特許 6173152 脱硝装置付き排ガスボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6173152

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】脱硝装置付き排ガスボイラ

(51)【国際特許分類】

   F23J 15/00 20060101AFI20170724BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   F23J15/00 A

   B01D53/86 222

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-204958(P2013-204958)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-68597(P2015-68597A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110685

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 方宜

(72)【発明者】

【氏名】阿部 忠由

(72)【発明者】

【氏名】石▲崎▼ 信行

(72)【発明者】

【氏名】前澤 琢也

(72)【発明者】

【氏名】金子 大作

(72)【発明者】

【氏名】後藤 丞

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１０２２６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−３４３１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７７７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２０９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３０８３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｊ １５／００−１５／０８

Ｆ２３Ｊ ９９／００

Ｆ２２Ｂ １／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／７３

Ｂ０１Ｄ ５３／８６−５３／９０

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｂ０１Ｄ ５３／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスを熱源とするボイラと、
排ガス中に窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、
前記還元剤が注入された排ガスが通され、排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒と、
この脱硝触媒を通過後の排ガスの窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物測定装置と、
この窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度を設定濃度に維持するように、前記還元剤注入器による還元剤注入量を制御する制御手段とを備え、
前記設定濃度を上げる際、前記設定濃度が経時的に上がるよう変更する脱硝装置付き排ガスボイラであって、
前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へ上げる際、設定戻し時間で第一目標濃度に到達するように、前記設定濃度が経時的に上がるよう変更し、
前記設定戻し時間は、前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へステップ状に上げた場合に、その時点から、前記窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度が第一目標濃度を最初に超えて第一目標濃度に戻るまでの時間以上、または、前記窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度が第一目標濃度±許容値の範囲内に収まるまでの時間以上である
ことを特徴とする脱硝装置付き排ガスボイラ。

【請求項2】

前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へ上げる際、設定戻し時間で第一目標濃度に到達するように、次式で設定される変化率で前記設定濃度を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置付き排ガスボイラ。
変化率＝（第一目標濃度−第二目標濃度）／設定戻し時間

【請求項3】

オキシダント警報の発令に基づき、前記設定濃度は、第一目標濃度から４０％低減した第二目標濃度に切り替えられ、
オキシダント警報の解除に基づき、前記設定濃度は、第二目標濃度から第一目標濃度に設定戻し時間をかけて戻されるよう徐々に変更される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脱硝装置付き排ガスボイラ。

【請求項4】

前記設定濃度を上げている途中で、前記変化率を変更する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱硝装置付き排ガスボイラ。

【請求項5】

前記設定濃度を上げている途中で、前記窒素酸化物測定装置により窒素酸化物濃度の実際の変化率を求め、この変化率に合わせた勾配で前記設定濃度を変更する
ことを特徴とする請求項４に記載の脱硝装置付き排ガスボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための脱硝装置を備えた排ガスボイラに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１に開示されるように、燃焼機器からの排ガス中に窒素酸化物の還元剤を注入し、脱硝触媒に通すことで、窒素酸化物濃度を低減する脱硝装置が知られている。この脱硝装置では、脱硝触媒を通過後の排ガスの窒素酸化物濃度を窒素酸化物測定装置により監視し、窒素酸化物濃度を設定濃度に維持するように還元剤注入量が調整される。

【0003】

この調整の目標値となる前記設定濃度は、所望により変更可能であるのが好ましい。たとえば、自治体によっては、オキシダント警報発令時に窒素酸化物濃度を通常時からさらに４０％低減した運転に切り替えることが要求されるので、オキシダント警報発令時には前記設定濃度を下げる必要が生じる。そして、オキシダント警報解除時には前記設定濃度を元に戻す必要が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３３０８３５号公報（請求項１、請求項２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前記設定濃度を上げる方向に切り替える際、単純にステップ状に切り替えたのでは、窒素酸化物濃度が目標濃度をオーバーシュートしてしまうことになる。

