溶融炉で溶融し、溶融されて得られた溶融スラグを生成することが好ましい。このようにして、作成した溶融スラグは、路盤材、コンクリート用骨材、アスファルト混合用骨材等種々の用途に再生利用することができる。
The
ボイラ5は、焼却炉3から排出される高温の排ガスから熱を回収する。ボイラ5で熱を回収された排ガスは、焼却減温塔6に送られる。
The boiler 5 recovers heat from the high-temperature exhaust gas discharged from the
焼却減温塔6は、減温水が貯留されている減温水タンク13と接続されており、ボイラ5から送られた排ガスに減温水タンク13からの減温水を噴霧し、排ガスを冷却する。焼却減温塔6で冷却された排ガスは、集塵器7に送られる。
The incineration
ここで、焼却減温塔6と集塵器7とを繋げる配管には、消石灰貯留タンク14、活性炭貯留タンク15、特反剤貯留タンク16、押込ファン17とが接続されている。消石灰貯留タンク14に貯留されている消石灰と、活性炭貯留タンク15に貯留されている活性炭と、特反剤貯留タンク16に貯留されている特反剤とは、押込ファン17により焼却減温塔6と集塵器7とを繋げる配管に送られる。焼却減温塔6から集塵器7に向けて流れる排ガスに、消石灰、活性炭が供給されることで、排ガスに含まれる有害物質が中和される。具体的には、消石灰により、排ガス内の酸性ガス、例えばHCl、SOxを中和させることができ、活性炭により、排ガス内のダイオキシン類を除去することができる。また、特反剤(珪藻土)を投入することで、濾布の目詰まりを抑制することができる。
Here, the slaked
集塵器7は、配管を介して焼却減温塔6と接続されており、焼却減温塔6から該配管を通過した排ガスが供給される。集塵器7は、排ガス中に含まれる、排ガスと消石灰との中和反応または排ガスと活性炭との中和反応で得られた塩類、飛灰(煤塵)、酸性ガスを除去する。集塵器7で塩類、飛灰(煤塵)、酸性ガスを除去された排ガスは、排ガス浄化装置9に送られる。
The
排ガス浄化装置9は、配管を介して集塵器7と接続されており、集塵器7から該配管を通過した排ガスが供給される。排ガス浄化装置9は、排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する。なお、排ガス浄化装置9については、後ほど詳細に説明する。排ガス浄化装置9で窒素酸化物が除去された排ガスは、ファン10により煙突12から外部に排出される。ゴミ焼却システム1は、以上のようにして、ゴミを燃焼する。また、ゴミ焼却システム1は、ゴミの燃焼により発生した排ガスは、排ガス中の有害物質を除去、低減した後、煙突12から排出する。
The exhaust gas purification device 9 is connected to the
次に、排ガス浄化装置9について説明する。ここで、図2は、図1に示すゴミ焼却システムの排ガス浄化装置の概略構成を示すブロック図であり、図3は、図2に示す排ガス浄化装置の濃度計測手段の概略構成を示すブロック図である。なお、以下では、排ガスの流れる配管を排気配管21とする。排ガス浄化装置9は、尿素水噴射手段22と、尿素水タンク24と、アンモニア水供給手段25と、尿素SCR触媒手段26と、濃度計測手段28と、制御手段30とを有する。排ガス浄化装置9は、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムで、排ガスに含まれる窒素酸化物(NO、NO2)を低減している。ここで、尿素SCRシステムは、尿素水噴射手段22と、尿素水タンク24と、尿素SCR触媒手段26とで構成される。
Next, the exhaust gas purification device 9 will be described. Here, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the exhaust gas purification device of the refuse incineration system shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the concentration measuring means of the exhaust gas purification device shown in FIG. It is. Hereinafter, the pipe through which the exhaust gas flows is referred to as an
尿素水噴射手段22は、排気配管21内に尿素水を噴射する噴射装置であり、排気配管21の集塵器7よりも下流側の部分に噴射口が設けられている。尿素水噴射手段22は、噴射口から排気配管21の内部に尿素水を噴射する。尿素水タンク24は、尿素水を貯めておくタンクであり、尿素水噴射手段22に尿素を供給する。尿素水タンク24には、外部の尿素水を供給する装置から尿素水を補充するための補給口が設けられており、この補給口から必要に応じて、尿素水が補給される。
The urea water injection means 22 is an injection device that injects urea water into the
アンモニア水供給手段25は、排気配管21内にアンモニア水を供給する供給手段であり、排気配管21の尿素水噴射手段22よりも下流側の部分に噴射口が設けられている。なお、アンモニア水供給手段25は、必ずしも設けなくてもよい。
The ammonia water supply means 25 is a supply means for supplying ammonia water into the
尿素SCR触媒手段26は、尿素から生成されたアンモニアと窒素酸化物との反応を促進させる尿素選択的還元触媒である複数の尿素SCR触媒26aと、排気配管21の、尿素水噴射手段22よりも下流側部分の内部に設けられ、該尿素SCR触媒を支持する支持機構26bとを備える。ここで、尿素SCR触媒26aには、バナジア/チタニア系触媒やゼオライト系触媒を用いることができる。また、支持機構26bは、排ガスを通気させる孔が形成され、その表面に尿素SCR触媒26aを支持している。なお、支持機構26bは、尿素SCR触媒26aを排気配管21に支持できればよく例えば枠でもよい。また、尿素SCR触媒手段26は、複数の尿素SCR触媒26a及び支持機構26bを1つずつ交換できる。
The urea SCR catalyst means 26 is more than a plurality of
ここで、本実施形態では、排気配管21の尿素SCR触媒手段26が配置されている部分は、他の部分よりも開口面積が大きい脱硝塔21aである。脱硝塔21aには、複数の尿素SCR触媒26aとそれを保持する支持機構26bとが積層されている。したがって、尿素SCR触媒手段26を通過する排ガスは、複数個の尿素SCR触媒26aを通過する。
Here, in this embodiment, the part where the urea SCR catalyst means 26 of the
尿素SCRシステムは、以上のような構成であり、尿素水噴射手段22により排気配管21の内部に尿素水を噴射する。噴射された尿素水は、排気配管21内の熱によりアンモニア(NH3)となる。具体的には、以下の化学反応により、尿素水からアンモニアが生成される。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
その後、生成されたアンモニア及びアンモニア水供給手段25から供給されたアンモニア水は、排ガスとともに排気配管21の脱硝塔21a内を流れ、尿素SCR触媒手段26に到達する。なお、尿素水の一部は、アンモニアにならずに、尿素水のまま尿素SCR触媒手段26に到達する。そのため、尿素SCR触媒手段26内でも、上記反応により、尿素水からアンモニアが生成される。尿素SCR触媒手段26に到達したアンモニアは、排ガスに含まれる窒素酸化物と反応し、窒素酸化物から酸素を取り除き、窒素に還元する。具体的には、以下の化学反応により、窒素酸化物が還元される。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
The urea SCR system is configured as described above, and urea water is injected into the
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2
Thereafter, the generated ammonia and the ammonia water supplied from the ammonia water supply means 25 flow in the
4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O
4NH 3 + 2NO 2 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O
濃度計測手段28は、排ガスの排気配管21において尿素SCR触媒手段26の下流側の排気配管21に配置されており、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中のアンモニアの濃度を計測する。濃度計測手段28は、図3に示すように、計測手段本体40と、光ファイバ42と、計測セル44と、受光部46と、を有する。
The concentration measuring means 28 is arranged in the
計測手段本体40は、アンモニアが吸収する波長域のレーザ光を発光させる発光手段と、信号からアンモニアの濃度を算出する演算手段とを有し、光ファイバ42にレーザ光を出力し、受光部46が受光した信号を受け取る。
The measuring means
光ファイバ42は、計測手段本体40から出力されたレーザ光を案内し、計測セル44に入射させる。
The optical fiber 42 guides the laser beam output from the measuring means
計測セル44は、排気配管21の一部に配置されており、光ファイバ42から射出された光を計測セル44の内部に入射させる入射部と、計測セル44の所定経路を通過したレーザ光を出力する出力部と、を有する。
The
受光部46は、計測セル44の内部を通過し、出力部から出力されたレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度を受光信号として計測手段本体40に出力する。
The
濃度計測手段28は、以上のような構成であり、計測手段本体40から出力されたレーザ光は、光ファイバ42から計測セル44内の所定経路を通過した後、出力部から出力される。このとき、計測セル44内の排ガス中にアンモニアが含まれていると、計測セル44を通過するレーザ光が吸収される。そのため、レーザ光は、排ガス中のアンモニア濃度によって、出力部に到達するレーザ光の出力が変化する。受光部46は、出力部から出力されるレーザ光を受光信号に変換し、計測手段本体40に出力する。計測手段本体40は、出力したレーザ光の強度と、受光信号から算出される強度とを比較し、その減少割合から計測セル44内を流れる排ガスのアンモニア濃度を算出する。このように、濃度計測手段28は、TDLAS方式(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy:可変波長ダイオードレーザー分光法)を用い、出力したレーザ光の強度と、受光部46で検出した受光信号とに基づいて計測セル44内の所定位置、つまり、測定位置を通過する排ガス中のアンモニア濃度を算出及び/または計測する。また、本実施形態の濃度計測手段28は、連続的にアンモニア濃度を算出及び/または計測することができる。
The
なお、計測セル44は、入射部と出力部のみを、光を透過する材料で形成しても、計測セル44全体を、光を透過する材料で形成してもよい。また、計測セル44内に少なくとも2枚の光学ミラーを設け、入射部から入射されたレーザ光を光学ミラーで多重反射させた後、出力部から出力させるようにしてもよい。このようにレーザ光を多重反射させることで、計測セル44内のより多くの領域を通過させることができる。これにより、計測セル44内を流れる排ガスに濃度の分布の影響を小さくすることができ、正確に濃度を検出することができる。
In the
制御手段30は、濃度計測手段28の検出結果に基づいて、尿素水噴射手段22から噴射する尿素水の量及び噴射するタイミングをPID制御により制御する。具体的には、アンモニア濃度が所定値よりも低い場合は、一度に噴射する尿素水の量を多くしたり、尿素水を噴射する間隔を短くしたりする。また、アンモニア濃度が所定値よりも高い場合は、一度に噴射する尿素水の量を少なくしたり、尿素水を噴射する間隔を長くしたりする。 The control means 30 controls the amount of urea water injected from the urea water injection means 22 and the injection timing based on the detection result of the concentration measurement means 28 by PID control. Specifically, when the ammonia concentration is lower than a predetermined value, the amount of urea water injected at a time is increased, or the interval at which urea water is injected is shortened. Further, when the ammonia concentration is higher than a predetermined value, the amount of urea water to be injected at a time is decreased, or the interval for injecting urea water is increased.
