JPS62202902A

JPS62202902A - 排熱回収ボイラ装置

Info

Publication number: JPS62202902A
Application number: JP4569486A
Authority: JP
Inventors: 勉西出; 黒川　直明; 隆夫杉本
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1987-09-07

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】［産業上の利用分野］本発明はガスタービン又はディーゼルエンジンの燃焼排
ガスを熱源ガスとする排熱回収ボイラ装置に係り、詳し
くは、燃焼排ガス中の窒素酸化物を接触還元分解により
除去する触媒層を有する反応器を設置した排熱回収ボイ
ラ装置に関する。

［従来の技術］ガスタービン又はディーゼルエンジンの燃焼排ガスを熱
源ガスとする排熱回収ボイラ装置においては１通常、燃
焼排ガス流の上流側から下流側に向って順次過熱器、蒸
発器、節炭器を備えている。そして、給水配管を介して
節炭器に導かれた給水は、ここで予熱され、ノへ発器で
蒸気化し、更に過熱器で加熱され、過熱蒸気となる。そ
して、例えば、蒸気配管を通して、蒸気タービン装置に
導入され、蒸気タービン装置や発電機を駆動する。

ところで、燃焼排ガス中の窒素酸化物（Ｎ　Ｏりを除去
するために、この排熱回収ボイラ装置に脱硝装置を設け
ることが広く行なわれているが、この脱４？反応器の一
つとして、排ガス中にアンモニア又はヒドラジン（通常
はアンモニア）を吹き込みＮＯｘを接触還元分解により
除去する触媒層を有するものが知られている。

このような脱硝反応器は、第３図に示すように１通常は
３３０℃〜４００　’Ｃにて最適脱硝効率となる。

而して、ガスタービン又はディーゼルエンジンの燃焼排
ガスは、これら機関の負荷状態により排ガス温度が著し
く変動し、脱硝反応器に導入されるガス塩が上記最適範
囲を超え、さらには反応器の熱損傷をひき起こす温度に
まで達することがある。

そこで、脱硝反応器を、排熱回収ボイラ装置のＷ１炭器
と蒸発器との間に設置するものが提案された（特公昭６
Ｏ−９２０１）。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、特公昭６０−９２０１に記載の排熱回収
ボイラ装置では、蒸発器が１器のみ設置されており、脱
硝反応器がこの単独の蒸発器の出口側に設けられている
関係上、脱硝反応器に導入されるガスの温度のみを自在
に調節することはできず、脱硝効率の低い運転を余儀な
くされることが多い。

また、そのため、未反応のＮ　Ｈ３等の還元剤が後段側
へリークし易くなり、還元剤のロスになると共に、燃焼
排ガス中にＳＯｘガスが同伴する場合にはＮ　Ｈ４Ｉ　
Ｓ　Ｏ４等の化合物が後段側にて析出してトラブル発生
をひき起こすおそれもある。

（一般に、排ガス中のＮ　Ｈ４ＨＳ　Ｏ４は約２３０°
Ｃ以下になると液相になり、装置表面に付着し、各種の
トラブルの発生原因となる。）［問題点を解決するための手段］本発明の排熱回収ボイラ装置は、ガスタービン又はディ
ーゼルエンジン燃焼排ガスを熱源として導入する排熱回
収ボイラ装置において、ガス流通上流側から下流側に向
って順次に、過熱器、第１の蒸発器、燃焼排ガス中の窒
素酸化物を接触還元分解により除去する接触層を有する
脱硝反応器、第２の蒸発器及び節炭器を設け、該節度器
で加熱された給水を前記第１及び第２の蒸発器に導き。

これら蒸発器の少なくとも一方からの蒸気を過熱器に導
くようにしたものである。

なお、本発明では、過熱器の上流側の部分に追焚バーナ
を設けても良い。

［作用］本発明の排熱回収ボイラ装置では、過熱器の直ぐ下流側
に第１の蒸発器を設け、その直ぐ下流側に脱硝反応器を
設けであるので、この第１の蒸発器で蒸発圧力を調節す
る手段を用いて熱交換量を調節することにより、脱硝反
応器入口温度を３３０〜４００℃の最適温度にコントロ
ールできる。

