(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、
脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を吸着する吸着手段と、
吸着手段の上流側に設置され排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、
吸着手段と脱硝触媒層との間に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、
吸着手段とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、
通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、
未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする脱硝装置。
【請求項２】
燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、
脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を吸着する吸着手段と、
吸着手段の下流に設置され排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、
吸着手段と脱硝触媒層との間に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、
吸着手段とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、
通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、
未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする脱硝装置。
【請求項３】
燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、
排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、
脱硝触媒層の上流に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、
未燃分計測装置とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、
通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、
未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする脱硝装置。
【請求項４】
前記未燃分計測装置は、レーザ法により未燃分を計測する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の脱硝装置。
【請求項５】
前記吸着手段に代えて、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を酸化させて燃焼させる燃焼手段を設けたことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一つに記載の脱硝装置。
【請求項６】
脱硝触媒層により燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝方法であって、
前記脱硝触媒層により前記排ガスの脱硝を行う脱硝工程と、
前記脱硝工程の上流工程で前記排ガス中の未燃分を吸着する吸着工程と、
前記吸着工程の上流工程で前記燃焼器から排出される前記排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測工程と、
前記吸着工程と前記脱硝工程の間で未燃分を吸着した後の排ガスにアンモニアを注入するアンモニア注入工程と、
前記未燃分計測工程により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、前記吸着工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換えて前記脱硝工程をバイパスさせるバイパス工程とを具備したことを特徴とする脱硝方法。
【請求項７】
脱硝触媒層により燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝方法であって、
前記脱硝触媒層により前記排ガスの脱硝を行う脱硝工程と、
前記脱硝工程の上流工程で前記排ガス中の未燃分を吸着する吸着工程と、
前記吸着工程の下流工程で前記燃焼器から排出される前記排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測工程と、
前記吸着工程と前記脱硝工程の間で未燃分を吸着した後の排ガスにアンモニアを注入するアンモニア注入工程と、
前記未燃分計測工程により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、前記未燃分計測工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換えて前記脱硝工程をバイパスさせるバイパス工程とを具備したことを特徴とする脱硝方法。
