專利名稱：脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法，尤其是涉及向廢氣噴霧的還原劑的濃度分布的控制。
背景技術(shù)：
通常在脫硝裝置中，將還原劑噴霧到煙道中的廢氣中，并使其與催化劑進行化學反應(yīng)，由此形成為氮和水而將廢氣中含有的氮氧化物除去。噴霧到廢氣中的還原劑會蒸發(fā)，此時，由于蒸發(fā)潛熱而廢氣的溫度下降。還原劑的噴霧狀態(tài)的調(diào)整通過在鍋爐設(shè)備的試運轉(zhuǎn)時計測被噴霧了還原劑的廢 氣的溫度來進行。脫硝裝置在鍋爐設(shè)備試運轉(zhuǎn)時調(diào)整還原劑的噴霧狀態(tài)之后，直接以該狀態(tài)使用于鍋爐設(shè)備實際運轉(zhuǎn)。在專利文獻I及專利文獻2中公開了光學性地計測被噴霧了還原劑的廢氣的溫度的技術(shù)。作為鍋爐設(shè)備的實際運轉(zhuǎn)時的還原劑的噴霧狀態(tài)的控制，通過計測氮氧化物的濃度及還原劑的濃度，來進行噴霧到廢氣中的還原劑的流量控制(例如，專利文獻3及專利文獻4)。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I日本特開平8-233668號公報專利文獻2日本特開平6-221932號公報專利文獻3日本特開平7-60066號公報專利文獻4日本特開2003-290630號公報然而，專利文獻3及專利文獻4所記載的發(fā)明即使在還原劑的噴霧量恒定的情況下，當噴嘴等發(fā)生閉塞等時，還原劑的濃度分布也無法成為所希望的濃度分布，因此，存在脫硝裝置的效率劣化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這種情況而作出，其目的在于提供一種能夠?qū)婌F到流體中的藥劑濃度分布形成為所希望的濃度分布的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法。為了解決上述課題，本發(fā)明的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法采用以下的方法。S卩，本發(fā)明的第一形態(tài)的脫硝裝置的控制裝置具備向流體投入藥劑的藥劑投入機構(gòu)；計測流體的溫度分布的溫度測定裝置；根據(jù)由該溫度測定裝置求出的溫度分布來算出投入到流體中的藥劑的濃度分布的藥劑濃度算出部；根據(jù)由該藥劑濃度算出部算出的濃度分布來決定所述藥劑投入機構(gòu)投入的藥劑的流量的藥劑流量決定部；以將該藥劑流量決定部決定的流量的藥劑向流體投入的方式對所述藥劑投入機構(gòu)進行控制的藥劑投入機構(gòu)控制部。向流體投入的藥劑蒸發(fā)，此時，主要利用藥劑中包含的溶劑(例如水)的蒸發(fā)潛熱、溶質(zhì)(例如，氯化銨或氨)的氣化熱或升華熱來奪取熱量，即，通過溫度下降而使流體的溫度降低。即使在將藥劑以氣狀投入的情況下，也能通過藥劑溫度與流體溫度的溫度差來使流體的溫度下降。因此，在藥劑投入量多的部分的流體中，與其他的區(qū)域相比，流體的溫度發(fā)生局部下降。如此，流體的溫度分布反映藥劑投入量的流量分布，結(jié)果是反映藥劑的濃度分布。即，若流體的溫度分布成為所希望的溫度分布，則可以說藥劑投入量的流量分布是所希望的流量分布，從而能夠推定為流體與藥劑成為所希望的混合狀態(tài)。因此，根據(jù)由溫度測定裝置求出的溫度分布，算出投入到流體中的藥劑的濃度分布，通過藥劑流量決定部來決定向流體投入的藥劑的流量。決定的流量的藥劑通過利用藥劑投入機構(gòu)控制部對藥劑投入機構(gòu)進行控制而向流體投入。因此，能夠修正向流體投入的 藥劑的投入狀態(tài)。因此，能夠?qū)⒈煌度肓怂巹┑牧黧w的濃度分布形成為所希望的濃度分布。作為藥劑投入機構(gòu)，例如列舉有流量控制閥、與流量控制閥連接的噴嘴。在本發(fā)明的第一形態(tài)的脫硝裝置的控制裝置中，優(yōu)選的是，具備藥劑濃度控制機構(gòu)，該藥劑濃度控制機構(gòu)控制由所述藥劑投入機構(gòu)向流體投入的藥劑的濃度，該藥劑濃度控制機構(gòu)控制與藥劑混合的稀釋劑的流量。根據(jù)該脫硝裝置的控制裝置，由于利用藥劑濃度控制機構(gòu)來控制與藥劑混合的稀釋劑的流量，因此不用改變向流體投入的藥劑的流量就能夠改變藥劑的濃度。