JPS644051B2 - - Google Patents

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JPS644051B2
JPS644051B2 JP56129465A JP12946581A JPS644051B2 JP S644051 B2 JPS644051 B2 JP S644051B2 JP 56129465 A JP56129465 A JP 56129465A JP 12946581 A JP12946581 A JP 12946581A JP S644051 B2 JPS644051 B2 JP S644051B2
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steam
removal
coil
turbine
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JP56129465A
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Mingu Rii Richaado
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Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS644051B2 publication Critical patent/JPS644051B2/ja
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
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    • F01K23/108—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
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    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23J15/006—Layout of treatment plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明はガスタービン排ガスから窒素酸化物
（NOx）を除くためのシステム装置、更に詳しく
は発電装置とスチーム循環部の前の廃熱回収配列
と組合わせた循環式発電装置に存在する排ガス温
度条件でガスタービン排ガスからNOxを除去す
る装置に関する。 ガスタービンの運転に際してNOxは使用した
燃料中の窒素化合物から発生し、また燃焼中に大
気中の窒素の固定により発生する。天然ガスは燃
料に結合するNOxの点から比較的きれいな燃料
であるが、石炭および油はNOx含量がかなり異
なる。 発電プラントは燃料の燃焼工程から過度の
NOxが発生しないように運転され、または燃焼
排ガス中のNOxが許容限度より低くなるまで
NOxを除去されるように処理されるか或はそれ
ら両者が行われることが環境制御のために必要で
ある。NOxの放出を制御することが発電装置の
運転効率にほとんど、或は全く費用を要せずに行
われることが望ましい。 若干のタービン燃焼操作は許容限度内のNOx
の放出により行われるものもあるが、現在の設計
に係る多くのガスタービン並びに多くの過去のタ
ービン装置では燃焼後のNOx除去作業の必要が
ある。タービン燃焼操作をNOx放出制限内にす
るために発電装置の効率が許容できないところま
で火焔温度を低下させなければならない場合にも
NOx除去装置に対する必要があることは事実で
ある。 慣用のスチーム発電装置のボイラー排ガスから
NOxを乾式接触除去用の一先行技術による配列
はアンモニア（NH3）または一酸化炭素（CO）
などのような還元剤を排ガス中に噴射することを
含む。接触化学反応の後でNOxは窒素（N2）と
水（H2O）とに変換される。 乾式触媒反応系でNOx除去プロセスが有効で
あるためには、還元剤としてNH3を使用する現
