CN103170224A

CN103170224A - 焚烧设备中的还原剂供给方法及还原剂供给装置

Info

Publication number: CN103170224A
Application number: CN 201210576564
Authority: CN
Inventors: 古林通孝; 臼谷彰浩; 江本纯一; 氏原龙秀; 白石裕司; 杉村枝里子; 新井忠幸
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN103170224B; JP2013132566A; JP5769614B2

Abstract

本发明提供一种焚烧设备中的还原剂供给方法及还原剂供给装置，所述还原剂供给方法为了使从焚烧炉（1）排出的排气中NO_X的浓度在目标值以下，使用从排气处理通路部（3）排出的排气量，计算出由脱硝部入口侧的供给用喷嘴（31）供给的氨供给量（F_NH3），同时根据与该焚烧炉（1）的氨浓度的规定值相对应的氨供给浓度（C_NH3）求出氨供给量（F′_RED），并且在以基于排气量所求得的氨供给量（F_NH3）进行氨的供给时，当基于排气量的氨供给量（F_NH3）超过基于规定值的氨供给量（F′_RED）的情况下，以该基于规定值的氨供给量（F′_RED）供给氨。

Description

焚烧设备中的还原剂供给方法及还原剂供给装置

技术领域

本发明涉及一种还原剂供给方法及还原剂供给装置，其用于供给氨等还原剂，能降低从焚烧炉排出的气体中氮氧化物（NO_X）的浓度。

背景技术

在大气污染防治法中，规定了从焚烧炉中排出的氮氧化物（NO_X）的排放标准（例如，250ppm；以氧为12%换算），但是，根据场所不同，还设定有比该排放标准更严格的自主限定值（例如，100ppm；以氧为12%换算）。

但是，面向低碳社会或循环型社会的形成，即使在废弃物处理领域也在重视发电量的提高。

作为提高发电量的方法，有不采用使用了催化剂的脱硝技术，而将在排气再热器中使用的蒸汽用于发电的方法，即采用无脱硝催化剂技术的垃圾焚烧设备（例如，参见日本专利公开公报特开平07-49112号公报）。

发明内容

即使是使用上述无脱硝催化剂技术的垃圾焚烧设备，也希望提高其脱硝率，如果为了提高无脱硝催化剂技术，增加作为还原剂的氨的供给量，那么在排气中氨排泄浓度上升例如超过10ppm时，会产生来自氨的白烟。

如果焚烧炉中的燃烧状态发生变化，产生的氮氧化物的量也发生变化，因此，作为还原剂的氨的供给量也发生变化。

因此，需要掌握排气中的氮氧化物的量，优化氨的供给量，但是，存在难以在焚烧炉内准确测定氮氧化物的量的问题。

因此，本发明的目的是提供一种还原剂供给方法及还原剂供给装置，其通过由排气量预测氮氧化物，能够在抑制氨排泄浓度的同时，始终获得较高的脱硝率。

为了解决上述问题，本发明的第一点涉及一种还原剂的供给方法，其用于降低焚烧设备的排气中的氮氧化物的浓度，所述焚烧设备具有焚烧炉及排气处理通路部，所述焚烧炉设有燃烧废弃物的燃烧室及将在该燃烧室产生的排气导至外部的烟道；所述排气处理通路部将从该焚烧炉排出的排气导至大气侧，且在途中设有排气处理器；

从被排气处理通路部排出的排气量中减去供给至该排气处理通路部的水、空气量等流体流量，求出焚烧炉出口侧的排气量（F_GAS），

通过将求得的排气量（F_GAS）代入下述公式（U1）中，求出在靠近供给还原剂的位置处的氮氧化物浓度（C_NOx-in），

C_NOx-in=A1×F_GAS+A2…（U1）

其中，A1及A2为常数，

将上述求得的氮氧化物浓度（C_NOx-in）及作为目标值的氮氧化物浓度（C_NOx-out）代入下述公式（U2）中，求得脱硝率x，

x=1-[C_NOx-out/｛C_NOx-in×（21-12）/(21-C_O2)｝]…（U2）

其中，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度，

基于表示预先求得的脱硝率x和为了达到该脱硝率x的还原剂的当量比（还原剂/氮氧化物）λ之间关系的数据，求出与上述公式（U2）求得的脱硝率x相对应的当量比λ，

将上述当量比λ代入下述公式（U3）中，求出基于排气量的还原剂供给量（F_RED），

F_RED=10^-6×F_GAS×(1-C_H2O)×C_NOx-in×λ…（U3）

其中，C_H2O为焚烧炉出口侧的含水量，

同时，将与从该焚烧设备排出的排气中的还原剂浓度的规定值相对应的还原剂供给浓度（C_RED）代入下述公式（U4）中，求出基于该规定值的还原剂供给量（F′_RED），

