JP2585798B2

JP2585798B2 - 低ＮＯｘ燃焼装置

Info

Publication number: JP2585798B2
Application number: JP1167064A
Authority: JP
Inventors: 茂小豆畑; 紀夫嵐; 充鈴木; 幸彦高田; 茂樹森田
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH0336409A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、低NOx燃焼装置に関し、さらに詳しくは、
燃焼装置から排出される窒素酸化物濃度（以下NOxと称
する）を低減するための手段を具備した石炭ボイラ等の
燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

化石燃料の燃焼時に発生するNOx濃度の低減を目的
に、燃焼技術の改善が盛んに行われており、ボイラにお
けるバーナの改良やバーナシステム改善、あるいはガス
タービンの燃焼器改良が進められている。たとえば石炭
を燃焼するボイラのバーナの改善では、燃料、空気の混
合過程を制御する目的で、これらの投入法が工夫され、
またバーナシステムによるNOxの低減では、二段燃焼法
が近年では良く使用される。二段燃焼法は、バーナでは
空気不足の燃焼を行い、ここで燃焼初期に発生したNOx
を還元し、その後流で残存する可燃物質を燃焼するため
の空気を投入する燃焼法である。しかしなから、年々厳
しくなる環境規制値を満足するには燃焼技術の改良だけ
では不十分であり、ボイラには燃焼ガスを処理する排煙
脱硝装置が通常設置される。排煙脱硝装置は燃焼ガス中
にアンモニアを注入し、NOxとアンモニアとを固体触媒
表面上で反応させ、NOxを窒素に還元するものである。
このアンモニアは、以下に示す反応式にしたがってNOと
触媒表面で反応し、NOと等量のアンモニアが脱硝装置で
反応する。

4NH₃＋4NO＋O₂→4N₂＋6H₂O アンモニア注入量はNOxの低減に十分な量に設定する
ことが当然重要であり、また過剰に加えると反応せずに
脱硝装置からアンモニアが排出されるため、その注入量
を適正に設定する必要が有る。このため、燃焼ガス流量
とNOxの濃度からアンモニアの注入量を決定する手法が
一般にはとられる。たとえば、特開昭50−64161号公報
記載の発明では、ボイラの負荷、排ガス中のNOx濃度に
よりアンモニアの注入量を設定し、脱硝反応塔出口の流
出アンモニア濃度を、アンモニアを酸化しNOxに変換す
ることにより測定し、この信号に基づき設定値を調整す
る注入量の制御法が提案され、また、特開昭61−118118
号公報記載の発明では、ボイラの火炉内の燃焼状態信
号、具体的には圧力変化に関する信号、に基づいてアン
モニア注入量の先行制御信号を発するNOx制御装置が提
案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特開昭50−64161号公報記載の発明によれば、脱
硝装置入口のNOxと出口のアンモニア濃度を検出してそ
の注入量の設定を行うため、アンモニア注入量の最適化
は十分に行える。しかしながらこの技術では、NOx、ア
ンモニアを分析するための燃焼ガスの採取時間、その貯
蔵設備から脱硝装置までのアンモニアの滞留時間、燃焼
ガスのボイラ内滞留時間等の分だけボイラの負荷変動や
燃焼装置の操作量変動等に対する応答時間が長く、負荷
変動時及び燃焼装置操作量の最適化調整時等にはアンモ
ニア量の過不足の問題が生ずる。たとえば、燃焼部で発
生するNOxの低減または燃料率向上をするために、最適
な燃焼空気の配分を設定することは、ボイラ運転時に頻
繁に行なわれ、またある設定値に流量制御系統を設定し
ても、ある範囲内で流量は常に変動する。これに伴い、
NOx発生量も変動し、この変動量を燃焼ガス中のNOxの分
析によって把握し、アンモニアの注入量を設定するので
は、煙道より系外へ排出されるNOx濃度あるいはアンモ
ニアの流出量は増加する。また、前記特開昭61−118118
号公報記載の発明では、ボイラの火炉内の圧力変化をも
たらす要因は、多数存在し、その圧力変化とNOx排出量
とが充分な相関関係を有しないため、前記圧力変化に関
する信号、に基づいてアンモニア注入量の先行制御信号
を発しNOxを制御する方式では、所要のNOxの制御を達成
することは困難である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決するため
種々研究したところ、燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物
の濃度を低減する排煙脱硝装置を備えた燃焼装置におい
て、ある燃料量を設定した空気量で燃焼する際、窒素酸
化物の排出量に影響を及ぼす燃焼状態を制御する複数の
操作因子の設定値あるいは測定値の少なくとも一つに基
づいてアンモニアの注入量を制御することにより、排煙
脱硝装置のNOx発生の変動に即応性のあるNOxの制御を達
成し得ることを見出した。

