JPH10216459A

JPH10216459A - 燃焼排ガスのＮＯｘ還元方法および装置

Info

Publication number: JPH10216459A
Application number: JP9017150A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kurihara; 博栗原
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】脱硝触媒におけるＮＨ₃／ＮＯｘモル比を適
正に設定および制御し、高脱硝効率を維持し、設備メン
テナンス負荷を軽減する。【解決手段】ＮＨ₃からＮＯｘへの転換触媒２８、Ｎ
Ｏｘ還元触媒２９およびＮＯｘ分析計３０を組合せ、ス
リップＮＨ₃相当濃度３１および不足還元剤濃度３２を
演算器３３によって求め、信号変換器３４によって、そ
の値から脱硝触媒のＮＨ₃添加装置３５の流量調節弁３
６および脱硫設備のＮＨ₃添加装置３７の流量調節弁３
８の弁開度を制御する。制御信号は、設定値との偏差を
流量調節弁３６、３８の開度変更信号に換え、前記偏差
が最小量となるようにＮＨ₃流量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼排ガス中の
窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤（ＮＨ₃等）とを触媒反
応層内において選択接触させ、脱硝処理する焼排ガスの
ＮＯｘ還元方法および装置に関するものである。特に、
ＮＨ₃濃度を間接的に計測し、その値を用いてＮＨ₃と
ＮＯｘとの濃度比（以下、「ＮＨ₃／ＮＯｘモル比」と
いう）を適正に設定し制御する方法および装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】触媒を用いた脱硝と還元供給技術につい
て：触媒を用いた選択接触還元方法は、排煙脱硝の一般
的な技術の一つであり、触媒種類や反応条件｛温度、空
間速度（ＳＶ）、線速度（ＬＶ）、還元剤等｝は、プロ
セスの必要効率や排ガス成分等により適正に選択され、
設計される。

【０００３】ここで、ＳＶ＝（処理ガス流量）／（触媒反応層容積）、ＬＶ＝（処理ガス流量）／（触媒反応層流路断面積）図３は従来技術の排煙脱硝を実施するための装置を示す
概念図である。排ガス３９はダクト４０に導かれ脱硝反
応層４１内に組み込まれた触媒層４２を通過する際、排
ガス中のＮＯｘ４３は脱硝反応層４１の入り口に設けら
れたノズル４４から吹き込まれた還元剤のＮＨ₃４５と
混合され、触媒層４２の表面で還元され、Ｎ₂４６およ
びＨ₂Ｏ４７になり、無害化され煙突４８へ送られる。

【０００４】還元剤の種類および投入方法も、コストや
設備制約などを考慮し設定され、投入量も脱硝に際し過
不足なく供給するよう調整され制御されるのが一般的で
ある。還元剤としてはＮＨ₃が使用される。なお、還元
剤としてはＮＨ₃の他にも尿素または硫化水素などを使
用することもできるが、殆どＮＨ₃が使用される。以
下、還元剤はＮＨ₃として説明する。

【０００５】ＮＨ₃（還元剤）の投入量調整の一般的技
術としては、処理ガス流量およびＮＯｘ濃度を計測し、
演算にて必要流量を設定し、流量設定器および調節弁を
介し処理ガス中に混合させる方法（特開平１−１４８３
３３号公報；脱硝用還元剤の供給方法、特開平５−１５
４３４０号公報；焼結機排ガスの脱硝処理方法、特公平
２−５７９８０５号公報；アンモニア注入量制御装置等
が開示する）が知られている。

【０００６】また、一般的には、還元剤の分析が煩雑等
の理由で添加後の濃度確認および添加量フィードバック
制御等迄の調整は行わない。一般的には、脱硝処理プロ
セスの前工程から還元剤のスリップ（還元剤過剰）がお
こるケースは希であるため、上記の手段で還元剤の投入
量および濃度比の調整を行なっても操業上問題はない。

【０００７】しかし、脱硝処理ガス中に上工程からの還
元剤のスリップがあるようなプロセスで、且つそのスリ
ップ濃度が変動するようなプロセスでは、スリップ濃度
の連続および定量把握ができないため、「割り切り、定
量吹込法」がとられている。これは処理ガス中のスリッ
プ還元剤濃度の連続計測が複雑且つ安定性に欠ける等の
課題があるためであり、計測値がそのまま流量制御信号
として利用できないからである。

【０００８】ＮＨ₃ガスの分析技術について：連続式Ｎ
Ｈ₃分析計には、乾式では、例えば紫外線（ＵＶ）吸光
分析計があり、これは、ＮＨ₃等のスペクトル特性値か
ら濃度を定量化する方法である。湿式では、特開昭５２
−９０９９４号公報は、イオン電極法を用いた計測機器
を開示する。

【０００９】しかし、分析ガス中の不純物や析出物付着
等によるセンサの被覆、汚れおよび劣化に対し、ガス前
処理のメンテナンス（サンプリング導管内での凝縮、ト
ラップや化合物の析出および分離等の対策および処理）
が煩雑すぎる等の理由で、オンライン機器としてに実績
に乏しい。

【００１０】ＮＨ₃分析には、湿式法と呼ばれるインド
フェノール法（ＪＩＳＫ−００９９）および簡易な検
知管（ガステック等）等があるが、いずれもバッチ分析
であり、且つ分析時間や精度等からオンライン分析計に
ならない。

【００１１】ガス中のＮＨ₃分析を間接的に行う技術と
して、特公昭５６−３２５８０号公報および特開昭５２
−１１４６６６号公報等は、酸化触媒でＮＨ₃をＮＯに
転換し、その濃度差が概略のＮＨ₃濃度とする提案を開
示する。これは、ほぼＮＨ₃／ＮＯが等モル反応するこ
とを利用している。

【００１２】図４は特公昭５６−３２５８０号公報に開
示されたガス中のＮＨ₃の分析を実施するための装置構
成を示す系統図である。図４に示すように、事前に排ガ
ス４９のＳＯｘ処理５０を行った後、流通経路を２つに
分岐し、一方は直接ルート５１、他方は温度調節器５
２、ＮＨ₃酸化器５３およびＮＯ転換器５４を経てＮＯ
ｘ分析計５５を有するルートに導かれる。この２ルート
は電磁弁５６にて自動切換えを行う。ここで得られた２
ルートのＮＯｘ濃度差をＮＨ₃相当量としている。

【００１３】還元剤の濃度が変動するプロセスについ
て：図５は従来技術の製鉄所焼結排ガス処理を実施する
ための装置構成を示す系統図である。図５に示すよう
に、焼結機５７で生成した燃焼排ガス５８中のダスト５
９、ＳＯｘ６０およびＮＯｘ６１を、集塵機６２、脱硫
設備６３および脱硝設備６４により清浄化する排ガス処
理プロセスにおいて、脱硫に吸収液６５を用いる湿式脱
硫法が脱硫効率上有利であり、且つ吸収後の液が隣接の
コークスの化工における副生ガスであるＣＯＧ６６中の
ＮＨ₃６７を吸収する吸収液として利用され、更に、Ｎ
Ｈ₃を吸収して液になったものを循環ポンプ６８を介し
て焼結排ガスの脱硫の吸収液として循環利用される。

