排ガス処理装置
【課題】還元剤供給量を増加することなく、より高い脱硝率を安定的に得ることができる排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】燃焼機器から排出された排ガスに水を噴霧して冷却する減温手段３と、減温手段で冷却された排ガスの除塵を行う除塵手段５と、除塵手段より上流側に設けられ排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段４とを有し、除塵手段５は触媒存在下で還元剤により排ガス中の窒素酸化物を還元する排ガス処理装置において、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と除塵手段５の脱硝率との関係に基づいて、減温手段３の水供給量を制御して排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段５の脱硝率を変化させる制御手段１０を有し、制御手段１０は、除塵手段出口側の出口ＮＯｘ濃度が予め設定されたＮＯｘ濃度上限値以下となるように減温手段３の水供給量を制御する構成となっている。
【解決手段】燃焼機器から排出された排ガスに水を噴霧して冷却する減温手段３と、減温手段で冷却された排ガスの除塵を行う除塵手段５と、除塵手段より上流側に設けられ排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段４とを有し、除塵手段５は触媒存在下で還元剤により排ガス中の窒素酸化物を還元する排ガス処理装置において、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と除塵手段５の脱硝率との関係に基づいて、減温手段３の水供給量を制御して排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段５の脱硝率を変化させる制御手段１０を有し、制御手段１０は、除塵手段出口側の出口ＮＯｘ濃度が予め設定されたＮＯｘ濃度上限値以下となるように減温手段３の水供給量を制御する構成となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機器から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を触媒存在下で還元する排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉や石炭焚きボイラ等の燃焼機器から排出される排ガス中には窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。そのため、燃焼機器が具備する排ガス処理装置にはＮＯｘを低減する手段が設けられている。ここで一例として、図１３を参照して従来の排ガス処理装置を備えたゴミ焼却プラントの構成例を説明する。ゴミ焼却プラントでは、焼却炉１で発生した排ガスはボイラ２で熱回収された後、減温塔３で水噴霧により冷却される。次いで除塵手段５で排ガスの除塵が行なわれるとともに、必要に応じてこの上流側で排ガス中に供給された消石灰によりＨＣｌ除去、ＳＯｘ除去が行われる。さらに除塵手段５の下流側で内部に触媒を有する脱硝手段７によりＮＯｘ除去が行われた後、煙突６より外部に排出される。
【０００３】
このような排ガス処理装置に用いられる乾式の脱硝手段は、例えば、特許文献１（特開２０１０−１７２８５５号公報）等に開示されるように、除塵手段５の下流側に触媒を担持した脱硝手段７を設け、その上流側で排ガス中に供給した還元剤７ａにより脱硝手段７でＮＯｘを還元させる構成、又は特許文献２（特開２００６−２６５２５号公報）に開示されるように、除塵手段５に触媒を担持させ、その上流側で排ガス中に供給した還元剤５ａにより除塵手段５でＮＯｘを還元させる構成等が挙げられる。排ガス処理装置には、これらの脱硝手段が一又は複数組み合わせて用いられている。
【０００４】
上記したような触媒脱硝手段では、還元剤とＮＯｘの反応効率を高く維持するために、触媒反応の温度を適切に制御する方法が提案されている。例えば特許文献２には、脱硝触媒を担持した除塵手段に供給する排ガス温度を２５０℃〜３００℃の範囲に制御する構成が開示されている。この温度範囲は触媒活性温度に対応している。また、特許文献３（特開２００３−８００２７号公報）には、冷却塔、バグフィルタの後段にアンモニアを用いて触媒脱硝する脱硝塔が設けられた排ガス処理において、脱硝塔への排ガス温度を１９０℃〜２２０℃に維持させるように冷却塔の冷却水流量を制御する構成が開示されている。この温度範囲は、消石灰等によるＨＣｌ及びＳＯｘ除去性能、バグフィルタの耐熱性や脱硝塔での脱硝率を考慮して設定されたものである。
【０００５】
一方、従来の脱硝手段では、脱硝率を高く維持するために排ガス中のＮＯｘ濃度に対して過剰の還元剤を供給しており、このため還元剤のランニングコストが高く不経済であり、また未反応の還元剤が外部へ流出してしまうという問題があった。
そこで、特許文献１には、還元剤噴射手段と、その下流側に配置されたアンモニアＳＣＲ触媒手段と、この触媒手段の下流側に配置されたアンモニア濃度計測手段と、アンモニア濃度に基づいて還元剤の噴射量を制御する制御手段とを備えた構成が開示されている。この構成によりアンモニアが流出しにくく、かつ排ガス中の脱硝率を高く維持することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７２８５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２６５２５号公報
【特許文献３】特開２００３−８００２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した特許文献１は、アンモニアＳＣＲ触媒手段出口のアンモニア濃度に基づいてアンモニア供給量を制御する構成としており、この構成によれば還元剤の流出は防止できるが、従来は過剰に供給していた還元剤量に対して、アンモニアが流出しないように少なめに還元剤量が設定されるため、脱硝率を安定的に高く維持することは困難であった。
また、特許文献２又は特許文献３では、排ガスの脱硝率を向上させるために脱硝手段へ導入される排ガス温度を制御する構成としているが、脱硝率は排ガス温度を一定に保っても変動することがある。これは、排ガスの水分濃度が変動するためである。例えばゴミ焼却炉の排ガスはゴミ性状や燃焼状態によって水分濃度が大きく変動するが、そのため脱硝率も変動するため、一定の脱硝率を安定的に得ることができなかった。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、還元剤供給量を増加することなく、より高い脱硝率を安定的に得ることができる排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の排ガス処理装置は、燃焼機器から排出された排ガスに水を噴霧して冷却する減温手段と、前記減温手段で冷却された前記排ガスの除塵を行う除塵手段と、前記除塵手段より上流側に設けられ前記排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段とを有し、前記除塵手段は触媒存在下で前記還元剤により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する排ガス処理装置において、前記除塵手段に導入される排ガスの水分濃度と前記除塵手段の脱硝率との関係に基づいて、前記減温手段の水供給量を制御して排ガスの水分濃度を調整することにより前記除塵手段の脱硝率を変化させる制御手段を有し、前記制御手段は、前記除塵手段出口側の出口ＮＯｘ濃度が予め設定されたＮＯｘ濃度上限値以下となるように前記減温手段の水供給量を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段における脱硝率を変化させる構成としたため、還元剤供給量を増加させることなく、より高い脱硝率を得ることが可能となる。したがって、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
【００１１】
ここで、除塵手段における排ガスの脱硝率と、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度との関係を説明する。図３は排ガスの水分濃度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。同グラフに示されるように、排ガスの水分濃度が増大するほど脱硝率は略反比例的に低下する。この関係を利用して、排ガスの水分濃度を調整することによって脱硝率を変化させることができる。さらに本発明では、除塵手段上流側の減温手段での水供給量制御により排ガスの水分濃度を調整する構成としているため、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。なお、前記予め設定されたＮＯｘ濃度上限値とは、ＮＯｘ排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【００１２】
また、前記除塵手段入口側の排ガスの水分濃度を検出する水分濃度検出手段と、前記除塵手段入口側の排ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記除塵手段入口側の排ガスの流量を検出する流量検出手段と、前記除塵手段入口側の排ガスの入口ＮＯｘ濃度を検出する入口ＮＯｘ濃度検出手段とをさらに有し、前記制御手段は、各検出手段で検出された前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給手段で供給した還元剤供給量とを用いて前記除塵手段の推定脱硝率を求め、該推定脱硝率と前記ＮＯｘ濃度上限値とから算出される前記除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度と、前記入口ＮＯｘ濃度検出手段で検出される前記入口ＮＯｘ濃度とを比較し、前記入口ＮＯｘ濃度が前記目標ＮＯｘ濃度を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることが好ましい。
【００１３】
本構成は、除塵手段入口側で検出された排ガスの入口ＮＯｘ濃度が除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を超える場合に、減温手段の水供給量を減少させる構成となっている。すなわち、各検出時点において除塵手段が保有する脱硝性能では排ガスをＮＯｘ濃度上限値以下まで脱硝できない場合に、減温手段の水供給量を減少させて排ガスの水分濃度を低下させるようにしている。これにより図３のグラフに示した関係から除塵手段の脱硝率を高くすることができ、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。また本構成では、除塵手段入口側の排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに基づいて推定脱硝率を求め、これに基づいて減温手段の水供給量を制御する構成としているため、制御の時間遅れを最小限に抑えることができる。
【００１４】
なお、前記目標ＮＯｘ濃度とは、除塵手段出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値となるときの除塵手段入口側のＮＯｘ濃度であり、検出された入口ＮＯｘ濃度がこの目標ＮＯｘ濃度以下であれば除塵手段出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値以下となる。
また、前記推定脱硝率とは、除塵手段の脱硝率に影響を与える因子（ここでは、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度、温度、流量、及び還元剤供給手段で供給した還元剤供給量）を用いて、所定の演算式又はこれらの関係性を示すマップ等により除塵手段が保有する脱硝率を推定した値である。
また本構成において各検出手段は、除塵手段の入口側に計測器を配置して排ガスの水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を直接計測する手段であってもよいし、燃焼機器の燃焼状態により水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を推定する手段であってもよい。さらにまた、前記還元剤供給量は、排ガス中に供給する還元剤供給量であり、具体的には、還元剤供給ライン上に設けられる還元剤供給量調整手段で調整される還元剤供給量である。
【００１５】
さらに、前記制御手段は、前記推定脱硝率を求める際に、前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給量とに加えて、前記触媒の使用時間、前記除塵手段入口側のＳＯｘ濃度、前記除塵手段入口側の入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値に基づいて前記推定脱硝率を求めるようにしてもよい。
除塵手段の脱硝率に影響を与える因子は、水分濃度、温度、流量、及び還元剤供給量に比べてその依存性は小さいが、触媒の使用時間、ＳＯｘ濃度、入口還元剤濃度がある。具体的には、触媒は使用時間が長くなるほど活性が低下し、またＳＯｘ濃度が高いほど触媒が被毒し活性が低下するため脱硝率が低下する。さらに触媒還元反応において還元剤濃度が高いほど反応が促進されるため脱硝率が向上する。したがって、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに加えて、触媒使用時間とＳＯｘ濃度と入口還元剤濃度とのうち少なくとも１の検出値を推定脱硝率の算出に用いることによって、より正確な推定脱硝率を得ることができ、精度の高い制御が可能となる。なお、前記入口還元剤濃度は、除塵手段入口側の排ガス中の還元剤濃度であり、具体的には、除塵手段入口側の排ガスライン上に設けられる還元剤濃度検出手段により検出される還元剤濃度である。
【００１６】
また、前記除塵手段出口側の排ガスの出口ＮＯｘ濃度を検出する出口ＮＯｘ濃度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記出口ＮＯｘ濃度検出手段で検出された前記出口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、前記出口ＮＯｘ濃度が前記ＮＯｘ濃度上限値を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることが好ましい。