在利用可能な−NOx除去装置では排ガス温度は
一定の温度範囲、すなわち代表的には321℃〜432
℃（610〓〜810〓）内になければならない。432
℃より高い温度ではNH3が有害なことには更に
NOxを発生し始める。また321℃未満の温度では
NH3は有害なことにはSOxの除去剤となつて硫酸
アンモニウムおよび酸性硫酸アンモニウムを生成
する。 他の既知の種類のNOx除去方法はガスタービ
ンからの排ガス中にNH3および重水（H2O2）を
噴射注入することからなる。この湿式法は1979年
３月12〜15日にサンジエゴで開催されたガスター
ビン会議で日立の人達によつて発表された「ガス
タービン排ガス中にNH3およびH2O2を噴射する
ことによるNOx除去法」と題するASME刊行物
に一層詳細に記述されている。 乾式型NOx除去方法に関する若干の背景は(1)
三菱技術イ報No.124（1977年５月）で三菱重工業に
より発表された「固定式燃焼設備に対する触媒に
よるNOx除去法の発展」と題する刊行物および
(2)ヒタチ・エンド・ケミコ・エア・ポリユーシヨ
ン・コントロールの人達により米国、ペンシルベ
ニア州、エデイストーンで1978年11月に発表され
た「化石燃料燃焼ボイラーに対する日立造船脱
NOx法」と題する他の刊行物に述べられている。
後者の刊行物には乾式NOx除去方法を慣用のス
チームプラントに適用するに際してボイラー排ガ
スの温度制御に関して若干の考慮が払われてい
る。 乾式NOx接触除去系をガスタービンに適用す
るための既知の提案では、排ガスがもし過度に高
温度の時は排ガスより冷い周囲の空気と混合する
ことによつて、またもし排ガスが過度に低温度で
ある時はバイパスした熱い燃焼ガスと混合するこ
とによつて最適温度または少くとも要求される温
度範囲内にあるガス混合物を造るようにNOx除
去モジユールが設立される。 既知の関連先行技術ではNOxは排ガスから除
かれるけれども、乾式接触反応系における温度範
囲内に排ガス温度を調節するためのガス混合によ
る場合のように、NOx除去のためにエネルギー
が消費される。NOx除去のためにエネルギーが
消費されることはプラントの効率を顕著に低下さ
せる。 1980年８月20日付で特許出願した米国特許願第
180052号ではガスタービンプラントNOx除去操
作を実施するための新規なシステムが開示されて
いる。この発明は少くとも１個のガスタービンを
備えた併設循環式発電装置の特別の場合に関す
る。併設循環式発電装置におけるNOx除去は効
果的で効率的であることが望ましい。 この発明の目的は先行技術の欠点を解決するた
めに併設循環式発電装置において熱エネルギーを
回収し且つNOxを除去するための改善された装
置を提供するにある。 この発明はタービン排ガス導管装置中に配置さ
れた、前記排ガスと還元剤とを混合して所定のガ
ス温度範囲内の排ガス温度で排ガスからNOxを
除去する接触反応を生起させるNOx除去装置、
前記NOx除去装置の下流側において前記導管装
置中に配置されたエコノマイザーコイルと該エコ
ノマイザーコイルへ水を供給する水供給装置とを
備えた廃熱回収装置、前記エコノマイザーコイル
によりスチームを供給されるスチームドラムを備
え、且つタービン排ガス導管装置を有する併設循
環式発電装置中の排燃焼ガスから熱エネルギーを
回収しNOxを除去するための装置において、前
記装置が更に前記NOx除去装置の上流側に配置
され前記スチームドラムからの流れを受ける調整
用蒸発器コイル、NOx除去装置の下流側と上流
側とに配置されて前記スチームドラムから流れを
受けるように直列に結合されたそれぞれの蒸発器
コイル、これらの蒸発器コイルは前記スチームド
ラムにスチームを供給するものとし、これらの蒸
発器コイルの上流側に配置されたスーパーヒータ
ーコイル、NOx除去装置の上流側の排ガス温度
検知装置、前記調整用蒸発器コイルを迂回して配
置されたバイパス導通管、前記導管装置からの排
ガス流をそらしてバイパス導通管へ通すための可
動式ダンパ装置、排ガス温度を所望のNOx除去
範囲内に保つための排ガス温度検知装置に応答し
