JPS62280502A

JPS62280502A - 排熱回収ボイラ

Info

Publication number: JPS62280502A
Application number: JP12347586A
Authority: JP
Inventors: 橋元　昌幸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はアンモニアを還元剤として排ガス中に添加する
脱硝装置を備えている排熱回収ボイラに係り、特に、硫
酸水素アンモニウムの熱交換器や排気ダクト等への付着
の低減を図った排熱回収ボイラに関する。

（従来の技術）近年、発電プラントでは効率向上の要語からガスタービ
ンと蒸気タービンとを複合させたコンバインドサイクル
が多く採用されている。

一般に、この種のコンバインドサイクルでは、排熱回収
ボイラを有し、第２図に示すように従来の排熱回収ボイ
ラ１は図示しないガスタービンからの排ガス２の流路に
、その流れに沿って、過熱器３、蒸発器４および節炭器
５を順次設置している。

給水は給水ポンプ６によりまず、節炭器５へ供給されて
、ここで排ガス２により加熱されて昇温し、ドラム７に
流入する。このドラム７内の高温給水は循環ポンプ８に
より昇圧されて、節炭器５よりざらに上流にある蒸発器
４、過熱器３を順次通水して排ガス２により加熱され、
図示しない蒸気タービンへ導かれる。

排熱回収ボイラ１では効率向上のために排ガス中の熱ｊ
が極力回収され、そのために、節炭器５の出口では排ガ
ス温度が例えば約１２０℃程度に減温される。

ところで、環境保全の観点から排ガス中のイオウ酸化物
（以下、ＳＯｘという）や窒素酸化物（以下、ＮＯｘと
いう）ｙａ度は厳しく規制されている。

特に、石炭や重油を燃料とする場合には燃料中に含まれ
るイオウ酸化物や窒素酸化物が燃焼してＳＯやＮＯが発
生する。

×　　　　　　　　× そのために、排熱回収ボイラ１にはＳＯｘ低減対策とし
て脱硫装置を、ＮＯｘの低減対策として脱硝装置をそれ
ぞれ備えている。

１１Ｒ１ｉ１１装置は排ガス２中に還元剤としてアンモ
ニア（ＮＨ３）を添加して、脱硝触媒を充填する脱硝触
媒３９内を通過させることによってＮＯｘを無害の窒素
（Ｎ２）に変化させている。

しかし、このアンモニア還元法による脱硝装置では残留
アンモニアと、排ガス２中の三酸化イオウ（Ｓ０３）お
よび水分（１１２０）とが反応して硫酸アンモニウム（
（ＮＨ４）２Ｓ０４〉を生成させる。このｌ１Ｑｌアン
モニウムは約２００℃以上の高温領域では不安定であり
、硫酸水素アンモニウム（ＮＨＨ３Ｏ４）に変化し、こ
の硫酸水素アンモニウムは約１５０℃以下の温度領域で
析出する性質を有している。

したがって、排熱回収ボイラーの運転中に約１５０〜１
２０℃の低温領域となる即決７Ｓ５の出口付近では、Ｖ
ｌｉＩＩ酸水素アンモニウムが析出して、節炭器５の伝
熱管表面に付着する。

その結果、節炭器５の熱交換効率が低下し、ボイラ性能
が著しく低下するおそれがある。

また、硫酸水素アンモニウムは強酸性で腐蝕性が強いの
で、節炭器５の耐食性の劣る炭素鋼製伝熱管の腐食も重
要な問題となるものであった。

そこで、従来の排熱回収ボイラでは節炭器５の性能低下
および伝熱管の腐食を防止するために、節炭器５への給
水温度を上昇させて、節炭器５出口での排ガス温度を１
５０℃以上に保持し、節炭器５の伝熱管に＠酸水素アン
モニウムが付着しないように運転していた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の排熱回収ボイラ１では
節炭器５より下流側で１５０℃以下の温度領域の排気ダ
クト１０に硫酸水素アンモニウムが付着するという問題
があった。

したがって、この場合は節炭器５に付着した場合と同様
に、発電プラントを一時停止して硫酸水素アンモニウム
を水洗し除去しなければならなかった。

また、この水洗の際には、腐食性の強い硫酸水素アンモ
ニウムを溶解している洗浄水が排気ダクト１ｏより下方
に流れて、節炭器５、蒸発器４および過熱器３の伝熱管
に降り掛けられ、腐食させるという問題を生じていた。

