JPH0367729B2 - - Google Patents
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- JPH0367729B2 JPH0367729B2 JP62086170A JP8617087A JPH0367729B2 JP H0367729 B2 JPH0367729 B2 JP H0367729B2 JP 62086170 A JP62086170 A JP 62086170A JP 8617087 A JP8617087 A JP 8617087A JP H0367729 B2 JPH0367729 B2 JP H0367729B2
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- JP
- Japan
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- catalyst
- compounds
- added
- iron
- ppm
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は化石燃料を使用するボイラ、炉等(重
油、微粉炭、COM、CWM燃焼等)における排
ガスダストによる脱硝触媒劣化抑制方法に関す
る。
油、微粉炭、COM、CWM燃焼等)における排
ガスダストによる脱硝触媒劣化抑制方法に関す
る。
石炭、石油、などの化石燃料を使用するボイラ
炉等においては、近年、環境汚染の増大に伴い、
環境規制が特に厳しくなつて来ている。特に石
炭、石油は燃料中のN分、S分が高いものがコス
トが安く、一般的に広く使用される傾向にある。
この様な状況下で窒素酸化物の排出問題が世界的
にクローズアツプされている。特に酸性雨などへ
の影響が問題にされている。
炉等においては、近年、環境汚染の増大に伴い、
環境規制が特に厳しくなつて来ている。特に石
炭、石油は燃料中のN分、S分が高いものがコス
トが安く、一般的に広く使用される傾向にある。
この様な状況下で窒素酸化物の排出問題が世界的
にクローズアツプされている。特に酸性雨などへ
の影響が問題にされている。
化石燃料から発生する窒素化物NOxの低減対
策として、燃焼方法改善、たとえば低O2運転、
二段燃焼、排ガス再循環、低NOxバーナ;燃
料の改善(低N分の選定);排煙脱硝技術の改
善;などがあげられる。が実際的な手段としては
項の方向である。
策として、燃焼方法改善、たとえば低O2運転、
二段燃焼、排ガス再循環、低NOxバーナ;燃
料の改善(低N分の選定);排煙脱硝技術の改
善;などがあげられる。が実際的な手段としては
項の方向である。
項について言えば、触媒の存在下で、アンモ
ニアなどの還元性ガスにより300〜400℃でNOx
をN2に還元する触媒還元性法や、触媒の存在下
で700℃〜800℃で分解する触媒分解法や活性炭に
吸着させる吸着法などがあるが、比較的プロセス
が簡単なアンモニアを用いた触媒還元法が一般的
で、最も信頼性が高いと言われている。本発明
は、この乾式アンモニア接触還元法に関するもの
である。
ニアなどの還元性ガスにより300〜400℃でNOx
をN2に還元する触媒還元性法や、触媒の存在下
で700℃〜800℃で分解する触媒分解法や活性炭に
吸着させる吸着法などがあるが、比較的プロセス
が簡単なアンモニアを用いた触媒還元法が一般的
で、最も信頼性が高いと言われている。本発明
は、この乾式アンモニア接触還元法に関するもの
である。
この原理は一般的にボイラ出口の排ガス中
(300〜400℃)にアンモニアNH3ガスを添加し、
反応器中の触媒層(たとえばV3O5、Fe2O3、
WO3等)を通すことにより、NOxをN2とH2Oに
分解還元するという大容量排ガス処理に適した簡
単なプロセスである。この反応式は次の様に表わ
される。
(300〜400℃)にアンモニアNH3ガスを添加し、
反応器中の触媒層(たとえばV3O5、Fe2O3、
WO3等)を通すことにより、NOxをN2とH2Oに
分解還元するという大容量排ガス処理に適した簡
単なプロセスである。この反応式は次の様に表わ
される。
4NO+4NH3+O2→N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
この方法で最も重要な問題は触媒の劣化で、触
媒が劣化する事により脱硝率が低下する為アンモ
ニア注入量の増加が必要となる。アンモニア注入
量を増加すると、脱硝器を通過する未反応アンモ
ニアも増加してくる為、未反応アンモニアとガス
中のSO2やSO3が反応し、低融点物質(融点147
℃)である酸性硫安NH4HSO4が出来る。これが
下流のエアーヒータ(AH)のエレメントに付着
し、エレメントが閉塞、ドラフトが上昇し、運転
不能となる。この様な状態にならない様に触媒の
点検保修が非常に重要になつてくる。
媒が劣化する事により脱硝率が低下する為アンモ
ニア注入量の増加が必要となる。アンモニア注入
量を増加すると、脱硝器を通過する未反応アンモ
ニアも増加してくる為、未反応アンモニアとガス
中のSO2やSO3が反応し、低融点物質(融点147
℃)である酸性硫安NH4HSO4が出来る。これが
下流のエアーヒータ(AH)のエレメントに付着
し、エレメントが閉塞、ドラフトが上昇し、運転
不能となる。この様な状態にならない様に触媒の
点検保修が非常に重要になつてくる。
触媒の劣化の原因として次の点が考えられる。
イ アルカリ金属Na、Kやアルカリ土類金属
Ca、Mg、Ba等がSO3などと反応して硫酸塩を
生成し、触媒孔に入り込み目詰り状態になる。
Ca、Mg、Ba等がSO3などと反応して硫酸塩を
生成し、触媒孔に入り込み目詰り状態になる。
ロ 排ガス中の灰分(特にSi、Al、未燃分等)
が、触媒表面に滞積し、触媒表面積を減少させ
る。
が、触媒表面に滞積し、触媒表面積を減少させ
る。
ハ SO2などのイオウ酸化物により触媒が被毒