F′_RED=10^-6×C_RED×F_GAS×(1-C_H2O)…（U4）

并且，以基于上述排气量求得的还原剂供给量（F_RED）进行还原剂的供给时，基于排气量的还原剂供给量（F_RED）超过基于规定值的还原剂供给量（F′_RED）的情况下，以基于该规定值的还原剂供给量（F′_RED）供给还原剂。

另外，本发明的第二点是在上述第一点的还原剂供给方法中，使用下述公式（V1）作为求出在靠近供给位置处的氮氧化物浓度的公式的方法，

C_NOx-in=B1×F_GAS+B2×C_O2+B3…（V1）

其中，B1、B2及B3为常数、C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度。

另外，本发明的第三点是在上述第一点的还原剂供给方法中，测量排气处理通路部出口侧的排气中的氮氧化物浓度（C_NOx-s），将该测得的氮氧化物浓度（C_NOx-s）代入下述公式（W1）中，从而修正靠近供给位置处的氮氧化物浓度（C_NOx-in），求出修正氮氧化物浓度（C_NOx-in-M），同时使用该求得的修正氮氧化物浓度（C_NOx-in-M）修正脱硝率x，

C_NOx-in-M=（C_NOx-s/C_NOx-out）×C_NOx-in…（W1）。

另外，本发明的第四点是在上述第一点的还原剂供给方法中，使用氨、氨稀释水溶液及尿素稀释水溶液中任意一种作为还原剂。

进一步地，本发明的第五点涉及一种还原剂供给装置，其用于降低焚烧设备的排气中氮氧化物浓度，所述焚烧设备具有焚烧炉及排气处理通路部；所述焚烧炉设有燃烧废弃物的燃烧室及将在该燃烧室产生的排气导至外部的烟道；所述排气处理通路部将从该焚烧炉排出的排气导至大气侧，且在途中设有排气处理器；

所述还原剂供给装置具有还原剂供给用喷嘴、水量测量仪及空气量测量仪、排气量测量仪、氧浓度计及还原剂控制部；所述还原剂供给用喷嘴向焚烧炉的烟道内供给还原剂；所述水量测量仪及空气量测量仪测量通过排气处理通路部供给的水量及空气量；所述排气量测量仪测量排气处理通路部出口侧的排气量；所述氧浓度计测量排气处理通路部出口侧的氧浓度；所述还原剂控制部通过输入以所述排气量测量仪测得的排气量及以所述氧浓度计测得的氧浓度，控制还原剂供给量；

所述还原剂控制部由出口侧排气量计算部、入口侧氮氧化物浓度计算部、脱硝率计算部、当量比计算部、第一还原剂供给量计算部、第二还原剂供给量计算部及还原剂供给量选择部构成；

所述出口侧排气量计算部，从以排气量测量仪测得的排气量中，减去以水量测量仪及空气量测量仪测得的流体流量，求出焚烧炉出口侧的排气量（F_GAS）；

所述入口侧氮氧化物浓度计算部，通过将以所述出口侧排气量计算部求得的排气量（F_GAS）代入下述公式（U1）中，求出在靠近还原剂供给位置处的氮氧化物浓度（C_NOx-in），

C_NOx-in=A1×F_GAS+A2…（U1）

其中，A1及A2为常数；

所述脱硝率计算部，通过将以所述入口侧氮氧化物浓度计算部求得的氮氧化物浓度（C_NOx-in）及作为目标值的氮氧化物浓度（C_NOx-out）代入下述公式（U2）中，求出脱硝率x，

x=1-[C_NOx-out/｛C_NOx-in×（21-12）/（21-C_O2）｝]…（U2）

其中，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度；

所述当量比计算部，基于表示预先求得的脱硝率x和为了达到该脱硝率x的还原剂的当量比（还原剂/氮氧化物）λ之间关系的数据，求出与通过上述公式（U2）求得的脱硝率x相对应的当量比λ；

所述第一还原剂供给量计算部，将上述当量比λ代入下述公式（U3）中，求出基于排气量的还原剂供给量（F_RED），

F_RED=10^-6×F_GAS×(1-C_H2O)×C_NOx-in×λ…（U3）

其中，C_H2O为焚烧炉出口侧的含水量；

所述第二还原剂供给量计算部，将与从该焚烧设备排出的排气中的氨浓度的规定值相对应的还原剂供给浓度（C_RED）代入下述公式（U4）中，求出基于该规定值的还原剂供给量（F′_RED），