【請求項８】
前記吸着工程に代えて、前記脱硝工程の上流工程に、前記排ガス中の未燃分を酸化させて燃焼させる燃焼工程を設け、
前記燃焼工程により前記排ガス中の未燃分を酸化燃焼させると共に、更に前記燃焼工程に酸素を供給して前記燃焼工程に付着した未燃分を燃焼させることを特徴とする請求項６又は７に記載の脱硝方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、重油・石炭焚きボイラ、ガス焚きボイラ、ガスタービン、ガスタービン・コンバインドサイクル等のシステムにおける脱硝装置に関し、更に詳しくは、未燃分の飛来により脱硝装置が酸化発熱して損傷するのを防止する脱硝装置および脱硝方法に関する。また、この発明は、ＦＣＣ（流動接触分解装置）、ＲＦＣＣ（重油流動接触分解装置）プロセス排ガスに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
現在、各種の燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化物の低減が環境保護の観点から必須となり、その対策としてボイラ等にてアンモニア注入を行うことで無害なＮ2とＨ2Ｏに分解してから排出するようにしている。
【０００３】
図８は、石炭焚きボイラの脱硝設備を示す概略構成図である。この石炭焚きボイラ１は、ボイラ２と、ボイラ２のダクト３内に設置したアンモニア注入ノズル４と、脱硝反応器５と、空気予熱器６と、押込通風機７とから構成されている。脱硝反応器５の下流には図示しない電気集塵器、脱硫装置等が設置され、排ガスは煙突から排出される。
【０００４】
図９は、図８に示した脱硝反応器を示す断面図である。この脱硝反応器５は、反応容器５１内に複数層設置した触媒層５２と、整流層５３と、ガイドベーン５４とから構成されている。アンモニアが注入された窒素酸化物を含む排ガスは、触媒層５２を通過することで化学反応し、Ｎ2とＨ2Ｏに分解される。触媒層５２は、複数の触媒パック５５から構成されており、各触媒パック５５は、図１０（ａ）に示すように触媒５６を枠５７に複数収納した構成となる。触媒５６は、同図（ｂ）に示すように、酸化チタンを主成分としたハニカム構造である。なお、高温焼成したコージライトやムライト等のセラミックス製のハニカム構造であってもよい。
【０００５】
ところで、上記脱硝反応器５では、プラントの異常運転に起因して未燃分が触媒層に飛来して付着し、その酸化作用により燃焼することで前記触媒５６の結晶構造に熱的ダメージを与えることが問題となっていた。このような問題に対し、例えば特開昭６４−３９８１９号公報に記載の脱硝装置が提案されている。この脱硝装置は、触媒層の上流にハニカム構造のセラミックスフィルタを設置し、このセラミックスフィルタにタール状の未燃分を付着させるもので、未燃分の燃焼による熱的ダメージをセラミックスフィルタに負わせ、触媒層を保護するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記脱硝装置では、セラミックスフィルタのみで未燃分の吸着を行うので、プラントの運転状態によっては完全に未燃分を除去できず、触媒層に未燃分が飛来し、熱損を起こすという問題点があった。また、セラミックスフィルタに未燃分を付着させて当該セラミックスフィルタを熱損させるようにしているため、セラミックスフィルタの定期的な交換が必要となるところ、セラミックスフィルタが触媒層と同様の材質かつ構造となっているため、ランニングコストがかかるという問題点があった。なお、上記脱硝装置は、参考のため提示したもので、必ずしも所謂公知・公用の技術であるとは限らない。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、未燃分が触媒層に飛来するのを極力防止できる脱硝装置および脱硝方法を提供することを目的とする。また、未燃分の飛来を防止するためのランニングコストを低減できる脱硝装置および脱硝方法を提供することが別の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る脱硝装置は、燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を吸着する吸着手段と、吸着手段の上流側に設置され排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、吸着手段と脱硝触媒層との間に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、吸着手段とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
排ガス中の未燃分を未燃分計測装置により計測し、この計測結果である未燃分値が閾値を超えたとき、切換手段が通常のラインからバイパスラインに切り換え、脱硝触媒層に未燃分が飛来しないように制御する。このようにすれば、未燃分の大半は吸着手段にて吸着されるが、この吸着手段を通過した未燃分は、バイパスラインを介して脱硝触媒層をバイパスすることになり、後段の処理装置或いは外部に運ばれる。これにより、脱硝触媒層に未燃分が飛来するのを極力防止できる。