本発明は、上記新規知見に基づいて、さらに研究を重
ねた結果完成したものであって、まず、燃焼排ガス中に
アンモニアを注入し、固体触媒表面でアンモニアと窒素
酸化物とを反応させ、燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化
物の濃度を低減する排煙脱硝装置を備えた燃焼装置にお
いて、燃料と燃焼空気とを供給するバーナーと該バーナ
ー下流に燃焼空気のみを供給する空気投入部とを具備す
ると共に、前記バーナーと前記空気投入部とに投入され
る空気投入量の割合に基づいて前記アンモニアの注入量
を制御する制御手段を具備したことを特徴とする。

石炭の燃焼時に発生する窒素酸化物は、燃料中の窒素
分が酸化されて生成する、所謂、フューエルNOxが大半
である。燃焼空気中の窒素が酸化されて生成する窒素酸
化物、サーマルNOxが温度依存性が高く、高温になるほ
ど生成量が増加するが、フューエルNOxは温度依存性が
低く、サーマルNOxの低減対策とは異なる燃焼方式が採
られる。一般に採用される燃焼法は、燃焼初期に発生す
るNOxを、火炉内に燃料過剰領域を形成し、ここで窒素
に還元する燃焼法である。また、バーナ燃焼部において
も、例えば、特願昭61−119259号（特開昭62−276310号
公報）にみられる発明のように、火炎中心部に燃料過剰
領域を形成し、ここでNOxを還元する手法が採られる。

これらの燃焼法では燃焼空気の投入法が燃焼時に発生
するNOxに大きな影響を与る。例えば二段燃焼法ではバ
ーナから投入される空気量とアフターエアーポートから
投入される空気量の配分割合によってNOxの生成量は大
きく異なり、通常、バーナ部の空気比が0.7から0.8付近
でNOxは最小になる。しかしながら、バーナ部での空気
比を低下すると、未燃分が増加し易く、未燃分排出量が
許容値内に収まるように空気比は設定される。この設定
値は、ボイラ負荷の石炭の種類によって異なる。特に負
荷変動時には、石炭供給量が変化し、これに伴い燃焼空
気量も変化させる必要がある。ある設定値に負荷を設定
するまでの過渡時には、燃焼状態を常に最適な状態に保
つのは容易ではなく、NOx発生量も変動する。従って、
２段燃焼を採用するボイラにおいては、バーナ部及びア
フターエアーポートから投入される空気の配分比をNOx
生成量の指標に使用し、これに基づいてアンモニア注入
量を制御する構成とすれば、発生したNOx濃度を測定値
に基づいてアンモニア注入量を制御する構成より、排煙
脱硝装置のNOx変動に対する応答性が高くなる。