また、その結果、脱硝反応器より後段へリークする未反
応還元剤（主にＮＨ３）のロスを大幅に減少させること
ができ、後段の蒸発器及び節度器等においてＮ　Ｈ４Ｈ
Ｓ　Ｏ４’９の化合物の析出が抑制でき、トラブルの発
生が未然に防止できる。

さらに、蒸発器が２器設けであるから、両蒸発器での熱
交換量を調節することにより、十分な熱回収を図ること
もできる。

［実施例］以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る排熱回収ボイラ装置の系
統図であって、ガスタービン又はディーゼルエンジンｌ
の燃焼排ガスの流通する上流側より、順次に過熟器２、
第１の蒸発器３．燃焼排ガス中の窒素酸化物を接触還元
分解により除去しうる触媒層を有する脱硝反応器４、第
２の蒸発器５及びｆｌ：１炭器６が設置されている。そ
して、該節炭器６で加熱された給水は前記第１及び第２
の蒸発″ａ３．５に導き、これら蒸発器３．５の少なく
とも一方（本実施例では双方）からの蒸気を過熱器２に
導くように配管（図示せず）にて各機器が接続されてい
る。

また、脱硝反応器４においては、アンモニア、ヒドラジ
ン等の還元剤（本実施例ではアンモニア、Ｎ　Ｈ３）が
、該反応器４の上流側の部分で燃焼排ガス中に吹き込ま
れており、このアンモニアが該排ガス中のＮＯｘ成分と
、反応器４中の触媒層を通過する際に脱硝反応する。こ
の脱硝反応は、良く知られているように、ＮＯｘとＮＨ
」が反応してＮ２とＮ２０とを生じさせるものである。

なお、触媒としては酸化鉄等、各種のものを用い得る。

かかる構成としたので、第１の蒸発器３での熱交換量を
２１！１１！ｉすることにより、脱硝反応器４の入口ガ
ス温度を３３０℃〜４００℃に最適温度にコントロール
できる。

（例えば、第１の蒸発器３からの取出蒸気圧力を高める
ことにより、該反応器４の入口ガス温度の上昇を図るこ
とができる。）また、本発明においては、脱硝反応器４の上流側に空気
吹込管を接続する等の設備の追加をなすことにより、こ
の入口ガス温度が４００℃以上に上がったときに空気を
導入することにより迅速にガス温度を下げることも可能
である。

また、このように３３０〜４００℃の最適反応温度とす
ることにより脱硝反応効率を極めて高い水準に維持でき
ることから、脱硝反応器４より後段へリークする未反応
還元剤（主にＮ　Ｈ３）のロスを大幅に減少させること
ができ、例えば後段側のＮ　Ｈａ含有１誹をｌｐｐｍ以
下程度にできる。

さらに、このように未分解還元剤の下流側へのリークが
僅少であるから、燃焼排ガス中に少量の硫黄酸化物が存
在する場合であっても、後段の蒸発器及びｖＪ炭器等に
おけるＮＨ４ＨＳＯ４’４の化合物の析出が抑制でき、
トラブルの発生が未然に防止できる。

なお、本発明では脱硝用の還元剤の少なくとも一部を第
１の蒸発器３の上流側から排ガスに吹き込むようにして
も良い、このようにすれば、還元剤と排ガスとの混合状
態が良くなり、一層効率的な脱硝を行なうことができる
。