【００１４】湿式脱硫設備において、処理ガスは反応塔
に導かれ、吸収液と塔内において気液接触しつつガス中
のＳＯｘは吸収される。反応塔６９は上流から冷却段７
０、吸収段７１、希薄段７２、精製段７３およびデミス
タ７４から構成されており、各段のノズル７５からスプ
レーされた液はポンプ７６により系内外に循環される。

【００１５】この反応塔での基本的な反応式は、下記の
通りである。ＳＯ₂＋（ＮＨ₄）₂ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏ→２（ＮＨ₄）Ｈ
ＳＯ₃：酸性亜硫安の生成ここで、（ＮＨ₄）₂ＳＯ₃：吸収液。

【００１６】図６は従来技術の湿式排煙脱硫の反応等に
おけるＳＯｘおよびＮＨ₃のスリップ特性を示すグラフ
である。図６に示すように、吸収塔の最終段にあたる精
製液のｐＨがアルカリ側に振れると脱硝効率は向上し、
反面スリップＮＨ₃が増加する。通常脱硫効率の管理で
あるから、プロセス設計からある程度の濃度レベルのス
リップＮＨ₃が常時発生するバランスで操業している。

【００１７】上工程からの還元剤（ＮＨ₃）のスリップ
濃度は、脱硫プロセスの吸収液バランス（化工でのＮＨ
₃吸収等）の変化により変動する。しかし、実脱硫操業
では、脱硫効率が優先するような吸収液の性状およびｐ
Ｈ等が調整される。その調整機能は、化工でのＮＨ₃吸
収プロセスでコークス炉ガス処理量、ならびに、硫安製
造のための液抽出量および系内ＮＨ₃添加量等によって
バランス調整する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】還元剤（ＮＨ₃）の添
加量調整について：触媒を用いた選択接触還元法におい
て、ＮＯｘ還元剤（主としてＮＨ₃、他に尿素、硫化水
素等を使用可）の濃度比の設定および制御は、効率管
理、ランニングコスト面および環境管理上極めて重要な
意味を持つ。即ち、適正濃度比以下で運転すれば還元剤
不足で脱硝効率が低下し、一方、過剰の運転では脱硝反
応層をスリップする還元剤の量が増加し、還元剤コスト
アップは勿論、事後工程への影響（例えば、熱交換器の
閉塞、腐食等）および煙突排出時の環境汚染の問題が生
ずる。

【００１９】脱硝処理過程のみで還元剤を添加するプロ
セスでは、精度ある処理ガス流量およびＮＯｘ濃度の計
測値があれば、演算によって適正な還元剤添加流量が求
められ、流量調節弁にて制御できる。

【００２０】図７は特開平５−１５４３４０号公報に開
示された湿式排煙脱硫の還元剤（ＮＨ₃）添加流量制御
を実施するための装置構成を示す系統図である。図７に
示すように、焼結７７から排出された燃焼排ガス７８中
のＮＯｘ７９の濃度および処理ガス流量８０を、硝酸脱
硝８１の反応層８２の入り口ダクト８３においてＮＯｘ
計８４および流量計によって計測し、触媒入り口ＮＨ₃
の必要量８５を演算器８６にて算出する。しかし、脱硝
の前工程から還元剤のスリップがあり、その濃度も変動
するようなプロセスにおいては、脱硝触媒入り口での適
正な還元剤濃度設定には、通常スリップ濃度を連続的に
計測し、過不足量を演算にて求め、そして、還元剤を流
量調整して添加する方法が必要である。そのためには、
脱硝処理ガス流量およびＮＯｘ濃度の計測と共に、精度
の高いスリップ還元剤の濃度分析が必要になる。

【００２１】還元剤（ＮＨ₃）の連続分析と濃度比（モ
ル比）制御について：脱硝の主要な還元剤として用いら
れるＮＨ₃のオンライン分析は、ＳＯｘダスト等不純物
を多く含む焼結排ガスの如き対象では、ガスサンプリン
グ導管、前処理装置におけるダスト、析出物等による閉
塞、ドレーン凝縮およびトラップ等の影響をセンサが受
け、その結果センサ部への付着および被覆ならびに腐食
などによるセンサの劣化および精度低下を来す場合が生
じ、オンライン計測機器としては信頼性に乏しい。

【００２２】スリップする還元剤（ＮＨ₃）の濃度変動
の抑制対策には、脱硫効率維持および吸収液の需給バラ
ンス（焼結／化工間の）調整の観点から制約が多く、そ
のためスリップＮＨ₃濃度は操業成り行きにならざるを
得ない。

【００２３】排ガスの脱硫および脱硝には、一般的に省
エネルギーの観点から熱交換器が設けられ、特に処理ガ
ス流量が多い場合には回転蓄熱式熱交換器（例えばユン
グストローム等）が用いられるが、排ガス中にＳＯｘ
（Mist,Fume 状）がある場合には、硫安〔（ＮＨ₄）₂
ＳＯ₄〕や酸性硫安〔（ＮＨ₄）ＨＳＯ₄〕として、あ
る温度領域で熱交換器エレメント（波板）の表面で硫化
物の析出およびガス化を生じ、その際スリップＮＨ₃の
一部が吸収および分離を起こすので、脱硝触媒の上流に
これらの設備があるとその設備内でもＮＨ₃の濃度変動
が生じる。

【００２４】しかし、このＮＨ₃の吸収および分離は一
様に起こる分けではなく、ガス温度、ＮＨ₃濃度、スリ
ップＳＯｘ濃度、ＮＨ₃／ＮＯｘモル比ならびに熱交換
器エレメントの形状および閉塞状況等に影響されるた
め、その現象を定量的に把握することは困難である。

【００２５】脱硝触媒入り口でのＮＯｘと還元剤（ＮＨ
₃）とのモル比の適正制御は、脱硝効率維持、設備の腐
食および閉塞防止、触媒活性安定化および排出ガスのク
リーン化の面から重要である。しかし、スリップＮＨ₃
濃度の精度ある連続分析値がないと、モル比制御は困難
である。

【００２６】また、実プロセスでは、ＮＨ₃過剰のケー
スだけでなく不足の状況も存在し、この場合触媒効率は
不足濃度にほぼ比例して低下する。そのため還元剤の不
足量把握も極めて重要である。即ち、還元剤のモル比制
御には、ガス中の還元剤の過剰または不足量（濃度）の
計測および把握が不可欠な要素といえる。

【００２７】焼結等燃焼排ガス中のＳＯｘおよびＮＯｘ
を処理する際、脱硫が湿式でその吸収液がＮＨ₃を含む
場合、後段の脱硝プロセスに吸収液の中のＮＨ₃がスリ
ップして混入する。脱硝触媒におけるＮＯｘと還元剤Ｎ
Ｈ₃とのモル比設定は、効率管理および設備メンテナン
ス上重要な項目である。