【0006】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、窒素酸化物濃度を目標濃度まで上げる際、目標濃度をオーバーシュートすることを抑制できる脱硝装置付き排ガスボイラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、排ガスを熱源とするボイラと、排ガス中に窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、前記還元剤が注入された排ガスが通され、排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒と、この脱硝触媒を通過後の排ガスの窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物測定装置と、この窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度を設定濃度に維持するように、前記還元剤注入器による還元剤注入量を制御する制御手段とを備え、前記設定濃度を上げる際、前記設定濃度が経時的に上がるよう変更する脱硝装置付き排ガスボイラであって、前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へ上げる際、設定戻し時間で第一目標濃度に到達するように、前記設定濃度が経時的に上がるよう変更し、前記設定戻し時間は、前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へステップ状に上げた場合に、その時点から、前記窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度が第一目標濃度を最初に超えて第一目標濃度に戻るまでの時間以上、または、前記窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度が第一目標濃度±許容値の範囲内に収まるまでの時間以上であることを特徴とする脱硝装置付き排ガスボイラである。

【0008】

請求項１に記載の発明によれば、窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度を設定濃度に維持するように還元剤注入量を調整するが、前記設定濃度を上げる際、設定濃度が経時的に上がるよう変更することで、窒素酸化物濃度が目標濃度をオーバーシュートすることを抑制することができる。

【0010】

請求項１に記載の発明によれば、前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へ上げる際、設定戻し時間で第一目標濃度に到達するように制御することができる。しかも、設定戻し時間は、設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へステップ状に上げた場合に、その時点から、第一目標濃度をオーバーシュートして第一目標濃度に戻るまでの時間、または第一目標濃度で安定するまでの時間か、それらよりも長くすることで、窒素酸化物濃度が第一目標濃度をオーバーシュートすることを抑制することが容易となる。

【0011】

請求項２に記載の発明は、前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へ上げる際、設定戻し時間で第一目標濃度に到達するように、次式で設定される変化率で前記設定濃度を変更することを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置付き排ガスボイラである。
変化率＝（第一目標濃度−第二目標濃度）／設定戻し時間

【0012】

請求項２に記載の発明によれば、前記設定濃度を第二目標濃度から第一目標濃度へ上げる際、設定戻し時間で第一目標濃度に到達するように制御することができる。しかも、前記設定濃度を比例的に変更することで、窒素酸化物濃度が第一目標濃度をオーバーシュートすることを抑制することができる。

【0013】

請求項３に記載の発明は、オキシダント警報の発令に基づき、前記設定濃度は、第一目標濃度から４０％低減した第二目標濃度に切り替えられ、オキシダント警報の解除に基づき、前記設定濃度は、第二目標濃度から第一目標濃度に設定戻し時間をかけて戻されるよう徐々に変更されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脱硝装置付き排ガスボイラである。

【0014】

請求項３に記載の発明によれば、オキシダント警報の発令に基づき、窒素酸化物濃度を通常時からさらに４０％低減した運転に切り替えることができ、オキシダント警報の解除に基づき、通常運転に戻すことができる。しかも、その際、設定戻し時間をかけて徐々に戻されることで、窒素酸化物濃度が目標濃度をオーバーシュートすることを抑制することができる。

【0015】

請求項４に記載の発明は、前記設定濃度を上げている途中で、前記変化率を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱硝装置付き排ガスボイラである。

【0016】

請求項４に記載の発明によれば、前記設定濃度を上げている途中で、その変化率を変更することができる。そのため、状況に応じた変化率で、窒素酸化物濃度を目標濃度まで上げることができる。

【0017】

さらに、請求項５に記載の発明は、前記設定濃度を上げている途中で、前記窒素酸化物測定装置により窒素酸化物濃度の実際の変化率を求め、この変化率に合わせた勾配で前記設定濃度を変更することを特徴とする請求項４に記載の脱硝装置付き排ガスボイラである。

【0018】

請求項５に記載の発明によれば、窒素酸化物濃度の実際の変化率に合わせた勾配で前記設定濃度を変更することで、実際の窒素酸化物濃度が目標濃度をオーバーシュートすることを確実に防止することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、脱硝装置付き排ガスボイラにおいて、窒素酸化物濃度を目標濃度まで上げる際、目標濃度をオーバーシュートすることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の脱硝装置付き排ガスボイラの一実施例を示す概略図である。

【図2】オキシダント警報の発令に基づき、設定濃度を第一目標濃度Ａから第二目標濃度Ｂへ切り替える際の状態を示す概略図であり、還元剤注入量および窒素酸化物濃度と、経過時間との関係を示している。

【図3】通常運転から高脱硝運転への切替制御の試験結果の一例を示す図である。

【図4】オキシダント警報の解除に基づき、設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへ切り替える際の状態を示す概略図であり、目標濃度およびＮＯｘ濃度と、経過時間との関係を示している。

【図5】高脱硝運転から通常運転への切替制御の試験結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の脱硝装置付き排ガスボイラ１の一実施例を示す概略図である。

