JPH11221446A - Method and apparatus for denitrating exhaust gas - Google Patents

Method and apparatus for denitrating exhaust gas

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JPH11221446A
JPH11221446A JP10025533A JP2553398A JPH11221446A JP H11221446 A JPH11221446 A JP H11221446A JP 10025533 A JP10025533 A JP 10025533A JP 2553398 A JP2553398 A JP 2553398A JP H11221446 A JPH11221446 A JP H11221446A
Authority
JP
Japan
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exhaust gas
ammonia
temperature
catalyst layer
denitration
Prior art date
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JP10025533A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshirou Inatsune
芳郎 稲恒
Ko Watanabe
洸 渡辺
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for denitrating exhaust gas having good denitration performance even under the conditions in which severe NOx regulation is required during the actuation of a waste heat recovering boiler, and a method for operating the apparatus. SOLUTION: The time for starting the injection of ammonia during the actuation of a denitration apparatus is set up at a point of time when the temperature of a denitration catalyst layer part reaches the boiling point or the vicinity of the boiling point of the condensed water of exhaust gas. Since the reduction of NOx can be attempted even in a low temperature area without lowering the activity of the denitration catalyst, the discharge of NOx can be controlled during the operation of a plant. Although an exhaust gas temperature at the outlet of the catalyst layer increases behind that at the inlet of the catalyst layer, when the injection of ammonia is started at 140 deg.C of an exhaust gas temperature at the inlet, an exhaust gas temperature at the outlet corresponds to 100 deg.C (the boiling point of the condensed water of exhaust gas), and since the temperature of the entire catalyst layer is at the lowest 100 deg.C when the injection of ammonia is started at this point of time, the discharge of ammonia or NOx into the air can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスの脱硝装置
に係わり、特に天然ガス(LNG)を燃料とする発電用
ガスタービンからの廃熱を用いて蒸気を生成する廃熱回
収ボイラと該ボイラからの蒸気を用いて蒸気タービンを
駆動するコンバインドサイクルプラントなどに用いられ
る廃熱回収ボイラでの排ガスの脱硝装置に係わり、厳し
い環境規制下において、排ガス脱硝装置の起動時に窒素
酸化物(NOx)を極力低減するのに好適な排ガス脱硝
装置と方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas denitration apparatus, and more particularly to a waste heat recovery boiler for generating steam using waste heat from a power generation gas turbine using natural gas (LNG) as fuel, and the boiler. Related to exhaust gas denitration equipment in a waste heat recovery boiler used in a combined cycle plant that drives a steam turbine using steam from steam. The present invention relates to an exhaust gas denitration apparatus and a method suitable for reducing as much as possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンやボイラ等の排ガス中の窒
素酸化物(以下、NOxと略す)を低減する方法とし
て、触媒の存在下で排ガスとアンモニアガスを接触反応
させてNOxを窒素と水に分解する、いわゆる選択的接
触分解法(SCR法)が広く国内外で利用されている。
2. Description of the Related Art As a method for reducing nitrogen oxides (hereinafter abbreviated as NOx) in exhaust gas from gas turbines and boilers, etc., exhaust gas and ammonia gas are contact-reacted in the presence of a catalyst to convert NOx into nitrogen and water. The so-called selective catalytic cracking method (SCR method) that decomposes is widely used in Japan and overseas.

【0003】図4は従来の廃熱回収ボイラ用の脱硝装置
のアンモニアの注入制御方法の一例である。廃熱回収ボ
イラAに導入されるガスタービン(図示せず)などから
排出する排ガス1には脱硝触媒層2を通過する前にアン
モニア注入ノズル4によりアンモニアが注入される。
FIG. 4 shows an example of a conventional ammonia injection control method for a denitration apparatus for a waste heat recovery boiler. Ammonia is injected into an exhaust gas 1 discharged from a gas turbine (not shown) introduced into the waste heat recovery boiler A by an ammonia injection nozzle 4 before passing through a denitration catalyst layer 2.

【0004】このアンモニア注入量の制御の仕方は、ま
ずガスタービンなどの燃料の燃焼に使用される空気量等
から求めた排ガス量検出器5による排ガス量に入口NO
x量検出器6による検出値を乗じて総NOx量を求め、
さらに予め設定されているモル比設定器7により求めら
れる設定モル比を乗じて、必要アンモニア量を算出し、
この値と実測アンモニア量検出器8の検出値と比較し
て、必要アンモニア量の算出量に合うようアンモニア供
給配管3に設けられたアンモニア流量調節弁10を制御
して適正量のアンモニアを注入する方式をとっている。
A method of controlling the amount of injected ammonia is as follows. First, the amount of exhaust gas detected by the exhaust gas amount detector 5 obtained from the amount of air used for combustion of fuel in a gas turbine or the like is determined by the amount of NO
The total NOx amount is obtained by multiplying the detection value by the x amount detector 6,
Further, the required ammonia amount is calculated by multiplying by a preset molar ratio obtained by a preset molar ratio setting device 7,
This value is compared with the value detected by the actually measured ammonia amount detector 8, and the ammonia flow control valve 10 provided in the ammonia supply pipe 3 is controlled to inject an appropriate amount of ammonia so as to match the calculated amount of the required ammonia amount. The method is taken.

【0005】ここで、入口排ガス温度は温度計9により
脱硝触媒層2の前流側で検出しており、アンモニア注入
開始温度設定器12の設定温度と共にアンモニア流量調
節弁10を開閉するための信号として用いられる。すな
わち、ボイラプラントの起動時、入口排ガス温度がアン
モニア注入開始設定温度に達した時点で、アンモニア流
量調節弁10を開き、アンモニア注入を開始する。
[0005] The temperature of the exhaust gas at the inlet is detected by the thermometer 9 on the upstream side of the denitration catalyst layer 2, and a signal for opening and closing the ammonia flow control valve 10 together with the temperature set by the ammonia injection start temperature setting device 12. Used as That is, when the boiler plant is started, when the inlet exhaust gas temperature reaches the ammonia injection start set temperature, the ammonia flow control valve 10 is opened to start ammonia injection.

【0006】従来、アンモニア注入開始温度設定器12
の設定温度は、LNGを燃料とするガスタービンの廃熱
を利用する廃熱回収ボイラの場合は、200℃前後とし
ている。その理由は、NO2とアンモニアとが反応して
硝酸アンモニウム(硝安)を生成する温度(約90度)
以上であり、しかも触媒活性が発揮される温度(約20
0℃)以上であるからである。
Conventionally, ammonia injection start temperature setting device 12
Is set to about 200 ° C. in the case of a waste heat recovery boiler utilizing waste heat of a gas turbine using LNG as fuel. The reason is that the temperature (about 90 degrees) at which NO 2 reacts with ammonia to produce ammonium nitrate (ammonium nitrate)
And at a temperature at which the catalytic activity is exhibited (about 20
0 ° C.) or higher.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では遠隔
地や工業地帯に設置された廃熱回収ボイラを用いるプラ
ントにおいては、起動時間での環境規制が比較的緩やか
であり、これまで支障をきたすようなことはなかった。
According to the above-mentioned prior art, in a plant using a waste heat recovery boiler installed in a remote place or an industrial area, the environmental regulations at the start-up time are relatively loose, which has been a problem. There was nothing like that.

【0008】ところが、近年需要が高まっているピーク
電力対応型のコンバインドサイクルプラントが都市近郊
部に設置される場合が多いこと、また、短時間の間に、
このプラントの起動停止が頻繁に繰り返されることによ
り、従来規制の対象外とされてきた前記プラントの起動
時においても、厳しいNOx濃度の規制が課せられるよ
うになってきている。
However, in recent years, combined cycle plants for peak power, which have been increasing in demand in recent years, are often installed in suburban areas.
Due to the frequent repetition of the start-stop of the plant, strict regulation of NOx concentration is being imposed even at the time of start-up of the plant which has conventionally been excluded from the regulation.

【0009】しかも最近では排出NOx濃度の規制値と
して、一時間のNOx排出量の移動平均値が用いられる
傾向にある。この方法によると、脱硝装置2が起動する
前のNOx排出量も規制の対象としてカウントされるこ
とから、従来の運用方法では、この規制値を達成できな
いプラントが出てきている。このため、廃熱回収ボイラ
を用いるプラントの起動後、なるべく早期に脱硝装置が
機能し始めることが要求されるようになってきた。
In recent years, there has been a tendency to use a moving average of the amount of NOx emission for one hour as a regulation value of the concentration of NOx emission. According to this method, the amount of NOx emission before the denitration device 2 is started is also counted as a target of regulation, and therefore, there are plants that cannot achieve the regulation value by the conventional operation method. For this reason, it has been required that the denitration apparatus start functioning as soon as possible after the start of the plant using the waste heat recovery boiler.

【0010】本発明の課題は、廃熱回収ボイラの起動
時、厳しいNOxの規制が課せられる条件下において
も、良好な脱硝性能を有する排ガス脱硝装置とその運転
方法を提供することにある。
[0010] It is an object of the present invention to provide an exhaust gas denitration apparatus having good denitration performance even under conditions where strict NOx regulations are imposed when the waste heat recovery boiler is started, and an operation method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
構成により解決できる。すなわち、排ガス中にアンモニ
アを注入して脱硝触媒層と接触させることにより排ガス
の中の窒素酸化物を除く排ガス脱硝方法において、脱硝
装置の起動後にアンモニア注入の開始時期を、脱硝触媒
層の温度が排ガス凝縮水の沸点またはその近傍に達した
時点に設定する排ガス脱硝方法である。
The above object of the present invention can be solved by the following constitution. That is, in the exhaust gas denitration method for removing nitrogen oxides in the exhaust gas by injecting ammonia into the exhaust gas and bringing the ammonia into contact with the denitration catalyst layer, the start timing of the ammonia injection after the start of the denitration apparatus is determined by the temperature of the denitration catalyst layer. This is an exhaust gas denitration method that is set at the time when the exhaust gas condensed water reaches or near the boiling point.

