JPWO2019003317A1 - Power generation equipment - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
Abstract
アンモニアガスを燃料として安全に利用可能な発電設備を提供する。本発明の発電設備1は、燃料を燃焼させるボイラ6と、前記燃焼によって生成された排ガスに含まれる窒素酸化物を分解する脱硝設備90と、前記脱硝設備90で使用されるアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給設備2と、前記アンモニアガス供給設備2と前記脱硝設備90とを接続する配管130から分岐して、前記ボイラ6へ接続されたアンモニアガス燃料用配管設備3と、前記アンモニアガス燃料用配管設備3内のアンモニアガスを、前記脱硝設備90に設けられたアンモニアガス8に流出させるアンモニアガス流出配管151aと、を備える。Providing power generation facilities that can be safely used with ammonia gas as fuel. The power generation facility 1 of the present invention supplies a boiler 6 for burning fuel, a denitration facility 90 for decomposing nitrogen oxides contained in the exhaust gas generated by the combustion, and ammonia gas used in the denitration facility 90 Ammonia gas fuel piping system 3 which is branched from the ammonia gas supply system 2, the piping 130 connecting the ammonia gas supply system 2 and the denitrification system 90, and is connected to the boiler 6, and for the ammonia gas fuel The ammonia gas outflow piping 151a which makes the ammonia gas in the piping installation 3 flow out to the ammonia gas 8 provided in the said denitration equipment 90 is provided.
Description
本発明は、発電設備に関する。 The present invention relates to a power generation facility.
従来、火力発電所等の発電設備のボイラは、石炭・天然ガス・軽油・重油等の化石燃料をバーナで燃焼させた熱を利用して高温高圧蒸気を発生させている。しかし、これらの化石燃料を燃焼させると二酸化炭素が発生するため、地球温暖化の原因になる。このため、近年、カーボンクレジット(排出枠)といった形で二酸化炭素を抑制する動きがある。
例えば、LNG(液化天然ガス)は、二酸化炭素の排出量がLPG(液化石油ガス)より少ない。このため、LNGを燃料として用いることが行われている。LNG等のガス燃料は、輸送の際に便宜上、液化が必要である。しかし、LNGの場合、液化するために−180度程度の低温状態にする必要があるため、液化が容易ではなく、設備のコストもかかる。
このため、二酸化炭素を発生しない燃料として、アンモニアガスの利用が提案されている(例えば特許文献1参照)。アンモニアはマイナス33度程度で液化する。このため、例えば、液化にマイナス180程度必要なLNGと比べて液化が容易で、設備のコストも安価ですむ。Conventionally, a boiler of a power generation facility such as a thermal power plant generates high-temperature high-pressure steam using heat obtained by burning a fossil fuel such as coal, natural gas, light oil, heavy oil or the like with a burner. However, burning these fossil fuels generates carbon dioxide, which causes global warming. For this reason, in recent years there has been a move to curb carbon dioxide in the form of carbon credits (emission allowances).
For example, LNG (liquefied natural gas) produces less carbon dioxide than LPG (liquefied petroleum gas). For this reason, LNG is used as a fuel. Gas fuels, such as LNG, need to be liquefied for convenience in transportation. However, in the case of LNG, liquefaction is not easy because the temperature needs to be in a low temperature state of about -180 degrees in order to liquefy, and equipment cost also increases.
For this reason, utilization of ammonia gas is proposed as fuel which does not generate carbon dioxide (for example, refer to patent documents 1). Ammonia liquefies at around -33 ° C. For this reason, for example, liquefaction is easier as compared to LNG which requires about minus 180 for liquefaction, and the cost of equipment is low.
特許文献1に記載の装置は、主燃料として石炭ガス化ガス等のガスが燃焼されている燃焼器において、出力が低下した場合に、脱硝装置に用いるアンモニアガスを追加の燃料として投入するものである。
しかし、アンモニアガスは侵蝕性及び毒性がある。このため、脱硝装置において用いられるアンモニアガスを燃焼に用いる場合、アンモニアガスの大気中への流出等を防止する工夫が必要である。The device described in
However, ammonia gas is corrosive and toxic. For this reason, when using the ammonia gas used in a denitration apparatus for combustion, the device for preventing the outflow etc. of the ammonia gas to the atmosphere is required.
本発明は、アンモニアガスを燃料として安全に利用可能な発電設備を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power generation facility that can be safely used with ammonia gas as fuel.
本発明は上述の課題を解決するために以下のものを提供する。
(1)燃料を燃焼させるボイラと、前記燃焼によって生成された排ガスに含まれる窒素酸化物を分解する脱硝設備と、前記脱硝設備で使用されるアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給設備と、前記アンモニアガス供給設備と前記脱硝設備とを接続する配管から分岐して、前記ボイラへ接続されたアンモニアガス燃料用配管設備と、前記アンモニアガス燃料用配管設備内のアンモニアガスを、前記アンモニアガス供給設備に設けられたアンモニアガス吸収部に流出させるアンモニアガス流出配管と、を備える発電設備。The present invention provides the following in order to solve the above-mentioned problems.
(1) A boiler for burning fuel, a NOx removal facility for decomposing nitrogen oxides contained in exhaust gas generated by the combustion, an ammonia gas supply facility for supplying ammonia gas used in the NOx removal facility, and the ammonia Ammonia gas fuel piping equipment for ammonia gas fuel, which is branched from the pipe connecting the gas supply equipment and the denitrification equipment and connected to the boiler, and ammonia gas in the ammonia gas fuel piping equipment are connected to the ammonia gas supply equipment Ammonia gas outflow piping made to flow out to an ammonia gas absorption part provided.
(2)前記アンモニアガス燃料用配管設備は、アンモニアガス以外のパージガスを流入するパージ配管を備えてもよい。 (2) The ammonia gas fuel piping installation may include a purge pipe into which a purge gas other than the ammonia gas flows.
(3)前記発電設備の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記アンモニアガス供給設備から供給されるアンモニアガスの送付先を、前記脱硝設備または前記アンモニアガス燃料用配管設備との間で切換え、前記アンモニアガス供給設備から前記脱硝設備へアンモニアガスを流入する場合の前記アンモニアガス供給設備における圧力設定よりも、前記アンモニアガス供給設備から前記アンモニアガス燃料用配管設備へアンモニアガスを流入する場合の前記アンモニアガス供給設備における圧力設定を高くしてもよい。 (3) The control unit is configured to control the operation of the power generation facility, and the control unit is configured to send the destination of the ammonia gas supplied from the ammonia gas supply facility to the denitration facility or the ammonia gas fuel piping facility. The ammonia gas flows from the ammonia gas supply facility into the ammonia gas fuel piping facility than the pressure setting in the ammonia gas supply facility when the ammonia gas is supplied from the ammonia gas supply facility to the NOx removal facility. The pressure setting in the ammonia gas supply facility may be increased.
(4)前記アンモニアガス燃料用配管設備は、上流側と下流側にそれぞれ遮断弁を有していてもよい。 (4) The ammonia gas fuel piping installation may have a shutoff valve on the upstream side and the downstream side, respectively.
本発明によれば、アンモニアガスを燃料として安全に利用可能な発電設備を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation facility which can safely use ammonia gas as fuel.
以下、本発明の実施形態の発電設備1について説明する。図1は実施形態の発電設備1の概略図である。実施形態の発電設備1は、アンモニアガスを燃焼可能なシステムであるが、微粉炭、油、天然ガスやBOG(boil off gas)等のアンモニアガス以外も燃焼可能な混焼発電設備1である。
Hereinafter, the
発電設備1は、アンモニアガス供給設備2と、アンモニアガス燃料用配管設備3と、ボイラ6と、脱硝設備90と、ガス燃料配管170を介してアンモニアガス以外のガス燃料を供給するガス燃料供給部70と、これら全体を制御する制御部7等を備える。
The
[アンモニアガス供給設備2]
アンモニアガス供給設備2は、貯蔵タンク10と、気化器20と、アキュムレータ30と、アンモニアガス吸収部80等を備える。なお、アンモニアガス吸収部80は、アンモニアガス供給設備2に設けられたブロー弁81等から出るアンモニアガスを水中に吸収する貯水槽である。[Ammonia gas supply facility 2]
The ammonia
(貯蔵タンク10)
貯蔵タンク10は、加圧されて液化された液体アンモニアを貯蔵するもので、配管110を介して気化器20に接続されている。配管110は、途中が2方向に分岐されている。分岐された一方の配管110aには、気化器起動弁11及び気化器20内の圧力を制御する気化器圧力調整弁12が上流側から順次配置されている。分岐された他方の配管110bには、気化器バイパス弁13が配置されている。(Storage tank 10)
The
(気化器20)
気化器20は、貯蔵タンク10から供給される液体アンモニアを加熱して気化させるものである。気化器20において液体アンモニアは、温水中に浸漬されたコイル状配管内を通って昇温されて気化され、アンモニアガスとなる。気化器20の下流側は、配管120を介してアキュムレータ30に接続されている。
配管120は、途中が2方向に分岐されている。分岐された一方の配管120aには、アキュムレータ起動弁21、アキュムレータ30内の圧力を制御するアキュムレータ圧力調整弁22が上流側から順次配置されている。分岐された他方の配管120bには、アキュムレータバイパス弁23が配置されている。(Vaporizer 20)
