JP6016777B2 - Gas component concentration distribution measuring device and exhaust gas denitration system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a gas component concentration distribution measuring device and an exhaust gas denitration system.
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。 Conventionally, a laser gas analyzer is known as an apparatus for measuring the concentration of a specific substance contained in a gas mixture. This laser gas analyzer uses the characteristic that each gaseous gas molecule has a specific light absorption wavelength, irradiates a gas containing a specific substance with laser light, and determines the specific substance from the amount of absorption at that specific wavelength. Is a measure of the concentration.
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。 The following Patent Document 1 discloses a technique for sucking a gas from a piping unit through which a gas containing ammonia flows and guiding the sucked gas to a laser gas spectrometer to measure the concentration of ammonia contained in the gas. .
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。
The sampling type concentration measuring devices disclosed in
It is difficult to speed up the measurement when the gas is sucked and led to the measurement pipe.
Since the concentration measurement is performed after the gas is drawn into the measurement pipe, the gas flowing through the pipe and the state of the gas drawn into the measurement pipe (for example, moisture concentration, temperature, etc.) differ, resulting in measurement accuracy. Decreases.
Since the concentration is measured by collecting the circulating gas locally, the concentration distribution cannot be acquired even if the local gas concentration can be measured. Further, if concentration measurement is performed by sequentially changing sampling locations, it is possible to acquire a concentration distribution, but it is necessary to suck and discharge gas at each position, which is complicated and takes time.
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。 Therefore, for example, when denitrating nitrogen oxides in the exhaust gas of a boiler device, the appearance of an exhaust gas denitration system capable of accurately grasping the gas component concentration distribution and performing efficient denitration is desired.
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。 In view of the above problems, the present invention provides a gas component concentration distribution measuring apparatus and exhaust gas denitration capable of accurately grasping the gas component concentration distribution and performing efficient denitration when denitrating nitrogen oxides in the exhaust gas. The problem is to provide a system.
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、前記煙道の燃焼排ガスのガス流れ方向と直交する方向に設置され、コの字状のクランク部を有するクランク状支持体と、前記クランク部に一体に設けられ、レーザ光を通過する送光筒と、該送光筒の一部が所定距離区切られ、前記煙道の計測場に晒される計測領域と、前記煙道の外部から前記レーザ光を、前記送光筒内に出射させるレーザ発光部と、前記計測領域を通過した前記レーザ光を、前記煙道の外部で受光し、前記レーザ光の光強度を検出するレーザ受光部と、前記クランク状支持体の軸部を中心として回転させる回動部と、を備えてなり、前記燃焼排ガスのガス成分濃度を計測する際、前記回動部の回転により、クランク部に設けた送光筒が、前記軸部から所定距離離れた領域を回転することにより、各回転箇所における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。 A first invention of the present invention for solving the above-described problem is a flue through which combustion exhaust gas passes, and a U-shaped crank installed in a direction orthogonal to the gas flow direction of the combustion exhaust gas in the flue. A crank-shaped support body having a portion, a light-transmitting tube that is provided integrally with the crank portion, and that passes a laser beam, and a part of the light-transmitting tube is separated by a predetermined distance and exposed to the measurement field of the flue A measurement region, a laser emitting unit for emitting the laser light from the outside of the flue into the light transmission tube, and the laser light that has passed through the measurement region are received outside the flue, and the laser A laser receiving unit for detecting the light intensity of the light, and a rotating unit that rotates about the shaft of the crank-shaped support, and the rotation is performed when measuring the gas component concentration of the combustion exhaust gas. By rotating the part, the light transmission tube provided in the crank part is A gas component characterized by measuring the concentration of the gas composition in the combustion exhaust gas in a measurement region having a predetermined interval at each rotation position by rotating a region away from the recording shaft portion by absorption of a laser beam. It is in the concentration distribution measuring device.
第2の発明は、第1の発明において、前記計測領域が、前記送光筒の長手方向に沿って異なり、区画された領域の一部に位置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。 A second invention is the gas component concentration distribution measuring apparatus according to the first invention, wherein the measurement region is different along the longitudinal direction of the light transmission tube and is located in a part of the partitioned region. It is in.