し、活性化を失う。
し、活性化を失う。
ニ 触媒成分の物理的な減少、ダストによる摩耗
や水洗中の水による触媒成分の流出などがあげ
られる。この様な問題に対する対策として、現
在ボイラ運転を停止してから触媒を水洗して付
着物を除去し、温度を加えて触媒を賦活させ
る。しかし、運転しながら触媒の機能が回復出
来れば、産業上のメリツトは極めて大きい。
や水洗中の水による触媒成分の流出などがあげ
られる。この様な問題に対する対策として、現
在ボイラ運転を停止してから触媒を水洗して付
着物を除去し、温度を加えて触媒を賦活させ
る。しかし、運転しながら触媒の機能が回復出
来れば、産業上のメリツトは極めて大きい。
この様な状況の下で、脱硝器のすぐ前に鉄化合
物粉体をスートブロー等を利用して、添加する方
法がとられ、鉄化合物としてFe2O3、Fe3O4、Fe
(OH)2、Fe(OH)3、FeCO3、FeOOH等の鉄酸化
物粉体を添加する方法が提案されている。
物粉体をスートブロー等を利用して、添加する方
法がとられ、鉄化合物としてFe2O3、Fe3O4、Fe
(OH)2、Fe(OH)3、FeCO3、FeOOH等の鉄酸化
物粉体を添加する方法が提案されている。
しかしこの方法によると、
一般的な鉄酸化物粉体は粒径が大きい為活性
力が小さい。又比表面積が小さい為、大量に投
入しなければならない。
力が小さい。又比表面積が小さい為、大量に投
入しなければならない。
粒系の小さい鉄酸化物粉体(0.1μ程度)を使
用すれば非常に高価であり、かつ粒子が小さい
為、ガス流やスートブロアーの圧力により後方
に吹き飛ばされ、脱硝器内触媒に付着する割合
が少なく、不経済である。
用すれば非常に高価であり、かつ粒子が小さい
為、ガス流やスートブロアーの圧力により後方
に吹き飛ばされ、脱硝器内触媒に付着する割合
が少なく、不経済である。
粉体は表面が鋭角であるため、スートブロー
の圧力で粉体が触媒を浸蝕させ、かえつて劣化
を助長させる。
の圧力で粉体が触媒を浸蝕させ、かえつて劣化
を助長させる。
鉄酸化物投入位置の温度が脱硝器直前乃至近
くであつて300〜400℃と鉄化合物に活性力を与
える温度の600℃より低い為、大量投入しても、
十分な活性が得られずその大部分は触媒作用に
影響が少なく、無駄が多い。
くであつて300〜400℃と鉄化合物に活性力を与
える温度の600℃より低い為、大量投入しても、
十分な活性が得られずその大部分は触媒作用に
影響が少なく、無駄が多い。
又600℃以上のガス温度雰囲気に投入すると、
下流の種々の加熱器(SH)や再熱器(RH)や
給水加熱器(ECO)等の伝熱面に鉄化合物が大
量に付着し、デポジツトとなり、かえつて排ガス
温度や炉内ドラフトを上昇させる原因となる。
下流の種々の加熱器(SH)や再熱器(RH)や
給水加熱器(ECO)等の伝熱面に鉄化合物が大
量に付着し、デポジツトとなり、かえつて排ガス
温度や炉内ドラフトを上昇させる原因となる。
そこでボイラ、炉等の燃料中に添加する方法が
考慮され、鉄化合物のスラリーや、水溶液、ある
いは、微粉細した粉体を添加する方法が実施され
て来た。この方法により、前者の方法に比べ触媒
の劣化抑制と寿命の延長に関し大きく進歩した。
考慮され、鉄化合物のスラリーや、水溶液、ある
いは、微粉細した粉体を添加する方法が実施され
て来た。この方法により、前者の方法に比べ触媒
の劣化抑制と寿命の延長に関し大きく進歩した。
しかし一方、鉄化合物は安価ではあるが、SOx
により被毒を受け、活性力を失い易い為、鉄化合
物のみでは、安価ではあるが、その寿命に限度が
ある。そこで、鉄化合物の他にTi、V、W等の
重金属の酸化物を活性成分としてアンモニウム注
入ノズル等を利用して脱硝器内に注入する方法が
考えられている。これらは、アンモニウム化合物
として水溶液の状態で添加されている。
により被毒を受け、活性力を失い易い為、鉄化合
物のみでは、安価ではあるが、その寿命に限度が
ある。そこで、鉄化合物の他にTi、V、W等の
重金属の酸化物を活性成分としてアンモニウム注
入ノズル等を利用して脱硝器内に注入する方法が
考えられている。これらは、アンモニウム化合物
として水溶液の状態で添加されている。
しかしこれらの方法は次の様な欠点がある。
イ 脱硝器及びこの付近の構造物は一般に構造用
炭素鋼SS材で出来ており、しかもこの付近の
温度が300〜400℃前後であることから上記の酸
化性の水溶性物質を投入すると鋼材の腐食が進
行する。
炭素鋼SS材で出来ており、しかもこの付近の
温度が300〜400℃前後であることから上記の酸
化性の水溶性物質を投入すると鋼材の腐食が進
行する。
ロ 注入箇所が、脱硝器前である為、注入しても
排ガスにうまく分散出来ない為、触媒が複数層
ある場合は第1層に多く着きすぎたり、ガス偏
流などにより部分的に多く付きすぎる為、多量
500〜600ppm以上という大量投入をしなけれ
ば、効率よい効果が出ない。
排ガスにうまく分散出来ない為、触媒が複数層
ある場合は第1層に多く着きすぎたり、ガス偏
流などにより部分的に多く付きすぎる為、多量
500〜600ppm以上という大量投入をしなけれ
ば、効率よい効果が出ない。
ハ 石炭中のアルカリ金属K、Na、Mgは、大部
分硫酸塩として触媒層に付着するが、脱硝器前
に添加物を水溶液として注入すると、水や蒸気
は硫酸塩やダストと一緒になつて触媒層を濡ら
す為、一層水に可溶なアルカリ硫酸塩の増加を
もたらし、被毒物が増加する。
分硫酸塩として触媒層に付着するが、脱硝器前
に添加物を水溶液として注入すると、水や蒸気
は硫酸塩やダストと一緒になつて触媒層を濡ら
す為、一層水に可溶なアルカリ硫酸塩の増加を
もたらし、被毒物が増加する。
ニ 添加場所が300〜400℃前後であり、活性を与
える温度の600〜700℃前後よりかなり低い。従
つて添加しても、酸化物としての活性度が低い
為、大量に投入しなければならない。大量に投
入するとSO2→SO3の酸化率が上昇し、SO3が
