JP7211834B2 - 還元剤供給装置、及び還元剤供給装置の運用方法 - Google Patents

Description

本開示は、還元剤供給装置、及び還元剤供給装置の運用方法に関する。

従来、例えば化石燃料等の燃焼排ガスからＮＯｘを除去するために、排ガス中にアンモニア等の還元剤を混入し、脱硝触媒（例えばＳＣＲ触媒など）を用いて反応を促進させるように構成された脱硝装置が知られている。例えば特許文献１には、アンモニア供給管に取り付けられたノズルの向き及び角度を、排ガスダクトの排ガス流路形状に沿って変化させ、ノズルから噴出されるアンモニアを排ガス中に均一に分布させるように構成されたアンモニア注入装置が開示されている。

特開平９－２４２４６号公報

ところで、上記のような脱硝触媒は、概して排ガス流路の全幅に亘って配置される。このため、排ガス流路の幅方向における還元剤の濃度分布を均一にして触媒を通過させるべく、アンモニア供給管には該供給管の延在方向に間隔を隔てて複数のノズルが配置され得る。一方、流路内におけるアンモニア供給管の上流には配管やストラット等を含む様々な障害物が配置され得る。このような障害物の下流では局所的に偏流が生じるため、障害物の下流では上記幅方向における還元剤の濃度分布が不均一になり、脱硝触媒の脱硝性能が低下する虞がある。
この点、特許文献１には、アンモニア供給管の上流に位置する障害物の存在による偏流の影響による還元剤の濃度分布のアンバランスに関する知見は開示されていない。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、障害物に起因した偏流の影響による還元剤の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制可能な還元剤供給装置、又は還元剤供給装置の運用方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置は、
障害物が配置された排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
前記排ガスの流れ方向における前記障害物の下流において、前記排ガスの流れ方向に対して交差する一方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の噴射ノズルと、
前記複数の噴射ノズルに対して前記還元剤を供給するように構成された複数の還元剤供給ラインと、
を備え、
前記複数の噴射ノズルのうち、前記障害物の下流に位置する噴射ノズルを第１噴射ノズル、前記障害物の下流に位置しない噴射ノズルを第２噴射ノズルと定義した場合に、
前記複数の噴射ノズルは、同一の前記還元剤供給ラインによって前記還元剤が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズルを含む複数の噴射ノズル群であって、前記第１噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第１噴射ノズル群、及び前記第２噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第２噴射ノズル群を含む複数の噴射ノズル群、に区分される。

上記（１）の構成によれば、排ガスの流路内に該排ガスの流れ方向に対して交差する一方向に沿って配置された複数の噴射ノズルが、障害物の下流に位置する第１噴射ノズルを含む第１噴射ノズル群と、障害物の下流に位置しない第２噴射ノズルを含む噴射ノズル群とに区分され、各々の噴射ノズル群には同一の還元剤供給ラインによって還元剤が供給される。これにより、障害物の下流に位置する第１噴射ノズルを含む第１噴射ノズル群から噴射する還元剤の噴射量を第２噴射ノズル群とは独立に調整することができる。よって、仮に障害物の存在により該障害物の下流に偏流が生じても、第１噴射ノズル群に供給する還元剤の量を適切に調整すれば、上記偏流に起因して噴射ノズル群の下流で生じる、排ガスの流れ方向に交差する一方向における還元剤の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制することができる。すなわち、障害物に起因した偏流の影響による還元剤の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制可能な還元剤供給装置を提供することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
一つの前記第１噴射ノズル群に含まれる前記第１噴射ノズルの数が、一つの前記第２噴射ノズル群に含まれる前記第２噴射ノズルの数よりも少なくてもよい。

上記（２）の構成によれば、排ガスの流路の流路断面積に占める第１噴射ノズル群の割合が第２噴射ノズル群よりも小さいから、第２噴射ノズル群では対応できない、流路断面積に占める割合が小さな障害物（例えば細めの配管やストラットなど）による局所的な還元剤の濃度分布への影響を、より細かく抑制して濃度分布の均一化を図ることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記一方向における前記流路の幅Ｗ、前記流れ方向における前記障害物の幅Ｄとして、前記流れ方向における前記障害物と前記第１噴射ノズル群との距離Ｌが、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たしてもよい。
Ｌ≦２Ｗ ・・・（ｉ）
Ｌ≦２０Ｄ ・・・（ｉｉ）

