JPH08103628A - 脱硝装置のアンモニア注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガスの偏流によるアンモニアの過不足が生
じないようなアンモニアの注入を行う。 【構成】 ボイラ１の排ガスを脱硝装置６に導く排ガス
ダクト２３と、排ガスダクト２３の脱硝装置６入口側内
部に排ガスダクト２３の断面に対する位置をそれぞれ変
えてアンモニアを噴出できるように分割配置した複数の
アンモニア注入ノズル２６，２７と、分割配置されたア
ンモニア注入ノズル２６，２７ごとに個別に設けられア
ンモニア注入ノズル２６，２７に供給するアンモニアの
流量を個別に調節するアンモニア流量調節弁３１，３２
と、排ガスダクト２３における排ガスの流量分布２４
ａ’および窒素酸化物濃度分布２４ｂ’によりアンモニ
ア流量調節弁３１，３２の開度を制御する制御装置２５
とを備え、排ガスダクト２３内の窒素酸化物の量の違い
に対応した量のアンモニアを噴出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脱硝装置の前段で排ガ
スにアンモニアを注入するために使用する脱硝装置のア
ンモニア注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラ等の排ガスに含まれている窒素酸
化物を処理する際には、脱硝装置の前段で排ガスにアン
モニアを注入した後、脱硝装置で窒素酸化物の処理を行
っている。

【０００３】このために従来から使用されている脱硝装
置のアンモニア注入装置の一例を図５によって説明する
と、ボイラ１に押込み送風機２から燃焼用空気を送って
燃料を燃焼し、ボイラ１で発生した蒸気は加減弁３を通
って蒸気タービン４に供給され発電機４ａにより発電を
行うようになっている。

【０００４】ボイラ１の燃焼によって生じた排ガスは排
ガスダクト５を通り、次に説明するようにアンモニアが
注入されて脱硝装置６に送られ、脱硝装置６で窒素酸化
物の処理を行った後、大気に排出される。

【０００５】脱硝装置６の前段に接続されている排ガス
ダクト５内にはアンモニア注入ノズル７が設けてあっ
て、このアンモニア注入ノズル７には、排ガスダクト５
の外にある混合器８が接続されている。

【０００６】混合器８では、加圧された空気と、アンモ
ニア流量計９、アンモニア流量調節弁１０を通ったアン
モニアとが混合し、空気と混合したアンモニアがアンモ
ニア注入ノズル７から排ガスダクト５の全断面に均一に
噴出し、脱硝装置６において排ガスに含まれている窒素
酸化物を処理するようになっている。

【０００７】前記アンモニア流量調節弁１０によるアン
モニアの注入量は、制御装置Ｓにより制御されている。
制御装置Ｓには、図５及び図６に示すように、排ガスダ
クト５内を流れる排ガス流量が変化した時のその流量に
対する窒素酸化物濃度ａが予め入力されており、また、
制御装置Ｓにはボイラ１の負荷指令或いはボイラ１の燃
料供給指令からなるボイラ指令信号Ａが入力されてお
り、前記制御装置Ｓは、ボイラ指令信号Ａが入力される
と、排ガス流量ｂを直ちに演算し、該排ガス流量ｂと予
め入力されている排ガス流量に対する窒素酸化物濃度ａ
とを掛算器ｃにて掛け算して求められた窒素酸化物量に
対応する必要アンモニア量ｄを得、該必要アンモニア量
ｄにより、調節器ｅを介してアンモニア流量調節弁１０
の制御を行うようになっている。

【０００８】即ち、前記ボイラ１の負荷指令或いはボイ
ラ１の燃料供給指令は、排ガスの流量と対応した関係に
あり、従って前記ボイラ１の負荷指令或いはボイラ１の
燃料供給指令からなるボイラ指令信号Ａを制御装置Ｓに
入力すると、制御装置Ｓは排ガスダクト５内を流れる排
ガス流量ｂを容易且つ正確に演算することができる。ま
た前記制御装置Ｓには排ガスの流速と窒素酸化物濃度を
検出するセンサ４５，４６からの信号が入力されてい
て、検出した排ガスの流速信号４５’と窒素酸化物濃度
信号４６’により、前記排ガス流量ｂと窒素酸化物濃度
ａが補正されるようになっている。

【０００９】図７は、従来から使用されている脱硝装置
のアンモニア注入装置の他の例を示すもので、図５と同
一部分には同一符号を付してある。

【００１０】図７の従来装置には、ボイラ１で発生した
蒸気で蒸気タービン４を駆動して発電機４ａにより電力
を取り出すほか、ガスタービン１１に燃料１２を供給
し、ガスタービン１１で発電機１３を回転駆動して電力
を取り出すようにしている。