【００２８】この発明は、上記の課題を解決するために
なされたものであって、その目的は、脱硝触媒における
ＮＨ₃／ＮＯｘモル比を適正に設定および制御すること
により、高脱硝効率の維持および設備メンテナンス負荷
の軽減を実現することができる燃焼排ガスのＮＯｘ還元
方法および装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の燃
焼排ガスのＮＯｘ還元方法は、燃焼排ガスの流路に脱硫
設備および脱硝触媒反応層を有する施設を使用し、還元
剤にＮＨ₃を用いて燃焼排ガスに含有する窒素酸化物
（ＮＯｘ）を前記脱硝触媒反応層において選択接触還元
する燃焼排ガスのＮＯｘ還元方法において、前記脱硝触
媒反応層出口における燃焼排ガスのＮＨ₃濃度の過不足
を測定してＮＨ₃／ＮＯｘモル比を求め、求めたモル比
と設定モル比との差から前記脱硝触媒反応層および前記
脱硫設備の各々のＮＨ₃投入流量調節弁の開度を求めて
開度調整信号に変換し、前記信号によって前記脱硝触媒
反応層および前記脱硫設備の投入ＮＨ₃流量を調整し
て、前記脱硝触媒反応層のＮＨ₃／ＮＯｘのモル比を所
定の適正値に制御することに特徴を有するものである。

【００３０】請求項２記載の発明の燃焼排ガスのＮＯｘ
還元方法は、燃焼排ガスの流路に脱硫設備および脱硝触
媒反応層を有する施設を使用し、還元剤にＮＨ₃を用い
て燃焼排ガスに含有する窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記脱
硝触媒反応層において選択接触還元する燃焼排ガスのＮ
Ｏｘ還元方法において、前記脱硝触媒反応層の出口の燃
焼排ガスを、酸化触媒を有するルートと、触媒を有さ
ず燃焼排ガスがそのまま通過するルートと、還元触媒
を有するルートとの３つの流路に分配し、前記ルート
において、燃焼排ガスを前記酸化触媒によって酸化し
た後のＮＯｘ量を測定し、前記ルートにおいて、燃焼
排ガスのＮＯｘ量を測定し、前記ルートにおいて、前
記燃焼排ガスに所定量のＮＨ₃を添加し前記還元触媒に
よって還元した後の前記燃焼排ガスのＮＯｘ量を測定
し、前記ルートのＮＯｘ量測定値と前記ルートのＮ
Ｏｘ量測定値との差により過剰ＮＨ₃濃度を演算し、前
記ロートのＮＯｘ量測定値と前記ルートのＮＯｘ量
測定値との差により不足ＮＨ ₃濃度を演算し、前記過剰
ＮＨ₃濃度および不足ＮＨ₃濃度の演算値から前記脱硝
触媒反応層のＮＨ₃／ＮＯｘモル比を演算し、前記モル
比の演算値から、前記脱硝触媒反応層または前記脱硫設
備の一方または両方の投入ＮＨ₃量を演算し、前記演算
量のＮＨ₃を前記脱硝触媒反応層および前記脱硫設備の
一方または両方に投入することにより前記脱硝触媒反応
層のモル比を所定値に制御することに特徴を有するもの
である。

【００３１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記脱硝触媒反応層および前記脱硫設備の
各々のＮＨ₃投入流量調節弁の動作を相互に切り替え可
能とし、求めたＮＨ₃／ＮＯｘモル比と設定モル比との
差の値が所定の制御範囲以内のときは、前記脱硝触媒反
応層のＮＨ₃投入流量調節弁を作動して前記脱硝触媒反
応層へＮＨ₃を投入し、所定の制御範囲以外のときは、
前記脱硫設備のＮＨ₃投入流量調節弁を作動して前記脱
硫設備へＮＨ₃を投入して、前記脱硝触媒反応層および
前記脱硫設備のＮＨ₃投入流量を制御することに特徴を
有するものである。

【００３２】請求項４記載の発明の燃焼排ガスのＮＯｘ
還元装置は、燃焼排ガスの流路に脱硫設備および脱硝触
媒反応層を有し、還元剤にＮＨ₃を用いて燃焼排ガスに
含有する窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記脱硝触媒反応層に
おいて選択接触還元する燃焼排ガスのＮＯｘ還元装置に
おいて、前記脱硝触媒反応層の出口に接続されたルート
、ルートおよびルートの３つの燃焼排ガス流路
と、前記ルートに設けられたＮＨ₃酸化触媒と、前記
ルートに設けられた所定量のＮＨ₃の添加装置および
前記添加装置の下流のＮＯｘ還元触媒と、前記ルート
、ルートおよびルートの流路のＮＯｘ濃度を測定
するためのＮＯｘ濃度計と、前記ＮＯｘ濃度計の値から
過剰ＮＨ₃濃度および不足ＮＨ₃濃度を演算するための
演算器と、前記過剰ＮＨ₃濃度および不足ＮＨ₃濃度か
ら前記脱硝触媒反応層のＮＨ₃流量調節弁および前記脱
硫設備のＮＨ₃流量調節弁を制御する信号を発するため
の信号変換器とからなることに特徴を有するものであ
る。

【００３３】脱流設備および脱硝設備（脱硝触媒）を備
える窒素酸化物還元施設において、脱硝触媒の入口の処
理ガス中の還元剤（ＮＨ₃）濃度は、硫安等の析出、ガ
ス分離、ドレーン中凝縮トラップ、脱硫操業の変動、お
よび、投入ＮＨ₃の混合不良などによってバラツキ、且
つ経時的に変化している。そのため、本発明において
は、変動の大きい脱硝触媒の入口のＮＨ₃濃度は測定せ
ず、脱硝触媒（触媒反応層）の出口の過剰（スリップ）
ＮＨ₃濃度および不足のＮＨ₃濃度を間接的な方法で求
め、その値を還元剤添加流量制御信号としてＮＨ₃投入
量制御方法に利用するものである。排ガス分析を脱硝触
媒の出口で行うのは、脱硝触媒の触媒反応層がガスのミ
キサ機能をなし、比較的混合均一化が達成された状態に
なるからである。

【００３４】まず、間接的なスリップＮＨ₃濃度および
不足のＮＨ₃濃度連続測定方法について述べる。脱硝触
媒（触媒反応層）の出口の燃焼排ガス（分析ガス）を主
ダクトからルート（ＮＨ₃酸化触媒設置）、ルート
（未処理ライン）およびルート（ＮＯｘ還元触媒設
置）の３系統の流通経路に分岐し、分岐した３系統のル
ートにタイマによって流通の切り替えを行い、排ガスを
交互に流通させる。各々の処理ルート〜は連続ＮＯ
ｘ計を介しガス吸引ポンプに接続される。ガスは前記吸
引ポンプにより一定量吸引される。

