JPH04131122A

JPH04131122A - 脱硝装置

Info

Publication number: JPH04131122A
Application number: JP2251560A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamamoto; 山本　▲ひと▼師
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1990-09-20
Publication date: 1992-05-01

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、内燃機関、焼却炉等の排ガス中の窒素酸化物
を除去する脱硝装置に関する。

Ｂ。

発明の概要本発明は、アジ化化合物の水溶液等を加えることて内燃
機関等の排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置にお
いて、排ガスを一旦副霧室へ導き、副霧室内で排ガスにアジ化
化合物の水溶液等を加えたのち再び排気管内へ戻す構成
にすることにより、排気管等の内部が腐食しないようにしたものである。

Ｃ１従来の技術ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービン等の
内燃機関や焼却炉等で発生する排ガス中には窒素酸化物
（以下、単にＮＯｘという）が含まれる。このＮＯｘに
は、空気中の窒素（Ｎ２）が酸化して生成されるサーマ
ルＮＯｘと、燃料中に含まれる窒素酸化物から生成され
るフューエルＮＯｘとがあり、−船釣には前者が多くそ
の大部分がＮｏである。

発生するＮＯｘを低減させるための対策としては大別す
ると燃料転換、燃焼改善、排ガス脱硝かある。このうち
、燃料転換、燃焼改善はＮＯｘの低減率が２０〜５０％
と限界があり、大気汚染防止法等の規制強化に対応する
のが困難である。

方、排ガス脱硝には乾式法と湿式法とがあり、乾式法に
おける選択接触還元法（以下、アンモニア脱硝法という
）は脱硝率が高いため実用化されている。

アンモニア脱硝法は、排気ガス中にアンモニアを注入し
て下流の脱硝触媒に接触させ、ＮＯｘを無害な窒素（Ｎ
２）と水（Ｎ２０）とに分解する方法である。このとき
に用いる触媒としては主としてＶ　２０５Ｗ　Ｏ３Ｔ　
ｉ　Ｏ２が用いられ、以下のように還元反応となる。

４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ□→４Ｎ２＋６Ｈ２ＯＮ　Ｏ＋　
Ｎ　Ｏ２＋　２　Ｎ　Ｈ３→２Ｎ２＋３Ｈ２０斯かるア
ンモニア脱硝法には以下の利点がある。

■　システムが簡単である。

■　脱硝率を高くすることができる。

■　ＮＯｘを無害な窒素（Ｎ２）と水（Ｎ２０）とに分
解できる。

■　排液の処理が不要である。

Ｄ６発明が解決しようとする課題ところが、アンモニア脱硝法には以下のような課題があ
る。

■　有害で危険なアンモニアを使用しなければならず、
アンモニアは、「毒・劇物取締法（劇物）、高圧ガス取
締法（可燃性ガス、毒ガス）。

悪臭防止法（悪臭物質）、大気汚染防止法（特定物質）
、労働安全衛生法（危険物、特定化学物質）、危険物船
舶運送及び貯蔵規則（高圧ガス）。

港則法（高圧ガス）、航空法（高圧ガス）」等の法規制
を受ける。

■　使用温度が３２０〜４００℃と制限され、３２０℃
以下では脱硝率が低下するとともに触媒が劣化する。ま
た、４５０℃以上では触媒機能が低下する。

■　反応式よりＮＯｘの還元反応は等モルであるため、
脱硝に合わせてＮＯｘ量に略等しいアンモニアを排ガス
中に注入しなければならず、アンモニア貯蔵設備が大き
くなり触媒等が多くなる。

■　脱硝率が５０〜８０％であり限界がある。

■　触媒の寿命が約８千時間（２年）であり、ばいじん
、ＳＯｘ等の排ガス成分により劣化が進む。

そこで本発明は、斯かる課題を解決した脱硝装置を提供
することを目的とする。

Ｅ０課題を解決するための手段斯かる目的を達成するための本発明の構成は、排気管の
外部に副霧室を設け、排気管内の排ガスを副霧室へ導く
導入管と副審室内の排ガスを排気管内へ戻す戻し管とを
設け、副霧室の内部にアジ化化合物の水溶液等を供給す
る供給手段を設けたことを特徴とし、あるいは副霧室を
排気管の内部に設けたことを特徴とする。

Ｆ１作用排気管内を流れる排ガスは、その一部が導入管を介して
副審室へ流れ、ここで供給手段によりアジ化化合物の水
溶液等を混合されて混合排ガスとなり、戻し管を介して
排気管等の内部へ戻ったあと排気管内のみを流れる純排
ガスと混合されＮＯｘを分解したあと排気管等の外部へ
放出される。

Ｇ、実施例本発明に係る脱硝装置はアジ化化合物（例えばアジ化ナ
トリウム）を水に溶解し、この水溶液とＮＯｘガスとの
反応でＮＯｘをＮ２＋Ｈ２０に化学的に変える方法を具
現式するものである。