【００１０】
また、請求項２に係る脱硝装置は、燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を吸着する吸着手段と、吸着手段の下流に設置され排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、吸着手段と脱硝触媒層との間に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、吸着手段とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明のように未燃分計測装置を吸着手段の下流に設置することで、吸着手段を通過した未燃分を計測し、これに基いてバイパスラインの切換制御を行うようにしても良い。このようにすれば、実際に吸着手段を通過した未燃分を計測し、当該通過した未燃分をバイパスすることで、脱硝触媒層への飛来を極力防止できる。
【００１２】
また、上記吸着手段を用いず、脱硝触媒層のバイパスラインで脱硝触媒層への未燃分の飛来を防止するようにしても良い（請求項３）。この場合、吸着手段の交換等の定期的なメンテナンスが不要となるので、ランニングコストを低減できる。
【００１３】
また、請求項４に係る脱硝装置は、上記脱硝装置において、前記未燃分計測装置を、レーザ法により未燃分を計測する装置としたことを特徴とする。レーザ法により計測する装置によれば、排ガス中の未燃分を極めて短時間に計測できるので、バイパスラインの制御を未燃分の有無に基いてリアルタイムで行うことができる。これにより、未燃分が脱硝触媒層に飛来するのを極力防止できる。
【００１６】
また、請求項５に係る脱硝装置は、上記脱硝装置において、前記吸着手段に代えて、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を酸化させて燃焼させる燃焼手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
燃焼手段は未燃分を燃焼させることで、当該未燃分が脱硝触媒層に飛来するのを防止する。また、燃焼手段を用いることで、吸着手段のように定期的に交換する必要がなくなるため、メンテナンス性を向上できる。
【００１８】
また、請求項６に係る脱硝方法は、脱硝触媒層により燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝方法であって、前記脱硝触媒層により前記排ガスの脱硝を行う脱硝工程と、前記脱硝工程の上流工程で前記排ガス中の未燃分を吸着する吸着工程と、前記吸着工程の上流工程で前記燃焼器から排出される前記排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測工程と、前記吸着工程と前記脱硝工程の間で未燃分を吸着した後の排ガスにアンモニアを注入するアンモニア注入工程と、前記未燃分計測工程により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、前記吸着工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換えて前記脱硝工程をバイパスさせるバイパス工程とを具備したことを特徴とする。
排ガス中の未燃分を未燃分計測工程により計測し、この計測結果である未燃分値が閾値を超えたとき、前記吸着工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換え、脱硝触媒層に未燃分が飛来しないように制御する。このようにすれば、未燃分の大半は吸着工程にて吸着されるが、この吸着工程を通過した未燃分は、バイパスラインを介して脱硝触媒層をバイパスすることになり、後段の処理装置或いは外部に運ばれる。これにより、脱硝触媒層に未燃分が飛来するのを極力防止できる。
また、請求項７に係る脱硝方法は、脱硝触媒層により燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝方法であって、前記脱硝触媒層により前記排ガスの脱硝を行う脱硝工程と、前記脱硝工程の上流工程で前記排ガス中の未燃分を吸着する吸着工程と、前記吸着工程の下流工程で前記燃焼器から排出される前記排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測工程と、前記吸着工程と前記脱硝工程の間で未燃分を吸着した後の排ガスにアンモニアを注入するアンモニア注入工程と、前記未燃分計測工程により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、前記未燃分計測工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換えて前記脱硝工程をバイパスさせるバイパス工程とを具備したことを特徴とする。
未燃分計測工程を吸着工程の下流側に設置することで、吸着工程を通過した排ガス中の未燃分を未燃分計測工程により計測し、この計測結果である未燃分値が閾値を超えたとき、前記未燃分計測工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換え、脱硝触媒層に未燃分が飛来しないように制御する。このようにすれば、未燃分の大半は吸着工程にて吸着されるが、実際に吸着手段を通過した未燃分を計測し、この吸着工程を通過した未燃分は、バイパスラインを介して脱硝触媒層をバイパスすることになり、後段の処理装置或いは外部に運ばれる。これにより、脱硝触媒層に未燃分が飛来するのを極力防止できる。