【0012】上記本発明の排ガス脱硝方法において、脱
硝触媒層出口温度に基づきアンモニアの排ガス中への注
入開始時期を特定することができる。また、脱硝触媒層
入口温度と出口温度との間に所定の関係がある場合に
は、前記脱硝触媒層出口温度でなく脱硝触媒層出口温度
から求められる脱硝触媒層入口温度に基づきアンモニア
の排ガス中への注入開始時期を特定をすることもでき
る。
In the exhaust gas denitration method of the present invention, it is possible to specify the timing of starting injection of ammonia into the exhaust gas based on the temperature of the outlet of the denitration catalyst layer. Further, when there is a predetermined relationship between the denitration catalyst layer inlet temperature and the outlet temperature, the ammonia exhaust gas based on the denitration catalyst layer inlet temperature obtained not from the denitration catalyst layer outlet temperature but from the denitration catalyst layer outlet temperature. It is also possible to specify the start time of injection into the fuel cell.

【0013】また、本発明には排ガス流路内に設けた脱
硝触媒層と、該脱硝触媒層の前流側の排ガス流路に設け
たアンモニア注入部と、脱硝触媒層脱硝装置出口に設け
た排ガス温度計と、アンモニア注入開始時期を、該排ガ
ス温度計による脱硝触媒層部温度が排ガス凝縮水の沸点
またはその近傍に達した時点でアンモニア注入部からの
アンモニアの注入を開始するアンモニア注入開始温度設
定器を備えた排ガス脱硝装置も含まれる。
In the present invention, the denitration catalyst layer provided in the exhaust gas channel, the ammonia injection section provided in the exhaust gas channel on the upstream side of the denitration catalyst layer, and the denitration catalyst layer are provided at the outlet of the denitration device. The exhaust gas thermometer and the ammonia injection start timing, and the ammonia injection start temperature at which the injection of ammonia from the ammonia injection unit is started when the temperature of the denitration catalyst layer by the exhaust gas thermometer reaches or near the boiling point of the exhaust gas condensed water. An exhaust gas denitration device equipped with a setting device is also included.

【0014】本発明のアンモニアの注入量の制御は、例
えば、排ガス量計と排ガス入口NOx濃度計とアンモニ
ア濃度計とを脱硝触媒層前流側の排ガス流路に設け、さ
らに排ガス入口NOx濃度に対する必要アンモニア量の
モル比設定器を設け、排ガス量計と排ガス入口NOx濃
度計の計測値に基づき得られる排ガス中のNOx量およ
び該排ガス中のNOx量とモル比設定器とから得られる
必要アンモニア量とアンモニア濃度計による実測アンモ
ニア注入量の偏差に基づき排ガスに注入するアンモニア
量を求める制御装置をアンモニア注入部に配置して行う
ことができる。
In the control of the injection amount of ammonia according to the present invention, for example, an exhaust gas meter, an exhaust gas inlet NOx concentration meter, and an ammonia concentration meter are provided in an exhaust gas flow path upstream of the denitration catalyst layer, and the exhaust gas inlet NOx concentration is controlled. A required ammonia amount molar ratio setting device is provided, the NOx amount in the exhaust gas obtained based on the measurement values of the exhaust gas meter and the exhaust gas NOx concentration meter, and the required ammonia obtained from the NOx amount in the exhaust gas and the molar ratio setting device. A control device for obtaining the amount of ammonia to be injected into the exhaust gas based on the difference between the amount and the actually measured amount of ammonia injected by the ammonia concentration meter can be provided in the ammonia injection section.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、脱硝触媒の活性を低下させる
ことなく、低温域においてもNOxの低減が図れるた
め、プラント起動時のNOx排出量を抑えることができ
る。すなわち、アンモニア注入開始温度の設定温度を排
ガス凝縮水の沸点またはその近傍の温度として、例えば
100℃を設定する。100℃では硝安の生成温度であ
る約90度より高温であるので硝安の生成対策を講じる
必要はない。触媒の温度検出位置を脱硝触媒層出口部に
すると脱硝触媒層の出口部が温度上昇速度が遅いからで
ある。
According to the present invention, NOx can be reduced even in a low temperature range without lowering the activity of the denitration catalyst, so that the amount of NOx emission at the start of the plant can be suppressed. That is, for example, 100 ° C. is set as the set temperature of the ammonia injection start temperature as a temperature at or near the boiling point of the exhaust gas condensed water. At 100 ° C., the temperature is higher than the nitrate generation temperature of about 90 ° C., so there is no need to take measures for the production of nitrate. This is because if the temperature detection position of the catalyst is set at the exit portion of the denitration catalyst layer, the exit portion of the denitration catalyst layer has a slow temperature rise rate.

