JPS6157927B2 - - Google Patents
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- JPS6157927B2 JPS6157927B2 JP56128854A JP12885481A JPS6157927B2 JP S6157927 B2 JPS6157927 B2 JP S6157927B2 JP 56128854 A JP56128854 A JP 56128854A JP 12885481 A JP12885481 A JP 12885481A JP S6157927 B2 JPS6157927 B2 JP S6157927B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
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- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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- F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
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- F22B35/007—Control systems for waste heat boilers
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- F22B37/008—Adaptations for flue gas purification in steam generators
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- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は発電所の燃焼排気ガスから窒素酸化物
（NOx）を除去する装置に関し、特に、廃熱回収
装置の運転により、種々の排気ガス温度でタービ
ン排気ガスからNOxを除去する燃焼タービン発電
所のNOx除去装置に関するものである。
（NOx）を除去する装置に関し、特に、廃熱回収
装置の運転により、種々の排気ガス温度でタービ
ン排気ガスからNOxを除去する燃焼タービン発電
所のNOx除去装置に関するものである。
燃焼タービンの運転においては、NOxは使用さ
れる燃料中の窒素化合物から及び燃焼中の空中窒
素の固定から生ずる。天然ガスはNOxを制限する
燃料の観点から見ると比較的クリーンな燃料であ
るが、石炭や石油はNOx含有量が非常に種々異な
つている。NOxを過剰放出しないで燃焼プロセス
を行ない、そして／又は、許容限界以下までNOx
を除去するように燃焼排気ガスを工程処理する、
といつた方法で燃焼タービン発電を行なうことが
環境規制上必要である。発電所の運転効率におい
て、コストを少なくあるいは全くかけないでNOx
放出規制を行なうことが望ましい。
れる燃料中の窒素化合物から及び燃焼中の空中窒
素の固定から生ずる。天然ガスはNOxを制限する
燃料の観点から見ると比較的クリーンな燃料であ
るが、石炭や石油はNOx含有量が非常に種々異な
つている。NOxを過剰放出しないで燃焼プロセス
を行ない、そして／又は、許容限界以下までNOx
を除去するように燃焼排気ガスを工程処理する、
といつた方法で燃焼タービン発電を行なうことが
環境規制上必要である。発電所の運転効率におい
て、コストを少なくあるいは全くかけないでNOx
放出規制を行なうことが望ましい。
タービン燃焼プロセスのいくつかは許容制限内
にNOx放出を抑えて運転されているが、最近の多
くの構造燃焼タービンでは、燃焼タービンの後で
NOxを除去するだけでなく該タービンの前でも
NOx除去を行なうことが必要である。燃焼プロセ
スをNOx放出制限内に抑えるため、発電効率が受
け入れられない位まで火炎温度が低くなる場合に
は、事実上NOx除去装置が必要である。
にNOx放出を抑えて運転されているが、最近の多
くの構造燃焼タービンでは、燃焼タービンの後で
NOxを除去するだけでなく該タービンの前でも
NOx除去を行なうことが必要である。燃焼プロセ
スをNOx放出制限内に抑えるため、発電効率が受
け入れられない位まで火炎温度が低くなる場合に
は、事実上NOx除去装置が必要である。
従来の蒸気発電所においては、ボイラー排煙ガ
スからNOxを乾触媒で除去する公知の装置の１つ
では、アンモニア（NH3）又は一酸化炭素（CO）
等のような還元剤を排気ガス中に噴射することが
含まれている。触媒化学反応の後に、NOxは窒素
（N2）及び水（H2O）に変わる。乾触媒除去装置に
おいてNOx除去プロセスが効果的であるために
は、排気ガス温度は典型的には決定可能な温度範
囲内、即ち、還元剤としてNH3を使用する現在利
用可能なNOx除去装置の１つでは321℃（610〓）
〜432℃（810〓）の温度範囲内になければならな
い。432℃の温度を越えるとNH3はNOx発生が付
加されて有害となり始め、321℃以下になると
SOxと結合して硫酸アンモニウム及び重硫酸アン
モニアを形成して有害となる。
スからNOxを乾触媒で除去する公知の装置の１つ
では、アンモニア（NH3）又は一酸化炭素（CO）
等のような還元剤を排気ガス中に噴射することが
含まれている。触媒化学反応の後に、NOxは窒素
（N2）及び水（H2O）に変わる。乾触媒除去装置に
おいてNOx除去プロセスが効果的であるために
は、排気ガス温度は典型的には決定可能な温度範
囲内、即ち、還元剤としてNH3を使用する現在利
