JP2010196708A - ガスタービン用のno2形成を少なくするためにco/voc酸化触媒を作用させる方法および装置 - Google Patents
ガスタービン用のno2形成を少なくするためにco/voc酸化触媒を作用させる方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】排気処理装置(605)は、排気ガス流路内に、CO酸化触媒が有利にはNO2生成を制限する排気ガス温度の位置に配置されたCO酸化触媒(620)を備えている。排気処理装置(605)はさらに、アンモニア注入装置(640)、混合部(645)、およびアンモニア注入装置の下流側に配置され、NOxを還元するようになっている選択接触還元要素(650)を備えている。排気処理装置は、熱回収蒸気発生器(601)内に組み込むことができる。
【選択図】図6
Description
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(等式1)(高速反応)
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O(等式2)(高速反応)
8NH3+6NO2→7N2+12H2O(等式3)(低速反応:より多くの触媒表面が必要である)
NOx除去のための主流の反応は等式(1)であり、排気ガスはほとんどNOであると仮定する。NO2に対するNOのモル比が1.0より大きい場合、等式(2)の反応も高速であり、NH3に対するNOxの等しいモルが反応する。より高いモル比のNO2は、等式(3)のはるかに遅い反応により還元され、より高速の空間速度(より長い触媒反応炉床)が必要である。第3の反応は、第2の反応よりNO2を還元するのに3分の1だけ多くのアンモニアが必要であり、合計アンモニア消費が多くなる。NOx還元は主に温度による。所与の触媒は普通、煙道ガス酸素濃度が1パーセントを超える場合、±50度R(ランキン)の温度範囲内で最適の性能を示す。これより下では、触媒活性は大きく減少し、したがって未反応のアンモニアの一部が通過することが可能になる。過度の温度はまた、触媒を損なう可能性がある。さらに、最適な温度範囲より上では、等式(4)にしたがって、アンモニア自体が酸化されて、追加のNOxが形成される。
4NH3+5O2→4NO+6H2O(等式4)
また、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化することによって、および炭化水素を二酸化炭素および水に酸化することによって、排気ガス流を処理する触媒酸化プロセスとSCRプロセスを組み合わせることが知られている。酸化プロセスは典型的には、アンモニア注入位置の上流側、および還元触媒の上流側に置かれる。というのは、酸化触媒はまたアンモニアを酸化させるように働き、これはNOxの還元に利用可能なアンモニアの量を少なくし、追加のNOx化合物を生成するので望ましくないからである。
112 吸気部
114 圧縮機部
116 燃焼器部
118 タービン部
120 排気部
122 負荷
200 複合サイクル発電所
210 空気
215 吸気口
220 圧縮機
225 燃料
230 燃焼器
235 ガスタービン
236 軸
240 発電機
245 電気出力
250 排気ガス
255 排気ダクト
260 HRSG熱回収蒸気発生器
262 熱交換器
264 排気処理機器
265 スタック
270 大気
280 蒸気
282 蒸気タービン
284 コンデンサ
286 凝縮物
290 駆動軸
292 発電機
300 HRSG
301 ガスタービン排気
305 高圧ドラム
310 中間圧力ドラム
315 低圧ドラム
320 過熱熱交換器
325 再加熱熱交換器
330 節約熱交換器
340 HP蒸発器
345 IP蒸発器
350 LP蒸発器
360 ダクトバーナ
365 排気ガス流
370 排気筒
490 曲線
510 HRSG
515 排気
520 蒸発器熱交換器
525 HP熱交換器
530 排気処理機器
535 標準的CO触媒
540 アンモニア注入グリッド
545 混合部
550 SCR触媒
555 LP熱交換器
560 スタック
565 上流側蒸発器
570 下流側蒸発器
575 下流側高圧熱交換器
580 混合チャンバ
585 下流側SCR触媒
590 下流側低圧熱交換器
595 下流側LP熱交換器
600 発電装置
601 熱回収蒸気発生器
605 処理装置
610 熱源(ガスタービン)
615 排気ガス流
620 蒸発器
625 HP熱交換器
635 CO触媒
640 NH3注入グリッド
645 混合チャンバ
655 LP熱交換器
660 排気筒
670 下流側CO触媒
675 下流側HP熱交換器
685 下流側NH3注入グリッド
695 下流側LP熱交換器
Claims (10)
- 空気中で燃料を燃焼させて軸動力を生成し、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)および炭化水素(HC)を含む排気ガス流(615)を生成する熱源(610)と、
排気筒(660)から前記排気ガスを放出する前に、前記排気ガス流(615)を受けるようになっている処理装置(605)であって、前記排気ガス流に対して、
前記排気ガス流内の位置に配置された一酸化炭素(CO)酸化触媒(635)であって、前記CO触媒が有利にはNO2生成を制限する温度を有する位置での配置により、前記CO酸化触媒によってNOからのNO2生成を制限するようになっている、一酸化炭素(CO)酸化触媒(635)、
前記CO酸化触媒(635)から下流側に配置され、前記排気ガス流にアンモニアを注入するようになっているアンモニア注入装置(AIG)(640)、
前記アンモニア注入装置(640)の下流側に配置され、前記排気ガス流(615)と注入されたアンモニアを混合するようになっている混合部(645)、および
前記アンモニア注入装置(640)の下流側に配置され、前記排気ガス流(615)中のNOxを還元するようになっている選択接触還元(SCR)要素(650)を含む処理装置とを備えている発電装置(600)。 - 前記CO酸化触媒は、約750°Fより上の温度で前記排気ガス流(615)内の位置に配置されている、請求項1記載の処理装置(605)。
- 前記CO酸化触媒(635)は、約950°Fより上の温度で前記排気ガス流(615)内の位置に配置されていることが好ましい、請求項2記載の処理装置(605)。
- 前記CO酸化触媒(635)は有利には、介在する加熱素子および介在する冷却素子の少なくとも一方なしで、前記熱源(610)の出口に直接配置されている、請求項2記載の処理装置(605)。
- 前記排気ガス流(615)を冷却するようになっている過熱防止装置であって、前記CO酸化触媒(635)は有利には、過熱防止装置からの前記排気ガス流(615)内で下流側に配置されている過熱防止装置をさらに備えた、請求項2記載の処理装置(605)。
- 前記排気ガス流(615)を加熱するようになっている排気加熱装置であって、前記CO酸化触媒(635)は有利には、排気加熱装置からの前記排気ガス経路内で下流側に配置されている、請求項2記載の処理装置(605)。
- 高圧熱蒸発器(620)、および低圧熱蒸発器(350)および複数の追加の熱交換器(625)、(655)の少なくとも1つを備えた熱回収蒸気発生器(HRSG)(601)であって、前記CO酸化触媒(635)は前記高圧熱蒸発器(620)の上流側に配置されている熱回収蒸発器をさらに備えた、請求項2記載の処理装置(605)。
- 高圧熱蒸発器(620)、および低圧熱蒸発器(350)および複数の追加の熱交換器(625)、(655)の少なくとも1つを備えた熱回収蒸気発生器(HRSG)(601)であって、前記CO酸化触媒(635)は前記高圧熱蒸発器(620)の下流側に配置されている熱回収蒸発器をさらに備えた、請求項2記載の処理装置(605)。
- 前記熱源(610)はガスタービンである、請求項1記載の発電装置(605)。
- 前記熱源(610)は炉またはボイラの一方である、請求項1記載の発電装置(605)。
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