【0022】

本実施例の排ガスボイラ１は、ボイラ２、還元剤注入器３および脱硝触媒４を備え、さらに所望によりエコノマイザ５を備える。還元剤注入器３と脱硝触媒４とにより、脱硝装置が構成される。

【0023】

還元剤注入器３は、脱硝触媒４よりも排ガス流上流において、排ガス中に窒素酸化物の還元剤を注入する。一方、エコノマイザ５は、ボイラ２よりも排ガス流下流に設けられ、ボイラ２への給水を予熱する。

【0024】

「還元剤注入器３および脱硝触媒４」と「ボイラ２およびエコノマイザ５」との配置関係は、特に問わないが、図示例では、燃焼機器からの排ガス路６に、ボイラ２、脱硝触媒４およびエコノマイザ５が順に設置され、燃焼機器からの排ガスは、ボイラ２、脱硝触媒４およびエコノマイザ５に順に通される。そして、脱硝触媒４より上流（図示例ではボイラ２より上流）に設置された還元剤注入器３により、排ガス中に窒素酸化物の還元剤が注入される。なお、燃焼機器からの排ガスとして、たとえば、発電機のガスエンジンからの排ガスを用いることができる。

【0025】

ボイラ２は、排ガスを熱源とするボイラである。より具体的には、本実施例では、給水を加熱して蒸気化する蒸気ボイラである。ボイラ２からの蒸気は、各種の蒸気使用設備へ送られる。

【0026】

還元剤注入器３は、排ガス路６内（言い換えれば排ガス中）に窒素酸化物の還元剤を注入する。還元剤注入器３は、本実施例では、ポンプ（図示省略）と噴霧ノズル７とを備え、ポンプを制御することで、排ガス路６内への還元剤の注入量（流量）を調整することができる。なお、還元剤として、従来公知の各種のものを用いることができ、たとえばアンモニア水でもよいが、本実施例では尿素水が用いられる。排ガス中に噴霧された尿素水は、排ガスの熱により分解され、アンモニア（ＮＨ_３）となる。

【0027】

脱硝触媒４は、還元剤注入器３により還元剤が注入された排ガスが通され、排ガス中の窒素酸化物の還元を図る。本実施例では、アンモニアが混合された排ガスは、脱硝触媒４を通過する際、脱硝触媒４により、アンモニアによる窒素酸化物の還元反応が促進され、窒素酸化物が窒素と水とに分解され、排ガス中の窒素酸化物の低減が図られる。

【0028】

エコノマイザ５は、ボイラ２を通過後の排ガスの残熱を用いて、ボイラ２への給水を予熱する。但し、場合により、エコノマイザ５の設置を省略することもできる。

【0029】

排ガス路６には、脱硝触媒４よりも排ガス流下流（図示例ではエコノマイザ５よりも排ガス流下流）に、排ガス中の窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物測定装置８が設けられる。この窒素酸化物測定装置８により、脱硝後の窒素酸化物濃度を監視することができる。

【0030】

排ガスボイラ１は、さらに制御手段（図示省略）を備える。この制御手段は、還元剤注入器３と窒素酸化物測定装置８とに接続された制御器である。制御器は、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度を設定濃度に維持するように、還元剤注入器３（より具体的には前記ポンプ）を制御して、還元剤注入器３による還元剤注入量を制御する。

【0031】

窒素酸化物濃度の目標値である前記設定濃度は、変更可能とされる。ここでは、オキシダント警報の発令や解除により、前記設定濃度が変更される場合について説明するが、本発明は、オキシダント警報の発停とは無関係に、所望のタイミングで設定濃度を変更する際にも同様に適用可能である。

【0032】

オキシダント警報が発令されていない通常時、前記設定濃度は、第一目標濃度（たとえば１５０ｐｐｍ）とされる。そして、オキシダント警報が発令されると、窒素酸化物濃度を通常時からさらに所定割合（ここでは４０％）低減した運転に切り替える。つまり、オキシダント警報の発令時、前記設定濃度は、第一目標濃度から４０％低減された第二目標濃度（たとえば９０ｐｐｍ）に切り替えられる。その後、オキシダント警報が解除されると、前記設定濃度は、第二目標濃度から第一目標濃度へ戻される。