この方法は次の３つの式から説明される。

ＮＯ＋ＮＯ２＋Ｈ２０→　２　ＨＮ　Ｏ２・・・・・・
（１）６ＮａＮ３＋６ＨＣＡ’　　→　６Ｎ３Ｈ＋６Ｎ
ａＣ１−−（２）２　ＨＮＯ２＋　６　Ｎ３Ｈ→　１０
　Ｎ２＋　４　Ｎ２０　　　・・・・・・（３）通常、
ガスを液体に吸収させるのは非常に効率が悪い。上記（
１）式はＮｏ、Ｎｏ２を水に吸収させてＨＮＯ２にする
反応である。

次に（２）式の反応条件について説明する。上記（２）
式の反応は予め別に行い、これによりアジ化化合物はア
ジ化水素に変換される。この際、上記（２）式の反応を
完全に進行させ、これにより上記（３）式の反応を容易
に進行させるためにはｐＨ３以下の酸性条件下にする必
要がある。この酸性条件はｐＨを３以下にし得る酸であ
れば特に限定はされないが、例えば塩酸、硫酸、硝酸。

酢酸などが好ましく用いられる。

また、この条件で解離し得るアジ化化合物としては、例
えばアジ化ナトリウム、アジ化アンモニウム、アジ化カ
リウムなどが挙げられる。

更に、上記（３）式の反応は上記（１）式で得られたＨ
ＮＯ２を上記（２）で得られたＮ３Ｈにより還元してＮ
２とＮ２０に分解する。こうして処理されたＮ２を処理
ガスとして排出する。

斯かる方法を用いると、塩酸などの強酸を用いて反応を
促進させ、反応によって塩（ＮａＣ１）を生じることか
ら排気管等が腐食を受は長期の使用に耐えられないこと
になる。

このため、本発明がなされたのである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

（ａ）第一実施例本発明による脱硝装置の第一実施例を、第１図に基づい
て説明する。

図中、■は内燃機関等の排気管であり、２は排気管等に
含まれる消音器、２ａは反応室、２ｂは消音室、２ｃは
排出口である。

排気管１の外部に副霧器３が設けられ、その内部である
副審室４と排気管１の上流側とが導入管５を介して連通
され、一方、副審室４と排気管１の下流側とが戻し管６
を介して連通される。導入管５の先端は排気管１の上流
側へ向かって開口し、戻し管６の先端は下流へ向かって
開口する。そして戻し管６の開口部の圧力が低下するよ
うに排気管１の先端はラッパ状に形成される。

副審室４にアジ化化合物としてのアジ化ナトリウムの水
溶液と塩酸とからなる薬液１４を供給する供給手段７が
設けられる。即ち、以下のように構成される。副霧器３
の下方に容器８が設けられ、導入管５の下端のラッパ状
に開いた位置に設けられた噴霧用のノズル９がポンプ１
０を介して容器８に接続される。一方、副霧室４の下部
は冷却器１１を介して容器８に接続される。

このほか、排ガスのみからなる純排ガスと薬液１４を混
合した混合排ガスとの混合比率を調整するため、排気管
１と戻し管６との内部には開閉弁１２．１３か設けられ
る。なお、ｌｌａは送風ファンである。

次に、斯かる脱硝装置の作用を説明する。

本発明に係る脱硝装置はアジ化化合物（例えばアジ化ナ
トリウム）を水に溶解し、この水溶液とＮＯｘガスとの
反応でＮＯｘをＮ、＋Ｈ２０に化学的に変える方法を具
現式するものである。

即ち、この反応は次の３つの式から説明される。

ＮＯ＋Ｎ○２　十Ｈ，２０＝、　２１１ＮＯ２・・・・
・・（１）６ＮａＮ３＋６ＨＣ１−６Ｎ３Ｈ千６ＮａＣ
７−・・−（２）２ＨＮＯ□＋６Ｎ３Ｈ→　１ＯＮ２＋
４Ｈ２０・・・・・・（３）通常、ガスを液体に吸収さ
せるのは非常に効率が悪い。上記（１）式はＮｏ、ＮＯ
２を水に吸収させてＨＮＯ２にする反応である。

酢酸などが好ましく用いられる。

更に、上記（３）式の反応は上記（１）式で得られたＨ
ＮＯ２を上記（２）で得られたＮ、Ｈにより還元してＮ
２とＮ２０に分解する。こうして処理されたＮ２を処理
ガスとして排出する。

次に、この方法を実施するための脱硝装置の作用を説明
する。排気管１の内部を流れる排ガスはその一部が導入
管５を通って副霧室４へはいる。

一方、ポンプ１０により容器８内の薬液１４がノズル９
から副霧室４内に噴霧される。導入管５の下端はラッパ
状に開いているために圧力低下が生じ、薬液１４をノズ
ル９内から吸い出す効果がある。副霧室４内で薬液混合
濃度が濃くなった混合排ガスは戻し管６を介して排気管
１内へ戻り、排気管１内のみを流れた純排ガスと反応室
２ａで混合される。排気管１の末端はラッパ状になって
いるので、戻し管６内の混合排ガスを吸い出すベンチュ
リー効果（霧吹き効果）がある。

このようにして薬液１４と混合された排ガスは消音室２
ｂへはいり、ここで排気音が低減され、ＮＯｘが除去さ
れて浄化された排ガスはこのあと排出口２ｃから大気中
へ排出される。