大巾に増加し、H2SO4による硫酸腐食を助長
させる。
える温度の600〜700℃前後よりかなり低い。従
つて添加しても、酸化物としての活性度が低い
為、大量に投入しなければならない。大量に投
入するとSO2→SO3の酸化率が上昇し、SO3が
大巾に増加し、H2SO4による硫酸腐食を助長
させる。
以上の様に、脱硝器の前に、これら重金属物質
の大量に投入することは問題が多かつた。
の大量に投入することは問題が多かつた。
これに対して、燃料中に、小量でかつ小さい粒
径の鉄化合物、バナジウム化合物、及び/又はタ
ングステン化合物を添加することによつてこれら
の問題点を解決できた。
径の鉄化合物、バナジウム化合物、及び/又はタ
ングステン化合物を添加することによつてこれら
の問題点を解決できた。
従来、バナジウム酸化物は強い酸化触媒として
作用し、ボイラ等のチユーブに対しては、融点が
低く、n・Na2O・mV2O5等の低融点化合物を生
成し、ボイラチユーブへの腐食があるとして、排
除されていた。又、タングステン酸化物は融点の
高い酸化触媒として知られており、バナジウムの
低融点性をカバーする酸化触媒として作用する。
しかし、これらの化合物を燃料中に積極的に添加
する事は従来なされなかつた。
作用し、ボイラ等のチユーブに対しては、融点が
低く、n・Na2O・mV2O5等の低融点化合物を生
成し、ボイラチユーブへの腐食があるとして、排
除されていた。又、タングステン酸化物は融点の
高い酸化触媒として知られており、バナジウムの
低融点性をカバーする酸化触媒として作用する。
しかし、これらの化合物を燃料中に積極的に添加
する事は従来なされなかつた。
これらの物質は量が多すぎると、SO2→SO3の
酸化率が増加し、ボイラ、炉等の腐食をもたらし
たり、伝熱面にスラツギングを増大させる為、鉄
化合物の粒径及び添加量と、それに対するバナジ
ウム化合物やタングステン化合物の粒径及び添加
量の大小はその効果、副作用に大きく影響する
為、非常に重要な問題となつてくる。
酸化率が増加し、ボイラ、炉等の腐食をもたらし
たり、伝熱面にスラツギングを増大させる為、鉄
化合物の粒径及び添加量と、それに対するバナジ
ウム化合物やタングステン化合物の粒径及び添加
量の大小はその効果、副作用に大きく影響する
為、非常に重要な問題となつてくる。
〔本発明の目的〕
化石燃料を使用するボイラ、炉等において、そ
の燃料中に、粒子径が小さく、かつ比較的少量の
鉄化合物を加えて、バナジウムやタングステン化
合物の様に比較的SOxに対し被毒を受けにくい酸
化触媒のうち少なくとも一種を、極く少量添加す
ることにより、SOxによる被毒を軽減し、鉄の酸
化触媒性能をさらに強め、脱硝器内の触媒の劣化
を抑制し、その寿命を延ばし、産業上優れた効果
を得ることと、添加に伴うボイラ、炉等への悪影
響を抑えることを目的とする、触媒の劣化抑制方
法を提供するものである。
の燃料中に、粒子径が小さく、かつ比較的少量の
鉄化合物を加えて、バナジウムやタングステン化
合物の様に比較的SOxに対し被毒を受けにくい酸
化触媒のうち少なくとも一種を、極く少量添加す
ることにより、SOxによる被毒を軽減し、鉄の酸
化触媒性能をさらに強め、脱硝器内の触媒の劣化
を抑制し、その寿命を延ばし、産業上優れた効果
を得ることと、添加に伴うボイラ、炉等への悪影
響を抑えることを目的とする、触媒の劣化抑制方
法を提供するものである。
本発明は上記目的を達成する為の手段として、
乾式アンモニア還元脱硝装置内の触媒の劣化を防
ぐ為、ボイラ、炉等の燃料中に、鉄化合物と、バ
ナジウム化合物、タングステン化合物のうち少な
くとも一種を水溶液、水スラリー、オイルスラリ
ー、油溶性、有機化合物の混合体あるいは粉体の
状態で添加することにある。
乾式アンモニア還元脱硝装置内の触媒の劣化を防
ぐ為、ボイラ、炉等の燃料中に、鉄化合物と、バ
ナジウム化合物、タングステン化合物のうち少な
くとも一種を水溶液、水スラリー、オイルスラリ
ー、油溶性、有機化合物の混合体あるいは粉体の
状態で添加することにある。
すなわち本発明は化石燃料を使用するボイラ、
炉等において排ガス中のNOxを脱硝触媒を使用
して還元分解する方法において、上記添加材を少
量添加することにより排ガス中のSOxに被毒する
事なく、アルカリ金属Na2O、K2O等やアルカリ
土類金属CaO、MgO、BaO等あるいは未燃カー
ボンあるいはダストと共に脱硝反応器内の触媒層
に付着する為、効率良く脱硝触媒の劣化抑制が出
来、経済的に大きな効果がある。又、添加剤は粒
径が小さく、添加量が少ない為、ボイラー、炉等
への腐食等の悪影響は殆んどない。
炉等において排ガス中のNOxを脱硝触媒を使用
して還元分解する方法において、上記添加材を少
量添加することにより排ガス中のSOxに被毒する
事なく、アルカリ金属Na2O、K2O等やアルカリ
土類金属CaO、MgO、BaO等あるいは未燃カー
ボンあるいはダストと共に脱硝反応器内の触媒層
に付着する為、効率良く脱硝触媒の劣化抑制が出
来、経済的に大きな効果がある。又、添加剤は粒
径が小さく、添加量が少ない為、ボイラー、炉等
への腐食等の悪影響は殆んどない。
鉄化合物はFe2O3として5〜200ppm、バナジ
ウム化合物はV2Oとして3〜50ppm、タングステ
ン化合物は1〜15ppmの範囲であれば、燃焼機器
に悪影響を与えることなく添加出来、その効果も
大きいことがわかる。夫々の下限より少量では添
加効果は期待できない。
ウム化合物はV2Oとして3〜50ppm、タングステ
ン化合物は1〜15ppmの範囲であれば、燃焼機器
に悪影響を与えることなく添加出来、その効果も
大きいことがわかる。夫々の下限より少量では添
加効果は期待できない。
鉄化合物として、有機酸鉄塩、硫酸鉄、酢酸
鉄、塩化鉄、水酸化鉄等の水溶性鉄塩あるいはこ
れらの水溶液及び水スラリー及びオイルスラリ
ー;Fe2O3、Fe3O4、FeO、FeO・OH、Fe
