JPH07103409A - 炉内脱硝式追焚システム - Google Patents
炉内脱硝式追焚システムInfo
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- JPH07103409A JPH07103409A JP24896493A JP24896493A JPH07103409A JP H07103409 A JPH07103409 A JP H07103409A JP 24896493 A JP24896493 A JP 24896493A JP 24896493 A JP24896493 A JP 24896493A JP H07103409 A JPH07103409 A JP H07103409A
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- Japan
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- gas
- combustion
- exhaust gas
- furnace
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炉内における燃焼排ガスの追焚燃焼を行う
際、燃焼排ガス中のＮＯxを低減すると共に、排気ガス
中の残存酸素の有効利用を図る。 【構成】 ガスタービン１３からの燃焼排ガスの導入口
に、複数のウィング付追焚バーナ１５を配設する。追焚
バーナ１５は、ウィング１６を有し、ガスチャンバ
（ａ）からの燃料ガスと、前記燃焼排ガスを混合させて
燃焼させるものである。前記追焚バーナ１５近傍におけ
るガスチャンバ（ｂ）からは、脱硝条件に見合う助燃用
燃料ガスを燃焼排ガスとの混合が良好になるように所定
の高速で満遍なく噴出させるようにする。 【効果】 タービン排ガス中の窒素酸化物が還元により
低減でき、排ガス中に残る酸素がほぼ完全に追焚に利用
できるので、コージェネレーションシステム全体の効率
が向上する。
際、燃焼排ガス中のＮＯxを低減すると共に、排気ガス
中の残存酸素の有効利用を図る。 【構成】 ガスタービン１３からの燃焼排ガスの導入口
に、複数のウィング付追焚バーナ１５を配設する。追焚
バーナ１５は、ウィング１６を有し、ガスチャンバ
（ａ）からの燃料ガスと、前記燃焼排ガスを混合させて
燃焼させるものである。前記追焚バーナ１５近傍におけ
るガスチャンバ（ｂ）からは、脱硝条件に見合う助燃用
燃料ガスを燃焼排ガスとの混合が良好になるように所定
の高速で満遍なく噴出させるようにする。 【効果】 タービン排ガス中の窒素酸化物が還元により
低減でき、排ガス中に残る酸素がほぼ完全に追焚に利用
できるので、コージェネレーションシステム全体の効率
が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼排ガスを導入して
助燃用ガスと共に追焚燃焼を行う炉内に、炭化水素添加
による炉内脱硝原理を利用した還元ゾーンを作り出すこ
とにより、上記燃焼排ガス中のＮＯxを低減すると共
に、排気ガス中の残存酸素の有効利用を図った炉内脱硝
式追焚システムに関するものである。
助燃用ガスと共に追焚燃焼を行う炉内に、炭化水素添加
による炉内脱硝原理を利用した還元ゾーンを作り出すこ
とにより、上記燃焼排ガス中のＮＯxを低減すると共
に、排気ガス中の残存酸素の有効利用を図った炉内脱硝
式追焚システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コージェネレーションシステムの
普及が進んでいる。かかるコージェネレーションシステ
ムのうち、図９に示すように、ガスタービンを動力とす
るコージェネレーションシステム１では、ガスタービン
２からの排ガスによる排熱を利用して蒸気を発生した
り、給湯を行う排熱ボイラ３において、蒸気発生量を増
大させるため、ガスタービン２からの排ガスを追焚バー
ナ４によってさらに加熱する方式が採用されている。か
かる追焚バーナ４は通常、排熱ボイラ３に至るダクト５
中に複数設置され、排ガスと燃料ガスとの混合を促進す
るために、ウィング６を備えた構造となっている（図１
０参照）。
普及が進んでいる。かかるコージェネレーションシステ
ムのうち、図９に示すように、ガスタービンを動力とす