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記レーザ発光部とレーザ受光部とが煙道の一側面の同じ側に設置されると共に、前記送光筒が、前記レーザ発光部からのレーザ光を送光する第1の送光筒と、前記第1の送光筒側のレーザ進行方向の端部側でレーザ光を反射する反射部と、前記反射部で反射されたレーザ光を送光させると共に、その一部が所定距離区切られ、前記煙道の計測場に晒される計測領域を有する第2の送光筒と、を備えることを特徴とするガス成分濃度分布測定装置にある。 According to a third invention, in the first or second invention, the laser light emitting unit and the laser light receiving unit are installed on the same side of one side of the flue, and the light transmission tube is provided from the laser light emitting unit. A first light-transmitting tube that transmits laser light, a reflecting portion that reflects laser light on an end side in the laser traveling direction on the first light-transmitting tube side, and a laser beam reflected by the reflecting portion. A gas component concentration distribution measuring apparatus comprising: a second light transmission cylinder having a measurement region that is light-transmitted and a part of which is separated by a predetermined distance and exposed to the measurement field of the flue. .
第4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、排ガス中のガス成分濃度分布を計測する第1乃至3のいずれか一つ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。 A fourth invention is a denitration apparatus comprising a reducing agent supply means for supplying a reducing agent into combustion exhaust gas, and a partitioned denitration catalyst for denitrating nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas containing the reducing agent. And the gas component concentration distribution measuring device according to any one of the first to third aspects of the present invention, which is provided on at least one of the inlet side and the outlet side of the denitration device and measures the gas component concentration distribution in the exhaust gas. In the exhaust gas denitration system, the gas component concentration distribution is obtained from the measurement result of the gas component concentration distribution measuring device.
第5の発明は、第4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。 A fifth invention is the exhaust gas denitration system according to the fourth invention, wherein the gas component is either one or both of ammonia (NH 3 ) and nitrogen oxide (NOx).
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。 According to the present invention, it is possible to omit the installation of a plurality of laser light emitting units by providing a single laser light emitting unit and measuring the laser light emitted from the laser light receiving units, thereby simplifying the laser measuring device. Can be achieved.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
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105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102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。
FIG. 1 is a schematic view of a boiler apparatus provided with a denitration apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a
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。
Further, in this embodiment, the
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斜視概略図、図3は、図2のプローブ手段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、排ガス102が通過する煙道103と、煙道103の燃焼排ガス102のガス流れ方向と直交する方向に設置され、コの字状のクランク部21を有するクランク状支持体22と、クランク部21に一体に設けられ、レーザ光11を通過する送光筒12と、該送光筒12の一部が所定距離区切られ、煙道103の計測場に晒される計測領域Lと、煙道103の外部からレーザ光11を、送光筒12内に出射させるレーザ発光部13と、計測領域Lを通過したレーザ光11を、煙道103の外部で受光し、レーザ光11の光強度を検出するレーザ受光部14と、クランク状支持体22の軸部を中心として回転させる回動部23と、を備えてなり、燃焼排ガス102のガス成分濃度を計測する際、回動部23の回転により、クランク部21に設けた送光筒12が、軸部から所定距離離れた領域を回転することにより、各回転箇所における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11の吸収により測定するものである。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the gas component concentration distribution measuring apparatus installed in the denitration apparatus, and FIG. 3 is a schematic side view of the probe means of FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the gas component concentration
本実施例では、回転部23により回転される軸部を中心として、回転し、軸部から所定距離離れたクランク部22が回転する箇所において、所定距離離れた領域Lを有する送光筒12が回転することで、排ガス102のガス組成の濃度を計測することができる。
In the present embodiment, the
図3に示すように、レーザ発光部13からのレーザ光11は、送光筒12内を送光し、レーザ発光端部12aから所定間隔の計測領域Lを通過し、レーザ受光端部12bにおいて送光筒12内に導入され、レーザ受光部14で計測される。なお、図中符号16は反射ミラーである。
なお、レーザ発光部13及びレーザ受光部14と回動部23までは各々光ファイバ17により接続されている。
As shown in FIG. 3, the
Note that the laser
図2では、煙道103が長尺方向と短尺方向とからなる矩形形状の場合であり、複数(本実施例では3本)のプローブを設置している。
この場合において、計測領域Lを、送光筒12の長手方向に沿って異なるようにして、区画された領域の一部に位置するようにしてもよい。
すなわち、図中左側の送光筒12では、図中、手前側に計測領域L1を形成し、図中真ん中の送光筒12では、図中、中心側に計測領域L2を形成し、図中右側の送光筒12では、図中、奥側に計測領域L3を形成し、各々回転させることで、複数領域の計測が可能となる。
FIG. 2 shows a case where the
In this case, the measurement region L may be positioned along a part of the partitioned region so as to be different along the longitudinal direction of the
That is, in the
これにより、従来では、複数個所の濃度分布を計測する場合には、レーザ光11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、複数セットの送光器と複数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13及びレーザ受光部14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。
As a result, conventionally, when measuring the concentration distribution at a plurality of locations, a laser beam transmitter and a light receiver are individually provided for each
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10は、吸収分光計測の概念図である。図11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。
Next, the principle of concentration distribution measurement according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a conceptual diagram of absorption spectroscopy measurement. FIG. 11 is an absorption chart of absorption spectroscopy measurement.