(OH)3、Fe(OH)2の粉体及びこれらの水スラリ
ー、オイルスラリー; バナジウム化合物としては、有機酸バナジウム
塩、メタバナジン酸アンモン(NH4VO3)、硫酸
バナジン(VOSO4)、バナジン酸ソーダ
(NaVO3、Na3VO4)等の水溶性バナジウム化合
物、あるいはこれらの水溶液、五酸化バナジウム
(V2O5)、バナジン酸鉄等の粉体及びこれらを水
スラリー化したもの; タングステン化合物としては、有機酸塩、タン
グステン酸アンモニウム〔(NH4)2W4O18〕、タン
グスンテ酸ナトリウム(Na2WO4)等の水溶性の
タングステン酸塩あるいはこれらの水溶液、酸化
タングステン(WO3WO2)、炭化タングステン
(WC)、タングステン酸鉄〔Fe(WO4)3〕等の粉
体及びこれらの水スラリーでも効果はある。もち
ろん、これらの粒子径が小さい程活性力も強く、
添加量も少なくて良い。
鉄、塩化鉄、水酸化鉄等の水溶性鉄塩あるいはこ
れらの水溶液及び水スラリー及びオイルスラリ
ー;Fe2O3、Fe3O4、FeO、FeO・OH、Fe
(OH)3、Fe(OH)2の粉体及びこれらの水スラリ
ー、オイルスラリー; バナジウム化合物としては、有機酸バナジウム
塩、メタバナジン酸アンモン(NH4VO3)、硫酸
バナジン(VOSO4)、バナジン酸ソーダ
(NaVO3、Na3VO4)等の水溶性バナジウム化合
物、あるいはこれらの水溶液、五酸化バナジウム
(V2O5)、バナジン酸鉄等の粉体及びこれらを水
スラリー化したもの; タングステン化合物としては、有機酸塩、タン
グステン酸アンモニウム〔(NH4)2W4O18〕、タン
グスンテ酸ナトリウム(Na2WO4)等の水溶性の
タングステン酸塩あるいはこれらの水溶液、酸化
タングステン(WO3WO2)、炭化タングステン
(WC)、タングステン酸鉄〔Fe(WO4)3〕等の粉
体及びこれらの水スラリーでも効果はある。もち
ろん、これらの粒子径が小さい程活性力も強く、
添加量も少なくて良い。
粉体としては、平均粒子径が5μ以下であるこ
とが望ましい。粒子系が小さい程、その比表面積
が大きく、活性力も強い為、添加量も少量でよ
い。平均粒子径が5μを超えると多量の粉体を投
入せねばならず、その結果伝熱面に付きすぎて熱
吸収が悪くなり、排ガス温度を上昇させ、経済的
ロスあるいはトラブルを引きおこす。
とが望ましい。粒子系が小さい程、その比表面積
が大きく、活性力も強い為、添加量も少量でよ
い。平均粒子径が5μを超えると多量の粉体を投
入せねばならず、その結果伝熱面に付きすぎて熱
吸収が悪くなり、排ガス温度を上昇させ、経済的
ロスあるいはトラブルを引きおこす。
一方水スラリーやオイルスラリーは、平均粒子
径が2〜3μ以下であるこが望ましい。2〜3μ以
上であると製品の安定性が悪くなり、良い界面活
性剤を使用しても、粒子が沈澱しやすくなる。
径が2〜3μ以下であるこが望ましい。2〜3μ以
上であると製品の安定性が悪くなり、良い界面活
性剤を使用しても、粒子が沈澱しやすくなる。
従つて、粉体の場合も、スラリーの場合も、サ
ンドミルの様な粉砕機で、出来るだけ小さくする
ことが肝要である。
ンドミルの様な粉砕機で、出来るだけ小さくする
ことが肝要である。
触媒はTiO2を担体とし、鉄酸化物、バナジウ
ム酸化物、タングステン酸化物をコーテイングし
たものを使用したが、本発明によれば、随時、新
しい活性力のある触媒を補給出来る為、脱硝触媒
の組成の如何に関係なく、触媒の寿命延長が出来
る。又触媒の担体についても、TiO2だけに限ら
ず、Al2O3など有害なものでない限り特に限定さ
れない。
ム酸化物、タングステン酸化物をコーテイングし
たものを使用したが、本発明によれば、随時、新
しい活性力のある触媒を補給出来る為、脱硝触媒
の組成の如何に関係なく、触媒の寿命延長が出来
る。又触媒の担体についても、TiO2だけに限ら
ず、Al2O3など有害なものでない限り特に限定さ
れない。
以下、本発明を添付図を参照しながら説明す
る。第1図A,B,C,Dは添加剤の脱硝触媒へ
の付着状況を無添加と比較して説明する図であ
る。
る。第1図A,B,C,Dは添加剤の脱硝触媒へ
の付着状況を無添加と比較して説明する図であ
る。
図中Aは、無添加の状態で、触媒上にダストが
付着し、触媒の表面積を狭まくしている為、活性
力が低下している。
付着し、触媒の表面積を狭まくしている為、活性
力が低下している。
Bは、脱硝器前に酸化鉄の超微粒子(0.1μ程
度)をスートブローを利用して、蒸気と共に吹き
飛ばした図である。スートブローにより、小さい
酸化鉄は触媒に付着する割合よりも外に排出され
るものが圧倒的に多く、不経済である。又超微粒
子の酸化鉄は非常に高価である。
度)をスートブローを利用して、蒸気と共に吹き
飛ばした図である。スートブローにより、小さい
酸化鉄は触媒に付着する割合よりも外に排出され
るものが圧倒的に多く、不経済である。又超微粒
子の酸化鉄は非常に高価である。
Cは燃料中のミル前に添加剤を入れ、かつ触媒
が新しい初期の状態に添加した場合の図である。
ダストの表面に小さな鉄粒子が付着したものが触
媒表面に付着する為に、触媒の表面積が小さくな
らず、活性力のある鉄化合物やバナジウム化合物
やタングステン化合物が随時補給され、触媒の活
性力が低下せず逆に向上してくる。
が新しい初期の状態に添加した場合の図である。
ダストの表面に小さな鉄粒子が付着したものが触
媒表面に付着する為に、触媒の表面積が小さくな
らず、活性力のある鉄化合物やバナジウム化合物
やタングステン化合物が随時補給され、触媒の活
性力が低下せず逆に向上してくる。
Dは、或る期間使用后の触媒に添加剤を燃料中
に投入した場合の図である。無添加時のダストの
上に、ダストに付着した鉄化合物、バナジウム化
合物、タングステン化合物(主として酸化物とし
て)がその上に付着し、活性力の低下をカバーす
る。
に投入した場合の図である。無添加時のダストの
上に、ダストに付着した鉄化合物、バナジウム化