【００１１】ガスタービン１１からはタービン排ガス１
４が排出されるが、熱効率を高めるため、酸素を含んで
いる高温のタービン排ガス１４をダクト１５によってボ
イラ１に供給し、ガスタービン１１からのタービン排ガ
ス１４の酸素と熱をボイラ１で利用するようにしてい
る。

【００１２】図７の装置においては、ボイラ１の運転下
におけるガスタービン１１の起動時や停止時には、ガス
タービン１１が安定運転に入るまで、タービン排ガス１
４をボイラ１に供給せずに、直接排ガスダクト５に導
き、またボイラ１とガスタービン１１とを併用運転して
いる時にも、タービン排ガス１４の一部をボイラ１に供
給せずに直接排ガスダクト５に導くことがある。

【００１３】このためダクト１５の途中からタービン排
ガスダクト１６を分岐し、このタービン排ガスダクト１
６をガス混合器１７を介して排ガスダクト５に接続し、
窒素酸化物濃度が異なるボイラ１からの排ガスとタービ
ン排ガス１４とが、ガス混合器１７によって均一に混合
するようにしている。１８はダクト１５のタービン排ガ
スダクト１６の分岐箇所よりも下流側に設けたダンパ、
１９はタービン排ガスダクト１６の途中に設けたダンパ
であって、タービン排ガス１４をボイラ１または排ガス
ダクト５に導く量を調節するためのものである。

【００１４】制御装置Ｓには、図７及び図８に示すよう
に、排ガスダクト５内を流れる排ガス流量が変化した時
のその流量に対する窒素酸化物濃度ａが予め入力されて
おり、また、ボイラ１の負荷指令或いはボイラ１の燃料
供給指令からなるボイラ指令信号Ａ、及びガスタービン
１１の負荷指令或いはガスタービンの燃料１２の供給指
令からなるタービン指令信号Ｂが入力されている。

【００１５】前記ボイラ指令信号Ａ及びタービン指令信
号Ｂが制御装置Ｓに入力されると、前記ボイラ指令信号
Ａからボイラ排ガス流量Ａ’が求められると共に、ター
ビン指令信号Ｂからタービン排ガス流量Ｂ’が求めら
れ、前記ボイラ排ガス流量Ａ’とタービン排ガス流量
Ｂ’とが加算器ｆにより加算されて排ガスダクト５を流
れる全体の排ガス流量ｂが求められ、更に予め入力され
ている排ガス流量ｂと予め入力されている排ガス流量に
対する窒素酸化物濃度ａとが掛算器ｃにより掛け算され
て求められた窒素酸化物量に対応する必要アンモニア量
ｄが得られ、該必要アンモニア量ｄにより、調節器ｅを
介してアンモニア流量調節弁１０の制御を行うようにな
っている。また前記制御装置Ｓには排ガスの流速と窒素
酸化物濃度を検出するセンサ４５，４６からの信号が入
力されていて、検出した排ガスの流速信号４５’と窒素
酸化物濃度信号４６’により、前記排ガス流量ｂと窒素
酸化物濃度ａが補正されるようになっている。

【００１６】図９は、前記したガス混合器１７の一例を
切断して示した斜視図であって、タービン排ガス１４が
導かれて来るタービン排ガスダクト１６と排ガスダクト
５とを上下位置で交差させた箇所に、タービン排ガスダ
クト１６の底部から排ガスダクト５の内部へ向けて、空
洞状で偏平な複数のガス導入函２０を突設し、ガス導入
函２０の側面に多数の小孔２１を穿設している。

【００１７】タービン排ガスダクト１６を通ってガス混
合器１７の箇所まで来たタービン排ガス１４は、タービ
ン排ガスダクト１６の底部から複数のガス導入函２０の
内部に入り、小孔２１を通って排ガスダクト５の内部に
吐出し、濃度の異なるボイラ１（図７参照）からの排ガ
スと均一に混合する。そしてこのタービン排ガス１４と
均一に混合した排ガスには、図７に示すアンモニア注入
ノズル７から空気と混合したアンモニアが噴出して混合
し、脱硝装置６において排ガスに含まれている窒素酸化
物が処理される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す従来の装置
において、部分負荷運転時の低ガス流量時に排ガスダク
ト５の途中に屈曲部がある場合や、排ガスの流速や流量
を調節するためのダンパが排ガスダクト５の途中に設け
られている場合には、排ガスダクト５ではボイラ１の燃
焼によって生じた排ガスは均一に流れず、偏った流れの
偏流になってしまう。

