CN102655927B - 脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

脱硝装置的控制装置(20)具备：向流体投入药剂的药剂投入机构(15)；计测流体的温度分布的温度测定装置(21)；根据由温度测定装置(21)求出的温度分布来算出投入到流体中的药剂的浓度分布的药剂浓度算出部(23)；根据由药剂浓度算出部(23)算出的浓度分布来决定药剂投入机构(15)投入的药剂的流量的药剂流量决定部(24)；对药剂投入机构(15)进行控制，以将药剂流量决定部(24)决定的流量的药剂向流体投入的药剂投入机构控制部(25)。

Description

脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法
技术领域
本发明涉及脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法，尤其是涉及向废气喷雾的还原剂的浓度分布的控制。
背景技术
通常在脱硝装置中，将还原剂喷雾到烟道中的废气中，并使其与催化剂进行化学反应，由此形成为氮和水而将废气中含有的氮氧化物除去。喷雾到废气中的还原剂会蒸发，此时，由于蒸发潜热而废气的温度下降。
还原剂的喷雾状态的调整通过在锅炉设备的试运转时计测被喷雾了还原剂的废气的温度来进行。脱硝装置在锅炉设备试运转时调整还原剂的喷雾状态之后，直接以该状态使用于锅炉设备实际运转。
在专利文献1及专利文献2中公开了光学性地计测被喷雾了还原剂的废气的温度的技术。
作为锅炉设备的实际运转时的还原剂的喷雾状态的控制，通过计测氮氧化物的浓度及还原剂的浓度，来进行喷雾到废气中的还原剂的流量控制(例如，专利文献3及专利文献4)。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平8-233668号公报
【专利文献2】日本特开平6-221932号公报
【专利文献3】日本特开平7-60066号公报
【专利文献4】日本特开2003-290630号公报
然而，专利文献3及专利文献4所记载的发明即使在还原剂的喷雾量恒定的情况下，当喷嘴等发生闭塞等时，还原剂的浓度分布也无法成为所希望的浓度分布，因此，存在脱硝装置的效率劣化的问题。
发明内容
本发明鉴于这种情况而作出，其目的在于提供一种能够将喷雾到流体中的药剂浓度分布形成为所希望的浓度分布的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法。
为了解决上述课题，本发明的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法采用以下的方法。
即，本发明的第一形态的脱硝装置的控制装置具备：向流体投入药剂的药剂投入机构；计测流体的温度分布的温度测定装置；根据由该温度测定装置求出的温度分布来算出投入到流体中的药剂的浓度分布的药剂浓度算出部；根据由该药剂浓度算出部算出的浓度分布来决定所述药剂投入机构投入的药剂的流量的药剂流量决定部；以将该药剂流量决定部决定的流量的药剂向流体投入的方式对所述药剂投入机构进行控制的药剂投入机构控制部。
向流体投入的药剂蒸发，此时，主要利用药剂中包含的溶剂(例如水)的蒸发潜热、溶质(例如，氯化铵或氨)的气化热或升华热来夺取热量，即，通过温度下降而使流体的温度降低。即使在将药剂以气状投入的情况下，也能通过药剂温度与流体温度的温度差来使流体的温度下降。因此，在药剂投入量多的部分的流体中，与其他的区域相比，流体的温度发生局部下降。如此，流体的温度分布反映药剂投入量的流量分布，结果是反映药剂的浓度分布。即，若流体的温度分布成为所希望的温度分布，则可以说药剂投入量的流量分布是所希望的流量分布，从而能够推定为流体与药剂成为所希望的混合状态。
