JPH026598A - 石炭ガス化燃料の低NOx化処理方法 - Google Patents
石炭ガス化燃料の低NOx化処理方法Info
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- JPH026598A JPH026598A JP63156027A JP15602788A JPH026598A JP H026598 A JPH026598 A JP H026598A JP 63156027 A JP63156027 A JP 63156027A JP 15602788 A JP15602788 A JP 15602788A JP H026598 A JPH026598 A JP H026598A
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Landscapes
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
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。
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)
本発明は石炭ガス化燃料の低NOx化処理方法に関する
。更に詳述すると、本発明は石炭ガス化燃料に不純物と
して含まれるアンモニアを乾式で連続的に除去する方法
に関する。
。更に詳述すると、本発明は石炭ガス化燃料に不純物と
して含まれるアンモニアを乾式で連続的に除去する方法
に関する。
(従来の技術)
近年、高効率で環境保全性に優れた石炭利用新技術とし
て石炭ガス化複合発電が国内外において注目されている
0石炭ガス化複合発電とは石炭をガス化炉でガス化し、
これをガス精製装置により説硫、脱塵した後、ガスター
ビン燃焼器で燃焼させることによりガスタービンで発電
すると同時にその排熱で蒸気を発生させて蒸気タービン
でも発電する方式である。
て石炭ガス化複合発電が国内外において注目されている
0石炭ガス化複合発電とは石炭をガス化炉でガス化し、
これをガス精製装置により説硫、脱塵した後、ガスター
ビン燃焼器で燃焼させることによりガスタービンで発電
すると同時にその排熱で蒸気を発生させて蒸気タービン
でも発電する方式である。
ところで、このようなガスタービン等の燃焼にあっては
、窒素酸化物NOxの生成を伴うが、窒素酸化物は光化
学スモッグなどの原因となる環境汚染物質であるため、
環境に放出できる量・濃度は厳しく規制されている。
、窒素酸化物NOxの生成を伴うが、窒素酸化物は光化
学スモッグなどの原因となる環境汚染物質であるため、
環境に放出できる量・濃度は厳しく規制されている。
そこで、従来のNOx防止対策としてはNOxの発生を
抑える燃焼技術の採用、燃焼排ガス中のNOxを除去す
る脱硝技術の採用が一般的である。
抑える燃焼技術の採用、燃焼排ガス中のNOxを除去す
る脱硝技術の採用が一般的である。
しかし、燃料自体が問題とされることは従来なく、また
燃料自体にNOxの原因となるアンモニアが問題となる
程合まれることもなかった。
燃料自体にNOxの原因となるアンモニアが問題となる
程合まれることもなかった。
ところが、石炭をガス化炉でガス化する時、石炭中の窒
素分の一部がアンモニア(NH3)に転換するため、石
炭ガス化燃料中にはN H3が不純物として含まれるこ
とになる。NHaは水に吸収されやすいため、ガス精製
をスクラバーなどの湿式方法で行う場合にはNH3は容
易に除去される。
素分の一部がアンモニア(NH3)に転換するため、石
炭ガス化燃料中にはN H3が不純物として含まれるこ
とになる。NHaは水に吸収されやすいため、ガス精製
をスクラバーなどの湿式方法で行う場合にはNH3は容
易に除去される。
しかしながらその場合には石炭ガス化燃料の温度が下が
るため、石炭ガス化複合発電システムにおける熱効率が
低下する。このため、石炭ガス化複合発電システムにお
けるガス精製はドライ(乾式)状態で行う方法が要望さ
れる。しかし、その場合には石炭ガス化炉内で生成され
たNH9はほとんどそのままの濃度でガスタービン燃焼
器に供給されることとなる。そして、この燃料中に含ま
れるNH3は燃焼の過程で容易に窒素酸化物(NOx)
に転換する。
るため、石炭ガス化複合発電システムにおける熱効率が
低下する。このため、石炭ガス化複合発電システムにお
けるガス精製はドライ(乾式)状態で行う方法が要望さ
れる。しかし、その場合には石炭ガス化炉内で生成され
たNH9はほとんどそのままの濃度でガスタービン燃焼
器に供給されることとなる。そして、この燃料中に含ま
れるNH3は燃焼の過程で容易に窒素酸化物(NOx)
に転換する。
石炭ガス化炉内で生成されるアンモニア濃度は石炭種や
