(57)【要約】【課題】排ガス中のＮＯｘ濃度分布を直接計測する方法により脱硝装置の劣化を診断することができる排ガス脱硝装置の触媒診断システム及び方法を提供する。【解決手段】ボイラ１０１からの燃焼排ガス１０２中に還元剤を供給する還元剤供給手段であるアンモニア注入装置１０４と、還元剤が含まれた排ガス１０２中のＮＯｘを脱硝する脱硝触媒１０６を備えた脱硝装置１０５と、前記脱硝装置１０５の入口側と出口側とに各々設けられ、脱硝装置１０５のガス流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測する複数のプローブ手段を有し、レーザ計測手段により測定するＮＯｘ濃度分布測定装置１１０と、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、ＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、求めたＮＯｘ濃度分布と脱硝率より、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かを診断する診断手段３０とを具備する。【選択図】図１
2014102098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガス中のＮＯｘを脱硝する脱硝触媒を備えた脱硝装置と、
前記脱硝装置の入口側と出口側とに設けられ、前記脱硝装置のガス流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測する複数のプローブ手段を有し、レーザ計測手段により測定するＮＯｘ濃度分布測定装置と、
前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、ＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、
求めたＮＯｘ濃度分布と脱硝率より、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かを診断する診断手段とを具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記脱硝装置の脱硝触媒が複数の層から構成され、
各脱硝触媒層の間に、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置を設け、
各脱硝触媒層ごとに、ＮＯｘ濃度分布測定装置によりＮＯｘ濃度を計測し、
前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、核脱硝触媒層ごとの脱硝触媒の診断を行うことを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記プローブ手段が、レーザ光を通過する送光筒と、
該送光筒の一部が所定距離区切られ、計測場に晒される計測領域を有することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記計測領域が送光筒の長手方向に沿って異なり、前記区画された面領域の一部に位置することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記プローブ手段が、レーザ光を通過する送光筒と、
該送光筒を回転する回転手段と、
回転する送光筒の長手方向に沿って全体を覆う固定外枠と、
該送光筒に形成され、その長手方向の一部に所定距離をもって且つ時計方向で長手方向に異なる箇所で複数開口される第１の長孔と、
前記固定外枠に形成され、その長手方向の一部が所定距離をもって複数開口される第２の長孔と、
前記送光筒が回転した際、送光筒の第１の長孔と、固定外枠の第２の長孔とが一致し、計測場に晒される計測領域を形成することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記複数のプローブ手段の一端側の各々に、計測場の外部からレーザ光を出射させるレーザ送光器と、
他端側の各々に、計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出するレーザ受光器と、を具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
ＮＯｘ濃度分布測定装置が、
レーザ光を前記プローブ手段内に出射させる一台のレーザ送光器と、
前記プローブ手段の計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出する一台のレーザ受光器と、
前記レーザ送光器からのレーザ光を反射する第１の反射部と、
前記プローブ手段内の計測領域を通過したレーザ光を反射する第２の反射部と、
前記複数のプローブ手段の一端側の各々に設けられ、計測場の外部からレーザ光が通過する送光用窓部と、
前記複数のプローブ手段他端側の各々に設けられ、計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光が通過する受光用窓部と、
前記第１の反射部が載置され、計測場の外部において前記第１の反射部を移動する第１の移動部と、
前記第２の反射部が載置され、計測場の外部において前記第２の反射部を移動する第２の移動部と、
前記プローブ手段の内部におけるレーザ経路に基づいて、前記第１及び第２の複数の窓部から二つの窓部が選択され、選択された一の前記第１の窓部から他の前記第２の窓部に向けて前記レーザ光が照射されて前記レーザ光がプローブ手段を通過するように、前記第１及び第２の移動部によって前記第１及び第２の反射部を移動させる制御部と、を具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
ＮＯｘ濃度分布測定装置が、
レーザ光を前記プローブ手段内に出射させる一台のレーザ送光器と、
前記プローブ手段の計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出する一台のレーザ受光器と、
前記複数のプローブ手段の一端側の各々に設けられ、計測場の外部からレーザ光が通過する送光用窓部と、
前記複数のプローブ手段他端側の各々に設けられ、計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光が通過する受光用窓部と、
前記レーザ送光器が載置され、計測場の外部において前記レーザ送光器を移動する第１の移動部と、
前記レーザ受光器が載置され、計測場の外部において前記レーザ受光器を移動する第１の移動部と、
前記プローブ手段の内部におけるレーザ経路に基づいて、前記第１及び第２の複数の窓部から二つの窓部が選択され、選択された一の前記第１の窓部から他の前記第２の窓部に向けて前記レーザ光が照射されて前記レーザ光がプローブ手段を通過するように、前記第１及び第２の移動部によって前記レーザ送光器及びレーザ受光器を移動させる制御部と、を具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システム。
【請求項９】
燃焼排ガス中のＮＯｘを脱硝する脱硝触媒の劣化を診断する排ガス脱硝装置の触媒診断方法であって、
前記脱硝装置の入口側と出口側とに設けられ、前記脱硝装置のガス流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測する複数のプローブ手段を有し、レーザ計測手段により測定するＮＯｘ濃度分布測定装置を用い、
前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、ＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、