図4は、制御手段30による尿素水噴射量の制御方法の一例を示すフロー図である。なお、図4に示すフロー図は、尿素水噴射手段22から噴射する尿素水の量によりアンモニア濃度を調整する場合である。まず、濃度計測手段28で計測されたアンモニア濃度が制御手段30に入力されたら、制御手段30は、ステップS12として、計測されたアンモニア濃度が目標値よりも大きいかを判定する。制御手段30は、ステップS12で計測されたアンモニア濃度が目標値よりも大きい(YES)と判定したら、ステップS14に進み、現状設定されている尿素水噴射量を一定量低減する。つまり、尿素水噴射手段22から噴射される尿素水の量を一定量少なくする。その後、制御手段30は、ステップS20に進む。 FIG. 4 is a flowchart showing an example of a method for controlling the urea water injection amount by the control means 30. Note that the flowchart shown in FIG. 4 is a case where the ammonia concentration is adjusted by the amount of urea water injected from the urea water injection means 22. First, when the ammonia concentration measured by the concentration measuring means 28 is input to the control means 30, the control means 30 determines whether the measured ammonia concentration is larger than the target value as step S12. If the control means 30 determines that the ammonia concentration measured in step S12 is larger than the target value (YES), the control means 30 proceeds to step S14 and reduces the urea water injection amount that is currently set by a certain amount. That is, the amount of urea water injected from the urea water injection means 22 is reduced by a certain amount. Thereafter, the control means 30 proceeds to step S20.
また、ステップS12で、制御手段30が計測されたアンモニア濃度が目標値以下である(NO)と判定したら、ステップS16に進み、計測されたアンモニア濃度が目標値よりも小さいかを判定する。制御手段30は、ステップS16で、計測されたアンモニア濃度が目標値よりも小さい(YES)と判定したら、ステップS18に進み、現状設定されている尿素水噴射量を一定量増加させる。つまり、尿素水噴射手段22から噴射される尿素水の量を一定量多くする。その後、制御手段30は、ステップS20に進む。また、制御手段30は、ステップS16で、計測されたアンモニア濃度が目標値以上である(NO)と判定したら、ステップS20に進む。 In step S12, if the control means 30 determines that the measured ammonia concentration is equal to or lower than the target value (NO), the process proceeds to step S16 to determine whether the measured ammonia concentration is smaller than the target value. If it is determined in step S16 that the measured ammonia concentration is smaller than the target value (YES), the control means 30 proceeds to step S18 and increases the currently set urea water injection amount by a certain amount. That is, the amount of urea water injected from the urea water injection means 22 is increased by a certain amount. Thereafter, the control means 30 proceeds to step S20. If the control means 30 determines in step S16 that the measured ammonia concentration is equal to or higher than the target value (NO), the control means 30 proceeds to step S20.
制御手段30は、ステップS20で、排ガスの排出が停止しているか(つまり、ゴミ焼却システム1が停止しているか)を判定する。制御手段30は、ステップS20で、排ガスの排出が停止していない(NO)と判定したらステップS12に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段30は、ステップS20で、排ガスの排出が停止している(YES)と判定したら処理を終了する。以上のようにして、制御手段30は、尿素水噴射手段22の尿素水噴射量を制御する。なお、上記制御では、尿素水噴射量を一定量増加、減少させたが、これに限定されない。例えば、アンモニア濃度が目標値以下の場合は、尿素水噴射量を予め設定した基準値としてもよく、アンモニア濃度が目標値以上の場合は、尿素水噴射量を0にするようにしてもよい。また、尿素水噴射量は、噴射回数で調整しても、1回の噴射量で調整してもよい。また、アンモニア濃度の上限の目標値と下限の目標値とは、異なる値としてもよい。つまり、ステップS12で使用される目標値とステップS16で使用される目標値を異なる目標値としてもよい。アンモニア濃度の上限の目標値と下限の目標値とを異なる値とすることで、尿素水噴射量を変化させないアンモニア濃度の範囲を一定の濃度範囲とすることができる。
In step S20, the control means 30 determines whether exhaust gas emission has stopped (that is, whether the refuse incineration system 1 has stopped). If it is determined in step S20 that exhaust gas emission has not stopped (NO), the control means 30 proceeds to step S12 and repeats the above-described processing. On the other hand, the control means 30 will complete | finish a process, if it determines with discharge | emission of waste gas having stopped in step S20 (YES). As described above, the
ゴミ焼却システム1の排ガス浄化装置9は、基本的に以上のような構成である。焼却炉3で生成された排ガスは、各部で不純物が除去された後、排ガス浄化装置9に供給される。排ガス浄化装置9に供給された排ガスは、排気配管21を流れ、尿素水噴射手段22から尿素水が噴射された後、尿素水及び尿素水から生成されたアンモニアとともに尿素SCR触媒手段26を通過する。排ガスは、アンモニアとともに尿素SCR触媒手段26を通過することで、排ガスに含まれる窒素酸化物を尿素SCRシステムで低減される。その後、排ガスは、煙突からから大気中に排出される。ここで、排ガス浄化装置9は、上述したように、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガスのアンモニア濃度を濃度計測手段28により計測し、その計測結果に基づいて、尿素水噴射手段22が噴射する尿素水の量、噴射タイミングを制御している。
The exhaust gas purification device 9 of the garbage incineration system 1 is basically configured as described above. The exhaust gas generated in the
排ガス浄化装置9は、尿素SCR触媒手段26を通過したアンモニア濃度を計測し、その結果に応じて尿素水の噴射量を制御している。このように、尿素SCR触媒手段26を通過したアンモニア濃度に基づいて、尿素水の噴射量を制御することで、アンモニアと窒素酸化物の反応状態に即して尿素水の噴射量を制御することができる。 The exhaust gas purifying device 9 measures the ammonia concentration that has passed through the urea SCR catalyst means 26, and controls the injection amount of urea water according to the result. Thus, by controlling the injection amount of urea water based on the ammonia concentration that has passed through the urea SCR catalyst means 26, the injection amount of urea water is controlled in accordance with the reaction state of ammonia and nitrogen oxides. Can do.
