JP2012091081A - 排煙処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに処理剤を注入し処理対象物に所定の処理を行うことができる排煙処理システムを提供することを課題とする
【解決手段】 複数のバーナ１０３ａ〜１０３ｆを備えるボイラ１０１によって発生する排気ガスに所定の処理を行うために、排気ガスを流す煙道内の所定の位置に配置され該煙道にアンモニアを注入する複数の注入手段１２３，…と、排気ガスに混入させるアンモニアの流量を制御する制御部１４８とを備える排煙処理システムにおいて、制御部１４８は、バーナパターンに基づき、各注入手段１２３，…から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御可能であることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気ガスに処理剤を混入させて処理対象物に所定の処理を行う排煙処理システムに関する。

近年、大気汚染等の環境問題が重視され、各種燃焼系から大気中に放出される排気ガスに含まれる窒素酸化物や硫黄酸化物の許容値として環境基準値が設定されている。これに伴い、火力発電所では、ボイラの燃焼に伴って発生する排気ガスを大気中に放出させるため、煙道上に窒素酸化物を除去する排煙脱硝装置や硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置等が設けられている。これらの装置は、環境基準値よりも高い濃度の窒素酸化物や硫黄酸化物等を含む排気ガスを大気中に放出させないようにしている。

排煙脱硝装置は、排気ガス中に処理剤（還元剤）としてアンモニア（ＮＨ₃）を注入し、脱硝触媒の作用により、排気ガス中の処理対象物としての窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害な窒素（Ｎ₂）と水蒸気（Ｈ₂Ｏ）とに分解する処理を行う乾式アンモニア選択接触還元法による脱硝方式が一般的である（特許文献１参照）。

排煙脱硝装置は、アンモニアを煙道内に注入するアンモニア注入ノズルと、該アンモニア注入ノズルの上流側（ボイラ側）及び下流側（煙道側）に排気ガス中の窒素酸化物の濃度を計測する第１計測手段及び第２計測手段と、触媒を収納する反応器とを備えている。排煙脱硝装置は、アンモニア注入ノズルからアンモニアを煙道内に注入して、煙道内の排気ガスに混入させることにより、排気ガス中に含まれる窒素酸化物と反応させ、窒素酸化物の濃度が環境基準値を越えないように制御している。

排煙脱硫装置は、排気ガス中に処理剤（吸収剤）としてスラリー状の石灰石スラリー（炭酸カルシウム：ＣａＣＯ₃）を噴霧し、排気ガス中の処理対象物としての硫黄酸化物（ＳＯｘ）と接触させて吸収させることにより、硫黄酸化物を除去する処理を行う湿式石灰・石膏法による脱硫方式が一般的である（特許文献２参照）。

排煙脱硫装置は、下部に石灰石スラリーの溜め部が形成され且つ上部に多数のスプレーノズルが設置された吸収塔と、該吸収塔の溜め部の石灰石スラリーを汲み上げスプレーノズルから噴霧させて循環させる循環ポンプとを有している。

特開平８−２３８４１６号公報 特開平１１−１６５０３１号公報

しかし、ボイラから排出される排気ガスは、煙道内でその流れが常に均一となっているわけではなく、部分的に濃度分布が不均一となっている場合がある。特に、ボイラに複数のバーナを備える場合、火炉内のどの位置のバーナを燃焼させ又は消火させるかによって、煙道内の排気ガスの流れが変わることがある。排気ガスの流れが変わると、排気ガスの分布が変わり、すなわち、窒素酸化物の濃度分布が変わる。

例えば、排煙脱硝装置の場合、第１計測手段及び第２計測手段は、所定の位置に固定されて設置されているため、排気ガスの濃度分布が変わることにより各測定点での窒素酸化物濃度の実測値も変わる。窒素酸化物濃度の実測値が変わると、アンモニア注入ノズルから煙道内に注入するアンモニアの総量が変化し、アンモニアの過剰注入や過少注入の原因となり、窒素酸化物の所定の処理を適切に行うことができない場合がある。

また、排気ガスの流れが変わることにより、アンモニア注入ノズルから排気ガスの濃度分布に合わせてアンモニアを煙道内に注入することができず、アンモニアの過剰注入や過少注入の原因となり、窒素酸化物に所定の処理を適切に行うことができない場合がある。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに処理剤を注入し処理対象物に所定の処理を行うことができる排煙処理システムを提供することを課題とする。

本発明に係る排煙処理システムは、複数のバーナを備えるボイラによって発生する排気ガスに所定の処理を行うために、排気ガスを流す煙道内の所定の位置に配置され該煙道に処理剤を注入する複数の注入手段と、排気ガスに混入させる処理剤の流量を制御する制御部とを備える排煙処理システムにおいて、制御部は、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき、各注入手段から煙道内に処理剤を注入する注入量を制御可能であることを特徴とする。

かかる構成によれば、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき想定される各注入手段の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、各注入手段から煙道内に処理剤を注入する注入量を制御することにより、各バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに処理剤を注入し処理対象物に所定の処理を行うことができる。

また、本発明によれば、処理剤を貯蔵する貯蔵手段と、該貯蔵手段に接続される注入手段から注入される処理剤の総量を供給する主配管と、該主配管から分岐して各注入手段に接続される分岐配管と、該分岐配管に設けられ分岐配管の処理剤の流量を調整可能な分岐配管流量調整手段とを更に備え、制御部は、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき、分岐配管流量調整手段の処理剤の流量を調整することで各注入手段から煙道に処理剤を注入する注入量を制御可能であることが好ましい。

