JPH04122417A - 排ガス処理装置 - Google Patents
排ガス処理装置Info
- Publication number
- JPH04122417A JPH04122417A JP2238897A JP23889790A JPH04122417A JP H04122417 A JPH04122417 A JP H04122417A JP 2238897 A JP2238897 A JP 2238897A JP 23889790 A JP23889790 A JP 23889790A JP H04122417 A JPH04122417 A JP H04122417A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- plasma reactor
- charge
- electrodes
- wave
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- Pending
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Treating Waste Gases (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、ボイラ、ディーゼルエンジン、ガスタービン
及び各種燃焼装置など、排ガス公害対策並びにクリーン
化等が要求される装置に用いて好適な脱硝脱硫用の排ガ
ス処理装置に関する。
及び各種燃焼装置など、排ガス公害対策並びにクリーン
化等が要求される装置に用いて好適な脱硝脱硫用の排ガ
ス処理装置に関する。
[従来の技術]
この種の排ガス処理装置は、グロー放電プラズマにより
脱硝脱硫を行う方式を適用するのが一般的である。この
ようなグロー放電プラズマ式の従来の排ガス処理装置の
全体の構成を第5図に示す。
脱硝脱硫を行う方式を適用するのが一般的である。この
ようなグロー放電プラズマ式の従来の排ガス処理装置の
全体の構成を第5図に示す。
また、第5図の排ガス処理装置の中心をなすプラズマ反
応器の内部構造を第6図に示す。ここで従来の排ガス処
理装置の動作を、第5図及び第6図を参照して、例えば
燃焼装置の排ガス中のNO8を処理する場合を例にとっ
て説明する。
応器の内部構造を第6図に示す。ここで従来の排ガス処
理装置の動作を、第5図及び第6図を参照して、例えば
燃焼装置の排ガス中のNO8を処理する場合を例にとっ
て説明する。
ます、第5図において燃焼装置]より発生した排ガスを
排気管2を介してサイクロンコレクタ3に通し、微粒子
を除去する。次にサイクロンコレクタ3にて微粒子か除
去された排ガスを、同サイクロンコレクタ3から排気管
4を経由してプラズマ反応器5に導入する。プラズマ反
応器5内部には、誘電体20と接して第1の電極2]が
設けられる。更に、互いに対向する誘電体20の間には
、第2の電極22か設けられる。画電極21.22間は
、電源6から変圧器23を介して給電される。
排気管2を介してサイクロンコレクタ3に通し、微粒子
を除去する。次にサイクロンコレクタ3にて微粒子か除
去された排ガスを、同サイクロンコレクタ3から排気管
4を経由してプラズマ反応器5に導入する。プラズマ反
応器5内部には、誘電体20と接して第1の電極2]が
設けられる。更に、互いに対向する誘電体20の間には
、第2の電極22か設けられる。画電極21.22間は
、電源6から変圧器23を介して給電される。
以上の構成において、プラズマ反応器5内で排ガスをプ
ラズマ化することにより、排ガス中のNO8を下記の原
理により除去する。即ち、プラズマ反応器5の電極2]
と電極22との間に電源6を用いて一定周波数の正弦波
の高電圧交流を印加し、プラズマ反応器5内でグロー放
電を発生させる。この大気圧グロー放電現象で排ガスは
プラズマ化され、例えばNO2は次の (1)(2)式
で表わされる化学反応を起こす。
ラズマ化することにより、排ガス中のNO8を下記の原
理により除去する。即ち、プラズマ反応器5の電極2]
と電極22との間に電源6を用いて一定周波数の正弦波
の高電圧交流を印加し、プラズマ反応器5内でグロー放
電を発生させる。この大気圧グロー放電現象で排ガスは
プラズマ化され、例えばNO2は次の (1)(2)式
で表わされる化学反応を起こす。
2NO2→2 N O+02 (’J、 )
N20”N2+I/202 2NO→−〇2→N2 + 202 (2)なお
プラズマは、電界によって加速された高エネルギー電子
がガス分子と衝突し、励起分子、励起原子、遊離基、イ
オン及び中性粒子なとか混在した電離気体である。」1
記(])、 (2)式では、数eV乃至数10 e
Vのエネルギーを得たNO8か化学的に活性な種となっ
て複雑な反応を起こした結果として、N2及び02にな
ると考えられる。
N20”N2+I/202 2NO→−〇2→N2 + 202 (2)なお
プラズマは、電界によって加速された高エネルギー電子
