(57)【要約】【課題】排煙脱硝装置に用いられるアンモニア気化器が必要とする熱源を効果的に用いて高い熱効率を実現できる石炭焚きボイラおよびそれを備えたプラントを提供することを目的とする。【解決手段】熱空気によって乾燥された微粉炭が供給され、微粉炭が燃焼される燃焼空間を有する火炉１０と、火炉１０から排出された排煙の脱硝を行う排煙脱硝装置２と、排煙脱硝装置２の上流側に配置され、排煙脱硝装置２に供給するアンモニアを気化するアンモニア気化器３と、を備えた石炭焚きボイラ１において、アンモニア気化器３には、熱空気が供給されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱空気によって乾燥された微粉炭が供給され、該微粉炭が燃焼される燃焼空間を有する火炉と、
該火炉から排出された排煙の脱硝を行う排煙脱硝装置と、
該排煙脱硝装置の上流側に配置され、該排煙脱硝装置に供給するアンモニアを気化するアンモニア気化器と、
を備えた石炭焚きボイラにおいて、
前記アンモニア気化器には、前記熱空気が供給されることを特徴とする石炭焚きボイラ。
【請求項２】
前記アンモニア気化器に供給される前記熱空気が通過するフィルタを備えていることを特徴とする請求項１に記載の石炭焚きボイラ。
【請求項３】
前記請求項１又は請求項２に記載の石炭焚きボイラを備えていることを特徴とする石炭焚きボイラを備えたプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排煙脱硝装置を備えた石炭焚きボイラおよびそれを備えたプラントに関し、特に、排煙脱硝装置に用いられるアンモニア気化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石炭を燃料とするボイラを備えたプラントから排出される排煙の大気汚染防止として、排煙に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を効果的に除去するために排煙脱硝装置が導入さている。この排煙脱硝装置としては、触媒の主成分には酸化チタン（ＴｉＯ２）を、活性成分にはバナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）などを用い、還元剤にはアンモニア（ＮＨ３）を用いる選択的接触還元法（ＳＣＲ法）が多く採用されている。選択的接触還元法は、アンモニアと排煙とを混合させて触媒の表面に接触させることによって、排煙中の窒素酸化物を無害である窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）とに分解する方法である。還元剤であるアンモニアは、通常、液状（液化アンモニア又はアンモニア水溶液又は尿素水溶液）であるため、排煙との混合性を良くするためにアンモニア気化器で加熱して気化してから用いられるのが一般的である。
【０００３】
特許文献１には、アンモニアを気化する熱源として過熱蒸気や電気ヒータを用いる発明が開示されている。
特許文献２と特許文献３とには、尿素を加熱し加水分解させて気化アンモニアを生成する発明が開示されている。
特許文献４には、ボイラから排出される排煙の熱とボイラに供給される送風機からの空気とを利用してアンモニアを気化する発明が開示されている。
特許文献５には、ボイラによって発生される蒸気を熱源として利用しアンモニアを気化する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８６７３５号公報
【特許文献２】特開平８−７１３７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２０２４５０号公報
【特許文献４】特公昭５８−５３５６７号公報
【特許文献５】特開２００９−１１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１から特許文献３に記載されている発明では、アンモニアを気化するヒータの熱源として過熱蒸気や電気を供給する設備が必要になる。また、特許文献４に記載されている発明では、ボイラの燃料を燃焼させるために用いる空気の一部がアンモニアを気化する熱源に利用されているため、ボイラの熱効率が低下する。また、特許文献５に記載されている発明では、ボイラによって発生される蒸気の一部がアンモニアを気化する熱源として利用されているため、プラントに供給される蒸気量が減るという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、排煙脱硝装置に用いられるアンモニア気化器が必要とする熱源を効果的に用いて高い熱効率を実現できる石炭焚きボイラおよびそれを備えたプラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の石炭焚きボイラおよびそれを備えたプラントには以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の石炭焚きボイラは、熱空気によって乾燥された微粉炭が供給され、該微粉炭が燃焼される燃焼空間を有する火炉と、該火炉から排出された排煙の脱硝を行う排煙脱硝装置と、該排煙脱硝装置の上流側に配置され、該排煙脱硝装置に供給するアンモニアを気化するアンモニア気化器と、を備えた石炭焚きボイラにおいて、前記アンモニア気化器には、前記熱空気が供給されることを特徴とする。
【０００８】