求めたＮＯｘ濃度分布と脱硝率より、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かを診断することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断方法。
【請求項１０】
請求項９において、
ＮＯｘ濃度の検出値が高い場合、
区画された面領域に対応するアンモニア注入装置からのアンモニアを供給し、アンモニアの注入によっても、脱硝率が改善されない場合には、脱硝触媒が劣化していると診断する排ガス脱硝装置の触媒診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス脱硝装置の触媒診断システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭等の燃料を燃焼させ蒸気を発生させるボイラ本体から排出される燃焼排ガス中には、窒素酸化物が含まれるので、これを除去するための脱硝触媒を備えた脱硝装置が排ガス煙道に介装されている。
【０００３】
この脱硝装置は、一般的に還元剤としてアンモニアを用いたアンモニア脱硝が用いられている。すなわち、ボイラ出口の煙道内にアンモニア（ＮＨ3）を注入するアンモニア注入手段が設けられ、このアンモニア注入手段から脱硝装置の入口側にＮＨ3を注入し、排ガス中に含まれるＮＯxを脱硝装置内の脱硝触媒によって、ＮＯ＋ＮＨ3→Ｎ2＋Ｈ2Ｏといった反応式で示される如く還元することにより、脱硝を行い、排ガス中のＮＯxを低減している。
【０００４】
この脱硝装置で用いる脱硝触媒は、通常定期点検（例えば年３〜４回）の際に、一般的に交換するようにしているが、交換前に脱硝触媒の劣化診断をする方法として、脱硝装置の後流側で、リークアンモニアの濃度に基づく触媒劣化診断方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７４８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、排ガス中のアンモニアの濃度を計測する場合には、排ガス中に含まれる煤塵の影響により、アンモニアがガス化せずに、煤塵に付着してしまうので、脱硝装置の後流側でリークアンモニアを計測する場合、この脱硝に寄与しないアンモニアを図ることとなり、適切な脱硝触媒の診断の判断の指標とはならない、という問題がある。
【０００７】
また、脱硝触媒が複数のユニットから構成される場合、どのユニットが劣化しているかを事前に判断できる場合、全てのユニットの交換とならず、触媒交換の手間及びコストの低減を図ることができる。
【０００８】
よって、排ガス中の窒素酸化物を除去するための脱硝装置における触媒診断方法の確立が切望されている。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中のＮＯｘ濃度分布を直接計測する方法により脱硝装置の劣化を診断することができる排ガス脱硝装置の触媒診断システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、燃焼排ガス中のＮＯｘを脱硝する脱硝触媒を備えた脱硝装置と、前記脱硝装置の入口側と出口側とに設けられ、前記脱硝装置のガス流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測する複数のプローブ手段を有し、レーザ計測手段により測定するＮＯｘ濃度分布測定装置と、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、ＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、求めたＮＯｘ濃度分布と脱硝率より、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かを診断する診断手段とを具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記脱硝装置の脱硝触媒が複数の層から構成され、各脱硝触媒層の間に、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置を設け、各脱硝触媒層ごとに、ＮＯｘ濃度分布測定装置によりＮＯｘ濃度を計測し、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、核脱硝触媒層ごとの脱硝触媒の診断を行うことを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、前記プローブ手段が、レーザ光を通過する送光筒と、該送光筒の一部が所定距離区切られ、計測場に晒される計測領域を有することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記計測領域が送光筒の長手方向に沿って異なり、前記区画された面領域の一部に位置することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１４】
第５の発明は、第１の発明において、前記プローブ手段が、レーザ光を通過する送光筒と、該送光筒を回転する回転手段と、回転する送光筒の長手方向に沿って全体を覆う固定外枠と、該送光筒に形成され、その長手方向の一部に所定距離をもって且つ時計方向で長手方向に異なる箇所で複数開口される第１の長孔と、前記固定外枠に形成され、その長手方向の一部が所定距離をもって複数開口される第２の長孔と、前記送光筒が回転した際、送光筒の第１の長孔と、固定外枠の第２の長孔とが一致し、計測場に晒される計測領域を形成することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記複数のプローブ手段の一端側の各々に、計測場の外部からレーザ光を出射させるレーザ送光器と、他端側の各々に、計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出するレーザ受光器と、を具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１６】
第７の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、ＮＯｘ濃度分布測定装置が、レーザ光を前記プローブ手段内に出射させる一台のレーザ送光器と、前記プローブ手段の計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出する一台のレーザ受光器と、前記レーザ送光器からのレーザ光を反射する第１の反射部と、前記プローブ手段内の計測領域を通過したレーザ光を反射する第２の反射部と、前記複数のプローブ手段の一端側の各々に設けられ、計測場の外部からレーザ光が通過する送光用窓部と、前記複数のプローブ手段他端側の各々に設けられ、計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光が通過する受光用窓部と、前記第１の反射部が載置され、計測場の外部において前記第１の反射部を移動する第１の移動部と、前記第２の反射部が載置され、計測場の外部において前記第２の反射部を移動する第２の移動部と、前記プローブ手段の内部におけるレーザ経路に基づいて、前記第１及び第２の複数の窓部から二つの窓部が選択され、選択された一の前記第１の窓部から他の前記第２の窓部に向けて前記レーザ光が照射されて前記レーザ光がプローブ手段を通過するように、前記第１及び第２の移動部によって前記第１及び第２の反射部を移動させる制御部と、を具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１７】