かかる構成によれば、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき想定される各注入手段の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、分岐配管の処理剤の流量を調整して各注入手段から煙道内に処理剤を注入する注入量を制御することにより、各バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに処理剤を注入し処理対象物に所定の処理を行うことができる。

また、本発明によれば、注入手段の上流側に設けられ処理前の排気ガスに含まれる処理対象物の濃度を計測可能な第１計測手段と、注入手段の下流側に設けられ処理後の排気ガスに含まれる処理対象物の濃度を計測可能な第２計測手段とを更に備え、制御部は、第１計測手段及び第２計測手段によって計測された処理対象物の濃度を各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき補正し、補正後の処理対象物の補正濃度に基づき、注入手段から煙道に注入される処理剤の総量を演算可能であることが好ましい。

かかる構成によれば、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき想定される第１計測手段及び第２計測手段の計測点での排気ガスの濃度に合わせ、計測された処理対象物の濃度を各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき補正し、補正後の処理対象物の補正濃度に基づき注入手段から煙道に注入される処理剤の総量を制御することができる。

また、本発明によれば、主配管に設けられ主配管の処理剤の総量を調整可能な主配管流量調整手段を更に備え、制御部は、注入手段から煙道に注入される処理剤の総量を主配管流量調整手段で制御可能であることが好ましい。

かかる構成によれば、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき想定される各注入手段の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、主配管の処理剤の流量を調整して各注入手段から煙道内に処理剤を注入する注入量を制御しその処理剤の総量を制御することにより、各バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに処理剤を注入し処理対象物に所定の処理を行うことができる。

また、本発明によれば、処理剤は、アンモニアであり、排気ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアで処理することが好ましい。かかる構成によれば、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき各注入手段の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、各注入手段から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御することにより、各バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスにアンモニアを注入し窒素酸化物を除去する処理を行うことができる。

また、本発明によれば、処理剤は、炭酸カルシウムであり、排気ガスに含まれる硫黄酸化物を炭酸カルシウムで処理することが好ましい。かかる構成によれば、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき各注入手段の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、各注入手段から煙道内に炭酸カルシウムを注入する注入量を制御することにより、各バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに炭酸カルシウムを注入し硫黄酸化物を吸収する処理を行うことができる。

以上の如く、本発明に係る排煙処理システムによれば、バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに処理剤を注入し処理対象物に所定の処理を行うことができるという優れた効果を奏する。

第１実施形態に係る排煙処理システムが適用される石炭焚き火力発電所のシステム系統図を示す。 同実施形態に係る排煙脱硝装置のシステム系統図を示す。 同実施形態に係る排煙脱硝装置に注入するアンモニア流量の制御ブロック図を示す。 第２実施形態に係る排煙脱硝装置のシステム系統図を示す。 同実施形態に係る排煙脱硝装置に注入するアンモニア流量の制御ブロック図を示す。 他の実施形態に係る排煙脱硫装置のシステム系統図を示す。

まず、第１実施形態に係る排煙処理システムが適用される石炭焚き火力発電所のシステム構成について、図１を参酌しつつ説明する。図１は、石炭焚き火力発電所のシステム系統図である。なお、本実施形態に係る排煙処理システムは、石炭焚き火力発電所に適用される例を説明するが、これに限定されるものではなく、石油火力やＬＮＧ火力その他の火力発電所に適用することもできる。

石炭焚き火力発電所は、燃料を燃やして高温・高圧の蒸気を生成するボイラ１０１と、該ボイラ１０１内に空気を供給する押込通風機１０２と、供給された燃料を燃やすバーナ１０３と、ボイラ１０１で生成した高温・高圧の蒸気が吹き付けられることで高速回転するタービン（原動機）１０４と、該タービン１０４に連結しその回転力で起電する発電機１０５と、タービン１０４を回転させた高温・高圧の蒸気を冷却する復水器１０６とを備える。

ボイラ１０１に供給される石炭は、石炭サイロ１１１からバンカ１１２に貯蔵され、微粉炭機１１３で微粉炭に圧砕されて、バーナ１０３から火炉１０７内に供給される。軽油は、軽油タンク１１４に貯蔵され、軽油ポンプ１１５でバーナ１０３から火炉１０７内に供給される。ボイラ１０１に供給される空気は、押込通風機１０２でバーナ１０３から火炉１０７内に供給される。

ボイラ１０１から排出される排気ガスは、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理する排煙脱硝装置１２０と、排気ガスに含まれる微粉や灰を集塵する集塵装置１３０と、排気ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）を処理する排煙脱硫装置１４０と、排気ガスを高所から大気に放出する煙突１５０とを備える。

ボイラ１０１は、複数のバーナ１０３，…を備えている。この複数のバーナ１０３，…には、予備のバーナ１０３が含まれる。予備のバーナ１０３は、通常時は消火しており、常用のバーナ１０３，…の補修時若しくは点検時に、常用のバーナ１０３を消火する換わりに点火して燃焼させるように運用されている。本実施形態に係るバーナ１０３，…は、６台備えており、１台が予備用のバーナ１０３ａ、５台が常用のバーナ１０３ｂ〜１０３ｆとする例を説明する。