F′_RED=10^-6×C_RED×F_GAS×(1-C_H2O)…（U4）；

所述还原剂供给量选择部，比较基于上述排气量及规定值求得的两个还原剂供给量（F_RED、F′_RED），当基于排气量的还原剂供给量（F_RED）在基于规定值的还原剂供给量（F′_RED）以下的情况下，选择基于排气量的还原剂供给量（F_RED）；在基于排气量的还原剂供给量（F_RED）超过基于规定值的还原剂供给量（F′_RED）的情况下，选择基于规定值的还原剂供给量（F′_RED）。

另外，本发明的第六点是在上述第五点的还原剂供给装置中，使用下述公式（V1）作为在入口侧氮氧化物浓度计算部中所使用的公式，

C_NOx-in=B1×F_GAS+B2×C_O2+B3…（V1）

其中，B1、B2及B3为常数，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度。

另外，本发明的第七点是在上述第五点的还原剂供给装置中，设置氮氧化物浓度计，其测量排气处理通路部出口侧的排气中的氮氧化物浓度（C_NOx-s）；

在还原剂控制部具有氮氧化物浓度修正部，其通过将以上述氮氧化物浓度计测得的氮氧化物浓度（C_NOx-s）代入下述公式（W1）中，求出所得的修正氮氧化物浓度（C_NOx-in-M）；

并且，基于以该氮氧化物浓度修正部求得的修正氮氧化物浓度（C_NOx-in-M）修正脱硝率x，

C_NOx-in-M=（C_NOx-s/C_NOx-out）×C_NOx-in…（W1）。

另外，本发明的第八点是在上述第五点的还原剂供给装置中，使用氨、氨稀释水溶液及尿素稀释水溶液中任意一种作为还原剂。

根据上述还原剂供给方法及还原剂供给装置，在利用靠近还原剂供给位置处的焚烧炉内的氮氧化物浓度，求出向排气中供给的还原剂供给量时，由于是基于从焚烧炉排出的排气量求出焚烧炉内的氮氧化物浓度，即不使用测量仪即可通过计算求出焚烧炉内的氮氧化物浓度，因此能够准确求出还原剂的供给量。并且，在还原剂的供给量超过由焚烧设备排出的排气中的规定值的情况下，可将供给量设定为使其在规定值以下，可切实地防止例如还原剂为氨的情况下从烟囱中产生白烟。

附图说明

图1为表示本发明的实施例中的焚烧设备的整体概略结构图。

图2为表示该焚烧设备中还原剂供给装置的还原剂控制部的概略结构的框图。

图3为表示该焚烧设备的还原剂供给方法中所使用的当量比与脱硝率之间关系的图表。

图4为表示在基于该还原剂供给装置的、运转状态下的氮氧化物浓度与氨排泄浓度的图表。

具体实施方式

下面，根据图1~图4说明本发明实施例的焚烧设备中的还原剂供给方法及还原剂供给装置。

首先，说明本实施例的具备还原剂供给装置的焚烧设备的整体概略结构。

该焚烧设备如图1所示，大致划分为由焚烧炉1、排气处理通路部3及烟囱4构成，同时具备还原剂供给装置5；所述焚烧炉1焚烧废弃物；所述排气处理通路部3具有排气处理器2，所述排气处理器2用于导出从焚烧炉1排出的气体，并降低该排气的温度，同时除去排气中所含有的飞灰等粉尘；所述烟囱4用于将在该排气处理通路部3除去了粉尘等的排气排放到大气中；所述还原剂供给装置5用于向由焚烧炉产生的排气中供给（也可以称为“吹入”）作为还原剂的氨（NH₃），进行脱硝，降低作为有害物质的氮氧化物（NO_X）的浓度。此外，在以下说明中，在含有氮氧化物的语句较长的情况下，以及认为NO_X的表示方式易于理解的情况下，以NO_X表示氮氧化物。另外，作为还原剂，除氨之外，还可以使用氨稀释水溶液或尿素稀释水溶液，但在以下的说明中，以氨进行说明。此外，关于权利要求书的权利要求所记载的公式中的英文脚标，使用表示还原剂的“RED”，但使用表示氨的“NH3”，进行说明。

所述燃烧炉1由燃烧室12以及第一烟道13、第二烟道14及第三烟道15构成，所述燃烧室12设置在炉体11内的下部，用于燃烧废弃物；所述第一烟道13、第二烟道14及第三烟道15配置在该燃烧室12的上方并处于垂直方向，用于将在该燃烧室12中产生的排气导出至外部。此外，配置在燃烧室12上方的第一烟道13及第二烟道14是垂直方向的通道，且设置成倒U字形状，另外这些烟道上分别设有锅炉部。即，第一烟道13的下端在燃烧室12的上面开口，同时第一烟道13的上端与第二烟道14的上部以半圆形相连接，进一步地第二烟道14的下端与同样在垂直方向上设置的第三烟道15的下端入口侧相连接。