本構成は、除塵手段出口側で検出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温手段の水供給量を減少させる構成としている。これにより図３のグラフに示した関係から除塵手段の脱硝率を高くすることができ、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。また本構成は、排ガスの出口ＮＯｘ濃度を直接検出し、この出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値とを比較する構成としているため、演算処理の簡単化が図れる。
【００１７】
さらに、前記制御手段は、前記除塵手段入口側の排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように前記減温手段の水供給量を制御することが好ましい。
ここで前記所定の温度範囲とは、除塵手段の耐熱性、触媒活性の温度依存性、消石灰等によるＨＣｌ及びＳＯｘ除去性能、又はダイオキシンの再合成温度等に基づいて適宜設定されるものであり、例えば、温度上限値は除塵手段の耐熱性に基づいて設定され、温度下限値は触媒活性温度に基づいて設定される。
本構成によれば、除塵手段入口側の排ガス温度を所定の温度範囲内に維持することによって、除塵手段を耐熱範囲内で稼働し耐久性の低下を防止するとともに脱硝性能を高く保持し、その円滑な稼働を維持することが可能となる。
【００１８】
さらにまた、前記除塵手段出口側の排ガスの出口還元剤濃度を検出する出口還元剤濃度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記減温手段の水供給量制御の前又は後に、前記出口還元剤濃度検出手段で検出された前記出口還元剤濃度が予め設定された還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で前記還元剤供給手段の還元剤供給量を制御することが好ましい。
このように、減温手段の水供給量制御とともに還元剤の供給量制御を行うことによって、排ガス中のＮＯｘ濃度が高い場合であっても除塵手段から排出される排ガス中の還元剤濃度を低減しつつ高い脱硝率を得ることが可能となる。なお、還元剤濃度上限値は、還元剤の排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のように本発明によれば、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段における脱硝率を変化させる構成としたため、還元剤供給量を増加させることなく、より高い脱硝率を得ることが可能となる。したがって、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
さらに本発明では、除塵手段上流側の減温手段での水供給量制御により排ガスの水分濃度を調整する構成としているため、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態が適用されるゴミ焼却プラントの全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図３】排ガスの水分濃度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。
【図４】排ガスの温度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。
【図５】排ガスの流量と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態における制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態の応用例に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図８】異なるＳＯ２濃度の排ガスにおける触媒使用時間と脱硝率の関係をそれぞれ概念的に示したグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態における制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図１３】従来のゴミ焼却プラントの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載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特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本実施形態では、一例として排ガス処理装置をゴミ焼却プラントに取り付けた場合につき説明するが、排ガス処理装置を取り付ける燃焼機器はこれに限定されるものではなく、熱分解炉、溶融炉、ボイラ、内燃機関、外燃機関等種々の燃焼機器に適用することができる。より好ましくは、本発明は焼却炉、熱分解炉、溶融炉、ボイラに取り付けられる排ガス処理装置に適している。
【００２２】
まず最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る排ガス処理装置が適用されるゴミ焼却プラントの全体構成を説明する。
ゴミ焼却プラントは、主に、焼却炉１と、ボイラ２と、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、煙突６とを有する。
【００２３】
焼却炉１は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の各種の焼却炉を用いることができる。例えばストーカ式焼却炉を用いる場合、投入ホッパ１１から投入されたゴミは、火炉１２内で火格子上を移送されながら火炉底部から導入される一次空気により燃焼する。この燃焼により発生した排ガス中の未燃分は、火炉上方に導入される二次空気により再燃焼する。焼却炉１でゴミを燃焼させることにより発生した燃焼灰は灰処理部１３に送られ、排ガスは配管によりボイラ２に送られる。
ボイラ２は、焼却炉１から排出される高温の排ガスから熱を回収する。ボイラ２で熱を回収された排ガスは減温塔３に送られる。
【００２４】
減温塔３は、水が貯留された水タンク３１と接続されており、ボイラ２から送られた排ガスに水タンク３１からの水を噴霧し、排ガスを冷却する。水タンク３１から減温塔３に供給される水は、ポンプ３２やバルブ（不図示）等の水供給量調整手段により調整される。具体的には、水タンク３１からポンプ３２にて配管へ液送されて、減温塔３内のノズルから排ガス中に水が噴霧される構成としてもよい。なお水供給量調整手段は、後述する制御手段１０からの制御信号により制御される。減温塔３で冷却された排ガスは除塵手段５に送られる。
【００２５】
減温塔３と除塵手段５とを接続する配管には、還元剤供給手段４が設けられている。還元剤供給手段４は、排ガス中に還元剤を供給する手段である。還元剤の状態は液体、気体、粉末固体のいずれであってもよく、具体的に還元剤としては、尿素水、アンモニア水、アンモニアガス等が用いられる。還元剤供給手段４は、還元剤を貯留する還元剤タンク４１と、還元剤の供給量を調整するポンプ４２やバルブ（不図示）等の還元剤供給量調整手段とを有している。この還元剤供給量調整手段は、後述する制御手段１０からの制御信号により制御される。なお、還元剤供給手段４は、除塵手段５より上流側の配管であればどの位置に接続されてもよいが、最も好ましい接続位置は、減温塔３と除塵手段５との間の配管である。
【００２６】
また、除塵手段５の上流側の配管に、添加剤供給手段８を接続してもよい。添加剤供給手段８は、還元剤以外の添加剤を供給する手段である。添加剤としては、例えば排ガス中に含まれるＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスを中和する消石灰、排ガス中のダイオキシン類を吸着除去する活性炭、除塵手段５の濾布の目詰まりを抑制する特反剤（珪藻土）等が挙げられる。
【００２７】
除塵手段５は、配管を介して減温塔３と接続されており、減温塔３から該配管を通過した排ガスが導入される。除塵手段５は内部にＮＯｘ還元用触媒を有している。好適には、除塵手段５として、濾布に触媒を担持した触媒担持式バグフィルタが用いられる。触媒には、担体として、酸化チタン、アルミナ、ゼオライト、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、セリア−ジルコニア、マグネシア、ニオブ、タンタル等の金属酸化物や複合酸化物等が用いられ、これに加えて活性金属成分としてバナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガン、銅、コバルトのうち少なくとも１種類以上が用いられる。その中でも好適にはバナジウム、モリブデン、タングステンのうち少なくともいずれかを活性金属成分とする酸化チタン系触媒が用いられる。
【００２８】
除塵手段５は、主に、排ガス中に含まれる煤塵を除去するとともに、排ガス中のＮＯｘと還元剤とを触媒存在下で反応させ、ＮＯｘを還元する。さらに除塵手段５では、その上流側で上記した各種添加剤が添加された場合には、排ガス中の酸性ガスと消石灰との中和反応で得られた塩類やダイオキシン類等を吸着した活性炭を含む煤塵を除去する。除塵手段５で除塵、ＮＯｘ還元が行われて浄化された排ガスは煙突６から排出される。
【００２９】
次に、以下の第１実施形態乃至第３実施形態により本発明の排ガス処理装置におけるＮＯｘ低減手段の具体的な構成を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図２は本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
排ガス処理装置は、主に、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、制御手段１０と、水分濃度検出手段５１と、温度検出手段５２と、流量検出手段５３と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４とを有している。
【００３１】
水分濃度検出手段５１は、除塵手段５の入口側の排ガスの水分濃度を検出する手段である。
温度検出手段５２は、除塵手段５の入口側の排ガスの温度を検出する手段である。
流量検出手段５３は、除塵手段５の入口側の排ガスの流量を検出する手段である。
入口ＮＯｘ濃度検出手段５４は、除塵手段５の入口側の排ガスに含まれる入口ＮＯｘ濃度を検出する手段である。
【００３２】
上記した各検出手段は、除塵手段５の入口側に計測器を配置して水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を直接計測する手段であってもよいし、燃焼機器の燃焼状態により水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を推定する手段であってもよい。前者の場合は、直接計測することにより精度の高い制御が可能となり、後者の場合は各計測器を設置する必要がないため装置を簡素化できる。
なお、除塵手段５の入口側とは、減温塔３と除塵手段５の間の配管上又は除塵手段５の入口部のことである。
【００３３】
制御手段１０は、各検出手段で検出された検出信号と還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量とが入力され、これらの検出信号及び還元剤供給量を用いて演算を行い、その演算結果をもとに生成した制御信号を減温塔３の水供給量調整手段へ出力することにより減温塔３の水供給量を制御する機能を有している。なお、還元剤供給量は、排ガス中に供給する還元剤供給量であり、具体的には、還元剤供給ライン上に設けられる還元剤供給手段４の還元剤供給量調整手段で調整される還元剤供給量である。
この制御手段１０の主たる制御は、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と除塵手段５の脱硝率との関係に基づいて減温塔３の水供給量を制御するものであり、ひいては排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段５の脱硝率を変化させる。
【００３４】
第１実施形態において、制御手段１０に入力される検出（入力）信号は、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とであり、制御手段１０から出力する制御（出力）信号は、減温塔３の水供給量である。また制御手段１０には、予め除塵手段出口側のＮＯｘ濃度上限値が設定されている。このＮＯｘ濃度上限値は、ＮＯｘ排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【００３５】
具体的に制御手段１０では、水分濃度検出手段５１から入力された水分濃度と、温度検出手段５２から入力された温度と、流量検出手段５３から入力された流量と、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量とを用いて除塵手段５の推定脱硝率を求める。
さらに、この推定脱硝率とＮＯｘ濃度上限値とから除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を算出する。前記目標ＮＯｘ濃度とは、除塵手段出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値となるときの除塵手段入口側のＮＯｘ濃度であり、検出された入口ＮＯｘ濃度がこの目標ＮＯｘ濃度以下であれば出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値以下となる。
そして、この目標ＮＯｘ濃度と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出された入口ＮＯｘ濃度とを比較し、入口ＮＯｘ濃度が目標ＮＯｘ濃度を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行う。
なお、制御手段１０では、入口ＮＯｘ濃度と推定脱硝率とから出口ＮＯｘ濃度を算出し、この出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値とを比較して、出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行うようにしてもよい。
【００３６】
ここで、図３乃至図５を用いて、除塵手段５の脱硝率に影響を与える因子と、除塵手段５の脱硝率との関係について説明する。図３は排ガスの水分濃度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフで、図４は排ガスの温度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフで、図５は排ガスの流量と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。なお、還元剤供給量が脱硝率に影響を与えることは周知であるため、この関係についてはここでは言及しない。
【００３７】
図３に示すように、排ガスの水分濃度と脱硝率の関係は、排ガスの水分濃度が高くなるほど略反比例的に脱硝率が低下する。この排ガスの水分濃度と脱硝率の関係は、除塵手段５の推定脱硝率を算出する際に用いられるとともに、減温塔３の水供給量制御にも用いられる。すなわち、減温塔３の水供給量制御においては、所望の脱硝率が得られるように排ガスの水分濃度を調整するようになっており、除塵手段５に導入される排ガス中のＮＯｘ濃度が高いほど水分濃度を低下させるような減温塔３の水供給量制御を行う。例えば、図３に示されるように水分濃度を１５％以下に調整することで脱硝率を大幅に向上させることが可能である。
【００３８】
図４に示すように、排ガスの温度と脱硝率の関係は、排ガス温度が高くなるほど触媒還元反応が促進されるため排ガスの脱硝率が高くなる。この関係を示す曲線は、高温側の脱硝率が、触媒の脱硝性能に基づく所定の脱硝率に収束するような曲線で表される。排ガス温度と脱硝率の関係は、除塵手段５の推定脱硝率を算出する際に用いられる。
また図５に示すように、排ガスの流量と脱硝率の関係は、排ガス流量が大きくなるほど触媒単位体積当たりの排ガス処理量が増大するため排ガスの脱硝率が低くなる。この関係を示す曲線は、排ガス流量が大きくなるほど脱硝率が大幅に低下するような曲線で表される。排ガス流量と脱硝率の関係は、除塵手段５の推定脱硝率を算出する際に用いられる。
【００３９】
推定脱硝率は、脱硝率に影響を与える因子（ここでは排ガスの水分濃度、温度、流量、還元剤供給量）を用いて、所定の演算式又はこれらの関係性を示すマップ等により除塵手段５が保有する脱硝率を推定した値である。
マップを用いる場合は、除塵手段５の脱硝率に影響を与える因子と脱硝率との関係性を示すマップを予め用意しておき、これを用いて推定脱硝率を求める。
演算式を用いる場合は、排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とをパラメータとした式により推定脱硝率を求める。
【００４０】
また、制御手段１０は、温度検出手段５２で検出される排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように減温塔３の水供給量を制御する構成とすることが好ましい。前記所定の温度範囲とは、除塵手段５の耐熱性、触媒活性の温度依存性、消石灰等によるＨＣｌ及びＳＯｘ除去性能、又はダイオキシンの再合成温度等に基づいて適宜設定されるものであり、例えば、温度上限値は除塵手段５の耐熱性に基づいて設定され、温度下限値は触媒活性温度に基づいて設定される。
【００４１】
次に、図６のフローチャートを用いて、第１実施形態における制御手段１０のＮＯｘ低減処理の一例を説明する。なお、以下の説明で記載する符号は図１及び図２の符号と同一である。
まず、水分濃度検出手段５１で検出された水分濃度（ＣＨ２Ｏｉｎ）、温度検出手段５２で検出された温度（Ｔｉｎ）、流量検出手段５３で検出された流量（Ｑｉｎ）、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量（Ｓ）が制御手段１０に入力されたら、制御手段１０は、ステップＳ１として、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とから除塵手段５の推定脱硝率（ηＡ）を算出する。推定脱硝率の算出方法は上述した通りである。
さらに、制御手段１０は、推定脱硝率（ηＡ）とＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とに基づいて、以下の式（２）により除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を算出する。
ＣＡ１＝ＣＡ２／（１−ηＡ） …（２）
【００４２】
次いで、制御手段１０は、ステップＳ２として、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出された入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）と、上記で算出した目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）とを比較する。ここで、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）以下の場合、除塵手段５により排ガス中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ濃度上限値以下とすることができると判断し、減温塔３の水供給量を制御することなくステップＳ１に戻る。一方、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を超える場合、ステップＳ３で減温塔３の水供給量を減少する。つまり、減温塔３で排ガスに噴霧する水の量を減少する。このとき、水供給量の減少幅は一定であってもよいし、予め設定された制御方法に従って水供給量の減少幅を調整してもよい。水供給量の減少幅を調整する場合、例えば、入口ＮＯｘ濃度と目標ＮＯｘ濃度との差分に応じて水供給量の減少幅を変化させるようにしてもよい。
【００４３】
減温塔３の水供給量を減少した後又は減少している間に、制御手段１０は、ステップＳ４として、温度検出手段５２で検出した温度（Ｔｉｎ）と温度しきい値（ＴＡ１）とを比較する。これは、除塵手段入口側の排ガスの温度（Ｔｉｎ）が所定の温度範囲内に維持されているか否かを判断するもので、ここでは温度（Ｔｉｎ）が、所定の温度範囲の上限値である温度しきい値（ＴＡ１）を超えるか否かを判断している。
排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）を超える場合、制御手段１０は、ステップＳ５で減温塔３の水供給量を増量する。このとき、水供給量の増量幅は一定であってもよいし、予め設定された方法に従って水供給量の増量幅を調整してもよい。例えば、排ガス温度と温度しきい値との差分に応じて水供給量の増量幅を変化させるようにしてもよい。一方、排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）以下の場合、水供給量を増量することなくステップＳ１に戻る。
【００４４】
本実施形態によれば、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段５における脱硝率を変化させる構成としたため、還元剤供給量を増加させることなく、より高い脱硝率を得ることが可能となる。したがって、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
また本実施形態では、除塵手段上流側の減温塔３での水供給量制御により排ガスの水分濃度を調整する構成としているため、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
【００４５】
また、本第１実施形態によれば、除塵手段入口側で検出された排ガスの入口ＮＯｘ濃度が除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を超える場合に、減温塔３の水供給量を減少させて除塵手段５の脱硝率を高くしているため、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。さらに本第１実施形態では、除塵手段入口側の排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに基づいて推定脱硝率を求め、これに基づいて減温塔３の水供給量を制御する構成としているため、制御の時間遅れを最小限に抑えることができる。
さらにまた、除塵手段入口側の排ガス温度を所定の温度範囲内に維持することにより、除塵手段５を耐熱範囲内で稼働し耐久性の低下を防止するとともに脱硝性能を高く保持し、その円滑な稼働を維持することが可能となる。
【００４６】
また、上記した第１実施形態において、以下の構成を備えていてもよい。
減温塔３の水供給系統を、ポンプ３２ａを有する高流量系統と、ポンプ３２ｂを有する低流量系統との２系統からなる構成とすることが好ましい。高流量系統は大まかな水供給量制御を行い、低流量系統は微細な水供給量制御を行う。これらの２つの水供給系統をそれぞれ適宜組み合わせて減温塔３の水供給量を制御することによって、より緻密な排ガスの水分濃度調整が可能となる。
【００４７】
さらにまた図７に示すように、制御手段１０で推定脱硝率を求める際に、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに加えて、触媒の使用時間、除塵手段入口側のＳＯｘ濃度、除塵手段入口側の入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値に基づいて推定脱硝率を求めるようにしてもよい。なお図７は本発明の第１実施形態の応用例に係る排ガス処理装置の構成図である。
この応用例に係る排ガス処理装置は、図２に示した構成に加えて、除塵手段入口側の入口還元剤濃度を検出する入口還元剤濃度検出手段５５、除塵手段入口側のＳＯｘ濃度を検出するＳＯｘ濃度検出手段５６、触媒の使用時間を検出するタイマ５７のうち少なくとも１を有する。ここで、前記入口還元剤濃度は、除塵手段入口側の排ガス中の還元剤濃度であり、具体的には、除塵手段入口側の排ガスライン上に設けられる還元剤濃度検出手段５５により検出される還元剤濃度である。
【００４８】
図８は、異なるＳＯ２濃度の排ガスにおける触媒使用時間と脱硝率の関係をそれぞれ概念的に示したグラフである。ここでＳＯ２濃度は、Ａ１ｐｐｍ＜Ａ２ｐｐｍ＜Ａ３ｐｐｍの関係を有している。同グラフに示すように、触媒は使用時間が長くなるほど活性が低下し、また排ガス中のＳＯｘ濃度が高いほど触媒が被毒し活性が低下するため脱硝率が低くなる。
さらに、触媒還元反応において反応場で還元剤濃度が高いほど反応が促進されるため脱硝率が向上する。この関係性を示すグラフは省略する。
このように、除塵手段５における脱硝率は、水分濃度、温度、流量、還元剤供給量に比べてその依存性は小さいが、触媒の使用時間、ＳＯｘ濃度、入口還元剤濃度の影響も受けている。したがって制御手段１０では、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに加えて、タイマ５７で検出された触媒使用時間、ＳＯｘ濃度検出手段５６で検出されたＳＯｘ濃度、入口還元剤濃度検出手段５５で検出された入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値を推定脱硝率の算出に用いることによって、より正確な推定脱硝率を得ることができ、精度の高い制御が可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
排ガス処理装置は、主に、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、制御手段１０と、温度検出手段５２と、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８と、出口還元剤濃度検出手段５９とを有している。
【００５０】
温度検出手段５２は、除塵手段５の入口側の排ガスの温度を検出する手段である。
出口ＮＯｘ濃度検出手段５８は、除塵手段５の出口側の排ガスに含まれる出口ＮＯｘ濃度を検出する手段である。
出口還元剤濃度検出手段５９は、除塵手段５の出口側の排ガスに含まれる出口還元剤濃度を検出する手段である。
出口ＮＯｘ濃度検出手段５８又は出口還元剤濃度検出手段５９は、除塵手段５の出口側に計測器を設置し各検出値をオンサイト計測する構成としてもよいし、除塵手段出口側の配管から排ガスを抜き出し外部で分析して各検出値を取得する構成としてもよいが、特に、検出値に対して迅速な制御が可能であるオンサイト計測を用いることが好ましい。
なお、除塵手段５の入口側とは、減温塔３と除塵手段５の間の配管上又は除塵手段５の入口部のことであり、除塵手段５の出口側とは、除塵手段５と煙突６との間の配管上又は除塵手段５の出口部のことである。
【００５１】
第２実施形態において、制御手段１０に入力される検出（入力）信号は、除塵手段５から排出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度と出口還元剤濃度とであり、制御手段１０から出力する制御（出力）信号は、減温塔３の水供給量と還元剤供給手段４の還元剤供給量とである。また制御手段１０には、予め除塵手段出口側のＮＯｘ濃度上限値が設定されている。このＮＯｘ濃度上限値は、ＮＯｘ排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【００５２】
具体的に制御手段１０では、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８から入力された出口ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行う。
また制御手段１０では、減温塔３の水供給量制御の前又は後に、出口還元剤濃度検出手段５９で検出された出口還元剤濃度が、予め設定された還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で、還元剤供給手段４の還元剤供給量を制御してもよい。なお、還元剤濃度上限値は、還元剤の排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
さらに制御手段１０は、第１実施形態と同様に、温度検出手段５２で検出される排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように減温塔３の水供給量を制御する構成とすることが好ましい。
【００５３】
次に、図１０のフローチャートを用いて、第２実施形態における制御手段１０のＮＯｘ低減処理の一例を説明する。なお、以下の説明で記載する符号は図９の符号と同一である。
まず、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８で検出された出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）が制御手段１０に入力されたら、制御手段１０は、ステップＳ１１として、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）と、ＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とを比較する。ここで、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）を超える場合、さらに制御手段１０は、ステップＳ１２として、出口還元剤濃度検出手段５９で検出された出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。なお、ここでは一例として還元剤にアンモニア水を用いた場合を想定している。出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、ステップＳ１３で還元剤供給量を増量する。このとき、還元剤供給量の増量幅は一定であってもよいし、予め設定された方法に従って還元剤供給量の増量幅を調整してもよい。例えば、出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値との差分に応じて還元剤供給量の増量幅を変化させるようにしてもよい。