【0033】

制御器には、前記設定濃度の切替信号が入力される。たとえば、第一目標濃度と第二目標濃度との切替スイッチが設けられており、オキシダント警報の発停に基づき、この切替スイッチにより切り替えられる。あるいは、オキシダント警報やその解除に関する情報を受信し、それに基づき前記設定濃度を切り替えてもよい。なお、前記各目標濃度は、設定器により変更可能であってもよい。

【0034】

図２は、オキシダント警報の発令に基づき、設定濃度を第一目標濃度Ａから第二目標濃度Ｂへ切り替える際の状態を示す概略図であり、還元剤注入量および窒素酸化物濃度と、経過時間との関係を示している。つまり、図中、注入量とは、還元剤注入器３による還元剤の注入量を示し、ＮＯｘ濃度とは、窒素酸化物測定装置８により検出される窒素酸化物濃度を示す。

【0035】

いま、時間ｔ１において、設定濃度を第一目標濃度Ａから第二目標濃度Ｂに切り替える。前述したとおり、第二目標濃度Ｂは、第一目標濃度Ａよりも低い。また、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量は、既知である。つまり、理論的にあるいは実験により、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量は、事前に把握されている。

【0036】

仮に、二点鎖線で示すように、還元剤注入量を、第一目標濃度Ａで要求される注入量Ｃから、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量Ｄに増加しただけとする。そして、その後、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂに維持するように、還元剤注入量を制御したとする。この場合、窒素酸化物濃度が第二目標濃度Ｂに下がるまで、比較的時間を要することになる。

【0037】

そこで、本実施例では、実線で示すように、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量Ｄよりも多い還元剤を設定時間Ｘだけ過剰注入し、その後、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂに維持するように、還元剤注入量を制御する。

【0038】

過剰注入は、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量Ｄの２倍以上の注入量Ｅで、リークアンモニア（脱硝触媒４よりも下流への還元剤漏れ）の許容限界値（たとえば８ｐｐｍ）を超えない設定時間で行うのがよい。第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量Ｄの２倍以上の注入量Ｅで還元剤を注入することで、窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂまで迅速に下げることができる。また、そのような過剰注入をリークアンモニア濃度が許容限界値を超えない設定時間だけ行うことで、排ガスボイラ１外へのリークアンモニアを抑制することができる。

【0039】

たとえば、過剰注入は、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量Ｄの２〜３倍の注入量で、第二目標濃度Ｂへの到達目標時間の半分以下の時間で行う。過剰注入量があまりに多いと、排ガスボイラ１外へのリークアンモニアが生じる一方、過剰注入量があまりに少ないと、窒素酸化物濃度を下げるのに時間を要するからである。なお、到達目標時間は、短い方が好ましいが、実際的には１０分以内を目標とする。そして、到達目標時間の半分以下の時間で過剰注入を行うことで、第二目標濃度Ｂへの到達目標時間の少なくとも後半は、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂに維持するように還元剤注入量を制御することになるので、到達目標時間内に窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂまで確実に下げることができる。

【0040】

図３は、通常運転から高脱硝運転への切替制御の試験結果の一例を示す図である。つまり、窒素酸化物濃度を１５０ｐｐｍから９０ｐｐｍに下げる試験結果を示している。図中、一点鎖線は、１分過剰噴霧した場合、二点鎖線は、２分過剰噴霧した場合、破線および実線は、３分過剰噴霧した場合で、破線が試験１回目、実線が試験２回目の結果を示す。また、図中、上半分の各曲線は、窒素酸化物濃度（左縦軸）を示し、下半分の各曲線は、アンモニア濃度（右縦軸）を示す。

【0041】

過剰噴霧量は、還元剤注入器３のポンプのストローク数を３６０ｓｐｍ（注入量４６ｍｌ／ｍｉｎであり理論注入量の３倍）で固定した。そして、過剰噴霧時間を変えて、適正時間の把握を行った。過剰噴霧後は、出口ＮＯｘ値（窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度）を９０ｐｐｍ目標値としてＰＩＤ制御を行った。なお、ＮＯｘ値が１５０ｐｐｍに安定したところ（時間０）で試験を開始した。また、ＮＯｘ値は、Ｏ_２＝０％換算値である。

