JP3175943B2 - ＮＯｘ低減剤の注入用の装置と方法 - Google Patents
ＮＯｘ低減剤の注入用の装置と方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は炉内における炭素質燃料の燃焼により生成す
る煙道ガス中の窒素酸化物の濃度を減少させるための方
法と装置に関する。本発明は更に詳しくは、煙道ガス中
に低減剤（即ち還元剤）を導入することにより煙道ガス
中のNOx濃度を低減することに関する。本発明はまた窒
素酸化物の改善された低減のための方法と装置を利用す
る蒸気発生ボイラ、特に循環流動床ボイラに関する。
る煙道ガス中の窒素酸化物の濃度を減少させるための方
法と装置に関する。本発明は更に詳しくは、煙道ガス中
に低減剤（即ち還元剤）を導入することにより煙道ガス
中のNOx濃度を低減することに関する。本発明はまた窒
素酸化物の改善された低減のための方法と装置を利用す
る蒸気発生ボイラ、特に循環流動床ボイラに関する。
本発明の背景 大気に放出される前の排ガスまたは煙道ガスからの窒
素酸化物（NOx）放出の低減が、燃料材料の燃焼による
エネルギー発生の環境の見地の分野で多くの討議の論題
となっている。NOx放出は様々な環境問題と関連してい
るので、燃焼系からのNOx放出を最小にすることは継続
中の関心事である。
素酸化物（NOx）放出の低減が、燃料材料の燃焼による
エネルギー発生の環境の見地の分野で多くの討議の論題
となっている。NOx放出は様々な環境問題と関連してい
るので、燃焼系からのNOx放出を最小にすることは継続
中の関心事である。
窒素酸化物の放出は、空気が存在し且つまたは使用す
る燃料が窒素を含むどんな燃焼反応からも生じることは
明白である。燃料の流動床燃焼は良く知られた手段であ
り、その比較的低い作動温度により窒素酸化物を低減す
るのに有効であることが発見されている。流動床におい
て、燃焼空気は典型的には物質充満空間即ちプレナム
（plenum）を通して導入され、プレナムに於いて空気分
配格子を通して空気は分配される。燃料、流動化された
固体、および石灰石またはドロマイト（dolomite）のよ
うな考えられる吸収剤が流動化され、そしてこれらは通
常約700℃から1200℃の範囲内の温度において炉内で反
応する。
る燃料が窒素を含むどんな燃焼反応からも生じることは
明白である。燃料の流動床燃焼は良く知られた手段であ
り、その比較的低い作動温度により窒素酸化物を低減す
るのに有効であることが発見されている。流動床におい
て、燃焼空気は典型的には物質充満空間即ちプレナム
（plenum）を通して導入され、プレナムに於いて空気分
配格子を通して空気は分配される。燃料、流動化された
固体、および石灰石またはドロマイト（dolomite）のよ
うな考えられる吸収剤が流動化され、そしてこれらは通
常約700℃から1200℃の範囲内の温度において炉内で反
応する。
ほとんど多くは燃焼室内に即ち炉内に位置する伝熱表
面（即ち熱交換表面）及び燃焼室より下流の運搬部分を
使用することにより、熱が蒸気発生ボイラ内の高温ガス
から且つもし存在すれば固形材料から回収される。燃焼
室において、伝熱表面は周辺部にある壁に位置しても良
く、この場合壁は例えば膜壁（membrane walls）であ
り、また特に大きい伝熱面積が必要な場合、例えば翼壁
（wing wall）の管パネルまたはオメガ管パネル（omega
tube panels）のような内部の伝熱表面として燃焼室の
ガス空間内に位置する。翼壁の管パネルとオメガ管パネ
ルは、例えば流動床ボイラの燃焼室内にある苛酷な条件
に耐えるように設計される特別の構造体である。
面（即ち熱交換表面）及び燃焼室より下流の運搬部分を
使用することにより、熱が蒸気発生ボイラ内の高温ガス
から且つもし存在すれば固形材料から回収される。燃焼
室において、伝熱表面は周辺部にある壁に位置しても良
く、この場合壁は例えば膜壁（membrane walls）であ
り、また特に大きい伝熱面積が必要な場合、例えば翼壁
（wing wall）の管パネルまたはオメガ管パネル（omega
tube panels）のような内部の伝熱表面として燃焼室の
ガス空間内に位置する。翼壁の管パネルとオメガ管パネ
ルは、例えば流動床ボイラの燃焼室内にある苛酷な条件
に耐えるように設計される特別の構造体である。
窒素酸化物は空気中の窒素の熱的固定とフューエル窒
素（fuel nitrogen）の転換の結果、燃料の燃焼中に発
生する。前者の反応は高温（約950℃を越える）で助長
され、一方後者は、より低い温度例えば流動床燃焼系に
一般に見られる低い温度に大いに関連している。
素（fuel nitrogen）の転換の結果、燃料の燃焼中に発
生する。前者の反応は高温（約950℃を越える）で助長
され、一方後者は、より低い温度例えば流動床燃焼系に
一般に見られる低い温度に大いに関連している。
米国特許第3,900,554号はアンモニア（NH3）を排気流
に注入することにより、従来の炉から出た煙道ガスから
の窒素酸化物の除去を提案している。米国特許第3,900,
554号に公開された方法を適用する場合の主な問題は、
低減剤が十分煙道ガスと混合されること、且つ最適な反
応温度で十分な保持時間を持っているかを保証すること
に関連する。
に注入することにより、従来の炉から出た煙道ガスから
の窒素酸化物の除去を提案している。米国特許第3,900,
554号に公開された方法を適用する場合の主な問題は、
低減剤が十分煙道ガスと混合されること、且つ最適な反
応温度で十分な保持時間を持っているかを保証すること
に関連する。
欧州特許公報第０ 176 293号は、遠心分離器に入る
直前に、煙道ガス流へのアンモニア注入により、循環流
動床炉（CFB炉）におけるNOx制御のためNH3の使用を提
案している。この方法により低減剤と煙道ガスの改良さ
れた混合が得られるが、反応時間は依然として短かすぎ
る。更に、反応温度は特に低負荷条件では低すぎる。
直前に、煙道ガス流へのアンモニア注入により、循環流
動床炉（CFB炉）におけるNOx制御のためNH3の使用を提
案している。この方法により低減剤と煙道ガスの改良さ
れた混合が得られるが、反応時間は依然として短かすぎ
る。更に、反応温度は特に低負荷条件では低すぎる。
しかしながら、炉自体の壁で各種の位置に配列された
ノズルを通して低減剤（即ち還元剤）を導入することに
より、より長い保持時間とより高い反応時間を設けるこ
とがまた提案されている。しかしながら、この方法は低
減剤の炉内へのむしろ浅い浸透（penetration）しか与
えず、炉の中心域での主なガス流は低減剤と十分に混合
しない。特に、高速流動床炉において、下方に流れる固
体粒子の稠密な層が炉壁の近くに形成する傾向にある。
この層は壁を通したガスの導入を妨げる。流動床炉にお
いて、アンモニアのような注入されるアンモニウムを主
とする低減剤が壁に沿って集まった固体粒上でNOxに変
化する可能性がまたある。
ノズルを通して低減剤（即ち還元剤）を導入することに
より、より長い保持時間とより高い反応時間を設けるこ
とがまた提案されている。しかしながら、この方法は低
減剤の炉内へのむしろ浅い浸透（penetration）しか与
えず、炉の中心域での主なガス流は低減剤と十分に混合
しない。特に、高速流動床炉において、下方に流れる固
