JPH04247219A - 排ガス処理装置 - Google Patents
排ガス処理装置Info
- Publication number
- JPH04247219A JPH04247219A JP3012079A JP1207991A JPH04247219A JP H04247219 A JPH04247219 A JP H04247219A JP 3012079 A JP3012079 A JP 3012079A JP 1207991 A JP1207991 A JP 1207991A JP H04247219 A JPH04247219 A JP H04247219A
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- Japan
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- exhaust gas
- reaction vessel
- nox
- plasma
- vessel
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発電プラント用ボイラー
，ディーゼルエンジン，ガスタービンおよび各種燃焼炉
などから排出される排気ガス中のＮＯＸ を効果的にか
つ大容量除去することができるグロー放電プラズマによ
る排ガス処理装置に関する。
，ディーゼルエンジン，ガスタービンおよび各種燃焼炉
などから排出される排気ガス中のＮＯＸ を効果的にか
つ大容量除去することができるグロー放電プラズマによ
る排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４および図５は従来から用いられてい
るグロー放電プラズマによる排ガス処理装置の説明図で
ある。この装置により例えばディーゼルエンジンの排ガ
ス中のＮＯＸ を処理する場合を例にとり説明する。
るグロー放電プラズマによる排ガス処理装置の説明図で
ある。この装置により例えばディーゼルエンジンの排ガ
ス中のＮＯＸ を処理する場合を例にとり説明する。
【０００３】図４において、ディーゼルエンジン１０１
の排ガスを排気管１０２を介してサイクロン・コレクタ
ー１０３に通し、微粒子を除去した後、サイクロン・コ
レクター排気管１０４を経由して、プラズマ反応容器１
０５に導入する。プラズマ反応容器１０５は、図５（ａ
），（ｂ）に詳細を示すように、筒状のガラス反応容器
１０９の内側に内部電極１１０，外側に外部電極１１１
を配設し、内部電極１１０および外部電極１１１に電圧
を印加する電源１０６により構成され、排ガスをプラズ
マ化することにより、排ガス中のＮＯＸ を下記の原理
により、除去する。すなわち、内部電極１１０と外部電
極１１１の間に、電源１０６用いて電圧を印加すると、
大気圧グロー放電現象で排ガスはプラズマ化される。そ
して、例えばＮＯ２ は次の化学反応を起こす。
の排ガスを排気管１０２を介してサイクロン・コレクタ
ー１０３に通し、微粒子を除去した後、サイクロン・コ
レクター排気管１０４を経由して、プラズマ反応容器１
０５に導入する。プラズマ反応容器１０５は、図５（ａ
），（ｂ）に詳細を示すように、筒状のガラス反応容器
１０９の内側に内部電極１１０，外側に外部電極１１１
を配設し、内部電極１１０および外部電極１１１に電圧
を印加する電源１０６により構成され、排ガスをプラズ
マ化することにより、排ガス中のＮＯＸ を下記の原理
により、除去する。すなわち、内部電極１１０と外部電
極１１１の間に、電源１０６用いて電圧を印加すると、
大気圧グロー放電現象で排ガスはプラズマ化される。そ
して、例えばＮＯ２ は次の化学反応を起こす。
【０００４】
２ＮＯ２ →２ＮＯ＋Ｏ２
（１）２ＮＯ＋Ｏ２ →Ｎ２ ＋２Ｏ２
（２）なお、プラズマは、外部電
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，イオンおよび中性
粒子などが混在した電離気体であり、上記（１），（２
）式では数ｅＶ乃至数１０ｅＶのエネルギーを得たＮＯ
Ｘ が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 およびＯ２ になると考えられる
。
（１）２ＮＯ＋Ｏ２ →Ｎ２ ＋２Ｏ２