そこで、本発明は熱交換器等への硫酸水素アンモニウム
の付着を低減することができる排熱回収ボイラを提供す
ることを目的とする。

（発明の構成）（問題点を解決するための手段）本発明は、排ガス中の硫酸水素アンモニウムを付着管に
付着させる硫酸水素アンモニウム付着装置を設けたもの
であり、次のように構成される。

排ガスの流れ方向に沿って排ガス流路に並設した複数の
熱交換器に被加熱流体を流通して、これを加熱させるこ
とにより排熱回収する一方、排ガス中にアンモニアを還
元剤として添加する脱Ｉｉｌ！ｌ装置により排ガスの窒
素酸化物を低減させる排熱回収ボイラにおいて、上記排
ガス流路における硫酸水素アンモニウムが析出する温度
領域にて、（Ｊ　＝ｔｉ管を着脱自在に設けると共に、
この付着管に冷却水を通水させてその付着管の外面にＩ
ａ酸水素アンモニウムを付着させるｂＭ酸水素アンモニ
ウム付着装置を有することを特徴とする。

（作用）排熱回収ボイラの運転時には硫酸水素アンモニウム付着
装置の付着管に冷却水が通水される。

このために、付着管周辺の排ガスが冷却されて、１Ｍ水
素アンモニウムが析出する温度に低下し、硫酸水素アン
モニウムが付着管に付着する。

したがって、付着管より下流にある排気ダクトへの硫酸
水素アンモニウムの付着を低減することができる。

（実施例）以下、第１図を参照して本発明の好適な一実施例を説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示しており、図にお
いて示される符号１１は排熱回収ボイラである。

排熱回収ボイラ１１の排ガス通路１２内には、排ガス１
３の流れに沿って上流側から下流側へ向けて、熱交換器
である過熱器１４、蒸発器１５および節炭器１６をこの
順に順次配置している。節炭器１６の下流側には排ガス
を大気に排出する排気ダクト１７が連結されている。

即決ｉｔ！ｔ１６の伝熱管には、給水ポンプ１８より被
加熱流体としての給水が通水され、その通水の間に給水
が排ガス１３によって加熱されることで、排ガス１３中
の熱を吸収する。節炭器１６で熱交換された排ガス１３
は、最終的に排気ダクト１７を介して大気に放出される
。

節炭器１６で加熱された給水はさらにドラム１９に送ら
れ、循環ポンプ２０によって蒸発器１５へ案内される。

ここで、給水は再び排ガス１３により加熱されて沸騰し
、水と蒸気との二相流となってドラム１つへ戻される。

ドラム１９はその気液を分離して、飽和蒸気を過熱器１
４へざらに導いて加熱し、過熱蒸気は図示しない蒸気タ
ービンへ導入される。

また、排熱回収ボイラー１には排ガス１３中のＮｏ　　
をＮ２に変化させる脱硝装置（図示省略）を備えている
。

脱硝装置はアンモニアを還元剤として排ガス１３中へ添
加するアンモニア添加器（図示省略）と、過熱器１４と
蒸発器１５との間の排ガス通路１２に配置された脱硝触
媒器２１とを有する。

すなわち、排ガス１３中へアンモニアを添加して、脱硝
触媒を充填する脱硝触媒器２１内を通過させることによ
り、次の反応式のようにＮＯをＮ２に変化させている。

６ＮＯ＋４Ｎｌ−１３→　５Ｎ２＋６Ｈ２０６ＮＯ２＋
８ＮＨ３→　７Ｎ２＋１２Ｈ２０なお、脱硝触媒器２１
が排ガス通路１２内の過熱器１４と蒸発器１５との間に
配置されているが、これは脱硝触媒器２１内の触媒の触
媒作用が約３００〜４００℃の温度領域で最も効率よく
行なりれるからである。

一方、排ガス１３中に添加されたアンモニアのうちＮＯ
ｘと反応せず、排ガス１３内に残留した残留アンモニア
は排ガス通路１２内で排ガス１３中の三酸化イオウ（Ｓ
Ｏ２）および水分（Ｈ２Ｏ）と反応して［Ｑアンモニウ
ムとなる。この反応は次の通りである。

２ＮＨ＋ＳＯ３＋８２０ →（ＮＨ４）２Ｓ０４この１ｉＩｉＩ酸アンモニウムは２００℃以上の高温状
態下では不安定であり、次式のように反応して疏酸水木
アンモニウムに変化し、排ガス通路１２の下流側へ流れ
る。

（ＮＨ４）２Ｓ○４ →Ｎ　ＨＨＳ　Ｏ４＋　Ｎ　Ｈ３（Ｎｌ−（４）２　Ｓｏ４＋ＳＯ３＋ｌ−１２０→２Ｎ
Ｈ４日Ｓ０４なお、硫酸水素アンモニウムは温度が約１５０℃以下に
なると析出する。

また、節炭器１６出口の排ガス温度は１５０℃以上に保
たれているので節炭器１６に硫酸水素アンモニウムが析
出することはないが、その下流の排気ダクト１７内で排
ガス温度は１５０’Ｃ以下になり、硫酸水素アンモニウ
ムが析出する温度領域となっている。

そこで、排ガス通路１２には、疏酸水素アンモニウムが
析出する温度領域となる節炭器１６の下流側に硫酸水素
アンモニウム付着装置２２を付設している。

すなわち、硫酸水素アンモニウム付着装置２２は排ガス
通路１２内の節炭器１６の下流に付着管であるＵ字状の
フィン付管２３を設け、このフィン付管２３のＵ７端部
を冷却水配管２４に、着脱可能な連結具２５で連結し、
冷Ｗ水配管２４を介してフィン付管２３に冷却水を通水
するようになっている。

また、このフィン付管２３は、耐食性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼、例えばＪＩＳＳＵＳ３０４で製
作されている。

したがって、排熱回収ボイラ１１の運転中は冷却水配管
２４を通してフィン伸管２３内に冷却水を通水し、排ガ
ス１３を強制的に冷７１１．、て、排ガス１３の温度を
硫酸水素アンモニウムの析出温度まで下げる。

この結果、フィン付管２３のフィンに硫酸水素アンモニ
ウムが付着スる。しかし、このフィン付管２３は耐食性
に優れた材料で製作されているので腐食量も少なく、冷
却水が漏洩することはない。

また、フィン付管２３をブラントの定期検査時に連結具
２５から取外し、排熱回収ボイラ１１の外部で水洗すれ
ば、付着した硫酸水素アンモニウムを容易に除去できる
。

したがって、排気ダクト１７への硫酸水素アンモニウム
の付着が低減されるから、排気ダクト１７の洗浄が不要
となり、排気ダクト１７の洗浄に伴う節炭器１６、蒸発
器１５、過熱器１４それぞれの伝熱管の腐食を防止でき
る。

さらに、排気ダクト１７の腐食がなくなるので、大形構
造物の排気ダクト１７の交換に要する膨大な費用を節約
することができる。

〔発明の効果］以上説明したように本発明は、硫酸水素アンモニウムが
析出する温度領域に硫酸水素アンモニウム付着装置の付
着管を設置し、この付着管に硫酸水素アンモニウムを付
着させるようにしたから、排熱回収ボイラ内の熱交換等
への硫酸水素アンモニウムの付着を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る排熱回収ボイラの一実施例を示ず
系統図、第２図は従来の排熱回収ボイラを示す系統図で
ある。１１・・・排熱回収ボイラ、１２・・・排ガス通路、１
３・・・排ガス、１３・・・過熱器、１５・・・蒸発器
、１６・・・節炭器、１７・・・排気ダクト、１８・・
・給水ポンプ、１９・・・ドラム、２０・・・循環ポン
プ、２１・・・脱硝触媒器、２２・・・ｌ１ｉＩ！酸水
素アンモニウム付着装置、２３・・・フィン付管（付着
管）、２４・・・冷却水配管、２５・・・連結具。

Claims

【特許請求の範囲】１、排ガスの流れ方向に沿って排ガス流路に並設した複
数の熱交換器に被加熱流体を流通して、これを加熱させ
ることにより排熱回収する一方、排ガス中にアンモニア
を還元剤として添加する脱硝装置により排ガスの窒素酸
化物を低減させる排熱回収ボイラにおいて、上記排ガス
流路における硫酸水素アンモニウムが析出する温度領域
にて、付着管を着脱自在に設けると共に、この付着管に
冷却水を通水させてその付着管の外面に硫酸水素アンモ
ニウムを付着させる硫酸水素アンモニウム付着装置を有
することを特徴とする排熱回収ボイラ。２、硫酸水素アンモニウム付着装置は、付着管を熱交換
器の下流に配置している特許請求の範囲第１項に記載の
排熱回収ボイラ。