火炉にて微粉炭を燃焼した後に排出される排煙は、排煙脱硝装置へと導かれる。排煙脱硝装置では、アンモニア気化器から供給されるアンモニアによって排煙が脱硝される。本発明では、アンモニア気化器に対して、熱空気を供給することとした。これにより、微粉炭の乾燥と微粉炭を乾燥させた後に微粉炭と共に燃料用空気として火炉に導かれる熱空気を有効に利用することができ、また、電気ヒータや過熱蒸気を用いる必要がない。従って、熱効率の低下を抑えた石炭焚きボイラが実現される。また、電気ヒータの設置コストやメンテナンスをなくすることができる。
【０００９】
さらに、本発明の石炭焚きボイラによれば、前記アンモニア気化器に供給される前記熱空気が通過するフィルタを備えていることを特徴とする。
【００１０】
微粉炭を乾燥させるために使用される空気は、微粉炭を燃焼させた後に火炉から排出される排煙と外部からの空気との間で熱交換することによって高温の熱空気になる。このとき、排煙と空気とが接触する熱交換器を使用する場合には、排煙に含まれる灰分も熱空気に移ってしまうことになる。本発明によれば、アンモニア気化器に供給される熱空気が通過するフィルタを設けた（具体的には、アンモニア気化器の上流側にフィルタを設置する）ので、フィルタによって熱空気に含まれる灰分を除去することができる。従って、灰分が除去された熱空気をアンモニア気化器に導くことができ、アンモニア気化器の性能低下を回避することができる。
【００１１】
また、本発明の石炭焚きボイラを備えたプラントは、上記に記載の石炭焚きボイラを備えていることを特徴とする。
【００１２】
微粉炭を乾燥させるために使用される熱空気を利用してアンモニアを気化するので、石炭焚きボイラにおける熱効率の低下を防止することができる。また、アンモニアを気化するためにボイラで発生される蒸気を熱源として使用しないので、プラントに供給される蒸気量の低減を防止することができる。このため、蒸気を熱源とする場合に比べて、ボイラへの給水量を減らしても従来と同量の蒸気を発生させることができる。従って、プラント全体の熱効率の低下を抑えることができる。
【００１３】
また、アンモニアを気化させるための熱源として電気ヒータを使用しないので、電力消費量を削減することができる。
なお、プラントとしては、例えば、蒸気タービンや発電機を備えた発電プラントが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、微粉炭を乾燥させるための熱空気がアンモニア気化器に供給され、アンモニアが気化される。従って、ボイラの熱効率の低下を防ぐことができる。その結果、プラント全体の熱効率の低下も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である発電プラントの燃焼装置と排煙脱硝装置とアンモニア気化器とを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態にかかる発電プラントは、石炭焚きボイラ１と、排煙脱硝装置２と、アンモニア気化器３とを備えている。また、図示していないが、石炭焚きボイラ１によって生成された過熱蒸気によって駆動される蒸気タービンと、この蒸気タービンによって発電する発電機とを備えている。
【００１７】
石炭焚きボイラ１は、微粉炭が燃焼される燃焼空間を有する火炉１０と、燃焼物の排煙を下流側へと導く煙管１１と、着火装置であるバーナ１２とを備えている。
煙管１１には、後述する排煙脱硝装置２が接続されている。
バーナ１２には、後述する微粉炭機６から導かれる微粉炭と、空気予熱器４から導かれる燃焼用空気とが供給され、これにより、火炉１０内で火炎が形成される。
石炭焚きボイラ１の上流側には、火炉１０へ導かれる燃焼用空気を予熱するための空気予熱器４と、この空気予熱器４へ導かれる空気を供給するための押込通風機７とが設けられている。
空気予熱器４には、石炭焚きボイラ１から排出される排煙の一部が引き込まれる。空気予熱器４には、蓄熱体(図示せず)が備えられている。この蓄熱体には、空気予熱器４に引き込まれた排煙と接触して熱が蓄えられる。空気予熱器４には、高圧にした燃焼用空気を石炭焚きボイラ１に供給するための押込通風機７が接続されている。さらに、空気予熱器４の上流側には、微粉炭機６で使用するために空気を高圧にする１次通風機８が別途接続されている。押込通風機７によって供給される空気は、空気予熱器４内の蓄熱体に蓄えられる熱と熱交換され、熱空気にされる。この熱空気は、空気予熱器４の下流側に接続されている石炭焚きボイラ１の火炉１０に導かれる。さらに、１次通風機８によって供給される空気も、空気予熱器４によって同様に熱空気にされる。この熱空気は、空気予熱器４の下流側で２方向に分岐される。一方は、フィルタ５を介してアンモニア気化器３に導かれ、他方は、微粉炭機６に導かれる。
１次通風機８は、微粉炭機６内の微粉炭を乾燥し、微粉炭機６から火炉１０まで粉砕された石炭を輸送するために空気を高圧にする。
【００１８】
排煙脱硝装置２は、触媒層（図示せず）を備えている。この触媒層は、一般には主成分に酸化チタン（ＴｉＯ２）を用い、活性成分にバナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）などが用いられる。排煙脱硝装置２では、火炉１０から排出される排煙の脱硝が行われる。排煙脱硝装置２には、石炭焚きボイラ１からの排煙と、アンモニア気化器３内で気化されたアンモニアとが混合された混合ガスが導かれる。
【００１９】
