JPS62158902A

JPS62158902A - 排熱回収ボイラ

Info

Publication number: JPS62158902A
Application number: JP61000721A
Authority: JP
Inventors: 橋元　昌幸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-01-08
Filing date: 1986-01-08
Publication date: 1987-07-14

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】〔発明の技術分野〕本発明はアンモニアを還元剤として用いる脱硝装置を備
えている排熱回収ボイラに係り、特に、構成機器に硫酸
水素アンモニウムが付着するのを防止する排熱回収ボイ
ラに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年の発電プラントにおいては、効率向上の要請からガ
スタービンと蒸気タービンとを相合Ｉたコンバインドサ
イクルが採用されている。

このコンバインドサイクルでは、蒸気タービン用の蒸発
発生器として第２図に示す排熱回収ボイラーが用いられ
る。この排熱回収ボイラは、排ガス２の流れに沿って、
過熱器３、蒸発器４および節炭器５を順次設置している
。節炭器５へ供給された給水は、この節炭器５から排ガ
スの上流側にある蒸発器４、過熱器３へ案内される間に
加熱されることで、排ガス２中の熱を吸収する。また、
この排熱回収ボイラーでは、効率向上の観点から排ガス
中の熱量が極力回収され、その結果、節炭器５付近の排
ガス温度が約１１０℃程度の低温となる。

ところで、環境保全の観点から排ガス中のイオウ酸化物
（Ｓｏ　　）や窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度は厳しく規制
されている。特に、重油を燃料とする場合には、重油中
に含まれるイオウ化合物や窒素化合物が燃焼してＳＯや
ＮＯｘが発生する。

そのため、排熱回収ボイラーには、ＳＯｘの低減対策と
して脱硫装置が、ＮＯ，の低減対策として脱硝装置がそ
れぞれ備えられている。

このうち、脱硝装置は、υ１ガス２中にアンモニア（Ｎ
Ｈ３）を点火し、脱硝触媒を充填する脱硝触媒器６内を
通過させることによって、ＮＯｘを無害の窒素（Ｎ２）
に変化させるものであり、アンモニアは還元剤として用
いられる。

しかし、このアンモニア還元方法に基づく脱硝装置では
、残留アンモニア排ガス２中の三酸化イオウ（Ｓ０３）
とか反応して硫酸アンモニウム（（ＮＨ）　５０４）を
１−成する。この硫酸アンモニウムは約２００℃の高温
領域では不安定であり、硫酸水素アンモニウム（Ｎｌ−
１４１」５Ｏ４）に変化する。

ところが、この硫酸水素アン上ニウムは約１５０℃の温
度領域では析出する性質を右している。

したがって、ボイラ運転中に約１１０℃の低温領域とな
る前記節炭器５イ」近では、その伝熱管表面に硫酸水素
アンモニウムが析出し、付着する。

その結果、節炭器５の熱交換効率が低下し、ボイラの性
能が著しく低下するおそれがある。

また、硫酸水素アンモニウムは酸性で腐食性が強く、節
炭器５における伝熱管の腐食も重大な問題となるもので
あった。

そこで、従来では排熱回収ボイラの性能低下を防止する
ために、節炭器５を定期的に洗浄し、付着した硫酸水素
アンモニウムを溶解し、除去していた。この洗浄は、発
電プラントを停止し、脱硝触媒器６を撤去した後、洗浄
ポンプ７を作動させて散水管８から節炭器５へ洗浄水を
散水させることにより行なわれる。

しかしながら、腐食力の強い硫酸水素アンモニウムが溶
解されている洗浄水が下流に流れ、洗浄中に蒸発器４お
よび過熱器３の伝熱管が腐食するという問題が生じた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、ボ
イラ運転中での低温領域に配置されたボイラ構成機器に
硫酸水素アンモニウムが付着しないようにしてボイラの
性能を向上させると共に、硫酸水素アンモニウムによる
伝熱管の腐食を防止できる排熱回収ボイラを提供するこ
とを目的とす＝　　４　− る。

〔発明の概要〕

本発明は、排ガスの流れ方向に沿って排ガス流路に並設
した複数の熱交換器に被加熱流体を流通して、これを加
熱さぜることにＪ：り排熱回収する一方、アンモニアを
還元剤として用いた脱硝装置により排ガス中の窒素酸化
物を除去する排熱回収ボイラにおいて、上記排ガス流路
における硫酸水素アンモニウムが析出する温度領域に鉄
粉を注入する鉄粉注入装置を設けたことにある。

〔発明の実施例〕

以下、第１図を参照して本発明の好適な一実施例を説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示しており、図にお
いて示される符号１１は排熱回収ボイラである。この排
熱回収ボイラ１１の排気ダクト１２内には、排ガス１３
の流れに沿って上流側から熱交換器の過熱器１４、蒸発
器１５おＪ：び節炭器１６を順次配置している。

節炭器１６の伝熱管には、給水ポンプ１７から被加熱流
体としての給水が導かれ、この給水は排ガス１３によっ
て加熱されることで、排ガス１３中の熱を吸収する。加
熱された給水はドラム１８へ一旦戻され、さらに循環ポ
ンプ１９によって蒸発器１５へ案内される。蒸発器１５
内でドラム水は排ガス１３により加熱され、水と蒸気と
の二相流となってドラム１８へ戻される。一方、ドラム
１８内の飽和蒸気は、過熱器１４へ導かれて過熱され、
過熱後は、図示しない蒸気タービンへ案内される。

また、排熱回収ボイラー１には、排ガス１３中のＮｏ　
　をＮ２に変化させる脱硝装置（図示省略）を備えてい
る。この脱硝装置はアンモニアを還元剤として用いるも
のであり、排ガス１３中へアンモニアを添加するアンモ
ニア添加器（図示省略）および過熱器１４の下流側に配
された脱硝触媒器２０等から構成される。すなわち、排
ガス１３中ヘアンモニアを添加し、脱硝触媒を充填する
脱硝触媒器２０内を通過させることにより、次の反応式
のように、ＮＯをＮ２に変化させている。

× ６ＮＯ＋４ＮＨ３→　　　　５　Ｎ　２　　＋　６　ト
１２　０６Ｎ０２＋８Ｎ＋−＋３　→　７Ｎ２＋１２Ｈ
２０なお、脱硝触媒器２０は、ダクト１２内において過
熱器１４と蒸発器１５との間に配置される。

これは、脱硝触媒器２０内の触媒の触媒作用が約３００
〜４００℃の温度領域で最も効率よく行なわれるからで
ある。

一方、排ガス１３中に添加されたアンモニアのうちＮＯ
ｘと反応せず、ｖ１ガス１３内に残留した残留アンモニ
アは、損気ダクト１２内で排ガス１３中のＳ０３と反応
して硫酸アンモニウムとなる。

この反応は、次の通りである。

２　Ｎ　Ｈ３＋　Ｓ　Ｏ３＋　ト１２　　。

→（ＮＨ４）２Ｓ０４このＴａ酸アンモニウムは約２００　’Ｃの高温状態の
下では不安定であり、次式のにうに反応して硫酸水素ア
ンモニウムに変化し、排気ダクト１２の下流側へ運ばれ
る。

（Ｎ　ト１４　　）　２　　Ｓ　０４ →ＮＨＨ８Ｏ４＋Ｎ１−１３一　　７　− （ＮＨ４）２８０４　＋ＳＯ３＋Ｈ２０→２ＮＨ４日Ｓ
０４なお、硫酸水素アンモニウムは温度が約１５０℃以下に
なると析出する。

また、節炭器１６へ供給された給水は、排ガスの上流側
にある蒸発器１５、過熱器１４へ案内される間に加熱さ
れるまでは十分に加熱されてはいないから、節炭器１６
付近の排ガス温度は約１１０℃程度であり、硫酸水素ア
ンモニウムが析出される温度領域となっている。

そこで、排気ダクト１２には、硫酸水素アンモニウムが
析出される温度領域である節炭器１６上流側に鉄粉２１
を注入する鉄粉注入装置２２を付設している。ずなわち
、排気ダクト１２外に鉄粉２１を内蔵する鉄粉タンク２
３を設け、この鉄粉タンク２３と排気ダクト１２とが注
入管２４で連結される。さらに、排気ダクト１２には、
排ガス１３の一部を鉄粉２１の移送に用いるための送気
管２５を分岐して設け、注入管２４に連結している。

したがって、排熱回収ボイラの運転中は、鉄粉タンク２
３から落下した鉄粉２１が送気管２５からの排ガス１３
と混合されて注入管２４より節炭器１６の上流側に注入
される。注入された鉄粉２１は排ガス１３中の硫酸水素
アンモニウムと次式のように反応する。

−Ｆ　ｅ　（ＮＨ）　Ｈ（Ｓｏ　　）　　　・Ｈ２０＋
　（Ｎ）−１）　　Ｈ（Ｓｏ４）２これらの反応生成物はＭ食性がなく、節炭器１６に付着
することもなく、排気ダクト１２から外気中へ放出され
る。

この結束、節炭器１６の伝熱管外表面に硫酸水素アンモ
ニウムが１１着することはなく、節炭器１６の熱効率を
維持でき、排熱回収ボイラ１１自体の性能を向上できる
。

また、排気ダクト１２から分岐して設置：Ｊた送気管２
５を注入管２４に連結してｉＪｌガス１３中に鉄粉２１
を混合させてダクト１２内に注入するようにしたから、
特別な注入駆動機構を要せずに作動し、構成を簡素化で
きる。

したがって、節炭器１６の伝熱管への硫酸水素アンモニ
ウムの付着が防止されるから、節炭器１６の洗浄が不要
となり、洗浄に伴う節炭器１６、蒸発器１５、過熱器１
４それぞれの伝熱管の腐食を防止できる。さらに、節炭
器１６の洗浄が不要となるため、発電プラントを停止す
る必要がなく、発電プラントを高効率にて運転できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、硫酸水素アンモニウムが
析出する湿度領域に配設されたボイラ構成機器の上流側
に鉄粉を注入して、硫酸水素アンモニウムと反応させる
ようにしたから、ボイラ内において、硫酸水素アンモニ
ウムの析出を防止することができる。

その結果、ボイラ運転中にボイラ構成機器に硫酸水素ア
ンモニラが付着せず、ボイラの性能を向上でき、硫酸水
素アンモニウムの洗浄に伴うボイラ構成機器の腐食を防
止できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る排熱回収ボイラの一実施例を示す
系統図、第２図は従来のυ１熱回収ボイラを示す系統図
である。１・・・排熱回収ボイラ、２・・・排ガス、３・・・過
熱器、４・・・蒸発器、５・・・節炭器、６・・・脱硝
触媒、７・・・洗浄ポンプ、８・・・散水管、１・・・
１ノミ熱回収ボイラ、１２・・・ダクト、１３・・・υ
］ガス、１４・・・過熱器、１５・・・蒸発器、１６・
・・節炭器、１７・・・給水ポンプ、１８・・・ドラム
、１９・・・循環ポンプ、２０・・・１；（硝触媒、２
１・・・鉄粉、２２・・・鉄粉注入装置、２３・・・鉄
粉タンク、２４・・・注入管、２５・・・送気管。

Claims

【特許請求の範囲】１、排ガスの流れ方向に沿つて排ガス流路に並設した複
数の熱交換器に被加熱流体を流通して、これを加熱させ
ることにより排熱回収する一方、アンモニアを還元剤と
して用いた脱硝装置により排ガス中の窒素酸化物を除去
する排熱回収ボイラにおいて、上記排ガス流路における
硫酸水素アンモニウムが析出する温度領域に鉄粉を注入
する鉄粉注入装置を設けたことを特徴とする排熱回収ボ
イラ。２、熱交換器は、排ガス流路の上流側から過熱器、蒸発
器、節炭器として順次配置され、節炭器の上流側に鉄粉
注入装置を設けている特許請求の範囲第１項に記載の排
熱回収ボイラ。３、鉄粉注入装置は、排気ガスを排気する排気ダクト外
に配置されて鉄粉を内蔵する鉄粉タンクと、この排気ダ
クトとを注入管にて連結すると共に、この注入管には、
ダクトから分岐して設けた送気管を連結して、排ガス中
に鉄粉を混合させて排気ダクト内に注入するようにして
ある特許請求の範囲第１項に記載の排熱回収ボイラ。４、注入管は、その注入口を節炭器の上流側にて開口さ
せている特許請求の範囲第３項に記載の排熱回収ボイラ
。