JPS64994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案はアンモニアの注入量制御装置に係り、
特に石炭焚き脱硝装置へのアンモニア注入量制御
装置に関するものである。

〔考案の背景〕

近年、我が国においては重油供給量のひつ迫か
ら、石油依存度の是正を計るために、従来の重油
専焼から石炭専焼へと燃料を変換しつつあり、特
に事業用ボイラにおいては石炭専焼の大容量火力
発電所が建設されている。

ところが、石炭燃料は石油燃料に比べて燃料性
が悪いので排ガス中に含まれるNOx及び未燃分
が発生しやすく、特にNOxの低減対策のために
火炎の分割、排ガスの再循環、二段燃焼及び炉内
脱硝などを採用して緩慢な燃焼を行なわせて
NOxを低減することも行なわれている。

そしてこの石炭専焼火力においては、ボイラ負
荷が常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷
を80％負荷、50％負荷、25％負荷へと負荷を上げ
下げして運転したり、運転を停止するなど、いわ
ゆる高頻度起動停止（Daily Start Stop以下単
にDSSという）運転を行なつて中間負荷を担う火
力発電プラントへ移行しつつある。

また、この石炭焚きの中間負荷用ボイラにおい
てはNOx排出濃度の規制強化に伴ない、従来の
燃焼改善に加えて、NH₃を還元剤として触媒の
存在下で脱硝を行なう乾式接触還元脱硝装置を設
置するプラントが増加している。

一方、DSS運転を行なう石炭焚きボイラにおい
ては、起動時から全負荷に至るまで微粉炭のみで
全負荷帯を運転するのではなく、石炭焚きボイラ
といえども起動時、低負荷時には軽油、重油、ガ
スを燃料として用いる。

それは起動時においてはボイラからミルウオー
ミング用の排ガス、加熱空気が得られず、このた
めにミルを運転することができないからである。

また、低負荷時にはミルのターンダウン比がと
れないこと、微粉炭自体の着火性が悪いことなど
の理由によつて軽油、重油、ガスなどを用いる。

例えば起動時に軽油、重油を用いる場合は、起
動時から15％負荷までは軽油を燃料としてボイラ
を焚き上げ、15％負荷から40％負荷までは軽油か
ら重油へ燃料を変更して焚き上げ、40％負荷以上
になると重油と微粉炭を混焼して順次重油燃料を
少なくするとともに微粉炭燃料を多くして微粉炭
の混焼比率を上げて実質的な石炭焚きへと移行す
る。

また、DSS運転で100％負荷からボイラ負荷を
下げる場合には、ボイラ自体が起動時とは異なり
排ガス温度も上昇しているので100％負荷から30
％負荷までは微粉炭を燃焼させて石炭焚きボイラ
となり、30％負荷以下では重油、軽油に燃料を変
更して運転される。

ところが、石炭焚きの中間負荷用ボイラにおい
ては、NOx排出濃度の規制強化に伴ない、従来
の燃焼改善に加えて、NH₃を還元剤としての触
媒の存在下で脱硝を行なう第３図の様な乾式接触
還元脱硝装置を設置するプラントが増加してい
る。

第３図は脱硝装置が設置された石炭焚きボイラ
の代表的な煙風道系統を示す。

空気ダクト１内の燃焼用空気は押込通風機２に
て昇圧され、空気予熱器３にて排ガスダクト４の
排ガスによつて加熱された後ウインドボツクス５
よりボイラ６へ供給される。

一方ボイラ６内で燃焼した排ガスは、排ガスダ
クト４でNH₃注入管７からのNH₃によつて脱硝
されると共に、下流に配置した脱硝装置８内の触
媒９において脱硝を促進し、排ガス中のNOxは
除去されて空気予熱器３、排ガスダクト４を経て
誘引通風機１０で昇圧されて大気へ放出される。

一方、アンモニアガス配管１１からのアンモニ
アガスと、分岐ダクト１２からの稀釈用空気は稀
釈混合器１３で混合して爆発限界以下に稀釈され
てNH₃注入管より注入する。

なお、１４は油バーナ、１５は微粉炭バーナ、
１６は石炭ホツパ、１７は給炭機、１８はミルで
ある。

以下、従来のNH₃注入量制御装置の概要につ
いて第４図を用いて説明する。

第３図のボイラ６の空気流量発信器１９からの
空気流量信号２０を関数発生器２１で排ガス量信
号２２に変換し、この排ガス量信号２２と、脱硝
装置入口NOx量発信器２３からのNOx信号２４
を乗算器２５により乗算しNOx量信号２６とす
る。

このNOx量信号２６とモル比設定及びモル比
修正回路２７からのモル比信号２８を乗算器２９
により乗算しアンモニアガス要求信号３０とす
る。

このアンモニアガス要求信号３０とアンモニア
ガス流量発信器３１、開平演算器３２からのアン
モニアガス流量信号３３とをアンモニアガス流量
調節計３４で演算し、偏差がなくなるように信号
３５を出し、電空変換器３６を経てアンモニアガ
ス流量調節弁３７を開，閉してアンモニアガス流
量を制御していた。