バーナ１０３ａ〜１０３ｆは、どのバーナ１０３を点火し、どのバーナ１０３を消火するかによって、ボイラ１０１の下流側の煙道及び排煙脱硝装置１２０、集塵装置１３０、排煙脱硫装置１４０、煙突１５０を流れる排気ガスの流れが変わる。以下、各バーナ１０３ａ〜１０３ｆの燃焼（点火）若しくは消火に関する組み合わせ（各バーナ１０３ａ〜１０３ｆの燃料・消火に関する情報）をバーナパターンと称する。

例えば、バーナパターンＡは、バーナ１０３ａが消火、バーナ１０３ｂ〜１０３ｆが燃焼（点火）とし、バーナパターンＢは、バーナ１０３ｂが消火、バーナ１０３ａ，１０３ｃ〜１０３ｆが燃焼（点火）とし、バーナパターンＣは、バーナ１０３ｃが消火、バーナ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｄ〜１０３ｆが燃焼（点火）とし、バーナパターンＤは、バーナ１０３ｄが消火、バーナ１０３ａ〜１０３ｃ，１０３ｅ，１０３ｆが燃焼（点火）とし、バーナパターンＥは、バーナ１０３ｅが消火、バーナ１０３ａ〜１０３ｄ，１０３ｆが燃焼（点火）とし、バーナパターンＦは、バーナ１０３ｆが消火、バーナ１０３ａ〜１０３ｅが燃焼（点火）とする。なお、バーナ１０３の燃焼容量によっても、その流れは変わるが、本実施形態では１００％の燃焼容量の場合についてのみ説明する。

次に、本実施形態に係る排煙処理システムを適用する排煙脱硝装置１２０について、図２及び図３を参酌しつつ、詳細に説明する。図２は、同実施形態に係る排煙脱硝装置１２０のシステム系統図であり。図３は、同実施形態に係る排煙脱硝装置１２０の制御部１２８のアンモニア注入量の制御ブロック図である。

排煙脱硝装置１２０は、乾式アンモニア選択接触還元法による脱硝方式によるものである。排煙脱硝装置１２０は、図２を示すように、処理剤としてのアンモニアを貯蔵する貯蔵手段（アンモニアタンク）１２１と、該アンモニアを気化させるアンモニア気化器１２２ａと、気化させたアンモニアに空気を混合させるアンモニア・空気混合器１２２ｂと、該アンモニア・空気混合器１２２ｂにアンモニア希釈用空気を供給する押込通風器１２２ｃと、アンモニア・空気混合器１２２ｂで希釈した希釈アンモニア（以下、単に「アンモニア」ともいう）を煙道内に注入する複数の注入手段１２３と、該貯蔵手段１２１に接続される注入手段１２３から注入されるアンモニアの総量を供給する主配管１２４と、該主配管１２４から分岐して各注入手段１２３に接続される分岐配管１２５と、主配管１２４に設けられ主配管１２４のアンモニアの総量を調整可能な主配管流量調整手段１２６ａと、分岐配管１２５に設けられ分岐配管１２５のアンモニアの流量を調整可能な分岐配管流量調整手段１２６ｂと、注入手段１２３の上流側に設けられ処理前の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を計測可能な第１計測手段１２７ａと、注入手段１２３の下流側に設けられ処理後の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を計測可能な第２計測手段１２７ｂと、排気ガスに混入させるアンモニアの流量を制御する制御部１２８と、煙道内に注入されたアンモニアと排気ガスとを反応させる反応器１２９とを備える。

注入手段１２３，…は、複数のバーナ１０３ａ〜１０３ｆを備えるボイラ１０１によって発生する排気ガスに所定の処理を行うために、排気ガスを流す煙道内の所定の位置に配置され該煙道にアンモニアを注入する注入ノズルである。注入手段１２３は、反応器１２９より下流側に設けられ、排気ガスが流れる煙道内の一断面に所定間隔空けて配置されている。注入手段１２３は、排気ガスに対してアンモニアを均一に混入させるように配置させている。よって、排気ガスは、煙道内のどの位置を通過してもいずれかの注入手段１２３から注入されるアンモニアと混合されるようになっている。

主配管流量調整手段１２６ａ及び分岐配管流量調整手段１２６ｂは、制御信号により通過するアンモニア流量を調整可能な流量制御弁である。主配管流量調整手段１２６ａ及び分岐配管流量調整手段１２６ｂは、弁の開閉具合（以下、単に「開度」という）を調整することにより、アンモニアが通過可能な流路面積を変更して、アンモニアの流量を制御することができる。

主配管流量調整手段１２６ａは、アンモニア気化器１２２ａとアンモニア・空気混合器１２２ｂとの間の主配管１２４に設けられる。分岐配管流量調整手段１２６ｂは、他の分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…に対して異なる開度を設定することにより、他の分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…よりも通過可能な流量を増減させることができるようになっている。各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…は、排気ガスの濃度に合わせて煙道内に注入するアンモニアの注入量を調整し煙道内に注入されるアンモニアの濃度を調整するように構成されている。よって、各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…から注入される煙道内のアンモニアの濃度分布は、排気ガスの濃度分布となるように調整される。