【００１９】
また、請求項８に係る脱硝方法は、上記脱硝方法において、前記吸着工程に代えて、前記脱硝工程の上流工程に、前記排ガス中の未燃分を酸化させて燃焼させる燃焼工程を設け、前記燃焼工程により前記排ガス中の未燃分を酸化燃焼させると共に、更に前記燃焼工程に酸素を供給して前記燃焼工程に付着した未燃分を燃焼させることを特徴とする。燃焼手段に酸素を供給して燃焼させることで、未燃分の付着を防止し、燃焼手段の目詰まりを防止する。これにより燃焼手段の交換頻度を少なくできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る脱硝装置を示す構成図である。この脱硝装置１００は、ボイラ２のダクト３の下流に未燃分の吸着層１０１を設けると共に、吸着層１０１の下流にアンモニアを注入するアンモニア注入ノズル４を備え、更にアンモニア注入ノズル４の下流には脱硝反応器５が設置された構成であり、これらにより通常の処理ラインＡが形成されている。脱硝反応器５内には、従来の図８に示した脱硝触媒層５２が複数層設置されている。また、吸着層１０１とアンモニア注入ノズル４との間のダクト３には、脱硝触媒層５２をパイパスするためのバイパス管１０２が連結され、通常のラインＡから分岐するバイパスラインＢを形成している。アンモニア注入ノズル４の直前には、バイパス用の弁１０３が設けられている。また、バイパス管１０２にもバイパス遮断の用の弁１０４が設けられている。これらの弁１０３、１０４は、制御装置１０５により制御される。なお、実質的に通常のラインＡとバイパスラインＢとを切り換え可能な手段であれば、弁１０３、１０４以外の公知の手段を用いることができる。
【００２２】
吸着層１０１には、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアのいずれか、或いは少なくとも２種類以上からなる複合酸化物、又はＭＦＩ型構造のＺＳＭ−５、シリカライト、メタロシリケート等を用いることができる。ＭＦＩ構造の吸着層は、熱に強く、吸着容量が大きいという利点がある。この吸着層１０１は、触媒層５２と同様にハニカム構造となっており、図２に示すように、吸着材１０６を枠体１０７内に収めて吸着パック１０８を構成し、この吸着パック１０８を複数並べて構成されている。また、この吸着材１０６には、使用済み触媒の再処理品或いは中古品を利用するのが好ましい。再処理品や中古品を用いることで脱硝装置１００のランニングコストを低減できる。特に未燃分が多く発生する場合は、吸着層１０１を複数層設置するようにしても良い。ハニカム構造は、断面が矩形のものに限定されず、六角形や三角形のものを用いることができる。
【００２３】
更に好ましくは、吸着材１０６には、ムライト、コーディエライト等の高温焼成した耐熱性の高い基材に前記シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等をコーティングしたものを用いるのが良い。図３に示すように、吸着材１０６は、その基材１０６ａが上記同様のハニカム構造となっており、これにハニカム内面に所定厚さのコーティング１０６ｂを施す。また、排ガスの流れや灰の目詰まり等を考慮して、コーティング後のハニカムの肉厚が１ｍｍ程度、ピッチが６ｍｍ×６ｍｍ程度とするのが好ましい。セラミックスの基材１０６ａに未燃分吸着材料をコーティング１０６ｂすることで、吸着材料の量を大幅に低減できるため、吸着材１０６の製造コストを低減できる。また、強度部材であるセラミックスの基材１０６ａにコーティング１０６ｂを施す構造のため、吸着材１０６の強度を向上できる。
【００２４】
次に、未燃分の計測はレーザ法により測定するものとし、好ましくは、特開平９−１５５２９３号公報にて本願出願人により提案されたレーザ誘起ブレークダウン方法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy：ＬＩＢＳ）を挙げることができる。このＬＩＢＳ方法の原理は、レーザ光を気体、液体、固体中に集中して計測場をプラズマ化させ、レーザ光により生成したプラズマ光を検出して計測場の成分濃度を計測すると共に、石炭灰を組成成分であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｃの信号強度を検出し、主成分であるＳｉとの強度比を計算することで未燃分を算出するものである。
【００２５】
ＬＩＢＳ装置１０８は、ボイラ２と吸着層１０１との間のダクト３から分岐した配管１０９に設けられ、ダクト３内を通過する排ガス内の未燃分の計測を行う。図４は、そのようなＬＩＢＳ装置の一例を示す構成図である。このＬＩＢＳ装置１０８は、パルスレーザ装置３０１と、集光用のレンズ３０２と、配管１０９に設けた計測窓３０４と、プラズマ光を反射するミラー３０５と、プラズマ光を集光するレンズ３０６と、分光器３０７およびＣＣＤカメラ３０８と、コンピューター３０９とから構成されている。パルスレーザ装置１０８から出力されたレーザ光Ｒ１は、レンズ３０２および計測窓３０４を介して配管１０９内の計測場に集光される。配管１０９内には微粉炭やファライアッシュ等の測定対象物が流れており、レーザ光Ｒ１の集光により、計測場に存在する微粒子が高温加熱されてプラズマ化し、プラズマ化した成分物質からプラズマ光Ｒ２が発生する。