用可能なNOx除去装置の１つでは321℃（610〓）
〜432℃（810〓）の温度範囲内になければならな
い。432℃の温度を越えるとNH3はNOx発生が付
加されて有害となり始め、321℃以下になると
SOxと結合して硫酸アンモニウム及び重硫酸アン
モニアを形成して有害となる。
別の種類の公知NOx除去プロセスでは、NH3及
び重水（H2O2）を燃焼タービンからの排気ガス内
に噴射することが含まれている。この湿式脱硝
は、「ガスタービン排気ガス中でのNH3及びH2O2
の噴射によるNOx除去プロセス（NOx Removal
Process by Injection of NH3 and H2O2 in Gas
Turbine Exhaust Gas）」という題名が付けられ
且つ1979年３月12〜15日に開催されたサンデイエ
ゴガスタービン会議（San Diego Gas Turbine
Conference）で日立株式会社の職員により発表
されたASME刊行物においてさらに詳細に記述さ
れている。
び重水（H2O2）を燃焼タービンからの排気ガス内
に噴射することが含まれている。この湿式脱硝
は、「ガスタービン排気ガス中でのNH3及びH2O2
の噴射によるNOx除去プロセス（NOx Removal
Process by Injection of NH3 and H2O2 in Gas
Turbine Exhaust Gas）」という題名が付けられ
且つ1979年３月12〜15日に開催されたサンデイエ
ゴガスタービン会議（San Diego Gas Turbine
Conference）で日立株式会社の職員により発表
されたASME刊行物においてさらに詳細に記述さ
れている。
乾式NOx除去プロセスの背景については、(1)
「定常燃焼機関に対する触媒を用いたNOx除去プ
ロセスの進歩（Development of NOx Removal
Processes with Catalyst for Stationary
Combustion Facilities）」という題名が付けられ
且つ1977年５月に三菱重工業により発行された刊
行物、即ち、三菱テクニカルブリテン
（Mitsubishi Technical Bulletin）の124号、及
び、(2)ペンシルバニア州のエデイストーン
（Eddystone）のウエスチングハウスで1978年11
月に、日立アンドケミコ・エア・ポリーシヨン・
コントロール・コーポレーシヨン（Hitachi and
Chemico Air Pollution Control Corporation）
の職員により発表された「化石燃料燃焼ボイラー
用日立造船脱NOxプロセス（Hitachi Zosen
DeNOx Process for Fossil Fuel Fired
Boilers）」という題名の刊行物に記述されてい
る。
「定常燃焼機関に対する触媒を用いたNOx除去プ
ロセスの進歩（Development of NOx Removal
Processes with Catalyst for Stationary
Combustion Facilities）」という題名が付けられ
且つ1977年５月に三菱重工業により発行された刊
行物、即ち、三菱テクニカルブリテン
（Mitsubishi Technical Bulletin）の124号、及
び、(2)ペンシルバニア州のエデイストーン
（Eddystone）のウエスチングハウスで1978年11
月に、日立アンドケミコ・エア・ポリーシヨン・
コントロール・コーポレーシヨン（Hitachi and
Chemico Air Pollution Control Corporation）
の職員により発表された「化石燃料燃焼ボイラー
用日立造船脱NOxプロセス（Hitachi Zosen
DeNOx Process for Fossil Fuel Fired
Boilers）」という題名の刊行物に記述されてい
る。
周知のように、乾式NOx触媒除去装置の燃焼タ
ービンへの適用計画においては、最適温度で又は
少なくとも所望の温度範囲内でガス混合物を生成
するために、もし排気ガスが過熱したならば該排
気ガスを回りの冷却空気と混合させ、逆に排気ガ
スが過冷したならばホツトバイパス燃焼ガスと混
合させるといつた方法でNOx除去モジーユルを設
置している。
ービンへの適用計画においては、最適温度で又は
少なくとも所望の温度範囲内でガス混合物を生成
するために、もし排気ガスが過熱したならば該排
気ガスを回りの冷却空気と混合させ、逆に排気ガ
スが過冷したならばホツトバイパス燃焼ガスと混
合させるといつた方法でNOx除去モジーユルを設
置している。
関連する公知の先行技術ではNOxは排気ガスか
ら除去されるが、乾触媒装置において排気ガス温
度を所定範囲内に規制するためにガス混合を行な
うことから理解されるように、NOx除去を行なう
際にエネルギーが消費される。NOx除去のための
エネルギー消費により発電所の効率は非常に減少
する。従つて、発電に使用されるかあるいは、プ
ロセス蒸気又は加熱といつた有効エネルギーを発
電所に供給する燃焼タービンに対して、より効果
的なNOx除去装置を提供することが望ましい。
ら除去されるが、乾触媒装置において排気ガス温
度を所定範囲内に規制するためにガス混合を行な
うことから理解されるように、NOx除去を行なう
際にエネルギーが消費される。NOx除去のための
エネルギー消費により発電所の効率は非常に減少
する。従つて、発電に使用されるかあるいは、プ
ロセス蒸気又は加熱といつた有効エネルギーを発
電所に供給する燃焼タービンに対して、より効果
的なNOx除去装置を提供することが望ましい。
本発明の目的は、こうした従来技術の欠点を克
服するために、単サイクル燃焼タービン発電所に
おいてNOxを除去し且つ発電効率のよい改良され