るコージェネレーションシステム１では、ガスタービン
２からの排ガスによる排熱を利用して蒸気を発生した
り、給湯を行う排熱ボイラ３において、蒸気発生量を増
大させるため、ガスタービン２からの排ガスを追焚バー
ナ４によってさらに加熱する方式が採用されている。か
かる追焚バーナ４は通常、排熱ボイラ３に至るダクト５
中に複数設置され、排ガスと燃料ガスとの混合を促進す
るために、ウィング６を備えた構造となっている（図１
０参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
追焚バーナ４により加熱する方式では、ガスタービン２
で発生した排ガス中のＮＯxが還元され、低下すること
はなく、ＮＯx発生量は単に加算されるだけである。ま
た、理論上は、温度と反応時間が充分であれば、排ガス
中の残存Ｏ2が低くなるまで追焚が可能であるが、現在
の一般的な設備において、実際上は、図１１のように、
追焚での燃焼量は、排ガス入り口のＯ2濃度により極端
に低下してしまう（図中、燃焼上限ライン）。そのた
め、追焚後の排ガス中、Ｏ2濃度は、８％以下に下げる
ことができない場合も多い。これは、取りもなおさず、
追焚バーナ４によりガスタービン２からの排ガスのもつ
Ｏ2が充分に活用されていないことを示しているに他な
らない。
追焚バーナ４により加熱する方式では、ガスタービン２
で発生した排ガス中のＮＯxが還元され、低下すること
はなく、ＮＯx発生量は単に加算されるだけである。ま
た、理論上は、温度と反応時間が充分であれば、排ガス
中の残存Ｏ2が低くなるまで追焚が可能であるが、現在
の一般的な設備において、実際上は、図１１のように、
追焚での燃焼量は、排ガス入り口のＯ2濃度により極端
に低下してしまう（図中、燃焼上限ライン）。そのた
め、追焚後の排ガス中、Ｏ2濃度は、８％以下に下げる
ことができない場合も多い。これは、取りもなおさず、
追焚バーナ４によりガスタービン２からの排ガスのもつ
Ｏ2が充分に活用されていないことを示しているに他な
らない。
【０００４】そこで、ガスタービン２で発生した排ガス
を導入して助燃用ガスと共に追焚燃焼を行う炉内に、炭
化水素添加による炉内脱硝原理を利用した還元ゾーンを
作り出すことにより、上記燃焼排ガス中のＮＯxを低減
する手段が提案されている。かかる手段は、雰囲気温度
が高温で、酸素の存在下の炉内に助燃用燃料ガスを吹き
込んで混合反応させることにより、ＮＯxを還元しよう
とするものである。すなわち、前記手段では、次のよう
な反応が生ずると考えられている。 ＣnＨm＋Ｏ2→Ｃn´Ｈm´＊＋ＣＯ＋Ｈ2Ｏ ＮＯ＋Ｃn´Ｈm´＊→Ｃn〃Ｈm〃＋Ｎ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ………（１） または、 ＮＯ＋Ｃn´Ｈm´＊→Ｃn〃Ｈm〃＋ＮＨi＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ……（２） ｛ここで、＊：化学反応初期のラジカル、ＮＨi：Ｎの
化合物｝ これら、（１）、（２）式からＣＯが生成されることが
わかるが、（１）、（２）式に示す反応を起こすには、
雰囲気温度が炭化水素の分解温度（ほぼ９００℃）以
上であること、酸素が存在すること、吹き込まれる
助燃用燃料ガスの量は、その場の空気比が１以下になる
量であること、排ガスと助燃用燃料ガスがよく混合す
ること、ＮＯxを還元する時間を有すること、が前提
条件となる。かかる（１）、（２）式に示す反応により
生成されるＣＯは、排ガス中のＯ2により酸化反応させ
れば、ＣＯ2となり、最終的に問題のない燃焼ガスとな
ることがわかる。すなわち、 Ｃn〃Ｈm〃＋Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 ２ＣＯ＋Ｏ2→ＣＯ2 ＮＨi＋Ｏ2→Ｎ2＋Ｈ2Ｏ ＮＨi＋Ｏ2→ＮＯ＋Ｈ2Ｏ ここで、ＮＨiの酸化反応によって一部ＮＯの再発生が
見られるが、先の（１）、（２）式に示す反応におい
て、ＮＯxの大部分の生成を抑制することにより、最終
的なＮＯxの排出量を抑えることができる。かかる反応
を起こすには、雰囲気温度は、未燃分の反応温度以上
であること、充分な酸素を供給すること、燃焼ガス
と空気がよく混合すること、未燃物を酸化するための
時間を有すること、が必要な要件であることが知られて
いる。