因此，根据由温度测定装置求出的温度分布，算出投入到流体中的药剂的浓度分布，通过药剂流量决定部来决定向流体投入的药剂的流量。决定的流量的药剂通过利用药剂投入机构控制部对药剂投入机构进行控制而向流体投入。因此，能够修正向流体投入的药剂的投入状态。因此，能够将被投入了药剂的流体的浓度分布形成为所希望的浓度分布。
作为药剂投入机构，例如列举有流量控制阀、与流量控制阀连接的喷嘴。
在本发明的第一形态的脱硝装置的控制装置中，优选的是，具备药剂浓度控制机构，该药剂浓度控制机构控制由所述药剂投入机构向流体投入的药剂的浓度，该药剂浓度控制机构控制与药剂混合的稀释剂的流量。
根据该脱硝装置的控制装置，由于利用药剂浓度控制机构来控制与药剂混合的稀释剂的流量，因此不用改变向流体投入的药剂的流量就能够改变药剂的浓度。因此，能够将向流体投入的药剂的液滴直径维持成小且大致均匀。
作为药剂浓度控制机构，例如列举有流量控制阀或泵。
此外，在本发明的第一形态的脱硝装置的控制装置中，优选的是，所述温度测定装置具备：安装在流体流动的流路的一壁面上的受光部；使从另一壁面发出且通过了流体的光向该受光部入射，并对入射到该受光部的光进行分光的分光部；根据由该分光部分光出的光，检测流体的实测吸收光谱的检测部；根据由该检测部检测到的所述实测吸收光谱，算出流体的温度的温度算出部。
根据该脱硝装置的控制装置，在流路仅配置受光部就能够测定流体的温度分布，因此不会妨碍流路中的流体的流动。因此，能够对流体的温度分布进行常时测定。而且，由于测定从壁面发出而通过了流体的光，因此无需使用将测定的光向流体照射的结构。因此，温度测定装置的结构要素少。因此，能够容易且廉价地测定温度分布。
本发明的第二形态的脱硝装置具备：上述任一项所述的控制装置；对由该控制装置控制了流量后的药剂进行引导的多个喷嘴；将由多个该喷嘴喷雾出的流体中的氮氧化物除去的催化剂部。
根据该脱硝装置，由于使用了能够对喷雾到流体中的药剂的浓度分布进行修正的控制装置，因此能够适当地控制喷雾到流体中的药剂的浓度分布，从而能够将形成为所希望的混合状态的流体向催化剂部引导。因此，能够实现脱硝装置的性能改善，提高脱硝效率。
另外，局部温度高的流体部分可以设想为喷嘴发生了闭塞，在计测到的温度分布未成为所希望的温度分布时，可以设想为流体与药剂的混合状态不均匀。因此，能够迅速地进行脱硝装置的维护处置。从而能够提高脱硝装置的运转的可靠性。
另外，由于使用了控制药剂的喷雾量而将药剂与流体形成为所希望的混合状态的控制装置，因此能够防止过量的药剂的投入。因此，能够防止在与催化剂部的反应中未使用的药剂从脱硝装置导出的情况。
另外，在施加了喷雾的药剂的浓度控制时，能够将投入到流体中的药剂的液滴直径维持成小且大致均匀。因此，能够使投入到流体中的药剂充分蒸发。因此，能够更进一步实现脱硝效率的提高。
在本发明的第二形态的脱硝装置中，优选的是，所述药剂是氨、氨与氯化氢的混合物、氨水溶液、尿素水溶液、或氯化氨水溶液中的任一种。
根据该脱硝装置，由于控制了投入到流体中的氨、氨与氯化氢的混合物(例如，氯化铵)、氨水溶液、尿素水溶液、或氯化氨水溶液中的任一者的浓度分布，因此能够使被喷雾了药剂的流体与催化剂部充分地反应。因此，能够形成为在除去氮氧化物的同时能够有效地将流体中的汞除去的脱硝装置。
本发明的第三形态的锅炉设备具备：排出流体的锅炉；对从该锅炉排出的流体进行引导的上述记载的脱硝装置；与从该脱硝装置导出的流体进行热交换的热交换器。
根据该锅炉设备，由于使用了能够防止在反应中未使用的药剂导出的情况的脱硝装置，因此能够防止药剂析出到从脱硝装置导出流体的热交换器中而热交换器发生闭塞的情况。因此，能够提高成套设备运转的可靠性，且容易维护。
另外，由于使用了在氮氧化物的除去方面优异的脱硝装置，因此能够大幅削减从锅炉设备导出的氮氧化物。因此，能够形成为环境负载小的锅炉设备。