またバーナの操作量によって燃焼状態は変化する。た
とえば２次、３次空気量に燃焼空気を配分し、２次空気
を微粉炭の着火、３次空気を完全燃焼用空気として噴出
するバーナにおいては、配分量により火炎内に形成され
る燃料過剰領域の大きさ、及び着火の状況が異る。この
最適な配分比は石炭の種類によって異なり、揮発分を多
量に含む石炭の場合には、一般に２次空気の流量を多く
し、揮発分の少ない場合には少なくする。石炭の種類が
ボイラ稼働時に変化する様な場合には、NOx及び未燃分
が最小になるよう最適な配分比の設定値を燃焼時に探索
することが多い。これは２段燃焼のアフターエアーとバ
ーナから投入する空気の割合についても同様である。こ
のようにNOx発生量はバーナ操作量と大きな相関があ
り、前記割合に基づいてアンモニア注入量を制御する構
成とすれば、発生したNOx濃度を測定した後にアンモニ
ア注入量を設定する構成より、排煙脱硝装置のNOx変動
に対する応答性が高くなる。

このように石炭ボイラ等の燃焼装置の操作量とNOx発
生量とは大きな相関が有り、前記NOxの発生量に相関関
係のある燃焼装置の操作量に基づいてアンモニア注入量
を制御する構成、すなわちバーナより投入する空気を微
粉炭に搬送するための１次空気と燃焼用空気とに分離
し、かつ燃焼用空気を２つ以上の噴流に分割して投入す
る微粉炭燃焼バーナを具備した燃焼装置において、燃焼
用空気を各噴流に分割する割合に基づいてアンモニア注
入量を制御する手段を設ける構成、あるいは、微粉炭と
空気の混合気を２つ以上に分割して噴出し、かつ燃焼用
空気を２つ以上の噴流に分割して投入する微粉炭燃焼バ
ーナを具備した燃焼装置において、微粉炭と空気との混
合気噴流を各噴流に分割する割合及び燃焼用空気を各噴
流に分割する割合に基づいてアンモニア注入量を制御す
る手段を設ける構成とすれば、発生したNOx濃度を測定
した後にアンモニア注入量を制御する構成とするより、
発煙脱硝装置のNOx変動に対する応答性が高くなる。

また、燃焼状態は操作量以外にも判定することが出来
る。たとえば火炎からの発光強度分布を利用することに
より、判定出来、これに基づいてアンモニア注入量を制
御する構成とすれば、発生したNOx濃度を測定した後に
アンモニア注入量を制御する構成とするより、排煙脱硝
装置のNOx変動に対する応答性が高くなる。

更には、本発明は固体触媒を用いずに、NOxの還元剤
を燃焼ガス中に注入する排煙脱硝装置を有する燃焼装置
にも当然適用できる。

そして、本発明は、特に排出する窒素酸化物を200ppm
以下に低減した石炭ボイラ等の燃焼装置において、その
発生するNOxの微調整のための特に良好に適用できるも
のである。

〔発明の実施の形態〕

以下、本発明の一実施形態を図を用いて説明する。

第１図は、典型的な石炭ボイラ、微粉炭ボイラシステ
ムの概略図を示す。システムは、ボイラ、脱硝装置２、
電気集塵機３、脱硫装置４より構成される。ボイラは空
気供給設備、燃料供給設備、ボイラ本体１より構成され
る。燃焼用空気は、ファン11より供給され、空気予熱器
12において燃焼ガスとの熱交換により所定の温度に加熱
された後に、石炭の搬送用に使用される一次空気と他の
燃焼用空気とに分離される。一次空気は一次空気ファン
13により粉砕機14へ導入され、塊炭から微粉炭に粉砕さ
れた石炭をバーナ15へ搬送し、バーナ内の微粉炭ノズル
より火炉16内へ投入される。他の燃焼用空気は、バーナ
15より火炉16内へ投入される空気と、二段燃焼用空気と
に分離される。バーナ15より投入される空気は風箱17へ
導入され、バーナ15の空気ノズルより火炉16内へ投入さ
れる。また二段燃焼用空気は、バーナ後流に設置される
アフターエアーポート18より火炉16内へ投入される。火
炉16内で発生した燃焼ガスは、火炉16出口からボイラ出
口までの間に設置される熱交換器群において水または水
蒸気との熱交換により、これらを加熱した後にボイラ外
へ排出される。ボイラ出口には、脱硝装置２、電気集塵
機３、脱硫装置４が設置され、燃焼ガスは、これに含ま
れるNOx、ばいじん、SOxの濃度が低減された後に系外へ
排出される。燃焼ガス中のNOx、SOx、O₂、CO等の濃度
は、脱硝装置２および脱硫装置４入口において燃焼ガス
を採取してそれぞれの濃度分析計により濃度が計測さ
れ、またこれらの排煙処理設備後流においても燃焼ガス
を採取し、計測される。