第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂは、窒素酸化物濃度を計測可能な排気ガス分析装置である。第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂは、煙道内を通過する排気ガスの窒素酸化物濃度を計測する。第１計測手段１２７ａは、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を計測し、この窒素酸化物濃度の実測値が窒素酸化物の環境基準値を越えないように、窒素酸化物濃度の目標値を設定し、アンモニアの煙道への注入量を制御している。以下、第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂが計測した窒素酸化物濃度を実測値と称する。

制御部１２８は、排煙脱硝装置１２０を中央操作室から遠隔操作する運転制御部１２８ａと、排気ガス中に含まれる窒素酸化物濃度に見合ったアンモニア流量を制御する流量制御部１２８ｂとを備える。

運転制御部１２８ａは、ボイラ１０１の運転を制御するボイラ制御部１０８と流量制御部１２８ｂと電気的に接続されている。運転制御部１２８ａは、ボイラ制御部１０８から受信するバーナパターンに関する信号（以下、単に「バーナパターン信号」と略す）ａを流量制御部１２８ｂに送信し、流量制御部１２８ｂにアンモニア流量を調整させる。

流量制御部１２８ｂは、バーナパターンに基づき分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…のアンモニアの流量を調整することで各注入手段１２３，…から煙道にアンモニアを注入する注入量を制御可能な分布制御部１２８ｃと、第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂによって計測された窒素酸化物の濃度をバーナパターンに基づき補正し、補正後の窒素酸化物の補正濃度値に基づき、注入手段１２３，…から煙道に注入されるアンモニアの総量を演算可能な濃度補正部１２８ｄと、注入手段１２３，…から煙道に注入されるアンモニアの総量を主配管流量調整手段１２６ａで制御可能な総量制御部１２８ｅとを備える。

分布制御部１２８ｃは、運転制御部１２８ａと、各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…と接続されている。分布制御部１２８ｃは、図３に示すように、運転制御部１２８ａからバーナパターン信号ａを受信する受信部１６１と、該受信部１６１に接続され受信部１６１から分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度を選択する開度選択部１６２と、該開度選択部１６２に接続されバーナパターン毎に各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度が記憶されている開度データベース１６３と、開度選択部１６２で選択された各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度に関する制御信号（以下、単に「開度信号」と略す）ｄ，…を各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…に送信する送信部１６４とを備える。受信部１６１及び送信部１６４は、入出力インターフェースであり、開度選択部１６２は、情報処理装置（ＣＰＵ）であり、開度データベース１６３は、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）である。

分布制御部１２８ｃは、運転制御部１２８ａからバーナパターン信号ａを受信し、該バーナパターンに基づき予め設定されている開度となるように開度信号ｄ，…を分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…ごとに送信してアンモニアの流量を制御する。開度データベース１６３は、各注入手段１２３，…から煙道内に注入されるアンモニアの流量が煙道内の排気ガスの濃度分布に対応するように、各注入手段１２３，…に対応する分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度をバーナパターン毎に予め記憶させている。よって、煙道内に注入するアンモニアの濃度分布は、排気ガスの濃度分布に等しくなる。

濃度補正部１２８ｄは、運転制御部１２８ａと、第１計測手段１２７ａと、第２計測手段１２７ｂと、総量制御部１２８ｅとに接続されている。濃度補正部１２８ｄは、運転制御部１２８ａからバーナパターン信号ａを受信する受信部１７１と、該受信部１７１に接続され受信部１７１から受信したバーナパターンに基づき、第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂで計測した窒素酸化物濃度の実測値を補正する演算部１７２と、該演算部１７２に接続されバーナパターン毎の窒素酸化物濃度の実測値の補正係数が記憶されている濃度補正データベース１７３と、演算部１７２で補正された窒素酸化物の補正濃度に関する制御信号（以下、単に「補正濃度信号」と略す）ｂ２，ｃ２を総量制御部１２８ｅに送信する送信部１７４とを備える。受信部１７１及び送信部１７４は、入出力インターフェースであり、演算部１７２は、情報処理装置（ＣＰＵ）であり、濃度補正データベース１７３は、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）である。

濃度補正部１２８ｄは、特定のバーナパターンのときの煙道内の排気ガスの流れを基準にして、煙道内に注入するアンモニア流量を演算する。ここで、特定のバーナパターンとは、常用のバーナ１０３ｂ〜１０３ｆを燃焼させ、予備用のバーナ１０３ａを消火させているバーナパターンＡとする。

濃度補正部１２８ｄは、第１計測手段１２７ａと第２計測手段１２７ｂとからそれぞれ窒素酸化物濃度の実測値に関する信号（以下、単に「実測値信号」と略す）ｂ１，ｃ１を受信するとともに、運転制御部１２８ａからバーナパターン信号ａを受信する。濃度補正部１２８ｄは、バーナパターンがバーナパターンＡからバーナパターンＡ以外のバーナパターンＢ〜Ｆに変更されたと判断すると、排気ガスの流れが変わったことによる第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂの測定点での窒素酸化物濃度の増減を濃度補正データベース１７３の補正係数に基づき補正する。よって、バーナパターンにかかわらず、第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂは、窒素酸化物濃度を同一条件で計測することができるようになる。