たNOx除去装置を提供することにある。
服するために、単サイクル燃焼タービン発電所に
おいてNOxを除去し且つ発電効率のよい改良され
たNOx除去装置を提供することにある。
この目的を考慮して本発明は、排気ガス管を有
する単サイクル燃焼タービン発電所において良好
な発電所効率をもたらし且つNOxを除去するNOx
除去装置であつて、還元剤を排気ガスと混合し且
つ所定ガス温度範囲内で排気ガスからNOxを除去
する触媒反応を発生するためのNOx除去手段を備
えたNOx除去装置において、該NOx除去装置はさ
らに、前記NOx除去手段より下流の前記排気ガス
管内に配設されたエコノマイザコイル及び該エコ
ノマイザコイル用の給水供給装置を含む廃熱回収
装置と、前記エコノマイザコイルにより蒸気供給
される蒸気ドラムと、前記NOx除去手段より上流
に配設され、前記蒸気ドラムにより蒸気供給され
且つ蒸気を前記蒸気ドラムへ供給する調節蒸発器
コイルと、前記NOx除去手段より下流に配設さ
れ、前記蒸気ドラムにより蒸気供給され且つ蒸気
を前記蒸気ドラムへ供給する第２蒸発器コイル
と、前記NOx除去手段より上流で排気ガス温度を
検知するガス温度検知器と、前記調節蒸発器コイ
ルと交叉して配設されたバイパス管と、前記排気
ガス管から前記バイパス管を通る排気ガス流量を
変える可動ダンパ装置と、排気ガス温度を所望の
NOx除去温度範囲内に保有するため、前記ガス温
度検知器に応答して前記ダンパ装置を位置決めす
るダンパ位置決め装置とを備えていることを特徴
とするものである。
する単サイクル燃焼タービン発電所において良好
な発電所効率をもたらし且つNOxを除去するNOx
除去装置であつて、還元剤を排気ガスと混合し且
つ所定ガス温度範囲内で排気ガスからNOxを除去
する触媒反応を発生するためのNOx除去手段を備
えたNOx除去装置において、該NOx除去装置はさ
らに、前記NOx除去手段より下流の前記排気ガス
管内に配設されたエコノマイザコイル及び該エコ
ノマイザコイル用の給水供給装置を含む廃熱回収
装置と、前記エコノマイザコイルにより蒸気供給
される蒸気ドラムと、前記NOx除去手段より上流
に配設され、前記蒸気ドラムにより蒸気供給され
且つ蒸気を前記蒸気ドラムへ供給する調節蒸発器
コイルと、前記NOx除去手段より下流に配設さ
れ、前記蒸気ドラムにより蒸気供給され且つ蒸気
を前記蒸気ドラムへ供給する第２蒸発器コイル
と、前記NOx除去手段より上流で排気ガス温度を
検知するガス温度検知器と、前記調節蒸発器コイ
ルと交叉して配設されたバイパス管と、前記排気
ガス管から前記バイパス管を通る排気ガス流量を
変える可動ダンパ装置と、排気ガス温度を所望の
NOx除去温度範囲内に保有するため、前記ガス温
度検知器に応答して前記ダンパ装置を位置決めす
るダンパ位置決め装置とを備えていることを特徴
とするものである。
本発明は添付図面に関連した以下の実施例から
さらに明らかとなろう。
さらに明らかとなろう。
第１図には、単サイクル燃焼タービン発電所の
形式から成る発電所１０が示されている。燃焼タ
ービン１２は、天然ガス又は石油あるいは他の適
当な化石燃料を燃焼する燃焼器１４を用いてい
る。
形式から成る発電所１０が示されている。燃焼タ
ービン１２は、天然ガス又は石油あるいは他の適
当な化石燃料を燃焼する燃焼器１４を用いてい
る。
タービン１２は圧縮器１６を駆動して、燃焼器
１４において燃焼を維持する空気を取入れ、そし
てタービン羽根を駆動する流量を供給する。発電
器１８はタービン１２により駆動されて発電す
る。タービン排気ガスは排気管２０を通つて煙突
に向けられ大気へ排出される。
１４において燃焼を維持する空気を取入れ、そし
てタービン羽根を駆動する流量を供給する。発電
器１８はタービン１２により駆動されて発電す
る。タービン排気ガスは排気管２０を通つて煙突
に向けられ大気へ排出される。
窒素配化物（NOx）については、カルフオルニ
アのARB規則にもあるように、排出基準が厳し
く、燃焼タービンや他の燃焼装置が排出限界に当
てはまる場所で適用できるためにはそれらのNOx
放出をそれらに応じて減少させなければならなら
ない。通常手段、即ち、燃焼タービンから燃焼修
正プロセスを通つてNOxの放出を減少させるため
に開発された過薄燃焼（fuel lean combustion）
及び水噴射又は蒸気噴射は能力が限られている。
その上、水噴射又は蒸気噴射を用いた場合には、
煙突を通つて排出される水又は蒸気によつて生成
される熱損失のために熱効率が減少する。燃焼修
正技術は放出要件を満足させる点では限られてい
るので、前述したようなNOx除去装置を用いるこ
とが必要である。
アのARB規則にもあるように、排出基準が厳し
く、燃焼タービンや他の燃焼装置が排出限界に当
てはまる場所で適用できるためにはそれらのNOx
放出をそれらに応じて減少させなければならなら
ない。通常手段、即ち、燃焼タービンから燃焼修
正プロセスを通つてNOxの放出を減少させるため
に開発された過薄燃焼（fuel lean combustion）
及び水噴射又は蒸気噴射は能力が限られている。
その上、水噴射又は蒸気噴射を用いた場合には、
煙突を通つて排出される水又は蒸気によつて生成
される熱損失のために熱効率が減少する。燃焼修
正技術は放出要件を満足させる点では限られてい
るので、前述したようなNOx除去装置を用いるこ
とが必要である。
燃焼タービン排気ガスは、ボイラーのような他
の燃焼装置の排気ガスと区別できる。タービン燃
焼器で混合させた過剰空気量は、同じ出力電力
で、ボイラーで混合された量の約３倍であり、燃
焼タービンが多量の排気ガスを生成する。燃焼タ
ービン排気ガスの酸素濃度は典型的には約15％で
あり、ガス温度は典型的には約950℃である。ボ
イラーの排煙ガスは典型的には約650℃である。
