知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024067774
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】脱硝制御装置及び脱硝装置
(51)【国際特許分類】
B01D 53/90 20060101AFI20240510BHJP
B01D 53/86 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
B01D53/90 ZAB
B01D53/86 222
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022178098
(22)【出願日】2022-11-07
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「グリーンイノベーション基金事業／燃焼アンモニアサプライチェーンの構築アンモニアの発電利用における高混焼化・専焼化石炭ボイラにおけるアンモニア高混焼技術（専焼技術を含む）の開発・実証／アンモニア専焼バーナを活用した火力発電所における高混焼実機実証」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】冨永 幸洋
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼山 明正
(72)【発明者】
【氏名】富澤 直季
(72)【発明者】
【氏名】嶺 聡彦
(72)【発明者】
【氏名】山内 康弘
(72)【発明者】
【氏名】竹井 康裕
(72)【発明者】
【氏名】甘利 猛
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 輝幸
(72)【発明者】
【氏名】浦方 悠一郎
(72)【発明者】
【氏名】大浦 康二
【テーマコード（参考）】
4D148
【Ｆターム（参考）】
4D148AA06
4D148AB02
4D148AC03
4D148AC04
4D148CC61
4D148CD03
4D148CD10
4D148DA01
4D148DA02
4D148DA05
4D148DA08
4D148DA09
4D148DA10
4D148EA07
(57)【要約】
【課題】脱硝装置の下流に流出するアンモニアを抑制する。
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置は、アンモニアを燃料とする燃焼装置から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器を備える脱硝装置の制御装置である。本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置は、未燃アンモニアを考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出する投入量算出部、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置は、アンモニアを燃料とする燃焼装置から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器を備える脱硝装置の制御装置である。本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置は、未燃アンモニアを考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出する投入量算出部、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンモニアを燃料とする燃焼装置から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器を備える脱硝装置の制御装置であって、
未燃アンモニアを考慮した還元剤の過剰量に基づいて、前記還元剤の投入量を算出する投入量算出部、
を備える、
脱硝制御装置。
未燃アンモニアを考慮した還元剤の過剰量に基づいて、前記還元剤の投入量を算出する投入量算出部、
を備える、
脱硝制御装置。
【請求項2】
前記脱硝反応器に流入する前記未燃アンモニアの流量を取得するように構成された未燃アンモニア流量取得部、
を備え、
前記投入量算出部は、前記未燃アンモニア流量取得部で取得した前記未燃アンモニアの流量に基づいて、前記還元剤の投入量を算出する、
請求項１に記載の脱硝制御装置。
を備え、
前記投入量算出部は、前記未燃アンモニア流量取得部で取得した前記未燃アンモニアの流量に基づいて、前記還元剤の投入量を算出する、
請求項１に記載の脱硝制御装置。
【請求項3】
前記脱硝反応器に流入する前記排ガスに含まれる前記未燃アンモニアの濃度を検出可能な未燃アンモニア濃度取得部、
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記未燃アンモニア濃度取得部で取得した前記未燃アンモニアの濃度と、前記脱硝反応器に流入する前記排ガスの流量とに基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記未燃アンモニア濃度取得部で取得した前記未燃アンモニアの濃度と、前記脱硝反応器に流入する前記排ガスの流量とに基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
【請求項4】
前記燃焼装置における火炎を撮像可能な撮像装置と、
前記撮像装置で撮像した前記火炎の画像から前記脱硝反応器に流入する前記排ガスに含まれる前記未燃アンモニアの濃度を推定する未燃アンモニア濃度推定部と、
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記未燃アンモニア濃度推定部で推定した前記未燃アンモニアの濃度と、前記脱硝反応器に流入する前記排ガスの流量とに基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
前記撮像装置で撮像した前記火炎の画像から前記脱硝反応器に流入する前記排ガスに含まれる前記未燃アンモニアの濃度を推定する未燃アンモニア濃度推定部と、
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記未燃アンモニア濃度推定部で推定した前記未燃アンモニアの濃度と、前記脱硝反応器に流入する前記排ガスの流量とに基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
【請求項5】
前記脱硝反応器から流出する前記排ガスに含まれる排出アンモニアの濃度を取得する排出アンモニア濃度取得部、
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記排出アンモニア濃度取得部で取得した前記排出アンモニアの濃度と、前記脱硝反応器から流出する前記排ガスの流量とに基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記排出アンモニア濃度取得部で取得した前記排出アンモニアの濃度と、前記脱硝反応器から流出する前記排ガスの流量とに基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
【請求項6】
前記脱硝反応器から流出する前記排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度を取得する排出ＮＯｘ濃度取得部と、
前記排出ＮＯｘ濃度取得部で取得した前記排出ＮＯｘの濃度に基づいて前記還元剤の投入量の補正量を算出する補正量算出部と、
を備える、
請求項５に記載の脱硝制御装置。
前記排出ＮＯｘ濃度取得部で取得した前記排出ＮＯｘの濃度に基づいて前記還元剤の投入量の補正量を算出する補正量算出部と、
を備える、
請求項５に記載の脱硝制御装置。
【請求項7】
前記脱硝反応器から流出する前記排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度を取得する排出ＮＯｘ濃度取得部と、
前記排出ＮＯｘ濃度取得部で取得した前記排出ＮＯｘの濃度と、前記排出ＮＯｘの濃度の目標値との差分を算出する差分算出部と、
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記差分算出部で算出した前記差分に基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
前記排出ＮＯｘ濃度取得部で取得した前記排出ＮＯｘの濃度と、前記排出ＮＯｘの濃度の目標値との差分を算出する差分算出部と、
を備え、
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記差分算出部で算出した前記差分に基づいて前記未燃アンモニアの流量を取得する、
請求項２に記載の脱硝制御装置。
【請求項8】
前記未燃アンモニア流量取得部は、前記排ガスの流れに直交する前記脱硝反応器の断面を分割して得られる複数の区画の各々に流入する前記未燃アンモニアの流量を取得するように構成され、
前記投入量算出部は、前記複数の区画の各々に投入する前記還元剤の投入量を算出する、
請求項２又は３に記載の脱硝制御装置。
前記投入量算出部は、前記複数の区画の各々に投入する前記還元剤の投入量を算出する、
請求項２又は３に記載の脱硝制御装置。
【請求項9】
請求項１又は請求項２に記載の脱硝制御装置と、
前記脱硝反応器と、
前記排ガス中に前記還元剤を投入するための還元剤投入部と、
を備える、
脱硝装置。
前記脱硝反応器と、
前記排ガス中に前記還元剤を投入するための還元剤投入部と、
を備える、
脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、脱硝制御装置及び脱硝装置に関する。
【背景技術】
【0002】
燃焼装置からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を、還元剤と反応させて無害な窒素と水に分解することにより除去又は低減する脱硝装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１には、ボイラからの排ガス中に還元剤としてのアンモニアを注入するアンモニア注入装置と、排ガス流路においてアンモニア注入装置の下流側に設けられる脱硝触媒と、アンモニア注入装置からのアンモニア注入量を調節するための調節手段と、を備えた脱硝システムが開示されている。上述の調節手段は、脱硝触媒の出口側での排ガス流路断面におけるＮＯｘ濃度分布に基づいて、脱硝が不十分の領域（即ちＮＯｘ濃度が比較的高い領域）により多くのアンモニアが供給されるように、還元剤供給量を調節するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４－１００６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような脱硝装置では、還元剤の供給量が過剰であると脱硝装置の下流にアンモニアが流出するおそれがある。脱硝装置の下流にアンモニアが流出すると、酸性硫安の発生による閉塞や腐食等のリスクが生じる。そのため、脱硝装置の下流に流出するアンモニアをできるだけ抑制することが求められる。
【0006】
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、脱硝装置の下流に流出するアンモニアを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置は、
アンモニアを燃料とする燃焼装置から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器を備える脱硝装置の制御装置であって、
未燃アンモニアを考慮した還元剤の過剰量に基づいて、前記還元剤の投入量を算出する投入量算出部、
を備える。
アンモニアを燃料とする燃焼装置から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器を備える脱硝装置の制御装置であって、
未燃アンモニアを考慮した還元剤の過剰量に基づいて、前記還元剤の投入量を算出する投入量算出部、