本发明的第四形态的脱硝装置的控制方法具备：向流体投入药剂的药剂投入工序；计测流体的温度分布的温度测定工序；根据由该温度测定工序求出的温度分布来算出投入到流体中的药剂的浓度分布的药剂浓度算出工序；根据由该药剂浓度算出工序算出的浓度分布来决定投入的药剂的流量的药剂投入流量决定工序；将该药剂投入流量决定工序决定的流量的药剂向流体投入的药剂投入机构控制工序。
【发明效果】
根据由温度测定装置求出的温度分布来算出投入到流体中的药剂的浓度分布，通过药剂流量决定部来决定向流体投入的药剂的流量。决定的流量的药剂通过利用药剂投入机构控制部对药剂投入机构进行控制而向流体投入。因此，能够修正向流体投入的药剂的投入状态。因此，能够将被投入了药剂的流体的浓度分布形成为所希望的浓度分布。
附图说明
图1是具备本发明的第一实施方式的脱硝装置的锅炉设备的简要结构图。
图2是设置在图1所示的脱硝装置上的喷嘴的配置图。
图3是向图2所示的喷嘴供给还原剂的注入管的配置图。
图4是本发明的第一实施方式的脱硝装置的控制装置的简要结构图。
图5是图4所示的温度测定装置的简要结构图。
图6是表示温度与氨水的喷雾量的关系的图形。
图7是表示在通道内流动的废气的温度分布与氨水的喷雾量的关系的示意图。
图8是本发明的第一实施方式的喷嘴的配置的变形例。
图9表示具备本发明的第二实施方式的药剂浓度控制机构的脱硝装置的简要结构图。
图10是具备本发明的第二实施方式的药剂浓度控制机构的脱硝装置的第一变形例。
图11是具备本发明的第二实施方式的药剂浓度控制机构的脱硝装置的第二变形例。
图12是具备本发明的第二实施方式的药剂浓度控制机构的脱硝装置的第三变形例。
图13是具备本发明的第三实施方式的脱硝装置的锅炉设备的简要结构图。
具体实施方式
[第一实施方式]
图1表示本实施方式的锅炉设备的简要结构图。
锅炉设备1具备：将废气(流体)排出的锅炉2；对从锅炉2排出的废气进行引导的脱硝装置3；从脱硝装置3导出的废气与空气进行热交换的空气热交换器(热交换器)4；通过空气热交换器4将温度下降的废气中的灰尘除去的电气集尘器5；将由脱硝装置3及电气集尘器5净化后的废气导出到锅炉设备1外的烟囱6。
锅炉2使燃料燃烧而排出废气。空气热交换器4使用空气作为冷却介质而与废气进行热交换。由于通过空气热交换器4而废气的温度下降。
电气集尘器5将废气中的灰尘除去。
脱硝装置3将废气中的氮氧化物除去。脱硝装置3具备催化剂(催化剂部)11、喷雾出还原剂的喷嘴(药剂投入机构控制部)13、控制装置(未图示)。催化剂11在被喷雾了还原剂即氨水(药剂)的废气通过时，与废气中的氮氧化物发生反应，将氮氧化物形成为无害的氮和水。催化剂11为蜂窝结构，且设置多个。催化剂11以二氧化钛(TiO2)为主成分，且添加有作为活性成分的钒(V)、钨(W)等。需要说明的是，作为还原剂，有气状和液状这两种，气状中包括氨、氨与氯化氢的混合物(例如氯化铵)，液状中包括氨水溶液、尿素水溶液、氯化氨水溶液，可以适用气状、液状任一者，但在此列举氨水溶液(氨水)为例进行说明。
喷嘴13将氨喷雾到在通道12内流动的废气中。通过药剂供给部8将作为还原剂的氨水向喷嘴13供给。喷嘴13设置在催化剂11的上游侧的通道12内。喷嘴13沿着通道12的宽度方向设置多个。而且，喷嘴13如图2所示那样沿着废气通过的方向(通道12的延伸方向)设置多段(例如，2段)。
喷嘴13的延伸方向的截面形状为长方形形状。喷嘴13在通道12内，向下方延伸。喷嘴13的长度因段的不同而其长度不同。通过使用长度不同的喷嘴13，而能够将氨水向通过了与通道12的延伸方向垂直的面的废气进行喷雾。各喷嘴13与配置在通道12的外侧的注入管14连接。在注入管14与各喷嘴13之间设有流量控制阀(药剂投入机构控制部)15。
如图3所示，注入管14沿着通道12的宽度方向延伸。注入管14具备空气注入管16和还原剂注入管17。还原剂注入管17平行地设置在空气注入管16的下方。空气注入管16具有朝向下方的多个还原剂注入分支管19。还原剂注入管17在各还原剂注入分支管19的中途合流。在还原剂注入管17合流后的各还原剂注入分支管19的下端分别经由流量控制阀15连接有喷嘴13。