また、DSS運転時の負荷変化へ追従するため
に、蒸気流量発信器３８からの蒸気流量信号３９
によつてオーバーアンダー注入回路４０を通して
負荷増加時にはアンモニアガスを過大に、負荷減
少時にはアンモニアガスを過少に先行注入するよ
うにしていた。

ところが、重油専焼、ガス専焼の様に燃料自体
が均一化され、燃料投入後即時に燃焼するボイラ
であれば前述のモル比設定及びモル比修正回路２
７、オーバーアンダー注入回路４０で対処できる
が、石炭焚の様に石炭ホツパ１６、給炭機１７へ
石炭を投入後ミル１８で微粉炭に粉砕して微粉炭
バーナ１５から燃焼させてDSS運転を行なうもの
においては従来技術では対処できず、最近の環境
規制には満足できない欠点がある。

〔考案の目的〕

本考案はかかる従来の欠点を解消しようとする
もので、その目的とするところは、重油、ガス燃
料を用いて起動する石炭焚きボイラのDSS運転時
であつても負荷変化に追従してNH₃を注入する
ことができるアンモニア注入量制御装置を得よう
とするものである。

〔考案の概要〕

本考案は前述の目的を達成するために、関数発
生器を専焼用関数発生器と混焼用関数発生器に分
けるとともに、混焼用関数発生器の後に混焼比率
を混焼用関数発生器からの信号に乗算する乗算器
と、両関数発生器からの信号を加算する加算器と
からなる混焼比による排ガス量設定回路を設け、
混焼時の排ガス量を可変設定するようにしたもの
である。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を用いて説明す
る。第１図は本考案の実施例に係るNH₃の注入
量制御装置の系統図、第２図は縦軸に排ガス量、
横軸に空気流量を示した特性曲線図である。

第１図において、符号１９から４０は第４図の
ものと同一のものを示す。

４１は本考案の混焼ボイラの排ガス量設定回路
で、この排ガス設定回路４１は、専焼用関数発生
器４２、混焼用関数発生器４３、乗算器４４、燃
料混焼比率発信器４５、混焼比信号４６、加算器
４７から構成されている。

第２図は空気流量と排ガス量の相関関係を示し
たもので、曲線Ａは石炭専焼時の特性、曲線Ｂは
油専焼時の特性で専焼用関数発生器４２にプログ
ラムする。

曲線Ｃは曲線Ａから曲線Ｂを差し引いたもので
混焼用関数発生器４３にプログラムし、油専焼か
ら石炭専焼まで燃料混焼比０〜100％までの排ガ
ス量の変化幅である。

従つて、燃料混焼比率発信器４５の混焼比率信
号４６を乗算器４４を通して混焼用関数発生器４
３からの混焼排ガス量に乗算したものが燃料混焼
比による排ガス量の変化幅となる。

つまり、空気流量発信器１９からの空気流量信
号２０を専焼用関数発生器４２で油専焼排ガス量
信号４８とし、一方、空気量信号２０を混焼用関
数発生器４３で混焼排ガス量信号４９に変換し、
この混焼排ガス量信号４９と混焼比信号４６を乗
算器４４で乗算する。この乗算した信号５０と油
専焼排ガス量信号４８を加算器４７で加算したも
のがその燃焼状態における排ガス量信号２２とな
る。

この様に本考案においては、燃料混焼比がどの
様に変化しても自動的に排ガス量のプログラムを
排ガス量設定回路４１で可変設定できるようにし
たものである。

従つて、例えば油と石炭を混焼し、しかもDSS
運転を行なう石炭焚ボイラであつても、常に排ガ
ス量設定回路４１でその混焼比率に応じて排ガス
量を可変設定できるので、負荷追従性はよくな
り、NOx排出量も規制値を満足するものとなる。

なお、この可変設定できる排ガス量信号２２を
もとにNH₃注入量を制御するが、その制御は従
来の第４図のものと同一であるのでその説明は省
略する。

〔考案の効果〕

本考案によれば石炭焚きボイラのDSS運転時で
あつても負荷変化に追従して排ガス量を可変設定
することができ、しかも負荷に追従して適確にア
ンモニアを注入することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るアンモニア注入
量制御装置の系統図、第２図は排ガス量と空気流
量の相関関係を示す特性曲線図、第３図は脱硝装
置が設置された石炭焚きボイラの代表的な煙風道
系統図、第４図は従来のアンモニア注入量制御装
置の系統図である。 ４１…排ガス量設定回路、４２…専焼用関数発
生器、４３…混焼用関数発生器、４４…乗算器、
４６…混焼比信号、４７…加算器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガス発生源からの信号を排ガス量に変換する関
   数発生器と、この排ガス量に脱硝入口NOx量を
   乗算してNH₃要求信号を演算する演算器とを備
   え、NH₃要求信号とNH₃流量信号との偏差信号
   によつてNH₃流量を制御するものにおいて、前
   記関数発生器を専焼用関数発生器と混焼用関数発
   生器に分けるとともに、混焼用関数発生器の後に
   混焼比率を混焼用関数発生器からの信号に乗算す
   る乗算器と、両関数発生器からの信号を加算する
   加算器とからなる混焼比による排ガス量設定回路
   を設け、混焼時の排ガス量を可変設定するように
   構成したことを特徴とするアンモニア注入量制御
   装置。