JPS60207803A

JPS60207803A - ボイラ装置

Info

Publication number: JPS60207803A
Application number: JP6215684A
Authority: JP
Inventors: 敏夫村上; 石川　富久
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-19

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ボイラ装置に係シ、％に乾式
脱硝装置をポ・ｆうの後流に配置して排ガス中の窒素酸
化物を除去するボイラ装置に関するものである。

〔発明の背景〕

近年、発電需要が増大するにつれて、化石燃料を主燃料
とするボイラも大型化し、発電用ボイラが大気汚染に与
える影響度も増加しつつある。

この大気汚染を拡大する公害物質のうち、多大な比率を
しめるＮＯｘの排出規制は年々きびしくなる傾向にある
。

一方、ボイラが大型化する一方で発電コストを低下する
目的で発電需要に応じて頻繁な負荷変動を行なうために
一日単位でボイラの起動、停止、部分負荷運転などの運
転が繰返されている。

それは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、負荷の最大、最小差も増大し、火力発電用ボイ
ラをベースロード用から負荷調整用へとその運転範囲を
移行する傾向にあり、このために火力発電用ボイラを負
荷に応じて圧力を変化させて変圧運転する、いわゆる全
負荷時には超臨界圧域、部分負荷時には亜臨界圧域で運
転する変圧運転ボイラとすることによって、部分負荷で
の発電効率を数チ向上させることができるからである。

ところが、この様に一日単位で頻繁に起動、停止、負荷
変動を行うことはボイラ側Ｋｑいては好都合であるが、
脱硝装置例では好ましくない。

それは脱硝装置の脱硝媒体は辿常３００°Ｃ以上で高活
性を示し、一般にはボイラの節炭器と空気予熱器の間に
脱硝装置が設置され、３５０°Ｃ前後の温度で反応を行
わせるが、前後のボイラ負荷の変動によって、全負荷時
には節炭器出口の排ガス温度が３５００Ｃ前後であるの
に対し、１／２負荷運転時には３５０°Ｃ前後、１／４
負荷運転時には２７０’Ｃ位ｔで低下して脱硝性能が低
下するからである。

また、排ガス温度が低下しすぎると、排ガス中とＮＨｓ
が反応して酸性硫安（ＮＨ４Ｉ　Ｓ　０４　）　、硫安
（（ＮＨ４）２　ＳＯ４）　、亜硫安Ｃ（ＮＨ４２Ｓ　
Ｏａ　）　ｊ等を生成し、これらが触媒表面に付着して
脱硝性能を低下させることになる。

第１図は従来のボイラにおける概略系統図であるＯ第１図において、１はボイラの火炉、２はボイラの対流
伝熱部、３，４．５はボイラの対流伝熱部２に配置され
た過熱器、再熱器および節炭器、６は入口煙道、７ｆ′
ｉ、出口煙道、８は脱硝装置、９は火炉１の底部、１０
は排ガス再循環ダク）、１１は排ガス再循環ファン、１
２は給水ポンプ、１３は給水加熱器、１４は給水管、１
５ｆ′ｉアンモニア注入管である。

この様な構造において、ボイラの火炉Ｉで発生した排ガ
スは、対流伝熱部２へ流れ過熱器３、再熱器４、節炭器
５へ流れる。

この過熱器３と節炭器５の間にはアンモニア注入管工５
が配置されており、アンモニア注入管１５からのアンモ
ニアと排ガスは節炭器５の管群間を通過する間に管群自
体、あるいは管群の後流側に発生するカルマン渦などに
よって均一に混合され、入口煙道６を経て脱硝装置８に
至り、触媒の働き１　によシ脱硝反応が起シ、無害化さ
れた後に出口煙道７１：経て、図示していない空気予熱
器で熱回収され大気へ放出される。

一方、この種の発電用ボイラにおいては、その負荷ので
きるだけ広い範囲にわたって、過熱器３、再熱器４出口
の蒸気温度を一定に保っことが発電プラント効率を維持
するために必要であシ、このために火炉４での熱吸収量
をおさえ、対流伝熱部２の熱吸収ガトを上げるために排
ガス再循環が行なわれている。

つまり、低負荷運転に入ると入口煙道６がら火炉４の底
部９へ排ガス再循環ダク）１０．排ガス再循環ファン１
１によシ排ガスの一部を火炉ｌ内に投入するととＫよっ
て、ボイラの火炉１内での熱吸収量を減少させるととも
に、対流伝熱部２内を流れる排ガス温度を高め、これＫ
よって実賀的に過熱器３、再熱器４での熱吸収量を増加
させて蒸気温度を一定に保っためである。

他方、ボイラへの給水は給水ポンプ１２によシ給水加熱
器１３、給水管１４を経て節炭器５、火炉１へと供給さ
れる。

以上はボイラの排ガス、給水等の一般的な流動状態の説
明であるが、前述したように一日単位で起動、停止、負
荷変動を行なうボイラ装置においては以下の様な欠点が
ある。

すなわち、節炭器５の入口にアンモニア注入管１５を配
置してアンモニアを注入しているために、アンモニアの
一部は排ガス再循環ダクト１０ヲ経て循環排ガスと共に
火炉１へ渡れ、この火炉１で一部のアンモニアは窒素と
水に分解されるが、他の一部は酸化されて窒素酸化物（
ＮＯｘ）になって消費されてしまうことである。