従つて、排気ガスにおいて使用されるNOx除去プ
ロセスは、特別な発電所にある排気ガスの諸条件
に対して適切且つ有効である。この場合には、市
販の乾触媒NOx除去手段（dry catalytic NOx
removal system）２１を、タービン排気ガスか
らNOxを除去するのに使用するとよい。適切な装
置は、日立株式会社のライセンスの下で且つ日立
造船乾触媒脱NOxプロセス（Hitachi−Zosen
Dry Catalytic De−NOx Process）として知ら
れているプロセスに従つて動作するケミコ・エ
ア・ポリユーシヨン・コントロール（Chemico
Air Pollution Control）により提供された装置で
ある。
の燃焼装置の排気ガスと区別できる。タービン燃
焼器で混合させた過剰空気量は、同じ出力電力
で、ボイラーで混合された量の約３倍であり、燃
焼タービンが多量の排気ガスを生成する。燃焼タ
ービン排気ガスの酸素濃度は典型的には約15％で
あり、ガス温度は典型的には約950℃である。ボ
イラーの排煙ガスは典型的には約650℃である。
従つて、排気ガスにおいて使用されるNOx除去プ
ロセスは、特別な発電所にある排気ガスの諸条件
に対して適切且つ有効である。この場合には、市
販の乾触媒NOx除去手段（dry catalytic NOx
removal system）２１を、タービン排気ガスか
らNOxを除去するのに使用するとよい。適切な装
置は、日立株式会社のライセンスの下で且つ日立
造船乾触媒脱NOxプロセス（Hitachi−Zosen
Dry Catalytic De−NOx Process）として知ら
れているプロセスに従つて動作するケミコ・エ
ア・ポリユーシヨン・コントロール（Chemico
Air Pollution Control）により提供された装置で
ある。
前述したように、乾触媒NOx除去手段２１の有
効性は排気ガス温度に依存する。従つて、より高
い効率で廃熱授受し、同時に効果的なNOx除去を
与える排気ガス温度制御を備えるために、排気管
２０に廃熱回収装置２２が配設されている。
効性は排気ガス温度に依存する。従つて、より高
い効率で廃熱授受し、同時に効果的なNOx除去を
与える排気ガス温度制御を備えるために、排気管
２０に廃熱回収装置２２が配設されている。
基本的には、NOx除去手段２１の入口端での排
気ガス温度は、熱回収用調節蒸発コイル２４を貫
流する排気ガス量と該コイルの回りのガスをNOx
除去手段２１の入口へ向けるバイパス管２６を貫
流する排気ガス量とにより規制される。モータ駆
動のダンパー２８の制御の下でバイパス管２６へ
向けられるガスが多ければ多い程、蒸発器コイル
２４を通過するガスはそれだけ少なくなり、取り
除かれる熱もそれだけ少なくなり、そしてNOx除
去手段２１の入口での再混合されるバイパス流及
び排気管流の温度も、バイパス流と混合する前の
排気管流の温度よりさらに減少する。逆に、バイ
パス管２６に向けられる排気ガスが少なければ少
ない程、上述と逆の事が生ずる。
気ガス温度は、熱回収用調節蒸発コイル２４を貫
流する排気ガス量と該コイルの回りのガスをNOx
除去手段２１の入口へ向けるバイパス管２６を貫
流する排気ガス量とにより規制される。モータ駆
動のダンパー２８の制御の下でバイパス管２６へ
向けられるガスが多ければ多い程、蒸発器コイル
２４を通過するガスはそれだけ少なくなり、取り
除かれる熱もそれだけ少なくなり、そしてNOx除
去手段２１の入口での再混合されるバイパス流及
び排気管流の温度も、バイパス流と混合する前の
排気管流の温度よりさらに減少する。逆に、バイ
パス管２６に向けられる排気ガスが少なければ少
ない程、上述と逆の事が生ずる。
ダンパー２８と４４は傾斜ドア型になつてい
て、傾斜すると排気管２０、バイパス管２６及び
４６から出たり入つたりする。これらのダンパー
は、ダンパー２８が傾斜してバイパス管２６から
出て排気管２０へ入ると、残りのダンパー４４が
バイパス管４６内に引つ込み、その逆の場合も同
様に行なわれるといつた方法で連結されている。
漏れを防止するため、排気管へ向かうダンパーの
入口端部では確実な密閉が施こされている。
て、傾斜すると排気管２０、バイパス管２６及び
４６から出たり入つたりする。これらのダンパー
は、ダンパー２８が傾斜してバイパス管２６から
出て排気管２０へ入ると、残りのダンパー４４が
バイパス管４６内に引つ込み、その逆の場合も同
様に行なわれるといつた方法で連結されている。
漏れを防止するため、排気管へ向かうダンパーの
入口端部では確実な密閉が施こされている。
廃熱回収装置２２は、さらに、脱塩装置から供
給される給水貯蔵タンク３０を含んでいる。給水
ポンプ３２は給水を、タンク３０及び脱気器３４
からエコノマイザコイル３６まで圧送する。ガス
温度が排気管２０の入口端のガス温度より低い排
気管下流領域においては、給水はエコノマイザコ
イル３６で加熱される。給水はエコノマイザコイ
ル３６から蒸気ドラム３８まで送られ、そこから
NOx除去手段２１より下流の第２蒸発器コイル４
０と、ガス温度を制御する調節蒸発コイル２４と
へ向けられる。また、モータ駆動のダンパー４４
は、下流の第２蒸発器４０と交叉するバイパス管
４６を通過するバイパス排気ガス流量を制御す
る。
給される給水貯蔵タンク３０を含んでいる。給水
ポンプ３２は給水を、タンク３０及び脱気器３４
からエコノマイザコイル３６まで圧送する。ガス
温度が排気管２０の入口端のガス温度より低い排
気管下流領域においては、給水はエコノマイザコ
イル３６で加熱される。給水はエコノマイザコイ
ル３６から蒸気ドラム３８まで送られ、そこから
NOx除去手段２１より下流の第２蒸発器コイル４
０と、ガス温度を制御する調節蒸発コイル２４と
へ向けられる。また、モータ駆動のダンパー４４
