JP3872542B2 - コージェネレーションの排気ガス脱硝システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスコージェネレーションシステムの排気ガス中のＮＯｘを除去するための脱硝システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコージェネレーションシステムにおいては、ガスエンジン又はガスタービンからの高温排気中にアンモニア、尿素水あるいは重炭酸アンモニウム等のＮＯｘ還元剤を注入して、これをＮＯｘ分解触媒上で互いに反応させ、ＮＯｘを窒素と水とに分解することによってＮＯｘの排出を防止しているが、この場合ＮＯｘ還元剤の注入量は排気ガスの量に応じて比例的に制御していた。図１は、従来の排気ガス脱硝システムの一例を示したもので、ＮＯｘ分解触媒６を充填した触媒反応器４をガスエンジン１から排熱回収用ボイラ２に至る排気路３中に介装し、この触媒反応器４の上流側に還元剤を噴霧注入する還元剤注入口５を設けたものであり、還元剤供給量を制御する制御盤９にはエンジン１の発電出力を検出して、これを周波数に変換するインバータ回路を備え、このインバータ回路の出力で還元剤供給ポンプ８を駆動するモータの速度制御を行うことにより、還元剤供給量をＮＯｘ発生量に比例するように制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来構成において、インバータ回路を用いて還元剤の注入量を比例制御している理由は、還元剤の注入量が少なすぎると、排気ガス中で還元されずに残ったＮＯｘが空気中に排出されることになり、逆に還元剤の量がＮＯｘとの反応量よりも多すぎると、有害で異臭のあるアンモニアガスが排気ガスと共に空気中に漏出してしまうからである。このように従来の脱硝システムにおいては、排気中のＮＯｘ量に応じて還元剤供給ポンプ８の回転数を比例制御する必要があるために、高価な制御盤９が必要となり、メンテナンスコストも高くつくという問題があった。そこで本発明は、還元剤注入量の制御に複雑な制御装置を使用しなくても有害ガスを排出するおそれがなく、従って制御盤等の設備コストやメンテナンスコストを低減することができるこの種の脱臭システムを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるコージェネレーションの排気ガス脱硝システムは、図２に示すように、ガスエンジン１又はガスタービンから排熱回収用ボイラ２に至る排気路３中にＮＯｘ分解触媒を充填した触媒反応器４を介装すると共に、触媒反応器４の上流側の排気路３にＮＯｘ発生量の最大値に合わせて設定した注入量の尿素水、アンモニア水等のＮＯｘ還元剤を噴霧注入する還元剤注入口５を設け、上記触媒反応器４内のＮＯｘ分解触媒充填部６の後流側にアンモニア酸化触媒充填部７を設けたものであり、還元剤の注入量をＮＯｘ発生量の最大値に合わせて設定しておき、エンジン出力が減少して排気量が減少した時には、ＮＯｘ分解触媒で消費されなかった余剰のアンモニアガスを、アンモニア酸化触媒７上で酸素と反応させることによって窒素ガス及び水蒸気に分解し、アンモニアガスが外部へ漏出するのを防止するものである。また更に、ガスエンジンの負荷が十分小さい時はＮＯｘ発生量も小さくなるので、負荷が一定以下の場合には還元剤の供給を停止するように、還元剤供給ポンプ８をオンオフ制御するようにしている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の一実施例を示したものである。ガスコージェネレーションシステムは、ガス燃料によって回転するガスエンジン１又はガスタービンにより発電機を駆動して電力を発生させると共に、その排熱でボイラ２を加熱して冷暖房等の熱源として利用するものであり、また触媒反応器４は排気ガスに含まれるＮＯｘを除去するものであって、触媒反応は高温で有効であるため、エンジン１から排熱回収用ボイラ２に至る高温排気路３中に介装されている。触媒反応器４内には前流側にＮＯｘ分解触媒充填部６、後流側にアンモニア酸化触媒充填部７が設けられており、また触媒反応器４よりも上流側の排気路３には還元剤注入口５が設けられて、尿素水が排気路３内へ噴霧状に注入されるようになっている。すなわち尿素水は尿素水タンク１０から還元剤供給ポンプ８によって還元剤注入口５に供給され、コンプレッサ１１によって供給される圧縮空気と混合して排気路３中に噴射されるようになっており、還元剤供給ポンプ８はエンジン１の発電出力を検知して制御盤９から出力される制御信号によりオンオフ制御され、エンジン負荷率すなわち排気ガス量が一定値（例えば負荷率５０％）以下の場合には、還元剤の供給が停止されるようになっている。なお図中１２は還元剤注入ノズルを高温から保護するための冷却用ブロアである。
【０００６】
図３は本発明システムの動作状態を従来例と比較して示したもので、本発明方式Ａにおいては、エンジン負荷率が５０％を超えるとポンプ８が起動されて、１００％負荷時のＮＯｘ値に見合うだけの流量の尿素水が注入されるようになっており、従来方式による尿素水供給曲線Ｂよりも上側の部分は、過剰の尿素水が排気路３内でアンモニアガスに変換されるが、このアンモニアガスはアンモニア酸化触媒充填部７で窒素ガスと水蒸気に分解されるので、有害なアンモニアガスが外部に排出されることはない。従って従来方式に比し尿素水の使用量は増加するものの、尿素注入量を比例制御する必要がないので設備コストやメンテナンスコストを大幅に削減することができる。なおアンモニア酸化触媒上でも若干のＮＯｘが発生するが、実用上差し支えない程度（５０ｐｐｍ以下）である。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば上述のように、従来のこの種の脱硝システムでは不可欠であった還元剤注入量の比例制御が不要となり、安価なオンオフ制御を行ってもＮＯｘや有害なアンモニアが外部に漏出するおそれがないので、脱硝システムの設備費用及びメンテナンス費用を大幅に削減することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来例を示す概略系統図。
【図２】 本発明システムの一実施例を示す概略系統図。
【図３】 同上の動作状態を従来例と比較して示したグラフ。
【符号の説明】
１ ガスエンジン又はガスタービン
２ 排熱回収ボイラ
３ 排気路
４ 触媒反応器
５ 尿素水注入口
６ ＮＯｘ分解触媒充填部
７ アンモニア分解触媒充填部
８ 尿素水供給ポンプ
９ 制御盤
１０ 尿素水タンク
１１ コンプレッサ
１２ 冷却用ブロア

Claims (1)

1. ガスエンジン又はガスタービンから排熱回収用ボイラに至る排気路中に、ＮＯｘ分解触媒を充填した触媒反応器を介装すると共に、該触媒反応器の上流側の排気路にＮＯｘ発生量の最大値に見合うように設定した注入量のＮＯｘ還元剤を噴霧注入する還元剤注入口を設け、上記触媒反応器内のＮＯｘ分解触媒充填部の後流側にアンモニア酸化触媒充填部を設け、エンジン負荷率が一定値以下の場合には還元剤の供給を停止すると共にエンジン負荷率が一定値を超える場合にはＮＯｘ発生量の最大値に見合う量の還元剤を注入して成ることを特徴とするコージェネレーションの排気ガス脱硝システム。

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