を導入して助燃用ガスと共に追焚燃焼を行う炉内に、炭
化水素添加による炉内脱硝原理を利用した還元ゾーンを
作り出すことにより、上記燃焼排ガス中のＮＯxを低減
する手段が提案されている。かかる手段は、雰囲気温度
が高温で、酸素の存在下の炉内に助燃用燃料ガスを吹き
込んで混合反応させることにより、ＮＯxを還元しよう
とするものである。すなわち、前記手段では、次のよう
な反応が生ずると考えられている。 ＣnＨm＋Ｏ2→Ｃn´Ｈm´＊＋ＣＯ＋Ｈ2Ｏ ＮＯ＋Ｃn´Ｈm´＊→Ｃn〃Ｈm〃＋Ｎ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ………（１） または、 ＮＯ＋Ｃn´Ｈm´＊→Ｃn〃Ｈm〃＋ＮＨi＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ……（２） ｛ここで、＊：化学反応初期のラジカル、ＮＨi：Ｎの
化合物｝ これら、（１）、（２）式からＣＯが生成されることが
わかるが、（１）、（２）式に示す反応を起こすには、
雰囲気温度が炭化水素の分解温度（ほぼ９００℃）以
上であること、酸素が存在すること、吹き込まれる
助燃用燃料ガスの量は、その場の空気比が１以下になる
量であること、排ガスと助燃用燃料ガスがよく混合す
ること、ＮＯxを還元する時間を有すること、が前提
条件となる。かかる（１）、（２）式に示す反応により
生成されるＣＯは、排ガス中のＯ2により酸化反応させ
れば、ＣＯ2となり、最終的に問題のない燃焼ガスとな
ることがわかる。すなわち、 Ｃn〃Ｈm〃＋Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 ２ＣＯ＋Ｏ2→ＣＯ2 ＮＨi＋Ｏ2→Ｎ2＋Ｈ2Ｏ ＮＨi＋Ｏ2→ＮＯ＋Ｈ2Ｏ ここで、ＮＨiの酸化反応によって一部ＮＯの再発生が
見られるが、先の（１）、（２）式に示す反応におい
て、ＮＯxの大部分の生成を抑制することにより、最終
的なＮＯxの排出量を抑えることができる。かかる反応
を起こすには、雰囲気温度は、未燃分の反応温度以上
であること、充分な酸素を供給すること、燃焼ガス
と空気がよく混合すること、未燃物を酸化するための
時間を有すること、が必要な要件であることが知られて
いる。
【０００５】本発明は、このような観点からなされたも
のであって、燃焼排ガスを導入して助燃用ガスと共に追
焚燃焼を行う炉内に、炭化水素添加による炉内脱硝原理
を利用した還元ゾーンを作り出すことにより、上記燃焼
排ガス中のＮＯxを低減すると共に、排気ガス中の残存
酸素の有効利用を図った炉内脱硝式追焚システムを提供
することを目的とする。
のであって、燃焼排ガスを導入して助燃用ガスと共に追
焚燃焼を行う炉内に、炭化水素添加による炉内脱硝原理
を利用した還元ゾーンを作り出すことにより、上記燃焼
排ガス中のＮＯxを低減すると共に、排気ガス中の残存
酸素の有効利用を図った炉内脱硝式追焚システムを提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、燃焼排ガスを炉内に導入して脱硝を
行う一方、供給された助燃用燃料ガスと混合して追焚燃
焼させるようにした炉内脱硝式追焚システムにおいて、
前記炉内に、排ガス空気比がある特定の範囲になるよう
混合ガスを燃焼させて還元脱硝を行うリバーンゾーンを
設けると共に、リバーンゾーンの下流側に未燃分の一酸
化炭素等を完全燃焼させるバーンアウトゾーンを設けた
ことを特徴とする。前述のリバーンゾーンにおいて、燃
焼排ガスの導入側に、ウィング付追焚バーナを配設する
と共に、ウィング付追焚バーナ近傍に助燃用燃料ガスを
噴出させるガスチャンバを備え、燃焼排ガスの導入と共
に、前記ウィング付追焚バーナおよびガスチャンバから
所定範囲の比率で助燃用燃料ガスを噴出させて前記燃焼
排ガスと混合させて脱硝条件を構成することを特徴とす
る。さらに、前記リバーンゾーンは、燃焼排ガス滞留時
間及び排ガス流速に基づいて設定された長さを有するも
のである。
ために、本発明は、燃焼排ガスを炉内に導入して脱硝を
行う一方、供給された助燃用燃料ガスと混合して追焚燃
焼させるようにした炉内脱硝式追焚システムにおいて、
前記炉内に、排ガス空気比がある特定の範囲になるよう
混合ガスを燃焼させて還元脱硝を行うリバーンゾーンを
設けると共に、リバーンゾーンの下流側に未燃分の一酸
化炭素等を完全燃焼させるバーンアウトゾーンを設けた
ことを特徴とする。前述のリバーンゾーンにおいて、燃
焼排ガスの導入側に、ウィング付追焚バーナを配設する
と共に、ウィング付追焚バーナ近傍に助燃用燃料ガスを
噴出させるガスチャンバを備え、燃焼排ガスの導入と共
に、前記ウィング付追焚バーナおよびガスチャンバから
所定範囲の比率で助燃用燃料ガスを噴出させて前記燃焼
排ガスと混合させて脱硝条件を構成することを特徴とす
る。さらに、前記リバーンゾーンは、燃焼排ガス滞留時
間及び排ガス流速に基づいて設定された長さを有するも
のである。
【０００７】
【作用】燃焼排ガスをダクトにおけるリバーンゾーンに
導入し、追焚バーナを燃焼させる。この際、助燃用燃料
ガスをリバーンゾーン内に噴射して、前記排ガスと混合
させ、脱硝条件に適合させ、還元脱硝を行う。還元され
た排ガスをバーンアウトゾーンに導入し、外部から新鮮
空気を導入して排ガス中の残存酸素の補助とし、排ガス
中の未燃ガスを完全燃焼させる。
導入し、追焚バーナを燃焼させる。この際、助燃用燃料
ガスをリバーンゾーン内に噴射して、前記排ガスと混合
させ、脱硝条件に適合させ、還元脱硝を行う。還元され
た排ガスをバーンアウトゾーンに導入し、外部から新鮮
空気を導入して排ガス中の残存酸素の補助とし、排ガス
中の未燃ガスを完全燃焼させる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明にかかる炉内脱硝式追焚システ
ムについて、一実施例を挙げ、以下詳細に説明する。図
１にコージェネレーションシステム１０を示し、このコ
ージェネレーションシステム１０は、排熱ボイラ（図示
省略）に至るダクト１１内に炉内脱硝式追焚システム１
２を適用したものである。前記コージェネレーションシ
ステム１０は、原動機にガスタービン１３を採用し、ガ
スタービン１３によって発電機１４を回して発電を行う
一方、ガスタービン１３からの排ガスの排熱を利用した
排熱ボイラにより、蒸気を発生させたり、給湯を行う機
能を有するものである。
ムについて、一実施例を挙げ、以下詳細に説明する。図
１にコージェネレーションシステム１０を示し、このコ
ージェネレーションシステム１０は、排熱ボイラ（図示
省略）に至るダクト１１内に炉内脱硝式追焚システム１
２を適用したものである。前記コージェネレーションシ
ステム１０は、原動機にガスタービン１３を採用し、ガ
スタービン１３によって発電機１４を回して発電を行う
一方、ガスタービン１３からの排ガスの排熱を利用した
排熱ボイラにより、蒸気を発生させたり、給湯を行う機
能を有するものである。
【０００９】前記ガスタービン１３から排熱ボイラに至
るダクト１１は、ガスタービン１３からの排ガスと助燃
用燃料ガスとを混合させ、この混合ガスを燃焼させて還
元脱硝を行うリバーンゾーンＬRと、このリバーンゾー
ンＬRの下流側に未燃分の一酸化炭素等を完全燃焼させ
るバーンアウトゾーンＬBとに分けられる。前記リバー
ンゾーンＬRで、ガスタービン１３からの排ガス中のＮ
Ｏxを還元するには、既に前述した〜が条件とな
る。また、リバーンゾーンＬRは、以上のような条件の
他に排ガス滞留時間及び排ガス流速に基づいて設定され
た長さを有している。例えば、リバーンゾーンＬRでの
排ガス滞留時間は最低０．５秒必要であり、リバーンゾ
ーンＬRの長さは、流速ＶRが４ｍ／ｓの場合、２ｍ以上
となる。一方、バーンアウトゾーンＬBにおいて未燃分
の一酸化炭素を完全燃焼させるためには、前述したとお
り、〜、が必要条件となる。
るダクト１１は、ガスタービン１３からの排ガスと助燃
用燃料ガスとを混合させ、この混合ガスを燃焼させて還
元脱硝を行うリバーンゾーンＬRと、このリバーンゾー
ンＬRの下流側に未燃分の一酸化炭素等を完全燃焼させ
るバーンアウトゾーンＬBとに分けられる。前記リバー
ンゾーンＬRで、ガスタービン１３からの排ガス中のＮ
Ｏxを還元するには、既に前述した〜が条件とな
る。また、リバーンゾーンＬRは、以上のような条件の
他に排ガス滞留時間及び排ガス流速に基づいて設定され
た長さを有している。例えば、リバーンゾーンＬRでの
排ガス滞留時間は最低０．５秒必要であり、リバーンゾ
ーンＬRの長さは、流速ＶRが４ｍ／ｓの場合、２ｍ以上
となる。一方、バーンアウトゾーンＬBにおいて未燃分