【００２６】
発生したプラズマ光Ｒ２は計測場の計測窓３０４から外部に出力され、ミラー３０５で反射され、更にレンズ３０６で集光されて分光器３０７に入射される。この分光器３０７は、波長が１９０ｎｍ〜５００ｎｍのプラズマ光Ｒ２を分光すると共に当該分光した光成分をＣＣＤカメラ３０８に入力する。ＣＣＤカメラ３０８は高速ゲートが可能であり、分光器３０７にて分光された分光プラズマ光Ｒ２を検出し、この分光プラズマ光Ｒ２に応じた信号をコンピューター３０９に転送する。なお、ＣＣＤカメラ３０８は、同期ライン３１０を介してパルスレーザ装置３０１と接続され、これによりＣＣＤカメラ３０８のゲート制御とパルスレーザ装置３０１との発振とが同期される。
【００２７】
コンピューター３０９は、各成分の発光強度情報を有する信号を情報処理して、計測場に存在する微粉炭等の発熱量、未燃分、成分組成等をリアルタイムで算出する。このように、ＬＩＢＳ装置１０８は、測定対象物の組成成分の計測をリアルタイムで行うことができるので、リアルタイム制御に好適である。
【００２８】
このＬＩＢＳ装置１０８による未燃分（例えばＣＯ）の計測結果は制御装置１０５に送られ、制御装置１０５は未燃分値が閾値を超えた場合、弁１０３、１０４の開閉制御を行う。具体的には、ボイラ２の異常燃焼により未燃分が多く発生した場合、ＬＩＢＳ装置１０８によって未燃分値が計測され、制御装置１０５は、この未燃分値に基いてダクト側の弁１０３を閉じ、バイパス管１０２側の弁１０４を開く。これにより、未燃分を含む排ガスは、吸着層１０１でその未燃分が除去され、更に触媒層５２に至ることなくバイパスラインＢを介して排出されるため、吸着層１０１で除去しきれなかった未燃分が触媒層５２に付着することがない。前記閾値は、吸着層１０１による未燃分の吸着能力を実測し、吸着層１０１の吸着能力に所定の安全係数を掛けた値として設定できる。具体的には、吸着層１０１の吸着能力を超えた場合に、吸着層１０１を未燃分が通過するが、この吸着能力の例えば９０％の値を閾値とし、未燃分が通過する可能性が高くなったときにバイパスラインＢを開放する。この結果、未燃分により触媒層５２が熱損傷を受けることがないし、外部に排出される未燃分を最小限に抑えることができる。
【００２９】
なお、未燃分の計測値が所定の閾値未満になると、制御装置１０５はダクト３側の弁１０３を開け、バイパス管１０２側の弁１０４を閉じる。これにより、吸着層１０１のみで未燃分を吸着し、触媒層５２に未燃分が付着するのを防止する。吸着層１０１に吸着した未燃分は、ボイラ２の負荷上昇過程で発火して燃焼する。なお、ＬＩＢＳ装置１０８に代えて、レーザ誘起蛍光法（Laser Induced Fluorescence：ＬＩＦ）等の他のレーザ法を用いることもできる（以下、同様）。また、上記では、吸着層１０１の吸着能力を基準としてバイパスラインＢの開閉制御を行うようにしているが、吸着能力に関係なく、未燃分が計測された場合、バイパスラインＢを開放して常に吸着層１０１とバイパスラインＢの両方で未燃分が触媒層５２に至るのを防止するようにすることもできる。
【００３０】
次に、上記吸着層１０１に代えて酸化触媒（図１の共通符号１０１）を用いることもできる。酸化触媒には、脱硝触媒やＣＯ触媒を用い、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアのいずれか或いはそれらの少なくとも２種類以上からなる複合酸化物、又はＭＦＩ型構造のＺＳＭ−５、シリカライト、メタロシリケート等にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕの１種類以上を担持した構成のものを用いることができる。また、好ましくは、上記吸着材１０６と同様にムライト、コーディエライト等の高温焼成した耐熱性の高い基材に前記酸化触媒の材料をコーティングしたものを用いるのが良い。これにより、製造コストの低減と強度の向上を図ることができる。
【００３１】
酸化触媒は、未燃分を捕らえてその酸化作用により当該未燃分を燃焼させる。これにより、未燃分の飛来を防止して触媒層５２を保護する。また、バイパス管１０２の弁１０４を開き、ダクト３側の弁１０３を閉じた状態で酸化触媒にＯ2を流し、酸化触媒の洗浄を行うようにしても良い。酸化触媒にＯ2を流すことで、酸化触媒の未燃分を完全燃焼してその排ガスをバイパスラインＢから排出できる。洗浄後は、バイパスラインＢの弁１０４を閉じ、ダクト３側の弁１０３を開けて通常ラインＡに復帰させる。Ｏ2の洗浄は定期的に行うようにしても或いは未燃分が詰まったときに行うようにしても良い。
【００３２】
以上から、この脱硝装置１００によれば、バイパスラインＢを吸着層１０１と併設することで触媒層５２に未燃分が飛来して熱損を生じさせるのを完全に防止できる。また、ＬＩＢＳ装置１０８等のレーザ法により未燃分値を計測し、その計測結果に基いてバイパスラインＢの開閉制御を行うので、リアルタイム制御が可能となり、より触媒層５２の熱損を防止できる。更に、ＬＩＢＳ装置１０８を吸着層１０１の上流に配置することで、吸着層１０１を通過する未燃分を計測してから制御する場合（詳細は実施の形態２で後述する）に比べて、未燃分が触媒層５２に飛来する量を少なくできる。
