(57)【要約】【課題】脱硝性能が最適となるアンモニア流量や燃焼ガスの流速分布の調整をすることができる排煙脱硝装置および排煙脱硝方法を提供することを目的とする。【解決手段】ガス濃度センサ１２が混合ガスのアンモニア濃度を計測すると、制御部は、この計測されたアンモニアの濃度を取得し、当該アンモニアの濃度に基づいて、アンモニア注入ノズル１１より上流側にある燃焼ガスの流速分布を推定する。制御部は、推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、脱硝性能を最適にするアンモニアの流量を算出し、当該算出した流量を注入するように調整弁へ流量調整の指示を行う。例えば、流速分布が大きい場合には、注入するアンモニアの流量を抑えるような流量調整の指示を行う。【選択図】　図１
2004141754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、
前記注入手段の下流側に設置され、注入されたアンモニアの濃度を計測するアンモニア濃度計測手段と、
前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、
前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段により注入するアンモニアの流量を調整するアンモニア流量調整手段と
を備えたことを特徴とする排煙脱硝装置。
【請求項２】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、
前記注入手段の下流側に設置され、注入されたアンモニアの濃度を計測するアンモニア濃度計測手段と、
前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、
前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段に流入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整する燃焼ガス流速分布調整手段と
を備えたことを特徴とする排煙脱硝装置。
【請求項３】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、
前記脱硝触媒より上流側であり、前記注入手段の下流側に設置された計測用脱硝触媒と、
前記計測用脱硝触媒の上流側にある窒素酸化物濃度を計測する第１の窒素酸化物濃度計測手段と、
前記計測用脱硝触媒の出側にある窒素酸化物濃度を計測する第２の窒素酸化物濃度計測手段と、
前記第１および前記第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、
前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段により注入するアンモニアの流量を調整するアンモニア流量調整手段と
を備えたことを特徴とする排煙脱硝装置。
【請求項４】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、
前記脱硝触媒より上流側であり、前記注入手段の下流側に設置された計測用脱硝触媒と、
前記計測用脱硝触媒の上流側にある窒素酸化物濃度を計測する第１の窒素酸化物濃度計測手段と、
前記計測用脱硝触媒の出側にある窒素酸化物濃度を計測する第２の窒素酸化物濃度計測手段と、
前記第１および前記第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、
前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段に流入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整する燃焼ガス流速分布調整手段と
を備えたことを特徴とする排煙脱硝装置。
【請求項５】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、
前記注入後のアンモニアの濃度を計測し、
前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、
前記推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入するアンモニア流量を調整する
ことを特徴とする排煙脱硝方法。
【請求項６】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法において、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、
前記注入後のアンモニアの濃度を計測し、
前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、
前記推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を調整する
ことを特徴とする排煙脱硝方法。
【請求項７】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、