【００１９】この偏流の対策としては、脱硝装置６入口
に羽根状等のガス混合器を設置することであるが、従来
の装置においては、部分負荷時の脱硝装置６の性能には
ガス流量が少なくなった分の余裕があることから、この
ような排ガスの偏流に対する対策は採られていない場合
が多く、従ってアンモニア注入ノズル７から空気と混合
したアンモニアを排ガスダクト５の全断面に均一に噴出
しても、排ガスに偏流があるために、流速が速い所やガ
ス濃度の高い所ではアンモニアが不足し、またこれとは
反対に流速が遅い所やガス濃度の低い所ではアンモニア
が過剰になってアンモニアが有効に使用されなくなる問
題があった。また、排ガスダクト５にガス混合器を設置
した場合には、排ガスダクト５の構造が大型且つ複雑に
なってしまう問題がある。

【００２０】また図７に示す従来の装置においては、ガ
ス混合器１７を設けたために、上述した排ガスの偏流に
よるアンモニアの過不足の問題は解決するが、ガス流に
対する抵抗が高くなってドラフトロスが大きくなり、脱
硝装置６の下流側に設ける排気ファンを大型のものにし
たり、排気ファンの駆動源の容量を大きくする必要が生
じてコストアップになり、さらにガス混合器１７は体積
の大きい重量物であるため、コンパクト化の妨げとな
り、周辺機器と干渉してレイアウトに制限を受ける問題
があった。

【００２１】本発明はこのような従来の問題を解消し、
排ガスの偏流によるアンモニアの過不足が生じないよう
なアンモニアの注入を行い、ガスタービンを併設した装
置においては、ガス混合器を設けずに適切なアンモニア
の注入を行ってアンモニアの過不足が生じないようにし
た脱硝装置のアンモニア注入装置を提供することを目的
とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の手段は、
ボイラの排ガスを脱硝装置に導く排ガスダクトと、該排
ガスダクトの前記脱硝装置入口側内部に前記排ガスダク
トの断面に対する位置をそれぞれ変えてアンモニアを噴
出できるように分割配置した複数のアンモニア注入ノズ
ルと、該分割配置されたアンモニア注入ノズルごとに個
別に設けられ該アンモニア注入ノズルに供給するアンモ
ニアの流量を個別に調節するアンモニア流量調節弁と、
前記排ガスダクトにおける排ガスの流量分布および窒素
酸化物濃度分布により前記アンモニア流量調節弁の開度
を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする脱硝
装置のアンモニア注入装置である。

【００２３】本発明の第２の手段は、ボイラの排ガスを
脱硝装置に導く排ガスダクトと、端部が該排ガスダクト
に開口接続されてガスタービンからのタービン排ガスを
前記排ガスダクトに流入させるタービン排ガスダクト
と、前記排ガスダクトの前記タービン排ガスダクト接続
部と脱硝装置入口との間の前記排ガスダクト内部に該排
ガスダクトの断面に対する位置をそれぞれ変えてアンモ
ニアを噴出できるように分割配置した複数のアンモニア
注入ノズルと、該分割配置されたアンモニア注入ノズル
ごとに個別に設けられ該アンモニア注入ノズルに供給す
るアンモニアの流量を個別に調節するアンモニア流量調
節弁と、前記排ガスダクトにおける排ガスの流量分布お
よび窒素酸化物濃度分布により前記アンモニア流量調節
弁の開度を制御する制御装置と、を備えたことを特徴と
する脱硝装置のアンモニア注入装置である。

【００２４】

【作用】本発明の第１の手段では、排ガスダクトの断面
に対する位置を変えてアンモニアを噴出できるように分
割配置したアンモニア注入ノズルに対するアンモニアの
供給流量を個別に調節するアンモニア流量調節弁の開度
が、制御装置からの排ガスダクト内の排ガスの流量分布
および窒素酸化物濃度分布に基づいた制御信号によって
制御され、ボイラから脱硝装置に導かれる排ガスダクト
内の偏流に対応して複数のアンモニア注入ノズルからア
ンモニアが噴出するため、窒素酸化物を処理するのに過
不足のない量のアンモニアが供給される。

【００２５】本発明の段２の手段では、コンパクト化の
妨げとなるガス混合器の設置をなくし、ボイラの排ガス
を脱硝装置に導く排ガスダクトと、ガスタービンから排
出されるタービン排ガスを前記排ガスダクトに流入させ
るタービン排ガスダクトとは、単に開口接続されている
だけであるため、ボイラの排ガスとガスタービンからの
タービン排ガスとは均一に混合せず分離層流となるが、
排ガスダクトにおける脱硝装置入口の断面に対する位置
を変えてアンモニアを噴出できるように分割配置したア
ンモニア注入ノズルに対するアンモニアの供給流量を個
別に調節するアンモニア流量調節弁の開度が、制御装置
からの排ガスダクト内の排ガスの流量分布および窒素酸
化物濃度分布に基づいた制御信号によって制御され、排
ガスダクト内の分離層流に対応して複数のアンモニア注
入ノズルからアンモニアが噴出するため、窒素酸化物を
処理するのに過不足のない量のアンモニアが供給される
と共に、排ガスダクトにガス混合器がないため、ドラフ
トロスも小さくなる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しつつす
る。