以下、具体的に測定例を用いて詳細に説明する。本測定例では、尿素SCR触媒の温度を変化させて排ガスの処理能力を変化させた。この場合に、アンモニア濃度に基づいてアンモニアの注入量を制御し、アンモニア濃度の測定値が目標値となるまで、つまり定常状態となるまでの、アンモニア濃度の変化、窒素酸化物濃度の変化、アンモニア注入量の変化を計測した。なお、アンモニア注入量は、尿素水の噴射量に対応している。また、比較のために、アンモニア濃度に応じた制御を行わず、アンモニアの注入量を一定とした場合の、アンモニア濃度の変化、窒素酸化物濃度の変化、アンモニア注入量の変化も計測した。測定結果を図5−1〜図5−4に示す。ここで、図5−1は、窒素酸化物(NOx)濃度と時間との関係を示すグラフであり、図5−2は、計測されたアンモニア濃度と時間との関係を示すグラフであり、図5−3は、尿素SCR触媒の温度と時間との関係を示すグラフであり、図5−4は、尿素SCR触媒に注入されるアンモニアの量と時間との関係を示すグラフである。ここで、図5−1〜図5−4のグラフの時間軸は同一時間軸である。また、アンモニア濃度の目標値は、125ppmに設定している。 Hereafter, it demonstrates in detail using a measurement example concretely. In this measurement example, the temperature of the urea SCR catalyst was changed to change the treatment capacity of the exhaust gas. In this case, the ammonia injection amount is controlled based on the ammonia concentration, and the ammonia concentration change, the nitrogen oxide concentration change, the ammonia until the measured value of the ammonia concentration reaches the target value, that is, the steady state is reached. Changes in injection volume were measured. The ammonia injection amount corresponds to the injection amount of urea water. For comparison, changes in ammonia concentration, changes in nitrogen oxide concentration, and changes in ammonia injection amount were also measured when the ammonia injection amount was fixed without performing control according to the ammonia concentration. The measurement results are shown in FIGS. Here, FIG. 5-1 is a graph showing the relationship between nitrogen oxide (NOx) concentration and time, and FIG. 5-2 is a graph showing the relationship between measured ammonia concentration and time. 5-3 is a graph showing the relationship between the temperature of the urea SCR catalyst and time, and FIG. 5-4 is a graph showing the relationship between the amount of ammonia injected into the urea SCR catalyst and time. Here, the time axes of the graphs of FIGS. 5-1 to 5-4 are the same time axis. The target value of ammonia concentration is set to 125 ppm.
図5−1〜図5−4に示すように、アンモニア濃度が目標値よりも高くなる場合は、アンモニア注入量を低減させ、アンモニア濃度が目標値よりも低い場合は、アンモニア注入量を増加させていることがわかる。アンモニア濃度によってアンモニア注入量を制御することで、アンモニア注入量を一定とした場合よりも、排ガスに含まれるアンモニアの量が急激に変化することを防止でき、アンモニアの漏れ量を少なくすることができることがわかる。具体的には、アンモニア注入量を一定とした場合よりもアンモニアスリップ積算値を50%〜67%低減できることがわかる。以上より、本発明の効果は明らかである。 As shown in FIGS. 5-1 to 5-4, when the ammonia concentration becomes higher than the target value, the ammonia injection amount is decreased, and when the ammonia concentration is lower than the target value, the ammonia injection amount is increased. You can see that By controlling the ammonia injection amount according to the ammonia concentration, it is possible to prevent the amount of ammonia contained in the exhaust gas from changing abruptly and to reduce the amount of ammonia leakage compared to when the ammonia injection amount is constant. I understand. Specifically, it can be seen that the ammonia slip integrated value can be reduced by 50% to 67% as compared with the case where the ammonia injection amount is constant. From the above, the effects of the present invention are clear.
また、尿素SCR触媒手段26は、温度や濃度等の複数の要因によって、窒素酸化物とアンモニアとの反応量や、アンモニアの吸着率が変化するため、予め作成したマップに基づいて、尿素水の噴射量を制御しても、アンモニアが多くなりアンモニアが漏れ出すか、アンモニアが少なく窒素酸化物を還元しきれず窒素酸化物が漏れ出す可能性があるが、尿素SCR触媒を通過した排ガスのアンモニア濃度を計測することで、より適切に尿素水の噴射量を制御することができる。また、アンモニア濃度のみから尿素水噴射量を制御することができる、1つのセンサのみを設ければよいため装置構成を簡単にすることができる。 Further, the urea SCR catalyst means 26 changes the reaction amount between nitrogen oxides and ammonia and the adsorption rate of ammonia due to a plurality of factors such as temperature and concentration. Even if the injection amount is controlled, there is a possibility that ammonia will increase and ammonia will leak, or there will be less ammonia and nitrogen oxides cannot be reduced and nitrogen oxides will leak, but the ammonia concentration in the exhaust gas that has passed through the urea SCR catalyst By measuring this, it is possible to more appropriately control the injection amount of urea water. Further, since only one sensor that can control the urea water injection amount from only the ammonia concentration needs to be provided, the apparatus configuration can be simplified.
また、尿素SCR触媒手段26の出口側のアンモニア濃度に基づいて制御を行うことで、尿素SCR触媒手段26の一部の尿素SCR触媒26aを交換した場合や、尿素SCR触媒手段26の処理能力が算出できない場合であっても、適切な尿素水の噴射量、アンモニア水の供給量を算出することができる。
In addition, by performing control based on the ammonia concentration on the outlet side of the urea SCR catalyst means 26, when a part of the
ここで、排ガス浄化装置9は、上述したようにアンモニアが漏れ出ることを抑制できるが、大気中に漏れ出るアンモニアをより低減するために、尿素SCR触媒手段26よりも下流側にアンモニアを酸化する酸化触媒を設けることが好ましい。なお、酸化触媒を設けても、排ガス浄化装置9は、上述したように、アンモニアが漏れ出る量を低減できているため、従来よりも酸化触媒をより小型化することができる。これにより、排ガス浄化装置の装置構成をより簡単にすることができ、重量も軽くすることができる。さらに、アンモニアを酸化することで発生する窒素酸化物を低減することができる。 Here, the exhaust gas purification device 9 can suppress the leakage of ammonia as described above, but oxidizes the ammonia downstream of the urea SCR catalyst means 26 in order to further reduce the ammonia leaking into the atmosphere. It is preferable to provide an oxidation catalyst. Even if an oxidation catalyst is provided, the exhaust gas purifying device 9 can reduce the amount of ammonia leaking out as described above, so that the oxidation catalyst can be made smaller than before. Thereby, the apparatus configuration of the exhaust gas purification apparatus can be further simplified, and the weight can be reduced. Furthermore, nitrogen oxides generated by oxidizing ammonia can be reduced.
また、制御手段30は、測定位置におけるアンモニア濃度の目標値を、焼却炉の運転条件によって変化させても、運転条件にかかわらず一定としてもよい。運転条件によって、目標値を変化させた場合は、排ガス中に含まれる窒素酸化物の量の増減に対応して尿素水の噴射量を制御することができ、窒素酸化物をより適切に低減することができ、測定位置のアンモニア濃度を目標値に近い値に維持することができる。なお、目標値を一定にして、目標値と運転条件との関係から尿素水の噴射量、噴射タイミングを制御する場合も同様である。また、アンモニア濃度の目標値を運転条件にかかわらず一定とした場合は、運転条件を検出する必要がなくなり、測定手段を少なくすることができ、排ガス浄化装置の装置構成を簡単にすることができる。また条件に応じて目標値を算出する必要が無くなるため、制御が簡単になる。 Further, the control means 30 may change the target value of the ammonia concentration at the measurement position depending on the operating condition of the incinerator, or may be constant regardless of the operating condition. When the target value is changed depending on the operating conditions, the injection amount of urea water can be controlled in accordance with the increase or decrease of the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and the nitrogen oxides are more appropriately reduced. The ammonia concentration at the measurement position can be maintained at a value close to the target value. The same applies to the case where the target value is kept constant and the injection amount and the injection timing of the urea water are controlled from the relationship between the target value and the operating conditions. Further, when the target value of the ammonia concentration is constant regardless of the operating conditions, it is not necessary to detect the operating conditions, the number of measuring means can be reduced, and the apparatus configuration of the exhaust gas purifying apparatus can be simplified. . Further, since it is not necessary to calculate the target value according to the conditions, the control is simplified.