【００５４】
一方、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）以下の場合には、さらにステップＳ１４として、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。ここで、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、一連の処理を終了してスタートに戻る。他方、ステップＳ１２又はステップＳ１４で、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）を超える場合、ステップＳ１５で減温塔３の水供給量を減少する。このとき、水供給量の減少幅は一定であってもよいし、予め設定された制御方法に従って水供給量の減少幅を調整してもよい。水供給量の減少幅を調整する場合、例えば、出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値との差分に応じて水供給量の減少幅を変化させるようにしてもよい。
【００５５】
そして、減温塔３の水供給量を減少した後又は減少している間に、制御手段１０は、ステップＳ１６として、温度検出手段５２で検出された温度（Ｔｉｎ）と温度しきい値（ＴＡ１）とを比較する。排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）を超える場合、制御手段１０は、ステップＳ１７で減温塔３の水供給量を増量する。このとき、水供給量の増量幅は減少させるときと同様に一定でもよいし増量幅を調整してもよい。他方、排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）以下の場合、ステップＳ１８で還元剤供給量を減少する。いずれの場合も制御が終了したらスタートに戻る。
【００５６】
本実施形態によれば、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
また本実施形態では、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
さらに本第２実施形態によれば、除塵手段出口側で検出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる構成としている。これにより除塵手段５の脱硝率を高くすることができ、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。さらにまた本第２実施形態は、排ガスの出口ＮＯｘ濃度を直接検出し、この出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値とを比較する構成としているため、演算処理の簡単化が図れる。
【００５７】
（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
排ガス処理装置は、主に、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、制御手段１０と、水分濃度検出手段５１と、温度検出手段５２と、流量検出手段５３と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４と、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８と、出口還元剤濃度検出手段５９とを有している。各検出手段の構成は第１実施形態、第２実施形態と同一である。
【００５８】
第３実施形態において、制御手段１０に入力される検出（入力）信号は、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量と、さらに除塵手段５から排出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度と出口還元剤濃度とであり、制御手段１０から出力する制御（出力）信号は、減温塔３の水供給量と還元剤供給手段４の還元剤供給量とである。また制御手段１０には、除塵手段出口側のＮＯｘ濃度上限値と、除塵手段出口側の還元剤濃度上限値とが予め設定されている。
【００５９】
具体的に制御手段１０では、水分濃度検出手段５１から入力された水分濃度と、温度検出手段５２から入力された温度と、流量検出手段５３から入力された流量と、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量とを用いて除塵手段５の推定脱硝率を求める。次いで、この推定脱硝率とＮＯｘ濃度上限値とから除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を算出する。そして、この目標ＮＯｘ濃度と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出された入口ＮＯｘ濃度とを比較し、入口ＮＯｘ濃度が目標ＮＯｘ濃度を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行う。
【００６０】
また制御手段１０では、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８から入力された出口ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に、還元剤供給手段４の還元剤供給量を増量させる制御を行う。このとき、出口還元剤濃度検出手段５９で検出された出口還元剤濃度が還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で還元剤供給量を制御する。
さらにまた制御手段１０は、第１実施形態と同様に、温度検出手段５２で検出される排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように減温塔３の水供給量を制御する構成とすることが好ましい。
【００６１】
次に、図１２のフローチャートを用いて、第３実施形態における制御手段１０のＮＯｘ低減処理の一例を説明する。なお、以下の説明で記載する符号は図１１の符号と同一である。
まず、水分濃度検出手段５１で検出された水分濃度（ＣＨ２Ｏｉｎ）、温度検出手段５２で検出された温度（Ｔｉｎ）、流量検出手段５３で検出された流量（Ｑｉｎ）、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量（Ｓ）が制御手段１０に入力されたら、制御手段１０は、ステップＳ２１として、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とから除塵手段５の推定脱硝率（ηＡ）を算出する。
【００６２】
さらに、制御手段１０は、推定脱硝率（ηＡ）とＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とに基づいて、第１実施形態で示した式（２）により除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を算出する。次いで、制御手段１０は、ステップＳ２２として、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出した入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）と、目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）とを比較する。ここで、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）以下の場合、除塵手段５にて排ガス中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ濃度上限値以下に抑えることができると判断し、減温塔３の水供給量を制御することなくステップＳ２１に戻る。一方、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を超える場合、ステップＳ２３で減温塔３の水供給量を減少する。
【００６３】
減温塔３の水供給量を減少した後又は減少している間に、制御手段１０は、ステップＳ２４として、温度検出手段５２で検出した排ガス温度（Ｔｉｎ）と温度しきい値（ＴＡ１）とを比較する。排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）を超える場合、制御手段１０は、ステップＳ２５で減温塔３の水供給量を増量する。他方、排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）以下の場合、次いでステップＳ２６として、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８で検出された出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）と、ＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とを比較する。出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）を超える場合、さらに制御手段１０は、ステップＳ２７として、出口還元剤検出手段５９で検出された出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。ここで、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、ステップＳ２８で還元剤供給量を増量する。他方、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）を超える場合、ステップＳ２９で触媒の回復処理を行う。このとき、同時に還元剤供給量を減少させてもよい。触媒の回復処理は、例えば、加熱空気を除塵手段５に流通させて触媒の活性を回復させる。また回復処理では、触媒を新規な触媒に交換してもよい。
【００６４】
一方、ステップＳ２６で、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）以下の場合、さらにステップＳ３０として、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。ここで、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、一連の処理を終了してスタートに戻る。他方、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）を超える場合、ステップ３１で還元剤供給量を減少する。
【００６５】
本実施形態によれば、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
また本実施形態では、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
さらに本第３実施形態によれば、上記した第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた構成とすることにより、制御の時間遅れを最小限に抑えることができるとともに、より精度の高い制御が可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 焼却炉
２ ボイラ
３ 減温塔
４ 還元剤供給手段
５ 除塵手段
１０ 制御手段
３１ 水貯留タンク
３２、３２ａ、３２ｂ、４２ ポンプ
４１ 還元剤タンク
５１ 水分濃度検出手段
５２ 温度検出手段
５３ 流量検出手段
５４ 入口ＮＯｘ濃度検出手段
５５ 入口還元剤濃度検出手段
５６ ＳＯｘ濃度検出手段
５７ タイマ
５８ 出口ＮＯｘ濃度検出手段
５９ 出口還元剤濃度検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機器から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を触媒存在下で還元する排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉や石炭焚きボイラ等の燃焼機器から排出される排ガス中には窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。そのため、燃焼機器が具備する排ガス処理装置にはＮＯｘを低減する手段が設けられている。ここで一例として、図１３を参照して従来の排ガス処理装置を備えたゴミ焼却プラントの構成例を説明する。ゴミ焼却プラントでは、焼却炉１で発生した排ガスはボイラ２で熱回収された後、減温塔３で水噴霧により冷却される。次いで除塵手段５で排ガスの除塵が行なわれるとともに、必要に応じてこの上流側で排ガス中に供給された消石灰によりＨＣｌ除去、ＳＯｘ除去が行われる。さらに除塵手段５の下流側で内部に触媒を有する脱硝手段７によりＮＯｘ除去が行われた後、煙突６より外部に排出される。
【０００３】
このような排ガス処理装置に用いられる乾式の脱硝手段は、例えば、特許文献１（特開２０１０−１７２８５５号公報）等に開示されるように、除塵手段５の下流側に触媒を担持した脱硝手段７を設け、その上流側で排ガス中に供給した還元剤７ａにより脱硝手段７でＮＯｘを還元させる構成、又は特許文献２（特開２００６−２６５２５号公報）に開示されるように、除塵手段５に触媒を担持させ、その上流側で排ガス中に供給した還元剤５ａにより除塵手段５でＮＯｘを還元させる構成等が挙げられる。排ガス処理装置には、これらの脱硝手段が一又は複数組み合わせて用いられている。
【０００４】
上記したような触媒脱硝手段では、還元剤とＮＯｘの反応効率を高く維持するために、触媒反応の温度を適切に制御する方法が提案されている。例えば特許文献２には、脱硝触媒を担持した除塵手段に供給する排ガス温度を２５０℃〜３００℃の範囲に制御する構成が開示されている。この温度範囲は触媒活性温度に対応している。また、特許文献３（特開２００３−８００２７号公報）には、冷却塔、バグフィルタの後段にアンモニアを用いて触媒脱硝する脱硝塔が設けられた排ガス処理において、脱硝塔への排ガス温度を１９０℃〜２２０℃に維持させるように冷却塔の冷却水流量を制御する構成が開示されている。この温度範囲は、消石灰等によるＨＣｌ及びＳＯｘ除去性能、バグフィルタの耐熱性や脱硝塔での脱硝率を考慮して設定されたものである。
【０００５】
