(57)【要約】【課題】膨大なコスト高を招くことなく、ＮＯｘの浄化効果の高い脱硝装置用アンモニア気化装置を提供する。【解決手段】廃熱回収ボイラ２からの排ガス１８の一部を抽出する排ガス抽出口９と、アンモニア水１９を気化してアンモニアガスを生成するアンモニア気化器１３と、排ガス抽出口９から抽出した排ガス１８をアンモニア気化器１３へ導入する排ガス抽出ファン１２と、抽出した排ガス１８を加熱するための排ガス加熱器１１を備え、排ガス温度が低いときに排ガス加熱器１１で排ガス１８を加熱する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃熱回収ボイラからの排ガスの一部を抽出する排ガス抽出口と、
アンモニア水を気化してアンモニアガスを生成するアンモニア気化器と、
前記排ガス抽出口から抽出した排ガスをアンモニア気化器へ導入する排ガス抽出ファンと、
抽出した排ガスを加熱するために前記排ガス抽出口からアンモニア気化器の間の排ガス供給経路上に設けた排ガス加熱器とを備え、
排ガスの温度が低いときに前記排ガス加熱器によりアンモニアを気化させるのに必要な熱量を有する排ガスに加熱してアンモニア気化器へ導入し、その排ガスの熱を利用してアンモニア水からアンモニアを気化して、そのアンモニアガスを脱硝装置の還元剤として供給することを特徴とする脱硝装置用アンモニア水気化装置。
【請求項２】
請求項１記載の脱硝装置用アンモニア水気化装置において、前記アンモニア気化器にアンモニア水循環系統を設けて、前記排ガスの熱によってアンモニア水を加熱しながら循環することを特徴とする脱硝装置用アンモニア水気化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ、ガスタービン、ディーゼルエンジン等の各種燃焼装置の後流に設置される廃熱回収ボイラに付設され、前記各種燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するための脱硝装置に供給するアンモニアガスの気化装置に係り、特にアンモニア水の気化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、前記各種燃焼装置から排出されるガス中にはＮＯｘが含まれており、このＮＯｘはそのまま大気中に排出されると酸性雨等の大気汚染を引き起こすため、各国、各地域で定められた規制値以下まで除去されなければならない。そこでこのＮＯｘを排ガス中より除去する方法としてアンモニアを還元剤として使用する触媒接触還元法が一般的に採用されている。
【０００３】
この触媒接触還元法とは、廃熱回収ボイラの下流側に脱硝装置を設置し、この脱硝装置に設置されている触媒層上においてＮＯｘとアンモニアとを反応させ、無害な窒素と水とに転化することにより、排ガス中のＮＯｘを低減する方法である。
【０００４】
この還元反応剤として使用されるアンモニアは、液体アンモニアの形で使用される場合とアンモニア水（アンモニア濃度が約１５〜３０重量％）の形で使用される場合がある。液体アンモニアについては圧力制御等により容易にガス状のアンモニアが生成されるが、その反面、法規制によりアンモニアは危険物に指定されているため、その取り扱いには様々な制約が伴う。一方、アンモニア水はその取り扱いは液体アンモニアよりは制約が少ないものの、多量の水分を含んでいるため（水分含有率が約７０〜８５重量％）、アンモニアと共に水分も気化させる必要がある。
【０００５】
このアンモニア水の気化に排ガスの一部を抽出して使用しており、アンモニア水と排ガスをエバポレーターに供給し、アンモニア水を排ガスの保有熱で気化させ、気化したアンモニアガスを還元剤として脱硝装置の上流側に設置したアンモニア注入グリッドより供給していた。
【０００６】
ところがこの排ガス方式を適用する場合、排ガスをアンモニア注入グリッドの直前部より抽出するため、廃熱回収ボイラの起動時（特に起動開始から３０分程度の起動初期時）においては排ガス温度が低く、さらにアンモニアガス注入グリッドより上流側のチューブバンクにより熱が吸収されるからますます排ガス温度が低下している。そのためアンモニア水を気化させるのに必要な熱量が得られず、アンモニア水を効率よく気化して脱硝装置に供給することができず、廃熱回収ボイラ起動時の排出ＮＯｘ量を低減することができないという問題があった。
【０００７】
この問題を解消するため本出願人は、先に図３に示すような構成のアンモニア気化装置を提案した（特許文献１参照）。
同図に示すように、燃焼装置（図示せず）で発生した排ガス２２はコジェネプラント用廃熱回収ボイラ２１に導入され、過熱器２３を経てアンモニア注入ノズル２５からのアンモニアガスとともに脱硝装置２６に供給され、脱硝処理された排ガスは煙突２４から排出される。