体粒子の稠密な層が炉壁の近くに形成する傾向にある。
この層は壁を通したガスの導入を妨げる。流動床炉にお
いて、アンモニアのような注入されるアンモニウムを主
とする低減剤が壁に沿って集まった固体粒上でNOxに変
化する可能性がまたある。
米国特許第4,181,705号は、流動化と燃焼に使用する
燃料および空気と共に、流動床燃焼系においてアンモニ
アまたはアンモニア放出化合物の流動床への導入を提案
している。しかしながら、この方法においては、アンモ
ニアが燃焼過程中に生成する窒素酸化物と接触する前
に、温度が高すぎて、その結果アンモニアの酸化または
解離の危険がある。
燃料および空気と共に、流動床燃焼系においてアンモニ
アまたはアンモニア放出化合物の流動床への導入を提案
している。しかしながら、この方法においては、アンモ
ニアが燃焼過程中に生成する窒素酸化物と接触する前
に、温度が高すぎて、その結果アンモニアの酸化または
解離の危険がある。
米国特許第4,115,515号はアンモニアを導入するた
め、隔置した穴またはノズルの付いた複数個の別々のマ
ニホールド（多岐管）および管状注入器の構造体を煙道
ガス通路内の異なる場所に配列することにより、NOx放
出を低減することを教える。そのため、アンモニアの注
入のため実際に使われる特定の場所は、適切な温度でア
ンモニアを注入し、且つ高すぎる温度においてアンモニ
アの解離を妨ぐため異なる場所でのガス温度を測定して
決める必要がある。しかしながら、同じ理由でマニホー
ルド、管状注入器およびノズルを別々に断熱するかまた
は水冷することも必要である。ノズルはアンモニアをガ
ス通路に対して直接に向流として向けるように、注入器
に配置される。ガス通路の全断面積、例えば炉の運搬部
分または出口に、アンモニアとガスとの十分な混合を確
保するため、ノズルを点在させる必要がある。
め、隔置した穴またはノズルの付いた複数個の別々のマ
ニホールド（多岐管）および管状注入器の構造体を煙道
ガス通路内の異なる場所に配列することにより、NOx放
出を低減することを教える。そのため、アンモニアの注
入のため実際に使われる特定の場所は、適切な温度でア
ンモニアを注入し、且つ高すぎる温度においてアンモニ
アの解離を妨ぐため異なる場所でのガス温度を測定して
決める必要がある。しかしながら、同じ理由でマニホー
ルド、管状注入器およびノズルを別々に断熱するかまた
は水冷することも必要である。ノズルはアンモニアをガ
ス通路に対して直接に向流として向けるように、注入器
に配置される。ガス通路の全断面積、例えば炉の運搬部
分または出口に、アンモニアとガスとの十分な混合を確
保するため、ノズルを点在させる必要がある。
異なる場所で高温ガスの流炉を横切って、多くのノズ
ルによって低減剤を注入するための複数の手段は、複数
個の付加した障害物をガス通路にもたらし、これは障害
物が場所を占有するので一般に避けるべきであり、また
ガス流に対して影響が有り、且つ時々清浄にする必要が
ある。
ルによって低減剤を注入するための複数の手段は、複数
個の付加した障害物をガス通路にもたらし、これは障害
物が場所を占有するので一般に避けるべきであり、また
ガス流に対して影響が有り、且つ時々清浄にする必要が
ある。
これまで低減剤を注入するための手段の位置決めに対
する単純で永続性のある解決法は与えられていない。特
に、炉内で低減剤の注入のため改良された単純な解決法
を見い出し、且つ注入時低減剤の十分な冷却をおこなう
ための必要性がある。
する単純で永続性のある解決法は与えられていない。特
に、炉内で低減剤の注入のため改良された単純な解決法
を見い出し、且つ注入時低減剤の十分な冷却をおこなう
ための必要性がある。
本発明の要約 燃焼過程において大気中への窒素酸化物の放出を低減
させる方法と装置を設けて、効率的な低減が達成され、
且つ前述のように以前から既知の方法の欠点が克服され
るのが本発明の目的である。
させる方法と装置を設けて、効率的な低減が達成され、
且つ前述のように以前から既知の方法の欠点が克服され
るのが本発明の目的である。
最適な温度で低減剤を炉内の高温ガスへ導入するため
の解決法を設けることが本発明のより具体的な目的であ
る。
の解決法を設けることが本発明のより具体的な目的であ
る。
更に、低減剤を炉内の燃焼ガスへ効率的に混合するた
めの解決法を設けることが本発明の目的である。
めの解決法を設けることが本発明の目的である。
また、低減剤を均一にガス流に導入するため、より場
所を占有しない装置を設けることが本発明の目的であ
る。
所を占有しない装置を設けることが本発明の目的であ
る。
また更に、NOx放出のため改良した低減設備をもつ流
動床蒸気発生ボイラ用システムを設けることが本発明の
目的である。
動床蒸気発生ボイラ用システムを設けることが本発明の
目的である。
本発明のこれらのまた他の目的は、内部の伝熱表面に
配置される注入手段を通して、低減剤を炉内へ導入する
ための方法と装置を設けることにより達成される。低減
剤の導入において、低減剤の温度を十分に低い温度レベ
ルに保つ伝熱表面はすぐれた基部（base）を設けて、そ
こから低減剤が炉内の上向ガス流と効率的に混合され
る。
配置される注入手段を通して、低減剤を炉内へ導入する
ための方法と装置を設けることにより達成される。低減
剤の導入において、低減剤の温度を十分に低い温度レベ
ルに保つ伝熱表面はすぐれた基部（base）を設けて、そ
こから低減剤が炉内の上向ガス流と効率的に混合され
る。
本発明による方法と装置は、固体の流動床をもつ炉を
有する燃焼装置において、炭素質燃料の燃焼により生成
する煙道ガス中の窒素酸化物の濃度を低減させるために
使用してもよく、それにより前記炉において、 （ａ）燃焼反応が維持されて、窒素酸化物を含む高温ガ
スの生成を生じ、この高温ガスは炉内で主に上向きに流
れ、 （ｂ）内部の伝熱表面が炉内の高温ガスと固形物から熱
を取り出すため炉内に設けられ、 （ｃ）窒素酸化物の低減剤が高温ガス中の窒素酸化物の
濃度を低減させるため炉内へ導入され、および （ｄ）煙導ガスが炉から放出される。
有する燃焼装置において、炭素質燃料の燃焼により生成
する煙道ガス中の窒素酸化物の濃度を低減させるために
使用してもよく、それにより前記炉において、 （ａ）燃焼反応が維持されて、窒素酸化物を含む高温ガ
スの生成を生じ、この高温ガスは炉内で主に上向きに流
れ、 （ｂ）内部の伝熱表面が炉内の高温ガスと固形物から熱
を取り出すため炉内に設けられ、 （ｃ）窒素酸化物の低減剤が高温ガス中の窒素酸化物の
濃度を低減させるため炉内へ導入され、および （ｄ）煙導ガスが炉から放出される。
低減剤は内部の伝熱表面内に配置される注入手段を通し
て炉内へ注入され、それにより低減剤の温度をその導入
時において十分に低い温度レベル、例えば100℃から600
℃に保ち、且つ主に上向流高温ガスと低減剤を効率的に
混合する。炉内へ窒素酸化物の低減剤を導入する手段
は、内部の伝熱表面に一体化されて接続される。
て炉内へ注入され、それにより低減剤の温度をその導入
時において十分に低い温度レベル、例えば100℃から600
℃に保ち、且つ主に上向流高温ガスと低減剤を効率的に
混合する。炉内へ窒素酸化物の低減剤を導入する手段
は、内部の伝熱表面に一体化されて接続される。
本発明による蒸気発生ボイラは、炉内へ窒素酸化物の
低減剤を導入するための手段をもつ内部の伝熱表面を有
する炉を含む。
低減剤を導入するための手段をもつ内部の伝熱表面を有
する炉を含む。
本発明において、“内部の伝熱表面”という術語は、
炉のガス空間内に配備される伝熱表面に使われる。本発
明の好ましい実施例によれば、伝熱表面は少なくとも３
つの側面、好ましくは４つの側面即ち全ての側面におい
て、主に上向流高温ガスにより囲まれる。
炉のガス空間内に配備される伝熱表面に使われる。本発
明の好ましい実施例によれば、伝熱表面は少なくとも３
つの側面、好ましくは４つの側面即ち全ての側面におい
て、主に上向流高温ガスにより囲まれる。
本発明の第１の好ましい典型的な実施例によれば、内
部の伝熱表面は少なくとも１つのオメガパネル（omega
panel）を含む。オメガパネルは主として平面壁パネル
を設けるため、互いの頂部に積み重ねて一緒に溶接され
る平行な蒸気管から形成される。オメガパネル内の管壁
は典型的には主として正方形または矩形の断面を有し、
オメガパネルの平面壁を形成するため、少なくとも２つ
の反対側の外側の側面は平行かつ平面である。断面の他
の２つの向かい合う外側の側面、即ち管の接続する側面
は、２つの隣接する管がこれらの接続する側面により、
例えば溶接により接続されるように形成される。
部の伝熱表面は少なくとも１つのオメガパネル（omega
panel）を含む。オメガパネルは主として平面壁パネル
を設けるため、互いの頂部に積み重ねて一緒に溶接され
る平行な蒸気管から形成される。オメガパネル内の管壁
は典型的には主として正方形または矩形の断面を有し、
オメガパネルの平面壁を形成するため、少なくとも２つ
の反対側の外側の側面は平行かつ平面である。断面の他
の２つの向かい合う外側の側面、即ち管の接続する側面
は、２つの隣接する管がこれらの接続する側面により、
例えば溶接により接続されるように形成される。
オメガパネル内の管は、通常この接続する側面の中間
において、管と平行な溝を有する。これらの溝は２つの
管を接続する時、その間に空所即ち中空の空間を形成
し、この溝は管と平行となる。
において、管と平行な溝を有する。これらの溝は２つの
管を接続する時、その間に空所即ち中空の空間を形成
し、この溝は管と平行となる。
本発明は一つの実施例によれば、低減剤を炉内へ導入
する手段は、低減剤の供給溝をパネル内の２つの管の間
の少なくとも１つの空所即ち中空の空間に設けることに
より、オメガパネルの構造体の中に一体化してもよい。
供給溝は中空の空間内に挿入される別々の管またはパイ
プを含めてもよい。代って、中空の空間自体はいくつか
の適用例においては供給溝を形成してもよい。
する手段は、低減剤の供給溝をパネル内の２つの管の間
の少なくとも１つの空所即ち中空の空間に設けることに
より、オメガパネルの構造体の中に一体化してもよい。
供給溝は中空の空間内に挿入される別々の管またはパイ
プを含めてもよい。代って、中空の空間自体はいくつか
の適用例においては供給溝を形成してもよい。
供給溝または中空の空間から低減剤を炉中へ注入する
ため、ノズル、穴または開口部は、好ましくは２つの接
続された管の間の溶接物内に設けてもよい。
ため、ノズル、穴または開口部は、好ましくは２つの接
続された管の間の溶接物内に設けてもよい。
オメガパネルは典型的には炉の上部に取付けられ、炉
室を通って最初の壁から反対の壁へ延在する。一方が他
方の頂部に積み重ねられた平行な管から形成されるオメ
ガパネルは、典型的には壁および又は炉の外側にある他
の支持手段により支持され、管の端部は壁を通って炉の
外側へ延在する。このためオメガパネルは主として平ら
な垂直側壁を有する内部隔壁を形成する。
室を通って最初の壁から反対の壁へ延在する。一方が他
方の頂部に積み重ねられた平行な管から形成されるオメ
ガパネルは、典型的には壁および又は炉の外側にある他
の支持手段により支持され、管の端部は壁を通って炉の
外側へ延在する。このためオメガパネルは主として平ら
な垂直側壁を有する内部隔壁を形成する。
好ましくは、複数個のノズルがオメガパネルの各々の
平らな垂直面に設けられる。ノズルは垂直および又は水
平な列にして配置してもよいが、好ましくは、注入の不
必要な重複を防ぐやり方でパネル上にわたって分散され
る。典型的には、１つの水平列にあるノズルは互いに約
200mmから1500mmの間隔に、典型的には500mmから1200mm
の間隔に位置し、且つ連続する水平列は約100mmから500
mmの間隔に位置する。更に、オメガパネルは上部側と下
部側各々に１つのノズル列を有する。このような上部ま
たは下部ノズルはパネルの上部および又は下部の端部ま
たは縁部において、エロージョン即ち浸食防止層中に設
けられる。
平らな垂直面に設けられる。ノズルは垂直および又は水
平な列にして配置してもよいが、好ましくは、注入の不
必要な重複を防ぐやり方でパネル上にわたって分散され
る。典型的には、１つの水平列にあるノズルは互いに約
200mmから1500mmの間隔に、典型的には500mmから1200mm
の間隔に位置し、且つ連続する水平列は約100mmから500
mmの間隔に位置する。更に、オメガパネルは上部側と下
部側各々に１つのノズル列を有する。このような上部ま
たは下部ノズルはパネルの上部および又は下部の端部ま
たは縁部において、エロージョン即ち浸食防止層中に設
けられる。
通常、１つが一方の頂部に接続される水平管の列から
形成される少なくとも２つの垂直なオメガパネルは、炉
内に設けられ、このパネルは例えば炉正面壁から背部壁
へ延在する。２つまたはこれより多いオメガパネルは、
炉内において互いに頂部で、即ち異なる垂直レベルで配
置してもよい。又、２つまたはこれより多い平行なオメ
ガパネルは互いに間隔をおいて同じ垂直レベルに配置し
てもよい。
形成される少なくとも２つの垂直なオメガパネルは、炉
内に設けられ、このパネルは例えば炉正面壁から背部壁
へ延在する。２つまたはこれより多いオメガパネルは、
炉内において互いに頂部で、即ち異なる垂直レベルで配
置してもよい。又、２つまたはこれより多い平行なオメ
ガパネルは互いに間隔をおいて同じ垂直レベルに配置し
てもよい。
本発明の別の好ましい典型的な実施例によれば、内部
の伝熱表面は少なくとも一つの翼壁を含んでもよく、こ
れにより炉内へ低減剤を導入する手段が翼壁構造体へ一
体化されてもよい。
の伝熱表面は少なくとも一つの翼壁を含んでもよく、こ
れにより炉内へ低減剤を導入する手段が翼壁構造体へ一
体化されてもよい。
水管または蒸気管、例えば円形断面をもつ従来の管が
フィン（fin）により翼壁に接続され、壁状またはパネ
ル状構造体を設ける。通常、翼壁はその底部端と頂部端
により炉壁および又は天井にのみ接続される。翼壁は典
型的には炉壁に垂直に配置される。この翼壁の配置は高
温ガスを少なくとも３つの面で翼壁を通過させることに
なる。通常は、翼壁と炉の間に空間が有り、高温ガスを
炉壁に近い第４の面で翼壁を通過させる。
フィン（fin）により翼壁に接続され、壁状またはパネ
ル状構造体を設ける。通常、翼壁はその底部端と頂部端
により炉壁および又は天井にのみ接続される。翼壁は典
型的には炉壁に垂直に配置される。この翼壁の配置は高
温ガスを少なくとも３つの面で翼壁を通過させることに
なる。通常は、翼壁と炉の間に空間が有り、高温ガスを
炉壁に近い第４の面で翼壁を通過させる。
本発明によれば、低減剤を導入する手段は、低減剤用
供給パイプを翼壁の管の少なくとも一つに平行に接続す
ることにより、翼壁構造体に一体化してもよい。この供
給パイプは２つの隣接する管の間に位置してもよく、恐
らくこの管を接続するフィンの一部を代用する。それか
ら、開口部またはノズルは、炉内へ低減剤の噴流（jet
s）を注入するため、約100mmから500mmの垂直の間隔で
供給パイプに設けられる。
供給パイプを翼壁の管の少なくとも一つに平行に接続す
ることにより、翼壁構造体に一体化してもよい。この供
給パイプは２つの隣接する管の間に位置してもよく、恐
らくこの管を接続するフィンの一部を代用する。それか
ら、開口部またはノズルは、炉内へ低減剤の噴流（jet
s）を注入するため、約100mmから500mmの垂直の間隔で
供給パイプに設けられる。
本発明によれば、代わりにまたは追加した低減剤用供
給パイプは、いくつかの管かまたは全ての管の内側に設
けてもよい。低減剤を導入するための注入手段を翼壁の
端部または縁部の管と接続するとき、この設計は特に適
切である。それから供給パイプは前記パイプと前記管各
々の接続表面に沿って管の内部壁に接続される。このパ
イプから低減剤を炉内へ注入するため、開口部がこのパ
イプと接続表面を通る管壁を通って設けられる。翼壁の
第１の縁部管内へ挿入される供給パイプは、この管が炉
の中心域の中程に延在していて、炉内の中心部分に更に
近い翼壁の主な平面と平行な方向に低減剤を注入するた
め使用されてもよい。
給パイプは、いくつかの管かまたは全ての管の内側に設
けてもよい。低減剤を導入するための注入手段を翼壁の
端部または縁部の管と接続するとき、この設計は特に適
切である。それから供給パイプは前記パイプと前記管各
々の接続表面に沿って管の内部壁に接続される。このパ
イプから低減剤を炉内へ注入するため、開口部がこのパ
イプと接続表面を通る管壁を通って設けられる。翼壁の
第１の縁部管内へ挿入される供給パイプは、この管が炉
の中心域の中程に延在していて、炉内の中心部分に更に
近い翼壁の主な平面と平行な方向に低減剤を注入するた
め使用されてもよい。
上記指摘のように、本発明は特に循環流動床タイプの
蒸気発生ボイラからの燃焼ガスを浄化する改善された方
法を提供する。このようなボイラは典型的には蒸発する
水／蒸気管壁から作られる反応室即ち炉を含む。反応室
は、付加の熱を反応室から引き出すため、更に内部の伝
熱部材を含む。更に、煙道ガスの運搬部分が反応室に作
動に関し接続される。蒸気発生と燃焼ガスの浄化は次の
諸段階、即ち −窒素酸化物を含む高温ガスの生成を生じる反応室内の
燃焼反応を維持すること、 −伝熱媒体のための管を含む管壁と内部の伝熱部材によ
り、反応室内の高温ガスと固形物から熱を回収するこ
と、 −伝熱部材の構造体に一体化される注入手段内のノズル
を通して注入される低減剤に高温ガスを接触させること
により、同時に窒素酸化物を低減させること、および −高温煙道ガスを反応室から放出し、且つ煙道ガス運搬
部分に導くことの諸段階を有する。
蒸気発生ボイラからの燃焼ガスを浄化する改善された方
法を提供する。このようなボイラは典型的には蒸発する
水／蒸気管壁から作られる反応室即ち炉を含む。反応室
は、付加の熱を反応室から引き出すため、更に内部の伝
熱部材を含む。更に、煙道ガスの運搬部分が反応室に作
動に関し接続される。蒸気発生と燃焼ガスの浄化は次の
諸段階、即ち −窒素酸化物を含む高温ガスの生成を生じる反応室内の
燃焼反応を維持すること、 −伝熱媒体のための管を含む管壁と内部の伝熱部材によ
り、反応室内の高温ガスと固形物から熱を回収するこ
と、 −伝熱部材の構造体に一体化される注入手段内のノズル
を通して注入される低減剤に高温ガスを接触させること
により、同時に窒素酸化物を低減させること、および −高温煙道ガスを反応室から放出し、且つ煙道ガス運搬
部分に導くことの諸段階を有する。
本発明の利点の一つは、低減剤の注入手段を伝熱部材
と一体化することにより、低減材注入のための簡単で耐
久性のある構造体が得られることである。高温ガス通路
において障害を形成するどんな追加の複雑な場所を取る
構造物も必要としない。更なる利点は、冷却される構造
体が低減剤の解離を防ぐことである。
と一体化することにより、低減材注入のための簡単で耐
久性のある構造体が得られることである。高温ガス通路
において障害を形成するどんな追加の複雑な場所を取る
構造物も必要としない。更なる利点は、冷却される構造
体が低減剤の解離を防ぐことである。
更に別の利点は、炉内へ深く浸透し、且つ主な高温ガ
ス流の全断面積を実質的におおう噴流を設けるように、
複数個のノズルまたは穴が用意に位置決めできるので、
本発明による方法と装置は、高温ガスと低減剤の十分な
混合が達成できることを保証していることである。
ス流の全断面積を実質的におおう噴流を設けるように、
複数個のノズルまたは穴が用意に位置決めできるので、
本発明による方法と装置は、高温ガスと低減剤の十分な
混合が達成できることを保証していることである。
低減剤は２つの水平方向と２つの垂直方向で、オメガ
パネルのほぼ全ての面の回りで導入されてもよい。翼壁
は少なくとも３つの面から効率的な導入を与える。好ま
しくは、注入ノズルの少なくとも90％は低減剤を水平
に、且つ主なガス流に垂直に注入するように配置され
る。更に、低減剤を導入するノズルは、噴流の全水平投
射が炉の水平断面の所定の部分をおおうように配置して
もよい。更に、最も好ましくは、低減剤の少なくのも90
％は炉の中心域へ、即ち隣接する炉壁から少なくとも20
0mmの間隔で、好ましくは300mmより大きな距離で導入さ
れるべきである。
パネルのほぼ全ての面の回りで導入されてもよい。翼壁
は少なくとも３つの面から効率的な導入を与える。好ま
しくは、注入ノズルの少なくとも90％は低減剤を水平
に、且つ主なガス流に垂直に注入するように配置され
る。更に、低減剤を導入するノズルは、噴流の全水平投
射が炉の水平断面の所定の部分をおおうように配置して
もよい。更に、最も好ましくは、低減剤の少なくのも90
％は炉の中心域へ、即ち隣接する炉壁から少なくとも20
0mmの間隔で、好ましくは300mmより大きな距離で導入さ
れるべきである。
低負荷条件においてさえ、十分な保持時間という更な
る利点が高温ガス流の初期の段階で、内部の伝熱表面に
位置した即ち反応室内に位置した注入手段を使用するこ
とにより得られる。
る利点が高温ガス流の初期の段階で、内部の伝熱表面に
位置した即ち反応室内に位置した注入手段を使用するこ
とにより得られる。
本発明の一つの見地によれば、アンモニア、尿素また
はアンモニア前駆物質（precursor）のようなNOx低減剤
が、アンモニアを使用する時は700℃を越え、好ましく
は800℃から1000℃の間の最適温度で反応室、即ち炉内
の高温燃焼ガス中に注入される。これは高温ガス中の窒
素酸化物の非触媒による低減をもたらす。
はアンモニア前駆物質（precursor）のようなNOx低減剤
が、アンモニアを使用する時は700℃を越え、好ましく
は800℃から1000℃の間の最適温度で反応室、即ち炉内
の高温燃焼ガス中に注入される。これは高温ガス中の窒
素酸化物の非触媒による低減をもたらす。
今記述した非触媒によるNOx低減段階に加えて、高温
ガスの温度が例えば175〜600℃に、好ましくは250〜500
℃に減少した場所において、例えば運搬部分内の炉の下
流で、窒素酸化物の触媒による低減の第２の低減段階が
あり得る。
ガスの温度が例えば175〜600℃に、好ましくは250〜500
℃に減少した場所において、例えば運搬部分内の炉の下
流で、窒素酸化物の触媒による低減の第２の低減段階が
あり得る。
ボイラ伝熱表面内の様々な場所における注入場所は、
プラントの蒸気発生負荷によって選択してもよく、従っ
て十分に低い注入温度とアンモニアの十分な保持時間
が、蒸気発生ボイラ装置のあらゆる操業条件において維
持されることを確実にする。本発明によって反応室内の
オメガ管パネルまたは翼壁パネルに一体化される低減剤
の注入手段は、反応室の下流で、他の可能な注入場所に
おける温度が低すぎる時、低負荷条件では特に有利であ
る。
プラントの蒸気発生負荷によって選択してもよく、従っ
て十分に低い注入温度とアンモニアの十分な保持時間
が、蒸気発生ボイラ装置のあらゆる操業条件において維
持されることを確実にする。本発明によって反応室内の
オメガ管パネルまたは翼壁パネルに一体化される低減剤
の注入手段は、反応室の下流で、他の可能な注入場所に
おける温度が低すぎる時、低負荷条件では特に有利であ
る。
どんな既知の窒素低減剤も本発明に関連して利用して
もよいと理解されるべきであるが、好ましくは低減剤は
本質的にアミン含有剤、アンモニア、尿素またはアンモ
ニア生成前駆物質から成るグループから選択される。
もよいと理解されるべきであるが、好ましくは低減剤は
本質的にアミン含有剤、アンモニア、尿素またはアンモ
ニア生成前駆物質から成るグループから選択される。
本発明は固体燃料、スラッジ（sludges）、ガス状の
燃料または同様なものを含む、実質的にいかなる可燃性
の燃料の反応から発散する高温ガス中の窒素酸化物の含
有量を低減するための方法と装置に適用してもよい。
燃料または同様なものを含む、実質的にいかなる可燃性
の燃料の反応から発散する高温ガス中の窒素酸化物の含
有量を低減するための方法と装置に適用してもよい。
図面の簡単な説明 本発明の上記の他の目的、特徴および利点は、添付図
を参照して以下の説明からより明白となる。ここで、 図１は本発明によるNOx低減設備を含む蒸気発生用循
環流動床ボイラの概略の垂直断面図である。
を参照して以下の説明からより明白となる。ここで、 図１は本発明によるNOx低減設備を含む蒸気発生用循
環流動床ボイラの概略の垂直断面図である。
図2aは本発明による翼壁構造体の拡大部分図である。
図2bは本発明による別の翼壁構造体の拡大部分図であ
る。
る。
図3aは本発明によるオメガパネル管の積み重ね（ban
k）の頂部から見た概略の透視図である。
k）の頂部から見た概略の透視図である。
図3bはオメガ管パネルの拡大断面図である。
本発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施例は図１に示され、これは蒸気
発生ボイラ10を描く。この蒸気発生ボイラは、その中に
固体粒子の高速流動床を有する反応室即ち炉11を備えた
循環流動床燃焼器である。粒子分離器12は排出された固
体の炉床材料を煙道ガスから分離するため、出口13を介
して炉11の上部へ接続される。戻りダクト14は分離され
た炉床材料の循環のため、分離器を炉の下部と接続す
る。運搬部分15は粒子分離器12のガス出口に接続され
る。内部の伝熱表面16,16′および17は、炉の中での蒸
気発生のため炉内に位置する。
発生ボイラ10を描く。この蒸気発生ボイラは、その中に
固体粒子の高速流動床を有する反応室即ち炉11を備えた
循環流動床燃焼器である。粒子分離器12は排出された固
体の炉床材料を煙道ガスから分離するため、出口13を介
して炉11の上部へ接続される。戻りダクト14は分離され
た炉床材料の循環のため、分離器を炉の下部と接続す
る。運搬部分15は粒子分離器12のガス出口に接続され
る。内部の伝熱表面16,16′および17は、炉の中での蒸
気発生のため炉内に位置する。
炭素質燃料のような可燃性の材料、砂のような非可燃
性材料、可能な添加剤および循環される材料が、一次空
気及び二次空気と同様に可燃材料の燃焼のため炉内へ導
入される。格子18と羽口20により示される、流動化ガス
を導入する手段は、反応室内の固体粒子床の高速流動化
のため炉底に設けられる。反応質のガス出口13は、反応
室からの煙道ガス中に巻き込まれた煙道ガスと固体粒子
を排出するために、反応炉11の最上部に設けられる。固
体粒子は粒子分離器12において排出煙道ガスから分離さ
れ、且つ浄化されたガスは運搬部分15へ排出される。煙
道ガスから分離された固体粒子は戻りダクト14を通って
反応炉11へ従来の方法で再循環される。
性材料、可能な添加剤および循環される材料が、一次空
気及び二次空気と同様に可燃材料の燃焼のため炉内へ導
入される。格子18と羽口20により示される、流動化ガス
を導入する手段は、反応室内の固体粒子床の高速流動化
のため炉底に設けられる。反応質のガス出口13は、反応
室からの煙道ガス中に巻き込まれた煙道ガスと固体粒子
を排出するために、反応炉11の最上部に設けられる。固
体粒子は粒子分離器12において排出煙道ガスから分離さ
れ、且つ浄化されたガスは運搬部分15へ排出される。煙
道ガスから分離された固体粒子は戻りダクト14を通って
反応炉11へ従来の方法で再循環される。
高温燃焼ガス並びに伴出される固体粒子の流れは、矢
印22で表すように、反応室即ち、炉11の底部から上部に
おける出口13へ上昇する。いくらかの固体粒子は反応炉
内のガスから既に分離され、矢印28で表すように主とし
て反応室の壁24,26に沿って下方に落下する。
印22で表すように、反応室即ち、炉11の底部から上部に
おける出口13へ上昇する。いくらかの固体粒子は反応炉
内のガスから既に分離され、矢印28で表すように主とし
て反応室の壁24,26に沿って下方に落下する。
反応室壁24,26の上部部分は、好ましくは蒸発する蒸
気発生表面の役をするいわゆる膜タイプの管壁である。
この壁の最上部は耐火煉瓦張りされる。更に、蒸気発生
ボイラは通常、追加の蒸発器、過熱器および再熱器のよ
うな異なるタイプの伝熱表面を含むが、これらは反応室
自体および又は運搬部分に設けられてもよく、また粒子
分離器または戻りダクト内に設けられてもよい。
気発生表面の役をするいわゆる膜タイプの管壁である。
この壁の最上部は耐火煉瓦張りされる。更に、蒸気発生
ボイラは通常、追加の蒸発器、過熱器および再熱器のよ
うな異なるタイプの伝熱表面を含むが、これらは反応室
自体および又は運搬部分に設けられてもよく、また粒子
分離器または戻りダクト内に設けられてもよい。
図１は反応室内の２つのタイプの内部伝熱表面、いわ
ゆるオメガ管パネル16,16′及び翼壁管パネル17を例示
する。このパネルは、この伝熱表面を通って連続して流
れる高温ガス／固体の浮遊物を有する、高速流動床炉に
おける苛酷な条件に耐えられるように設計された特殊な
構造体である。
ゆるオメガ管パネル16,16′及び翼壁管パネル17を例示
する。このパネルは、この伝熱表面を通って連続して流
れる高温ガス／固体の浮遊物を有する、高速流動床炉に
おける苛酷な条件に耐えられるように設計された特殊な
構造体である。
高温煙道ガスの窒素酸化物含有量を低減するため、低
減剤好ましくはNH3が700℃を越える温度で好ましくは80
0℃から1000℃の温度で高温ガス中に注入される。この
ような温度においてNOxとNH3との間の低減反応が非触媒
によって起こり、従って場所を取る別の多量の触媒は必
要としない。
減剤好ましくはNH3が700℃を越える温度で好ましくは80
0℃から1000℃の温度で高温ガス中に注入される。この
ような温度においてNOxとNH3との間の低減反応が非触媒
によって起こり、従って場所を取る別の多量の触媒は必
要としない。
図１はオメガ管パネル16,16′及び翼壁管パネル17に
一体化された、窒素酸化物の低減剤を導入するための手
段30,30′および32を例示する。注入手段30,30′は製図
の便宜上、垂直に上方と下方に低減剤を導入するものと
してのみここに示す。ノズルは好ましくは低減剤を主に
水平方向に導入する。図１に示すように、反応室内の伝
熱構造体に、窒素酸化物の低減剤を注入するための手段
30′,30′および32を一体化させる主な利点は、小型で
耐久性のある冷却された構造体を得ることであり、十分
な（十分高い）温度における注入を確保し、且つ低減剤
の十分な（十分長い）保持時間を確保する。注入手段の
冷却は高温での低減剤の解離を防ぐため必要である。
一体化された、窒素酸化物の低減剤を導入するための手
段30,30′および32を例示する。注入手段30,30′は製図
の便宜上、垂直に上方と下方に低減剤を導入するものと
してのみここに示す。ノズルは好ましくは低減剤を主に
水平方向に導入する。図１に示すように、反応室内の伝
熱構造体に、窒素酸化物の低減剤を注入するための手段
30′,30′および32を一体化させる主な利点は、小型で
耐久性のある冷却された構造体を得ることであり、十分
な（十分高い）温度における注入を確保し、且つ低減剤
の十分な（十分長い）保持時間を確保する。注入手段の
冷却は高温での低減剤の解離を防ぐため必要である。
内部の伝熱表面16,16′および17を通って、主なる上
向ガス流22中への低減剤の注入は、炉壁内のノズルを通
して注入される低減剤と比較して、またガスと低減剤の
一層よい混合を与える。壁に沿った固体材料の多量の流
れ28は低減剤が炉内深く浸透するのを防ぐ。
向ガス流22中への低減剤の注入は、炉壁内のノズルを通
して注入される低減剤と比較して、またガスと低減剤の
一層よい混合を与える。壁に沿った固体材料の多量の流
れ28は低減剤が炉内深く浸透するのを防ぐ。
図2aと図2bは低減剤の注入手段の基礎として、翼壁管
パネルを使用する時の本発明を実現する２つの方法を示
す。図2aは一部分断面にした翼壁管パネル17の一部の拡
大図を示す。翼壁管パネル17は板状の構造体を形成する
ため、並んで接続される平行な水管または蒸気管34から
構成される。隣接する管は平らな金属板、いわゆるフィ
ン36により接続される。このフィンは鋼構造体を設ける
ため隣接する管に溶接される。図１に示すように、翼壁
管パネル17はこの下部端部において炉の正面壁24に接続
され、その結果翼壁の下部部分38は炉内へ約１から2mの
ある距離を突き出ており、ここでは管は主に水平であ
る。翼壁管パネルの上部部分40は上向きとなり、長い垂
直パネルを形成して、この部分の管は主に垂直である。
翼壁パネルの垂直部分は上方に天井42を通って反応室外
へ延在し、蒸気サイクルの残部へ、例えば蒸気ドラム
（図示せず）へ、接続される。
パネルを使用する時の本発明を実現する２つの方法を示
す。図2aは一部分断面にした翼壁管パネル17の一部の拡
大図を示す。翼壁管パネル17は板状の構造体を形成する
ため、並んで接続される平行な水管または蒸気管34から
構成される。隣接する管は平らな金属板、いわゆるフィ
ン36により接続される。このフィンは鋼構造体を設ける
ため隣接する管に溶接される。図１に示すように、翼壁
管パネル17はこの下部端部において炉の正面壁24に接続
され、その結果翼壁の下部部分38は炉内へ約１から2mの
ある距離を突き出ており、ここでは管は主に水平であ
る。翼壁管パネルの上部部分40は上向きとなり、長い垂
直パネルを形成して、この部分の管は主に垂直である。
翼壁パネルの垂直部分は上方に天井42を通って反応室外
へ延在し、蒸気サイクルの残部へ、例えば蒸気ドラム
（図示せず）へ、接続される。
図2aは２つの管34と34″の間のフィンの一部が、低減
剤用供給パイプ44と取り替えられている実例を示す。供
給パイプ44はパイプに沿って互いに隔置されたノズル46
を有し、この手段により低減剤の水平噴射が翼壁の面の
法線に主に平行で炉内へ注入可能となる。
剤用供給パイプ44と取り替えられている実例を示す。供
給パイプ44はパイプに沿って互いに隔置されたノズル46
を有し、この手段により低減剤の水平噴射が翼壁の面の
法線に主に平行で炉内へ注入可能となる。
図2bは低減剤の供給パイプ48が、翼壁管パネルの縁に
おいて第１のまたは端部の管34″内に位置決めされる実
例を示す。供給パイプ48の外側の周辺壁は管34の内壁
に接線方向に接続される。ノズル50は、供給パイプから
水平に且つ翼壁の面内で低減剤を炉内へ注入するため、
パイプ48と管34の接続面を通って設けられる。
おいて第１のまたは端部の管34″内に位置決めされる実
例を示す。供給パイプ48の外側の周辺壁は管34の内壁
に接線方向に接続される。ノズル50は、供給パイプから
水平に且つ翼壁の面内で低減剤を炉内へ注入するため、
パイプ48と管34の接続面を通って設けられる。
図3aは低減剤注入のための手段と一体化して接続され
るのに適切なオメガパネル16,16′および16″を示す。
注入ノズル52がこのパネルの面に垂直に低減剤の水平噴
流の注入のため図3aに示される。更に、低減剤を垂直に
上方54と下向56に注入するノズル54と56を示す。
るのに適切なオメガパネル16,16′および16″を示す。
注入ノズル52がこのパネルの面に垂直に低減剤の水平噴
流の注入のため図3aに示される。更に、低減剤を垂直に
上方54と下向56に注入するノズル54と56を示す。
図3bに見られるように、オメガ管パネルは特別に成形
された管58,60から作られ、この管は一緒に溶接された
時パネル構造体を形成し、これは実質的に一様なまたは
平らな壁となり、２つの反対側の平らな側面62,64を有
する。管58,60の断面は主に正方形または矩形であり、
且つ各管の少なくとも２つの反対側の側面66,68は、オ
メガパネルの平らな壁62,64を形成するため平らであ
る。この技術により、一つの構造体を作ることができ、
これは非常に浸食性のある条件、例えばこのパネルが高
速の流動床ボイラの反応室内の主たるガス流を横切って
置かれる時生じる条件に耐えるのに十分な耐久性を備え
る。
された管58,60から作られ、この管は一緒に溶接された
時パネル構造体を形成し、これは実質的に一様なまたは
平らな壁となり、２つの反対側の平らな側面62,64を有
する。管58,60の断面は主に正方形または矩形であり、
且つ各管の少なくとも２つの反対側の側面66,68は、オ
メガパネルの平らな壁62,64を形成するため平らであ
る。この技術により、一つの構造体を作ることができ、
これは非常に浸食性のある条件、例えばこのパネルが高
速の流動床ボイラの反応室内の主たるガス流を横切って
置かれる時生じる条件に耐えるのに十分な耐久性を備え
る。
図3bに例示される本発明の典型的な実施例によれば、
予備の空所70が溶接物71により接続される隣接するオメ
ガ管58,60の各対の間に形成される。これらの空所は低
減剤用供給パイプラインとして使用してもよい。一組み
の低減剤の噴流を設けるため、一組みの適切な寸法の開
口部またはノズル52が隣接するオメガ管の間の溶接物内
に作られる。図3aに示すようにオメガ管パネルは、その
平らな側面が垂直であるように反応室内に位置してもよ
い。従って、開口部または溶接物内のノズル52は、主に
低減剤の水平噴流を設ける。これらのノズルはオメガ管
パネルの側面に沿って主に垂直方向に流れるガス流に実
質的に垂直に低減剤の噴流を設ける。
予備の空所70が溶接物71により接続される隣接するオメ
ガ管58,60の各対の間に形成される。これらの空所は低
減剤用供給パイプラインとして使用してもよい。一組み
の低減剤の噴流を設けるため、一組みの適切な寸法の開
口部またはノズル52が隣接するオメガ管の間の溶接物内
に作られる。図3aに示すようにオメガ管パネルは、その
平らな側面が垂直であるように反応室内に位置してもよ
い。従って、開口部または溶接物内のノズル52は、主に
低減剤の水平噴流を設ける。これらのノズルはオメガ管
パネルの側面に沿って主に垂直方向に流れるガス流に実
質的に垂直に低減剤の噴流を設ける。
オメガ管パネルで浸食力により生じる損傷は、この上
部端部と下部端部で最大なので、通常この端部は保護物
（shields）72により保護される。浸食保護物と最後の
オメガ管との間の空所74は、また低減剤の供給パイプラ
インとして使用してもよい。それからこの保護物を通る
開口部またはノズル54,56は、オメガパネルから垂直に
上向きと下向きの噴流を設ける。
部端部と下部端部で最大なので、通常この端部は保護物
（shields）72により保護される。浸食保護物と最後の
オメガ管との間の空所74は、また低減剤の供給パイプラ
インとして使用してもよい。それからこの保護物を通る
開口部またはノズル54,56は、オメガパネルから垂直に
上向きと下向きの噴流を設ける。
開口部またはノズル52は図3aに示すようにオメガパネ
ルにおいて水平と垂直の列に配置してもよい。全ての操
作条件での低減剤の注入のため正確な温度レベルを選
び、且つガス流の噴流により所定の水平カバー範囲を確
保するのを可能にする必要性によって、開口部またはノ
ズル間の間隔を選んでよい。
ルにおいて水平と垂直の列に配置してもよい。全ての操
作条件での低減剤の注入のため正確な温度レベルを選
び、且つガス流の噴流により所定の水平カバー範囲を確
保するのを可能にする必要性によって、開口部またはノ
ズル間の間隔を選んでよい。
低減剤を注入する手段が、反応室内の主なガス流を横
切って適切な場所に配置されることができ、従って且つ
注入手段の各々に複数個のノズルを設けることにより、
低減剤とガスとの間の十分な混合が保証される構造体を
設けているのが本発明の重要な利点である。
切って適切な場所に配置されることができ、従って且つ
注入手段の各々に複数個のノズルを設けることにより、
低減剤とガスとの間の十分な混合が保証される構造体を
設けているのが本発明の重要な利点である。
更に、反応室内の異なる場所に低減剤を注入するため
の手段を備えることにより、あらゆる操作条件において
十分低い温度で注入を行なうことができるのが本発明の
重要な利点である。
の手段を備えることにより、あらゆる操作条件において
十分低い温度で注入を行なうことができるのが本発明の
重要な利点である。
低減剤の供給ラインが高温である場合、低減剤の解離
を防ぐためこれらは冷却されねばならない。本発明は、
反応室内に在る従来の構造対の形状を実質的に変更せず
に、反応室内で低減剤を注入するための手段を配置し、
且つ冷却するための新しい解決法を設ける。
を防ぐためこれらは冷却されねばならない。本発明は、
反応室内に在る従来の構造対の形状を実質的に変更せず
に、反応室内で低減剤を注入するための手段を配置し、
且つ冷却するための新しい解決法を設ける。
蒸気発生ボイラが循環流動床燃焼器として説明された
が、本発明は汚泥または廃棄物燃焼器のような窒素酸化
物を含む高温ガス流から熱が抽出される各種の他のプロ
セスに適用してもよく、且つ低減剤用供給ラインと一体
化される伝熱表面がもし必要なら実際の燃焼室または炉
の下流に置かれてもよいと理解されるべきである。
が、本発明は汚泥または廃棄物燃焼器のような窒素酸化
物を含む高温ガス流から熱が抽出される各種の他のプロ
セスに適用してもよく、且つ低減剤用供給ラインと一体
化される伝熱表面がもし必要なら実際の燃焼室または炉
の下流に置かれてもよいと理解されるべきである。
添付の請求の範囲の精神と範囲に含まれる上記実施例
およびこれと等価な組み合わせの他の修正もまた、本発
明により包含されると理解されるべきである。
およびこれと等価な組み合わせの他の修正もまた、本発
明により包含されると理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョンク，カール アメリカ合衆国92007 カリフォルニア 州カーデイッフ バイ ザ シー，モン トゴメリイ アベニュー 2226 (72)発明者 リー，ヤム アメリカ合衆国92124 カリフォルニア 州サンデエゴ，コルテ プラヤアズテカ 11212 (56)参考文献 実開 平６−46115（ＪＰ，Ｕ) 特表 平５−507548（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 10/00 F23J 15/00
Claims (21)
- 【請求項１】固体の流動床を内部に備えた炉を有する燃
焼装置において、炭素質燃料の燃焼により生成される煙
道ガス中の窒素酸化物の濃度を低減する方法であって、 （ａ）燃焼反応が窒素酸化物を含む高温ガスの生成を生
じる炉内で維持され、該高温ガスは炉内で主に上向きに
流れ、 （ｂ）内部の伝熱表面が炉内の高温ガスと固体から熱を
抽出するため炉内に設けられ、 （ｃ）窒素酸化物の低減剤が高温ガス中の窒素酸化物の
濃度を低減させるため炉内へ導入され、および （ｄ）煙道ガスが炉から放出され、 この方法は、低減剤の導入時に低減剤の温度を十分低い
温度レベルに保つため且つ低減剤を主に上向流の高温ガ
スと効率的に混合させるため、内部の伝熱表面内に配置
された注入手段を通して炉内へ低減剤を導入することを
有する上記方法。 - 【請求項２】請求項１による方法であって、低減剤がア
ンモニア、尿素またはアンモニア生成前駆物質である上
記方法。 - 【請求項３】請求項２による方法であって、窒素酸化物
の低減剤は、窒素酸化物の非触媒による低減のため、上
向流ガスの温度が700℃を越え、好ましくは800℃から10
00℃である場所で、炉内へ導入される上記方法。 - 【請求項４】請求項２による方法であって、窒素酸化物
の低減剤は、窒素酸化物の触媒による低減のため、煙道
ガスの温度が175℃から600℃、好ましくは250℃から500
℃である場所で、炉から放出される煙道ガス中へ導入さ
れる上記方法。 - 【請求項５】請求項１による方法であって、低減剤は、
冷却された注入手段を通って炉内へ導入され、注入手段
の構造体は炉の中央部に配置されるオメガパネルまたは
翼壁のような伝熱表面の構造体に一体化される上記方
法。 - 【請求項６】請求項１による方法であって、この注入手
段から炉内への低減剤の導入時における窒素酸化物の低
