JP2582091B2 - 脱硝装置 - Google Patents
脱硝装置Info
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- JP2582091B2 JP2582091B2 JP62251538A JP25153887A JP2582091B2 JP 2582091 B2 JP2582091 B2 JP 2582091B2 JP 62251538 A JP62251538 A JP 62251538A JP 25153887 A JP25153887 A JP 25153887A JP 2582091 B2 JP2582091 B2 JP 2582091B2
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- Japan
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- boiler
- dust
- injection nozzle
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラプラント等から排出される燃焼排ガス
中の窒素酸化物（以下単にNOxという）を除去する脱硝
装置に係り、特に脱硝装置のアンモニア注入装置に関す
るものである。
中の窒素酸化物（以下単にNOxという）を除去する脱硝
装置に係り、特に脱硝装置のアンモニア注入装置に関す
るものである。
近年、我が国においては重油供給量のひつ迫から、石
油依存度の是非を図るために、従来の重油専焼から石炭
専焼、LNG（液化天然ガス）専焼へと燃料を変換しつつ
あり、特に事業用ボイラにおいては石炭専焼、LGN専焼
の大容量火力発電所が建設されている。
油依存度の是非を図るために、従来の重油専焼から石炭
専焼、LNG（液化天然ガス）専焼へと燃料を変換しつつ
あり、特に事業用ボイラにおいては石炭専焼、LGN専焼
の大容量火力発電所が建設されている。
ところが、石炭燃料は石油燃料，ガス燃料に比べて燃
焼性が悪いので排ガス中に含まれるNOx及び未燃分が発
生しやすく、特にNOxの低減対策のために火炎の分割，
排ガスの再循環，二段燃焼及び炉内脱硝などを採用して
緩慢な燃焼を行なわせてNOxを低減することも行なわれ
ている。
焼性が悪いので排ガス中に含まれるNOx及び未燃分が発
生しやすく、特にNOxの低減対策のために火炎の分割，
排ガスの再循環，二段燃焼及び炉内脱硝などを採用して
緩慢な燃焼を行なわせてNOxを低減することも行なわれ
ている。
そしてこの石炭専焼火力,LNG専焼火力においては、ボ
イラ負荷が常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷
を75％負荷,50％負荷,25％負荷へと負荷を上げ、下げし
て運転したり、運転を停止するなど、いわゆる毎日起動
停止（Daily Start Stop以下単にDSSという）運転によ
つて夜間の13時間運転を停止したり、あるいは週末起動
停止（Weekly Start Stop以下単にWSSという）運転によ
つて週末の32時間,56時間運転を停止して中間負荷を担
う火力発電プラントへ移行しつつある。
イラ負荷が常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷
を75％負荷,50％負荷,25％負荷へと負荷を上げ、下げし
て運転したり、運転を停止するなど、いわゆる毎日起動
停止（Daily Start Stop以下単にDSSという）運転によ
つて夜間の13時間運転を停止したり、あるいは週末起動
停止（Weekly Start Stop以下単にWSSという）運転によ
つて週末の32時間,56時間運転を停止して中間負荷を担
う火力発電プラントへ移行しつつある。
一方、この中間負荷火力用にはこの火力発電ボイラの
他に、起動特性のよいガスタービンと排熱回収ボイラを
組合せた、いわゆるコンバインドプラントも用いられ、
DSS運転,WSS運転を行なつて電力需要の多い昼間、週日
のみ運転し、夜間や週末は運転を停止するものが建設さ
れようとしている。
他に、起動特性のよいガスタービンと排熱回収ボイラを