を備える。
【0008】
（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝装置は、
上記（１）の構成の脱硝制御装置と、
前記脱硝反応器と、
前記排ガス中に前記還元剤を投入するための還元剤投入部と、
を備える。
上記（１）の構成の脱硝制御装置と、
前記脱硝反応器と、
前記排ガス中に前記還元剤を投入するための還元剤投入部と、
を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、脱硝装置の下流に流出するアンモニアを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】燃焼装置の一例としての本実施形態のアンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を主燃料とするボイラを備えるボイラシステムを表す概略構成図である。
【図2】排ガスの流れに直交する脱硝反応器の断面を分割して得られる複数の区画について説明するための模式的な図である。
【図3】第１実施形態に係る脱硝制御装置による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
【図4】第１実施形態に係る脱硝制御装置におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画の１つ分について示している。
【図5】第２実施形態に係る脱硝制御装置による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
【図6】第３実施形態に係る脱硝制御装置による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
【図7】第２実施形態及び第３実施形態に係る脱硝制御装置におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画の１つ分について示している。
【図8】第４実施形態に係る脱硝制御装置による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
【図9】第４実施形態に係る脱硝制御装置におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画の１つ分について示している。
【図10】入口ＮＨ３濃度の予測モデルを用いた入口ＮＨ３濃度（未燃アンモニア濃度）の推定についてのブロック図である。
【図11】入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを用いた入口ＮＯｘ濃度の推定についてのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
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。
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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
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。
【0012】
＜１．ボイラシステム１の全体的な構成＞
図１は、燃焼装置の一例としての本実施形態のアンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を主燃料とするボイラを備えるボイラシステム１を表す概略構成図である。
図１は、燃焼装置の一例としての本実施形態のアンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を主燃料とするボイラを備えるボイラシステム１を表す概略構成図である。
【0013】
本実施形態のボイラシステム１が備えるボイラ１０は、アンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料とをバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。他燃料として、例えばバイオマス燃料や石炭などの固体燃料が使用される。固体燃料は、例えば石炭を微粉砕した微粉炭燃料である。また、アンモニア燃料は、アンモニアを含む液体または気体である。
【0014】
ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置２０、５０と燃焼ガス通路１２を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１の内壁面を構成する火炉壁１０１は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、燃料の燃焼により発生した熱を、伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して回収すると共に、火炉壁１０１の温度上昇を抑制している。
【0015】
燃焼装置２０、５０は、火炉１１の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置２０は、微粉炭燃料を火炉１１の内部に噴射するように構成される。また、燃焼装置５０は、アンモニア燃料を火炉１１の内部に噴射するように構成される。
【0016】
燃焼装置２０は、火炉壁１０１に装着された複数のバーナ２１を有し、燃焼装置５０は、複数のアンモニアバーナ（アンモニア燃焼バーナ）５１を有している。各々のバーナ２１の先端部には、微粉炭燃料を火炉１１内に噴射するように構成された噴射ノズル（図示外）が設けられる。また、各々のアンモニアバーナ５１には、アンモニア噴射ノズル（図示外）が設けられる。
【0017】
バーナ２１とアンモニアバーナ５１は、火炉１１の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの（例えば、四角形の火炉１１の各コーナ部に設置された４個）を１セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。図１の例では、１セットのバーナ２１が２段、１セットのアンモニアバーナ５１が４段配置される。なお、図１では、図示の都合上、１セットのバーナのうちの２個のみを記載し、各セットに符合２１、５１を付している。火炉の形状やバーナの段数、一つの段におけるバーナの数、バーナの配置などは、この実施形態に限定されるものではない。
また、本実施形態の火炉１１における燃焼方式は、コーナ部にバーナが設置され、火炉１１内部でらせん状に旋回する火炎を形成する旋回燃焼方式であるが、他の燃焼方式であってもよい。採用される燃焼方式に応じて、火炉１１の形状と、複数のバーナ２１及び複数のアンモニアバーナ５１の配置はいずれも適宜変更されてよい。他の燃焼方式としては、例えば、火炉１１の対向する１対の炉壁の双方にバーナが設置される対向燃焼方式である。
また、本実施形態の火炉１１における燃焼方式は、コーナ部にバーナが設置され、火炉１１内部でらせん状に旋回する火炎を形成する旋回燃焼方式であるが、他の燃焼方式であってもよい。採用される燃焼方式に応じて、火炉１１の形状と、複数のバーナ２１及び複数のアンモニアバーナ５１の配置はいずれも適宜変更されてよい。他の燃焼方式としては、例えば、火炉１１の対向する１対の炉壁の双方にバーナが設置される対向燃焼方式である。
【0018】
燃焼装置２０のバーナ２１は、それぞれ、複数の微粉炭燃料供給管２２Ａ、２２Ｂ（以下、一括して「微粉炭燃料供給管２２」と記載する場合がある。）を介して、複数のミル（粉砕機）３１Ａ、３１Ｂ（以下、一括して「ミル３１」と記載する場合がある。）に連結されている。ミル３１は、例えば、内部に粉砕テーブル（図示省略）が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ（図示省略）が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミル３１に供給される一次空気（搬送用ガス、酸化性ガス）により、ミル３１が備える分級機（図示省略）に搬送される。分級機では、バーナ２１での燃焼に適した粒径以下の微粉炭燃料と、該粒径より大きな粗粉炭燃料とに分級される。微粉炭燃料は、分級機を通過して、一次空気と共に微粉炭燃料供給管２２を介してバーナ２１に供給される。分級機を通過しなかった粗粉炭燃料は、ミル３１の内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。
【0019】
ミル３１に供給される上述の一次空気（搬送用ガス、酸化性ガス）は、外気を取り込む１次空気通風機３３（ＰＡＦ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｉｒ Ｆａｎ）から空気管３０を介してミル３１に送出される。空気管３０は、１次空気通風機３３から送出された空気のうちエアヒータ（空気予熱器）４２で加熱された熱空気が流れる熱空気誘導管３０Ａと、１次空気通風機３３から送出された空気のうちエアヒータ４２を経由しない常温に近い冷空気が流れる冷空気誘導管３０Ｂと、熱空気と冷空気が合流して流れるための搬送用ガス流路３０Ｃとを備える。
【0020】
燃焼装置５０のアンモニアバーナ５１は、アンモニア燃料供給ユニット９０に連結されている。本実施形態のアンモニア燃料供給ユニット９０は、アンモニアタンク９１と、アンモニアタンク９１に貯留されるアンモニア燃料（例えば液体アンモニア）をボイラ１０の燃焼装置５０に供給するためのアンモニア燃料供給管９２とを備える。アンモニアガス噴射方式が採用される場合、液体アンモニアに気化処理を施すための気化器（図示外）がアンモニア燃料供給ユニット９０に設けられてもよい。また、液体アンモニア噴射方式が採用される場合、アンモニア燃料供給ユニット９０は、燃焼装置５０に液体アンモニアを微粒化するためのアトマイズ流体を供給するアトマイズ流体供給管（図示外）をさらに備えてもよい。
【0021】
バーナ２１とアンモニアバーナ５１の装着位置における火炉１１の炉外側には、エアレジスタ（風箱）２３が設けられており、このエアレジスタ２３には風道（空気ダクト）２４の一端部が連結されている。風道２４の他端部には、押込通風機（ＦＤＦ：Ｆｏｒｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３２が連結されている。押込通風機３２から供給された空気は、風道２４に設置された空気予熱器４２で加熱され、エアレジスタ２３を介してバーナ２１に二次空気（燃焼用空気、酸化性ガス）として供給され、及びアンモニアバーナ５１に燃焼用空気（酸化性ガス）として供給され、火炉１１の内部に投入される。
【0022】
燃焼ガス通路１２は、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路１２には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ（以下、一括して「過熱器１０２」と記載する場合がある。）、再熱器１０３Ａ、１０３Ｂ（以下、一括して「再熱器１０３」と記載する場合がある。）、節炭器１０４が設けられており、火炉１１で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、各熱交換器の配置や形状は、図１に記載した形態に限定されない。
【0023】
燃焼ガス通路１２の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道１３が連結されている。煙道１３には、風道２４との間に空気予熱器（エアヒータ）４２が設けられており、風道２４を流れる空気と、煙道１３を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、ミル３１に供給する一次空気やバーナ２１とアンモニアバーナ５１に供給する燃焼用空気を加熱することで、水や蒸気との熱交換後の燃焼ガスから、さらに熱回収を行う。
【0024】
本実施形態のボイラシステム１は、脱硝装置７０を備えている。脱硝装置７０は、脱硝反応器７１と、還元剤投入部７３と、脱硝制御装置７７とを有する。