【００２７】図１は請求項１の発明の一実施例の系統図
であって、ボイラ１には押込み送風機２から燃焼用空気
を送って燃料を燃焼し、ボイラ１で発生した蒸気は加減
弁３を通って蒸気タービン４に供給されるようになって
いる。

【００２８】ボイラ１の燃焼によって生じた排ガスは、
排ガス出口２２から排ガスダクト２３内に入り、排ガス
ダクト２３を通って脱硝装置６に送られる。

【００２９】脱硝装置６の入口側に近い排ガスダクト２
３の内部には、複数のアンモニア注入ノズル２６，２
７，…が設けられている。複数のアンモニア注入ノズル
２６，２７，…は、排ガスダクト２３の断面に対する位
置をそれぞれ変えて設けられるもので、排ガスダクト２
３内におけるその配置は、上段と下段、上段と中段と下
段（３段の場合）、左側と右側等の位置に分割して選択
配置する。

【００３０】複数のアンモニア注入ノズル２６，２７，
…には、それぞれ個別に排ガスダクト２３の外にある混
合器２８，２９が接続されている。混合器２８では、加
圧された空気と、アンモニア流量計３０、アンモニア流
量調節弁３１を通ったアンモニアとが混合し、空気と混
合したアンモニアがアンモニア注入ノズル２６から噴出
するようになっており、混合器２９では、加圧された空
気と、アンモニア流量計３０、アンモニア流量調節弁３
２を通ったアンモニアとが混合し、空気と混合したアン
モニアがアンモニア注入ノズル２７から噴出するように
なっている。

【００３１】複数のアンモニア流量調節弁３１，３２は
制御装置２５により個別に開度が制御され、複数の混合
器２８，２９に供給するアンモニアの量を、個別に調整
することができるようになっている。

【００３２】前記アンモニア注入ノズル２６，２７，…
の上流側には、ピトー管による先端部位置のガス流速を
排ガスダクト５の断面の多点で計測できるようにした流
量計２４ａ、及びプローブにより先端部位置の窒素酸化
物濃度を断面の多点で検出できるようにしたＮＯx計２
４ｂを設け、予めボイラ１の負荷を種々変化させて流量
計２４ａ及びＮＯx計２４ｂで検出した排ガスの流量分
布２４ａ’及び窒素酸化物濃度分布２４ｂ’を制御装置
２５に入力して記憶するようにしている。

【００３３】更に、制御装置２５には、図２に示すとお
りボイラ１の負荷指令或いはボイラ１の燃料供給指令か
らなるボイラ指令信号Ａが入力されている。

【００３４】前記該ボイラ指令信号Ａが制御装置２５に
入力されると、前記ボイラ指令信号Ａから排ガス流量４
７が求められ、該排ガス流量４７に前記予め入力されて
いる排ガス流量に対する窒素酸化物濃度分布２４ｂ’の
平均値４８が掛算器４９を介して掛けられることにより
得られる窒素酸化物量に対応した必要アンモニア量５０
が求められ調節器５１に入力され、前記予め入力されて
いる排ガス流量に対する流量分布２４ａ’及び窒素酸化
物濃度分布２４ｂ’に基づいて調節器５１によりアンモ
ニア流量調節弁４３，４４が別個に制御されるようにな
っている。また前記制御装置２５には、排ガスダクト２
３に設けたセンサ４５，４６からの排ガスの流速信号４
５’と窒素酸化物濃度信号４６’が入力されていて、該
流速信号４５’と窒素酸化物濃度信号４６’により、前
記予め入力されている排ガスの流量分布２４ａ’と窒素
酸化物濃度分布２４ｂ’が補正されるようになってい
る。

【００３５】また、前記流量計２４ａ及びＮＯx計２４
ｂで検出して制御装置２５に記憶されている排ガスダク
ト２３内における排ガスの流量分布２４ａ’及び窒素酸
化物濃度分布２４ｂ’の傾向に応じて、前記アンモニア
注入ノズル２６，２７，…の分割配置位置を予め選定す
るようにしている。

【００３６】次に、図１に示す装置の作用を説明する。

【００３７】ボイラ１から排ガスダクト２３を通って脱
硝装置６に送られる排ガスが、脱硝装置６の入口付近で
どのような偏流を起こすか、及び窒素酸化物濃度分布が
どのように変化するかを知るために、流量計２４ａ及び
ＮＯx計２４ｂにより、ボイラ１の負荷を種々変化させ
てその時の排ガスの流量分布２４ａ’及び窒素酸化物濃
度分布２４ｂ’を予め検出し、その特性を制御装置２５
に記憶させておく。