【００３５】ルートでは、ほぼ全量のスリップＮＨ₃
が等モルのＮＯｘに転換されるので、ルートのガスク
ーラのみの値とのＮＯｘ濃度格差は近似的にスリップＮ
Ｈ₃濃度となる。

【００３６】このケースでルートでは、還元剤（ＮＨ
₃）が充分供給されているため、特別添加ＮＨ₃の有無
によるＮＯｘ濃度格差は無く、且つ指示値もほぼ設定値
（＜２ｐｐｍ）の範囲である。即ち、高効率転換酸化触
媒と被毒および析出影響のない高温反応とを利用して、
ＮＨ₃直接でなく等モル転換するＮＯｘ（殆どＮＯ）に
よって間接的にＮＨ₃濃度を把握する。

【００３７】次に、各ルートについて説明する。ルートについて：ルートにおいては、還元剤の酸化
（ＮＨ₃からＮＯへの転換）が行なわれ、過剰（スリッ
プ）ＮＨ₃量が計測される。

【００３８】構成；ガス間接ヒータ（排ガスを８００〜
１０００℃に加熱できる）、ＮＨ₃酸化触媒反応層（Ｐ
ｔ−Ｒｈ系貴金属触媒、Ｒｈ１０％程度）、ガスクー
ラ、切替え弁およびＮＯｘ分析計からなる。脱硝触媒
（触媒反応層）の出口の排ガスを硫安や酸性硫安等塩類
の析出温度以上に加熱することにより、分析ガスの導管
および前処理装置のメンテナンス負荷を軽減解消し、精
度ある分析および計測が達成される。

【００３９】作用；排ガス中のＮＨ₃の酸化（ＮＨ₃か
らＮＯへの転換）を行う。反応式は、以下の通りであ
る。４ＮＨ₃＋５Ｏ₂→４ＮＯ＋６Ｈ₂Ｏここでは、基本的に等モルのＮＯ転換と考える。

【００４０】計測値；計測値は、排ガス中の残留ＮＯと
還元剤（ＮＨ₃）から転換したＮＯの合計濃度である。
この濃度の絶対値は、脱硝触媒（触媒反応層）の出口の
ＮＯおよび過剰（スリップ）ＮＨ₃の濃度によって変化
する。また、脱硝触媒の効率が一定でも、処理前のガス
中のＮＯｘ濃度は排ガス精製プロセスの操業変動などで
変化する。

【００４１】ルートについて：ルートおいては、生
排ガス（脱硝触媒の出口のＮＯｘ）が流通し、基準の排
ガス中のＮＯｘ濃度が計測される。

【００４２】構成；ガスクーラ、切換弁およびＮＯｘ分
析計からなる。作用；排ガス中のＮＯｘ濃度のみを計測する。分析障害
成分はドレーントラップにより除去する。

【００４３】計測値；計測値は、脱硝触媒（触媒反応
層）の出口のガスのＮＯｘ濃度であり、本発明方法にお
いて、脱硝触媒出口の過剰（スリップ）または不足ＮＨ
₃量判定のための基準値となる。これにより、脱硝未処
理ガス中のＮＯｘ濃度変動および本施設の脱硝触媒の効
率が把握される。

【００４４】ルートについて：ルートにおいては、
未反応ＮＯの還元（ガス中ＮＨ₃および特別添加ＮＨ₃
による未反応ＮＯの還元）が行なわれる。また、脱硝触
媒の性能確認および不足還元剤（ＮＨ₃）量の計測が行
なわれる。

【００４５】構成；ガス間接ヒータ（排ガスを約３００
℃に加熱できる）、高性能脱硝触媒反応層（Ｔｉ−Ｖ−
Ｗ系）、ガスクーラ、切換弁およびＮＯｘ分析計からな
る。更に、特別添加ＮＨ₃の添加機器を備え、処理ガス
流通期間中に、特別添加ＮＨ ₃の添加有りまたは無しの
状態をつくる。

【００４６】作用；（イ）脱硝触媒（触媒反応層）のスリップＮＨ₃とＮＯ
との還元反応が行なわれる。反応式は、以下の通りであ
る。

【００４７】４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ（ロ）特別添加ＮＨ₃による還元剤不足なしの状態での
本触媒スリップＮＯの還元反応が行なわれる。

【００４８】計測値；（イ）特別添加ＮＨ₃添加無し脱硝触媒（触媒反応層）の出口の還元剤（ＮＨ₃）が過
剰（潤沢）な場合は格差ゼロである。一方、還元剤（Ｎ
Ｈ₃）不足の場合は格差が発生する。

【００４９】（ロ）特別添加ＮＨ₃添加有り脱硝触媒（触媒反応層）の出口の還元剤が過剰（潤沢）
な場合は格差ゼロである。一方、還元剤不足の場合も格
差ゼロである。

【００５０】２つの計測値の格差；ここで、上記２つの
計測値（イ）と（ロ）との格差が、本脱硝触媒の還元剤
（ＮＨ₃）の不足濃度の絶対値である。

【００５１】次に、ルートにおけるＮＨ₃不足濃度測
定方法について述べる。排ガスを間接ガスヒータによっ
て約３００℃に加熱後、所定量（完全還元が可能な濃度
設定）のＮＨ₃（特別添加ＮＨ₃）が定時間添加され
る。次いで、ＮＯｘ還元触媒反応層（Ｔｉ−Ｖ−Ｗ系）
に導かれた後ＮＯｘ分析計に入る。この際、ＮＨ₃特別
添加無し（生の排ガスにおける還元）の場合とのＮＯｘ
濃度差が不足ＮＨ₃濃度となる。

【００５２】特別添加ＮＨ₃によるＮＯの還元反応は、
下記式の通りである。４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→８Ｎ₂＋６Ｈ₂ＯスリップＮＨ₃が無いときは、ＮＨ₃酸化触媒出口（ル
ート）と未処理ガス（ルート）とのＮＯｘ濃度差が
なくなる為、更にＮＨ₃の必要量が不足した場合には、
ここ（ルート）で得られた前記格差がＮＨ₃不足量と
して把握できる。

【００５３】脱硝触媒の効率および還元剤モル比は下記
の通りである。一般の触媒脱硝効率は、規制値、経済性
および触媒性能等から約７０〜９０％程度である。

【００５４】脱硝触媒（触媒反応層）の入口のＮＨ₃／
ＮＯモル比は触媒種類、反応条件にも依るが、通常１．
０〜１．２に設定する。触媒効率に与えるＮＨ₃／ＮＯ
モル比特性の一般形は図８に示す通りである。等モル反
応でＮＨ₃／ＮＯモル比が１．０でも、触媒効率が８０
％なら２０％相当の未還元ＮＯｘおよびＮＨ₃が残留す
る。

【００５５】次に、３系統の流路（ルート〜）のガ
ス分析値から得られる情報について説明する。図９は還
元剤のモル比の測定方法を説明する系統図である。ま
ず、３系統のルートのガス分析値から得られる情報を、
下記の通り定義する。

【００５６】ルートのＮＯｘ値：ＮＯｘ−ａルートのＮＯｘ値：ＮＯｘ−ｂルートの特別ＮＨ₃添加無しＮＯｘ値：ＮＯｘ−ｃルートの特別ＮＨ₃添加有りＮＯｘ値：ＮＯｘ−ｄ方式（ａ）：ルートの酸化触媒出口排ガス（ＮＯｘ−
ａ）とルートの生ガス（ＮＯｘ−ｂ）との格差（酸化
触媒出口スリップＮＨ₃のＮＯ転換量）脱硝触媒における還元剤（ＮＨ₃）が過剰（潤沢）
な場合；ΔＮＯｘルートとルート（ＮＯｘ−ａ）−（ＮＯｘ−ｂ）＞（ＮＯｘ−ｂ）＊Ｋ
１ただし、Ｋ１：酸化触媒転換効率（Ｋ１＝０．９〜０．
９５）理想の等モル反応の場合；ΔＮＯｘルートとルー
ト（ＮＯｘ−ａ）−（ＮＯｘ−ｂ）＝（ＮＯｘ−ｂ）＊Ｋ
１還元剤不足の場合； ΔＮＯｘルートとルート（ＮＯｘ−ａ）−（ＮＯｘ−ｂ）＜（ＮＯｘ−ｂ）＊Ｋ
１制御偏差（必要ＮＨ₃濃度）＝ΔＮＨ₃は、以下の通り
である。

【００５７】ΔＮＨ₃＝（ＮＯｘ−ｂ）−｛（ＮＯｘ−
ａ）−（ＮＯｘ−ｂ）｝／Ｋ１（ΔＮＨ₃＞０；不足、ΔＮＨ₃＝０；等モル比、ΔＮ
Ｈ₃＜０；過剰）ただし、ＮＨ₃とＮＯｘとは等モル反応するとの前提条
件内で成立。

【００５８】方式（ｂ）：ルートの還元触媒出口排ガ
スの特別添加ＮＨ₃添加無しと添加有りとの格差脱硝触媒における還元剤が過剰（潤沢）な場合；（ＮＯｘ−ｃ）＝（ＮＯｘ−ｄ）（ＮＯｘ−ｃ）＝（ＮＯｘ−ｂ）＊（１−Ｋ２）ただし、Ｋ２：還元触媒の転換率（Ｋ２＝０．９５〜
０．９９）理想の等モル反応の場合；（ＮＯｘ−ｃ）＝（ＮＯｘ−ｄ）（ＮＯｘ−ｃ）＝（ＮＯｘ−ｂ）＊（１−Ｋ２）還元剤不足の場合；脱硝触媒出口スリップＮＨ₃＝｛（ＮＯｘ−ｂ）−（Ｎ
Ｏｘ−ｃ）｝／Ｋ２触媒必要ＮＨ₃量（ΔＮＨ₃）＝｛（ＮＯｘ−ｃ）−
（ＮＯｘ−ｄ）｝／Ｋ２ＮＨ₃不足のバランスでの制御偏差（必要ＮＨ₃濃度）
＝ΔＮＨ₃は、以下の通りである。

【００５９】 ΔＮＨ₃＝｛（ＮＯｘ−ｃ）−（ＮＯｘ−ｄ）｝／Ｋ２ただし、Ｋ２：還元触媒の転換率（ΔＮＨ₃＞０；不足、ΔＮＨ₃＝０；等モル比または
過剰）このような、上記の方式（ａ）および方式（ｂ）の２方
式を併用する理由は以下の通りである。

【００６０】方式（ａ）は、ＮＨ₃とＮＯとが等モル反
応であることを前提にしているが、触媒反応温度を得る
過程で無触媒状態で酸素が共存するため、下記の酸化反
応や還元反応が一部発生する（誤差要因）。

【００６１】４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ４ＮＨ₃＋５Ｏ₂→４ＮＯ＋６Ｈ₂Ｏ４ＮＨ₃＋３Ｏ₂→２Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ上記反応はＮＨ₃、ＮＯおよびＯ₂の濃度や温度等によ
り変化するので、方式（ａ）を必ずしも等モル反応と限
定できない。

【００６２】方式（ｂ）は、触媒被毒の無い反応条件で
の分析であり、上記に見られる中間反応もないので、比
較的正確な判定が可能である。ただし、等モル比以上の
ＮＨ ₃が存在するときは格差が無くなる。

【００６３】従って、方式（ｂ）は、還元剤比が等モル
以上の領域での、方式（ａ）の誤差の修正に利用する。
分析値および格差の利用法は、以下の通りである。

【００６４】脱硝触媒（触媒反応層）の出口のＮＨ₃の
スリップ濃度相当量を計測し、設定値との偏差を求めそ
れを本窒素酸化物還元施設の脱硫設備および脱硝触媒反
応層の各々のＮＨ₃投入量調節弁の弁開度調整信号とし
て用いる。

【００６５】還元剤過剰（スリップＮＨ₃）から等モル
の領域では、方式（ａ）の格差を利用する。ただし、方
式（ｂ）の格差が「ゼロ」である前提である。還元剤不
足の領域では、方式（ｂ）の格差を利用する。利用方法
は、本脱硝触媒の還元剤（ＮＨ₃）のモル比の制御（設
定モル比との偏差）による。そして、触媒反応後のガス
濃度を分析して、設定値との格差を脱硝触媒反応層のＮ
Ｈ₃投入量を調整する制御信号とする。

【００６６】次に、本発明による脱硝触媒の還元剤濃度
比（ＮＨ₃／ＮＯｘモル比）の調整方法について述べ
る。還元剤濃度比調整は、本窒素酸化物還元施設の脱硫
設備および脱硝触媒反応層におけるＮＨ₃流量調節弁の
ＮＨ₃投入量制御（２段調整法）によって行う。即ち、
２段調整法は、脱硫設備のＮＨ₃添加および脱硝触媒反
応層のＮＨ₃添加の２段とする。方法は、ＮＨ₃流量調
節弁の開度調節（増加または絞り込み）による）。

【００６７】（イ）脱硫設備の制御範囲：（スリップＮ
Ｈ₃濃度＜５０ｐｐｍ）のとき；増加、または、（スリ
ップＮＨ₃濃度＞２５０ｐｐｍ）のとき；絞り込み。

【００６８】（ロ）脱硝触媒反応層の制御範囲：５０ｐ
ｐｍ≦スリップＮＨ₃濃度≦２５０ｐｐｍ。脱硫スリッ
プＮＨ₃濃度と脱硝触媒入口（熱交換器未処理出口、即
ち、脱硝触媒反応層ＮＨ₃添加前）の濃度：脱硝触媒反
応層の入口濃度は、０．７〜０．７５（脱硫スリップＮ
Ｈ₃濃度）の範囲である。これは、熱交換器のエレメン
ト表面に析出し補足され、濃度が減少する。