各流量控制阀15设置在各还原剂注入分支管19与各喷嘴13之间。流量控制阀15设置成与喷嘴13相同个数。流量控制阀15控制被导向喷嘴13的氨水的流量。
图4表示本实施方式的控制装置的简要结构图。
控制装置20具备：温度测定装置21；算出温度分布的温度分布算出装置22；算出氨水溶液中的氨的浓度分布的药剂浓度分布算出装置(药剂浓度算出部)23；设定氨水的喷雾量的药剂喷雾量设定装置(药剂流量决定部)24；控制流量控制阀15的开度的阀控制装置(药剂投入机构控制部)25。
如图5所示，温度测定装置21使用光纤(受光部)26来测定被喷雾了氨水的废气的温度分布。光纤26设置在构成通道12(参照图4)的壁面12a和与该壁面12a相邻的壁面12b上。
从其他的壁面12c、12d发出、且通过了在通道12内流动的废气后的光向光纤26入射。因此，向光纤26入射的光的一部分由废气中包含的成分例如水蒸气所吸收。入射到光纤26的光被导向温度测定装置21。
被导向到温度测定装置21的光由设置在温度测定装置21内的分光部(未图示)来分光。分光后的光被导向设置在温度测定装置21内的分析部(未图示)。在分析部中，根据实际测量到的发光光谱RS(以下称为“实测发光光谱”。)，取得与规定的波长相关的信号强度的函数。实测发光光谱RS是将从壁面12c、12d发出的光的发光光谱和与在通道12内流动的废气相关的吸收光谱组合而成的光谱。
此外，分析部取得在通道12内流动的废气中包含的水蒸气的理论上的吸收光谱(以下称为“理论吸收光谱”)中的与前述的规定的波长相关的信号强度的函数。水蒸气的理论吸收光谱的信号强度可以作为规定的波长与通道12内的某温度计测位置上的水蒸气的温度的函数来求得。
分析部使用上述的水蒸气的理论吸收光谱的信号强度，来算出通道12内的某温度计测位置上的理论吸收光谱与实测发光光谱RS的误差成为最小的水蒸气的温度。如此，温度测定装置21可以使用由水蒸气等吸收的光的强度来推定温度。
温度分布算出装置22(参照图4)基于由温度测定装置21计测到的废气的波长的结果，来算出被喷雾了氨水的废气的温度分布。
药剂浓度分布算出装置23基于由温度分布算出装置22算出的废气的温度分布，来算出向废气喷雾的氨的浓度分布。
药剂喷雾量设定装置24根据由药剂浓度分布算出装置23算出的氨的浓度分布的结果，决定向废气喷雾的喷雾量。
阀控制装置25根据由药剂喷雾量设定装置24决定的喷雾量，来控制各流量控制阀15的开度。由此，从各流量控制阀15喷雾到废气中的氨水的流量因每个流量控制阀15而不同。
接下来，使用本实施方式的氨水的喷雾量的控制方法进行说明。
从通道12的上方通过多个喷嘴13(参照图1)将氨水喷雾到从锅炉2排出的废气中。被喷雾了氨水的废气在通道12内流动而被导向脱硝装置3(参照图1)。
被喷雾了氨水的废气的温度在被导向脱硝装置3的上游侧由光纤26和温度测定装置21来计测。基于温度测定装置21推定的温度，温度分布算出装置22算出废气的温度分布。
基于由温度分布算出装置22算出的废气的温度分布，药剂浓度分布算出装置23算出散布在废气中的氨的浓度分布。基于算出的废气中的氨的浓度分布的结果，在氨的浓度分布未成为所希望的浓度分布时，药剂喷雾量设定装置24决定从各喷嘴13(参照图1)喷雾的氨水的喷雾量。而且，药剂喷雾量设定装置24以将决定出的氨水的喷雾量从各喷嘴13(参照图1)喷雾到在通道12内流动的废气中的方式，决定各流量控制阀15的开度。
阀控制装置25基于药剂喷雾量设定装置24决定的开度来控制各流量控制阀15。由此，对于通过药剂浓度分布算出装置23算出的从各喷嘴13(参照图3)喷雾到废气中的氨水的喷雾量多的部分，可以减少氨水的喷雾量进行喷雾，而对于算出的喷雾到废气中的氨水的喷雾量少的部分，可以增加氨水的喷雾量进行喷雾。
这里，对氨水的喷雾量的决定方法进行说明。