【００３８】アンモニア流量調節弁３１，３２の開度を
制御する際の制御要素の１つとして、複数のアンモニア
注入ノズル２６，２７，…のうち、排ガス流量が大きい
位置或いは窒素酸化物濃度が高い位置に配置されている
ものの開度が大きく、排ガス流量が小さい位置或いは窒
素酸化物濃度が低い位置に配置されているものの開度が
それより小さく制御されるような制御特性を制御装置２
５に与えておく。

【００３９】この状態でボイラ１に押込み送風機２から
燃焼用空気を送って燃料を燃焼すると、ボイラ１の燃焼
によって生じた排ガスは排ガスダクト２３内に入ること
になるが、その際偏流を生じる。

【００４０】ボイラ指令信号Ａが制御装置２５に入力さ
れると、該ボイラ指令信号Ａから排ガス流量４７が演算
され、該排ガス流量４７と窒素酸化物濃度分布２４ｂ’
の平均値４８とが掛算器４９で掛算されることにより窒
素酸化物量が得られてその窒素酸化物量に対応する必要
なアンモニア量５０が求められ、該必要アンモニア量５
０が調節器５１に入力されることにより、予め入力され
ている排ガスの流量分布２４ａ’及び窒素酸化物濃度分
布２４ｂ’に基づいて、排ガスダクト２３の排ガスの流
量が大きい或いは窒素酸化物濃度が高い部分のアンモニ
ア注入ノズル２６，２７からのアンモニアの噴出量が多
く、また排ガスの流量が小さい或いは窒素酸化物濃度が
低い部分のアンモニア注入ノズル２６，２７からのアン
モニアの噴出量が少なくなるように、複数のアンモニア
流量調節弁３１，３２の開度が制御される。

【００４１】またこの時、前記制御装置２５には、排ガ
スダクト２３に設けたセンサ４５，４６からの排ガスの
流速信号４５’と窒素酸化物濃度信号４６’が入力され
ていて、該流速信号４５’と窒素酸化物濃度信号４６’
により、前記予め入力されている排ガスの流量分布２４
ａ’と窒素酸化物濃度分布２４ｂ’が補正されることに
よって更に正確な制御が行われるようになっている。

【００４２】アンモニア流量計３０を通ったアンモニア
は、アンモニア流量調節弁３１，３２のそれぞれの開度
に比例した量が混合器２８，２９に入って空気と混合
し、アンモニア注入ノズル２６，２７，…から排ガスダ
クト２３内に噴出する。

【００４３】複数のアンモニア注入ノズル２６，２７，
…のそれぞれから排ガスダクト２３内に噴出するアンモ
ニアの量は、複数のアンモニア流量調節弁３１，３２の
それぞれの開度に比例した量であるため、排ガスダクト
２３内において、排ガスの流量分布或いは窒素酸化物濃
度分布が高い値を示す位置のアンモニアの噴出量は多
く、排ガスの流量分布或いは窒素酸化物濃度分布が高い
値を示す位置のアンモニアの噴出量は少なくなり、しか
も全てのアンモニア注入ノズル２６，２７，…から噴出
するアンモニアの量は排ガス流量に比例するため、排ガ
スダクト２３から脱硝装置６に送られる排ガスに対して
噴射されるアンモニアの量は、偏流の状態に適応して窒
素酸化物を処理するのに過不足のない量となる。

【００４４】図３は請求項２の発明の一実施例の系統図
であって、図７と同一部分には同一符号を付してある。

【００４５】図３に示す装置は、ボイラ１で発生した蒸
気で蒸気タービン４を駆動して動力を取り出すほか、ガ
スタービン１１に燃料１２を供給し、ガスタービン１１
で発電機１３を回転駆動するようにしたもので、熱効率
を高めるため、ガスタービン１１から排出された酸素を
含んでいる高温のタービン排ガス１４をダクト１５によ
ってボイラ１に供給し、ガスタービン１１からのタービ
ン排ガス１４の酸素と熱をボイラ１で利用するようにし
ている。

【００４６】ボイラ１の燃焼によって生じた排ガスは、
排ガス出口２２から排ガスダクト３３を通って脱硝装置
６に送られるようになっており、ガスタービン１１から
排出されたタービン排ガス１４は、ダクト１５によって
ボイラ１に供給できるようにするほか、ダクト１５の途
中からタービン排ガスダクト１６を分岐し、このタービ
ン排ガスダクト１６の端部３４を排ガスダクト３３に開
口接続している。

【００４７】このタービン排ガスダクト１６の端部３４
を排ガスダクト３３に接続した接続部３５は、排ガスダ
クト３３の一側にタービン排ガスダクト１６の端部３４
が開口して繋がっているだけであって、図７、図９に示
した従来のガス混合器１７は設けられておらず、単なる
空洞部になっている。このため、従来のようなガス混合
器１７によるガス流に対しての抵抗がなくなり、ドラフ
トロスが極めて小さくなる。