組合せた、いわゆるコンバインドプラントも用いられ、
DSS運転,WSS運転を行なつて電力需要の多い昼間、週日
のみ運転し、夜間や週末は運転を停止するものが建設さ
れようとしている。
それは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸
びと共に、電力負荷の最大，最小差も増大し、火力発電
用ボイラをベースロード用から負荷調整用へと移行する
傾向にあり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力
を変化させて変圧運転を行なう、いわゆる全負荷では超
臨界圧域、部分負荷では亜臨界区域で運転する変圧運転
ボイラにすることによつて、部分負荷での発電効率を数
％向上させることができるからである。
びと共に、電力負荷の最大，最小差も増大し、火力発電
用ボイラをベースロード用から負荷調整用へと移行する
傾向にあり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力
を変化させて変圧運転を行なう、いわゆる全負荷では超
臨界圧域、部分負荷では亜臨界区域で運転する変圧運転
ボイラにすることによつて、部分負荷での発電効率を数
％向上させることができるからである。
ところが、このように一日単位，週単位で頻繁に起
動，停止，負荷変動を行うDSS運転やWSS運転を行なうこ
とはボイラ側においては好都合であるが、脱硝装置側で
は好ましくない。
動，停止，負荷変動を行うDSS運転やWSS運転を行なうこ
とはボイラ側においては好都合であるが、脱硝装置側で
は好ましくない。
それは脱硝装置の脱硝触媒は通常300℃以上で高活性
を示し、一般にはボイラの節炭器と空気予熱器の間に脱
硝装置が設置され、350℃前後の温度で脱硝反応を行わ
せるが、排ガス温度はボイラ負荷の変動によつても変化
し、全負荷時には節炭器出口の排ガス温度が350℃前後
であるのに対し、1/2負荷運転時には300℃前後、1/4負
荷運転時には270℃位まで低下して脱硝性能が低下する
からである。
を示し、一般にはボイラの節炭器と空気予熱器の間に脱
硝装置が設置され、350℃前後の温度で脱硝反応を行わ
せるが、排ガス温度はボイラ負荷の変動によつても変化
し、全負荷時には節炭器出口の排ガス温度が350℃前後
であるのに対し、1/2負荷運転時には300℃前後、1/4負
荷運転時には270℃位まで低下して脱硝性能が低下する
からである。
また、排ガス温度が低下しすぎると、排ガス中に含ま
れるSO3が脱硝触媒の細孔に吸着され、水分と結合して
毛管凝縮を起こしたり、さらには、SO3とNH3が反応して
酸性硫安（NH4、HSO4）、硫安〔（NH4）2SO4〕、亜硫安
〔（NH4SO3）〕等を生成し、これらが触媒表面に付着し
て脱硝性能を低下させることになる。
れるSO3が脱硝触媒の細孔に吸着され、水分と結合して
毛管凝縮を起こしたり、さらには、SO3とNH3が反応して
酸性硫安（NH4、HSO4）、硫安〔（NH4）2SO4〕、亜硫安
〔（NH4SO3）〕等を生成し、これらが触媒表面に付着し
て脱硝性能を低下させることになる。
第12図はボイラプラントにおける脱硝装置の概略系統
図、第13図は第12図の垂直ダクトの拡大図、第14図は第
12図のアンモニア注入管の拡大図である。
図、第13図は第12図の垂直ダクトの拡大図、第14図は第
12図のアンモニア注入管の拡大図である。
第12図から第14図において、脱硝触媒１を内臓した脱
硝反応器２は、その反応温度が300〜400℃の温度域が最
もよいことから、通常排ガス温度が300〜400℃の温度域
となるボイラ３の節炭器（ECO）４と空気予熱器５の間
に配置される。
硝反応器２は、その反応温度が300〜400℃の温度域が最
もよいことから、通常排ガス温度が300〜400℃の温度域
となるボイラ３の節炭器（ECO）４と空気予熱器５の間
に配置される。
第12図において、ボイラ３から出た排ガスは、途中短
かい水平ダクト８を経てすぐ垂直ダクト９に流れ、垂直
ダクト９のNH3注入管10から均一にNH3が注入されて、脱
硝反応器２に導かれ、脱硝反応器内に充填された脱硝触
媒１の脱硝作用によつて排ガス中のNOXが窒素（N2）と
