JP7060996B2 - Combustion equipment, gas turbines and power generation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼装置、ガスタービン及び発電装置に関する。 The present invention relates to a combustion device, a gas turbine and a power generation device.
下記特許文献1には、燃焼器、液体アンモニアを気化させる気体アンモニアを生成して燃焼器に燃料として供給するアンモニア気化器、当該アンモニア気化器に液体アンモニアを供給するアンモニア供給装置、また燃焼器の燃焼排ガスを外部に排気する排気系統等を備える燃焼装置、ガスタービン及び発電装置が開示されている。
The following
ところで、上述した従来技術では、アンモニア気化器と燃焼器との間の配管(燃料ガス配管)に気体アンモニアが残留することがある。例えば設備の起動時に気体アンモニアを用いた燃料ガス配管のリークチェックが行われるが、このリークチェックに用いられた気体アンモニアはガス抜き配管を介して燃料ガス配管から外部に取り出されて産廃処理される。すなわち、従来技術では燃料の一部を廃棄しているので、燃料の利用率が低減するという問題がある。 By the way, in the above-mentioned conventional technique, gaseous ammonia may remain in the pipe (fuel gas pipe) between the ammonia vaporizer and the combustor. For example, when the equipment is started up, a leak check is performed on the fuel gas pipe using gaseous ammonia, and the gaseous ammonia used for this leak check is taken out from the fuel gas pipe via the degassing pipe and treated as industrial waste. .. That is, since a part of the fuel is discarded in the prior art, there is a problem that the fuel utilization rate is reduced.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、燃料であるアンモニアの利用率を従来よりも向上させることを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the utilization rate of ammonia as a fuel as compared with the conventional invention.
上記目的を達成するために、本発明では、燃焼装置に係る第1の解決手段として、燃焼器と、該燃焼器に気体アンモニアを燃料として供給するアンモニア供給部と、前記燃焼器の燃焼ガスを排気する排気部とを備え、前記アンモニア供給部は、系外に排出する前記気体アンモニアを回収するガス回収部と、該ガス回収部のアンモニアを前記燃焼器に供給する回収ガス供給部とを備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution relating to a combustion device, a combustor, an ammonia supply unit that supplies gaseous ammonia as a fuel to the combustor, and a combustion gas of the combustor are provided. The ammonia supply unit includes an exhaust unit for exhausting, a gas recovery unit for recovering the gaseous ammonia discharged to the outside of the system, and a recovery gas supply unit for supplying the ammonia of the gas recovery unit to the combustor. , Is adopted.
本発明では、燃焼装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記排気部は、前記燃焼ガスを脱硝処理する脱硝装置を備え、前記アンモニアを前記脱硝装置に供給する第2の回収ガス供給部をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution relating to the combustion device, in the first solution, the exhaust unit includes a denitration device for denitrifying the combustion gas, and the ammonia is supplied to the denitration device. The means of further providing the recovered gas supply unit of No. 2 is adopted.
本発明では、燃焼装置に係る第3の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記排気部は、前記燃焼ガスを脱硝処理する脱硝装置を備え、前記回収ガス供給部に代えて、前記アンモニアを前記脱硝装置に供給する第2の回収ガス供給部を備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution relating to the combustion device, in the first solution, the exhaust unit is provided with a denitration device for denitrifying the combustion gas, and the recovered gas supply unit is replaced with the exhaust unit. A means of providing a second recovered gas supply unit for supplying ammonia to the denitration device is adopted.
本発明では、燃焼装置に係る第4の解決手段として、上記第1~第3のいずれかの解決手段において、前記ガス回収部は、前記気体アンモニアを回収してアンモニア水を生成し、前記回収ガス供給部あるいは/及び前記第2の回収ガス供給部は、前記アンモニア水を前記アンモニアとして前記燃焼器あるいは/及び前記脱硝装置に供給する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution according to the combustion apparatus, in any one of the first to third solutions, the gas recovery unit recovers the gaseous ammonia to generate ammonia water, and the recovery is performed. The gas supply unit and / and the second recovered gas supply unit employ a means of supplying the ammonia water as the ammonia to the combustor and / and the denitration device.
本発明では、燃焼装置に係る第5の解決手段として、上記第4の解決手段において、前記ガス回収部は、前記アンモニア供給部から前記気体アンモニアの一部を取り込むことにより、所定濃度のアンモニア水を生成する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solution according to the combustion apparatus, in the fourth solution, the gas recovery unit takes in a part of the gaseous ammonia from the ammonia supply unit to obtain a predetermined concentration of ammonia water. Is adopted.
本発明では、燃焼装置に係る第6の解決手段として、上記第5の解決手段において、前記ガス回収部は、前記気体アンモニアを回収してアンモニア水を生成する回収槽と、該回収槽から受け入れたアンモニア水に前記気体アンモニアを添加することによりアンモニア水を所定濃度に調整する調整槽とを備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a sixth solution relating to the combustion apparatus, in the fifth solution, the gas recovery unit recovers the gaseous ammonia to generate ammonia water, and receives from the recovery tank. A means of providing a adjusting tank for adjusting the ammonia water to a predetermined concentration by adding the gaseous ammonia to the ammonia water is adopted.
本発明では、燃焼装置に係る第7の解決手段として、上記第2または第3の解決手段において、前記アンモニア供給部に残留する前記気体アンモニアの一部を前記脱硝装置に供給する第3の回収ガス供給部をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a seventh solution relating to the combustion device, in the second or third solution, a third recovery method in which a part of the gaseous ammonia remaining in the ammonia supply unit is supplied to the denitration device. Adopt a means of further providing a gas supply unit.
本発明では、燃焼装置に係る第8の解決手段として、上記第1~第7のいずれかの解決手段において、液体アンモニアを気化させて前記気体アンモニアを生成する気化器と、前記アンモニア供給部に残留する前記気体アンモニアの一部を前記気化器に供給する第4の回収ガス供給部とをさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as an eighth solution relating to a combustion device, in any one of the first to seventh solutions, a vaporizer that vaporizes liquid ammonia to generate the gaseous ammonia and the ammonia supply unit are used. A means is adopted in which a fourth recovered gas supply unit for supplying a part of the residual gaseous ammonia to the vaporizer is further provided.
また、本発明では、ガスタービンに係る解決手段として、上記第1~第8のいずれかの解決手段に係る燃焼装置を備える、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a solution means for the gas turbine, a means for providing a combustion device according to any one of the first to eighth solutions is adopted.
さらに、本発明では、発電装置に係る解決手段として、上記解決手段に係るガスタービンを動力源とする、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a solution means for the power generation device, a means for using a gas turbine according to the above solution as a power source is adopted.
本発明によれば、燃料であるアンモニアの利用率を従来よりも向上させることが可能である。 According to the present invention, it is possible to improve the utilization rate of ammonia as a fuel as compared with the conventional case.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る発電装置Pは、図1に示すようにガスタービン1と発電機2とを備えており、ガスタービン1を動力源として発電機2を駆動することによって発電する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the power generation device P according to the present embodiment includes a
上記ガスタービン1は、コンプレッサ3、タービン4及び燃焼装置5を備えており、上記発電機2を回転駆動する原動機である。発電機2は、ガスタービン1の動力によって回転することによって所定の交流電力(例えば三相交流電力)を発生させて外部に出力する。なお、上記燃焼装置5は、燃焼器6、アンモニア供給部7、都市ガス供給部8及び排気部9を備えている。また、本発明で定義される系とは、タンク7a、燃焼器6、及びアンモニア供給管7b(気化器7c、上記第1開閉弁7d、第2開閉弁7e、第1制御弁7fを含む)を想定したものである。
The
コンプレッサ3は、例えば軸流圧縮機であり、図示しない吸気系統から供給された空気(常圧)を圧縮して燃焼器6に供給する。タービン4は、図示するように上記コンプレッサ3及び発電機2と軸結合した軸流タービンであり、燃焼器6から供給された燃焼ガスに基づいて回転動力を発生させてコンプレッサ3及び発電機2を回転駆動する。このタービン4は、動力回収後の燃焼ガスを上記排気部9に供給する。
The
燃焼装置5は、気体アンモニア及び都市ガスを燃焼器6で燃料として燃焼(混焼)させて燃焼ガスを発生させる装置である。燃焼器6は、所定容量及び所定形状の燃焼チャンバ及び当該燃焼チャンバに取り付けられたバーナ等からなり、上記コンプレッサ3から供給された圧縮空気を酸化剤として気体アンモニア及び都市ガスを混合燃焼させ、当該燃焼によって発生した高温高圧の燃焼ガスをタービン4に出力する。
The combustion device 5 is a device that generates combustion gas by burning (co-firing) gaseous ammonia and city gas as fuel in the
ここで、アンモニアは、周知のように水素(H)と窒素(N)の化合物(NH3)であり、常温常圧では無色の気体である。このようなアンモニアは、良好な水溶性を有する関係でアンモニア水(水酸化アンモニウム)として市販されており、その濃度は例えば10%あるいは25%である。なお、本実施形態では、純度99.9%以上のアンモニア液を液体アンモニアと言い、この液体アンモニアを気化させたものを気体アンモニアと言う。また所定濃度(例えば25%)の水酸化アンモニウムをアンモニア水と言う。 Here, as is well known, ammonia is a compound (NH 3 ) of hydrogen (H) and nitrogen (N), and is a colorless gas at normal temperature and pressure. Such ammonia is commercially available as aqueous ammonia (ammonium hydroxide) because of its good water solubility, and its concentration is, for example, 10% or 25%. In the present embodiment, an ammonia solution having a purity of 99.9% or more is referred to as liquid ammonia, and a vaporized version of this liquid ammonia is referred to as gaseous ammonia. Further, ammonium hydroxide having a predetermined concentration (for example, 25%) is called ammonia water.
アンモニア供給部7は、図示するようにタンク7a、アンモニア供給管7b、気化器7c、第1開閉弁7d、第2開閉弁7e、第1制御弁7f、ガス抜き管7g、第3開閉弁7h、アンモニア調節管7i、第2制御弁7j、回収槽7k(ガス回収部)、調整槽7m、第1ガス供給管7n、第3制御弁7p(回収ガス供給部)、第2ガス供給管7q、第4制御弁7r(回収ガス供給部)、給水管7s及び給水ポンプ7tを備えており、気体アンモニアを上記燃焼器6に燃料として供給する。
As shown in the figure, the
タンク7aは、所定容量の液体アンモニアを貯留する容器であり、アンモニア供給管7bに液体アンモニアを供給する。アンモニア供給管7bは、タンク7aの出力口と燃焼器6の燃料流入口との間に設けられた配管であり、内部が液体アンモニアあるいは気体アンモニアが流通する流路である。
The
ここで、上記アンモニア供給管7bにおいて、タンク7aの近傍部位にはタンク7aの液体アンモニアを昇圧してアンモニア供給管7bに供給する昇圧ポンプ(図示略)が備えられている。液体アンモニアは、昇圧ポンプで液体アンモニアが昇圧され、液体アンモニアは気化器7cで気化される。 昇圧ポンプで昇圧することで、燃焼器より高い圧力となるので、気体アンモニアは、圧送するポンプを用いずにアンモニアを燃焼器に送れる。なお、気化器7cと第1開閉弁7dとの間にバッファタンク(図示不要)があり、バッファタンクから第1開閉弁7dより下流に送られる形態であってもよい。
Here, in the
気化器7cは、所定の熱媒を用いて液体アンモニアを気化させて上記気体アンモニアを生成し、当該気体アンモニアを第1開閉弁7dに向けて出力する。
The
第1開閉弁7dは、アンモニア供給管7bの途中部位に設けられ、アンモニア供給管7bの内部空間であるアンモニア流路を開閉する。第2開閉弁7eは、上記アンモニア供給管7bにおいて上記第1開閉弁7dの後段(下流側)に設けられており、アンモニア供給管7bのアンモニア流路を開閉する。第1制御弁7fは、上記アンモニア供給管7bにおいて第2開閉弁7eの後段(下流側)に設けられている。この第1制御弁7fは、図示しないプラント制御装置によって自動制御されることによって、アンモニア供給管7bにおける気体アンモニアの流量を自動調節する。
The first on-off
本実施形態におけるアンモニア供給管7bにおいて、第1開閉弁7dと第2開閉弁7eとの間の部位は、アンモニア供給管7bのガス漏れチェック(リークチェック)の対象部位であり、リークチェック管と言う。なお、本実施形態では、リークチェック管に残留する残留アンモニアを燃焼装置5の系外に排出する気体アンモニアとして扱う。
In the
ガス抜き管7gは、上記リークチェック管から分岐して設けられた配管であり、一端がリークチェック管における第1開閉弁7dと第2開閉弁7eとの間に接続され、他端が回収槽7kのガス流入口に接続されている。第3開閉弁7hは、ガス抜き管7gの途中部位に設けられ、ガス抜き管7gのアンモニア流路を開閉する。このようなガス抜き管7g及び第3開閉弁7hは、アンモニア供給管7b(より正確にはリークチェック管)に残留する気体アンモニア(残留アンモニア)を回収槽7kに供給する。
The
アンモニア調節管7iは、アンモニア供給管7b(より正確にはリークチェック管)と調整槽7mとの間に設けられたガス管であり、一端がアンモニア供給管7bにおける第2開閉弁7eの後段(下流側)に接続され、他端が調整槽7mのガス流入口に接続されている。第2制御弁7jは、上記アンモニア調節管7iの途中部位に設けられ、上述したプラント制御装置によって自動制御されることによって、アンモニア調節管7iにおける気体アンモニアの流量を自動調節する。
The
回収槽7kは、上述したガス流入口に加え、給水ポンプ7tから供給される水を受け入れる給水口を備え、上記残留アンモニアをアンモニア水として一時的に貯留する水槽である。すなわち、回収槽7kは、ガス抜き管7g及び第3開閉弁7hを介してリークチェック管から回収した残留アンモニアを給水ポンプ7tから供給される水に溶け込ませることにより、アンモニア水として貯留する。このような回収槽7kは、所定容量の残留アンモニアをアンモニア供給管7bから受け入れると、アンモニア水を調整槽7mの第1流入口に供給する。
The
調整槽7mは、上記第1流入口に加え、アンモニア調節管7iから気体アンモニアを受け入れる第2流入口を備え、第1流入口から受け入れたアンモニア水にアンモニア調節管7iから受け入れた気体アンモニアを添加することにより、アンモニア濃度が所定の目標濃度Rに調整されたアンモニア水を生成する。
The adjusting
なお、上記目標濃度Rは、気体アンモニアの調整槽7mへの供給量を調節する第2制御弁7jによって実現される。すなわち、プラント制御装置は、調整槽7mに設けた導電率計等の濃度センサから得られるアンモニア水の濃度が目標濃度Rとなるように第2制御弁7jつまり気体アンモニアの供給量を制御する。
The target concentration R is realized by the
このような調整槽7mは、目標濃度Rのアンモニア水を第1ガス供給管7n及び第3制御弁7pを介して排気部9の脱硝装置9bに供給すると共に第2ガス供給管7q及び第4制御弁7rを介して燃焼器6に供給する。上記目標濃度Rは、例えば市販のアンモニア水の濃度と同等(例えば25%)である。なお、上記アンモニア水は、本発明におけるアンモニアに相当する。
Such a
第1ガス供給管7nは、調整槽7mと排気部9との間に設けられた配管であり、一端が調整槽7mの出力口に接続され、他端が排気部9の脱硝装置9bの還元剤流入口に接続されている。第3制御弁7pは、第1ガス供給管7nの途中部位に設けられ、第1ガス供給管7nと共に回収ガス供給部を構成している。
The first
この第3制御弁7pは、目標濃度Rのアンモニア水を第1ガス供給管7nとの協働によって脱硝装置9bに供給するものであり、第1ガス供給管7nを介して調整槽7mからの脱硝装置9bに供給される目標濃度Rのアンモニア水の供給量を調節する。このような第1ガス供給管7n及び第3制御弁7pは、本発明における第2の回収ガス供給部を構成している。
The
第2ガス供給管7qは、調整槽7mと燃焼器6との間に設けられた配管であり、一端が調整槽7mの出力口に接続され、他端が燃焼器6の燃料流入口に接続されている。第4制御弁7rは、第2ガス供給管7qの途中部位に設けられ、第2ガス供給管7qと共に回収ガス供給部を構成している。
The second
すなわち、この第4制御弁7rは、目標濃度Rのアンモニア水を第2ガス供給管7qとの協働によって燃焼器6に燃料として供給するものであり、第2ガス供給管7qを介して調整槽7mから燃焼器6の燃料流入口に供給される目標濃度Rのアンモニア水の供給量を調節する。このような第2ガス供給管7q及び第4制御弁7rは、本発明における回収ガス供給部を構成している。
That is, the
給水管7sは、例えば公共水道等の水の供給系統と回収槽7kとの間に設けられた配管であり、一端が公共水道に接続され、他端が回収槽7kの給水口に接続されている。給水ポンプ7tは、給水管7sの途中部位に設けられており、回収槽7kの給水口に所定流量の水を供給する。この給水ポンプ7tは、上述したプラント制御装置によって制御されるプロセス装置であって、例えば第3開閉弁7hが開弁されて残留アンモニアが回収槽7kに回収されるタイミングで起動し、所定容量の水を回収槽7kに供給する。
The
都市ガス供給部8は、都市ガス供給管8a、第4開閉弁8b、第5開閉弁8c及び第5制御弁8dを備えており、所定流量の都市ガスを燃焼器6に供給する。都市ガス供給管8aは、高圧都市ガスラインと燃焼器6の燃料流入口との間に設けられたガス管であり、一端が上記都市ガス設備に接続され、他端が燃焼器6の燃料流入口に接続されている。
The city
第4開閉弁8bは、都市ガス供給管8aの途中部位に設けられ、自動操作によって都市ガス供給管8aの内部空間である都市ガス流路を開閉する。第5開閉弁8cは、上記都市ガス供給管8aにおいて第4開閉弁8bの後段(下流側)に設けられており、自動操作によって都市ガス供給管8aの都市ガスを開閉する。第5制御弁8dは、上記都市ガス供給管8aにおいて第5開閉弁8cの後段(下流側)に設けられている。この第5制御弁8dは、図示しないプラント制御装置によって自動制御されることによって、都市ガス供給管8aにおける都市ガスの流量を自動調節する。
The fourth on-off
都市ガス供給管8aにおいて、第4開閉弁8bと第5開閉弁8dとの間の部位は、都市ガス供給管8aのガス漏れチェック(リークチェック)を行うためのリークチェック管である。
In the city
排気部9は、排気管9a、脱硝装置9b、希釈空気管9c及びファン9dを備え、燃焼器6の燃焼ガスを外部に排気する。排気管9aは、一端がタービン4の出口ポートに接続され、他端が大気解放されたガス管である。脱硝装置9bは、排気管9aの途中部位に設けられ、当該排気管9aを流れる燃焼ガスに脱硝処理を施す。すなわち、この脱硝装置9bは、第1ガス供給管7n及び第3制御弁7pを介して調整槽7mから供給されるアンモニア水を還元剤として燃焼ガスに作用させることにより、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を低減させる。
The
希釈空気管9cは、排気管9aに分岐して設けられるガス管であり、一端が排気管9aにおける脱硝装置9bの前段(上流側)に接続され、他端が大気解放されている。ファン9dは、上記希釈空気管9cの途中部位に設けられており、大気から取り込んだ空気を燃焼ガスを希釈するための希釈空気として脱硝装置9bに供給する。
The diluted
次に、このように構成された発電装置Pの動作について詳しく説明する。
この発電装置Pでは、第1制御弁7fによってアンモニア供給部7から所定流量の気体アンモニアが一方の燃料として燃焼器6に供給される。
Next, the operation of the power generation device P configured in this way will be described in detail.
In this power generation device P, a predetermined flow rate of gaseous ammonia is supplied to the
また、このような燃料(気体アンモニア及び都市ガス)とは別に燃焼器6にはコンプレッサ3から圧縮空気が酸化剤として供給される。そして、燃焼器6では、燃料(気体アンモニア及び都市ガス)が圧縮空気を用いて混合燃焼し、高温高圧の燃焼ガスが発生する。そして、この燃焼ガスは、燃焼器6からタービン4に供給されて動力を発生させ、当該動力によって発電機2が駆動されることによって電力を発生させる。すなわち、この発電装置Pでは、燃焼ガスのエネルギーがタービン4で動力回収された後の燃焼ガスが排気部9に供給される。
Further, apart from such fuels (gas ammonia and city gas), compressed air is supplied to the
ここで、このような発電装置Pの定常的な動作に対して、アンモニア供給部7におけるリークチェックが必要に応じて行われる。このリークチェックは、例えば第2開閉弁7eを閉じた状態で気化器7cから気体アンモニアをアンモニア供給管7bに供給した後に第1開閉弁7dを閉じることにより、リークチェック管内を気体アンモニア雰囲気かつ密閉空間とする。そして、この状態においてリークチェック管の内圧を時系列的にモニタすることによってアンモニア供給管7b(より正しくはリークチェック管)にき裂等による漏れが発生しているか否かを検査する。
Here, for such a steady operation of the power generation device P, a leak check in the
このようなリークチェックが終了すると、リークチェック管内には気体アンモニアが残留することになるが、このような残留アンモニアは、第3開閉弁7hを閉状態から開状態に設定変更することにより、ガス回収部として機能するガス抜き管7g及び第3開閉弁7hを介して回収槽7kに回収される。そして、このような残留アンモニアは、回収槽7kにおいてアンモニア水とされ、さらに調整槽7mにおいて目標濃度Rに調整されて燃焼器6及び脱硝装置9bに供給されることにより消費される。リークチェックの他にはプラント停止後の配管内のガス抜きや、安全弁からの吹き出しガスも廃棄処理対象となり、回収槽にて同様に回収される。
When such a leak check is completed, gaseous ammonia will remain in the leak check pipe. Such residual ammonia can be removed by changing the setting of the third on-off
このような本実施形態に係る発電装置Pによれば、従来廃棄していた残留アンモニアを燃焼器6において燃料として有効活用し、また脱硝装置9bにおいて還元剤として有効活用するので、燃料である液体アンモニアの利用率を従来よりも向上させることが可能である。
According to the power generation device P according to the present embodiment, the residual ammonia previously discarded is effectively used as a fuel in the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、系外に排出する気体アンモニアとしてリークチェック管内に在留する残留アンモニア(気体アンモニア)を回収槽7kあるいは回収調整槽7uに回収する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。燃焼装置5、5A~5Eから系外に排出される気体アンモニアには、リークチェック管内に在留する気体アンモニアの他に、例えば発電装置P(発電プラント)が運転を停止した後の配管内のガス抜きや安全弁からの吹き出しガスが考えられる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the case where the residual ammonia (gas ammonia) residing in the leak check tube as the gaseous ammonia discharged to the outside of the system is recovered in the
(2)上記実施形態では、残留アンモニアを燃焼器6で燃料として有効活用し、脱硝装置9bで還元剤として有効活用するが、本発明はこれに限定されない。例えば、図2に示すように、残留アンモニアを脱硝装置9bのみに供給してもよい。すなわち、図2に燃焼装置5A及びアンモニア供給部7Aとして示すように、第2ガス供給管7q及び第4制御弁7rから構成される回収ガス供給部に代えて、第1ガス供給管7n及び第3制御弁7pから構成される第2の回収ガス供給部のみを設けても良い。
(2) In the above embodiment, the residual ammonia is effectively utilized as a fuel in the
また、図3に燃焼装置5B及びアンモニア供給部7Bとして示すように、調整槽7mのアンモニア水を燃焼器6のみに供給してもよい。この場合にはアンモニア水の蒸発潜熱を利用することで燃焼器6の燃焼温度を低下させることができれば、窒素酸化物(NOx)の発生を抑制することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 3 as the
(3)上記実施形態では、回収槽7kと調整槽7mとを個別の槽として設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図4に燃焼装置5C及びアンモニア供給部7Cとして示すように、回収槽7kと調整槽7mとを一体化させて単独の回収調整槽7uとしてもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態では、残留アンモニアの全てを回収槽7kに回収させたが、本発明はこれに限定されない。例えば図5に燃焼装置5D及びアンモニア供給部7Dとして示すように、残留アンモニアの一部を回収タンク7vに回収させ、当該回収タンク7vに回収した残留アンモニアを昇圧ポンプ7wによって昇圧させて気化器7cに供給しても良い。このような回収タンク7v及び昇圧ポンプ7wは、残留アンモニアの一部を気化器7cに供給する第4の回収ガス供給部を構成している。
(4) In the above embodiment, all of the residual ammonia is recovered in the
(5)上記実施形態では、残留アンモニアを回収槽7kでアンモニア水としたが、本発明はこれに限定されない。例えば都市ガス供給部8のみを機能させることにより、都市ガスのみを燃焼させて発電装置Pを起動させ、図6に燃焼装置5E及びアンモニア供給部7Eとして示すように、アンモニア供給管7bから別途回収した残留アンモニアの一部を供給管7xを介して脱硝装置9bに直接供給して消費させても良い。
(5) In the above embodiment, the residual ammonia is converted into ammonia water in the
すなわち、本発明における「アンモニア」は、アンモニア水に限定されるものではなく、気体アンモニアをも包含する用語である。また、上記供給管7xは、残留アンモニアの一部を脱硝装置9bに直接供給する第3の回収ガス供給部に相当する。さらに、図6では残留アンモニア(気体アンモニア)の一部を脱硝装置9bに供給しているが、当該残留アンモニア(気体アンモニア)の一部を燃料あるいは還元剤として燃焼器6に供給してもよい。残留アンモニアの一部を脱硝装置9bあるいは燃焼器6に供給するいずれかの場合において、供給管には開閉弁及び制御弁が設けられる構成であってもよい。
That is, "ammonia" in the present invention is not limited to ammonia water, but is a term that also includes gaseous ammonia. Further, the
(6)上記実施形態では、調整槽7mにおけるアンモニア水の目標濃度Rを市販のアンモニア水の濃度と同等としたが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて他の濃度に調整しても良い。
(6) In the above embodiment, the target concentration R of ammonia water in the
(7)上記実施形態では、都市ガスと気体アンモニアとを燃焼器6で混焼させたが、本発明はこれに限定されない。気体アンモニアを単独の燃料として燃焼させてもよい。
(7) In the above embodiment, city gas and gaseous ammonia are co-combusted in the
(8)上記実施形態では、ガスタービン1で発電機2を駆動するタイプの発電装置Pに本発明を適用した場合について説明したが、本発明の適用先は発電装置Pに限定されない。本発明は、気体アンモニアあるいは液体アンモニアを燃料とする種々の燃焼装置に適用可能である。
(8) In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the power generation device P of the type in which the
(9)上記実施形態では、アンモニア調節管7iの一端をアンモニア供給管7bにおける第2開閉弁7eの後段(下流側)に接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アンモニア調節管7iの一端をタンク7aと気化器7cとの間のアンモニア供給管7bつまりタンク7aの出力口近傍に接続してもよい。このようにアンモニア調節管7iの一端を接続することにより、回収槽7kあるいは回収調整槽7uに供給する気体アンモニアを燃焼器6への気体アンモニア(燃料)の供給とは切り離した状態で回収槽7kあるいは回収調整槽7uに供給することができる。
(9) In the above embodiment, one end of the
P 発電装置
1 ガスタービン
2 発電機
3 コンプレッサ
4 タービン
5、5A~5E 燃焼装置
6 燃焼器
7、7A~7E アンモニア供給部
7a タンク
7b アンモニア供給管
7c 気化器
7d 第1開閉弁
7e 第2開閉弁
7f 第1制御弁
7g ガス抜き管(ガス回収部)
7h 第3開閉弁(ガス回収部)
7i アンモニア調節管
7j 第2制御弁
7k 回収槽(ガス回収部)
7m 調整槽
7n 第1ガス供給管(回収ガス供給部)
7p 第3制御弁(回収ガス供給部)
7q 第2ガス供給管(回収ガス供給部)
7r 第4制御弁(回収ガス供給部)
7s 給水管
7t 給水ポンプ
7u 回収調整槽
7v 回収タンク
7w 昇圧ポンプ
7x 供給管
8 都市ガス供給部
8a 都市ガス供給管
8b 第4開閉弁
8c 第5制御弁
8d 第5開閉弁
9、9A 排気部
9a 排気管
9b 脱硝装置
9c 希釈空気管
9d ファン
7h 3rd on-off valve (gas recovery unit)
7i
7p 3rd control valve (recovered gas supply unit)
7q 2nd gas supply pipe (recovery gas supply section)
7r 4th control valve (recovered gas supply unit)
7s
Claims (11)
該燃焼器に気体アンモニアを燃料として供給するアンモニア供給部と、
前記燃焼器の燃焼ガスを排気する排気部とを備え、
前記アンモニア供給部は、系外に排出する前記気体アンモニアを回収するガス回収部と、該ガス回収部のアンモニアを前記燃焼器に供給する回収ガス供給部とを備えることを特徴とする燃焼装置。 With a combustor,
An ammonia supply unit that supplies gaseous ammonia as fuel to the combustor,
It is provided with an exhaust unit that exhausts the combustion gas of the combustor.
The combustion apparatus is characterized by comprising a gas recovery unit for recovering the gaseous ammonia discharged to the outside of the system and a recovery gas supply unit for supplying the ammonia of the gas recovery unit to the combustor.
前記アンモニアを前記脱硝装置に供給する第2の回収ガス供給部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。 The exhaust unit includes a denitration device for denitration of the combustion gas.
The combustion device according to claim 1, further comprising a second recovered gas supply unit that supplies the ammonia to the denitration device.
該燃焼器に気体アンモニアを燃料として供給するアンモニア供給部と、
前記燃焼器の燃焼ガスを排気する排気部とを備え、
前記排気部は、前記燃焼ガスを脱硝処理する脱硝装置を備え、
前記アンモニア供給部は、系外に排出する前記気体アンモニアを回収するガス回収部と、該ガス回収部のアンモニアを前記脱硝装置に供給する第2の回収ガス供給部とを備えることを特徴とする燃焼装置。 With a combustor,
An ammonia supply unit that supplies gaseous ammonia as fuel to the combustor,
It is provided with an exhaust unit that exhausts the combustion gas of the combustor.
The exhaust unit includes a denitration device for denitration of the combustion gas.
The ammonia supply unit is characterized by including a gas recovery unit that recovers the gaseous ammonia discharged to the outside of the system and a second recovery gas supply unit that supplies the ammonia of the gas recovery unit to the denitration device. Combustion device.
前記回収ガス供給部は、前記アンモニア水を前記アンモニアとして前記燃焼器に供給することを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼装置。 The gas recovery unit recovers the gaseous ammonia to generate ammonia water.
The combustion device according to claim 1 or 2 , wherein the recovered gas supply unit supplies the ammonia water as the ammonia to the combustor.
前記第2の回収ガス供給部は、前記アンモニア水を前記アンモニアとして前記脱硝装置に供給することを特徴とする請求項2または3に記載の燃焼装置。 The combustion device according to claim 2 or 3, wherein the second recovered gas supply unit supplies the ammonia water as the ammonia to the denitration device.
前記アンモニア供給部に残留する前記気体アンモニアの一部を前記気化器に供給する第4の回収ガス供給部と
をさらに備えることを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の燃焼装置。 A vaporizer that vaporizes liquid ammonia to generate the gaseous ammonia,
The combustion according to any one of claims 1 to 8 , further comprising a fourth recovered gas supply unit that supplies a part of the gaseous ammonia remaining in the ammonia supply unit to the vaporizer. Device.
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