また、尿素SCR触媒としてゼオライト系の触媒を用いることで、排ガスが高温であっても、触媒として適切に機能させることができる。また、ゼオライト系は、アンモニアの吸着量が多く、また温度や触媒劣化によって性能が変化するためマップ等による制御は困難であるが、本発明のように、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガスのアンモニア濃度を計測し、その計測結果に基づいて尿素水噴射量を制御することで、尿素SCR触媒としてゼオライト系の触媒を用いた場合でも、アンモニアが漏れ出ることを抑制することができる。 Further, by using a zeolite-based catalyst as the urea SCR catalyst, even if the exhaust gas is at a high temperature, it can function properly as a catalyst. In addition, the zeolite system has a large amount of ammonia adsorbed, and its performance changes due to temperature and catalyst deterioration, so it is difficult to control with a map or the like. However, as in the present invention, the exhaust gas passing through the urea SCR catalyst means 26 is By measuring the ammonia concentration and controlling the urea water injection amount based on the measurement result, it is possible to suppress leakage of ammonia even when a zeolite-based catalyst is used as the urea SCR catalyst.
なお、排ガス浄化装置9では、濃度計測手段28として、連続的に且つ窒素酸化物を検出することなくアンモニアを計測できるため、アンモニアが吸収する波長域のレーザ光を出力し、レーザ光の吸収割合を検出するTDLAS方式により、アンモニア濃度を測定したがこれに限定されない。本発明には、排ガス中のアンモニア濃度を計測できる種々の計測手段を用いることができ、例えば、測定位置に分岐管を設けて、排ガスの一部が分岐管にも流れるようにし、分岐管を流れる排ガスのアンモニア濃度を測定するようにしてもよい。 In the exhaust gas purifying apparatus 9, ammonia can be measured continuously as the concentration measuring means 28 without detecting nitrogen oxides. Therefore, laser light in a wavelength region that is absorbed by ammonia is output, and the absorption ratio of the laser light. Although the ammonia concentration was measured by the TDLAS method for detecting γ, it is not limited to this. Various measuring means capable of measuring the ammonia concentration in the exhaust gas can be used in the present invention. For example, a branch pipe is provided at the measurement position so that a part of the exhaust gas also flows through the branch pipe. The ammonia concentration of the flowing exhaust gas may be measured.
また、上記実施形態では、尿素水噴射手段22から噴射する尿素水の量を制御したが、本発明はこれに限定されず、尿素水の噴射量に加えてまたは代えて、アンモニア水供給手段25から供給するアンモニア水の供給量を換えてもよい。また、尿素水噴射手段とアンモニア水供給手段に加えてまたは代えて、アンモニアガスを供給するアンモニアガス噴射手段を設け、アンモニアガスを供給する量を調整するようにしてもよい。以上のように、本発明は、アンモニアを生成できる還元剤、尿素水、アンモニア水、アンモニアガス等を供給する還元剤噴射手段(供給手段)を設け、その還元剤噴射手段から供給する還元剤の量を調整すればよい。なお、アンモニア水やアンモニアガスを用いる場合は、尿素SCR触媒は、アンモニアSCR触媒ともいえる。なお、尿素SCR触媒とアンモニアSCR触媒とは、名称が異なるのみで、同一の触媒である。 Moreover, in the said embodiment, although the quantity of urea water injected from the urea water injection means 22 was controlled, this invention is not limited to this, In addition to or instead of the injection quantity of urea water, the ammonia water supply means 25 The supply amount of ammonia water supplied from may be changed. In addition to or instead of the urea water injection means and the ammonia water supply means, ammonia gas injection means for supplying ammonia gas may be provided to adjust the amount of ammonia gas supplied. As described above, the present invention provides a reducing agent injection means (supply means) for supplying a reducing agent capable of generating ammonia, urea water, ammonia water, ammonia gas, etc., and the reducing agent supplied from the reducing agent injection means. Adjust the amount. When ammonia water or ammonia gas is used, the urea SCR catalyst can be said to be an ammonia SCR catalyst. Note that the urea SCR catalyst and the ammonia SCR catalyst are the same catalyst only with different names.
また、本実施形態のような、ゴミ焼却システムや、ボイラに用いる場合は、大量の排気ガスが排出され、排気配管の開口面積が大きくなるため、複数点のアンモニア濃度を測定することが好ましい。ここで、測定点は、排ガスの流れ方向の位置は同じで排出配管の位置が異なる点、つまり、排気配管の同一断面の異なる点のアンモニア濃度を測定することが好ましい。このように複数点のアンモニア濃度を測定することで、排気配管内にアンモニア濃度の偏りがあった場合も排ガス中のアンモニア濃度をより正確に測定することができる。なお、複数点の測定結果からアンモニア濃度を算出する方法は特に限定されず、平均値を求めるようにしても、測定結果から濃度の分布を算出して、全体のアンモニア濃度を求めるようにしてもよい。 Moreover, when using for a garbage incineration system and a boiler like this embodiment, since a lot of exhaust gas is discharged | emitted and the opening area of exhaust piping becomes large, it is preferable to measure the ammonia concentration of several points. Here, it is preferable that the measurement points are the same in the flow direction of the exhaust gas but different in the position of the exhaust pipe, that is, the ammonia concentration at different points on the same cross section of the exhaust pipe. By measuring the ammonia concentration at a plurality of points in this way, the ammonia concentration in the exhaust gas can be measured more accurately even when the ammonia concentration is uneven in the exhaust pipe. The method for calculating the ammonia concentration from a plurality of measurement results is not particularly limited, and an average value may be obtained, or a concentration distribution may be calculated from the measurement results to obtain an overall ammonia concentration. Good.
また、排ガス浄化装置9では、濃度計測手段28のみを設け、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガスのアンモニア濃度のみから尿素水噴射量を制御したが、本発明はこれに限定されない。以下、図6と共に、本発明の排ガス浄化装置の他の実施形態について説明する。 Further, in the exhaust gas purification device 9, only the concentration measuring means 28 is provided and the urea water injection amount is controlled only from the ammonia concentration of the exhaust gas that has passed through the urea SCR catalyst means 26, but the present invention is not limited to this. Hereinafter, another embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図6は、排ガス浄化装置の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、図6に示す排ガス浄化装置50は、一部の構成を除いて他の構成は、図2に示す排ガス浄化装置9と同様であるので、同様の構成要素の説明は省略し、以下、排ガス浄化装置50に特有の点を重点的に説明する。図6に示す排ガス浄化装置50は、尿素水噴射手段22と、尿素水タンク24と、アンモニア水供給手段25と、尿素SCR触媒手段26と、濃度計測手段28と、処理前アンモニア濃度計測手段54と、イソシアン酸濃度計測手段56と、処理前窒素酸化物濃度計測手段58と、処理後窒素酸化物濃度計測手段60と、温度調整手段62と、制御手段64とを有する。尿素水噴射手段22と、尿素水タンク24と、アンモニア水供給手段25と、尿素SCR触媒手段26と、濃度計測手段28とは、上述した排ガス浄化装置9の各部と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。また、説明のために図6には、集塵器7も示す。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the exhaust gas purifying apparatus. The exhaust
処理前アンモニア濃度計測手段54は、排ガスの排気経路において、尿素SCR触媒手段26の上流側、具体的には、集塵器7及び尿素水噴射手段22よりも下流側かつ尿素SCR触媒手段26よりも上流側の排気配管21に配置されており、尿素SCR触媒手段26に供給される排ガス中のアンモニアの濃度を計測する。処理前アンモニア濃度計測手段54は、濃度計測手段28と同様に、計測手段本体と、光ファイバと、計測セルと、受光部と、を有する。処理前アンモニア濃度計測手段54によるアンモニア濃度の計測方法は、濃度計測手段28と同様であるので、その説明は省略する。処理前アンモニア濃度計測手段54は、尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガス中に含まれるアンモニア濃度を連続的に計測し、計測結果を制御手段64に送る。