また、本発明では過熱器２の上流側に追焚バーナ７を設
けても良い、なお追焚バーナ７としてはガスや低硫黄油
等を燃料とするものが好適である。このように追焚バー
ナ７を設ける場合には、第１図の実施例の効果に加えて
、脱硝反応器４への導入ガス温度の調節が一層容易であ
るという効果が奏される。即ち、仮に脱硝反応器４の入
口ガス温度が３３０　’Ｏを下回るときには、この追焚
バーナ７を作動させることにより、第１の蒸発器３の蒸
発圧力を変更等を行なうまでもなく、この入口ガス温度
を３３０℃以上に高めることができる。

また、追焚バーナ７を備える場合には、ガスタービン又
はディーゼルエンジンの負荷が変動しても、発生蒸気量
の変動を抑制することもできる。

即ち、追焚バーナ７を設備していない排熱回収ボイラ装
置にあっては、ガスタービン負荷が変動すれば、発生ス
チーム負荷も変動せざるを得ないが、追焚バーナ７の負
荷（燃焼量）を強弱調整することにより、ガスタービン
又はディーゼルエンジンｌの負荷変動を吸収できる。

さらに、ガスタービン又はディーゼルエンジンｌの負荷
が一定であっても、追焚バーナ７の負荷調整により、発
生蒸気負荷を制御できる。

第２図は、このような追焚バーナ７を備えた場合の排熱
回収ボイラ装置の発生スチーム負荷とガスタービン又は
ディーゼルエンジン負荷との関係を表わす線図である。

図示の如く、追焚バーナ負荷を最小又は停止から最大ま
で変化させることにより、約２倍の発生スチーム負荷の
調節をなし得る。（点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄで囲まれる領域が
発生蒸気負荷の範囲となる。また線分ｅが追焚バーナ停
止時の発生蒸気負荷となる。）上記実施例では、第１及び第２の蒸発器で１りられる蒸
気のすべてを加熱器に導入して高温高圧の蒸気を得てい
るが、本発明においては、一方の蒸発器からの蒸気のみ
を加熱器に導き、他方の蒸発器からの蒸気をそのまま取
り出しても良い０例えば、第２の蒸発器からは低圧の蒸
気をＩ［ｌｌり出し、第１の蒸発器から中圧の蒸気を取
り出すこともできる。

さらに、本発明においては、過熱器を停止卜し中圧又は
低圧の蒸気のみを取り出すこともできる。

このように１本発明によれば、高中低いずれの圧力の蒸
気をも取り出すことができ、法気負荷の応答幅が著しく
広い。

［効果］以上の通り１本発明の排熱回収ボイラ装置は、脱硝反応
器への導入ガス温度を最適脱硝温度に確実に維持するこ
とができ、脱硝効率が極めて高い、また、触媒も長寿命
化される。

また、該脱硝反応器よりも後段側におけるＮＨ，ｓ　Ｈ
ＳＯ，等の析出が抑制され、装置の長期運転時の安定性
に優れる。

さらに、ガスタービンやディーゼルエンジンの負荷変動
や蒸気負荷の変化等にも幅広く対応でき、極めて汎用性
に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る排熱回収ボイラ装置の系統図、第
２図は同作動特性線図、第３図は脱硝反応器の作動特性
線図である。２・・・過熱器、　　　　　　３・・・第１の蒸発器、
４・・・脱硝反応器、　　　５・・・第２の蒸発器。６・・・節炭器、　　　　　　７・・・追焚バーナ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガスタービン又はディーゼルエンジン燃焼排ガス
を熱源として導入する排熱回収ボイラ装置であって、ガ
ス流通上流側から下流側に向って順次に設置された、過
熱器、第１の蒸発器、燃焼排ガス中の窒素酸化物を接触
還元分解により除去する接触層を有する脱硝反応器、第
２の蒸発器及び節炭器を備え、該節炭器で加熱された給
水を前記第１及び第２の蒸発器に導き、これら蒸発器の
少なくとも一方からの蒸気を過熱器に導くことを特徴と
する排熱回収ボイラ装置。
（２）過熱器の上流側に追焚バーナを設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の排熱回収ボイラ装
置。