【0016】従来技術のように、コンバインドサイクル
プラントなどのプラントが起動してから脱硝触媒層が、
例えば200℃でアンモニア注入温度に到達するには通
常のコールドスタート(週末停止後起動するような起動
条件)時は、30分以上を要する。この間に排ガス源で
あるガスタービンから排出される排ガス中のNOxは脱
硝処理をされることなく煙突から排出する。しかし、本
発明においては前記従来技術と比較して約10分ほど、
アンモニア注入開始時間を早めることができ、煙突から
排出するNOx濃度を規制値以内とすることができる。
[0016] As in the prior art, after a plant such as a combined cycle plant is started, a denitration catalyst layer is formed.
For example, in order to reach the ammonia injection temperature at 200 ° C., a normal cold start (starting conditions such as starting after a weekend stop) requires 30 minutes or more. During this time, NOx in the exhaust gas discharged from the gas turbine as the exhaust gas source is discharged from the chimney without being subjected to the denitration process. However, in the present invention, about 10 minutes compared to the prior art,
The ammonia injection start time can be advanced, and the NOx concentration discharged from the chimney can be kept within the regulation value.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面と共に説明する。図1に本発明の実施の形態である廃
熱回収ボイラA用の脱硝装置のアンモニア注入制御装置
の一例である。廃熱回収ボイラAに導入されるガスター
ビン(図示せず)などからの排出する排ガス1には脱硝
触媒層2を通過する前にアンモニア供給配管3を経由し
てアンモニア注入ノズル4からアンモニアが注入され
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an ammonia injection control device of a denitration device for a waste heat recovery boiler A according to an embodiment of the present invention. Ammonia is injected from an ammonia injection nozzle 4 into an exhaust gas 1 discharged from a gas turbine (not shown) introduced into the waste heat recovery boiler A via an ammonia supply pipe 3 before passing through a denitration catalyst layer 2. Is done.

【0018】このアンモニア注入量の制御の仕方は、ま
ずガスタービンなどの燃料の燃焼に使用される空気量等
から求めた排ガス量検出器5と入口NOx量検出器6の
両方の検出値を乗じて総NOx量を求め、さらに予め設
定されているモル比設定器7により求められる設定モル
比を乗じて、必要アンモニア量を算出し、この値と実測
アンモニア量検出器8により測定された実測アンモニア
量とを比較して、必要アンモニア量の算出量に合うよう
にアンモニア供給配管3に設けられたアンモニア流量調
節弁10を制御して適正量のアンモニアをアンモニア注
入ノズル4から排ガス中に注入する方式である。アンモ
ニア流量調節弁10の開閉制御には脱硝触媒層出口温度
計13の検出温度がアンモニア注入開始温度設定器12
の設定温度に達すると開とされる。
The method of controlling the ammonia injection amount is as follows. First, the detection value of both the exhaust gas amount detector 5 and the inlet NOx amount detector 6 obtained from the amount of air used for fuel combustion of a gas turbine or the like is multiplied. The required ammonia amount is calculated by multiplying the total NOx amount by a preset molar ratio determined by a preset molar ratio setting device 7, and this value is compared with the actual ammonia amount measured by the actual ammonia amount detector 8. A method for injecting an appropriate amount of ammonia from the ammonia injection nozzle 4 into the exhaust gas by controlling the ammonia flow control valve 10 provided in the ammonia supply pipe 3 so as to match the calculated amount of the required amount of ammonia with the amount of ammonia. It is. To control the opening and closing of the ammonia flow control valve 10, the temperature detected by the denitration catalyst layer outlet thermometer 13 is controlled by the ammonia injection start temperature setting unit 12.
It is opened when the set temperature is reached.

【0019】ここで、図4に示す従来技術との相違点
は、図4に示した入口排ガス温度計9による入口排ガス
温度の代わりに、脱硝触媒層出口温度を検出する脱硝触
媒層出口温度計13を設けたことと、アンモニア注入開
始温度設定器12の設定温度を排ガス凝縮水の沸点また
はその近傍の温度として、例えば、100℃に設定する
ことである。また、100℃では硝酸アンモニウムの生
成温度である約90度より高温であるので硝安の生成対
策をする必要はない。
Here, the difference from the prior art shown in FIG. 4 is that the denitration catalyst layer outlet thermometer for detecting the denitration catalyst layer outlet temperature instead of the inlet exhaust gas temperature by the inlet exhaust gas thermometer 9 shown in FIG. 13 and that the set temperature of the ammonia injection start temperature setting device 12 is set to, for example, 100 ° C. as the temperature at or near the boiling point of the exhaust gas condensed water. At 100 ° C., the temperature is higher than about 90 ° C., which is the temperature at which ammonium nitrate is generated.