前記脱硝触媒より上流側に設けられた計測用脱硝触媒より上流側における前記混合ガスの窒素酸化物濃度を計測し、
前記計測用脱硝触媒の出側窒素酸化物濃度を計測し、
前記混合ガスの窒素酸化物濃度と前記出側窒素酸化物濃度とに基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、
前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入するアンモニアの流量を調整する
ことを特徴とする排煙脱硝方法。
【請求項８】
燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法であって、
前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、
前記脱硝触媒より上流側に設けられた計測用脱硝触媒より上流側における前記混合ガスの窒素酸化物濃度を計測し、
前記計測用脱硝触媒の出側窒素酸化物濃度を計測し、
前記混合ガスの窒素酸化物濃度と前記出側窒素酸化物濃度とに基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、
前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を調整する
ことを特徴とする排煙脱硝方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置および排煙脱硝方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、火力発電プラントなどの燃焼装置から発生し、大気汚染や酸性雨の発生原因となる燃焼ガスを、どのように処理するかが環境対策となっている。例えば、火力発電プラントなどに利用される排煙脱硝装置において、ボイラからの燃焼ガスは、ダクト内のアンモニア（ＮＨ３）ノズルからのアンモニアガスと混合される。この混合ガスは、脱硝触媒との反応により、窒素酸化物（ＮＯｘ）分が除去される。このような脱硝性確保のためには、燃焼ガス中のアンモニア濃度の均一化、すなわち燃焼ガスとアンモニアをいかにして一様に混合するかが重要となる。また、脱硝触媒を通過する際の燃焼ガスの流速分布を一様にすることも必要となる。
このようなことから、燃焼ガス中のアンモニア濃度の均一化や流速分布の一様化を図るため、排煙脱硝装置の下流側触媒部での窒素酸化物濃度から燃焼ガスの流量分布を推定し、アンモニアの流量調整を試運転時に手動で行うことが一般的に行われている。また、最大負荷運転時の燃焼ガス流動パターンから、燃焼ガスの流れを一様にする整流板を配置することにより、燃焼ガスの流量分布を調整している。
また、ダクト内の燃焼ガスの偏流を抑制することにより、脱硫性能の向上を図る技術もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−８７４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した技術の場合、燃焼ガス流に逆らった向きに噴出される吸収液と、燃焼ガスとの気液接触が一様とは限らず、脱硫性能が安定しないことがあった。
また、上記した一般技術の場合、排煙脱硝装置の特性上、ダクト空間にあわせて無理に設置するのでダクトの曲がっている部分が多く、燃焼ガスに偏流が生じ、燃焼ガスを一様分布にすることは難しかった。さらに、整流板は、固定式であるため、負荷変化に伴う節炭器バイパス運用時など燃焼ガスの流れパターンが異なる運転時には性能が低下することがあった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、脱硝性能が最適となるアンモニア流量や燃焼ガスの流速分布の調整をすることができる排煙脱硝装置および排煙脱硝方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、前記注入手段の下流側に設置され、注入されたアンモニアの濃度を計測するアンモニア濃度計測手段と、前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段により注入するアンモニアの流量を調整するアンモニア流量調整手段とを備えたことを特徴とする。
このように、推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、注入するアンモニアの流量を調整するので、アンモニアの注入段階で燃焼ガス中のアンモニア濃度を均一化することができ、脱硝性能を最適化することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、前記注入手段の下流側に設置され、注入されたアンモニアの濃度を計測するアンモニア濃度計測手段と、前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段に流入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整する燃焼ガス流速分布調整手段とを備えたことを特徴とする。