減剤の温度が100℃から600℃である上記方法。 - 【請求項７】請求項１による方法であって、窒素酸化物
の低減剤が複数の噴流として導入され、その内の少なく
とも90％がガスの上向流中に主に垂直に延在するように
向けられる上記方法。 - 【請求項８】請求項１による方法であって、窒素酸化物
の低減剤が少なくとも２つの異なる垂直レベルおよび少
なくとも２つの水平に隔置された場所において複数個の
噴流として導入され、それによる隣接した噴流は互いに
200mmから1500mm、典型的には500mmから1200mmの水平距
離において、且つ連続する噴流の水平例は100mmから500
mmの垂直距離において配置される上記方法。 - 【請求項９】請求項１による方法であって、炉内へ導入
される窒素酸化物の低減剤の少なくとも90％が、隣接す
る炉壁から少なくとも200mmを越え、好ましくは300mmを
越える距離に配置される場所から低減剤を注入するため
配備される注入手段を通して、炉の出口への前で、炉の
中心部分における主たるガス上向流内へ導入される上記
方法。 - 【請求項１０】炉を含む燃焼ユニット内で生成される煙
道ガス中の窒素酸化物の濃度を低減させる装置であっ
て、 （ａ）窒素酸化物を含む高温ガスの生成を生じる炉内の
燃焼反応を維持するための手段であって、該高温ガスは
炉内で主に高温ガスの上向流を形成する該手段と、 （ｂ）高温ガスの主に上向流から熱を回収するための、
炉内にある内部の伝熱表面と、 （ｃ）高温ガス中の窒素酸化物の濃度を低減させるため
窒素酸化物の低減剤を炉内へ導入するための手段および （ｄ）炉から煙道ガスを放出する手段とを有し、 炉内へ窒素酸化物の低減剤を導入する手段は、低減剤の
導入時に低減剤の温度を十分低い温度レベルに保ち、且
つ高温ガスの上向流と低減剤を効率的に混合するため、
内部の伝熱表面に一体化して接続される上記装置。 - 【請求項１１】請求項10による装置であって、内部の伝
熱表面は、各々の２つの隣接する蒸気管の間にくぼんだ
空間即ち空所を有する主に平らな壁のパネルを設けるた
め、互いに溶接された蒸気管から形成される少なくとも
１つのオメガパネルを含み、且つ低減剤を導入する手段
は該平らな壁のパネルの構造体へ一体化され、該一体化
は、２つの隣接する蒸気管の間の該くぼんだ空間即ち空
所の少なくとも１つに低減剤の供給溝が設けられるこ
と、および低減剤の実質的に水平な噴射を該供給溝から
炉内へ注入するために少なくとも１つのノズルまたは開
口部が２つの蒸気管の間の溶接部のような接続部内に設
けられることによって、おこなわれる上記装置。 - 【請求項１２】請求項11による装置であって、複数のノ
ズルは水平な蒸気管から構成され且つ隣接する管の間に
ある複数の空所内に水平な供給溝を有するオメガパネル
内に設けられ、且つ該ノズルは少なくとも２つの異なる
垂直レベルと少なくとも２つの異なる水平に隔置された
場所において設けられ、隣接するノズルは互いに200mm
から1500mm、好ましくは500mmから1200mmの水平距離で
位置され、また連続する噴流の水平列は互いに100mmか
ら500mmの垂直距離において配置される上記装置。 - 【請求項１３】請求項11による装置であって、オメガパ
ネルがこの頂部端と底部端または縁において垂直に低減
剤を注入する追加のノズルを有する上記装置。 - 【請求項１４】請求項10による装置であって、内部の伝
熱表面は、２つの隣接する管がフィンにより接続される
ように、水管または蒸気管から形成される少なくとも１
つの翼壁を含み、且つ低減剤を導入するための手段は該
翼壁の構造体へ一体化され、該一体化は、翼壁を形成す
る管と平行な低減剤供給パイプが該管の少なくとも１つ
に接続されること、および少なくとも１つの開口部また
はノズルが、低減剤の噴流を該管から炉内へ注入するた
めに該供給パイプ内に設けられることにより、おこなわ
れる上記装置。 - 【請求項１５】請求項14による装置であって、低減剤供
給パイプがフィンにより接続される２つの隣接した管の
間に配置され、供給パイプはフィンの一部の代わりを
し、且つ２つの隣接する管を接続する上記装置。 - 【請求項１６】請求項14により装置であって、低減剤供
給パイプは、翼壁を形成する管の少なくとも１つの内部
に配置され、供給パイプは各々該パイプと該管とを接続
する表面に沿って、少なくとも一つの該管に接続され、
且つ開口部またはノズルは低減剤を供給パイプから炉内
へ注入するため、該接続する表面に沿って供給パイプと
管壁を貫通して設けられた上記装置。 - 【請求項１７】請求項14による装置であって、開口部ま
たはノズルの列をもつ少なくとも２つの供給パイプが設
けられ、隣接したノズルは互いに200mmから1500mm、好
ましくは500mmから1200mmの水平距離で配置され、且つ
連続する噴流の水平列は互いに100mmから500mmの垂直距
離で配置される上記装置。 - 【請求項１８】炭素質燃料の燃焼用の炉を有する循環流
動床型の蒸気発生ボイラであって、炉は、 （ａ）炉内の高速流動床における燃焼反応を維持するた
めの手段を有し、この燃焼反応は窒素酸化物を含む高温
ガスの生成を生じ、該高温ガスは炉内に持ち込まれるガ
スと固体粒子の主に上向流を形成し、更に該炉は、 （ｂ）炉から熱を抽出するための、炉内の高速流動床内
の内部の伝熱表面と、 （ｃ）高温ガス中の窒素酸化物の濃度を低減させるた
め、低減剤を高温ガスの上向流に注入する手段および （ｄ）炉から煙道ガスを放出するための手段とを有し、 炉内へ窒素酸化物の低減剤を導入する手段は、低減剤の
温度をその導入時に十分低い温度レベルに保ち、且つ主
にガスの上向流と低減剤を効率的に混合するため、内部
の伝熱表面に一体化して接続される上記装置。 - 【請求項１９】請求項18による蒸気発ボイラであって、
主に平行な蒸気管から作られる内部の伝熱表面が、 − 一方が他方の上にある主に同じ垂直面において、各
パネルは一つの炉壁から反対側の炉壁へ延在して位置す
る少なくとも２つのオメガパネルと、 − 実質上同じ垂直レベルで互いに水平距離をおいて、
各パネルが一つの炉壁から反対側の炉壁へ延在して位置
する少なくとも２つのオメガパネルとを含む上記蒸気発
生ボイラ。 - 【請求項２０】廃棄物派生燃料のような燃料の燃焼用炉
を有する流動床燃焼炉であって、該燃焼炉は、 （ａ）炉内の流動床における燃焼反応を維持するための
手段を有し、この燃焼反応は窒素酸化物を含む高温の煙
道ガスの生成を生じ、更に該燃焼炉は、 （ｂ）高温の煙道ガスから熱を回収するため、炉内にあ
るまたは該炉のガス通路の下流におけるガス通路にある
伝熱表面と、 （ｃ）高温煙道ガス中の窒素酸化物の濃度を低減させる
ため、窒素酸化物の低減剤を高温煙道ガス中に注入する
手段および （ｄ）燃焼炉からの煙道ガスを放出する手段とを有し、 高温煙道ガス中へ窒素酸化物の低減剤を導入する手段
は、低減剤の温度をその導入時に十分低い温度レベルに
保ち、且つ高温煙道ガスと低減剤を効率的に混合させる
ため、内部の伝熱表面に一体化して接続されている上記
流動床燃焼炉。 - 【請求項２１】請求項20による流動床燃焼炉であって、
伝熱表面が炉内に配置されるオメガパネルまたは翼壁を
含む上記流動床燃焼炉。
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