第８の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、ＮＯｘ濃度分布測定装置が、レーザ光を前記プローブ手段内に出射させる一台のレーザ送光器と、前記プローブ手段の計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出する一台のレーザ受光器と、前記複数のプローブ手段の一端側の各々に設けられ、計測場の外部からレーザ光が通過する送光用窓部と、前記複数のプローブ手段他端側の各々に設けられ、計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光が通過する受光用窓部と、前記レーザ送光器が載置され、計測場の外部において前記レーザ送光器を移動する第１の移動部と、前記レーザ受光器が載置され、計測場の外部において前記レーザ受光器を移動する第１の移動部と、前記プローブ手段の内部におけるレーザ経路に基づいて、前記第１及び第２の複数の窓部から二つの窓部が選択され、選択された一の前記第１の窓部から他の前記第２の窓部に向けて前記レーザ光が照射されて前記レーザ光がプローブ手段を通過するように、前記第１及び第２の移動部によって前記レーザ送光器及びレーザ受光器を移動させる制御部と、を具備することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断システムにある。
【００１８】
第９の発明は、燃焼排ガス中のＮＯｘを脱硝する脱硝触媒の劣化を診断する排ガス脱硝装置の触媒診断方法であって、前記脱硝装置の入口側と出口側とに設けられ、前記脱硝装置のガス流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測する複数のプローブ手段を有し、レーザ計測手段により測定するＮＯｘ濃度分布測定装置を用い、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、ＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、求めたＮＯｘ濃度分布と脱硝率より、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かを診断することを特徴とする排ガス脱硝装置の触媒診断方法にある。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明において、ＮＯｘ濃度の検出値が高い場合、区画された面領域に対応するアンモニア注入装置からのアンモニアを供給し、アンモニアの注入によっても、脱硝率が改善されない場合には、脱硝触媒が劣化していると診断する排ガス脱硝装置の触媒診断方法にある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、脱硝装置の入口側と出口側とに、区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測するＮＯｘ濃度分布計測装置を設け、脱硝装置のＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、これにより脱硝触媒の劣化を確実に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施例１に係る脱硝装置を備えたボイラ装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係る他の脱硝装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例１に係る脱硝装置のアンモニア注入装置の概略構成例を示す系統図である。
【図４】図４は、脱硝装置内部における濃度分布測定領域を示す説明図である。
【図５】図５は、脱硝装置内部の濃度測定領域の分割領域を示す説明図である
【図６】図６は、実施例１に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図７】図７は、実施例１に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の送光側のレーザビーム窓を示す縦断面図である。
【図８】図８は、実施例１に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の受光側のレーザビーム窓を示す縦断面図である。
【図９】図９は、実施例１に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の概略図である。
【図１０】図１０は、実施例２に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１１】図１１は、実施例２係る他の脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１２】図１２は、実施例３に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１３】図１３は、実施例３に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置のプローブ手段の分解構成を示す概略図である。
【図１４】図１４は、実施例３に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置のプローブ手段の分解構成を示す概略図である。
【図１５】図１５は、吸収分光計測の概念図である。
【図１６】図１６は、吸収分光計測の吸収チャート図である。
【図１７】図１７は、排ガス中の煤塵濃度とレーザ光透過率との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、触媒診断方法の運用手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２３】
図１は、実施例１に係る脱硝装置を備えたボイラ装置の概略図である。図３は、実施例１に係る脱硝装置のアンモニア注入装置の概略構成例を示す系統図である。図４は、脱硝装置内部における濃度分布測定領域を示す説明図である。図５は、脱硝装置内部の濃度測定領域の分割領域を示す説明図である。
図１に示すように、実施例１に係る排ガス脱硝システムを備えたボイラ装置１００は、ボイラ１０１からの燃焼排ガス（以下「排ガス」という）１０２中に還元剤（例えばアンモニア：ＮＨ3）を供給する還元剤供給手段であるアンモニア注入装置１０４と、還元剤が含まれた排ガス１０２中のＮＯｘを脱硝する脱硝触媒１０６を備えた脱硝装置１０５と、前記脱硝装置１０５の入口側と出口側とに各々設けられ、前記脱硝装置１０５のガスの流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯｘ濃度分布を計測する複数のプローブ手段を有し、レーザ計測手段により測定するＮＯｘ濃度分布測定装置１１０と、前記ＮＯｘ濃度分布測定装置の計測結果より、ＮＯｘ濃度分布と脱硝率とを求め、求めたＮＯｘ濃度分布と脱硝率より、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かを診断する診断手段３０とを具備するものである。
ここで、レーザ計測手段は単分子計測法を用いる場合には、窒素酸化物（ＮＯｘ）の内、ＮＯ（一酸化窒素）、ＮＯ2（二酸化窒素）のいずれかを計測して、判断している。
以下、本実施例では、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０を用いてＮＯ（一酸化窒素）を計測して脱硝触媒の劣化度合いを診断するようにしているが、ＮＯ2（二酸化窒素）を計測して、またはＮＯ（一酸化窒素）、ＮＯ2（二酸化窒素）の両方を計測して判断するようにしてもよい。