このように、推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、注入手段に注入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整するので、脱硝性能を最適にすることができる。
【０００７】
請求項３記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、前記脱硝触媒より上流側であり、前記注入手段の下流側に設置された計測用脱硝触媒と、前記計測用脱硝触媒の上流側にある窒素酸化物濃度を計測する第１の窒素酸化物濃度計測手段と、前記計測用脱硝触媒の出側にある窒素酸化物濃度を計測する第２の窒素酸化物濃度計測手段と、前記第１および前記第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段により注入するアンモニアの流量を調整するアンモニア流量調整手段とを備えたことを特徴とする。
このように、第１および第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて推定された燃焼ガスの流速分布に基づき、注入手段により注入するアンモニアの流量を調整するので、即答性の高い窒素酸化物濃度センサを用いることで、脱硝性能を最適化する制御精度を向上することができる。
【０００８】
請求項４記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝装置であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入する注入手段と、前記脱硝触媒より上流側であり、前記注入手段の下流側に設置された計測用脱硝触媒と、前記計測用脱硝触媒の上流側にある窒素酸化物濃度を計測する第１の窒素酸化物濃度計測手段と、前記計測用脱硝触媒の出側にある窒素酸化物濃度を計測する第２の窒素酸化物濃度計測手段と、前記第１および前記第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて、前記注入手段より上流にある燃焼ガスの流速分布を推定する流速分布推定手段と、前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入手段に流入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整する燃焼ガス流速分布調整手段とを備えたことを特徴とする。
このように、第１および第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて、注入手段に注入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整するので、即答性の高い窒素酸化物濃度センサを用いることで、脱硝性能を最適化する制御精度を向上することができる。
【０００９】
請求項５記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、前記注入後のアンモニアの濃度を計測し、前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、前記推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入するアンモニア流量を調整することを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法において、前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、前記注入後のアンモニアの濃度を計測し、前記計測したアンモニアの濃度に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、前記推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、前記脱硝触媒より上流側に設けられた計測用脱硝触媒より上流側における前記混合ガスの窒素酸化物濃度を計測し、前記計測用脱硝触媒の出側窒素酸化物濃度を計測し、前記混合ガスの窒素酸化物濃度と前記出側窒素酸化物濃度とに基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入するアンモニアの流量を調整することを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の発明は、燃焼装置からの燃焼ガスをアンモニアと混合して混合ガスとし、脱硝触媒により窒素酸化物の除去を行う排煙脱硝方法であって、前記燃焼ガスにアンモニアを注入し、前記脱硝触媒より上流側に設けられた計測用脱硝触媒より上流側における前記混合ガスの窒素酸化物濃度を計測し、前記計測用脱硝触媒の出側窒素酸化物濃度を計測し、前記混合ガスの窒素酸化物濃度と前記出側窒素酸化物濃度とに基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を推定し、前記推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、前記注入前の燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、前記注入前の燃焼ガスの流速分布を調整することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排煙脱硝装置および排煙脱硝方法の好適な実施形態について図１ないし図９を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施形態に係る排煙脱硝装置について説明する。