【００６９】ＮＨ₃濃度比の調整方法：脱硝触媒のスリ
ップＮＨ₃が設定値より過剰な場合には、（イ）切換弁（電磁弁）の切り替えにて得られたＮＯｘ
濃度格差ΔＮＯｘＡ（ｐｐｍ）（ルート、）と脱硝
触媒の性能および活性維持の観点から設定された設定Ｎ
Ｏｘｏ（ｐｐｍ）との偏差を求める。

【００７０】ΔＮＯｘＡの値が、ΔＮＯｘＡ＞ＮＯｘｏ
からΔＮＯｘＡ＝｛ＮＯｘｏ−２０ｐｐｍ｝の範囲にお
いては、脱硝触媒のＮＨ₃流量調節弁を、ΔＮＯｘＡ＝
ＮＯｘｏになるように調節する。

【００７１】（ロ）脱硝触媒のＮＨ₃流量調節弁を絞り
きっても、 ΔＮＯｘＡ＞（ＮＯｘｏ＋２０ｐｐｍ）のときは（即ち、スリップＮＨ₃）、ＮＨ₃調整機能を
脱硝触媒反応層から脱流設備の流量調節弁に移行する。

【００７２】ただし、上記アクションは、別系統のＮＯ
ｘ情報である排ガスの還元ルート（ルート）の所定量
ＮＨ₃添加（特別添加ＮＨ₃）の添加有無によるＮＯｘ
格差が２ｐｐｍ以内の条件を満たすことを前提とする。

【００７３】脱硝触媒のＮＨ₃が設定値より不足してい
る場合には、（イ）ΔＮＯｘＡ＜（ＮＯｘｏ−２０ｐｐｍ）で、且
つ、還元ルートのＮＯｘ格差が２ｐｐｍ以上の場合は、
脱硝触媒（触媒反応層）においてＮＨ₃不足の状態であ
る。

【００７４】（ロ）この場合、所定量（完全還元が可能
な濃度設定）のＮＨ₃添加（特別添加ＮＨ₃）の有無に
よる還元触媒出口ＮＯｘ濃度差がそのままＮＨ₃不足量
となるので、その格差が２ｐｐｍ以内になるまで、格差
相当量のＮＨ₃を脱硝触媒に追加し増量する。脱硝触媒
のＮＨ₃投入能力は、上流からのＮＨ₃スリップがゼロ
でも対応可能なように設計されているので、このアクシ
ョンは１動作で良い。

【００７５】ガスサンプリング周期は約５〜６分／回、
偏差制御アクションは２０〜３０分間の格差平均値を演
算しそれを用いて行う。

【００７６】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１は、この発明の一実施
態様に係る触媒反応層（脱硝触媒）出口の還元剤（ＮＨ
₃）スリップ濃度計測を実施するための装置構成を示す
系統図である。

【００７７】図１に示す装置において、脱硝反応層１に
内蔵された脱硝触媒２に、ＮＯｘ３とＮＨ₃４とが所定
の濃度比で流通し、触媒活性表面にて選択接触還元反応
を生じ、ＮＯｘ３はＮ₂５とＨ₂Ｏ６とに還元される。
還元反応式は下記の通りである。

【００７８】４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ触媒反応層１の出口の排ガス中には、触媒の脱硝効率に
応じた未還元のＮＯｘと還元反応に過剰なＮＨ₃とが残
留する場合が一般的である。ここで、理想反応は等モル
であるが、実際の反応層では、ガス滞留時間等の関係で
約１０〜５０％過剰に還元剤（ＮＨ₃）を投入するのが
普通である。

【００７９】この排ガスをガス吸引ポンプ７により排ガ
スダクト８より分岐し、各々のガスクーラ９出口の切換
弁（電磁弁）１０によって各々３系統からなるガス処理
ルート１１（ガス検出管）に分離する。

【００８０】３系統の処理ルートは、タイマ１２の作用
によって排ガスが交互に流通するようになっている。第
１の処理ルート（ルート）は酸化用間接ガスヒータ１
３、ＮＨ₃酸化触媒反応層１４およびガスクーラ９の配
列である。なお、ＮＨ₃酸化触媒にはＰｔ−Ｒｈ系貴金
属触媒を用い、ガスヒータの設定温度は約８００〜１０
００℃に設定する。第２のルート（ルート）はガスク
ーラ９のみで構成する。更に残りの第３のルート（ルー
ト）は、還元処理用間接ガスヒータ１５、その上流の
ガス処理ラインにＮＨ₃ガス定量吹き込み弁１６および
その弁作動用の定量ＮＨ₃（特別添加ＮＨ₃）吹き込み
タイマ１７を備えたＮＨ₃添加装置１８、ならびに、Ｔ
ｉ−Ｖ−Ｗ系の脱硝触媒反応層１９によって構成する。
この還元ルートの脱硝触媒には前記のようにＴｉ−Ｖ−
Ｗ系を用い、ヒータ温度を約３００℃一定に調整する。
また、分析ガスのダスト濃度に応じてガス処理ルートの
分岐前に簡易なダスト補集器２０を設置する。ガスクー
ラ９出口の分析ガス２１は集合され、ＮＯｘ分析計２２
に導かれ、ＮＯｘ濃度を計測する。この際、第２のルー
ト（ルート）のガスのＮＯｘを生ＮＯｘ２３、第１の
ルート（ルート）のＮＨ₃酸化触媒を経たガスのＮＯ
ｘを転換ＮＯｘ２４とし、この濃度格差ａ２５の時間平
均値を演算器２６によって算出する。

【００８１】燃焼排ガスのＮＨ₃選択接触還元では、近
似的に等モル反応と考えられるので、この格差ａ２５の
濃度が近似的にスリップした還元剤（ＮＨ₃）の濃度と
いえる。

【００８２】還元剤（ＮＨ₃）が脱硝触媒２において充
分なモル比で供給されない（即ち、還元剤（ＮＨ₃）不
足）場合、濃度格差は減少傾向を示し、ついには格差が
なくなるレベルに至る。このレベルは完全に還元剤（Ｎ
Ｈ₃）不足の状態である。その場合の対応として、還元
剤不足量を推定するため、分析ルートの脱硝触媒出口の
ＮＯｘ濃度変化を定量添加ＮＨ₃（特別添加ＮＨ₃）の
添加有無の操作を行ない、そこで現れる濃度格差ｂ．
（２７）を検出する。この格差が近似的に還元ガスの不
足濃度といえるので、同様に演算器２６にて不足量を把
握することができる。

【００８３】脱硝触媒２の出口の排ガスを前記の手段で
分析し、その格差を用いた還元剤添加量調整およびモル
比制御の概略フローを図２に示す。図２に示すように、
ＮＨ₃からＮＯｘへの転換触媒２８、ＮＯｘ還元触媒２
９およびＮＯｘ分析計３０を組合せ、スリップＮＨ₃相
当濃度３１および不足還元剤濃度３２を演算器３３によ
って求め、信号変換器３４によって、その値から脱硝触
媒反応層のＮＨ₃添加装置３５の流量調節弁３６および
脱硫設備のＮＨ₃添加装置３７の流量調節弁３８の弁開
度を制御する。

