(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ出口におけるダクト断面の複数所要箇所でＮＯxを計測し、各計測結果に基づき、各計測箇所に対応する火炉のバーナ及び二段燃焼用ポートによる燃焼調整を行うボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法において、
計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての15Ｎの割合δ15Ｎを各計測箇所において分析し、δ15Ｎが最大となる計測箇所以外の各計測箇所に対応する火炉のバーナ及び二段燃焼用ポートによる燃焼調整を行うことにより、各δ15Ｎが最大値に近づくようにすることを特徴とするボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法。
【請求項２】
計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての14Ｎに対する15Ｎの比率を（15Ｎ／14Ｎ）sampleとし、大気中における窒素Ｎの同位体としての14Ｎに対する15Ｎの比率を（15Ｎ／14Ｎ）standardとした場合に、δ15Ｎを
【数１】
0004023041.tif 000002
とした請求項１記載のボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図２及び図３に示される如く、火力発電所等に設けられるボイラ１は、火炉２の前面側と後面側とにそれぞれバーナ３を炉幅方向へ複数列ずつ且つ上下方向へ複数段ずつ配設すると共に、各列のバーナ３と対応させてそれぞれの上方所要位置に二段燃焼用ポート４（いわゆる、Ｏｖｅｒ  Ａｉｒ  Ｐｏｒｔ）を配設し、火炉２の後部に、図示していない過熱器、再熱器、節炭器等が設けられた後部伝熱部５を接続してなる構成を有しており、火炉２内において、バーナ３から噴射される微粉炭等の燃料と燃焼用空気とを混合させて燃焼させ、且つ二段燃焼用ポート４から吹き出される二段燃焼用空気によって二段燃焼を行わせ、高温の燃焼ガスを火炉２から後部伝熱部５へ導き、該後部伝熱部５内の過熱器、再熱器、節炭器等と熱交換させた後、排ガスとしてダクト６を介し下流側へ流し、脱硝、脱塵、脱硫等の排煙処理を行い、煙突（図示せず）から大気中へ放出するようになっている。
【０００３】
前述の如きボイラ１においては、特に、微粉炭等のように窒素を含む燃料を燃焼させる場合、ＮＯxの発生が問題となるため、図２及び図４に示される如く、ボイラ１出口におけるダクト６断面の複数所要箇所で分析計７によりＮＯxを計測し、各計測結果に基づき、その値の大小関係からどの部分の燃焼を調整するかを決定し、対応する火炉２のバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼調整を行い、ＮＯxを低減させるようになっている。
【０００４】
ここで、火炉２内で発生した燃焼ガスの流れは、概略、図２中、破線で示されるようになっており、火炉２の前面側に配設されたバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼で発生した燃焼ガスは主にダクト６内の上部に流れ込み、火炉２の後面側に配設されたバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼で発生した燃焼ガスは主にダクト６内の下部に流れ込む傾向を示し、又、炉幅方向に関しては燃焼ガスの流れにほとんど変動はないため、例えば、図４中、仮想線で囲まれた計測箇所におけるＮＯxの値が他の部分より高かったような場合には、この計測箇所に対応する火炉２のバーナ３及び二段燃焼用ポート４は、図３中、仮想線で囲まれた火炉２の前面側の右から二列目に配設されたバーナ３及び二段燃焼用ポート４となり、このバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼調整が行われる形となる。
【０００５】
尚、前記火炉２のバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼調整としては、主に、バーナ３から火炉２内へ噴射される燃焼用空気の流量の調整、並びに二段燃焼用ポート４から火炉２内へ吹き出される二段燃焼用空気の流量の調整が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、ボイラ１出口におけるダクト６断面の複数所要箇所で分析計７によりＮＯxを計測し、そのＮＯx計測値の大小関係を見るだけでは、ＮＯxの生成量そのものが多いのか、或いは還元反応が少なくてＮＯxの計測値が大きい値を示しており燃焼改善の余地が残されているのか、いずれであるかの判断が難しく、運転データを元に操作員の経験によって燃焼調整をせざるを得ないのが現状であった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、操作員の経験等に頼ることなく、還元反応を充分に生かした低ＮＯx運転を行い得るボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボイラ出口におけるダクト断面の複数所要箇所でＮＯxを計測し、各計測結果に基づき、各計測箇所に対応する火炉のバーナ及び二段燃焼用ポートによる燃焼調整を行うボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法において、
計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての15Ｎの割合δ15Ｎを各計測箇所において分析し、δ15Ｎが最大となる計測箇所以外の各計測箇所に対応する火炉のバーナ及び二段燃焼用ポートによる燃焼調整を行うことにより、各δ15Ｎが最大値に近づくようにすることを特徴とするボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法にかかるものである。
【０００９】