脱硝反応器７１は、煙道１３において空気予熱器４２よりも上流側の位置に設けられている。脱硝反応器７１は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道１３内を流通する燃焼ガス（排ガス）に供給し、還元剤が供給された排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤との反応を、脱硝反応器７１内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、排ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
脱硝反応器７１は、煙道１３において空気予熱器４２よりも上流側の位置に設けられている。脱硝反応器７１は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道１３内を流通する燃焼ガス（排ガス）に供給し、還元剤が供給された排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤との反応を、脱硝反応器７１内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、排ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
【0025】
還元剤投入部７３は、脱硝反応器７１よりも上流側の位置で還元剤を煙道１３内に投入するための投入ノズル７４と、投入ノズル７４からの還元剤の投入量を調節するための流量調節弁７５とを備えている。
投入ノズル７４、及び流量調節弁７５は、後述するように複数設けられている。
投入ノズル７４、及び流量調節弁７５は、後述するように複数設けられている。
【0026】
脱硝制御装置７７は、各流量調節弁７５の開度を制御することで各流量調節弁７５を流れる還元剤の流量を調節して、煙道１３内への還元剤の投入量を制御するための制御装置である。脱硝制御装置７７は、例えばプロセッサ（ＣＰＵ等）、記憶装置（メモリデバイス；ＲＡＭ等）、補助記憶部及びインターフェース等を備えた計算機を含む。
脱硝制御装置７７による煙道１３内への還元剤の投入量の制御の内容については、後で説明する。
脱硝制御装置７７による煙道１３内への還元剤の投入量の制御の内容については、後で説明する。
【0027】
煙道１３の空気予熱器４２より下流側には、ガスダクト４１が連結されている。ガスダクト４１には、排ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置４４や硫黄酸化物を除去する脱硫装置４６などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機（ＩＤＦ：Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）４５が設けられている。ガスダクト４１の下流端部は、煙突４７に連結されており、環境装置で処理された排ガスが系外に排出される。
【0028】
ボイラ１０において、複数のミル３１が駆動すると、粉砕、分級された微粉炭燃料が、一次空気と共に微粉炭燃料供給管２２を介してバーナ２１に供給される。また、アンモニア燃料供給ユニット９０からアンモニア燃料がアンモニアバーナ５１に供給される。さらに、空気予熱器４２で加熱された二次空気が、風道２４からエアレジスタ２３を介してバーナ２１とアンモニアバーナ５１とに供給される。
バーナ２１は、微粉炭燃料と一次空気とが混合した微粉炭燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に、二次空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれた微粉炭燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで火炎を形成する。アンモニアバーナ５１は、アンモニア燃料と共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれたアンモニア燃料は、燃焼用空気と反応して燃焼する。
微粉炭燃料とアンモニア燃料の燃焼により生じる高温の燃焼ガスは、火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１２に流入する。
なお、アンモニア燃料が火炉１１に吹き込まれるタイミングは、微粉炭燃料の燃焼によって火炉１１内の温度が一定温度まで上昇した後であってもよい。例えば、ボイラ１０の起動時に微粉炭燃料の専焼が行われたのち、アンモニア燃料が火炉１１に吹き込まれ、アンモニア燃料と微粉炭燃料とのアンモニア混焼が行われてもよい。さらにその後、微粉炭燃料の吹き込みを停止し、アンモニア専焼が行われてもよい。
また、本実施形態では、酸化性ガス（一次空気、二次空気、燃焼用空気）として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉１１において安定した燃焼が実現される。
バーナ２１は、微粉炭燃料と一次空気とが混合した微粉炭燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に、二次空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれた微粉炭燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで火炎を形成する。アンモニアバーナ５１は、アンモニア燃料と共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれたアンモニア燃料は、燃焼用空気と反応して燃焼する。
微粉炭燃料とアンモニア燃料の燃焼により生じる高温の燃焼ガスは、火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１２に流入する。
なお、アンモニア燃料が火炉１１に吹き込まれるタイミングは、微粉炭燃料の燃焼によって火炉１１内の温度が一定温度まで上昇した後であってもよい。例えば、ボイラ１０の起動時に微粉炭燃料の専焼が行われたのち、アンモニア燃料が火炉１１に吹き込まれ、アンモニア燃料と微粉炭燃料とのアンモニア混焼が行われてもよい。さらにその後、微粉炭燃料の吹き込みを停止し、アンモニア専焼が行われてもよい。
また、本実施形態では、酸化性ガス（一次空気、二次空気、燃焼用空気）として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉１１において安定した燃焼が実現される。
【0029】
燃焼ガス通路１２に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路１２の内部に配置された過熱器１０２、再熱器１０３、節炭器１０４で水や蒸気と熱交換した後、煙道１３に排出され、脱硝装置７０で窒素酸化物が除去され、空気予熱器４２で一次空気、二次空気及び燃焼用空気と熱交換した後、脱硝反応器７１で窒素酸化物が除去され、さらにガスダクト４１に排出され、集じん装置４４で灰などが除去され、脱硫装置４６で硫黄酸化物が除去された後、煙突４７から系外に排出される。なお、燃焼ガス通路１２における各熱交換器及び煙道１３からガスダクト４１における各装置の配置は、燃焼ガス（排ガス）の流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。
【0030】
なお、本開示のボイラは上述した実施形態に限定されない。ボイラに使用される固体燃料としては、石炭である代わりにまたは石炭と共に、バイオマス燃料、石油コークス（ＰＣ：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）燃料、石油残渣などが使用されてもよい。
また、アンモニア燃料と組み合わせるボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガスなどの気体燃料も使用することができる。
さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。
また、アンモニア燃料と組み合わせるボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガスなどの気体燃料も使用することができる。
さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。
【0031】
上述したように、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ１０は、火炉壁１０１を含む火炉１１と、火炉壁１０１に設けられたアンモニアバーナ５１と、火炉壁１０１のアンモニアバーナ５１とは異なる位置に設けられ、微粉炭を燃焼させる微粉炭バーナとしてのバーナ２１とを備える。
これにより、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ１０からのＮＯｘの排出量を抑制できる。
なお、バーナ２１は、アンモニア燃料以外の他燃料を燃焼させる他燃料バーナであってもよい。
また、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ１０は、アンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を燃焼させる混焼ボイラであってもよく、アンモニア燃料だけを燃焼させるアンモニア専焼ボイラであってもよい。なお、アンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を燃焼させる場合、他燃料は１種類に限らず複数種類であってもよい。
これにより、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ１０からのＮＯｘの排出量を抑制できる。
なお、バーナ２１は、アンモニア燃料以外の他燃料を燃焼させる他燃料バーナであってもよい。
また、本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ１０は、アンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を燃焼させる混焼ボイラであってもよく、アンモニア燃料だけを燃焼させるアンモニア専焼ボイラであってもよい。なお、アンモニア燃料とアンモニア燃料以外の他燃料を燃焼させる場合、他燃料は１種類に限らず複数種類であってもよい。
【0032】
＜脱硝装置７０の投入ノズル７４及び流量調節弁７５について＞
図２は、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面を分割して得られる複数の区画について説明するための模式的な図である。
本実施形態のボイラシステム１では、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面を仮想的に格子状に分割して複数の区画８１を定める。図２に示す例では、例えば３行８列の計２４の区画８１に分割されているが、分割数は図２の例に限定されない。
本実施形態のボイラシステム１では、区画８１毎に還元剤の投入量を調節可能にするために、投入ノズル７４は、複数の区画８１のそれぞれに対応するように複数設けられている。また、流量調節弁７５は、複数の投入ノズル７４のそれぞれに対応するように複数設けられている。
図２は、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面を分割して得られる複数の区画について説明するための模式的な図である。
本実施形態のボイラシステム１では、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面を仮想的に格子状に分割して複数の区画８１を定める。図２に示す例では、例えば３行８列の計２４の区画８１に分割されているが、分割数は図２の例に限定されない。
本実施形態のボイラシステム１では、区画８１毎に還元剤の投入量を調節可能にするために、投入ノズル７４は、複数の区画８１のそれぞれに対応するように複数設けられている。また、流量調節弁７５は、複数の投入ノズル７４のそれぞれに対応するように複数設けられている。