火炎の様子は、火炎の発光強度分布を利用して診断さ
れる。火炉壁に設置された採光装置19、たとえば光ファ
イバを束ねたイメージファイバを用いて、火炎の発光分
布が採光され、発光強度分布解析装置20により、画像処
理される。脱硝装置２の上流部には後記するように作用
するアンモニア注入手段42が設けられる。さらに図１に
おいて43はNOx濃度検出手段である。

第２図は、使用されるバーナの一例である。バーナ
は、微粉炭と一次空気の混合気が噴出される微粉炭ノズ
ル21、その外周に設置され、二次空気を噴出されるため
の円環状の二次空気ノズル22、及び二次空気ノズル22の
外周上に設置される三次空気ノズル23によって構成され
る。微粉炭ノズル21中には、燃焼炉の予熱時に使用され
る液体燃料ノズルが配置され、予熱時に重油等の液体燃
料が噴出される。微粉炭ノズル21先端の保炎器26は、微
粉炭と一次空気の混合気流と二次空気流との間に渦流を
形成し、ここでの微粉炭の着火性を向上するのに用いら
れる。

二次空気ノズル22、三次空気ノズル23には、それぞれ
旋回流発生器24、25が設置され、二次及び三次空気噴流
の旋回強度を調整するのに用いられる。このバーナで
は、二次空気ノズル22と三次空気ノズル23との間に設置
されるスペーサ27によって、三次空気と低空気比火炎と
の混合が遅れるため、低空気比火炎では、バーナスロー
トの近傍で、燃焼空気中の酸素が消費された後に、酸素
濃度の低い還元雰囲気が形成される。三次空気は、還元
雰囲気でNOxが還元された後に、残存する未燃分を完全
燃焼するのに使用される。

第３図は微粉炭を２つの噴流に分割して供給するバー
ナにおける、微粉炭ノズル21の例である。流量分割器に
よって、微粉炭ノズル21の出口は、一次燃料ノズル31と
二次燃料ノズル32とに同心状に分割される。一次燃焼ノ
ズル31は、流量分割器の内壁と、保護管33の外壁とから
構成される。一次燃料ノズル31の内壁は、噴出端が最も
小径となる円錐状に形成されている。このように円錐状
に構成すると、保護管33を第３図において左右に移動す
ることにより、ノズル断面積の大きさが調整可能であ
る。微粉炭の１次、２次燃料への分割々合の調整は、保
護管33の移動によって行なわれる。

第４図は本発明によるアンモニア注入量制御法のフロ
ーチャートを示す。ボイラ負荷設定器100により新たに
設定された負荷量に基づき、設定負荷量までの石炭量及
び燃焼空気量の変化パターンが制御演算器101にて設定
される。このパターンに沿って石炭及び空気流量が変化
するよう、給炭機制御装置102及び空気供給機制御装置1
03が作動する。石炭供給量および空気供給量によって燃
焼部での空気比（投入空気量と完全燃焼に必要な理論空
気量との比）が設定され、燃焼制御装置150で、バーナ1
5及びアフターエアーポート18に供給する空気流量、ま
たバーナより二次空気ノズル22及び三次空気ノズル23を
介して二次、三次空気として投入される空気流量割合、
二次、三次空気の旋回強度が設定される。また第３図に
示すような、燃料を一次、二次燃料に分割して供給する
バーナを使用する場合には、燃料の分割比が設定され
る。これらの操作量は、それぞれ予め設定した値に調整
される。これらの設定量からNOxの発生量を予測し、ア
ンモニアの注入量が設定され、注入量制御装置110によ
り注入量が設定される。