一方、従来の脱硝手段では、脱硝率を高く維持するために排ガス中のＮＯｘ濃度に対して過剰の還元剤を供給しており、このため還元剤のランニングコストが高く不経済であり、また未反応の還元剤が外部へ流出してしまうという問題があった。
そこで、特許文献１には、還元剤噴射手段と、その下流側に配置されたアンモニアＳＣＲ触媒手段と、この触媒手段の下流側に配置されたアンモニア濃度計測手段と、アンモニア濃度に基づいて還元剤の噴射量を制御する制御手段とを備えた構成が開示されている。この構成によりアンモニアが流出しにくく、かつ排ガス中の脱硝率を高く維持することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７２８５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２６５２５号公報
【特許文献３】特開２００３−８００２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した特許文献１は、アンモニアＳＣＲ触媒手段出口のアンモニア濃度に基づいてアンモニア供給量を制御する構成としており、この構成によれば還元剤の流出は防止できるが、従来は過剰に供給していた還元剤量に対して、アンモニアが流出しないように少なめに還元剤量が設定されるため、脱硝率を安定的に高く維持することは困難であった。
また、特許文献２又は特許文献３では、排ガスの脱硝率を向上させるために脱硝手段へ導入される排ガス温度を制御する構成としているが、脱硝率は排ガス温度を一定に保っても変動することがある。これは、排ガスの水分濃度が変動するためである。例えばゴミ焼却炉の排ガスはゴミ性状や燃焼状態によって水分濃度が大きく変動するが、そのため脱硝率も変動するため、一定の脱硝率を安定的に得ることができなかった。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、還元剤供給量を増加することなく、より高い脱硝率を安定的に得ることができる排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の排ガス処理装置は、燃焼機器から排出された排ガスに水を噴霧して冷却する減温手段と、前記減温手段で冷却された前記排ガスの除塵を行う除塵手段と、前記除塵手段より上流側に設けられ前記排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段とを有し、前記除塵手段は触媒存在下で前記還元剤により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する排ガス処理装置において、前記除塵手段に導入される排ガスの水分濃度と前記除塵手段の脱硝率との関係に基づいて、前記減温手段の水供給量を制御して排ガスの水分濃度を調整することにより前記除塵手段の脱硝率を変化させる制御手段を有し、前記制御手段は、前記除塵手段出口側の出口ＮＯｘ濃度が予め設定されたＮＯｘ濃度上限値以下となるように前記減温手段の水供給量を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段における脱硝率を変化させる構成としたため、還元剤供給量を増加させることなく、より高い脱硝率を得ることが可能となる。したがって、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
【００１１】
ここで、除塵手段における排ガスの脱硝率と、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度との関係を説明する。図３は排ガスの水分濃度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。同グラフに示されるように、排ガスの水分濃度が増大するほど脱硝率は略反比例的に低下する。この関係を利用して、排ガスの水分濃度を調整することによって脱硝率を変化させることができる。さらに本発明では、除塵手段上流側の減温手段での水供給量制御により排ガスの水分濃度を調整する構成としているため、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。なお、前記予め設定されたＮＯｘ濃度上限値とは、ＮＯｘ排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【００１２】
また、前記除塵手段入口側の排ガスの水分濃度を検出する水分濃度検出手段と、前記除塵手段入口側の排ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記除塵手段入口側の排ガスの流量を検出する流量検出手段と、前記除塵手段入口側の排ガスの入口ＮＯｘ濃度を検出する入口ＮＯｘ濃度検出手段とをさらに有し、前記制御手段は、各検出手段で検出された前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給手段で供給した還元剤供給量とを用いて前記除塵手段の推定脱硝率を求め、該推定脱硝率と前記ＮＯｘ濃度上限値とから算出される前記除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度と、前記入口ＮＯｘ濃度検出手段で検出される前記入口ＮＯｘ濃度とを比較し、前記入口ＮＯｘ濃度が前記目標ＮＯｘ濃度を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることが好ましい。
【００１３】
本構成は、除塵手段入口側で検出された排ガスの入口ＮＯｘ濃度が除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を超える場合に、減温手段の水供給量を減少させる構成となっている。すなわち、各検出時点において除塵手段が保有する脱硝性能では排ガスをＮＯｘ濃度上限値以下まで脱硝できない場合に、減温手段の水供給量を減少させて排ガスの水分濃度を低下させるようにしている。これにより図３のグラフに示した関係から除塵手段の脱硝率を高くすることができ、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。また本構成では、除塵手段入口側の排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに基づいて推定脱硝率を求め、これに基づいて減温手段の水供給量を制御する構成としているため、制御の時間遅れを最小限に抑えることができる。
【００１４】
なお、前記目標ＮＯｘ濃度とは、除塵手段出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値となるときの除塵手段入口側のＮＯｘ濃度であり、検出された入口ＮＯｘ濃度がこの目標ＮＯｘ濃度以下であれば除塵手段出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値以下となる。
また、前記推定脱硝率とは、除塵手段の脱硝率に影響を与える因子（ここでは、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度、温度、流量、及び還元剤供給手段で供給した還元剤供給量）を用いて、所定の演算式又はこれらの関係性を示すマップ等により除塵手段が保有する脱硝率を推定した値である。
また本構成において各検出手段は、除塵手段の入口側に計測器を配置して排ガスの水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を直接計測する手段であってもよいし、燃焼機器の燃焼状態により水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を推定する手段であってもよい。さらにまた、前記還元剤供給量は、排ガス中に供給する還元剤供給量であり、具体的には、還元剤供給ライン上に設けられる還元剤供給量調整手段で調整される還元剤供給量である。
【００１５】
さらに、前記制御手段は、前記推定脱硝率を求める際に、前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給量とに加えて、前記触媒の使用時間、前記除塵手段入口側のＳＯｘ濃度、前記除塵手段入口側の入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値に基づいて前記推定脱硝率を求めるようにしてもよい。
除塵手段の脱硝率に影響を与える因子は、水分濃度、温度、流量、及び還元剤供給量に比べてその依存性は小さいが、触媒の使用時間、ＳＯｘ濃度、入口還元剤濃度がある。具体的には、触媒は使用時間が長くなるほど活性が低下し、またＳＯｘ濃度が高いほど触媒が被毒し活性が低下するため脱硝率が低下する。さらに触媒還元反応において還元剤濃度が高いほど反応が促進されるため脱硝率が向上する。したがって、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに加えて、触媒使用時間とＳＯｘ濃度と入口還元剤濃度とのうち少なくとも１の検出値を推定脱硝率の算出に用いることによって、より正確な推定脱硝率を得ることができ、精度の高い制御が可能となる。なお、前記入口還元剤濃度は、除塵手段入口側の排ガス中の還元剤濃度であり、具体的には、除塵手段入口側の排ガスライン上に設けられる還元剤濃度検出手段により検出される還元剤濃度である。
【００１６】
また、前記除塵手段出口側の排ガスの出口ＮＯｘ濃度を検出する出口ＮＯｘ濃度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記出口ＮＯｘ濃度検出手段で検出された前記出口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、前記出口ＮＯｘ濃度が前記ＮＯｘ濃度上限値を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることが好ましい。
本構成は、除塵手段出口側で検出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温手段の水供給量を減少させる構成としている。これにより図３のグラフに示した関係から除塵手段の脱硝率を高くすることができ、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。また本構成は、排ガスの出口ＮＯｘ濃度を直接検出し、この出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値とを比較する構成としているため、演算処理の簡単化が図れる。
【００１７】
さらに、前記制御手段は、前記除塵手段入口側の排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように前記減温手段の水供給量を制御することが好ましい。
ここで前記所定の温度範囲とは、除塵手段の耐熱性、触媒活性の温度依存性、消石灰等によるＨＣｌ及びＳＯｘ除去性能、又はダイオキシンの再合成温度等に基づいて適宜設定されるものであり、例えば、温度上限値は除塵手段の耐熱性に基づいて設定され、温度下限値は触媒活性温度に基づいて設定される。
本構成によれば、除塵手段入口側の排ガス温度を所定の温度範囲内に維持することによって、除塵手段を耐熱範囲内で稼働し耐久性の低下を防止するとともに脱硝性能を高く保持し、その円滑な稼働を維持することが可能となる。
【００１８】
さらにまた、前記除塵手段出口側の排ガスの出口還元剤濃度を検出する出口還元剤濃度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記減温手段の水供給量制御の前又は後に、前記出口還元剤濃度検出手段で検出された前記出口還元剤濃度が予め設定された還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で前記還元剤供給手段の還元剤供給量を制御することが好ましい。
このように、減温手段の水供給量制御とともに還元剤の供給量制御を行うことによって、排ガス中のＮＯｘ濃度が高い場合であっても除塵手段から排出される排ガス中の還元剤濃度を低減しつつ高い脱硝率を得ることが可能となる。なお、還元剤濃度上限値は、還元剤の排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のように本発明によれば、除塵手段に導入される排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段における脱硝率を変化させる構成としたため、還元剤供給量を増加させることなく、より高い脱硝率を得ることが可能となる。したがって、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
さらに本発明では、除塵手段上流側の減温手段での水供給量制御により排ガスの水分濃度を調整する構成としているため、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態が適用されるゴミ焼却プラントの全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図３】排ガスの水分濃度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。
【図４】排ガスの温度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。
【図５】排ガスの流量と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態における制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態の応用例に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図８】異なるＳＯ２濃度の排ガスにおける触媒使用時間と脱硝率の関係をそれぞれ概念的に示したグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態における制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図１３】従来のゴミ焼却プラントの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載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特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本実施形態では、一例として排ガス処理装置をゴミ焼却プラントに取り付けた場合につき説明するが、排ガス処理装置を取り付ける燃焼機器はこれに限定されるものではなく、熱分解炉、溶融炉、ボイラ、内燃機関、外燃機関等種々の燃焼機器に適用することができる。より好ましくは、本発明は焼却炉、熱分解炉、溶融炉、ボイラに取り付けられる排ガス処理装置に適している。
