JP4933485B2 - NOx排出量予測方法とこの方法を利用したガス化発電プラントの運転方法及びガス化発電プラント - Google Patents
NOx排出量予測方法とこの方法を利用したガス化発電プラントの運転方法及びガス化発電プラント Download PDFInfo
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Description
本発明のガス化発電プラントは、ガス化ガス燃料の水素濃度の測定値を利用して燃焼排ガスのNOx濃度を予測し、この予測結果に基づいて最適な量の還元剤を燃焼排ガスに供給することによって、還元剤の過剰供給を防止して、還元剤のプラントからの漏洩を防ぎながらも、燃焼排ガスのNOx濃度を低減することができる点に特徴がある。より具体的には、ガス化装置に供給されるガス化原料の種類が変わった場合や、ガス化条件(ガス化剤の種類、ガス化剤の酸素含有量、ガス化炉の形式等)が変動したことにより、燃焼ガスFGのNOx濃度が変動した場合であっても、その変動をガス化ガス燃料の水素濃度から事前に予測し、この予測結果に応じて最適な量の還元剤を燃焼排ガスに供給し、還元剤をガス化発電プラント外へ漏洩させることなく、燃焼排ガスのNOx濃度を低減できるものである。
(化学反応式1)NO+NH3+1/4O2 → N2+3/2H2O
本発明のガス化発電プラントの第二の実施形態を図2に示す。
内側を耐火材で覆った内径90mm、長さ1000mmの円筒型の燃焼室31、一次空気導入部32および燃料噴射ノズル33からなる燃焼器30(図3参照)を用いて実験を行った。燃焼用空気はすべて一次空気導入部32から供給した。
C.R.(%)= −5.9×10−4×X 3+0.086×X2−4.0×X+100 ・・・(近似式1)
ここで、Xはガス化ガス燃料中の水素濃度(vol%)である。また、この場合の標準偏差は2.7%であった。
C.R.= 0.02×X2−1.8×X+80 ・・・(近似式2)
この場合の標準偏差は3.6%であった。
燃焼排ガスのCO濃度とNOxを還元するための最適反応温度との関係について、数値解析と実験の両面から検討した。
2 ガス化剤
3 ガス化装置
4 生成ガス
4a ガス化ガス燃料
5 ガス精製装置
6 燃焼装置(ガスタービン)
6a ガスタービンの空気圧縮機
6b ガスタービン燃焼器
6c ガスタービンの膨張タービン
7 発電機
10 還元剤
11 演算装置
13 還元剤供給手段
13a 還元剤供給部
14 制御手段
16 記憶装置
17 水素濃度測定装置
18 CO濃度測定装置
FG 燃焼排ガス(ガスタービン排出ガス)
G 燃焼ガス(ガスタービン燃焼器排気ガス)
A 燃焼排ガス
Claims (9)
- ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との関係を示す相関関数を予め求めておき、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を取得し、
前記水素濃度測定値と前記相関関数とに基づいて前記燃焼装置から排出される燃焼排ガスのNOx濃度を予測することを特徴とするNOx排出量予測方法。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との関係を示す相関関数を前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度条件毎に予め求めておき、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を取得し、
前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度を測定して窒素化合物濃度測定値を取得し、
前記窒素化合物濃度測定値に適合する窒素化合物濃度条件の前記相関関数を選択し、
前記水素濃度測定値と前記選択された相関関数とに基づいて前記燃焼装置から排出される燃焼排ガスのNOx濃度を予測することを特徴とするNOx排出量予測方法。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との関係を示す相関関数を予め求めておき、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を取得し、
前記水素濃度測定値と前記相関関数とに基づいて前記燃焼装置から排出される燃焼排ガスのNOx濃度予測値を得て、前記NOx濃度予測値に応じて前記燃焼排ガスへの還元剤の供給量を制御することを特徴とするガス化発電プラントの運転方法。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との関係を示す相関関数を前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度条件毎に予め求めておき、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を取得し、
前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度を測定して窒素化合物濃度測定値を取得し、
前記窒素化合物濃度測定値に適合する窒素化合物濃度条件の前記相関関数を選択し、
前記水素濃度測定値と前記選択された相関関数とに基づいて前記燃焼装置から排出される燃焼排ガスのNOx濃度予測値を得て、前記NOx濃度予測値に応じて前記燃焼排ガスへの還元剤の供給量を制御することを特徴とするガス化発電プラントの運転方法。 - 請求項3または4に記載のガス化発電プラントの運転方法において、
前記燃焼排ガス中のNOxの還元に最適な反応温度と燃焼排ガスのCO濃度との関係について予め求めておき、
前記燃焼排ガスのCO濃度を測定してCO濃度測定値を取得し、
前記CO濃度測定値と前記関係とに基づいて最適反応温度予測値を得て、
前記最適反応温度予測値に適合する温度帯域の前記燃焼排ガスに前記還元剤を供給することを特徴とするガス化発電プラントの運転方法。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との相関について予め求められた相関関数を記憶する記憶装置と、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を得る水素濃度測定装置と、
前記水素濃度測定値と前記相関関数とに基づいて前記燃焼排ガスのNOx濃度計算値を得る演算装置と、
前記燃焼排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記NOx濃度計算値に基づいて前記還元剤供給手段から供給される前記還元剤の量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするガス化発電プラント。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との相関について予め求められた相関関数と、燃焼排ガス中のNOxの還元に最適な反応温度と燃焼排ガスのCO濃度との相関関係とを記憶する記憶装置と、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を得る水素濃度測定装置と、
前記燃焼排ガスのCO濃度を測定してCO濃度測定値を得るCO濃度測定装置と、
前記水素濃度測定値と前記相関関数とに基づいて前記燃焼排ガスのNOx濃度予測値を得ると共に、前記CO濃度測定値と前記相関関係とに基づいて最適反応温度予測値を得る演算装置と、
前記燃焼排ガスの温度が異なる位置に還元剤を供給しうる複数の還元剤供給部が備えられている還元剤供給手段と、
NOx濃度予測値と前記最適反応温度予測値とに基づいて前記還元剤供給手段から供給される前記還元剤の量を制御すると共に、前記複数の還元剤供給部のうち前記最適反応温度予測値に適合する位置の前記還元剤供給部を選択して前記還元剤を供給する制御手段とを備えることを特徴とするガス化発電プラント。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との相関について前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度毎に予め求められた複数の相関関数を記憶する記憶装置と、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を得る水素濃度測定装置と、
前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度を測定して窒素化合物濃度測定値を得る窒素化合物濃度測定装置と、
前記窒素化合物濃度測定値に適合する窒素化合物濃度条件の前記相関関数を選択すると共に、前記水素濃度測定値と前記選択された相関関数とに基づいて前記燃焼排ガスのNOx濃度計算値を得る演算装置と、
前記燃焼排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記NOx濃度計算値に基づいて前記還元剤供給手段から供給される前記還元剤の量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするガス化発電プラント。 - ガス化原料をガス化剤によりガス化して生成ガスを得るガス化装置と、前記生成ガスを精製してガス化ガス燃料を得るガス精製装置と、前記ガス化ガス燃料を量論混合比以下で燃焼させて動力を発生させる燃焼装置と、前記動力を利用して発電する発電機とを少なくとも備えるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度と前記ガス化ガス燃料に含まれる窒素化合物の前記燃焼装置でのNOxへの転換率との相関について前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度毎に予め求められた複数の相関関数と、燃焼排ガス中のNOxの還元に最適な反応温度と燃焼排ガスのCO濃度との相関関係とを記憶する記憶装置と、
前記ガス化ガス燃料の水素濃度を測定して水素濃度測定値を得る水素濃度測定装置と、
前記ガス化ガス燃料の窒素化合物濃度を測定して窒素化合物濃度測定値を得る窒素化合物濃度測定装置と、
前記窒素化合物濃度測定値に適合する窒素化合物濃度条件の前記相関関数を選択すると共に、前記水素濃度測定値と前記選択された相関関数とに基づいて前記燃焼排ガスのNOx濃度予測値を得て、さらに前記CO濃度測定値から前記相関関係に基づいて最適反応温度予測値を得る演算装置と、
前記燃焼排ガスの温度が異なる位置に還元剤を供給しうる複数の還元剤供給部が備えられている還元剤供給手段と、
NOx濃度予測値と前記最適反応温度予測値とに基づいて前記還元剤供給手段から供給される前記還元剤の量を制御すると共に、前記複数の還元剤供給部のうち前記最適反応温度予測値に適合する位置の還元剤供給部を選択して前記還元剤を供給する制御手段とを備えることを特徴とするガス化発電プラント。
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