がガス分子と衝突し、励起分子、励起原子、遊離基、イ
オン及び中性粒子なとか混在した電離気体である。」1
記(])、 (2)式では、数eV乃至数10 e
Vのエネルギーを得たNO8か化学的に活性な種となっ
て複雑な反応を起こした結果として、N2及び02にな
ると考えられる。
さて、上記のように燃焼装置1の排ガスを大気圧グロー
放電現象を利用してプラズマ反応器5にてプラズマ化す
ると、υ1ガス中の(NO+NO2)か50−200
ppm程度で流量か300〜60C1/min程度の範
囲では、プラズマ発生電力、即ち電源6よりプラズマ反
応器5(の電極21.22)に供給される電力か数10
W〜数100Wの範囲で、30〜40%のNo、除去率
を達成できる。このため、第5図の装置は、ボイラ、デ
ィーセルエンンン、ガスタービンなど各種燃焼装置を伴
う装置の排ノノス公害対策用の1ノ1ガス処理装置とし
て活用されつつある。
放電現象を利用してプラズマ反応器5にてプラズマ化す
ると、υ1ガス中の(NO+NO2)か50−200
ppm程度で流量か300〜60C1/min程度の範
囲では、プラズマ発生電力、即ち電源6よりプラズマ反
応器5(の電極21.22)に供給される電力か数10
W〜数100Wの範囲で、30〜40%のNo、除去率
を達成できる。このため、第5図の装置は、ボイラ、デ
ィーセルエンンン、ガスタービンなど各種燃焼装置を伴
う装置の排ノノス公害対策用の1ノ1ガス処理装置とし
て活用されつつある。
[発明か解決しようとする課題]
上記した従来の01ガス処理装置では、主として次の2
つの問題かあった。
つの問題かあった。
■ 通常の正弦波の交流電圧を印加した場合、特に50
Hzまたは60Hzの商用周波数程度(低周波)である
と、排ガス処理効率(脱硝及び脱硫効率)か低い。
Hzまたは60Hzの商用周波数程度(低周波)である
と、排ガス処理効率(脱硝及び脱硫効率)か低い。
■ また高周波(高周波荷電方式)に17た場合でも、
不必要なグロー放電を発生するので、排ガス処理に必要
な電力か多くなる。
不必要なグロー放電を発生するので、排ガス処理に必要
な電力か多くなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は、
排ガス処理効率の向上か図れ、しかも消費電力を減少す
ることかできる排ガス処理装置を提供することを解決す
べき課題とする。
排ガス処理効率の向上か図れ、しかも消費電力を減少す
ることかできる排ガス処理装置を提供することを解決す
べき課題とする。
[課題を解決するための手段]
本発明は」1記課題を解決するために、排ガスを放電に
より脱硝脱硫するためのプラズマ反応器を(6ifえた
排ガス処理装置において、プラズマ反応器の電極間に印
加するプラズマ発生荷電波形を、従来の正弦波荷電波形
に代えて高電圧のパルス荷電波形または三角荷電波形と
したことを特徴とするものである。
より脱硝脱硫するためのプラズマ反応器を(6ifえた
排ガス処理装置において、プラズマ反応器の電極間に印
加するプラズマ発生荷電波形を、従来の正弦波荷電波形
に代えて高電圧のパルス荷電波形または三角荷電波形と
したことを特徴とするものである。
[作用コ
正弦波荷電方式を適用する従来の排ガス処理装置では、
第2図(b)に示すように、荷電の立上り、立下り(斜
線部)で不必要なグロー放電を起こす無駄な消費電力か
加えられていたのに比べ、」1記した本発明の構成によ
れば、パルス荷電方式または三角荷電方式を適用してい
るためにN08N20.Soつの分解に寄与する瞬時高
電圧たけをガスに加えることか可能となり、同じ脱NO
x及び脱S08率(脱硝および脱硫効率)を達成するた
めの電力を、従来の1/3〜115に低減することか可
能となる。また従来のυIガス処理装置では、高周波荷
電にても分解率の向上が困難てあったN20を40%程
度まで分解することか可能となる。
第2図(b)に示すように、荷電の立上り、立下り(斜
線部)で不必要なグロー放電を起こす無駄な消費電力か
加えられていたのに比べ、」1記した本発明の構成によ
れば、パルス荷電方式または三角荷電方式を適用してい
るためにN08N20.Soつの分解に寄与する瞬時高
電圧たけをガスに加えることか可能となり、同じ脱NO
x及び脱S08率(脱硝および脱硫効率)を達成するた
めの電力を、従来の1/3〜115に低減することか可
能となる。また従来のυIガス処理装置では、高周波荷
電にても分解率の向上が困難てあったN20を40%程
度まで分解することか可能となる。
[実施例]
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は排ガス処理装置の構成を示すブロック図である
。なお、第5図と同一部分には同−初号を付し、[従来
の技術]の項で説明した部分については冗長さを避ける
ために説明を省略し、本発明に直接関係する部分を主体
に説明する。
。なお、第5図と同一部分には同−初号を付し、[従来