て前記ダンパ装置の位置を定めるための装置、お
よび併設循環式発電装置のスチームタービンを駆
動するために使用するスーパーヒートされたスチ
ームを発生させるために前記スチームドラムから
スチームを前記スーパーヒーターコイルに向ける
ための装置を備えることを特徴とする、併設循環
式発電装置における熱エネルギー回収および排熱
焼ガス中のNOx除去装置にある。 この発明は添付図面と組合わせて示例のための
この発明の実施例の下記の記載から容易に明らか
となろう。 第１図に併設循環式発電装置の形態の発電装置
１０を示す。ガスタービン１２は天然ガスまたは
油または他の適当な化石燃料を燃焼する燃焼器１
４を用いる。第２ガスタービン−発電機（図示せ
ず）も記号１７で示すようにガスタービン１２に
ついて記載したように発電し、スチームを発生す
るために発電装置中に備えられる。 タービン１２は圧縮機１６を駆動して燃焼器１
４中での燃焼を支える吸入空気を供給し、タービ
ン翼を駆動する質量の流れを与える。発電機１８
はタービン１２により駆動されて電力を生ずる。 タービン排ガスは必要に応じて補助加熱用のア
フタバーナー１５を通り、排出導管２０を通り、
煙突を通つて大気中に放出される。 窒素酸化物（NOx）に対するカルホニアARB
規則475.1のような放出標準は厳格で、従つてガ
スタービンおよび他の燃焼装置からのNOxの放
出は上記放出制限を適用する地域で使用可能な装
置については低下させなければならない。慣用の
ボイラー排ガス温度は代表的には約350℃である。
従つて、排ガス中で使用されるNOx除去法は
個々の装置における排ガスの条件に対して適して
いて有効でなければならない。 この場合にタービン排ガスからNOxを除くた
めに商業的に入手しうる乾式接触NOx除去装置
２１を使用することが好ましい。適当な装置は日
立株式会社から実施権を許諾され「日立造船乾式
接触脱NOx法」として知られる方法によつて操
作される装置がケミコ・エア・ポリユーシヨン・
コントロールにより提供される。 この明細書で先に述べたように、乾式接触
NOx除去装置２１の有効性は排ガス温度に依存
する。熱回収−バイパス導通管配列２２が排ガス
導管２０中に配置されて廃エネルギーが再回収さ
れ、それによつてスチームが発生してこのスチー
ムによりガスタービン燃焼器中へ噴射するため
の、および効率的なNOx除去を可能とする排ガ
ス温度調節のためのスチーム発生のためのスチー
ムタービン３１および他の発電機３３が駆動され
る。 基本的には、NOx除去装置２１への入口にお
ける排ガス温度は熱回収調整用蒸発器コイル２４
を通る排ガス流量および該コイル２４を迂回して
排ガスをNOx除去装置２１の入口へ導くバイパ
ス導通管２６を通る排ガス流量により調整され
る。電動機で動かされるダンパー２８の制御下に
バイパス導通管２６を通つてより多くのガスが迂
回すると調整用蒸発器コイル２４を通るガスは少
くなり、除かれる熱はそれだけ少くなり、NOx
除去装置２１の入口で再混合されるバイパス流と
主導管流の再混合流の温度はバイパスする前の主
導管装置流の温度より低下の仕方が少くなる。排
ガスがバイパス導通管２６を通る量が少くなると
逆のことが起る。 ダンパ２８は滑動式ドア型のもので、バイパス
導通管が完全に開いている主導管装置は完全に閉
塞され、逆の場合には逆のことが起るようにダン
パは（主）導管装置２０およびバイパス導通管２
６の中へ、或は外へ滑動する。ダンパ２８が主導
管装置へ入る入口のところではガスの漏洩を防ぐ
ために適当な封止手段が備えられる。 熱回収装置（熱回収−バイパス導通管配列）２
２は更に供給水貯槽３０を備え、これは脱イオン
器から水を供給される。供給水ポンプ３２は供給
水を貯槽３０から脱気装置３４、エコノマイザー
コイル３６へ駆出し、供給水は排気導管２０の下
流区域におけるエコノマイザーコイル３６中（こ
こではガス温度は排気導管２０の入口のところで
の温度より低い）で加熱される。 熱供給水はエコノマイザーコイル３６から高圧
力スチームドラム３８に流され、該ドラム３８で
熱供給水はNOx除去装置２１の下流側のバイパ
スされていない蒸発コイル４０およびガス温度
