(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管群と、脱硝反応器と、該脱硝反応器上流域に設けられた還元剤注入装置とを備えた排熱回収ボイラの脱硝装置において、前記還元剤注入装置の、注入ノズルを有する還元剤注入管を、該注入管の上流側にある伝熱管群の最後列の管列と平行に、かつ最後列の管列のピッチの整数倍のピッチになるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【請求項２】
請求項１において、前記還元剤注入管がその上流側にある伝熱管群の最後列の管列の間隙のほぼ中心線上にあるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【請求項３】
請求項１または２において、伝熱管群の最後列の管と還元剤注入管の間隙を最後列の管列の間隙の１倍以上、３倍以下の範囲になるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【請求項４】
伝熱管群と、脱硝反応器と、該脱硝反応器上流域に設けられた還元剤注入装置とを有する排熱回収ボイラの脱硝装置において、前記還元剤注入装置の、注入ノズルを有する還元剤注入管を、該注入管の下流側にある伝熱管群の最前列の管列と平行に、かつ管群の最前列の管列のピッチの整数倍のピッチになるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【請求項５】
請求項４において、還元剤の注入管を下流側にある伝熱管群の最前列の管列の間隙のほぼ中心線上にあるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【請求項６】
請求項４または５において、還元剤注入管を下流側の伝熱管群の最前列の管列より注入管の外径の２．５倍以上、４倍以下になるように離して設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【請求項７】
排ガス流れに沿って上流側から伝熱管群と、脱硝反応器と、該脱硝反応器上流域の前記伝熱管群間に設けられた還元剤注入装置とを有する排熱回収ボイラの脱硝装置において、前記還元剤注入装置の、注入ノズルを有する還元剤注入管を、該注入管の上流側にある伝熱管群の最後列の管列と平行に、かつ最後列の管列ピッチの整数倍のピッチとなるように、かつ注入管の下流側にある伝熱管群の最前列の管列と平行に、かつ該管群の最前列の管列のピッチの整数倍のピッチになるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排熱回収ボイラの脱硝装置に係り、特に複合発電設備等の排熱回収ボイラに設置される脱硝装置であって、ボイラ内の伝熱管群と還元剤注入管の間に大きなスペースを確保できない場合でも、還元剤の分散を良好にした排熱回収ボイラの脱硝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス中の窒素酸化物（以降、ＮＯｘと称す）の除去方法として、アンモニア（以降、ＮＨ３  と表わす）や尿素水等を還元剤とした触媒による選択的接還元による脱硝法が火力発電処理設備を中心に幅広く用いられている。
また、プラント効率の向上対策としてガスタービンと排熱回収ボイラ・蒸気タービンを組合わせた複合発電設備の建設が増加している。
【０００３】
図４は複合発電設備の排熱回収ボイラと脱硝装置の構成の例を示すが、ガスタービン３からの排ガスの熱回収を目的にボイラ１１は設置され、排ガス流れに沿って上流側から下流側に向かって蒸気過熱器４、蒸発器（１）６、蒸発器（２）８と節炭器９等の伝熱管群が設置され、煙突１０へと続く。触媒を内蔵した脱硝反応器７は蒸発器６、８の中間に組込まれ、ガス中のＮＯｘの低減を図っているが、これは選択的接還元が行われる脱硝触媒にとって脱硝反応が起こる最適温度域が３００〜４００℃であり、この温度域は排熱回収ボイラにおいて蒸発器６、８の部位に相当するためである。
【０００４】
還元剤注入装置５は、通常蒸気過熱器４の管群と蒸発器（１）６の管群の間に設置される。これは還元剤として注入したＮＨ３  （アンモニア）とガスが脱硝触媒に到達するまでに、伝熱管群を通りながら充分に攪拌・混合されることを考慮したものである。
この過程において重要なことは、排ガス中のＮＯｘ量（ＮＯｘ濃度×排ガス流量）に応じたＮＨ３  量を供給し、効率よくＮＯｘ除去（脱硝）反応をさせることにある。
【０００５】
このためには排ガスに対しＮＨ３  をいかに均一に注入するかが重要で、それには注入管の設置部のガス流れの状況が大きく影響する。
従来は上流側の管群が引き起こすガス流れ（乱れ）の影響を低減するため、管群の最後列の管列から管列の管間隙（ｈ）に対してガス流れ方向に４〜５ｈ以上の距離を設けてＮＨ３  注入管５を設置し、ＮＨ３  を注入していた。
【０００６】
また、ＮＨ３  注入管の後流側も、注入したＮＨ３  と排ガス中のＮＯｘとの攪拌・混合が充分に行われるような配慮が必要であり、比較的広いスペースが設けられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来の脱硝装置内蔵排熱回収ボイラにおいては、ＮＨ３  注入管を設置するための広いスペースを設ける必要があり、排熱回収ボイラ全体の長さが大きくなる原因にもなっていた。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、ＮＨ３  注入管と伝熱管群の間に大きなスペースを確保できない状況下においてもＮＨ３  （還元剤）の効果的な分散と拡散ができる排熱回収ボイラの脱硝装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
（１）伝熱管群と、脱硝反応器と、該脱硝反応器上流域に設けられた還元剤注入装置とを備えた排熱回収ボイラの脱硝装置において、前記還元剤注入装置の、注入ノズルを有する還元剤注入管を、該注入管の上流側にある伝熱管群の最後列の管列と平行に、かつ最後列の管列のピッチの整数倍のピッチになるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【０００９】
（２）（１）において、前記還元剤注入管がその上流側にある伝熱管群の最後列の管列の間隙のほぼ中心線上にあるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
（３）（１）または（２）において、伝熱管群の最後列の管と還元剤注入管の間隙を最後列の管列の間隙の１倍以上、３倍以下の範囲になるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【００１０】
（４）伝熱管群と、脱硝反応器と、該脱硝反応器上流域に設けられた還元剤注入装置とを有する排熱回収ボイラの脱硝装置において、前記還元剤注入装置の、注入ノズルを有する還元剤注入管を、該注入管の下流側にある伝熱管群の最前列の管列と平行に、かつ管群の最前列の管列のピッチの整数倍のピッチになるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【００１１】
（５）（４）において、還元剤の注入管を下流側にある伝熱管群の最前列の管列の間隙のほぼ中心線上にあるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
（６）（４）または（５）において、還元剤注入管を下流側の伝熱管群の最前列の管列より注入管の外径の２．５倍以上、４倍以下になるように離して設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【００１２】
（７）排ガス流れに沿って上流側から伝熱管群と、脱硝反応器と、該脱硝反応器上流域の前記伝熱管群間に設けられた還元剤注入装置とを有する排熱回収ボイラの脱硝装置において、前記還元剤注入装置の、注入ノズルを有する還元剤注入管を、該注入管の上流側にある伝熱管群の最後列の管列と平行に、かつ最後列の管列ピッチの整数倍のピッチとなるように、かつ注入管の下流側にある伝熱管群の最前列の管列と並行に、かつ該管群の最前列の管列のピッチの整数倍のピッチになるように設置したことを特徴とする排熱回収ボイラの脱硝装置。
【００１３】
図３は、管列より出たガス流れの分布を示す。
ＮＨ３  注入管の上流側にある管列の間隙を通って流れる排ガスは、管列全体で見れば充分な距離をとって注入管を配置した場合整流された流れが期待できるが、注入管を管列に近づけると管の配列の影響を受けてガスの流れは大きく乱れる。ただし、この流れは管の配列に沿った規則的なものであり、本発明はこの特性に着目することで従来技術の問題点を解決したものである。
【００１４】
注入管の配置を管列のピッチの整数倍に合わせることで注入管を管列に近づけても、どの注入管も同じガス流れ条件の位置にあり、ＮＨ３  の分散が大きく変わるような状況から避けることができる（注入管をイ、ロ、ハの位置に設けた場合、２倍（整数）のイ、ハと１．５倍のイ、ロとの違い参照）。
また、ＮＨ３  注入管を下流側の管群の前に設ける場合は、噴出するＮＨ３  ガスをいかに効果的に攪拌・混合して均等にするかが課題であるが、これも管列の同一な位置に注入管を設けることが基本的な構成で、管列のピッチの整数倍に注入管を設けることで可能になる。ＮＨ３  ／ＮＯｘ（モル比）のばらつきを低減することは脱硝反応を効果的に生じさせることになり、装置性能の向上が可能となる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明の具体的な実施例における上流側の伝熱管列１とＮＨ３  注入管列２の位置関係を示すもので（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
伝熱管は通常熱の伝達の効果を上げるためフィン付のものが多いが、管のピッチをｐ、管と管の間隙をｈで示すとＮＨ３  注入管は図示のように伝熱管のピッチの整数倍とすることで注入管はガスの流れに対し常に同一の位置関係に置くことができる。
【００１６】
また、伝熱管の最後列の管列の管と管の間隙の中心線上に注入管を設置することが拡散をより効果的にできることからより望ましい。
ＮＨ３  注入管と伝熱管との配置については、伝熱管の間隙と同等以上、３倍以下の距離を設けることが望ましい。
図２は、本発明による他の実施例を示したもので、ＮＨ３  注入管２を下流側の伝熱管群１の近くに設置する場合について示す。
【００１７】
注入されたＮＨ３  ガスを含む排ガスは、下流側の伝熱管群の管列に衝突し攪拌・混合する。この場合もＮＨ３  注入管後流の排ガスが伝熱管１へ衝突する条件は全て同一条件にあることが必要で、注入管２の配置は伝熱管の最前列の管列の管ピッチの整数倍とする。また、注入管２は伝熱管の最前列の管１の間隙の中心線上に来るように配置することが望ましい。また、注入管２と伝熱管１の距離は注入管１によるガス流れの影響を考慮して注入管外径の２．５倍から３．５倍とすることが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、ＮＨ３  注入管の前後に充分なスペースの確保ができない排熱回収ボイラの状況下においても、均一に分散、拡散できるようにＮＨ３  を注入することができるので効率の高い脱硝性能が可能となり、かつ脱硝装置を組込んだ排熱回収ボイラのコンパクト化が図れる。本発明によれば、上流側伝熱管とＮＨ３  注入管との距離を従来技術に比し１５〜２０％程度まで縮減することができ、またＮＨ３  注入管とその下流側伝熱管との距離を、従来技術における距離の２０〜４５％程度までに縮減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における還元剤注入管と上流側伝熱管の配置を示す図。
【図２】本発明における還元剤注入管と下流側伝熱管の配置を示す図。
【図３】本発明の作用についての説明図。
【図４】本発明が適用される排熱回収ボイラの系統を示す図。
【符号の説明】
１…伝熱管、２…ＮＨ３  注入管、３…ガスタービン、４…蒸気過熱器、５…還元剤注入装置、６…蒸発器（１）、７…脱硝反応器、８…蒸発器（２）、９…節炭器、１０…煙突。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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