ガス化条件によって異なるが数百pp11から数千pp
+iとされ、ガスタービン燃焼器で発生するNOxのう
ちNH3に起因するNOxの占める割合は高い、このた
め石炭ガス化燃料中のNH9に起因する窒素酸化物を低
減させるための石炭ガス化複合発電シスデムにおける低
NOx化技術が必要とされている。
ガス化条件によって異なるが数百pp11から数千pp
+iとされ、ガスタービン燃焼器で発生するNOxのう
ちNH3に起因するNOxの占める割合は高い、このた
め石炭ガス化燃料中のNH9に起因する窒素酸化物を低
減させるための石炭ガス化複合発電シスデムにおける低
NOx化技術が必要とされている。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、石炭ガス化燃料は通常の気体燃料に比べ
極めて低カロリー(2000kCa I以下)で燃え難
いガスである上にガスタービン燃焼器での燃焼は火炎伝
播速度を上回る速度で燃料が流れるため益々着火し難く
火炎安定性に欠ける燃焼条件にある。このなめ、ガスタ
ービン燃焼器において燃料中のNHaに起因する窒素酸
化物を低減させるための燃焼技術を確立することはとて
も器度が高く現在鋭意研究開発が進められているが未だ
実現するに至っていない、また、燃焼排ガス中のNOX
を除去する方法として一般的なアンモニア注入による触
媒式排煙脱硝装置は既に確立した技術であると言えるが
、高価な触媒を使用すると共に約3万時間毎に触媒を交
換しなければならないことから、石炭ガス化複合発電シ
ステムに設置することはシステムの運転の上からも経済
的にも大きな負担となる。
極めて低カロリー(2000kCa I以下)で燃え難
いガスである上にガスタービン燃焼器での燃焼は火炎伝
播速度を上回る速度で燃料が流れるため益々着火し難く
火炎安定性に欠ける燃焼条件にある。このなめ、ガスタ
ービン燃焼器において燃料中のNHaに起因する窒素酸
化物を低減させるための燃焼技術を確立することはとて
も器度が高く現在鋭意研究開発が進められているが未だ
実現するに至っていない、また、燃焼排ガス中のNOX
を除去する方法として一般的なアンモニア注入による触
媒式排煙脱硝装置は既に確立した技術であると言えるが
、高価な触媒を使用すると共に約3万時間毎に触媒を交
換しなければならないことから、石炭ガス化複合発電シ
ステムに設置することはシステムの運転の上からも経済
的にも大きな負担となる。
そこで本発明は燃料自体の改善、即ち石炭ガス化燃料の
低NOx化処理方法を提供することを目的とする。具体
的には、石炭ガス化燃料中のアンモニアを乾式で連続的
に除去する方法を提供することを目的とする。
低NOx化処理方法を提供することを目的とする。具体
的には、石炭ガス化燃料中のアンモニアを乾式で連続的
に除去する方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
かかる目的を達成するため、本発明の石炭ガス化燃料の
低NOx化処理は、石炭ガス化燃料中に700℃以上の
温度域において酸素あるいは酸素を含む気体若しくは蒸
発して酸素を生ずる化合物を可能な限り均一に混合する
ようにしている。
低NOx化処理は、石炭ガス化燃料中に700℃以上の
温度域において酸素あるいは酸素を含む気体若しくは蒸
発して酸素を生ずる化合物を可能な限り均一に混合する
ようにしている。
また、本発明の石炭ガス化燃料の低NOx化処理はアン
モニアを含む石炭ガス化燃料中に、600℃以上の温度
域において酸素あるいは酸素を含む気体若しくは蒸発し
て酸素を生ずる化合物と共に窒素酸化物を注入するよう
にしている。
モニアを含む石炭ガス化燃料中に、600℃以上の温度
域において酸素あるいは酸素を含む気体若しくは蒸発し
て酸素を生ずる化合物と共に窒素酸化物を注入するよう
にしている。
本発明において、酸素を含む気体としては例えば空気が
一般的であるがこれに限定されるものではなく、燃料成
分ないし燃焼に悪影響を与えないものであれば酸素を含
む全ての気体が使用可能である。また、蒸発して酸素を
生ずる化合物としては過酸化水素水などが含まれる。尚
、本明細書において特に断りがない限り、酸素と表現す
る場合には、酸素を含む気体若しくは蒸発して酸素ガス
を生ずる化合物から得られる酸素を含む。
一般的であるがこれに限定されるものではなく、燃料成
分ないし燃焼に悪影響を与えないものであれば酸素を含
む全ての気体が使用可能である。また、蒸発して酸素を
生ずる化合物としては過酸化水素水などが含まれる。尚
、本明細書において特に断りがない限り、酸素と表現す
る場合には、酸素を含む気体若しくは蒸発して酸素ガス
を生ずる化合物から得られる酸素を含む。
また窒素酸化物としてはNo、N20.NO2などが好