障害物から十分に離れた下流の位置では該障害物の後流の影響が小さく、排ガスの流れ方向に対して交差する一方向における還元剤の濃度分布が均一に近づくから、噴射ノズル群を局所的に区分する必要性は低下する。一方、障害物と噴射ノズル群との距離が近く、後流の影響が顕著な位置では局所的に噴射ノズル群を区分することで局所的な濃度分布のアンバランスを効果的に低減することができる。
この点、上記（３）の構成によれば、障害物の後流の影響が大きい（ｉ）又は（ｉｉ）の関係を満たす位置に第１噴射ノズル群を配置することにより、上記（１）又は（２）で述べた効果を最大限に享受することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
前記複数の噴射ノズルは、前記流路の全幅に亘って離散的に配置されていてもよい。

上記（４）の構成によれば、排ガスの流路の全幅に亘って還元剤の濃度分布の均一化を図ることができる。よって、例えば流路の全幅に亘って設けられたＳＣＲ触媒の上流に還元剤供給装置が配置された場合に、上記（１）で述べた効果を最大限に享受して上記ＳＣＲ触媒の脱硝性能を最大限に発揮させることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れか一つの構成において、
還元剤供給装置は、
前記流れ方向において前記複数の噴射ノズル群の下流に配置され、前記一方向における前記排ガス中の前記還元剤の濃度分布を測定するための濃度センサと、
前記複数の還元剤供給ラインの各々に対応して設けられた複数の流量調整弁及び当該複数の流量調整弁の各々の開度を独立に変更可能な複数のバルブアクチュエータと、
前記濃度センサの検出信号に応じて前記一方向における前記還元剤の濃度分布を均一化するように前記バルブアクチュエータを駆動するコントローラと、をさらに備えていてもよい。

上記（５）の構成によれば、濃度センサからの検出信号に応じてコントローラが排ガスの流れ方向と交差する一方向における還元剤の濃度分布を均一化するように各々のバルブアクチュエータをフィードバック制御することができる。これにより、例えば作業員による個別のバルブの開度調整作業を要することなく、排ガスの流れ方向と交差する一方向における還元剤の濃度分布をリアルタイムに均一化することができる。

（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置の運用方法は、
障害物が配置された排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流に還元剤を供給するための還元剤供給装置の運用方法であって、
前記還元剤供給装置は、
前記排ガスの流れ方向における前記障害物の下流において、前記排ガスの流れ方向に対して交差する一方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の噴射ノズルと、
前記複数の噴射ノズルに対して前記還元剤を供給するように構成された複数の還元剤供給ラインと、
を備え、
前記複数の噴射ノズルのうち、前記障害物の下流に位置する噴射ノズルを第１噴射ノズル、前記障害物の下流に位置しない噴射ノズルを第２噴射ノズルと定義した場合に、
前記複数の噴射ノズルは、同一の前記還元剤供給ラインによって前記還元剤が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズルを含む複数の噴射ノズル群であって、前記第１噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第１噴射ノズル群、及び前記第２噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第２噴射ノズル群を含む複数の噴射ノズル群、に区分され、
前記還元剤供給装置の運用方法は、
前記排ガスの流れ方向における前記複数の噴射ノズルの下流で前記一方向における前記還元剤又はＮＯｘの濃度分布を測定するステップと、
前記濃度分布の測定結果に応じて、前記第１噴射ノズル群及び前記第２噴射ノズル群に供給する前記還元剤の量を個別に調整するステップと、を備えている。