水（H2O）とに分解され、その後、処理済の排ガスは、
空気予熱器５で熱回収された後、図示していない後流の
電気集塵器や脱硫装置をへて煙突より大気へ放出され
る。このようにボイラ３に脱硝反応器２を組み込む場
合、配置上の制約から、NH3注入管10をガス上昇流の垂
直ダクト９に設置しなければならない場合がある。
かい水平ダクト８を経てすぐ垂直ダクト９に流れ、垂直
ダクト９のNH3注入管10から均一にNH3が注入されて、脱
硝反応器２に導かれ、脱硝反応器内に充填された脱硝触
媒１の脱硝作用によつて排ガス中のNOXが窒素（N2）と
水（H2O）とに分解され、その後、処理済の排ガスは、
空気予熱器５で熱回収された後、図示していない後流の
電気集塵器や脱硫装置をへて煙突より大気へ放出され
る。このようにボイラ３に脱硝反応器２を組み込む場
合、配置上の制約から、NH3注入管10をガス上昇流の垂
直ダクト９に設置しなければならない場合がある。
例えば、新缶のボイラ３に始めから脱硝反応器２を組
込む場合は、脱硝反応器２を第12図に示すように空気予
熱器５の真上付近にできるだけボイラ３に近づけて新設
することが、敷地面積の縮小やダクトの長さを短縮でき
ることから合理的で、経済的にも非常に有利な配置であ
る。また、既納缶のボイラ３へ後から脱硝反応器２を追
加して追設する場合は、ボイラ３の計画当初から、脱硝
反応器２を設置する計画になつていないので、脱硝反応
器２の設置スペースが充分とれないのか、殆んどのケー
スであり、新缶のボイラ３に脱硝反応器２を新設する場
合と同様、ボイラ３の空気予熱器５の真上付近の空間に
脱硝反応器２を追設するのが、合理的で、経済的な配置
となる。こうした空気予熱器５の上部付近へ脱硝反応器
２を配置するためには、ボイラ３の排ガス出口６と脱硝
反応器２の排ガス入口７の位置的関係は、脱硝反応器２
の入口に排ガスが水平に流れる水平ダクト８と排ガスが
上昇流（アップフロー）に流れる垂直ダクト９とが必要
となる。この場合、前述の合理的，経済的なダクトアレ
ンジをするためには、水平ダクト８を出来るだけ短かく
し、アンモニアをダクト内で均一に分散させるためには
垂直ダクト９にNH3注入管10やNH3注入ノズル11を設置せ
ざるを得なくなる。尚、油や石炭焚ボイラからの排ガス
等のように排ガス中にダストを多く含む排ガスを処理す
る脱硝反応器２には排ガスが下降流（ダウンフロー）方
式のものが採用され、脱硝触媒１には、パラレルフロー
方式の格子状や板状のものが用いられ、ダストによる脱
硝触媒１の目詰りを防止している。
込む場合は、脱硝反応器２を第12図に示すように空気予
熱器５の真上付近にできるだけボイラ３に近づけて新設
することが、敷地面積の縮小やダクトの長さを短縮でき
ることから合理的で、経済的にも非常に有利な配置であ
る。また、既納缶のボイラ３へ後から脱硝反応器２を追
加して追設する場合は、ボイラ３の計画当初から、脱硝
反応器２を設置する計画になつていないので、脱硝反応
器２の設置スペースが充分とれないのか、殆んどのケー
スであり、新缶のボイラ３に脱硝反応器２を新設する場
合と同様、ボイラ３の空気予熱器５の真上付近の空間に
脱硝反応器２を追設するのが、合理的で、経済的な配置
となる。こうした空気予熱器５の上部付近へ脱硝反応器
２を配置するためには、ボイラ３の排ガス出口６と脱硝
反応器２の排ガス入口７の位置的関係は、脱硝反応器２
の入口に排ガスが水平に流れる水平ダクト８と排ガスが
上昇流（アップフロー）に流れる垂直ダクト９とが必要
となる。この場合、前述の合理的，経済的なダクトアレ
ンジをするためには、水平ダクト８を出来るだけ短かく
し、アンモニアをダクト内で均一に分散させるためには
垂直ダクト９にNH3注入管10やNH3注入ノズル11を設置せ
ざるを得なくなる。尚、油や石炭焚ボイラからの排ガス
等のように排ガス中にダストを多く含む排ガスを処理す
る脱硝反応器２には排ガスが下降流（ダウンフロー）方
式のものが採用され、脱硝触媒１には、パラレルフロー
方式の格子状や板状のものが用いられ、ダストによる脱
硝触媒１の目詰りを防止している。
このようにダウンフロー方式の場合は、NH3注入ノズ
ル11の噴出方向を上向きにして取り付けていたが、この