図１中、符号１０７は空気予熱器、１０８は煙突を図示する。
【００２４】
脱硝装置１０５は、煙道１０３の直管部に設置されてアンモニアを注入するアンモニア注入装置１０４と、注入したアンモニアを燃焼排ガスと混合させる混合器（不図示）と、窒素酸化物とアンモニアとを反応させた後に水と窒素とに分解する脱硝触媒１０６と、アンモニア注入量等の制御を行う開度設定部１０９と、ガス流路に仮想的に設けられた濃度測定領域における脱硝装置の入口側と出口側との前後のＮＯ濃度分布を測定するＮＯｘ濃度分布測定装置１１０、１１０を備えている。
【００２５】
アンモニア注入装置１０４は、例えば図３に示すように、アンモニア供給源に接続された流路配管のアンモニア主系統２２に総流量制御弁２３を備えている。このアンモニア主系統２２は、総流量制御弁２３の下流において、ヘッダ２４から分岐させた複数本（図示の例では６本）のアンモニア供給系統２６を備えている。
【００２６】
また、図３に示すように、アンモニア供給系統２６は、各々が流量制御元弁２５及び複数個（図示の例では３個）の注入ノズル２７を備えており、排ガスを流す流路である煙道１０３の内部に注入ノズル２７が格子状の配置となるように設置されている。注入ノズル２７は、流路配管のアンモニア主系統２２、ヘッダ２４及びアンモニア供給系統２６を通ってアンモニア供給源から供給されたアンモニアを煙道１０３の内部に液滴又はガスの状態で流出させ、燃焼排ガス中に還元剤としてのアンモニアを注入するものである。なお、液滴の状態で注入されたアンモニアは、高温の燃焼排ガスから吸熱してガス化する。
【００２７】
こうして煙道１０３の内部に注入されたアンモニアのガスは、混合器を通過することにより燃焼排ガスと撹拌混合される。この結果、アンモニアは窒素酸化物と反応して脱硝装置１０５内の脱硝触媒１０６を通過するので、水と窒素とに分解されることで窒素酸化物が燃焼排ガス中から除去される。
【００２８】
開度設定部１０９には、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０で測定した一酸化窒素(ＮＯ)濃度の測定値が制御装置２０を介して入力される。このようなＮＯ濃度の入力を受けた開度設定部１０９は、ＮＯ濃度の平均値に基づいて総流量制御弁２３の開度の設定（開度制御）を行うとともに、複数個所のＮＯ濃度に基づいて各流量制御元弁２５の開度の設定（開度制御）を行う。すなわち、開度設定部１０９は、総流量制御弁２３及びＮＯ濃度分布に基づく流量制御元弁２５の開度制御信号を出力する。
【００２９】
この場合、開度設定部１０９による流量制御元弁２５の開度制御は、予め定めたアンモニア濃度と流量制御元弁２５毎の開度との相関関係を定めた制御マップに基づいて行われる。すなわち、脱硝装置１０５は、ボイラ１０１毎に諸条件（煙道１０３の流路系統や流路断面積、燃料の種類等）が異なるため、事前に相関関係のデータを実験等により入手して制作した制御マップを開度設定部１０９に記憶しておく。なお、この制御マップでは、煙道１０３内のＮＯ濃度を同一流路断面内で測定した複数位置のＮＯ濃度に対して、複数系統のアンモニア供給系統２６毎に異なる流量制御元弁２５の開度を個別に設定するものである。
【００３０】
ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０は、上述したように、脱硝触媒１０６の入口側と出口側とにおける煙道の流路断面内に仮想的に設定した濃度測定領域のＮＯ濃度分布を作成し、このＮＯｘ濃度分布を開度設定部１０９に出力する。
この際、脱硝装置１０５の入口側と出口側とでＮＯ濃度を計測しているので、脱硝率を同時に求めることができる。
【００３１】
このような脱硝装置１０５によれば、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０によって、煙道における脱硝触媒１０６の入口側と出口側におけるＮＯ濃度分布が検出され、この検出結果が開度設定部１０９に出力される。開度設定部１０９では、窒素酸化物濃度の平均値に基づいて総流量制御弁２３の開度制御が行われ、かつ、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０によって得られたＮＯ濃度分布に基づいて流量制御元弁２５の開度制御が行われる。これにより、脱硝装置１０５の運転を継続しながら、時定数の短いＮＯ濃度の測定値に応じ、複数のアンモニア供給系統２６毎に分配されるアンモニア注入量を自動的に調整することができる。
【００３２】
このとき、流量制御元弁２５の開度制御は、予め定めたアンモニア濃度と流量制御元弁２５毎の開度とのマップに基づいて行われるので、窒素酸化物濃度により総供給量が規定されたアンモニアは、流量制御元弁２５開度に応じてアンモニア供給系統２６に対するアンモニア分配量が調整される。
【００３３】
ＮＯ濃度の検出値が高いことは、すなわち脱硝触媒１０６の触媒性能が劣化したことを意味するので、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０によって測定されたＮＯ濃度分布から、煙道の流路断面位置に対応した脱硝触媒１０６の劣化状況を把握できる。
【００３４】
このように、ＮＯ濃度分布が脱硝触媒１０５の性能劣化と関連しているので、ＮＯ濃度分布に基づいてアンモニア注入装置１０４によるアンモニア注入量の分布制御を実施すれば、脱硝装置１０５の後流側に余剰に排出されるリークアンモニアの分布をコントロールすることができる。また、リークアンモニアは、空気予熱器１０７を閉塞させる原因でもあるから、ＮＯ濃度検出に基づいてアンモニア注入装置１０４によるアンモニア注入量の分布制御を実施すれば、空気予熱器１０７の閉塞頻度低減に寄与することも可能になる。
【００３５】
そして、このアンモニア注入装置１０４の注入によっても、脱硝率が所望のように改善されない場合には、脱硝触媒１０６が劣化していると診断手段３０で診断することができる。
【００３６】
この際、脱硝装置のガス流れに直交する区画された面領域における排ガス中のＮＯ濃度分布を計測するので、区画された面領域に対応する脱硝触媒が劣化しているか否かの診断を確実に行うことができる。
【００３７】
この排ガス脱硝装置の触媒診断方法の手順の一例について説明する。
図１８は、触媒診断方法の運用手順を示す図である。
【００３８】
先ず、脱硝装置１０５の入口側と出口側とで、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０により、ＮＯの濃度分布を計測する（ステップＳ１０１）。
【００３９】
このＮＯ濃度分布より、各区分の脱硝率を求める（ステップＳ１０２）。
【００４０】
脱硝装置の各区分において、脱硝率が基準を全て満たしているかを判断し、脱硝触媒が適正か否かを判断する（ステップＳ１０３）。
【００４１】
この判断において、脱硝率が基準を全て満たしている場合（Ｙｅｓ）には、脱硝触媒は適正であると判断し、アンモニア注入量の制御を行わず、同一条件で、脱硝を継続する（ステップＳ１０４）。
【００４２】
次に、脱硝率が基準を全て満たしていない場合（Ｎｏ）には、脱硝が不適正であると判断し、アンモニア注入量の制御を行う（ステップＳ１０５）。
【００４３】
アンモニア注入後、再度、脱硝装置１０５の入口側と出口側とで、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０により、ＮＯの濃度分布を計測する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
このＮＯ濃度分布より、各区分の脱硝率を求める（ステップＳ１０７）。