上記（６）の方法によれば、上記（１）で述べたように、排ガスの流路内に該排ガスの流れ方向に対して交差する一方向に沿って配置された複数の噴射ノズルが、障害物の下流に位置する第１噴射ノズルを含む第１噴射ノズル群と、障害物の下流に位置しない第２噴射ノズルを含む噴射ノズル群とに区分され、各々の噴射ノズル群には同一の還元剤供給ラインによって還元剤が供給される。これにより、障害物の下流に位置する第１噴射ノズルを含む第１噴射ノズル群から噴射する還元剤の噴射量を第２噴射ノズル群とは独立に調整することができる。よって、仮に障害物の存在により該障害物の下流に偏流が生じても、第１噴射ノズル群に供給する還元剤の量を適切に調整すれば、上記偏流に起因して噴射ノズル群の下流で生じる、排ガスの流れ方向に交差する一方向における還元剤の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制することができる。すなわち、障害物に起因した偏流の影響による還元剤の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制可能な還元剤供給装置の運用方法を提供することができる。また、上記（５）で述べたように、複数の噴射ノズルの下流で測定された排ガスの流れ方向と交差する一方向における還元剤の濃度分布に応じて第１噴射ノズル群及び第２噴射ノズル群に供給する還元剤の量を個別に調整することができる。これにより、例えば作業員による個別の噴射ノズルの開度調整作業を要することなく、排ガスの流れ方向と交差する一方向における還元剤の濃度分布を均一化することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、障害物に起因した偏流の影響による還元剤の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制可能な還元剤供給装置、及び還元剤供給装置の運用方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る還元剤供給装置が適用されるボイラシステムの排ガス流路下流側の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す側断面図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す図であり、図２に示すＩＩＩ部の部分拡大図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置による還元剤の濃度調整を概略的に示す側断面図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置における制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０が適用されるボイラシステムの排ガス流路下流側の構成を示す概略図である。
なお、以下の説明では、一例として石炭炊きボイラ（ボイラ４）の排ガス流路２内に脱硝装置１が配置された場合について説明する。ボイラ４は、図１に示す火炉５及び燃焼装置（図示略）と、排ガス流路２に続く煙道６とを備えている。

図１に示したように、ボイラシステム１００の排ガス流路２下流側には脱硝装置１が配置されている。この脱硝装置１は、ボイラ４から排出される排ガスＧを導く排ガス流路２内の下流側に、排ガスＧの流れ方向と交差する方向（すなわち排ガス流路２の幅方向）に沿って延在するように配置されたＳＣＲ触媒３と、排ガス流路２内におけるＳＣＲ触媒３の上流に還元剤８（例えば無水のアンモニア、アンモニア水、尿素、尿素水、又はこれらの少なくとも一つと空気との混合気体等）を供給するための還元剤供給装置１０と、を備えている。なお、以下の説明では、還元剤８の一例としてアンモニア（より詳細にはアンモニアと空気との混合気体）を排ガスＧ中に噴霧するものとする。

ＳＣＲ触媒３は、選択式触媒還元（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＳＣＲ）脱硝装置に用いられる脱硝触媒であり、例えば炭素含有燃料等が燃焼して生じた排ガスＧ中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と、還元剤供給装置１０から供給された還元剤８との反応を促進して、排ガスＧ中のＮＯｘ成分を除去するように構成されている。なお、ＳＣＲ触媒３の詳細な説明は省略するが、該ＳＣＲ触媒３は、例えば種々のセラミックスや酸化チタン等を担体として用いて構成される。

還元剤供給装置１０は、上述した還元剤８を排ガス流路２内に噴霧するための装置である。本開示で述べる還元剤供給装置１０は、排ガスＧの流れ方向に交差する方向においてアンモニアの濃度分布が均一になるようにアンモニアを噴射するように構成されている。

続いて、本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０について説明する。
図２は一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す側断面図である。図３は一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す図であり、図２に示すＩＩＩ部の部分拡大図である。
図２及び図３に例示するように、本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０は、アンモニア注入装置又はアンモニア注入グリッド（ａｍｍｏｎｉａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｇｒｉｄ：ＡＩＧ）とも称される装置であり、内部にアンモニアを流通可能に構成されて排ガス流路２内に延在する少なくとも一つのヘッダー管１２を備えている。また、還元剤供給装置１０は、障害物７が配置された排ガスＧの流路（排ガス流路２）内におけるＳＣＲ触媒３の上流に還元剤８を供給するための還元剤供給装置１０であって、排ガスＧの流れ方向における障害物７の下流において、排ガスＧの流れ方向に対して交差する一方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の噴射ノズル２０と、複数の噴射ノズル２０に対して還元剤８を供給するように構成された複数の還元剤供給ライン３０と、を備えている。