从锅炉2向通道12导出的废气中的氮氧化物量(mol/h)可以根据脱硝装置3的上游侧的被喷雾氨水之前的氮氧化物的浓度与流速的关系来求出。
以根据所述关系求出的废气中的氮氧化物量(mol/h)与氨水的供给量N(mol/L)之比接近于1的方式将向各喷嘴13供给的氨水的供给量调整成所希望的供给量。然而，在即使供给所希望的供给量的氨水而喷雾到废气中的氨水的喷雾浓度也未成为所希望的浓度分布时，优选改变喷雾量而将氨水的喷雾浓度形成为所希望的浓度分布。
喷雾到废气中的氨水在蒸发时通过蒸发潜热而使废气的温度下降的情况通常已知。
图6示出了表示废气的温度与氨水的喷雾量的图形。图6的纵轴表示氨水的喷雾量，横轴表示被喷雾了氨水的废气的温度。如图6所示，当氨水的喷雾量增多时，蒸发潜热增大，因此废气的温度下降。
使用图6所示的关系，测定被喷雾了氨水的废气的温度分布而算出喷雾到废气中的氨的浓度分布。
需要说明的是，在将氨气喷雾到废气中时，无法得到蒸发潜热产生的温度下降，因此优选在喷嘴13的上游侧设置冷却机构，将氨气冷却之后喷雾到废气中。当氨气的喷雾量增多时，温度差也增大，因此废气的温度下降。若按照各氨气温度而得到废气温度与氨气的喷雾量的关系作为数据，则通过测定被喷雾了氨气的废气的温度分布，就能够算出喷雾到废气中的氨的浓度分布。
图7示出了表示在通道内流动的废气的温度分布与氨水的喷雾量的关系的示意图。
相对于喷雾了氨水前的废气中含有的氮氧化物量(mol/h)，将供给量Nave(mol/L)的氨水喷雾时的氨水的理论的温度下降量的平均值为ΔTave，计测的废气的理论的平均下降温度为Tave。
这里，简易地如图7所示那样将通道12内分割成两部分进行说明。
在被分割成区域30和区域31这两部分的通道12内，在各区域30、31各设有一个喷嘴13。从设置在区域30内的喷嘴13a喷雾到在通道12内流动的废气中的氨水的实际喷雾量为N1(mol/L)。从设置在区域31内的喷嘴13b喷雾到在通道12内流动的废气中的氨水的实际喷雾量为N2(mol/L)。
在废气的下游侧，与通道12的延伸方向垂直的面32上的区域30及区域31的温度分别为T1、T2。需要说明的是，计测到的温度T1、T2与设置在各区域30、31内的喷嘴13a、13b对氨水进行喷雾的位置为大致相同位置。
如图6的图形所示，根据各温度T1、T2的计测结果，能够了解喷雾到废气的氨的浓度分布。在氨的浓度分布不是所希望的浓度分布时，改变喷雾到各区域30、31的废气中的氨水的喷雾量N1、N2。
从各温度T1、T2的计测结果可知各温度下降量ΔT1、ΔT2。由此，能够求出氨水的喷雾变化量ΔN1、ΔN2。通过改变氨水的喷雾变化量ΔN1、ΔN2，能够使各温度T1、T2接近废气的理论性的平均下降温度Tave。
但是，实际上，区域30的废气的温度下降量ΔT1不仅受到氨水的喷雾变化量ΔN1的影响，而且受到区域31的氨水的喷雾变化量ΔN2的影响。而且，区域31的废气的温度下降量ΔT2不仅受到氨水的喷雾变化量ΔN2的影响，而且受到区域30的氨水的喷雾变化量ΔN1的影响。因此，通过增加考虑了这些的修正项来改变氨水的各喷雾量N1、N2，从而能够使各区域30、31的温度T1、T2接近平均下降温度Tave。
如以上所述，根据本实施方式的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法，能起到以下的作用效果。
根据由温度测定装置21求出的温度分布来算出喷雾(投入)到废气(流体)中的氨水(药剂)的浓度分布，通过药剂流量设定装置(药剂流量决定部)24来决定喷雾到废气中的氨水的流量。决定的流量的氨水通过利用阀控制装置(药剂投入机构控制部)25对流量控制阀(药剂投入机构)15进行控制而喷雾到废气中。因此，能够修正喷雾到废气中的氨水的喷雾状态。从而能够将被喷雾了氨水的废气的浓度分布形成为所希望的浓度分布。
在通道12仅配置光纤(受光部)26而测定了废气的温度分布。因此，不会妨碍通道12内的废气的流动。因此，能够对废气的温度分布进行常时测定。