【０００８】
アンモニアの気化は、次のようなシステムで行なわれる。すなわち、燃焼装置の起動前にフィルター／サイレンサー２７から導入された大気中の冷空気はサクションダンパ２８で必要量に調整され、エアファン２９からオリフィス流量計３０を経て電熱ヒーター３１に送られる。電熱ヒーター３１を通過する空気は、アンモニア水を蒸発させるために必要な熱エネルギーが与えられて高温空気とにり、エバポレーター３２に導入される。
【０００９】
エバポレーター３２内にはアンモニア水ノズル３３が複数個設けられ、これにアンモニア水配管３４とアトマイズ空気配管３５が接続され、アンモニア水がノズル３３から高温空気とともに微粒子状になって噴霧されたアンモニア水が気化される。そして生成したアンモニアガスと水蒸気と高温空気の混合流体が、廃熱回収ボイラ２１中のアンモニア注入ノズル２５から噴出される。この際、切り替えダンパ３６Ａは開、切り替えダンパ３６Ｂとサクションダンパ３７は閉となっている。
【００１０】
この状態で燃焼装置の起動が開始され、その後しばらくして排ガス２２の温度がある程度上昇すると、エアファン２９と電熱ヒーター３１の運転を停止し、切り替えダンパ３６Ａを閉じ、切り替えダンパ３６Ｂとサクションダンパ３７を開く。
【００１１】
そして再循環ファンズル３９を起動して排ガス２２の一部を吸引し、オリフィス流量計４０を経てエバポレーター３２に供給され、高温空気に替わって排ガス２２がアンモニア水の気化加熱源として使用される。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−４９８５６号公報  （図１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこの提案した脱硝装置用アンモニア気化装置では、フィルター／サイレンサー２７、サクションダンパ２８、エアファン２９、オリフィス流量計３０ならびに切り替えダンパ３６Ａ、３６Ｂなどを特別に設ける必要があり、そのために膨大なコスト高となり、設置スペースも必要となる。
【００１４】
また、冷空気を電熱ヒーター３１によりアンモニアを気化させるのに必要な熱量を有する高温の空気になるまで加熱する必要があるため、電熱ヒーター３１への通電量が多く、ランニングコストが高くつく。
【００１５】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、膨大なコスト高を招くことなく、ＮＯｘの浄化効果の高い脱硝装置用アンモニア気化装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、廃熱回収ボイラからの排ガスの一部を抽出する排ガス抽出口と、アンモニア水を気化してアンモニアガスを生成するアンモニア気化器と、前記排ガス抽出口から抽出した排ガスをアンモニア気化器へ導入する排ガス抽出ファンと、抽出した排ガスを加熱するために前記排ガス抽出口からアンモニア気化器の間の排ガス供給経路上に設けた排ガス加熱器とを備え、排ガスの温度が低いときに前記排ガス加熱器によりアンモニアを気化させるのに必要な熱量を有する排ガスに加熱してアンモニア気化器へ導入し、その排ガスの熱を利用してアンモニア水からアンモニアを気化して、そのアンモニアガスを脱硝装置の還元剤として供給することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記アンモニア気化器にアンモニア水循環系統を設けて、前記排ガスの熱によってアンモニア水を加熱しながら循環することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１実施形態に係る脱硝装置用アンモニア気化装置の系統図を図１とともに説明する。図中の１はガスタービン、２は廃熱回収ボイラ、３はアンモニア注入グリッド上流部の伝熱管群、４，５はアンモニア注入グリッド下流部の伝熱管群、６はアンモニア注入グリッド、７は脱硝装置、８は煙突、９はアンモニア注入グリッド上流部の排ガス抽出口、１０はアンモニア水気化装置、１１は排ガス加熱器、１２は排ガス抽出ファン、１３はアンモニア気化器、１４はミストセパレータ、１５はアンモンア水流量調節バルブ、１６はアンモンア水循環用ポンプ、１７は排水設備、２１は排ガス温度計であり、各設備、部材は図に示すような配置関係になっている。なお、１８は排ガス、１９はアンモニア水、２０はドレンである。
【００１９】
排ガス抽出ファン１２を回転駆動することにより、アンモニア注入グリッド６付近より排ガス１８の一部が抽出され、その排ガス１８はアンモニア気化器１３へと導かれる。アンモンア水流量調節バルブ１５で流量調節されて供給されたアンモンア水１９（アンモンア濃度：１５〜３０重量％程度）はアンモニア気化器１３内で上部から噴霧され、排ガス１８の保有熱によりアンモニア水１９は気化され、アンモニアガスとなりアンモニア注入グリッド６より脱硝装置７の上流側に注入される。アンモニア水１９の気化に伴って生成したミストは、ミストセパレータ１４によって捕集される。
【００２０】
アンモニア気化器１３内のアンモンア水１９はアンモンア水循環用ポンプ１６を含む循環系統により常に循環されながら、排ガス１８の保有熱により気化され易い温度に加熱され、その加熱されたアンモンア水１９がアンモニア気化器１３内で微粒子となって噴霧されるから、アンモンア水１９の気化が効率的に行なわれる。アンモンア水１９の気化によって生成した低濃度のアンモニアを含むドレン２０は、排水設備１７に排出されて排水処理される。
【００２１】
廃熱回収ボイラ２の起動時は排ガス１８の温度が低く、アンモニア水１９を気化させるために必要な熱量を保有していないため、排ガス抽出ファン１２の上流側に設置した例えば電熱ヒーターなどからなる排ガス加熱器１１を使用し、排ガス１８がアンモニア水１９を気化するのに十分な熱エネルギーが付与されるまで加熱する。廃熱回収ボイラ２の起動後、約３０分が経過して排ガス１８が十分大きな熱量を持つようになると、排ガス加熱器１１の運転を停止する。
【００２２】
排ガス加熱器１１の運転の開始・停止は排ガス温度計２１からの検出信号に基づいて制御部（図示せず）で制御され、廃熱回収ボイラ２の起動時ならびに低負荷時に排ガス温度計２１からの検出信号に基づいて排ガス加熱器１１の運転が制御される。
【００２３】
図２は本発明の第２実施形態を示す系統図であり、前記第１実施形態と相違する点は、排ガス加熱器１１を排ガス抽出ファン１２とアンモニア気化器１３の間に設けた点である。排ガス１８は排ガス抽出ファン１２を通す間にも若干ではあるが温度降下するため、本実施形態のように排ガス加熱器１１を排ガス抽出ファン１２とアンモニア気化器１３の間に設けることにより、排ガス１８の温度降下が無くなり、その分だけ排ガス加熱器１１への通電量が低減でき、ランニングコストが削減できる。
【００２４】
【本発明の効果】
請求項１記載の第１の手段は前述のように、起動開始時などのように排ガスの温度が低いときには排ガス加熱器により排ガスを加熱してアンモニア気化器へ導入するから、起動開始時などにおいてもアンモニア水の気化が効率よく行なわれ、そのためにＮＯｘの浄化効果を高く維持することができる。
【００２５】
また、排ガス加熱器は必要であるが、従来提案された脱硝装置用アンモニア水気化装置のようにフィルター／サイレンサー、サクションダンパ、エアファンなどは不要で、コスト高を抑えることができる。
【００２６】
さらに、排ガスを加熱する場合は冷空気を加熱するよりも供給加熱量（例えば通電量）が少なくて済み、ランニングコストの低減が図れる。
【００２７】
さらにまた従来提案された脱硝装置用アンモニア水気化装置のように加熱された空気がアンモニアガスとともに脱硝装置に供給されることがないから、ＮＯｘの浄化効果が高く維持できる。
【００２８】
請求項２記載の第２の手段は前述のように、排ガスの熱によってアンモニア水を加熱しながら循環する構成になっているから、アンモニア水の気化効率が良好であるなどの特長を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る脱硝装置用アンモニア水気化装置の系統図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る脱硝装置用アンモニア水気化装置の系統図である。
【図３】従来提案された脱硝装置用アンモニア水気化装置の系統図である。
【符号の説明】
１：ガスタービン、２：廃熱回収ボイラ、３：アンモニア注入グリッド上流部の伝熱管群、４，５：アンモニア注入グリッド下流部の伝熱管群、６：アンモニア注入グリッド、７：脱硝装置、８：煙突、９：アンモニア注入グリッド上流部の排ガス抽出口、１０：アンモニア水気化装置、１１：排ガス加熱器、１２：排ガス抽出ファン、１３：アンモニア気化器、１４：ミストセパレータ、１５：アンモンア水流量調節バルブ、１６：アンモンア水循環用ポンプ、１７：排水設備、１８：排ガス、１９：アンモニア水、２０：ドレン、２１：排ガス温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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