JPH02194817A - 都市エネルギーシステム用排ガス処理方法 - 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〕 本発明は排ガス処理方法に係り、特に都市エネルギーシ
ステムの排ガス脱硝に好適な方法に関する。

〔従来の技術〕

各種排ガス中の窒素酸化物（ＮｏＸ）をアンモニア（Ｎ
Ｈ，）で還元除去する方法は、システムが簡単で効率が
良いため、ボイラ燃焼排ガスを始めとする各種固定発生
源排ガスの脱硝プロセスの主流となっている。このプロ
セスにはＮＯＸとＮ　Ｈ、との反応を促進するための脱
硝触媒が必要であり、これまでに数多くの発明がなされ
ている。

その中で現在実用に供されているものは、特公昭５２−
２２８３９号等に代表される、酸化チタンを主成分とす
る触媒上でＮＯｘをＮＨ，により還元除去する方法であ
る。この方法は、排ガス中に酸素が含まれていても、酸
化されて失われる還元剤の量はわずかであり、高い脱硝
性能を示す優れた方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、還元剤のアンモニアガスの取り扱いに
関しては配慮がされておらず、都市エネルギー排ガスの
処理に適用するためには、次の問題がある。

都市エネルギーシステムに従来の排ガス脱硝プロセスを
適用する場合、都市の建物内部や居住地域内に排ガス処
理システムを設置する必要がある。

この場合、還元剤にアンモニアガスを用いる従来の方法
では、毒性ガスであるアンモニアのタンクを設置しなけ
ればならず、漏洩時に危険である。

また、運搬、貯蔵等のハンドリングも容易ではない。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、取り扱いが容易
で安全性の高い還元剤を用いた、都市エネルギーシステ
ム用排ガス処理方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的は、還元剤にＮＨ，ガスを用いず、これに代え
て常温で液体または固体の物質を用いることである。常
温で固体状態である還元剤（以下、固体還元剤と呼ぶ）
の例としては、尿素、メラミン、シアヌル酸、ビウレッ
トなどが挙げられる。

また、常温で液体状態である還元剤（以下、液体還元剤
と呼ぶ）の例としては、上記の固体還元剤の水溶液、Ｎ
Ｈ，あるいはアミンの水溶液などが挙げられる。また、
水以外の液体を溶媒に用いる事も可能である。

固体還元剤および液体還元剤には、加熱により分解して
アンモニアあるいはアミンを発生するものが好ましく、
触媒表面上で分解してアンモニアあるいはアミンを発生
するものでもよい。また、触媒上に吸着アンモニア種、
あるいは類似の吸着種を与えるものでも良い。

固体還元剤の反応器への供給は、微粉末にしてガスで搬
入しても良いし、排ガス中に噴霧しても良い。また、加
熱により気化させ、その蒸気圧を制御して供給すること
も可能である。さらに、適当な溶媒に溶解して液体還元
剤の形態にして用いることもでき、そのシステム上部台
の良い方法を選ぶことができる。

液体還元剤の反応器への供給は、ポンプにより適量を供
給すれば良く、霧状に噴霧することもできる。また、加
熱器により気化させて供給することもできる。

上記目的の解決手段のもう一つは、化学反応によりＮＨ
，を発生する物質を還元剤として用いることである。還
元剤には漏洩の恐れのない固体および／または液体の物
質を用いることが好ましい。

化学反応によりＮＨ３を発生する例としては、窒化アル
ミニウムと水の反応が挙げられ、次式のように反応して
Ｎ　Ｈ３を発生し、窒化アルミニウムは水酸化アルミニ
ウムとなる。

ＡβＮ＋３Ｈ，Ｏ→Ａｆｆ　（ＯＨ）ａ＋ＮＨｚこの反
応は室温においても容易に進行し、また生成する水酸化
アルミニウムが反応を阻害することもほとんどない。こ
のため、高温に加熱する必要もなく、水あるいは水蒸気
の供給量によって生成するＮＨ，Ｌｔを制御できる。窒
化アルミニウムは連常の大気中雰囲気では表面に付着し
た水分がアルカリ性を示すが、固体であるため取り扱い
は容易である。また、生成した水酸化アルミニウムも固
体であり、しかも無害であるので二次公害を引き起こす
恐れもない。

上記の固体および／または液体還元剤を用いる、都市エ
ネルギーシステム排ガス処理システムの脱硝触媒は、貴
金属系、金属酸化物系などの単独。

あるいは混合物、化合物であり、脱硝反応に活性を示す
ものであれば特に限定されない。この反応は通常３００
°Ｃ以上の温度が必要なので、システム上できるだけ効
果の高い温度範囲に設定するために、この反応工程を熱
回収ボイラの前段および／または中に組込むのが好まし
い。熱回収ボイラの後段では触媒層温度が通常２００°
Ｃ以下であるため、活性が低くなり好ましくない。

本発明の方法に適用するコージエネレーシヨンシステム
においては、エンジン発電機及び熱回収ボイラのほかに
、畜熱システム、冷暖房システムなどを組合わせるのは
もちろん差しつかえない。

また、上記エンジン発電機には、ガスタービンエンジン
発電機やディーゼルエンジン発電機あるいはジェットエ
ンジン発電機などを用いることができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明になる都市エネルギーシステム排ガス
の脱硝プロセスの一例を示したものである。燃料ｌはガ
スタービン２で燃焼し、排ガス３を生じる。この排ガス
３はガスタービン２の直後で６００°Ｃ程度の温度を有
しており、固体および／または液体の還元剤を用いる還
元剤供給器４から還元剤を添加すると、後流の触媒層５
でＮＯＸが還元される。熱回収ボイラ６を経た浄化排ガ
スは煙突７より放出される。

触媒層５は熱回収ボイラ６の前段だけでなく、ボイラ内
部や後段に置くこともできる。これら複数の場所に置く
ことも可能であり、システム上鏝も都合の良い場所を選
ぶことができる。また、還元剤供給器４も、触媒層５の
前段に設置するのであれば、排ガス流路のどこに置いて
も良い。

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 装置の概略を第２図に示す。窒化アルミニウム粉末２１
を３ＩＩＩＴＩｌφ×３柵の錠剤に成形し、内径３０鵬
の石英反応管２２中にセットした。これを電気炉２３で
１００°Ｃに加熱しながら、室温（約３０°Ｃ）の水２
４中にバブリングして水蒸気を飽和させた窒素２５を導
入し、アンモニア２６を発生させた。

窒化アルミニウム量は１０ｍ１．窒素供給量は６．６ｆ
／ｈとした。

一方、脱硝触媒２７としては１０〜２０メツシュ粒状の
、二酸化モリブデンを含む酸化チタンを用い、２．　Ｏ
ｒｒｄｌを内径２０胴の石英反応管２８中にセットして
測定した。反応ガス２９としては一酸化窒素３００ｐｐ
ｍ、酸素３％を含む窒素に、前述の窒化アルミニウムよ
り生成したアンモニアを含む窒素を添加して導入した。

空間速度（ＳＶ）は１２０００　ｈ−’となるように流
量を調節し、反応温度は電気炉３０によって３５０°Ｃ
とした。脱硝率はガス中の一酸化窒素濃度をケミルミネ
ッセンス式−酸化窒素メータ３１で測定することにより
求めた。

このようにして、脱硝率を測定したところ、約９０％と
いう値が得られた。

また、比較のため、ガスボンベから直接アンモニアを一
酸化窒素を含む反応ガス中に添加して脱硝率を測定した
。アンモニア濃度は３６０　ｐｐｍとし、−酸化窒素、
酸素濃度は窒化アルミニウムをアンモニア源とした場合
と同じく、それぞれ３００ｐｐｎ＋、３％とした。この
ときの脱硝率も約９０％という値が得られた。

アンモニアが無い状態では脱硝反応はほとんど進行しな
いことから、アンモニア源として窒化アルミニウムを使
用した場合にも、十分にアンモニアが供給されていると
推測される。すなわち、窒化アルミニウムをアンモニア
源として適用できることが明らかとなった。

〔実施例２〕 実施例１の窒化アルミニウム粉末の代わりに窒化マグネ
シウム粉末を用いて、実施例１と同様の方法で脱硝率を
測定した。その結果、約８８％の脱硝率を得た。

（実施例３） 実施例１において、窒化アルミニウムに代えて尿素を還
元剤に用い、尿素の水溶液を加熱気化させて直接反応ガ
ス中に添加して脱硝率を測定した。

反応ガス中の尿素は３６０ｐｐｍ、水は１２％の濃度と
なるように制御して供給した。その結果、９３％の脱硝
率を得た。

〔実施例４］ 実施例３において尿素の水溶液に代えてアンモニア水を
還元剤に用いて、実施例３と同様の方法により脱硝率を
測定した。その結果、９５％の脱硝率を得た。

〔発明の効果〕

本発明によれば、都市エネルギーシステムの排ガス処理
において、アンモニアを使用することなく窒素酸化物の
除去ができるので、アンモニアの取り扱いの不便さ、漏
洩の危険性のない簡便で有効な脱硝方法を与えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明になる排ガス脱硝方法のシ
ステムを示すフローチャートである。 ■−・−燃料、２−−−−−−ガスタービン、３−−−
−−−−排ガス、４−−−−−一還元剤供給器、５−−
−−一触媒層、６熱回収ボイラ、７〜−−一一一一煙突
、２１・・−・−・窒化アルミニウム、２４−−−−一
・−水、２５−・−Ｎ、、２６−−−−−−Ｎ　Ｈ、，
２７・・−・−脱硝触媒、２９−−−−−−一反応ガス
。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともエンジン発電機による発電工程および
   熱回収ボイラによる熱エネルギーの回収工程を含むコー
   ジエネレーシヨンシステムの排ガス処理において、窒素
   酸化物の接触還元工程を排ガス流路に設置し、かつ常温
   では固体または液体である物質を還元剤として用いる事
   を特徴とする、都市エネルギーシステム用排ガス処理方
   法。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、加熱により
   気化、分解してアンモニアおよび／またはアミンを発生
   する物質を還元剤として用いる事を特徴とする、都市エ
   ネルギーシステム用排ガス処理方法。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項において、還元剤が化
   学反応によりアンモニアおよび／またはアミンを発生す
   ることを特徴とする都市エネルギーシステム用排ガス処
   理方法。
4. （４）特許請求の範囲第（３）項において、前記化学反
   応が窒素を含有する物質と水との化学反応であることを
   特徴とする、都市エネルギーシステム用排ガス処理方法
   。
5. （５）特許請求の範囲第（４）項において、前記窒素を
   含有する物質が、窒化アルミニウムおよび／または窒化
   マグネシウムであることを特徴とする都市エネルギーシ
   ステム用排ガス処理方法。
6. （６）特許請求の範囲第（１）項において、常温で固体
   の物質を還元剤として用い、該還元剤を液体に溶解した
   化合物を排ガスに添加することを特徴とする都市エネル
   ギーシステム用排ガス処理方法。
7. （７）特許請求の範囲第（１）項において、常温で固体
   の物質を還元剤として用い、該還元剤を粉末状にして排
   ガス中に噴霧することを特徴とする都市エネルギーシス
   テム用排ガス処理方法。