合物、タングステン化合物(主として酸化物とし
て)がその上に付着し、活性力の低下をカバーす
る。
第2図において、1は石炭を一時貯蔵するバン
カー、2はバンカーから来た石炭を計量し、定量
供給する給炭機、3は石炭を200メツシユアンダ
ーに微粉砕する粉砕機(ミル)である。4は、微
粉砕化した石炭をバーナ7にエアー搬送するブロ
アー、6は添加剤のストレージタンクである。5
は添加剤の注入ポンプで、燃料に対し一定量供給
出来る定量ポンプである。添加剤が粉体であれ
ば、スクリユーフイーダーやロータリーバルブの
様な定量送り出来る装置で注入する。注入点はミ
ル3の入口で燃料と共にブレンドされる。特にミ
ル入口が注入点として最適であるのは、添加剤主
成分を石炭粒子の表面に、ミルのローラにより強
く押し付けられる為である。これにより炭素を担
体とする添加剤の酸化触媒機能を高めることにな
る。又、ミルの上流であれば良く、さらにほぼ同
じ様なミル3が複数台ある場合は個々のミルに均
等に添加する方が効果が良い。8はボイラ、9は
過熱器で、蒸気を過熱する装置(SH)、10は、
給水を加熱するエコノマイザー(ECO)である。
添加剤はバーナ7から炉内8に入り添加物は、ほ
とんど酸化物となる。11は脱硝用のアンモニア
注入ライン、12は、その注入ノズルで、13は
排ガスダクトである。14はアンモニアとNOx
を反応させる反応器である。NOxはこの中にあ
る触媒層上でN2とH2Oに還元分解される。アン
モニア注入量は反応器14の入口、及び出口で計
測され、脱硝率が一定の値より下がらに様に自動
制御されている。従つて、触媒が劣化して脱硝率
が下つてくるとアンモニア量を増加する。15は
エアーヒーター(AH)で、排ガス熱を利用し、
エアーを加熱する。エアーヒーターを出た排ガス
は、電気集塵機や脱硫装置などを経て煙突から大
気に排出される。
カー、2はバンカーから来た石炭を計量し、定量
供給する給炭機、3は石炭を200メツシユアンダ
ーに微粉砕する粉砕機(ミル)である。4は、微
粉砕化した石炭をバーナ7にエアー搬送するブロ
アー、6は添加剤のストレージタンクである。5
は添加剤の注入ポンプで、燃料に対し一定量供給
出来る定量ポンプである。添加剤が粉体であれ
ば、スクリユーフイーダーやロータリーバルブの
様な定量送り出来る装置で注入する。注入点はミ
ル3の入口で燃料と共にブレンドされる。特にミ
ル入口が注入点として最適であるのは、添加剤主
成分を石炭粒子の表面に、ミルのローラにより強
く押し付けられる為である。これにより炭素を担
体とする添加剤の酸化触媒機能を高めることにな
る。又、ミルの上流であれば良く、さらにほぼ同
じ様なミル3が複数台ある場合は個々のミルに均
等に添加する方が効果が良い。8はボイラ、9は
過熱器で、蒸気を過熱する装置(SH)、10は、
給水を加熱するエコノマイザー(ECO)である。
添加剤はバーナ7から炉内8に入り添加物は、ほ
とんど酸化物となる。11は脱硝用のアンモニア
注入ライン、12は、その注入ノズルで、13は
排ガスダクトである。14はアンモニアとNOx
を反応させる反応器である。NOxはこの中にあ
る触媒層上でN2とH2Oに還元分解される。アン
モニア注入量は反応器14の入口、及び出口で計
測され、脱硝率が一定の値より下がらに様に自動
制御されている。従つて、触媒が劣化して脱硝率
が下つてくるとアンモニア量を増加する。15は
エアーヒーター(AH)で、排ガス熱を利用し、
エアーを加熱する。エアーヒーターを出た排ガス
は、電気集塵機や脱硫装置などを経て煙突から大
気に排出される。
燃料が重油の場合は、オイルスラリーや油溶性
有機酸塩として定量ポンプでバーナ直前の高圧部
に圧入する。他は石炭燃焼ボイラーと同様であ
る。
有機酸塩として定量ポンプでバーナ直前の高圧部
に圧入する。他は石炭燃焼ボイラーと同様であ
る。
以下、本発明を実施例と比較例をあげてより詳
細に説明する。
細に説明する。
実施例及び比較例
用いた脱硝触媒は、重油比で鉄酸化物55%、バ
ナジウム酸化物30%、タングステン酸化物15%を
含む混合酸化物をTiO2担体上に被覆したもので、
ボイラの燃焼条件及び燃焼性状は次の通りであ
る。
ナジウム酸化物30%、タングステン酸化物15%を
含む混合酸化物をTiO2担体上に被覆したもので、
ボイラの燃焼条件及び燃焼性状は次の通りであ
る。
(1) 燃焼条件 空気過剰率4%で自動運転
(2) 使用燃料 国内炭+海外炭の混炭燃料比(固
定端素/揮発分)1.8程度 N分1.3程度 (3) ボイラ運転 第3図、第4図は最大負荷運転
(ガス分析時のみ)第5図、第6図は通常運転 実施例 1 硫酸第一鉄と硫酸バナジンとタングステン酸の
混合水溶液(それぞれFe2O3として30ppm、
V2O5として15ppm、WO3として5ppm)をミル前
の石炭中に滴下した。
定端素/揮発分)1.8程度 N分1.3程度 (3) ボイラ運転 第3図、第4図は最大負荷運転
(ガス分析時のみ)第5図、第6図は通常運転 実施例 1 硫酸第一鉄と硫酸バナジンとタングステン酸の
混合水溶液(それぞれFe2O3として30ppm、
V2O5として15ppm、WO3として5ppm)をミル前
の石炭中に滴下した。
実施例 2
硫酸第1鉄とメタバナジン酸アンモニウムと酸
化タングステン(それぞれFe2O3として30ppm、
V2O5として15ppm、WO3として5ppm)とアニオ
ン系界面活性剤 (全体量の5重量%添加)と水を添加し、サンド
ミルで数時間粉砕し、数ミクロン以下に微粉砕し
た水スラリーを石炭中に添加した。
化タングステン(それぞれFe2O3として30ppm、
V2O5として15ppm、WO3として5ppm)とアニオ
ン系界面活性剤 (全体量の5重量%添加)と水を添加し、サンド
ミルで数時間粉砕し、数ミクロン以下に微粉砕し
た水スラリーを石炭中に添加した。
実施例 3
四三酸化鉄と五酸化バナジウムと酸化タングス
テンの粉体(Fe2O3として30ppm、V2O5として