（熱回収）調整（または制御）用蒸発器コイル２
４の両方へ導かれる。下流側蒸発コイル４０から
の流れはガス温度調整用蒸発器コイル２４の上流
側に設けられた他のバイパスされない蒸発コイル
４５に導かれる。 発生した高圧力スチームは２つのコイル２４お
よび４５から高圧力スチームドラム３８に戻さ
れ、ここから排ガス温度調整用蒸発器２４および
コイル４５の上流側のスーパーヒーターコイル４
１に送られ、ここで発生したスーパーヒートされ
たスチームによりスチームタービン３１は駆動さ
れる。 この場合、このスチームをスチームパイプ４８
によつて示すようにタービン燃焼器１４中への慣
用のスチーム噴射用に供給することが好ましい。 この場合、併設循環式発電装置１０はウエスチ
ングハウス・エレクトリツク・コーポレーシヨン
により供給される装置またはPACE発電装置とし
て業界において知られた装置に類似のものであ
る。この発明および併設循環式発電装置における
この発明の実施を一層詳細に理解するために更に
一般的な背景についてここに記載する。 ガスタービン装置は基本的にはW501の性能を
改善したW501Dである。この単軸２軸受装置は
19段高能率軸式圧縮機、装置の軸のまわりに円形
に配列された16個の燃焼器１４および４段の反動
型タービンからなる。ガスタービン１２は発電機
１８に直接結合され、該発電機を駆動する。 ガスタービン１２からの排ガスは排気拡散器お
よび軸の排気マニホルドを通つて熱回収ボイラー
２２に導かれる。 熱回収ボイラ２２では排ガス中のエネルギーは
回収されてスチームタービン用のスーパーヒート
されたスチームおよび燃焼器１４に噴射用の飽和
スチームを発生し、スチームタービン３１の低圧
力区域に導入するために低圧力ボイラー（低圧力
蒸発器）３９中で低圧力スチームを生成する。エ
ネルギーの一部はエコノマイザーコイル３６およ
び低圧力コイル３７でも回収される。低圧力エコ
ノマイザーからの熱水の一部は供給水の加熱に使
われる。主要な構成要素のコイルは下記の通りで
ある： １ 低圧力蒸発器３９−誘導によるスチームター
ビンの低圧力区域において使用するための低圧
力スチームを発生する。これは底部のヘツダー
とヘツダーに溶接された上部の１個のバツクと
からなる。 ２ 高圧力（HP）エコノマイザー３６−凝縮水
を高圧力スチームドラムの飽和温度に加熱す
る。エコノマイザー区域は頂部のヘツダーとヘ
ツダーに溶接された底部の１個のバンクとから
なる。１個のヘツダーは溶接されたパイプによ
り高圧力ドラムおよび供給水制御弁に接続す
る。他方のヘツダーは溶接されたパイプにより
ボイラーの供給水ポンプ３２に接続する。 ３ 蒸発器４０，２４，４５−高圧力スチームの
発生。この区域は底部のヘツダーとヘツダーに
溶接された上部の１個のバンクとからなる。こ
れらのヘツダーの各々は固定されているが、各
蛇管の戻りＵベンドは自由に浮動できる。調整
用蒸発器コイル２４は飽和高圧スチームを発生
する。 ４ スーパーヒーター４１−熱が排ガスから抽出
され、高圧力スチームドラム３８からのスチー
ムに伝達される。スーパーヒート区域はヘツダ
ーに溶接された２個のバンクからなる。１つの
ヘツダーは溶接されたパイプにより前記ドラム
に結合し、出口ヘツダーは熱膨張のために自由
に浮動できる。 ５ 低圧力エコノマイザー３７ この装置は排ガス中のエネルギーを供給水の
予熱と煙突の温度を最低とするのに更に使用す
る。この装置へ供給水もボイラー供給水ポンプ
３２の上流側の脱気装置３４から供給される。
供給水は低圧力誘導スチームの飽和温度に加熱
される。低圧力飽和スチームは低圧力蒸発器３
９で発生し、低圧力スチームドラム２７に送ら
れる。その設計は高圧力区域のものと同様であ
る。 スチームタービン３１は凝縮性、非再加熱式、
単室、単軸流排気装置で標準の低圧力最終列羽根
を備え、3600r.p.mで回転する。このタービンは
79.1Kg／cm2（1130psia）、499℃（930〓）の入口
スチーム条件で１段階供給水加熱により6.4cm
（2.5インチ）Hg絶対圧に排気するように運転さ
れる。この機械は10段ラチユー羽根および３段の