【0042】

図から分かるように、高脱硝運転への切替後、約１分後、計測器に変化が見られた。いずれの試験結果も同様のカーブを描き、出口ＮＯｘ値が低下した。しかし、過剰噴霧時間の違いにより、下限値に差が現れた。１分過剰噴霧では９０ｐｐｍに到達せず、２分過剰噴霧では一旦９０ｐｐｍに到達するも再度上昇した。３分過剰噴霧では、４〜６分で９０ｐｐｍに到達し、脱硝率は５４％から７４％に上昇した。３分噴霧の１回目と２回目で９０ｐｐｍ到達時間に差が現れたのは、脱硝触媒入口温度の上昇が反応を促進したためと考えられる。リークＮＨ_３は、３分過剰噴霧の時で最大７．８ｐｐｍの値をとり、５〜６ｐｐｍで安定した。なお、１、２分過剰噴霧の時が３分過剰噴霧の時に比べＮＨ_３の値が高いのは、その間に校正を行ったことによると考えられる。

【0043】

本試験結果から、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量の３倍の注入量で、３分過剰噴霧することがよいことが分かる。これにより、第一目標濃度１５０ｐｐｍから第二目標濃度９０ｐｐｍまで、１０分以内に切り替えることができる。この種の試験により、過剰注入量と噴霧時間とが設定される。

【0044】

図４は、オキシダント警報の解除に基づき、設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへ切り替える際の状態を示す概略図であり、目標濃度およびＮＯｘ濃度と、経過時間との関係を示している。つまり、図中、目標濃度とは、制御器による制御目標濃度としての前記設定濃度を示し、ＮＯｘ濃度とは、窒素酸化物測定装置８により検出される実際の窒素酸化物濃度を示す。

【0045】

いま、時間ｔ２において、設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａに切り替える。但し、後述するとおり、本発明では、時間ｔ２において、設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａに一気に変更するのではなく、厳密には、設定濃度の変更を開始するといえる。なお、前述したとおり、第一目標濃度Ａは、第二目標濃度Ｂよりも高い。

【0046】

仮に、二点鎖線で示すように、目標濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへと、ステップ状に切り替えるだけでは、窒素酸化物濃度がオーバーシュートすることになる。

【0047】

そこで、本実施例では、実線で示すように、前記設定濃度を上げる際、前記設定濃度が経時的に上がるよう変更する。より具体的には、前記設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへ上げる際、設定戻し時間Ｙで第一目標濃度Ａに到達するように、設定濃度が経時的に上がるよう変更する。

【0048】

ここで、設定戻し時間は、設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへステップ状に上げた場合に、その時点から、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度が第一目標濃度Ａを最初に超えて第一目標濃度Ａに戻るまでの時間Ｚ以上、または、前記窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度が第一目標濃度Ａ±許容値の範囲内に収まるまでの時間以上に設定される。言い換えれば、設定戻し時間Ｙは、設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへステップ状に上げた場合に、その上げた瞬間を始点に、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度が第一目標濃度Ａをオーバーシュートして第一目標濃度Ａに戻るまでの時間Ｚか、さらに時間が経過して窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度が第一目標濃度Ａで安定するまでの時間か、またはこれらよりも長い時間に設定される。

【0049】

いずれにしても、仮に設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへステップ状に上げたとした場合に、オーバーシュート後に第一目標濃度Ａに到達するまでの時間Ｚか、あるいは第一目標濃度Ａで安定するまでの時間を最低限確保して、徐々に設定濃度を変更することで、窒素酸化物濃度が第一目標濃度Ａをオーバーシュートすることを抑制することが容易となる。つまり、ステップ応答時におけるオーバーシュート（最大行き過ぎ）を終えるまでの時間Ｚ以上か、第一設定濃度Ａで安定するまでの時間以上をかけて、設定濃度を上げることで、オーバーシュートを抑制することが容易となる。

【0050】

ところで、前記設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへ上げる際、設定戻し時間Ｙで第一目標濃度Ａに到達するように、次式で設定される変化率で前記設定濃度を変更してもよい。これにより、前記設定濃度は、第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａに設定戻し時間Ｙをかけて戻されるよう徐々に変更される。設定戻し時間Ｙは、短すぎては前記ステップ状の制御と差がでないため、上述したステップ応答時の特性から設定され、たとえば６０分以上（９０〜１５０分）で設定される。

【0051】

変化率＝（第一目標濃度Ａ−第二目標濃度Ｂ）／設定戻し時間Ｙ

【0052】

また、前記設定濃度を上げている途中で、前記変化率を変更してもよい。この場合、状況に応じた変化率で、窒素酸化物濃度を目標濃度まで上げることができる。

【0053】

さらに、前記設定濃度を上げている途中（所定周期などの設定タイミング）で、窒素酸化物測定装置８により窒素酸化物濃度の実際の変化率を求め、この変化率に合わせた勾配で前記設定濃度を変更してもよい。窒素酸化物濃度の実際の変化率に合わせた勾配で前記設定濃度を変更することで、実際の窒素酸化物濃度が目標濃度をオーバーシュートすることを確実に防止することができる。

