JPH0258598A

JPH0258598A - 石炭ガス化燃料の低ＮＯｘ化処理方法

Info

Publication number: JPH0258598A
Application number: JP20955988A
Authority: JP
Inventors: Toshio Abe; 俊夫阿部; Mikio Sato; 幹夫佐藤
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1990-02-27
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JP2587469B2

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）本発明は石炭ガス化燃料の低ＮＯｘ化処理方法に関する
。更に詳述すると、本発明は石炭ガス化燃料に不純物と
して含まれるアンモニアを乾式で連続的に除去する方法
に関する。

（従来の技術）近年、高効率で環境保全性に優れた石炭利用新技術とし
て石炭ガス化複合発電が国内外において注目されている
０石炭ガス化複合発電とは石炭をガス化炉でガス化し、
これをガス精製装置により脱硫、脱塵した後、ガスター
ビン燃焼器で燃焼させることによりガスタービンで発電
すると同時にその排熱で蒸気を発生させて蒸気タービン
でも発電する方式である。

ところで、このようなガスタービン等の燃焼にあっては
、窒素酸化物ＮＯｘの生成を伴うが、窒素酸化物は光化
学スモッグなどの原因となる環境汚染物質であるため、
環境に放出できる量・濃度は厳しく規制されている。

そこで、従来のＮＯｘ防止対策としてはＮＯｘの発生を
抑える燃焼技術の採用、燃焼排ガス中のＮＯｘを除去す
る脱硝技術の採用が一般的である。

しかし、燃料自体が問題とされることは従来なく、また
燃料自体にＮｏにの原因となるアンモニアが問題となる
程合まれることもなかっな。

ところが、石炭をガス化炉でガス化する時、石炭中の窒
素分の一部がアンモニア（ＮＨ３）に転換するため、石
炭ガス化燃料中にはＮＨ３が不純物として含まれること
になる。ＮＨ３は水に吸収されやすいため、ガス精製を
スクラバーなどの湿式方法で行う場合にはＮＨ３は容易
に除去される。

しかしながらその場合には石炭ガス化燃料の温度が下が
るため、石炭ガス化複合発電システムにおける熱効率が
低下する。このなめ、石炭ガス化複合発電システムにお
けるガス精製はドライ（乾式）状態で行う方法が要望さ
れる。しかし、その場合には石炭ガス化炉内で生成され
たＮＨ３はほとんどそのままの濃度でガスタービン燃焼
器に供給されることとなる。そして、この燃料中に含ま
れるＮＨ３は燃焼の過程で容易に窒素酸化物（ＮＯｘ）
に転換する。

石炭カス化炉内で生成されるアンモニア濃度は石炭種や
ガス化条件によって異なるが数百ｐｐｌから数千Ｉ）Ｉ
）ｌとされ、ガスタービン燃焼器で発生ずるＮＯｘのう
ちＮＨ３に起因するＮＯｘの占める割合は高い、このた
め石炭ガス化燃料中のＮＨ８に起因する窒素酸化物を低
減させるための石炭ガス化複合発電システムにおける低
ＮＯｘ化技術が必要とされている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、石炭ガス化燃料は通常の気体燃料に比べ
極めて低カロリー（２０００ｋｃａ　ｌ以下）で燃え難
いガスである上にガスタービン燃焼器での燃焼は火炎伝
播速度を上回る速度で燃料が流れるため益々着火し難く
火炎安定性に欠ける燃焼条件にある。このため、ガスタ
ービン燃焼器において燃料中のＮＨ３に起因する窒素酸
化物を低減させるための燃焼技術を確立することはとて
も難度が高く現在鋭意研究開発が進められているが未だ
実現するに至っていない、また、燃焼排ガス中のＮ。

Ｘを除去する方法として一般的なアンモニア注入による
触媒式排煙脱硝装置は既に確立した技術であると言える
が、高価な触媒を使用すると共に約３万時間毎に触媒を
交換しなければならないことから、石炭ガス化複合発電
システムに設置することはシステムの運転の上からも経
済的にも大きな負担となる。

そこで本発明は燃料自体の改善、即ち石炭ガス化燃料の
低ＮＯｘ化処理方法を提供することを目的とする。具体
的には、石炭ガス化燃料中のアンモニアを乾式で連続的
に除去する方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するため、本発明の石炭ガス化燃料の
低ＮＯｘ化処理は、石炭ガス化炉を出てガスタービン燃
焼器に供給する前の冷却された石炭ガス化燃料中に、酸
素あるいは酸素を含む気体若しくは蒸発して酸素ガスを
生ずる化合物を注入し混合拡散し、その後反応温度以上
に加熱して分解反応させてから前記ガスタービン燃焼器
に供給するするようにしている。

また、本発明の石炭ガス化燃料の低ＮＯｘ化処理は、石
炭ガス化炉を出てガスタービン燃焼器に供給する前の冷
却された石炭ガス化燃料中に、酸素あるいは酸素を含む
気体若しくは蒸発して酸素ガスを生ずる化合物と共に窒
素酸化物を注入し混合拡散し、その後反応温度以上に加
熱して分解反応させてから前記ガスタービン燃焼器に供
給するようにしている。

本発明において、酸素を含む気体としては例えば空気が
一最的であるがこれに限定されるものではなく、燃料成
分ないし燃焼に悪影響を与えないものであれば酸素を含
む全ての気体が使用可能である。また、蒸発して酸素を
生ずる化合物としてはｉｔ化水素水などが含まれる。尚
、本明細書において特に断りがない限り、酸素と表現す
る場合には、酸素を含む気体若しくは蒸発して酸素ガス
を生ずる化合物から得られる酸素を含む。

また窒素酸化物としてはＮｏ、Ｎ２０．ＮＯ２などが好
適である。この窒素酸化物の注入はアンモニアの分解の
下限温度を引下げる。

これら注入気体の量はアンモニアに対する酸素濃度の比
０２／ＮＨ３において１〜３の範囲であるとか好ましく
、アンモニアに対する窒素酸化物−度の比はＮ　Ｏ／　
Ｎ　Ｈｓは０．５〜１の範囲であることが好ましい、０
２　／ＮＨａ比は１より大きいとアンモニアの分解には
効果的であるが３を越えると生成ＮＯ量が無視できない
程度に増大し、全体として低ＮＯｘ化に効果がなくなる
からである。また、１未満であると多くのアンモニアが
分解されずに残ってしまう。

また、上述の濃度比の酸素注入と同時にＮＯｘを注入す
るとＮＨ３を分解する下限温度を低下させる効果がある
が、Ｎ　Ｏｘ　／　Ｎ　Ｈａ比が０．５未満であるとそ
の効果は少なく、１を越えると残存Ｎｏｎが無視できな
い量となる。

また、本発明において、微量の酸素等を含む石炭ガス化
燃料は、好ましくはガスタービン燃焼器力燃焼室に沿っ
て微量の酸素等を注入した石炭ガス化燃料を導入し、燃
焼室の熱を利用して加熱する。また、ガスタービン燃焼
器の排気口に熱交換器を設置し、燃焼ガスの熱を利用し
て加熱することも好適な実施の一例であるし、ガスター
ビンからの排ガスと熱交換し、微量の酸素等を注入した
石炭ガス化燃料を加熱することも好ましい、更に本発明
は、微量の酸素等を注入した石炭ガス化燃料をガスター
ビン燃焼器内の再循環流内に噴射し、該循環流内で分解
反応を進めることを特徴とする。

（作用）したがって、石炭ガス化燃料中のＮＨ３は酸素および窒
素酸化物と反応して窒素（Ｎ２）と水（Ｎ２０）に分解
される。

すなわち、石炭ガス化燃料中のＮＨ３は、当該燃料中に
反応温度より比較的低温の時に注入されて均一に拡散さ
れたＯ２によって、ＨＣＮやＣＮおよびＮＨｉ　（ＮＨ
２、ＮＨなど）に分解され、その後一部は０２と反応し
てＮＯを生成したり、Ｎ２に還元される。

本発明はＮＨ３の０２による分解とその反応過程に伴う
ＮｏのＮＨ３との反応を利用して石炭ガス化燃料中のＮ
Ｈ３の分解を図る。この反応は気相で行われるため触媒
を必要としない、　また、０２の共存下でのみＮＨ３と
Ｎｏの反応がおこなわれるのであるから、窒素酸化物と
共に酸素を混合して石炭ガス化燃料中に注入すればＮＨ
３は０２および窒素酸化物によって分解される。また、
注入する酸素および窒素酸化物は石炭ガス化燃料中のＮ
Ｈ３濃度の最大数倍程度の微量のな−め石炭ガス化燃料
の他の組成変化に及ぼす影響は問題にならないほど僅か
である。

（実施例）以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

まず、第１１図に本発明を実施する石炭ガス化複合発電
システムの概要を示す、該図において、１は石炭ガス化
炉、２は石炭ガス化燃料を脱硫・脱塵処理可能な温度ま
で冷却するガス冷却器・熱交換器、３は石炭ガス化燃料
中に含まれるチャー（すす）を捕集するサイクロン集塵
器、４は石炭ガス化燃料中の１−１２３やサイクロン３
で捕集しきれなかったチャー等を除去するクリーンアッ
プ（脱硫・脱！！り装置、５はガスタービン設備、６は
蒸気タービン設備、７はガスタービン燃焼器９に供給す
る前の石炭ガス化燃料に所望濃度比の酸素等を微量注入
するための酸素注入手段である。

また、ガスタービン設（ｉｌｉ５は微量の酸素等を注入
した石炭ガス化燃料を反応温度以上に加熱する加熱手段
８、ガスタービン用燃焼器９及びガスタービン］０を含
む。

尚、石炭ガス化炉１とガス冷却器２とは一般に一体的に
構成されるなめ、ガス冷却器２を含めて石炭ガス化炉と
呼ぶことが多い、そこで、本明細書においては、石炭ガ
ス化炉を出てガスタービン燃焼器に供給する前の冷却さ
れた石炭ガス化燃料とは、第１１図のシステムにおいて
、ガス冷却器２以降で加熱手段８までの石炭ガス化燃料
供給系を流れるガスを意味する。

したがって、該システムにおいて、石炭ガス化炉１を出
た後の石炭ガス化燃料は、脱硫・脱塵装置４で取扱える
程度の温度でかつ可能な限り高い温度、通常４００℃程
度まで冷却されており、Ｎ［１３の分解反応温度（７０
０″Ｃ）よりもはるかに低い、このため酸素等を注入し
ても反応しない。

石炭ガス化燃料への微量の酸素の注入は、本実施例の場
合、Ｈ２Ｓやチャー等が除去された後の工程において、
石炭ガス化燃利供給系の配管内に突出させたノズル等を
使用して行なわれる。しかしながら、酸素等の注入は石
炭ガス化炉のガス冷却器２とガスタービン燃焼器９との
間であれば、どこででも注入可能である０本実施例の場
合、注入酸素として空気が使用されている。空気は石炭
ガス化燃料中に噴射されると、未反応のまま拡散し、均
一な混合状態となる。その後、微量の酸素等を含む石炭
ガス化ガスは加熱手段８において加熱され反応温度に達
する。従って、石炭ガス化燃料と酸素とは可能な限り均
一に混合された状態において反応を開始する。

尚、注入する酸素として過酸化水素水等の液体を使用す
る場合、気化熱によって冷却されるため拡散がある程度
進まなければ反応温度に達しない。

しかも、霧滴状で噴射されるため貫通力が強く拡散性が
良好である。

次いで、第１０図（Ａ）〜（Ｄ＞に微量の酸素等を注入
した石炭ガス化燃料（以後、酸素注入燃料とも言う）を
反応温度以上に加熱する手段の一例を示す、まず、第１
０図（Ａ）、（Ａ）’に、ガスタービン燃焼器９の燃焼
室の熱を利用して酸素注入燃料を加熱する方法を示す、
この加熱手段８は、多数の反応管１１を内ケーシング板
１１ａで連結して燃焼室を画成するライナー２７を形成
する一方、このライナー２７の周囲を空気案内筒１２で
包囲すると共に更にその外部を外ケーシング１３で囲繞
し、反応管１１の先＠側を燃料ノズル１４に基端側を石
炭ガス化燃料供給系に夫々接続し、４００°Ｃ程度の酸
素注入燃料を反応ｇＩＩ内に導入して燃焼室の熱を利用
して反応温度である７００°Ｃ以上に加熱し、燃料ノズ
ル１４から燃焼室内へ噴射するまでにＮト（３を分解す
るようにしたものである。また、燃焼用空気は、外ケー
シング１３内に導入された庚、空気案内筒１２に沿って
ライナー２７の周囲を遭遇して一部がスワラ−２５へ供
給され、加温された後燃焼室２６内へ旋回噴射され、一
部が内ケーシング板１１ａの穴から二次空気として燃焼
室２６内へ供給される。

尚、図中、符号１５は集合管である。

また、池の実施例として第１０図（Ｂ）にガスタービン
燃焼器から吐出される燃焼ガスの熱を利用して酸素注入
燃料を反応温度以上に加熱する例を示す、この実施例に
よると、ガスタービン燃焼器９の出口に熱交換器１６を
設置する一方、該熱交換器１６の入口側に石炭ガス化燃
料供給系を接続すると共に出口側をガスタービン燃焼器
９の入口に流路１７を以て接続し、燃料供給系から導入
される４００°Ｃ程度の酸素注入燃料をガスタービン１
０へ向かう燃焼ガスと熱交換して反応温度以上に加熱し
、熱交換器１６内でＮＨ３の分解反応を進めるようにし
たものである。一方、燃焼用空気はライナー２７とこれ
を囲繞するケーシング１８との間で構成される空気室１
９に導入され、部がスワラ−２５を通じて反応後の石炭
ガス化燃料と共に燃焼室２６内へ旋回噴射され、一部が
ライナー２７に穿孔された噴射孔２０を通じて二次空気
として噴射される。尚、符号１７は高温ガス配管である
。

また、第１Ｏ図（Ｃ）にガスタービン１０から排出され
る高温排ガスを利用して酸素注入燃料を反応温度以上に
加熱する例を示す、複合発電システムによると、ガスタ
ービン１０から排出される排ガスは更に蒸気タービン６
の熱源として利用されるため、相当の熱例えば少なくと
も酸素注入燃料のＮト【３分解反応温度以上の７００〜
８００℃程度の熱を保有している。そこで、タービン２
０の排気系の途中に熱交換器２１を股１し、該熱交換器
２１に石炭ガス化燃料供給系を接続して酸素注入燃料を
排ガスとの間で熱交換させ、反応温度以上に加熱した後
ガス−タービン燃焼器９へ供給するようにしている。尚
、酸素注入燃料は反応温度例えば７００℃（微量のＮＯ
を同時に注入する場合には６００℃）程度以上に加熱す
る必要があるので、蒸気タービン６の熱サイクル側と熱
交換する前の排ガスとの間で熱交換することが好ましいまた、第１０図（Ｄ）にガスタービン燃焼器内の燃焼ガ
スの流れによって酸素注入燃料が受ける熱をコントロー
ルして反応温度以上に加熱する方法を示す、この方法は
、ライナー２７に設けた大きな穴２２から燃焼室２６内
へ大量の二次エア及び必要あれば三次エアを供給すると
共に、それらよりも上流側において燃焼室２６内に酸素
注入燃料をライナー２７に沿って旋回噴射させ、燃焼室
中央の適量な０２ａ度領域（燃焼領域）２３の周辺に渦
を巻くように形成される再循環流２４に乗せるようにし
たものである。このとき、再循環流２４にのった酸素注
入燃料は、空気量が極めて少ないため燃焼しないが、燃
焼領域２３からの輻射熱を受けて加熱され７００℃以上
に温まりＮＨ３の分解反応だけを進める。

尚、酸素注入燃料の加熱手段としては、上述のもめに限
定されるものではなく、要は反応温度以上のない温度領
域で微量の酸素等を混入して均一に拡散させ、それを反
応温度以上に加熱して反応温度を進めるようにすればよ
いのであるから、ヒータやその他の熱源を別途設置して
も可能である。

以下、ＮＨ３の分解について説明する。

（１）酸素（０２）によるＮＨ３の分解第１図は石炭ガ
ス化燃料中のＮＨ３濃度が１０００１）Ｉｌｌ−Ｖにお
いてガス温度が１０００℃に達した時の注入０２濃度と
反応時間０．ｌ５ｅＣ後のＮＨ３濃度の関係を示す０図
より、０２濃度が１５００ρｐｉ以上あれば石炭ガス化
燃料中のＮＨ３濃度は１０００ρｐｉから１　ｐｌ）ｌ
以下に分解されることが理解できる。注入０２濃度が１
５００ｐＨ以下ではＮＨ３の分解率は悪化し、特に１０
００ρｐｌ以下では急激に悪化し、例えば５００ρｐ１
の０２濃度に対してはＮＨ３濃度は６００ｐｐｎまでし
か分解されない、このときのＮＨ３に対する０２の量は
濃度比で１．５である。

第２図は反応温度が１０００’Ｃ、Ｎ　Ｈｓ濃度が１０
００００１１の石炭ガス化燃料中に１５００ｐｐｎの０
２を注入した時の反応時間とＮＨ３濃度等の関係を示し
たちのである。該図より明らかなようにＮ　Ｈ，９は０
．０１秒程度で分解される。

また、第３図は石炭ガス化燃料中のＮ　Ｈ９濃度が１０
００ＤＯＩＩ−Ｖにおいてガス温度が１０００℃のとき
の０．１秒後の反応における酸素によるアンモニアの分
解と生成窒素酸化物濃度との関係を示すグラフである。

これによると０２７ＮＨ３がモル比において１を下回る
とアンモニア分解率が９０％を切り急激に低下し、４．
５を上回ると生成窒、１１：酸化物濃度が許容の一応の
目安ともいえる１５０ｐρ１を越えてしまう、しかしな
がら、実際の反応においては、石炭ガス化燃料中のＮＨ
３と０２とが所定のモル比で完全に均一に混合されるわ
けではないので、局部的に過剰酸素となってＮＯが生成
される虞があることから、１〜３の範囲に収めることが
好ましい。

また、第４図はＮＨ３に対し、モル比で１．５ｍの０２
を注入する際の０．１秒後の反応温度とアンモニア分解
率との関係を示すグラフである。

鎖国より明らかなようにアンモニア分解率は７００゛Ｃ
以下になると低下し始め、約６７０℃以下になると急激
に分解率を悪化させる。

以上の結果より、ある温度では０２の注入により石炭ガ
ス化燃料中のＮＨ３が分解されることが明らかである０
反応温度を１０００　’Ｃ１石炭ガス化燃料中のＮＨ３
ｆｉ度を１００００１３１１とするとき、注入すべき０
２濃度が１５００１）１１１１以上あれば理論的にはＮ
Ｈ３１度は１１）Ｈ以下に減少する。１５０００ｐ１以
上の０２の注入に対してはＮＨ３と０２の反応によるＮ
Ｏの生成がみられるようになる。しかし、Ｎｏの生成が
少々の場合にはＮＨ９が分解されるメリットの方がはる
かに大きい。

（２）窒素酸化物と０２によるＮ）ｆ３の分解石炭ガス
化燃料中に窒素酸化物のみを注入してもガス化燃料中の
ＮＨ３は分解されない４ＮＯは０２の共存下でのみアン
モニア分解反応を起しかつＮＨ３を分解する下限温度を
低下させる。例えば第５図は石炭ガス化燃料中にＮ　Ｈ
３が１０００ｐＩ）１８−まれる＃Ｊ合、反応温度が１
０００℃において窒素酸化物としてＮｏを１０００ρρ
１注入した時の反応時間の経過に対する各種化学種の濃
度変化を示したものである０反応時間が１．０ｓｅｃ７
．ＱにおいてもＮＨ３は初期濃度である１０００ｐｐｌ
のままである。

シカシナカラ、ＮＯを一緒４：１０００Ｄｌ］１ｇ　＜
７）　０２を注入するとＮ）（３は急激に分解される。

第６図は石炭ガス化燃料中のＮＨ３濃度が１０００ｕＩ
の時に、ＮＯと０２をそれぞｈ１０００ρρ階ずつ注入
した時の反応時間０．１ｓｅｃ７ｉのＮＨ３、Ｎｏ、０
２のそれぞれの濃度を反応温度に対して示したものであ
る０図より、反応温度が７７０　’Ｃ以上であればＮＨ
３はほとんど分解されることが明らかである。

例えば反応温度が７７０℃においてはＮＨ３濃度は約０
．０２ρρｆに低減され、反応温度が１２００℃におい
ても０．２ｐｐｎ程度まで分解される。

但し、この場合は反応温度の増加に伴いＮ　Ｏ；３度が
増加し、反応温度が１０００’Ｃ以上では石炭ガス化燃
料中のＮ０４度は１００ｐρ１以上となる。

また、第６図において留意すべきはＮ　Ｈ３を含む石炭
ガス化燃料中に０２とＮＯを一緒に注入しても、ある温
度以下ではＮＨ３の分解反応の進行が緩かならのとなる
いうことである。第６図の条件においては最も分解に適
した温度は７７０’Ｃと判断される。

第７図は１０００ｐｐｎのＮＨ３を含む石炭ガス化燃料
に０２のみを１５００１１１）ｌ注入した時と同濃度の
０２と共に５０００１）ＩＩのＮｏを注入した時の反応
時間０．１ｓｅｃｆ＆のＮＨｓ　、Ｎｏ、０２の各濃度
を反応温度に対して示したものである。第７図において
ＮＨ３の分解を最大とする反応温度は０２のみの注入時
の場合は８４０℃であるが、Ｎｏを５００１）０１人し
た時は７５０°Ｃに低下している。即ち、０２と共にＮ
ｏを注入する効果としてはＮ１１３の分解と有効にする
反応温度域を低減させることにある。Ａ、反応温度が７
００　”Ｃ程度の場合、５００ｐｐＩＩＮＯが同時に添
加されていると、ＮＨａｌＡ度は２ｐρｌＮ　（ＮＯ添
加のない場合、点線のＮＨ３）となり、ＮＨ３の分解率
は９９．８％であり、反応最、Ｗ温度は８５０°Ｃであ
ってもＮ　ｌ（３の分解効果の上からは７００°Ｃでも
十分である。（Ｉｊシ、７００゛Ｃ付近の温度域では温
度が少しでも低下すると、ＮＨ３の分解が悪くなるので
実用上は反応温度域は７００’ＣＬＩＪ上とすることが
好ましい。