The pretreatment ammonia concentration measuring means 54 is upstream of the urea SCR catalyst means 26 in the exhaust gas exhaust path, specifically, downstream of the
イソシアン酸濃度計測手段56は、排ガスの排気経路において、尿素SCR触媒手段26の上流側に配置されており、尿素SCR触媒手段26に供給される排ガス中のイソシアン酸の濃度を計測する。イソシアン酸濃度計測手段56としては、濃度計測手段28と同様の構成のセンサを用いることができる。具体的には、イソシアン酸が吸収する波長域のレーザ光を発光部から発光させ、発光部から発光され排ガス中を通過した光を受光部で受光し、その受光した光の強度から排ガス中のイソシアン酸の濃度を検出することができる。イソシアン酸濃度計測手段56は、尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガス中に含まれるイソシアン酸濃度を連続的に計測し、計測結果を制御手段64に送る。なお、イソシアン酸濃度計測手段としては、排ガス中の窒素酸化物とアンモニアを検出することなく、イソシアン酸のみを検出し、計測するセンサであれば種々のセンサを用いることができる。
The isocyanate concentration measuring means 56 is arranged upstream of the urea SCR catalyst means 26 in the exhaust gas exhaust path, and measures the concentration of isocyanate in the exhaust gas supplied to the urea SCR catalyst means 26. As the isocyanic acid
処理前窒素酸化物濃度計測手段58は、排ガスの排気経路において、尿素SCR触媒手段26の上流側に配置されており、尿素SCR触媒手段26に供給される排ガス中の窒素酸化物濃度の濃度を計測する。処理前窒素酸化物濃度計測手段58も、イソシアン酸酸化物濃度計測手段56と同様に、濃度計測手段28と同様の構成のセンサを用いることができる。具体的には、窒素酸化物が吸収する波長域のレーザ光を発光部から発光させ、発光部から発光され、排ガス中を通過した光を受光部で受光し、その受光した光の強度から排ガス中の窒素酸化物の濃度を検出することができる。処理前窒素酸化物濃度計測手段58は、尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガス中に含まれる窒素酸化物濃度を連続的に計測し、計測結果を制御手段64に送る。なお、窒素酸化物濃度計測手段としては、排ガス中のイソシアン酸とアンモニアを検出することなく、窒素酸化物のみを検出し、計測するセンサであれば種々のセンサを用いることができる。 The pretreatment nitrogen oxide concentration measuring means 58 is disposed upstream of the urea SCR catalyst means 26 in the exhaust gas exhaust path, and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas supplied to the urea SCR catalyst means 26 is determined. measure. As the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 58, a sensor having the same configuration as the concentration measuring means 28 can be used in the same manner as the isocyanate oxide concentration measuring means 56. Specifically, laser light in a wavelength region absorbed by nitrogen oxides is emitted from the light emitting unit, light emitted from the light emitting unit and received through the exhaust gas is received by the light receiving unit, and the exhaust gas is determined from the intensity of the received light. The concentration of nitrogen oxide in it can be detected. The pretreatment nitrogen oxide concentration measuring means 58 continuously measures the nitrogen oxide concentration contained in the exhaust gas before passing through the urea SCR catalyst means 26 and sends the measurement result to the control means 64. As the nitrogen oxide concentration measuring means, various sensors can be used as long as they detect and measure only nitrogen oxide without detecting isocyanic acid and ammonia in the exhaust gas.
処理後窒素酸化物濃度計測手段60は、排ガスの排気経路において尿素SCR触媒手段26の下流側の排気配管21に配置されており、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中の窒素酸化物の濃度を計測する。処理後窒素酸化物濃度計測手段60は、処理前窒素酸化物濃度計測手段58と同様の構成のセンサを用いることができる。処理後窒素酸化物濃度計測手段60は、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中に含まれる窒素酸化物濃度を連続的に計測し、計測結果を制御手段64に送る。
The post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 60 is disposed in the
温度調整手段62は、排ガスの排気経路において尿素SCR触媒手段26の上流側の排気配管21、具体的には、尿素水噴射手段22と尿素SCR触媒手段26との間の排気配管21に設けられており、排気配管21を流れる排ガスの温度を調整する。温度調整手段62としては、排気配管21を加熱、冷却することで、排気配管21を流れる排ガスを温めたり、冷やしたりすることで排ガスの温度を調整する。温度調整手段62としては、ヒータや、ペルチェ素子、空冷装置等、種々の加熱機構、冷却機構を用いることができる。
The temperature adjusting means 62 is provided in the
制御手段64は、濃度計測手段28、処理前窒素酸化物濃度計測手段58及び処理後窒素酸化物濃度計測手段60から送られる計測結果に基づいて、尿素水噴射手段22による尿素水噴射量を調整し、処理前アンモニア濃度計測手段54、イソシアン酸濃度計測手段56から送られる計測結果に基づいて、温度調整手段62による排ガス温度を調整する。 The control means 64 adjusts the urea water injection amount by the urea water injection means 22 based on the measurement results sent from the concentration measurement means 28, the pre-treatment nitrogen oxide concentration measurement means 58 and the post-treatment nitrogen oxide concentration measurement means 60. Then, based on the measurement results sent from the pretreatment ammonia concentration measuring means 54 and the isocyanate concentration measuring means 56, the exhaust gas temperature is adjusted by the temperature adjusting means 62.
まず、制御手段64による尿素水噴射量の調整について説明する。制御手段64は、濃度計測手段28から送られる尿素SCR触媒手段26を通過した排ガスのアンモニア濃度が目標値以下となり、処理後窒素酸化物濃度計測手段60から送られる尿素SCR触媒手段26を通過した排ガスの窒素酸化物濃度が目標値以下となるように尿素水噴射量を設定する。また、制御手段64は、処理前窒素酸化物濃度計測手段58から送られる尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガスの窒素酸化物濃度に基づいて、排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化するために必要なアンモニアの量を算出する。以下、図7を用いて、制御方法の一例について詳細に説明する。図7は、制御手段64による尿素水噴射量の制御方法の一例を示すフロー図である。なお、図7に示すフロー図では、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中のアンモニア濃度と窒素酸化物濃度が最適となるように尿素噴射量を制御する制御方法であり、尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガスの窒素酸化物濃度に基づいて尿素水噴射量を制御することは考慮していない制御方法である。 First, adjustment of the urea water injection amount by the control means 64 will be described. The control means 64 has passed through the urea SCR catalyst means 26 sent from the nitrogen oxide concentration measuring means 60 after the treatment, because the ammonia concentration of the exhaust gas that passed through the urea SCR catalyst means 26 sent from the concentration measuring means 28 becomes below the target value. The urea water injection amount is set so that the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas is equal to or less than the target value. The control means 64 purifies the nitrogen oxides contained in the exhaust gas based on the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas before passing through the urea SCR catalyst means 26 sent from the pretreatment nitrogen oxide concentration measuring means 58. The amount of ammonia required for this is calculated. Hereinafter, an example of the control method will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method for controlling the urea water injection amount by the control means 64. 7 is a control method for controlling the urea injection amount so that the ammonia concentration and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas that has passed through the urea SCR catalyst means 26 are optimal, and the urea SCR catalyst means 26. This is a control method that does not consider controlling the urea water injection amount based on the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas before passing through the exhaust gas.