The
The
(アキュムレータ30)
アキュムレータ30は、アンモニアガスを蓄積し、圧力を安定させる装置である。アキュムレータ30の下流側からは配管130が延びている。配管130は、2方向に分岐されている。分岐された一方の配管132は、ヘッダー40に接続されている。分岐された他方の配管131は、アンモニアガス燃料用配管設備3に接続されている。(Accumulator 30)
The
[ヘッダー40]
ヘッダー40の下流側には、配管140が接続され、配管140は複数の脱硝配管141,142,143に分岐され、それぞれの脱硝配管141,142,143は、脱硝遮断弁41,42,43を介して脱硝設備90に接続されている。[Header 40]
The
[脱硝設備90]
脱硝設備90において、脱硝配管141,142,143は、それぞれ脱硝装置91,92,93に接続されている。脱硝装置91,92,93には、ボイラ6から燃焼で生じた排ガスが送り込まれ、脱硝配管141,142,143のうちの脱硝遮断弁41,42,43が開いている配管から流入されたアンモニアガスを還元剤として、排ガス中の窒素酸化物が無害な窒素ガスと水とに転換される。[DeNOx Equipment 90]
In the
[アンモニアガス燃料用配管設備3]
上述のように、アキュムレータ30から延びる配管130から分岐した配管131は、アンモニアガス燃料用配管設備3に接続されている。配管131の上流側には遮断弁31が設けられている。遮断弁31の下流側には、窒素ガス等のパージガスをアンモニアガス燃料用配管設備3に流入可能なパージ用ガス供給部37から延びるパージ配管133が、パージ弁36を介して接続されている。[Ammonia gas fuel piping system 3]
As described above, the
配管131におけるパージ配管133が接続されている接続部よりも下流側は、2方向に分岐されている。分岐された一方の配管131aには、圧力調整弁32が配置されている。分岐された他方の配管131bには、遮断弁33が配置されている。配管131aと配管131bとは、下流側で再度合流している。合流した配管131は、遮断弁34を介して流量計50に接続されている。
The downstream side of the connection portion of the
流量計50は、配管131を流れるガスの流量を測定するものである。流量計50の下流側からは配管150が延びている。配管150は途中が2方向に分岐されている。分岐された一方の配管150aには、流量調整弁51が配置されている。分岐された他方の配管150bには、遮断弁52が配置されている。配管150aと配管150bとは、下流側で再度合流している。
The
合流した配管150の下流側は、第2接続部56で2方向に分岐されている。
分岐された一方の配管は、アンモニアガス流出配管151aであり、アンモニア流出遮断弁55を介して、アンモニアガス供給設備2のアンモニアガス吸収部80に接続されている。アンモニアガス吸収部80は、上述のように貯水槽であり、アンモニアガスを水に溶解させる。
分岐された他方のアンモニアガス供給配管151bにはバーナ弁53が配置されている。配管150におけるバーナ弁53の下流側には、冷却空気が流入される冷却配管160が冷却空気弁61を介して接続されている。
なお、アンモニアガス流出配管151aは、バーナ弁53の下流で分岐していても良い。
アンモニアガス供給配管151bの下流側は遮断弁54を介して、ガス燃料供給部70から、ボイラ6のガスバーナ62Aまで延びるガス燃料配管170の第1接続部72に接続されている。The downstream side of the joined
One branched pipe is an ammonia
A
The ammonia gas outflow piping 151 a may branch downstream of the
The downstream side of the ammonia
[ガス燃料供給部70]
ガス燃料供給部70には、LNG(液化天然ガス)が貯蔵されている。LNGを液化して貯蔵する場合に、外部からの自然入熱などによりLNGが気化してBOGガス(boil off gas)が発生する。本実施形態では、ガス燃料配管170は、このBOGを燃料としてガスバーナ62Aに送る配管である。
ガス燃料配管170は、第1接続部72の下流側においてボイラ6のガスバーナ62Aに接続されている。ガス燃料配管170における第1接続部72の上流側には、ガス燃料配管遮断弁71が配置される。[Gas fuel supply unit 70]
The gas
The
[ボイラ6]
ボイラ6には、バーナ62が複数段(本実施形態では高さ方向に4段(バーナ62A,62B,62C,62D)及び複数列(本実施形態ではそれぞれの段に4つずつ)配置されている。
図2は、その4段のバーナ62のうち、最も上段の4つのバーナ62Aを説明する図である。本実施形態では、これらの4つのバーナ62Aのそれぞれに、ガス燃料が供給される。また、図1に示すその他の3段のバーナ62B、62C、62Dには、燃料として石炭貯蔵部75より石炭(微粉炭)が供給される。[Boiler 6]
In the
FIG. 2 is a view for explaining the four
図2に示すように、アンモニアガス供給配管151bは第1接続部72においてガス燃料配管170に接続されている。そして、この第1接続部72は、ガスバーナ62Aの近傍に配置されている。すなわち、ガス燃料配管170の第1接続部72からガスバーナ62Aまでの距離は短い。そして、第1接続部72からガスバーナ62Aまでの間には、アンモニアガスによって侵蝕されやすいパッキン等の部材は配置されていない。また、第1接続部72において、アンモニアガス供給配管151bとガス燃料配管170との間には、アンモニアガスによって侵蝕されやすい部材は使用されていない。また、ガス燃料配管遮断弁71は、第1接続部72の上流側における第1接続部72の近傍に配置される。
さらに、ガス燃料配管170における第1接続部72からガスバーナ62Aまでの部分、及びガス燃料配管遮断弁71から第1接続部72の部分は、交換しやすいように構成されている。なお、上述したアンモニアガス燃料用配管設備3に用いられている遮断弁や、接続部においても、アンモニアガスによって侵蝕されやすい部材は使用されていない。
本実施形態では、遮断弁54及びガス燃料配管遮断弁71との間での開閉の切換により、バーナ62Eへ供給されるガスを、アンモニアガスとBOGとの間で切り換えることが可能である。As shown in FIG. 2, the ammonia
Furthermore, the portion from the
In the present embodiment, it is possible to switch the gas supplied to the burner 62E between the ammonia gas and the BOG by switching the opening and closing between the
次に、制御部7を介した本実施形態の発電設備1の操作方法の一例について説明する。
(1)初期状態(ステップS1)
図1は、本実施形態の発電設備1の初期状態を説明したものである。また、図3は制御部7による発電設備1の操作を説明するフローチャートである。
初期状態において、
(i)気化器起動弁11は開である。
(ii)気化器バイパス弁13は閉である。
(iii)アキュムレータ起動弁21は開である。
(iv)アキュムレータバイパス弁23は閉である。
(v)遮断弁31は閉である。
気化器圧力調整弁12において、例えば、アンモニアの圧力は0.25MPaに設定され、アキュムレータ圧力調整弁22において、アンモニアの圧力は0.15MPaに設定されている。
液体アンモニアは、貯蔵タンク10から、配管110、配管110aを通って、気化器圧力調整弁12において圧力が0.25MPaに調整されて気化器20に送られる。
気化器20において気化されたアンモニアガスは、アキュムレータ圧力調整弁22において圧力が0.15MPaに調整されてアキュムレータ30に送られる。
0.15MPaのアンモニアガスは、配管132を介してヘッダー40に送られる。ただし、脱硝遮断弁41,42,43は全て閉じており、脱硝設備90とヘッダー40との間が縁切りされている。また、ガス燃料配管遮断弁71は開なので、BOGがガスバーナ62Aに供給されている状態である。Next, an example of an operation method of the
(1) Initial state (step S1)
FIG. 1 illustrates an initial state of the
In the initial state,
(I) The vaporizer start valve 11 is open.
(Ii) The
(Iii) The accumulator start valve 21 is open.
(Iv) The
(V) The
In the vaporizer
The liquid ammonia is sent from the
The ammonia gas vaporized in the
Ammonia gas of 0.15 MPa is sent to the
なお、脱硝配管141,142,143のそれぞれに設けられた脱硝遮断弁41,42,43のうちのいずれかが開いている場合、アンモニアガスは、開いている脱硝遮断弁41,42,43を通して、脱硝設備90のうちの対応する脱硝装置91,92,93に送られる。脱硝装置91,92,93には、ボイラ6から燃焼で生じた排ガスが送られ、脱硝配管141,142,143から流入されたアンモニアガスは還元剤として使用され、排ガス中の窒素酸化物が無害な窒素ガスと水とに転換される。
In addition, when one of the denitration shut off
(2)バイパス操作(ステップS2)
図4は、アンモニアガス燃焼時における、アンモニアガス供給設備2のバイパス操作を説明する図である。制御部7は、図1の状態から以下の制御を行う。
(i)アキュムレータバイパス弁23を徐々に閉から開にする。
(ii)アキュムレータ起動弁21を開からに閉にする。なお、アキュムレータバイパス弁23とアキュムレータ起動弁21とを連動するようにしてもよい。
これにより、気化器20によって気化されたアンモニアガスは、アキュムレータ圧力調整弁22を通過せずに配管120bを通るようにバイパスされる。
このようにアンモニアガスがアキュムレータ圧力調整弁22を通らないようにする理由は、以下のとおりである。アキュムレータ圧力調整弁22の調整可能圧力の上限は0.3MPaである。アンモニアガスを燃焼させる場合、アキュムレータ圧力調整弁22が配置されている位置でのアンモニアガスの圧力は、脱硝設備90で使用される場合よりも高い、0.3MPa以上の、例えば0.45MPa程度が好ましいからである。(2) Bypass operation (step S2)
FIG. 4 is a view for explaining the bypass operation of the ammonia
(I) The
(Ii) The accumulator start valve 21 is closed from open. The
Thereby, the ammonia gas vaporized by the
The reason for preventing ammonia gas from passing through the accumulator
(3)窒素ガスからアンモニアガスへ置換する操作(ステップS3)
図5は、アンモニアガス燃料用配管設備3内を窒素ガスからアンモニアガスに置換する操作を説明する図である。制御部7は、図4の状態から以下の制御を行う。
(i)ガス燃料配管遮断弁71を閉にする。そうすると、BOGのガスバーナ62Aへの流入が遮断される。
(ii)遮断弁34を閉から開にする。
(iii)圧力調整弁32の圧力を0.15MPaにする。流量調整弁51の流量を100kg/h(開度40%)に調整する。
(iv)遮断弁31を徐々に閉から開にする。これにより、アンモニアガス燃料用配管設備3の配管150内にアンモニアガスが流入される。
(v)冷却空気弁61を開から閉にする。冷却空気は、ガスバーナ62Aを冷却しているものである。冷却空気弁61を開から閉にすることで、冷却空気の流れが遮断されて、アンモニアガスと空気との混合が防止される。
(vi)バーナ弁53を徐々に閉から開にする。このとき、予め配管150等を充満していた窒素は燃料が燃焼しているボイラ内へ放出され、アンモニアガス燃料用配管設備3の配管130,150内はアンモニアガスで置換される。
なお、アンモニアガス流出配管151aに設けられたアンモニア流出遮断弁55は、配管内の圧力を確認し、圧力が所定値より高くなった場合適宜開いてアンモニアガスを流出させる。(3) Operation to replace nitrogen gas with ammonia gas (step S3)
FIG. 5 is a view for explaining the operation of replacing the inside of the ammonia gas
(I) Close the gas fuel
(Ii) Open the
(Iii) The pressure of the
(Iv) The
(V) The cooling
(Vi) The
In addition, the ammonia
(4)窒素ガスからアンモニアガスへの置換完了操作(ステップS4)
図6は、アンモニアガス燃料用配管設備3内を窒素ガスからアンモニアガスに置換する操作完了時の操作を説明する図である。制御部7は、図5の状態から以下の制御を行う。
(i)流量計50で窒素ガスの通過量0.7kgを確認する。
本実施形態のアンモニアガス燃料用配管設備3の上流側端部から下流側端部までの配管内の容量は、約1m3である。1m3の窒素ガスは約0.7kgである。流量計50を0.7kgのガスが通過したということは、アンモニアガス燃料用配管設備3内の配管内の窒素ガスのほぼ全体が流出し、アンモニアガスで置換されたことを示す。なお、図においては正確な縮尺で表示されていないが、流量計50からアンモニアガス燃料用配管設備3の下流端部までの実際の距離は、上流端部までの距離と比べると非常に小さい。したがって、流量計50からアンモニアガス燃料用配管設備3の下流端部までの管内の容量は無視できるものとする。
(ii)バーナ弁53を開から閉にする。
(iii)冷却空気弁61を閉から開にする。なお、バーナ弁53と冷却空気弁61とを連動させることもできる。バーナ弁53を閉じて冷却空気弁61を開くことにより、ガスバーナ62Aに冷却空気が送られる。
(iv)遮断弁34を開から閉にする。
なお、アンモニアガス流出配管151aに設けられたアンモニア流出遮断弁55は、配管内の圧力を確認し、圧力が所定値より高くなった場合適宜開いてアンモニアガスを流出させる。(4) Operation for completing replacement of nitrogen gas with ammonia gas (step S4)
FIG. 6 is a view for explaining the operation at the completion of the operation of replacing the inside of the ammonia gas
(I) Check the flow rate of nitrogen gas of 0.7 kg with the
The capacity in the piping from the upstream end to the downstream end of the ammonia gas
(Ii) Close the
(Iii) The cooling
(Iv) The
In addition, the ammonia
(5)インターロック設定変更(ステップS5)
発電設備1のアンモニアガス供給設備2で生成されたアンモニアガスが脱硝設備90において用いられる場合、アンモニアガス供給設備2にインターロックが設けられている場合がある。この場合のインターロックの設定圧力は比較的低く、本実施形態のようにアンモニアガスを燃料として用いる場合には設定圧力が低すぎる可能性がある。したがって、制御部7は、アンモニアガス供給設備2のインターロックの圧力設定を適宜変更する。(5) Interlock setting change (step S5)
When the ammonia gas produced | generated by the ammonia
(6)昇圧操作(ステップS6)
図7は、アンモニアガス燃料用配管設備3の昇圧操作を説明する図である。制御部7は、図6の状態から以下の制御を行う。
(i)アンモニアガス燃料用配管設備3の圧力調整弁32の圧力設定値を0.15MPaから0.35MPaに変更する。
(ii)気化器20前の気化器圧力調整弁12の圧力設定値を0.25MPaから0.45MPaに変更する。
ここで、気化器20前の気化器圧力調整弁12の圧力設定値が0.45MPaで、アンモニアガス燃料用配管設備3の圧力調整弁32の圧力設定値である0.35MPaより大きいのは、圧力に傾斜がある方が、制御しやすいからである。(6) Boost operation (step S6)
FIG. 7 is a view for explaining the pressure increase operation of the ammonia gas
(I) The pressure setting value of the
(Ii) The pressure setting value of the vaporizer
Here, the pressure set value of the vaporizer
(7)点火操作(ステップS7)
図8は、アンモニアガス燃料用配管設備3の点火操作を説明する図である。制御部7は、図7の状態から以下の制御を行う。
(i)遮断弁34を閉から開にする。
(ii)冷却空気弁61を開から閉にする。
(iii)バーナ弁53をゆっくり閉から開にしてガスバーナ62Aを点火する。なお、この際、圧力が0.2MPa程度低下することが想定される。
(iv)ガスバーナ62Aを点火する。(7) Ignition operation (step S7)
FIG. 8 is a view for explaining the ignition operation of the ammonia gas
(I) Open the
(Ii) The cooling
(Iii) The
(Iv) Ignition of the
(8)流量調整(ステップS8)
図9は、アンモニアガス燃料用配管設備3の流量調整操作を説明する図である。制御部7は、図8の状態から以下の制御を行う。
(i)安定して燃焼していることを確認後、流量を適宜調整する。アンモニアガスの供給量は、アンモニアを燃焼させるバーナの数によって異なるが、例えば一つのバーナにアンモニアガスを供給する場合の流量は、450kg/h程度である。(8) Flow adjustment (step S8)
FIG. 9 is a view for explaining the flow rate adjustment operation of the ammonia gas
(I) After confirming that combustion is stable, adjust the flow rate appropriately. Although the supply amount of ammonia gas varies depending on the number of burners that burn ammonia, for example, the flow rate in the case of supplying ammonia gas to one burner is about 450 kg / h.
(9)停止操作(ステップS9)
図10は、アンモニアガス燃料用配管設備3の停止操作を説明する図である。制御部7は、図9の状態から以下の制御を行う。
(i)流量調整弁51の流量設定を流量100Kg/hに下げる。
(ii)圧力調整弁32の圧力設定を0.35MPaから0.1MPaに戻す。
(iii)バーナ弁53を開から閉にする。これによりアンモニアガスの供給が停止されるので、ガスバーナ62Aが消火する。なお、このときアンモニアガスの圧力が0.3MPaまで上昇する可能性がある。
(iv)冷却空気弁61を閉から開にする。これにより冷却空気がガスバーナ62Aに送られ、ガスバーナ62Aが冷却される。
(v)遮断弁34を開から閉にし、アンモニアガス燃料用配管設備3へのアンモニアガスの流入を停止する。
(vi)気化器起動弁11を開から閉にし、液体アンモニアの気化を停止する。
なお、ここで、再度、アンモニアガス燃料用配管設備3よりアンモニアガスをガスバーナ62Aに供給してアンモニアガスを燃焼させる場合(ステップS10,NO)、気化器起動弁11を開にしてステップS6に戻る。
また、夜間等においてアンモニア燃焼作業を一定時間行なわない場合、アンモニア流出遮断弁55を開けておいてもよい。そうすることで、アンモニアガス燃料用配管設備3内の圧力が上昇した場合にアンモニアガスを逃がすことができる。(9) Stop operation (step S9)
FIG. 10 is a diagram for explaining the stop operation of the ammonia gas
(I) The flow rate setting of the flow
(Ii) The pressure setting of the
(Iii) Close the
(Iv) The cooling
(V) The
(Vi) The vaporizer start valve 11 is closed from open to stop the vaporization of liquid ammonia.
Here, when ammonia gas is supplied again to the
In addition, when the ammonia combustion operation is not performed for a predetermined time at night or the like, the ammonia
(10)置換操作
図11は、アンモニア燃焼を停止した後、例えば長期使用しない場合等においてアンモニアガス燃料用配管設備3内のアンモニアガスを窒素ガスで置換する場合(ステップS10,YES)の操作を説明する図である。制御部7は、図10の状態から以下の制御を行う(ステップS11)。
(i)遮断弁31を開から閉にする。
(ii)冷却空気弁61を開から閉にする。
(iii)遮断弁54を開から閉にする。(i),(ii),(iii)により、アンモニアガス燃料用配管設備3からのアンモニア流出が防止される。
(iv)ガス燃料配管遮断弁71を閉から開にする。これにより、BOGがガスバーナ62Aに送られる。
(v)バーナ弁53を閉から開にする。
(vi)遮断弁34を閉から開にする。(v),(vi)により、アンモニアガス燃料用配管設備3内が連通する。
(vii)アンモニア流出遮断弁55を閉から開にする。これにより、アンモニアのアンモニアガス吸収部80への流路が確保される。
(viii)パージ配管133のパージ弁36を閉から開にし、アンモニアを窒素ガスで置換する。アンモニアガスはアンモニアガス流出配管151aからアンモニアガス吸収部80へと送出される。このとき、流量計50で1.4kg(2m3に相当)を確認後、アンモニアガス検知器で25ppm以下を確認し、置換完了する。ステップ4の場合は流量計50で窒素ガスの通過量0.7kgを確認したが、ステップS10では流量計で2倍の量とする。それは、アンモニアガスを窒素ガスで完全に置換するためである。(10) Replacement Operation FIG. 11 shows the operation in the case where ammonia gas in the ammonia gas
(I) The
(Ii) The cooling
(Iii) shut off the
(Iv) The gas fuel
(V) Open the
(Vi) Open the
(Vii) Open the ammonia
(Viii) The
以上、本実施形態によると以下の効果を有する。
(1)本実施形態の発電設備1は、燃料を燃焼させるボイラ60と、燃焼によって生成された排ガスに含まれる窒素酸化物を分解する脱硝設備90と、脱硝設備90で使用されるアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給設備2と、アンモニアガス供給設備2と脱硝設備90とを接続する配管130から分岐して、ボイラ60へ接続された、アンモニアガス燃料用配管設備3と、アンモニアガス燃料用配管設備3内のアンモニアガスを、脱硝設備90に設けられたアンモニアガス吸収部80に流出させるアンモニアガス流出配管151aとを備える。
本実施形態によると、アンモニアガス燃料用配管設備3からアンモニアガスをアンモニアガス供給設備2に設けられたアンモニアガス吸収部80内部に流出させることができるので、アンモニアガスの大気中への流出等を防止することができる。
また、アンモニアガスは、アンモニアガス供給設備2のアンモニアガス吸収部80に流出させるので、アンモニアガス吸収部80を共有でき、余分な費用がかからない。As described above, the present embodiment has the following effects.
(1) The
According to the present embodiment, the ammonia gas can be made to flow out of the ammonia gas
Further, since the ammonia gas is made to flow out to the ammonia
(2)本実施形態の発電設備1は、アンモニアガス燃料用配管設備3に、パージガスとして窒素ガスを流入するパージ配管133を備える。
本実施形態によると、窒素ガスでアンモニアガス燃料用配管設備3をパージすることによって、アンモニアガス燃料用配管設備3に存在するアンモニアガスをアンモニアガス吸収部80に送ることができるため、アンモニアガス燃料用配管設備3の分解点検作業等が出来る。(2) The
According to the present embodiment, the ammonia gas present in the ammonia gas
(3)本実施形態の発電設備1において制御部7は、ステップS2及びステップS6において、アンモニアガス供給設備2から脱硝設備90へアンモニアガスを流入する場合のアンモニアガス供給設備2における圧力設定よりも、アンモニアガス供給設備2からアンモニアガス燃料用配管設備3へアンモニアガスを流入する場合の前記アンモニアガス供給設備3における圧力設定を高くする。
これにより、アンモニアガス燃焼時において、アンモニアガスの送圧を高くすることができるので、燃焼に十分なアンモニアガスを送ることができるとともに,バーナ部における十分な噴射圧力を確保できる。(3) In the
Thus, at the time of ammonia gas combustion, the pressure for sending ammonia gas can be increased, so that ammonia gas sufficient for combustion can be sent, and a sufficient injection pressure at the burner portion can be secured.
(4)本実施形態の発電設備1においてアンモニアガス燃料用配管設備3は、上流側と下流側にそれぞれ遮断弁31,54を有する。これらの遮断弁31と54を閉じて窒素ガスでアンモニアガス燃料用配管設備3をパージすることによって、アンモニアガスをアンモニアガス吸収部80に送ることができるので、アンモニアガスの大気中への流出が防止される。
(4) In the
(5)本実施形態の発電設備1は、アンモニアガス以外のガス燃料を供給するガス燃料配管170に接続されたガスバーナ61Eを備える。そして、ガス燃料配管170にアンモニアガス燃料用配管設備3が接続されている。また、ガス燃料配管170におけるアンモニアガス燃料用配管設備3が接続された第1接続部72よりも上流側にガス燃料配管遮断弁71が設けられている。
本実施形態によるとガス燃料配管遮断弁71を閉じることにより、ガス燃料配管170におけるガス燃料配管遮断弁71よりも上流側にアンモニアガスが流入することが防止される。
したがって、アンモニアによる、ガス燃料配管170におけるガス燃料配管遮断弁71よりも上流側及びガス燃料供給部70の侵蝕による劣化、破損が防止される。(5) The
According to the present embodiment, the ammonia gas is prevented from flowing into the
Therefore, the deterioration and damage due to the corrosion of the gas
(6)本実施形態の発電設備1は、ガス燃料以外の石炭等の燃料を燃焼させるバーナを備える混焼発電設備である。したがって、種々の燃料を燃焼させることができる。
(6) The
(7)発電所における発電設備、例えば石炭用の発電設備は、アンモニアガス供給設備及び脱硝設備を備えている。そのような発電設備において、本実施形態のガスバーナ61Eのような、BOGや天然ガス燃焼させるガスバーナが設けられているものもある。
本実施形態によると、そのような既存の発電設備に、アンモニアガス燃料用配管設備3を増設することにより、アンモニアを燃焼させることができる。(7) A power generation facility at a power plant, for example, a power generation facility for coal, includes an ammonia gas supply facility and a denitrification facility. Among such power generation facilities, there are cases where a gas burner for burning BOG or natural gas is provided, such as the gas burner 61E of the present embodiment.
According to the present embodiment, ammonia can be burned by adding the ammonia gas
(8)化石燃料を燃焼させると二酸化炭素が発生する。しかし、本実施形態ではアンモニアガスを燃料として用いることができるので、発電設備からの二酸化炭素の排出量を低減させられる。特に、二酸化炭素排出量の多い石炭を燃料として燃焼させる発電設備に本発明を適用することで、地球温暖化対策の一助となり、より環境に優しい発電設備とすることができる。 (8) Carbon dioxide is generated when fossil fuel is burned. However, in the present embodiment, since ammonia gas can be used as a fuel, the emission amount of carbon dioxide from the power generation facility can be reduced. In particular, by applying the present invention to a power generation facility that burns coal using a large amount of carbon dioxide emissions as a fuel, it can help prevent global warming, and a more environmentally friendly power generation facility can be obtained.
(9)本実施形態では大気圧における液化温度がマイナス33度程度であるアンモニアガスを燃料として用いることができるので、液化および貯蔵は比較的容易であり、液化貯蔵設備が液体水素やLNGに比較し安価ですむ。 (9) In the present embodiment, since ammonia gas having a liquefaction temperature of about -33 degrees at atmospheric pressure can be used as a fuel, liquefaction and storage are relatively easy, and the liquefaction storage facility is compared to liquid hydrogen or LNG. It is cheap.
1 発電設備
2 アンモニアガス供給設備
3 アンモニアガス燃料用配管設備
6 ボイラ
7 制御部
10 貯蔵タンク
11 気化器起動弁
12 気化器圧力調整弁
13 気化器バイパス弁
20 気化器
21 アキュムレータ起動弁
22 アキュムレータ圧力調整弁
23 アキュムレータバイパス弁
30 アキュムレータ
31、33、34、52、54 遮断弁
32 圧力調整弁
36 パージ弁
37 パージ用ガス供給部
40 ヘッダー
50 流量計
51 流量調整弁
53 バーナ弁
55 アンモニア流出遮断弁
60A バーナ
61 冷却空気弁
62A ガスバーナ
70 ガス燃料供給部
71 ガス燃料配管遮断弁
72 第1接続部
80 アンモニアガス吸収部
90 脱硝設備
110、110a、110b、120、120a、120b、130、131、131a、131b、132、140、150、150a、150b 配管
133 パージ配管
151a アンモニアガス流出配管
151b アンモニア供給配管
160 冷却配管
170 ガス燃料配管
Claims (4)
前記燃焼によって生成された排ガスに含まれる窒素酸化物を分解する脱硝設備と、
前記脱硝設備で使用されるアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給設備と、
前記アンモニアガス供給設備と前記脱硝設備とを接続する配管から分岐して、前記ボイラへ接続されたアンモニアガス燃料用配管設備と、
前記アンモニアガス燃料用配管設備内のアンモニアガスを、前記アンモニアガス供給設備に設けられたアンモニアガス吸収部に流出させるアンモニアガス流出配管と、
を備える発電設備。A boiler that burns fuel;
A NOx removal facility for decomposing nitrogen oxides contained in the exhaust gas generated by the combustion;
An ammonia gas supply facility for supplying ammonia gas used in the denitrification facility;
A piping system for ammonia gas fuel branched from a pipe connecting the ammonia gas supply facility and the denitrification facility, and connected to the boiler;
Ammonia gas outflow piping for causing ammonia gas in the ammonia gas fuel piping facility to flow out to an ammonia gas absorbing unit provided in the ammonia gas supply facility;
Power generation equipment equipped with
請求項1に記載の発電設備。The ammonia gas fuel piping system includes a purge pipe for introducing a purge gas other than ammonia gas.
The power generation facility according to claim 1.
前記制御部は、
前記アンモニアガス供給設備から供給されるアンモニアガスの送付先を、前記脱硝設備または前記アンモニアガス燃料用配管設備との間で切換え、
前記アンモニアガス供給設備から前記脱硝設備へアンモニアガスを流入する場合の前記アンモニアガス供給設備における圧力設定よりも、
前記アンモニアガス供給設備から前記アンモニアガス燃料用配管設備へアンモニアガスを流入する場合の前記アンモニアガス供給設備における圧力設定を高くする、
請求項1または2に記載の発電設備。A control unit that controls the operation of the power generation facility;
The control unit
Switching the destination of the ammonia gas supplied from the ammonia gas supply facility between the denitration facility or the ammonia gas fuel piping facility;
More than the pressure setting in the ammonia gas supply facility when ammonia gas flows from the ammonia gas supply facility to the denitrification facility,
Increasing the pressure setting in the ammonia gas supply facility when ammonia gas flows from the ammonia gas supply facility to the ammonia gas fuel piping facility;
The power generation facility according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の発電設備。The ammonia gas fuel piping system has a shutoff valve on the upstream side and the downstream side, respectively.
The power generation facility according to any one of claims 1 to 3.
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