15ppm、WO3として5ppm)と、全体量の1重量
%程度のシリコン及びトリクレンを入れボールミ
ルで2〜3μ以下に粉砕しさらにリボンブレンダ
ーでシリコンコーテイングした粉体を石炭中に添
加した。
テンの粉体(Fe2O3として30ppm、V2O5として
15ppm、WO3として5ppm)と、全体量の1重量
%程度のシリコン及びトリクレンを入れボールミ
ルで2〜3μ以下に粉砕しさらにリボンブレンダ
ーでシリコンコーテイングした粉体を石炭中に添
加した。
なお比較例として1.無添加、2.Fe3O4粉体(2
〜3μ程度に粉砕したもので、石炭に対し
500ppm)、3.硫酸第一鉄水溶液(石炭に対し
50ppm添加) の結果を示す。
〜3μ程度に粉砕したもので、石炭に対し
500ppm)、3.硫酸第一鉄水溶液(石炭に対し
50ppm添加) の結果を示す。
第3図はこれらをまとめたもので、触媒交換後
7カ月目の使用状態を比較したものである。最大
負荷は、どれも520T/Hである。触媒の性能は
未反応アンモニウムとアンモニア注入モル比
(NH3/NOx)の比較で比べれば良い。一般にモ
ル比が高くなるとそれだけ未反応アンモニアが増
加する傾向にある。そこでモル比が0.5のところ
でもつて、各添加剤の効果を比較すると、比較例
1(無添加)では1.5ppm、比較例2(Fe3O4粉体)
では1.1ppm、比較例3(FeSO4水溶液)では
0.3ppm、実施例3(Fe3O4+V2O5+WO3の粉体)
では0.7ppm、実施例2(FeSO4+NH4VO3+WO3
の水スラリー)では0.2ppm、実施例1(FeSO4+
VOSO4+(NH4)2W4O13の水溶液)では0.1ppm
と効果の差がはつきりと出る。特に添加剤成分の
粒子が小さい程その効果が大である。
7カ月目の使用状態を比較したものである。最大
負荷は、どれも520T/Hである。触媒の性能は
未反応アンモニウムとアンモニア注入モル比
(NH3/NOx)の比較で比べれば良い。一般にモ
ル比が高くなるとそれだけ未反応アンモニアが増
加する傾向にある。そこでモル比が0.5のところ
でもつて、各添加剤の効果を比較すると、比較例
1(無添加)では1.5ppm、比較例2(Fe3O4粉体)
では1.1ppm、比較例3(FeSO4水溶液)では
0.3ppm、実施例3(Fe3O4+V2O5+WO3の粉体)
では0.7ppm、実施例2(FeSO4+NH4VO3+WO3
の水スラリー)では0.2ppm、実施例1(FeSO4+
VOSO4+(NH4)2W4O13の水溶液)では0.1ppm
と効果の差がはつきりと出る。特に添加剤成分の
粒子が小さい程その効果が大である。
第4図は、第3図と同じ触媒添加剤を使つて、
運転時間経過毎に未反応アンモニア(ppm)を測
定したもので、ボイラーの運転状態及び炭種は前
記の第3図の場合とほぼ同一炭種の混炭で、過剰
O2も4%程度で運転されている。普段は通常運
転であるが、分析時は、520T/Hの最大負荷で
計測した。
運転時間経過毎に未反応アンモニア(ppm)を測
定したもので、ボイラーの運転状態及び炭種は前
記の第3図の場合とほぼ同一炭種の混炭で、過剰
O2も4%程度で運転されている。普段は通常運
転であるが、分析時は、520T/Hの最大負荷で
計測した。
これでみるに運転当初から12か月後のモル比
0.5換算で比較すると、比較例1(無添加)では
9ppm、比較例2(Fe2O3粉体)では5ppm、実施
例3(Fe3O4+V2O5+WO3の粉体)では3ppm、
比較例3(FeSO4水溶液)では2ppm、実施例2
(FeSO4+NH4VO3+WO3の水スラリー)では
1ppm、実施例1(FeSO4+VOSO4+
(NH4)2W4O13の水溶液)では0.3ppmの順に低く
なつているのがわかる。未反応アンモニアが
5ppmをこえると急速に酸性硫安が大きく生成、
AHの閉塞が発生してくる。
0.5換算で比較すると、比較例1(無添加)では
9ppm、比較例2(Fe2O3粉体)では5ppm、実施
例3(Fe3O4+V2O5+WO3の粉体)では3ppm、
比較例3(FeSO4水溶液)では2ppm、実施例2
(FeSO4+NH4VO3+WO3の水スラリー)では
1ppm、実施例1(FeSO4+VOSO4+
(NH4)2W4O13の水溶液)では0.3ppmの順に低く
なつているのがわかる。未反応アンモニアが
5ppmをこえると急速に酸性硫安が大きく生成、
AHの閉塞が発生してくる。
この様に鉄化合物粉体だけのものに比べ2倍以
上の触媒寿命延長が可能であり、その産業上の利
益は従来のものに比べ大きい。添加剤の価格はや
や高くなるが、十分産業上のメリツトはある。
上の触媒寿命延長が可能であり、その産業上の利
益は従来のものに比べ大きい。添加剤の価格はや
や高くなるが、十分産業上のメリツトはある。
又、バナジウムやタングステン酸化物は強い酸
化触媒である為、SO2→SO3への酸化が同時に進
み、低温腐食等を併発する懸念があるが、この様
な小添加量及び配合を行えば、SO3の発生は脱硝
器出口で7〜9ppm程度であり、無添加時と比較
してもほとんど差はなかつた。
化触媒である為、SO2→SO3への酸化が同時に進
み、低温腐食等を併発する懸念があるが、この様
な小添加量及び配合を行えば、SO3の発生は脱硝
器出口で7〜9ppm程度であり、無添加時と比較
してもほとんど差はなかつた。
実施例 4
Fe3O4、V2O5、WO3の平均粒子径5μの粉体を
Fe2O3:V2O5:WO3の対料比で (1) 200ppm:100ppm:30ppm (2) 200ppm:50ppm:15ppm (3) 30ppm:15ppm:5ppm (4) 5ppm:3ppm:1ppm (5) 無添加 になるようにモル直前に添加した場合のデータを
第5図に示す。触媒化合物は、燃料、運転条件は
実施例3と同じである。