反動羽根を備える。 NOx除去装置２１を一層詳細に機能別ブロツ
ク図として第３図に示してこの発明の一層完全な
理解を容易にする。 化石燃料燃焼ボイラー中の窒素酸化物は該燃料
中の含窒素化合物および燃焼中の大気窒素固定に
より発生する。既に示したように、排ガス中の
NOxの若干の還元ガスチームまたは水の噴射に
よる燃焼改変操作により達成される。燃焼改変操
作が制限値以下のNOx放出値に低下できない場
合には排ガスNOx除去操作が必要であり、接触
還元が種々のボイラーに適用してNOx除去の必
要条件に合致することが判明した。 排ガスを適当な還元剤との混合は窒素酸化物と
還元剤とを選択的に吸収する固体触媒表面と排ガ
スを接触させることによつて行われる。吸収され
た成分は触媒表面上で化学反応を起し、反応生成
物は脱着される。種々の触媒が開発され、酸化窒
素に対する好適な還元剤はアンモニアである。 アンモニアは酸化窒素を窒素および水に還元す
る。日立造船法ではNOxの除去はここに先に記
載したように温度依存性である。下記の式は
NOx除去操作中に明らかに生起する脱窒素反応
を規定するものである： (1) 4NO＋4NH3＋O2→4N2＋6H2O (2) 6NO＋4NH3→5N2＋6H2O (3) 2NO2＋4NH3＋O2→3N2＋6H2O (4) 6NO2＋8NH3→7N2＋12H2O (5) 4NH3＋3O2→2N2＋6H2O NOx除去装置２１（第３図）では、好適には
321℃〜432℃（610〓〜810〓）の温度範囲の排ガ
スをブロツク５２（混合器）で５４で示す液状ア
ンモニア貯槽から排ガス流中に噴射されるガス状
アンモニアと混合（ほぼ等モル比）される。ガス
状アンモニアは噴射前に空気で希釈するのが好ま
しく、NH3と排ガスとの均一な混合を達成する
ために網目構造のノズルが使用される。得られた
ガス混合物を次いで固定床触媒反応器（NOx変
換器）を通し、ここで窒素酸化物はアンモニアに
より触媒表面上で窒素と水とに還元される。最良
の脱窒素のためには２種の基本的制御（調整）が
最良の脱窒素のために必要である。 まず反応温度の制御（調整）は先行技術では低
装入量で補助炉より行われる。スチームタービン
装置中でより多い装入量ではガス温度の調整（制
御）はエコノマイザーバイパス導通管により、ま
たはエコノマイザーへの水の流れを調整すること
により行われる。 アンモニア供給量の制御（調整）はガス処理量
およびNOx濃度の測定により行うことができる。
アンモニアの供給量を調整するための付加的な信
号を得るためにNOxとアンモニアとの両方を煙
突中で監視できる。 前述の関連特許願において述べたように、併設
ガスタービンプラント（装置）中での排ガス温度
の調整は排ガスを冷却するためには排ガスと周囲
の空気とを混合し、排ガスを加熱のためには排ガ
スと燃焼器出口熱空気とを混合することに限られ
ていた。併設循環式プラントでは先行技術におい
てNOx除去処理が行われたことは知られていな
い。 日立造船式接触反応器は代表的には蜂巣状の幾
何学的形状をもつブロツクとして薄板金属で造ら
れる。多数の蜂巣状ブロツクを排ガス導管中に設
置して必要なだけの接触（触媒）反応器の体積を
具備する。 ガス温度、アンモニア噴入流および反応器の幾
何学的形状のほかに、NOx除去操作では排ガス
中に若干の酸素の存在をも必要とする。排ガス中
の湿分は触媒活性を若干低下させる。 化学量論量のアンモニア流が維持されれば
NOx濃度は接触反応に影響はない。粉塵が触媒
表面への付着またはすりへらすことによつて触媒
の性能に影響を与える。粉塵の作用は反応器の設
計により、また適当なブロワー（粉塵除去装置）
５６および５８（第３図）の使用により最少とな
すことができる。 第２図に併設循環式装置におけるNOx除去系
を一層詳細に機能ブロツクとして説明する。第１
図および第２図において同じ要素は同じ番号で示
した。 高圧力調整用蒸発器コイル２４により排ガス流
からの除去する熱量を変えることによつて排ガス
温度はNOx除去効率を最高にし、且つNH3濃度
を最小にするように最適に保たれる。バイパス導
通管２６は高圧力調整用蒸発器コイル２４を越え