脱硝装置の各区分において、脱硝率が基準を全て満たしているかを判断し、脱硝触媒が適正か否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
この判断において、脱硝率が基準を全て満たしている場合（Ｙｅｓ）には、脱硝触媒は適正であると判断し、アンモニア注入量の制御を行わず、同一条件で、脱硝を継続する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
この判断において、アンモニアを注入しても、脱硝率が基準を超えた場合（Ｎｏ）には、脱硝触媒は劣化していると判断し、劣化している脱硝触媒であることを通報（表示装置に警告）する(ステップＳ１０９)。
【００４７】
その後、結果を出力し（ステップＳ１１０）、終了する。
【００４８】
脱硝を継続した際には、所定の待ち時間の経過（例えば１〜２時間後）後（ステップＳ１１１）、スタートに戻り、ＮＯ濃度分布を計測し、再度診断を開始する。
【００４９】
この診断の結果、劣化した脱硝触媒の区分が特定された場合には、この区分にアンモニアの供給が行われないようにその注入量を制御することもできる。
【００５０】
このように、脱硝触媒１０６が複数のユニットから構成される場合、このユニットに対応する区画した領域でのＮＯ濃度分布を計測することで、どのユニットが劣化しているかを事前に判断できる。
よって、従来では、定期点検の際に、触媒ユニットの全てを交換していたが、本発明によれば、全てのユニットの交換することとならず、触媒交換の手間及びコストの低減を図ることができる。
すなわち、劣化していない触媒ユニットにおいては、次の定期点検まで延長して触媒を使用することができ。触媒交換のランニングコストの大幅な低減を図ることができる。
また、劣化した区画に対応する還元剤供給手段からの還元剤供給量を調節する際、アンモニアの供給と共に、又はアンモニアの供給とは別に溶剤（水溶液）を噴霧し、劣化した区画に対応する脱硝触媒の再生を行うことができる。
【００５１】
本実施形態に係る脱硝装置１０５によれば、脱硝装置１０５の運転を継続しながら、時定数の短いＮＯ濃度の測定値に応じて、複数の還元剤供給系統毎に分配される還元剤注入量を自動的に調整することが可能になる。これにより、還元剤注入の分配最適化による脱硝触媒１０６の寿命延長や脱硝触媒１０６の更新の効率化を達成することができる。
また、表示部３１を備えた触媒診断手段３０により、脱硝触媒の劣化の度合いを判断することができるので、脱硝触媒１０６の更新に伴うコストの低減やアンモニア消費量の最適化を実現できる。
【００５２】
次に、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０を用いた濃度分布の計測について詳細に説明する。
【００５３】
図４は、本実施例におけるＮＯ濃度分布測定領域について説明するための図であり、図４に示すように、計測対象の機器である脱硝装置１０５の煙道の内部空間には測定対象を含む排ガス１０２が流通している。なお、脱硝触媒１０６は省略している。
この脱硝装置１０５の内部空間には、濃度測定領域Ｓが仮想的に設定されている。濃度測定領域Ｓは内部空間内に任意に設定される領域である。本実施例では、図５に示すように、脱硝装置１０５の煙道の壁面の面内方向に対して平行方向に５列に分割され、第１壁部１０３ａから第２壁部１０３ｂにわたって３行に分割される場合、濃度測定領域Ｓには、仮想的に１５個の区画された分割領域が形成される。この区画された分割領域ごとに、測定対象の平均濃度を測定することで、濃度測定領域Ｓにおける測定対象の濃度分布を得ることができる。
【００５４】
図６は、脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。図６に示すように、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０Ａは、区画された分割領域を計測する複数の送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）を有するプローブ手段が設けられている。
【００５５】
また、図６に示すように、前記複数のプローブ手段の送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）の一端側の各々に、計測場の外部からレーザ光を出射させるレーザ送光器１１と、他端側の各々に計測場の外部で計測領域を通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出するレーザ受光器１２とを設けている。
【００５６】
図６に示すように、本実施例では、図５に示した１５区画に対応するように、３種類の異なる計測領域Ｌを有する送光筒１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃからなるプローブ手段を用意している。そして、送光筒１１２Ａ〜１１２Ｃのプローブ手段を１セットとし、これが列方向に５セット（Ｉ〜Ｖ）配置されている。
【００５７】
図７は、この基本の１セットを構成するプローブ手段の斜視図である。
図７に示すように、基本の１セットを構成する３種類の異なる計測領域Ｌを形成するプローブ手段は、レーザ光を通過する中空の送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）と、該送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）の一部が所定距離１１２ａ、１１２ｂの間区切られ、計測場に晒される計測領域Ｌを有している。
この区切られた計測領域Ｌに排ガス１０２が通過することとなるので、排ガス中のＮＯを計測することができる。
この計測領域Ｌは、１ｍの間途切れており、レーザ光路長を１ｍとしている。
【００５８】
このように、ＮＯ濃度を測定する所定の分割領域である計測領域Ｌには、送光筒１１２の一部が所定距離１１２ａ、１１２ｂの間にわたって区切れている。したがって、レーザ経路上では、送光筒１１の切れている計測領域Ｌにのみ排ガス１０２が存在することになり、該計測領域Ｌにおける排ガス１０２中のＮＯの濃度をレーザ光の吸収により測定できる。
【００５９】
本実施例では、図６に示すように、送光筒１１２Ａは、第１列Ｉ、第２列II、第３列III、第４列IV、第５列Ｖの受光器１２側の分割領域（Ｐ1、Ｐ4、Ｐ7、Ｐ10、Ｐ13）に対応するように、所定距離１１２ａ、１１２ｂ間区切られた計測場に晒される計測領域Ｌが設けられている。
また、送光筒１１２Ｂは、第１列Ｉ、第２列II、第３列III、第４列IV、第５列Ｖの分割領域（Ｐ2、Ｐ5、Ｐ8、Ｐ11、Ｐ14）に対応するように、所定距離１１２ａ、１１２ｂの間区切られた計測場に晒される計測領域Ｌが設けられている。
また、送光筒１１２Ｃは、第１列Ｉ、第２列II、第３列III、第４列IV、第５列Ｖの分割領域（Ｐ3、Ｐ6、Ｐ9、Ｐ12、Ｐ15）に対応するように、所定距離１１２ａ、１１２ｂの間区切られた計測場に晒される計測領域Ｌが設けられている。
なお、図６では、計測領域Ｌの図示は省略している。
【００６０】
よって、一つの分割領域のみの濃度を測定するため、濃度を測定しない分割領域のレーザ経路には中空の送光筒１１２Ａ〜１１２Ｃの筒部分が設置されることとなる。
【００６１】
図８及び図９は、レーザビーム窓１５と送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）を概略的に示した図である。レーザビーム窓１５は、図７及び８に示すように、中空部材であり、フランジ１６により脱硝装置１０５の外壁１０３ａ、１０３ｂ面にそれぞれ固定されている。レーザビーム窓１５の内部には、内部と外部との間のガスの出入りを遮断するシール用光学ガラス１７が設けられる。シール用光学ガラス１７の受光面は、レーザ光の反射を防止するため、レーザ光に対して垂直ではなく斜めに形成されてもよい。
【００６２】
レーザビーム窓１５のシール用光学ガラス１７の両面側には、それぞれ給気口１８が設けられる。給気口１８からシールエア１９が吹き出すことによって、シール用光学ガラス１７への物質の付着を防止できる。なお、シールエア１９は、シール用光学ガラス１７に対して両面側ではなく、濃度測定領域Ｓ側のみに吹き出されるとしてもよい。
【００６３】
また、送光筒１１２Ａ〜１１２Ｃ内に供給されるシールエア１９が充満されることで、開口された計測領域Ｌからの排ガス１０２の流入(逆流)を防止している。
【００６４】
送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）を内壁面に設置する場合は、図８及び図９に示すように、例えばフランジ１６の端部に送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）の端部が接続される。送光筒１１２Ａ（１１２Ｂ、１１２Ｃ）の径は、レーザビーム窓１５の径よりも大きく、レーザビーム窓１５に供給されたシールエア１９は、送光筒の内部に供給される。
【００６５】
なお、濃度測定領域Ｓにおける分割領域の形成方法は、上述した５列×３行の１５個に限定されるものではない。列数や行数、分割領域の数は、他の数でもよい。濃度測定領域ＳがＭ列×Ｎ行でＰ個の分割領域が形成される場合、Ｐ本のプローブ手段のレーザ経路が設定される。
【００６６】
次に、本実施形態に係る濃度分布測定の原理について、図を参照して説明する。ここで、図１５は、吸収分光計測の概念図である。図１６は、吸収分光計測の吸収チャート図である。
レーザ光の光強度と測定対象の濃度との関係を示す関係式として、ランベルト・ベール（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ）の法則が知られている。
【００６７】
ランベルト・ベールの法則は、図１５に示すように、送光点と受光点との間の、レーザ経路の距離である計測領域をＬとし、レーザ光の照射強度をＩ０、レーザ光の受光強度をＩ（Ｌ）、距離Ｌ中に存在する測定対象（ＮＯ）の濃度をＣ０とした場合、以下の（１）式の関係が成立するというものである。
Ｉ（Ｌ）＝Ｉ０ｅｘｐ（−ｋＣ０Ｌ）  ……（１）
ここで、ｋは測定対象の吸光度に応じて設定される比例係数である。
【００６８】
測定対象の濃度を測定する分割領域の濃度平均値をＣ１、分割領域におけるレーザ経路の距離（送光筒の区切れた場所である計測領域Ｌ）をＬ１とすると、上記（１）式は、以下の（２）式のように表すことができる。
Ｉ（Ｌ）＝Ｉ０ｅｘｐ（−ｋＣ１Ｌ１）  ……（２）
【００６９】
予め設定されたレーザ経路ごとにレーザ光を照射する際、分割領域におけるレーザ経路の距離（送光筒の区切れた場所である計測領域）Ｌ１、レーザ光の照射強度Ｉ０及びレーザ光の受光強度Ｉ（Ｌ）は、既知であるから、上記（２）式によって、未知数である分割領域の濃度平均値Ｃ１を算出できる。
【００７０】
そして、上記構成を備えるＮＯｘ濃度分布測定装置１１０においては、以下のような手順により、濃度測定領域ＳのＮＯの濃度分布が取得される。
【００７１】
また、ボイラ１０１からの排ガス１０２には、煤塵が含まれているので、計測領域Ｌであるレーザ光の光路長さを長くすると、煤塵の影響により光透過率が減衰することとなる。
図１７は、排ガス中の煤塵濃度とレーザ光透過率との関係を示す図である。
図１７では、波長が１．５μｍの場合、煤塵濃度が６ｇ／Ｎｍ3程度の石炭灰中に２ｍの光路長で計測が可能であることを確認している。
よって、煤塵濃度がそれ以上の場合には、１．５ｍ、より好適には１ｍ前後の光路長で計測することが良好である。
【００７２】
ここで、排ガス中のＮＯを計測するには量子カスケードレーザ（半導体素子：ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓを例示することができる。波長：５〜６μｍ、出力：１ｍＷ）を用いている。
【００７３】
本実施例では、図６に示すように、量子カスケードレーザを制御するための制御装置２０が設置されている。この制御装置は、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えている。これら各部は、バスを介して接続されている。更に、制御装置２０は、キーボードやマウス等からなる入力部及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部３１などと接続されていてもよい。
【００７４】
上記ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭに限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。なお、本実施形態では、制御装置を一つのコンピュータによって実現する構成としているが、複数のコンピュータによって実現してもよい。
【００７５】
まず、測定を行うレーザ経路に対応するように、制御装置２０によって量子カスケードレーザの送光器１１が起動され、更に、レーザ光の出力が安定した後に、レーザ経路における測定が行われる。
【００７６】
このレーザ経路における測定が終了した後、次のレーザ経路における測定を開始する。このようにして、レーザ経路ごとの測定を順次行う。その後、送光器１１からレーザ光が照射され、レーザ光が所定のレーザ経路を通過することで測定対象により吸光されたレーザ光が受光器１２によって受光される。
【００７７】
受光器１２は、受光した光によって光強度を検出する。レーザ光の検出値は、制御装置２０に出力される。このとき、制御装置２０は、受光器１２による検出値とその検出値に対応するレーザ経路の識別情報（Ｐ1〜Ｐ15）とを関連付けることができる。
【００７８】
制御装置２０に入力された検出値とレーザ経路の情報は、互いに関連付けられて制御装置２０にて記憶される。更に、上記レーザ照射の際の送光器１１からのレーザ光の照射強度も制御装置２０にて記憶される。そして、制御装置２０では、記憶されたデータに基づいてＮＯ濃度分布が作成される。
【００７９】
具体的には、各レーザ経路上の分割領域の距離や、入力された検出値及びレーザ光の照射強度が読み出されて、上記（２）式で表わされる濃度演算式を用いることにより分割領域ごとの測定対象の濃度が算出される。そして、各分割領域の濃度が補間されることにより、濃度測定領域Ｓの濃度分布が作成される。これにより、濃度測定領域Ｓにおける測定対象の濃度分布が得られることとなる。
このようにして得られた濃度測定領域Ｓの濃度分布は、例えば、制御装置２０と接続された表示装置（図示略）に表示されることによって、ユーザに提示される。
【００８０】
そして、ＮＯ濃度分布の全てが所定値以下であれば、そのままの条件で運転を継続する。この場合、アンモニア注入装置１０４の注入量の調整は行わない。
【００８１】
これに対し、ＮＯ濃度分布の一部に濃度が高い場所があると、制御装置２０で判断された場合には、開度設定部１０９のその情報信号を送る。そして開度設定部１０９において、その特定されたＮＯ濃度分布の高い場所に対応するアンモニア注入装置１０４からのアンモニアが注入できるように、流量制御元弁２５の開度制御が行われる。これにより、脱硝装置１０５の運転を継続しながら、ＮＯ濃度の測定値に応じ、複数のアンモニア供給系統２６毎に分配されるアンモニア注入量を自動的に調整することができる。
【００８２】
この結果、脱硝装置の入口側と出口側とで、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０によりＮＯ濃度分布を各々計測することで、リアルタイムにおいて、一様に脱硝されているかを確認することができる。