複数の噴射ノズル２０は夫々、ヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の下流側において該ヘッダー管１２に配設されており、当該下流に向けて還元剤８を噴射するように設けられている。例えば複数の噴射ノズル２０は、ヘッダー管１２の延在方向に沿って等間隔に離れて配置されていてもよい。
そして、上記複数の噴射ノズル２０は、当該複数の噴射ノズル２０のうち、障害物７の下流に位置する噴射ノズル２０を第１噴射ノズル２１Ａ、障害物７の下流に位置しない噴射ノズル２０を第２噴射ノズル２２Ａと定義した場合に、同一の還元剤供給ライン３０によって還元剤８が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズル２０を含む複数の噴射ノズル群２４であって、第１噴射ノズル２１Ａを含む噴射ノズル群２４である第１噴射ノズル群２１、及び第２噴射ノズル２２Ａを含む噴射ノズル群２４である第２噴射ノズル群２２を含む複数の噴射ノズル群２４、に区分される。

例えば第１噴射ノズル群２１は、排ガス流路２内において第１噴射ノズル群２１の上流に位置する障害物７の、下流への投影より上記一方向に幅広い第１ヘッダー管セグメント１２Ａに配置されていてもよい。この場合、第２噴射ノズル２２Ａは、第１ヘッダー管セグメント１２Ｂよりも上記一方向に幅広い第２ヘッダー管セグメント１２Ｂに配置され得る。各ヘッダー管セグメント１２Ａ，１２Ｂは、各々の還元剤供給ライン３０から供給された還元剤を各々の噴射ノズル２０に導くための内部流路を含んでいてもよい。

上記複数の還元剤供給ライン３０は、図示しないメイン供給ラインから分岐して排ガス流路２内に延在していてもよく、夫々に対応する噴射ノズル群２４に還元剤を供給するように構成され得る。

上記のように構成された還元剤供給装置１０によれば、排ガスＧの流路２内に該排ガスＧの流れ方向に対して交差する一方向に沿って配置された複数の噴射ノズル２０が、障害物７の下流に位置する第１噴射ノズル２１Ａを含む第１噴射ノズル群２１と、障害物７の下流に位置しない第２噴射ノズル２２Ａを含む噴射ノズル群２４とに区分され、各々の噴射ノズル群２４には同一の還元剤供給ライン３０によって還元剤８が供給される。これにより、障害物７の下流に位置する第１噴射ノズル２１Ａを含む第１噴射ノズル群２１から噴射する還元剤８の噴射量を第２噴射ノズル群２２とは独立に調整することができる。よって、仮に障害物７の存在により該障害物７の下流に偏流が生じても、第１噴射ノズル群２１に供給する還元剤８の量を適切に調整すれば、上記偏流に起因して噴射ノズル群２４の下流で生じる、排ガスＧの流れ方向に交差する一方向における還元剤８の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制することができる。すなわち、障害物７に起因した偏流の影響による還元剤８の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制可能な還元剤供給装置１０を提供することができる。

上記構成において、幾つかの実施形態では、例えば図３に例示するように、一つの第１噴射ノズル群２１に含まれる第１噴射ノズル２１Ａの数が、一つの第２噴射ノズル群２２に含まれる第２噴射ノズル２２Ａの数よりも少なくてもよい。

このように一つの第１噴射ノズル群２１に含まれる第１噴射ノズル２１Ａの数が、一つの第２噴射ノズル群２２に含まれる第２噴射ノズル２２Ａの数よりも少ない構成によれば、排ガス流路２の流路断面積に占める第１噴射ノズル群２１の割合が第２噴射ノズル群２２よりも小さいから、第２噴射ノズル群２２では対応できない、流路断面積に占める割合が小さな障害物７（例えば細めの配管やストラットなど）による局所的な還元剤８の濃度分布への影響を、より細かく抑制して濃度分布の均一化を図ることができる。