在所述排气处理通路部3中，作为排气处理器2，设有降温塔（也有不设置的情况）21和袋式除尘器22；所述降温塔21用于在导出从焚烧炉1的第三烟道15排出的排气的同时供给水，降低排气温度；所述袋式除尘器22导出在该降温塔21中降低了温度的排气，并除去粉尘。此外，还设有排气管道23，其通过该降温塔21及袋式除尘器22，将来自焚烧炉1的排气导出至烟囱4。

接着，说明还原剂供给装置5，但首先说明作为NO_X还原剂的氨的供给部分。

向炉体11的第一烟道13及第二烟道14的上方半圆形连接部附近为800~1000℃的高温范围的排气中供给作为还原剂的氨，即在无催化剂脱硝中，向在可获得高脱硝性能的800~900℃的温度区域的排气中供给作为还原剂的氨。例如，如图1所示，在三个位置（并不限于三个位置，可根据焚烧的垃圾的性质进行增减）且在烟道的横截面上，分别配置能够供给氨的供给用喷嘴（也称为喷射用喷嘴）31。此外，为了能在烟道的横截面（a、b、c）上均匀地供给氨，沿着该横截面（a、b、c）且在其左右两侧配置多个供给用喷嘴31，但将分别代表对应于一个横截面左右两侧的供给用喷嘴31称为第一供给用喷嘴（31A）、第二供给用喷嘴（31B）、第三供给用喷嘴（31C），并进行说明。

即，在形成两个烟道13、14的中间的间隔壁11a的上部位置，沿着水平方向的横截面a，配置第一供给用喷嘴31A；在间隔壁11a的上端部，沿着前侧倾斜方向的横截面b，配置第二供给用喷嘴31B；在间隔壁11a的上端部，沿着后侧倾斜方向的横截面c，配置第三供给用喷嘴31C。

具体地，在同一设置截面上，在其左右侧壁部，以间隔0.2~2m范围的距离，在多个位置配置供给用喷嘴31，同时在排气的流动方向上，间隔1~3m范围的距离，在多个位置（多个段）（在本实施例中为三个位置，但如前所述，并不限于三个位置）配置供给用喷嘴31。另外，设置这些供给用喷嘴31，使其喷射方向为水平方向至朝向排气气流的上游呈60度的角度范围内。这是因为通过将氨供给于排气气流的上游，使作为还原剂的氨在排气中均匀地扩散。

接着，在后述的控制来自于这些供给用喷嘴31的氨供给量时，由于要根据该供给位置处的排气温度而进行控制，因此设有能够测量各供给部分温度的第一~第三温度计36（36A、36B、36C）（作为温度计，例如使用热电偶）。此外，可使温度计的设置位置仅为一个，其他位置根据该测量温度进行计算等而推算得到。

在上述各供给用喷嘴31上连接有能够供给氨及蒸气的流体供给用配管32，其具有还原剂控制部34，控制设置在其途中的流量控制阀33的打开程度。

此外，下面，将靠近供给作为还原剂的氨的位置称为脱硝部入口侧，将供给了氨后的位置称为脱硝部出口侧，进行说明。另外，关于脱硝部出口侧，也可被称为第三烟道出口侧（也是锅炉部出口侧）或焚烧炉出口侧。

接着，为了以优选量供给作为还原剂的氨，对所需的测量仪进行说明。

即，在排气处理通路部3的出口侧，具体为袋式除尘器22的出口侧的排气管道23上，设有能够测量排气量的排气量测量仪41。另外，在排气处理通路部3的降温塔21中，水被雾化，也可测量供给的水量及雾化用空气量。进一步地，在靠近袋式除尘器22的一侧，供给用于吹入排气处理用试剂的空气，也对该空气量进行测量。

这样一来，在排气处理通路部3上，分别在多个位置供给水、空气等流体，但为了简单说明，分别图示一根与该排气处理通路部3连接的水供给管42及空气供给管43（参见图1），同时在水供给管42及空气供给管43上分别设有水量测量仪44及空气量测量仪45。

另外，分别设有NO_X浓度计（氮氧化物浓度计）46及氧浓度计47，其测量从排气处理通路部3排出的排气中的NO_X浓度及氧浓度。

进一步地，在第三烟道15的出口侧设有水分计48，其测量焚烧炉出口的排气中的含水量。此外，也可使用预先测量的排气中的含水量的测量值（采集的排气中，含水量的测量值），代替使用所设置的水分计的测量值。

另外，在还原剂供给装置5中，如前所述，具有还原剂控制部34，其用于根据燃烧状态供给还原剂，但在说明还原剂的供给方法后，说明该结构。

下面，说明还原剂的供给方法。

首先，通过从以排气量测量仪41测得的排气量中，减去以水量测量仪44及空气量测量仪45测得的水量及空气量（也可概括称为流体流量，另外关于水，可使用蒸气量即作为气体的量的值），求出焚烧炉出口侧的排气量（F_GAS）（m³N/h·湿（m³N/h·wet））。