因此，能夠?qū)⑾蛄黧w投入的藥劑的液滴直徑維持成小且大致均勻。作為藥劑濃度控制機構(gòu)，例如列舉有流量控制閥或泵。此外，在本發(fā)明的第一形態(tài)的脫硝裝置的控制裝置中，優(yōu)選的是，所述溫度測定裝置具備安裝在流體流動的流路的一壁面上的受光部；使從另一壁面發(fā)出且通過了流體的光向該受光部入射，并對入射到該受光部的光進行分光的分光部；根據(jù)由該分光部分光出的光，檢測流體的實測吸收光譜的檢測部；根據(jù)由該檢測部檢測到的所述實測吸收光譜，算出流體的溫度的溫度算出部。根據(jù)該脫硝裝置的控制裝置，在流路僅配置受光部就能夠測定流體的溫度分布，因此不會妨礙流路中的流體的流動。因此，能夠?qū)α黧w的溫度分布進行常時測定。而且，由于測定從壁面發(fā)出而通過了流體的光，因此無需使用將測定的光向流體照射的結(jié)構(gòu)。因此，溫度測定裝置的結(jié)構(gòu)要素少。因此，能夠容易且廉價地測定溫度分布。本發(fā)明的第二形態(tài)的脫硝裝置具備上述任一項所述的控制裝置；對由該控制裝置控制了流量后的藥劑進行引導的多個噴嘴；將由多個該噴嘴噴霧出的流體中的氮氧化物除去的催化劑部。根據(jù)該脫硝裝置，由于使用了能夠?qū)婌F到流體中的藥劑的濃度分布進行修正的控制裝置，因此能夠適當?shù)乜刂茋婌F到流體中的藥劑的濃度分布，從而能夠?qū)⑿纬蔀樗Ｍ幕旌蠣顟B(tài)的流體向催化劑部引導。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)脫硝裝置的性能改善，提高脫硝效率。
另外，局部溫度高的流體部分可以設(shè)想為噴嘴發(fā)生了閉塞，在計測到的溫度分布未成為所希望的溫度分布時，可以設(shè)想為流體與藥劑的混合狀態(tài)不均勻。因此，能夠迅速地進行脫硝裝置的維護處置。從而能夠提高脫硝裝置的運轉(zhuǎn)的可靠性。另外，由于使用了控制藥劑的噴霧量而將藥劑與流體形成為所希望的混合狀態(tài)的控制裝置，因此能夠防止過量的藥劑的投入。因此，能夠防止在與催化劑部的反應(yīng)中未使用的藥劑從脫硝裝置導出的情況。另外，在施加了噴霧的藥劑的濃度控制時，能夠?qū)⑼度氲搅黧w中的藥劑的液滴直徑維持成小且大致均勻。因此，能夠使投入到流體中的藥劑充分蒸發(fā)。因此，能夠更進一步實現(xiàn)脫硝效率的提聞。在本發(fā)明的第二形態(tài)的脫硝裝置中，優(yōu)選的是，所述藥劑是氨、氨與氯化氫的混合物、氨水溶液、尿素水溶液、或氯化氨水溶液中的任一種。根據(jù)該脫硝裝置，由于控制了投入到流體中的氨、氨與氯化氫的混合物(例如，氯 化銨)、氨水溶液、尿素水溶液、或氯化氨水溶液中的任一者的濃度分布，因此能夠使被噴霧了藥劑的流體與催化劑部充分地反應(yīng)。因此，能夠形成為在除去氮氧化物的同時能夠有效地將流體中的汞除去的脫硝裝置。本發(fā)明的第三形態(tài)的鍋爐設(shè)備具備排出流體的鍋爐；對從該鍋爐排出的流體進行引導的上述記載的脫硝裝置；與從該脫硝裝置導出的流體進行熱交換的熱交換器。根據(jù)該鍋爐設(shè)備，由于使用了能夠防止在反應(yīng)中未使用的藥劑導出的情況的脫硝裝置，因此能夠防止藥劑析出到從脫硝裝置導出流體的熱交換器中而熱交換器發(fā)生閉塞的情況。因此，能夠提高成套設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性，且容易維護。另外，由于使用了在氮氧化物的除去方面優(yōu)異的脫硝裝置，因此能夠大幅削減從鍋爐設(shè)備導出的氮氧化物。因此，能夠形成為環(huán)境負載小的鍋爐設(shè)備。本發(fā)明的第四形態(tài)的脫硝裝置的控制方法具備向流體投入藥劑的藥劑投入工序；計測流體的溫度分布的溫度測定工序；根據(jù)由該溫度測定工序求出的溫度分布來算出投入到流體中的藥劑的濃度分布的藥劑濃度算出工序；根據(jù)由該藥劑濃度算出工序算出的濃度分布來決定投入的藥劑的流量的藥劑投入流量決定工序；將該藥劑投入流量決定工序決定的流量的藥劑向流體投入的藥劑投入機構(gòu)控制工序。發(fā)明效果根據(jù)由溫度測定裝置求出的溫度分布來算出投入到流體中的藥劑的濃度分布，通過藥劑流量決定部來決定向流體投入的藥劑的流量。決定的流量的藥劑通過利用藥劑投入機構(gòu)控制部對藥劑投入機構(gòu)進行控制而向流體投入。因此，能夠修正向流體投入的藥劑的投入狀態(tài)。因此，能夠?qū)⒈煌度肓怂巹┑牧黧w的濃度分布形成為所希望的濃度分布。