の技術]の項で説明した部分については冗長さを避ける
ために説明を省略し、本発明に直接関係する部分を主体
に説明する。
第1図に示すように、プラズマ反応器5の入口部には、
ザイクロンコレクタ3から排気管4を介してプラズマ反
応器5に導入されるJulガス中のNO,、N20.S
o、(各処理対象成分)の濃度を測定して、その各成分
についての濃度を示す濃度信号(入口濃度信号)を出力
する第1の計測器(No、、N、O,SO,it測器)
か設けられる。またプラズマ反応器5の出口部には、同
プラズマ反応器5から排ガス出口管7に排出される排ガ
ス中のNo、、N20.So、の濃度を測定して、その
各成分についての濃度を示す濃度需号(出口濃度信号)
を出力する第2の31測器(NO8,N、!O,S○8
51測器)8bか設けられる。
ザイクロンコレクタ3から排気管4を介してプラズマ反
応器5に導入されるJulガス中のNO,、N20.S
o、(各処理対象成分)の濃度を測定して、その各成分
についての濃度を示す濃度信号(入口濃度信号)を出力
する第1の計測器(No、、N、O,SO,it測器)
か設けられる。またプラズマ反応器5の出口部には、同
プラズマ反応器5から排ガス出口管7に排出される排ガ
ス中のNo、、N20.So、の濃度を測定して、その
各成分についての濃度を示す濃度需号(出口濃度信号)
を出力する第2の31測器(NO8,N、!O,S○8
51測器)8bか設けられる。
旧測器8a、8bの出力には演算器9か接続される。演
算器9は、計411器8a、8bから出力される濃度信
号、即ちプラズマ反応器5の人ロ部出ロ部における排カ
スの各成分(No、、N20So、)濃度を示す入口濃
度信号、出口濃度信号を人力して、各成分(No。、N
20.So、)の除去率を算出する。この演算器9の出
力信号(即ぢ、プラズマ反応器5におけるNOo。
算器9は、計411器8a、8bから出力される濃度信
号、即ちプラズマ反応器5の人ロ部出ロ部における排カ
スの各成分(No、、N20So、)濃度を示す入口濃
度信号、出口濃度信号を人力して、各成分(No。、N
20.So、)の除去率を算出する。この演算器9の出
力信号(即ぢ、プラズマ反応器5におけるNOo。
N20 So、の除去率を示す信号)rは、No、、
N20.So、の各成分の最適除去率を出力信号として
出力するプログラム発生器10に供給される。このプロ
グラム発生器]0には、燃焼装置1から出力され同燃焼
装置]の燃焼条件を示す信号、即ち空気流量、燃料流量
等を示す信号q、および設定器11の設定j直、具体的
には各成分(No、、N20,5oy)についての所用
除去率を示す信号pも供給される。
N20.So、の各成分の最適除去率を出力信号として
出力するプログラム発生器10に供給される。このプロ
グラム発生器]0には、燃焼装置1から出力され同燃焼
装置]の燃焼条件を示す信号、即ち空気流量、燃料流量
等を示す信号q、および設定器11の設定j直、具体的
には各成分(No、、N20,5oy)についての所用
除去率を示す信号pも供給される。
しかしてプログラム発生器10は、設定器11からの各
成分についての所用除去率を示す信号p、燃焼装置1か
らの燃焼条件を示す信号q、および演算器9からの各成
分についての実際の除去率を示す信号rを受けて、その
信号p、q、rの組合わせに応して予め設定されている
各成分についての最適除去率を示す信号を出力する。こ
のプログラム発生器10の出力には、プラズマ反応器5
の電極間(第6図に示ず電極2]と電極22の間)1第
2図(a)に示すように三角荷電方式で電力を給電する
可変電源16か接続されている。この可変電源16は、
プログラム発生器10から与えられる各成分(No、、
N20 So、)についての最適除去率に相当する信
号に応し、最適な電流、電圧、荷電間隔、立上り時間、
最大電圧の角荷1−I波形をプラズマ反応器5の電極間
に印加する。即ち可変電源〕6は、第3図の荷電波形説
明図に示すように、R角荷電波形の荷電間隔t、立」ニ
リ時間τ、最大電圧V pを制御し、消費電力、脱No
、、N20.So、率との関係で最適な値を設定し、プ
ラズマ反応器5の電極間に印加する。
成分についての所用除去率を示す信号p、燃焼装置1か
らの燃焼条件を示す信号q、および演算器9からの各成
分についての実際の除去率を示す信号rを受けて、その
信号p、q、rの組合わせに応して予め設定されている
各成分についての最適除去率を示す信号を出力する。こ
のプログラム発生器10の出力には、プラズマ反応器5
の電極間(第6図に示ず電極2]と電極22の間)1第
2図(a)に示すように三角荷電方式で電力を給電する
可変電源16か接続されている。この可変電源16は、
プログラム発生器10から与えられる各成分(No、、
N20 So、)についての最適除去率に相当する信
号に応し、最適な電流、電圧、荷電間隔、立上り時間、
最大電圧の角荷1−I波形をプラズマ反応器5の電極間
に印加する。即ち可変電源〕6は、第3図の荷電波形説
明図に示すように、R角荷電波形の荷電間隔t、立」ニ
リ時間τ、最大電圧V pを制御し、消費電力、脱No
、、N20.So、率との関係で最適な値を設定し、プ
ラズマ反応器5の電極間に印加する。
上記した荷電制御(三角荷電制御)の結果を第4図に示
す。この第4図は、Vl)=15KV一定、t−50μ
5ec一定とし、τをパラメータとした場合の消費電力
に対する脱N20率の関係を示すもので、比較のために
、従来の高周波荷電方式を適用した場合の消費電力に対
する脱N20率の関係も示しである。図から明らかなよ
うに、従来の高周波荷電方式を適用した排ガス処理装置
では、高消費電力であっても十分な脱N20率か達成で
きないのに対し、三角荷電制御方式を適用する第1図の
排ガス処理装置では、低消費電力であっても十分な脱N
20率が得られていることがわかる。
す。この第4図は、Vl)=15KV一定、t−50μ
5ec一定とし、τをパラメータとした場合の消費電力
に対する脱N20率の関係を示すもので、比較のために
、従来の高周波荷電方式を適用した場合の消費電力に対
する脱N20率の関係も示しである。図から明らかなよ
うに、従来の高周波荷電方式を適用した排ガス処理装置
では、高消費電力であっても十分な脱N20率か達成で
きないのに対し、三角荷電制御方式を適用する第1図の
排ガス処理装置では、低消費電力であっても十分な脱N
20率が得られていることがわかる。
なお、第3図に示す特性は、プラズマ反応器5の人口N
20濃度か200 ppmの場合である。
20濃度か200 ppmの場合である。
以上はプラズマ反応器5の電極間に三角荷電波形を印加
するものとして説明したが、矩形荷電波形即ちパルス荷
電波形を印加するようにしても、同様の効果を得ること
か可能である。
するものとして説明したが、矩形荷電波形即ちパルス荷
電波形を印加するようにしても、同様の効果を得ること
か可能である。
また、前記実施例では、燃焼装置1より発生する排ガス
の処理に適用した場合について説明したが、本発明の排
カス処理装置は、一般の燃焼炉の排ガス処理たけてなく
、大容量の排ガス処理の装置としても適用可能であり、
この場合には大容量の01ガス処理の装置としても効率
よく働くので、産業上の利用価値か高い。
の処理に適用した場合について説明したが、本発明の排
カス処理装置は、一般の燃焼炉の排ガス処理たけてなく
、大容量の排ガス処理の装置としても適用可能であり、
この場合には大容量の01ガス処理の装置としても効率
よく働くので、産業上の利用価値か高い。
U発明の効果]
以」二詳述したように本発明によれば、大気圧グロー放
電現象でV[ガスをプラズマ化するためのプラズマ反応
器の電極間に高電圧のパルス波形または三角波形で給電
する構成とすることにより、u+−ガス中の各成分(N
o、、N20.So、)の分解に寄与する瞬時高電圧た
けを印加することかでき、従来の高周波数正弦波による
給電方式(高周波荷電方式)に比へて排ガスの処理効率
を著しく向上することかできると共に、消費電力を減少
することかできる。
電現象でV[ガスをプラズマ化するためのプラズマ反応
器の電極間に高電圧のパルス波形または三角波形で給電
する構成とすることにより、u+−ガス中の各成分(N
o、、N20.So、)の分解に寄与する瞬時高電圧た
けを印加することかでき、従来の高周波数正弦波による
給電方式(高周波荷電方式)に比へて排ガスの処理効率
を著しく向上することかできると共に、消費電力を減少
することかできる。
]0
第1図は本発明の一実施例に係る排ガス処理装置の構成
を示すブロック図、第2図は同実施例におけるプラズマ
発生荷電波形を従来荷電波形と比較して示す図、第3図
は同実施例におけるプラズマ発生荷電波形(三角荷電波
形)を説明するための図、第4図は同実施例で得られる
消費電力に対する脱N20率特性を従来装置における特
性と対比して示す図、第5図は従来のυ1ガス処理装置
の構成を示すブロック図、第6図は第5図に示すプラズ
マ反応器の内部構造を示す図である。 1・燃焼装置、2.4・排気管、3・サイクロンコレク
タ、5・・・プラズマ反応器、7・排ガス出口管、8a
、8b−計測器(NO,、N20;SOoま1測器)、
9・・演算器、]0・・プログラム発生器、]1・・設
定器、16・可変電源、2]22・・・電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 収1回1 詠習己塀閤 (唯匪珂に1 (惣穣藩隙
を示すブロック図、第2図は同実施例におけるプラズマ
発生荷電波形を従来荷電波形と比較して示す図、第3図
は同実施例におけるプラズマ発生荷電波形(三角荷電波
形)を説明するための図、第4図は同実施例で得られる
消費電力に対する脱N20率特性を従来装置における特
性と対比して示す図、第5図は従来のυ1ガス処理装置
の構成を示すブロック図、第6図は第5図に示すプラズ