Fe2O3:V2O5:WO3の対料比で (1) 200ppm:100ppm:30ppm (2) 200ppm:50ppm:15ppm (3) 30ppm:15ppm:5ppm (4) 5ppm:3ppm:1ppm (5) 無添加 になるようにモル直前に添加した場合のデータを
第5図に示す。触媒化合物は、燃料、運転条件は
実施例3と同じである。
この結果、無添加ではその対初期活性比
〔ks/ks(o)、ks:触媒の反応速度常数、ks
(o):初期触媒の反応速度常数(Nm3/m2・H・
atm)〕が3カ月で0.97と落ちるのに対し、(1)、
(2)、(3)、(4)共3カ月目でそれぞれ、1.18、1.11、
1.06、1.02と上昇する。だた(1)は添加後2カ月
で、脱硝器入口SO3が5ppm→40ppmへと急増し
た。(2)〜(4)については、脱硝器入口で、8〜
9ppm以下で問題なかつた。
〔ks/ks(o)、ks:触媒の反応速度常数、ks
(o):初期触媒の反応速度常数(Nm3/m2・H・
atm)〕が3カ月で0.97と落ちるのに対し、(1)、
(2)、(3)、(4)共3カ月目でそれぞれ、1.18、1.11、
1.06、1.02と上昇する。だた(1)は添加後2カ月
で、脱硝器入口SO3が5ppm→40ppmへと急増し
た。(2)〜(4)については、脱硝器入口で、8〜
9ppm以下で問題なかつた。
実施例 5
Fe3O4、V2O5、WO3の平均粒子径5μの粉体を
(1) Fe2O3:V2O5として35ppm:15ppm、
(2) Fe2O3:WO3として35ppm:15ppmになるよ
うに添加した場合のデータを第6図に示す。但
し(3)は無添加である。
うに添加した場合のデータを第6図に示す。但
し(3)は無添加である。
各触媒化合物、装置、燃料、運転条件は実施例
3と同じである。
3と同じである。
この結果からわかる様にその対初期活性比
(ks/ks(o))が、無添加3カ月で0.97と落ちる
のに対し、(1)では1.04、(2)では1.02と逆にアツプ
する。第5図中の添加剤Fe2O3+V2O5+WO3)
に比較すると若干活性力は落ちるがその効果が明
らかに認められる。
(ks/ks(o))が、無添加3カ月で0.97と落ちる
のに対し、(1)では1.04、(2)では1.02と逆にアツプ
する。第5図中の添加剤Fe2O3+V2O5+WO3)
に比較すると若干活性力は落ちるがその効果が明
らかに認められる。
本発明は、以上説明したように、比較的小量の
鉄化合物に、バナジウム化合物及びタングステン
化合物のうち、少なくとも一種を極く小量添加す
ることにより、鉄化合物粉体単独の場合に比較し
て、SOxによる被毒が少く、飛躍的に寿命が延
び、産業上の利益は著しく大きい。かつ、ボイ
ラ、炉等に対する悪影響が殆んど生じない。
鉄化合物に、バナジウム化合物及びタングステン
化合物のうち、少なくとも一種を極く小量添加す
ることにより、鉄化合物粉体単独の場合に比較し
て、SOxによる被毒が少く、飛躍的に寿命が延
び、産業上の利益は著しく大きい。かつ、ボイ
ラ、炉等に対する悪影響が殆んど生じない。
第1図は添加剤なしと種々の添加剤ありによる
場合における脱硝触媒上でのダスト及び添加剤の
付着の状態を示す説明図である。第2図は本発明
を実施するために使用する石炭燃焼ボイラの説明
図である。第3図は各種触媒添加剤についてのア
ンモニア注入モル比(NH3/NOx)と未反応ア
ンモニアとの関係図により触媒の性能を示すもの
である。第4図は第3図と同じ触媒添加剤を使つ
て運転時間経過毎の未反応アンモニア(ppm)を
示すものである。第5図は実施例3と同じ触媒化
合物について、対燃料比の割合を変化させた場合
の運転経過3カ月までにおける触媒の初期時との
活性比を示すものである。第6図は、実施例3と
同じ触媒化合物、ただしFe2O3にV2O5又はWO3
を添加したものについて運転経過3カ月までにお
ける触媒の初期時との活性比を示すものである。 1……バンカー、2……給炭機、3……粉砕
機、4……搬送用ブロア、6……添加剤タンク、
7……バーナー、8……ボイラ、9……過熱器、
10……エコノマイザー、11……脱硝用のアン
モニア注入ライン、12……アンモニア注入ノズ
ル、13……排ガスダクト。
場合における脱硝触媒上でのダスト及び添加剤の
付着の状態を示す説明図である。第2図は本発明
を実施するために使用する石炭燃焼ボイラの説明
図である。第3図は各種触媒添加剤についてのア
ンモニア注入モル比(NH3/NOx)と未反応ア
ンモニアとの関係図により触媒の性能を示すもの
である。第4図は第3図と同じ触媒添加剤を使つ
て運転時間経過毎の未反応アンモニア(ppm)を
示すものである。第5図は実施例3と同じ触媒化
合物について、対燃料比の割合を変化させた場合
の運転経過3カ月までにおける触媒の初期時との
活性比を示すものである。第6図は、実施例3と
同じ触媒化合物、ただしFe2O3にV2O5又はWO3
を添加したものについて運転経過3カ月までにお
ける触媒の初期時との活性比を示すものである。 1……バンカー、2……給炭機、3……粉砕
機、4……搬送用ブロア、6……添加剤タンク、
7……バーナー、8……ボイラ、9……過熱器、
10……エコノマイザー、11……脱硝用のアン
モニア注入ライン、12……アンモニア注入ノズ
ル、13……排ガスダクト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重油又は微粉炭を燃料として使用するボイ
ラ、炉等において、微粉炭を基準として鉄化合物
の5〜200ppm(Fe2O3として)に、バナジウム化
合物の2〜50ppm(V2O5として)及びタングステ
ン化合物の1〜15ppm(WO3として)のうち少な
くとも一種を、平均粒子径5μ以下の粉体又は平
均粒子径3μ以下の水スラリー、オイルスラリー
又は水溶液の状態で、ボイラ、炉等に供給する燃
料中に添加することにより、排ガスダストによる
脱硝触媒劣化を抑制することを特徴とする脱硝触
媒の劣化抑制方法。 2 微粉炭を燃料として使用するボイラ、炉等に
