JPS6176802A - 排熱回収ボイラの停止方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、脱硝装置を備えた排熱回収ボイラの停止方法
に関する。

〔発明の背景〕

最近の電力需要の変化に応じて、ピーク負荷用としてガ
スタービンを採用する傾向が高まっている。このように
、ガスタービンを用いた場合、ガスタービンに対して運
動エネルギを与えた高温ガスは排熱回収ボイラに導かれ
、肖該排熱回収ボイラでは、その熱を利用して蒸気を発
生させる。発生した蒸気は蒸気タービンに導かれ、これ
を駆動して発電を行なう。以上のようにして、ガスター
ビンと蒸気タービンによる複合サイクル発電が実施され
、これにより省エネルギが図られる。

通常、上記の排熱回収ボイラ１′Ｃは、タービンからの
排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するた
め脱硝装置が組込まれている。この脱硝装置にあっては
、触媒が効果的に作用するのは一定の温度域に限られ、
この温度域から外れた温度では触媒の効果は大幅に減少
する。これを図により説明する。

第５図１脱硝装置の脱硝有効温度範囲を示すグラフであ
る。図で、横軸には時間、縦軸［は温度がとっである。

図の斜線で示される範囲が脱硝有効範囲であり、その上
限の温度がＴ２、下限の温度がＴｌで示されている。温
度Ｔ２は約＜ｏｏ℃であり、温度Ｔｌは約２００℃であ
る。したがって、排ガス温度が上記斜線の温度範囲にな
いと有効な脱硝は行なわれず、排煙中に多量のＮＯｘが
含まれることとなる。

一方、最近のボイラ運転においては、その高効率化を計
るため、変圧運転方式が採用されている。

これを第６図（ａ）　Ｋ示す。図で、横軸には時間、縦
軸にはドラム圧力がとっである。図に示すように、変圧
運転方式においては、負荷が小さい場合はドラム圧力を
一定の低い値とし、ある負荷点を超えると負荷の大きさ
にほぼ比例してドラム圧力を変化するような運転を行な
う。このため、ボイラ停止時にはドラム圧力は低くなる
。この状態から、ボイラバンキングに入ると、再起動時
のドラム圧力は第６図（ｂｌに示すようにさらに低下す
る。図で、横軸にトユ時間、縦軸［はドラム圧力がとっ
である。

図示のように、ドラム圧力はバンキング開始から時間が
経過するにつれて徐々に低下してゆき、ドラムの再起動
時には極めて低い圧力となる。１例を挙げると、８時間
のボイラバンキング中に、ドラム圧力は約２０ａｔｇ降
下してｔＯａｔｇ（飽和温度１８３℃）前後の残圧とな
る。

上述した脱硝有効温度範囲および変圧運転方式のため、
ボイラ再起動時にはボイラから排出される排煙中に多く
のＮＯｘが含まれることとなる。

即ち、ボイラ再起動時に排ガスがボイラに供給されるが
、脱硝装置の上流側には過熱器、蒸発器等の伝熱管群が
配置されており、又、再起動時のドラム残圧が低いため
上記伝熱管群内の受熱媒体温度が低く、供給された排ガ
スはこれらの伝熱管群に多くの熱を奪われろ。この結果
、ボイラ再起動時に脱硝装置（流入する排ガス温度は、
Ｗｃ５図の曲線人に示すように温度Ｔ３　（約１８０℃
）となり、触媒が効果的に作用する温度（以下、触媒好
適温度という）以下となる。そして、触媒好適温度に達
するまでにはボイラ再起動径相当長時間を要することに
なる。したがって、ボイラ再起動時から排ガス温度が触
媒好適温度に達するまでの間、排ガス中に含まれるＮＯ
ｘは脱硝装置において有効に除去されず、この間、排煙
中のＮＯｘの量が増加することとなる。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、上記従来の問題点を解決し、同等特殊の
装置を用いることなく、ボイラ再起動時、ボイラかも排
出されるＮＯｘを低減することかできろ排熱回収ボイラ
の停止方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明では、ドラムで発生
した蒸気を負荷に供給する主蒸気管に接続され、かつ、
負荷をバイパスするバイパス管ヲ用いて、ボイラ停止時
にこのバイパス管を通過する蒸気量を制御することによ
りドラムの圧力を昇圧し、これによりボイラ再起動時の
ドラムの残圧を高めて脱硝装置の排ガス上流側の伝熱管
群の受熱媒体の温度を高く保持し、ボイラ再起動時の排
゛　　ガス温度が触媒好適温度になるようにしたことを
特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図（ａｌ、　（ｂｌ、　（Ｃ）は本発明の実施例に
係る排熱回収ボイ２の停止方法を示すタイムチャート、
第２図は第１図（ａ）乃至（ｃ）　Ｋ示す停止方法を適
用する通常の排熱回収ボイラの系統図である。まず、第
２図に示す排熱回収ボイラについて説明する。図　　９
で、ｌはガスタービン、２はガスタービン１からの排ガ
スＧを導入する排ガスダクト、３は過熱器、４は第１の
蒸発器、５は脱硝装置、６は第２の蒸発器、７は節炭器
である。過熱器３、第１および第２の蒸発器４，６．脱
硝装置５、節炭器７は排ガスダクト２で構成される排ガ
ス流路内に配置されている。８は蒸気を発生するドラム
、９はドラム８で発生した蒸気により駆動される蒸気タ
ービン、１０は蒸気を凝縮して水に戻す復水器、１１は
復水器ｌＯの水をドラム８に給水する復水ポンプである
。

復水器１０の水は復水ポンプＩＩＫより給水Ｗとなって
節炭器６で排ガスＧＩＣより予熱されてドラム８内に供
給される。ドラム８の水は下降管１３を通って下降し、
管路１４ａ、１４ｂを経て蒸発器４．６へ導入され管路
１５ａ、１５ｂを経てドラム８内に戻る。このようにし
て、循環流動する間に、蒸発器４．６において排ガスＧ
の加熱により生じた蒸気は飽和蒸気管１６により過熱器
３に導入され、ここで排ガスＧにより過熱され、過熱蒸
気として主蒸気管１７を経て蒸気タービン９へ供給され
ろ。１８は主蒸気管に接続され、蒸気タービン９をバイ
パスして蒸気を直接復水器ｌＯに導くタービンバイパス
管である。又、１９は蒸気タービンへの蒸気の流量を調
節する蒸気タービン加ｆｉ弁、２０ｉ’：！蒸気タービ
ン９への蒸気の供給量により蒸気のバイパス量を調節す
るタービンバイパス弁、ｚｌｔｚ排ガスダクト２のダン
パである。上記の蒸気発生動作中、脱硝装置５は排ガス
Ｇ中のＮＯｘを除去する動作を行なう。

ここで、第１図に示すグラフに基づいて、ボイラ停止に
伴なう本実施例のプラント停止過程を説明する。プラン
ト停止の際、蒸気タービン９の停止時のメタル温度を高
く保持して再起動時の起動時間を短縮するために、ガス
タービン１をある負荷で保持した状態において、蒸気タ
ービン９を先行して停止する。この状態が第１図（ａ）
、　（Ｃ１に示されろ。蒸気タービン９の停止は蒸気タ
ービン加減弁１９を調節して第１図（ａ）　ＶＣ示すよ
うに蒸気流量を減少させて行なわれ、この間余剰蒸気ｉ
はタービンバイパス弁２０１Ｃよりドラム８のドラム圧
力を制御しながらタービンバイパス管１８を経て復水器
ｌＯヘダンプされる。第１図（ａ）で斜線部分が余剰蒸
気量となる。蒸気タービン９が停止した後、第１図（Ｃ
）に示すように、ガスタービン１が停止過程に入る。

従来の停止方法においては、ガスタービン１が停止過程
に入ると、これに伴なって冷却によりドラム８の圧力が
第１図（ｂｌの実線Ｃで示すように圧力Ｐ０から低下し
てゆき、ガスタービン１の停止時には圧力Ｐ１に低下す
る。そして、この状態でボイラの出口ダンパ２１か全閉
されてボイラバンキング状態に入る。バンキング中、ボ
イラは自然放熱等により冷却されるので、ドラム８の圧
力は第１図（ｂ）に示すように圧力Ｐ１からさらに低下
する。したがって、ボイラ再起動時、ドラム圧力は極め
て低い圧力Ｐ２になっており、伝熱管群内の受熱媒体温
度も低（、前述のように、脱硝装置５に流入する排ガス
ｑの温度も低下することとなる。

しかしながら、本実施例においては、上記従来の停止方
法とは異なり、プラント停止過程において、タービンバ
イパス１８を経て復水器１０ヘダンブされる蒸気量を、
タービンバイパス弁２０によって絞り込む方法が採られ
る。これにより、ドラム８の圧力は第１図（ｂｌの２点
鎖線りに示すように上昇し、ボイラバンキング状態に入
る時点においては圧力Ｐ３まで昇圧される。上述のよう
に、バンキング中、ボイラは冷却され、ドラム８の圧力
も第１図ｆｂ）の２点鎖線Ｄ［示すように低下してゆく
。しかし、ボイラバンキング開始時に圧力Ｐ３まで昇圧
されたドラム圧力は、バンキング中の冷却による圧力低
下があっても、ボイラ再起動時ＶＣは圧力Ｐ４を保持し
、この圧力は従来の停止方法におけるボイラ再起動時の
圧力Ｐ２より遥かに高い圧力である。この結果、伝熱管
群内の受熱媒体温度も高い温度に保持され、ボイラ再起
動時に排ガスＧから奪プ熱量が減少し、排ガスＧの温度
は低下せず、第５図の曲線Ｂに示すよ５に、触媒好適温
度に保持することができ、従来の停止方法に比較し、排
煙中のＮＯｘの量を犬＠に減少することができる。