は、下流の第２蒸発器４０と交叉するバイパス管
４６を通過するバイパス排気ガス流量を制御す
る。
蒸発コイル２４と４０では高圧蒸気が生成さ
れ、該蒸気は蒸気ドラム３８へ送られてそこで発
電所あるいはプロセスの需要に応じて回収熱エネ
ルギーとして利用できる。この場合には、蒸気管
４８によつて示されているように、燃焼室１４内
への通常噴射源として蒸気を使用するのがよい。
該蒸気の一部は、管５０により示されているよう
に、給水加熱用の脱気器３４へ戻され再循環す
る。
れ、該蒸気は蒸気ドラム３８へ送られてそこで発
電所あるいはプロセスの需要に応じて回収熱エネ
ルギーとして利用できる。この場合には、蒸気管
４８によつて示されているように、燃焼室１４内
への通常噴射源として蒸気を使用するのがよい。
該蒸気の一部は、管５０により示されているよう
に、給水加熱用の脱気器３４へ戻され再循環す
る。
第３図には、本発明の理解を完全にするため
に、NOx除去手段２１がより大きな機能ブロツク
で詳細に示されている。化石燃料燃焼の際の窒素
酸化物は、燃料中の窒素化合物及び燃焼中の大気
中の窒素定着から生ずる。前述したように、排気
ガス中のNOxを減少することは燃焼修正、あるい
は蒸気噴射又は水噴射により達成され得る。燃焼
修正方式はNOx放出を限界以下に抑えることはで
きないが、ボイラーの種々の使用の際にNOx除去
の要求を満たす際に、NOx除去手段は必要となり
そして触媒還元法が有効であることがわかつてい
る。
に、NOx除去手段２１がより大きな機能ブロツク
で詳細に示されている。化石燃料燃焼の際の窒素
酸化物は、燃料中の窒素化合物及び燃焼中の大気
中の窒素定着から生ずる。前述したように、排気
ガス中のNOxを減少することは燃焼修正、あるい
は蒸気噴射又は水噴射により達成され得る。燃焼
修正方式はNOx放出を限界以下に抑えることはで
きないが、ボイラーの種々の使用の際にNOx除去
の要求を満たす際に、NOx除去手段は必要となり
そして触媒還元法が有効であることがわかつてい
る。
排気ガスと適切な還元剤との混合は、窒素酸化
物及び還元剤を選択的に吸収する固体触媒表面と
の接触を経て行なわれる。吸収された構成要素は
触媒表面上で化学反応を起こし反応生成物が離脱
される。種々の触媒はすでに開発されていて、窒
素酸化物用の好適な還元剤はアンモニアである。
アンモニアは窒素酸化物を窒素と水に還元する。
日立造船のプロセスでは、NOx除去は前述したよ
うに温度に依存する。次の公式はNOx除去プロセ
スの工程中の間に明らかに起こつている脱窒反応
を示している。
物及び還元剤を選択的に吸収する固体触媒表面と
の接触を経て行なわれる。吸収された構成要素は
触媒表面上で化学反応を起こし反応生成物が離脱
される。種々の触媒はすでに開発されていて、窒
素酸化物用の好適な還元剤はアンモニアである。
アンモニアは窒素酸化物を窒素と水に還元する。
日立造船のプロセスでは、NOx除去は前述したよ
うに温度に依存する。次の公式はNOx除去プロセ
スの工程中の間に明らかに起こつている脱窒反応
を示している。
(1) 4NO＋4NH3＋O2→4N2＋6H2O
(2) 6NO＋4NH3→5N2＋6H2O
(3) 2NO2＋4NH3＋O2→3N2＋6H2O
(4) 6NO2＋8NH3→7N2＋12H2O
(5) 4NH3＋3O2→2N2＋6H2O
NOx除去装置２１（第３図参照）において、
321℃〜432℃（610〓〜810〓）が好適な温度範囲
である排気ガスは、液体アンモニア貯蔵タンク５
４から排出流量内に噴射されるガス状アンモニア
と混合器５２で（大体等モル比で）混合する。ガ
ス状アンモニアは噴射前に空気で希釈されている
のが好ましく、網状組織のノズルがNH3及び排気
ガスの混合を均一にするために使用されてもよ
い。それからガス混合物は固定層触媒反応器を通
過し、そこで窒素酸化物はアンモニアにより触媒
表面上で窒素と水に還元される。最善の脱窒に対
しては２つの基本的な制御、即ち、反応器の温度
制御とアンモニアの給送制御が必要である。反応
器の温度制御は低負荷で補助炉を用いた先行技術
において提供されている。蒸気タービン発電を高
負荷で運転する際には、ガス温度制御をエコノマ
イザバイパス管により又はエコノマイザ水量制御
を通じて行なうことが提案されている。アンモニ
ア給送制御はガス処理量及びNOx濃度を測定する
ことにより与えられる。NOxとアンモニアの両方
は、アンモニア給送を調整する付加信号を与える
ため煙突内で監視される。
321℃〜432℃（610〓〜810〓）が好適な温度範囲
である排気ガスは、液体アンモニア貯蔵タンク５
４から排出流量内に噴射されるガス状アンモニア
と混合器５２で（大体等モル比で）混合する。ガ
ス状アンモニアは噴射前に空気で希釈されている
のが好ましく、網状組織のノズルがNH3及び排気
ガスの混合を均一にするために使用されてもよ
い。それからガス混合物は固定層触媒反応器を通
過し、そこで窒素酸化物はアンモニアにより触媒
表面上で窒素と水に還元される。最善の脱窒に対
しては２つの基本的な制御、即ち、反応器の温度
制御とアンモニアの給送制御が必要である。反応
器の温度制御は低負荷で補助炉を用いた先行技術
において提供されている。蒸気タービン発電を高
負荷で運転する際には、ガス温度制御をエコノマ
イザバイパス管により又はエコノマイザ水量制御
を通じて行なうことが提案されている。アンモニ
ア給送制御はガス処理量及びNOx濃度を測定する
ことにより与えられる。NOxとアンモニアの両方
は、アンモニア給送を調整する付加信号を与える
ため煙突内で監視される。
前述したように、燃焼タービン発電所の排気ガ
ス温度制御は、冷却するために排気ガスと周囲の
空気とを混合すること及び加熱するために排気ガ
スと熱燃焼器出口の空気とを混合することに限ら