The Lambert-Beer law is known as a relational expression indicating the relationship between the light intensity of the laser beam and the concentration of the measurement object.
ランベルト・ベールの法則は、図10に示すように、レーザ光11の送光点(レーザ発光端部12a)と受光点(レーザ受光端部12b)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11の照射強度をI0、レーザ光11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C0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)=I0exp(−kC0L) ……(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。
As shown in FIG. 10, the Lambert-Beer law is a measurement of the distance of the laser path between the light transmitting point (laser
I (L) = I 0 exp (−kC 0 L) (1)
Here, k is a proportionality coefficient set according to the absorbance of the measurement target.
測定対象の濃度を測定する分割領域の濃度平均値をC1、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L1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)=I0exp(−kC1L1) ……(2)
Assuming that the density average value of the divided area for measuring the density of the measurement object is C 1 and the distance of the laser path in the divided area (measurement area L where the light transmission tube is divided) is L 1 , the above equation (1) Can be expressed as the following equation (2).
I (L) = I 0 exp (−kC 1 L 1 ) (2)
予め設定されたレーザ経路ごとにレーザ光11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、レーザ光11の照射強度I0及びレーザ光の受光強度I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C1を算出できる。
When irradiating the
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。
And in gas component concentration
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11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12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12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。
Further, since the
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the dust concentration in the exhaust gas and the laser light transmittance.
In FIG. 12, when the wavelength is 1.5 μm, it is confirmed that measurement is possible with an optical path length of 2.0 m in coal ash having a dust concentration of about 6 g / Nm 3 .
Therefore, when the dust concentration is higher than that, it is preferable to measure with an optical path length of 1.5 m, more preferably around 1 m.
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。 Here, in order to measure the ammonia (NH 3 ) concentration in the exhaust gas as in this embodiment, a semiconductor laser (semiconductor element: InGaAs can be exemplified. Wavelength: 1.5 μm, output: about 1 mW Can be exemplified).
図13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13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31に総流量制御弁32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。
FIG. 13 is a system diagram showing a schematic configuration example of an ammonia injection device of the denitration device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 13, the
また、図13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。
Further, as shown in FIG. 13, the
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。
The ammonia gas thus injected into the
開度設定部109には、ガス成分濃度分布測定装置10A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。
A measured value of the ammonia (NH 3 ) concentration measured by the gas component concentration
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。
In this case, the opening degree control of the flow
ガス成分濃度分布測定装置10Aは、上述したように、脱硝触媒106の出口側における煙道103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。
As described above, the gas component concentration
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10A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10A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。
According to such a
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。
At this time, since the opening degree control of the flow
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。
Thus, since the ammonia concentration distribution is related to the performance deterioration of the
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。
According to the
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A(10B、10C)、A(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。
In this embodiment, the gas component concentration
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。
Further, in this embodiment, the ammonia concentration is measured on the outlet side of the
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。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
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。
The storage medium for storing the program executed by the CPU is not limited to the ROM. For example, other auxiliary storage devices such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, and a semiconductor memory may be used. In the present embodiment, the
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13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。
First, the laser
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13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14によって受光される。
After the measurement in this laser path is completed, the measurement in the next laser path is started. In this way, measurement for each laser path is sequentially performed. Thereafter, laser light is emitted from the laser
レーザ受光部14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14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。
The
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13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。
The detection value and the laser path information input to the
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。
Specifically, the distance between the divided areas on each laser path, the input detection value, and the irradiation intensity of the laser light are read out, and the divided areas are obtained by using the density calculation formula represented by the above expression (2). The concentration of each measurement target is calculated. Then, the density distribution of the density measurement area is created by interpolating the density of each divided area. Thereby, the concentration distribution of the measurement object in the concentration measurement region is obtained.
The density distribution of the density measurement region thus obtained is presented to the user, for example, by being displayed on a display device (not shown) connected to the
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。
And if all the ammonia concentration distribution which leaks is below a predetermined value, a driving | running will be continued on the conditions as it is. In this case, the injection amount of the
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。
On the other hand, when there is a place where the concentration is high in a part of the ammonia concentration distribution, when the determination unit of the
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10A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。
As a result, by measuring each ammonia concentration distribution by the gas component concentration
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。
Nitrogen oxide (NOx) fluctuations in the exhaust gas occur when the boiler is started up, when the boiler load fluctuations or the type of fuel supplied to the
Therefore, using this device, when there is a load change, etc., it is determined whether nitrogen oxide is denitrated reliably by measuring the concentration distribution more frequently than the normal number of measurements. You may do it.