第８図は１０００ｐｐｎのＮＨ３を含む石炭ガス化燃料
中に０２を１０００ｐｐｌ注入する時、それと同時に注
入するＮｏ濃度と反応時間０．１ｓｅｃ後のＮ　Ｈ３濃
度、Ｎｏ濃度の関係を示したものである０反応温度は１
０００’Ｃである。Ｎｏ濃度は７００１１ｐＩＩ以上あ
ればＮＨ３は１ρｐ１１以下にまで分解する。しかしな
がら、注入すべきＮ　ＯＪ度が増加すると石炭ガス化燃
料中に残存するＮ０４度も急激に増加する。

２０００ρｐＩのＮｏを注入すると第６図においては石
炭ガス化燃料中のＮＯａＭ度は約１０００ｐｐＩｌとな
る。

また、第９図は窒素酸化物の添加によるアンモニア分解
促進効果とｒｔ　ＯＩＡ度との関係を示すグラフである
。鎖国より明らかなようにＮ　Ｏ／　Ｎ　Ｈ３がモル比
において０．５を下回るとアンモニア分解率が急激に悪
化し、１．０を上回るとＮｏ生成４度が許容される濃度
を越えてしまうことが理解できる。

斯様に、注入すべき０２濃度とＮＯ濃度を適切に選択し
、十分均一に拡散混合してから最適な反応温度まで加熱
することが生成されるＮＯや残存する他の組成物が大き
な影響を与−えない範囲でアンモニアを分解するに重要
である０例えばＮＨ３の分解に最適な温度域は石炭ガス
化燃料中に含まれるＮ　Ｔ−（３濃度に対して注入する
０２ａ度、Ｎ。

濃度によって決定される。また反応温度か決定されると
、ＮＨ３の分解率とガス化燃料中に残存するＮ０４度か
ら石炭ガス化燃料中のＮ　Ｈ３濃度に対して注入すべき
０２濃度及びＮ０４度が決定される。

尚、本発明によるアンモニアの分解効果を確認するため
の反応計算にあたっては、注入した。２および窒素酸化
物は石炭ガス化燃料中に均一に混合しているものとして
、反応温度は設定した初期温度において一定とした。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明は、ガス化炉を
出たＮ　１−１３分解反応温度以下（４００’Ｃ程度）
の石炭カス化燃料にｉｔの酸素を含む気体あるいは酸素
をを含む気体と窒素酸化物を注入し、混合拡散させた後
反応温度（７００’Ｃ）以上に加熱することによって均
一な濃度分布状態でＮｌｌ３の分解反応を進め得るよう
にしているので、石炭ガス化燃料中のＮ　Ｈ３が０２と
！）るいはＮ　Ｈ３の０２による分解反応過程に伴うＮ
ｏと反応して、窒素（Ｎ２）と水（Ｎ２０）に分解され
て除去される。