適である。この窒素酸化物の注入はアンモニアの分解の
下限温度を引下げる。
適である。この窒素酸化物の注入はアンモニアの分解の
下限温度を引下げる。
これら注入気体の量はアンモニアに対する酸素濃度の比
02/NH3において1〜3の範囲であるとが好ましく
、アンモニアに対する窒素酸化物濃度の比はNo/NH
3は0.5〜1の範囲であることが好ましい、02 /
NHa比は1より大きいとアンモニアの分解には効果的
であるが3を越えると生成No量が無視できない程度に
増大し、全体として低NOx化に効果がなくなるからで
ある。また、1未満であると多くのアンモニアが分解さ
れずに残ってしまう。
02/NH3において1〜3の範囲であるとが好ましく
、アンモニアに対する窒素酸化物濃度の比はNo/NH
3は0.5〜1の範囲であることが好ましい、02 /
NHa比は1より大きいとアンモニアの分解には効果的
であるが3を越えると生成No量が無視できない程度に
増大し、全体として低NOx化に効果がなくなるからで
ある。また、1未満であると多くのアンモニアが分解さ
れずに残ってしまう。
また、上述の濃度比の酸素注入と同時にNOxを注入す
るとNH8を分解する下限温度を低下させる効果がある
が、N Ox / N HB比が0.5未満であるとそ
の効果は少なく、1を越えると残存No量が無視できな
い量となる。
るとNH8を分解する下限温度を低下させる効果がある
が、N Ox / N HB比が0.5未満であるとそ
の効果は少なく、1を越えると残存No量が無視できな
い量となる。
また、本発明において、酸素及び窒素酸化物は、石炭ガ
ス化複合発電システムの石炭ガス化炉とガス冷却器の間
あるいはガス冷却器内で、好ましくは石炭ガス化複合発
電システムから一部抽気された脱硫脱塵後の石炭ガス化
燃料で希釈してから、最も好ましくは抽気石炭ガス化燃
料希釈された混合ガスを冷却した状態で石炭ガス化燃料
中への注入は行なうことを特徴とする。
ス化複合発電システムの石炭ガス化炉とガス冷却器の間
あるいはガス冷却器内で、好ましくは石炭ガス化複合発
電システムから一部抽気された脱硫脱塵後の石炭ガス化
燃料で希釈してから、最も好ましくは抽気石炭ガス化燃
料希釈された混合ガスを冷却した状態で石炭ガス化燃料
中への注入は行なうことを特徴とする。
(作用)
したがって、石炭ガス化燃料中のNH3は酸素および窒
素酸化物と反応して窒素(N2)と水(H20)に分解
される。
素酸化物と反応して窒素(N2)と水(H20)に分解
される。
すなわち、燃料中のNH3は02が存在する高温化にお
いてHCNやCNおよびNll i (NH2。
いてHCNやCNおよびNll i (NH2。
N Hなと)に分解し、その後一部は02と反応し、N
Oを生成したり、N2に還元される。
Oを生成したり、N2に還元される。
本発明はNH3の02による分解とその反応過程に伴う
NOのNH8との反応を利用して石炭ガス化燃料中のN
H3の分解を図る。この反応は気相で行われるため触媒
を必要としない、 また、02の共存下でのみNH3と
Noの反応がおこなわれるのであるから、窒素酸化物と
共に酸素を混合して石炭ガス化燃料中に注入すればNH
aは02および窒素酸化物によって分解される。また、
注入する酸素および窒素酸化物は石炭ガス化燃料中のN
1−I3濃度の最大数倍程度の微量のため石炭ガス化燃
料の他の組成変化に及ぼす影響は問題にならないほど僅
かである。
NOのNH8との反応を利用して石炭ガス化燃料中のN
H3の分解を図る。この反応は気相で行われるため触媒
を必要としない、 また、02の共存下でのみNH3と
Noの反応がおこなわれるのであるから、窒素酸化物と
共に酸素を混合して石炭ガス化燃料中に注入すればNH
aは02および窒素酸化物によって分解される。また、
注入する酸素および窒素酸化物は石炭ガス化燃料中のN
1−I3濃度の最大数倍程度の微量のため石炭ガス化燃
料の他の組成変化に及ぼす影響は問題にならないほど僅
かである。
(実施例)
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
まず、第11図に本発明を実施する石炭ガス化複合発電
システムの概要を示す、該図において、11は石炭ガス
化炉、12は石炭ガス化燃料を脱硫・脱塵処理可能な温
度まで冷却する熱交換器のようなガス冷却器熱交換器、
13は石炭ガス化燃料中に含まれるチャー(すず)を捕
集するサイクロン集塵器、14は石炭ガス化燃料中のH
2Sやサイクロン13で捕集しきれなかったチャー等を
除去するクリーンアップ(脱硫・説rm)装置、15は
ガスタービン、16は蒸気タービンである。
システムの概要を示す、該図において、11は石炭ガス
化炉、12は石炭ガス化燃料を脱硫・脱塵処理可能な温
度まで冷却する熱交換器のようなガス冷却器熱交換器、
13は石炭ガス化燃料中に含まれるチャー(すず)を捕
集するサイクロン集塵器、14は石炭ガス化燃料中のH
2Sやサイクロン13で捕集しきれなかったチャー等を
除去するクリーンアップ(脱硫・説rm)装置、15は
ガスタービン、16は蒸気タービンである。
該システムにおいて、クリーンアップ装置13を経て浄
化された石炭ガス化燃料の一部は抽気され、冷却装置1
7において常温近くまで冷却された後、サイクロン13
で捕集されたチャーをガス化炉に戻すための搬送ガスと
して使用される。同時に抽気石炭ガス化燃料の一部をガ
ス化炉11において生成された直後の石炭ガス化燃料に
注入する酸素あるいは窒素酸化物の希釈用ガスとして使
用される。抽気石炭ガス化燃料と空気とは混合拡散され
た後、好ましくはさらに冷却器18において低温に冷却
されてガス冷却器12の上流ないしガス冷却器12内の
燃料の流れの中に注入される0本実施例の場合、注入酸
素として空気が使用されている。抽気石炭ガス化燃料と
空気の混合ガスは石炭ガス化燃料中に噴射されると同時
に拡散し、均一な混合状態となる。噴射直後の濃度の濃
い領域では温度が低いため反応せず、反応凍結域を形成
する。そして拡散が進むにつれて混合ガスが加熱され反
応温度に達する。従って、石炭ガス化燃料と酸素とは可
能な限り均一に混合された状態において反応を開始する
。
化された石炭ガス化燃料の一部は抽気され、冷却装置1
7において常温近くまで冷却された後、サイクロン13
で捕集されたチャーをガス化炉に戻すための搬送ガスと
して使用される。同時に抽気石炭ガス化燃料の一部をガ
ス化炉11において生成された直後の石炭ガス化燃料に
注入する酸素あるいは窒素酸化物の希釈用ガスとして使
用される。抽気石炭ガス化燃料と空気とは混合拡散され
た後、好ましくはさらに冷却器18において低温に冷却
されてガス冷却器12の上流ないしガス冷却器12内の
燃料の流れの中に注入される0本実施例の場合、注入酸
素として空気が使用されている。抽気石炭ガス化燃料と
空気の混合ガスは石炭ガス化燃料中に噴射されると同時
に拡散し、均一な混合状態となる。噴射直後の濃度の濃
い領域では温度が低いため反応せず、反応凍結域を形成
する。そして拡散が進むにつれて混合ガスが加熱され反
応温度に達する。従って、石炭ガス化燃料と酸素とは可
能な限り均一に混合された状態において反応を開始する
。
尚、注入する酸素として過酸化水素水等の液体を使用す
る場合、気化熱によって冷却されるなめ拡散がある程度
進まなければ反応温度に達しない。
る場合、気化熱によって冷却されるなめ拡散がある程度
進まなければ反応温度に達しない。
しかも、霧滴状で噴射されるため貫通力が強く拡散性が
良好である。この場合、希釈ガスとしての抽気石炭ガス
化燃料は不要である。
良好である。この場合、希釈ガスとしての抽気石炭ガス
化燃料は不要である。
次いで、第10図に本発明の石炭ガス化燃料の低NOx
化処理を実施する装置の一例を示す、鎖国において、工
は02あるいは02を含む気体あるいは蒸発して02を
生ずる化合物を貯蔵する貯槽、2はNo、N20.NO
2などの窒素酸化物あるいは蒸発して窒素酸化物を生ず
る化合物を貯蔵する貯槽、3はNH3濃度監視装置6か
らの制御信号により酸素や窒素酸化物の流量をコントロ
ールする弁、4はガスタービン15に供給される脱硫脱
a後の石炭ガス化燃料の一部を抽気しな抽気燃料とJ?
?槽1あるいは2がら供給される02および/又は窒素
酸化物とを混合させる混合器、5は石炭ガス化燃料の温
度を測定し監視する温度監視装置9からの信号を受けて
酸素及び/又は窒素酸化物と油気ガス化燃そ1との混合
ガスの供給流路を開閉する弁、6は前記混合ガスを石炭
ガス化燃料中に均一に分散させて供給するノズルのよう
な噴射装置、7は石炭ガス化燃料中のNH3濃度を監視
しNH,濃度の測定値から注入すべき02濃度や窒素酸
化物濃度の指示信号をコントロール弁3に出力する装置
、8は流路内の石炭ガス化燃料を採取するガス採取管、
9は熱電対なとガス温度測定装置、10は温度監視装置
および各位置のガス温度の測定結果から最適注入位置を
判断して弁5の開閉信号を出力する装置である。ガス化
炉を出た石炭ガス化燃料は通常1000℃以上の温度を
有すことから、その中に酸素等をそのまま噴射するだけ
でアンモニアを分解できる。
化処理を実施する装置の一例を示す、鎖国において、工
は02あるいは02を含む気体あるいは蒸発して02を
生ずる化合物を貯蔵する貯槽、2はNo、N20.NO
2などの窒素酸化物あるいは蒸発して窒素酸化物を生ず
る化合物を貯蔵する貯槽、3はNH3濃度監視装置6か
らの制御信号により酸素や窒素酸化物の流量をコントロ
ールする弁、4はガスタービン15に供給される脱硫脱
a後の石炭ガス化燃料の一部を抽気しな抽気燃料とJ?
?槽1あるいは2がら供給される02および/又は窒素
酸化物とを混合させる混合器、5は石炭ガス化燃料の温
度を測定し監視する温度監視装置9からの信号を受けて
酸素及び/又は窒素酸化物と油気ガス化燃そ1との混合
ガスの供給流路を開閉する弁、6は前記混合ガスを石炭
ガス化燃料中に均一に分散させて供給するノズルのよう
な噴射装置、7は石炭ガス化燃料中のNH3濃度を監視
しNH,濃度の測定値から注入すべき02濃度や窒素酸
化物濃度の指示信号をコントロール弁3に出力する装置
、8は流路内の石炭ガス化燃料を採取するガス採取管、
9は熱電対なとガス温度測定装置、10は温度監視装置
および各位置のガス温度の測定結果から最適注入位置を
判断して弁5の開閉信号を出力する装置である。ガス化
炉を出た石炭ガス化燃料は通常1000℃以上の温度を
有すことから、その中に酸素等をそのまま噴射するだけ
でアンモニアを分解できる。
(1)酸素(02)によるNH3の分解第1図は石炭ガ
ス化燃料中のNHBfi度が1000ρp+i−vにお
いてガス温度が1000℃の時の注入する02濃度と反
応時間0.l5eC後のNHg濃度の関係を示す0図よ
り、02濃度が150011111以上あれば石炭ガス
化燃料中のNHg濃度は1000pplから1 ppm
以下に分解されることが理解できる。注入する02濃度
が15001)l)II以下ではNH。
ス化燃料中のNHBfi度が1000ρp+i−vにお
いてガス温度が1000℃の時の注入する02濃度と反
応時間0.l5eC後のNHg濃度の関係を示す0図よ
り、02濃度が150011111以上あれば石炭ガス
化燃料中のNHg濃度は1000pplから1 ppm
以下に分解されることが理解できる。注入する02濃度
が15001)l)II以下ではNH。
の分解率は悪化し、特に1oooppn以下では急激に
悪化し、例えば5001)l)IIの02濃度に対して
はNHg濃度は600ppn+までしか分解されない、
このときのNH3に対する02の量は濃度比で1.5で
ある。
悪化し、例えば5001)l)IIの02濃度に対して
はNHg濃度は600ppn+までしか分解されない、
このときのNH3に対する02の量は濃度比で1.5で
ある。
第2図は反応温度が1000℃、NH3濃度が1100
0ppの石炭ガス化燃料中に1500pplの02を注
入した時の反応時間とNHg濃度等の関係を示したもの
である。鎖国より明らかなようにNH3は0.01秒程
度で分解される。
0ppの石炭ガス化燃料中に1500pplの02を注
入した時の反応時間とNHg濃度等の関係を示したもの
である。鎖国より明らかなようにNH3は0.01秒程
度で分解される。
また、第3図は石炭ガス化燃料中のNH3濃度が100
0111)In−V G::おイテガス温度が1ooo
℃のときの0.1秒後の反応における酸素によるアンモ
ニアの分解と生成窒素酸化物濃度との関係を示すグラフ
である。これによると02/NH3がモル比においてl
を下回るとアンモニア分解率が90%を切り急激に低下
し、4.5を上回ると生成窒素酸化物濃度が許容の一応
の目安ともいえる150 pl)11を越えてしまう、
しかしながら、実際の反応においては、石炭ガス化燃料
中のN1(3と02とが所定のモル比で完全に均一に混
合されるわけではないので、局部的に過剰酸素となって
Noが生成される虞があることから、1〜3の範囲に収
めることが好ましい。
0111)In−V G::おイテガス温度が1ooo
℃のときの0.1秒後の反応における酸素によるアンモ
ニアの分解と生成窒素酸化物濃度との関係を示すグラフ
である。これによると02/NH3がモル比においてl
を下回るとアンモニア分解率が90%を切り急激に低下
し、4.5を上回ると生成窒素酸化物濃度が許容の一応
の目安ともいえる150 pl)11を越えてしまう、
しかしながら、実際の反応においては、石炭ガス化燃料
中のN1(3と02とが所定のモル比で完全に均一に混
合されるわけではないので、局部的に過剰酸素となって
Noが生成される虞があることから、1〜3の範囲に収
めることが好ましい。
また、第4図はNH3に対し、モル比で1.5倍の02
を注入する際の0,1秒後の反応温度とアンモニア分解
率との関係を示すグラフである。
を注入する際の0,1秒後の反応温度とアンモニア分解
率との関係を示すグラフである。
鎖国より明らかなようにアンモニア分解率は700℃以
下になると低下し始め、約670℃以下になると急激に
分解率を悪化させる。
下になると低下し始め、約670℃以下になると急激に
分解率を悪化させる。
以上の結果より、ある温度では02の注入により石炭ガ
ス化燃料中のN H3が分解されることが明らかである
0反応温度を1000℃、石炭ガス化燃料中のNHae
4度を1000pplとするとき、注入すべき02濃度
が1500ppl以上あれば理論的にはNHs濃度は1
