JPH0194925A - 排ガス中の窒素酸化物除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排ガス中の窒素酸化物除去装置に係り、特に燃
料中に触媒の被毒成分である重金属元素を含む排ガスの
処理を行なうのに好適な排ガス中の窒素酸化物除去装置
に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、従来技術による最も一般的な排煙脱硝装置を
組込んだボイラプラントの主要排ガス系統図を示す。例
えば排ガス発生装置（以下、ボイラで代表する）　１よ
り排出された排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称
す）を処理するため、ボイラ１の排ガス煙道１８にアン
モニア注入ライン１５からアンモニアを還元剤として注
入し、かつＮＯｘとＮＨ３の反応を促進するための触媒
を内蔵した脱硝装置（脱硝反応器）２が設けられている
。この脱硝装置２は一般的に３００〜４００℃程度の温
度域で最も効率よく脱硝が行なわれるため、ボイラの節
炭器２４とエアヒータ３の間に設けられている。一方、
ボイラ１からの排ガスは、エアヒータ３を経て、除塵装
置（例えば電気集塵装置等）４にて除塵された後、脱硫
装置５を経て煙突６から大気へ放出される。他方、排ガ
ス中に含まれる灰分は、ボイラ１の火炉２５で約１５％
程度の灰分が火炉２５の炉底からクリンカとして排出さ
れ、残り８４％が集塵装置４で除塵される。

ボイラ１で燃焼される燃料（石炭）の種類によっては燃
焼しにくいものもあり、例えば集塵装置４で集塵された
灰中に多量の未燃分を含む場合がある。例えば、ボイラ
１に供給される燃料分の約５〜１０％もの量が未燃分と
して含まれる場合もある。したがってこの未燃分を第３
図に示すように灰排出ライン２０′からそのまま廃棄し
たのではボイラ１の燃焼効率が低くなり、ボイラ効率の
低下を招くこととなり熱収支上問題があった。なお、こ
の場合の一例では灰のマスバランスは、燃料供給ライン
１０を１００とした場合、ボイラ１の出口で８５、ボイ
ラ１の灰排出ライン２０′で１５、集塵装置４の捕−灰
で８４、脱硫装置５の入口ラインで１となる。

そこで第４図に示すごとく、集塵装置４にて除塵した灰
を再びボイラｌへ灰リサイクルライン１９を用いてリサ
イクルし、ボイラ１で再燃焼させることにより、未燃分
を少なくし、燃焼効率を高めるシステムを採用している
例があるが、この場合の灰のマスバランスは、−例では
燃料供給ライン１０を１００とした場合、ボイラ１の出
口で６５、集塵装置４の灰リサイクルライン１９で６３
、ボイラ１の灰排出ライン２０′で９８、脱硫装置５の
入口ラインで２となる。したがって灰のマスバランス上
からはボイラ１の火炉２５にて分離除去された灰が灰排
出ライン２０′を経て系外へ排出されているため、脱硝
装置２の部分においては第３図の場合と大差がない。

しかし、ボイラ１にて燃焼される燃料中に含まれる微量
の重金属元素の中には、ボイラ１の火炉２５における高
温ガスの雰囲気ではガス化しているものがあり、その後
脱硝装置２、エアヒータ３を経るうちに、低温度域で凝
縮固化し、灰中に入り、集塵装置４で灰とともに除去さ
れるものがある。したがって、灰中に前記微量の重金属
元素を含んだ灰を灰リサイクルライン１９より再びボイ
ラ１゛に供給して再度燃焼させることから、重金属元素
は前記灰リサイクルライン１９による循環によって濃縮
されることとなる。−例として前記重金属元素の含有量
を灰をリサイクルしない場合（第３図の場合）、排ガス
煙道１８において排ガス中に重金属元素が３０ｐｐｍ含
まれているとすると、第４図の場合、ボイラ系外から供
給される量と集塵装置４から系外へ排出されるバランス
から灰リサイクルライン１９中においては理論上５０倍
に濃縮されることとなり、排ガス中の重金属元素が実に
１５００ｐｐｍという高濃度まで濃縮されることとなる
。

前記微量重金属元素としては、第５図に示したボイラプ
ラントの各部の排ガス温度とその重金属元素の気化温度
の関係から、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ５Ｓｂｓ　Ｓｅｓ
　Ｔｌｓ　Ｚｎが考えられる。

第６図は、前記第３図に示した、灰をリサイクルしてい
ないＡプラントと、第４図に示した灰リサイクルを行な
うＢプラントにそれぞれに脱硝袋ＷＬ２を設けた場合の
脱硝性能の低下状況を示したものである。Ａプラントの
場合、初期運転開始直後、若干の脱硝性能の低下が見ら
れるものの、その後は安定した脱硝反応を行なっている
。一方、Ｂプラントの場合には運転初期で大きく脱硝性
能の低下があり、その後も運転時間の経過とともに触媒
活性が大きく低下している。

Ａ、Ｂプラントの系統上の相違点は、灰のリサイクルの
有無であり、前記微量重金属元素の濃縮作用による脱硝
装置２内の触媒の被毒が直接の原因となっていることが
わかる。

したがってこのような微量の重金属元素の問題に対して
は、第７図に示すごとく脱硝装置２を脱硫装置５の後流
に設置した、いわゆるアフターＤｅｓＯｘ型の脱硝装置
２を採用することが検討されている。しかしながら脱硫
装置５の出口の処理ガス温度が脱硝を行なうには低すぎ
るため（通常ＤｅＳＯｘ出ロガス出口は１５０℃程度）
、ガス加熱炉２２等を設けて排ガスを燃料供給ライン２
３からの燃料によって脱硝に適した温度（約３００〜４
００℃）まで昇温する等の対策を行なう必要がある。こ
のため、ガス加熱炉２２に供給される燃料費および熱回
収装置であるガス−ガスヒータ２１等の設備費用がかさ
み、建設費、運転費ともにコスト高になる問題があった
。

また、第９図のように、捕集灰の一部をライン１４を介
して系外に抜出し、重金属成分の濃縮度を下げる方法（
部分リサイクル法）も検討されている。灰のリサイクル
率 が低くなれば重金属成分の濃縮割合も下がり、触媒被毒
は緩和されるが、灰のリサイクル率を下げるということ
は未燃分を多く含む灰を多く捨てることであり、ボイラ
１の熱効率の低下につながる。

しかしこの点の妥協をすれば簡単なシステムで触媒被毒
を低減できるメリットは得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように第３図に示した一般的なフローを採用した
場合、ボイラ１の燃焼効率が低いとき、これが原因でボ
イラの熱効率が低下するという問題がある。さらに第４
図に示した未燃分を含む燃焼灰をリサイクルした方式を
採用した場合、第３図のものと較べてボイラの熱効率の
向上は図れるものの、触媒被毒成分の濃縮作用により脱
硝触媒が被毒されるという問題があった。

これらに対する対策として第７図に示すように脱硝装置
２を脱硫装置５の後流に設ける、いわゆるアフターＤｅ
ＳＯｘ方式が検討されているが、本方式を採用すれば建
設費、運転費が高くなり、コストが高くなる問題があっ
た。またある程度の熱効率を犠牲にし、第９図に示すよ
うに捕集灰の一部を系外に抜く方法（部分リサイクル法
）もあるが、触媒被毒は低減はされるものの、未燃分を
含む灰が系外に排出されるので、依然として熱効率の低
下の問題が残る。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、脱硝装
置を最も経済的なボイラ出口に設け、熱効率を大幅に低
下させることなく、部分リサイクル法において触媒被毒
を最小限に抑えることができる排ガス中の窒素酸化物除
去装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、燃焼装置からの燃焼排ガスを導く通路と、該
通路に設けた脱硝装置と、脱硝装置からの排ガスを処理
して含有灰分を分離する除塵装置と、分離した灰分を前
記燃焼装置に再循環する装置とを設けた排ガス中の窒素
酸化物除去装置において、前記燃焼装置から脱硝装置へ
燃焼排ガスを導く通路に、燃焼排ガス中の重金属成分を
捕捉するための無機酸化物注入装置を設けるとともに、
前記燃焼装置に灰分とともに再循環された無機酸化物を
除去する装置を設けたことを特徴とする。

本発明で使用される無機酸化物としては、ＢＥＴ法（比
表面積をはかる方法の一つ）による比表面積の値が１０
ｒｒｆ／ｇ以上であれば特に限定されるものではなく、
例えばアナターゼ型チタニア、γ−アルミナ、シリカ、
マグネシア、酸化マンガンなどが用いられる。アルカリ
金属の酸化物は触媒毒成分となり得るので好ましくない
。

また、無機酸化物の注入量については排ガスＩＮｎｆ中
に０．１〜１００ｇ程度が好ましい。１００ｇ以上では
触媒摩耗を促進するおそれがある。

〔作用〕

無機酸化物粉体を、ボイラ出口から脱硝装置の間の煙道
に注入することにより、排ガス中の重金属揮発分が無機
酸化物粉体表面に吸着され、排ガス中の重金属揮発分濃
度を低下させることができる。重金属を吸着した粉体は
、脱硝装置の下流にある集塵機で捕集され、石炭灰とと
もに灰リサイクルラインによりボイラ燃焼装置に送り込
まれ、一部または全部が燃焼時に溶融あるいは焼結によ
る粒子成長により、リサイクルされた石炭灰の一部とと
もにボイラ底部に降下しクリンカとして排出される。こ
のため、無機酸化物粉体の注入による灰分の増加がほと
んどな（１，安定して灰のリサイクルが行なえる。

〔実施例〕

、以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明になる排ガス中の窒素酸化物除去装置の
系統図である。燃焼装置（ボイラ）　１で生じた排ガス
は、排ガス煙道１８を通って脱硝装置２に導入される。

脱硝装置２の上流には無機酸化物注入ライン１６より無
機酸化物粉体と、アンモニア注入ライン１５よりアンモ
ニアが注入される。該粉体ルよ、排ガス中に揮発分とし
て存在するＡ３などの重金属成分を吸着し、排ガス中の
重金属成分の濃度を低下させる。脱硝装置２にて脱硝さ
れた排ガスは、エアヒータ３を経て電気集塵機４に導入
され、排ガス中の灰および無機酸化物粉体が捕集される
。捕集された灰および無機酸化物粉体は灰リサイクルラ
イン１９を介してボイラ１に戻される。ここで無機酸化
物粉体は、リサイクルされた石炭灰の一部とともにクリ
ンカとして灰および無機酸化物の排出ライン１２より糸
外に排出される。

一方、除塵された排ガスは、脱硫装置５で脱硫された後
、煙突６より糸外に出される。

実施例１ 第１図に示す装置において、無機酸化物注入ライン１６
より、ＢＥＴ法による比表面積が１１０ｏｆ／ｇである
アナターゼ型チタニアの粉体を、排ガスＩＮ−当たり１
０ｇ注入し、約１０００時間の運転を行なった。運転時
間経過による脱硝の効果を調べ、その結果を第２図（実
線Ｃ）に示した。

比較例１ 実施例１において無機酸化物を注入しなかった以外は同
様にして約１０００時間の運転を行なった。運転時間経
過による脱硝の効果を調べ、その結果を第２図（鎖線Ｄ
）に示した。

第２図の結果から無機酸化物の注入により触媒劣化を抑
えられることが明らかである。

実施例２および３ 実施例１で使用したアナターゼ型チタニア粉体に熱処理
を加え、ＢＥＴ法による比表面積を１０ｒｄ　／　ｇお
よび５０ｎｆ／ｇとした他は実施例１と同様の手順にて
運転を行なった。

実施例４および５ 、実施例１のアナターゼ型チタニア粉体の注入量を、排
ガスＩＮｎｒ当たり０．１ｇおよび１００ｇとした他は
実施例１と同様の手順にて運転を行なった。

実施例６〜９ 実施例１のアナターゼ型チタニアの代わりに、γ−アル
ミナ、シリカ、マグネシアおよび酸化マンガンを用い、
その他は実施例１と同様の手順にて運転を行なった。

実施例２〜９および比較例１の１０００時間運転後の触
媒劣化率（初期活性６０％−１０００時間後の活性）を
調べ、その結果を第１表に示した。

第　　　１　　　表 〔発明の効果〕 本発明によれば、排ガス中の重金属成分の濃度を低下さ
瀬て脱硝触媒活性の劣下を防ぐことができ、また、未燃
灰分を再燃焼させて、燃料の燃焼効率を高く保つ７こと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる排ガスの窒素酸化物除去装置の
系統図、第２図は、脱硝活性の運転時間による劣下状況
を示す図、第３図および第４図は、従来技術による排ガ
スの窒素酸化物除去装置の系統図、第５図は、燃焼装置
における各部のガス温度分布を示す図、第６図は、第３
図および第４図に示す装置における運転時間と浸硼率の
関係を示す図、第７図、第８図および第９図は、従来技
術による他の窒素酸化物除去装置の系統図である。 １・・・燃焼装置、２・・・脱硝装置、３・・・エアヒ
ータ、４・・・除塵装置、５・・・脱硫装置、６・・・
煙突、１０・・・燃料供給ライン、１２・・・灰および
無機酸化物の排出ライン、１５・・・アンモニア注入ラ
イン、１６・・・無機酸化物注入ライン、１９・・・捕
集灰リサイクルライン。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図 １：燃焼装置　　　　　　２：脱硝装置　　　３：エア
ヒータ４：除塵装置　　　　　　５：脱祉装置　　　６
：煙突１ｏ：燃料供給ライン　　　１２：灰および無機
酸化物の排出ライン１５：アンモニアｉ７Ａライン　１
６：無機酸化物注入フィン１９：捕集灰リサイクルライ
ン 運転時間（ｈｒ） 第５図 第６図 運転時間（ｈ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼装置からの燃焼排ガスを導く通路と、該通路に設け
   た脱硝装置と、脱硝装置からの排ガスを処理して含有灰
   分を分離する除塵装置と、分離した灰分を前記燃焼装置
   に再循環する装置とを設けた排ガス中の窒素酸化物除去
   装置において、前記燃焼装置から脱硝装置へ燃焼排ガス
   を導く通路に、燃焼排ガス中の重金属成分を捕捉するた
   めの無機酸化物注入装置を設けるとともに、前記燃焼装
   置に灰分とともに再循環された無機酸化物を除去する装
   置を設けたことを特徴とする排ガス中の窒素酸化物除去
   装置。