另外，由于测定从通道12的壁面12c、12d发出而通过了废气的光，所以无需使用将测定的光向废气照射的结构。因此，温度测定装置21的结构要素少。从而能够容易且廉价地测定温度分布。
使用了能够修正喷雾到废气中的氨的浓度分布的控制装置20。因此，能够适当地控制喷雾到废气中的氨的浓度分布，并能够将氨水和形成为所希望的混合状态的废气导向催化剂(催化剂部)11。因此，能够实现脱硝装置3的性能改善并提高脱硝效率。
另外，局部温度高的废气部分可以设想为喷嘴13发生了闭塞，在计测到的温度分布未成为所希望的温度分布时，可以设想为废气与氨水的混合状态不均匀。因此，能够迅速地进行脱硝装置3的维护处置。从而能够提高脱硝装置3的运转的可靠性。
另外，由于使用了能够控制氨水的喷雾量而将氨水和废气形成为所希望的混合状态的控制装置20，因此能够防止过量的氨水的喷雾。因此，能够防止在与催化剂11的反应中未使用的氨从脱硝装置3导出的情况。
使用了能够防止在反应中未使用的氨导出的情况的脱硝装置3。因此，能够防止氨析出到从脱硝装置3导出废气的空气热交换器(热交换器)4中而空气热交换器4发生闭塞的情况。因此，能够提高锅炉设备1的运转的可靠性，且容易维护。
另外，由于使用了在氮氧化物的除去方面优异的脱硝装置3，因此能够大幅削减从锅炉设备1导出的氮氧化物。因此，能够形成为环境负载小的锅炉设备1。
需要说明的是，在本实施方式中，作为锅炉设备1进行了说明，但本发明并未限定于此，也可以是化学成套设备等。
另外，喷嘴13如图8所示那样可以改变斜率设置。
[第二实施方式]
以下，说明本发明的第二实施方式。本实施方式的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法在具备药剂浓度控制机构的点上与第一实施方式不同，其他相同。因此，对于同一结构、控制方法，标注同一标号而省略其说明。
图9示出具备本发明的第二实施方式的药剂浓度控制机构的脱硝装置的简要结构图。
这里，作为还原剂的氨(药剂)是使作为基液的氨与对基液进行稀释的稀释水(稀释剂)混合的二液混合方式。喷雾到废气中的氨的浓度通过使稀释水增减而能够改变。
向喷嘴13供给氨的药剂供给部8具备：基液贮存罐41；稀释水贮存罐42；使稀释水升压的稀释水供给用泵43；控制稀释水的流量的稀释水用流量控制阀(药剂浓度控制机构)44；调整稀释水用流量控制阀44的开度的控制装置20；将氨经由各流量控制阀(药剂投入机构)15向各喷嘴(药剂投入机构)13供给的还原剂供给用泵45。
在基液贮存罐41内贮存有氨的基液。在基液贮存罐41上连接有将基液贮存罐41与还原剂供给用泵45之间连接的配管46。
在稀释水贮存罐42内贮存有对氨的基液进行稀释的稀释水。
稀释水供给用泵43使从稀释水贮存罐42导出的稀释水升压。在稀释水供给用泵43的下游侧设有稀释水用流量控制阀44。
还原剂供给用泵45使从配管46导出的规定浓度的氨升压。在还原剂供给用泵45的下游侧连接有与各流量控制阀15连接的配管49。
稀释水用流量控制阀44通过使开度变化而改变通过的稀释水的流量。在稀释水用流量控制阀44的下游侧连接有配管48。配管48与配管46合流。
控制装置20具备对稀释水用流量控制阀44的开度进行控制的稀释水用流量控制阀控制装置(未图示)。
接下来，说明将本实施方式的氨混合成规定浓度的控制方法。
通过还原剂供给用泵45将氨的基液从基液贮存罐41向配管46导出。另一方面，稀释水被从稀释水贮存罐42导向稀释水用供给泵43而升压。升压后的稀释水被导向稀释水用流量控制阀44。
稀释水用流量控制阀44的开度由设置于控制装置20的稀释水用流量控制阀控制装置来控制。以从配管49导向喷嘴13的氨成为所希望浓度的方式控制稀释水用流量控制阀44的开度。从通过稀释水用流量控制阀控制装置控制了开度后的稀释水用流量控制阀44向配管48导出流量被控制后的稀释水。