図１は、第１の実施形態の排煙脱硝装置１００の概略構成を示した図である。排煙脱硝装置１００は燃焼ガスの流入側から順に、第１ダクト１、第２ダクト２、第３ダクト３が接続されて構成されている。第２ダクト２内には、上流側から順に整流版１０、アンモニア注入ノズル１１、複数のガス濃度センサ１２ａ、１２ｂ・・・が、第３ダクト３には脱硝触媒１３が設置されている。また、排煙脱硝装置１００は、後述する不図示の制御装置を備えている。
【００１４】
整流板１０は、第２ダクト２の軸方向と垂直な軸１０１を中心に回動し、あらかじめ上流側からの燃焼ガスの流れ（流量分布）が一様となると思われる回動位置で調整されている。
アンモニア注入ノズル１１は、注入手段として機能し、上流からの燃焼ガスにアンモニアを注入し、混合ガスとする。
ここでアンモニア注入ノズル１１について図２を参照して説明する。アンモニア注入ノズル１１は、円筒状であり、第２ダクト２の軸方向に沿う多数の孔を有しており、この孔を燃焼ガスが流れるようになっている。図示のようにアンモニアパイプが各孔に直交して設置されており、各孔に注入されるアンモニアの流量が調整弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・により調整されるようになっている。この調整弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・は、アンモニア流量調整手段として機能し、後述する制御部からのアンモニア流量指示に従って、アンモニア注入ノズル１１に注入するアンモニアの流量を調整する。
【００１５】
ガス濃度センサ１２ａ、１２ｂ・・・は、アンモニア注入ノズル１１の各孔の軸上にそれぞれ位置しており、第２ダクト２の断面上に多数配置されている。このガス濃度センサ１２ａ、１２ｂ・・・は、アンモニア濃度計測手段として機能し、混合ガス中のアンモニアの濃度を計測する。
脱硝触媒１３は、軸方向にのびるハニカム状をなし、軸方向に燃焼ガスが流れるようになっている。
【００１６】
次に、第１の実施形態の排煙脱硝装置１００の動作について図３のフローを参照しながら説明する。
排煙脱硝装置１００のガス濃度センサ１２ａ、１２ｂ・・・（以下、ガス濃度センサ１２という）、調整弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・（以下、調整弁１４という）には、脱硝性能を最適化する制御装置が備えられている。この制御装置は、データバスなどのバスラインを介して、制御部、記憶部、入出力部などが接続されている。排煙脱硝装置１００は、この制御装置からの指示に従って、ガス濃度の計測、アンモニア注入量の調整などを行うようになっている。
【００１７】
まず、ボイラからの燃焼ガスは、下流のアンモニア注入ノズル１１に流入する。流入した燃焼ガスは、アンモニア注入ノズル１１から注入されたアンモニアと混合され、混合ガスとなり、下流へ流れる。
ガス濃度センサ１２が混合ガスのアンモニア濃度を計測すると（ステップＳ３０１）、制御部は、この計測されたアンモニアの濃度を取得し、当該アンモニアの濃度に基づいて、アンモニア注入ノズル１１より上流側にある燃焼ガスの流速分布を推定する（ステップＳ３０２）。
【００１８】
燃焼ガスの流速分布とは、燃焼ガスの流量を表しており、以下のような式（１）により求めることができる。
燃焼ガスの流速＝アンモニア注入量／ガス濃度センサでの濃度・・・（１）
制御部は、推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、脱硝性能を最適にするアンモニアの流量を算出し（ステップＳ３０３）、当該算出した流量を注入するように調整弁１４へ流量調整の指示を行う（ステップＳ３０４）。最適にするアンモニアの流量とは、例えば、流速分布が大きい場合には、注入するアンモニアの流量を抑えるような流量調整の指示を行う。
これにより、アンモニアの注入段階で燃焼ガス中のアンモニア濃度を均一化することができ、脱硝性能を最適化することができる。
なお、ガス濃度センサ１２と、アンモニア注入ノズル１１は複数あり、流速分布の制御は、その各々に基づくことをいう。
【００１９】
次に、第２の実施形態に係る排煙脱硝装置について説明する。
図４は、第２の実施形態の排煙脱硝装置２００の概略構成を示した図である。なお、第１の実施形態の排煙脱硝装置１００と同様の構成部分には、同じ番号を付し、適宜説明を省略する。
第２の実施形態の排煙脱硝装置２００は、整流板１０を軸１０１を中心に回動させることによって、アンモニア注入ノズル１１の上流側の燃焼ガスの流速分布を一様に調整する点が第１の実施形態と異なる。