マ反応器の内部構造を示す図である。 1・燃焼装置、2.4・排気管、3・サイクロンコレク
タ、5・・・プラズマ反応器、7・排ガス出口管、8a
、8b−計測器(NO,、N20;SOoま1測器)、
9・・演算器、]0・・プログラム発生器、]1・・設
定器、16・可変電源、2]22・・・電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 収1回1 詠習己塀閤 (唯匪珂に1 (惣穣藩隙
Claims (1)
- 排ガスを放電により脱硝脱硫するためのプラズマ反応
器を備えた排ガス処理装置において、上記プラズマ反応
器の電極間に印加するプラズマ発生荷電波形を高電圧の
パルス荷電波形または三角荷電波形としたことを特徴と
する排ガス処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238897A JPH04122417A (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 排ガス処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238897A JPH04122417A (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 排ガス処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04122417A true JPH04122417A (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=17036898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2238897A Pending JPH04122417A (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 排ガス処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04122417A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6146599A (en) * | 1999-02-24 | 2000-11-14 | Seagate Technology Llc | Dielectric barrier discharge system and method for decomposing hazardous compounds in fluids |
| CN1088390C (zh) * | 1997-03-08 | 2002-07-31 | 韩国重工业株式会社 | 利用低温等离子反应器进行脱硫脱氮的工艺 |
| US6451252B1 (en) | 2000-01-20 | 2002-09-17 | Regents Of The University Of Minnesota | Odor removal system and method having ozone and non-thermal plasma treatment |
| US6562386B2 (en) | 2001-05-07 | 2003-05-13 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and apparatus for non-thermal pasteurization |
| US6911225B2 (en) | 2001-05-07 | 2005-06-28 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and apparatus for non-thermal pasteurization of living-mammal-instillable liquids |
| US7011790B2 (en) | 2001-05-07 | 2006-03-14 | Regents Of The University Of Minnesota | Non-thermal disinfection of biological fluids using non-thermal plasma |
| US7931811B2 (en) | 2006-10-27 | 2011-04-26 | Regents Of The University Of Minnesota | Dielectric barrier reactor having concentrated electric field |
-
1990
- 1990-09-11 JP JP2238897A patent/JPH04122417A/ja active Pending
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