上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図２及び図３に例示するように、上記排ガスＧの流れ方向に交差する一方向における排ガス流路２の幅Ｗ、上記流れ方向における障害物７の幅Ｄとして、上記流れ方向における障害物７と第１噴射ノズル群２１との距離Ｌが、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たしてもよい。
Ｌ≦２Ｗ ・・・（ｉ）
Ｌ≦２０Ｄ ・・・（ｉｉ）

すなわち、第１噴射ノズル群２１及び第２噴射ノズル群２２を含む噴射ノズル群２４と障害物７との排ガス流路２に沿う距離Ｌは、排ガス流路２の幅Ｗの概ね２倍以下であってもよく、また、障害物７の幅Ｄ（例えば配管等が障害物７である場合はその外径）の概ね２０倍以下であってもよい。

ここで、障害物７から十分に離れた下流の位置では該障害物７の後流の影響が小さく、排ガスＧの流れ方向に対して交差する一方向における還元剤８の濃度分布が均一に近づくから、噴射ノズル群２４を局所的に区分する必要性は低下する。一方、障害物７と噴射ノズル群２４との距離が近く、後流の影響が顕著な位置では局所的に噴射ノズル群２４を区分することで局所的な濃度分布のアンバランスを効果的に低減することができる。
この点、上記のように、排ガス流路２の幅Ｗ、排ガスＧの流れ方向における障害物７の幅Ｄ、及び上記流れ方向における障害物７と第１噴射ノズル群２１との距離Ｌが上記式（ｉ）又は式（ｉｉ）を満たす構成によれば、障害物７の後流の影響が大きい式（ｉ）又は式（ｉｉ）の関係を満たす位置に第１噴射ノズル群２１を配置することにより、上述した何れか一つの実施形態で述べた効果を最大限に享受することができる。
なお、上記式（ｉ）又は（ｉｉ）における距離Ｌは、排ガスＧの流れ方向においてヘッダー管１２の下流側端部、すなわち噴射ノズル２０の基端部を下流側端としてもよいし、噴射ノズル２０の下流側端部を下流側端としてもよい。また、距離Ｌの上流側端は、障害物７の下流側端部を適用してもよいし、障害物７の中心（例えば図３における障害物７の図心）を上流側端としてもよい。

上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図３に例示するように、第１噴射ノズル群２１は、例えば排ガスＧの流れ方向乃至排ガス流路２の管軸に対して障害物７による偏流の及ぶ角度範囲をθとした場合に、排ガス流路２の幅Ｗ方向に対して、Ｄ＋２Ｌｓｉｎθの範囲に含まれる噴射ノズル２０を第１噴射ノズル２１Ａとして含んでいてもよい。
また、幾つかの実施形態では、例えば第１噴射ノズル群２１の上流に位置する障害物７の流れ方向への投影に対して上記一方向にずれて配置された噴射ノズル２０を第１噴射ノズル２１Ａと定義してもよい。例えば第１噴射ノズル２１Ａは、排ガス流路２の下流に向けた障害物７の投影に対して該排ガス流路２の管軸方向視にて全体がオーバーラップするように配置されていてもよい。また、第１噴射ノズル２１Ａは、上記障害物７の投影に対して該排ガス流路２の管軸方向視にて少なくとも一部がオーバーラップするように配置されていてもよい。さらに、第１噴射ノズル２１Ａは、上記投影とはオーバーラップしないように排ガス流路２の幅方向にずれて配置されていてもよい。
なお、第１噴射ノズル群２１は、上流に位置する障害物７の投影に対して、排ガス流路２の幅方向（排ガスＧの流れ方向と交差する一方向）において上記投影の直近に位置する噴射ノズル２０を第１噴射ノズル２１Ａとして含んでいてもよい。或いは、第１噴射ノズル群２１は、上流に位置する障害物７の後流の影響を受け得る範囲に含まれる一又は複数の噴射ノズル２０を第１噴射ノズル２１Ａとして含んでいてもよい。

ここで、障害物７に起因した偏流は、該障害物７の形状、障害物７と噴射ノズル２０との距離Ｌ、或いは排ガスＧの流速等により多様に変化し得るから、排ガスＧの流れにおいて障害物７の厳密な下流位置に配置された噴射ノズル２０からの噴射量を調整するだけでは濃度分布の均一化を効率的に行えない虞がある。
この点、上記の構成によれば、排ガスＧの流れ方向への障害物７の投影に対して、排ガスＧの流れ方向と交差する一方向にずれて配置された第１噴射ノズル２１Ａを含む第１噴射ノズル群２１への還元剤８の供給量を個別に調整することができる。よって、排ガス流路２内における障害物７等の様々な配置や設計に応じて、複数の噴射ノズル２０のうち第１噴射ノズル群２１として区分する噴射ノズル２０を決定する際の設計自由度を向上させることができる。

図４は一実施形態に係る還元剤供給装置による還元剤の濃度調整を概略的に示す側断面図である。
上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図２～図４に例示するように、複数の噴射ノズル２０は、排ガス流路２の全幅に亘って離散的に配置されていてもよい。各噴射ノズル２０間の間隔や、排ガス流路２の幅方向における噴射ノズル２０の数等は任意に設定してもよい。

このように、複数の噴射ノズル２０が排ガス流路２の全幅に亘って離散的に配置された構成によれば、排ガス流路２の全幅に亘って還元剤８の濃度分布の均一化を図ることができる。よって、例えば排ガス流路２の全幅に亘って設けられたＳＣＲ触媒３の上流に還元剤供給装置１０が配置された場合に、排ガス流路２の幅方向における還元剤の濃度分布を均一化する効果を最大限に享受して上記ＳＣＲ触媒３の脱硝性能を最大限に発揮させることができる。
なお、複数の噴射ノズル２０は、例えば図４に例示するように、排ガス流路２内の幅方向において、排ガスＧの流速が異なる流速域毎に区分されていてもよい。

図５は一実施形態に係る還元剤供給装置における制御系の構成を示すブロック図である。
上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図２、図４及び図５に例示するように、還元剤供給装置１０は、流れ方向において複数の噴射ノズル群２４の下流に配置され、上記排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における排ガスＧ中の還元剤８の濃度分布を測定するための濃度センサ４０と、複数の還元剤供給ライン３０の各々に対応して設けられた複数の流量調整弁３２及び当該複数の流量調整弁３２の各々の開度を独立に変更可能な複数のバルブアクチュエータ３４と、濃度センサ４０の検出信号に応じて排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における還元剤８の濃度分布を均一化するようにバルブアクチュエータ３４を駆動するコントローラ５０と、をさらに備えていてもよい。

濃度センサ４０は、例えば排ガス流路２の幅方向における還元剤の濃度分布を測定するように構成されていてもよい。

コントローラ５０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ５１、該ＣＰＵ５１が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５３、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域等のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５２の他、図示しない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てもよい。これらは全て、バス５５を介して接続されている。更に、コントローラ５０は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等からなる入力部（図示省略）及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部（図示省略）等と接続されていてもよい。

幾つかの実施形態では、ＲＯＭ５３内に、例えば濃度センサ４０からの検出信号に応じて、排ガス流路２の幅方向における還元剤の濃度が均一となるように、各々のバルブアクチュエータ３４を駆動して流量調整弁３２の開度を調整し、各々の第１噴射ノズル群２１又は第２噴射ノズル群２２の噴射ノズル２０から噴射される還元剤の噴射量を調整するための還元剤噴射量調整プログラム５４が格納されていてもよい。

このように濃度センサ４０、流量調整弁３２、バルブアクチュエータ３４及びコントローラ５０をさらに備えた構成によれば、濃度センサ４０からの検出信号に応じてコントローラ５０が排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における還元剤８の濃度分布を均一化するように各々のバルブアクチュエータ３４をフィードバック制御することができる。これにより、例えば作業員による個別の流量調整弁３２の開度調整作業を要することなく、排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における還元剤８の濃度分布をリアルタイムに均一化することができる。