圖I是具備本發(fā)明的第一實施方式的脫硝裝置的鍋爐設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖2是設(shè)置在圖I所示的脫硝裝置上的噴嘴的配置圖。圖3是向圖2所示的噴嘴供給還原劑的注入管的配置圖。圖4是本發(fā)明的第一實施方式的脫硝裝置的控制裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖5是圖4所示的溫度測定裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示溫度與氨水的噴霧量的關(guān)系的圖形。圖7是表示在通道內(nèi)流動的廢氣的溫度分布與氨水的噴霧量的關(guān)系的示意圖。圖8是本發(fā)明的第一實施方式的噴嘴的配置的變形例。圖9表示具備本發(fā)明的第二實施方式的藥劑濃度控制機構(gòu)的脫硝裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖10是具備本發(fā)明的第二實施方式的藥劑濃度控制機構(gòu)的脫硝裝置的第一變形例。圖11是具備本發(fā)明的第二實施方式的藥劑濃度控制機構(gòu)的脫硝裝置的第二變形例。
圖12是具備本發(fā)明的第二實施方式的藥劑濃度控制機構(gòu)的脫硝裝置的第三變形例。圖13是具備本發(fā)明的第三實施方式的脫硝裝置的鍋爐設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式[第一實施方式]圖I表示本實施方式的鍋爐設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)圖。鍋爐設(shè)備I具備將廢氣(流體)排出的鍋爐2;對從鍋爐2排出的廢氣進行引導的脫硝裝置3 ;從脫硝裝置3導出的廢氣與空氣進行熱交換的空氣熱交換器(熱交換器)4 ；通過空氣熱交換器4將溫度下降的廢氣中的灰塵除去的電氣集塵器5 ;將由脫硝裝置3及電氣集塵器5凈化后的廢氣導出到鍋爐設(shè)備I外的煙囪6。鍋爐2使燃料燃燒而排出廢氣?？諝鉄峤粨Q器4使用空氣作為冷卻介質(zhì)而與廢氣進行熱交換。由于通過空氣熱交換器4而廢氣的溫度下降。電氣集塵器5將廢氣中的灰塵除去。脫硝裝置3將廢氣中的氮氧化物除去。脫硝裝置3具備催化劑(催化劑部)11、噴霧出還原劑的噴嘴(藥劑投入機構(gòu)控制部)13、控制裝置(未圖示)。催化劑11在被噴霧了還原劑即氨水(藥劑)的廢氣通過時，與廢氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，將氮氧化物形成為無害的氮和水。催化劑11為蜂窩結(jié)構(gòu)，且設(shè)置多個。催化劑11以二氧化鈦(TiO2)為主成分，且添加有作為活性成分的釩(V)、鎢(W)等。需要說明的是，作為還原劑，有氣狀和液狀這兩種，氣狀中包括氨、氨與氯化氫的混合物(例如氯化銨)，液狀中包括氨水溶液、尿素水溶液、氯化氨水溶液，可以適用氣狀、液狀任一者，但在此列舉氨水溶液(氨水)為例進行說明。噴嘴13將氨噴霧到在通道12內(nèi)流動的廢氣中。通過藥劑供給部8將作為還原劑的氨水向噴嘴13供給。噴嘴13設(shè)置在催化劑11的上游側(cè)的通道12內(nèi)。噴嘴13沿著通道12的寬度方向設(shè)置多個。而且，噴嘴13如圖2所示那樣沿著廢氣通過的方向(通道12的延伸方向)設(shè)置多段(例如，2段)。噴嘴13的延伸方向的截面形狀為長方形形狀。噴嘴13在通道12內(nèi)，向下方延伸。噴嘴13的長度因段的不同而其長度不同。通過使用長度不同的噴嘴13，而能夠?qū)彼蛲ㄟ^了與通道12的延伸方向垂直的面的廢氣進行噴霧。各噴嘴13與配置在通道12的外側(cè)的注入管14連接。在注入管14與各噴嘴13之間設(shè)有流量控制閥(藥劑投入機構(gòu)控制部)15。如圖3所示，注入管14沿著通道12的寬度方向延伸。注入管14具備空氣注入管16和還原劑注入管17。還原劑注入管17平行地設(shè)置在空氣注入管16的下方。空氣注入管16具有朝向下方的多個還原劑注入分支管19。還原劑注入管17在各還原劑注入分支管19的中途合流。