ような噴射方向へNH3注入ノズル11を取付けると、ボイ
ラ３の運転中は垂直ダクト９内の排ガスが下から上へ流
れる上昇流である為、NH3注入ノズル11がダストによる
閉塞は、少ないが、ボイラ３のDSS運転やWSS運転によつ
て起動や停止を繰返すと第13図，第14図に示す如く、NH
3注入ノズル11の上部のダクトや、内部補強部材12に付
着していたダスト13が脱落して一部のNH3注入ノズル11
の噴出口11の噴出口14を閉塞するため、ボイラ３の運
転、停止時には、そのダスト13の閉塞によるNH3注入ノ
ズル11の分解掃除を余儀なくさせられていた。
ル11の噴出方向を上向きにして取り付けていたが、この
ような噴射方向へNH3注入ノズル11を取付けると、ボイ
ラ３の運転中は垂直ダクト９内の排ガスが下から上へ流
れる上昇流である為、NH3注入ノズル11がダストによる
閉塞は、少ないが、ボイラ３のDSS運転やWSS運転によつ
て起動や停止を繰返すと第13図，第14図に示す如く、NH
3注入ノズル11の上部のダクトや、内部補強部材12に付
着していたダスト13が脱落して一部のNH3注入ノズル11
の噴出口11の噴出口14を閉塞するため、ボイラ３の運
転、停止時には、そのダスト13の閉塞によるNH3注入ノ
ズル11の分解掃除を余儀なくさせられていた。
従来技術の脱硝装置では、第13図に示す様にボイラ３
の運転中に垂直ダクト９、又は内部補強部材12等にダス
ト13が堆積し、その堆積したダスト13がボイラ３の起動
時又は停止時に脱落して、下方のNH3注入ノズル11のNH3
ガス噴出口14を閉塞する欠点がある。
の運転中に垂直ダクト９、又は内部補強部材12等にダス
ト13が堆積し、その堆積したダスト13がボイラ３の起動
時又は停止時に脱落して、下方のNH3注入ノズル11のNH3
ガス噴出口14を閉塞する欠点がある。
さらに、NH3注入ノズル11自身にも第14図に示すよう
に、NH3注入ノズル11の先端部にダスト13が付着して成
長していくと、成長したダスト13がボイラ３の起動，停
止時にNH3ガス噴出口14側に倒れ、NH3注入ノズル11を塞
ぐ欠点があつた。
に、NH3注入ノズル11の先端部にダスト13が付着して成
長していくと、成長したダスト13がボイラ３の起動，停
止時にNH3ガス噴出口14側に倒れ、NH3注入ノズル11を塞
ぐ欠点があつた。
このように、NH3注入ノズル11の噴出口14が塞がる
と、NH3ガスのダクト断面に対する注入量の分布に差が
生じ、NOx量との割合（モル比）が垂直ダクト９の断面
内で不均一な濃度となり、安定した脱硝性能を得ること
ができない。
と、NH3ガスのダクト断面に対する注入量の分布に差が
生じ、NOx量との割合（モル比）が垂直ダクト９の断面
内で不均一な濃度となり、安定した脱硝性能を得ること
ができない。
本発明は従来技術の欠点を解消するものでその目的と
するところは、上向きのNH3注入ノズルにおけるダスト
によるノズル噴出口の閉塞を防止し、いかなる運転条件
下においても均一なNH3ガス注入量分布のもとで、安定
した脱硝性能を得ることができる脱硝装置を得ようとす
るものである。
するところは、上向きのNH3注入ノズルにおけるダスト
によるノズル噴出口の閉塞を防止し、いかなる運転条件
下においても均一なNH3ガス注入量分布のもとで、安定
した脱硝性能を得ることができる脱硝装置を得ようとす
るものである。
本発明は前述の目的を達成するために、アンモニア注
入管のアンモニア注入ノズルの上方にダスト落下防止部
材を配置したのである。
入管のアンモニア注入ノズルの上方にダスト落下防止部
材を配置したのである。
アンモニア注入ノズルの上方にダスト落下防止部材を
配置したので、アンモニア注入ノズルがダストによつて
閉塞することが防止できる。
配置したので、アンモニア注入ノズルがダストによつて
閉塞することが防止できる。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図から第11図は本発明の実施例に係る、NH3注入
管を示すもので、第１図はNH3注入管の側面図、第２図
は第１図の平面図、第３図は第１図のNH3注入管の拡大
図、第４図は垂直ダクトの縦断面図、第５図から第11図
