JP6076894B2

JP6076894B2 - ガス成分濃度分布測定装置及び排ガス脱硝システム

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Publication number: JP6076894B2
Application number: JP2013273585A
Authority: JP
Inventors: 安武　聡信; 聡信安武; 塚原　千幸人; 千幸人塚原; 杉山　友章; 友章杉山; 翼宮▲崎▼
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015127686A

Description

本発明は、ガス成分濃度分布測定装置及び排ガス脱硝システムに関するものである。

従来、配合ガスに含まれる特定物質の濃度測定を行う装置としてレーザ式ガス分析計が知られている。このレーザ式ガス分析計は、気体状のガス分子がそれぞれ固有の光吸収波長を有するという特性を利用し、特定物質が含まれるガスにレーザ光を照射し、その特定波長の吸光量から特定物質の濃度を測定するものである。

下記特許文献１には、アンモニアを含むガスが流通する配管ユニットからガスを吸引し、吸引したガスをレーザ式ガス分光計に導いてガス中に含まれるアンモニア濃度を測定する技術が開示されている。

特許文献２には、煙道の内部に挿入されて排ガスを採取するサンプリング管と、サンプリング管に対して加熱導管を介して接続されるフローセルユニットと、フローセルユニットに接続されるレーザ式ガス分析計とを備えるアンモニア濃度測定装置が開示されている。特許文献２に開示されているアンモニア濃度測定装置では、サンプリング管の内部に三酸化硫黄（ＳＯ₃）を吸着するがアンモニアを通過させる吸着剤を装填し、排ガスから三酸化硫黄を除去したガスをレーザ式ガス分析計に導入させることで、アンモニアの測定精度を向上させている。

特開２０１２−８００８号公報特開２０１０−２３６８７７号公報

特許文献１、２に開示されているサンプリング方式の濃度測定装置では、以下のような問題点がある。
ガスを吸引して測定用の配管に導く際、測定の高速化が困難である。
ガスを測定用の配管に引き込んだ後に濃度測定を行うことから、配管を流通しているガスと測定管に引き込まれたガスの状態（例えば、水分濃度、温度等）が異なってしまい、測定精度が低下する。
流通ガスを局所的に採取して濃度測定を行うため、局所的なガス濃度測定はできても、濃度分布を取得することができない。また、サンプリング箇所を逐次変えて濃度測定を行えば、濃度分布を取得することは可能であるが、位置毎にガスの吸引、排出が必要となり、作業が煩雑であるとともに時間がかかる。

よって、例えばボイラ装置の排ガス中の窒素酸化物を脱硝する際に、ガス成分濃度分布を的確に把握して、効率的な脱硝を行うことができる排ガス脱硝システムの出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中の窒素酸化物を脱硝する際に、ガス成分濃度分布を的確に把握して、効率的な脱硝を行うことができるガス成分濃度分布測定装置及び排ガス脱硝システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、燃焼排ガスが通過する煙道と、前記燃焼排ガスのガス流れ方向と同方向に回転軸を有し、レーザ発光部からのレーザ光をガス流れと直交する方向に照射するレーザ発光端部を回転する回転支持部と、前記レーザ発光端部と所定距離を持つと共に、前記回転支持部を中心として対向して設けられ、前記レーザ光を受光する受光端部を有する２以上のレーザ受光部と、を備えてなると共に、前記燃焼排ガスのガス流れ方向に第１のレーザ発光端部と第２のレーザ発光端部とを、所定間隔を持って設けると共に、これらに対向する第１の受光端部と第２の受光端部とを、前記回転支持部を中心として複数段配置してなり、前記回転支持部により前記レーザ発光端部を順次回転し、該レーザ発光端部と対向するレーザ受光端部にレーザ光を順次照射し、所定間隔を持った計測領域における燃焼排ガス中のガス組成の濃度をレーザ光の吸収により測定することを特徴とするガス成分濃度分布測定装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記レーザ発光部からのレーザ光を光ファイバによりレーザ発光端部に送光することを特徴とするガス成分濃度分布測定装置にある。