在還原劑注入管17合流后的各還原劑注入分支管19的下端分別經(jīng)由流量控制閥15連接有噴嘴13。各流量控制閥15設(shè)置在各還原劑注入分支管19與各噴嘴13之間。流量控制閥15設(shè)置成與噴嘴13相同個數(shù)。流量 控制閥15控制被導向噴嘴13的氨水的流量。圖4表示本實施方式的控制裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖?？刂蒲b置20具備溫度測定裝置21 ;算出溫度分布的溫度分布算出裝置22 ;算出氨水溶液中的氨的濃度分布的藥劑濃度分布算出裝置(藥劑濃度算出部)23 ;設(shè)定氨水的噴霧量的藥劑噴霧量設(shè)定裝置(藥劑流量決定部)24 ;控制流量控制閥15的開度的閥控制裝置(藥劑投入機構(gòu)控制部)25。如圖5所示，溫度測定裝置21使用光纖(受光部)26來測定被噴霧了氨水的廢氣的溫度分布。光纖26設(shè)置在構(gòu)成通道12 (參照圖4)的壁面12a和與該壁面12a相鄰的壁面12b上。從其他的壁面12c、12d發(fā)出、且通過了在通道12內(nèi)流動的廢氣后的光向光纖26入射。因此，向光纖26入射的光的一部分由廢氣中包含的成分例如水蒸氣所吸收。入射到光纖26的光被導向溫度測定裝置21。被導向到溫度測定裝置21的光由設(shè)置在溫度測定裝置21內(nèi)的分光部(未圖示)來分光。分光后的光被導向設(shè)置在溫度測定裝置21內(nèi)的分析部(未圖示)。在分析部中，根據(jù)實際測量到的發(fā)光光譜RS(以下稱為“實測發(fā)光光譜”。)，取得與規(guī)定的波長相關(guān)的信號強度的函數(shù)。實測發(fā)光光譜RS是將從壁面12c、12d發(fā)出的光的發(fā)光光譜和與在通道12內(nèi)流動的廢氣相關(guān)的吸收光譜組合而成的光譜。此外，分析部取得在通道12內(nèi)流動的廢氣中包含的水蒸氣的理論上的吸收光譜(以下稱為“理論吸收光譜”)中的與前述的規(guī)定的波長相關(guān)的信號強度的函數(shù)。水蒸氣的理論吸收光譜的信號強度可以作為規(guī)定的波長與通道12內(nèi)的某溫度計測位置上的水蒸氣的溫度的函數(shù)來求得。分析部使用上述的水蒸氣的理論吸收光譜的信號強度，來算出通道12內(nèi)的某溫度計測位置上的理論吸收光譜與實測發(fā)光光譜RS的誤差成為最小的水蒸氣的溫度。如此，溫度測定裝置21可以使用由水蒸氣等吸收的光的強度來推定溫度。溫度分布算出裝置22 (參照圖4)基于由溫度測定裝置21計測到的廢氣的波長的結(jié)果，來算出被噴霧了氨水的廢氣的溫度分布。藥劑濃度分布算出裝置23基于由溫度分布算出裝置22算出的廢氣的溫度分布，來算出向廢氣噴霧的氨的濃度分布。藥劑噴霧量設(shè)定裝置24根據(jù)由藥劑濃度分布算出裝置23算出的氨的濃度分布的結(jié)果，決定向廢氣噴霧的噴霧量。閥控制裝置25根據(jù)由藥劑噴霧量設(shè)定裝置24決定的噴霧量，來控制各流量控制閥15的開度。由此，從各流量控制閥15噴霧到廢氣中的氨水的流量因每個流量控制閥15而不同。接下來，使用本實施方式的氨水的噴霧量的控制方法進行說明。從通道12的上方通過多個噴嘴13 (參照圖I)將氨水噴霧到從鍋爐2排出的廢氣中。被噴霧了氨水的廢氣在通道12內(nèi)流動而被導向脫硝裝置3 (參照圖I)。被噴霧了氨水的廢氣的溫度在被導向脫硝裝置3的上游側(cè)由光纖26和溫度測定裝置21來計測?；跍囟葴y定裝置21推定的溫度，溫度分布算出裝置22算出廢氣的溫度分布?；谟蓽囟确滞贫ㄑb置22算出的廢氣的溫度分布，藥劑濃度分布算出裝置23算出散布在廢氣中的氨的濃度分布?；谒愠龅膹U氣中的氨的濃度分布的結(jié)果，在氨的濃度分布未成為所希望的濃度分布時，藥劑噴霧量設(shè)定裝置24決定從各噴嘴13 (參照圖I)噴霧的氨水的噴霧量。而且，藥劑噴霧量設(shè)定裝置24以將決定出的氨水的噴霧量從各噴嘴13 (參照圖I)噴霧到在通道12內(nèi)流動的廢氣中的方式，決定各流量控制閥15的開度。 閥控制裝置25基于藥劑噴霧量設(shè)定裝置24決定的開度來控制各流量控制閥15。由此，對于通過藥劑濃度分布算出裝置23算出的從各噴嘴13(參照圖3)噴霧到廢氣中的氨水的噴霧量多的部分，可以減少氨水的噴霧量進行噴霧，而對于算出的噴霧到廢氣中的氨水的噴霧量少的部分，可以增加氨水的噴霧量進行噴霧。