総量制御部１２８ｅは、濃度補正部１２８ｄと、主配管流量調整手段１２６ａ，…とに接続されている。総量制御部１２８ｅは、濃度補正部１２８ｄから窒素酸化物濃度の補正濃度信号ｂ２、ｃ２を受信する受信部１８１と、該受信部１８１に接続され受信部１８１から受信した補正濃度信号ｂ２、ｃ２に基づき煙道内に注入するアンモニア流量の総量を演算する流量選択部１８２と、該流量選択部１８２に接続されアンモニア流量の総量に関する制御信号（以下、単に「総量信号」と略す）ｆを主配管流量調整手段１２６ａに送信する送信部１８３とを備える。受信部１８１及び送信部１８３は、入出力インターフェースであり、流量選択部１８２は、情報処理装置（ＣＰＵ）及び記憶装置である。

総量制御部１２８ｅは、濃度補正部１２８ｄで補正された窒素酸化物の補正濃度に基づき排気ガス中の窒素酸化物濃度を環境規制値を充足するために必要となる目標値以下とするために必要なアンモニアの総量を演算する。

反応器１２９は、触媒を収納したケーシング１２９ａと、該ケーシング１２９ａの入口側に設けられる入口側接続ダクト１２９ｂと、ケーシング１２９ａの出口側に設けられる出口側接続ダクト１２９ｃとを備える。

次に、本実施形態に係る排煙処理システムを適用する排煙脱硝装置１２０の制御について、図３を参酌しつつ、詳細に説明する。

ボイラ１０１の運転開始に伴いボイラ制御部１０８からバーナパターン信号ａが運転制御部１２８ａに送信される。運転制御部１２８ａは、流量制御部１２８ｂの分布制御部１２８ｃの受信部１６１及び濃度補正部１２８ｄの受信部１７１に送信される。

分布制御部１２８ｃは、バーナパターン信号ａが受信部１６１を介して開度選択部１６２に入力され、開度データベース１６３からバーナパターンに対応する各分岐配管流量調整手段１２６ｂの開度に関する情報を選択する。分布制御部１２８ｃは、開度選択部１６２から送信部１６４を介してこの分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度信号ｄ，…をを分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…に送信する。

一方、濃度補正部１２８ｄは、バーナパターン信号ａ及び第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂに関する窒素酸化物濃度の実測値信号ｂ１、ｃ１が受信部１７１を介して入力される。バーナパターンが基準となるバーナパターンＡの場合は、窒素酸化物濃度の実測値を補正せず、送信部１７４を介して総量制御部１２８ｅに送信される。バーナパターンがバーナパターンＡ以外のバーナパターンＢ〜Ｆの場合、濃度補正データベース１７３から補正係数ｅ１，ｅ２を選択し、窒素酸化物濃度の実測値を補正する（ｂ２＝ｂ１＋ｅ１、ｃ２＝ｃ１＋ｅ２）。濃度補正部１２８ｄは、この補正結果を補正濃度信号ｂ２，ｃ２として総量制御部１２８ｅに送信部１７４を介して送信する。

総量制御部１２８ｅは、濃度補正部１２８ｄから受信した窒素酸化物濃度の実測値信号ｂ１，ｃ１又は補正濃度信号ｂ２，ｃ２が受信部１８１を介して入力され、該実測値信号ｂ１，ｃ１又は補正濃度信号ｂ２，ｃ２に基づき流量選択部１８２でアンモニア流量の総量を演算する。総量制御部１２８ｅは、この演算結果を総量信号ｆとして送信部１８３を介して各主配管流量調整手段１２６ａｂに送信する。

以上のように、バーナパターンに基づき想定される各注入手段１２３，…の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、各注入手段１２３，…から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御することにより、各バーナ１０３ａ〜１０３ｆの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスにアンモニアを注入し窒素酸化物を除去する処理を行うことができる。

また、バーナパターンに基づき想定される各注入手段１２３，…の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、分岐配管１２５のアンモニアの流量を調整して各注入手段１２３，…から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御することにより、各バーナ１０３ａ〜１０３ｆの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスにアンモニアを注入し窒素酸化物に所定の処理を行うことができる。

また、バーナパターンに基づき想定される第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂの計測点での排気ガスの濃度に合わせ、計測された窒素酸化物の濃度をバーナパターンに基づき補正し、補正後の窒素酸化物の補正濃度に基づき注入手段１２３，…から煙道に注入されるアンモニアの総量を制御することができる。

また、バーナパターンに基づき想定される各注入手段１２３，…の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、主配管１２４のアンモニアの流量を調整して各注入手段１２３，…から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御しそのアンモニアの総量を制御することにより、各バーナ１０３ａ〜１０３ｆの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスにアンモニアを注入し窒素酸化物に所定の処理を行うことができる。

次に、第２実施形態に係る排煙処理システムを適用する排煙脱硝装置１２０について、図４，５を参酌しつつ、詳細に説明する。図４は、同実施形態に係る排煙脱硝装置１２０のシステム系統図である。図５は、同実施形態に係る排煙脱硝装置１２０の制御部１２８のアンモニア注入量の制御ブロック図である。なお、第２実施形態に係る排煙処理システムの排煙脱硝装置１２０は、主配管流量調整手段１２６ａを備えておらず、そのために流量制御部１２８ｂの分布制御部２２８ｃの制御が異なること以外は、第１実施形態に係る排煙処理システムと同じ構成であり、同じ構成の部分については、同様の符号を用いてその説明を省略する。

流量制御部１２８ｂは、図４に示すように、分布制御部２２８ｃと、濃度補正部１２８ｄと、総量制御部１２８ｅとを備える。分布制御部２２８ｃは、運転制御部１２８ａと、総量制御部１２８ｅとに接続されている。