ここで１例を挙げると、ボイラ停止時、ドラム８の圧力
を６０ａｔｇ　（Ｐ３＝６０ａｔｇ　）まで昇圧させる
と、８時間のバンキングの後のドラム８の残８Ｅ＋１約
３０　ａ’　ｇ　（Ｐ４　”：”　３０　ａ　ｔ　ｇ　
、　飽和温度約２３５℃）となる。この結果、過熱器３
、蒸発器４内の受熱媒体の温度は約２３５℃に保持され
、再起動時に導入される排ガスＧｉｚはとんど温度降下
を生ずることなく、第５図に示す温度Ｔ４（約２３０℃
）で脱硝装置５に流入する。

第３図はボイラ再起動後のボイラから排出されるＮＯｘ
総量、排ガス量、排ガス温度の特性図である。図で、横
軸には時間がとってあり、又、実線はボイラ再起動時の
ドラム残圧が３Ｑａｔｇ。

一点鎖線はドラム残圧が１ｏａｔ４の場合を示す。

図から明らかなように、ドラム残圧がｌＱａｔｇの場合
、ボイラから排出されるＮＯｘの量は、しばらくの間Ｎ
Ｏｘ規制値を大きく超えるのに対し、ドラム残圧が３０
ａｔｇの場合、ボイラ再起励時以後ＮＯｘ規制値を超え
ろことはない。したがって、ドラム残圧を高めろ本実施
例の停止方法が、ＮＯｘ低減に極めて有効であることが
判る。

第４図は、ｗｃ１図（ａ）乃至（Ｃ１に示す停止方法を
適用する他の排熱回収ボイラの系統図である。図で、第
２図に示す部分と同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。なお、排ガスダクト２内の諸装買の図示は省
略されている。２３はドラム８に取付けられてドラム圧
力を検出する圧力検出器、１９′は圧力検出器２３の検
出信号により制御される蒸気タービン加減弁、２０′は
圧力検出器２３の検出信号により制御されろタービンバ
イパス弁士ある。

本実施例においては、第１図（ｂ）の２点鎖線りに示す
ようＶＣ、プラント停止過程においてドラム圧力を上昇
させるが、この圧力上昇が急激であるとドラム８の設計
圧力を超えるおそれが生じる。第４図に示すボイラはこ
のような事態を防止するもので、ドラム圧力が一定圧力
を超えろと圧力検出器２３がこれを検出し、信号を蒸気
タービン加減弁１９’、タービンバイパス弁２０’［出
力し、これらの弁を開く方向に自動的に制御してドラム
圧力の上昇を抑え、ドラム圧力を安全に昇圧することが
できる。

このように、本実施例では、プラントの停止過程におい
て、タービンバイパス弁を絞ってドラム圧力を昇圧し、
ボイラ再起動時の残圧を高めるよ５にしたので、系統中
に特殊な装置を介在させたり、系統に変更を加えたりす
ることなく、単に運転方法のみで、ボイラ再起励時脱硝
装置に流入する排ガス温度の低下を防止してこれを触媒
好適温度範囲内に保持することができ、ボイラから排出
されるＮＯｘを大幅に低減することができる。

なお、上記実施例の説明では、排ガス源をガスタービン
として説明したが、ガスタービンに限ることはなく、排
ガス源が工業炉や産業処理設備等であっても適用するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、プラントの停止過程に
おいて、負荷をバイパスするバイパス管の通過蒸気量を
制御し、ドラム圧力を昇圧してボイラ再起動時のドラム
残圧を高めるようにしたので、特殊の装置を用いろこと
なく、ボイラ再起動時、ボイラから排出されろＮＯｘを
低減することができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は本発明の実施例に
係る排熱回収ボイラの停止方法を示すタイムチャート、
第２図は第１図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）に示される
停止方法を適用する排熱回収ボイラの系統図、第３図は
ボイラから排出されろＮＯｘ総量を示すグラフ、第４図
は第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に示される停止方
法を適用する他の排熱回収ボイラの系統図、第５図は脱
硝有効温度範囲を示すグラフ、第６図（ａ）、　（ｂｌ
は変圧運転方式におけるドラム圧力の特性図である。 ｌ・・・・・・ガスタービン、２・・・・・・排ガスダ
クト、３・・・・・・過熱器、４．６・・・・・・蒸発
器、５・・・・・・脱硝装置、８・・・・・・ドラム、
９・・・・・・蒸気タービン、１７・・・・・・主！気
管、１８・・・・・・タービンバイパス？、１９．１９
’・・・・・・蒸気タービン加減弁、２０．２０’・・
・・・・タービンバイパス弁、２３・・−・・・圧力検
出器。 １゛５ニ ド９１φ 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気を発生するドラムと、このドラムの缶水を排ガ
   スにより加熱する蒸発器と、発生した前記蒸気を負荷に
   供給する主蒸気管と、この主蒸気管に接続されて前記負
   荷をバイパスするバイパス管と、前記排ガス中の窒素酸
   化物を除去する脱硝装置とを備えた排熱回収ボイラにお
   いて、この排熱回収ボイラの停止時、前記バイパス管を
   通過する蒸気量を制御して前記ドラムの圧力を昇圧し、
   ボイラ再起動時の前記ドラムの残圧を高めることを特徴
   とする排熱回収ボイラの停止方法。