這里，對氨水的噴霧量的決定方法進行說明。從鍋爐2向通道12導出的廢氣中的氮氧化物量(mol/h)可以根據(jù)脫硝裝置3的上游側(cè)的被噴霧氨水之前的氮氧化物的濃度與流速的關(guān)系來求出。以根據(jù)所述關(guān)系求出的廢氣中的氮氧化物量(mol/h)與氨水的供給量N(mol/L)之比接近于I的方式將向各噴嘴13供給的氨水的供給量調(diào)整成所希望的供給量。然而，在即使供給所希望的供給量的氨水而噴霧到廢氣中的氨水的噴霧濃度也未成為所希望的濃度分布時，優(yōu)選改變噴霧量而將氨水的噴霧濃度形成為所希望的濃度分布。噴霧到廢氣中的氨水在蒸發(fā)時通過蒸發(fā)潛熱而使廢氣的溫度下降的情況通常已知。圖6示出了表示廢氣的溫度與氨水的噴霧量的圖形。圖6的縱軸表示氨水的噴霧量，橫軸表示被噴霧了氨水的廢氣的溫度。如圖6所示，當氨水的噴霧量增多時，蒸發(fā)潛熱增大，因此廢氣的溫度下降。使用圖6所示的關(guān)系，測定被噴霧了氨水的廢氣的溫度分布而算出噴霧到廢氣中的氨的濃度分布。需要說明的是，在將氨氣噴霧到廢氣中時，無法得到蒸發(fā)潛熱產(chǎn)生的溫度下降，因此優(yōu)選在噴嘴13的上游側(cè)設(shè)置冷卻機構(gòu)，將氨氣冷卻之后噴霧到廢氣中。當氨氣的噴霧量增多時，溫度差也增大，因此廢氣的溫度下降。若按照各氨氣溫度而得到廢氣溫度與氨氣的噴霧量的關(guān)系作為數(shù)據(jù)，則通過測定被噴霧了氨氣的廢氣的溫度分布，就能夠算出噴霧到廢氣中的氨的濃度分布。圖7示出了表示在通道內(nèi)流動的廢氣的溫度分布與氨水的噴霧量的關(guān)系的示意圖。相對于噴霧了氨水前的廢氣中含有的氮氧化物量(mol/h)，將供給量Nave (mol/L)的氨水噴霧時的氨水的理論的溫度下降量的平均值為ATave，計測的廢氣的理論的平均下降溫度為Tave。這里，簡易地如圖7所示那樣將通道12內(nèi)分割成兩部分進行說明。在被分割成區(qū)域30和區(qū)域31這兩部分的通道12內(nèi)，在各區(qū)域30、31各設(shè)有一個噴嘴13。從設(shè)置在區(qū)域30內(nèi)的噴嘴13a噴霧到在通道12內(nèi)流動的廢氣中的氨水的實際噴霧量為NI (mol/L)。從設(shè)置在區(qū)域31內(nèi)的噴嘴13b噴霧到在通道12內(nèi)流動的廢氣中的氨水的實際噴霧量為N2 (mol/L)。在廢氣的下游側(cè)，與通道12的延伸方向垂直的面32上的區(qū)域30及區(qū)域31的溫度分別為T1、T2。需要說明的是，計測到的溫度T1、T2與設(shè)置在各區(qū)域30、31內(nèi)的噴嘴13a、13b對氨水進行噴霧的位置為大致相同位置。如圖6的圖形所示，根據(jù)各溫度T1、T2的計測結(jié)果，能夠了解噴霧到廢氣的氨的濃度分布。在氨的濃度分布不是所希望的濃度分布時，改變噴霧到各區(qū)域30、31的廢氣中的 氨水的噴霧量NI、N2。從各溫度Tl、T2的計測結(jié)果可知各溫度下降量ATI、A T2。由此，能夠求出氨水的噴霧變化量AN1、AN2。通過改變氨水的噴霧變化量AN1、AN2，能夠使各溫度T1、T2接近廢氣的理論性的平均下降溫度Tave。但是，實際上，區(qū)域30的廢氣的溫度下降量A Tl不僅受到氨水的噴霧變化量ANl的影響，而且受到區(qū)域31的氨水的噴霧變化量AN2的影響。而且，區(qū)域31的廢氣的溫度下降量AT2不僅受到氨水的噴霧變化量AN2的影響，而且受到區(qū)域30的氨水的噴霧變化量ANl的影響。因此，通過增加考慮了這些的修正項來改變氨水的各噴霧量NI、N2，從而能夠使各區(qū)域30、31的溫度Tl、T2接近平均下降溫度Tave。如以上所述，根據(jù)本實施方式的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法，能起到以下的作用效果。根據(jù)由溫度測定裝置21求出的溫度分布來算出噴霧(投入)到廢氣(流體)中的氨水(藥劑)的濃度分布，通過藥劑流量設(shè)定裝置(藥劑流量決定部)24來決定噴霧到廢氣中的氨水的流量。決定的流量的氨水通過利用閥控制裝置(藥劑投入機構(gòu)控制部)25對流量控制閥(藥劑投入機構(gòu))15進行控制而噴霧到廢氣中。因此，能夠修正噴霧到廢氣中的氨水的噴霧狀態(tài)。從而能夠?qū)⒈粐婌F了氨水的廢氣的濃度分布形成為所希望的濃度分布。