第３の発明は、燃焼排ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤が含まれた排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を脱硝する区画された脱硝触媒を備えた脱硝装置と、前記脱硝装置の入口側又は出口側の少なくとも一方に設けられ、前記燃焼排ガス中のガス成分濃度分布を計測する第１又は第２の発明のガス成分濃度分布測定装置と、を具備し、前記ガス成分濃度分布測定装置の計測結果より、ガス成分濃度分布を求めることを特徴とする排ガス脱硝システムにある。

第４の発明は、第３の発明において、前記ガス成分がアンモニア（ＮＨ₃）又は窒素酸化物（ＮＯｘ）のいずれか一方又は両方であることを特徴とする排ガス脱硝システムにある。

本発明によれば、１台のレーザ発光部を設け、これから照射されるレーザ光を複数のレーザ受光部で計測することにより、レーザ発光部を複数設置することを省略でき、レーザ計測装置の簡素化を図ることができる。

図１は、本実施例に係る脱硝装置を備えたボイラ装置の概略図である。図２は、脱硝装置に設置するガス成分濃度分布測定装置の全体構成を示す平面概略図である。図３は、図２の側面概略図である。脱硝装置内部の濃度測定領域の分割領域を示す説明図である。図４は、回転支持部の駆動機構の概略図である。図５は、本実施例に係るレーザ計測の様子を示す斜視図である。図６は、本実施例に係る脱硝装置に設置する他のガス成分濃度分布測定装置の側面図である。図７は、本実施例に係る脱硝装置に設置する他のガス成分濃度分布測定装置の側面図である。図８は、吸収分光計測の概念図である。図９は、吸収分光計測の吸収チャート図である。図１０は、排ガス中の煤塵濃度とレーザ光透過率との関係を示す図である。図１１は、本実施例に係る脱硝装置のアンモニア注入装置の概略構成例を示す系統図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施例に係る脱硝装置を備えたボイラ装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る排ガス脱硝システムを備えたボイラ装置１００は、ボイラ１０１からの燃焼排ガス（以下「排ガス」という）１０２中に還元剤（例えばアンモニア：ＮＨ₃）を供給する還元剤供給手段であるアンモニア注入装置１０４と、還元剤が含まれた窒素酸化物（ＮＯｘ）を脱硝する区画された脱硝触媒１０６を備えた脱硝装置１０５と、前記脱硝装置の出口側に設けられ、前記脱硝装置１０５のガス流れに直交する区画された脱硝触媒１０６に対応する領域における排ガス中のガス成分（ＮＨ₃、ＮＯｘ）濃度分布をレーザ計測手段によりアンモニア濃度を測定するガス成分濃度分布測定装置１０と、を具備し、前記ガス成分濃度分布測定装置１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）のアンモニア濃度の計測結果より、区画された領域のアンモニアの濃度分布を求めるものである。なお、図１中、符号１０７は空気予熱器、１０８は煙突を図示する。また、図２，３，６，７中、レーザ発光部１１からレーザ発光端部１１ａまでの部材については、斜線を付して、レーザ受光部１５との差別化を図るように作図している。

また、本実施例では、求めたアンモニア濃度分布より、脱硝不十分な区画を求める制御装置２０と、この脱硝不十分な区画に対応する還元剤供給手段からの還元剤供給量を調節する調節手段である開度設定部１０９を備えている。

図２は、脱硝装置に設置するガス成分濃度分布測定装置の全体構成を示す平面概略図、図３は図２の側面概略図である。図２及び３に示すように、ガス成分濃度分布測定装置１０Ａは、燃焼排ガス１０２が通過する煙道１０３と、排ガス１０２のガス流れ方向と同方向に回転軸を有し、レーザ発光部１１からのレーザ光１２をガス流れと直交する方向に照射するレーザ発光端部１１ａを回転する回転支持部１４と、レーザ発光端部１１ａと所定距離を持つと共に、回転支持部１４を中心として対向して設けられ、レーザ光１２を受光するレーザ受光端部１５ａを有する２以上のレーザ受光部１５と、を備えてなり、回転支持部１４によりレーザ発光端部１１ａを順次回転し、該レーザ発光端部１１ａと対向する受光端部１５ａにレーザ光１２を順次照射し、所定間隔を持った計測領域Ｌにおける排ガス１０２中のガス組成（アンモニア）濃度をレーザ光の吸収により測定するものである。

本実施例では、回転支持部１４を中心として、８個のレーザ受光部１５に接続されるレーザ受光端部１５ａが配置されている。
なお、レーザ発光部１１及びレーザ受光部１５は、煙道１０３ａ，１０３ｂの外部側に配置されている。

図４は、回転支持部の駆動機構の概略図である。
レーザ発光端部１１ａは、レーザ発光部１１から光ファイバ１９によりレーザ光を伝搬するようにしており、回転支持部１４では、図４に示すような図示しない駆動部より回転される第１のかさ歯車１４ａとこの第１のかさ歯車１４ａの回転に連れまわる第２のかさ歯車１４ｂとによりレーザ発光端部１１ａを３６０度回転している。
角度可変は、煙道１０３の外部より図示しない制御装置を用いて、角度を可変したり、手動により角度を可変するようにしている。

そして、本実施例では、８個のレーザ受光端部１５ａとの間に設けた所定距離の計測領域Ｌをレーザ光１２が通過する際、排ガス１０２中のガス組成の濃度をレーザ光１２の吸収により測定している。

図５は、本実施例に係るレーザ計測の様子を示す斜視図である。
図５に示すように、レーザ発光部１１から光ファイバ１９を介して伝搬されたレーザ光１２は、レーザ発光端部１１ａから出射され、対向する位置に配置されたレーザ受光端部１５ａに向かってレーザ光が到達し、レーザ受光部１５（１）において受光される。これにより領域Ｐ₁における濃度計測を実施することができる。

この照射が終了したら、回転支持部１４を回転させ、次に４５度回転して、同様にしてレーザ発光端部１１ａからレーザ光１２を出射し、対向する位置に配置されたレーザ受光端部１５ａに向かってレーザ光を到達させ、レーザ受光部１５（２）において受光する。これにより領域Ｐ₂における濃度計測を実施することができる。

このようにして８箇所の領域（Ｐ₁〜Ｐ₈）において、ほぼ同時期における排ガス中のガス組成（アンモニア）の濃度分布を計測することができる。

これにより、従来では、８か所の分布を計測する場合には、レーザ光１２の送光筒に１本に対して個別にレーザ光の送光器と受光器とを設けて、個別に計測し、８セットの送光器と８セットの受光器とを必要としていたが、本発明によれば、１台のレーザ発光部１１を設けるだけで良いので、レーザ発光部を複数設置することを省略でき、レーザ計測装置の簡素化を図ることができる。

図６は、本実施例に係る脱硝装置に設置する他のガス成分濃度分布測定装置の側面図である。
図６に示すように、排ガス１０２のガス流れ方向に第１のレーザ発光端部１１ａ−１と第２のレーザ発光端部１１ａ―２とを、所定間隔を持って設けると共に、これらに対抗する第１の受光端部１５ａ−１と、第２の受光端部１５ａ−２を、回転支持部１４Ａ、１４Ｂを中心として２段以上配置するようにしている。
この際、計測領域の切欠き位置を異なるようにすることで、回転支持部１４Ａを中心とした同心円の複数個所でのガス組成の濃度分布を計測することができる。

図７は、本実施例に係る脱硝装置に設置する他のガス成分濃度分布測定装置の側面図である。図７では、煙道１３の断面形状が矩形状の場合、図１に示す断面形状が正方形よりも長尺方向(側壁１０３ｃ、１０３ｄ)と短尺方向（側壁１０３ａ、１０３ｂ）に分布が広がるので、図１のガス成分濃度分布測定装置を２台設置している。
すなわち、図７中、左側の領域では、第１のレーザ発光部１１Ａからのレーザ光１２を用いて、第１のレーザ受光部１５Ａで８箇所の領域（Ｐ₁〜Ｐ₈）の濃度分布を計測し、右側の領域では、第２のレーザ発光部１１Ｂからのレーザ光１２を用いて、第２のレーザ受光部１５Ｂで８箇所の領域（Ｐ₉〜Ｐ₁₆）の濃度分布を計測している。
この結果、矩形の煙道１０３であっても、区分１６点の領域（Ｐ₁〜Ｐ₁₈）のガス組成の濃度を計測することができる。

これにより、従来では、１６か所の分布を計測する場合には、レーザ光１２の送光筒１本に対して個別にレーザ光の送光器と受光器とを設けて、個別に計測し、１６セットの送光器と１６セットの受光器とを必要としていたが、本発明によれば、２台のレーザ発光部１１Ａ、１１Ｂを設けるだけで良いので、レーザ装置の簡素化を図ることができる。

次に、本実施例に係る濃度分布測定の原理について、図を参照して説明する。
図８は、吸収分光計測の概念図である。図９は、吸収分光計測の吸収チャート図である。
レーザ光の光強度と測定対象の濃度との関係を示す関係式として、ランベルト・ベール（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ）の法則が知られている。

ランベルト・ベールの法則は、図８に示すように、レーザ光１２の送光点(レーザ発光端部１１ａ)と受光点（レーザ受光端部１５ａ）との間の、レーザ経路の距離である計測領域をＬとし、レーザ光１２の照射強度をＩ_０、レーザ光１２の受光強度をＩ（Ｌ）、距離Ｌ中に存在する測定対象（アンモニア）の濃度をＣ_０とした場合、以下の（１）式の関係が成立するというものである。
Ｉ（Ｌ）＝Ｉ_０ｅｘｐ（−ｋＣ_０Ｌ） ……（１）
ここで、ｋは測定対象の吸光度に応じて設定される比例係数である。

測定対象の濃度を測定する分割領域の濃度平均値をＣ_１、分割領域におけるレーザ経路の距離（送光筒の区切れた場所である計測領域Ｌ）をＬ_１とすると、上記（１）式は、以下の（２）式のように表すことができる。
Ｉ（Ｌ）＝Ｉ_０ｅｘｐ（−ｋＣ_１Ｌ_１） ……（２）

予め設定されたレーザ経路ごとにレーザ光１２を照射する際、分割領域におけるレーザ経路の距離（送光筒の区切れた場所である計測領域）Ｌ_１、レーザ光１２の照射強度Ｉ_０及びレーザ光の受光強度Ｉ（Ｌ）は、既知であるから、上記（２）式によって、未知数である分割領域の濃度平均値Ｃ_１を算出できる。

そして、上記構成を備えるガス成分濃度分布測定装置１０Ａにおいては、以下のような手順により、濃度測定領域のアンモニアの濃度分布が取得される。

また、ボイラ１０１からの排ガス１０２には、煤塵が含まれているので、計測領域Ｌであるレーザ光の光路長さを長くすると、煤塵の影響により光透過率が減衰することとなる。
図１０は、排ガス中の煤塵濃度とレーザ光透過率との関係を示す図である。
図１０では、波長が１．５μｍの場合、煤塵濃度が６ｇ／Ｎｍ³程度の石炭灰中に２．０ｍの光路長で計測が可能であることを確認している。
よって、煤塵濃度がそれ以上の場合には、１．５ｍ、より好適には１ｍ前後の光路長で計測することが良好である。

ここで、本実施例のように、排ガス中のアンモニア（ＮＨ₃）濃度を計測するには、半導体レーザ（半導体素子：ＩｎＧａＡｓを例示することができる。波長：１．５μｍ、出力：１ｍＷ程度のものを例示することができる）を用いることができる。