つまシ、火炉１へ供給される炉料蚤が一定であれば、循
環４１１ガス量を変えても入口煙道６より脱硝装置８へ
至る排ガス量は一定であるにも拘わらず、アンモニアの
みが循環排ガスと共に火炉１へ流れて消費されてし、甘
うために、再循環排ガス弾の増減に伴ってアンモニア注
入管１５からのアンモニア注入上−を変化させる必要が
あり制御上問題視されている。

また、再循環排ガス月は前述した如く淋気温度コントロ
ールを目的として行なうものであり、この循環排ガス量
が最大の場合でもアンモニア注入量が不足しないように
常時最大循環排ガス量を想定してアンモニア注入量全制
御する場合もあシ、いずれにしても余分なアンモニアを
注入しなければならない欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点全解消しようとするもので、
その目的とするところ・け、起動、停止、部分負荷運転
ｆ：ｈＴｈシ返すボイラ装置であってもアンモニアの消
費力１−が少なくてすみ、しかも熱回収効率の優れたボ
イラ装置を得ようとするものである０〔発明の概要〕本発明は前述の目的ｆ：達成するために、アンモニア注
入管の上流から火炉の底部へ排ガス再循環ダクトを設け
、この排ガス再循環ダクトに結水、穿気等の被加熱媒体
と排ガスが熱交換する熱交換器を配置したのである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて駅間する。

第２図、第３図は本発明の実′Ｍｕ例に係るボイラ装置
の概略系統図である。

第２図において、符号１〜１５までは従来のものと同一
のものを示し、１６は排ガス再循環ダクト１０の途中に
設けた熱交換器で、第２図の熱交換器１６は給水と再循
環ガスが熱交換する副節炭器でもある０この様な構造において、第１図に示した従来のボイラ装
置と異る点は、排ガス再循環ダクト１０はアンモニア注
入管１５の上流側から循環排ガス全敗り出し、この排ガ
ス再循環ダクト１０に副節炭器１６を配置した点である
。

従って、排ガス再循環ダクト１０内へはアンモニア注入
管１５の上流側から再循環排ガスが分流されるために再
循環ガス供給時であってもこの排ガス再循環ダクト１０
内へアンモニアが流入しないのでそれだけアンモニアの
消費量も少なくなる。

゛また、給水ポンプ１２からの給水は給水加熱器１３、
副節炭器１６、給水管１４ヲ経て節炭器５へ流れるが、
この副節炭器１６では排ガス再循環ダクトｌｏ内の再循
環排ガスの排熱を熱回収するために再循環排ガス温度を
低くし、しかも節炭器５での熱吸収量が低下するために
入口煙道６の排ガス温度を高め、脱硝装置８での脱硝性
能の向上が計れると共Ｋ、副節炭器１６での熱回収効率
を上昇させることができる。

第３図のものは他の実施例を示したボイラ装置の概略系
統図である。

第３図において、符号１〜１６は第２図のものと同一の
ものを示し、１７．１８は希釈用空気の入口管および出
口管、１９はアンモニア供給管、２０は混合器である。

この様な構造において、第２図のものと異る点は、第２
図のものにおいては熱交換器１６を副節炭器として用い
たのに対し、８ｒ！３図のものにおいてはこの熱交換器
１６をアンモニアの希釈用空気の昇温器に用いた点であ
る。

そして、給水の流れは第１図のものと同一であり、排ガ
ス再循環ダクト１０内の再循環排ガスの流れは第２図の
ものと同一であるので説明は省略するが、希釈用空気は
入口管１７、昇温器１６によって加熱され、出口管１８
よシ混合器２０内でアンモニア供給管１９からのアンモ
ニアと混合されてアンモニア注入管１５から排ガス中へ
注入される。

つまり、アンモニア注入管１５からのアンモニアガスは
アンモニアガスの安全性（爆発下限界１５．６チ）の面
と排ガス中への拡散性の面からアンモニアガスを約５チ
以下の濃度に希釈用空気で希釈して使用されているが、
本発明においてはこの希釈用空気は昇温器１６による再
循環排ガスからの熱回収によって得ることができ、希釈
用空気のためにわざわざ高温に加熱した燃焼用空気を減
温して用いる必要はなく、熱回収効率も優れる。

〔発明の効果〕

本発明はアンモニア注入管の上流から火炉の底部へ排ガ
ス再循環ダクトを設け、この排ガス再循環ダクトに被加
熱媒体を加熱する熱交抄器を配置したので、起動、停止
、部分負荷運転を繰り返すボイラ装置であってもアンモ
ニアの消費量が少なくなり、熱回収効率の優れたボイラ
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボイラ装置の概略系統図、第２図および
第３図は本発明の実施例に係るボイラ装５′の概、略系
統図である。１・・・・・・ボイラ火炉、２・・・・・・対流伝熱部
、５・・・・・・節炭器、６・・・・・・入口ダクト、
８・・・・・・脱硝装置、９・・・・・・底部、１０・
・・・・・排ガス再循環ダクト、１５・・・・・・アン
モニア注入管、１６・・・・・・熱交換器。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

ボイラの対流伝熱部にアンモニア注入管と節炭器を配置
し、との節炭器出口からボイラ火炉の底部へ排ガスを再
循環する排ガス再循環ダクトと、節炭器出口から脱硝装
置へ排ガスを導く入口煙道を設け、排ガス中の窒素酸化
物を脱硝するものにおいて、前記アンモニア注入管の上
流から火炉の底部へ排ガス再循環ダクトを設け、この排
ガス再循環ダクトに被加熱媒体を加熱する熱交換器を配
置したことを性徴とするボイラ装置。