まず、濃度計測手段28で計測されたアンモニア濃度及び処理後窒素酸化物濃度計測手段60で計測された窒素酸化物(NOx)濃度が制御手段64に入力されたら、制御手段64は、ステップS30として、計測されたアンモニア濃度が目標値よりも大きいかを判定する。制御手段64は、ステップS30で計測されたアンモニア濃度が目標値よりも大きい(YES)と判定したら、ステップS32に進み、計測された窒素酸化物(NOx)濃度は、目標値よりも小さいかを判定する。
First, when the ammonia concentration measured by the
制御手段64は、ステップS32で、計測された窒素酸化物(NOx)濃度は、目標値よりも小さい(YES)と判定したら、ステップS38として、現状設定されている尿素水噴射量を一定量低減する。つまり、尿素水噴射手段22から噴射される尿素水の量を一定量少なくする。その後、制御手段64は、ステップS44に進む。他方、制御手段64は、ステップS32で、計測された窒素酸化物(NOx)濃度は、目標値以上である(NO)と判定したら、ステップS36として、回復処理を行う。ここで、回復処理とは、尿素SCR触媒手段26の触媒能力を回復させる処理であり、例えば、尿素SCR触媒手段26の尿素SCR触媒を加熱する処理である。なお、尿素SCR触媒を加熱する手段としては、例えば、ヒータを用いることができる。また、排気配管21に加温手段を設け、排ガスの温度を高温にするようにしてもよい。このように、アンモニア濃度と窒素酸化物濃度の両方が目標値以上の場合は、尿素SCR触媒手段26の触媒としての能力が低下しており、アンモニアと窒素酸化物の反応が適切に起きていないと判定して、回復処理をすることで、尿素SCR触媒手段26でアンモニアと窒素酸化物との反応が好適に発生するようにすることができる。
If it is determined in step S32 that the measured nitrogen oxide (NOx) concentration is smaller than the target value (YES), the control means 64 reduces the currently set urea water injection amount by a certain amount in step S38. To do. That is, the amount of urea water injected from the urea water injection means 22 is reduced by a certain amount. Thereafter, the control means 64 proceeds to step S44. On the other hand, if it is determined in step S32 that the measured nitrogen oxide (NOx) concentration is equal to or higher than the target value (NO), the control means 64 performs a recovery process in step S36. Here, the recovery process is a process for recovering the catalytic ability of the urea SCR catalyst means 26, for example, a process for heating the urea SCR catalyst of the urea SCR catalyst means 26. As a means for heating the urea SCR catalyst, for example, a heater can be used. Further, a heating means may be provided in the
次に、制御手段64は、ステップS30で計測されたアンモニア濃度が目標値以下である(NO)と判定したら、ステップS34として、窒素酸化物(NOx)濃度が目標値よりも大きいかを判定する。制御手段64は、ステップS34で、窒素酸化物濃度が目標値よりも大きい(YES)と判定したら、ステップS40に進み、アンモニア濃度が目標値よりも小さいかを判定する。他方、制御手段64は、ステップS34で、窒素酸化物濃度が目標値以下である(NO)と判定したら、窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度がともに目標値以下となるため、尿素水噴射量を調整することなく、ステップS44に進む。次に、制御手段64は、ステップS40で、アンモニア濃度が目標値よりも小さい(YES)と判定したら、ステップS42に進み、現状設定されている尿素水噴射量を一定量増加させる。つまり、尿素水噴射手段22から噴射される尿素水の量を一定量多くする。その後、制御手段64は、ステップS44に進む。他方、制御手段64は、ステップS40で、アンモニア濃度が目標値以上である(NO)と判定したら、ステップS44に進む。このようにステップS40でアンモニアを目標値以上の場合は、窒素酸化物濃度が目標値以上の場合であってもアンモニアの量を増加させないことで、排気配管21から排出される排ガス中のアンモニアを少なくすることができる。
Next, when it is determined that the ammonia concentration measured in step S30 is equal to or lower than the target value (NO), the
制御手段64は、ステップS44で、排ガスの排出が停止しているか(つまり、ゴミ焼却システム1が停止しているか)を判定する。制御手段64は、ステップS44で排ガスの排出が停止していない(NO)と判定したらステップS30に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段64は、ステップS44で、排ガスの排出が停止している(YES)と判定したら処理を終了する。以上のようにして、制御手段64は、尿素水噴射手段22の尿素水噴射量を制御する。なお、上記制御も、尿素水噴射量を一定量増加、減少させたが、上述した制御と同様にこれには限定されない。また、アンモニア濃度の上限の目標値と下限の目標値とも、異なる値としてもよい。また、上記制御では、ステップS36で回復処理を行ったが、通知手段により、ユーザに尿素SCR触媒手段26の尿素SCR触媒を交換する必要があることを通知するようにしてもよい。ここで、通知手段としては、メッセージを表示するディスプレイや、音声で知らせる音声出力装置を用いることができる。
In step S44, the control means 64 determines whether the exhaust gas emission has stopped (that is, whether the refuse incineration system 1 has stopped). If it is determined in step S44 that the exhaust gas emission has not stopped (NO), the control means 64 proceeds to step S30 and repeats the above-described processing. On the other hand, the control means 64 will complete | finish a process, if it determines with discharge | emission of exhaust gas having stopped in step S44 (YES). As described above, the control means 64 controls the urea water injection amount of the urea water injection means 22. In the above control, the urea water injection amount is increased or decreased by a certain amount. However, the control is not limited to this as in the above control. The upper limit target value and the lower limit target value of the ammonia concentration may be different values. In the above control, the recovery process is performed in step S36, but the notification unit may notify the user that the urea SCR catalyst of the urea
また、上記実施形態では、処置前窒素酸化物濃度計測手段58で計測される窒素酸化物濃度を用いていないが、尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガスの窒素酸化物濃度から排ガス中の窒素酸化物の浄化(中和)に必要なアンモニア量を算出し、制御手段で、尿素SCR触媒手段26通過後の排ガス中のアンモニア濃度と窒素酸化物濃度から算出された尿素水噴射量を補正するようにしてもよい。また、尿素SCR触媒手段26通過後の排ガス中の窒素酸化物濃度を用いずに、尿素SCR触媒手段26通過後の排ガス中のアンモニア濃度から尿素水噴射量を算出し、算出した尿素水噴射量を、尿素SCR触媒手段26を通過する前の排ガスの窒素酸化物濃度から算出した排ガス中の窒素酸化物の浄化(中和)に必要なアンモニア量に基づいて補正してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the nitrogen oxide density | concentration measured by the nitrogen oxide density | concentration measurement means 58 before a treatment is not used, it is in the waste gas from the nitrogen oxide density | concentration of the waste gas before passing the urea SCR catalyst means 26. The amount of ammonia required for the purification (neutralization) of nitrogen oxides is calculated, and the urea water injection amount calculated from the ammonia concentration and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas after passing through the urea SCR catalyst means 26 is corrected by the control means. You may make it do. Further, the urea water injection amount is calculated from the ammonia concentration in the exhaust gas after passing through the urea SCR catalyst means 26 without using the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas after passing through the urea SCR catalyst means 26, and the calculated urea water injection amount. May be corrected based on the amount of ammonia required for purification (neutralization) of nitrogen oxides in the exhaust gas calculated from the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas before passing through the urea SCR catalyst means 26.
次に、制御手段64が、処理前アンモニア濃度計測手段54、イソシアン酸濃度計測手段56から送られる計測結果に基づいて、温度調整手段62による排ガス温度を調整する方法について説明する。尿素水噴射手段22から噴射された尿素水は、排気配管21の熱、排ガスの熱により、尿素からイソシアン酸が生成され、イソシアン酸からアンモニアが生成される。しかしながら、反応が不十分の場合は、尿素水の一部が尿素のまま、またはイソシアン酸の状態で維持され、アンモニアとならない場合がある。この点を解決するために、制御手段64は、処理前アンモニア濃度計測手段54、イソシアン酸濃度計測手段56から送られる尿素SCR触媒手段26の通過前の排ガスのアンモニア濃度及び/またはイソシアン酸濃度から、噴射された尿素水が適切にアンモニアになっているか判定する。具体的には、イソシアン酸濃度が一定以上の場合、反応が適切に起きていないと判定する。また、尿素水噴射量から理論上のアンモニア濃度を算出し、その算出値よりも処理前アンモニア濃度計測手段54で計測された計測値が一定濃度以上低い場合も、反応が適切に起きていないと判定する。制御手段64は、反応が適切に起きておらず、尿素水、イソシアン酸が残っていると判定した場合は、温度調整手段62により排ガス温度を上昇させて、尿素水、イソシアン酸のアンモニア化を促進し、尿素SCR触媒手段26に到着時にアンモニアとなっているようにする。
Next, a method in which the
排ガス浄化装置50は、以上のような構成であり、焼却炉3で生成され、各部を通過した排ガスは、尿素水噴射手段22で尿素水が噴射された後、排気配管21の温度調整手段62が配置された領域を流れる。その後、排ガスは、排気配管21の処理前アンモニア濃度計測手段54、イソシアン酸濃度計測手段56、処理前窒素酸化物濃度計測手段58が配置された領域を流れる。その際、各濃度計測手段は、排ガスの測定対象の物質の濃度を計測する。その後、排ガスは、尿素SCR触媒26aを通過し、排気配管21の濃度計測手段28、処理後窒素酸化物濃度計測手段60が配置された領域を流れ、外部に排出される。ここで、排ガスは、尿素SCR触媒を通過する際に、排ガス中に含まれる窒素酸化物と尿素水から生成されたアンモニアとが反応し、窒素酸化物が還元される。各濃度計測手段は、排ガスの測定対象の物質の濃度を計測する。
The exhaust
排ガス浄化装置50は、濃度計測手段28での計測結果に加えて、処理前窒素酸化物濃度計測手段58及び処理後窒素酸化物濃度計測手段60での計測結果に基づいて、尿素水噴射手段22による尿素水噴射量を調整することで、アンモニアが漏れ出ることを抑制しつつ、排ガス中の窒素酸化物をより低減することができる。また、処理前アンモニア濃度計測手段54、イソシアン酸濃度計測手段56での計測結果に基づいて、温度調整手段62による排ガス温度を調整することで、尿素水をより適切にアンモニアにすることができ、アンモニアと窒素酸化物を適切に反応させることができる。
The exhaust
また、上記実施形態では、濃度計測手段28、処理前窒素酸化物濃度計測手段58、処理後窒素酸化物濃度計測手段60、処理前アンモニア濃度計測手段54及びイソシアン酸濃度計測手段56を用いたが、少なくとも濃度計測手段28を用いればよく、その他のセンサは、適宜組み合わせて用いればよい。濃度計測手段28と各センサのそれぞれから計測される計測結果に基づいて、尿素水噴射量、または、尿素水噴射量及び排ガス温度を調整することで、上記効果を得ることができる。 In the above embodiment, the concentration measuring means 28, the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 58, the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 60, the pre-treatment ammonia concentration measuring means 54, and the isocyanate concentration measuring means 56 are used. At least the concentration measuring means 28 may be used, and other sensors may be used in appropriate combination. The above effect can be obtained by adjusting the urea water injection amount or the urea water injection amount and the exhaust gas temperature based on the measurement results measured from the concentration measuring means 28 and each sensor.