在通道12僅配置光纖(受光部)26而測定了廢氣的溫度分布。因此，不會妨礙通道12內(nèi)的廢氣的流動。因此，能夠?qū)U氣的溫度分布進行常時測定。另外，由于測定從通道12的壁面12c、12d發(fā)出而通過了廢氣的光，所以無需使用將測定的光向廢氣照射的結(jié)構(gòu)。因此，溫度測定裝置21的結(jié)構(gòu)要素少。從而能夠容易且廉價地測定溫度分布。使用了能夠修正噴霧到廢氣中的氨的濃度分布的控制裝置20。因此，能夠適當?shù)乜刂茋婌F到廢氣中的氨的濃度分布，并能夠?qū)彼托纬蔀樗Ｍ幕旌蠣顟B(tài)的廢氣導向催化劑(催化劑部)11。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)脫硝裝置3的性能改善并提高脫硝效率。另外，局部溫度高的廢氣部分可以設(shè)想為噴嘴13發(fā)生了閉塞，在計測到的溫度分布未成為所希望的溫度分布時，可以設(shè)想為廢氣與氨水的混合狀態(tài)不均勻。因此，能夠迅速地進行脫硝裝置3的維護處置。從而能夠提高脫硝裝置3的運轉(zhuǎn)的可靠性。
另外，由于使用了能夠控制氨水的噴霧量而將氨水和廢氣形成為所希望的混合狀態(tài)的控制裝置20，因此能夠防止過量的氨水的噴霧。因此，能夠防止在與催化劑11的反應(yīng)中未使用的氨從脫硝裝置3導出的情況。使用了能夠防止在反應(yīng)中未使用的氨導出的情況的脫硝裝置3。因此，能夠防止氨析出到從脫硝裝置3導出廢氣的空氣熱交換器(熱交換器)4中而空氣熱交換器4發(fā)生閉塞的情況。因此，能夠提高鍋爐設(shè)備I的運轉(zhuǎn)的可靠性，且容易維護。另外，由于使用了在氮氧化物的除去方面優(yōu)異的脫硝裝置3，因此能夠大幅削減從鍋爐設(shè)備I導出的氮氧化物。因此，能夠形成為環(huán)境負載小的鍋爐設(shè)備I。需要說明的是，在本實施方式中，作為鍋爐設(shè)備I進行了說明，但本發(fā)明并未限定于此，也可以是化學成套設(shè)備等。另外，噴嘴13如圖8所示那樣可以改變斜率設(shè)置。[第二實施方式]以下，說明本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法在具備藥劑濃度控制機構(gòu)的點上與第一實施方式不同，其他相同。因此，對于同一結(jié)構(gòu)、控制方法，標注同一標號而省略其說明。圖9示出具備本發(fā)明的第二實施方式的藥劑濃度控制機構(gòu)的脫硝裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。這里，作為還原劑的氨(藥劑)是使作為基液的氨與對基液進行稀釋的稀釋水(稀釋劑)混合的二液混合方式。噴霧到廢氣中的氨的濃度通過使稀釋水增減而能夠改變。向噴嘴13供給氨的藥劑供給部8具備基液貯存罐41 ;稀釋水貯存罐42 ;使稀釋水升壓的稀釋水供給用泵43 ;控制稀釋水的流量的稀釋水用流量控制閥(藥劑濃度控制機構(gòu))44 ;調(diào)整稀釋水用流量控制閥44的開度的控制裝置20 ;將氨經(jīng)由各流量控制閥(藥劑投入機構(gòu))15向各噴嘴(藥劑投入機構(gòu))13供給的還原劑供給用泵45。在基液貯存罐41內(nèi)貯存有氨的基液。在基液貯存罐41上連接有將基液貯存罐41與還原劑供給用泵45之間連接的配管46。在稀釋水貯存罐42內(nèi)貯存有對氨的基液進行稀釋的稀釋水。稀釋水供給用泵43使從稀釋水貯存罐42導出的稀釋水升壓。在稀釋水供給用泵43的下游側(cè)設(shè)有稀釋水用流量控制閥44。還原劑供給用泵45使從配管46導出的規(guī)定濃度的氨升壓。在還原劑供給用泵45的下游側(cè)連接有與各流量控制閥15連接的配管49。稀釋水用流量控制閥44通過使開度變化而改變通過的稀釋水的流量。在稀釋水用流量控制閥44的下游側(cè)連接有配管48。配管48與配管46合流?？刂蒲b置20具備對稀釋水用流量控制閥44的開度進行控制的稀釋水用流量控制閥控制裝置(未圖示)。接下來，說明將本實施方式的氨混合成規(guī)定濃度的控制方法。通過還原劑供給用泵45將氨的基液從基液貯存罐41向配管46導出。另一方面，稀釋水被從稀釋水貯存罐42導向稀釋水用供給泵43而升壓。升壓后的稀釋水被導向稀釋水用流量控制閥44。