れている。日立造船の触媒反応器は典型的にはは
ちの巣形状を有する１ブロツクとして薄板で製造
されている。はちの巣形状を有する多数のブロツ
クは所望の触媒反応器容積を与えるために排気管
内に据え付けられている。
ス温度制御は、冷却するために排気ガスと周囲の
空気とを混合すること及び加熱するために排気ガ
スと熱燃焼器出口の空気とを混合することに限ら
れている。日立造船の触媒反応器は典型的にはは
ちの巣形状を有する１ブロツクとして薄板で製造
されている。はちの巣形状を有する多数のブロツ
クは所望の触媒反応器容積を与えるために排気管
内に据え付けられている。
NOx除去には、ガス温度とアンモニア噴射流量
及び反応器形状に追加して、排気ガス内に酸素が
いくらか存在することも必要である。排気ガス内
の湿気は触媒活性をいくらか減少させる。もしア
ンモニア流量が化学量的に維持されるならば、
NOx濃度は触媒反応に影響を及ぼさない。触媒表
面には塵が付着し該表面を摩耗して触媒性能に影
響を及ぼす。従つて反応器の構造により及び適当
なブロワ５６と５８（第３図参照）の使用により
塵の影響が最小限におさえられる。
及び反応器形状に追加して、排気ガス内に酸素が
いくらか存在することも必要である。排気ガス内
の湿気は触媒活性をいくらか減少させる。もしア
ンモニア流量が化学量的に維持されるならば、
NOx濃度は触媒反応に影響を及ぼさない。触媒表
面には塵が付着し該表面を摩耗して触媒性能に影
響を及ぼす。従つて反応器の構造により及び適当
なブロワ５６と５８（第３図参照）の使用により
塵の影響が最小限におさえられる。
第２図には、装置が機能ブロツクで詳細に示さ
れている。第１図及び第２図において同じ構成要
素には同じ参照文字及び符号が付されている。本
発明のサイクル燃焼タービンの簡単な適用例につ
いて、熱回収蒸気発生器は係属出願に記載された
組み合わせサイクル装置から変更されている。過
熱器コイル、低圧コイル及び低圧エコノマイザは
省略されていて、比較的少量の飽和蒸気のみが
NOx制御と発電所の性能改善のために発生されて
いる。噴射蒸気の総量は、燃焼炎を消さないよう
にするために、圧縮器の変動予備又は燃焼限界に
より限られている。熱回収蒸気発生器は、NOx除
去手段から上流及び下流にある２つの蒸発器コイ
ル２４及び４０、エコノマイザコイル３６及び脱
気器３４を含んでいる。
れている。第１図及び第２図において同じ構成要
素には同じ参照文字及び符号が付されている。本
発明のサイクル燃焼タービンの簡単な適用例につ
いて、熱回収蒸気発生器は係属出願に記載された
組み合わせサイクル装置から変更されている。過
熱器コイル、低圧コイル及び低圧エコノマイザは
省略されていて、比較的少量の飽和蒸気のみが
NOx制御と発電所の性能改善のために発生されて
いる。噴射蒸気の総量は、燃焼炎を消さないよう
にするために、圧縮器の変動予備又は燃焼限界に
より限られている。熱回収蒸気発生器は、NOx除
去手段から上流及び下流にある２つの蒸発器コイ
ル２４及び４０、エコノマイザコイル３６及び脱
気器３４を含んでいる。
蒸気器で発生した蒸気は蒸気ドラム３８に寄せ
集められる。バイパス管２６又は４６は各蒸発器
コイル２４又は４０の周りに配設されている。構
造的に見ると、バイパス管２６は完全に遮断され
ていて、バイパス管４６は完全に開放している。
必要な量の飽和蒸気は蒸発器コイル２４で作られ
る。バイパス管２６にあるダンパ２８は排気管２
０内に傾斜して開いているので、バイパス管４６
にあるダンパ４４は（バイパス管４６内に引込
み）閉じている。低排気温度条件の下では、蒸発
器コイル２４は迂回され蒸発器コイル４０が必要
な蒸気を生成する。発電所の運転期間中の間は、
最適の反応温度がダンパ位置決め装置６１により
維持され、該ダンパ位置決め装置は、ガス温度検
知器６３に応答してバイパス管の開口を変え、ガ
ス温度及びガス流量分割の変動を通じて蒸発器コ
イル２４及び４０において発生蒸気を分割する。
集められる。バイパス管２６又は４６は各蒸発器
コイル２４又は４０の周りに配設されている。構
造的に見ると、バイパス管２６は完全に遮断され
ていて、バイパス管４６は完全に開放している。
必要な量の飽和蒸気は蒸発器コイル２４で作られ
る。バイパス管２６にあるダンパ２８は排気管２
０内に傾斜して開いているので、バイパス管４６
にあるダンパ４４は（バイパス管４６内に引込
み）閉じている。低排気温度条件の下では、蒸発
器コイル２４は迂回され蒸発器コイル４０が必要
な蒸気を生成する。発電所の運転期間中の間は、
最適の反応温度がダンパ位置決め装置６１により
維持され、該ダンパ位置決め装置は、ガス温度検
知器６３に応答してバイパス管の開口を変え、ガ
ス温度及びガス流量分割の変動を通じて蒸発器コ
イル２４及び４０において発生蒸気を分割する。
またタービン排気温度をさらに上昇させること
が必要なときにはバイパス管２６を全開して該温
度を上昇する。こうして温度検知器の信号が所望
温度以下のガス温度を指示し且つダレパ２８が全
開していると、公知のIGV制御器６５が圧縮器入
口案内羽根６０を閉じる。入口案内羽根６０が完
全に閉じた状態で、ガス温度が最適反応温度（例
えば315℃）の下限温度に達すると、最小部分負
荷運転点が設定される。こうして低部負荷運転が
開始して還元剤（即ち、NH3）給送が公知のアン
モニア給送制御器６４により遮断されるかあるい
は、（第１図で示されているように）アフターバ
ーナ７１が点火されて排気ガス温度を上昇して該
温度を所定温度範囲内に維持する。
が必要なときにはバイパス管２６を全開して該温
度を上昇する。こうして温度検知器の信号が所望
温度以下のガス温度を指示し且つダレパ２８が全
開していると、公知のIGV制御器６５が圧縮器入
口案内羽根６０を閉じる。入口案内羽根６０が完
全に閉じた状態で、ガス温度が最適反応温度（例