接着，通过将该排气量（F_GAS）代入下述公式（1）中，求出在作为靠近还原剂供给位置的脱硝部入口侧处的NO_X浓度（C_NOx-in）（ppm·干（ppm·dry））。

C_NOx-in=A1×F_GAS+A2…（1）

上述式中，A1及A2为常数。

此外，该公式（1）是通过下述内容求得的，即实际运转焚烧炉，并实际测量焚烧炉出口侧（脱硝部出口侧）的排气量和脱硝部入口侧的NO_X浓度，根据大量测量数据，使用例如最小二乘法等求出表示两者关系的一次方程式。例如，在某个焚烧炉的情况下，A1为0.00311，A2为90.1。

另外，此时，求出第三烟道出口侧（锅炉部出口侧），换言之焚烧炉出口侧的氧浓度。即，由以排气量测量仪41测得的排气量和以氧浓度计47测得的氧浓度，求出从排气处理通路部3排出的排气中的总氧量，同时根据以水量测量仪44测得的水量、以空气量测量仪45测得的空气量及以水分计48测得的含水量值，求出这些流体中所含的附加氧量，接着通过从上述总氧量中减去附加氧量，求出焚烧炉出口侧的氧浓度。

接着，通过将上述NO_X浓度（C_NOx-in）及作为在焚烧炉出口的目标值的NO_X浓度（C_NOx-out）（ppm·干）代入下述公式（2）中，计算脱硝率x。此外，脱硝率是指从脱硝部入口侧的NO_X浓度（C_NOx-in）中减去焚烧炉出口侧（脱硝部出口侧）的目标值的NO_X浓度（C_NOx-out），再除以脱硝部入口侧的NO_X浓度（C_NOx-in）而得到的，下述公式（2）为考虑了以氧为12%换算得到的。

x=1-[C_NOx-out/｛C_NOx-in×（21-12）/（21-C_O2）｝]…（2）

其中，公式（2）中，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度（%）（使用干燥值（dry值））。

接着，使用上述求得的脱硝率x，从表示预先求得的氨对NO_X目标值的当量比（氨/NO_X）λ与脱硝率x之间关系的图表（也可以是数值数据），求出与脱硝率x相对应的当量比λ。此外，氨对NO_X浓度的当量比（氨/NO_X）λ与脱硝率x之间的关系，例如图3的图表所示，根据氨供给位置处的排气温度，预先通过计算求得。当然，每隔规定时间，使用温度计36测量氨供给位置处的排气温度。此外，如图3所示的图表，是例如在第二供给用喷嘴（31B）位置且根据温度求得的，当然，根据氨供给位置的不同而不同。

接着，将上述求得的当量比λ代入下述公式（3）中，求出氨供给量（F_NH3）（m³N/h），

F_NH3=10^-6×F_GAS×(1-C_H2O)×C_NOx-in×λ…（3）

其中，公式（3）中，C_H2O为焚烧炉出口侧的含水量，使用配置在第三烟道15出口侧的水分计48测得。此外，也可使用预先测量排气中含水量的含水量值，代替使用水分计48的测量值。

而且，与上述氨供给量的计算同时进行通过下述公式（4）求出氨供给量（F′_RED），该氨供给量（F′_RED）能够得到与用于防止白烟化的规定值（例如10ppm）相对应的脱硝部入口侧的氨供给浓度（C_HN3：200~300ppm·干），

F′_RED=10^-6×C_NH3×F_GAS×(1-C_H2O)…（4）；

接着，比较上述求得的两个氨供给量（F_NH3、F′_RED），通常选择基于排气量的氨供给量（F_NH3），但当基于排气量的氨供给量（F_NH3）超过基于规定值的氨供给量（F′_RED）的情况下，选择该基于规定值的氨供给量（F′_RED）。

即，以上述选择出的氨供给量，由供给用喷嘴31向焚烧炉1内供给氨。

此外，上述公式（1）所使用的NO_X浓度（C_NOx-in）为计算值，因此将实际测得的（每隔规定时间进行测量）NO_X浓度（C_NOx-s）代入下述公式（5）进行修正，将该修正浓度（C_NOx-in-M）（ppm·干）代入上述公式（2）中，修正脱硝率x，