【0033】
＜還元剤の過剰投入について＞
還元剤の投入量が過少であると、脱硝反応器７１から排出される排ガス中のＮＯｘの濃度が増えてしまう。逆に、還元剤の投入量が過剰であると、未反応のアンモニアが脱硝反応器７１から排出されてしまう。脱硝反応器７１の下流にアンモニアが流出すると、酸性硫安の発生による閉塞や腐食等のリスクが生じる。そのため、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアをできるだけ抑制することが求められる。
脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアには、投入された還元剤に由来するアンモニアの他、本実施の形態のボイラ１０のようにアンモニアを燃料とする場合には、排ガス中に含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）に由来するアンモニアが含まれる。
このリークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮せずに還元剤を投入してしまうと、リークアンモニア（未燃アンモニア）も脱硝反応器において脱硝に用いられるため、投入した還元剤が過剰となって、脱硝反応器７１の下流にアンモニアが流出するおそれがある。
そこで、本実施の形態の脱硝制御装置７７では、排ガス中に含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮して還元剤の投入量を設定するようにしている。以下、本実施の形態の脱硝制御装置７７における還元剤の投入量の制御について説明する。
還元剤の投入量が過少であると、脱硝反応器７１から排出される排ガス中のＮＯｘの濃度が増えてしまう。逆に、還元剤の投入量が過剰であると、未反応のアンモニアが脱硝反応器７１から排出されてしまう。脱硝反応器７１の下流にアンモニアが流出すると、酸性硫安の発生による閉塞や腐食等のリスクが生じる。そのため、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアをできるだけ抑制することが求められる。
脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアには、投入された還元剤に由来するアンモニアの他、本実施の形態のボイラ１０のようにアンモニアを燃料とする場合には、排ガス中に含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）に由来するアンモニアが含まれる。
このリークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮せずに還元剤を投入してしまうと、リークアンモニア（未燃アンモニア）も脱硝反応器において脱硝に用いられるため、投入した還元剤が過剰となって、脱硝反応器７１の下流にアンモニアが流出するおそれがある。
そこで、本実施の形態の脱硝制御装置７７では、排ガス中に含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮して還元剤の投入量を設定するようにしている。以下、本実施の形態の脱硝制御装置７７における還元剤の投入量の制御について説明する。
【0034】
＜還元剤の投入量の制御について＞
図３は、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図４は、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画８１の１つ分について示している。
図５は、第２実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図６は、第３実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図７は、第２実施形態及び第３実施形態に係る脱硝制御装置７７におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画８１の１つ分について示している。
図８は、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図９は、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画８１の１つ分について示している。
図３は、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図４は、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画８１の１つ分について示している。
図５は、第２実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図６は、第３実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図７は、第２実施形態及び第３実施形態に係る脱硝制御装置７７におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画８１の１つ分について示している。
図８は、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７による還元剤の投入量の制御ブロック図である。
図９は、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７におけるセンサの配置を模式的に示す図であり、区画８１の１つ分について示している。
【0035】
＜第１実施形態から第４実施形態に係る脱硝制御装置７７に共通する構成＞
図３、図５、図６、及び図８に示すように、幾つかの実施形態に係る脱硝制御装置７７は、不図示のプロセッサによるプログラムの実行によって実現される機能ブロックとして、投入量算出部７７１と、リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２と、マスバランス計算部７７３とを備えている。
投入量算出部７７１は、リークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出するように構成されている。
リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２は、脱硝反応器７１に流入する未燃アンモニアの流量を取得するように構成されている。
マスバランス計算部７７３は、脱硝反応器７１に流入する排ガスのＮＯｘ濃度、脱硝反応器７１に流入する排ガスの流量、及び脱硝反応器７１から排出される排ガスのＮＯｘ濃度の目標値に基づいて、マスバランスから決定される還元剤の投入量を算出するように構成されている。
図３、図５、図６、及び図８に示すように、幾つかの実施形態に係る脱硝制御装置７７は、不図示のプロセッサによるプログラムの実行によって実現される機能ブロックとして、投入量算出部７７１と、リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２と、マスバランス計算部７７３とを備えている。
投入量算出部７７１は、リークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出するように構成されている。
リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２は、脱硝反応器７１に流入する未燃アンモニアの流量を取得するように構成されている。
マスバランス計算部７７３は、脱硝反応器７１に流入する排ガスのＮＯｘ濃度、脱硝反応器７１に流入する排ガスの流量、及び脱硝反応器７１から排出される排ガスのＮＯｘ濃度の目標値に基づいて、マスバランスから決定される還元剤の投入量を算出するように構成されている。
【0036】
図４、図７、及び図９に示すように、幾つかの実施形態に係る脱硝制御装置７７は、入口ＮＯｘ濃度センサ７８１と、出口ＮＯｘ濃度センサ７８２とを備えている。
入口ＮＯｘ濃度センサ７８１は、脱硝反応器７１よりも上流側において脱硝反応器７１に流入する排ガスのＮＯｘの濃度を検出するためのＮＯｘ濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のＮＯｘの濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の入口ＮＯｘ濃度センサ７８１を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の入口ＮＯｘ濃度センサ７８１を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のＮＯｘ濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
入口ＮＯｘ濃度センサ７８１は、脱硝反応器７１よりも上流側において脱硝反応器７１に流入する排ガスのＮＯｘの濃度を検出するためのＮＯｘ濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のＮＯｘの濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の入口ＮＯｘ濃度センサ７８１を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の入口ＮＯｘ濃度センサ７８１を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のＮＯｘ濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
【0037】
出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、脱硝反応器７１よりも下流側において脱硝反応器７１から流出する排ガスのＮＯｘの濃度を検出するためのＮＯｘ濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のＮＯｘの濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の出口ＮＯｘ濃度センサ７８２を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の出口ＮＯｘ濃度センサ７８２を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のＮＯｘ濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度（出口ＮＯｘ濃度）を取得する排出ＮＯｘ濃度取得部７８７を構成している。
なお、上述した各区画８１の数と同数の出口ＮＯｘ濃度センサ７８２を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の出口ＮＯｘ濃度センサ７８２を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のＮＯｘ濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度（出口ＮＯｘ濃度）を取得する排出ＮＯｘ濃度取得部７８７を構成している。
【0038】
＜第１実施形態に係る脱硝制御装置７７について＞
図４に示すように、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７は、入口ＮＨ３濃度センサ７８３を備えている。
入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、投入ノズル７４よりも上流側において脱硝反応器７１に流入する排ガス中のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出するためのＮＨ３濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の入口ＮＨ３濃度センサ７８３を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の入口ＮＨ３濃度センサ７８３を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出可能なリークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部７８５を構成している。
