(57)【要約】【課題】無触媒脱硝技術を高度化し、無触媒脱硝技術のみでＮＯｘ排出規制値５０ｐｐｍ（１２％Ｏ２−ｄｒｙ）未満を実現することで、厳しいＮＯｘ排出規制値を課している地域でも、窒素酸化物の排出規制をクリアしながら、廃棄物発電効率を向上させる。【解決手段】ボイラ１２内に脱硝剤を吹き込んで脱硝する無触媒脱硝に際して、脱硝剤吹き込み位置よりガス流流れ方向上流側でボイラ１２内のＮＯｘを直接測定して、脱硝剤の吹き込み量を制御する。【選択図】図３
2013205002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ内に脱硝剤を吹き込んで脱硝する無触媒脱硝に際して、
脱硝剤吹き込み位置よりガス流流れ方向上流側でボイラ内のＮＯｘを直接測定して、脱硝剤の吹き込み量を制御することを特徴とする無触媒脱硝方法。
【請求項２】
前記ＮＯｘを、クロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計により直接測定することを特徴とする請求項１に記載の無触媒脱硝方法。
【請求項３】
ボイラ内に脱硝剤を吹き込んで脱硝する無触媒脱硝装置において、
脱硝剤吹き込み位置よりガス流流れ方向上流側でボイラ内のＮＯｘを直接測定するＮＯｘ測定手段と、
該ＮＯｘ測定手段により測定されたＮＯｘの値に応じて脱硝剤の吹き込み量を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする無触媒脱硝装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ測定手段が、クロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計であることを特徴とする請求項３に記載の無触媒脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無触媒脱硝方法及び装置に係り、特に、廃棄物焼却炉に用いるのに好適な、ボイラ内に脱硝剤を吹き込んで脱硝する無触媒脱硝方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素酸化物ＮＯｘは、燃焼に伴なって必然的に発生する大気汚染物質であり、その排出抑制技術は、各産業分野において重要な技術である。そこで、火力発電所の発電ボイラ、廃棄物処理施設の排ガス処理設備の廃熱ボイラ、廃棄物を燃焼させる廃棄物燃焼ボイラ（廃棄物焼却炉とも称する）等では、燃焼により排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝技術として、触媒脱硝技術又は無触媒脱硝技術が用いられている。
【０００３】
前者の触媒脱硝技術は、図１に例示する如く、焼却炉１０、ボイラ１２、排ガスをダイオキシンの発生しない温度まで冷却する減温塔や廃熱交換器であるエコノマイザ１４を経て、集塵器であるバグフィルタ１６で煤塵が除去されたクリーンな排ガスを、排ガス再加熱装置１８で３００℃程度に再加熱し、触媒を活性化させた状態で触媒脱硝塔２０に導いて、例えばアンモニア水や、分解によってアンモニアを発生する尿素水でなる還元脱硝剤（以下、単に脱硝剤とも称する）と排ガス中の窒素酸化物を反応させ、脱硝する技術であり、確実に脱硝効果を得ることができる技術として広く使われている。特許文献１には、この触媒脱硝技術の制御方法が記載されている。図１において、２２は、触媒脱硝塔２０から排出される煙を放出するための煙突、２４は、ボイラ１２で発生した高温の蒸気で回転される発電用タービン、２６は、該発電用タービン２４から排出された低温の蒸気を水にしてボイラ１２に戻すための蒸気コンデンサである。
【０００４】
一方、特許文献２や３に記載された後者の無触媒脱硝技術は、図２に例示する如く、排ガス再加熱プロセスや触媒脱硝塔を無くすことができるので、排ガス再加熱に用いていた蒸気を全て発電に用いることが可能になり、発電効率の向上と窒素酸化物の還元性能の維持を両立することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５１−１４１７７２号公報
【特許文献２】特開２００９−１０３３８１号公報
【特許文献３】特開２００６−６４２９１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、８００℃超の雰囲気のボイラ１２内に脱硝剤供給源３０から還元脱硝剤を吹き込む高度な技術であるため、運用が困難である。十分な脱硝効果の実現という課題と、未反応アンモニアの抑制（過剰に還元脱硝剤を吹き込んではいけない）といった、相反する課題を同時に実現することが求められているため、ＮＯｘ排出規制値が１００ｐｐｍ程度といった緩い地域でしか実現していない。例えば大都市近郊の焼却炉ではＮＯｘ排出規制値が５０ｐｐｍｎ（１２％Ｏ２−ｄｒｙ）未満という厳しいものであり、その規制値においては、焼却炉の操業改善では対応できないため、触媒脱硝技術による触媒脱硝塔を設けている廃棄物焼却プロセスしか存在していない。地域によっては、もっと厳しいＮＯｘ排出規制値３０ｐｐｍ（１２％Ｏ２−ｄｒｙ）未満という規制値を設定しているところもあるが、従来、無触媒脱硝技術で３０ｐｐｍ未満という規制をクリアすることは困難であった。
【０００７】
例えば特許文献２に記載された技術は、無触媒脱硝を行なうのに、一次燃焼空気供給量、二次燃焼空気供給量、燃料（廃棄物）投入量、燃料（廃棄物）特性、炉内温度データを必要とし、そこから炉内の温度分布を計測し、ＮＯｘ濃度分布を計算するという、多量の情報と煩雑な演算を必要とする。
【０００８】
又、特許文献３に記載された技術も、同様に運転負荷状況と炉内温度分布を情報として必要とし、多量の情報と演算を必要とする。
【０００９】
特に、廃棄物焼却の分野では、燃料（廃棄物）特性を瞬時・瞬時で把握するのは不可能で、各ロット毎の成分分析によっており、特許文献２や３に記載された技術を実施するには、各工場毎の経験によるところが大きく、ＮＯｘ排出規制値５０ｐｐｍ未満という課題は達成できていない。
【００１０】
近年、地球温暖化ガスの排出抑制が各産業分野で求められており、廃棄物焼却の分野では発電効率の向上が課題として生じるようになった。一方、窒素酸化物の排出規制は緩和されることはない。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、無触媒脱硝技術を高度化し、無触媒脱硝技術のみでＮＯｘ排出規制値５０ｐｐｍ（１２％Ｏ２−ｄｒｙ）未満を実現することで、厳しいＮＯｘ排出規制値を課している地域でも、窒素酸化物の排出規制をクリアしながら、廃棄物発電効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
窒素酸化物の発生機構には、燃料中の窒素Ｎ２分が酸化されて発生する機構（FuelＮＯｘ）、空気中の窒素Ｎ２が高温に晒されることで窒素酸化物が発生する機構（ThermalＮＯｘ）、又、空気中の窒素Ｎ２が炭化水素ラジカルと火炎帯で反応して窒素酸化物を発生する機構（PromptＮＯｘ）がある。いずれも１０００℃を超える高温や火炎帯で起きる。しかし、温度が低い、又は火炎帯を通過しないときにはＮＯｘを発生することはない。
【００１３】
この現象を利用し、無触媒脱硝吹き込み口の上流側の窒素酸化物濃度を計測することで、無触媒脱硝を行なわなかったら発生したであろう窒素酸化物濃度を推定することができる。
【００１４】
本発明は、この点に着目してなされたもので、ボイラ内に脱硝剤を吹き込んで脱硝する無触媒脱硝に際して、脱硝剤吹き込み位置よりガス流流れ方向上流側でボイラ内のＮＯｘを直接測定して、脱硝剤の吹き込み量を制御することにより、上記課題を解決するものである。
【００１５】
ここで、前記ＮＯｘを、クロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計により直接測定することができる。
【００１６】
又、本発明は、ボイラ内に脱硝剤を吹き込んで脱硝する無触媒脱硝装置において、脱硝剤吹き込み位置よりガス流流れ方向上流側でボイラ内のＮＯｘを直接測定するＮＯｘ測定手段と、該ＮＯｘ測定手段により測定されたＮＯｘの値に応じて脱硝剤の吹き込み量を制御する手段と、を備えたことを特徴とする無触媒脱硝装置を提供するものである。
【００１７】
ここで、前記ＮＯｘ測定手段を、クロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、無触媒脱硝技術のみでＮＯｘ排出規制値５０ｐｐｍ未満を実現することで、厳しいＮＯｘ排出規制値を課している地域でも、窒素酸化物の排出規制をクリアしながら、廃棄物発電効率を向上させることが可能となる。
