JP2004167450A - 脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置 - Google Patents
脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004167450A JP2004167450A JP2002339161A JP2002339161A JP2004167450A JP 2004167450 A JP2004167450 A JP 2004167450A JP 2002339161 A JP2002339161 A JP 2002339161A JP 2002339161 A JP2002339161 A JP 2002339161A JP 2004167450 A JP2004167450 A JP 2004167450A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- ammonia
- gas
- flue
- evaporator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Chimneys And Flues (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
【課題】排ガス循環ファンの必要動力を削減し、プラント効率を向上させることができる、脱硝装置へのNH3 注入装置を提供すること。
【解決手段】排ガス煙道1のガス流れ方向に沿って順次設けられたNH3 注入ノズル10および脱硝触媒層11を備えた脱硝装置の、前記NH3 注入ノズル10の前流に連結された排ガス分岐配管2と、これに循環ファン7を介して連結されたNH3 水の蒸発器8と、蒸発器8にNH3 水を供給するNH3 水配管5と、蒸発器8で発生したNH3 含有ガスを排ガス煙道1のNH3 注入ノズル10に供給するNH3 含有ガス配管4とを有する、脱硝装置へのNH3 注入装置において、蒸発器8に供給するNH3 水を加熱する気−液熱交換器15を設け、排ガス分岐配管2を分岐した二次分岐配管6を気−液熱交換器15のガス入口側に連結したこと。
【選択図】図1
【解決手段】排ガス煙道1のガス流れ方向に沿って順次設けられたNH3 注入ノズル10および脱硝触媒層11を備えた脱硝装置の、前記NH3 注入ノズル10の前流に連結された排ガス分岐配管2と、これに循環ファン7を介して連結されたNH3 水の蒸発器8と、蒸発器8にNH3 水を供給するNH3 水配管5と、蒸発器8で発生したNH3 含有ガスを排ガス煙道1のNH3 注入ノズル10に供給するNH3 含有ガス配管4とを有する、脱硝装置へのNH3 注入装置において、蒸発器8に供給するNH3 水を加熱する気−液熱交換器15を設け、排ガス分岐配管2を分岐した二次分岐配管6を気−液熱交換器15のガス入口側に連結したこと。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置に係り、特に、排ガス循環式のアンモニア注入方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンバインドサイクルプラント等に設置される排煙脱硝装置において、ガスタービン排ガスに含まれる窒素酸化物は、排ガスダクト内に注入される、還元剤としてのアンモニアと充分混合した後、後流の脱硝触媒層に流入し、脱硝触媒の存在下前記アンモニアと接触して還元、分解処理される。
【0003】
近年、液化アンモニアに比べて保管および取扱いが容易なことから、還元剤としてアンモニア水が用いられるケースが多くなっている。アンモニア水からアンモニアガスを得る方法としては、例えば電気ヒータ蒸発方式、排熱回収ボイラから排ガスの一部を分岐して加熱源として用いる排ガス循環方式があり、プラント効率を向上させる観点から、ユーティリティ使用量が比較的少ない排ガス循環方式が好適に採用されている。
【0004】
図5は、従来の、排ガス循環式の脱硝装置へのアンモニア注入装置を示す説明図である。図5において、このアンモニア注入装置3は、例えば排熱回収ボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用されたものであり、前記排ガス煙道1のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズル10および脱硝触媒層11を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズル10の前流に連結された排ガス分岐配管2と、該排ガス分岐配管2に循環ファン7を介して連結されたアンモニア水の蒸発器8と、該蒸発器8にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管5と、前記蒸発器8で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道1のアンモニア注入ノズル10に供給するアンモニア含有ガス4配管とから主として構成されている。9は、アンモニア水配管5に設けられた注入制御弁である。
【0005】
排ガス煙道1から分岐配管2を経て抜き出された排ガスは、アンモニア注入装置3に流入し、循環ファン7の作用を受けて配管機器の圧力損失に打ち勝つ程度まで昇圧された後、アンモニア水蒸発器8へ流入し、ここで、アンモニア水注入制御弁9により流量調整された後、アンモニア水配管5を経て導入され、例えば図示省略したアトマイズ装置によって微粒化されたアンモニア水を加熱、蒸発させ、アンモニアガスが生成する。生成したアンモニアガスは、水蒸気および排ガス等との混合ガスとしてアンモニア含有ガス配管4を経て前記排ガス煙道1のアンモニア注入ノズル10に供給され、該アンモニア注入ノズル10から排ガス煙道1内に注入される。排ガス煙道1内に注入されたアンモニアガスは排ガス中のNOxと混合したのち後流の脱硝触媒層11に流入し、ここで前記NOxを選択的に接触還元、分解して無害化する。
【0006】