（２）なお、プラズマは、外部電
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，イオンおよび中性
粒子などが混在した電離気体であり、上記（１），（２
）式では数ｅＶ乃至数１０ｅＶのエネルギーを得たＮＯ
Ｘ が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 およびＯ２ になると考えられる
。
【０００５】さて、上記のように、エンジンの排ガスを
大気圧グロー放電現象を利用して、プラズマ化すると、
（ＮＯ＋ＮＯ２ ）が５０〜２００ ｐｐｍ 程度の濃
度および３０ないし６０ ｌ／ｍｉｎ程度の流量の範
囲では、プラズマ発生電力すなわち電源１０６より供給
される電力が数Ｗ乃至数１０Ｗの範囲で、ＮＯＸ 除去
率が８０乃至９０％を達成できる。
大気圧グロー放電現象を利用して、プラズマ化すると、
（ＮＯ＋ＮＯ２ ）が５０〜２００ ｐｐｍ 程度の濃
度および３０ないし６０ ｌ／ｍｉｎ程度の流量の範
囲では、プラズマ発生電力すなわち電源１０６より供給
される電力が数Ｗ乃至数１０Ｗの範囲で、ＮＯＸ 除去
率が８０乃至９０％を達成できる。
【０００６】したがって、ボイラー，ガスタービンおよ
びディーゼルエンジンなど各種燃焼を伴う装置の排ガス
公害対策装置として活用されつつある。
びディーゼルエンジンなど各種燃焼を伴う装置の排ガス
公害対策装置として活用されつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来の装置では
次のような欠点があり、実用化が非常に困難であるとい
う問題点があった。
次のような欠点があり、実用化が非常に困難であるとい
う問題点があった。
【０００８】（１） 排ガス量をある一定量例えば（３
０〜６０ ｌ／ｍｉｎ）程度よりもそれ以上に増加さ
せると、グロー放電プラズマが発生しなくなり、ＮＯＸ
除去ができなくなる。
０〜６０ ｌ／ｍｉｎ）程度よりもそれ以上に増加さ
せると、グロー放電プラズマが発生しなくなり、ＮＯＸ
除去ができなくなる。
【０００９】（２） また、電極の大きさを排ガス流れ
方向へ長くすると、ＮＯＸ 除去効果が著しく低下する
。
方向へ長くすると、ＮＯＸ 除去効果が著しく低下する
。
【００１０】（３） 上記（１），（２）の理由により
例えば数１００〜数１００，０００ ｌ／ｍｉｎクラス
の大容量排ガス処理装置としての利用ができない。
例えば数１００〜数１００，０００ ｌ／ｍｉｎクラス
の大容量排ガス処理装置としての利用ができない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【００１２】すなわち、排ガス処理装置として、グロー
放電プラズマを用いて排ガス中の窒素酸化物を無害化す
る排ガス処理装置において、上記排ガスの入口側から出
口側へ次第に内径が小さくなる誘電体製の筒形の反応容
器と、同反応容器の外面に沿って設けられる外部電極と
、上記反応容器の内面に沿いかつ所定の間隔をあけて設
けられる内部電極と、上記外部電極および上記内部電極
間に電圧を印加する電圧印加手段とを設ける。
放電プラズマを用いて排ガス中の窒素酸化物を無害化す
る排ガス処理装置において、上記排ガスの入口側から出
口側へ次第に内径が小さくなる誘電体製の筒形の反応容
器と、同反応容器の外面に沿って設けられる外部電極と
、上記反応容器の内面に沿いかつ所定の間隔をあけて設
けられる内部電極と、上記外部電極および上記内部電極
間に電圧を印加する電圧印加手段とを設ける。
【００１３】
【作用】上記手段により、ＮＯＸ を含んだ排ガスは反
応容器の入口から容器内の内面と内部電極との間に導入
される。さらに内部電極と外部電極間に電圧印加手段か
ら印加して、グロー放電を発生させる。すると前記（１
）式および（２）式の反応が生じ、ＮＯＸ が除去され
る。
応容器の入口から容器内の内面と内部電極との間に導入
される。さらに内部電極と外部電極間に電圧印加手段か
ら印加して、グロー放電を発生させる。すると前記（１
）式および（２）式の反応が生じ、ＮＯＸ が除去され
る。
【００１４】反応容器では入口から出口へ向けて次第に
流路断面積が小さくなるので、流側が増加する。すなわ
ち、プラズマ反応によりＮＯＸ 濃度が低下するにつれ
て、プラズマと排ガス（ＮＯＸ ）の接触時間が短縮さ
