JP3181379B2 - 加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方法 - Google Patents
加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方法Info
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- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動層ボイラ複合
発電設備に係り、特に起動時の排ガス中の窒素酸化物を
低減するのに好適な加圧流動層ボイラ複合発電設備なら
びにその運転方法に関する。
発電設備に係り、特に起動時の排ガス中の窒素酸化物を
低減するのに好適な加圧流動層ボイラ複合発電設備なら
びにその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】加圧流動層ボイラでは、低負荷で蒸発器
での蒸発管内流速が制限値以下となることを防止するた
めに、蒸発器出口に気水分離器を設け、ここで分離した
ボイラ循環水をボイラ入口に循環させるボイラ循環ポン
プを設けて、ある負荷以下ではボイラ循環ポンプを使用
して一定の蒸発管内流速を確保する。
での蒸発管内流速が制限値以下となることを防止するた
めに、蒸発器出口に気水分離器を設け、ここで分離した
ボイラ循環水をボイラ入口に循環させるボイラ循環ポン
プを設けて、ある負荷以下ではボイラ循環ポンプを使用
して一定の蒸発管内流速を確保する。
【０００３】本発明者らが先に検討した装置は図３に示
されるように、ボイラ循環水を、ガスタービン出口排ガ
スから熱回収するための排ガスクーラ給水出口に戻すこ
とで再循環させていた。
されるように、ボイラ循環水を、ガスタービン出口排ガ
スから熱回収するための排ガスクーラ給水出口に戻すこ
とで再循環させていた。
【０００４】図中の１は流動層ボイラ、２は高温ガス配
管、３は脱塵装置、４はガスタービン、５は発電機、６
は空気圧縮機、７は圧力容器、８はガスタービン出口ダ
クト、９は蒸発器、１０は過熱器、１１は蒸気タービ
ン、１２は気水分離器、１３はボイラ循環ポンプ、１４
は循環水配管、１５はボイラ給水配管、１６は高温排ガ
スクーラ、１７は脱硝装置、１８は触媒、１９は低温排
ガスクーラ、２０は給水ポンプ、２１は煙突、２２は循
環水流量調整弁である。
管、３は脱塵装置、４はガスタービン、５は発電機、６
は空気圧縮機、７は圧力容器、８はガスタービン出口ダ
クト、９は蒸発器、１０は過熱器、１１は蒸気タービ
ン、１２は気水分離器、１３はボイラ循環ポンプ、１４
は循環水配管、１５はボイラ給水配管、１６は高温排ガ
スクーラ、１７は脱硝装置、１８は触媒、１９は低温排
ガスクーラ、２０は給水ポンプ、２１は煙突、２２は循
環水流量調整弁である。
【０００５】環境保全から排ガス中の窒素酸化物を除去
する触媒脱硝装置１７を設置する必要がある。その設置
位置としては、触媒脱硝装置１７の性能にとって適正な
排ガス温度となる位置が設計上求められるが、それには
ガスタービン４から排出した排ガスを排ガス熱回収熱交
換器である排ガスクーラ１６を設置して冷却し、ガス温
度が設計上適正な温度となるようにした後、触媒脱硝装
置１７にガスが導かれるように設置する必要がある。即
ち、図３に示されるように排ガスクーラを２分割して高
温排ガスクーラ１６と低温排ガスクーラ１９とし、その
間に触媒脱硝装置１７を設置する。
する触媒脱硝装置１７を設置する必要がある。その設置
位置としては、触媒脱硝装置１７の性能にとって適正な
排ガス温度となる位置が設計上求められるが、それには
ガスタービン４から排出した排ガスを排ガス熱回収熱交
換器である排ガスクーラ１６を設置して冷却し、ガス温
度が設計上適正な温度となるようにした後、触媒脱硝装
置１７にガスが導かれるように設置する必要がある。即
ち、図３に示されるように排ガスクーラを２分割して高
温排ガスクーラ１６と低温排ガスクーラ１９とし、その
間に触媒脱硝装置１７を設置する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発電設備では起動
時において、加圧流動層ボイラ１で発生した排ガスが途
中の高温ガス配管２、ガス脱塵装置３、ガスタービン４
及び高温排ガスクーラ１６等で冷却され、触媒脱硝装置
１７の入口においては触媒脱硝装置１７を起動させるこ
とが許されるガス温度に到達せず、従って所定のガス温