しかしながら、上記従来技術では、部分負荷時、起動時等の排ガス温度が低い条件においてはアンモニア水の蒸発に必要な熱量を確保するために、排ガス煙道から抜き出す排ガス量を増加させる必要があることから、循環ファン、配管サイズの大型化およびそれに伴うユーティリティ増加等の問題が生じていた。
【0007】
すなわち、上記従来技術においては、アンモニア水を蒸発させる熱源はあくまでも循環ファンを経て吸引される排ガスであることから、必要アンモニアガス量を確保するためには、ファン容量の決定が設計上重要となってくる。また、近年の傾向として、定格負荷のみならず、部分負荷帯においてもNOx排出規制を遵守しなければならないことから、低温度域を考慮した設計が必要となり、必然的にアンモニア水の蒸発熱量を確保するためにファン容量を増大させる傾向があり、設置上の制約に加え、補機動力、負荷動力も無視できないものとなり、結果としてプラント効率を低下させる要因となっていた。
【特許文献1】特開平05−049856号公報(第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、排ガス抜き出し用の循環ファンの必要経費および動力を削減し、これによってプラント効率を向上させ、しかも立地上の制約を解消することができるコンパクトな、脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
(1)排ガス煙道のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズルおよび脱硝触媒層を備えた脱硝装置の、前記排ガス煙道を流通する排ガスの一部を抜き出し、該排ガスの熱量を利用した蒸発器でアンモニア水を蒸発させ、得られたアンモニア含有ガスを前記アンモニア注入ノズルから排ガス煙道内に噴霧する脱硝装置へのアンモニア注入方法において、前記排ガス煙道から抜出した排ガスの一部を用いて前記蒸発器に導入するアンモニア水を加熱することを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入方法。
(2)前記排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け、前記アンモニア水を加熱した後の排ガスを、前記誘引送風機で吸引し、該誘引送風機の前流側の排ガス煙道に導入することを特徴とする上記(1)に記載の脱硝装置へのアンモニア注入方法。
【0010】
(3)排ガス煙道のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズルおよび脱硝触媒層を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズルの前流に連結された排ガス分岐配管と、該排ガス分岐配管に循環ファンを介して連結されたアンモニア水の蒸発器と、該蒸発器にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管と、前記蒸発器で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道のアンモニア注入ノズルに供給するアンモニア含有ガス配管とを有する脱硝装置へのアンモニア注入装置において、前記蒸発器に供給するアンモニア水を加熱する気−液熱交換器を設け、該気−液熱交換器のガス入口側に前記排ガス分岐配管を分岐した二次分岐配管を連結して前記アンモニア水を加熱するようにしたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入装置。
(4)前記排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け、前記気−液熱交換器のガス出口と、前記排ガス煙道の誘引送風機の前流側とを連結する連結配管を設けたことを特徴とする上記(3)に記載の脱硝装置へのアンモニア注入装置。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例を示す脱硝装置へのアンモニア注入装置の説明図である。図1において、このアンモニア注入装置3は、ガスタービンの排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用したものであり、ガスタービン排ガス煙道1のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズル10および脱硝触媒層11を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズル10の前流に連結された排ガス分岐配管2と、該排ガス分岐配管2に循環ファン7を介して連結されたアンモニア水の蒸発器8と、該蒸発器8にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管5と、前記蒸発器8で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道1のアンモニア注入ノズル10に供給するアンモニア含有ガス配管4とを有し、前記蒸発器8に供給するアンモニア水を加熱する気−液熱交換器15を設け、該気−液熱交換器15のガス入口側に前記排ガス分岐配管2を分岐した二次分岐配管6を連結し、アンモニア水蒸発器8に流入するアンモニア水を前記排ガスによって加熱するようにしたものである。
【0012】
このような構成において、排ガス煙道1から抜き出された排ガスは分岐配管2を経てアンモニア注入装置3に流入し、その一部は、二次分岐配管6を経て気−液熱交換器15に流入し、ここでアンモニア水配管5を経て蒸発器8に導入されるアンモニア水を加熱し、その後、例えば大気に放出されるかまたは図示省略した煙突へと送られる。このとき、気−液熱交換器15で使用される排ガス量は蒸発器8出口のアンモニア含有ガス温度が一定値以上を保つように制御される。
【0013】
