JPH0693972B2 - コンバインドサイクルプラント - Google Patents
コンバインドサイクルプラントInfo
- Publication number
- JPH0693972B2 JPH0693972B2 JP62153527A JP15352787A JPH0693972B2 JP H0693972 B2 JPH0693972 B2 JP H0693972B2 JP 62153527 A JP62153527 A JP 62153527A JP 15352787 A JP15352787 A JP 15352787A JP H0693972 B2 JPH0693972 B2 JP H0693972B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combined cycle
- exhaust gas
- cycle plant
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安定して高い脱硝率が得られるガスタービ
ン、デイゼルエンジン等の内燃機関と、脱硝反応器を備
えた排熱回収ボイラとを、結合したコンバインドサイク
ルプラントに関する。
ン、デイゼルエンジン等の内燃機関と、脱硝反応器を備
えた排熱回収ボイラとを、結合したコンバインドサイク
ルプラントに関する。
〔従来の技術〕 従来からコンバインドサイクルプラントにおける排ガス
中の窒素酸化物の除去は第１図に示すような系統で実施
されている。
中の窒素酸化物の除去は第１図に示すような系統で実施
されている。
ここで第１図に示した従来のコンバインドサイクルプラ
ントは、図から明らかなように大きく分けて内燃機関で
あるガスタービン装置と、その後流に直列に配置された
排熱回収ボイラ装置と、さらにその後流に設けられた脱
硝装置と排熱回収ボイラ装置に連結された蒸気タービン
装置とから構成されている。
ントは、図から明らかなように大きく分けて内燃機関で
あるガスタービン装置と、その後流に直列に配置された
排熱回収ボイラ装置と、さらにその後流に設けられた脱
硝装置と排熱回収ボイラ装置に連結された蒸気タービン
装置とから構成されている。
第１図において10はガスタービン装置で、１は燃焼器12
に供給される空気の空気吸込ライン、11は吸込まれた空
気を圧縮するための空気圧縮機、２は燃焼器12への蒸気
注入ライン、３は燃焼器12に供給される燃料の供給ライ
ン、13は燃焼器12からの高温ガスで駆動するガスタービ
ン、14はガスタービン13に連結した発電機である。ま
た、20はガスタービン装置10の後流に設けられ、ガスタ
ービン装置から排出される高温の排ガスから排熱を回収
し、蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させるための排熱
回収ボイラ装置であり、４は注水ライン、５は蒸気ライ
ンで、23は注水を加熱するための節炭器、21は蒸気を発
生するための蒸発器、22は発生した蒸気を過熱するため
の過熱器である。なお、40は過熱器22で過熱された過熱
蒸気で駆動する蒸気タービン装置、41は蒸気タービン装
置に連結された発電機、42は蒸気タービン装置からの蒸
気を復水するための復水器である。
に供給される空気の空気吸込ライン、11は吸込まれた空
気を圧縮するための空気圧縮機、２は燃焼器12への蒸気
注入ライン、３は燃焼器12に供給される燃料の供給ライ
ン、13は燃焼器12からの高温ガスで駆動するガスタービ
ン、14はガスタービン13に連結した発電機である。ま
た、20はガスタービン装置10の後流に設けられ、ガスタ
ービン装置から排出される高温の排ガスから排熱を回収
し、蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させるための排熱
回収ボイラ装置であり、４は注水ライン、５は蒸気ライ
ンで、23は注水を加熱するための節炭器、21は蒸気を発
生するための蒸発器、22は発生した蒸気を過熱するため
の過熱器である。なお、40は過熱器22で過熱された過熱
蒸気で駆動する蒸気タービン装置、41は蒸気タービン装
置に連結された発電機、42は蒸気タービン装置からの蒸
気を復水するための復水器である。
さらにまた、30は排熱回収ボイラ装置20の蒸発器21と節
炭器23との間に配置された脱硝装置で、６はガスタービ
ン装置10から排出される排ガス中にNH3を供給するため
のNH3供給ライン、32は供給されたNH3を排ガス中に一様
に注入するためのNH3注入ノズル、31は排ガス中に含ま
れているNOxと注入されたNH3とを接触的に反応させ、そ
の反応を促進させるための触媒である。このような構成
のコンバインドサイクルプラントにおいて、ガスタービ
ン13から排出された排ガスは、消音器50を通過し、排熱
回収ボイラ装置20の過熱器22,蒸発器21で熱交換し、そ
の後流に設置された脱硝装置30において、NH3供給ライ
ン６を介してNH3注入ノズル32から供給されるNH3と排ガ
ス中のNOxとを触媒31の表面で250〜350℃で触媒的に反
応させて、NOxを無害な窒素と水とに分解する。無害化
された排ガスは節炭器23で再び熱回収された後煙突24か
ら外気中に排出される。なお、触媒31を過熱器22と蒸発
器21の間に設置する方法もあるが、触媒の耐熱性の問題
があるためあまり採用されていない。また節炭器23の後
流への触媒31の設置は、排ガス温度が200℃以下とな
り、触媒活性が低くなるのでこれも採用されていない。
炭器23との間に配置された脱硝装置で、６はガスタービ
ン装置10から排出される排ガス中にNH3を供給するため
のNH3供給ライン、32は供給されたNH3を排ガス中に一様
に注入するためのNH3注入ノズル、31は排ガス中に含ま
れているNOxと注入されたNH3とを接触的に反応させ、そ
の反応を促進させるための触媒である。このような構成
のコンバインドサイクルプラントにおいて、ガスタービ
ン13から排出された排ガスは、消音器50を通過し、排熱
回収ボイラ装置20の過熱器22,蒸発器21で熱交換し、そ
の後流に設置された脱硝装置30において、NH3供給ライ
ン６を介してNH3注入ノズル32から供給されるNH3と排ガ
ス中のNOxとを触媒31の表面で250〜350℃で触媒的に反
応させて、NOxを無害な窒素と水とに分解する。無害化
された排ガスは節炭器23で再び熱回収された後煙突24か
ら外気中に排出される。なお、触媒31を過熱器22と蒸発
器21の間に設置する方法もあるが、触媒の耐熱性の問題
があるためあまり採用されていない。また節炭器23の後
流への触媒31の設置は、排ガス温度が200℃以下とな
り、触媒活性が低くなるのでこれも採用されていない。
上述の従来のコンバインドサイクルプラントでは、排ガ
ス中のNOxの濃度がNO2濃度よりNO濃度の方が大きいとき
は問題はないが、内燃機関の燃焼状態によってはNO濃度
よりもNO2濃度の方が大きい排ガス組成になることがあ
り、このような場合には安定して効果的な脱硝が行なわ
れないという問題点があった。
ス中のNOxの濃度がNO2濃度よりNO濃度の方が大きいとき
は問題はないが、内燃機関の燃焼状態によってはNO濃度
よりもNO2濃度の方が大きい排ガス組成になることがあ
り、このような場合には安定して効果的な脱硝が行なわ
れないという問題点があった。
本発明者らはかゝる現状に鑑み、種々のNO2/NO比におけ
る脱硝特性について検討を行った。その結果を第２図に
示す。第２図は、ガス量315Nl/Hr、ガス組成O215％、CO
26％、H2O4.7％、残りN2、NH3/NO−NO2（モル比）≒
１、温度250℃、Ti−Ｖ−Ｗ（原子比100:5:4）の触媒存
在下でNO2とNOの濃度を変更して、NO,NO2,NOxのそれぞ
れの除去率を求めた結果を表わしたグラフである。
る脱硝特性について検討を行った。その結果を第２図に
示す。第２図は、ガス量315Nl/Hr、ガス組成O215％、CO
26％、H2O4.7％、残りN2、NH3/NO−NO2（モル比）≒
１、温度250℃、Ti−Ｖ−Ｗ（原子比100:5:4）の触媒存
在下でNO2とNOの濃度を変更して、NO,NO2,NOxのそれぞ
れの除去率を求めた結果を表わしたグラフである。
グラフの縦軸のηNO,ηNO2,ηNOxはそれぞれNO,NO2,NOx
の除去率を表わし、横軸はNO,NO2の濃度を表わす。
の除去率を表わし、横軸はNO,NO2の濃度を表わす。
第２図から明らかなようにNO2濃度がNO濃度より大きい
場合すなわちNO2/NOのモル比が１以上の場合には窒素酸
化物全体の除去率であるηNOxが極端に低下することが
認められた。
場合すなわちNO2/NOのモル比が１以上の場合には窒素酸
化物全体の除去率であるηNOxが極端に低下することが
認められた。
本発明は上述の知見に基いて、内燃機関から排出される
ガス中のNO2/NOのモル比が変動しても、脱硝反応器に導
入される排ガス中のNO2/NOのモル比を、常に窒素酸化物
の除去の面から好ましい領域に保ち、安定した脱硝率が
得られるコンバインドサイクルプラントを提供すること
を目的としたものである。
ガス中のNO2/NOのモル比が変動しても、脱硝反応器に導
入される排ガス中のNO2/NOのモル比を、常に窒素酸化物
の除去の面から好ましい領域に保ち、安定した脱硝率が
得られるコンバインドサイクルプラントを提供すること
を目的としたものである。
本発明は内燃機関と、該内燃機関からの排ガス中にアン
モニアを添加して触媒を用いて接触還元する脱硝反応器
を備えた排熱回収ボイラとを結合したコンバインドサイ
クルプラントにおいて、脱硝反応器の上流側に配置され
は排ガスと接触する部材の表面にクロムメッキが施され
ている機器を備えたことを特徴とするコンバインドサイ
クルプラントを提案するものである。
モニアを添加して触媒を用いて接触還元する脱硝反応器
を備えた排熱回収ボイラとを結合したコンバインドサイ
クルプラントにおいて、脱硝反応器の上流側に配置され
は排ガスと接触する部材の表面にクロムメッキが施され
ている機器を備えたことを特徴とするコンバインドサイ
クルプラントを提案するものである。
第２図より、NO2/NO比を１近辺にすることができれば窒
素酸化物の除去は効果的に行なわれることがわかる。NO
2とNOとは次式のような反応平衡にあり、熱力学的には
高温程NO側にかたよった平衡にある。
素酸化物の除去は効果的に行なわれることがわかる。NO
2とNOとは次式のような反応平衡にあり、熱力学的には
高温程NO側にかたよった平衡にある。
NO2NO＋1/2O2 本発明者らは上記反応を、接触的に右辺に進める作用の
ある物質について検討した結果、Cr酸化物にその作用が
著しいことを見出し本発明に至ったものである。すなわ
ち、本発明は機能的にはCr酸化物表面に排ガスを接触さ
せることにより、NO2がNOに変換する反応を促進させる
ことにある。この反応は400℃以上、特に500℃以上でそ
の効果が著しい。たとえば内燃機関がガスタービン装置
の場合ガスタービン出口の消音器から排熱回収ボイラ装
置の過熱器，蒸発器までの部分がちょうど400℃〜600℃
の温度となっている。このように脱硝反応器の上流に配
置されている機器の排ガスと接触する部分の部材の表面
にCrメッキを施すことによって、部材の表面にCr酸化物
被膜を形成させ、それによって、NO2が過剰なガスター
ビンの燃焼状態になったときでも、排ガスはそれらの表
面に接触して、NO2→NO反応により脱硝触媒層の前で
は、NO2/NOモル比が１あるいはそれ以下とすることがで
き、効率のよい安定した窒素酸化物の除去を行なわせる
ことができる。
ある物質について検討した結果、Cr酸化物にその作用が
著しいことを見出し本発明に至ったものである。すなわ
ち、本発明は機能的にはCr酸化物表面に排ガスを接触さ
せることにより、NO2がNOに変換する反応を促進させる
ことにある。この反応は400℃以上、特に500℃以上でそ
の効果が著しい。たとえば内燃機関がガスタービン装置
の場合ガスタービン出口の消音器から排熱回収ボイラ装
置の過熱器，蒸発器までの部分がちょうど400℃〜600℃
の温度となっている。このように脱硝反応器の上流に配
置されている機器の排ガスと接触する部分の部材の表面
にCrメッキを施すことによって、部材の表面にCr酸化物
被膜を形成させ、それによって、NO2が過剰なガスター
ビンの燃焼状態になったときでも、排ガスはそれらの表
面に接触して、NO2→NO反応により脱硝触媒層の前で
は、NO2/NOモル比が１あるいはそれ以下とすることがで
き、効率のよい安定した窒素酸化物の除去を行なわせる
ことができる。
本発明の一実施例として、第１図に示すコンバインドサ
イクルプラントの消音器50と、過熱器22および蒸発器21
のボイラチューブの全てにクロムメッキを施した。排ガ
ス中のNO2はNOへ転換し、NO2/NOのモル比が１以下に保
たれ高い脱硝率が得られた。
イクルプラントの消音器50と、過熱器22および蒸発器21
のボイラチューブの全てにクロムメッキを施した。排ガ
ス中のNO2はNOへ転換し、NO2/NOのモル比が１以下に保
たれ高い脱硝率が得られた。
なお、実施例では消音器50と、過熱器22および蒸発器21
のボイラチューブの全てにクロムメッキを施したが、消
音器50だけ、あるいは過熱器22のボイラチューブは全て
またはその一部だけ、あるいは蒸発器21のボイラチュー
ブの全てまたはその一部だけにクロムメッキを施しても
よい。
のボイラチューブの全てにクロムメッキを施したが、消
音器50だけ、あるいは過熱器22のボイラチューブは全て
またはその一部だけ、あるいは蒸発器21のボイラチュー
ブの全てまたはその一部だけにクロムメッキを施しても
よい。
なお、本発明に係るプラントに関連して行なった実験例
についてつぎに説明する。
についてつぎに説明する。
巾1cm×長さ10cm×厚さ1mmのクロムメッキ鋼板５枚を1m
mのスペーサを介してたばねたものを小型反応器に充填
し、以下のような排ガス条件でNO2のNOへの転化率を測
定した。
mのスペーサを介してたばねたものを小型反応器に充填
し、以下のような排ガス条件でNO2のNOへの転化率を測
定した。
NO2:100ppm O2:15％ CO2:6％ H2O:5％ 温度:400〜650℃ ガス量:300Nl/Hr 結果を第３図にまとめた。
第３図において横軸は温度を示し、縦軸はNO2のNOへの
転化率を表わす。図中、１はクロムメッキ鋼板を小型反
応器に充填した場合の曲線、２はクロムメッキを施して
ない鋼板を小型反応器に充填した場合の曲線であり、こ
の２つの曲線の対比からクロムメッキがNO2のNOへの転
化に顕著な効果があることが判る。また450℃以上でNO2
のNOへの転化率は50％以上となることがわかる。
転化率を表わす。図中、１はクロムメッキ鋼板を小型反
応器に充填した場合の曲線、２はクロムメッキを施して
ない鋼板を小型反応器に充填した場合の曲線であり、こ
の２つの曲線の対比からクロムメッキがNO2のNOへの転
化に顕著な効果があることが判る。また450℃以上でNO2
のNOへの転化率は50％以上となることがわかる。
本発明のコンバインドサイクルプラントによれば、内燃
機関から排出される排ガス中のNO2/NO比が変動しても特
別な操作を必要とせずにNO2/NOの比を窒素酸化物の除去
に好ましい範囲に保ち、コンバインドサイクルプラント
での脱硝を安定して効率よく行うことができるので、公
害防止対策上非常に有用である。
機関から排出される排ガス中のNO2/NO比が変動しても特
別な操作を必要とせずにNO2/NOの比を窒素酸化物の除去
に好ましい範囲に保ち、コンバインドサイクルプラント
での脱硝を安定して効率よく行うことができるので、公
害防止対策上非常に有用である。
第１図は従来のコンバインドサイクルプラントの系統
図、第２図はNO2/NOの濃度と脱硝率との関係を示すグラ
フ、第３図はNO2のNOへの転化率と温度との関係を示す
グラフである。 10……ガスタービン装置、12……燃焼器、13……ガスタ
ービン、14……発電機、20……排熱回収ボイラ装置、21
……蒸発器、22……過熱器、23……節炭器、30……脱硝
装置、31……触媒、32……NH3注入ノズル。
図、第２図はNO2/NOの濃度と脱硝率との関係を示すグラ
フ、第３図はNO2のNOへの転化率と温度との関係を示す
グラフである。 10……ガスタービン装置、12……燃焼器、13……ガスタ
ービン、14……発電機、20……排熱回収ボイラ装置、21
……蒸発器、22……過熱器、23……節炭器、30……脱硝
装置、31……触媒、32……NH3注入ノズル。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関と、該内燃機関からの排ガス中に
アンモニアを添加して触媒を用いて接触還元する脱硝反
応器を備えた排熱回収ボイラとを結合したコンバインド
サイクルプラントにおいて、上記脱硝反応器の上流側に
配置された排ガスと接触する部材の表面にクロムメッキ
が施されている機器を備えたことを特徴とするコンバイ
ンドサイクルプラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153527A JPH0693972B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | コンバインドサイクルプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153527A JPH0693972B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | コンバインドサイクルプラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63319028A JPS63319028A (ja) | 1988-12-27 |
| JPH0693972B2 true JPH0693972B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=15564475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62153527A Expired - Fee Related JPH0693972B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | コンバインドサイクルプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693972B2 (ja) |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP62153527A patent/JPH0693972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63319028A (ja) | 1988-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |