JPH01119330A - ガスタービン排ガスの脱硝方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービンを用いたエネルギーシステムに
おけるガスタービン排ガスの脱硝方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ ガスタービンは、気体を圧縮機により圧縮して温度を上
げ、燃料の燃焼により発生した高温高圧ガスをタービン
中で膨張させることにより、外部へ出力を取り出す気体
原動機である。通常は軸出力として取り出し発電機、機
械などの駆動に用いられる。最近のガスタービンは、高
効率を得るために、最高温度（タービン入口温度）と最
低温度との温度比及び圧縮機圧力比を大きくし、高温化
、高圧力化の傾向がある。また、一般にガスタービンの
排ガスは高温大流量であり、この特性を利用して排ガス
を排ガスボイラに導いて蒸気を発生し蒸気タービンと組
み合わせて高効率な複合サイクル発電システム、あるい
は熱供給も行うトータルエネルギーシステムにガスター
ビンが用いられる。

第３図は、この種のシステムの一部を示した従来技術の
概略説明図である。ガスタービン１に空気を導入して圧
縮し且つ燃焼ガスによりタービンを回転させて、これに
接続する発電機２を駆動する。ガスタービン１から出る
排ガスは、なおかなりの高温を有し、また、ＮＯＸを含
有する。この排ガスは、排ガス通路３を通り、脱硝装置
４を組みこんだ排ガスボイラ５へ導かれ、脱硝と同時に
温度が下げられて煙突Ｂから大気へ放出される。

ところで、ガスタービンは、前述のように高温化、高圧
力比化する傾向とあいまって、一般に起動停止、負荷変
動においてガスタービン出口排ガス温度の変動中が大き
くなる。第４図は、ガスタービン負荷と排ガス温度との
関係図を示し、高負荷になると排ガス温度も高くなる。

−方、排ガス中のＮＯｘを除去するために設置された前
記脱硝装置４は、通常的３００〜４００℃の温度の排ガ
スを脱硝するように設計されている。

排ガス温度がこの温度範囲をこえるときは、排ガス脱硝
用の触媒の耐久性に支障が生じて損傷を誘発し、また、
前記温度範囲に達しないときには脱硝効果を低下させる
。第４図において、ガスタービン負荷がＰ１〜Ｐ２、排
ガス温度がＴ１〜Ｔ２のＡ領域が、脱硝装置４の最適運
用条件であり、もしガスタービンの負荷変動によって、
前記温度範囲をこえる場合には排ガス温度は部分的に高
温となるＢ領域を生ずる。

従って、第３図の従来技術においては、前述のように排
ガスボイラ５の中に脱硝装置４を組み込み、排ガスボイ
ラ５にて排ガスから熱回収することにより、ガスタービ
ン負荷変動による排ガスの温度変化を調整し、脱硝装置
４への排ガス温度が第４図における高温のＢ領域に達す
ることをなくし、また、ＴＩ以下に低下することがない
ようにして排ガスを脱硝している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の、排ガスボイラの中に脱硝装置を
組み込む方式は、排ガス温度の調整を可能にするが、装
置自体が複雑になり、据付及び保守が面倒であり、コス
トの点で問題がある。

本発明は、排ガスボイラの中に脱硝装置を組み込まずに
、それぞれが分離独立した状態で、しかも脱硝装置に入
る排ガスの温度を容易に調整できるようにしたガスター
ビン排ガスの脱硝方法を提供することを目的としている
。

ｃ問題点を解決するための手段］ 本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、発電機を
回転駆動するガスタービンから排出する排ガスを、排ガ
ス通路中にそれぞれ独立して設けた脱硝装置及び排ガス
ボイラに導くと共に、前記ガスタービンと前記脱硝装置
との間の排ガス通路の中に、水とＮＨ３（アンモニア）
を注入することを特徴とするものである。

［作　　　用］ ガスタービンの起動及び停止、負荷変動によりガスター
ビンから排出する排ガス温度が大巾に変動するときに、
ガスタービンと、独立して設けた脱硝装置との間の排ガ
ス通路の中に、ＮＨ３（アンモニア）と共に水を注入す
ることにより、脱硝装置に入る排ガスの高温領域を調整
する。これにより、脱硝装置の触媒の耐久性帯び性能を
高めると共に、複雑な排ガスボイラ中への脱硝装置の組
込方式を採用しないために、据付及び保守も比較的容易
になる。

［実　施　例］ 以下本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例を示し、第３図中で示したも
のと同一のものには同符号を付しである。

ガスタービンｌに空気を導入して圧縮し燃焼ガスにより
タービンを回転させ、これに接続する発電機２を駆動す
る。ガスタービンｌから出る排ガスは、かなりの高温を
有し、また、ＮＯＸを含有する。この排ガスは、排ガス
通路３を通り、脱硝装置７、排ガスボイラ８へ導かれる
が、前記排ガス通路３に水注入管９及びＮＨ３（アンモ
ニア）注入管１０を連結し、前記排ガス通路３内の排ガ
スに水及びガス状ＮＨ３を注入できるようにする。排ガ
スと共にＮＨ３が脱硝装置７の中に入ると、ＮＨ３が触
媒上で還元剤として作用し排ガス中のＮＯＸとの化学反
応により、下式のように環境上無害なＮ２（窒素）とＮ
２０（水蒸気）とに分解する。

４ＮＯ＋４ＮＨ３＋０２→４　Ｎ２　＋　６　Ｎ２０６
ＮＯａ　＋８ＮＨａ→７　Ｎ２　＋１２　Ｎ２０脱硝さ
れた排ガスは、高温を保持しながら排ガスボイラ８へ入
り蒸気を発生させて温度を下げ、煙突６から大気へ放出
される。

ところで、前述のように、ガスタービンｌは、一般に起
動及び停止、負荷変動においてガスタービン出口排ガス
温度の変動中が大きく、一方、脱硝装置７内の触媒の最
適の排ガス処理温度は通常的３００〜４００℃であるこ
とから、排ガス温度がこの温度範囲をこえたときに触媒
の耐久性を損い、脱硝性能を低下させる。

そこで、ガスタービン１の高負荷時において、第４図の
Ｂ領域ように排ガスが部分的に高温になったときに、水
注入管９から排ガス中に水を注入し、該水が気化して蒸
気になる気化熱によって排ガスを冷却する。水の注入制
御は、排ガス温度を検出するか、あるいは、ガスタービ
ン負荷の変動に応じて行うかのいずれの方法も任意に採
用することができる。

又、脱硝装置７及び排ガスボイラ８のそれぞれが分離、
独立して設置されているために、排ガスボイラの中に脱
硝装置を組み込む方式よりも、据付及び保守が比較的容
易である上に、ガスタービンｌと脱硝装置７との間の排
ガス通路３中に、水及びＮＨ３を注入するだけで排ガス
温度を確実に調整することが可能となる。

第２図は他の実施例を示す。一般に還元剤としてのＮＨ
３はボイラ排ガス処理などの場合にはガス状で注入され
ているが、ガス状のために排ガスに対するＮＨ３の理想
的な分散が得られないこともある。このため、第２図に
示すように、水注入管９を、ガスタービン１と脱硝装置
７との間の排ガス通路３に連結し、該水注入管９にＮＨ
３注入管１０を連結する。これにより、まずＮＨ３（ア
ンモニア）を水に溶解させてアンモニア水とし、該アン
モニア水を排ガス中にスプレィ状にして混入させること
によりＮＨ３を均一に分散させることが可能になる。こ
の第２図の実施例においても、第１図の実施例と同様に
排ガス温度を調整することができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、排ガスボイラの中に脱硝装置を組み込
む方式によらない独立して設置された脱硝装置に対して
、その上流側に水を供給してガスタービンの負荷変動に
よる排ガスの高温領域を抑制できるようにしたので、脱
硝装置の耐久性の増大と性能向上を図ると共に、脱硝装
置の据付及び保守が容易になるなどの優れた効果を奏し
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は同前他の
実施例の説明図、第３図は従来技術の説明図、第４図は
ガスタービン負荷と排ガス温度との関係図である。 図中１はガスタービン、２は発電機、３は排ガス通路、
７は脱硝装置、８は排ガスボイラ、９は水注入管、ＩＯ
はＮＨ３注入管を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）発電機を回転駆動するガスタービンから排出する排
   ガスを、排ガス通路中にそれぞれ独立して設けた脱硝装
   置及び排ガスボイラに導くと共に、前記ガスタービンと
   前記脱硝装置との間の排ガス通路の中に、水とＮＨ＿３
   （アンモニア）を注入することを特徴とするガスタービ
   ン排ガスの脱硝方法。