排気管１内のみを流れる純排ガスと戻し管６内を流れる
混合排ガスとを反応室２ａで混合するときの混合比を調
整するには、開閉弁１．２．１３の開度を変えることで
行う。

副霧室１内で余剰となった薬液１４は自重によって冷却
器１１へ移動し、ここで冷却されたのちに容器８内へ戻
る。このため、ポンプ１０による供給量が多すぎたりエ
ンジンの使い方で排ガスの量が変動しても、副音室４内
の薬液１４の濃度が一定になる。

このように、他の動力を用いることなく排ガス自身の流
れと圧力を利用し、副音室４内で薬液濃度の濃い混合排
ガスを作り、これを排気管１を流れてきた純排ガスと混
合させることで全ての排ガスのＮＯｘを除去するように
なっている。

（ｂ）第二〜第五実施例次に、脱硝装置の第二〜第五実施例を第２図〜第５図に
基ついて説明する。なお、第一実施例の各部と同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。

第一実施例では排気管の外部に副音室を設けたが、構造
が複雑となって設置スペースも大きくなることから、排
気管の内部に副音室を設けるようにしたのか第二〜第五
実施例である。

ます、第二実施例について説明する。これは、副音室４
をその軸心と排気管１の軸心とを一致させた状態で排気
管等としての消音器２内へ収容したものである。消音器
２の上部の外側には隔壁１５により補助室１６が設けら
れ、消音器２の筒部に対して傾斜した状態で設けられた
隔壁１５と排気管１との間に放出口１７が形成される。

そして、導入管５の先端が排気管１の末端部に挿入され
、副音室４の内部と補助室１６とが一対の戻し管６を介
して連通され、導入管５の下端近傍にノズル９が固定さ
れる。副筋器３の下端は第一実施例と同様に冷却器１１
に接続される。

斯かる脱硝装置では、副音室４から補助室１６へ移動し
た混合排ガスが放出口１７より吸い出され、排気管１か
らの純排ガスと反応室２ａで混合されることになる。そ
の他の作用は第一実施例と同様なので、説明を省略する
。

次に、第三実施例を第３図に示す。この実施例は、第二
実施例における隔壁１５を傾斜させずに排気管１と直角
に設けたものであり、その他の構成９作用は第二実施例
と同じなので、説明を省略する。

次に、第四実施例を第４図に示す。これは円錐台の側面
を構成する隔壁１５を設けることによって補助室１６を
形成したものであり、この隔壁１５に直接に放出口１７
が形成される。この実施例の場合は、排気管１から隔壁
１５に沿って拡散する排ガスに放出口１７から混合排ガ
スを供給し、放出口１７からの吸い出し効果を高めるこ
とができる。

最後に第五実施例を第５図に示す。この実施例は、副筋
器３の内部に案内隔壁１８を設けることによって戻し管
に相当する戻し流路１９を形成し、放出口１７を副筋器
３の外周に形成したものである。そして、消音器２の上
部と排気管１との継ぎ目には円錐台の側面を形成するテ
ーバ壁２０が形成される。ｆｆｉ！ＩＩ器３の外周面に
沿って流れるために排ガスが湾曲する部分の内側に放出
口１７か開口するので、混合排ガスの吸い出し効果か大
きく、消音器２の構造が第一〜第四実施例に比べて簡単
になる。

Ｈ１発明の効果以上の説明かられかるように、本発明による肪硝装置に
よれば以下の効果がある。

（ａ）副覇室でアジ化化合物の水溶液等からなる薬液の
濃度の濃い混合排ガスを生成し、これを排気管等へ戻し
て純排ガスと混合させ反応させるという２段階の構成で
排ガスに薬液を混合させて反応させるので、ＮＯｘガス
の除去が極めて効孫良く行われる。

（ｂ）供給手段を除けば動力が不要であり、υ１ガスの
有する圧力と速度とを利用して排ガスと４液との混合を
行うので、省エネルギー化が図れ、また供給手段以外は
摩耗する部品がないことから長寿命でかつ保守が不要で
ある。

（ｃ）消音器の内部に副霧室を設けた脱硝装置は、設置
工事が簡素化できるとともに据付スペースも最小ですむ
。。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明による脱硝装置の実施例に係り
、第１図は第一実施例を示す構成図、第２図は第二実施
例を示す構成図、第３図は第三実施例を示す構成図、第
４図は第四実施例を示す構成図、第５図は第五実施例を
示す構成図である。１・・・排気管、２・・・消音器、３・・・副霧器、４
・副霧室、５・・・導入管、６・・戻し管、７・・・供
給手段、９・・・ノズル、１４・・・薬液。外する

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気管の外部に副霧室を設け、排気管内の排ガス
を副霧室へ導く導入管と副霧室内の排ガスを排気管内へ
戻す戻し管とを設け、副霧室の内部にアジ化化合物の水
溶液等を供給する供給手段を設けたことを特徴とする脱
硝装置。
（２）副霧室を排気管の内部に設けたことを特徴とする
請求項１に記載の脱硝装置。