の一酸化炭素を完全燃焼させるためには、前述したとお
り、〜、が必要条件となる。
【００１０】次に、以上のようなダクト１１における炉
内脱硝式追焚システム１２を説明する。炉内脱硝式追焚
システム１２には、大きく分けて２つのタイプがある。
１つは追焚に関わる酸素の供給を全てガスタービン排ガ
スに負うタイプ、もう１つは、一部酸素を別系統から新
鮮空気として供給するタイプである。前者は、リバーン
ゾーンＬRにおいて、ガスタービン１３からの燃焼排ガ
スの導入口に、複数のウィング付追焚バーナ１５を配設
したものである（図２、図３参照）。かかる追焚バーナ
１５は、ウィング１６を有し、ガスチャンバ（ａ）から
の燃料ガスと、前記ガスタービン１３からの燃焼排ガス
を混合させて燃焼させるようにしたものである。かかる
ガスチャンバ（ａ）からのガスは、速やかに１０００℃
程度のリバーンゾーンが必要とする条件を作り出すため
のものである。さらに、前記追焚バーナ１５近傍におけ
るガスチャンバ（ｂ）からは、脱硝条件に見合う助燃用
燃料ガスを燃焼排ガスとの混合が良好になるように所定
の高速で満遍なく噴出させるように構成している。な
お、ガスチャンバ（ａ）およびガスチャンバ（ｂ）から
供給されるガス量の比は、 （ｃ）／｛（ｃ）＋（ｄ）｝＝２０〜１００％ と設定されている。かかるガスチャンバ（ｂ）は、耐熱
金属、またはセラミックスによって構成した複数の噴出
ノズルを具備するものである。
内脱硝式追焚システム１２を説明する。炉内脱硝式追焚
システム１２には、大きく分けて２つのタイプがある。
１つは追焚に関わる酸素の供給を全てガスタービン排ガ
スに負うタイプ、もう１つは、一部酸素を別系統から新
鮮空気として供給するタイプである。前者は、リバーン
ゾーンＬRにおいて、ガスタービン１３からの燃焼排ガ
スの導入口に、複数のウィング付追焚バーナ１５を配設
したものである（図２、図３参照）。かかる追焚バーナ
１５は、ウィング１６を有し、ガスチャンバ（ａ）から
の燃料ガスと、前記ガスタービン１３からの燃焼排ガス
を混合させて燃焼させるようにしたものである。かかる
ガスチャンバ（ａ）からのガスは、速やかに１０００℃
程度のリバーンゾーンが必要とする条件を作り出すため
のものである。さらに、前記追焚バーナ１５近傍におけ
るガスチャンバ（ｂ）からは、脱硝条件に見合う助燃用
燃料ガスを燃焼排ガスとの混合が良好になるように所定
の高速で満遍なく噴出させるように構成している。な
お、ガスチャンバ（ａ）およびガスチャンバ（ｂ）から
供給されるガス量の比は、 （ｃ）／｛（ｃ）＋（ｄ）｝＝２０〜１００％ と設定されている。かかるガスチャンバ（ｂ）は、耐熱
金属、またはセラミックスによって構成した複数の噴出
ノズルを具備するものである。
【００１１】後者のタイプでは、リバーンゾーンＬRに
おいて、図４に示すように追焚バーナ１７が配設されて
いる。追焚バーナ１７は、ガスを噴出させるためのガス
チャンバ（ａ）と、外部の清浄空気を送りこむためのエ
アチャンバ１８を有し、さらに、追焚バーナ１７近傍に
おけるガスチャンバ（ｂ）から適量のガスが供給される
構成である。すなわちこれらガスチャンバ（ａ）および
ガスチャンバ（ｂ）から供給されるガス量の比は、 （ａ）／｛（ａ）＋（ｂ）｝＝２０〜１００％ と設定されている。なお、後述するが、当然のことなが
ら、新たに供給される清浄空気の量は、追焚用ガスに対
し、理論空気量より相当低い値の量である。
おいて、図４に示すように追焚バーナ１７が配設されて
いる。追焚バーナ１７は、ガスを噴出させるためのガス
チャンバ（ａ）と、外部の清浄空気を送りこむためのエ
アチャンバ１８を有し、さらに、追焚バーナ１７近傍に
おけるガスチャンバ（ｂ）から適量のガスが供給される
構成である。すなわちこれらガスチャンバ（ａ）および
ガスチャンバ（ｂ）から供給されるガス量の比は、 （ａ）／｛（ａ）＋（ｂ）｝＝２０〜１００％ と設定されている。なお、後述するが、当然のことなが
ら、新たに供給される清浄空気の量は、追焚用ガスに対
し、理論空気量より相当低い値の量である。
【００１２】以上説明した炉内脱硝式追焚システム１２
は、基本的には、排ガス中の残存酸素を、助燃用燃料ガ
スにより消費しようとするものであるので、未燃分の排
ガスに外部から清浄空気を送りこむことはシステム自体
の特質を滅殺することになりかねない。しかし、排ガス