図１１は、本実施例に係る脱硝装置のアンモニア注入装置の概略構成例を示す系統図である。
図１１に示すように、アンモニア注入装置１０４は、アンモニア供給源に接続された流路配管のアンモニア主系統２２に総流量制御弁２３を備えている。このアンモニア主系統２２は、総流量制御弁２３の下流において、ヘッダ２４から分岐させた複数本（図示の例では６本）のアンモニア供給系統２６を備えている。

また、図１１に示すように、アンモニア供給系統２６は、各々が流量制御元弁２５及び複数個（図示の例では３個）の注入ノズル２７を備えており、排ガス１０２を流す流路である煙道１０３の内部に注入ノズル２７が格子状の配置となるように設置されている。注入ノズル２７は、流路配管のアンモニア主系統２２、ヘッダ２４及びアンモニア供給系統２６を通ってアンモニア供給源から供給されたアンモニアを煙道１０３の内部に液滴又はガスの状態で流出させ、燃焼排ガス中に還元剤としてのアンモニアを注入するものである。なお、液滴の状態で注入されたアンモニアは、高温の燃焼排ガスから吸熱してガス化する。

こうして煙道１０３の内部に注入されたアンモニアのガスは、混合器を通過することにより燃焼排ガス１０２と撹拌混合される。この結果、アンモニアは窒素酸化物と反応して脱硝装置１０５内の脱硝触媒１０６を通過するので、水と窒素とに分解されることで窒素酸化物が燃焼排ガス中から除去される。

開度設定部１０９には、ガス成分濃度分布測定装置１１０で測定したアンモニア（ＮＨ₃）濃度の測定値が制御装置２０を介して入力される。このようなアンモニア濃度の入力を受けた開度設定部１０９は、アンモニア濃度の平均値に基づいて総流量制御弁２３の開度の設定（開度制御）を行うとともに、複数個所のアンモニア濃度に基づいて各流量制御元弁２５の開度の設定（開度制御）を行う。すなわち、開度設定部１０９は、総流量制御弁２３及び流量制御元弁２５の開度制御信号を出力する。

この場合、開度設定部１０９による流量制御元弁２５の開度制御は、予め定めたアンモニア濃度と流量制御元弁２５毎の開度との相関関係を定めた制御マップに基づいて行われる。すなわち、脱硝装置１０５は、ボイラ１０１毎に諸条件（煙道１０３の流路系統や流路断面積、燃料の種類等）が異なるため、事前に相関関係のデータを実験等により入手して制作した制御マップを開度設定部１０９に記憶しておく。なお、この制御マップでは、煙道１０３内のアンモニア濃度を区画された面内で測定した複数位置のアンモニア濃度に対して、複数系統のアンモニア供給系統２６毎に異なる流量制御元弁２５の開度を個別に設定するものである。

ガス成分濃度分布測定装置１１０は、上述したように、脱硝触媒１０６の出口側における煙道１０３で区画された区分（本実施例では９区分）内の濃度測定領域のアンモニア濃度分布を作成し、このアンモニア濃度分布を開度設定部１０９に出力する。

このような脱硝装置１０５によれば、ガス成分濃度分布測定装置１１０によって、煙道１０３における脱硝触媒１０６の出口側におけるアンモニア濃度分布が検出され、この検出結果が開度設定部１０９に出力される。開度設定部１０９では、アンモニア濃度の平均値に基づいて総流量制御弁２３の開度制御が行われ、かつ、ガス成分濃度分布測定装置１１０によって得られたアンモニア濃度分布に基づいて流量制御元弁２５の開度制御が行われる。これにより、脱硝装置１０５の運転を継続しながら、時定数の短いアンモニア濃度の測定値に応じ、複数のアンモニア供給系統２６毎に分配されるアンモニア注入量を自動的に調整することができる。