のものは他の実施例を示すもので、第５図，第７図およ
び第10図はNH3注入管の側面図、第６図，第８図，第９
図および第11図はNH3注入管の平面図である。
管を示すもので、第１図はNH3注入管の側面図、第２図
は第１図の平面図、第３図は第１図のNH3注入管の拡大
図、第４図は垂直ダクトの縦断面図、第５図から第11図
のものは他の実施例を示すもので、第５図，第７図およ
び第10図はNH3注入管の側面図、第６図，第８図，第９
図および第11図はNH3注入管の平面図である。
第１図から第11図において、符号10から14は従来のも
のと同一のものを示す。
のと同一のものを示す。
15はNH3注入ノズル11の上方に設けたダスト落下防止
板、16はダスト落下防止板15を支持するサポートであ
る。
板、16はダスト落下防止板15を支持するサポートであ
る。
この様な構造において、第１図および第２図に示すも
のはNH3注入ノズル11の上方に円形状のダスト落下防止
板15を設け、このダスト落下防止板15をNH3注入管10の
軸心方向でサポート16によつて支持したものである。
のはNH3注入ノズル11の上方に円形状のダスト落下防止
板15を設け、このダスト落下防止板15をNH3注入管10の
軸心方向でサポート16によつて支持したものである。
この様にNH3注入ノズル11の上方にダスト落下防止板1
5を取付けることにより第４図に示すように内部補強部
材12や垂直ダクト９の壁面に付着したダスト13がNH3注
入ノズル11の上方から落下してきてもダスト13は、ダス
ト落下防止板15によつて受け止められ、NH3注入ノズル1
1の噴出口14を塞ぐことはなくなる。また、運転中は、
第３図に示すように噴出口14からのNH3注入ガスが、ダ
スト落下防止板15に衝突してNH3ガスと排ガスが均一に
混合され脱硝性能が向上し、しかもダスト落下防止板15
の下面にはNH3ガスの膜ができ、排ガスに直接さらされ
ない為、このダスト落下防止板15の下面へのダスト付着
は防止できる。
5を取付けることにより第４図に示すように内部補強部
材12や垂直ダクト９の壁面に付着したダスト13がNH3注
入ノズル11の上方から落下してきてもダスト13は、ダス
ト落下防止板15によつて受け止められ、NH3注入ノズル1
1の噴出口14を塞ぐことはなくなる。また、運転中は、
第３図に示すように噴出口14からのNH3注入ガスが、ダ
スト落下防止板15に衝突してNH3ガスと排ガスが均一に
混合され脱硝性能が向上し、しかもダスト落下防止板15
の下面にはNH3ガスの膜ができ、排ガスに直接さらされ
ない為、このダスト落下防止板15の下面へのダスト付着
は防止できる。
第５図および第６図のものは、ダスト落下防止板15を
NH3注入管10の軸心方向に一体に形成したもので、NH3注
入ノズル11を一本のダスト落下防止板15で被い、ダスト
落下防止板15はダスト落下防止とダスト落下防止板15の
サポートを兼用したもので、サポート材が節約できる。
なお、他の説明は第１図および第２図のものと同一であ
る。
NH3注入管10の軸心方向に一体に形成したもので、NH3注
入ノズル11を一本のダスト落下防止板15で被い、ダスト
落下防止板15はダスト落下防止とダスト落下防止板15の
サポートを兼用したもので、サポート材が節約できる。
なお、他の説明は第１図および第２図のものと同一であ
る。
第７図および第８図のものは、円形状のダスト落下防
止板15をNH3注入管10を横切る方向でサポート16によつ
て支持したものであり、他の説明は第１図および第２図
のものと同一である。
止板15をNH3注入管10を横切る方向でサポート16によつ
て支持したものであり、他の説明は第１図および第２図
のものと同一である。
第９図のものは第７図，第８図の円形状のダスト落下
防止板15を一本の平板で形成したもので、他の説明は第
１図および第２図のものと同一である。
防止板15を一本の平板で形成したもので、他の説明は第
１図および第２図のものと同一である。
第10図および第11図のものはダスト落下防止板15をNH
3注入ノズル11からのサポート16,16によつて支持したも
のであり、他の説明は第１図および第２図のものと同一
である。
3注入ノズル11からのサポート16,16によつて支持したも