【００８４】制御信号は、設定値との偏差を流量調節弁
３６、同弁３８の開度変更信号に換え、前記偏差がＭｉ
ｎ．（最小量）となるように添加ＮＨ₃流量を調整す
る。スリップＮＨ₃濃度が過剰の場合、まず脱硝触媒反
応層の調節弁３６を絞り込み、調節弁３６が一杯になっ
たら次のアクションとして脱硫設備の調節弁３８を絞り
込む２ステージ制御とする。

【００８５】脱硝触媒反応層１における還元剤（Ｎ
Ｈ₃）の濃度不足のケースでは、スリップＮＨ₃相当濃
度３１が”ゼロ”となるので、ＮＨ₃添加バルブは開方
向の動作を行う。

【００８６】このＮＨ₃増量アクションは脱硝触媒反応
層のＮＨ₃供給能力が充分あるので、調節弁３６で対処
可能である。還元剤補足時の脱硝効率変化パターンはシ
ャープであり、このアクションで制御する追従性は十分
である。

【００８７】

【実施例】次に、この発明を実施例により説明する。脱
硝触媒でのＮＯｘと還元剤（ＮＨ₃）との適性モル比操
業を可能とする方法および装置の実施例として、製鉄所
の焼結排煙脱硝工程を挙げて説明する。

【００８８】脱硝触媒のＮＨ₃／ＮＯモル比設定お
よび制御条件は、下記に示す通りであった。（イ）触媒効率および被毒の観点からＮＨ₃／ＮＯモル
比を、下記に設定した。ＮＨ₃／ＮＯモル比＝
１．１±０．１（ロ）脱硝未処理ガスのＮＯ濃度は、平均１７０±２０
ｐｐｍであった。

【００８９】ハ）脱硝触媒の入口のＮＨ₃濃度は、ＮＯ
ｘ濃度１７０ｐｐｍで１７０〜２０４ｐｐｍの範囲であ
った。以上は、前述した方式（ａ）の設定値および制御
範囲が、−１７±１７ｐｐｍ、および、方式（ｂ）の格
差が０、であることが前提である。

【００９０】焼結排ガス処理の操業諸元は、下記に
示す通りであった。焼結排ガス流量；１１５０ｋＮｍ³／ｈ（時間）排ガス中のＮＯｘ濃度；１５０〜１７０ｐｐｍ脱硫；湿式脱硝；触媒によるＮＨ₃選択接触還元触媒反応温度；約３００℃ 触媒のＳＶ；約３０００（ｌ／ｈ）脱流スリップＳＯｘ；＜２ｐｐｍまず、比較例として、従来方法による脱硝について述べ
る。

【００９１】脱硫プロセスからのスリップＮＨ₃は３０
〜３５０ｐｐｍの範囲で変動し、変動パターンは緩やか
なウエーブ状であり、通常はピークからピークまで（pe
ak to peak）で約４〜５時間程度である。

【００９２】オペレータのマニュアル介入時は、スリッ
プＮＨ₃濃度の変動範囲は８０〜１５０ｐｐｍ程度に抑
制できる（ただし、アラーム等があったときのみの対
応）。脱硝触媒（触媒反応層）の入口に到達するＮＨ₃
濃度は、通常脱硫スリップＮＨ₃の約６５〜７０％であ
り、途中の熱交換器で３０〜３５％が硫安、酸性硫安等
の塩類の形態でトラップされる。

【００９３】脱硝触媒のＮＨ₃／ＮＯモル比の変動範囲
は０．９〜１．９である。不足時にはオペレータ介入に
より処置される。次に、本発明実施例について説明す
る。

【００９４】脱硝触媒スリップＮＨ₃を、Ｐｔ−Ｐｄ酸
化触媒でＮＯｘ転換し、ガス組成のＮＯｘ濃度差からス
リップＮＨ₃濃度を推定する方法と、その格差をＮＨ₃
投入流量調節弁の開度制御に利用する方法とにより、脱
硝触媒の入口のＮＨ₃／ＮＯｘモル比は１．１±０．１
に制御でき、モル比変動による脱硝効率変動を約±３％
以内に制御できた。ＮＨ₃からＮＯｘへ転換する酸化触
媒（Ｐｔ−Ｒｈ系）も反応温度がガスヒータにより高温
に設定、維持されるため、排ガス中の被毒物の影響を免
れ、安定反応を維持することができた。以上により、脱
硝触媒の効率維持および脱硝触媒のスリップＮＨ₃に起
因する腐食、詰まり等のトラブルが低減できた。

【００９５】実施例を通じて得た経済的効果の内訳は以
下の通りである。脱硝触媒反応層をスリップするＮＨ₃濃度削減は平
均６０ｐｐｍである。従って、 ΔＮＨ₃（６０ｐｐｍ）＊１１５０ｋＮｍ³／ｈ＝６９
Ｎｍ³−ＮＨ₃／ｈで、費用に換算すると年に約０．２億円の節約ができ
る。

【００９６】脱硝効率安定維持については、触媒脱
硝効率変動幅は、±３％以内を維持できた。従って、エ
ネルギーコスト（燃料＋電力）の多大な節約ができる。脱硝設備の腐食、閉塞等のトラブルが低減し、設備
補修費の節約ができる。

【００９７】脱硝被毒軽減による寿命延長ができ
る。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、脱硝触媒反応層の入口の還元剤モル比が適正なレベ
ルで制御され、その結果還元剤コストの削減、触媒およ
び設備の被毒、閉塞および腐食等のトラブルが削減で
き、且つ還元剤（ＮＨ₃）測定に際し、ＮＨ₃酸化触媒
およびＮＯｘ計によって計測装置を構成したことによっ
て、高精度、安定な計測値がメンテナンスの負荷を軽減
した状態で得られ、かくして、工業上有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施態様に係る脱硝触媒出口の還
元剤（ＮＨ₃）スリップ濃度計測を実施するための装置
構成を示す系統図である。