図４に示すように、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７は、入口ＮＨ３濃度センサ７８３を備えている。
入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、投入ノズル７４よりも上流側において脱硝反応器７１に流入する排ガス中のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出するためのＮＨ３濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の入口ＮＨ３濃度センサ７８３を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の入口ＮＨ３濃度センサ７８３を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出可能なリークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部７８５を構成している。
【0039】
図３及び図４に示す第１実施形態に係る脱硝制御装置７７では、マスバランス計算部７７３は、入口ＮＯｘ濃度センサ７８１で検出した各区画８１に流入する排ガスのＮＯｘ濃度（入口ＮＯｘ濃度）と、脱硝反応器７１から流出する排ガスのＮＯｘ濃度の目標値（出口ＮＯｘ濃度目標値）と、各区画８１に流入する排ガスの流量（入口ガス流量）とに基づいて、マスバランスから決定される還元剤の投入量を算出する。そして、マスバランス計算部７７３は、算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量を投入量算出部７７１に出力する。
なお、マスバランス計算部７７３に入力される入口ガス流量は、例えば、ボイラ１０の燃料流量と、排ガス中の酸素濃度とに基づいて算出される燃焼ガスの流量を上述した区画８１の数で除した流量である。
なお、マスバランス計算部７７３に入力される入口ガス流量は、例えば、ボイラ１０の燃料流量と、排ガス中の酸素濃度とに基づいて算出される燃焼ガスの流量を上述した区画８１の数で除した流量である。
【0040】
また、図３及び図４に示す第１実施形態に係る脱硝制御装置７７のリークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２である第１リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ａは、入口ＮＨ３濃度センサ７８３で検出した各区画８１に流入する排ガス中のリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度（未燃アンモニア濃度）と、上述した入口ガス流量とに基づいて、各区画８１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を算出して取得する。そして、第１リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ａは、取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を投入量算出部７７１に出力する。
【0041】
図３及び図４に示す第１実施形態に係る脱硝制御装置７７では、投入量算出部７７１は、マスバランス計算部７７３で算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量から第１リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ａで取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を減じることで、各投入ノズル７４からの還元剤の投入量を算出する。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
【0042】
なお、以下の説明では、上述した第１リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ａと、後述する第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂや第３リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｃとを特に区別する必要がない場合や、第１リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ａと、第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂと、第３リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｃとを総称する場合、符号の末尾のアルファベットの記載を省略し、単に、リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２と称することとする。
【0043】
＜第２実施形態に係る脱硝制御装置７７について＞
図７に示すように、第２実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＨ３濃度センサ７８４を備えている。
出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、脱硝反応器７１よりも下流側において脱硝反応器７１から流出する排ガスのＮＨ３の濃度を検出するためのＮＨ３濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のＮＨ３の濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の出口ＮＨ３濃度センサ７８４を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の出口ＮＨ３濃度センサ７８４を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のＮＨ３濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を取得するリークアンモニア（排出アンモニア）濃度取得部７８６を構成している。
図７に示すように、第２実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＨ３濃度センサ７８４を備えている。
出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、脱硝反応器７１よりも下流側において脱硝反応器７１から流出する排ガスのＮＨ３の濃度を検出するためのＮＨ３濃度センサであり、上述した各区画８１に対応する領域のＮＨ３の濃度を検出するために複数設けられている。
なお、上述した各区画８１の数と同数の出口ＮＨ３濃度センサ７８４を設けてもよく、上述した各区画８１の数よりも少ない数の出口ＮＨ３濃度センサ７８４を用い、各区画８１に対応する領域からの排ガスのサンプリング流路を適宜切り替えることで上述した各区画８１に対応する全ての領域のＮＨ３濃度をそれぞれ検出できるようにしてもよい。
出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を取得するリークアンモニア（排出アンモニア）濃度取得部７８６を構成している。
【0044】
図５及び図７に示す第２実施形態に係る脱硝制御装置７７では、マスバランス計算部７７３は、第１実施形態に係る脱硝制御装置７７のマスバランス計算部７７３と同様に、マスバランスから決定される還元剤の投入量を算出する。そして、マスバランス計算部７７３は、算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量を投入量算出部７７１に出力する。
【0045】
また、図５及び図７に示す第２実施形態に係る脱硝制御装置７７のリークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２である第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、出口ＮＨ３濃度センサ７８４で検出した各区画８１から流出する排ガス中のＮＨ３の濃度（リークアンモニア（排出アンモニア）の濃度）と、上述した入口ガス流量と、直前に投入した還元剤の投入量とに基づいて、各区画８１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を算出して取得する。なお、第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、各区画８１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量の算出に際し、各区画８１から流出する排ガスの流量（出口ガス流量）には、入口ガス流量を用いる。
第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を投入量算出部７７１に出力する。
第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を投入量算出部７７１に出力する。
【0046】
図５及び図７に示す第２実施形態に係る脱硝制御装置７７では、投入量算出部７７１は、マスバランス計算部７７３で算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量から第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂで取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を減じることで、各投入ノズル７４からの還元剤の投入量を算出する。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
【0047】
なお、リークアンモニア（排出アンモニア）の濃度が比較的高いということは、リークアンモニア（未燃アンモニア）の量が多いために、マスバラで算出された還元剤の投入量が結果として過剰であることを表している。
図５及び図７に示す第２実施形態に係る脱硝制御装置７７では、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を取得できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制し易くなるとともに、還元剤の過剰な投入を抑制して還元剤のコストを抑制できる。
＜第３実施形態に係る脱硝制御装置７７について＞
図６に示すように、第３実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＯｘ濃度センサ７８２で検出した脱硝反応器７１から流出する排ガスのＮＯｘの濃度（出口ＮＯｘ濃度）と、出口ガス流量（すなわち入口ガス流量）とに基づいて還元剤の投入量の補正量を算出する補正量算出部７７４を備えている。
図７に示すように、第３実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＨ３濃度センサ７８４を備えている。
図５及び図７に示す第２実施形態に係る脱硝制御装置７７では、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を取得できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制し易くなるとともに、還元剤の過剰な投入を抑制して還元剤のコストを抑制できる。
＜第３実施形態に係る脱硝制御装置７７について＞
図６に示すように、第３実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＯｘ濃度センサ７８２で検出した脱硝反応器７１から流出する排ガスのＮＯｘの濃度（出口ＮＯｘ濃度）と、出口ガス流量（すなわち入口ガス流量）とに基づいて還元剤の投入量の補正量を算出する補正量算出部７７４を備えている。