るように備えられる。設計時点でバイパスダンパ
２８は完全に閉じられ、調整用蒸発器コイル２４
中でのスチームの発生量は最高である。 ダンパの部分的挿入状態では高圧力蒸発器コイ
ル４５の下流側の排ガスの一部はバイパス導通管
２６に達しNOx除去装置２１の上流側の調整用
蒸発器コイル２４をバイパスする。このバイパス
ガス量は（反応器温度ダンパ）制御器６１により
バイパスダンパの開口度を制御する温度センサ６
３により制御される。このバイパスは最適ガス温
度に達するときに全開である。その時点で調整用
蒸発器コイル２４中にスチームは生成しない。 記述したように最適反応温度は321〜432℃
（610〓〜810〓）で最高のNOx除去能率は410℃
（770〓）で得られる。432℃より高温度ではNOx
が発生し始める。321℃未満の温度ではNH3が
SOxと反応して硫酸アンモニウムおよび酸性硫酸
アンモニウムを生成する。こうして、上記した
111℃（200〓）の範囲外の反応温度は有害であ
る。排ガス導管へのダンパの部分的挿入および高
周囲（温度）条件または低周囲（温度）条件を通
して装置の運転を成功させるためには反応温度調
整用スチーム発生コイル（調整用蒸発器コイル）
２４とバイパス導通管２６と組合わせて下記の手
段を使用するのが好ましい： １ ガスタービン排気温度と排ガス流量とを変え
るために圧縮機入口案内羽根６０を調整する。 ２ バイパス部分挿入操作を25％以上のダンパ挿
入量に限定する。 ３ 前記ガス温度範囲の両端においてNH3の供
給を一時的に停止する。 ４ 排気ガス温度が過度に低い時はアフタバーナ
ー１５により補助的燃焼を行う。 ５ 高温度端（例えば高周囲温度）にバイパス排
ガスを保つこと。 ６ 沈積物を除くために周期的に熱交換器を水洗
すること。 このような操作によりこの装置は水平ガス流構
造をもつ、或は垂直ガス流構造をもつ熱回収ボイ
ラに対して効果的に働く。 排ガス清浄化装置の基本的構成要素は日立造船
NOx浄化装置でも三菱重工法装置でも或は他の
同効NOx除去装置でもよく、還元剤はNH3でも
或はCOのような他の適当な化学薬剤でもよい。
NOx浄化モデユールがガスタービン排気煙突か
ら離れて設置され、熱排ガスがより低温の周囲の
空気と混合されて最適の反応温度を与えるか、或
はバイパス装置を通る若干の熱ガスタービンガス
と低温の排ガスとが混合されてエネルギーを犠性
にして最適反応温度を与えるのとは異つて、この
発明によれば最低の煙突（導管）温度を低温度端
で酸生成の露点よりわずかに高い温度となすこと
によつて排エネルギーの完全な回収が達成され
る。 低圧力エコノマイザーは供給水の加熱を助け、
低圧力乾燥飽和スチームが発生してスチームター
ビンに導入されて付加的な電力を発生する。こう
して、併設循環式先行技術の高煙突温度はこの発
明により使用する低圧力エコノマイザ蒸発器コイ
ルにより低下され、より高い圧力の低圧力スチー
ムの発生量を増大させる。 タービンの排ガス温度を更に高める必要があ
り、且つバイパス導通管２６を完全に閉じる場合
にはタービン排ガス温度は更に高められる。こう
して、温度センサの信号が所望の値より低い排ガ
ス温度を示し、且つダンパ２８を閉じられている
時には慣用のIGV制御装置６５が圧縮機入口案内
羽根６０を閉じる。圧縮機入口案内羽根６０が閉
じられて排ガス温度が最適反応温度の下限（すな
わち316℃（600〓）に達したら、ダンパ最低部分
挿入操作点が確定される。慣用のNH3流量制御
器６４により還元剤（例えばNH3）の供給を停
止する場合または補助的燃焼操作を開始する必要
がある場合にはより低ダンパ挿入運転が行われ
る。 噴射注入されるスチームは煙突から失われるか
ら100％の補充水が必要である。この目的のため
に供給水脱イオン器からの水を貯槽を経て脱気装
置３４にポンプにより輸送し、供給水の加熱は低
圧力エコノマイザーからの熱水の循環により達成
される。 所望により、種々の制御装置はここに記載の装
置の操作を行うに適した論理回路と動作回路とが
相互作用を呈する慣用の装置であることができ
る。こうして（反応器温度）ダンパ制御装置６