C_NOx-in-M=（C_NOx-s/C_NOx-out）×C_NOx-in…（5）。

另外，在焚烧炉1内配置的供给用喷嘴31，可根据燃烧负荷选择所使用的喷嘴。

具体地说，在燃烧负荷小的情况下，排气流路的上游侧为850℃左右，因此由第一供给用喷嘴31A供给氨；在燃烧负荷为中等程度的情况下，排气流路的下游侧为850℃左右，因此由第二供给用喷嘴31B供给氨；在燃烧负荷大的情况下，排气流路的更下游侧为850℃左右，因此由第三供给用喷嘴31C供给氨（例如，使用蒸气供给）。即，根据燃烧负荷，在排气的流动方向上，从上游侧至下游侧依次改变所使用的供给用喷嘴31。

另外，关于在焚烧炉1内供给的氨，可以以100%的液体供给氨，或者伴随蒸气或空气供给氨。作为伴随介质，在使用过热蒸气或饱和蒸气的情况下，设其供给速度即喷射速度为1/2音速~音速范围内。另外，由喷嘴供给（喷射）的氨液体的平均粒径为10~500μm的范围内，同时在这种情况下的喷嘴前端的口径优选在2~20mm的范围内。进一步地，供给氨的喷嘴使用800~1000℃范围内，优选使用800~950℃范围内。

根据上述供给方法，对还原剂控制部34的结构进行如下说明。

即，上述还原剂控制部34，如图2所示，其由出口侧排气量计算部51、入口侧NO_X浓度计算部52、氧浓度计算部53、脱硝率计算部54、当量比计算部55、第一还原剂供给量计算部56、第二还原剂供给量计算部57、还原剂供给量选择部58及脱硝率修正部59构成；

所述出口侧排气量计算部51，从以排气量测量仪41测得的排气量中，减去以水量测量仪44及空气量测量仪45测得的水、空气等流体流量，求出焚烧炉出口侧的排气量（F_GAS）；

所述入口侧NO_X浓度计算部52，将以所述出口侧排气量计算部51求得的排气量（F_GAS）代入下述公式（6）中，求出脱硝部入口侧的NO_X浓度（C_NOx-in），

C_NOx-in=A1×F_GAS+A2…（6）

其中，公式（6）中，A1及A2为常数；

所述氧浓度计算部53，输入以上述排气量测量仪41测得的排气量、以氧浓度计47测得的氧浓度、以水量测量仪44测得的水量、以空气量测量仪45测得的空气量及以水分计48测得的含水量值（也可使用预先测量的含水量值），计算出焚烧炉出口侧的氧浓度；

所述脱硝率计算部54，通过将上述NO_X浓度（C_NOx-in）及焚烧炉出口侧的作为目标值的NO_X浓度（C_NOx-out）代入下述公式（7）中，计算脱硝率x，

x=1-[C_NOx-out/｛C_NOx-in×（21-12）/（21-C_O2）｝]…（7）

其中，公式（7）中，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度；

所述当量比计算部55，使用上述求得的脱硝率x，由预先求得的氨对NO_X的当量比（氨/NO_X）λ与脱硝率x之间关系的图表（例如，如图3所示）（也可是数值数据），求出与该脱硝率x相对应的当量比λ；

所述第一还原剂供给量计算部56，将上述所求得的当量比λ代入下述公式（8）中，求出基于排气量的氨供给量（F_NH3），

F_NH3=10^-6×F_GAS×(1-C_H2O)×C_NOx-in×λ…（8）

其中，公式（8）中，C_H2O为焚烧炉出口侧的含水量（由水分计48测得的值；此外也可以使用预先测量好的含水量值）；

所述第二还原剂供给量计算部57，在与上述氨供给量的计算同时进行下述计算：将与从烟囱4排出的氨排泄浓度的规定值（例如10ppm等的规定值，或附加规定值）相对应的脱硝部入口侧的氨供给浓度（C_NH3）代入下述公式（9）中，求出基于规定值的氨供给量（F′_RED），

F′_RED=10^-6×C_NH3×F_GAS×(1-C_H2O)…（9）；

所述还原剂供给选择部58，比较上述求得的两个氨供给量（F_NH3、F′_RED），通常选择基于排气量的氨供给量（F_NH3），但当该基于排气量的氨供给量（F_NH3）超过基于规定值的氨供给量（F′_RED）的情况下，选择基于规定值的氨供给量（F′_RED）；

所述脱硝率修正部59，将以设在处理通路部出口侧的NO_X浓度计46测得的排气中的NO_X浓度（C_NOx-s）代入下述公式（10）中，通过计算，修正NO_X浓度（C_NOx-in），并基于修正后的修正浓度（C_NOx-in-M），修正脱硝率x。此外，作为C_NOx-s，可以采用10秒~1小时的移动平均值，

C_NOx-in-M=（C_NOx-s/C_NOx-out）×C_NOx-in…（10）。

当然，所述还原剂控制部34，在输入以各测量仪器测得的温度、NO_X浓度、排气量、水量、空气量、氧浓度、含水量等各测量值的同时，向控制氨的供给量的流量控制阀33输出这里所求得的氨供给量。