図７に示すように、第３実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＨ３濃度センサ７８４を備えている。
【0048】
図６及び図７に示す第３実施形態に係る脱硝制御装置７７では、マスバランス計算部７７３は、第１実施形態及び第２実施形態に係る脱硝制御装置７７のマスバランス計算部７７３と同様に、マスバランスから決定される還元剤の投入量を算出する。そして、マスバランス計算部７７３は、算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量を投入量算出部７７１に出力する。
【0049】
また、図６及び図７に示す第３実施形態に係る脱硝制御装置７７のリークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２である第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、第２実施形態と同様に、リークアンモニア（排出アンモニア）の濃度と、上述した入口ガス流量と、直前に投入した還元剤の投入量とに基づいて、各区画８１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を算出して取得する。そして、第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を投入量算出部７７１に出力する。
【0050】
図６及び図７に示す第３実施形態に係る脱硝制御装置７７では、補正量算出部７７４は、出口ＮＯｘ濃度と入口ガス流量に基づいて、脱硝反応器７１から流出するＮＯｘの流量を算出する。脱硝反応器７１から流出するＮＯｘの流量は、直前に投入された還元剤の投入量の不足分を反映したものであるので、補正量算出部７７４は、算出した脱硝反応器７１から流出するＮＯｘの流量に応じた還元剤の投入量の補正量を算出する。そして、補正量算出部７７４は、算出した還元剤の投入量の補正量を投入量算出部７７１に出力する。
【0051】
図６及び図７に示す第３実施形態に係る脱硝制御装置７７では、投入量算出部７７１は、マスバランス計算部７７３で算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量から第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂで取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を減じるとともに、補正量算出部７７４で算出した還元剤の投入量の補正量を加えることで、各投入ノズル７４からの還元剤の投入量を算出する。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
【0052】
図６及び図７に示す第３実施形態に係る脱硝制御装置７７では、出口ＮＯｘ濃度センサ７８２で取得した排出ＮＯｘの濃度（出口ＮＯｘ濃度）が比較的高い場合、還元剤の投入量が不足していることとなるため、補正量算出部７７４で算出した還元剤の投入量の補正量に基づいて還元剤の投入量を増やすことで、出口ＮＯｘ濃度を抑制できる。
【0053】
＜第４実施形態に係る脱硝制御装置７７について＞
図８に示すように、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＯｘ濃度センサ７８２で検出した出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分を算出する差分算出部７７５を備えている。
図８に示すように、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７は、出口ＮＯｘ濃度センサ７８２で検出した出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分を算出する差分算出部７７５を備えている。
【0054】
図８及び図９に示す第４実施形態に係る脱硝制御装置７７では、マスバランス計算部７７３は、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態に係る脱硝制御装置７７のマスバランス計算部７７３と同様に、マスバランスから決定される還元剤の投入量を算出する。そして、マスバランス計算部７７３は、算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量を投入量算出部７７１に出力する。
【0055】
図８及び図９に示す第４実施形態に係る脱硝制御装置７７では、差分算出部７７５は、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分を算出して、第４実施形態に係る脱硝制御装置７７のリークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２である第３リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｃに出力する。
ここで、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値とに差が生じた理由は、脱硝反応器７１に流入した排ガスにリークアンモニア（未燃アンモニア）が含まれていたからであると考えられる。すなわち、出口ＮＯｘ濃度が出口ＮＯｘ濃度目標よりも低い値である場合、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分は、リークアンモニア（未燃アンモニア）が脱硝に用いられたためと考えることができる。そのため、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分は、リークアンモニア（未燃アンモニア）の量に応じた値となる。
ここで、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値とに差が生じた理由は、脱硝反応器７１に流入した排ガスにリークアンモニア（未燃アンモニア）が含まれていたからであると考えられる。すなわち、出口ＮＯｘ濃度が出口ＮＯｘ濃度目標よりも低い値である場合、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分は、リークアンモニア（未燃アンモニア）が脱硝に用いられたためと考えることができる。そのため、出口ＮＯｘ濃度と、出口ＮＯｘ濃度目標値との差分は、リークアンモニア（未燃アンモニア）の量に応じた値となる。
【0056】
そこで、図８及び図９に示す第４実施形態に係る脱硝制御装置７７では、第３リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｃは、上記差分と、入口ＮＯｘ濃度と、入口ガス流量とに基づいて、各区画８１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を算出して取得する。そして、第２リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｂは、取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を投入量算出部７７１に出力する。
【0057】
図８及び図９に示す第４実施形態に係る脱硝制御装置７７では、投入量算出部７７１は、マスバランス計算部７７３で算出したマスバランスから決定される還元剤の投入量から第３リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２Ｃで取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を減じることで、各投入ノズル７４からの還元剤の投入量を算出する。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
そして、脱硝制御装置７７は、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から投入されるように各流量調節弁７５へ開度調節信号を出力する。
これにより、投入量算出部７７１で算出された還元剤の投入量で還元剤が各投入ノズル７４から煙道１３内に投入される。
【0058】
図８及び図９に示す第４実施形態に係る脱硝制御装置７７では、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度（出口ＮＯｘ濃度）に基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得できるので、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出する場合や脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を検出する場合と比べて、計測機器を比較的安価に調達できる。
【0059】
以上、還元剤の投入量の制御について述べたように、本実施の形態の脱硝制御装置７７によれば、投入量算出部７７１を備えるので、リークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出でき、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制できる。
【0060】
本実施の形態の脱硝装置７０は、上述した何れかの実施形態に係る脱硝制御装置７７と、脱硝反応器７１と、排ガス中に還元剤を投入するための還元剤投入部７３と、を備える。
これにより、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制できる。
これにより、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制できる。
【0061】
本実施の形態の脱硝制御装置７７では、投入量算出部７７１は、複数の区画８１の各々に投入する還元剤の投入量を算出するように構成されている。
これにより、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面におけるリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量（濃度）の分布に応じて還元剤の投入量を算出できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを効率的に抑制できる。
これにより、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面におけるリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量（濃度）の分布に応じて還元剤の投入量を算出できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを効率的に抑制できる。
【0062】
本実施の形態の脱硝制御装置７７では、投入量算出部７７１は、リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２で取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量に基づいて、還元剤の投入量を算出するように構成されている。
これにより、還元剤の投入量を精度よく適切化できる。よって、脱硝反応器７１の下流に流出するＮＯｘを十分に抑制しつつ、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアも抑制できる。
これにより、還元剤の投入量を精度よく適切化できる。よって、脱硝反応器７１の下流に流出するＮＯｘを十分に抑制しつつ、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアも抑制できる。
【0063】