中の残存酸素のみであると、Ｏ2％が１５％以下となっ
た場合安定した燃焼状態が得られないという事態が起こ
ることがある。そこで、排ガス中の残存酸素の有効利用
という目的を滅殺することなく、外部からの清浄空気の
量を安定火炎が形成される最低量を供給するようにして
いる。また、前述の関係式に基づいて供給するガス量の
比率で供給するのは、燃焼の最高ポイントを探るためで
あり、ガスチャンバ（ａ）からのガスの比率を高くしな
ければならないことがあるからである。なお、前述の２
０〜１００％という値は、１０〜１００％としてもよ
く、低い方が望ましい。
は、基本的には、排ガス中の残存酸素を、助燃用燃料ガ
スにより消費しようとするものであるので、未燃分の排
ガスに外部から清浄空気を送りこむことはシステム自体
の特質を滅殺することになりかねない。しかし、排ガス
中の残存酸素のみであると、Ｏ2％が１５％以下となっ
た場合安定した燃焼状態が得られないという事態が起こ
ることがある。そこで、排ガス中の残存酸素の有効利用
という目的を滅殺することなく、外部からの清浄空気の
量を安定火炎が形成される最低量を供給するようにして
いる。また、前述の関係式に基づいて供給するガス量の
比率で供給するのは、燃焼の最高ポイントを探るためで
あり、ガスチャンバ（ａ）からのガスの比率を高くしな
ければならないことがあるからである。なお、前述の２
０〜１００％という値は、１０〜１００％としてもよ
く、低い方が望ましい。
【００１３】本発明にかかる炉内脱硝式追焚システム１
２は以上の通りであり、以下に炉内脱硝式追焚システム
１２の動作手順を説明する。 ガスタービン１３からの排ガス……［空気比λE≒３
〜４、温度ＴE＝４００〜６００℃］をダクト１１にお
けるリバーンゾーンＬRに導入。前記排ガス中に含まれ
るＮＯx……２００〜４００ｐｐｍ、Ｏ2＝０％ リバーンゾーンＬRにおける追焚バーナ１５を燃焼さ
せる。脱硝条件…リバーン温度ＴR＝９００〜１１００
℃、リバーン空気比λR≦１。ガスチャンバ（ｂ）から
助燃用燃料ガスを１００ｍ／ｓにて噴出させて前記排ガ
スと混合させる。リバーンゾーンＬRでの排ガス滞留時
間……０．５秒。 以上のリバーンゾーンＬRにおいて、ガスタービン１３
からの排ガス中のＯ2が１３％以下など低い場合は、良
好な燃焼を維持できるように、一部フレッシュエアを導
入することができる。なお、リバーンゾーンＬRでの排
ガス滞留時間は、最低０．５秒必要なので、リバーンゾ
ーンＬR長は流速ＶＲが４ｍ／ｓの場合、２ｍ以上とな
る。この際、ガスチャンバ（ａ）、ガスチャンバ（ｂ）
からのガスは、（ａ）／｛（ａ）＋（ｂ）｝＝２０〜１
００％なる比率で供給される。かかる（ａ）と（ｂ）の
ガス量の比は、Ｏ2濃度等により可変である。 還元された排ガスをバーンアウトゾーンＬBに導入。
多段・マルチのエアノズルを介し、外部の新鮮空気を導
入し、排ガス中の未燃ガス（ＣＯ等）を完全燃焼させ
る。この時、最終出口（ボイラ入り口）の空気比λBは
１よりやや高い値、バーンアウトゾーンＬBの温度ＴBは
ＣＯ等の完全な酸化と、ＮＯxの再発生を防止するため
に、８００〜１０００℃としている。また、バーンアウ
ト用エアは、急激に排ガスに混合すると、一度低下した
ＮＯxが再度増加するおそれがあるため、何段かに分
け、且つ満遍なく供給するようにする。ここで、参考ま
でに、図５にリバーン空気比λR／ＮＯx低減率との関
係、図６にバーンアウト空気比λB／ＮＯx低減率との関
係、そして図７にバーンアウトゾーンＬBの温度／ＮＯx
低減率との関係をそれぞれ示す。さらに、図８に炉内脱
硝式追焚システム１２でのＮＯx低減効果を図示する。
２は以上の通りであり、以下に炉内脱硝式追焚システム
１２の動作手順を説明する。 ガスタービン１３からの排ガス……［空気比λE≒３
〜４、温度ＴE＝４００〜６００℃］をダクト１１にお
けるリバーンゾーンＬRに導入。前記排ガス中に含まれ
るＮＯx……２００〜４００ｐｐｍ、Ｏ2＝０％ リバーンゾーンＬRにおける追焚バーナ１５を燃焼さ
せる。脱硝条件…リバーン温度ＴR＝９００〜１１００
℃、リバーン空気比λR≦１。ガスチャンバ（ｂ）から
助燃用燃料ガスを１００ｍ／ｓにて噴出させて前記排ガ
スと混合させる。リバーンゾーンＬRでの排ガス滞留時
間……０．５秒。 以上のリバーンゾーンＬRにおいて、ガスタービン１３
からの排ガス中のＯ2が１３％以下など低い場合は、良
