JPH10300059A

JPH10300059A - 発電システム及びその制御方法

Info

Publication number: JPH10300059A
Application number: JP9109522A
Authority: JP
Inventors: 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
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】加圧流動層複合発電システム（ＰＦＢＣ）の
起動時に、複数の補助燃焼器を作動させたときに発生す
るＮＯｘを効率良く低減する。【解決手段】流動層ボイラ１２に燃焼用空気を供給す
るダクトに、流動媒体を予熱するための第１の補助燃焼
器２を設置し、この出口にＮＨ₃注入ノズル１を設置す
る。流動層ボイラ１２の後流に設置したガスタービン入
口には第２の補助燃焼器１９を設置し、この出口にＮＨ
₃注入ノズル１８を設置する。ガスタービン出口とこの
後流に設置した有触媒脱硝装置を結ぶ排ガス流路４６
に、第３の補助燃焼器２１から高温燃焼ガスを導入し、
第３の補助燃焼器２１の出口にＮＨ₃注入ノズル２０を
設置する。起動時に補助燃焼器を作動するときは、作動
する補助燃焼器出口に設置した上記ＮＨ₃注入ノズルか
らＮＨ₃を注入してＮＯｘを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電システム、特
に加圧流動層複合発電システム（ＰＦＢＣ）の起動時に
おいて、複数の補助燃焼器を作動した時に発生する窒素
酸化物（ＮＯｘ）を、無触媒脱硝反応により効率良く低
減する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無触媒脱硝反応は下記の反応式に示すよ
うに、気相中でＮＯをＮＨ₃により無害なＮ₂へ還元する
反応である。これはすでに公知の技術で、反応温度が約
７００℃以上になると進行することが実験的に確かめら
れている。

【０００３】４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ無触媒脱硝反応を流動層燃焼装置に適用した従来の技術
としては、流動層ボイラの出口にＮＨ₃を注入する方法
（特開平５−７７３１号公報）、また排ガス温度が低い
部分負荷において、流動層ボイラ内のフリーボードにＮ
Ｈ₃を注入する方法（ＥＰ０５０２０８８Ｂ１）があ
る。

【０００４】ＰＦＢＣシステムでは、定格負荷に達する
までの起動時において、補助燃焼器で軽油等の液体燃料を燃焼し、発生する高
温燃焼排ガスでガスタービンを駆動する、補助燃焼器からの高温燃焼排ガスにより、石炭が着火
できる温度まで流動媒体を昇温する、補助燃焼器からの高温燃焼排ガスにより、有触媒装置
の作動可能な温度まで触媒層温度を昇温する、必要がある。しかし、補助燃焼器で軽油等の液体燃料を
燃焼すると、空気中の窒素を酸化してサーマルＮＯｘを
発生し、発電システム全体からのＮＯｘ量は増大する
が、これを低減する方法は提案されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発電
システム、特にＰＦＢＣシステムの起動時において複数
の補助燃焼器を作動した時に発生するサーマルＮＯｘ
を、無触媒脱硝法により効率良く低減することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、液体燃料を燃焼する補助燃焼器の出口にＮ
Ｈ₃注入ノズルを備え、補助燃焼器を作動する時はこの
ノズルからＮＨ₃を注入し、補助燃焼器から発生するＮ
Ｏｘを低減する。ガスタービンを起動するための補助燃
焼器を作動した時は、その出口に設置したＮＨ₃注入ノ
ズルからＮＨ₃を注入することでＮＯｘを低減できる。
また流動層ボイラ内に充填した流動媒体を予熱するため
の補助燃焼器を作動した時は、その出口に設置したＮＨ
₃注入ノズルからＮＨ₃を注入することでＮＯｘを低減で
きる。更に有触媒脱硝装置内の触媒層を予熱するための
補助燃焼器を作動した時は、その出口に設置したＮＨ₃
注入ノズルからＮＨ₃を注入することでＮＯｘを低減で
きる。

【０００７】発電システム、特にＰＦＢＣシステムの起
動時は、補助燃焼器からの高温燃焼排ガスでガスタービ
ンを起動、また流動媒体と有触媒脱硝装置を予熱する。
この時、補助燃焼器からはサーマルＮＯｘが発生し、シ
ステム全体から生ずるＮＯｘ量は増大する。補助燃焼器
出口の燃焼排ガス温度は８５０℃以上の高温になるの
で、補助燃焼器を出た燃焼ガスにＮＨ₃を注入すると、４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏで示される無触媒脱硝反応は効果的に進行する。よっ
て、補助燃焼器を作動したときは、補助燃焼器の燃焼ガ
ス出口に設置したノズルから燃焼ガスにＮＨ₃を注入す
ることで、補助燃焼器から発生するＮＯxを効果的に低
減でき、発電システムから系外に放出されるＮＯｘを全
体として低減できる。発電システムから系外に放出され
る前の燃焼排ガス中のＮＯx値を検出し、検出されたＮ
Ｏx値が目標値を下回るように、注入するＮＨ₃量を制御
すればよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、図１〜図９を参照して、本
発明の実施例を説明する。

【０００９】（実施例１）図１は、本発明に係る発電シ
ステムの実施例１の主要構成を示す系統図である。図示
の発電システムは、圧力容器１１に内装された流動層ボ
イラ１２と、流動層ボイラ１２に燃料を供給する燃料供
給系と、流動層ボイラ１２に充填された流動媒体を予熱
するとともに燃焼空気を供給する流動媒体予熱兼燃焼空
気系と、流動層ボイラ１２で生成された燃焼ガスでガス
タービン２８を駆動し発電するとともに圧縮空気を生成
する発電−空気圧縮系と、ガスタービン２８を出た排ガ
スを処理する排ガス処理系と、を含んで構成されてい
る。

【００１０】流動層ボイラ１２には、下部に分散板８が
設けられ、分散板８上に所定の高さまで流動媒体６の層
が形成されている。

【００１１】燃料供給系は、圧力容器１１外に配置され
てＣＷＰ（coal water paste）を加圧するＣＷＰポン
プ１３と、流動層ボイラ１２の分散板８よりも上方の、
流動媒体が充填されている位置に接続されたＣＷＰノズ
ル７と、ＣＷＰポンプ１３の吐出側とＣＷＰノズル７を
連通する配管と、を含んで構成され、ＣＷＰポンプ１３
により加圧されたＣＷＰが、ＣＷＰノズル７から流動層
ボイラ１２の流動層に燃料として供給されるようになっ
ている。

【００１２】流動媒体予熱兼燃焼空気系は、圧力容器１
１外に配置された補助燃焼器２と、補助燃焼器２出口を
流動層ボイラ１２の分散板８の下方に接続する燃焼用空
気ダクト２Ａと、燃焼用空気ダクト２Ａに介装された燃
焼空気量制御装置１０と、補助燃焼器２入口を圧力容器
１１内部空間に接続する燃焼用空気ダクト９と、補助燃
焼器２に供給する軽油等の液体燃料を蓄える燃料タンク
３５と、燃料タンク３５の液体燃料を加圧して補助燃焼
器２に供給する燃料供給ポンプ３６と、燃焼空気量制御
装置１０の上流側の燃焼用空気ダクト２Ａに接続された
ＮＨ₃注入ノズル１と、ＮＨ₃貯蔵タンク５とＮＨ₃注入
ノズル１をＮＨ₃流量調節弁４を介して接続するＮＨ₃供
給管３と、を含んで構成されている。補助燃焼器２で燃
焼が行われないときは、圧力容器１１内で予熱された空
気が補助燃焼器２をそのまま通過して、燃焼空気量制御
装置１０を経て流動層ボイラ１２の分散板８の下方に供
給されるようになっている。

【００１３】発電−空気圧縮系は、流動層ボイラ１２で
生成された燃焼ガスを圧力容器１１外に取り出す高温ガ
ス配管１６と、高温ガス配管１６に順に直列に接続され
た２基のサイクロン１７Ａ，１７Ｂと、サイクロン１７
Ｂの燃焼ガス出側にガスタービン入側配管４８で接続さ
れたガスタービン２８と、ガスタービン入側配管４８に
介装されたガスタービン入口弁２５と、ガスタービン入
口弁２５の下流側のガスタービン入側配管４８に配管１
９Ａで燃焼ガス出側を接続して配置された補助燃焼器１
９と、配管１９Ａの接続位置より下流側のガスタービン
入側配管４８に接続されたＮＨ₃注入ノズル１８と、前
記ＮＨ₃供給管３のＮＨ₃供給管分岐位置４１とＮＨ₃注
入ノズル１８とを接続するＮＨ₃供給管３Ｃと、ＮＨ₃供
給管３Ｃに介装されたＮＨ₃流量調節弁４Ｃと、前記ガ
スタービン２８で駆動される発電機２９と、前記ガスタ
ービン２８で駆動される圧縮機２７と、圧縮機２７に結
合配置された起動用モータ３０と、圧縮機２７の圧縮空
気出口と圧力容器１１内部を圧縮空気出口弁２４を介し
て連通する圧縮空気配管４７と、圧縮空気配管４７をＮ
Ｈ₃注入ノズル１８と配管１９Ａの間のガスタービン入
側配管４８に圧縮空気バイパス弁２６を介して連通する
バイパス管３４と、圧力容器１１を出た位置の高温ガス
配管１６に装着されたＮＯｘ濃度検出器１４と、ＮＯｘ
濃度検出器１４下流側の高温ガス配管１６に接続された
ＮＨ₃注入ノズル１５と、前記ＮＨ₃供給管３のＮＨ₃供
給管分岐位置４１とＮＨ₃注入ノズル１５とを接続する
ＮＨ₃供給管３Ｄと、ＮＨ₃供給管３Ｄに介装されたＮＨ
₃流量調節弁４Ｄと、を含んで構成されている。

【００１４】排ガス処理系は、ガスタービン２８の排ガ
ス出口に接続されたガスタービン出側配管４６と、ガス
タービン出側配管４６の下流端に接続され排ガスを大気
に放出する煙突３３と、ガスタービン出側配管４６に介
装された有触媒脱硝装置２２と、触媒脱硝装置２２の上
流側のガスタービン出側配管４６に配管２１Ａで燃焼ガ
ス出側を接続して配置された補助燃焼器２１と、前記配
管２１Ａに接続されたＮＨ₃注入ノズル２０と、前記Ｎ
Ｈ₃流量調節弁４の上流側のＮＨ₃供給管３（ＮＨ₃供給
管分岐位置４１）とＮＨ₃注入ノズル２０を接続するＮ
Ｈ₃供給管３Ａと、ＮＨ₃供給管３Ａに介装されたＮＨ₃
流量調節弁４Ａと、触媒脱硝装置２２に接続されたＮＨ
₃注入ノズル２３と、前記ＮＨ₃供給管３のＮＨ₃供給管
分岐位置４１とＮＨ₃注入ノズル２３とを接続するＮＨ₃
供給管３Ｂと、ＮＨ₃供給管３Ｂに介装されたＮＨ₃流量
調節弁４Ｂと、触媒脱硝装置２２の下流側のガスタービ
ン出側配管４６に設置されたＮＯｘ濃度検出器３１及び
ＳＯｘ濃度検出器３２と、を含んで構成されている。

【００１５】補助燃焼器２は、燃焼ガスにより流動媒体
６を予熱するために設置され、補助燃焼器２のガス出口
にはＮＨ₃注入ノズル１が接続してある。

【００１６】補助燃焼器１９は、起動時にガスタービン
２８を駆動するために設置され、補助燃焼器１９のガス
出口となるガスタービン入側配管４８にはＮＨ₃注入ノ
ズル１８が接続してある。

【００１７】補助燃焼器２１は、起動時に有触媒装置２
２を予熱するために設置され、補助燃焼器２１のガス出
口にはＮＨ₃注入ノズル２０が接続してある。補助燃焼
器２１からの高温ガスは、ガスタービン２８出口と有触
媒装置２２を結ぶガスタービン出側配管４６に導入され
る。

【００１８】流動層ボイラ１２の燃焼ガス出口（高温ガ
ス配管１６）にはＮＨ₃注入ノズル１５が設置してあ
る。

【００１９】触媒脱硝装置２２の入口にはＮＨ₃注入ノ
ズル２３が設置してある。

【００２０】以下、上記構成の発電システムの運転状態
における燃焼空気、燃焼ガスの流れについて説明する。
圧力容器１１内部は、圧縮機２７から圧縮空気配管４７
を経て送り込まれる圧縮空気により高圧に維持され、こ
の高圧の空気は、燃焼用空気ダクト９に流入する。燃焼
用空気ダクト９に流入した空気は、燃焼用空気として、
流動層ボイラ１２の底部付近に取り付けられた燃焼空気
量制御装置１０により流量制御され、流動層ボイラ１２
の分散板下方の区画に供給される。分散板下方の区画に
供給された空気は、分散板８を経て上昇し、流動層内
で、ＣＷＰノズル７から供給されるＣＷＰと混合されて
燃焼する。燃焼により生成された燃焼ガスは、流動層ボ
イラ１２を出て高温ガス配管１６を通過し、サイクロン
１７Ａ，１７Ｂに導かれ、脱塵される。流動層ボイラ出
口の高温ガス配管１６には、ＮＯｘ濃度検出器１４が設
置されている。

【００２１】サイクロン１７Ｂを出た燃焼ガスは、ガス
タービン入口弁２５を経てガスタービン２８に導かれ、
ガスタービン２８を回転させて発電機２９と圧縮機２７
とを駆動する。圧縮機２７は、外気を取り入れて圧縮
し、圧力容器１１内に圧縮空気を供給する。ガスタービ
ン２８を回転させた燃焼ガスは、ガスタービン出側配管
４６を経て有触媒脱硝装置２２に流入し、ここで脱硝さ
れたのち煙突３３から大気中に排出される。有触媒脱硝
装置２２から煙突３３への配管にも、ＮＯｘ濃度検出器
３１とＳＯｘ濃度検出器３２とが設置されている。

【００２２】図２，図３は、図１に示した発電システム
の起動時の制御手順の例を示すフローチャートである。
以下、図２，図３に従って制御手順を説明する。まず、
補助燃焼器１９に軽油等の液体燃料を供給して起動し、
その燃焼排ガスでガスタービン２８を駆動する（手順２
０１）。ガスタービン２８からでる燃焼排ガスのＮＯｘ
値がＮＯｘ濃度検出器３１で検出され、検出値があらか
じめ設定されている目標値以上か、目標値未満かが判定
される（手順２０２）。補助燃焼器１９からはサーマル
ＮＯｘが発生し、ＮＯｘ濃度検出器３１で検出されるＮ
Ｏｘ値が目標値以上となれば、検出されるＮＯｘ値が目
標値より小さくなるまで、ＮＨ₃注入ノズル１８からガ
スタービン入側配管４８にＮＨ₃が注入される（手順２
０３）。

【００２３】手順２０２で検出されるＮＯｘ値が目標値
未満であれば、ガスタービン２８の回転数が３６００回
転までに達したかどうかが判定される（手順２０４）。
ガスタービン２８の回転数が３６００回転までに達した
ら、補助燃焼器１９の燃焼が停止され（手順２０５）、
続いてＮＨ₃注入ノズル１８からのＮＨ₃注入も停止され
る（手順２０６）。ＮＨ₃注入ノズル１８からのＮＨ₃注
入が停止されたら、次に、流動層ボイラ１２内に充填さ
れた流動媒体６を予熱するために、補助燃焼器２に燃料
を供給して起動する（手順２０７）。補助燃焼器２から
送り出される燃焼ガスは流動層ボイラ１２の分散板８の
下方から流動層を構成する流動媒体６に吹き込まれ、流
動媒体を通過しつつ予熱したのち、ガスタービン２８に
導かれる。ガスタービン２８を駆動した燃焼ガスは、先
に述べたと同様に、そのＮＯｘ値がＮＯｘ濃度検出器３
１で検出され、検出値があらかじめ設定されている目標
値以上か、目標値未満かが判定される（手順２０８）。
ＮＯｘ濃度検出器３１で検出されるＮＯｘ値が目標値以
上なら、検出されるＮＯｘ値が目標値より小さくなるま
で、ＮＨ₃注入ノズル１からＮＨ₃が注入される（手順２
０９）。

【００２４】手順２０８で検出されるＮＯｘ値が目標値
未満であれば、次に有触媒脱硝装置２２内の触媒温度を
所定の温度以上に昇温するために、補助燃焼器２１に燃
料を供給して起動する（手順２１０）。補助燃焼器２１
で生成された燃焼ガスは、配管２１Ａ、ガスタービン出
側配管４６を経て有触媒脱硝装置２２に送りこまれ、触
媒を加熱する。触媒を加熱して有触媒脱硝装置２２を出
た燃焼排ガスは、そのＮＯｘ値がＮＯｘ濃度検出器３１
で検出され、検出値があらかじめ設定されている目標値
以上か、目標値未満かが判定される（手順２１１）。Ｎ
Ｏｘ濃度検出器３１で検出されるＮＯｘ値が目標値以上
なら、検出されるＮＯｘ値が目標値より小さくなるま
で、ＮＨ₃注入ノズル２０からＮＨ₃が注入される（手順
２１２）。

【００２５】手順２１１で検出されるＮＯｘ値が目標値
未満であれば、ＮＨ₃注入ノズル２３からＮＨ₃注入が開
始される（手順２１３）。次にＣＷＰポンプ１３が起動
され、ＣＷＰノズル７から流動層へのＣＷＰ供給が開始
される（手順２１４）。ＣＷＰ供給が開始されたら、流
動媒体６の温度が図示されていない温度検出手段により
検出され、検出された温度があらかじめ設定された温
度、例えば７００℃に達したかどうかが判定される（手
順２１５）。検出された温度が設定された温度に達した
ら、補助燃焼器２が停止され（手順２１６）、ＮＨ₃注
入ノズル１からのＮＨ₃注入も停止される（手順２１
７）。

【００２６】ＮＨ₃注入ノズル１からのＮＨ₃注入停止
後、有触媒脱硝装置２２内の触媒温度が図示されていな
い温度検出手段により検出され、検出された温度があら
かじめ設定された温度、例えば２５０℃に達したかどう
かが判定される（手順２１８）。検出された温度が設定
された温度になれば、補助燃焼器２１が停止され（手順
２１９）、ＮＨ₃注入ノズル２０からのＮＨ₃注入も停止
される（２２０）。ＮＨ₃注入ノズル２０からのＮＨ₃注
入停止後、ＮＯｘ濃度検出器３１で検出されるＮＯｘ値
が目標値以上なら（手順２２１）、検出されるＮＯｘ値
が目標値より小さくなるように、ＮＨ₃注入ノズル２３
からのＮＨ₃注入量が制御される（手順２２２）。

【００２７】火炉出口の燃焼排ガス温度が図示されてい
ない温度検出手段により検出され、検出温度が７００℃
に達したかどうかが判定される（手順２２３）。検出温
度が７００℃に達したら、ＮＨ₃注入ノズル１５からの
ＮＨ₃注入が開始される。

【００２８】ＮＨ₃をノズルから燃焼排ガス（燃焼ガス
でも同じ）に注入する時は、空気で稀釈した後にＮＨ₃
混合ガスを注入する。また、ＮＨ₃混合ガス噴出速度
は、注入する位置での燃焼排ガス流速よりも大きくなる
ように、好ましくはＮＨ₃混合ガス噴出速度と燃焼排ガ
ス流速との比が３以上になるような速度で供給する。

【００２９】ＣＷＰの石炭中には窒素が含まれているの
で、これを燃焼するとフューエルＮＯｘが発生する。そ
こで流動層ボイラ１２内へＣＷＰを供給する前に、有触
媒脱硝装置２２の入口に設置したＮＨ₃注入ノズル２３
からＮＨ₃を注入しておく。流動層ボイラ１２内へＣＷ
Ｐを供給すると、流動層ボイラ１２出口に設置したＮＯ
ｘ濃度検出器１４の検出値は増大するが、有触媒脱硝装
置２２においてＮＯｘが還元され、ＮＯｘ濃度検出器３
１の検出値を目標値以下に低減できる。ＮＯｘ濃度検出
器３１の検出値が目標値以下になるようにＮＨ₃注入ノ
ズル２３から供給するＮＨ₃量を制御する。流動層ボイ
ラ１２内へ供給するＣＷＰ量が増大するにつれて、火炉
出口の燃焼排ガス温度は上昇する。無触媒脱硝反応は反
応ガス温度が７００℃以上で進行するので、火炉出口の
燃焼排ガス温度が７００℃に達したら、ＮＨ₃注入ノズ
ル１５からＮＨ₃を注入しＮＯｘを低減する。

【００３０】図４は発電システムの実施例１の効果を示
す。発電システムを起動していく過程で、補助燃焼器１
９，２，２１を起動すると、それぞれの補助燃焼器から
サーマルＮＯｘが発生して、煙突入口ＮＯｘは徐々に増
大する。そこで、補助燃焼器を起動したときは、それぞ
れの出口に設置したＮＨ₃注入ノズルからＮＨ₃を注入す
ることで、煙突入口のＮＯｘを半分以下に低減できる。

【００３１】（実施例２）図５は本発明に係る発電シス
テムの実施例２の主要構成を示す系統図である。前記図
１に示した実施例と本実施例の相違点は、流動層ボイラ
１の流動層領域と流動層上方の領域に気体取り出し用の
配管を接続し、両方の配管を合流させて燃焼排ガス導入
管４２とし、燃焼排ガス導入管４２から分岐させた配管
を弁４３Ｄ，４３Ｃ，４３Ａを介してＮＨ₃注入ノズル
１５，１８，２０に接続したことである。他の構成は前
記実施例１と同じであるので、同じ符号を付し、説明を
省略する。なお、ＮＨ₃流量調整弁４及びＮＨ₃注入ノズ
ル１は図示を省略してある。

【００３２】ＮＨ₃注入では、ＮＨ₃噴出速度を増大して
燃焼排ガスとの混合を促進するために、ＮＨ₃を他のガ
スで稀釈して噴出する。前記実施例１では空気で稀釈し
ていたが、高酸素濃度下では、ＮＨ₃が酸化されてＮＯ
ｘになる場合がある。本実施例は、これを防止するため
に、火炉から抽出した酸素濃度が低いガス（以下、抽出
ガスという）でＮＨ₃を稀釈するように構成してある。
なお、稀釈用のガスとして火炉から抽出されたガスを用
いるのは、火炉の流動層や流動層のすぐ上から抽出され
たガスにはＣＯが含まれており、このＣＯは、４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂→４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏの反応を活性化する働きがあるためである。

【００３３】すなわち、流動層ボイラ１２内のガスを燃
焼排ガス導入管４２から導き、これでＮＨ₃を稀釈す
る。補助燃焼器を起動した時は、補助燃焼器１９，２１
の出口に設置したＮＨ₃注入ノズル１８，２０から、抽
出ガスで稀釈したＮＨ₃を噴出してＮＯｘを効果的に低
減する。また、燃焼システムの定格負荷（１００％負
荷）時はＮＨ₃注入ノズル１５からＮＨ₃を注入するが、
この脱硝効率を高めるためにＮＨ₃を抽出ガスで稀釈す
る。図示していないが、ＮＨ₃中にＣＯガスを供給する
場合もある。

【００３４】（実施例３）図６は本発明に係る発電シス
テムの実施例３の主要構成を示す系統図である。本実施
例と前記実施例２の相違点は、サイクロン１７Ｂに接続
して孫サイクロン４４が設けられ、燃焼排ガス導入管４
２はサイクロン１７Ｂの入り側に接続されていること、
サイクロン１７Ｂを出た抽出ガスを弁４３Ｄ，４３Ｃ，
４３Ａを介してＮＨ₃注入ノズル１５，１８，２０に導
く配管が設けられていること、である。他の構成は前記
実施例２と同じであるので、同じ符号を付し、説明を省
略する。

【００３５】図６に示す実施例においては、流動層内ま
たはフリーボード内の未燃ガス（抽出ガス）を孫サイク
ロン４４を通すことで、ガス中に含まれる石炭灰を除去
し、そのガスを燃焼器出口に供給する。

【００３６】（実施例４）図７は本発明に係る発電シス
テムの実施例４の主要構成を示す系統図である。本実施
例と前記実施例１の相違点は、ＮＨ₃注入ノズル１５の
接続点より上流側の高温ガス配管１６にＳＯｘ濃度検出
器４０が設けられていること、ＣＷＰノズル７に供給さ
れるＣＷＰ噴霧空気３９にＳＯ₂ガスを供給するＳＯ₂ガ
ス供給ノズル４５が設けられ、ＳＯ₂ガス供給ノズル４
５はＳＯ₂流量調節弁３８を介してＳＯ₂ガスボンベ３７
に接続されていることである。他の構成は前記実施例１
と同じであるので、同じ符号を付し、説明を省略する
（圧縮機２７、補助燃焼器１９，２１及びそれらの関連
配管も図示を省略してある）。

【００３７】流動媒体６は石灰石（ＣaＣＯ₃）であり、
これは高温下で脱炭酸されてＣaＯになる。ＣaＯにはＮ
Ｈ₃を酸化してＮＯｘ生成を促進する触媒作用がある。
運転初期にＮＨ₃注入ノズル１からＮＨ₃を注入すると、
供給したＮＨ₃のすべてが燃焼用空気ダクト９内で消費
されず、一部が流動層ボイラ１２内へ流入して、これが
酸化されてＮＯｘが増大する場合がある。また、石炭中
揮発分のＮＨ₃の酸化が促進されて、流動層からＮＯｘ
が多く発生する場合がある。この時は、ＣＷＰ噴霧空気
３９中にＳＯ₂ガスを混合して流動層ボイラ１２の流動
層底部に供給し、ＣaＯを硫化することでＮＨ₃酸化反応
を抑制してＮＯｘを低減する。ＳＯ₂ガスを過剰に供給
すると石灰石の脱硫性能が低下し、流動層ボイラ１２か
ら生ずるＳＯｘが増大する場合がある。そこでＳＯｘ濃
度検出器４０にて流動層ボイラ１２から発生するＳＯｘ
値を監視し、検出されるＳＯｘ値が目標値以上になった
時はＳＯ₂ガスの供給を停止する。ＳＯ₂ガスの代わりに
固体の硫黄をＣＷＰとともに供給する場合もある。

【００３８】図８は発電システムの実施例４のＣＷＰ供
給開始後の操作方法を示すフローチャートである。ＣＷ
Ｐ供給開始直前は、前記補助燃焼器２，２１が作動して
いる。ＣＷＰが燃焼し流動媒体の温度が７００℃になれ
ば、補助燃焼器２を停止する（手順８０２）。また有触
媒脱硝装置２２内の触媒温度が２５０℃になれば補助燃
焼器２１を停止する（手順８０３）。その後ＣＷＰを増
加する過程で、流動層ボイラ１２出口に設置したＮＯｘ
濃度検出器１４のＮＯｘ値が目標値以上かどうかを判定
し（手順８０４）、目標値以上となれば、ＳＯ₂ガスボ
ンベ３７からＳＯ₂ガスをＣＷＰ噴霧空気３９と共に流
動層ボイラ１２内へ供給する（手順８０５）。火炉出口
に設置したＳＯｘ濃度検出器４０の検出するＳＯｘ値が
目標値より小さいか目標値以上かを判定し（手順８０
６）、小さければ、手順８０７に進んで前記ＮＯｘ濃度
検出器１４の検出するＮＯｘ値が目標値より小さいかど
うかを判定する。ＮＯｘ値が目標値より小さくなけれ
ば、手順８０５に戻り、小さくなるまでＳＯ₂ガスを供
給する。手順８０６の判定で、ＳＯｘ値が目標値以上と
なれば、ＳＯ₂ガスの供給を停止する（手順８０９）。
その後、ＮＯｘ濃度検出器３１で煙突から放出される前
のＮＯｘ値を検出し（手順８１０）、検出されたＮＯｘ
値が目標値よりまだ大きい場合は、目標値以下になるま
でノズル１５または２３から注入されるＮＨ₃量を増大
しＮＯｘを低減する（手順８１１）。

【００３９】（実施例５）図９は本発明に係る発電シス
テムの実施例５の主要構成を示す系統図である。

【００４０】本実施例と図７に示す実施例４の相違点
は、本実施例においては、ＳＯ₂ガス供給ノズル４５
が、ＣＷＰノズル７ではなく、ＮＨ₃注入ノズル１の接
続点より下流側の燃焼用空気ダクト２Ａに接続されてい
ることである。他の構成は前記実施例４と同じであるの
で、同じ符号を付し、説明を省略する（圧縮機２７、補
助燃焼器１９，２１及びそれらの関連配管も図示を省略
してある）。本実施例においては、燃焼用空気ダクト２
Ａ内を流れる燃焼用空気中に、ＳＯ₂ガスボンベ３７か
らＳＯ₂ガスを供給し、ＳＯ₂ガスを混合した燃焼用空気
が流動層ボイラ１２の分散板８の下方に導かれるので、
ＳＯ₂ガスは燃焼用空気とともに分散板８を通して流動
層内へ均一に導入され、前記図７に示ＳＯ₂ガスの導入
方法よりも、流動層ボイラ１２内へ均一にＳＯ₂ガスを
供給することができる。

【００４１】また、図７に示す実施例以外の実施例で
は、ＣＷＰノズル７にＣＷＰ噴霧空気３９を供給するノ
ズルは図示を省略されている。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、起動時に発生するＮＯ
ｘを低減できる発電システムが得られる。この発電シス
テムにおいては、起動時に補助燃焼器を作動するので補
助燃焼器から出る燃焼ガスのＮＯｘが増大するが、補助
燃焼器の出口に設置したＮＨ₃注入ノズルからＮＨ₃を注
入することで、補助燃焼器から発生するＮＯｘを効率良
く低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発電システムの実施例１の主要構成を
示す系統図である。

【図２】実施例１の制御手順の例を示すフローチャート
である。

【図３】実施例１の制御手順の例を示すフローチャート
である。

【図４】実施例１の効果を示す概念図である。

【図５】本発明の発電システムの実施例２の主要構成を
示す系統図である。

【図６】本発明の発電システムの実施例３の主要構成を
示す系統図である。

【図７】本発明の発電システムの実施例４の主要構成を
示す系統図である。

【図８】実施例４の制御手順の例を示すフローチャート
である。

【図９】本発明の発電システムの実施例５の主要構成を
示す系統図である。

【符号の説明】

１ＮＨ₃注入ノズル２補助燃焼器２Ａ燃焼用空気ダクト３，３Ａ，３ＢＮＨ₃供給管３Ｃ，３ＤＮＨ₃供給管４，４Ａ，４ＢＮＨ₃流量調節弁４Ｃ，４ＤＮＨ₃流量調節弁５ＮＨ₃貯蔵タンク６流動媒体７ＣＷＰノズル８分散板９燃焼用空気ダクト１０燃焼空気量制御装置１１圧力容器１２流動層ボイラ１３ＣＷＰポンプ１４ＮＯｘ濃度検出器１５ＮＨ₃注入ノズル１６高温ガス配管１７Ａ，１７Ｂサイクロン１８ＮＨ₃注入ノズル１９補助燃焼器１９Ａ配管２０ＮＨ₃注入ノズル２１補助燃焼器２１Ａ配管２２有触媒脱硝装置２３ＮＨ₃注入ノズル２４圧縮機出口弁２５ガスタービン入口弁２６圧縮空気バイパス弁２７圧縮機２８ガスタービン２９発電機３０起動用モータ３１ＮＯｘ濃度検出器３２ＳＯｘ濃度検出器３３煙突３４バイパス管３５燃料タンク３６燃料供給ポンプ３７ＳＯ₂ガスボンベ３８ＳＯ₂流量調節弁３９ＣＷＰ噴霧空気４０ＳＯｘ濃度検出器４１ＮＨ₃供給管分岐位置４２燃焼排ガス導入管４３Ａ，４３Ｃ燃焼排ガス流量調節弁４３Ｄ燃焼排ガス流量調節弁４４孫サイクロン４５ＳＯ₂ガス供給ノズル４６ガスタービン出側配管４７圧縮空気配管４８ガスタービン入側配管

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

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体炭化水素燃料を流動燃焼する流動層
ボイラ、該流動層ボイラ内の燃焼で発生する燃焼ガスに
より駆動されるガスタービン、該ガスタービンで駆動さ
れる発電機、及びシステム起動時に作動する補助燃焼器
を含んで構成された発電システムにおいて、前記補助燃
焼器を出た燃焼ガスの流路に、ＮＨ₃を注入する手段を
設けたことを特徴とする発電システム。
【請求項２】請求項１に記載の発電システムにおい
て、前記ＮＨ₃を注入する手段は、前記流動層ボイラに
充填された流動媒体を予熱するための補助燃焼器、前記
ガスタービン起動のための補助燃焼器、前記ガスタービ
ンの排ガス出口に設置された触媒脱硝装置の触媒を予熱
するための補助燃焼器、のうちの少なくともいずれか一
つの補助燃焼器を出た燃焼ガスの流路にＮＨ₃を注入す
るものであることを特徴とする発電システム。
【請求項３】固体炭化水素燃料を流動燃焼する流動層
ボイラ、該流動層ボイラ内の燃焼で発生する燃焼ガスに
より駆動されるガスタービン、該ガスタービンで駆動さ
れる発電機、システム起動時に作動する補助燃焼器、及
び前記補助燃焼器を出た燃焼ガスの流路にＮＨ₃を注入
する手段を含んで構成された発電システムを制御する方
法において、大気放出前の燃焼排ガス中のＮＯｘ値を検
出し、検出されたＮＯｘ値があらかじめ設定された目標
値以上のとき、前記ＮＨ₃を注入する手段から注入する
ＮＨ₃を増加させることを特徴とする発電システムの制
御方法。