【００２０】
以下、第２の実施形態の排煙脱硝装置２００の動作について図５のフローを参照しながら説明する。
ガス濃度センサ１２がアンモニア注入ノズル１１下流の混合ガスのアンモニア濃度を計測すると（ステップＳ５０１）、制御部は、この計測されたアンモニアの濃度を取得し、当該アンモニアの濃度に基づいて、アンモニア注入ノズル１１より上流側にある燃焼ガスの流速分布を推定する（ステップＳ５０２）。
【００２１】
制御部は、推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、当該燃焼ガスの流速分布のムラを緩和するような整流板１０の板角度（図４中のＡ部分）を計算する（ステップＳ５０３）。ここで、ムラを緩和するような板角度とは、例えば、燃焼ガスの流速分布が遅い部分（燃焼ガスの流量が少ない部分）には、流速分布を早くするように（燃焼ガスが多く流れるように）、整流板１０を回動させるような角度をいう。そして、制御部は、推定した整流板１０の板角度に対して燃焼ガスの流動解析を行い、すなわち整流板１０の板角度変化に応じた燃焼ガスの流速分布の変化を計算する（ステップＳ５０４）。ここで、流動解析とは、流れをグリッド化して流体方程式により、燃焼ガスの流速分布の変化計算を行うことをいう。
【００２２】
流速分布の変化を計算した結果、板角度変化に応じた流速分布が所定の閾値以内であった場合（ステップＳ５０５で「Ｙｅｓ」）、計算した板角度で整流板１０を回動し、排煙脱硝装置２００の操業を行う。
一方、板角度変化に応じた流速分布が所定の閾値以内でなかった場合（ステップＳ５０５で「Ｎｏ」）、ステップＳ５０３に戻り、燃焼ガスの流速分布が一様となるような整流板１０の板角度の推定を行う。
【００２３】
このように、第２の実施形態の排煙脱硝装置２００では、燃焼ガスの流路が変化しても、整流板１０の可動で燃焼ガスの流速分布を制御することができる。また、推定した整流板１０の板角度に対して燃焼ガスの流れの流動解析を行い、その結果からさらに新たな板角度を推定する処理を繰り返すことで、最適な整流板板角度を推定することができる。
【００２４】
次に、第３の実施形態に係る排煙脱硝装置について説明する。
図６は、第３の実施形態の排煙脱硝装置３００の概略構成を示した図である。なお、第１の実施形態の排煙脱硝装置１００と同様の構成部分には、同じ番号を付し、適宜説明を省略する。
第３の実施形態の排煙脱硝装置３００は、第２ダクト２内には、上流側から順に整流版１０、アンモニア注入ノズル１１、複数の上流側窒素酸化物濃度センサ１６、計測用脱硝触媒１５、出側窒素酸化物濃度センサ１７が、第３ダクト３には脱硝触媒１３が設置されている。
【００２５】
計測用脱硝触媒１５は、脱硝触媒１３より上流側であり、アンモニア注入ノズル１１の下流側に設置されており、軸方向にのびるハニカム状となっている。
上流側窒素酸化物濃度センサ１６は、計測用脱硝触媒１５よりも上流側の第２ダクト２の断面上に多数配置されている。また、上流側窒素酸化物濃度センサ１６は、第１の窒素酸化物濃度計測手段として機能し、計測用脱硝触媒１５より上流側にある混合ガスの窒素酸化物濃度を計測する。
出側窒素酸化物濃度センサ１７は、計測用脱硝触媒１５直下の第２ダクト２の断面上に多数配置されている。また、出側窒素酸化物濃度センサ１７は、第２の窒素酸化物濃度計測手段として機能し、計測用脱硝触媒１５の出側にある混合ガスの窒素酸化物濃度を計測する。
【００２６】
以下、第３の実施形態の排煙脱硝装置３００の動作について図７のフローを参照しながら説明する。第３の実施形態では、計測用脱硝触媒１５の前後の窒素酸化物濃度に基づいて、注入するアンモニアの流量を調整するようになっている。上流側窒素酸化物濃度センサ１６が計測用脱硝触媒１５より上流側の窒素酸化物濃度を、出側窒素酸化物濃度センサ１７が計測用脱硝触媒１５の出側の窒素酸化物濃度を計測すると（ステップＳ７０１）、制御部は、この計測用脱硝触媒１５前後の窒素酸化物濃度に基づいて、アンモニア注入ノズル１１より上流側にある燃焼ガスの流速分布を推定する（ステップＳ７０２）。
【００２７】
制御部は、推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、脱硝性能を最適にするアンモニアの流量を算出し（ステップＳ７０３）、当該算出した流量を注入するように調整弁１４へ流量調整の指示を行う（ステップＳ７０４）。これにより、アンモニアの注入段階で燃焼ガス中のアンモニア濃度を均一化することができ、脱硝性能を最適化することができる。
また、第３の実施形態では、一時的な脱硝触媒として、計測用脱硝触媒１５を置き、その前後で窒素酸化物濃度センサを用いるようになっている。このように即答性の高い窒素酸化物濃度センサを用いることで、脱硝性能を最適化するための制御精度を第１の実施形態に比べて向上させることができる。なお、ステップＳ７０３の推定は、前述の（１）式の代わりに、上流と下流の窒素酸化物濃度の差と、流速との関係を求めることで行う。
【００２８】
次に、第４の実施形態に係る排煙脱硝装置４００について説明する。
図８は、第４の実施形態の排煙脱硝装置４００の概略構成を示した図である。なお、第３の実施形態の排煙脱硝装置３００と同様の構成部分には、同じ番号を付し、適宜説明を省略する。