また、排ガス浄化装置は、さらに、尿素SCR触媒の温度を検出する温度検出手段を有し、尿素SCR触媒の温度と、各計測手段で計測した計測結果との履歴を保存し、尿素SCR触媒に吸着されているアンモニア量を算出し、算出したアンモニア量に基づいて、排ガス中の窒素酸化物の浄化に必要なアンモニア量を算出し、算出したアンモニア量に基づく尿素水を噴射させるようにすることが好ましい。このように、尿素SCR触媒に吸着されているアンモニア量を加味して尿素水噴射量を制御することで、尿素SCR触媒に吸着されているアンモニア量を、尿素SCR触媒でアンモニアと窒素酸化物とを高効率で反応させることができる量とすることができる。これにより、排気配管から漏れ出るアンモニア量をより低減することができる。また、尿素SCR触媒で効率よくアンモニアと窒素酸化物とを反応させることができることで、尿素SCR触媒をより少なく、小さくすることができる。 The exhaust gas purification device further has a temperature detecting means for detecting the temperature of the urea SCR catalyst, stores the history of the temperature of the urea SCR catalyst and the measurement result measured by each measuring means, and stores the history in the urea SCR catalyst. Calculate the amount of adsorbed ammonia, calculate the amount of ammonia necessary for purifying nitrogen oxides in the exhaust gas based on the calculated amount of ammonia, and inject urea water based on the calculated amount of ammonia Is preferred. In this way, by controlling the urea water injection amount in consideration of the ammonia amount adsorbed on the urea SCR catalyst, the ammonia amount adsorbed on the urea SCR catalyst is converted into ammonia and nitrogen oxide by the urea SCR catalyst. Can be made into the quantity which can be made to react with high efficiency. Thereby, the amount of ammonia leaking from the exhaust pipe can be further reduced. Also, ammonia and nitrogen oxide can be efficiently reacted with the urea SCR catalyst, so that the urea SCR catalyst can be made smaller and smaller.
なお、処理前窒素酸化物濃度計測手段58、処理後窒素酸化物濃度計測手段60で検出する窒素酸化物としては、一酸化窒素のみを検出しても、二酸化窒素のみを検出してもよいし、一酸化窒素と二酸化窒素の両方を検出してもよい。一酸化窒素のみ、二酸化窒素のみ、一酸化窒素と二酸化窒素の両方のいずれを検出するようにしても、好適に排ガス中の窒素酸化物濃度の濃度を計測でき、計測値を尿素水の噴射量の算出に用いることができる。なお、処理前窒素酸化物濃度計測手段58、処理後窒素酸化物濃度計測手段60は、一酸化窒素のみを検出するようにすることが好ましい。 The nitrogen oxides detected by the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 58 and the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 60 may detect only nitrogen monoxide or only nitrogen dioxide. Both nitric oxide and nitrogen dioxide may be detected. Even if only nitrogen monoxide, nitrogen dioxide only, or both nitrogen monoxide and nitrogen dioxide are detected, the concentration of nitrogen oxide concentration in the exhaust gas can be measured suitably, and the measured value is the injection amount of urea water It can be used for calculation. It is preferable that the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 58 and the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 60 detect only nitrogen monoxide.
なお、上述した排ガス浄化装置では、濃度計測手段28により尿素SCR触媒手段を通過した排ガスのアンモニア濃度を検出したが、本発明はこれに限定されず、処理前窒素酸化物濃度計測手段と処理後窒素酸化物濃度計測手段とで計測された窒素酸化物濃度からアンモニア濃度を算出してもよい。以下、図8を用いて詳細に説明する。図8は、排ガス浄化装置の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、図8に示す排ガス浄化装置72は、一部の構成を除いて他の構成は、図2に示す排ガス浄化装置9と同様であるので、同様の構成要素の説明は省略し、以下、排ガス浄化装置72に特有の点を重点的に説明する。
In the exhaust gas purifying apparatus described above, the ammonia concentration of the exhaust gas that has passed through the urea SCR catalyst means is detected by the concentration measuring means 28. However, the present invention is not limited to this, and the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means and the post-treatment The ammonia concentration may be calculated from the nitrogen oxide concentration measured by the nitrogen oxide concentration measuring means. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the exhaust gas purifying apparatus. Since the exhaust
図8に示す排ガス浄化装置72は、尿素水噴射手段22と、尿素水タンク24と、アンモニア水供給手段25と、尿素SCR触媒手段26と、処理前窒素酸化物濃度計測手段76と、処理後窒素酸化物濃度計測手段78と、制御手段80とを有する。尿素水噴射手段22と、尿素水タンク24と、アンモニア水供給手段25と、尿素SCR触媒手段26とは、上述した排ガス浄化装置9の各部と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
The exhaust
処理前窒素酸化物濃度計測手段76は、排ガスの排気経路において、尿素SCR触媒手段26の上流側に配置されており、尿素SCR触媒手段26に供給される排ガス中の窒素酸化物の濃度を計測する。処理前窒素酸化物濃度計測手段76は、図6に示す処理前窒素酸化物濃度計測手段58と同様の計測手段である。 The pretreatment nitrogen oxide concentration measuring means 76 is disposed upstream of the urea SCR catalyst means 26 in the exhaust gas exhaust path, and measures the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas supplied to the urea SCR catalyst means 26. To do. The pretreatment nitrogen oxide concentration measurement means 76 is a measurement means similar to the pretreatment nitrogen oxide concentration measurement means 58 shown in FIG.
処理後窒素酸化物濃度計測手段78は、排ガスの排気経路において尿素SCR触媒手段26の下流側の排気配管21に配置されており、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中の窒素酸化物の濃度を計測する。処理後窒素酸化物濃度計測手段78は、処理後窒素酸化物濃度計測手段60と同様の計測手段である。
The post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means 78 is disposed in the
制御手段80は、処理前窒素酸化物濃度計測手段76で検出した尿素SCR触媒手段26通過前の排ガス中の窒素酸化物濃度と、処理後窒素酸化物濃度計測手段78で検出した尿素SCR触媒手段26通過後の排ガス中の窒素酸化物濃度とに基づいて、反応したアンモニアの量を算出し、尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中に含まれるアンモニア濃度を算出する。制御手段80は、この算出したアンモニア濃度に基づいて、排ガス浄化装置9の制御手段30と同様の方法で、尿素水噴射量を制御する。このように、排ガス浄化装置72のように、排ガス中の窒素酸化物濃度から尿素SCR触媒手段26を通過した排ガス中のアンモニア濃度を算出することで、アンモニア濃度を直接計測しなくても、尿素水噴射量を制御することができる。なお、上述したように、尿素SCR触媒は、温度等により吸着させるアンモニアの量が変化するため、直接アンモニア濃度を計測する場合よりも計測の精度は低下する。そのため、上述した各排ガス浄化装置よりも排気配管から漏れ出るアンモニアの抑制効果は低くなる。
The control means 80 includes the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas before passing through the urea SCR catalyst means 26 detected by the pretreatment nitrogen oxide concentration measurement means 76 and the urea SCR catalyst means detected by the posttreatment nitrogen oxide concentration measurement means 78. The amount of reacted ammonia is calculated based on the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas after passing through 26, and the ammonia concentration contained in the exhaust gas that has passed through the urea SCR catalyst means 26 is calculated. The control means 80 controls the urea water injection amount by the same method as the control means 30 of the exhaust gas purification device 9 based on the calculated ammonia concentration. Thus, as in the exhaust
以上のように、本発明にかかる排ガス浄化装置は、燃焼機器から排出される排ガスの浄化に有用であり、特に、焼却炉、ボイラから排出される排ガスの浄化に適している。 As described above, the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is useful for purifying exhaust gas discharged from combustion equipment, and is particularly suitable for purifying exhaust gas discharged from incinerators and boilers.