一方、排ガス煙道1から抜き出された残りの排ガスは、分岐配管2を流通し、循環ファン7で配管機器の圧力損失に打ち勝つ程度に昇圧された後、アンモニア水蒸発器8に流入し、ここで前記気−液熱交換器15で所定温度に加熱されたアンモニア水をさらに加熱し、蒸発させてアンモニアガスを生成する。生成したアンモニアガスは、水蒸気、排ガス等との混合ガスとして蒸発器8から流出し、アンモニア含有ガス配管4を経て排ガス煙道1の前記アンモニア注入ノズル10に供給され、該アンモニア注入ノズル10から排ガス煙道1内に噴霧される。このとき排ガス循環ファン7の排ガス流量は排ガス流路1内における可燃性ガスとしてのアンモニア濃度が爆発領域以下となるように調整される。
【0014】
本実施例によれば、分岐配管2を更に分岐した二次分岐配管を気−液熱交換器15のガス入口に連結し、前記排ガス煙道1から抜出した排ガスの一部をアンモニア水の加熱源として使用することにより、循環ファン7のサイズを従来技術に比べて小さくすることができるので、その必要動力が半減し、結果としてプラント効率を向上させることができる。また、装置のコンパクト化が図られ、立地上の制約を解消させることができる。
【0015】
また本実施例によれば、特に排ガス温度が低下する部分負荷域において、二次分岐配管を流通する排ガス量の調整のみで対応することができるので、動力使用量を大幅に低減することができる。さらに、循環排ガス流量が低減するので、蒸発器8以降の全ての機器のコンパクト化が図れることから、立地制約の厳しい場合においても本システムによる対応が可能となる。
【0016】
図2および図3を用いて本発明の作用効果をより詳細に説明する。図2は、本発明の作用効果を従来技術と比較して示した説明図であり、計画排ガス温度に対する、循環ファンと気−液熱交換器(加熱器)が分担する希釈(抜き出し)排ガス流量比との関係を示したものである。図2において、本発明方式によれば、排ガス煙道から抜出した排ガスは、アンモニア水を加熱する気−液熱交換器(加熱器)と、アンモニア水を蒸発させる蒸発器とに分割して供給されるので、循環ファンとしては、熱交換器(加熱器)分を除いた循環ファン分に相当する量だけを確保すればよいことから、全ての排ガス量を循環ファンのみで確保する従来技術に比べて、循環ファンのサイズを小さくすることができ、ファン動力を低減することができる。
【0017】
また、図3は、部分負荷運転時におけるアンモニア水流量比と、循環ファンと気−液熱交換器(加熱器)が分担する希釈(抜き出し)排ガス流量比との関係を示したものである。図3において、本発明方式によれば、部分負荷運転時に負荷が増大し、アンモニア流量比を増加させたい場合は、循環ファンの運転はそのままとし、気−液熱交換器(加熱器)への排ガス供給比を増加するだけで必要熱量を確保し、これによって必要アンモニア流量比を確保できることが分かる。従って、循環ファンのサイズを相対的に小さくすることができ、かつファン動力を低減することができる。なお、従来技術においては,必要熱量の確保を全て循環ファンに依存しており、過剰の排ガス量を循環する運転条件が選択されていたことになる。
【0018】
本発明において、二次分岐配管とは、排ガス煙道に連結した排ガス分岐配管をさらに分岐した再分岐配管をいい、気−液熱交換器にアンモニア水の加熱源としての排ガスを導入するための配管をいう。
【0019】
本発明の脱硝装置へのアンモニア注入装置は、ガスタービン排ガス煙道に設けられた脱硝装置、排熱回収ボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置の他、一般的ボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置にも適用することができる。内圧が低いボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用する際は、排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け(既設のものがあればそれを使用)、気−液熱交換器のガス出口と、排ガス煙道の前記誘引送風機の前流側とを連結配管で連結し、前記気−液熱交換器でアンモニア水を加熱した後の排ガスを誘引送風機で吸引し、該誘引送風機の前流側の排ガス煙道に流入させることが好ましい。これによって内圧の低いボイラに適用した場合にも気−液熱交換器への排ガスの流入量を確保してアンモニア水を加熱することができる。
【0020】
図4は、本発明の他の実施例を示す、脱硝装置へのアンモニア注入装置の説明図である。図4において、このアンモニア注入装置3は、内圧の低いボイラ12の排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用したものであり、図1と異なるところは、排ガス煙道の脱硝触媒層11の後流、本実施例ではエアヒータ13の後流に誘引送風機14を設け、気−液熱交換器15のガス出口と、排ガス煙道1の前記誘引送風機14の前流側とを連結する連結配管16を設けた点である。
【0021】
ボイラからの排ガスは、ガスタービン排ガスと比べて内圧が低いことから、その内圧のまま気−液熱交換器15へ導入することは難しいので、熱交換器15側へ排ガスを誘導するために、ボイラの誘引送風機14による吸引排ガス差圧を利用して行うようにしたものである。ボイラ12の排ガス煙道1より抜き出された排ガスは分岐配管2を経てアンモニア注入装置3に流入したのち、2分割され、一方はアンモニア水熱交換器連絡配管としての二次分岐配管6を流通して熱交換器15に流入し、ここでアンモニア水を加熱した後、脱硝触媒11およびエアヒータ13の後流、すなわち誘引送風機14の前流の排ガス煙道1に吸引、導入される。他方、アンモニア水蒸発器連絡配管としての分岐配管2を流通した排ガスは上述した実施例と同様に、循環ファン7を経由し蒸発器8へ送られ、ここで、前記気−液熱交換器15で加熱されたアンモニア水をさらに加熱し、蒸発させたのち、発生したアンモニアガスを伴ってアンモニア注入ノズル10に流入し、該アンモニア注入ノズル10からアンモニアガスを排ガス煙道1内に噴霧する。
【0022】
本実施例においても上記実施例と同様、循環ファン7のサイズを小さくすることができるので、その必要動力が半減し、結果としてプラント効率を向上させることができる。
【0023】