１、IGV制御装置６５およびアンモニア供給制御
装置（アンモニア制御装置）６４は下記の動作を
行う相互作用回路（インターフエーシングサーキ
ツト）を備えた慣用の装置であることができる： (1) 温度センサ６３の制御下でここに記載のよう
にバイパスダンパ２８の位置の制御； (2) 温度センサ６３の制御下で排ガス温度制御の
ためのIGV動作の開始； (3) 入口案内（羽根）装置が完全に閉じられ、温
度センサ６３が316℃（600〓）以下の温度を示
した時、NH3（供給）制御装置６４によるNH3
供給の停止； (4) 所望によりガス温度を高めるための補助燃焼
の始動。 （高圧力）スチームドラム３８で製造されたス
チームは（スチーム）弁６８により燃焼器１４へ
供給される。弁制御装置７０はスチーム／燃料比
および燃焼器外板圧力限度に基いてスチームの噴
射注入を従来通り調整する。 装置は断続的移動床変換器および環元剤として
NH3を使用するここに記載の乾式NOx除去法を
使用して低硫黄油を使用できる。高硫黄油も使用
できるが、しかし排ガスは前者より汚れたものと
なり、排ガス放出規則に合うようにSOx除去装置
を組入れることが必要となろう。下記の条件が適
用される。 １ ミスト放出標準に合致しながら85〜90％の
NOx除去効率が困難なく推定される。極端に
厳格な条件下ではNOx放出を抑制するために
付加的にスチームの噴射注入が行われる。 ２ 未反応NH3をN2およびH2Oに分解してその
有毒な放出を回避し、更にNOx除去効率を改
善する。 ３ SOxの放出は最少であり、SOxの放出は燃料
の仕様書中に含まれる硫黄により調節する。 ４ 低硫黄油バーナーからの燃焼生成物中に含ま
れる粒状物は少量で、何の問題も生じない。 ５ 変換器中に粉塵がつまることによる圧力降下
は無視しうるもので、触媒床中の触媒を断続的
に移動させることによつて更に防止される。 ６ NOx除去変換器の下流側の熱交換器中での
NH3−SOxの沈積物は周期的に水洗することに
よつて処理するのが最良である。 ７ 反応温度は高NOx除去効率および出口にお
ける低NH3濃度となすためには約349℃〜399
℃（約660〓〜750〓）に維持される。 併設循環装置では燃焼タービンからの排熱は通
常充分に回収され、噴射注入スチームの蒸発潜熱
は煙突を昇つて失われるから、スチームの噴射注
入は加熱費の犠性において電力の出力を増大す
る。この発明の場合には温度が制御されたNOx
装置は発電装置の性能に及ぼす影響は最小であ
る。この理由は変換器は熱を必要としないし、圧
力損失も無視しうる程度にしか導入されないから
である。要求されるNOx還元がスチームの噴射
注入なしに達成できることは非噴射（第１表参
照）項に記載の加熱費に直接加熱費を改善する。
この発明は低許容NOx濃度の区域でのW501Dエ
ンジンの運転を可能となす。
【表】 煙突温度 最低 最低
要約すれば、ここに開示の熱回収スチーム発生
装置は排ガス温度を調整してダンパ動作範囲全体
にわたつて最適の反応排ガス温度とそれに付随す
る併設循環装置についての高全能率とを与える。 ここに記載の装置は非再加熱スチームサイクル
を含み、NOx除去装置の位置は高圧力蒸発器コ
イルの間にあるが、同じ調整用蒸発器−ダンパ−
バイパス配列は再加熱スチーム循環方式にも適用
でき、それらをここに示す日立造船方式以外の
NOx除去装置により要求される最適の反応温度
を満足するために排気煙突中におけるほかの場所
に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の原理によりガスタービン排
ガスからNOxを除去する併設循環式発電装置の
概略説明図、第２図は第１図の装置を一部につい
て一層詳細に説明した第１図の発電装置の概略ブ
ロツク図、第３図は第１図および第２図の代表的
な商業的に入手できるNOx除去装置の概略ブロ
ツク図である。 図中：１０……（併設循環式）発電装置、１２
……（ガス）タービン、１４……燃焼器、１５…
…アフタバーナー、１６……圧縮機、１７……ガ
スタービン−発電機、１８……発電機、２０……
排ガス導管、２１……（乾式接触）NOx除去装