えば315℃）の下限温度に達すると、最小部分負
荷運転点が設定される。こうして低部負荷運転が
開始して還元剤（即ち、NH3）給送が公知のアン
モニア給送制御器６４により遮断されるかあるい
は、（第１図で示されているように）アフターバ
ーナ７１が点火されて排気ガス温度を上昇して該
温度を所定温度範囲内に維持する。
噴射蒸気は煙突を通じて失なわれるので、補給
水は100パーセント必要である。この目的のため
に、脱塩装置からの水が（貯蔵タンクを介して）
脱気器３４まで圧送され、そして蒸気器コイルで
発生した過剰蒸気により給水加熱が完了される。
もし所望ならば、種々の制御器が、前述の装置の
運転を行なう適当なロジツク動作回路系を組み込
んだ通常ユニツトであつてもよい。従つて、ダン
パ位置決め装置６１、IGV制御器６５及びアンモ
ニア給送制御器６４は以下の動作をもたらす中間
回路系を有する通常ユニツトである： (1) 温度検知器６３の制御の下で記述されたよう
なバイパス管のダンパの位置決め制御、 (2) 温度検知器６３の制御の下で排気ガス温度制
御を行なうためIGV制御器６５を運転開始する
こと、 (3) 入口案内羽根が完全に閉塞し且つ温度検知器
６３が315℃（600〓）以下の温度を検知したと
きアンモニア給送制御器６４によりアンモニア
の給送を停止すること、そして (4) 所望に応じてガス温度を上昇させるためにア
フターバーナを点火すること。
水は100パーセント必要である。この目的のため
に、脱塩装置からの水が（貯蔵タンクを介して）
脱気器３４まで圧送され、そして蒸気器コイルで
発生した過剰蒸気により給水加熱が完了される。
もし所望ならば、種々の制御器が、前述の装置の
運転を行なう適当なロジツク動作回路系を組み込
んだ通常ユニツトであつてもよい。従つて、ダン
パ位置決め装置６１、IGV制御器６５及びアンモ
ニア給送制御器６４は以下の動作をもたらす中間
回路系を有する通常ユニツトである： (1) 温度検知器６３の制御の下で記述されたよう
なバイパス管のダンパの位置決め制御、 (2) 温度検知器６３の制御の下で排気ガス温度制
御を行なうためIGV制御器６５を運転開始する
こと、 (3) 入口案内羽根が完全に閉塞し且つ温度検知器
６３が315℃（600〓）以下の温度を検知したと
きアンモニア給送制御器６４によりアンモニア
の給送を停止すること、そして (4) 所望に応じてガス温度を上昇させるためにア
フターバーナを点火すること。
蒸発器コイル２４及び４０により生成された蒸
気は蒸気弁６８を通じて燃焼器１４へ供給され
る。弁制御器７０は通常、蒸気／燃料の比率及び
燃焼器殻の圧力限界に基づいて蒸気噴射を調整す
る。NOx除去に加えて、蒸気噴射もまた、増大す
る流量と空気に比較して蒸気を特に高温に加熱す
ることとにより、発電所の性能を改善する。こう
して、NOx制御に対して必要な蒸気以上の増加噴
射蒸気は、簡単なサイクル燃焼タービン発電所の
排気エネルギー回収の程度を増加するだけでな
く、最も厳しい将来の公害限界に対する付加的な
安全予備をも備えている。さらに、夏の高温条件
の下では、典型的には、単サイクル燃焼タービン
出力が落ち且つ熱消費率が悪化する。しかし蒸気
噴射によれば幅広い外気条件の下でもかなり一定
した出力及び熱消費率が得られる。その上、飽和
蒸気を加熱するよりも過熱蒸気をタービン入口温
度まで加熱する方が必要な燃料も少なくてすむの
で、もしNOx還元の観点から過熱蒸気の噴射が可
能であるならば、該過熱蒸気の噴射は発電所の性
能を向上するであろう。このような場合には、蒸
発器２４の上流に過熱器コイルが付加される。
気は蒸気弁６８を通じて燃焼器１４へ供給され
る。弁制御器７０は通常、蒸気／燃料の比率及び
燃焼器殻の圧力限界に基づいて蒸気噴射を調整す
る。NOx除去に加えて、蒸気噴射もまた、増大す
る流量と空気に比較して蒸気を特に高温に加熱す
ることとにより、発電所の性能を改善する。こう
して、NOx制御に対して必要な蒸気以上の増加噴
射蒸気は、簡単なサイクル燃焼タービン発電所の
排気エネルギー回収の程度を増加するだけでな
く、最も厳しい将来の公害限界に対する付加的な
安全予備をも備えている。さらに、夏の高温条件
の下では、典型的には、単サイクル燃焼タービン
出力が落ち且つ熱消費率が悪化する。しかし蒸気
噴射によれば幅広い外気条件の下でもかなり一定
した出力及び熱消費率が得られる。その上、飽和
蒸気を加熱するよりも過熱蒸気をタービン入口温
度まで加熱する方が必要な燃料も少なくてすむの
で、もしNOx還元の観点から過熱蒸気の噴射が可
能であるならば、該過熱蒸気の噴射は発電所の性
能を向上するであろう。このような場合には、蒸
発器２４の上流に過熱器コイルが付加される。
脱気給水加熱はエコノマイザの再循環又は低圧
ボイラー及び低圧節炭器により行なわれてもよ
い。こうして、もし発生した過剰蒸気がどこか、
例えば種々のプロセスあるいは加熱等に対して使
用されるならば、煙突の温度が低下し給水加熱用
に低品位加熱（low grade heat）を使用するこ
とにより廃熱を充分回収できる。NOx除去手段２
１より上流の蒸発器コイル２４は、還元剤給送を
行ない且つ反応を改善するのに役立つ付加混合器
としても役立つ。この場合には、蒸発器コイル２
４の上流にアンモニア給送装置が配置される。新
しいあるいは現存の燃焼タービン発電所への本発
明の適用可能性により、脱気しないで蒸気噴射の
みにより厳しいNOx基準が満足されない地域にお
いて、燃焼タービンエンジンの運転を可能にする
即時解決法が提供される。
ボイラー及び低圧節炭器により行なわれてもよ
い。こうして、もし発生した過剰蒸気がどこか、
例えば種々のプロセスあるいは加熱等に対して使
用されるならば、煙突の温度が低下し給水加熱用
に低品位加熱（low grade heat）を使用するこ
とにより廃熱を充分回収できる。NOx除去手段２
１より上流の蒸発器コイル２４は、還元剤給送を
行ない且つ反応を改善するのに役立つ付加混合器
としても役立つ。この場合には、蒸発器コイル２
４の上流にアンモニア給送装置が配置される。新
しいあるいは現存の燃焼タービン発電所への本発
明の適用可能性により、脱気しないで蒸気噴射の
みにより厳しいNOx基準が満足されない地域にお
いて、燃焼タービンエンジンの運転を可能にする
即時解決法が提供される。
ここで開示された熱回収蒸気発生装置は、通常
の負荷範囲に亘つて制御された最適反応温度を与
える作動可能な機構を提供している。さらに、
NOx制御に対する必要量以上の蒸気の噴射は発電
所の性能を改善し全発電所のコストを軽減する。
の負荷範囲に亘つて制御された最適反応温度を与
える作動可能な機構を提供している。さらに、
NOx制御に対する必要量以上の蒸気の噴射は発電
所の性能を改善し全発電所のコストを軽減する。
第１図は本発明の構成に従つて排気ガスから
NOxが除去されるNOx除去装置の概略図、第２図
はいくつかの構成要素を詳細に示した第１図の装
置の略ブロツク図、第３図は第１図及び第２図の
装置に対して典型的に市販で利用可能なNOx除去
手段の略ブロツク図を示している。 １２……燃焼タービン、２０……排気管、２１
……NOx除去手段、２２……廃熱回収装置、２４
……調節蒸発器コイル、２６……バイパス管、２
８……ダンパ、３０……貯蔵タンク、３２……給
水ポンプ、３４……脱気器、３６……エコノマイ
ザコイル、３８……蒸気ドラム、４０……第２蒸
発器コイル、４４……ダンパ、４６……バイパス
管、６１……ダンパ位置決め装置、６３……ガス
温度検知器。
NOxが除去されるNOx除去装置の概略図、第２図
はいくつかの構成要素を詳細に示した第１図の装
置の略ブロツク図、第３図は第１図及び第２図の
装置に対して典型的に市販で利用可能なNOx除去
手段の略ブロツク図を示している。 １２……燃焼タービン、２０……排気管、２１
……NOx除去手段、２２……廃熱回収装置、２４
……調節蒸発器コイル、２６……バイパス管、２
８……ダンパ、３０……貯蔵タンク、３２……給
水ポンプ、３４……脱気器、３６……エコノマイ
ザコイル、３８……蒸気ドラム、４０……第２蒸
発器コイル、４４……ダンパ、４６……バイパス
管、６１……ダンパ位置決め装置、６３……ガス
温度検知器。
Claims (1)
- １ 排気ガス管を有する単サイクル燃焼タービン
発電所において良好な発電所効率をもたらし且つ
NOxを除去するNOx除去装置であつて、還元剤を
排気ガスと混合し且つ所定ガス温度範囲内で排気
ガスからNOxを除去する触媒反応を発生するため
のNOx除去手段を備えたNOx除去装置において、
該NOx除去装置はさらに、前記NOx除去手段より
下流の前記排気ガス管内に配設されたエコノマイ
ザコイル及び該エコノマイザコイル用の給水供給
装置を含む廃熱回収装置と、前記エコノマイザコ
イルにより蒸気供給される蒸気ドラムと、前記
NOx除去手段より上流に配設され、前記蒸気ドラ
ムにより蒸気供給され且つ蒸気を前記蒸気ドラム
へ供給する調節蒸発器コイルと、前記NOx除去手
段より下流に配設され、前記蒸気ドラムにより蒸
気供給され且つ蒸気を前記蒸気ドラムへ供給する
第２蒸発器コイルと、前記NOx除去手段より上流
で排気ガス温度を検知するガス温度検知器と、前
記調節蒸発器コイルと交叉して配設されたバイパ
ス管と、前記排気ガス管から前記バイパス管を通
る排気ガス流量を変える可動ダンパ装置と、排気
ガス温度を所望のNOx除去温度範囲内に保持する
ため、前記ガス温度検知器に応答して前記ダンパ
装置を位置決めするダンパ位置決め装置とを備え
ていることを特徴とするNOx除去装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/180,052 US4353207A (en) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | Apparatus for removing NOx and for providing better plant efficiency in simple cycle combustion turbine plants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5770909A JPS5770909A (en) | 1982-05-01 |
| JPS6157927B2 true JPS6157927B2 (ja) | 1986-12-09 |
Family
ID=22659039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56128854A Granted JPS5770909A (en) | 1980-08-20 | 1981-08-19 | Nox remover |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4353207A (ja) |
| JP (1) | JPS5770909A (ja) |
| AR (1) | AR226120A1 (ja) |
| BE (1) | BE890006A (ja) |
| BR (1) | BR8105086A (ja) |
| CA (1) | CA1143659A (ja) |
| GB (1) | GB2082085B (ja) |
| IT (1) | IT1139133B (ja) |
| MX (1) | MX157499A (ja) |
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