【発明の効果】
本願の請求項1に記載の発明によれば、循環ファンの負担を低減することができるので、全ての排ガスを循環ファンのみで確保するようにした従来技術に比べて、循環ファンのサイズが小さくなり、かつファン動力が低減し、プラント効率が向上する。
本願の請求項2に記載の発明によれば、本発明方法を、内圧の低いボイラ排ガス煙道に設けられた脱硝装置にも適用することもできる。
【0024】
本願の請求項3に記載の発明によれば、循環ファンのサイズをよりコンパクトにすることができ、立地条件が緩和されるとともに、必要動力が低減し、プラント効率が向上する。
本願の請求項4に記載の発明によれば、本発明装置を、内圧の低いボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置にも適用することもできる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、脱硝装置へのアンモニア注入装置の説明図。
【図2】本発明の作用効果を示す図。
【図3】本発明の作用効果を示す図。
【図4】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図5】従来技術を示す説明図。
【符号の説明】
1…排ガス煙道、2…排ガス分岐配管(アンモニア水蒸器気連絡配管)、3…アンモニア注入装置、4…アンモニア含有ガス配管、5…アンモニア水配管、6…二次分岐配管(アンモニア水熱交換器連絡配管)、7…循環ファン、8…アンモニア水蒸発器、9…注入制御弁、10…アンモニア注入ノズル、11…脱硝触媒層、12…ボイラ、13…エアヒータ、14…誘引送風機(IDF)、15…気−液熱交換器(アンモニア水熱交換器)、16…連結配管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置に係り、特に、排ガス循環式のアンモニア注入方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンバインドサイクルプラント等に設置される排煙脱硝装置において、ガスタービン排ガスに含まれる窒素酸化物は、排ガスダクト内に注入される、還元剤としてのアンモニアと充分混合した後、後流の脱硝触媒層に流入し、脱硝触媒の存在下前記アンモニアと接触して還元、分解処理される。
【0003】
近年、液化アンモニアに比べて保管および取扱いが容易なことから、還元剤としてアンモニア水が用いられるケースが多くなっている。アンモニア水からアンモニアガスを得る方法としては、例えば電気ヒータ蒸発方式、排熱回収ボイラから排ガスの一部を分岐して加熱源として用いる排ガス循環方式があり、プラント効率を向上させる観点から、ユーティリティ使用量が比較的少ない排ガス循環方式が好適に採用されている。
【0004】
図5は、従来の、排ガス循環式の脱硝装置へのアンモニア注入装置を示す説明図である。図5において、このアンモニア注入装置3は、例えば排熱回収ボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用されたものであり、前記排ガス煙道1のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズル10および脱硝触媒層11を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズル10の前流に連結された排ガス分岐配管2と、該排ガス分岐配管2に循環ファン7を介して連結されたアンモニア水の蒸発器8と、該蒸発器8にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管5と、前記蒸発器8で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道1のアンモニア注入ノズル10に供給するアンモニア含有ガス4配管とから主として構成されている。9は、アンモニア水配管5に設けられた注入制御弁である。
【0005】
排ガス煙道1から分岐配管2を経て抜き出された排ガスは、アンモニア注入装置3に流入し、循環ファン7の作用を受けて配管機器の圧力損失に打ち勝つ程度まで昇圧された後、アンモニア水蒸発器8へ流入し、ここで、アンモニア水注入制御弁9により流量調整された後、アンモニア水配管5を経て導入され、例えば図示省略したアトマイズ装置によって微粒化されたアンモニア水を加熱、蒸発させ、アンモニアガスが生成する。生成したアンモニアガスは、水蒸気および排ガス等との混合ガスとしてアンモニア含有ガス配管4を経て前記排ガス煙道1のアンモニア注入ノズル10に供給され、該アンモニア注入ノズル10から排ガス煙道1内に注入される。排ガス煙道1内に注入されたアンモニアガスは排ガス中のNOxと混合したのち後流の脱硝触媒層11に流入し、ここで前記NOxを選択的に接触還元、分解して無害化する。
【0006】
しかしながら、上記従来技術では、部分負荷時、起動時等の排ガス温度が低い条件においてはアンモニア水の蒸発に必要な熱量を確保するために、排ガス煙道から抜き出す排ガス量を増加させる必要があることから、循環ファン、配管サイズの大型化およびそれに伴うユーティリティ増加等の問題が生じていた。
【0007】
すなわち、上記従来技術においては、アンモニア水を蒸発させる熱源はあくまでも循環ファンを経て吸引される排ガスであることから、必要アンモニアガス量を確保するためには、ファン容量の決定が設計上重要となってくる。また、近年の傾向として、定格負荷のみならず、部分負荷帯においてもNOx排出規制を遵守しなければならないことから、低温度域を考慮した設計が必要となり、必然的にアンモニア水の蒸発熱量を確保するためにファン容量を増大させる傾向があり、設置上の制約に加え、補機動力、負荷動力も無視できないものとなり、結果としてプラント効率を低下させる要因となっていた。
【特許文献1】特開平05−049856号公報(第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、排ガス抜き出し用の循環ファンの必要経費および動力を削減し、これによってプラント効率を向上させ、しかも立地上の制約を解消することができるコンパクトな、脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