分布制御部２２８ｃは、図５に示すように、運転制御部１２８ａと、各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…と、総量制御部１２８ｅとに接続されている。分布制御部２２８ｃは、運転制御部１２８ａからバーナパターン信号ａを受信する第１受信部２６１ａと、総量制御部１２８ｅから総量信号ｆを受信する第２受信部２６１ｂと、第１受信部２６１ａに接続され第１受信部２６１ａから分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度を選択する第１開度選択部２６２ａと、該第１開度選択部２６２ａに接続されバーナパターン毎に各分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度が記憶されている開度データベース１６３と、第１開度選択部２６２ａで選択された開度に設定した場合の各分岐配管流量調整手段１２６ｂを通過するアンモニア流量の総量が総量制御部１２８ｅで選択されたアンモニア流量となるように、すべての分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度を一律に変更する第２開度選択部２６２ｂと、該第２開度選択部２６２ｂで選択された各分岐配管流量調整手段１２６ｂの開度に関する制御信号（以下、単に「第２開度信号」と略す）を各分岐配管流量調整手段１２６ｂに送信する送信部１６４とを備える。第１受信部２６１ａ，第２受信部２６１ｂ及び送信部１６４は、入出力インターフェースであり、第１開度選択部２６２ａ及び第２開度選択部２６２ｂは、情報処理装置（ＣＰＵ）であり、開度データベース１６３は、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）である。

次に、本実施形態に係る排煙処理システムを適用する排煙脱硝装置１２０の制御について、図５を参酌しつつ、詳細に説明する。

ボイラ１０１の運転開始に伴いボイラ制御部１０８からバーナパターン信号ａが運転制御部１２８ａに送信される。運転制御部１２８ａは、流量制御部１２８ｂの分布制御部２２８ｃの第１受信部２６１ａ及び濃度補正部１２８ｄの受信部１７１に送信される。

分布制御部２２８ｃは、バーナパターン信号ａが第１受信部２６１ａを介して第１開度選択部２６２ａに入力され、開度データベース１６３からバーナパターンａに対応する各分岐配管流量調整手段１２６ｂの開度に関する情報を選択する。分布制御部２２８ｃは、第１開度選択部２６２ａから第２開度選択部２６２ｂにこの分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度信号ｄ，…を入力する。

一方、濃度補正部１２８ｄは、受信部１７１に送信されるバーナパターン信号ａ、窒素酸化物濃度の実測値信号ｂ１，ｃ１に基づき窒素酸化物濃度の実測値を補正し、実測値信号ｂ１，ｃ１若しくは補正濃度信号ｂ２、ｃ２を総量制御部１２８ｅに送信部１７４を介して送信する。

総量制御部１２８ｅは、濃度補正部１２８ｄから送信される実測値信号ｂ１，ｃ１若しくは補正濃度信号ｂ２、ｃ２に基づき流量選択部１８２でアンモニア流量の総量を演算する。総量制御部１２８ｅは、この総量信号ｆを送信部１８３を介して分布制御部２２８ｃの第２受信部２６１ｂに送信する。

分布制御部２２８ｃは、第２受信部２６１ｂを介して総量信号ｆが第２開度選択部２６２ｂに入力されると、第１開度選択部２６２ａで選択された開度を設定した場合の各分岐配管流量調整手段１２６ｂを通過するアンモニア流量の総量が総量制御部１２８ｅで選択されたアンモニア流量の総量となるように、すべての分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度を一律に変更する。この分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の第２開度信号ｄ２，…を送信部１６４を介して分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…に送信する。

以上のように、バーナパターンに基づき想定される各注入手段１２３，…の注入個所での排気ガスの濃度に合わせ、各注入手段１２３，…から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御することにより、各バーナ１０３ａ〜１０３ｆの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスにアンモニアを注入し窒素酸化物を除去する処理を行うことができる。また、本実施形態に係る排煙処理システムは、主配管流量調整手段１２６ａを設けることなく、分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度を制御することにより、アンモニアの分布制御に加えて総量制御も行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、各バーナ１０３ａ〜１０３ｆのバーナパターンに基づき、各注入手段１２３，…から煙道内にアンモニアを注入する注入量を制御する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、排煙処理システムは、各バーナが部分負荷運転等に対応すべく、バーナの台数を制御する場合であって、各バーナのうち燃焼している台数又は消火している台数などの各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づいて制御されてもよい。また、排煙処理システムは、更に、燃焼しているバーナ若しくは消火しているバーナの位置又は燃焼容量などの各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づいて制御されてもよい。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、バーナパターンＡ（常用のバーナのみ燃焼している場合）のときを基準として、バーナパターンＡ以外のバーナパターンＢ〜Ｆのときに窒素酸化物濃度の実測値を補正する濃度補正部１２８ｄを備える例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、濃度補正部は、基準となるバーナパターンを設けることなく、各第１計測手段及び第２計測手段の測定点での排気ガス（処理対象物）の濃度分布との関係において補正係数がバーナパターン毎に設定されているようにしてもよい。例えば、補正係数は、第１計測手段及び第２計測手段の測定点を流れる排気ガスの濃度分布が最も高い位置と重なる場合を１にして、これより排気ガスの濃度分布が最も高い位置からずれることにより濃度が低下する場合に、その低下の程度に合わせて窒素酸化物濃度を高くなるように補正すべく、１以上とするようにしてもよい。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、濃度補正部１２８ｄが第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂから受信した窒素酸化物濃度の実測値信号ｃ１，ｂ１の受信のタイミングに関係なくバーナパターンａに基づき補正する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、バーナパターンａが変更されてからの、分布制御部１２８ｃが各分岐配管流量調整手段１２６ｂの開度の制御が完了するまでの時間と、濃度補正部１２８ｄが第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂが計測した窒素酸化物濃度の実測値の補正を開始するまでの時間との間にタイムラグが生じる場合（若しくは、そのタイムラグが無視できないような場合）、そのタイムラグ分の遅延回路部を濃度補正部１２８ｄの受信部１７１に備えるようにして、バーナパターンａに基づき分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度が調整された後の窒素酸化物濃度の実測値を基に濃度補正部１２８ｄで窒素酸化物濃度を補正し、総量制御部１２８ｅでアンモニア流量の総量を選択することができるようにしてもよい。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、排煙脱硝装置に注入する処理剤（還元剤）にアンモニアを用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、排煙脱硝装置に注入する処理剤は、アンモニア水及び尿素水（接触還元法又は無接触還元法）などの還元剤であってもよい。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、処理剤にアンモニアを用いて排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去する排煙脱硝装置に適用する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本排煙処理システムは、処理剤に石灰（炭酸カルシウム）、石膏、及び、石灰石等の吸収剤を用いて排気ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する排煙脱硫装置に適用するようにしてもよいし、排煙脱硝装置と排煙脱硫装置との両方に適用するようにしてもよい。