【0020】触媒の温度検出位置として、脱硝触媒層2
の出口部を選択した理由は、脱硝触媒層2の出口部での
温度上昇速度が遅いからである。また、脱硝触媒層2の
出口部であっても、排ガスが水平方向に流れるタイプの
廃熱回収ボイラAでは、ダクト下方部の脱硝触媒層2部
分が温度上昇がダクト上方部より遅く、温度が相対的に
低くなるので、ダクト下方部の脱硝触媒層2の温度を測
定することが望ましい。
As the catalyst temperature detection position, the denitration catalyst layer 2
The reason why the outlet portion is selected is that the temperature rising speed at the outlet portion of the denitration catalyst layer 2 is slow. Further, even in the outlet portion of the denitration catalyst layer 2, in the waste heat recovery boiler A of the type in which the exhaust gas flows in the horizontal direction, the temperature rise of the denitration catalyst layer 2 portion below the duct is slower than that of the upper portion of the duct, and the temperature is lower. Since the temperature is relatively low, it is desirable to measure the temperature of the denitration catalyst layer 2 below the duct.

【0021】図2は図1に示す廃熱回収ボイラA用の脱
硝装置のアンモニアの注入制御装置を作動させた際の効
果を従来技術と比較した図である。横軸にはガスタービ
ン起動時からの運転時間を取り、縦軸は下段よりそれぞ
れ排ガス温度、脱硝触媒層入口NOx量、脱硝触媒層出
口NOx量、脱硝触媒層出口1時間平均NOx量を示し
ている。そして、図2中のAは図1に示す本発明を実施
した場合であり、Bは図4に示す従来技術を実施した場
合を示す。
FIG. 2 is a diagram comparing the effect of operating the ammonia injection control device of the denitration device for the waste heat recovery boiler A shown in FIG. 1 with that of the prior art. The horizontal axis indicates the operating time from the start of the gas turbine, and the vertical axis indicates the exhaust gas temperature, the NOx amount at the inlet of the denitration catalyst layer, the NOx amount at the outlet of the denitration catalyst layer, and the average NOx amount per hour at the outlet of the denitration catalyst layer from the bottom. I have. A in FIG. 2 shows the case where the present invention shown in FIG. 1 is implemented, and B shows the case where the conventional technique shown in FIG. 4 is implemented.

【0022】図1に示す本発明の制御装置では、最下段
の排ガス温度の図で示すように、脱硝触媒層入口排ガス
温度が140℃に達した時点で、アンモニアの注入を開
始している。脱硝触媒層出口排ガス温度は脱硝触媒層入
口排ガス温度に遅れて上昇していくが、140℃のアン
モニアの注入開始時は、脱硝触媒層出口排ガス温度が1
00℃、すなわち、排ガスの凝縮水の沸点に達した時点
である。この時点で触媒層全体が100℃以上になって
いることになる。
In the control device of the present invention shown in FIG. 1, when the exhaust gas temperature at the inlet of the denitration catalyst layer reaches 140 ° C., the injection of ammonia is started, as shown in the figure of the exhaust gas temperature at the bottom. The temperature of the exhaust gas at the outlet of the denitration catalyst layer rises later than the temperature of the exhaust gas at the entrance of the denitration catalyst layer.
00 ° C., that is, when the boiling point of the condensed water of the exhaust gas is reached. At this point, the temperature of the entire catalyst layer has reached 100 ° C. or higher.

【0023】一方、図2には、従来の200℃でのアン
モニア注入開始の場合も比較のため記載してある。コン
バインドサイクルプラントが起動してから、脱硝触媒層
2の入口ガス温度が200℃に到達するまでには、通常
のコールドスタート(週末停止後起動するような起動条
件)時は、30分以上を要する。この間に排ガス源であ
るガスタービンから排出される排ガス中のNOxは脱硝
処理をすることなく煙突から排出されてしまう。
On the other hand, FIG. 2 also shows, for comparison, the conventional case of starting injection of ammonia at 200 ° C. From the start of the combined cycle plant to the time when the inlet gas temperature of the denitration catalyst layer 2 reaches 200 ° C., a normal cold start (starting conditions such as starting after a weekend stop) requires 30 minutes or more. . During this time, NOx in the exhaust gas discharged from the gas turbine as the exhaust gas source is discharged from the chimney without performing the denitration process.

【0024】しかし、本発明においては従来技術と比較
して約10分ほど、アンモニア注入開始時間を早めるこ
とができる。この10分間の差により、排ガス中のNO
x濃度規制が達成できる。
However, in the present invention, the ammonia injection start time can be advanced by about 10 minutes as compared with the prior art. Due to the difference of 10 minutes, NO in the exhaust gas
x concentration regulation can be achieved.

【0025】図2の最上段の脱硝触媒層出口1時間平均
NOx量の図をみると、従来のアンモニア注入開始温度
を200℃とする場合は、規制値を達成できていない
が、140℃でアンモニアの注入を開始した場合、規制
値が達成できている。この理由は排ガス中へのアンモニ
ア注入開始前に、既に多量のNOxが排ガス中に含まれ
ており、140℃でアンモニアを注入開始にすること
で、NOxの排出量が効率的に低減できるからである。
Referring to the graph of the average NOx amount per hour at the outlet of the denitration catalyst layer at the top of FIG. 2, when the conventional ammonia injection start temperature is 200 ° C., the regulation value has not been achieved. When the injection of ammonia is started, the regulation value has been achieved. The reason is that a large amount of NOx is already contained in the exhaust gas before the start of the injection of ammonia into the exhaust gas, and by starting the injection of ammonia at 140 ° C., the emission amount of NOx can be reduced efficiently. is there.