図4は、実施例2に係るガス成分濃度分布測定装置の概略図である。図5は、反射部の拡大図である。なお、実施例1の部材と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
前述の実施例では、レーザ発光部13とレーザ受光部14とを煙道の左右側に各々設置しているが、本実施例では、レーザ発光部13とレーザ受光部14とを煙道103の一側面の同じ側(本例では右側)に設置して、レーザ受光・発光部15を用いるようにしている。
FIG. 4 is a schematic diagram of a gas component concentration distribution measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 5 is an enlarged view of the reflecting portion. In addition, about the member which overlaps with the member of Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In the above-described embodiment, the laser
そして、本実施例では、送光筒12を、レーザ光11を送光する第1の送光筒12Aと、第1の送光筒12A側のレーザ進行方向の端部側でレーザ光11を反射する反射部18と、この反射部18で反射されたレーザ光11を送光させると共に、その一部が所定距離区切られ、煙道103の計測場に晒される計測領域Lを有する第2の送光筒12Bと、を備えるようにしている。
In this embodiment, the
図6は、送光筒の断面概略図である。図7は煙道に配置した送光筒の回転の様子を示す模式図である。
図6では、第1の送光筒12Aとこの第1の送光筒12Aに一体に設けられる所定距離の計測領域Lである開口部12cを有する第2の送光筒12Bとの構成を示す。図7は矩形の煙道103にこの第1の送光筒12Aと第2の送光筒12Bとの回転における軌道を示した様子を示す。
図7に示すように、回動部23の軸心を中心とし、第2の送光筒12Bの開口部12cは、常にこの軸心を向くように回動部23により回転される。よって、開口部12cから排ガス102中の煤塵等の侵入を防止するために、この回転は水平方向よりも15度から165度の角度を持って回動するのが好ましい。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the light transmission tube. FIG. 7 is a schematic view showing the state of rotation of the light transmission tube arranged in the flue.
FIG. 6 shows a configuration of the first
As shown in FIG. 7, the
図8は、実施例3に係るガス成分濃度分布測定装置の概略図である。図9は、煙道に配置した送光筒の回転の様子を示す模式図である。なお、実施例1及び2の部材と重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
前述の実施例では、開口部12cが常に軸心を向いていたが、本実施例では、開口部12cが常に下方(鉛直軸方向側下方)に位置するようにしている。
FIG. 8 is a schematic diagram of a gas component concentration distribution measuring apparatus according to the third embodiment. FIG. 9 is a schematic view showing a state of rotation of the light transmission tube arranged in the flue. In addition, about the member which overlaps with the member of Example 1 and 2, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In the above-described embodiment, the
図8に示すように、本実施例では、対向する一対の円環部31,31と、この円環部31内を回動自在とする3辺32a〜32cからなるトライアングル支持部32と、トライアングル支持部32の一辺32aに支持され、レーザ光11を通過する第1の送光筒12Aと、第1の送光筒12A側のレーザ進行方向の端部側でレーザ光11を反射する反射部(図示せず)と、第1の送光筒12Aに一体に支持され、反射部で反射されたレーザ光11を送光させると共に、その下面側の一部が所定距離区切られ、煙道103の計測場に晒される計測領域Lを有する第2の送光筒12Bと、を具備している。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, a pair of opposed
そして、煙道103の外部から第1の送光筒12A内にレーザ光11を出射させるレーザ発光部13と、計測領域Lを通過した第2の送光筒12Bを送光するレーザ光11を、煙道103の外部で受光し、レーザ光11の光強度を検出するレーザ受光部14とを備えているが、図8では省略している。
Then, the laser
また、円環部31、31は3本の支持棒34a〜34cにより連結され、この連結部により連結された円環部31、31を図1で示したのと同様なクランク部21で支持し、クランク部21の軸部を中心として回転させる回動部により、回動部を中心として所定距離を持って回転するようにしている。
Further, the
そして、燃焼排ガス102のガス成分濃度を計測する際、回動部の回転により、クランク部21に設けた送光筒12が、前記軸部から所定距離離れた領域を回転することにより、各回転箇所における所定間隔を持った計測領域L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ようにしている。
When measuring the gas component concentration of the
本実施例では、円環部31、31内を回転自在なトライアングル支持部32は回転部33を介して、任意に回転自在とすると共に、第2の送光筒12Bの下面側に設けた錘35により、常に第2の送光筒12Bが鉛直軸方向下方側に位置されることとなる。
In the present embodiment, the
この結果、図9に示すように、第2の送光筒12Bの開口部12cは常に鉛直軸方向下部に開口を位置することとなり、排ガス102中の煤塵の影響を受けることが無くなる。
As a result, as shown in FIG. 9, the
10A〜10C ガス成分濃度分布測定装置
11 レーザ光
12 送光筒
12a レーザ発光端部
12b レーザ受光端部
13 レーザ発光部
14 レーザ受光部
21 クランク部
22 クランク状支持体
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
10A to 10C Gas component concentration
103
Claims (5)
前記煙道の燃焼排ガスのガス流れ方向と直交する方向に設置され、コの字状のクランク部を有するクランク状支持体と、
前記クランク部に一体に設けられ、レーザ光を通過する送光筒と、
該送光筒の一部が所定距離区切られ、前記煙道の計測場に晒される計測領域と、
前記煙道の外部から前記レーザ光を、前記送光筒内に出射させるレーザ発光部と、
前記計測領域を通過した前記レーザ光を、前記煙道の外部で受光し、前記レーザ光の光強度を検出するレーザ受光部と、
前記クランク状支持体の軸部を中心として回転させる回動部と、を備えてなり、
前記燃焼排ガスのガス成分濃度を計測する際、前記回動部の回転により、クランク部に設けた送光筒が、前記軸部から所定距離離れた領域を回転することにより、各回転箇所における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。 The flue through which the flue gas passes,
