(57)【要約】【課題】起動時における触媒への水分の付着を抑えることである。【解決手段】ボイラ３の排ガスを脱硝触媒により処理する脱硝反応器５ａ、ｂと、該脱硝反応器５ａ、ｂの後流側に設けられ前記ボイラ３の燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する空気予熱器７ａ、ｂとを有する排ガス流路１ａ、ｂが２系列備えられてなる排ガス処理装置の運転方法において、前記ボイラ３の起動時は、前記ボイラ３の排ガスを一方の排ガス流路１ａに流通し、該一方の排ガス流路１ａの空気予熱器７ａにより加熱された燃焼用空気を他方の排ガス流路１ｂの脱硝反応器５ｂに流通することを特徴とする。【選択図】図１
2007105675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの排ガスを脱硝触媒により処理する脱硝反応器と、該脱硝反応器の後流側に設けられ前記ボイラの燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する空気予熱器とを有する排ガス流路が２系列備えられてなる排ガス処理装置の運転方法において、前記ボイラの起動時は、前記ボイラの排ガスを一方の排ガス流路に流通し、該一方の排ガス流路の空気予熱器により加熱された燃焼用空気を他方の排ガス流路の脱硝反応器に流通することを特徴とする排ガス処理装置の運転方法。
【請求項２】
ボイラと、該ボイラの排ガスを脱硝触媒により処理する第１の脱硝反応器と、該第１の脱硝反応器の後流側に設けられ前記ボイラの燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する第１の空気予熱器と、前記ボイラの排ガスを脱硝触媒により処理する第２の脱硝反応器と、該第２の脱硝反応器の後流側に設けられ前記ボイラの燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する第２の空気予熱器とを備えてなるボイラ装置において、前記第１の脱硝反応器に前記排ガスを導く排ガス流路に第１のダンパを設け、前記第１の脱硝反応器と前記第１のダンパとの間の排ガス流路に前記第２の空気予熱器により加熱された燃焼用空気を流通させる連絡ダクトを設け、該連絡ダクトに第２のダンパを設けてなることを特徴とするボイラ装置。
【請求項３】
前記ボイラ起動時に、前記第１のダンパを閉止し、前記第２のダンパを開く起動制御手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置の運転方法及びボイラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ等の燃焼設備から排出される排ガス中には、光化学スモッグや酸性雨などの大気汚染を引き起す窒素酸化物が含まれていることから、ボイラ等の燃焼設備の排ガス流路に脱硝触媒を用いた脱硝反応器を備え、窒素酸化物をアンモニアや尿素等の還元剤と反応させて窒素酸化物を除去することが行われる。
【０００３】
このような排ガス処理装置において、ボイラ起動時に、脱硝触媒に排ガス中の水分が凝縮して、触媒を劣化させるという問題がある。すなわち、ボイラの起動時には、脱硝触媒は外気温と同程度であるため、水分の含有量が多い排ガスが脱硝触媒と接触すると、排ガス中の水分が触媒表面に凝縮して付着し、触媒の劣化が進行してしまう。特に、ボイラ起動時には、水素分の多い燃料を用いる場合が多いことから、凝縮水が多くなる。
【０００４】
そこで、従来は、特許文献１に記載されているように、乾燥ラインに加熱用熱源を有する空気乾燥機を設け、ボイラ起動時に、前もって脱硝反応器に空気乾燥機によって加熱して乾燥させた空気を流通させて、脱硝反応器内の相対湿度を８０%以下に保持して触媒への水分の凝縮を防止することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、脱硝反応器の入口側と出口側を接続した循環ダクトにドライヤとヒータを設けて、ボイラ休止中、又は起動時に、空気を加熱して脱硝反応器内に循環させ、触媒への水分の凝縮を防止することが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１０６８２５号公報
【特許文献２】特開昭５８−８８０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２、３に記載されているように、脱硝触媒を昇温させる空気を供給するためだけに、加熱装置を設け、空気の加熱のためにエネルギーを消費すると、設備コストが高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、起動時における触媒への水分の付着を抑えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の排ガス処理装置の運転方法は、ボイラの排ガスを脱硝触媒により処理する脱硝反応器と、該脱硝反応器の後流側に設けられ前記ボイラの燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する空気予熱器とを有する排ガス流路が２系列備えられてなる排ガス処理装置の運転方法において、前記ボイラの起動時は、前記ボイラの排ガスを一方の排ガス流路に流通し、該一方の排ガス流路の空気予熱器により加熱された燃焼用空気を他方の排ガス流路の脱硝反応器に流通することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、ボイラ起動時は軽負荷運転であるが、排ガスを一方の排ガス流路にのみ流して処理することにより、一方の排ガス流路に流れる排ガスの流量が２系列に分けて流す場合の２倍になるから、一方の脱硝反応器内の脱硝触媒を速やかに昇温でき、水分の凝縮を抑制できる。また、過渡的に、脱硝触媒に水分が付着しても、速やかに蒸発させることができる。さらに、他方の脱硝反応器内には加熱した燃焼用空気を通して脱硝触媒を昇温できる。したがって、他方の脱硝反応器が十分に昇温された後に、ボイラの排ガスを２系列の排ガス流路に流して処理する。
【００１１】
本発明のボイラ装置は、ボイラと、該ボイラの排ガスを脱硝触媒により処理する第１の脱硝反応器と、該第１の脱硝反応器の後流側に設けられ前記ボイラの燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する第１の空気予熱器と、前記ボイラの排ガスを脱硝触媒により処理する第２の脱硝反応器と、該第２の脱硝反応器の後流側に設けられ前記ボイラの燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する第２の空気予熱器とを備えてなるボイラ装置において、前記第１の脱硝反応器に前記排ガスを導く排ガス流路に第１のダンパを設け、前記第１の脱硝反応器と前記第１のダンパとの間の排ガス流路に前記第２の空気予熱器により加熱された燃焼用空気を流通させる連絡ダクトを設け、該連絡ダクトに第２のダンパを設けて構成する。このボイラ装置は、前記ボイラ起動時に、前記第１のダンパを閉止し、前記第２のダンパを開く起動制御手段を設けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、起動時における触媒への水分の付着を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１を用いて、本発明のボイラ装置の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態のボイラ装置の構成を示す図である。
【００１４】
図示のように、本発明のボイラ装置は、２系列の排ガスダクト１ａ、ｂを設けたボイラ３を備えている。排ガスダクト１ａ、ｂには、各々、ボイラ３の排ガスを脱硝触媒により処理する脱硝反応器５ａ、ｂを設けている。脱硝反応器５ａ、ｂの後流側には、ボイラ３の燃焼用空気を排ガスの熱によって加熱する回転式空気予熱器（以下、ＡＨという。）７ａ、ｂを設けている。また、ＡＨ７ａ、ｂの後流側には、排ガスに同伴する粉塵等を除去する電気集塵機（以下、ＥＰという。）９ａ、ｂと、排ガスを誘引して煙突１１に導く誘引通風機（以下、ＩＤＦという。）１３ａ、ｂが設けられている。
【００１５】
一方、押込通風機１５ａ、ｂ（以下、ＦＤＦという。）によって供給された燃焼用空気は、空気ダクト１７ａ、ｂを介しＡＨ７ａ、ｂに導入され、排ガスの熱によって予熱された後に、ボイラ３に供給可能になっている。
【００１６】
さらに、ボイラ３と脱硝反応器５ｂの間の排ガスダクト１ｂには、排ガスダクト１ｂを開閉するダンパ１９を設けている。また、ダンパ１９と脱硝反応器５ｂの間の排ガスダクト１ｂと、ボイラ３とＡＨ７ａの間の空気ダクト１７ａを、連絡ダクト２１によって接続している。連絡ダクト２１は連絡ダクト２１を開閉するダンパ２３を備えている。
【００１７】
また、本実施形態のボイラ装置は、図示していない制御装置を備え、ダンパ１９，２３の切り替え等をするようになっている。
【００１８】
なお、本実施形態のボイラ３は石炭焚きボイラを使用しているが、他のボイラを使用しても構わない。
【００１９】
上記のように構成されるボイラ装置の定常運転時の動作を説明する。ボイラ３から発生した排ガスは、ＩＤＦ１３ａ、ｂによって誘引され、排ガスダクト１ａ、ｂを介し脱硝反応器５ａ、ｂに流通されて脱硝処理される。脱硝処理された排ガスは、ＡＨ７ａ、ｂに流通した後、排ガス中に含まれる粉塵等をＥＰ９ａ，ｂによって取り除かれて煙突１１から排出される。
【００２０】
一方、ＦＤＦ１５ａ、ｂによって空気ダクト１７ａ、ｂに流通された燃焼用空気は、ＡＨ７ａ、ｂに導入された際に排ガスの熱によって予熱され、ボイラ３に供給される。
【００２１】
ここで、起動時は、触媒が外気温と同程度であるため、触媒に水分が凝縮して付着し、触媒が劣化するという問題がある。特に、起動時は、水素成分が多い天然ガス、又は軽油等の燃料を使用するために、さらに水分が凝縮し易くなっている。また、起動時の排ガス量は通常運転時の３０％程度であり、触媒の昇温速度も遅く、触媒への水分の付着が長時間にわたり、触媒の劣化が進行し易い状態になっている。
【００２２】
また、近年，ボイラでは、より低位品位でコストの安い亜瀝青炭が用いられる傾向にある。亜瀝青炭の中には、Ｃａを多く含んでいるものがある。例えば、ＰＲＢ（Ｐｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎ）と言われる米国中西部炭は、石炭中の硫黄成分は比較的低いため、ＳＯ２の発生量は少ないが、Ｃａの含有量がこれまで用いられてきた瀝青炭に比べて非常に多い。触媒を交換せずに、ボイラ装置の運転を繰り返すと、排ガスに同伴する灰が、徐々に触媒に堆積する。灰中には、１５重量％以上のＣａＯが含まれることもあり、ＣａＯは、水及びＳＯ２と反応することでＣａＳＯ４となり、触媒細孔の閉塞やこれに伴う触媒の活性低下を引き起こす。
【００２３】
これらの問題を解消するために、本実施形態のボイラ装置は、起動時に、排ガスダクト１ｂのダンパ１９を閉じ、連絡ダクト２１のダンパ２３を開く。これにより、排ガスは、排ガスダクト１ａにのみ流通することになり、排ガスダクト１ｂには、ＡＨ７ａから連絡ダクト２１及び空気ダクト１７ａを介して燃焼用空気が流通する。なお、ＡＨ７ａから供給される燃焼用空気は、ボイラ３にも供給される。
【００２４】
ダンパ１９，２３の切り替えと同時に、ＦＤＦ１５ａの運転を開始してＡＨ７ａへの燃焼用空気の供給を開始するとともに、ＥＰ９ａ，ｂ及びＩＤＦ１３ａ，ｂの運転を開始して、ボイラ３を稼動させる。ボイラ３の稼動時は、図示していないバーナに、天然ガス又は軽油等の起動用燃料を供給して点火し、徐々に石炭を燃焼させていく。これにより、ボイラ３内の排ガス温度も、徐々に上昇する。
【００２５】
発生した排ガスは、排ガスダクト１ａのみに流れるため、脱硝反応器５ａには、ボイラ３で発生する排ガスの全量が流れる。このため、流通する排ガス量が２系列の場合の２倍となるから、脱硝反応器５ａへの熱量も２倍となり、脱硝反応器５ａ内の触媒の昇温速度が速くなる。したがって、水分が凝縮する時間は短く、水分が付着してもすぐに蒸発するために、触媒へ与える影響を少なく抑えることができる。
【００２６】
一方、ＡＨ７ａで予熱された燃焼用空気は、ボイラ３に供給されるとともに、連絡ダクト２１及び排ガスダクト１ｂを介して脱硝反応器５ｂに供給される。空気は、排ガスに比べて水分の含有量が少ないため、水分の凝縮を生じることなく触媒を昇温することができる。
【００２７】
起動運転を開始してしばらくすると、ＡＨ７ａ出口の燃焼用空気の温度が、１５０℃を超える温度となり、本実施形態の脱硝反応器５ｂ内の触媒の温度は、１００℃程度となって十分に予熱された状態になる。なお、予熱が十分とされる温度は、ボイラ装置の規模等によって異なる。
【００２８】
予熱が十分に行われると、排ガスダクト１ａのダンパ１９を開き、ダンパ２３を閉じる。同時に、ＡＨ７ｂ、ＦＤＦ１５ｂ稼動も開始する。これにより、排ガスが、排ガスダクト１ａ，ｂの両方に流通されて定常時の運転となる。
【００２９】
本実施形態のボイラ装置によれば、ボイラ起動時は軽負荷運転であるが、排ガスを一方の排ガス流路にのみ流して処理することにより、一方の排ガス流路に流れる排ガスの流量が２系列に分けて流す場合の２倍になるから、一方の脱硝反応器内の脱硝触媒を速やかに昇温でき、水分の凝縮を抑制できる。また、過渡的に、脱硝触媒に水分が付着しても、速やかに蒸発させることができる。さらに、他方の脱硝反応器内には加熱した燃焼用空気を通して脱硝触媒を昇温できる。したがって、他方の脱硝反応器が十分に昇温された後に、ボイラの排ガスを２系列の排ガス流路に流して処理する。
【００３０】
また、従来のように脱硝触媒に循環供給する乾燥ガスあるいは乾燥空気を作る熱源を別に設ける必要がなく、脱硝装置を簡単な構成にすることができる。
【００３１】
また、本実施形態に限らず、排ガスの量が少ない場合には、ダンパ１９，２３の両方を閉じ、定常運転時にも、一方の排ガスダクト１ａに排ガスを流通させるようにすることができる。
【００３２】
また、ダンパ１９を両方の排ガスダクト１ａ，ｂに設ければ、いずれかの排ガスダクトに設けた機器の故障又は点検時に、片方のみに排ガスを流通させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態のボイラ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ、ｂ  排ガスダクト
３  ボイラ
５ａ、ｂ  脱硝反応器
７ａ、ｂ  回転式空気予熱器
１７ａ、ｂ  空気ダクト
１９、２３  ダンパ
２１  連絡ダクト
【図１】
2007105675.tif 000003