【0026】このことは、図2の上段から2段目の脱硝
触媒層出口(脱硝装置2の出口)NOx量の図に示して
あるが、アンモニアを注入開始後直ちにNOxが低下
し、140℃注入の場合(本発明のA)と200℃注入
の場合(従来技術のB)との比較で、前者の場合には図
中の斜線の部分に相当するNOxを低減できることが分
かる。
This is shown in the graph of the NOx amount at the outlet of the denitration catalyst layer (outlet of the denitration device 2) at the second stage from the upper stage in FIG. 2. A comparison between the case of injection (A of the present invention) and the case of 200 ° C. injection (B of the prior art) shows that the former case can reduce NOx corresponding to the hatched portion in the figure.

【0027】このことから、アンモニア注入温度を低下
すればするほど効果がありそうであるが、実機での排ガ
スの脱硝反応の場合は、反応の本質に関わる下限値があ
ることが判明した。
From this, it was found that the lower the temperature of the ammonia injection, the more likely the effect would be. However, in the case of the denitration reaction of exhaust gas in an actual machine, it was found that there was a lower limit relating to the essence of the reaction.

【0028】図3は排ガス温度に対する触媒の脱硝率を
示す図である。本発明に用いられるのは、近年採用が増
加している低温触媒(Ti−V系(V含有量が多いも
の)、Ti−Pt系等)で、従来一般的に用いられてい
た中温触媒とを並べて示している。中温触媒(Ti/W
系、Ti−Mo系、Ti−V系(V含有量が少ないも
の))は、200℃付近で活性が極端に低くなってい
る。
FIG. 3 is a graph showing the denitration rate of the catalyst with respect to the exhaust gas temperature. The present invention uses low-temperature catalysts (Ti-V-based catalysts (those having a large V content), Ti-Pt-based catalysts, etc.) that have been increasingly used in recent years. Are shown side by side. Medium temperature catalyst (Ti / W
System, Ti-Mo system, and Ti-V system (those having a small V content) have extremely low activity at around 200 ° C.

【0029】つまり、200℃以下でアンモニアを注入
しても、脱硝反応は起こらないため、従来のアンモニア
注入開始温度は、200℃近辺に設定されていた。一
方、低温触媒に注目すると、100〜200℃の低温域
では、脱硝率が低下するものの、活性を発揮している。
ところが、100℃以下になると、活性はほとんど生じ
ない。これは、排ガスの凝縮水が触媒表面上に付着し、
注入されたガス状のアンモニアが凝縮水に吸収されるた
め、脱硝反応に寄与しないからであると推測される。
That is, even if ammonia is injected at a temperature of 200 ° C. or less, the denitration reaction does not occur. Therefore, the conventional ammonia injection start temperature is set at around 200 ° C. On the other hand, when attention is paid to the low-temperature catalyst, in the low-temperature range of 100 to 200 ° C., the activity is exhibited although the denitration rate decreases.
However, when the temperature is lower than 100 ° C., almost no activity occurs. This is because the condensed water of the exhaust gas adheres on the catalyst surface,
It is presumed that the injected gaseous ammonia is absorbed by the condensed water and does not contribute to the denitration reaction.

【0030】実機においても、同様の現象が生じる。す
なわち、コンバインドサイクルプラントのガスタービン
の燃料として用いるのはLNGが一般的であり、排ガス
中の水分濃度は数%から多いときで10%弱になる。こ
の水分を含む排ガスがガスタービンから排出され、廃熱
回収ボイラAを通過する際に、プラント起動時の時点で
は室温程度に冷却された図示しないボイラ伝熱管を構成
する水管群あるいは脱硝触媒層2により、熱を吸収さ
れ、排ガスの露点以下(通常60〜70℃)になると水
分の凝縮が起こる。
The same phenomenon occurs in an actual machine. That is, LNG is generally used as a fuel for a gas turbine of a combined cycle plant, and the water concentration in the exhaust gas becomes a little less than 10% when it is higher than several%. When the exhaust gas containing water is discharged from the gas turbine and passes through the waste heat recovery boiler A, at the time of starting the plant, a water pipe group or a denitration catalyst layer 2 constituting a boiler heat transfer tube (not shown) cooled to about room temperature. As a result, heat is absorbed, and when the temperature of the exhaust gas becomes equal to or lower than the dew point of the exhaust gas (usually 60 to 70 ° C.), water condensation occurs.