のであり、他の説明は第１図および第２図のものと同一
である。
本発明によれば高ダストの脱硝装置であつてもNH3注
入ノズルをダストで閉塞することが防止でき、しかも、
NH3ガスが均一に分散できるので脱硝性能は向上する。
入ノズルをダストで閉塞することが防止でき、しかも、
NH3ガスが均一に分散できるので脱硝性能は向上する。
第１図から第11図は本発明の実施例に係るもので、第１
図，第５図，第７図および第10図はNH3注入管の側面
図、第２図，第６図，第８図，第９図および第11図はNH
3注入管の平面図、第３図は第１図のNH3注入管拡大図、
第４図は垂直ダクトの縦断面図、第12図はボイラプラン
トにおける脱硝装置の概略系統図、第13図は従来の垂直
ダクトの拡大図、第14図は従来のNH3注入管の拡大図で
ある。 １……脱硝触媒、８……水平ダクト、９……垂直ダク
ト、10……NH3注入管、11……NH3注入ノズル、15……ダ
スト落下防止板。
図，第５図，第７図および第10図はNH3注入管の側面
図、第２図，第６図，第８図，第９図および第11図はNH
3注入管の平面図、第３図は第１図のNH3注入管拡大図、
第４図は垂直ダクトの縦断面図、第12図はボイラプラン
トにおける脱硝装置の概略系統図、第13図は従来の垂直
ダクトの拡大図、第14図は従来のNH3注入管の拡大図で
ある。 １……脱硝触媒、８……水平ダクト、９……垂直ダク
ト、10……NH3注入管、11……NH3注入ノズル、15……ダ
スト落下防止板。
Claims (1)
- 【請求項１】脱硝触媒の上流側に排ガスを導く垂直ダク
トを設け、垂直ダクト内に上向きのアンモニア注入ノズ
ルを有するアンモニア注入管を配置して、その垂直ダク
ト内を流通する排ガスに対して前記アンモニア注入ノズ
ルからアンモニアを注入して、排ガス中の窒素酸化物を
脱硝するものにおいて、前記アンモニア注入ノズルの上
方にダスト落下防止部材を配置したことを特徴とする脱
硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251538A JP2582091B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 脱硝装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251538A JP2582091B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 脱硝装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194926A JPH0194926A (ja) | 1989-04-13 |
| JP2582091B2 true JP2582091B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=17224306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251538A Expired - Fee Related JP2582091B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 脱硝装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582091B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110038432B (zh) * | 2019-05-13 | 2019-12-03 | 宁波连通设备集团有限公司 | 一种烟气脱硝混合装置 |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP62251538A patent/JP2582091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0194926A (ja) | 1989-04-13 |
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