【目的】ガス蒸気複合サイクル装置における選択触媒還元（SCR）脱硝技術分野での尿素熱分解システムの多くの実際的な問題を解決するため。【方法】特定のガス蒸気複合サイクル装置のSCR脱硝システムを例に、ガスタービン出口の排ガス条件下での尿素直接噴射熱分解技術を数値シミュレーション手法で研究し、理論研究を基に工学設計および実用化に拡展した。【結果】結果は、ガスタービン出口の排ガス条件下で尿素熱分解の主要生成物がアンモニアとイソシアネートであることを示し、排気温度の上昇と滞留時間の増加に伴い尿素熱分解効率が急速に増加することを示した。排気温度が300℃、滞留時間0.5秒以上、排気温度が650℃、滞留時間0.1秒以上の場合、尿素熱分解効率は95％を超え、噴射点からの距離が増加するにつれて効率は徐々に上昇し、噴射点から31ｍ離れた地点で尿素熱分解効率が99％に達した。等面積法により12本及び29本の尿素溶液噴射ノズルを配置した場合、触媒入口断面における熱分解生成物分布の二乗平均平方根偏差はいずれも5％未満であった。工学設計においては希釈水を備えた計量希釈システムを用いることで異負荷下でも各ノズルから噴出される微粒子パラメータを最適な状態に維持でき、断熱構造と冷却風を有する二流体ノズルは低速流動中の少流量尿素溶液の蒸発乾固によるノズル閉塞を防止できる。【結論】プロジェクトの建設および運転開始後、尿素直接噴射熱分解システムはSCR脱硝システムに還元剤を安定的に供給でき、SCR入口NO<x>質量濃度を35 mg/m³から出口の5 mg/m³に低減し、アンモニアの逸脱量を3μL/L未満に抑え、ガスタービン脱硝システムの省エネ・低公害・安定経済運転を実現した。

ガス蒸気複合サイクル；尿素熱分解；熱分解効率；断熱構造