【００２２】
まず最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る排ガス処理装置が適用されるゴミ焼却プラントの全体構成を説明する。
ゴミ焼却プラントは、主に、焼却炉１と、ボイラ２と、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、煙突６とを有する。
【００２３】
焼却炉１は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の各種の焼却炉を用いることができる。例えばストーカ式焼却炉を用いる場合、投入ホッパ１１から投入されたゴミは、火炉１２内で火格子上を移送されながら火炉底部から導入される一次空気により燃焼する。この燃焼により発生した排ガス中の未燃分は、火炉上方に導入される二次空気により再燃焼する。焼却炉１でゴミを燃焼させることにより発生した燃焼灰は灰処理部１３に送られ、排ガスは配管によりボイラ２に送られる。
ボイラ２は、焼却炉１から排出される高温の排ガスから熱を回収する。ボイラ２で熱を回収された排ガスは減温塔３に送られる。
【００２４】
減温塔３は、水が貯留された水タンク３１と接続されており、ボイラ２から送られた排ガスに水タンク３１からの水を噴霧し、排ガスを冷却する。水タンク３１から減温塔３に供給される水は、ポンプ３２やバルブ（不図示）等の水供給量調整手段により調整される。具体的には、水タンク３１からポンプ３２にて配管へ液送されて、減温塔３内のノズルから排ガス中に水が噴霧される構成としてもよい。なお水供給量調整手段は、後述する制御手段１０からの制御信号により制御される。減温塔３で冷却された排ガスは除塵手段５に送られる。
【００２５】
減温塔３と除塵手段５とを接続する配管には、還元剤供給手段４が設けられている。還元剤供給手段４は、排ガス中に還元剤を供給する手段である。還元剤の状態は液体、気体、粉末固体のいずれであってもよく、具体的に還元剤としては、尿素水、アンモニア水、アンモニアガス等が用いられる。還元剤供給手段４は、還元剤を貯留する還元剤タンク４１と、還元剤の供給量を調整するポンプ４２やバルブ（不図示）等の還元剤供給量調整手段とを有している。この還元剤供給量調整手段は、後述する制御手段１０からの制御信号により制御される。なお、還元剤供給手段４は、除塵手段５より上流側の配管であればどの位置に接続されてもよいが、最も好ましい接続位置は、減温塔３と除塵手段５との間の配管である。
【００２６】
また、除塵手段５の上流側の配管に、添加剤供給手段８を接続してもよい。添加剤供給手段８は、還元剤以外の添加剤を供給する手段である。添加剤としては、例えば排ガス中に含まれるＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスを中和する消石灰、排ガス中のダイオキシン類を吸着除去する活性炭、除塵手段５の濾布の目詰まりを抑制する特反剤（珪藻土）等が挙げられる。
【００２７】
除塵手段５は、配管を介して減温塔３と接続されており、減温塔３から該配管を通過した排ガスが導入される。除塵手段５は内部にＮＯｘ還元用触媒を有している。好適には、除塵手段５として、濾布に触媒を担持した触媒担持式バグフィルタが用いられる。触媒には、担体として、酸化チタン、アルミナ、ゼオライト、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、セリア−ジルコニア、マグネシア、ニオブ、タンタル等の金属酸化物や複合酸化物等が用いられ、これに加えて活性金属成分としてバナジウム、モリブデン、タングステン、クロム、マンガン、銅、コバルトのうち少なくとも１種類以上が用いられる。その中でも好適にはバナジウム、モリブデン、タングステンのうち少なくともいずれかを活性金属成分とする酸化チタン系触媒が用いられる。
【００２８】
除塵手段５は、主に、排ガス中に含まれる煤塵を除去するとともに、排ガス中のＮＯｘと還元剤とを触媒存在下で反応させ、ＮＯｘを還元する。さらに除塵手段５では、その上流側で上記した各種添加剤が添加された場合には、排ガス中の酸性ガスと消石灰との中和反応で得られた塩類やダイオキシン類等を吸着した活性炭を含む煤塵を除去する。除塵手段５で除塵、ＮＯｘ還元が行われて浄化された排ガスは煙突６から排出される。
【００２９】
次に、以下の第１実施形態乃至第３実施形態により本発明の排ガス処理装置におけるＮＯｘ低減手段の具体的な構成を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図２は本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
排ガス処理装置は、主に、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、制御手段１０と、水分濃度検出手段５１と、温度検出手段５２と、流量検出手段５３と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４とを有している。
【００３１】
水分濃度検出手段５１は、除塵手段５の入口側の排ガスの水分濃度を検出する手段である。
温度検出手段５２は、除塵手段５の入口側の排ガスの温度を検出する手段である。
流量検出手段５３は、除塵手段５の入口側の排ガスの流量を検出する手段である。
入口ＮＯｘ濃度検出手段５４は、除塵手段５の入口側の排ガスに含まれる入口ＮＯｘ濃度を検出する手段である。
【００３２】
上記した各検出手段は、除塵手段５の入口側に計測器を配置して水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を直接計測する手段であってもよいし、燃焼機器の燃焼状態により水分濃度、温度、流量又は入口ＮＯｘ濃度を推定する手段であってもよい。前者の場合は、直接計測することにより精度の高い制御が可能となり、後者の場合は各計測器を設置する必要がないため装置を簡素化できる。
なお、除塵手段５の入口側とは、減温塔３と除塵手段５の間の配管上又は除塵手段５の入口部のことである。
【００３３】
制御手段１０は、各検出手段で検出された検出信号と還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量とが入力され、これらの検出信号及び還元剤供給量を用いて演算を行い、その演算結果をもとに生成した制御信号を減温塔３の水供給量調整手段へ出力することにより減温塔３の水供給量を制御する機能を有している。なお、還元剤供給量は、排ガス中に供給する還元剤供給量であり、具体的には、還元剤供給ライン上に設けられる還元剤供給手段４の還元剤供給量調整手段で調整される還元剤供給量である。
この制御手段１０の主たる制御は、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と除塵手段５の脱硝率との関係に基づいて減温塔３の水供給量を制御するものであり、ひいては排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段５の脱硝率を変化させる。
【００３４】
第１実施形態において、制御手段１０に入力される検出（入力）信号は、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とであり、制御手段１０から出力する制御（出力）信号は、減温塔３の水供給量である。また制御手段１０には、予め除塵手段出口側のＮＯｘ濃度上限値が設定されている。このＮＯｘ濃度上限値は、ＮＯｘ排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【００３５】
具体的に制御手段１０では、水分濃度検出手段５１から入力された水分濃度と、温度検出手段５２から入力された温度と、流量検出手段５３から入力された流量と、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量とを用いて除塵手段５の推定脱硝率を求める。
さらに、この推定脱硝率とＮＯｘ濃度上限値とから除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を算出する。前記目標ＮＯｘ濃度とは、除塵手段出口側のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値となるときの除塵手段入口側のＮＯｘ濃度であり、検出された入口ＮＯｘ濃度がこの目標ＮＯｘ濃度以下であれば出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値以下となる。
そして、この目標ＮＯｘ濃度と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出された入口ＮＯｘ濃度とを比較し、入口ＮＯｘ濃度が目標ＮＯｘ濃度を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行う。
なお、制御手段１０では、入口ＮＯｘ濃度と推定脱硝率とから出口ＮＯｘ濃度を算出し、この出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値とを比較して、出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行うようにしてもよい。
【００３６】
ここで、図３乃至図５を用いて、除塵手段５の脱硝率に影響を与える因子と、除塵手段５の脱硝率との関係について説明する。図３は排ガスの水分濃度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフで、図４は排ガスの温度と脱硝率の関係を概念的に示したグラフで、図５は排ガスの流量と脱硝率の関係を概念的に示したグラフである。なお、還元剤供給量が脱硝率に影響を与えることは周知であるため、この関係についてはここでは言及しない。
【００３７】
図３に示すように、排ガスの水分濃度と脱硝率の関係は、排ガスの水分濃度が高くなるほど略反比例的に脱硝率が低下する。この排ガスの水分濃度と脱硝率の関係は、除塵手段５の推定脱硝率を算出する際に用いられるとともに、減温塔３の水供給量制御にも用いられる。すなわち、減温塔３の水供給量制御においては、所望の脱硝率が得られるように排ガスの水分濃度を調整するようになっており、除塵手段５に導入される排ガス中のＮＯｘ濃度が高いほど水分濃度を低下させるような減温塔３の水供給量制御を行う。例えば、図３に示されるように水分濃度を１５％以下に調整することで脱硝率を大幅に向上させることが可能である。
【００３８】
図４に示すように、排ガスの温度と脱硝率の関係は、排ガス温度が高くなるほど触媒還元反応が促進されるため排ガスの脱硝率が高くなる。この関係を示す曲線は、高温側の脱硝率が、触媒の脱硝性能に基づく所定の脱硝率に収束するような曲線で表される。排ガス温度と脱硝率の関係は、除塵手段５の推定脱硝率を算出する際に用いられる。
また図５に示すように、排ガスの流量と脱硝率の関係は、排ガス流量が大きくなるほど触媒単位体積当たりの排ガス処理量が増大するため排ガスの脱硝率が低くなる。この関係を示す曲線は、排ガス流量が大きくなるほど脱硝率が大幅に低下するような曲線で表される。排ガス流量と脱硝率の関係は、除塵手段５の推定脱硝率を算出する際に用いられる。
【００３９】
推定脱硝率は、脱硝率に影響を与える因子（ここでは排ガスの水分濃度、温度、流量、還元剤供給量）を用いて、所定の演算式又はこれらの関係性を示すマップ等により除塵手段５が保有する脱硝率を推定した値である。
マップを用いる場合は、除塵手段５の脱硝率に影響を与える因子と脱硝率との関係性を示すマップを予め用意しておき、これを用いて推定脱硝率を求める。
演算式を用いる場合は、排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とをパラメータとした式により推定脱硝率を求める。
【００４０】
また、制御手段１０は、温度検出手段５２で検出される排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように減温塔３の水供給量を制御する構成とすることが好ましい。前記所定の温度範囲とは、除塵手段５の耐熱性、触媒活性の温度依存性、消石灰等によるＨＣｌ及びＳＯｘ除去性能、又はダイオキシンの再合成温度等に基づいて適宜設定されるものであり、例えば、温度上限値は除塵手段５の耐熱性に基づいて設定され、温度下限値は触媒活性温度に基づいて設定される。
【００４１】
次に、図６のフローチャートを用いて、第１実施形態における制御手段１０のＮＯｘ低減処理の一例を説明する。なお、以下の説明で記載する符号は図１及び図２の符号と同一である。
まず、水分濃度検出手段５１で検出された水分濃度（ＣＨ２Ｏｉｎ）、温度検出手段５２で検出された温度（Ｔｉｎ）、流量検出手段５３で検出された流量（Ｑｉｎ）、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量（Ｓ）が制御手段１０に入力されたら、制御手段１０は、ステップＳ１として、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とから除塵手段５の推定脱硝率（ηＡ）を算出する。推定脱硝率の算出方法は上述した通りである。
さらに、制御手段１０は、推定脱硝率（ηＡ）とＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とに基づいて、以下の式（２）により除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を算出する。
ＣＡ１＝ＣＡ２／（１−ηＡ） …（２）
【００４２】
次いで、制御手段１０は、ステップＳ２として、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出された入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）と、上記で算出した目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）とを比較する。ここで、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）以下の場合、除塵手段５により排ガス中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ濃度上限値以下とすることができると判断し、減温塔３の水供給量を制御することなくステップＳ１に戻る。一方、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を超える場合、ステップＳ３で減温塔３の水供給量を減少する。つまり、減温塔３で排ガスに噴霧する水の量を減少する。このとき、水供給量の減少幅は一定であってもよいし、予め設定された制御方法に従って水供給量の減少幅を調整してもよい。水供給量の減少幅を調整する場合、例えば、入口ＮＯｘ濃度と目標ＮＯｘ濃度との差分に応じて水供給量の減少幅を変化させるようにしてもよい。