【００１９】
特に、ＮＯｘ測定手段としてクロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計を用いた場合は、応答が数秒と非常に早く、リアルタイムでＮＯｘ発生量の変動に追随する制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の触媒脱硝技術による廃棄物処理設備の一例の全体構成を示す図
【図２】従来の無触媒脱硝技術による廃棄物処理設備の一例の全体構成を示す図
【図３】本発明の実施形態における（Ａ）全体の縦断面図及び（Ｂ）Ｂ−Ｂ線に沿うボイラ部分の水平断面図
【図４】同じくＮＯｘ分析計の詳細及び制御の詳細を示す図
【図５】実施例による測定結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態は、図２に例示したような無触媒脱硝技術による廃棄物処理設備において、図３（Ａ）（全体の縦断面図）、図３（Ｂ）（Ｂ−Ｂ線に沿うボイラ部分の水平断面図）及び図４（詳細図）に示す如く、プロセス内の脱硝剤吹き込み位置よりガス流流れ方向上流側に、クロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計４０を設け、該ＮＯｘ分析計４０により検出されたＮＯｘの値に応じて、図４中に示した如く、脱硝剤の吹き込み量を制御するようにしたものである。
【００２３】
前記ＮＯｘ分析計４０は、図４に詳細に示したように、例えば測定用のレーザ光（測定光と称する）４３を投光して受光する投光／受光器４２と、測定光４３を反射する反射器４４と、ＮＯｘ濃度演算器４６とを備えている。なお、反射器を使わず、投光器と受光器をダクトをはさんで配置する物でも良い。
【００２４】
図４において、３２は、脱硝剤供給源３０から供給される脱硝剤の供給を調整するための脱硝剤供給調整器であり、この脱硝剤供給調整器３２における脱硝剤供給量は、前記ＮＯｘ濃度演算器４６の出力と、例えば別途測定される排ガス流量に応じて、脱硝剤供給演算器４８により演算される。
【００２５】
本実施形態においては、ＮＯｘ測定手段としてクロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計４０を用いているので、応答が数秒と非常に早く、リアルタイムでＮＯｘ発生量の変動に追随する制御が可能になる。発明者の実施例では、図５に例示する如く、図３に示したエコノマイザ１４の出口において、ＮＯｘ排出規制値３０ｐｐｍ未満という目標を達成できることが確認できた。
【００２６】
なお、ＮＯｘ測定手段としては、ボイラ１２内のＮＯｘを迅速に直接測定できるものであればクロスダクトタイプに限定されないが、プロセス内ガス流を吸引し、ガス冷却、ミスト除去等の前処理を行なった後、分析する吸引型の分析計は、ガス吸引ポイントが限られた空間であること、更に、応答時間に２−３分の時間がかかることから、実際のＮＯｘ値の変動を追い切れず、好ましくない。又、プロセス内に結露を防止する加熱式プローブを挿入するタイプの分析計も、やはりプローブ先端で詰まりが発生するだけでなく、吸引時間がかかるので好ましくない。
【００２７】
なお、前記実施形態においては、本発明が、発電用のタービンを備えた廃棄物処理設備に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されない。
【符号の説明】
【００２８】
１０…焼却炉
１２…ボイラ
１４…エコノマイザ
１６…バグフィルタ
２２…煙突
２４…発電用タービン
２６…蒸気コンデンサ
３０…脱硝剤供給源
３２…脱硝剤供給調整器
４０…クロスダクトタイプの非接触型ＮＯｘ分析計
４２…投光／受光器
４３…測定光
４４…反射器
４６…ＮＯｘ濃度演算器
４８…脱硝剤供給演算器
【図１】
2013205002.tif 000003
【図２】
2013205002.tif 000004
【図３】
2013205002.tif 000005
【図４】
2013205002.tif 000006
【図５】
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