pHl以下に減少する。1500ppl以上の02の
注入に対してはNH3と02の反応によるNOの生成が
みられるようになる。しかし、Noの生成が少々の場合
にはNHaが分解されるメリットの方がはるかに大きい
。
ス化燃料中のN H3が分解されることが明らかである
0反応温度を1000℃、石炭ガス化燃料中のNHae
4度を1000pplとするとき、注入すべき02濃度
が1500ppl以上あれば理論的にはNHs濃度は1
pHl以下に減少する。1500ppl以上の02の
注入に対してはNH3と02の反応によるNOの生成が
みられるようになる。しかし、Noの生成が少々の場合
にはNHaが分解されるメリットの方がはるかに大きい
。
(2)窒素酸化物と02によるN I(3の分解石炭ガ
ス化燃料中に窒素酸化物のみを注入してもガス化燃料中
のN)taは分解されない、NOは02の共存下でのみ
アンモニア分解反応を起しかつNH3を分解する下限温
度を低下させる0例えば第5図は石炭ガス化燃料中にN
H3が11000pp含まれる場合、反応温度が100
0℃において窒素酸化物としてNoを1000ppn注
入した時の反応時間の経過に対する各種化学種の濃度変
化を示したものである4反応時間が1.Qsec後にお
いてもN Haは初期濃度である1000ppnのまま
である。
ス化燃料中に窒素酸化物のみを注入してもガス化燃料中
のN)taは分解されない、NOは02の共存下でのみ
アンモニア分解反応を起しかつNH3を分解する下限温
度を低下させる0例えば第5図は石炭ガス化燃料中にN
H3が11000pp含まれる場合、反応温度が100
0℃において窒素酸化物としてNoを1000ppn注
入した時の反応時間の経過に対する各種化学種の濃度変
化を示したものである4反応時間が1.Qsec後にお
いてもN Haは初期濃度である1000ppnのまま
である。
しかしながら、Noを一緒に10001)I)lの02
を注入するとNH3は急激に分解される。第6図は石炭
ガス化燃料中のNT(a濃度が1000ppIlの時に
、NOと02をそれぞれ1000puずつ注入した時の
反応時間0.1sec後のNH9、No、02のそれぞ
れの濃度を反応温度に対して示したものである。図より
、反応温度が770℃以上であればNH3はほとんど分
解されることが明らかである。
を注入するとNH3は急激に分解される。第6図は石炭
ガス化燃料中のNT(a濃度が1000ppIlの時に
、NOと02をそれぞれ1000puずつ注入した時の
反応時間0.1sec後のNH9、No、02のそれぞ
れの濃度を反応温度に対して示したものである。図より
、反応温度が770℃以上であればNH3はほとんど分
解されることが明らかである。
例えば反応温度が770℃においてはNH3濃度は約0
.O2ppmに低減され、反応温度が1200℃におい
ても0.2ppn程度まで分解される。
.O2ppmに低減され、反応温度が1200℃におい
ても0.2ppn程度まで分解される。
但し、この場合は反応温度の増加に伴いNo濃度が増加
し、反応温度が1000℃以上では石炭ガス化燃料中の
No濃度は100pp11以上となる。
し、反応温度が1000℃以上では石炭ガス化燃料中の
No濃度は100pp11以上となる。
また、第6図において留意すべきはNH3を含む石炭ガ
ス化燃料中に02とNoを一緒に注入しても、ある温度
以下ではNHaの分解反応の進行が緩かなものとなるい
うことである。第6図の条件においては最も分解に適し
た温度は770℃と判断される。
ス化燃料中に02とNoを一緒に注入しても、ある温度
以下ではNHaの分解反応の進行が緩かなものとなるい
うことである。第6図の条件においては最も分解に適し
た温度は770℃と判断される。
第7図は1000ppnのNH3を含む石炭ガス化燃料
に02のみを1500ppl注入した時と同濃度の02
と共に500ppiのNOを注入した時の反応時間0.
1sac後のNHs 、No、02の各濃度を反応温度
に対して示したものである。第7図においてN 14
aの分解を最大とする反応温度は02のみの注入時の場
合は840℃であるが、Noを500ppl′1人した
時は750℃に低下している。即ち、o2と共にNoを
注入する効果としてはNH3の分解を有効にする反応温
度域を低減させることにある。尚、反応温度が700℃
程度の場合、500ppmNoが同時に添加されている
と、NHa?a度は2ppn(No添加のない場合、点
線のNH3)となり、NH3の分解率は99.8%であ
り、反応最適温度は850℃であってもNH,の分解効
果の上からは700℃でも十分である。但し、700℃
付近の温度域では温度が少しでも低下すると、NH3の
分解が悪くなるので実用上は反応温度域は700℃以上
とすることが好ましい。
に02のみを1500ppl注入した時と同濃度の02
と共に500ppiのNOを注入した時の反応時間0.