本実施の形態の脱硝制御装置７７では、リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２は、リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部７８５を構成する入口ＮＨ３濃度センサ７８３で取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度と、脱硝反応器７１に流入する排ガスの流量（入口ガス流量）とに基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成されている。
これにより、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の検出濃度に基づいて脱硝反応器７１に流入する未燃アンモニアの流量を取得できるので、脱硝反応器７１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を比較的正確に取得できる。よって、還元剤の投入量を精度よく適切化でき、脱硝反応器７１の下流に流出するＮＯｘを十分に抑制しつつ、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアも抑制できる。
これにより、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の検出濃度に基づいて脱硝反応器７１に流入する未燃アンモニアの流量を取得できるので、脱硝反応器７１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を比較的正確に取得できる。よって、還元剤の投入量を精度よく適切化でき、脱硝反応器７１の下流に流出するＮＯｘを十分に抑制しつつ、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアも抑制できる。
【0064】
＜入口ＮＨ３濃度センサ７８３について＞
上述した入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、例えばＮＨ３濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
さらに、入口ＮＨ３濃度の検出には、以下のようにしてボイラ１０における燃焼火炎の画像から入口ＮＨ３濃度を推定するようにしてもよい。すなわち、ボイラ１０における火炎の画像と入口ＮＨ３濃度との関係をあらかじめ機械学習させることで入口ＮＨ３濃度の予測モデルを作成しておく。そして、ボイラ１０の火炎を撮像可能な撮像装置７９をボイラ１０に設け（図１参照）、撮像装置７９で撮像した火炎の画像と入口ＮＨ３濃度の予測モデルとに基づいて、入口ＮＨ３濃度を推定するようにしてもよい。
図１０は、入口ＮＨ３濃度の予測モデルを用いた入口ＮＨ３濃度（未燃アンモニア濃度）の推定についてのブロック図である。
図１０に示す脱硝制御装置７７は、ボイラ１０に設けた撮像装置７９で撮像した火炎の画像から脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を推定するリークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部７７６を備えている。
リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部７７６は、撮像装置７９で撮像した火炎の画像から入口ＮＨ３濃度の予測モデルを用いて各区画８１に流入する排ガス中の入口ＮＨ３濃度を推定する。
これにより、比較的簡素な構成でリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を推定できる。
上述した入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、例えばＮＨ３濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した入口ＮＨ３濃度センサ７８３は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
さらに、入口ＮＨ３濃度の検出には、以下のようにしてボイラ１０における燃焼火炎の画像から入口ＮＨ３濃度を推定するようにしてもよい。すなわち、ボイラ１０における火炎の画像と入口ＮＨ３濃度との関係をあらかじめ機械学習させることで入口ＮＨ３濃度の予測モデルを作成しておく。そして、ボイラ１０の火炎を撮像可能な撮像装置７９をボイラ１０に設け（図１参照）、撮像装置７９で撮像した火炎の画像と入口ＮＨ３濃度の予測モデルとに基づいて、入口ＮＨ３濃度を推定するようにしてもよい。
図１０は、入口ＮＨ３濃度の予測モデルを用いた入口ＮＨ３濃度（未燃アンモニア濃度）の推定についてのブロック図である。
図１０に示す脱硝制御装置７７は、ボイラ１０に設けた撮像装置７９で撮像した火炎の画像から脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を推定するリークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部７７６を備えている。
リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部７７６は、撮像装置７９で撮像した火炎の画像から入口ＮＨ３濃度の予測モデルを用いて各区画８１に流入する排ガス中の入口ＮＨ３濃度を推定する。
これにより、比較的簡素な構成でリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を推定できる。
【0065】
＜出口ＮＨ３濃度センサ７８４について＞
上述した出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、例えばＮＨ３濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
上述した出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、例えばＮＨ３濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した出口ＮＨ３濃度センサ７８４は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
【0066】
＜入口ＮＯｘ濃度センサ７８１について＞
上述した入口ＮＯｘ濃度センサ７８１は、例えばＮＯｘ濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した入口ＮＯｘ濃度センサ７８１は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
さらに、入口ＮＯｘ濃度の検出には、以下のようにしてボイラ１０における燃焼火炎の画像から入口ＮＯｘ濃度を推定するようにしてもよい。すなわち、ボイラ１０における火炎の画像と入口ＮＯｘ濃度との関係をあらかじめ機械学習させることで入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを作成しておく。そして、ボイラ１０の火炎を撮像可能な撮像装置７９をボイラ１０に設け（図１参照）、撮像装置７９で撮像した火炎の画像と入口ＮＯｘ濃度の予測モデルとに基づいて、入口ＮＯｘ濃度を推定するようにしてもよい。
図１１は、入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを用いた入口ＮＯｘ濃度の推定についてのブロック図である。
図１１に示す脱硝制御装置７７は、ボイラ１０に設けた撮像装置７９で撮像した火炎の画像から脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるＮＯｘの濃度（入口ＮＯｘ濃度）を推定する入口ＮＯｘ濃度推定部７７７を備えている。
入口ＮＯｘ濃度推定部７７７は、撮像装置７９で撮像した火炎の画像から入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを用いて各区画８１に流入する排ガス中の入口ＮＯｘ濃度を推定する。
上述した入口ＮＯｘ濃度センサ７８１は、例えばＮＯｘ濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した入口ＮＯｘ濃度センサ７８１は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
さらに、入口ＮＯｘ濃度の検出には、以下のようにしてボイラ１０における燃焼火炎の画像から入口ＮＯｘ濃度を推定するようにしてもよい。すなわち、ボイラ１０における火炎の画像と入口ＮＯｘ濃度との関係をあらかじめ機械学習させることで入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを作成しておく。そして、ボイラ１０の火炎を撮像可能な撮像装置７９をボイラ１０に設け（図１参照）、撮像装置７９で撮像した火炎の画像と入口ＮＯｘ濃度の予測モデルとに基づいて、入口ＮＯｘ濃度を推定するようにしてもよい。
図１１は、入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを用いた入口ＮＯｘ濃度の推定についてのブロック図である。
図１１に示す脱硝制御装置７７は、ボイラ１０に設けた撮像装置７９で撮像した火炎の画像から脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるＮＯｘの濃度（入口ＮＯｘ濃度）を推定する入口ＮＯｘ濃度推定部７７７を備えている。
入口ＮＯｘ濃度推定部７７７は、撮像装置７９で撮像した火炎の画像から入口ＮＯｘ濃度の予測モデルを用いて各区画８１に流入する排ガス中の入口ＮＯｘ濃度を推定する。
【0067】
＜出口ＮＯｘ濃度センサ７８２について＞
上述した出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、例えばＮＯｘ濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
上述した出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、例えばＮＯｘ濃度を直接検出できるガス分析計であるとよい。
また、上述した出口ＮＯｘ濃度センサ７８２は、例えば赤外線ＣＴ装置であってもよい。
【0068】
本開示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。
例えば、上述の説明では、幾つかの実施形態の燃焼装置の一例としてボイラシステム１を例に挙げて説明したが、幾つかの実施形態に係る燃焼装置はボイラシステム１に限定されず、ガスタービンや工業炉であってもよい。
例えば、上述の説明では、幾つかの実施形態の燃焼装置の一例としてボイラシステム１を例に挙げて説明したが、幾つかの実施形態に係る燃焼装置はボイラシステム１に限定されず、ガスタービンや工業炉であってもよい。
【0069】
上述の説明では、脱硝反応器７１の断面を複数の区画８１に分割し、各区画８１に投入ノズル７４及び流量調節弁７５を配置していたが、例えば幾つかの実施形態に係る燃焼装置の規模に応じて区画８１の数は適宜増減させてもよく、比較的小規模である場合には、脱硝反応器７１の断面を複数の区画８１に分割しなくてもよい。
【0070】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置７７は、アンモニアを燃料とする燃焼装置（ボイラ１０）から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器７１を備える脱硝装置７０の制御装置である。本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置７７は、リークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出する投入量算出部７７１を備える。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置７７は、アンモニアを燃料とする燃焼装置（ボイラ１０）から排出される排ガスから窒素酸化物を除去するため脱硝反応器７１を備える脱硝装置７０の制御装置である。本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝制御装置７７は、リークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出する投入量算出部７７１を備える。