【図２】この発明の一実施態様に係る濃度測定装置を組
み込んだ還元剤流量制御を実施するための装置構成を示
す系統図である。

【図３】従来技術の排煙脱硝を実施するための装置を示
す概念図である。

【図４】従来技術のガス中のＮＨ₃の分析を実施するた
めの装置構成を示す系統図である。

【図５】従来技術の製鉄所焼結排ガス処理を実施するた
めの装置構成を示す系統図である。

【図６】従来技術の湿式排煙脱硫の反応等におけるＳＯ
ｘおよびＮＨ₃のスリップ特性を示すグラフである。

【図７】従来技術の湿式排煙脱硫の還元剤（ＮＨ₃）添
加流量制御を実施するための装置構成を示す系統図であ
る。

【図８】触媒効率に与えるＮＨ₃／ＮＯモル比特性の一
般形を示すグラフである。

【図９】この発明に係る還元剤のモル比の測定方法を説
明する系統図である。

【符号の説明】

１脱硝反応層２脱硝触媒３ＮＯｘ４還元剤（ＮＨ₃）５Ｎ₂ ６Ｈ₂Ｏ７ガス吸引ポンプ８排ガスダクト９ガスクーラ１０切換弁（電磁弁）１１ガス処理ルート１２タイマ１３酸化用間接ガスヒータ１４ＮＨ₃酸化触媒反応層１５還元処理用間接ガスヒータ１６ＮＨ₃ガス定量吹き込み弁１７定量ＮＨ₃吹き込みタイマ１８ＮＨ₃添加装置１９Ｔｉ−Ｖ−Ｗ系脱硝触媒反応層２０ダスト補集器２１分析ガス２２ＮＯｘ分析計２３生ＮＯｘ２４転換ＮＯｘ２５濃度格差ａ２６演算器２７濃度差ｂ．２８ＮＯｘ酸化触媒（ＮＨ₃→ＮＯｘ転換触媒）２９ＮＯｘ還元触媒３０ＮＯｘ分析計３１スリップＮＨ₃相当濃度３２不足還元剤ＮＨ₃濃度３３演算器３４信号変換器３５脱硝触媒のＮＨ₃添加装置３６ＮＨ₃流量調節弁３７脱硫設備のＮＨ₃添加装置３８ＮＨ₃流量調節便３９排ガス４０ダクト４１脱硝反応層４２触媒層４３ＮＯｘ４４ノズル４５ＮＨ₃ ４６Ｎ₂ ４７Ｈ₂Ｏ４８煙突４９排ガス５０ＳＯｘ処理５１直接ライン５２温度調節器５３ＮＨ₃酸化器５４ＮＯ転換器５５ＮＯｘ分析計５６電磁弁５７焼結機５８燃焼排ガス５９ダスト６０ＳＯｘ６１ＮＯｘ６２集塵機６３脱硫設備６４脱硝設備６５吸収液６６ＣＯＧ６７ＮＨ₃ ６８循環ポンプ６９反応塔７０冷却段７１吸収段７２希薄段７３精製段７４デミスタ７５スプレーノズル７６ポンプ７７焼結７８燃焼排ガス７９ＮＯｘ８０処理ガス流量８１脱硝触媒８２反応層８３入口ダクト８４ＮＯｘ計８５触媒入口の必要ＮＨ₃ ８６演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼排ガスの流路に脱硫設備および脱硝
触媒反応層を有する施設を使用し、還元剤にＮＨ₃を用
いて燃焼排ガスに含有する窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記
脱硝触媒反応層において選択接触還元する燃焼排ガスの
ＮＯｘ還元方法において、前記脱硝触媒反応層出口にお
ける燃焼排ガスのＮＨ₃濃度の過不足を測定してＮＨ₃
／ＮＯｘモル比を求め、求めたモル比と設定モル比との
差から前記脱硝触媒反応層および前記脱硫設備の各々の
ＮＨ₃投入流量調節弁の開度を求めて開度調整信号に変
換し、前記信号によって前記脱硝触媒反応層および前記
脱硫設備の投入ＮＨ₃流量を調整して、前記脱硝触媒反
応層のＮＨ₃／ＮＯｘのモル比を所定の適正値に制御す
ることを特徴とする燃焼排ガスのＮＯｘ還元方法。
【請求項２】燃焼排ガスの流路に脱硫設備および脱硝
触媒反応層を有する施設を使用し、還元剤にＮＨ₃を用
いて燃焼排ガスに含有する窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記
脱硝触媒反応層において選択接触還元する燃焼排ガスの
ＮＯｘ還元方法において、前記脱硝触媒反応層の出口の
燃焼排ガスを、酸化触媒を有するルートと、触媒を有
さず燃焼排ガスがそのまま通過するルートと、還元触
媒を有するルートとの３つの流路に分配し、前記ルー
トにおいて、燃焼排ガスを前記酸化触媒によって酸化
した後のＮＯｘ量を測定し、前記ルートにおいて、燃
焼排ガスのＮＯｘ量を測定し、前記ルートにおいて、
前記燃焼排ガスに所定量のＮＨ₃を添加し前記還元触媒
によって還元した後の前記燃焼排ガスのＮＯｘ量を測定
し、前記ルートのＮＯｘ量測定値と前記ルートのＮ
Ｏｘ量測定値との差により過剰ＮＨ₃濃度を演算し、前
記ロートのＮＯｘ量測定値と前記ルートのＮＯｘ量
測定値との差により不足ＮＨ₃濃度を演算し、前記過剰
ＮＨ₃濃度および不足ＮＨ₃濃度の演算値から前記脱硝
触媒反応層のＮＨ₃／ＮＯｘモル比を演算し、前記モル
比の演算値から、前記脱硝触媒反応層または前記脱硫設
備の一方または両方の投入ＮＨ₃量を演算し、前記演算
量のＮＨ₃を前記脱硝触媒反応層および前記脱硫設備の
一方または両方に投入することにより前記脱硝触媒反応
層のモル比を所定値に制御することを特徴とする燃焼排
ガスのＮＯｘ還元方法。
【請求項３】前記脱硝触媒反応層および前記脱硫設備
の各々のＮＨ₃投入流量調節弁の動作を相互に切り替え
可能とし、求めたＮＨ₃／ＮＯｘモル比と設定モル比と
の差の値が所定の制御範囲以内のときは、前記脱硝触媒
反応層のＮＨ ₃投入流量調節弁を作動して前記脱硝触媒
反応層へＮＨ₃を投入し、所定の制御範囲以外のとき
は、前記脱硫設備のＮＨ₃投入流量調節弁を作動して前
記脱硫設備へＮＨ₃を投入して、前記脱硝触媒反応層お
よび前記脱硫設備のＮＨ₃投入流量を制御することを特
徴とする請求項１記載の燃焼排ガスのＮＯｘ還元方法。
【請求項４】燃焼排ガスの流路に脱硫設備および脱硝
触媒反応層を有し、還元剤にＮＨ₃を用いて燃焼排ガス
に含有する窒素酸化物（ＮＯｘ）を前記脱硝触媒反応層
において選択接触還元する燃焼排ガスのＮＯｘ還元装置
において、前記脱硝触媒反応層の出口に接続されたルー
ト、ルートおよびルートの３つの燃焼排ガス流路
と、前記ルートに設けられたＮＨ₃酸化触媒と、前記
ルートに設けられた所定量のＮＨ₃の添加装置および
前記添加装置の下流のＮＯｘ還元触媒と、前記ルート
、ルートおよびルートの流路のＮＯｘ濃度を測定
するためのＮＯｘ濃度計と、前記ＮＯｘ濃度計の値から
過剰ＮＨ₃濃度および不足ＮＨ₃濃度を演算するための
演算器と、前記過剰ＮＨ₃濃度および不足ＮＨ₃濃度か
ら前記脱硝触媒反応層のＮＨ₃流量調節弁および前記脱
硫設備のＮＨ₃流量調節弁を制御する信号を発するため
の信号変換器とからなることを特徴とする燃焼排ガスの
ＮＯｘ還元装置。