1sac後のNHs 、No、02の各濃度を反応温度
に対して示したものである。第7図においてN 14
aの分解を最大とする反応温度は02のみの注入時の場
合は840℃であるが、Noを500ppl′1人した
時は750℃に低下している。即ち、o2と共にNoを
注入する効果としてはNH3の分解を有効にする反応温
度域を低減させることにある。尚、反応温度が700℃
程度の場合、500ppmNoが同時に添加されている
と、NHa?a度は2ppn(No添加のない場合、点
線のNH3)となり、NH3の分解率は99.8%であ
り、反応最適温度は850℃であってもNH,の分解効
果の上からは700℃でも十分である。但し、700℃
付近の温度域では温度が少しでも低下すると、NH3の
分解が悪くなるので実用上は反応温度域は700℃以上
とすることが好ましい。
第8図は1ooOpp+iのNH3を含む石炭ガス化燃
料中に02を1000ppH注入する時、それと同時に
注入するNo濃度と反応時間0.1sec後のNH3濃
度、No濃度の関係を示したものである0反応温度は1
000℃である。Nofi度は700ppi以上あれば
NH3は1 ppIlpHl以下分解する。しがしなが
ら、注入すべきN04度が増加すると石炭ガス化燃料中
に残存するNo濃度も急激に増加する。
料中に02を1000ppH注入する時、それと同時に
注入するNo濃度と反応時間0.1sec後のNH3濃
度、No濃度の関係を示したものである0反応温度は1
000℃である。Nofi度は700ppi以上あれば
NH3は1 ppIlpHl以下分解する。しがしなが
ら、注入すべきN04度が増加すると石炭ガス化燃料中
に残存するNo濃度も急激に増加する。
2000ppIlのNOを注入すると第6図においては
石炭ガス化燃料中のNo濃度は約100011111と
なる。
石炭ガス化燃料中のNo濃度は約100011111と
なる。
また、第9図は窒素酸化物の添加によるアンモニア分解
促進効果とNo濃度との関係を示すグラフである。鎖国
より明らかなようにN O/N H。
促進効果とNo濃度との関係を示すグラフである。鎖国
より明らかなようにN O/N H。
がモル比において0.5を下回るとアンモニア分解率が
急激に悪化し、1.0を上回るとNO生成濃度が許容さ
れる濃度を越えてしまうことが理解できる。
急激に悪化し、1.0を上回るとNO生成濃度が許容さ
れる濃度を越えてしまうことが理解できる。
斯様に、注入すべき02濃度とNo濃度を適切に選択し
、最適な温度域に注入することが生成されるNOや残存
する他の組成物が大きな影響を与えない範囲でアンモニ
アを分解するに重要である。
、最適な温度域に注入することが生成されるNOや残存
する他の組成物が大きな影響を与えない範囲でアンモニ
アを分解するに重要である。
例えば、NH3の分解に最適な温度域は石炭ガス化燃料
中に含まれるNH3濃度に対して注入する02m度、N
o濃度によって決定される。また反応温度が決定される
と、NH3の分解率とガス化燃料中に残存するNo濃度
から石炭ガス化燃料中のNH3濃度に対して注入すべき
02濃度及びNo濃度が決定される。
中に含まれるNH3濃度に対して注入する02m度、N
o濃度によって決定される。また反応温度が決定される
と、NH3の分解率とガス化燃料中に残存するNo濃度
から石炭ガス化燃料中のNH3濃度に対して注入すべき
02濃度及びNo濃度が決定される。
尚、本発明によるアンモニアの分解効果を確認するため
の反応計算にあたっては、注入した02および窒素酸化
物は石炭ガス化燃料中に均一に混合しているものとして
、反応温度は設定した初期温度において一定とした。
の反応計算にあたっては、注入した02および窒素酸化
物は石炭ガス化燃料中に均一に混合しているものとして
、反応温度は設定した初期温度において一定とした。
(発明の効果)
以上の説明より明らかなように、本発明は、石炭ガス化
燃料中に700℃以上の温度域において酸素あるいは酸
素を含む気体若しくは蒸発して酸素を生ずる化合物を注
入するようにしているので、石炭ガス化燃料中のNHa
は02とNH3の02による分解の反応過程に伴うNo
と反応して窒素(N2)と水(H2O)に分解され除去
される。
燃料中に700℃以上の温度域において酸素あるいは酸
素を含む気体若しくは蒸発して酸素を生ずる化合物を注
入するようにしているので、石炭ガス化燃料中のNHa
は02とNH3の02による分解の反応過程に伴うNo
と反応して窒素(N2)と水(H2O)に分解され除去
される。
また、02と共に窒素酸化物を同時に注入することによ
り、NH3の分解反応温度が低下するなめNHaの分解
がより効果的に促進される。
り、NH3の分解反応温度が低下するなめNHaの分解
がより効果的に促進される。
したがって、本発明によると、石炭ガス化燃料中のNH
3を乾式で除去することができ、システム全体の熱効率
の低下を招かず、しかも、ガスタービン燃焼器内で生成
されるNH3に起因するNOxがなくなるため、NOx
の発生量を著しく低減することが可能となる。加えて、
触媒式排煙脱硝装置が不要となり、設備コストが下がる
と共にシステム運転も容易なものとなる。
3を乾式で除去することができ、システム全体の熱効率
の低下を招かず、しかも、ガスタービン燃焼器内で生成
されるNH3に起因するNOxがなくなるため、NOx
の発生量を著しく低減することが可能となる。加えて、
触媒式排煙脱硝装置が不要となり、設備コストが下がる
と共にシステム運転も容易なものとなる。
第1図は添加する02濃度に対するMHI濃度、Nof
i度、02の関係を示すグラフ、第2図は反応時間に対
する各化学種の濃度変化を示すグラフ、第3図は02と
NHaの分解と生成N0vA度との関係を示すグラフ、
第4図は反応温度とNH3分解率との関係を示すグラフ
、第5図はNOだけを添加した時のNH3の挙動を示す
グラフ、第6図は02とNOの添加によるNH3の分解
状態を示すグラフ、第7図は反応温度とNH3、NOの
挙動の関係を示すグラフ、第8図はNH3の分解に及ぼ
すNo添加の影響を示すグラフ、第9図はNo添加によ
るNHa分解促進効果とNo濃度との関係を示すグラフ
、第10図は本発明の石炭ガス化燃料の低NOx化処理
を実施する装置の一実施例を示す概略説明図、第11図
は本発明を実施する石炭ガス化複合発電システムの概要
を示すブロック図である。 11・・・ガス化炉、12・・・ガス冷却器、14・・
・クリーンアップ装置、18・・・冷却器。
i度、02の関係を示すグラフ、第2図は反応時間に対
する各化学種の濃度変化を示すグラフ、第3図は02と
NHaの分解と生成N0vA度との関係を示すグラフ、
第4図は反応温度とNH3分解率との関係を示すグラフ
、第5図はNOだけを添加した時のNH3の挙動を示す
グラフ、第6図は02とNOの添加によるNH3の分解
状態を示すグラフ、第7図は反応温度とNH3、NOの
挙動の関係を示すグラフ、第8図はNH3の分解に及ぼ
すNo添加の影響を示すグラフ、第9図はNo添加によ
るNHa分解促進効果とNo濃度との関係を示すグラフ
、第10図は本発明の石炭ガス化燃料の低NOx化処理
を実施する装置の一実施例を示す概略説明図、第11図
は本発明を実施する石炭ガス化複合発電システムの概要
を示すブロック図である。 11・・・ガス化炉、12・・・ガス冷却器、14・・
・クリーンアップ装置、18・・・冷却器。
Claims (8)
- (1)アンモニアを含む石炭ガス化燃料中に、700℃
以上の温度域において酸素あるいは酸素を含む気体若し
くは蒸発して酸素ガスを生ずる化合物を注入することを
特徴とする石炭ガス化燃料低NOx化処理方法。 - (2)前記酸素の注入量はアンモニアに対し濃度比O_
2/NH_3で1〜3であることを特徴とする請求項1
記載の石炭ガス化燃料低NOx化処理方法。 - (3)アンモニアを含む石炭ガス化燃料中に600℃以
上の温度域において酸素あるいは酸素を含む気体若しく
は蒸発して酸素ガスを生ずる化合物と共に窒素酸化物を
注入することを特徴とする石炭ガス化燃料低NOx化処
理方法。 - (4)前記酸素の注入量はアンモニアに対し濃度比O_
2/NH_3で1〜3であり、かつ窒素酸化物の注入量
はアンモニアに対し濃度比NO/NH_3で0.5〜1
の範囲であることを特徴とする請求項3に記載の石炭ガ
ス化燃料低NOx化処理方法。 - (5)前記酸素及び窒素酸化物は石炭ガス化複合発電シ
ステムの石炭ガス化炉とガス冷却器の間あるいはガス冷
却器内で注入することを特徴とする請求項1ないし4の
いずれかに記載の石炭ガス化燃料低NOx化処理方法。 - (6)前記酸素及び窒素酸化物は石炭ガス化複合発電シ
ステムから抽気された脱硫脱塵後の石炭ガス化燃料で希
釈してから注入することを特徴とする請求項5記載の石
炭ガス化燃料低NOx化処理方法。 - (7)前記酸素及び窒素酸化物は石炭ガス化複合発電シ
ステムから一部抽気された脱硫脱塵後の石炭ガス化燃料
で希釈し、冷却状態にしてから注入することを特徴とす
る請求項5記載の石炭ガス化燃料低NOx化処理方法。 - (8)蒸発して酸素ガスを生ずる化合物は過酸化水素水
であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに
記載の石炭ガス化燃料低NOx化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156027A JPH026598A (ja) | 1988-06-25 | 1988-06-25 | 石炭ガス化燃料の低NOx化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156027A JPH026598A (ja) | 1988-06-25 | 1988-06-25 | 石炭ガス化燃料の低NOx化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026598A true JPH026598A (ja) | 1990-01-10 |
| JPH0428039B2 JPH0428039B2 (ja) | 1992-05-13 |
Family
ID=15618712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63156027A Granted JPH026598A (ja) | 1988-06-25 | 1988-06-25 | 石炭ガス化燃料の低NOx化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH026598A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5489316A (en) * | 1994-04-14 | 1996-02-06 | Enichem Synthesis S.P.A. | Process for making industrial organic solvents and hydrocarbons used as fuels |
-
1988
- 1988-06-25 JP JP63156027A patent/JPH026598A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5489316A (en) * | 1994-04-14 | 1996-02-06 | Enichem Synthesis S.P.A. | Process for making industrial organic solvents and hydrocarbons used as fuels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0428039B2 (ja) | 1992-05-13 |
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