【0071】
上記（１）の構成によれば、リークアンモニア（未燃アンモニア）を考慮した還元剤の過剰量に基づいて、還元剤の投入量を算出するので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制できる。
【0072】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、脱硝反応器７１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成された未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）を備えるとよい。投入量算出部７７１は、未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）で取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量に基づいて、還元剤の投入量を算出するように構成されているとよい。
【0073】
上記（２）の構成によれば、未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）で取得した脱硝反応器７１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量に基づいて還元剤の投入量を算出するので、還元剤の投入量を精度よく適切化できる。これにより、脱硝反応器７１の下流に流出するＮＯｘを十分に抑制しつつ、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアも抑制できる。
【0074】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出可能な未燃アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部７８５）を備えるとよい。未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）は、未燃アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部７８５）で取得したリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度と、脱硝反応器７１に流入する排ガスの流量とに基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成されているとよい。
【0075】
上記（３）の構成によれば、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の検出濃度に基づいて脱硝反応器７１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得できるので、脱硝反応器７１に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を比較的正確に取得できる。これにより、還元剤の投入量を精度よく適切化でき、脱硝反応器７１の下流に流出するＮＯｘを十分に抑制しつつ、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアも抑制できる。
【0076】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、燃焼装置（ボイラ１０）における火炎を撮像可能な撮像装置７９と、撮像装置７９で撮像した火炎の画像から脱硝反応器に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を推定する未燃アンモニア濃度推定部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部７７６）と、を備えていてもよい。未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）は、未燃アンモニア濃度推定部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部７７６）で推定したリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度と、脱硝反応器７１に流入する排ガスの流量とに基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成されていてもよい。
【0077】
上記（４）の構成によれば、比較的簡素な構成でリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を推定できる。
【0078】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を取得する排出アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（排出アンモニア）濃度取得部７８６）を備えていてもよい。未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）は、排出アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（排出アンモニア）濃度取得部７８６）で取得したリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度と、脱硝反応器７１から流出する排ガスの流量とに基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成されていてもよい。
【0079】
リークアンモニア（排出アンモニア）の濃度が比較的高いということは、還元剤の投入量が過剰であることを表している。
上記（５）の構成によれば、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出アンモニアの濃度を取得できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制し易くなるとともに、還元剤の過剰な投入を抑制して還元剤のコストを抑制できる。
上記（５）の構成によれば、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出アンモニアの濃度を取得できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制し易くなるとともに、還元剤の過剰な投入を抑制して還元剤のコストを抑制できる。
【0080】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度を取得する排出ＮＯｘ濃度取得部７８７と、排出ＮＯｘ濃度取得部７８７で取得した排出ＮＯｘの濃度に基づいて還元剤の投入量の補正量を算出する補正量算出部７７４と、を備えていてもよい。
【0081】
上記（６）の構成によれば、排出ＮＯｘ濃度取得部７８７で取得した排出ＮＯｘの濃度が比較的高い場合、還元剤の投入量が不足していることとなるため、補正量算出部７７４で算出した還元剤の投入量の補正量に基づいて還元剤の投入量を増やすことで、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度を抑制できる。
【0082】
（７）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度を取得する排出ＮＯｘ濃度取得部７８７と、排出ＮＯｘ濃度取得部７８７で取得した排出ＮＯｘの濃度と、排出ＮＯｘの濃度の目標値との差分を算出する差分算出部７７５と、を備えていてもよい。未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）は、差分算出部７７５で算出した上記差分に基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成されていてもよい。
【0083】
上記（７）の構成によれば、脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれる排出ＮＯｘの濃度に基づいてリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得できるので、脱硝反応器７１に流入する排ガスに含まれるリークアンモニア（未燃アンモニア）の濃度を検出する場合や脱硝反応器７１から流出する排ガスに含まれるリークアンモニア（排出アンモニア）の濃度を検出する場合と比べて、計測機器を比較的安価に調達できる。
【0084】
（８）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（７）の何れかの構成において、未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部７７２）は、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面を分割して得られる複数の区画８１の各々に流入するリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量を取得するように構成されているとよい。投入量算出部７７１は、複数の区画８１の各々に投入する還元剤の投入量を算出するように構成されているとよい。
【0085】
上記（８）の構成によれば、排ガスの流れに直交する脱硝反応器７１の断面におけるリークアンモニア（未燃アンモニア）の流量（濃度）の分布に応じて還元剤の投入量を算出できるので、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを効率的に抑制できる。
【0086】
（９）本開示の少なくとも一実施形態に係る脱硝装置７０は、上記（１）乃至（８）の何れかの構成の脱硝制御装置７７と、脱硝反応器７１と、排ガス中に還元剤を投入するための還元剤投入部７３と、を備える。
【0087】
上記（９）の構成によれば、脱硝反応器７１の下流に流出するアンモニアを抑制できる。
【符号の説明】
【0088】
１ ボイラシステム
１０ ボイラ
７０ 脱硝装置
７１ 脱硝反応器
７３ 還元剤投入部
７９ 撮像装置
８１ 区画
７７１ 投入量算出部
７７２ 未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部）
７７４ 補正量算出部
７７５ 差分算出部
７７６ 未燃アンモニア濃度推定部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部）
７８５ 未燃アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部）
７８６ 排出アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（排出アンモニア）濃度取得部）
７８７ 排出ＮＯｘ濃度取得部
１０ ボイラ
７０ 脱硝装置
７１ 脱硝反応器
７３ 還元剤投入部
７９ 撮像装置
８１ 区画
７７１ 投入量算出部
７７２ 未燃アンモニア流量取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）流量取得部）
７７４ 補正量算出部
７７５ 差分算出部
７７６ 未燃アンモニア濃度推定部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度推定部）
７８５ 未燃アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（未燃アンモニア）濃度取得部）
７８６ 排出アンモニア濃度取得部（リークアンモニア（排出アンモニア）濃度取得部）
７８７ 排出ＮＯｘ濃度取得部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】