また、排煙脱硫装置に注入する処理剤は、水酸化ナトリウム又は炭酸ナトリウム（水酸化ナトリウム法）、アンモニア（アンモニア吸収法、電子ビーム法、酸化マンガン法）、水酸化マグネシウム（水酸化マグネシウム法）、活性炭又は活性コークス（活性炭吸着法）などの吸収剤であってもよい。

本発明に係る排煙処理システムを排煙脱硫装置に適用する場合について、図６を参酌しつつ説明する。図６は、排煙脱硫装置１４０のシステム系統図である。排煙脱硫装置１４０は、処理剤としての石灰石（炭酸カルシウム）を貯蔵する貯蔵手段と、該貯蔵手段からスラリー状にした石灰石スラリーを吸収塔１４９に注入する複数の注入手段（スプレーノズル）１４３と、該貯蔵手段に接続される注入手段１４３から注入される石灰石スラリーの総量を供給する主配管１４４と、該主配管１４４から分岐して各注入手段１４３に接続される分岐配管１４５と、主配管１４４に設けられ主配管１４４の石灰石スラリーの総量を調整可能な主配管流量調整手段１４６ａと、注入手段１４３の上流側に設けられ処理前の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を計測可能な第１計測手段１４７ａと、注入手段１４３の下流側に設けられ処理後の排気ガスに含まれる硫黄酸化物の濃度を計測可能な第２計測手段１４７ｂと、主配管１４４を流れる石灰石スラリーのＰＨ値を計測可能なＰＨ計測手段１４７ｃと、排気ガスに混入させる石灰石スラリーの流量を制御する制御部１４８と、煙道内に注入された石灰石スラリーと排気ガスとを反応させる吸収塔１４９とを備える。

制御部１４８は、排煙脱硝装置１４０を中央操作室から遠隔操作する運転制御部１４８ａと、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物濃度に見合った石灰石スラリー流量を制御する流量制御部１４８ｂとを備える。

流量制御部１４８ｂは、第１計測手段１４７ａ及び第２計測手段１４７ｂによって計測された硫黄酸化物の濃度をバーナパターンに基づき補正し、補正後の硫黄酸化物の補正濃度値とＰＨ計測手段１４７ｃのＰＨ値とに基づき、注入手段１４３，…から煙道に注入される石灰石スラリーの総量を演算可能な濃度補正部１４８ｄと、注入手段１４３，…から煙道に注入される石灰石スラリーの総量を主配管流量調整手段１４６ａで制御可能な総量制御部１４８ｅとを備える。

上記実施形態に係る排煙脱硝装置１２０と同様の総量制御を行うことにより、排煙脱硫装置１４０の石灰石スラリーの流量を制御することができる。すなわち、排煙脱硫装置１４０は、バーナパターンに基づき注入手段１４３での排気ガスの流量に合わせて、各注入手段１４３から吸収塔１４９内に石灰石スラリーを注入する注入量の総量を制御することにより、各バーナの燃焼・消火の状況に合わせて排気ガスに石灰石スラリーを注入し硫黄酸化物を除去する処理を行うことができる。なお、排煙脱硝装置１２０と同様に、分岐配管１４５に設けられ分岐配管１４５の石灰石スラリーの流量を調整可能な分岐配管流量調整手段を備えるようにして、各注入手段１４３…からの石灰石スラリーの注入量を制御するようにしてもよい。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、第１計測手段１２７ａ及び第２計測手段１２７ｂを１台ずつ備える排煙脱硝装置１２０に適用する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１計測手段及び第２計測手段は、複数設置する場合であっても、所定の測定位置に固定されており、想定される排気ガスのすべての流れに対応して設置されているわけではない。よって、本発明に係る排煙処理システムは、第１計測手段及び第２計測手段が１台ずつ備える場合に限定されず、１台以上備える場合についても適用することができる。