おいて、鉄化合物に、バナジウム化合物及びタン
グステン化合物のうち少なくとも一種を粉体又は
水スラリー、オイルスラリー又は水溶液の状態
で、微粉炭燃料ラインの粉砕機又はその上流で添
加して燃焼する特許請求の範囲第1項に記載の方
法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62086170A JPS63252531A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 脱硝触媒の劣化抑制方法 |
| AU76862/87A AU597405B2 (en) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Method of controlling deactivation of denitrating catalyst |
| EP87111769A EP0256529B1 (en) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Method of preventing deactivation of denitrating catalyst |
| DE87111769T DE3784586T2 (de) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Methode, um die Desaktivierung von Entstickungskatalysatoren zu verhindern. |
| AT87111769T ATE86518T1 (de) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Methode, um die desaktivierung von entstickungskatalysatoren zu verhindern. |
| CN87106413A CN1008073B (zh) | 1986-08-15 | 1987-08-14 | 控制脱硝催化剂活性降低的方法 |
| KR1019870008937A KR930005291B1 (ko) | 1986-08-15 | 1987-08-14 | 탈질소화 촉매의 불활성화 제어방법 |
| US07/086,317 US4831942A (en) | 1986-08-15 | 1987-08-17 | Method of controlling deactivation of denitrating catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62086170A JPS63252531A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 脱硝触媒の劣化抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252531A JPS63252531A (ja) | 1988-10-19 |
| JPH0367729B2 true JPH0367729B2 (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=13879283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62086170A Granted JPS63252531A (ja) | 1986-08-15 | 1987-04-08 | 脱硝触媒の劣化抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63252531A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2759850B2 (ja) * | 1991-05-29 | 1998-05-28 | 三菱自動車工業株式会社 | 排ガス中の窒素酸化物低減方法 |
| JPH09122498A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Toa Netsuken Kk | 脱硝触媒の劣化抑制添加剤及び劣化抑制方法 |
| US6328911B1 (en) * | 2000-02-15 | 2001-12-11 | The Regents Of The University Of California | Method for the prevention of high temperature corrosion due to alkali sulfates and chlorides and composition for use in the same |
| JP5313842B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2013-10-09 | バブコック日立株式会社 | 脱硝触媒の再生方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5824478B2 (ja) * | 1980-08-04 | 1983-05-21 | タイホ−工業株式会社 | 燃料の燃焼方法 |
| JPS6064111A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼促進剤 |
-
1987
- 1987-04-08 JP JP62086170A patent/JPS63252531A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252531A (ja) | 1988-10-19 |
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