JPH0739720A - 流動層ボイラの無触媒脱硝方法 - Google Patents

流動層ボイラの無触媒脱硝方法

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JPH0739720A
JPH0739720A JP5189606A JP18960693A JPH0739720A JP H0739720 A JPH0739720 A JP H0739720A JP 5189606 A JP5189606 A JP 5189606A JP 18960693 A JP18960693 A JP 18960693A JP H0739720 A JPH0739720 A JP H0739720A
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JP
Japan
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fluidized bed
exhaust gas
gas
boiler
bed boiler
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JP5189606A
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English (en)
Inventor
Yasuo Yoshii
泰雄 吉井
Tomohiko Miyamoto
知彦 宮本
Jinichi Tomuro
仁一 戸室
Toru Inada
徹 稲田
Nobuyuki Hokari
信幸 穂刈
Katsuya Oki
勝弥 大木
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Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、燃焼器排ガス中のNOxを効
率よく低減する。ボイラ全負荷範囲においてNH3 注入
時のNH3 酸化反応によるNOxの生成を抑制する。 【構成】流動層及びフリーボード部を有する流動層ボイ
ラの燃焼排ガスに、燃焼ガス或いは/または酸素を含有
しない不活性ガスで希釈したNH3 を供給する。 【効果】本発明によれば、燃焼器排ガス中のNOxを効
率よく低減でき、NH3 酸化反応によるNOxの生成、
かつCO生成を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼器から発生する窒素
酸化物(以下NOxと略する)を低減するための方法に
係り、特に流動層ボイラのNH3 注入による無触媒脱硝
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のNH3 注入による無触媒脱硝装置
では、たとえば特公昭62−169917号公報に記載のよう
に、流動層炉のフリーボード部に可燃ガス燃焼用二次空
気と共にNH3 を供給していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来方法では、二次空
気によりNH3が希釈され、NH3酸化反応によるNOx
の生成が促進され、供給したNH3 がNOx還元反応に
有効に使用されない。また特に未燃のカーボンが多く存
在するフリーボード部等では、二次空気中の酸素により
カーボンが不完全燃焼してCOを発生する恐れがある。
また、室温の二次空気と共にNH3 を燃焼排ガスに注入
すると、COが増大する傾向が見られ、特にNH3 を注
入する前の未燃分が多い時に、NH3 注入時のCO増加
量が多くなる傾向がある。
【0004】本発明の目的は、NH3 注入時のNH3
化反応によるNOxの生成を抑制し、効果的に排ガス中
のNOxを低減する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、流動層及びフ
リーボード部を有する流動層ボイラにNH3 を注入し燃
焼排ガス中のNOxを低減する方法において、前記NH
3 を酸素濃度が空気中より低いガスで希釈して供給する
ことを特徴とする。
【0006】前記NH3 を希釈するガスとしては、ガス
中の酸素濃度が通常の空気中の酸素濃度(約20%)よ
り低いと効果は表れるが、流動層ボイラの燃焼排ガスの
酸素濃度以下である方が効果が大きく好ましい。できれ
ば、酸素濃度が4或いは5%以下であることが望まし
い。
【0007】NH3 を希釈するために下記のガスの一部
を利用することができる。
【0008】例えば、前記流動層ボイラから発生する燃
焼排ガス,流動層上部またはフリーボード部のガス,他
の燃焼装置等からの燃焼排ガス,酸素を含有しない不活
性ガス。
【0009】本発明では、流動層ボイラの燃焼排ガスま
たは酸素を含まない不活性ガスによりNH3 を予め希釈
し、希釈したNH3 を注入ノズルから供給する構成にす
ることができる。
【0010】前記ガスにより希釈されたNH3 を、排気
ガスダクト内または前記流動層ボイラ内に設置した1以
上のNH3 注入ノズルから供給することができる。
【0011】前記流動層ボイラ及び排気ガスダクトに2
以上のNH3 注入ノズルを備え、前記流動層ボイラ内或
いは前記排気ガスダクトで前記燃焼排ガス温度を測定
し、前記ノズルの中から選択したノズルからNH3 を注
入することもできる。
【0012】ボイラ負荷が低い時に、NH3 注入領域の
前記燃焼排ガス温度を所定の温度に昇温する設備を設置
してもよい。例えば、高温ガス発生装置により空気中よ
り酸素濃度の低い高温ガスを供給したり、補助燃焼ボイ
ラ等により燃焼排ガスを昇温する加熱手段を備えること
ができる。
【0013】燃料とNH3 との混合物及び空気を排気ガ
スダクト内に供給し、前記排気ガスダクト内で燃料を燃
焼させることもできる。
【0014】
【作用】本発明では、NH3 希釈用ガスとして流動層ボ
イラからの燃焼排ガスのように空気中より酸素濃度が低
いガスまたは酸素を含まない不活性ガスを使用する。
【0015】このため、希釈されたNH3 を前記ボイラ
の燃焼排ガス中に添加した場合、NH3 の酸化反応によ
りNOxが生成することを抑制でき、かつ、燃焼排ガス
中に含まれる飛散チャーと酸素の反応によりCOが生成
することを抑制できる。このため、前記排ガスの効率良
い脱硝ができる。
【0016】また、流動層ボイラでは負荷が低いと排ガ
ス温度が低くなり、脱硝効果が低下するという問題があ
った。
【0017】本発明により、加熱手段で排ガス温度を上
昇させることにより、NH3 注入領域の燃焼排ガスの温
度を高温に保つことができるので、低負荷時でも効率良
く脱硝反応を進行させることができる。また、前記流動
層発電プラントからの燃焼排ガスにより作動するガスタ
ービンを配置した場合、より高温のガスをタービンに導
入できるため、高効率発電に寄与することができる。
【0018】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の一実施例の流動層発電プラ
ントの概要図である。燃焼負荷100%の高負荷時では流
動層ボイラ14の火炉出口からガスタービン25の入口
までの排気ガスダクト20,ガスタービン入口ダクト2
3での排ガス温度は850℃程度と高いので、NH3
入ノズル1は目標のNOx値まで低減するのに必要な反
応時間が確保できる位置に設置する。NH3 供給用調整
弁4,希釈ガス供給用調整弁7を開き、弁11,13を
閉じることでNH3 注入ノズル1からNH3 と空気の混
合気を排気ガスダクト20内へ供給する。NH3 注入ノ
ズル1の噴出孔が目づまりしないように希釈ガス用供給
管6,12は集塵装置の後流位置から分岐することが望
ましい。希釈ガス用供給管には供給圧力を高めるための
コンプレッサー29が設置してある。希釈ガス用供給管
6,12に導入される排ガスは酸素濃度が5%以下と低
いので、NH3 酸化反応によるNOxの生成を抑制する
ことができ、かつ飛散チャーと酸素の反応によるCO生
成を抑制することができる。低負荷時は排ガス温度が6
00℃と低くなるので、NH3 供給用調整弁11,希釈
ガス供給用調整弁13を開き、弁4,7を閉じることで
流動層ボイラ14のフリーボード内に設置されたNH3
注入ノズル8からNH3 と排ガスの混合気をフリーボー
ド内へ供給することで、NH3 注入ノズル1から供給す
るより滞留時間を長くし低温でも反応が進行するように
する。
【0019】排気ガスが排気ガスダクトから大気中へ排
出されるまで間に、ガス中のNH3やNOxを検出する
センサと、該センサの信号によりNH3 の注入場所,量
等を選択する制御部を設けて、排気ガスダクトの下流に
設けたガスタービンのブレード等の腐食や大気へNH3
やNOxの排出量を制御することもできる。流動層ボイ
ラの出力を基に、前記制御を行うこともできる。
【0020】また、前記ノズルは、前記流動層ボイラの
壁面や排気ガスダクトに複数個所設けることが好まし
い。
【0021】(実施例2)図2は本発明の一実施例の流
動層発電プラントの概要図である。NH3 希釈ガス用供
給管6,12はガスタービンの排ガス流路から分岐され
ている。燃焼負荷100%の高負荷時には排気ガスダク
ト20内に設置されたNH3 注入ノズル1からNH3
排ガスの混合ガスを供給し、低負荷時は流動層ボイラ1
4のフリーボード内に設置されたNH3 注入ノズル8か
らNH3 と排ガスの混合気をフリーボード内へ供給す
る。
【0022】前記流動層ボイラ及び排気ガスダクトに2
個以上のNH3 注入ノズルを備え、所定の位置で前記燃
焼排ガス温度を測定し、前記ノズルの内から選択したノ
ズルからNH3 を注入し高い浄化効率を得ることができ
る。
【0023】(実施例3)図3は本発明の一実施例の流
動層発電プラントの概要図である。NH3 希釈ガス用供
給管6,12は流動層ボイラ14のフリーボード内から
導入されている。燃焼負荷100%の高負荷時には排気
ガスダクト20内に設置されたNH3 注入ノズル1から
NH3 と排ガスの混合ガスを供給し、低負荷時は流動層
ボイラ14のフリーボード内に設置されたNH3 注入ノ
ズル8からNH3 と排ガスの混合気をフリーボード内へ
供給する。フリーボード内に設置されたNH3 希釈ガス
用供給管6,12の導入口の圧力はNH3 注入ノズル
1,8の圧力よりも高いので、この場合、NH3 希釈ガ
ス用供給管6,12にはコンプレッサーは設置しなくて
よい。
【0024】(実施例4)図4は本発明の一実施例の流
動層発電プラントの概要図である。NH3 希釈ガスとし
て酸素を含まない不活性ガス30を使用しているので、
NH3 の酸化反応によるNOxの生成,飛散チャーの酸
化反応によるCOの生成を抑制できる。
【0025】(実施例5)図5は本発明の一実施例の流
動層発電プラント概要図である。NH3 注入ノズル1の
上流部には高温ガスノズル33が設置してある。空気中
より酸素濃度が低い高温ガスを高温発生装置から高温ガ
スノズル33を経て供給し、流動層ボイラからの排ガス
温度を高める。高温発生装置は、例えばヒータや燃焼器
を用いる。ボイラ負荷が低くなると流動層からの排ガス
温度が低くなり、NH3 によるNO還元反応の活性も低
くなるので、NH3 をフリーボードへ供給するなどして
反応時間を長くする必要があった。そこでNH3 注入ノ
ズル1の上流部には高温ガスノズル33を設置して、こ
こから高温の低酸素ガスを供給すればNO−NH3 反応
場の温度は高くなり、ボイラ負荷が低い時でもNH3
よるNO還元反応を効果的に進行させることができる。
【0026】(実施例6)図6は本発明の一実施例の流
動層発電プラントの概要図である。NH3 注入ノズル1
の上流部には燃料ノズル34,空気ノズル38が設置し
てある。これらは燃料ノズル34から供給される燃料の
燃焼により高温の低酸素ガスを形成し、NO−NH3
応場の温度を高くし、ボイラ負荷が低い時でもNH3
よるNO還元反応を効果的に進行できる。空気ノズル3
8は必要であれば設置する。
【0027】(実施例7)図7はNH3 注入時のCO排
出量を示したものである。NH3 希釈ガスに空気を用い
ているため各炭種においてNH3 を注入するとCOが増
大する傾向がある。これは飛散チャーがNH3 希釈空気
により低温で不完全燃焼したためと考えられる。特にN
3 注入する前の未燃分が多い時は、NH3 注入時のC
O増加量は多くなる傾向がある。破線で示すようにNH
3 を空気で希釈した場合に対し、実線のNH3 を燃焼排
ガスで希釈した場合はCO排出量を減少させることがで
きる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、NH3 酸化反応による
NOxの生成を抑制することができ、排ガス中のNO
x,COを低減できる効果がある。またボイラ負荷が低
い時でもNH3 注入領域の温度を高温に保つことができ
るので、低負荷時でも効率良く脱硝反応を進行させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の流動層発電プラント概要
図。
【図2】本発明の一実施例の流動層発電プラント概要
図。
【図3】本発明の一実施例の流動層発電プラント概要
図。
【図4】本発明の一実施例の流動層発電プラント概要
図。
【図5】本発明の一実施例の流動層発電プラント概要
図。
【図6】本発明の一実施例の流動層発電プラント概要
図。
【図7】NH3 注入時のCO排出量を示したグラフ。
【符号の説明】
1,8…NH3 注入ノズル、2,9…希釈NH3 供給
管、3,10…NH3 供給管、4,11…NH3 供給用
調整弁、5…NH3 貯蔵タンク、6,12…希釈ガス用
供給管、7,13…希釈ガス供給用調整弁、14…流動
層ボイラ、15…流動層、16…伝熱管、17…分散
板、18…燃焼空気用ウインドボックス、19…燃焼空
気用ダクト、20…排気ガスダクト、21…1次サイク
ロン、22…2次サイクロン、23…ガスタービン入口
ダクト、24…圧縮機、25…ガスタービン、26…発
電機、27…排熱回収器、28…煙突、29…コンプレ
ッサー、30…不活性ガスの貯蔵タンク、31…高温ガ
ス発生装置、32…排気ガス供給管、33…高温ガスノ
ズル、34…燃料ノズル、35…燃料供給管、36…燃
料供給用調整弁、37…燃料貯蔵タンク、38…空気ノ
ズル、39…空気供給用調整弁、40…空気供給管。
フロントページの続き (72)発明者 戸室 仁一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 稲田 徹 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 穂刈 信幸 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大木 勝弥 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流動層及びフリーボード部を有する流動層
    ボイラにNH3 を注入し、燃焼排ガス中のNOxを低減
    する方法において、前記NH3 を酸素濃度が空気中より
    低いガスで希釈して供給することを特徴とする。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記NH3 を燃焼ガス
    或いは酸素を含有しない不活性ガスで希釈して注入する
    ことを特徴とする流動層ボイラの無触媒脱硝方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記流動層ボイラから
    発生する燃焼排ガスの一部で希釈したNH3 を供給する
    ことを特徴とする流動層ボイラの無触媒脱硝方法。
  4. 【請求項4】請求項1において、流動層上部またはフリ
    ーボード部のガスの一部で希釈したNH3 を供給するこ
    とを特徴とする流動層ボイラの無触媒脱硝方法。
  5. 【請求項5】流動層及びフリーボード部を有する流動層
    ボイラ内で発生した燃焼排ガスを排気ガスダクトを経て
    外部へ排出するまでの過程で、NH3 を注入して該排ガ
    ス中のNOxを低減する方法において、前記NH3 を燃
    焼ガス或いは酸素を含有しない不活性ガスで希釈した上
    で前記排気ガスダクト内または前記流動層ボイラのフリ
    ーボード内に設置した1以上のNH3 注入ノズルから供
    給することを特徴とする流動層ボイラの無触媒脱硝方
    法。
  6. 【請求項6】流動層及びフリーボード部を有する流動層
    ボイラ内で発生した燃焼排ガスを排気ガスダクトを経て
    外部へ排出するまでの過程で、NH3 を注入して該排ガ
    ス中のNOxを低減する方法において、前記NH3 と燃
    料との混合物及び空気を前記排気ガスダクト内に供給す
    ることを特徴とする流動層ボイラの無触媒脱硝方法。
  7. 【請求項7】流動層及びフリーボード部を有する流動層
    ボイラ,該流動層ボイラ内の燃焼排ガスを外部へ排出す
    る排気ガスダクト、及びNH3 希釈手段により希釈され
    たNH3 が供給される注入ノズルとを備えた流動層発電
    プラントにおいて、前記燃焼排ガスの一部が希釈手段を
    経て、前記流動層ボイラ壁面及び/或いは前記排気ガス
    ダクトに備えた前記注入ノズルへ導かれる流路を有する
    ことを特徴とする流動層発電プラント。
  8. 【請求項8】請求項7において、前記燃焼排ガスを加熱
    する手段を有することを特徴とする流動層発電プラン
    ト。
  9. 【請求項9】請求項7或いは8において、酸素濃度が空
    気中より低いガスを発生する高温ガス発生装置から出た
    ガスを前記排気ガスダクト内またはボイラ内に供給する
    手段を有することを特徴とする流動層発電プラント。
  10. 【請求項10】請求項7〜9において、前記排気ガスダ
    クト内またはボイラ内に補助燃焼用バーナを有すること
    を特徴とする流動層発電プラント。
JP5189606A 1993-07-30 1993-07-30 流動層ボイラの無触媒脱硝方法 Pending JPH0739720A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102233232A (zh) * 2011-07-01 2011-11-09 清华大学 一种中温烟气脱硝反应器及其脱硝的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102233232A (zh) * 2011-07-01 2011-11-09 清华大学 一种中温烟气脱硝反应器及其脱硝的方法

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