第４の実施形態の排煙脱硝装置４００は、整流板１０を軸１０１を中心に回動させることによって、アンモニア注入ノズル１１の上流側の燃焼ガスの流速分布を一様に調整する点が第３の実施形態と異なる。
【００２９】
以下、第４の実施形態の排煙脱硝装置４００の動作について図９のフローを参照しながら説明する。
上流側窒素酸化物濃度センサ１６が計測用脱硝触媒１５より上流側にある窒素酸化物濃度を、出側窒素酸化物濃度センサ１７が計測用脱硝触媒１５の出側の窒素酸化物濃度を計測すると（ステップＳ９０１）、制御部は、この計測用脱硝触媒１５前後の窒素酸化物濃度に基づいて、アンモニア注入ノズル１１より上流側にある燃焼ガスの流速分布を推定する（ステップＳ９０２）。
【００３０】
制御部は、推定した燃焼ガスの流速分布に基づいて、当該燃焼ガスの流速分布のムラを緩和するような整流板１０の板角度（図８中のＢ部分）を計算する（ステップＳ９０３）。ステップＳ９０３の計算は、前述のステップＳ５０３と同様である。そして、制御部は、推定した整流板１０の板角度に対して燃焼ガスの流動解析を行い、すなわち整流板１０の板角度変化に応じた燃焼ガスの流速分布の変化を計算する（ステップＳ９０４）。
流速分布の変化を計算した結果、板角度変化に応じた流速分布が所定の閾値以内であった場合（ステップＳ９０５で「Ｙｅｓ」）、計算した板角度で整流板１０を回動し、排煙脱硝装置２００の操業を行う。
一方、板角度変化に応じた流速分布が所定の閾値以内でなかった場合（ステップＳ９０５で「Ｎｏ」）、ステップＳ９０３に戻り、燃焼ガスの流速分布が一様となるような整流板１０の板角度の推定を行う。
【００３１】
このように、第４の実施形態の排煙脱硝装置４００では、ダクトの流路が変化しても、整流板１０の可動で燃焼ガスの流速分布を制御することができる。また、仮定した整流板１０の板角度に対して燃焼ガスの流れの流動解析を行い、その結果から新たな板角度を推定することを繰り返すことにより、脱硝性能を最適にする整流板板角度を推定することができる。
また、第３の実施形態と同様に、即答性の高い窒素酸化物濃度センサを用いることで、脱硝性能を最適化する制御精度を第２の実施形態に比べて向上することができる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、注入するアンモニアの流量を調整するので、アンモニアの注入段階で燃焼ガス中のアンモニア濃度を均一化することができ、脱硝性能を最適化することができる。
請求項２記載の発明では、推定された燃焼ガスの流速分布に基づいて、注入手段に注入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整するので、脱硝性能を最適にすることができる。
請求項３記載の発明では、第１および第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて推定された燃焼ガスの流速分布に基づき、注入手段により注入するアンモニアの流量を調整するので、即答性の高い窒素酸化物濃度センサを用いることで、脱硝性能を最適化する制御精度を向上することができる。
請求項４記載の発明では、第１および第２の窒素酸化物濃度計測手段による計測結果に基づいて、注入手段に注入する燃焼ガスの流速分布が一様となるよう、注入手段より上流側にある燃焼ガスの流速分布を調整するので、即答性の高い窒素酸化物濃度センサを用いることで、脱硝性能を最適化する制御精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の排煙脱硝装置の概略構成を示した図である
【図２】アンモニア注入ノズルを示した図である。
【図３】第１の実施形態の排煙脱硝装置の動作を示したフローチャートである。
【図４】第２の実施形態の排煙脱硝装置の概略構成を示した図である
【図５】第２の実施形態の排煙脱硝装置の動作を示したフローチャートである。
【図６】第３の実施形態の排煙脱硝装置の概略構成を示した図である
【図７】第３の実施形態の排煙脱硝装置の動作を示したフローチャートである。
【図８】第４の実施形態の排煙脱硝装置の概略構成を示した図である
【図９】第４の実施形態の排煙脱硝装置の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０　　　整流板
１１　　　アンモニア注入ノズル
１２　　　ガス濃度センサ
１３　　　脱硝触媒
１４　　　調整弁
１５　　　計測用脱硝触媒
１６　　　上流側窒素酸化物濃度センサ
１７　　　出側窒素酸化物濃度センサ
１００、２００、３００、４００　　排煙脱硝装置
【図１】
2004141754.tif 000003
【図２】
2004141754.tif 000004
【図３】
2004141754.tif 000005
【図４】
2004141754.tif 000006
【図５】
2004141754.tif 000007
【図６】
2004141754.tif 000008
【図７】
2004141754.tif 000009
【図８】
2004141754.tif 000010
【図９】
2004141754.tif 000011