続いて本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給方法について説明する。
図６は本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給方法を示すフローチャートである。
図６に例示するように、本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０の運用方法は、障害物７が配置された排ガス流路２内におけるＳＣＲ触媒３の上流に還元剤８を供給するための還元剤供給装置１０の運用方法である。
この方法における還元剤供給装置１０は、排ガスＧの流れ方向における障害物７の下流において、排ガスＧの流れ方向に対して交差する一方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の噴射ノズル２０と、複数の噴射ノズル２０に対して還元剤８を供給するように構成された複数の還元剤供給ライン３０と、を備えている。複数の噴射ノズル２０のうち、障害物７の下流に位置する噴射ノズル２０を第１噴射ノズル２１Ａ、障害物７の下流に位置しない噴射ノズル２０を第２噴射ノズル２２Ａと定義した場合に、複数の噴射ノズル２０は、同一の還元剤供給ライン３０によって還元剤８が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズル２０を含む複数の噴射ノズル群２４であって、第１噴射ノズル２１Ａを含む噴射ノズル群２４である第１噴射ノズル群２１、及び第２噴射ノズル２２Ａを含む噴射ノズル群２４である第２噴射ノズル群２２を含む複数の噴射ノズル群２４、に区分される。
そして、還元剤供給装置１０の運用方法は、排ガスＧの流れ方向における複数の噴射ノズル２０の下流で上記排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における還元剤８又はＮＯｘの濃度分布を測定するステップ（ステップＳ１０）と、該濃度分布の測定結果に応じて、第１噴射ノズル群２１及び第２噴射ノズル群２２に供給する還元剤８の量を個別に調整するステップ（ステップＳ２０）と、を備えている。

この方法によれば、排ガスＧの流路２内に該排ガスＧの流れ方向に対して交差する一方向に沿って配置された複数の噴射ノズル２０が、障害物７の下流に位置する第１噴射ノズル２１Ａを含む第１噴射ノズル群２１と、障害物７の下流に位置しない第２噴射ノズル２２Ａを含む噴射ノズル群２４とに区分され、各々の噴射ノズル群２４には同一の還元剤供給ライン３０によって還元剤８が供給される。これにより、障害物７の下流に位置する第１噴射ノズル２１Ａを含む第１噴射ノズル群２１から噴射する還元剤８の噴射量を第２噴射ノズル群２２とは独立に調整することができる。よって、仮に障害物７の存在により該障害物７の下流に偏流が生じても、第１噴射ノズル群２１に供給する還元剤８の量を適切に調整すれば、上記偏流に起因して噴射ノズル群２４の下流で生じる、排ガスＧの流れ方向に交差する一方向における還元剤８の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制することができる。さらに、複数の噴射ノズル２０の下流で測定された排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における還元剤８の濃度分布に応じて還元剤８の濃度分布を均一化するように第１噴射ノズル群２１及び第２噴射ノズル群２２に供給する還元剤８の量を個別に調整することができる。これにより、例えば作業員による個別の噴射ノズル２０の開度調整作業を要することなく、排ガスＧの流れ方向と交差する一方向における還元剤８の濃度分布を均一化することができる。

以上述べた本発明の少なくとも一実施形態によれば、障害物７に起因した偏流の影響による還元剤８の局所的な濃度分布のアンバランスを抑制可能な還元剤供給装置１０、及び還元剤供給装置１０の運用方法を提供することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ 脱硝装置
２ 排ガス流路（流路／煙道）
３ ＳＣＲ触媒（脱硝触媒）
４ ボイラ
５ 火炉
６ 煙道
７ 障害物
８ 還元剤
１０ 還元剤供給装置
１２ ヘッダー管
１２Ａ 第１ヘッダー管セグメント
１２Ｂ 第２ヘッダー管セグメント
２０ 噴射ノズル
２１ 第１噴射ノズル群
２１Ａ 第１噴射ノズル
２２ 第２噴射ノズル群
２２Ａ 第２噴射ノズル
２４ 噴射ノズル群
３０ 還元剤供給ライン
３２ 流量調整弁
３４ バルブアクチュエータ
４０ 濃度センサ
５０ コントローラ
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＡＭ
５３ ＲＯＭ
５４ 還元剤噴射量調整プログラム
５５ バス
１００ ボイラシステム
Ｇ 排ガス

Claims (7)