【００４３】
減温塔３の水供給量を減少した後又は減少している間に、制御手段１０は、ステップＳ４として、温度検出手段５２で検出した温度（Ｔｉｎ）と温度しきい値（ＴＡ１）とを比較する。これは、除塵手段入口側の排ガスの温度（Ｔｉｎ）が所定の温度範囲内に維持されているか否かを判断するもので、ここでは温度（Ｔｉｎ）が、所定の温度範囲の上限値である温度しきい値（ＴＡ１）を超えるか否かを判断している。
排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）を超える場合、制御手段１０は、ステップＳ５で減温塔３の水供給量を増量する。このとき、水供給量の増量幅は一定であってもよいし、予め設定された方法に従って水供給量の増量幅を調整してもよい。例えば、排ガス温度と温度しきい値との差分に応じて水供給量の増量幅を変化させるようにしてもよい。一方、排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）以下の場合、水供給量を増量することなくステップＳ１に戻る。
【００４４】
本実施形態によれば、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度を調整することにより除塵手段５における脱硝率を変化させる構成としたため、還元剤供給量を増加させることなく、より高い脱硝率を得ることが可能となる。したがって、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
また本実施形態では、除塵手段上流側の減温塔３での水供給量制御により排ガスの水分濃度を調整する構成としているため、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
【００４５】
また、本第１実施形態によれば、除塵手段入口側で検出された排ガスの入口ＮＯｘ濃度が除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を超える場合に、減温塔３の水供給量を減少させて除塵手段５の脱硝率を高くしているため、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。さらに本第１実施形態では、除塵手段入口側の排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに基づいて推定脱硝率を求め、これに基づいて減温塔３の水供給量を制御する構成としているため、制御の時間遅れを最小限に抑えることができる。
さらにまた、除塵手段入口側の排ガス温度を所定の温度範囲内に維持することにより、除塵手段５を耐熱範囲内で稼働し耐久性の低下を防止するとともに脱硝性能を高く保持し、その円滑な稼働を維持することが可能となる。
【００４６】
また、上記した第１実施形態において、以下の構成を備えていてもよい。
減温塔３の水供給系統を、ポンプ３２ａを有する高流量系統と、ポンプ３２ｂを有する低流量系統との２系統からなる構成とすることが好ましい。高流量系統は大まかな水供給量制御を行い、低流量系統は微細な水供給量制御を行う。これらの２つの水供給系統をそれぞれ適宜組み合わせて減温塔３の水供給量を制御することによって、より緻密な排ガスの水分濃度調整が可能となる。
【００４７】
さらにまた図７に示すように、制御手段１０で推定脱硝率を求める際に、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに加えて、触媒の使用時間、除塵手段入口側のＳＯｘ濃度、除塵手段入口側の入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値に基づいて推定脱硝率を求めるようにしてもよい。なお図７は本発明の第１実施形態の応用例に係る排ガス処理装置の構成図である。
この応用例に係る排ガス処理装置は、図２に示した構成に加えて、除塵手段入口側の入口還元剤濃度を検出する入口還元剤濃度検出手段５５、除塵手段入口側のＳＯｘ濃度を検出するＳＯｘ濃度検出手段５６、触媒の使用時間を検出するタイマ５７のうち少なくとも１を有する。ここで、前記入口還元剤濃度は、除塵手段入口側の排ガス中の還元剤濃度であり、具体的には、除塵手段入口側の排ガスライン上に設けられる還元剤濃度検出手段５５により検出される還元剤濃度である。
【００４８】
図８は、異なるＳＯ２濃度の排ガスにおける触媒使用時間と脱硝率の関係をそれぞれ概念的に示したグラフである。ここでＳＯ２濃度は、Ａ１ｐｐｍ＜Ａ２ｐｐｍ＜Ａ３ｐｐｍの関係を有している。同グラフに示すように、触媒は使用時間が長くなるほど活性が低下し、また排ガス中のＳＯｘ濃度が高いほど触媒が被毒し活性が低下するため脱硝率が低くなる。
さらに、触媒還元反応において反応場で還元剤濃度が高いほど反応が促進されるため脱硝率が向上する。この関係性を示すグラフは省略する。
このように、除塵手段５における脱硝率は、水分濃度、温度、流量、還元剤供給量に比べてその依存性は小さいが、触媒の使用時間、ＳＯｘ濃度、入口還元剤濃度の影響も受けている。したがって制御手段１０では、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とに加えて、タイマ５７で検出された触媒使用時間、ＳＯｘ濃度検出手段５６で検出されたＳＯｘ濃度、入口還元剤濃度検出手段５５で検出された入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値を推定脱硝率の算出に用いることによって、より正確な推定脱硝率を得ることができ、精度の高い制御が可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
排ガス処理装置は、主に、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、制御手段１０と、温度検出手段５２と、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８と、出口還元剤濃度検出手段５９とを有している。
【００５０】
温度検出手段５２は、除塵手段５の入口側の排ガスの温度を検出する手段である。
出口ＮＯｘ濃度検出手段５８は、除塵手段５の出口側の排ガスに含まれる出口ＮＯｘ濃度を検出する手段である。
出口還元剤濃度検出手段５９は、除塵手段５の出口側の排ガスに含まれる出口還元剤濃度を検出する手段である。
出口ＮＯｘ濃度検出手段５８又は出口還元剤濃度検出手段５９は、除塵手段５の出口側に計測器を設置し各検出値をオンサイト計測する構成としてもよいし、除塵手段出口側の配管から排ガスを抜き出し外部で分析して各検出値を取得する構成としてもよいが、特に、検出値に対して迅速な制御が可能であるオンサイト計測を用いることが好ましい。
なお、除塵手段５の入口側とは、減温塔３と除塵手段５の間の配管上又は除塵手段５の入口部のことであり、除塵手段５の出口側とは、除塵手段５と煙突６との間の配管上又は除塵手段５の出口部のことである。
【００５１】
第２実施形態において、制御手段１０に入力される検出（入力）信号は、除塵手段５から排出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度と出口還元剤濃度とであり、制御手段１０から出力する制御（出力）信号は、減温塔３の水供給量と還元剤供給手段４の還元剤供給量とである。また制御手段１０には、予め除塵手段出口側のＮＯｘ濃度上限値が設定されている。このＮＯｘ濃度上限値は、ＮＯｘ排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
【００５２】
具体的に制御手段１０では、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８から入力された出口ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行う。
また制御手段１０では、減温塔３の水供給量制御の前又は後に、出口還元剤濃度検出手段５９で検出された出口還元剤濃度が、予め設定された還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で、還元剤供給手段４の還元剤供給量を制御してもよい。なお、還元剤濃度上限値は、還元剤の排出規制に基づいて設定されることが好ましい。
さらに制御手段１０は、第１実施形態と同様に、温度検出手段５２で検出される排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように減温塔３の水供給量を制御する構成とすることが好ましい。
【００５３】
次に、図１０のフローチャートを用いて、第２実施形態における制御手段１０のＮＯｘ低減処理の一例を説明する。なお、以下の説明で記載する符号は図９の符号と同一である。
まず、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８で検出された出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）が制御手段１０に入力されたら、制御手段１０は、ステップＳ１１として、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）と、ＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とを比較する。ここで、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）を超える場合、さらに制御手段１０は、ステップＳ１２として、出口還元剤濃度検出手段５９で検出された出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。なお、ここでは一例として還元剤にアンモニア水を用いた場合を想定している。出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、ステップＳ１３で還元剤供給量を増量する。このとき、還元剤供給量の増量幅は一定であってもよいし、予め設定された方法に従って還元剤供給量の増量幅を調整してもよい。例えば、出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値との差分に応じて還元剤供給量の増量幅を変化させるようにしてもよい。
【００５４】
一方、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）以下の場合には、さらにステップＳ１４として、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。ここで、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、一連の処理を終了してスタートに戻る。他方、ステップＳ１２又はステップＳ１４で、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）を超える場合、ステップＳ１５で減温塔３の水供給量を減少する。このとき、水供給量の減少幅は一定であってもよいし、予め設定された制御方法に従って水供給量の減少幅を調整してもよい。水供給量の減少幅を調整する場合、例えば、出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値との差分に応じて水供給量の減少幅を変化させるようにしてもよい。
【００５５】
そして、減温塔３の水供給量を減少した後又は減少している間に、制御手段１０は、ステップＳ１６として、温度検出手段５２で検出された温度（Ｔｉｎ）と温度しきい値（ＴＡ１）とを比較する。排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）を超える場合、制御手段１０は、ステップＳ１７で減温塔３の水供給量を増量する。このとき、水供給量の増量幅は減少させるときと同様に一定でもよいし増量幅を調整してもよい。他方、排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）以下の場合、ステップＳ１８で還元剤供給量を減少する。いずれの場合も制御が終了したらスタートに戻る。
【００５６】
本実施形態によれば、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
また本実施形態では、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
さらに本第２実施形態によれば、除塵手段出口側で検出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる構成としている。これにより除塵手段５の脱硝率を高くすることができ、ＮＯｘ濃度をより一層低減させることが可能となる。さらにまた本第２実施形態は、排ガスの出口ＮＯｘ濃度を直接検出し、この出口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度上限値とを比較する構成としているため、演算処理の簡単化が図れる。
【００５７】
（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態に係る排ガス処理装置の構成図である。
排ガス処理装置は、主に、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、制御手段１０と、水分濃度検出手段５１と、温度検出手段５２と、流量検出手段５３と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４と、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８と、出口還元剤濃度検出手段５９とを有している。各検出手段の構成は第１実施形態、第２実施形態と同一である。
【００５８】
第３実施形態において、制御手段１０に入力される検出（入力）信号は、除塵手段５に導入される排ガスの水分濃度と温度と流量と還元剤供給量と、さらに除塵手段５から排出された排ガスの出口ＮＯｘ濃度と出口還元剤濃度とであり、制御手段１０から出力する制御（出力）信号は、減温塔３の水供給量と還元剤供給手段４の還元剤供給量とである。また制御手段１０には、除塵手段出口側のＮＯｘ濃度上限値と、除塵手段出口側の還元剤濃度上限値とが予め設定されている。
【００５９】
具体的に制御手段１０では、水分濃度検出手段５１から入力された水分濃度と、温度検出手段５２から入力された温度と、流量検出手段５３から入力された流量と、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量とを用いて除塵手段５の推定脱硝率を求める。次いで、この推定脱硝率とＮＯｘ濃度上限値とから除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度を算出する。そして、この目標ＮＯｘ濃度と、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出された入口ＮＯｘ濃度とを比較し、入口ＮＯｘ濃度が目標ＮＯｘ濃度を超える場合に減温塔３の水供給量を減少させる制御を行う。
【００６０】
また制御手段１０では、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８から入力された出口ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、出口ＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度上限値を超える場合に、還元剤供給手段４の還元剤供給量を増量させる制御を行う。このとき、出口還元剤濃度検出手段５９で検出された出口還元剤濃度が還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で還元剤供給量を制御する。
さらにまた制御手段１０は、第１実施形態と同様に、温度検出手段５２で検出される排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように減温塔３の水供給量を制御する構成とすることが好ましい。
【００６１】
次に、図１２のフローチャートを用いて、第３実施形態における制御手段１０のＮＯｘ低減処理の一例を説明する。なお、以下の説明で記載する符号は図１１の符号と同一である。
まず、水分濃度検出手段５１で検出された水分濃度（ＣＨ２Ｏｉｎ）、温度検出手段５２で検出された温度（Ｔｉｎ）、流量検出手段５３で検出された流量（Ｑｉｎ）、還元剤供給手段４で供給した還元剤供給量（Ｓ）が制御手段１０に入力されたら、制御手段１０は、ステップＳ２１として、水分濃度と温度と流量と還元剤供給量とから除塵手段５の推定脱硝率（ηＡ）を算出する。
【００６２】
さらに、制御手段１０は、推定脱硝率（ηＡ）とＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とに基づいて、第１実施形態で示した式（２）により除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を算出する。次いで、制御手段１０は、ステップＳ２２として、入口ＮＯｘ濃度検出手段５４で検出した入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）と、目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）とを比較する。ここで、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）以下の場合、除塵手段５にて排ガス中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ濃度上限値以下に抑えることができると判断し、減温塔３の水供給量を制御することなくステップＳ２１に戻る。一方、入口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｉｎ）が目標ＮＯｘ濃度（ＣＡ１）を超える場合、ステップＳ２３で減温塔３の水供給量を減少する。
【００６３】
減温塔３の水供給量を減少した後又は減少している間に、制御手段１０は、ステップＳ２４として、温度検出手段５２で検出した排ガス温度（Ｔｉｎ）と温度しきい値（ＴＡ１）とを比較する。排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）を超える場合、制御手段１０は、ステップＳ２５で減温塔３の水供給量を増量する。他方、排ガス温度（Ｔｉｎ）が温度しきい値（ＴＡ１）以下の場合、次いでステップＳ２６として、出口ＮＯｘ濃度検出手段５８で検出された出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）と、ＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）とを比較する。出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）を超える場合、さらに制御手段１０は、ステップＳ２７として、出口還元剤検出手段５９で検出された出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。ここで、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、ステップＳ２８で還元剤供給量を増量する。他方、還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）を超える場合、ステップＳ２９で触媒の回復処理を行う。このとき、同時に還元剤供給量を減少させてもよい。触媒の回復処理は、例えば、加熱空気を除塵手段５に流通させて触媒の活性を回復させる。また回復処理では、触媒を新規な触媒に交換してもよい。
【００６４】
一方、ステップＳ２６で、出口ＮＯｘ濃度（ＣＮＯｘｏｕｔ）がＮＯｘ濃度上限値（ＣＡ２）以下の場合、さらにステップＳ３０として、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）と、還元剤濃度上限値（ＣＢ２）とを比較する。ここで、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）以下である場合、一連の処理を終了してスタートに戻る。他方、出口還元剤濃度（ＣＮＨ３ｏｕｔ）が還元剤濃度上限値（ＣＢ２）を超える場合、ステップ３１で還元剤供給量を減少する。
【００６５】
本実施形態によれば、過剰な還元剤を供給する必要がなくなりランニングコストを低減できるとともに、還元剤の外部への流出を抑制することができる。
また本実施形態では、新たに水分濃度調整手段を設ける必要がなく簡単な装置構成とすることができ、既存の設備にも容易に導入することが可能であり、且つ簡単な制御で水分濃度調整を行うことが可能となる。
さらに本第３実施形態によれば、上記した第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた構成とすることにより、制御の時間遅れを最小限に抑えることができるとともに、より精度の高い制御が可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 焼却炉
２ ボイラ
３ 減温塔
４ 還元剤供給手段
５ 除塵手段
１０ 制御手段
３１ 水貯留タンク
３２、３２ａ、３２ｂ、４２ ポンプ
４１ 還元剤タンク
５１ 水分濃度検出手段
５２ 温度検出手段
５３ 流量検出手段
５４ 入口ＮＯｘ濃度検出手段
５５ 入口還元剤濃度検出手段
５６ ＳＯｘ濃度検出手段
５７ タイマ
５８ 出口ＮＯｘ濃度検出手段
５９ 出口還元剤濃度検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機器から排出された排ガスに水を噴霧して冷却する減温手段と、前記減温手段で冷却された前記排ガスの除塵を行う除塵手段と、前記除塵手段より上流側に設けられ前記排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段とを有し、前記除塵手段は触媒存在下で前記還元剤により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する排ガス処理装置において、
前記除塵手段に導入される排ガスの水分濃度と前記除塵手段の脱硝率との関係に基づいて、前記減温手段の水供給量を制御して排ガスの水分濃度を調整することにより前記除塵手段の脱硝率を変化させる制御手段を有し、
前記制御手段は、前記除塵手段出口側の出口ＮＯｘ濃度が予め設定されたＮＯｘ濃度上限値以下となるように前記減温手段の水供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記除塵手段入口側の排ガスの水分濃度を検出する水分濃度検出手段と、
前記除塵手段入口側の排ガスの温度を検出する温度検出手段と、
前記除塵手段入口側の排ガスの流量を検出する流量検出手段と、
前記除塵手段入口側の排ガスの入口ＮＯｘ濃度を検出する入口ＮＯｘ濃度検出手段とをさらに有し、
前記制御手段は、各検出手段で検出された前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給手段で供給した還元剤供給量とを用いて前記除塵手段の推定脱硝率を求め、該推定脱硝率と前記ＮＯｘ濃度上限値とから算出される前記除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度と、前記入口ＮＯｘ濃度検出手段で検出される前記入口ＮＯｘ濃度とを比較し、前記入口ＮＯｘ濃度が前記目標ＮＯｘ濃度を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記推定脱硝率を求める際に、前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給量とに加えて、前記触媒の使用時間、前記除塵手段入口側のＳＯｘ濃度、前記除塵手段入口側の入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値に基づいて前記推定脱硝率を求めることを特徴とする請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記除塵手段出口側の排ガスの出口ＮＯｘ濃度を検出する出口ＮＯｘ濃度検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記出口ＮＯｘ濃度検出手段で検出された前記出口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、前記出口ＮＯｘ濃度が前記ＮＯｘ濃度上限値を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記除塵手段入口側の排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように前記減温手段の水供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記除塵手段出口側の排ガスの出口還元剤濃度を検出する出口還元剤濃度検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記減温手段の水供給量制御の前又は後に、前記出口還元剤濃度検出手段で検出された前記出口還元剤濃度が予め設定された還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で前記還元剤供給手段の還元剤供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項１】
燃焼機器から排出された排ガスに水を噴霧して冷却する減温手段と、前記減温手段で冷却された前記排ガスの除塵を行う除塵手段と、前記除塵手段より上流側に設けられ前記排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段とを有し、前記除塵手段は触媒存在下で前記還元剤により排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する排ガス処理装置において、
前記除塵手段に導入される排ガスの水分濃度と前記除塵手段の脱硝率との関係に基づいて、前記減温手段の水供給量を制御して排ガスの水分濃度を調整することにより前記除塵手段の脱硝率を変化させる制御手段を有し、
前記制御手段は、前記除塵手段出口側の出口ＮＯｘ濃度が予め設定されたＮＯｘ濃度上限値以下となるように前記減温手段の水供給量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記除塵手段入口側の排ガスの水分濃度を検出する水分濃度検出手段と、
前記除塵手段入口側の排ガスの温度を検出する温度検出手段と、
前記除塵手段入口側の排ガスの流量を検出する流量検出手段と、
前記除塵手段入口側の排ガスの入口ＮＯｘ濃度を検出する入口ＮＯｘ濃度検出手段とをさらに有し、
前記制御手段は、各検出手段で検出された前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給手段で供給した還元剤供給量とを用いて前記除塵手段の推定脱硝率を求め、該推定脱硝率と前記ＮＯｘ濃度上限値とから算出される前記除塵手段入口側の目標ＮＯｘ濃度と、前記入口ＮＯｘ濃度検出手段で検出される前記入口ＮＯｘ濃度とを比較し、前記入口ＮＯｘ濃度が前記目標ＮＯｘ濃度を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記推定脱硝率を求める際に、前記水分濃度と前記温度と前記流量と前記還元剤供給量とに加えて、前記触媒の使用時間、前記除塵手段入口側のＳＯｘ濃度、前記除塵手段入口側の入口還元剤濃度のうち少なくとも１の検出値に基づいて前記推定脱硝率を求めることを特徴とする請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記除塵手段出口側の排ガスの出口ＮＯｘ濃度を検出する出口ＮＯｘ濃度検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記出口ＮＯｘ濃度検出手段で検出された前記出口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ濃度上限値とを比較し、前記出口ＮＯｘ濃度が前記ＮＯｘ濃度上限値を超える場合に前記減温手段の水供給量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記除塵手段入口側の排ガス温度が所定の温度範囲内に維持されるように前記減温手段の水供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記除塵手段出口側の排ガスの出口還元剤濃度を検出する出口還元剤濃度検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記減温手段の水供給量制御の前又は後に、前記出口還元剤濃度検出手段で検出された前記出口還元剤濃度が予め設定された還元剤濃度上限値以下に維持される範囲内で前記還元剤供給手段の還元剤供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３０８５４（Ｐ２０１２−１３０８５４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４４１１（Ｐ２０１０−２８４４１１）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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