(1)排ガス煙道のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズルおよび脱硝触媒層を備えた脱硝装置の、前記排ガス煙道を流通する排ガスの一部を抜き出し、該排ガスの熱量を利用した蒸発器でアンモニア水を蒸発させ、得られたアンモニア含有ガスを前記アンモニア注入ノズルから排ガス煙道内に噴霧する脱硝装置へのアンモニア注入方法において、前記排ガス煙道から抜出した排ガスの一部を用いて前記蒸発器に導入するアンモニア水を加熱することを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入方法。
(2)前記排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け、前記アンモニア水を加熱した後の排ガスを、前記誘引送風機で吸引し、該誘引送風機の前流側の排ガス煙道に導入することを特徴とする上記(1)に記載の脱硝装置へのアンモニア注入方法。
【0010】
(3)排ガス煙道のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズルおよび脱硝触媒層を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズルの前流に連結された排ガス分岐配管と、該排ガス分岐配管に循環ファンを介して連結されたアンモニア水の蒸発器と、該蒸発器にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管と、前記蒸発器で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道のアンモニア注入ノズルに供給するアンモニア含有ガス配管とを有する脱硝装置へのアンモニア注入装置において、前記蒸発器に供給するアンモニア水を加熱する気−液熱交換器を設け、該気−液熱交換器のガス入口側に前記排ガス分岐配管を分岐した二次分岐配管を連結して前記アンモニア水を加熱するようにしたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入装置。
(4)前記排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け、前記気−液熱交換器のガス出口と、前記排ガス煙道の誘引送風機の前流側とを連結する連結配管を設けたことを特徴とする上記(3)に記載の脱硝装置へのアンモニア注入装置。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例を示す脱硝装置へのアンモニア注入装置の説明図である。図1において、このアンモニア注入装置3は、ガスタービンの排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用したものであり、ガスタービン排ガス煙道1のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズル10および脱硝触媒層11を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズル10の前流に連結された排ガス分岐配管2と、該排ガス分岐配管2に循環ファン7を介して連結されたアンモニア水の蒸発器8と、該蒸発器8にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管5と、前記蒸発器8で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道1のアンモニア注入ノズル10に供給するアンモニア含有ガス配管4とを有し、前記蒸発器8に供給するアンモニア水を加熱する気−液熱交換器15を設け、該気−液熱交換器15のガス入口側に前記排ガス分岐配管2を分岐した二次分岐配管6を連結し、アンモニア水蒸発器8に流入するアンモニア水を前記排ガスによって加熱するようにしたものである。
【0012】
このような構成において、排ガス煙道1から抜き出された排ガスは分岐配管2を経てアンモニア注入装置3に流入し、その一部は、二次分岐配管6を経て気−液熱交換器15に流入し、ここでアンモニア水配管5を経て蒸発器8に導入されるアンモニア水を加熱し、その後、例えば大気に放出されるかまたは図示省略した煙突へと送られる。このとき、気−液熱交換器15で使用される排ガス量は蒸発器8出口のアンモニア含有ガス温度が一定値以上を保つように制御される。
【0013】
一方、排ガス煙道1から抜き出された残りの排ガスは、分岐配管2を流通し、循環ファン7で配管機器の圧力損失に打ち勝つ程度に昇圧された後、アンモニア水蒸発器8に流入し、ここで前記気−液熱交換器15で所定温度に加熱されたアンモニア水をさらに加熱し、蒸発させてアンモニアガスを生成する。生成したアンモニアガスは、水蒸気、排ガス等との混合ガスとして蒸発器8から流出し、アンモニア含有ガス配管4を経て排ガス煙道1の前記アンモニア注入ノズル10に供給され、該アンモニア注入ノズル10から排ガス煙道1内に噴霧される。このとき排ガス循環ファン7の排ガス流量は排ガス流路1内における可燃性ガスとしてのアンモニア濃度が爆発領域以下となるように調整される。
【0014】
本実施例によれば、分岐配管2を更に分岐した二次分岐配管を気−液熱交換器15のガス入口に連結し、前記排ガス煙道1から抜出した排ガスの一部をアンモニア水の加熱源として使用することにより、循環ファン7のサイズを従来技術に比べて小さくすることができるので、その必要動力が半減し、結果としてプラント効率を向上させることができる。また、装置のコンパクト化が図られ、立地上の制約を解消させることができる。
【0015】
また本実施例によれば、特に排ガス温度が低下する部分負荷域において、二次分岐配管を流通する排ガス量の調整のみで対応することができるので、動力使用量を大幅に低減することができる。さらに、循環排ガス流量が低減するので、蒸発器8以降の全ての機器のコンパクト化が図れることから、立地制約の厳しい場合においても本システムによる対応が可能となる。
【0016】
図2および図3を用いて本発明の作用効果をより詳細に説明する。図2は、本発明の作用効果を従来技術と比較して示した説明図であり、計画排ガス温度に対する、循環ファンと気−液熱交換器(加熱器)が分担する希釈(抜き出し)排ガス流量比との関係を示したものである。図2において、本発明方式によれば、排ガス煙道から抜出した排ガスは、アンモニア水を加熱する気−液熱交換器(加熱器)と、アンモニア水を蒸発させる蒸発器とに分割して供給されるので、循環ファンとしては、熱交換器(加熱器)分を除いた循環ファン分に相当する量だけを確保すればよいことから、全ての排ガス量を循環ファンのみで確保する従来技術に比べて、循環ファンのサイズを小さくすることができ、ファン動力を低減することができる。
【0017】
また、図3は、部分負荷運転時におけるアンモニア水流量比と、循環ファンと気−液熱交換器(加熱器)が分担する希釈(抜き出し)排ガス流量比との関係を示したものである。図3において、本発明方式によれば、部分負荷運転時に負荷が増大し、アンモニア流量比を増加させたい場合は、循環ファンの運転はそのままとし、気−液熱交換器(加熱器)への排ガス供給比を増加するだけで必要熱量を確保し、これによって必要アンモニア流量比を確保できることが分かる。従って、循環ファンのサイズを相対的に小さくすることができ、かつファン動力を低減することができる。なお、従来技術においては,必要熱量の確保を全て循環ファンに依存しており、過剰の排ガス量を循環する運転条件が選択されていたことになる。
【0018】
本発明において、二次分岐配管とは、排ガス煙道に連結した排ガス分岐配管をさらに分岐した再分岐配管をいい、気−液熱交換器にアンモニア水の加熱源としての排ガスを導入するための配管をいう。
【0019】
本発明の脱硝装置へのアンモニア注入装置は、ガスタービン排ガス煙道に設けられた脱硝装置、排熱回収ボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置の他、一般的ボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置にも適用することができる。内圧が低いボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用する際は、排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け(既設のものがあればそれを使用)、気−液熱交換器のガス出口と、排ガス煙道の前記誘引送風機の前流側とを連結配管で連結し、前記気−液熱交換器でアンモニア水を加熱した後の排ガスを誘引送風機で吸引し、該誘引送風機の前流側の排ガス煙道に流入させることが好ましい。これによって内圧の低いボイラに適用した場合にも気−液熱交換器への排ガスの流入量を確保してアンモニア水を加熱することができる。
【0020】
図4は、本発明の他の実施例を示す、脱硝装置へのアンモニア注入装置の説明図である。図4において、このアンモニア注入装置3は、内圧の低いボイラ12の排ガス煙道に設けられた脱硝装置に適用したものであり、図1と異なるところは、排ガス煙道の脱硝触媒層11の後流、本実施例ではエアヒータ13の後流に誘引送風機14を設け、気−液熱交換器15のガス出口と、排ガス煙道1の前記誘引送風機14の前流側とを連結する連結配管16を設けた点である。
【0021】
ボイラからの排ガスは、ガスタービン排ガスと比べて内圧が低いことから、その内圧のまま気−液熱交換器15へ導入することは難しいので、熱交換器15側へ排ガスを誘導するために、ボイラの誘引送風機14による吸引排ガス差圧を利用して行うようにしたものである。ボイラ12の排ガス煙道1より抜き出された排ガスは分岐配管2を経てアンモニア注入装置3に流入したのち、2分割され、一方はアンモニア水熱交換器連絡配管としての二次分岐配管6を流通して熱交換器15に流入し、ここでアンモニア水を加熱した後、脱硝触媒11およびエアヒータ13の後流、すなわち誘引送風機14の前流の排ガス煙道1に吸引、導入される。他方、アンモニア水蒸発器連絡配管としての分岐配管2を流通した排ガスは上述した実施例と同様に、循環ファン7を経由し蒸発器8へ送られ、ここで、前記気−液熱交換器15で加熱されたアンモニア水をさらに加熱し、蒸発させたのち、発生したアンモニアガスを伴ってアンモニア注入ノズル10に流入し、該アンモニア注入ノズル10からアンモニアガスを排ガス煙道1内に噴霧する。
【0022】
本実施例においても上記実施例と同様、循環ファン7のサイズを小さくすることができるので、その必要動力が半減し、結果としてプラント効率を向上させることができる。
【0023】
【発明の効果】
本願の請求項1に記載の発明によれば、循環ファンの負担を低減することができるので、全ての排ガスを循環ファンのみで確保するようにした従来技術に比べて、循環ファンのサイズが小さくなり、かつファン動力が低減し、プラント効率が向上する。
本願の請求項2に記載の発明によれば、本発明方法を、内圧の低いボイラ排ガス煙道に設けられた脱硝装置にも適用することもできる。
【0024】
本願の請求項3に記載の発明によれば、循環ファンのサイズをよりコンパクトにすることができ、立地条件が緩和されるとともに、必要動力が低減し、プラント効率が向上する。
本願の請求項4に記載の発明によれば、本発明装置を、内圧の低いボイラの排ガス煙道に設けられた脱硝装置にも適用することもできる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、脱硝装置へのアンモニア注入装置の説明図。
【図2】本発明の作用効果を示す図。
【図3】本発明の作用効果を示す図。
【図4】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図5】従来技術を示す説明図。
【符号の説明】
