JP3820509B2 - アンモニア注入装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排煙脱硝装置に係り、特に負荷低下時のアンモニア注入量減少によるアンバランスな注入を解消する技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は典型的な排煙脱硝装置の構成を示すブロツク図である。
【０００３】
本図に示すようにボイラや焼却炉は排出する排ガス中にＮＯｘを含み、ＮＯｘ発生源１となる。排ガスはダクト２により脱硝装置の触媒反応器３へ導かれ、脱硝後に煙突４から大気に放出される。脱硝反応はアンモニア接触還元法で行われ、触媒反応器３の上流側で排ガス中にアンモニア分が注入される。アンモニア分はアンモニア水（以下安水と称する）の蒸気５として注入される。
【０００４】
図４は従来のアンモニア注入装置の構成を示すフローチャートである。
【０００５】
本図に示すように安水を安水気化器６で蒸発させて安水蒸気５とし、安水蒸気５の流量をオリフィス７で測定し、コントローラ８で注入量設定値と測定値との偏差を求めて制御量を出力し、制御量により流量制御弁９が注入量を設定値に制御する。流量制御弁９により注入量が設定値に制御された安水蒸気５は安水蒸気配管１０を介して大型のボイラでは十数本のノズルヘッダ１１に分岐され、分散調節弁１２で均等に分散するように調節される。それぞれのノズルヘッダ１１はダクト２内に連通し、一定の孔径のノズル１３が合計で数百個取り付けられノズル１３からダクト２内に安水蒸気５が噴出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術はＮＯｘ発生源１の負荷変化によりＮＯｘ発生量が減少すると、安水蒸気５の注入量が減少しノズル１３からの噴出速度が急激に低下し、そのような状態ではノズル１３における圧力損失が極端に小さくなる。それぞれのノズルヘッダ１１には配管長さや形状の相違により微妙な固有の圧力損失が存在し、安水蒸気５の注入量が減少する前の圧力損失自体が排ガスとの混合を良くするために高速で安水蒸気５を噴出させるノズル１３の圧力損失と比較すれば安水蒸気５の輸送のためのノズルヘッダ１１の圧力損失は格段に小さく計画され、安水蒸気５の注入量減少によりノズルヘッダ１１の圧力損失が減少してもノズル１３の大きい圧力損失から見れば低いレベルにおける変化に過ぎない。安水蒸気５の注入量の減少に伴いノズル１３の圧力損失が急激に小さくなり、ノズルヘッダ１１の圧力損失がノズル１３における圧力損失に対して無視できなくなって影響が大きくなり、ノズルヘッダ１１に流入する安水蒸気５の量が不均一となり各ノズル１３から噴出する量も不均一となるからダクト２内に安水蒸気５を均一に噴出できなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、脱硝負荷低下時のアンモニア注入量減少によるアンバランスな注入を解消することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、排ガスをアンモニア接触還元法により脱硝処理する触媒反応器と、該触媒反応器の上流側の排ガスダクト内に設けられたアンモニア水蒸気を噴出する複数のノズルと、該複数のノズルにアンモニア水蒸気を供給するアンモニア蒸気配管と、該アンモニア水蒸気配管に設けられ前記アンモニア水蒸気の流量を制御する流量制御弁とを備えた排煙脱硝装置において、前記流量制御弁の下流側の前記アンモニア水蒸気配管に水蒸気と空気の一方の気体を供給する気体配管と、前記流量制御弁の下流側の前記アンモニア水蒸気配管の圧力を設定値に維持するように前記気体配管から前記アンモニア水蒸気配管に供給する前記気体の圧力を設定値に制御する減圧弁とを設けることにより達成される。
【０００９】
上記の場合において、前記気体が前記水蒸気のときは、前記流量制御弁の下流側の前記アンモニア水蒸気配管に減圧前の前記水蒸気で加熱するトレース配管を設けることが好ましい。
【００１０】
また、前記気体が前記空気のときは、前記気体配管に減圧後の空気を加熱する空気加熱器を設けることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、ＮＯｘ発生量が減少して安水蒸気の注入量が減少した時に、水蒸気を混合して流量の減少分を補いノズルからの噴出速度を計画した値に保持し注入量減少前の所定圧力損失をノズルに与えることにより、配管系の圧力損失の影響を受けずにダクト内に安水蒸気を均一に噴出できる。
【００１２】
また、水蒸気減圧弁の上流の水蒸気の圧力、飽和温度が安水蒸気へ注入される水蒸気より高いことから、その温度レベルの高い水蒸気により安水蒸気配管が加熱されるので、アンモニア水蒸気と水蒸気との混合気体中の水蒸気が凝縮して体積流量が減少することを防止できる。
【００１３】
そして水蒸気の代わりに空気を安水蒸気に混合することにより、水蒸気源が得られない場合に水蒸気と同等の効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態のアンモニア注入装置の構成を示すフローチャートである。
【００１６】
本発明の特徴は図４に示すアンモニア注入装置の流量制御弁９以降の安水蒸気配管１０に水蒸気を注入する設備を設けたものである。水蒸気は水蒸気配管１４により水蒸気減圧弁１５に導かれ、計画流量時即ち安水蒸気５の注入量が減少する前の流量におけるノズル１３の圧力損失に安水蒸気配管１０及びノズルヘッダ１１の圧力損失とダクト２の静圧力を加えた値より少なくとも高い圧力に減圧される。このうち安水蒸気配管１０、ノズルヘッダ１１の圧力損失、ダクト２の静圧力はノズル１３の圧力損失に比較すれば無視できる値と云える。水蒸気減圧弁１５は自力式或いは現場型の圧力制御計でも良く、安水蒸気５の注入量が減少して安水蒸気配管１０の圧力が低下した場合に設定された圧力を維持するように開度が大きくなり、水蒸気の流量が増加する。減圧された水蒸気はさらに減圧オリフィス１６を経由して安水蒸気配管１０に注入される。減圧オリフィス１６は水蒸気減圧弁１５の不調により多量の水蒸気が流れて安水気化器６へ逆流したりすることを防止するものである。
【００１７】
このようにして負荷変化によりＮＯｘ発生量が減少して安水蒸気５の注入量が減少した時に、安水蒸気５に水蒸気を混合して流量の減少分を補いノズル１３からの噴出速度を計画した値に保持し所定の圧力損失をノズル１３に与えることにより、ダクト２内に安水蒸気５を均一に噴出できる。そして水蒸気減圧弁１５の二次側圧力を一定に制御して、安水蒸気５の注入量減少を水蒸気混合により自動補償できる。
【００１８】
また、安水蒸気５と水蒸気との混合点以降の安水蒸気配管１０及びノズルヘッダ１１を減圧前の水蒸気による水蒸気トレース１７で加熱することにより、安水蒸気と水蒸気との混合気体中の水蒸気が凝縮して体積流量が減少することを防止できる。安水蒸気と水蒸気との混合時にのみ用いる水蒸気トレース１７の水蒸気源をこのアンモニア注入装置内に求めることにより、他の系統の装置から配管で供給する方法に較べて経済的である。
【００１９】
次に本発明の他の形態を説明する。
【００２０】
本実施の形態では図１に示した水蒸気に代わり空気を混合するもので、同様な作用、効果が得られる。
【００２１】
図２は本発明の他の実施の形態のアンモニア注入装置構成を示すフローチャートである。
【００２２】
本図に示すように安水蒸気配管１０に接続する空気配管１８に空気を減圧する空気減圧弁１９、減圧後の空気を加熱する空気加熱器２０を設けたものである。空気加熱器２０は安水蒸気５と空気を混合した後に水分が凝縮しないように飽和凝縮温度以上に加熱するために設けた。空気減圧弁１９の動作は水蒸気減圧弁１５と同様に作動する。本実施の形態では水蒸気源が得られないプラント、或いは水蒸気源が有っても使用が困難な場合、例えば寒冷地のプラントで長い水蒸気配管を要するケースでは凍結の問題が有る場合に有利である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、安水蒸気の注入量が減少した時に、水蒸気を混合して流量の減少分を補い注入量減少前の圧力損失をノズルに与えることにより、配管系の圧力損失の影響を受けずにダクト内に安水蒸気を均一に噴出できる。
【００２４】
そして水蒸気の代わりに空気を安水蒸気に混合することにより、水蒸気源が得られない場合に水蒸気と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のアンモニア注入装置の構成を示すフローチャートである。
【図２】本発明の他の実施の形態のアンモニア注入装置構成を示すフローチャートである。
【図３】典型的な排煙脱硝装置の構成を示すブロツク図である。
【図４】従来のアンモニア注入装置の構成を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ＮＯｘ発生源
２ ダクト
３ 触媒反応器
４ 煙突
５ 安水蒸気
６ 安水気化器
７ オリフィス
８ コントローラ
９ 流量制御弁
１０ 安水蒸気配管
１１ ノズルヘッダ
１２ 分散調節弁
１３ ノズル
１４ 水蒸気配管
１５ 水蒸気減圧弁
１６ 減圧オリフィス
１７ 水蒸気トレース
１８ 空気配管
１９ 空気減圧弁
２０ 空気加熱器

Claims (3)

1. 排ガスをアンモニア接触還元法により脱硝処理する触媒反応器と、該触媒反応器の上流側の排ガスダクト内に設けられたアンモニア水蒸気を噴出する複数のノズルと、該複数のノズルにアンモニア水蒸気を供給するアンモニア水蒸気配管と、該アンモニア水蒸気配管に設けられ前記アンモニア水蒸気の流量を制御する流量制御弁とを備えた排煙脱硝装置において、
   前記流量制御弁の下流側の前記アンモニア水蒸気配管に水蒸気と空気の一方の気体を供給する気体配管と、前記流量制御弁の下流側の前記アンモニア水蒸気配管の圧力を設定値に維持するように前記気体配管から前記アンモニア水蒸気配管に供給する前記気体の圧力を制御する減圧弁とを設けたことを特徴とする排煙脱硝装置。
2. 前記気体が前記水蒸気のときは、前記流量制御弁の下流側の前記アンモニア水蒸気配管に減圧前の前記水蒸気で加熱するトレース配管を設けたことを特徴とする請求項１に記載の排煙脱硝装置。
3. 前記気体が前記空気のときは、前記気体配管に減圧後の空気を加熱する空気加熱器を設けたことを特徴とする請求項１に記載の排煙脱硝装置。

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