上記実施形態に係る排煙処理システムは、分岐配管流量調整手段１２６ｂ，…の開度を調整することによりその流量を調整する流量調整弁である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、分岐配管流量調整手段は、複数備える注入手段の注入可能な数量を選択することにより、その処理剤の注入量及び濃度分布を調整するようにしてもよい。

１０１…ボイラ、１０２…押込通風器、１０３，１０３ａ〜１０３ｆ…バーナ、１０４…タービン、１０５…発電機、１０６…復水器、１０７…火炉、１０８…ボイラ制御部、１１１…石炭サイロ、１１２…バンカ、１１３…微粉炭機、１１４…軽油タンク、１１５…軽油ポンプ、１２０…排煙脱硝装置、１３０…集塵装置、１４０…排煙脱硫装置、１５０…煙突、１２１…貯蔵手段、１２２ａ…アンモニア気化器、１２２ｂ…アンモニア・空気混合器、１２２ｃ…押込通風器、１２３…注入手段、１２４…主配管、１２５…分岐配管、１２６ａ…主配管流量調整手段、１２６ｂ…分岐配管流量調整手段、１２７ａ…第１計測手段、１２７ｂ…第２計測手段、１２８…制御部、１２８ａ…運転制御部、１２８ｂ…流量制御部、１２８ｃ…分布制御部、１２８ｄ…濃度補正部、１２８ｅ…総量制御部、１２９…反応器、１２９ａ…反応器ケーシング、１２９ｂ…入口側接続ダクト、１２９ｃ…出口側接続ダクト、１６１…受信部、１６２…開度選択部、１６３…開度データベース、１６４…送信部、１７１…受信部、１７２…演算部、１７３…濃度補正データベース、１７４…送信部、１８１…受信部、１８２…流量選択部、１８３…送信部、２２８ｃ…分布制御部、２６１ａ…第１受信部、２６１ｂ…第２受信部、２６２ａ…第１開度選択部、２６２ｂ…第２開度選択部、１４３…注入手段、１４４…主配管、１４５…分岐配管、１４６ａ…主配管流量調整手段、１４７ａ…第１計測手段、１４７ｂ…第２計測手段、１４７…ＰＨ計測手段、１４８…制御部、１４８ａ…運転制御部、１４８ｂ…流量制御部、１４８ｃ…分布制御部、１４８ｄ…濃度補正部、１４８ｅ…総量制御部、１４９…吸収塔、ａ…バーナパターンに関する信号（バーナパターン信号）、ｂ１…（入口側）窒素酸化物濃度の実測値（実測値信号）、ｂ２…（入口側）窒素酸化物濃度の補正濃度に関する制御信号（補正濃度信号）、ｃ１…（出口側）窒素酸化物濃度の実測値（実測値信号）、ｃ２…（出口側）窒素酸化物濃度の補正濃度に関する制御信号（補正濃度信号）、ｄ…開度に関する制御信号（開度信号）、ｄ２…開度に関する制御信号（第２開度信号）、ｅ１…（入口側）窒素酸化物濃度の補正係数、ｅ２…（出口側）窒素酸化物濃度の補正係数、ｆ…アンモニア流量の総量に関する制御信号（総量信号）

Claims (6)

1. 複数のバーナを備えるボイラによって発生する排気ガスに所定の処理を行うために、排気ガスを流す煙道内の所定の位置に配置され該煙道に処理剤を注入する複数の注入手段と、排気ガスに混入させる処理剤の流量を制御する制御部とを備える排煙処理システムにおいて、
   制御部は、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき、各注入手段から煙道内に処理剤を注入する注入量を制御可能であることを特徴とする排煙処理システム。
2. 処理剤を貯蔵する貯蔵手段と、該貯蔵手段に接続される注入手段から注入される処理剤の総量を供給する主配管と、該主配管から分岐して各注入手段に接続される分岐配管と、該分岐配管に設けられ分岐配管の処理剤の流量を調整可能な分岐配管流量調整手段とを更に備え、
   制御部は、各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき、分岐配管流量調整手段の処理剤の流量を調整することで各注入手段から煙道に処理剤を注入する注入量を制御可能である請求項１に記載の排煙処理システム。
3. 注入手段の上流側に設けられ処理前の排気ガスに含まれる処理対象物の濃度を計測可能な第１計測手段と、注入手段の下流側に設けられ処理後の排気ガスに含まれる処理対象物の濃度を計測可能な第２計測手段とを更に備え、
   制御部は、第１計測手段及び第２計測手段によって計測された処理対象物の濃度を各バーナの燃焼・消火に関する情報に基づき補正し、補正後の処理対象物の補正濃度に基づき、注入手段から煙道に注入される処理剤の総量を演算可能である請求項１又は２に記載の排煙処理システム。
4. 主配管に設けられ主配管の処理剤の総量を調整可能な主配管流量調整手段を更に備え、
   制御部は、注入手段から煙道に注入される処理剤の総量を主配管流量調整手段で制御可能である請求項３に記載の排煙処理システム。
5. 処理剤は、アンモニアであり、排気ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアで処理する請求項１〜４のいずれか１項に記載の排煙処理システム。
6. 処理剤は、炭酸カルシウムであり、排気ガスに含まれる硫黄酸化物を炭酸カルシウムで処理する請求項１〜４のいずれか１項に記載の排煙処理システム。

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