【００４８】排ガスダクト３３にタービン排ガスダクト
１６の端部３４が開口接続している接続部３５と脱硝装
置６との間の排ガスダクト３３内には、複数のアンモニ
ア注入ノズル３８，３９，…が設けられている。

【００４９】複数のアンモニア注入ノズル３８，３９，
…は、排ガスダクト３３の断面に対する位置をそれぞれ
変えて設けられるもので、排ガスダクト３３内における
その配置は、上段と下段、上段と中段と下段（３段の場
合）、左側と右側に配置した場合等の位置を選択する。

【００５０】複数のアンモニア注入ノズル３８，３９，
…には、それぞれ個別に排ガスダクト３３の外にある混
合器４０，４１が接続されている。混合器４０では、加
圧された空気と、アンモニア流量計４２、アンモニア流
量調節弁４３を通ったアンモニアとが混合し、空気と混
合したアンモニアがアンモニア注入ノズル３８から噴出
するようになっており、混合器４１では、加圧された空
気と、アンモニア流量計４２、アンモニア流量調節弁４
４を通ったアンモニアとが混合し、空気と混合したアン
モニアがアンモニア注入ノズル３９から噴出するように
なっている。

【００５１】複数のアンモニア流量調節弁４３，４４は
制御装置３６により個別に開度が制御され、複数の混合
器４０，４１に供給するアンモニアの量を、個別に調整
することができるようになっている。

【００５２】前記アンモニア注入ノズル３８，３９，…
の上流側には、図１と同様にピトー管による先端部位置
のガス流速を排ガスダクト５の断面の多点で計測できる
ようにした流量計２４ａ、及びプローブにより先端部位
置のＮＯx濃度を断面の多点で検出できるようにしたＮ
Ｏx計２４ｂを設け、予めボイラ１の負荷を種々変化さ
せて流量計２４ａ及びＮＯx計２４ｂで検出した排ガス
の流量分布２４ａ’及び窒素酸化物濃度分布２４ｂ’を
制御装置３６に入力して記憶するようにしている。

【００５３】更に、制御装置３６には、図４に示すとお
りボイラ１の負荷指令或いはボイラ１の燃料供給指令か
らなるボイラ指令信号Ａと、ガスタービン１１の負荷指
令或いはガスタービン１１の燃料１２供給指令からなる
タービン指令信号Ｂが入力されている。

【００５４】ボイラ指令信号Ａが制御装置３６に入力さ
れると、前記ボイラ指令信号Ａからボイラ排ガス流量５
２が求められ、またタービン指令信号Ｂが制御装置３６
に入力されると該タービン指令信号Ｂからタービン排ガ
ス流量５３が求められ、前記ボイラ排ガス流量５２とタ
ービン排ガス流量５３が加算器５４で加算されて排ガス
流量４７が求められるようになっている。

【００５５】上記排ガス流量４７に、予め制御装置３６
に入力されている排ガス流量に対する窒素酸化物濃度分
布２４ｂ’の平均値４８が掛算器４９を介して掛けられ
ることにより得られる窒素酸化物量に対応した必要アン
モニア量５０が求められ、該必要アンモニア量５０が調
節器５１に入力され、前記予め入力されている排ガス流
量に対する流量分布２４ａ’及び窒素酸化物濃度分布２
４ｂ’に基づいて調節器５１によりアンモニア流量調節
弁４３，４４が別個に制御されるようになっている。ま
た前記制御装置３６には、排ガスダクト２３に設けたセ
ンサ５５，５６からのボイラ排ガスの流速信号５５’と
窒素酸化物濃度信号５６’が入力されて、前記予め制御
装置３６に入力されている排ガスの流量分布２４ａ’と
窒素酸化物濃度分布２４ｂ’が補正されるようになって
いると共に、タービン排ガスダクト１６に設けたセンサ
５７，５８からのタービン排ガスの流速信号５７’と窒
素酸化物濃度信号５８’が入力されて、前記予め制御装
置３６に入力されている排ガスの流量分布２４ａ’と窒
素酸化物濃度分布２４ｂ’が補正されるようになってい
る。

【００５６】また、前記流量計２４ａ及びＮＯx計２４
ｂで検出して制御装置３６に記憶されている排ガスダク
ト２３内における排ガスの流量分布２４ａ’及び窒素酸
化物濃度分布２４ｂ’の傾向に応じて、前記アンモニア
注入ノズル３８，３９，…の分割配置位置を予め選定す
るようにしている。