アンモニア気化器３は、排煙脱硝装置２で還元剤として用いられる液化アンモニア又はアンモニア水溶液又は尿素水溶液を注入する注入手段（図示せず）を有している。この注入手段によって注入される液化アンモニア又はアンモニア水溶液又は尿素水溶液は、アンモニア気化器３の上流側に接続されている空気予熱器４から導かれた熱空気を熱源として気化される。アンモニア気化器３の上流側に設置されている空気予熱器４とアンモニア気化器３との間には、フィルタ５が設けられている。
フィルタ５は、熱空気中の灰分を除去する。
【００２０】
次に、本実施形態のボイラの運転方法について説明する。
燃焼用空気は、押込通風機７によって高圧にされて空気予熱器４に供給される。空気予熱器４に供給された高圧空気は、石炭焚きボイラ１の排煙によって熱を蓄えた蓄熱体と熱交換をして高温高圧になる。この高温高圧になった空気は、火炉１０に導かれ燃料である微粉炭と混合されて燃焼する。微粉炭の燃焼によって発生する排煙は、煙管１１に接続された排煙脱硝装置２に導かれる。
【００２１】
微粉炭を乾燥させるために用いられる空気は、１次通風機８によって高圧にされた後に分岐され、一方が微粉炭機６へと直接導かれ、他方が燃焼用の空気も通過する空気予熱器４に導かれる。微粉炭機６に直接導かれた高圧空気は、空気予熱器４によって加熱された高圧空気と合流した後に、微粉炭機６へと導かれる。微粉炭機６へと導かれた高圧空気は、微粉炭機６内で粉砕された石炭を乾燥するとともに、図示しない配管を介して火炉１０へと輸送する。
１次通風機８から供給された他方の高圧空気は、空気予熱器４によって、燃焼用空気と同様に、石炭焚きボイラ１の排煙の熱を蓄えた蓄熱体と熱交換される。それにより空気予熱器４の下流の空気は、３００℃以上の高温の熱空気となる。この高圧の熱空気は、分岐され、一方がフィルタ５へと供給され、他方が微粉炭機６へと供給される。微粉炭機６に供給される熱空気は、上述したように、１次通風機８から導かれた高圧空気と合流した後に微粉炭機６へと導かれ、微粉炭を乾燥させる。
【００２２】
空気予熱器４を通過した後に分岐された一方の熱空気は、フィルタ５へと導かれる。このフィルタ５では、供給された熱空気に含まれる灰分が除去される。これは、空気予熱器４内で石炭焚きボイラ１の排煙の熱が蓄熱体に与えられると同時に排煙に含まれる灰分も蓄熱体に付着し、空気予熱器４内を通過する高圧な空気にも熱と共に灰分が移るためである。
フィルタ５によって灰分が除去された熱空気は、アンモニア気化器３へと導かれ、アンモニア気化器３内に注入された液化アンモニア又はアンモニア水溶液又は尿素水溶液を加熱する熱源として用いられる。これによって、液化アンモニア又はアンモニア水溶液又は尿素水溶液は、気化される。気化されたアンモニアは排煙脱硝装置２に導かれる。排煙脱硝装置２には、石炭焚きボイラ１の煙管１１とアンモニア気化器３からの配管とが接続され、石炭焚きボイラ１から排出される排煙と気化されたアンモニアとが混合される。混合された排煙は、触媒と反応して脱硝される。脱硝された排煙は、一部が空気予熱器４に回収され、更に後流側に設置されている機器（図示せず）へと導かれた後に大気に開放される。
【００２３】
以上の通り、本実施形態の石炭焚きボイラ１を備えた発電プラントによれば、以下の効果を奏する。
アンモニアを気化する熱源として微粉炭を乾燥させるために使用される熱空気を利用するので、過熱蒸気を用いる必要がない。従って、熱効率の低下を抑えた石炭焚きボイラ１が実現できる。さらに、アンモニアを気化する熱源として電気ヒータを用いる必要もないので、設置コストやメンテナンスをなくすることができる。また、従来は微粉炭を乾燥させた後に微粉炭と共に火炉１０内に投入されていた熱空気の一部を熱源としてアンモニアを気化するために用いることとしたので、熱空気を有効に利用することができる。
【００２４】
また、アンモニアを気化する熱源として石炭焚きボイラ１が発生する蒸気を使用しないので、プラントに供給される蒸気量の低減を防止することができる。このため、蒸気を熱源とする場合に比べて、石炭焚きボイラ１への給水量を減らしても従来と同量の蒸気を発生させることができる。従って、プラント全体における熱効率の低下を抑えることができる。
【００２５】
さらに、アンモニア気化器３の上流側にフィルタ５を設置し、熱空気に含まれる灰分を除去することにしたので、灰分が除去された熱空気をアンモニア気化器３に導くことができる。従って、アンモニア気化器３の性能低下を回避することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、空気予熱器４は接触式を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非接触式の空気予熱器４としても良い。この場合には、石炭焚きボイラ１から排出される排煙と接触することなく熱交換することができるので、アンモニア気化器３の上流に設置されるフィルタ５を省略することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、発電プラントを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、石炭を燃料とするボイラ設備を備えるプラントであっても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１    石炭焚きボイラ
２    排煙脱硝装置
３    アンモニア気化器
１０  火炉
【図１】
2010249407.tif 000003