1…排ガス煙道、2…排ガス分岐配管(アンモニア水蒸器気連絡配管)、3…アンモニア注入装置、4…アンモニア含有ガス配管、5…アンモニア水配管、6…二次分岐配管(アンモニア水熱交換器連絡配管)、7…循環ファン、8…アンモニア水蒸発器、9…注入制御弁、10…アンモニア注入ノズル、11…脱硝触媒層、12…ボイラ、13…エアヒータ、14…誘引送風機(IDF)、15…気−液熱交換器(アンモニア水熱交換器)、16…連結配管。
Claims (4)
- 排ガス煙道のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズルおよび脱硝触媒層を備えた脱硝装置の、前記排ガス煙道を流通する排ガスの一部を抜き出し、該排ガスの熱量を利用した蒸発器でアンモニア水を蒸発させ、得られたアンモニア含有ガスを前記アンモニア注入ノズルから排ガス煙道内に噴霧する脱硝装置へのアンモニア注入方法において、前記排ガス煙道から抜出した排ガスの一部を用いて前記蒸発器に導入するアンモニア水を加熱することを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入方法。
- 前記排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け、前記アンモニア水を加熱した後の排ガスを、前記誘引送風機で吸引し、該誘引送風機の前流側の排ガス煙道に導入することを特徴とする請求項1に記載の脱硝装置へのアンモニア注入方法。
- 排ガス煙道のガス流れ方向に沿って順次設けられたアンモニア注入ノズルおよび脱硝触媒層を備えた脱硝装置の、前記アンモニア注入ノズルの前流に連結された排ガス分岐配管と、該排ガス分岐配管に循環ファンを介して連結されたアンモニア水の蒸発器と、該蒸発器にアンモニア源としてアンモニア水を供給するアンモニア水配管と、前記蒸発器で発生したアンモニア含有ガスを前記排ガス煙道のアンモニア注入ノズルに供給するアンモニア含有ガス配管とを有する脱硝装置へのアンモニア注入装置において、前記蒸発器に供給するアンモニア水を加熱する気−液熱交換器を設け、該気−液熱交換器のガス入口側に前記排ガス分岐配管を分岐した二次分岐配管を連結して前記アンモニア水を加熱するようにしたことを特徴とする脱硝装置へのアンモニア注入装置。
- 前記排ガス煙道の脱硝触媒層の後流に誘引送風機を設け、前記気−液熱交換器のガス出口と、前記排ガス煙道の誘引送風機の前流側とを連結する連結配管を設けたことを特徴とする請求項3に記載の脱硝装置へのアンモニア注入装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002339161A JP2004167450A (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | 脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002339161A JP2004167450A (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | 脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004167450A true JP2004167450A (ja) | 2004-06-17 |
Family
ID=32702181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002339161A Pending JP2004167450A (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | 脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004167450A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006061912A1 (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | 排煙脱硝装置と排煙脱硝方法 |
JP2007307477A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Babcock Hitachi Kk | 排熱回収ボイラ用のアンモニア注入装置と方法 |
CN102743889A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-24 | 北京中新国能环保科技有限公司 | 用于烟气脱硝的液氨蒸发器及液氨蒸发*** |
CN107044650A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-08-15 | 国网安徽省电力公司电力科学研究院 | 一种火电厂液氨脱硝汽轮机联合节能循环*** |
JP2019143495A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 脱硝装置及びこれを備えた排熱回収ボイラ、ガスタービン複合発電プラント並びに脱硝方法 |
CN113769582A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-10 | 安徽金森源环保工程有限公司 | 一种窑炉脱硝用氨水蒸发器装置 |
-
2002
- 2002-11-22 JP JP2002339161A patent/JP2004167450A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006061912A1 (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | 排煙脱硝装置と排煙脱硝方法 |
US7722844B2 (en) | 2004-12-10 | 2010-05-25 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Exhaust smoke denitrating apparatus and method of exhaust smoke denitration |
JP2007307477A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Babcock Hitachi Kk | 排熱回収ボイラ用のアンモニア注入装置と方法 |
CN102743889A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-24 | 北京中新国能环保科技有限公司 | 用于烟气脱硝的液氨蒸发器及液氨蒸发*** |
CN102743889B (zh) * | 2012-07-19 | 2014-03-12 | 北京中新国能环保科技有限公司 | 用于烟气脱硝的液氨蒸发器及液氨蒸发*** |
CN107044650A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-08-15 | 国网安徽省电力公司电力科学研究院 | 一种火电厂液氨脱硝汽轮机联合节能循环*** |
CN107044650B (zh) * | 2017-02-06 | 2023-04-04 | 国网安徽省电力公司电力科学研究院 | 一种火电厂液氨脱硝汽轮机联合节能循环*** |
JP2019143495A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 脱硝装置及びこれを備えた排熱回収ボイラ、ガスタービン複合発電プラント並びに脱硝方法 |
US11530628B2 (en) | 2018-02-16 | 2022-12-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Denitration device, heat recovery steam generator having the same, gas turbine combined cycle power plant and method of denitration |
CN113769582A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-10 | 安徽金森源环保工程有限公司 | 一种窑炉脱硝用氨水蒸发器装置 |
CN113769582B (zh) * | 2021-10-26 | 2024-04-16 | 安徽金森源环保工程有限公司 | 一种窑炉脱硝用氨水蒸发器装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4353207A (en) | Apparatus for removing NOx and for providing better plant efficiency in simple cycle combustion turbine plants | |
US20130074482A1 (en) | Extraction of hot gas for reagent vaporization and other heated gas systems | |
US8479489B2 (en) | Turbine exhaust recirculation | |
US7976800B1 (en) | Integrated exhaust gas cooling system and method | |
US7588440B2 (en) | Carrier air heating system for SCR | |
JP2011038511A (ja) | アンモニア噴射システム | |
JPH06154552A (ja) | 煙道ガス中のNOxを還元するために煙道ガスエネルギーを使用して還元剤水溶液を気化させる方法 | |
JP2009270753A (ja) | 酸素燃焼ボイラシステム,微粉炭燃焼ボイラの改造方法,酸素燃焼ボイラシステムの制御装置及びその制御方法 | |
JP2009108848A (ja) | ターボ機械の排ガスを再循環させるためのシステム | |
JPS644051B2 (ja) | ||
JP7227827B2 (ja) | 燃焼装置 | |
US20120102913A1 (en) | Apparatus for reducing emissions and method of assembly | |
CN112007507A (zh) | 火力发电厂的废气处理装置 | |
US7722844B2 (en) | Exhaust smoke denitrating apparatus and method of exhaust smoke denitration | |
JP2017044208A (ja) | 発電プラントにおける排出物処理システム及び方法 | |
US6315969B1 (en) | Gas re-circulation selective catalytic reduction system with heat trace | |
KR20220037100A (ko) | 오염물질 처리장치 | |
JP2002506165A (ja) | ガス・蒸気複合タービン設備とその運転方法 | |
JP2004167450A (ja) | 脱硝装置へのアンモニア注入方法および装置 | |
JP2004068659A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
US20120102951A1 (en) | Apparatus for reducing emissions and method of assembly | |
EP3073096B1 (en) | Advanced humid air turbine system and exhaust gas treatment system | |
JP2004218938A (ja) | 脱硝装置用アンモニア水気化装置 | |
JP3354756B2 (ja) | 脱硝装置用還元剤注入装置 | |
JP2955136B2 (ja) | 排熱回収ボイラ装置 |