このとき、流量制御元弁２５の開度制御は、予め定めたアンモニア濃度と流量制御元弁２５毎の開度とのマップに基づいて行われるので、アンモニア濃度により総供給量が規定されたアンモニアは、流量制御元弁２５の開度に応じてアンモニア供給系統２６に対するアンモニア分配量が調整される。

このように、アンモニア濃度分布が脱硝触媒１０６の性能劣化と関連しているので、アンモニア濃度分布に基づいてアンモニア注入装置１０４によるアンモニア注入量の分布制御を実施すれば、脱硝装置１０５の後流側に余剰に排出されるリークアンモニアの分布をコントロールすることができる。また、リークアンモニアは、空気予熱器１０７を閉塞させる原因でもあるから、濃度検出に基づいてアンモニア注入装置１０４によるアンモニア注入量の分布制御を実施すれば、空気予熱器１０７の閉塞頻度低減に寄与することも可能になる。

本実施例に係る脱硝装置１０５によれば、脱硝装置１０５の運転を継続しながら、時定数の短いアンモニア濃度の測定値に応じて、複数の還元剤供給系統毎に分配される還元剤注入量を自動的に調整することが可能になる。これにより、還元剤注入の分配最適化による脱硝触媒１０６の寿命延長や脱硝触媒１０６の更新の効率化を達成することができる。この結果、脱硝装置１０５においては、脱硝触媒１０６の更新に伴うコストの低減やアンモニア消費量の最適化を実現できる。

本実施例では、脱硝装置１０５の出口側で、ガス成分濃度分布測定装置１０Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ）を設置し、アンモニア濃度を計測しているが、脱硝装置１０５の入口側と出口側とにガス成分濃度分布測定装置１０Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ）を設け、脱硝触媒１０６に供給するアンモニア濃度と脱硝後のリークアンモニア濃度を計測することで、供給アンモニア濃度に対するリークアンモニア濃度の分布を測定することもできる。

また、本実施例では、脱硝装置１０５の出口側でアンモニア濃度を計測しているが、脱硝装置１０５の出口側でのガス成分の計測に限定されず、ボイラ出口から脱硝装置１０５に至る煙道１０３のいずれかにおいて、入口側のガス成分を図るようにしてもよい。

本実施例では、図１に示すように、半導体レーザを制御するための制御装置２０が設置されている。この制御装置２０は、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置が装着されるアクセス部などを備えている。これら各部は、バスを介して接続されている。更に、制御装置２０は、キーボードやマウス等からなる入力部及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部などと接続されていてもよい。

上記ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭに限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。なお、本実施例では、制御装置２０を一つのコンピュータによって実現する構成としているが、複数のコンピュータによって実現してもよい。

まず、測定を行うレーザ経路に対応するように、制御装置２０によって半導体レーザのレーザ発光部１１が起動され、更に、レーザ光の出力が安定した後に、レーザ経路における測定が行われる。

このレーザ経路における測定が終了した後、次のレーザ経路における測定を開始する。このようにして、レーザ経路ごとの測定を順次行う。その後、レーザ発光部１１からレーザ光が照射され、レーザ光が所定のレーザ経路を通過することで測定対象により吸光されたレーザ光がレーザ受光部１５によって受光される。

レーザ受光部１５は、受光した光によって光強度を検出する。レーザ光の検出値は、制御装置２０に出力される。このとき、制御装置２０は、レーザ受光部１５による検出値とその検出値に対応するレーザ経路の識別情報（Ｐ₁〜Ｐ₈）とを関連付けることができる。

制御装置２０に入力された検出値とレーザ経路の情報は、互いに関連付けられて制御装置２０にて記憶される。更に、上記レーザ照射の際のレーザ発光部１１からのレーザ光の照射強度も制御装置２０にて記憶される。そして、制御装置２０では、記憶されたデータに基づいてＮＯ濃度分布が作成される。