また、０２と共に窒素酸化物を同時に注入することによ
り、ＮＨ３の分解反応温度が低下するためＮ　Ｈ３の分
解がより効果的に促進される。

したがって、本発明によると、石炭ガス化燃料中のＮＨ
ａを乾式で除去することができ、システム全体の熱効率
め低下を招かず、しかも、ガスタービン燃焼器内で生成
されるＮ　Ｈ３に起因するＮＯＸかなくなるため、ＮＯ
ｘの発生量を著しく低減することが可能となる。加えて
、触媒式排埋説ｌｉｉ′ｉ装置が不要となり、設備コス
トか下がると共にシステム運転も容易ならのとなる。ま
た、微量内気体を注入するだけなので設備の設置が容易
であり、従来の複合発電プラントをほとんど変更する必
要かない、しかも、０２注入を４００°Ｃの比較的低温
度で行なうため、ハンドリングが容易で安全性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は添加する０２４度に対するＮＨ３濃度、Ｎ　Ｏ
濃度、０２の関係を示すグラフ、第２図は反応時間に対
する各化学種の濃度変化を示すグラフ、第３図は０２と
ＮＨ３の分解と生成ＮＯ４度との関係を示すグラフ、第
４図は反応温度とＮｆ１３分解率との関係を示すグラフ
、第５図はＮＯだけを添加した時のＮＨ３の挙動を示す
グラフ、第６図は０２とＮｏの添加によるＮＨ３の分解
状もを示すグラフ、第７図は反応温度とＮＨ３、Ｎｏの
挙動の関係を示すグラフ、第８図はＮＨ３の分解に及ぼ
すＮＯ添加の影響を示すグラフ、第９図はＮＯ添加によ
るＮＨ３分解促進効宋効果　Ｏ；ｆｉ度との関係を示す
グラフ、第１０図（Ａ）は微量の酸素等を注入した石炭
ガス化燃利のＩＪｌｌ　悲ｆ、段の一例を示す概略説明
図、第１０図（Ａ）′は第１０図＜Ａ）のＸ−Ｘ線断面
図、第１０図（Ｃ）〜（Ｄ）は曲の加熱手段の例を示す
概略説明図、第１１図は本発明を実施する石炭ガス化複
合発電システムの概要を示すブロック図である。１・・・ガス化炉、２・・・ガス冷却器、４・・・クリ
ーンアップ装置、７・・・酸素等注入手段、８・・・加熱手段、９・・・
ガスタービン燃焼器、１１・・・反応管、３・・・流路
、１６゜１・・・熱交換器、２４・・・頁順還流。孫特許出頭人財団法人電力中央研究所代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭ガス化炉を出てガスタービン燃焼器に供給す
る前の冷却された石炭ガス化燃料中に、酸素あるいは酸
素を含む気体若しくは蒸発して酸素ガスを生ずる化合物
を注入し混合拡散し、その後反応温度以上に加熱して分
解反応させてから前記ガスタービン燃焼器に供給するこ
とを特徴とする石炭ガス化燃料低ＮＯｘ化処理方法。
（２）前記酸素の注入量は石炭ガス化燃焼中のアンモニ
アに対し濃度比Ｏ＿２／ＮＨ＿３で１〜３であることを
特徴とする請求項１記載の石炭ガス化燃料低ＮＯｘ化処
理方法。
（３）石炭ガス化炉を出てガスタービン燃焼器に供給す
る前の冷却された石炭ガス化燃料中に、酸素あるいは酸
素を含む気体若しくは蒸発して酸素ガスを生ずる化合物
と共に窒素酸化物を注入し混合拡散し、その後反応温度
以上に加熱して分解反応させてから前記ガスタービン燃
焼器に供給することを特徴とする石炭ガス化燃料低ＮＯ
ｘ化処理方法。
（４）前記酸素の注入量はアンモニアに対し濃度比Ｏ＿
２／ＮＨ＿３で１〜３であり、かつ窒素酸化物の注入量
はアンモニアに対し濃度比ＮＯ／ＮＨ＿３で０．５〜１
の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の石炭ガ
ス化燃料低ＮＯｘ化処理方法。
（５）微量の酸素等を注入した石炭ガス化燃料の熱はガ
スタービン燃焼器の熱を利用することを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の石炭ガス化燃料低ＮＯ
ｘ化処理方法。
（６）ガスタービン燃焼器の燃焼室に沿って微量の酸素
等を注入した石炭ガス化燃料を導入し、燃焼室の熱を利
用して前記燃料を加熱することを特徴とする請求項５記
載の石炭ガス化燃料低ＮＯｘ化処理方法。
（７）ガスタービン燃焼器出口に熱交換器を設置し、燃
焼ガスの熱を利用して加熱することを特徴とする請求項
５記載の石炭ガス化燃料低ＮＯｘ化処理方法。
（８）ガスタービンからの排ガスと熱交換し、微量の酸
素等を注入した石炭ガス化燃料を加熱することを特徴と
する請求項５記載の石炭ガス化燃料低ＮＯｘ化処理方法
。
（９）微量の酸素等を注入した石炭ガス化燃料をガスタ
ービン燃焼器の循環流内に噴射し、該循環流内で分解反
応を進めることを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化
燃料低ＮＯｘ化処理方法。