【００３３】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２に係る脱硝装置を示す構成図である。この脱硝装置１５０は、ＬＩＢＳ装置１０８を吸着層１０１の下流に設置した点に特徴があり、その他の構成は上記脱硝装置１００と同様であるから、その説明を省略し同一構成要素には同一符号を付する。この脱硝装置１５０は、吸着層１０１により吸着できなかった未燃分をＬＩＢＳ装置１０８により計測し、未燃分が所定量以上存在する場合、バイパス管１０２の弁１０４を開け、ダクト３側の弁１０３を閉じるように制御し、未燃分を含む排ガスをバイパスラインＢを介して触媒層５２を通過させることなく排出する。このようにすれば、未燃分が触媒層５２に飛来するのを確実に防止できる。なお、ボイラ２の燃焼が正常に行われている場合でも未燃分は微量に存在するが、この未燃分が触媒層５２に熱損を与える程の量のときに、バイパスラインＢを介して未燃分をバイパスさせるようにすれば充分であり、未燃分が極めて微量で触媒層５２に深刻な熱損を与えない程度であれば未燃分のバイパスは必要でない。
【００３４】
（実施の形態３）
図６は、この発明の実施の形態３に係る脱硝装置を示す構成図である。この脱硝装置２００は、実施の形態１に示した脱硝装置１００の吸着層１０１を省略し、バイパスラインＢのみで未燃分の飛来を防止する点に特徴がある。その他の構成は上記脱硝装置１００と同様であるから、その説明を省略し同一構成要素には同一符号を付する。この脱硝装置１００では吸着層１０１を省略しているため、制御装置１０５は、ＬＩＢＳ装置１０８による未燃分値の計測結果に基づき、未燃分の発生と共にバイパス管１０２の弁１０４を開け、ダクト３側の弁１０３を閉じることで、未燃分を含んだ排ガスを外部に排出する。ＬＩＢＳ装置１０８により未燃分が発生していないと判断した場合は、バイパスラインＢ側の弁１０４を閉じ、ダクト３側の弁１０３を開けて通常のラインに復帰させる。なお、係る構成では未燃分の発生を基準としてバイパスラインＢの開閉制御を行うが、触媒層５２に対して熱損が発生しない限度で未燃分をバイパスさせれば済む。
【００３５】
すなわち、未燃分が存在してもその他の条件が満たされなければ触媒層５２に熱損を与えない場合もあり、これらの条件の下で未燃分を含む排ガスをバイパスさせるようにしても良い。図７は、未燃分発生による熱損の発生過程の一例（油焚きボイラ）を示すフローチャートである。同図に示すように、充分な酸素が存在することを前提とし（ステップＳ１）、未燃ダストが存在し（ステップＳ２）且つ排ガスの温度が規定温度より高いこと（ステップＳ３）を条件とし、これに所定の充分な時間と（ステップＳ４）、未燃分の昇温・発火すること（ステップＳ５）により、熱損が発生する。又は、油ミストが存在し（ステップＳ６）且つ排ガス温度が規定温度より高いこと（ステップＳ７）を条件とし、これに所定の充分な時間と（ステップＳ４）、未燃分が昇温・発火すること（ステップＳ５）によっても、熱損が発生する。
【００３６】
制御装置１０５は、上記条件を満たす場合にバイパス管１０２の開閉制御を行うようにすれば良い。排ガス温度は、ダクト３内に設けた温度計により計測する。また、未燃ダストおよび油ミストの有無は、ＬＩＢＳ装置１０８により計測する。この脱硝装置２００によれば、レーザ法による計測結果に基づき、バイパス管１０２の開閉をリアルタイム制御するので、触媒層５２に未燃分が飛来するのを効果的に抑制でき、触媒層５２の熱損を防止できる。また、吸着材が不要であるので、ランニングコストを低減できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の脱硝装置（請求項１）では、燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を吸着する吸着手段と、吸着手段の上流側に設置され排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、吸着手段と脱硝触媒層との間に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、吸着手段とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段とを備えたので、吸着手段を通過した未燃分はバイパスラインを介して脱硝触媒層をバイパスするので、当該脱硝触媒層に未燃分が飛来するのを極力防止できる。
【００３８】
また、この発明の脱硝装置（請求項２）では、燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を吸着する吸着手段と、吸着手段の下流に設置され排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、吸着手段と脱硝触媒層との間に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、吸着手段とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段とを備えたので、実際に吸着手段を通過した未燃分をバイパスし、脱硝触媒層への飛来を極力防止できる。