向配管48导出的流量被控制后的稀释水在引导氨的基液的配管46内合流。在配管46内，氨的基液与稀释水混合成规定浓度的氨。混合成规定浓度后的氨借助还原剂供给用泵45升压而向配管49导出。导出到配管49内的规定浓度的氨从各流量控制阀15导向各喷嘴13而喷雾到废气(流体)中。
如以上所述，根据本实施方式的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法，起到以下的作用效果。
通过稀释水用流量控制阀(药剂浓度控制机构)44来控制与氨(药剂)混合的稀释水(稀释剂)的流量。因此，不用改变投入到废气(流体)中的氨的流量而能够改变氨的浓度。因此，能够将喷雾到废气中的氨的液滴直径维持成小且大致均匀。
另外，在施加喷雾到废气中的氨的浓度控制时，能够将喷雾(投入)到废气中的氨的液滴直径维持成小且大致均匀。因此，能够使喷雾到废气中的氨充分蒸发。因此，能够更进一步实现脱硝装置的脱硝效率的提高。
需要说明的是，在本实施方式中，说明了从配管48向配管46导出的稀释水的流量由稀释水用流量控制阀44控制的情况，但本发明并未限定于此，也可以取代稀释水用流量控制阀44控制稀释水供给用泵的喷出量。
图10作为本实施方式的变形例1，示出了具备药剂浓度控制机构的脱硝装置的简要结构图。
稀释水供给用泵(药剂浓度控制机构)43由控制装置20具备的稀释水用流量控制阀控制装置(未图示)来控制喷出量。由稀释水用流量控制阀控制装置控制了喷出量后的稀释水从稀释水供给用泵43向配管48导出。在配管48中流动的被控制了喷出量的稀释水在配管46内合流。
另外，在本实施方式中，说明了氨的混合在配管46内进行的情况，但也可以如图11所示那样在水槽内混合。
图11作为本实施方式的变形例2，示出了具备稀释水混合用泵的脱硝装置的简要结构图。
基液用供给泵52使从基液贮存罐41导出的氨的基液升压。由基液用供给泵52升压后的氨的基液被导向基液用流量控制阀(药剂浓度控制机构)53。
基液用流量控制阀53控制从基液用供给泵52导出的氨的基液的流量。基液用流量控制阀53由控制装置20具备的稀释水用流量控制阀控制装置(未图示)来控制开度。
混合用水槽54将氨的基液与稀释水混合。通过基液用流量控制阀53而流量被控制后的氨的基液与通过稀释水用流量控制阀44(药剂浓度控制机构)而流量被控制后的稀释水在混合用水槽54内混合。通过在混合用水槽54内将氨的基液与稀释水混合，而氨形成为规定浓度。形成为规定浓度后的氨从混合用水槽54被导向还原剂供给用泵45。
另外，在混合用水槽54内进行氨与稀释水的混合时，如图12所示，也可以通过稀释水用流量控制阀控制装置(未图示)来控制基液供给用泵(药剂浓度控制机构)52及稀释用供给泵(药剂浓度控制机构)43的各喷出量，而形成为规定浓度的氨。
[第三实施方式]
以下，说明本发明的第三实施方式。本实施方式的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法在使用氯化铵水作为还原剂的点上与第一实施方式不同，其他相同。因此，对于同一结构、控制方法，标注同一标号而省略其说明。
图13示出了具备本发明的第三实施方式的脱硝装置的锅炉设备的简要结构图。
脱硝装置3具备脱硝催化剂11a和汞氧化用催化剂11b作为催化剂11。作为还原剂(药剂)，使用氯化铵水。
脱硫装置7将废气中的硫成分除去。
脱硝用催化剂11a由于被喷雾了还原剂即氯化铵水溶液的废气通过，而将废气中的氮氧化物除去。通过脱硝用催化剂11a除去了氮氧化物后的废气被导向汞氧化用催化剂11b。被导向到汞氧化用催化剂11b的废气中的汞与喷雾到废气中的氯化铵水发生反应而形成为氯化汞和水。
由电气集尘器5除去了灰尘后的废气通过脱硫装置7将硫成分除去。由脱硫装置7除去了硫成分后的废气从烟囱6向锅炉设备1外导出。
如以上所述，根据本实施方式的脱硝装置的控制装置、具备该控制装置的脱硝装置、及具备该脱硝装置的锅炉设备、以及脱硝装置的控制方法，能起到以下的作用效果。