度に到達するまで触媒脱硝装置１７を運転できず、その
間、排ガス中の窒素酸化物の抑制が不可能となる。これ
ら排ガスが冷却される原因は、起動時の冷却した状態に
ある高温ガス配管２、ガス脱塵装置３、ガスタービン４
等により排ガスの熱が奪われることと、高温排ガスクー
ラ１６で低温の給水と排ガスが熱交換することによる。
特に高温ガス配管２は、熱容量の大きい耐火物で構成さ
れているため、排ガスから奪う熱量が多く、排ガス温度
が下がる。
時において、加圧流動層ボイラ１で発生した排ガスが途
中の高温ガス配管２、ガス脱塵装置３、ガスタービン４
及び高温排ガスクーラ１６等で冷却され、触媒脱硝装置
１７の入口においては触媒脱硝装置１７を起動させるこ
とが許されるガス温度に到達せず、従って所定のガス温
度に到達するまで触媒脱硝装置１７を運転できず、その
間、排ガス中の窒素酸化物の抑制が不可能となる。これ
ら排ガスが冷却される原因は、起動時の冷却した状態に
ある高温ガス配管２、ガス脱塵装置３、ガスタービン４
等により排ガスの熱が奪われることと、高温排ガスクー
ラ１６で低温の給水と排ガスが熱交換することによる。
特に高温ガス配管２は、熱容量の大きい耐火物で構成さ
れているため、排ガスから奪う熱量が多く、排ガス温度
が下がる。
【０００７】本発明の目的は、このような触媒脱硝装置
入口の排ガス温度の低下を防止し、起動時、早期に触媒
脱硝装置を運転可能とし、窒素酸化物の排出量を抑制出
来る加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方
法を提供することにある。
入口の排ガス温度の低下を防止し、起動時、早期に触媒
脱硝装置を運転可能とし、窒素酸化物の排出量を抑制出
来る加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、 加圧流動層ボイラと、 その加圧流動層ボ
イラで生成した燃焼排ガスによつて駆動されるガスター
ビンと、 そのガスタービンの排ガス流れ方向後流側に配
置されて加熱された水の全量を蒸発器に供給する排ガス
熱回収用の熱交換器と、 その熱交換器の排ガス流れ方向
後流側に配置された触媒脱硝装置と、 前記加圧流動層ボ
イラ内に設けられて起動時にも水を循環させる蒸発器
と、 その蒸発器の出口側に接続された気水分離器と、 前
記熱交換器内を通して水を加熱して前記加圧流動層ボイ
ラに供給する給水系統と、 前記気水分離器で分離したボ
イラ循環水を前記給水系統の熱交換器入口側に供給する
ボイラ循環水系統とを備えたことを特徴とするものであ
る。
め、本発明は、 加圧流動層ボイラと、 その加圧流動層ボ
イラで生成した燃焼排ガスによつて駆動されるガスター
ビンと、 そのガスタービンの排ガス流れ方向後流側に配
置されて加熱された水の全量を蒸発器に供給する排ガス
熱回収用の熱交換器と、 その熱交換器の排ガス流れ方向
後流側に配置された触媒脱硝装置と、 前記加圧流動層ボ
イラ内に設けられて起動時にも水を循環させる蒸発器
と、 その蒸発器の出口側に接続された気水分離器と、 前
記熱交換器内を通して水を加熱して前記加圧流動層ボイ
ラに供給する給水系統と、 前記気水分離器で分離したボ
イラ循環水を前記給水系統の熱交換器入口側に供給する
ボイラ循環水系統とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【作用】起動時にも蒸発器内を水が循環しているから、
起動時において気水分離器で分離したボイラ循環水はボ
イラの蒸発圧力に対応した飽和温度を有しており、この
循環水を熱交換器の入口給水に混合させることにより、
ここでの給水温度が上昇して、これにより、熱交換器に
導入された排ガス温度を上昇させ、触媒脱硝装置の入口
ガス温度も上昇し、早期に触媒脱硝装置を運転可能とな
る温度条件が確立される。
起動時において気水分離器で分離したボイラ循環水はボ
イラの蒸発圧力に対応した飽和温度を有しており、この
循環水を熱交換器の入口給水に混合させることにより、
ここでの給水温度が上昇して、これにより、熱交換器に
導入された排ガス温度を上昇させ、触媒脱硝装置の入口
ガス温度も上昇し、早期に触媒脱硝装置を運転可能とな
る温度条件が確立される。
【００１０】
【実施例】（ｉ）全体の構成 図１に本発明の実施例を示す。空気圧縮機６で圧縮され
た燃焼用空気は圧力容器７内の流動層ボイラ１に送ら
れ、ここで燃料の燃焼に供される。燃焼により発生した
熱の一部は流動層中に配置された蒸発器９及び過熱器１
０にて蒸気発生に使われ、残りは排ガスの有する熱とな
って流動層ボイラ１より高温ガス配管２へ排出される。
この高温排ガス（約８６０℃）は高温ガス配管２、脱塵
装置３を通つてガスタービン４に導かれ、ここで発電機
５を駆動するための仕事をした後、ガスタービン出口ダ
クト８、高温排ガスクーラ１６、脱硝装置１７、低温排
ガスクーラ１９を経て煙突２１から大気に排出される。
た燃焼用空気は圧力容器７内の流動層ボイラ１に送ら
れ、ここで燃料の燃焼に供される。燃焼により発生した
熱の一部は流動層中に配置された蒸発器９及び過熱器１
０にて蒸気発生に使われ、残りは排ガスの有する熱とな
って流動層ボイラ１より高温ガス配管２へ排出される。
この高温排ガス（約８６０℃）は高温ガス配管２、脱塵
装置３を通つてガスタービン４に導かれ、ここで発電機
５を駆動するための仕事をした後、ガスタービン出口ダ
クト８、高温排ガスクーラ１６、脱硝装置１７、低温排
ガスクーラ１９を経て煙突２１から大気に排出される。
【００１１】一方、起動時、及び低負荷時においては、
蒸発器９の管内流速を所定以上に保つために蒸発器９の
出口流体を気水分離器１２で蒸気と水に分離して、水は
循環水としてボイラ循環ポンプ１３により昇圧後循環水
流調整弁２２、循環水配管１４を経て、高温排ガスクー
ラ１６の入口の給水に混合させる。また、蒸気は過熱器
１０へ送り、ここで過熱された後、図示していない蒸気
タービンへ送出する。
蒸発器９の管内流速を所定以上に保つために蒸発器９の
出口流体を気水分離器１２で蒸気と水に分離して、水は
循環水としてボイラ循環ポンプ１３により昇圧後循環水
流調整弁２２、循環水配管１４を経て、高温排ガスクー
ラ１６の入口の給水に混合させる。また、蒸気は過熱器
１０へ送り、ここで過熱された後、図示していない蒸気
タービンへ送出する。
【００１２】以上の系統構成及び運転を行うが、気水分
離器１２より分離される循環水はボイラ内の蒸気圧力に
対応する飽和温度である。このため、これを低温排ガス
クーラ１９の出口給水に混合することにより、高温排ガ
スクーラ１６入口給水温度を上昇させ、それにより脱硝
装置１７の入口ガス温度を上昇させることができる。
離器１２より分離される循環水はボイラ内の蒸気圧力に
対応する飽和温度である。このため、これを低温排ガス
クーラ１９の出口給水に混合することにより、高温排ガ
スクーラ１６入口給水温度を上昇させ、それにより脱硝
装置１７の入口ガス温度を上昇させることができる。
【００１３】この結果、起動時のような、高温ガス配管
２、防塵装置３、ガスタービン４、ガスタービン入口ダ
クト８が充分温まっておらず、且つ、低温排ガスクーラ
１９の出口給水温度が低い状態においても、脱硝装置１
７の入口ガス温度を脱硝装置運転可能な所定値まで早期
に上昇させることが可能となり、これにより、起動時の
窒素酸化物の排出量を低減することができる。
２、防塵装置３、ガスタービン４、ガスタービン入口ダ
クト８が充分温まっておらず、且つ、低温排ガスクーラ
１９の出口給水温度が低い状態においても、脱硝装置１
７の入口ガス温度を脱硝装置運転可能な所定値まで早期
に上昇させることが可能となり、これにより、起動時の
窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００１４】図２は他の実施例として本発明をドラム強
制循環型の加圧流動層ボイラに適用した例を示す。
制循環型の加圧流動層ボイラに適用した例を示す。
【００１５】この型式のボイラでは気水分離器１２を納
めたドラム２４を有し、起動時を含め常時、循環ポンプ
１３を運転する。この場合でも、起動時に循環水を高温
排ガスクーラ１６入口の給水に混合して高温排ガスクー
ラ１６出口のガス温度を上昇させ、脱硝装置１７を早期
に運転可能とすることができる。
めたドラム２４を有し、起動時を含め常時、循環ポンプ
１３を運転する。この場合でも、起動時に循環水を高温
排ガスクーラ１６入口の給水に混合して高温排ガスクー
ラ１６出口のガス温度を上昇させ、脱硝装置１７を早期
に運転可能とすることができる。
【００１６】なお、図２に示すように循環水配管１４の
ボイラ給水配管１５との接続点より循環水流れ方向上流
側に排ガスクーラ循環水弁２３を設け、それより上流側
の循環水配管１４とボイラ給水配管１５の高温排ガスク
ーラ１６出口側をバイパス管２４で接続し、そのバイパ
ス管２４の途中に循環水流量調整弁２２を設けて、必要
に応じて循環水を循環水配管１４とバイパス管２４によ
り高温排ガスクーラ１６入口またはボイラ給水配管１５
の出口に流すようにすることも可能である。即ち、高負
荷のように、循環水を高温排ガスクーラ１６入口に導入
すると却って触媒脱硝装置１７入口ガス温度が低下して
脱硝効率の低下を招く場合は、排ガスクーラ循環水弁２
３を閉じ、循環水流量調整弁２２を開け循環水を高温排
ガスクーラ１６の出口給水に混合させる。
ボイラ給水配管１５との接続点より循環水流れ方向上流
側に排ガスクーラ循環水弁２３を設け、それより上流側
の循環水配管１４とボイラ給水配管１５の高温排ガスク
ーラ１６出口側をバイパス管２４で接続し、そのバイパ
ス管２４の途中に循環水流量調整弁２２を設けて、必要
に応じて循環水を循環水配管１４とバイパス管２４によ
り高温排ガスクーラ１６入口またはボイラ給水配管１５
の出口に流すようにすることも可能である。即ち、高負
荷のように、循環水を高温排ガスクーラ１６入口に導入
すると却って触媒脱硝装置１７入口ガス温度が低下して
脱硝効率の低下を招く場合は、排ガスクーラ循環水弁２
３を閉じ、循環水流量調整弁２２を開け循環水を高温排
ガスクーラ１６の出口給水に混合させる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、起動時にも蒸発器内を
水が循環しているから、起動時において気水分離器で分
離したボイラ循環水はボイラの蒸発圧力に対応した飽和
温度を有しており、この循環水を熱交換器の入口給水に
混合させることにより、ここでの給水温度が上昇して、
これにより熱交換器に導入された排ガス温度を上昇さ
せ、触媒脱硝装置の入口ガス温度を上昇させることがで
きる。そのため給水温度が低い状態においても、脱硝装
置の入口ガス温度を脱硝装置運転可能な所定値まで早期
に上昇させることが可能となり、これにより、起動時の
窒素酸化物の排出量を低減することができる。
水が循環しているから、起動時において気水分離器で分
離したボイラ循環水はボイラの蒸発圧力に対応した飽和
温度を有しており、この循環水を熱交換器の入口給水に
混合させることにより、ここでの給水温度が上昇して、
これにより熱交換器に導入された排ガス温度を上昇さ
せ、触媒脱硝装置の入口ガス温度を上昇させることがで
きる。そのため給水温度が低い状態においても、脱硝装
置の入口ガス温度を脱硝装置運転可能な所定値まで早期
に上昇させることが可能となり、これにより、起動時の
窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【図１】本発明の実施例に係る加圧流動層ボイラ複合発
電設備の系統図である。
電設備の系統図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る加圧流動層ボイラ複
合発電設備の系統図である。
合発電設備の系統図である。
【図３】先に検討した加圧流動層ボイラ複合発電設備の
系統図である。
系統図である。
１ 流動層ボイラ ４ ガスタービン ９ 蒸発器 １０ 過熱器 １２ 気水分離器 １３ ボイラ循環ポンプ １４ 循環水配管 １５ ボイラ給水配管 １６ 高温排ガスクーラ １７ 脱硝装置 １８ 触媒１９ 低温排ガスクーラ ２２ 循環水流量調整弁 ２３ 排ガスクーラ循環水弁 ２４ バイパス管
フロントページの続き (72)発明者 野中 公大 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 東川 謙示 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 勝盛 良一 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日 立株式会社 呉工場内 (56)参考文献 特開 昭58−178809（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−217105（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−271006（ＪＰ，Ａ) 火力原子力発電、42［10］（平３−10 −15）ｐ．100−110 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 F02C 3/26 F02C 6/18
Claims (5)
- 【請求項１】 加圧流動層ボイラと、 その加圧流動層ボイラで生成した燃焼排ガスによつて駆
動されるガスタービンと、 そのガスタービンの排ガス流れ方向後流側に配置されて
加熱された水の全量を蒸発器に供給する排ガス熱回収用
の熱交換器と、 その熱交換器の排ガス流れ方向後流側に配置された触媒