【００３９】
また、この発明の脱硝装置（請求項３）では、燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝触媒層と、排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測装置と、脱硝触媒層の上流に設けられ、アンモニアを注入するアンモニア注入ノズルと、未燃分計測装置とアンモニア注入ノズルとの間のダクトから分かれて脱硝触媒層をバイパスさせるバイパスラインと、通常のラインとバイパスラインとを切り換える切換手段と、未燃分計測装置により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、切換手段により通常のラインからバイパスラインに切り換えるように制御する制御手段とを備えたので、バイパスラインをもって脱硝触媒層への未燃分の飛来を極力防止できる。また、吸着手段の交換等の定期的なメンテナンスが不要であるので、ランニングコストを低減できる。
【００４０】
また、この発明の脱硝装置（請求項４）では、前記未燃分計測装置に、レーザ法により未燃分を計測する装置を用いたので、リアルタイムでバイパスラインの切換制御を行うことが可能になり、未燃分の飛来が極力防止されることになる。
【００４２】
また、この発明の脱硝装置（請求項５）では、吸着手段に代えて、脱硝触媒層のダクトの上流に設けられ、排ガス中の未燃分を酸化させて燃焼させる燃焼手段を設けたので、未燃分が脱硝触媒層に飛来するのを防止できると共にメンテナンス性を向上できる。
【００４３】
また、この発明の脱硝方法（請求項６）では、脱硝触媒層により燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝方法であって、前記脱硝触媒層により前記排ガスの脱硝を行う脱硝工程と、前記脱硝工程の上流工程で前記排ガス中の未燃分を吸着する吸着工程と、前記吸着工程の上流工程で前記燃焼器から排出される前記排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測工程と、前記吸着工程と前記脱硝工程の間で未燃分を吸着した後の排ガスにアンモニアを注入するアンモニア注入工程と、前記未燃分計測工程により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、前記吸着工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換えて前記脱硝工程をバイパスさせるバイパス工程とを具備しているので、当該脱硝触媒層に未燃分が飛来するのを極力防止できる。
また、この発明の脱硝方法（請求項７）では、脱硝触媒層により燃焼器から排出される排ガスの脱硝を行う脱硝方法であって、前記脱硝触媒層により前記排ガスの脱硝を行う脱硝工程と、前記脱硝工程の上流工程で前記排ガス中の未燃分を吸着する吸着工程と、前記吸着工程の下流工程で前記燃焼器から排出される前記排ガス中の未燃分を計測する未燃分計測工程と、前記吸着工程と前記脱硝工程の間で未燃分を吸着した後の排ガスにアンモニアを注入するアンモニア注入工程と、前記未燃分計測工程により計測した未燃分値が所定の閾値を超えたとき、前記未燃分計測工程と前記アンモニア注入工程の間から前記脱硝工程後にバイパスするバイパスラインに切り換えて前記脱硝工程をバイパスさせるバイパス工程とを具備しているので、当該脱硝触媒層に未燃分が飛来するのを極力防止できる。
【００４４】
また、この発明の脱硝方法（請求項８）では、前記吸着工程に代えて、前記脱硝工程の上流工程に、前記排ガス中の未燃分を酸化させて燃焼させる燃焼工程を設け、前記燃焼工程により前記排ガス中の未燃分を酸化燃焼させると共に、更に前記燃焼工程に酸素を供給して前記燃焼工程に付着した未燃分を燃焼させるので、燃焼手段の交換頻度が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る脱硝装置を示す構成図である。
【図２】吸着層を示す説明図である。
【図３】吸着材を示す説明図である。
【図４】ＬＩＢＳ装置の一例を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る脱硝装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る脱硝装置を示す構成図である。
【図７】未燃分発生による熱損の発生過程の一例を示すフローチャートである。
【図８】石炭焚きボイラの脱硝設備を示す概略構成図である。
【図９】図８に示した脱硝反応器を示す断面図である。
【図１０】触媒パックを示す構成図である。
【符号の説明】
１００ 脱硝装置
２     ボイラ
３     ダクト
４     アンモニア注入ノズル
５     脱硝反応器
５１   反応容器
５２   触媒層
１０１ 吸着層
１０２ バイパス管
１０３ 弁
１０４ 弁
１０５ 制御装置
１０８ ＬＩＢＳ装置
１０９ 配管
【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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