控制了喷雾(投入)到废气(流体)中的氯化铵水(药剂)的浓度分布。因此，能够使被喷雾了氯化铵水的废气与催化剂(催化剂部)11a、11b充分反应。因此，能够形成为在除去氮氧化物的同时能够有效地将废气中的汞除去的脱硝装置3。
【标号说明】
1锅炉设备
3脱硝装置
15流量控制阀(药剂投入机构)
20控制装置
21温度测定装置
23药剂浓度分布算出装置(药剂浓度算出部)
24药剂喷雾量设定装置(药剂流量决定部)
25阀控制装置(药剂投入机构控制部)

Claims (7)

1.一种脱硝装置的控制装置，其具备：
供流体流动的通道；
在与所述通道的延伸方向不同的所述通道的宽度方向上设置多个，且分别向在所述通道内流动的流体投入药剂的药剂投入机构；
为了计测被所述药剂投入机构喷雾了药剂的流体的温度分布而分别计测与所述通道的延伸方向垂直的面上的多个区域的温度的温度测定装置；
根据由所述温度测定装置求出的温度分布来算出投入到流体中的药剂的所述垂直的面上的浓度分布的药剂浓度算出部；
根据由所述药剂浓度算出部算出的浓度分布来决定所述药剂投入机构投入的药剂的流量的药剂流量决定部；
对所述药剂投入机构进行控制，以将该药剂流量决定部决定的流量的药剂向流体投入的药剂投入机构控制部。
2.根据权利要求1所述的脱硝装置的控制装置，其中，
具备药剂浓度控制机构，该药剂浓度控制机构控制由所述药剂投入机构向流体投入的药剂的浓度，
所述药剂浓度控制机构控制与药剂混合的稀释剂的流量。
3.根据权利要求1所述的脱硝装置的控制装置，其中，
所述温度测定装置具备：安装在流体流动的流路的一壁面上的受光部；使从另一壁面发出且通过了流体的光向该受光部入射，并对入射到该受光部的光进行分光的分光部；根据由该分光部分光出的光，检测流体的实测吸收光谱的检测部；根据由该检测部检测到的所述实测吸收光谱，算出流体的温度的温度算出部。
4.一种脱硝装置，其具备：
权利要求1所述的控制装置；
对由所述控制装置控制了流量后的药剂进行引导的多个喷嘴；
将由多个该喷嘴喷雾出的流体中的氮氧化物除去的催化剂部。
5.根据权利要求4所述的脱硝装置，其中，
所述药剂是氨、氨与氯化氢的混合物、氨水溶液、尿素水溶液、或氯化氨水溶液中的任一种。
6.一种锅炉设备，其具备：
排出流体的锅炉；
对从该锅炉排出的流体进行引导的权利要求4或5所述的脱硝装置；
与从该脱硝装置导出的流体进行热交换的热交换器。
7.一种脱硝装置的控制方法，其具备：
利用在与通道的延伸方向不同的所述通道的宽度方向上设置多个、且分别向流体投入药剂的药剂投入机构，向在所述通道内流动的所述流体投入药剂的药剂投入工序；
分别计测与所述通道的延伸方向垂直的面上的多个区域的温度，由此计测在所述药剂投入工序中被喷雾了药剂的流体的温度分布的温度测定工序；
根据由该温度测定工序求出的温度分布来算出投入到流体中的药剂的所述垂直的面上的浓度分布的药剂浓度算出工序；
根据由该药剂浓度算出工序算出的浓度分布来决定投入的药剂的流量的药剂投入流量决定工序；
将该药剂投入流量决定工序决定的流量的药剂向流体投入的药剂投入机构控制工序。
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Applicant before: Mit-subishi Heavy Industries Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Kanagawa Prefecture, Japan

Patentee after: Mitsubishi Power Co., Ltd

Address before: Kanagawa Prefecture, Japan

Patentee before: MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder