JPH0436002A - 窒素酸化物濃度制御装置 - Google Patents

窒素酸化物濃度制御装置

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JPH0436002A
JPH0436002A JP13849690A JP13849690A JPH0436002A JP H0436002 A JPH0436002 A JP H0436002A JP 13849690 A JP13849690 A JP 13849690A JP 13849690 A JP13849690 A JP 13849690A JP H0436002 A JPH0436002 A JP H0436002A
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JP
Japan
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nox
ammonia
plant
steam
control device
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JP13849690A
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English (en)
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Yasushi Shimane
島根 靖
Shunichi Hisayoshi
俊一 久芳
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0436002A publication Critical patent/JPH0436002A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F01K23/108Regulating means specially adapted therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/008Adaptations for flue gas purification in steam generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合発電プラントの窒素酸化物濃度制御装置
に係り、特に、補助蒸気ボイラ、他の排熱回収ボイラか
らの蒸気をアンモニア希釈ガスとして使用し、脱硝反応
の活性化を図り、ガスタービン着火以降発生するプラン
トの排ガス中のNOx濃度低減に好適な複合発電プラン
トの窒素酸化物濃度制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の複合発電プラントの概略NOx制御系統図を第4
図に示す。
空気取入室1を通して取り入れられた空気は空気圧縮機
3で圧縮・昇温され、燃焼器4で燃料が燃焼し、高温高
圧のガスとなり、タービン内で膨張して発電機を駆動す
る。
ガスタービンからの排ガスは、排熱回収ボイラで熱回収
される。
排熱回収ボイラは、排ガスの上流から下流に沿って過熱
器7.前側高圧蒸発器8.後側高圧蒸発器11.高圧節
炭器12.低圧蒸発器13.低圧節炭器14から構成さ
れる。又、前側高圧蒸発器と後側高圧蒸発器11の間に
は、脱硝装置10が設置されている。
排熱回収ボイラより発生した蒸気は蒸気タービンに導入
され、プラントの熱回収が図られる。
これらの構成から成る複合発電プラントでも、環境規制
が年々強化されており、複合発電プラントでも、ガスタ
ービン装置より排出される排ガスに含まれるNOx成分
を脱硝装置10を介して大気放出することにより低減し
ている。
第5図にガスタービン装置を通常起動させた場合のプラ
ント排ガス特性の一例を示す。プラント排出NOx値は
定格負荷で安定するまでの過程で最大値を呈する。これ
は、現在脱硝方式の一つとして採用されているアンモニ
ア接触還元分解法の基本反応式が 4NO+4NHa+0z−)4N2+6HzO6NO2
+8NH1l→7N2+12H20であり、この反応温
度は、高効率の脱硝性能を得るためには250℃〜40
0℃の範囲、最低でも200℃であることによるもので
ある。
第6図に脱硝反応温度と脱硝効率の関係を示す。
従って、従来方式では第5図に示すように最終的にはプ
ラント排出NOx値を低減できるが、プラント起動時に
おけるプラント排出NOx値は低減できない問題が発生
する。これは、ガスタービン装置から排出される排ガス
の温度に対し、第7図に示すように排ガスは過熱器7前
側高圧蒸発器7を通過する際、温度降下を生じ低温度と
なり、脱硝装置の昇温率が小さく、脱硝効率が低いため
である。
前述の従来方式に対して、特開昭61−28704号公
報では、プラント起動前に高圧ドラム残圧を高く保持し
、脱硝装置の雰囲気温度を高く保持しプラント起動後の
脱硝効率の早期立上げをすることにより、起動時のNO
x値の低減を図っている。
しかし、特開昭61−28704号公報の発明は、ホッ
トスタートでは有効であるが、ウオームスタート、コー
ルドスタート時には、高圧ドラム残圧が低くなってしま
い有効とはいえない。又、部分負荷時には、脱硝装置入
口排ガス温度が低くなり高効率の脱硝性能が発揮できな
い等の問題があり、昨今の環境規制の厳しい状況を踏ま
えると、プラント排出NOx値低減は充分とはいえない
尚、特開昭61−28704号公報の発明を適用した時
の複合発電プラントのNOx動特性を第8図に示す。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、複合発電プラントのウオームスタート
、コールドスタート時に於ける起動時NOx値低減並び
に部分負荷時のNOx値低減に関しては考慮されておら
ず、昨今の環境規制の厳しい状況を踏まえると、プラン
ト排出NOx低減は充分とはいえない問題があった。
本発明は、脱硝装置が、蒸気をアンモニア希釈ガスとし
て使うことで1反応の活性化が図れる点に着目し、複合
発電プラントの各起動モード(ホットスタート、ウオー
ムスタート、コールドスタート)時、並びに、部分負荷
時に、プラントにより排出されるNOx値の低減を行な
える複合発電プラントの窒素酸化物濃度制御システム及
び装置を提供することにある。
CRM&解決するための手段〕 上記目的は、複合発電プラントに於いて、ガスタービン
の出口NOx値を、補助ボイラ又は他の排熱回収ボイラ
からの蒸気をアンモニア希釈空気として使用し、脱硝反
応温度を最適値に制御することにより達成される。
〔作用〕
プラント起動(ホット、ウオーム、コールド各起動モー
ド)時には、ガスタービンより導かれた排ガスは過熱器
、高圧蒸発器を通過する際、温度降下を生じ低温度とな
り、脱硝装置の昇温率が小さいので、脱硝反応温度が低
く、脱硝効率が悪くなるため、補助蒸気ラインの蒸気を
アンモニア希釈空気として使用し脱硝反応温度を高める
ことにより、脱硝効率が上がり複合発電プラントの排出
NOx値低減が図れる。
プラントの部分負荷時には、第9図に示すように、脱硝
装置入口排ガス温度が脱硝効率が悪い温度である部分負
荷割合迄を、補助蒸気ラインからの蒸気をアンモニア希
釈空気として使用し、脱硝反応温度を制御し、ある負荷
割合以上の負荷帯では、排ガス系に脱硝装置の加温を依
存させ、別系統の希釈空気に切替えてプラント排出NO
x値を制御することにより、効率的なNOx値制御が可
能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。本発
明である複合発電プラントの窒素酸化物(NoX)濃度
制御装置を組み込んだNOx濃度制御システムを説明す
る。
第1図は、複合発電プラントの排出NOx濃度を最小に
するために、アンモニアシステム、アンモニア希釈空気
システム及び補助ボイラからの蒸気システムを窒素酸化
物濃度ミニマムになるように、圧力、温度、及び、流量
をトータル的に制御できるシステムとすることにより、
ガスタービンより排出される排ガス中のNOx値を最小
となるような系統とした。
大気より、空気を空気取入口1.吸気サイレンサ2を通
り、圧縮機3へ送られ、圧縮されて燃焼器4で燃料が燃
焼され、その燃料ガスを作動流体としてガスタービンが
回転される。その排気ガスは、排気サイレンサ6を通り
、脱硝装置付排熱回収ボイラに入り、煙突から大気へ放
出される。その際、排熱回収ボイラ入口NOx分析トラ
ンスミッタ40.排熱回収ボイラ出口NOx分析トラン
スミッタ42で、NOx濃度が検出され、その信号がN
Ox濃度制御装置20へ伝達される。又、NOx濃度を
制御する系統として、アンモニア系統、アンモニア希釈
空気系統及びアンモニア希釈ガスとして使われる補助蒸
気系統の三系統がある。
アンモニア系統では、アンモニアは、アンモニアタンク
31から、排熱回収ボイラのアンモニア吹出しノズル9
に流れ、その系統における状態は、圧力検知器32.温
度検知器33、及び、流量検知器34による圧力、温度
及び流量の信号がNOx濃度制御装置20へ伝達される
アンモニア希釈空気系統では、空気は、アンモニア希釈
空気サイレンサ25からアンモニア希釈空気ファン26
を通り、アンモニア−空気、又は、蒸気混合器36を通
り、アンモニアと空気、又は、蒸気が混合し、そのガス
がアンモニア吹出しノズル9に流れ、その系統における
状態は、圧力検知器28.温度検知器29、及び、流量
検知器30による圧力、温度、流量の信号がNOx濃度
制御装置1i20へ伝達される。
アンモニア希釈ガスとしての補助蒸気系統において、蒸
気は、補助ボイラを通り、蒸気ヘッダを通り、アンモニ
ア−空気、又は、蒸気混合器36を通り、アンモニアと
空気、又は、蒸気が混合し、そのガスがアンモニア吹出
しノズルに流れ、その系統における状態は、圧力検知器
22.温度検知器23及び流量検知器24による圧力、
温度、流量の信号が、NOx濃度制御装置20へ伝達さ
れる。
このアンモニア系統、アンモニア希釈空気系統、及び、
補助蒸気系統において、アンモニア吹出しノズル9で、
アンモニアの温度、圧力、流量をNOx濃度ミニマムに
するように、それぞれのラインのアンモニア流量調整弁
35.アンモニア希釈空気流量調整弁27、及び、補助
蒸気流量調整弁21をNOx濃度ミニマムとるように、
NOx濃度制御装置20で、それぞれ、適切な制御がで
きるようにプログラムをインプットしたシステム装置と
している。
コールドスタート時には、排ガス温度が低く、脱硝装置
10の温度が低いため、脱硝効率が悪くなる。よって補
助ボイラからの蒸気を使い、コールドスタート時の排熱
回収ボイラ入口温度200℃以下の排ガス温度時には、
アンモニア系統と補助蒸気系統を組合せて、低い排ガス
温度でも、NOx濃度ミニマムになるように、脱硝装置
10の前の温度を脱硝効率のよい250℃から350℃
にアンモニアガスの温度をコントロールするように、ア
ンモニア注入ラインの圧力検知器37゜温度検知器38
.流量検知器39の信号を受けて、補助蒸気流量調整弁
21及びアンモニア流量調整弁35をNOx濃度制御装
置20で制御するようにプログラムが組まれている。
アンモニア−蒸気混合器36の後の圧力、温度。
流量検知器37,38,39、及び、脱硝装置前の温度
検知器41により、そ九ぞ九最適となるように出口NO
x濃度が、理論的に少ないN Ox濃度となるまで、N
Ox濃度制御装置20により、それぞれの流量調整弁2
1,35を制御できるように、フィードバック制御でき
る機能をもっている。
そして、コールドスタートから立上がり、100%負荷
状態になった場合には、排ガス温度も、脱硝装置部の温
度が効率上最適な温度250℃から350℃の温度にな
り、その後は補助蒸気は不要となるため、アンモニア系
統とアンモニア希釈空気ラインの組合せで、前述と同様
に、排熱回収ボイラ入口、出口NOx分析器40.42
の信号により、NOx濃度制御装置20で、NOx濃度
ミニマムとなるように、プログラム制御される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、複合発電プラントの各起動モード(ホ
ット、ウオーム、コールドスタート)時、及び、部分負
荷時に、プラントより排出されるNOx値が従来と比較
して約70%低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例である複合発電プラントの
窒素酸化物濃度制御装置を組み込んだNOx制御系統図
、第2図は、窒素酸化物濃度制御装置内にプログラムと
して組み込まれる脱硝反応温度と回転数並びに負荷割合
の関係を示す特性図、第3図は、本発明を適用した複合
発電プラントのNOx動特性図、第4図は、従来の複合
発電プラントの概略NOx制御系統図、第5図は、従来
の複合発電プラントの排ガス特性図、第6図は、脱硝反
応温度と脱硝効率の関係を示す特性図、第7図は、排熱
回収ボイラの排熱回収特性図、第8図は、特開昭61−
28704号の発明を複合発電プラントに適用した時の
NOx動特性図、第9図は、排熱回収ボイラ入口排ガス
温度、脱硝装置入口排ガス温度、ガスタービンの圧縮機
出口空気温度と負荷割合との関係を示す説明図である。 1・・・空気取入口、2・・・吸気サイレンサ、3・・
・圧縮機、4・燃焼器、5・・ガスタービン、6・・・
排気サイレンサ、7・・・過熱器、8・・前部高圧蒸発
器、9・・・アンモニア吹出しノズル、10・・脱硝装
置、11・・・後部高圧蒸気器、12・・・高圧節炭器
、13・・・低圧蒸発器、14・・・低圧節炭器、15
・・・高圧ドラム、16.43〜46・・・制御弁、1
7・・・ポンプ、18・・・低圧ドラム、19・・・制
御弁、20・・窒素酸化物(NOx)濃度制御装置、2
1・・・蒸気流量調整弁、22.28,32.37・・
・圧力検知器、23.29,33,38.41・・・温
度検知器、24.30,34.39・・・流量検知器、
25゜26・・・アンモニア希釈空気サイレンサ、27
・・・アンモニア希釈空気流量調整弁、31・・・アン
モニアタンク、35・・アンモニア流量調整弁、36・
・・アンモニア−空気又は蒸気混合器、40・・・排熱
回収ボイラ入口NOx分析器、42・・・排熱回収ボイ
ラ出口NOx分析器、47・・低圧給水ポンプ、48・
アンモニア注入弁制御装置、49・・・アンモニア流量
調整弁制御装置。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガスタービン、蒸気タービン、排熱回収ボイラ、発
    電機、補助ボイラを含む複合発電プラントにおいて、 プラントの起動指令に基づいて、補助蒸気ラインの蒸気
    をアンモニア希釈ガスとして使い、脱硝反応の活性化を
    図つたことを特徴とする窒素酸化物濃度制御装置。 2、請求項1において、前記窒素酸化物濃度制御装置を
    用いて、最適な脱硝反応温度を制御する機能をもつプラ
    ントの排出窒素酸化物濃度を低減するためのプログラム
    を与えられた窒素酸化物濃度制御システム。
JP13849690A 1990-05-30 1990-05-30 窒素酸化物濃度制御装置 Pending JPH0436002A (ja)

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JP13849690A JPH0436002A (ja) 1990-05-30 1990-05-30 窒素酸化物濃度制御装置

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JPH0436002A true JPH0436002A (ja) 1992-02-06

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JP (1) JPH0436002A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11264501A (ja) * 1998-03-16 1999-09-28 Babcock Hitachi Kk 排熱回収ボイラ
JP2006257936A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Ngk Insulators Ltd ディーゼルエンジンの排ガス除塵脱硝方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11264501A (ja) * 1998-03-16 1999-09-28 Babcock Hitachi Kk 排熱回収ボイラ
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