【００８３】
ここで、脱硝装置の運転を脱硝装置の出口側のリークアンモニア濃度を計測して、脱硝が適切になされているかを判断する場合がある。このような場合において、以下のような問題がある。すなわち、排ガス１０２にアンモニアをアンモニア注入装置１０４から注入しても、排ガス中に煤塵が多量にある場合、アンモニアがガス化せずに、煤塵に付着してしまい、脱硝に寄与しない場合がある。
よって、脱硝装置の出口側において、例えばリークアンモニアを計測する場合には、この脱硝に寄与しないアンモニアを計測することとなり、適切な脱硝がなされたかの否かの判断の指標とはならない。
これに対して、本発明のように、脱硝装置１０５の入口側と出口側とでＮＯ濃度を、ＮＯｘ濃度分布測定装置１１０により直接計測することにより、確実に脱硝がなされていることを確認することができる。
【００８４】
図２は、実施例１の他の脱硝システムの概略図である
図１に示す脱硝装置１０５においては、その入口側と出口側とにＮＯｘ濃度分布測定装置１１０を各々設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、脱硝装置１０５の脱硝触媒が層状に複数段（２段以上）設置される場合には、この層の間にＮＯｘ濃度分布測定装置１１０を設置するようにしてもよい。
【００８５】
図２は、脱硝触媒が２層の上流側脱硝触媒層１０６Ａと下流側脱硝触媒層１０６Ｂとからなる場合について説明するが、本発明は２層に限定されるものではない。
本実施例では、上流側脱硝触媒層１０６Ａの入口側にＮＯｘ濃度分布測定装置（入口）１１０を設置し、上流側脱硝触媒層１０６Ａと下流側脱硝触媒層１０６Ｂとの間にＮＯｘ濃度分布測定装置（中間）１１０を設置し、下流側脱硝触媒層１０６Ｂの出口側にＮＯｘ濃度分布測定装置（出口）１１０を設置し、それぞれの層の間における空間のＮＯの濃度分布を計測し、このＮＯの濃度分布の計測結果に基づき、アンモニア注入を調整するようにしている。
【００８６】
この結果、複数層に脱硝触媒が配設される場合、どの脱硝触媒の層のどの区画の脱硝率が低下しているかを判断することができ、診断精度の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００８７】
図１０は、実施例２に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。
実施例１のＮＯｘ濃度分布測定装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示す実施例１に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置１００では、プローブ手段の各々に送光器１１と受光器１２とを設置しているが、本実施例では、全てのプローブ手段に窓部１５Ａ（１５Ｂ）を設け、この窓部に対応する反射部である反射ミラー１３Ａ（１３Ｂ）を設け、一台の送光器１１と受光器１２とでレーザ光の送光及び受光を行うようにしている。
【００８８】
図１０に示すように、本実施例のＮＯｘ濃度分布測定装置１００Ｂは、レーザ光を前記プローブ手段内に出射させる一台のレーザ送光器１１と、前記プローブ手段の計測領域Ｌを通過したレーザ光を受光し、前記レーザ光の光強度を検出する一台のレーザ受光器１２と、前記レーザ送光器１１からのレーザ光を反射する第１の反射ミラー１３Ａと、前記プローブ手段内の計測領域Ｌを通過したレーザ光を反射する第２の反射ミラー１３Ｂと、前記複数のプローブ手段の一端側の各々に設けられ、計測場の外部からレーザ光が通過する送光用窓部１５Ａと、前記複数のプローブ手段他端側の各々に設けられ、計測場の外部で計測領域Ｌを通過したレーザ光が通過する受光用窓部１５Ｂと、前記第１の反射ミラー１３Ａが載置され、計測場の外部において前記第１の反射ミラー１３Ａを移動する第１の移動部１４ａと、前記第２の反射ミラー１３Ｂが載置され、計測場の外部において前記第２の反射ミラー１３Ｂを移動する第２の移動部１４ｂと、前記プローブ手段の内部におけるレーザ経路に基づいて、前記第１及び第２の複数の窓部１５Ａ、１５Ｂから二つの窓部が選択され、選択された一の前記第１の窓部１５Ａから他の前記第２の窓部１５Ｂに向けて前記レーザ光が照射されて前記レーザ光がプローブ手段を通過するように、前記第１及び第２の移動部１４ａ、１４ｂによって前記第１及び第２の反射ミラー１３Ａ、１３Ｂを移動させる制御部２０と、を具備している。
【００８９】
本実施例に係る送光器１１及び受光器１２は、それぞれ１箇所に固定されており、送光器１１のレーザ光の照射方向や受光器１２のレーザ光の受光方向は、一定である。図１０に示す例では、送光器１１は、脱硝装置の煙道の外側の隅に設置され、長辺側の壁面１０３ａに対して平行に第１の反射ミラー１３Ａに向けてレーザ光を照射する。受光器１２は、送光器１１とは対称の位置に設置され、長辺側の壁面１０３ｂに対して平行な第２の反射ミラー１３Ｂで反射されたレーザ光を受光する。ガイドレール１４は、煙道の外部にてその壁面に対して平行に設置されており、移動部である可動台１４ａ、１４ｂ上に載置された第１及び第２の反射ミラー１３Ａ、１３Ｂは、煙道の外部にその壁面に対して平行に移動する。
【００９０】
送光筒１１２Ａ〜１１２Ｃを有するプローブ手段の構成は実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００９１】
送光器１１は、制御ケーブル２１で結ばれた制御装置２０によって制御される。送光器１１が照射するレーザ光としては、測定対象の吸光度の特性に応じた適切な波長を出力する光が採用される。制御装置２０によって起動・停止の信号が出力されることにより、送光器１１の起動・停止が制御される。
【００９２】
ガイドレール１４や反射ミラー１３は、制御ケーブル２１で結ばれた制御装置２０によって制御される。制御装置２０によってガイドレール１４に設けられた可動台１４ａが移動し、反射ミラー１３の角度が調整されることにより、送光器１１から照射されたレーザ光が送光器１１側の反射ミラー１３で反射し、濃度測定領域Ｓに向けて照射される。また、濃度測定領域Ｓを通過したレーザ光は、受光器１２側の反射ミラー１３で反射し、受光器１２によって受光される。
【００９３】
送光器１１から照射されるレーザ光の照射強度や、受光器１２によって検出された受光強度は、制御装置２０に通知される。受光器１２は、入力された光の情報を電気信号に変換して制御装置２０に出力する。
【００９４】
なお、ガイドレール１４は、設置場所の影響で必ずしも直線上に配置できない場合があるが、反射ミラー１３の角度をレーザ経路ごとに細かく調整できるようにしておけば、ガイドレール１４の設置場所の影響を受けないで、送光器１１から受光器１２までレーザ光を到達させることができる。これは、制御装置２０が反射ミラー１３の角度をレーザ経路ごとに記憶しておくことによって実現可能である。
【００９５】
そして、上記構成を備える濃度分布測定装置１１０においては、以下のような手順により、濃度測定領域Ｓの濃度分布が取得される。
まず、測定を行うレーザ経路に対応するように、ガイドレール１４上にて反射ミラー１３が載置された可動台１４ａを移動させ、反射ミラー１３の角度を調整する。そして、制御装置２０によって送光器１１が起動され、更に、レーザ光の出力が安定した後に、レーザ経路における測定が行われる。
【００９６】
このレーザ経路における測定が終了した後、次のレーザ経路における測定を開始する。このようにして、レーザ経路ごとの測定を順次行う。例えば、可動台１４ａが予め設定された所定の順番に従って順次移動し、レーザ経路に応じて反射ミラー１３の角度が調整される。その後、送光器１１からレーザ光が照射され、レーザ光が所定のレーザ経路を通過することで測定対象により吸光されたレーザ光が受光器１２によって受光される。
煙道の外壁回りにおける複数のレーザビーム窓１５Ａ、１５Ｂや、プローブ手段における送光筒１１２の配置位置は、上述した実施例と同様である。また、濃度分布測定方法も上述した実施例と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００９７】
本実施例によれば、実施例１のようにプローブ手段ごとに送光器１１と受光器１２とを設置する必要がないので、レーザ装置を一台とすることができる。
【００９８】
次に、本実施例に係るＮＯｘ濃度分布測定装置の変形例について説明する。
図１１は、実施例２係る他の脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。
図１０を用いて説明した濃度分布測定装置１００Ｂは、送光器１１及び受光器１２が固定されており、第１及び第２の反射ミラー１３Ａ、１３Ｂが、第１及び第２の可動台１４ａ、１４ｂに各々載置され、第１及び第２の反射ミラー１３Ａ、１３Ｂがガイドレール１４上を移動するとしたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、図１１に示す濃度分布測定装置１００Ｃのように、送光器１１及び受光器１２が第１及び第２の可動台１４ａ、１４ｂに載置され、送光器１１及び受光器１２がガイドレール１４上を移動するとしてもよい。
【００９９】
すなわち、変形例に係るＮＯｘ濃度分布測定装置１００は、レーザ光源を有しレーザ光を照射する送光器１１と、光検出部を有しレーザ光を受光する受光器１２と、第１及び第２の可動台１４ａ、１４ｂが移動可能に載置されるガイドレール１４と、煙道の壁面に設置されるレーザビーム窓１５Ａ、１５Ｂとを有している。ガイドレール１４は、煙道の外部にて煙道の壁面に対して平行に設置される。
【０１００】
送光器１１及び受光器１２は、それぞれ異なる第１及び第２の可動台１４ａ、１４ｂに載置され、煙道の外部にて沿道の壁面に対して平行に移動する。送光器１１及び受光器１２は、第１及び第２の可動台１４ａ、１４ｂ上で回動可能であり、送光方向又は受光方向を調整できる。したがって、送光器１１は、レーザ経路に応じて、煙道の外壁面に設けられたレーザビーム窓１５Ａにレーザ光を照射でき、受光器１２は、レーザ経路に応じて、レーザビーム窓１５Ｂを通過したレーザ光を受光できる。
【０１０１】
煙道の外壁回りにおける複数のレーザビーム窓１５Ａ、１５Ｂや、プローブ手段における送光筒１１２の配置位置は、上述した実施例と同様である。また、濃度分布測定方法も上述した実施例と同様であり、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
本実施例によれば、図１０に示すＮＯｘ濃度分布測定装置１００Ｂのように第１及び第２の反射ミラー１３Ａ、１３Ｂを設置する必要がないので、レーザ装置構成の更なる簡略化を図ることができる。
【実施例３】
【０１０３】
図１２は、実施例３に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置の全体構成を示す概略図である。図１３は、実施例３に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置のプローブ手段の分解構成を示す概略図である。図１４は、実施例３に係る脱硝装置に設置するＮＯｘ濃度分布測定装置のプローブ手段の分解構成を示す概略図である。なお、実施例１のＮＯｘ濃度分布測定装置の構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図１２に示すように、本実施例に係るＮＯｘ濃度分布測定装置のプローブ手段は、レーザ光を通過する送光筒１２１と、該送光筒１２１を回転する回転手段１２２と、回転する送光筒１２１の長手方向に沿って全体を覆う固定外枠１２３と、
該送光筒１２１に形成され、その長手方向の一部に所定距離をもって且つ時計方向で長手方向に異なる箇所で複数個所（本実施例では３箇所）開口される第１の長孔１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃと、前記固定外枠１２３に形成され、その長手方向の一部が所定距離をもって複数開口される第２の長孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃと、前記送光筒が回転した際、送光筒の第１の長孔１２４ａと、固定外枠の第２の長孔１２５ａとが一致し、計測場に晒される計測領域Ｌを形成する。
【０１０４】
図１３は、回転手段により時計周りに回転される送光筒１２１と、その回転する送光筒１２１の長手方向に沿って全体を覆う固定外枠１２３とを分解した斜視図である。なお、開口部分の長孔には強調のために斜線を付している。
【０１０５】
先ず、送光筒１２１には、その長手方向の一部に所定距離をもって且つ時計方向で長手方向に異なる箇所で複数（本実施例では３箇所）開口された第１の長孔１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが形成されている。
この第１の長孔１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃは、その周方向の対向する同一箇所（１８０度位相がずれた箇所）にも同様な孔が形成され、ガスの流通を可能としている。
【０１０６】
また、この送光筒が挿入される前記固定外枠１２３には、その長手方向の一部が所定距離をもって複数（本実施例では３箇所）開口された第２の長孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃが形成されている。
この第２の長孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは、図１４に示すように、その周方向の対向する同一箇所にも形成され、図中上下方向でのガスの流通を可能としている。
【０１０７】
そして、図１４に示すように、送光筒１２１を固定外枠１２３に挿入し、回転手段１２２により回転されると、時計まわりに位相をもって形成された長孔１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｂが、その回転に従って、順次固定外枠の第２の長孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃと一致し、その一致した場合に、計測場の排ガスに晒される計測領域Ｌを形成する。
【０１０８】
また、回転手段１２２内には、レーザ光を照射するレーザ送光器を設置し、送光筒内にレーザ光を照射している。
【０１０９】
これにより、回転される送光筒１２１を用いて、所定の回転を行うことで、プローブ手段の長手方向に沿って、複数の計測領域Ｌを出現させることができ、例えば実施例１のような３本のプローブ手段によって、一列Ｉの計測手段とする必要がなくなり、装置の簡略化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１１  送光器
１２  受光器
１３  反射ミラー
１４  移動部
１５  窓部
１９  シールエア
２０  制御装置
２１  制御ケーブル
Ｓ  濃度測定領域
１００  ボイラ装置
１０１  ボイラ
１０２  燃焼排ガス（排ガス）
１０３  煙道
１０４  アンモニア注入装置
１０５  脱硝装置
１０６  脱硝触媒
１１０、１１０Ａ〜１１０Ｃ  ＮＯｘ濃度分布測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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