1 ゴミ焼却システム
2 投入ホッパ
3 焼却炉
4 灰処理部
5 ボイラ
6 焼却減温塔
7 集塵器
9、50、72 排ガス浄化装置
10 ファン
12 煙突
13 減温水タンク
14 消石灰貯留タンク
15 活性炭貯留タンク
16 特反剤貯留タンク
17 押込ファン
22 尿素水噴射手段
24 尿素水タンク
25 アンモニア水供給手段
26 尿素SCR触媒手段
28 濃度計測手段
30、64、80 制御手段
40 計測手段本体
42 光ファイバ
44 計測セル
46 受光部
54 処理前アンモニア濃度計測手段
56 イソシアン酸濃度計測手段
58、76 処理前窒素酸化物濃度計測手段
60、78 処理後窒素酸化物濃度計測手段
62 温度調整手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、
前記排気配管内に尿素水を還元剤として噴射する還元剤噴射手段と、
噴射された前記還元剤から生成されるアンモニアと前記窒素酸化物との反応を促進させるアンモニアSCR触媒及び前記排気配管の内部に配置され前記アンモニアSCR触媒を前記排気配管の内部に支持する支持機構とを備え、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤が噴射される位置よりも下流側に配置されている触媒手段と、
前記排ガスの流れ方向において前記触媒手段よりも下流側に配置され、前記アンモニアSCR触媒を通過した前記排ガスのアンモニア濃度を計測するアンモニア濃度計測手段と、
前記アンモニア濃度計測手段により計測されたアンモニア濃度に基づいて、前記還元剤噴射手段による前記還元剤の噴射を制御する制御手段と、
前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスのイソシアン酸濃度を計測するイソシアン酸濃度計測手段と、
前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間の前記排気配管の温度を調整する温度調整手段と、を有し、
前記イソシアン酸濃度計測手段で計測したイソシアン酸濃度に基づいて、前記温度調整手段により前記排気配管の温度を調整することを特徴とすることを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purifying device that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an incinerator, a pyrolysis furnace, a melting furnace, a boiler, and an external combustion engine (excluding an internal combustion engine). ,
An exhaust pipe for guiding exhaust gas discharged from the combustion device;
Reducing agent injection means for injecting urea water as a reducing agent into the exhaust pipe;
An ammonia SCR catalyst that promotes a reaction between ammonia generated from the injected reducing agent and the nitrogen oxide; and a support mechanism that is disposed inside the exhaust pipe and supports the ammonia SCR catalyst inside the exhaust pipe. Catalyst means disposed downstream of the position where the reducing agent is injected in the flow direction of the exhaust gas,
An ammonia concentration measuring means that is disposed downstream of the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas and measures the ammonia concentration of the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst;
Control means for controlling injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means;
An isocyanic acid concentration measuring means which is disposed between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas and measures the isocyanate concentration of the exhaust gas;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the exhaust pipe between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas,
An exhaust gas purification apparatus characterized by adjusting the temperature of the exhaust pipe by the temperature adjusting means based on the isocyanate concentration measured by the isocyanate concentration measuring means.
前記処理前アンモニア濃度計測手段で計測したアンモニア濃度に基づいて、前記温度調整手段により前記排気配管の温度を調整することを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化装置。 Furthermore, it is arranged between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, and has a pretreatment ammonia concentration measuring means for measuring the ammonia concentration of the exhaust gas,
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the temperature of the exhaust pipe is adjusted by the temperature adjusting means based on the ammonia concentration measured by the pre-treatment ammonia concentration measuring means.
前記制御手段は、前記処理後窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度にも基づいて還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の排ガス浄化装置。 Furthermore, it has a post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means that is disposed downstream of the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas and measures the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst,
The control means according to claim 1 or 2, characterized in that to control the injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based also on the nitrogen oxide concentration measured by said post-treatment nitrogen-oxide-concentration measuring means Exhaust gas purification equipment.
前記制御手段は、前記処理前窒素酸化物濃度計測手段により計測された窒素酸化物濃度にも基づいて還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。 Furthermore, it is disposed between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, and has a pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means for measuring the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas,
Said control means, one of claims 1 to 6, characterized in that to control the injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based also on the nitrogen oxide concentration measured by the pretreatment nitrogen-oxide-concentration measuring unit The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1.
前記燃焼機器から排出される排ガスを案内する排気配管と、
前記排気配管内に尿素水を還元剤として噴射する還元剤噴射手段と、
噴射された還元剤から生成されるアンモニアと前記窒素酸化物との反応を促進させるアンモニアSCR触媒及び前記排気配管の内部に配置され前記アンモニアSCR触媒を前記排気配管の内部に支持する支持機構とを備え、前記排ガスの流れ方向において前記還元剤が噴射される位置よりも下流側に配置されている触媒手段と、
前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスの窒素酸化物濃度を計測する処理前窒素酸化物濃度計測手段と、
前記排ガスの流れ方向において前記触媒手段よりも下流側に配置され、前記アンモニアSCR触媒を通過した前記排ガスの窒素酸化物濃度を計測する処理後窒素酸化物濃度計測手段と、
前記処理前窒素酸化物濃度計測手段で計測した窒素酸化物濃度と、前記処理後窒素酸化物濃度計測手段で計測した窒素酸化物濃度との差分に基づいて、前記触媒手段を通過した排ガス中のアンモニア濃度を算出し、算出したアンモニア濃度に基づいて、還元剤噴射手段による還元剤の噴射を制御する制御手段と、を有し、
前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間に配置され、排ガスのイソシアン酸濃度を計測するイソシアン酸濃度計測手段と、
前記排ガスの流れ方向において前記還元剤噴射手段と前記触媒手段との間の前記排気配管の温度を調整する温度調整手段とを有し、
前記イソシアン酸濃度計測手段で計測したイソシアン酸濃度に基づいて、前記温度調整手段により前記排気配管の温度を調整することを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purifying device that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an incinerator, a pyrolysis furnace, a melting furnace, a boiler, and an external combustion engine (excluding an internal combustion engine). ,
An exhaust pipe for guiding exhaust gas discharged from the combustion device;
Reducing agent injection means for injecting urea water as a reducing agent into the exhaust pipe;
An ammonia SCR catalyst that promotes a reaction between ammonia generated from the injected reducing agent and the nitrogen oxide, and a support mechanism that is disposed inside the exhaust pipe and supports the ammonia SCR catalyst inside the exhaust pipe. Provided with catalyst means disposed downstream of the position where the reducing agent is injected in the flow direction of the exhaust gas;
A pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means that is disposed between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, and measures the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas;
A post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means that is disposed downstream of the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas and measures the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas that has passed through the ammonia SCR catalyst;
Based on the difference between the nitrogen oxide concentration measured by the pre-treatment nitrogen oxide concentration measuring means and the nitrogen oxide concentration measured by the post-treatment nitrogen oxide concentration measuring means, in the exhaust gas that has passed through the catalyst means Control means for calculating an ammonia concentration and controlling injection of the reducing agent by the reducing agent injection means based on the calculated ammonia concentration;
An isocyanic acid concentration measuring means which is disposed between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas and measures the isocyanate concentration of the exhaust gas;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the exhaust pipe between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas;
An exhaust gas purification apparatus, wherein the temperature of the exhaust pipe is adjusted by the temperature adjusting means based on the isocyanate concentration measured by the isocyanate concentration measuring means.
前記処理前アンモニア濃度計測手段で計測したアンモニア濃度に基づいて、前記温度調整手段により前記排気配管の温度を調整することを特徴とする請求項8に記載の排ガス浄化装置。 Furthermore, it is arranged between the reducing agent injection means and the catalyst means in the flow direction of the exhaust gas, and has a pretreatment ammonia concentration measuring means for measuring the ammonia concentration of the exhaust gas,
The exhaust gas purification apparatus according to claim 8 , wherein the temperature of the exhaust pipe is adjusted by the temperature adjusting means based on the ammonia concentration measured by the pre-treatment ammonia concentration measuring means.
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