【0054】

図５は、高脱硝運転から通常運転への切替制御の試験結果の一例を示す図である。つまり、窒素酸化物濃度を９０ｐｐｍから１５０ｐｐｍに上げる試験結果を示している。図中、一点鎖線および破線は、設定濃度をステップ状に切り替えた場合を示し、二点鎖線および実線は、上述の理論および数式に沿って比例的な時間勾配で設定濃度を切り替えた場合を示している。なお、一点鎖線および二点鎖線は、ＮＯｘ目標値、破線および実線は、ＮＯｘ実測値を示している。

【0055】

一点鎖線で示すように、ＮＯｘ目標値を９０ｐｐｍから１５０ｐｐｍにステップ状に切り替えた場合、破線で示すように、約１３分で１５０ｐｐｍに到達したが、１７５ｐｐｍまでオーバーシュートした。これは、ＮＯｘ値と目標値との偏差が大きいことにより、還元剤注入器３のポンプのストローク数のＰＩＤ制御が過剰に反応したためと考えられる。その後、ＰＩＤ制御での調整により１５０ｐｐｍに安定するまで１時間程度を要した。

【0056】

一方、オーバーシュート対策として、二点鎖線で示すように、ＮＯｘ目標値を９０ｐｐｍから１５０ｐｐｍへ６０ｐｐｍ／１２０ｍｉｎの時間勾配で切り替えを行った。結果、実線で示すように、ＮＯｘ値と目標値の偏差が減少したことで、ＮＯｘ値が１５０ｐｐｍを大きく上回ることはなくなった。なお、高脱硝運転から通常運転への切替えのため、つまりＮＯｘ濃度は高まる方向への制御のため、１５０ｐｐｍまでの到達時間が多少長くなっても、高脱硝側の時間が長くなるだけのため、環境への問題はない。

【0057】

本試験結果から、第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへ戻す際、目標ＮＯｘ値を６０ｐｐｍ／１２０ｍｉｎの時間勾配で切り替えることで、オーバーシュートを防止することができるのが分かる。この種の試験により、目標ＮＯｘ値の変化率が設定される。

【0058】

本実施例の脱硝装置付き排ガスボイラ１によれば、窒素酸化物濃度を第一目標濃度Ａから第二目標濃度Ｂへ下げる際、第二目標濃度Ｂで要求される理論注入量よりも多い還元剤を注入することで、窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂまで迅速に下げることができる。また、そのような過剰注入を設定時間Ｘだけ行うことで、リークアンモニアを抑制することができる。

【0059】

一方、窒素酸化物濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａへ上げる際、設定戻し時間Ｙで第一目標濃度Ａに到達するように、設定濃度を徐々に上げることで、窒素酸化物濃度が第一目標濃度Ａをオーバーシュートすることを抑制することができる。

【0060】

本発明の脱硝装置付き排ガスボイラ１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、窒素酸化物測定装置８による窒素酸化物濃度を設定濃度に維持するように、還元剤注入器３による還元剤注入量を制御する脱硝装置付き排ガスボイラ１において、設定濃度を上げる際、設定濃度が経時的に上がるよう変更するのであれば、その他の構成は、適宜に変更可能である。

【符号の説明】

【0061】

１ 脱硝装置付き排ガスボイラ
２ ボイラ
３ 還元剤注入器
４ 脱硝触媒
５ エコノマイザ
６ 排ガス路
７ 噴霧ノズル
８ 窒素酸化物測定装置
ｔ１ 設定濃度を第一目標濃度Ａから第二目標濃度Ｂに切り替えるタイミング
ｔ２ 設定濃度を第二目標濃度Ｂから第一目標濃度Ａに切り替えるタイミング
Ａ 第一目標濃度
Ｂ 第二目標濃度
Ｃ 第一目標濃度の注入量
Ｄ 第二目標濃度の注入量
Ｅ 過剰注入量
Ｘ 設定時間（過剰注入時間）
Ｙ 設定戻し時間
Ｚ 設定濃度をステップ状に上げた場合に、その時点から、窒素酸化物測定装置による窒素酸化物濃度が第一目標濃度を最初に超えて第一目標濃度に戻るまでの時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】