稀釋水用流量控制閥44的開度由設(shè)置于控制裝置20的稀釋水用流量控制閥控制裝置來控制。以從配管49導向噴嘴13的氨成為所希望濃度的方式控制稀釋水用流量控制閥44的開度。從通過稀釋水用流量控制閥控制裝置控制了開度后的稀釋水用流量控制閥44向配管48導出流量被控制后的稀釋水。
向配管48導出的流量被控制后的稀釋水在引導氨的基液的配管46內(nèi)合流。在配管46內(nèi)，氨的基液與稀釋水混合成規(guī)定濃度的氨?；旌铣梢?guī)定濃度后的氨借助還原劑供給用泵45升壓而向配管49導出。導出到配管49內(nèi)的規(guī)定濃度的氨從各流量控制閥15導向各噴嘴13而噴霧到廢氣(流體)中。如以上所述，根據(jù)本實施方式的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法，起到以下的作用效果。通過稀釋水用流量控制閥(藥劑濃度控制機構(gòu))44來控制與氨(藥劑)混合的稀釋水(稀釋劑)的流量。因此，不用改變投入到廢氣(流體)中的氨的流量而能夠改變氨的濃度。因此，能夠?qū)婌F到廢氣中的氨的液滴直徑維持成小且大致均勻。另外，在施加噴霧到廢氣中的氨的濃度控制時，能夠?qū)婌F(投入)到廢氣中的氨的液滴直徑維持成小且大致均勻。因此，能夠使噴霧到廢氣中的氨充分蒸發(fā)。因此，能夠更進一步實現(xiàn)脫硝裝置的脫硝效率的提高。需要說明的是，在本實施方式中，說明了從配管48向配管46導出的稀釋水的流量由稀釋水用流量控制閥44控制的情況，但本發(fā)明并未限定于此，也可以取代稀釋水用流量控制閥44控制稀釋水供給用泵的噴出量。圖10作為本實施方式的變形例1，示出了具備藥劑濃度控制機構(gòu)的脫硝裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。稀釋水供給用泵(藥劑濃度控制機構(gòu))43由控制裝置20具備的稀釋水用流量控制閥控制裝置(未圖示)來控制噴出量。由稀釋水用流量控制閥控制裝置控制了噴出量后的稀釋水從稀釋水供給用泵43向配管48導出。在配管48中流動的被控制了噴出量的稀釋水在配管46內(nèi)合流。另外，在本實施方式中，說明了氨的混合在配管46內(nèi)進行的情況，但也可以如圖11所示那樣在水槽內(nèi)混合。圖11作為本實施方式的變形例2，示出了具備稀釋水混合用泵的脫硝裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖?；河霉┙o泵52使從基液貯存罐41導出的氨的基液升壓。由基液用供給泵52升壓后的氨的基液被導向基液用流量控制閥(藥劑濃度控制機構(gòu))53。基液用流量控制閥53控制從基液用供給泵52導出的氨的基液的流量。基液用流量控制閥53由控制裝置20具備的稀釋水用流量控制閥控制裝置(未圖示)來控制開度。混合用水槽54將氨的基液與稀釋水混合。通過基液用流量控制閥53而流量被控制后的氨的基液與通過稀釋水用流量控制閥44 (藥劑濃度控制機構(gòu))而流量被控制后的稀釋水在混合用水槽54內(nèi)混合。通過在混合用水槽54內(nèi)將氨的基液與稀釋水混合，而氨形成為規(guī)定濃度。形成為規(guī)定濃度后的氨從混合用水槽54被導向還原劑供給用泵45。另外，在混合用水槽54內(nèi)進行氨與稀釋水的混合時，如圖12所示，也可以通過稀釋水用流量控制閥控制裝置(未圖示)來控制基液供給用泵(藥劑濃度控制機構(gòu))52及稀釋用供給泵(藥劑濃度控制機構(gòu))43的各噴出量，而形成為規(guī)定濃度的氨。[第三實施方式]以下，說明本發(fā)明的第三實施方式。本實施方式的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法在使用氯化銨水作為還原劑的點上與第一實施方式不同，其他相同。因此，對于同一結(jié)構(gòu)、控制方法，標注同一標號而省略其說明。圖13示出了具備本發(fā)明的第三實施方式的脫硝裝置的鍋爐設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)圖。脫硝裝置3具備脫硝催化劑I Ia和汞氧化用催化劑Ilb作為催化劑11。作為還原劑(藥劑)，使用氯化銨水。脫硫裝置7將廢氣中的硫成分除去。 脫硝用催化劑Ila由于被噴霧了還原劑即氯化銨水溶液的廢氣通過，而將廢氣中的氮氧化物除去。通過脫硝用催化劑Ila除去了氮氧化物后的廢氣被導向汞氧化用催化劑lib。