A crank-shaped support body installed in a direction perpendicular to the gas flow direction of the flue gas of the flue, and having a U-shaped crank portion;
A light-transmitting tube provided integrally with the crank portion and passing a laser beam;
A measurement region in which a part of the light transmission tube is divided by a predetermined distance and exposed to the measurement field of the flue;
A laser light emitting section for emitting the laser light from the outside of the flue into the light transmission tube;
The laser beam that has passed through the measurement region is received outside the flue, and a laser receiving unit that detects the light intensity of the laser beam;
A rotating portion that rotates around the shaft portion of the crank-shaped support,
When measuring the gas component concentration of the combustion exhaust gas, the rotation of the rotating part causes the light transmission cylinder provided in the crank part to rotate in a region that is a predetermined distance away from the shaft part, so A gas component concentration distribution measuring apparatus for measuring a concentration of a gas composition in combustion exhaust gas in a measurement region having an interval by absorption of a laser beam.
前記計測領域が、前記送光筒の長手方向に沿って異なり、区画された領域の一部に位置することを特徴とするガス成分濃度分布測定装置。 In claim 1,
The gas component concentration distribution measuring apparatus, wherein the measurement region is different along the longitudinal direction of the light transmission tube and is located in a part of the partitioned region.
前記レーザ発光部とレーザ受光部とが煙道の一側面の同じ側に設置されると共に、
前記送光筒が、
前記レーザ発光部からのレーザ光を送光する第1の送光筒と、
前記第1の送光筒側のレーザ進行方向の端部側でレーザ光を反射する反射部と、
前記反射部で反射されたレーザ光を送光させると共に、その一部が所定距離区切られ、前記煙道の計測場に晒される計測領域を有する第2の送光筒と、を備えることを特徴とするガス成分濃度分布測定装置。 In claim 1 or 2,
The laser light emitting unit and the laser light receiving unit are installed on the same side of one side of the flue,
The light transmission tube is
A first light transmission tube for transmitting laser light from the laser light emitting unit;
A reflection part for reflecting the laser beam on the end side in the laser traveling direction on the first light transmission tube side;
A second light transmission tube having a measurement region that transmits the laser light reflected by the reflection unit and is partially separated by a predetermined distance and exposed to the measurement field of the flue. Gas component concentration distribution measuring device.
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、排ガス中のガス成分濃度分布を計測する請求項1乃至3のいずれか一つ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。 Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the combustion exhaust gas;
A denitration apparatus including a denitration catalyst that denitrates nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas containing the reducing agent;
A gas component concentration distribution measuring device according to any one of claims 1 to 3, which is provided on at least one of an inlet side or an outlet side of the denitration device and measures a gas component concentration distribution in exhaust gas;
An exhaust gas denitration system, wherein a gas component concentration distribution is obtained from a measurement result of the gas component concentration distribution measuring device.
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。 In claim 4,
The exhaust gas denitration system, wherein the gas component is either one or both of ammonia (NH 3 ) and nitrogen oxide (NOx).
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