1. 障害物が配置された排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
   前記排ガスの流れ方向における前記障害物の下流において、前記排ガスの流れ方向に対して交差する一方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の噴射ノズルと、
   前記複数の噴射ノズルに対して前記還元剤を供給するように構成された複数の還元剤供給ラインと、
   を備え、
   前記複数の噴射ノズルのうち、前記障害物の下流に位置する噴射ノズルを第１噴射ノズル、前記障害物の下流に位置しない噴射ノズルを第２噴射ノズルと定義した場合に、
   前記複数の噴射ノズルは、同一の第１還元剤供給ラインによって前記還元剤が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズルを含む複数の噴射ノズル群であって、前記第１噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第１噴射ノズル群と、
   同一の第２還元剤供給ラインによって前記還元剤が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズルを含む複数の噴射ノズル群であって、前記第２噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第２噴射ノズル群と、を含む複数の噴射ノズル群に区分され、
   前記第１還元剤供給ラインを介した前記第１噴射ノズル群からの前記還元剤の噴射量は、前記第２還元剤供給ラインを介した前記第２噴射ノズル群からの前記還元剤の噴射量とは独立して調整可能である
   還元剤供給装置。
2. 一つの前記第１噴射ノズル群に含まれる前記第１噴射ノズルの数が、一つの前記第２噴射ノズル群に含まれる前記第２噴射ノズルの数よりも少ない
   請求項１に記載の還元剤供給装置。
3. 前記一方向における前記流路の幅Ｗ、前記流れ方向における前記障害物の幅Ｄとして、前記流れ方向における前記障害物と前記第１噴射ノズル群との距離Ｌが、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たす、請求項１又は２に記載の還元剤供給装置。
   Ｌ≦２Ｗ・・・（ｉ）
   Ｌ≦２０Ｄ・・・（ｉｉ）
   
4. 前記複数の噴射ノズルは、前記流路の全幅に亘って離散的に配置されている
   請求項１～３の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
5. 前記流れ方向において前記複数の噴射ノズル群の下流に配置され、前記一方向における前記排ガス中の前記還元剤又はＮＯｘの濃度分布を測定するための濃度センサと、
   前記複数の還元剤供給ラインの各々に対応して設けられた複数の流量調整弁及び当該複数の流量調整弁の各々の開度を独立に変更可能な複数のバルブアクチュエータと、
   前記濃度センサの検出信号に応じて前記バルブアクチュエータを駆動するコントローラと、をさらに備えた
   請求項１～４の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
6. 前記排ガスの流路内を前記一方向に沿って延在する少なくとも１つのヘッダー管をさらに備え、
   前記少なくとも１つのヘッダー管は、前記第１噴射ノズル群が配置されている第１ヘッダー管セグメントと、前記第２噴射ノズル群が配置されている第２ヘッダー管セグメントであって前記第１ヘッダー管セグメントと前記第一方向において隣接する第２ヘッダー管セグメントと、を含むように構成される
   請求項１～５の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
7. 障害物が配置された排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流に還元剤を供給するための還元剤供給装置の運用方法であって、
   前記還元剤供給装置は、
   前記排ガスの流れ方向における前記障害物の下流において、前記排ガスの流れ方向に対して交差する一方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の噴射ノズルと、
   前記複数の噴射ノズルに対して前記還元剤を供給するように構成された複数の還元剤供給ラインと、
   を備え、
   前記複数の噴射ノズルのうち、前記障害物の下流に位置する噴射ノズルを第１噴射ノズル、前記障害物の下流に位置しない噴射ノズルを第２噴射ノズルと定義した場合に、
   前記複数の噴射ノズルは、同一の第１還元剤供給ラインによって前記還元剤が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズルを含む複数の噴射ノズル群であって、前記第１噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第１噴射ノズル群と、
   同一の第２還元剤供給ラインによって前記還元剤が供給されるように構成された少なくとも一つの噴射ノズルを含む複数の噴射ノズル群であって、前記第２噴射ノズルを含む前記噴射ノズル群である第２噴射ノズル群と、を含む複数の噴射ノズル群に区分され、
   前記還元剤供給装置の運用方法は、
   前記排ガスの流れ方向における前記複数の噴射ノズルの下流で前記一方向における前記還元剤又はＮＯｘの濃度分布を測定するステップと、
   前記濃度分布の測定結果に応じて、前記第１噴射ノズル群及び前記第２噴射ノズル群に供給する前記還元剤の量を個別に調整するステップと、を備える
   還元剤供給装置の運用方法。
   

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