【００５７】次に、図３に示す装置の作用を説明する。

【００５８】ボイラ１から排ガスダクト３３内に入る排
ガスの窒素酸化物濃度と、ガスタービン１１から排出さ
れるタービン排ガス１４の窒素酸化物濃度とは、異なっ
た濃度になっている。

【００５９】図３において排ガスダクト３３内を脱硝装
置６に向けて流れているボイラ１からの排ガスに対し、
接続部３５でタービン排ガスダクト１６からのタービン
排ガス１４が流入すると、接続部３５には図７、図９に
示した従来のガス混合器１７が設けられていないため、
排ガスの流量及び窒素酸化物濃度の異なる双方のガスは
均一に混合することなく、図３に破線で示すように分離
層流となって脱硝装置６の方に流れることになる。

【００６０】この分離層流の形成状態は、双方のガス量
によって異なった状態になる。ボイラ１から排ガスダク
ト３３に送られる排ガスと、ガスタービン１１からター
ビン排ガスダクト１６を通って排ガスダクト３３に送ら
れる排ガスが、脱硝装置６の入口付近でどのような偏流
を起こすか、及び窒素酸化物濃度分布がどのように変化
するかを知るために、流量計２４ａ及びＮＯx計２４ｂ
により、ボイラ１の負荷を種々変化させてその時の排ガ
スの流量分布２４ａ’及び窒素酸化物濃度分布２４ｂ’
を予め検出し、その特性を制御装置３６に記憶させてお
く。

【００６１】アンモニア流量調節弁４３，４４の開度を
制御する際の制御要素の１つとして、複数のアンモニア
注入ノズル３８，３９，…のうち、排ガス流量が大きい
位置或いは窒素酸化物濃度が高い位置に配置されている
ものの開度が大きく、排ガス流量が小さい位置或いは窒
素酸化物濃度が低い位置に配置されているものの開度が
それより小さく制御されるような制御特性を制御装置３
６に与えておく。

【００６２】この状態でボイラ１に押込み送風機２から
燃焼用空気を送って燃料を燃焼すると、ボイラ１の燃焼
によって生じた排ガスは排ガスダクト３３内に入り、ま
たガスタービン１１を作動すると、タービン排ガス１４
がタービン排ガスダクト１６を介して接続部３５から排
ガスダクト３３に合流するが、その際ボイラ排ガスとタ
ービン排ガスは混合することなく分離層流となる。

【００６３】ボイラ指令信号Ａが制御装置３６に入力さ
れると、前記ボイラ指令信号Ａからボイラ排ガス流量５
２が求められ、またタービン指令信号Ｂが制御装置３６
に入力されると該タービン指令信号Ｂからタービン排ガ
ス流量５３が求められ、前記ボイラ排ガス流量５２とタ
ービン排ガス流量５３が加算器５４で加算されて排ガス
流量４７が求められる。

【００６４】更に、上記排ガス流量４７と窒素酸化物濃
度分布２４ｂ’の平均値４８とが掛算器４９で掛算され
ることにより窒素酸化物量が得られてその窒素酸化物量
に対応する必要なアンモニア量５０が求められ、該アン
モニア量５０が調節器５１に入力されることにより、予
め入力されている排ガスの流量分布２４ａ’及び窒素酸
化物濃度分布２４ｂ’に基づいて、排ガスダクト２３の
排ガスの流量が大きい或いは窒素酸化物濃度が高い部分
のアンモニア注入ノズル３８，３９からのアンモニアの
噴出量が多く、また排ガスの流量が小さい或いは窒素酸
化物濃度が低い部分のアンモニア注入ノズル３８，３９
からのアンモニアの噴出量が少なくなるように、複数の
アンモニア流量調節弁４３，４４の開度が制御される。

【００６５】またこの時、前記制御装置３６には、排ガ
スダクト２３に設けたセンサ５５，５６からのボイラ排
ガスの流速信号５５’と窒素酸化物濃度信号５６’が入
力されて、前記予め制御装置３６に入力されている排ガ
スの流量分布２４ａ’と窒素酸化物濃度分布２４ｂ’が
補正されるようになっていると共に、タービン排ガスダ
クト１６に設けたセンサ５７，５８からのタービン排ガ
スの流速信号５７’と窒素酸化物濃度信号５８’が入力
されて、前記予め制御装置３６に入力されている排ガス
の流量分布２４ａ’と窒素酸化物濃度分布２４ｂ’が補
正されるようになっており、これにより更に正確な制御
が行われるようになっている。

【００６６】アンモニア流量計４２を通ったアンモニア
は、アンモニア流量調節弁４３，４４のそれぞれの開度
に比例した量が混合器４０，４１に入って空気と混合
し、アンモニア注入ノズル３８，３９，…から排ガスダ
クト３３内に噴出する。