根据上述还原剂供给方法及还原剂供给装置，在向从焚烧炉排出的排气中，供给还原剂从而降低氮氧化物的浓度时，根据从焚烧炉排出的排气量求出供给的还原剂的量，即能够不使用测量仪器，求出焚烧炉内氮氧化物的浓度，所以能够得到优化的还原剂的供给量，并且，在求出还原剂的供给量时，在供给量超过其规定值的情况下，优先采用基于该规定值的还原剂的供给量，因此能够切实地防止还原剂的供给量超过规定值的情况下所产生的危害，例如还原剂为氨的情况下可防止产生白烟。具体的数值数据如图4所示。即，从图4可知，在氨排泄浓度（NH₃排泄量）为作为规定值的10ppm以下的状态下，能够将焚烧炉出口侧的氮氧化物浓度（例如，1小时移动平均值）稳定地维持在40ppm以下。

另外，在上述实施例中，在求出作为靠近还原剂供给位置的脱硝部入口侧的NO_X浓度时，使用了公式（1），但考虑到焚烧炉出口侧的氧浓度的情况下，尤其是如图1的虚线所示，通过设在第三烟道15出口侧（或者第二烟道14内或第三烟道15内）的激光式氧浓度计49（49′），直接测量氧浓度（湿值）（C_O2）的情况下，也可使用下述公式（11），

C_NOx-in=B1×F_GAS+B2×C_O2+B3…（11）

其中，公式（11）中，B1、B2及B3为常数。

Claims

1.一种焚烧设备中的还原剂供给方法，其用于抑制焚烧设备的排气中氮氧化物的产生，所述焚烧设备具有焚烧炉及排气处理通路部；所述焚烧炉设有燃烧废弃物的燃烧室及将在该燃烧室产生的排气导至外部的烟道；所述排气处理通路部将从该焚烧炉排出的排气导至大气侧，且在途中设有排气处理器；其特征在于，

从被排气处理通路部排出的排气量中减去供给至该排气处理通路部的水、空气量等流体流量，求出焚烧炉出口侧的排气量F_GAS；

通过将该求得的排气量F_GAS代入下述公式（U1）中，求出在靠近还原剂供给位置处的氮氧化物浓度C_NOx-in，

C_NOx-in=A1×F_GAS+A2…（U1）

其中，A1及A2为常数；

将上述求得的氮氧化物浓度C_NOx-in及作为目标值的氮氧化物浓度C_NOx-out代入下述公式（U2）中，求出脱硝率x，

x=1-[C_NOx-out/｛C_NOx-in×（21-12）/（21-C_O2）｝]…（U2）

其中，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度；

根据表示预先求得的脱硝率x与为了达到该脱硝率x的还原剂的当量比λ之间关系的数据，求出与通过所述式（U2）求得的脱硝率x相对应的当量比λ，所述当量比为还原剂/氮氧化物；

将上述当量比λ代入下述公式（U3）中，求出基于排气量的还原剂供给量F_RED，

F_RED=10^-6×F_GAS×(1-C_H2O)×C_NOx-in×λ…（U3）

其中，C_H2O为焚烧炉出口侧的含水量；

同时，将与从该焚烧设备排出的排气中的还原剂浓度的规定值相对应的还原剂供给浓度C_RED代入下述公式（U4）中，求出基于该规定值的还原剂供给量F′_RED，

F′_RED=10^-6×C_RED×F_GAS×(1-C_H2O)…（U4）；

并且，以基于上述排气量求得的还原剂供给量F_RED进行还原剂的供给时，在基于排气量的还原剂供给量F_RED超过基于规定值的还原剂供给量F′_RED的情况下，以基于该规定值的还原剂供给量F′_RED供给还原剂。

2.如权利要求1所述的焚烧设备中的还原剂供给方法，其特征在于，使用下述公式（V1）作为求出在靠近供给位置处的氮氧化物浓度的公式，

C_NOx-in=B1×F_GAS+B2×C_O2+B3…（V1）

其中，B1、B2及B3为常数，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度。

3.如权利要求1所述的焚烧设备中的还原剂供给方法，其特征在于，测量排气处理通路部出口侧的排气中的氮氧化物浓度C_NOx-s，将该测得的氮氧化物浓度C_NOx-s代入下述公式（W1）中，从而修正在靠近供给位置处的氮氧化物浓度C_NOx-in，求出修正氮氧化物浓度C_NOx-in-M，同时使用该求得的修正氮氧化物浓度C_NOx-in-M修正脱硝率x，