前記ボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法においては、計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての14Ｎに対する15Ｎの比率を（15Ｎ／14Ｎ）sampleとし、大気中における窒素Ｎの同位体としての14Ｎに対する15Ｎの比率を（15Ｎ／14Ｎ）standardとした場合に、δ15Ｎを
【数２】
δ15Ｎ＝（（（15Ｎ／14Ｎ）sample／（15Ｎ／14Ｎ）standard）−１）×１０3
とすることができる。
【００１０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１１】
一般に、ボイラの火炉での二段燃焼における還元域でのＮＯの還元反応は、
【化１】
ＮＯ＋Ｎ→Ｎ2＋Ｏ
という化学反応式で表わされるが、窒素Ｎには安定同位体として14Ｎと15Ｎとがあり、前記ＮＯの還元反応の反応速度は、14Ｎの方が15Ｎより大きいため、ボイラ出口でのＮＯx中の15Ｎの割合が多いほど、還元反応が進んだことになる。
【００１２】
従って、前述の如く、計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての15Ｎの割合δ15Ｎを各計測箇所において分析し、それらの値が均一でない場合、δ15Ｎの小さい箇所は、δ15Ｎの最大値付近まで燃焼調整により改善できる可能性がある。
【００１３】
即ち、δ15Ｎが最大となる計測箇所以外の各計測箇所に対応する火炉のバーナ及び二段燃焼用ポートによる燃焼調整を行ってやれば、還元域でのＮＯの還元反応が促進され、各δ15Ｎが最大値に近づけられて均一化され、ＮＯxが低減されることとなる。
【００１４】
この結果、従来のように、ボイラ出口におけるダクト断面の複数所要箇所でＮＯxを計測し、そのＮＯx計測値の大小関係を単に見るだけであるのと異なり、還元反応の促進により燃焼改善の余地が残されているか否かの判断を確実に行うことが可能となり、運転データを元に操作員の経験によって燃焼調整をしなくて済む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、ボイラ１出口におけるダクト６断面の複数所要箇所でＮＯxを計測し、各計測結果に基づき、各計測箇所に対応する火炉２のバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼調整を行う、という基本的な構成は図２〜図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての15Ｎの割合δ15Ｎを各計測箇所において分析し、δ15Ｎが最大となる計測箇所以外の各計測箇所に対応する火炉２のバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼調整を行うことにより、各δ15Ｎが最大値に近づくようにした点にある。
【００１７】
前記計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての15Ｎの割合δ15Ｎは、
【数３】
δ15Ｎ＝（（（15Ｎ／14Ｎ）sample／（15Ｎ／14Ｎ）standard）−１）×１０3
としてある。
【００１８】
但し、上記数式中における（15Ｎ／14Ｎ）sampleは、計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての14Ｎに対する15Ｎの比率を表わし、又、（15Ｎ／14Ｎ）standardは、大気中における窒素Ｎの同位体としての14Ｎに対する15Ｎの比率を表わしている。
【００１９】
一般に、ボイラ１の火炉２での二段燃焼における還元域でのＮＯの還元反応は、
【化２】
ＮＯ＋Ｎ→Ｎ2＋Ｏ
という化学反応式で表わされるが、窒素Ｎには安定同位体として14Ｎと15Ｎとがあり、前記ＮＯの還元反応の反応速度は、14Ｎの方が15Ｎより大きいため、ボイラ１出口でのＮＯx中の15Ｎの割合が多いほど、還元反応が進んだことになる。
【００２０】
従って、前述の如く、計測されたＮＯx中における窒素Ｎの同位体としての15Ｎの割合δ15Ｎを各計測箇所において分析し、それらの値が均一でない場合、δ15Ｎの小さい箇所は、δ15Ｎの最大値付近まで燃焼調整により改善できる可能性がある。
【００２１】
即ち、δ15Ｎが最大となる計測箇所以外の各計測箇所に対応する火炉２のバーナ３及び二段燃焼用ポート４による燃焼調整を行ってやれば、還元域でのＮＯの還元反応が促進され、各δ15Ｎが最大値に近づけられて均一化され、ＮＯxが低減されることとなる。
【００２２】
この結果、従来のように、ボイラ１出口におけるダクト６断面の複数所要箇所で分析計７によりＮＯxを計測し、そのＮＯx計測値の大小関係を単に見るだけであるのと異なり、還元反応の促進により燃焼改善の余地が残されているか否かの判断を確実に行うことが可能となり、運転データを元に操作員の経験によって燃焼調整をしなくて済む。
【００２３】
こうして、操作員の経験等に頼ることなく、還元反応を充分に生かした低ＮＯx運転を行い得る。
【００２４】
尚、本発明のボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボイラにおける排ガス中ＮＯx調整方法によれば、操作員の経験等に頼ることなく、還元反応を充分に生かした低ＮＯx運転を行い得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例のフロー図である。
【図２】ボイラの概略側断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【符号の説明】
１  ボイラ
２  火炉
３  バーナ
４  二段燃焼用ポート
５  後部伝熱部
６  ダクト
【図１】
0004023041.tif 000003
【図２】
0004023041.tif 000004
【図３】
0004023041.tif 000005
【図４】
0004023041.tif 000006