好な燃焼を維持できるように、一部フレッシュエアを導
入することができる。なお、リバーンゾーンＬRでの排
ガス滞留時間は、最低０．５秒必要なので、リバーンゾ
ーンＬR長は流速ＶＲが４ｍ／ｓの場合、２ｍ以上とな
る。この際、ガスチャンバ（ａ）、ガスチャンバ（ｂ）
からのガスは、（ａ）／｛（ａ）＋（ｂ）｝＝２０〜１
００％なる比率で供給される。かかる（ａ）と（ｂ）の
ガス量の比は、Ｏ2濃度等により可変である。 還元された排ガスをバーンアウトゾーンＬBに導入。
多段・マルチのエアノズルを介し、外部の新鮮空気を導
入し、排ガス中の未燃ガス（ＣＯ等）を完全燃焼させ
る。この時、最終出口（ボイラ入り口）の空気比λBは
１よりやや高い値、バーンアウトゾーンＬBの温度ＴBは
ＣＯ等の完全な酸化と、ＮＯxの再発生を防止するため
に、８００〜１０００℃としている。また、バーンアウ
ト用エアは、急激に排ガスに混合すると、一度低下した
ＮＯxが再度増加するおそれがあるため、何段かに分
け、且つ満遍なく供給するようにする。ここで、参考ま
でに、図５にリバーン空気比λR／ＮＯx低減率との関
係、図６にバーンアウト空気比λB／ＮＯx低減率との関
係、そして図７にバーンアウトゾーンＬBの温度／ＮＯx
低減率との関係をそれぞれ示す。さらに、図８に炉内脱
硝式追焚システム１２でのＮＯx低減効果を図示する。
【００１４】以上、炉内脱硝式追焚システム１２によれ
ば、ガスタービン１３からの排ガスの脱硝率は５０〜８
０％となる。また、ガスタービン１３からの排ガス中の
残存酸素を追焚に利用することができ、コージェネレー
ションシステム全体の効率が向上する。
ば、ガスタービン１３からの排ガスの脱硝率は５０〜８
０％となる。また、ガスタービン１３からの排ガス中の
残存酸素を追焚に利用することができ、コージェネレー
ションシステム全体の効率が向上する。
【００１５】
【発明の効果】以上、本発明によれば、 タービン排ガス中の窒素酸化物が還元により、低減で
きる。 タービン排ガス中に残る酸素がほぼ完全に追焚に利用
でき、コージェネレーションシステム全体の効率が向上
する。 ガスタービン以外にも、ガスエンジン排ガスにおいて
も本発明におけるシステムの適用が可能である。
きる。 タービン排ガス中に残る酸素がほぼ完全に追焚に利用
でき、コージェネレーションシステム全体の効率が向上
する。 ガスタービン以外にも、ガスエンジン排ガスにおいて
も本発明におけるシステムの適用が可能である。
【００１６】
【図１】本発明にかかる炉内脱硝式追焚システムの一例
を適用したコージェネレーションシステムの一例を示す
系統説明図である。
を適用したコージェネレーションシステムの一例を示す
系統説明図である。
【図２】図１に示すコージェネレーションシステムのダ
クトにおけるリバーンゾーンのバーナの作用説明図であ
る。
クトにおけるリバーンゾーンのバーナの作用説明図であ
る。
【図３】図２に示すリバーンゾーンにおけるバーナの平
面説明図である。
面説明図である。
【図４】本発明にかかる炉内脱硝式追焚システムの別の
例にかかるリバーンゾーンにおけるバーナの作用説明図
である。
例にかかるリバーンゾーンにおけるバーナの作用説明図
である。
【図５】リバーンゾーンにおけるリバーン空気比λR／
ＮＯx低減率との関係を示すグラフである。
ＮＯx低減率との関係を示すグラフである。
【図６】バーンアウトゾーンにおけるバーンアウト空気
比λB／ＮＯx低減率との関係を示すグラフである。
比λB／ＮＯx低減率との関係を示すグラフである。
【図７】バーンアウトゾーンにおけるバーンアウトゾー
ンＬBの温度／ＮＯx低減率との関係を示すグラフであ
る。
ンＬBの温度／ＮＯx低減率との関係を示すグラフであ
る。
【図８】本発明にかかる炉内脱硝式追焚システムでのＮ
Ｏx低減効果を示したグラフである。
Ｏx低減効果を示したグラフである。
【図９】コージェネレーションシステムの一例を示す系
統説明図である。
統説明図である。
【図１０】図９に示すコージェネレーションシステムに
おいて適用される追焚バーナの構成を示す模式的な断面
説明図である。
おいて適用される追焚バーナの構成を示す模式的な断面
説明図である。
【図１１】図９に示すコージェネレーションシステムに
おける追焚バーナの排ガス中の酸素濃度と燃焼割合との
関係を示すグラフである。
おける追焚バーナの排ガス中の酸素濃度と燃焼割合との
関係を示すグラフである。
１０ コージェネレーショ
ンシステム １１ ダクト １２ 炉内脱硝式追焚シス
テム １３ ガスタービン １４ 発電機 １５ 追焚バーナ １６ ウィング １８ 追焚バーナ １９ エアチャンバ
ンシステム １１ ダクト １２ 炉内脱硝式追焚シス
テム １３ ガスタービン １４ 発電機 １５ 追焚バーナ １６ ウィング １８ 追焚バーナ １９ エアチャンバ
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼排ガスを炉内に導入して脱硝を行
う一方、供給された助燃用燃料ガスと混合して追焚燃焼
させるようにした炉内脱硝式追焚システムにおいて、前
記炉内に、排ガス空気比が特定範囲の混合ガスを燃焼さ
せて還元脱硝を行うリバーンゾーンを設けると共に、リ
バーンゾーンの下流側に未燃分の一酸化炭素を完全燃焼
させるバーンアウトゾーンを設けたことを特徴とする炉
内脱硝式追焚システム。 - 【請求項２】 請求項１記載のリバーンゾーンにおい
て、燃焼排ガスの導入側に、ウィング付追焚バーナを配
設すると共に、ウィング付追焚バーナ近傍に助燃用燃料
ガスを噴出させるガスチャンバを備え、燃焼排ガスの導
入と共に、前記ウィング付追焚バーナおよびガスチャン
バから所定範囲の比率で助燃用燃料ガスを噴出させて前
記燃焼排ガスと混合させて脱硝条件を構成することを特
徴とする炉内脱硝式追焚システム。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のリバーンゾー
ンは、燃焼排ガス滞留時間及び排ガス流速に基づいて設
定された長さを有することを特徴とする炉内脱硝式追焚
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24896493A JPH07103409A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 炉内脱硝式追焚システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24896493A JPH07103409A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 炉内脱硝式追焚システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07103409A true JPH07103409A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17186020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24896493A Pending JPH07103409A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 炉内脱硝式追焚システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07103409A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107036081A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-08-11 | 龙口矿业集团有限公司 | 一种分级燃烧加热炉及用其实现炉内脱硝的方法 |
-
1993
- 1993-10-05 JP JP24896493A patent/JPH07103409A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107036081A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-08-11 | 龙口矿业集团有限公司 | 一种分级燃烧加热炉及用其实现炉内脱硝的方法 |
| CN107036081B (zh) * | 2017-06-07 | 2023-10-03 | 龙口矿业集团有限公司 | 一种分级燃烧加热炉及用其实现炉内脱硝的方法 |
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