【0031】この凝縮水は沸点以上になるまで滞留する
ことになり、脱硝触媒の表面を覆うので、この温度以下
でアンモニアを注入してもガス−ガス反応である脱硝反
応は生じないことになる。したがって、いかに低温活性
の高い触媒を用いたとしても、凝縮水の沸点がアンモニ
ア注入開始温度の最低温度となる。
The condensed water stays until the boiling point or higher, and covers the surface of the denitration catalyst. Therefore, even if ammonia is injected at a temperature lower than this temperature, the denitration reaction which is a gas-gas reaction does not occur. . Therefore, the boiling point of the condensed water becomes the minimum temperature of the ammonia injection start temperature, no matter how high the low-temperature active catalyst is used.

【0032】次ぎにアンモニア注入開始温度を脱硝装置
2の入口排ガス温度で140℃(脱硝触媒出口温度で
は、排ガス凝縮水の沸点に相当)に下げたことによる触
媒活性への影響について考察する。
Next, the effect on the catalytic activity by lowering the ammonia injection start temperature to 140 ° C. at the exhaust gas temperature at the inlet of the denitration device 2 (corresponding to the boiling point of exhaust gas condensed water at the outlet temperature of the denitration catalyst) will be considered.

【0033】アンモニアの注入開始設定温度が低下する
と、NO2とアンモニアにより生成される硝安の生成が
懸念される。硝安が触媒上に堆積することにより、触媒
活性を有する細孔が閉塞し、触媒活性が低下するからで
ある。ガスタービンから排出される排ガス中のNO2
量とアンモニアの濃度から算出される硝安の生成温度は
約90℃程度となり、触媒出口側の温度が100℃程度
においても問題は生じないことが分かった。
When the set temperature for starting injection of ammonia decreases, there is a concern about the production of ammonium nitrate generated by NO 2 and ammonia. This is because, when ammonium nitrate is deposited on the catalyst, pores having catalytic activity are blocked, and catalytic activity decreases. The nitrate generation temperature calculated from the amount of NO 2 in the exhaust gas discharged from the gas turbine and the concentration of ammonia was about 90 ° C., and it was found that no problem occurred even when the temperature at the catalyst outlet side was about 100 ° C. Was.

【0034】図1に示した本発明のアンモニア注入の制
御装置は、どのようなプラントの起動パターンに対して
も対応可能であることを前提としたものである。しかし
ながら、プラント起動時の運転モードが常に同じで、そ
のため脱硝触媒層2の温度上昇が常に一定であると認め
られるプラントにおいては、従来技術で用いていた図4
に示すアンモニア注入の制御装置を用いて、本発明を実
施することができる。
The control system for injection of ammonia of the present invention shown in FIG. 1 is based on the premise that it can cope with any plant startup pattern. However, in a plant in which the operation mode at the time of starting the plant is always the same, and the temperature rise of the denitration catalyst layer 2 is recognized to be always constant, FIG.
The present invention can be implemented using the ammonia injection control device shown in FIG.

【0035】この場合、予め脱硝触媒層出口温度と入口
排ガス温度との温度差を測定しておき、その分だけ上乗
せした値を図4のアンモニア注入開始設定値12として
設定する方法である。たとえば、脱硝触媒層出口温度が
100℃の時、入口排ガス温度が140℃であること
が、常に成立することがわかっていれば、図4に示すア
ンモニア注入開始温度設定値12の値を140℃として
おけば、既設の従来型のプラントそのままの装置で本発
明と同様の効果が期待できる。
In this case, the temperature difference between the outlet temperature of the denitration catalyst layer and the exhaust gas temperature at the inlet is measured in advance, and a value added by that amount is set as the ammonia injection start set value 12 in FIG. For example, if it is known that the temperature of the exhaust gas at the inlet is 140 ° C. when the outlet temperature of the denitration catalyst layer is 100 ° C., the value of the ammonia injection start temperature set value 12 shown in FIG. In this case, the same effect as that of the present invention can be expected with an existing apparatus of a conventional plant as it is.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によればコンバインドサイクルプ
ラントなどの起動時にできるだけNOx排出量を低減す
る運転が可能となる。このため、起動時の厳しいNOx
規制が達成できる有力な手段となる。また、既設のプラ
ントにおいては、脱硝装置の運用で対応できることか
ら、ガスタービンなどの機器を改造することなく起動時
の厳しい規制に対応することが可能となる。
According to the present invention, an operation in which the NOx emission is reduced as much as possible when starting up a combined cycle plant or the like can be realized. For this reason, severe NOx
It is a powerful means by which regulation can be achieved. In addition, since the existing plant can cope with the operation of the denitration device, it becomes possible to cope with strict regulations at the time of starting without modifying equipment such as a gas turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態の効果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an effect of the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態の触媒の温度特性を従来
触媒と比較した図である。
FIG. 3 is a diagram comparing temperature characteristics of a catalyst according to an embodiment of the present invention with a conventional catalyst.

【図4】 従来技術を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 排ガス 2 脱硝触媒層 3 アンモニア供給配管 4 アンモニア注
入ノズル 5 排ガス量検出器 6 入口NOx量
検出器 7 モル比設定器 8 実測アンモニ
ア量検出器 10 アンモニア流量調節弁 12 アンモニア
注入開始温度設定器 13 脱硝触媒層出口温度計 A 廃熱回収ボイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas 2 Denitration catalyst layer 3 Ammonia supply pipe 4 Ammonia injection nozzle 5 Exhaust gas amount detector 6 Inlet NOx amount detector 7 Molar ratio setting device 8 Actual ammonia amount detector 10 Ammonia flow control valve 12 Ammonia injection start temperature setting device 13 Denitration Catalyst layer outlet thermometer A Waste heat recovery boiler

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排ガス中にアンモニアを注入して脱硝触
媒層と接触させることにより排ガス中の窒素酸化物を除
く排ガス脱硝方法において、 脱硝装置の起動後にアンモニア注入の開始時期を、脱硝
触媒層の温度が排ガス凝縮水の沸点またはその近傍に達
した時点に設定することを特徴とする排ガス脱硝方法。
1. An exhaust gas denitration method for removing nitrogen oxides from exhaust gas by injecting ammonia into the exhaust gas and bringing the ammonia into contact with the denitration catalyst layer, comprising the steps of: An exhaust gas denitration method characterized in that the temperature is set at the time when the temperature reaches or near the boiling point of exhaust gas condensed water.
【請求項2】 脱硝触媒層出口温度に基づきアンモニア
の排ガス中への注入開始時期を特定することを特徴とす
る請求項1記載の排ガス脱硝方法。
2. The exhaust gas denitration method according to claim 1, wherein the timing of starting the injection of ammonia into the exhaust gas is specified based on the outlet temperature of the denitration catalyst layer.
【請求項3】 脱硝触媒層入口温度と出口温度との間に
所定の関係がある場合には、脱硝触媒層出口温度から求
められる脱硝触媒層入口温度に基づきアンモニアの排ガ
ス中への注入開始時期を特定をすることを特徴とする請
求項2記載の排ガス脱硝方法。
3. When there is a predetermined relation between the inlet temperature and the outlet temperature of the denitration catalyst layer, the timing of starting the injection of ammonia into the exhaust gas based on the inlet temperature of the denitration catalyst layer obtained from the outlet temperature of the denitration catalyst layer. The exhaust gas denitration method according to claim 2, wherein the method is specified.
【請求項4】 排ガス流路内に設けた脱硝触媒層と、該
脱硝触媒層の前流側の排ガス流路に設けたアンモニア注
入部と、脱硝触媒層脱硝装置出口に設けた排ガス温度計
と、該排ガス温度計による脱硝触媒層部温度が排ガス凝
縮水の沸点またはその近傍に達した時点でアンモニア注
入部からのアンモニアの注入を開始するアンモニア注入
開始温度設定器を備えたことを特徴とする排ガス脱硝装
置。
4. A denitration catalyst layer provided in an exhaust gas channel, an ammonia injection section provided in an exhaust gas channel on the upstream side of the denitration catalyst layer, and an exhaust gas thermometer provided at an outlet of the denitration catalyst layer denitration apparatus. An ammonia injection start temperature setting device for starting injection of ammonia from an ammonia injection section when the temperature of the denitration catalyst layer section measured by the exhaust gas thermometer reaches or near the boiling point of exhaust gas condensed water. Exhaust gas denitration equipment.
【請求項5】 排ガス量計と排ガス入口NOx濃度計と
アンモニア濃度計とを脱硝触媒層前流側の排ガス流路に
設け、さらに排ガス入口NOx濃度に対する必要アンモ
ニア量のモル比設定器を設け、排ガス量計と排ガス入口
NOx濃度計の計測値に基づき得られる排ガス中のNO
x量および該排ガス中のNOx量とモル比設定器とから
得られる必要アンモニア量とアンモニア濃度計による実
測アンモニア注入量の偏差に基づき排ガスに注入するア
ンモニア量を求める制御装置をアンモニウム注入部に配
置したことを特徴とする請求項4記載の排ガス脱硝装
置。
5. An exhaust gas meter, an exhaust gas inlet NOx concentration meter, and an ammonia concentration meter are provided in an exhaust gas passage on the upstream side of a denitration catalyst layer, and a molar ratio setting device for a required amount of ammonia with respect to the exhaust gas inlet NOx concentration is provided. NO in exhaust gas obtained based on measurement values of exhaust gas meter and NOx concentration meter at exhaust gas inlet
A control device for determining the amount of ammonia to be injected into the exhaust gas based on the difference between the required amount of ammonia obtained from the x amount and the NOx amount in the exhaust gas and the molar ratio setter and the actually measured ammonia injection amount by the ammonia concentration meter is disposed at the ammonium injection unit. The exhaust gas denitration apparatus according to claim 4, wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286059A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Hino Motors Ltd Exhaust emission treatment device

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