置、２２……熱回収−バイパス導通管配列（熱回
収ボイラー）、２４……調整用蒸発器コイル、２
６……バイパス導通管、２７……低圧力スチーム
ドラム、２８……ダンパ（バイパスダンパ）、３
０……（供給水）貯槽、３１……スチームタービ
ン、３２……供給水ポンプ、３３……発電機、３
４……脱気装置、３６……（高圧力）エコノマイ
ザー（高圧力エコノマイザーコイル）、３７……
低圧力コイル（低圧力エコノマイザー）、３８…
…（高圧力）スチームドラム、３９……低圧力ボ
イラー（低圧力蒸発器、低圧力エコノマイザー）、
４０……蒸発器コイル、４１……スーパーヒータ
ーコイル、４５……スーパーヒーターコイル（高
圧力蒸発器コイル）、５２……混合器、５４……
液状NH3（供給）貯槽、５６，５８……粉塵除去
装置（ブロワー）、６０……（圧縮機）入口案内
羽根、６１……（反応器温度）ダンパ制御装置、
６４……NH3（流量）制御装置、６５……IGV制
御装置、６８……スチーム弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ タービン排ガス導管装置中に配置された、前
    記排ガスと還元剤とを混合して所定のガス温度範
    囲内の排ガス温度で排ガスからNOxを除去する
    接触反応を生起させるNOx除去装置、前記NOx
    除去装置の下流側において前記導管装置中に配置
    されたエコノマイザーコイルと該エコノマイザー
    コイルへ水を供給する水供給装置とを備えた廃熱
    回収装置、前記エコノマイザーコイルによりスチ
    ームを供給されるスチームドラムを備え、且つタ
    ービン排ガス導管装置を有する併設循環式発電装
    置中の排燃焼ガスから熱エネルギーを回収し
    NOxを除去するための装置において、前記装置
    が更に前記NOx除去装置の上流側に配置され前
    記スチームドラムからの流れを受ける調整用蒸発
    器コイル、NOx除去装置の下流側と上流側とに
    配置されて前記スチームドラムから流れを受ける
    ように直列に結合されたそれぞれの蒸発器コイ
    ル、これらの蒸発器コイルは前記スチームドラム
    にスチームを供給するものとし、これらの蒸発器
    コイルの上流側に配置されたスーパーヒーターコ
    イル、NOx除去装置の上流側の排ガス温度検知
    装置、前記調整用蒸発器コイルを迂回して配置さ
    れたバイパス導通管、前記導管装置からの排ガス
    流をそらしてバイパス導通管へ通すための可動式
    ダンパ装置、排ガス温度を所望のNOx除去範囲
    内に保つための排ガス温度検知装置に応答して前
    記ダンパ装置の位置を定めるための装置、および
    併設循環式発電装置のスチームタービンを駆動す
    るために使用するスーパーヒートされたスチーム
    を発生させるために前記スチームドラムからスチ
    ームを前記スーパーヒーターコイルに向けるため
    の装置を備えることを特徴とする、併設循環式発
    電装置における熱エネルギー回収および排燃焼ガ
    ス中のNOx除去装置。 ２ スチームドラムからのスチームを燃焼器への
    噴射注入のためにガスタービンに向ける装置を備
    える特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 排ガス温度をNOx除去温度範囲内の所望の
    値以上に高めるための補助燃焼装置の燃焼度を制
    御するための装置を備える特許請求の範囲第１項
    または第２項記載の装置。
JP56129465A 1980-08-20 1981-08-20 Recovery of heat energy in annexed circulation type generator and nox remover for exhaust combustion gas Granted JPS5770910A (en)

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