C_NOx-in-M=（C_NOx-s/C_NOx-out）×C_NOx-in…（W1）。

4.如权利要求1所述的焚烧设备中的还原剂供给方法，其特征在于，使用氨、氨稀释水溶液及尿素稀释水溶液中的任意一种作为还原剂。

5.一种焚烧设备中的还原剂供给装置，其用于抑制焚烧设备的排气中的氮氧化物的产生，所述焚烧设备具有焚烧炉及排气处理通路部；所述焚烧炉设有燃烧废弃物的燃烧室及将在该燃烧室产生的排气导至外部的烟道；所述排气处理通路部将从该焚烧炉排出的排气导至大气侧，且在途中设有排气处理器；其特征在于，

所述还原剂供给装置具有还原剂供给用喷嘴、水量测量仪及空气量测量仪、排气量测量仪、氧浓度计及还原剂控制部；所述还原剂供给用喷嘴向焚烧炉的烟道内供给还原剂；所述水量测量仪及空气量测量仪测量通过排气处理通路部供给的水量及空气量；所述排气量测量仪测量排气处理通路部出口侧的排气量；所述氧浓度计测量排气处理通路部出口侧的氧浓度；所述还原剂控制部输入以上述排气量测量仪测得的排气量及以上述氧浓度计测得的氧浓度，控制还原剂的供给量；

所述出口侧排气量计算部，从以排气量测量仪测得的排气量中，减去以水量测量仪及空气量测量仪测得的流体流量，求出焚烧炉出口侧的排气量F_GAS；

所述入口侧氮氧化物浓度计算部，通过将以该出口侧排气量计算部求得的排气量F_GAS代入下述公式（U1）中，求出在靠近还原剂供给位置的氮氧化物浓度C_NOx-in，

C_NOx-in=A1×F_GAS+A2…（U1）

其中，A1及A2为常数；

所述脱硝率计算部，将以上述入口侧氮氧化物浓度计算部求得的氮氧化物浓度C_NOx-in及作为目标值的氮氧化物浓度C_NOx-out代入下述公式（U2）中，求出脱硝率x，

x=1-[C_NOx-out/｛C_NOx-in×（21-12）/（21-C_O2）｝]…（U2）

其中，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度；

所述当量比计算部，根据表示预先求得的脱硝率x与为了达到该脱硝率x的还原剂的当量比λ之间关系的数据，求出与以上述公式（U2）求得的脱硝率x相对应的当量比λ，所述当量比为还原剂/氮氧化物；

所述第一还原剂供给量计算部，将所述当量比λ代入下述公式（U3）中，求出基于排气量的还原剂供给量F_RED，

F_RED=10^-6×F_GAS×(1-C_H2O)×C_NOx-in×λ…（U3）

其中，C_H2O为焚烧炉出口侧的水含量；

所述第二还原剂供给量计算部，将与从该焚烧设备排出的排气中的还原剂浓度的规定值相对应的还原剂供给浓度C_RED代入下述公式（U4）中，求出基于该规定值的还原剂供给量F′_RED，

F′_RED=10^-6×C_RED×F_GAS×(1-C_H2O)…（U4）

所述还原剂供给选择部，比较基于所述排气量及规定值求得的两个还原剂供给量F_RED、F′_RED，当基于排气量的还原剂供给量F_RED在基于规定值的还原剂供给量F′_RED以下的情况下，选择基于排气量的还原剂供给量F_RED；在基于排气量的还原剂供给量F_RED超过基于规定值的还原剂供给量F′_RED的情况下，选择基于规定值的还原剂供给量F′_RED。

6.如权利要求5所述的焚烧设备中的还原剂供给装置，其特征在于，使用下述公式（V1）作为在入口侧氮氧化物浓度计算部中所使用的公式，

C_NOx-in=B1×F_GAS+B2×C_O2+B3…（V1）

其中，B1、B2及B3为常数，C_O2为焚烧炉出口侧的氧浓度。

7.如权利要求5所述的焚烧设备中的还原剂供给装置，其特征在于，

设置氮氧化物浓度计，测量排气处理通路部出口侧的排气中的氮氧化物浓度C_NOx-s；

还原剂控制部具有氮氧化物浓度修正部，通过将以所述氮氧化物浓度计测得的氮氧化物浓度C_NOx-s代入下述公式（W1）中，求出所得的修正氮氧化物浓度C_NOx-in-M；

并且，根据以该氮氧化物浓度修正部求得的修正氮氧化物浓度C_NOx-in-M，修正脱硝率x，

C_NOx-in-M=（C_NOx-s/C_NOx-out）×C_NOx-in…（W1）。

8.如权利要求5所述的焚烧设备中的还原剂供给装置，其特征在于，使用氨、氨稀释水溶液及尿素稀释水溶液中的任意一种作为还原剂。