【００６７】複数のアンモニア注入ノズル３８，３９，
…のそれぞれから排ガスダクト３３内に噴出するアンモ
ニアの量は、複数のアンモニア流量調節弁４３，４４の
それぞれの開度に比例した量であるため、排ガスダクト
３３内において、排ガスの流量分布或いは窒素酸化物濃
度分布が高い値を示す位置のアンモニアの噴出量は多
く、排ガスの流量分布或いは窒素酸化物濃度分布が高い
値を示す位置のアンモニアの噴出量は少なくなり、しか
も全てのアンモニア注入ノズル３８，３９，…から噴出
するアンモニアの量は排ガス流量に比例するため、排ガ
スダクト３３から脱硝装置６に送られる排ガスに対して
噴射されるアンモニアの量は、偏流の状態に適応して窒
素酸化物を処理するのに過不足のない量となる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１の発明は、ボイラから脱硝装置
に導かれる排ガスダクトにガス混合器を設けずに、排ガ
スダクト内の排ガスに対し、偏流による排ガスの流量分
布及び窒素酸化物濃度分布の違いに対応して複数のアン
モニア注入ノズルからそれぞれ適切な量のアンモニアを
噴出するようにしているため、窒素酸化物を処理するの
に過不足のない量のアンモニアを供給することができる
効果がある。

【００６９】請求項２の発明は、排ガスダクトにタービ
ン排ガスダクトを接続する際にその接続部に従来設置し
ていたガス混合器を設けずに、ボイラからの排ガスとガ
スタービンからのタービン排ガスの合流によって生じる
分離層流に対して、分離層流による排ガスの流量分布及
び窒素酸化物濃度分布の違いに対応して複数のアンモニ
ア注入ノズルからそれぞれ適切な量のアンモニアが噴出
するため、窒素酸化物を処理するのに過不足のない量の
アンモニアを供給することができる効果がある。

【００７０】またガス混合器を設けないためドラフトロ
スが少ないので、排気ファンを大型のものにしたり、排
気ファンの駆動源の容量を大きくする必要がなく、装置
がコンパクトになってレイアウトに制限を受けず、しか
も安価になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例の系統図である。

【図２】図１の制御装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図３】請求項２の発明の一実施例の系統図である。

【図４】図３の制御装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図５】従来装置の一例の系統図である。

【図６】図５の制御装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図７】従来装置の他の例の系統図である。

【図８】図７の制御装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図９】従来のガス混合器の一例を切断して示した斜視
図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ６ 脱硝装置 １１ ガスタービン １６ タービン排ガスダクト ２３ 排ガスダクト ２４ａ’ 排ガスの流量分布 ２４ｂ’ 排ガスの窒素酸化物濃度分布 ２５ 制御装置 ２６ アンモニア注入ノズル ２７ アンモニア注入ノズル ３１ アンモニア流量調節弁 ３２ アンモニア流量調節弁 ３３ 排ガスダクト ３４ 端部 ３５ 接続部 ３６ 制御装置 ３８ アンモニア注入ノズル ３９ アンモニア注入ノズル ４３ アンモニア流量調節弁 ４４ アンモニア流量調節弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラの排ガスを脱硝装置に導く排ガス
   ダクトと、該排ガスダクトの前記脱硝装置入口側内部に
   前記排ガスダクトの断面に対する位置をそれぞれ変えて
   アンモニアを噴出できるように分割配置した複数のアン
   モニア注入ノズルと、該分割配置されたアンモニア注入
   ノズルごとに個別に設けられ該アンモニア注入ノズルに
   供給するアンモニアの流量を個別に調節するアンモニア
   流量調節弁と、前記排ガスダクトにおける排ガスの流量
   分布および窒素酸化物濃度分布により前記アンモニア流
   量調節弁の開度を制御する制御装置と、を備えたことを
   特徴とする脱硝装置のアンモニア注入装置。
2. 【請求項２】 ボイラの排ガスを脱硝装置に導く排ガス
   ダクトと、端部が該排ガスダクトに開口接続されてガス
   タービンからのタービン排ガスを前記排ガスダクトに流
   入させるタービン排ガスダクトと、前記排ガスダクトの
   前記タービン排ガスダクト接続部と脱硝装置入口との間
   の前記排ガスダクト内部に該排ガスダクトの断面に対す
   る位置をそれぞれ変えてアンモニアを噴出できるように
   分割配置した複数のアンモニア注入ノズルと、該分割配
   置されたアンモニア注入ノズルごとに個別に設けられ該
   アンモニア注入ノズルに供給するアンモニアの流量を個
   別に調節するアンモニア流量調節弁と、前記排ガスダク
   トにおける排ガスの流量分布および窒素酸化物濃度分布
   により前記アンモニア流量調節弁の開度を制御する制御
   装置と、を備えたことを特徴とする脱硝装置のアンモニ
   ア注入装置。