実際に発生したNOxの濃度は、NOx検出器111を用いた
燃焼ガスの分析により測定され、比較演算器112におい
て予測値と測定値が比較される。両者の差に応じて予測
式の修正が演算器にて行なわれる。NOxの測定は、NOxを
分析するための燃焼ガスの採取時間、燃焼ガスのボイラ
内滞留時間等の分だけ時間遅れが有り、この時間遅れは
応答時定数設定器113により設定される。

またNOx発生量は火炎の観察からも測定できる。本実
施例では、火炎の発光強度分布を火炎検出器19により測
定し、画像演算器120にて測定画像の特徴が抽出され、
これに基づきNOx予測演算器121においてNOxが予測され
る。

第５図は、燃焼状態を変化させる因子とNOx発生量の
関係の一例として、バーナから火炉内に投入する空気量
とNOx発生量の関係を示す。火炉内に投入する全空気流
量は、火炉出口における燃焼ガス中の酸素濃度が２％と
なるように設定し、バーナから投入する空気流量を変化
させ、その変化量分を、二段燃焼用空気ノズルから火炉
内へ投入した。即ち、たとえば100Nm³/hの空気を使用し
て燃焼する場合、バーナから80Nm³/hの空気を投入する
時には、20Nm³/hの空気を二段燃焼用空気ノズルから投
入する。第５図において、横軸はバーナ部の空気比を示
す。空気比は、投入する空気量と、燃料を完全燃料する
のに必要な理論空気量との比である。縦軸は、バーナか
ら空気の全量を投入した時に排出されるNOxを１とした
時のNOx排出量を示す。燃焼に使用した石炭は、石炭中
に含まれる固体炭素と揮発分との比が1.9、燃料中の窒
素分が約２重量％の石炭である。第５図から明らかなよ
うに、バーナ部の空気比によって排出されるNOx濃度は
異なる。第５図に示す例では、バーナ部の空気比が0.8
〜0.85の時にNOx排出量は最小になる。従って、バーナ
部及び二段燃焼用空気ノズルから火炉内に投入する空気
量を設定する信号、あるいはそれぞれの空気量の測定信
号を検出すればNOx排出量の予測が可能であり、これら
の信号は、排煙脱硝装置のアンモニア注入量の設定信号
として有効に使用できる。

第６図は、第２図に示したバーナを用いて微粉炭を燃
焼した時のNOx排出量を示す。第５図に示した実験結果
を得た時と同様、燃焼空気の全投入量は、燃焼炉出口に
おける酸素濃度が２％となるよう設定し、二次、三次空
気の流量割合を変化させ、その時のNOx排出濃度を測定
した。第６図の横軸は二次空気の空気比であり、縦軸
は、排出されるNOx濃度と二次空気を投入しない時のNOx
濃度との比を示す。第６図より、二次空気の空気比によ
ってもNOx濃度が変化することがわかる。

第５図、第６図には、バーナ部の空気量、二次空気の
空気量とNOx濃度との関係を例として示した。これらの
操作量の他に、二次、三次空気の旋回強度等もNH₃注入
量の設定値として用いることも可能である。

第７図はガスタービンと蒸気タービンを用いて発電す
る複合発電システムの概略図を示す。このシステムは、
ガスタービン71とこれにつながる発電機72、廃熱回収ボ
イラ73、蒸気タービン76とこれにつながる発電機77とか
ら構成される。ガスタービン71は、空気圧縮機78、燃焼
器79、タービン80から構成される。空気圧縮機78に取り
込まれた空気は10数気圧に加圧されて燃焼器79に導かれ
る。高圧の空気は、燃焼器79において燃料供給設備81か
ら供給される燃料を燃焼するのに使用され、1000℃以上
の高温、高圧の燃焼ガスに転換され、ノズルを通してタ
ービン80を回転するのに使用される。タービン80の出口
では、燃焼ガスは500℃付近まで温度が下がる。この燃
焼ガスは、廃熱回収ボイラ73において水あるいは水蒸気
と熱交換し、さらに低い温度のガスとなって排出され
る。廃熱回収ボイラ73で発生した水蒸気は蒸気タービン
76を回転するのに使用される。廃熱回収ボイラ73内に
は、燃焼ガス中に含まれるNOxを減少するための脱硝装
置が設置される。脱硝装置は、前述の実施例であるボイ
ラにおいて使用される脱硝装置と同じく、固体触媒表面
でアンモニアと窒素酸化物とを反応させるものであり、
廃熱回収ボイラ73内に設置した触媒層74の上流で、アン
モニア供給設備75から供給されるアンモニアが燃焼ガス
中に注入される。前述のボイラシステム同様、このアン
モニアの流量制御は、燃焼器79で発生し系外へ排出され
るNOxの効率良く低減するのに重要である。

第８図は、ガスタービン71において使用される、天然
ガス等の気体燃料用燃焼器の一例である。この燃焼器79
では、燃焼室がガスの流れ方向に副室82と主室83とに２
分割され、上流の副室82で燃焼する一次燃料は一次ノズ
ル85から、下流の主室83で燃焼する２次燃料は二次ノズ
ル86から燃焼室内に噴出される。空気圧縮機78から導入
される空気は燃焼空気、冷却空気、稀釈空気として使用
される。冷却空気は燃焼器79を構成するライナ87を冷却
するのに使用され、ライナ87に設けた多くの微小口から
燃焼室内へ投入される。稀釈空気は高温の燃焼ガスを、
設定した温度まで低下するのに使用され、燃焼器後部に
設けた稀釈空気口88より燃焼器内へ投入される。燃焼空
気は、この燃焼器では一次、二次に分割して使用され
る。ガスタービン起動時及び低負荷運用時には一次燃料
だけでまかなわれ、負荷がある程度以上になると二次燃
料が噴出される。

天然ガスのように燃料中に窒素分が含まれない燃料の
燃焼時に発生するNOxは、空気中の窒素が酸化されて発
生する、所謂、サーマルNOxである。サーマルNOxは温度
依存性が高く、火炎温度が高くなると発生量が増加す
る。この発生量を低減するための燃焼法のひとつに稀薄
燃焼法がある。これは、燃料と空気とを予む混合し、か
つ空気比の高い条件で燃焼する方法がある。一般に使用
される燃焼法は、燃料と空気とを別個のノズルから噴出
して燃焼する拡散燃焼法である。これは燃料と空気とが
混合する領域で、火炎温度の高い空気比が１付近の領域
が発生するためNOxが高くなる。稀薄燃焼法は、この局
所的に温度の高くなる領域の発生を防ぐことができるの
が特徴である。しかしながら、予混合火炎は火炎の安定
性が悪く、第８図の燃焼器では、副室82で拡散燃焼を行
い、主室83で稀薄予混合燃焼を行う。副室82で発生する
高温ガスで主室83の稀薄予混合火炎を安定化する。

第９図は、使用する燃料の中で、一次ノズル85から投
入する一次燃料の割合とNOx排出量との関係を示す。実
験は一次、二次空気の流量及び総燃料流量を固定して行
った。一次燃料割合によって排出されるNOxの濃度は変
化し、ある燃料割合でNOxは最小になる。ここでは、こ
の最小になるNOxの値を基準にNOxの濃度を示す。一次燃
料割合が少なくなると、その少なくなった分だけ二次燃
料が増加し、稀薄予混合火炎の空気比が高くなるためNO
x発生量が増加する。また一次燃料の割合が高くなる
と、NOx発生量の多い拡散火炎で燃焼する燃料が増加す
るためNOx排出量が増加する。このように、副室、主室
で燃焼する燃料の割合はNOx発生量に及ぼす影響が大き
い。

第10図は主及び副室に投入する燃料の流量、及び主室
での空気比を固定し、副室での空気量を変化させた時の
NOx排出量を示す。副室での空気比が１付近でNOx排出量
は最大になる。第10図では、このNOxの最大値に対する
比を用いてNOx排出量を示す。空気比が１付近でNOx排出
量が最大になるのは、ここで火炎温度が最大になるため
である。

第９、10図に示したように、一次、二次の燃料割合
や、空気の配分割合はガスタービン燃焼器から排出され
るNOx濃度に及ぼす影響が大きく、これらの操作因子は
排煙脱硝装置のNOx還元剤注入量設定の信号に使用でき
る。

第11図は本発明によるガスタービンに設置された排煙
脱硝装置のアンモニア注入量制御法のフローチャートを
示す。ガスタービン負荷設定器により新たに設定された
負荷量に基づき、設定負荷量までの燃料及び燃焼空気量
の変化パターンが制御演算器にて設定される。このパタ
ーンに沿って燃料及び空気流量が変化するよう、燃料供
給機制御装置及び空気供給機制御装置が作動する。燃料
供給量および空気供給量によって燃焼部での空気比が設
定される。燃焼制御装置では、燃焼器内で使用される空
気の燃焼用空気流量、第８図に示したような燃焼器を使
用する時には主室、副室での燃焼空気流量割合が設定さ
れる。また燃料を一次、二次燃料に分割して供給する場
合には、燃料の分割比が設定される。これらの操作量
は、それぞれ予め設定した値に調整される。これらの設
定量からNOxの発生量を予測し、アンモニアの注入量が
設定され、注入量制御装置により注入量が制定される。

〔発明の効果〕

本発明の石炭ボイラ等の燃焼装置においては、ある石
炭量を設定した空気量で燃焼する際の窒素酸化物の排出
量に影響を及ぼす燃焼状態を制御する複数の操作因子の
設定値あるいは測定値の少なくとも一つに基づいてアン
モニア注入量を制御する手段を設けたことにより、排煙
脱硝装置のNOx変動に対する応答性を向上できるばかり
でなく、還元剤の注入量を低減でき還元剤の排出に伴う
二次公害の防止にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボイラシステム略図、第２図はバーナ
の断面図、第３図は微粉炭ノズル、第４図は本発明によ
るアンモニア注入量制御のフローチャート、第５図、第
６図は微粉炭燃焼における操作量とNOx排出量の関係の
一例、第７図は複合発電システムの略図、第８図はガス
タービン燃焼器、第９図、第10図はガスタービン燃焼器
操作因子とNOx排出量の関係の一例、第11図はガスター
ビンに設置された排煙脱硝装置のアンモニア注入量制御
のフローチャートを示す。〔符号の説明〕１……ボイラ本体、２……脱硝装置３……電気集塵機、４……脱硫装置 11……ファン、12……空気予熱器 13……一次空気ファン、14……粉砕機 15……バーナ、16……火炉 17……風箱、18……アフターエアーポート 19……採光装置、20……発光強度分布解析装置 21……微粉炭ノズル、22……二次空気ノズル 23……三次空気ノズル、24……旋回流発生器 25……旋回流発生器、26……保炎器 27……保炎器 31……一次燃料ノズル、32……二次燃料ノズル 33……保護管

フロントページの続き (72)発明者鈴木充東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者高田幸彦東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者森田茂樹広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社内 (56)参考文献特開平１−94924（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼排ガス中にアンモニアを注入し、固体
触媒表面でアンモニアと窒素酸化物とを反応させ、燃焼
排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を低減する排煙脱硝
装置を備えた燃焼装置において、燃料と燃焼空気とを供給するバーナーと該バーナー下流
に燃焼空気のみを供給する空気投入部とを具備すると共
に、前記バーナーと前記空気投入部とに投入される空気
投入量の割合に基づいて前記アンモニアの注入量を制御
する制御手段を具備したことを特徴とする燃焼装置。