脱硝装置と、 前記加圧流動層ボイラ内に設けられて起動時にも水を循
環させる蒸発器と、 その蒸発器の出口側に接続された気水分離器と、 前記熱交換器内を通して水を加熱して前記加圧流動層ボ
イラに供給する給水系統と、 前記気水分離器で分離したボイラ循環水を前記給水系統
の熱交換器入口側に供給するボイラ循環水系統とを備え
たことを特徴とする加圧流動層ボイラ複合発電設備。 - 【請求項２】 請求項１記載の加圧流動層ボイラ複合発
電設備において、前記ボイラ循環水系統の給水系統との
接続点よりも循環水流れ方向上流側に循環水弁を設けた
ことを特徴とする加圧流動層ボイラ複合発電設備。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の加圧流動
層ボイラ複合発電設備において、前記ボイラ循環水系統
の給水系統との接続点よりも循環水流れ方向上流側と前
記熱交換器出口側をバイパス管で接続し、そのバイパス
管の途中に循環水流量調整弁を設けたことを特徴とする
加圧流動層ボイラ複合発電設備。 - 【請求項４】 加圧流動層ボイラと、 その加圧流動層ボイラで生成した燃焼排ガスによつて駆
動されるガスタービンと、 そのガスタービンの排ガス流れ方向後流側に配置されて
加熱された水の全量を蒸発器に供給する排ガス熱回収用
の熱交換器と、 その熱交換器の排ガス流れ方向後流側に配置された触媒
脱硝装置と、 前記加圧流動層ボイラ内に設けられて起動時にも水を循
環させる蒸発器と、その蒸発器の出口側に接続された気
水分離器と、 前記熱回収熱交換器内を通して水を加熱して前記加圧流
動層ボイラに供給する給水系統と、 前記気水分離器で分離したボイラ循環水を前記給水系統
の熱交換器入口側に供給するボイラ循環水系統とを備
え、 ボイラ起動時、前記ボイラ循環水系統によりボイラ循環
水を熱交換器入口側に供給して給水と混合して、熱交換
器の入口給水温度を上昇させて、前記触媒脱硝装置の入
口ガス温度を脱硝装置運転可能な温度まで上昇させるこ
とを特徴とする加圧流動層ボイラ複合発電設備の運転方
法。 - 【請求項５】 請求項４記載の加圧流動層ボイラ複合発
電設備の運転方法において、ボイラ高負荷時、前記熱交
換器側に供給しないことを特徴とする加圧流動層ボイラ
複合発電設備の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17847292A JP3181379B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17847292A JP3181379B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11190681A Division JP2000045711A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 加圧流動層ボイラ複合発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617607A JPH0617607A (ja) | 1994-01-25 |
| JP3181379B2 true JP3181379B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=16049104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17847292A Expired - Fee Related JP3181379B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 加圧流動層ボイラ複合発電設備ならびにその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3181379B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17847292A patent/JP3181379B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 火力原子力発電、４２［１０］（平３−１０−１５）ｐ．１００−１１０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617607A (ja) | 1994-01-25 |
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