具体的には、各レーザ経路上の分割領域の距離や、入力された検出値及びレーザ光の照射強度が読み出されて、上記（２）式で表わされる濃度演算式を用いることにより分割領域ごとの測定対象の濃度が算出される。そして、各分割領域の濃度が補間されることにより、濃度測定領域の濃度分布が作成される。これにより、濃度測定領域における測定対象の濃度分布が得られることとなる。
このようにして得られた濃度測定領域の濃度分布は、例えば、制御装置２０と接続された表示装置（図示略）に表示されることによって、ユーザに提示される。

そして、リークするアンモニア濃度分布の全てが所定値以下であれば、そのままの条件で運転を継続する。この場合、アンモニア注入装置１０４の注入量の調整は行わない。

これに対し、アンモニア濃度分布の一部に濃度が高い場所があると、制御装置２０の判断部で判断された場合には、開度設定部１０９にその情報信号を送る。そして開度設定部１０９において、その特定されたアンモニア濃度分布の高い場所に対応するアンモニア注入装置１０４からのアンモニアが注入できるように、流量制御元弁２５の開度制御が行われる。これにより、脱硝装置１０５の運転を継続しながら、アンモニア濃度の測定値に応じ、複数のアンモニア供給系統２６毎に分配されるアンモニア注入量を自動的に調整することができる。

この結果、脱硝装置１０５の出口側で、ガス成分濃度分布測定装置１１０によりアンモニア濃度分布を各々計測することで、リアルタイムにおいて、一様に脱硝されているかを確認することができる。

排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の変動は、ボイラ負荷の変動やボイラ１０１に供給する燃料の種類等が変更した場合、ボイラ立ち上げの際に発生する。
よって、本装置を用いて、負荷変動等があった場合には、通常の計測回数よりも頻繁に濃度分布の計測を行うようにして、窒素酸化物の脱硝が確実になされているかを判断するようにしてもよい。

１０Ａ〜１０Ｃガス成分濃度分布測定装置
１１レーザ発光部
１１ａレーザ発光端部
１２レーザ光
１４回転支持部
１５レーザ受光部
１５ａレーザ受光端部
１００ボイラ装置
１０１ボイラ
１０２燃焼排ガス（排ガス）
１０３煙道
１０４アンモニア注入装置
１０５脱硝装置
１０６脱硝触媒

Claims

燃焼排ガスが通過する煙道と、
前記燃焼排ガスのガス流れ方向と同方向に回転軸を有し、レーザ発光部からのレーザ光をガス流れと直交する方向に照射するレーザ発光端部を回転する回転支持部と、
前記レーザ発光端部と所定距離を持つと共に、前記回転支持部を中心として対向して設けられ、前記レーザ光を受光する受光端部を有する２以上のレーザ受光部と、を備えてなると共に、
前記燃焼排ガスのガス流れ方向に第１のレーザ発光端部と第２のレーザ発光端部とを、所定間隔を持って設けると共に、これらに対向する第１の受光端部と第２の受光端部とを、前記回転支持部を中心として複数段配置してなり、
前記回転支持部により前記レーザ発光端部を順次回転し、該レーザ発光端部と対向するレーザ受光端部にレーザ光を順次照射し、所定間隔を持った計測領域における燃焼排ガス中のガス組成の濃度をレーザ光の吸収により測定することを特徴とするガス成分濃度分布測定装置。
請求項１において、
前記レーザ発光部からのレーザ光を光ファイバによりレーザ発光端部に送光することを特徴とするガス成分濃度分布測定装置。
燃焼排ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤が含まれた排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を脱硝する区画された脱硝触媒を備えた脱硝装置と、
前記脱硝装置の入口側又は出口側の少なくとも一方に設けられ、前記燃焼排ガス中のガス成分濃度分布を計測する請求項１又は２のガス成分濃度分布測定装置と、を具備し、
前記ガス成分濃度分布測定装置の計測結果より、ガス成分濃度分布を求めることを特徴とする排ガス脱硝システム。
請求項３において、
前記ガス成分がアンモニア（ＮＨ₃）又は窒素酸化物（ＮＯｘ）のいずれか一方又は両方であることを特徴とする排ガス脱硝システム。