被導向到汞氧化用催化劑Ilb的廢氣中的汞與噴霧到廢氣中的氯化銨水發(fā)生反應(yīng)而形成為氯化汞和水。由電氣集塵器5除去了灰塵后的廢氣通過脫硫裝置7將硫成分除去。由脫硫裝置7除去了硫成分后的廢氣從煙囪6向鍋爐設(shè)備I外導出。如以上所述，根據(jù)本實施方式的脫硝裝置的控制裝置、具備該控制裝置的脫硝裝置、及具備該脫硝裝置的鍋爐設(shè)備、以及脫硝裝置的控制方法，能起到以下的作用效果。控制了噴霧(投入)到廢氣(流體)中的氯化銨水(藥劑)的濃度分布。因此，能夠使被噴霧了氯化銨水的廢氣與催化劑(催化劑部)lla、llb充分反應(yīng)。因此，能夠形成為在除去氮氧化物的同時能夠有效地將廢氣中的汞除去的脫硝裝置3。標號說明I鍋爐設(shè)備3脫硝裝置15流量控制閥(藥劑投入機構(gòu))20控制裝置21溫度測定裝置23藥劑濃度分布算出裝置(藥劑濃度算出部)24藥劑噴霧量設(shè)定裝置(藥劑流量決定部)25閥控制裝置(藥劑投入機構(gòu)控制部)
權(quán)利要求
1.一種脫硝裝置的控制裝置，其具備 向流體投入藥劑的藥劑投入機構(gòu)； 計測流體的溫度分布的溫度測定裝置； 根據(jù)由所述溫度測定裝置求出的溫度分布來算出投入到流體中的藥劑的濃度分布的藥劑濃度算出部； 根據(jù)由所述藥劑濃度算出部算出的濃度分布來決定所述藥劑投入機構(gòu)投入的藥劑的流量的藥劑流量決定部； 對所述藥劑投入機構(gòu)進行控制，以將該藥劑流量決定部決定的流量的藥劑向流體投入的藥劑投入機構(gòu)控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脫硝裝置的控制裝置，其中， 具備藥劑濃度控制機構(gòu)，該藥劑濃度控制機構(gòu)控制由所述藥劑投入機構(gòu)向流體投入的藥劑的濃度， 所述藥劑濃度控制機構(gòu)控制與藥劑混合的稀釋劑的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的脫硝裝置的控制裝置，其中， 所述溫度測定裝置具備安裝在流體流動的流路的一壁面上的受光部；使從另一壁面發(fā)出且通過了流體的光向該受光部入射，并對入射到該受光部的光進行分光的分光部；根據(jù)由該分光部分光出的光，檢測流體的實測吸收光譜的檢測部；根據(jù)由該檢測部檢測到的所述實測吸收光譜，算出流體的溫度的溫度算出部。
4.一種脫硝裝置，其具備 權(quán)利要求I 3中任一項所述的控制裝置； 對由所述控制裝置控制了流量后的藥劑進行引導的多個噴嘴； 將由多個該噴嘴噴霧出的流體中的氮氧化物除去的催化劑部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫硝裝置，其中， 所述藥劑是氨、氨與氯化氫的混合物、氨水溶液、尿素水溶液、或氯化氨水溶液中的任一種。
6.一種鍋爐設(shè)備，其具備 排出流體的鍋爐； 對從該鍋爐排出的流體進行引導的權(quán)利要求4或5所述的脫硝裝置； 與從該脫硝裝置導出的流體進行熱交換的熱交換器。
7.一種脫硝裝置的控制方法，其具備 向流體投入藥劑的藥劑投入工序； 計測流體的溫度分布的溫度測定工序； 根據(jù)由該溫度測定工序求出的溫度分布來算出投入到流體中的藥劑的濃度分布的藥劑濃度算出工序； 根據(jù)由該藥劑濃度算出工序算出的濃度分布來決定投入的藥劑的流量的藥劑投入流量決定工序； 將該藥劑投入流量決定工序決定的流量的藥劑向流體投入的藥劑投入機構(gòu)控制工序。
全文摘要
脫硝裝置的控制裝置(20)具備向流體投入藥劑的藥劑投入機構(gòu)(15)；計測流體的溫度分布的溫度測定裝置(21)；根據(jù)由溫度測定裝置(21)求出的溫度分布來算出投入到流體中的藥劑的濃度分布的藥劑濃度算出部(23)；根據(jù)由藥劑濃度算出部(23)算出的濃度分布來決定藥劑投入機構(gòu)(15)投入的藥劑的流量的藥劑流量決定部(24)；對藥劑投入機構(gòu)(15)進行控制，以將藥劑流量決定部(24)決定的流量的藥劑向流體投入的藥劑投入機構(gòu)控制部(25)。
文檔編號B01D53/94GK102655927SQ201180004764
公開日2012年9月5日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者沖野進, 出口祥啟, 山浦剛俊, 長安立人, 鵜飼展行 申請人:三菱重工業(yè)株式會社