れていく。その結果ＮＯＸ 除去に最適な電力供給がで
きるので、電力過剰による低濃度部でのＮＯＸ の再結
合がなくなる。したがって反応容器を延長してもＮＯＸ
除去率は低下しない。
流路断面積が小さくなるので、流側が増加する。すなわ
ち、プラズマ反応によりＮＯＸ 濃度が低下するにつれ
て、プラズマと排ガス（ＮＯＸ ）の接触時間が短縮さ
れていく。その結果ＮＯＸ 除去に最適な電力供給がで
きるので、電力過剰による低濃度部でのＮＯＸ の再結
合がなくなる。したがって反応容器を延長してもＮＯＸ
除去率は低下しない。
【００１５】以上のようにして、高効率でＮＯＸ が処
理でき、かつ処理量の増加を図ることができる。
理でき、かつ処理量の増加を図ることができる。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２により説明
する。図１において１は汎用の燃焼炉で、排気ガス公害
対策を講じるための対象物である。２は上記汎用の燃焼
炉１の排ガスを除じん器（サイクロン・コレクター等）
３に移送する排気管である。除じん器３では排気ガスに
含まれている粒子類を除去する。４は除じん器３の排気
ガスをプラズマ反応容器５に移送する排気管，６は上記
プラズマ反応容器５の電極にプラズマ発生電力を印加す
る電源，７はプラズマ反応容器５に連結された排ガス出
力管である。
する。図１において１は汎用の燃焼炉で、排気ガス公害
対策を講じるための対象物である。２は上記汎用の燃焼
炉１の排ガスを除じん器（サイクロン・コレクター等）
３に移送する排気管である。除じん器３では排気ガスに
含まれている粒子類を除去する。４は除じん器３の排気
ガスをプラズマ反応容器５に移送する排気管，６は上記
プラズマ反応容器５の電極にプラズマ発生電力を印加す
る電源，７はプラズマ反応容器５に連結された排ガス出
力管である。
【００１７】図２によりプラズマ反応容器５について詳
細に説明する。両端が開口している円錐状の反応容器９
は誘電体（例えば、ガラス・セラミックスなど）製であ
る。反応容器９は、ガス入口側から出口側に向け、次第
に口径が小さくなった筒状となっている。
細に説明する。両端が開口している円錐状の反応容器９
は誘電体（例えば、ガラス・セラミックスなど）製であ
る。反応容器９は、ガス入口側から出口側に向け、次第
に口径が小さくなった筒状となっている。
【００１８】反応容器９の外面には外部電極１１が密着
して設置されている。また反応容器９の内部の空間には
円錐状の内部電極１０が同軸に設けられる。このとき反
応容器９の内面と内部電極１０の外面とは、所定の一定
の間隔をあけて配置される。内外部電極１０，１１は電
源６につながれる。
して設置されている。また反応容器９の内部の空間には
円錐状の内部電極１０が同軸に設けられる。このとき反
応容器９の内面と内部電極１０の外面とは、所定の一定
の間隔をあけて配置される。内外部電極１０，１１は電
源６につながれる。
【００１９】プラズマ反応容器５は以上の反応容器９，
内外部電極１０，１１を備えている。
内外部電極１０，１１を備えている。
【００２０】プラズマ反応容器５の入口には排ガス入口
管１８，出口には排ガス出口管７が接続されている。
管１８，出口には排ガス出口管７が接続されている。
【００２１】以上の構成において、燃焼炉１で発生した
ＮＯｘ を含む排ガスを、排気管２を介して除じん器３
に移送し、除じん器３で排ガス中の粒子類を除去し、こ
の排ガスを排気管４を介してプラズマ反応容器５の排ガ
ス入口管１８を介して、反応容器９の内部に導入する。
ＮＯｘ を含む排ガスを、排気管２を介して除じん器３
に移送し、除じん器３で排ガス中の粒子類を除去し、こ
の排ガスを排気管４を介してプラズマ反応容器５の排ガ
ス入口管１８を介して、反応容器９の内部に導入する。
【００２２】他方、プラズマ発生用の電源６から内部電
極１０及び外部電極１１に電力を供給すると、反応容器
９の誘電体と内部電極１０の間に排ガスのプラズマが発
生する。このプラズマはグロー放電プラズマでありＮＯ
Ｘ およびＮ２ ，Ｏ２ などのガス分子を励起および
解離させ、化学的に活性な状態とする。それによって前
記（１）および（２）式の化学反応がひき起こされ、Ｎ
ＯＸ がＮ２ およびＯ２ になり除去される。
極１０及び外部電極１１に電力を供給すると、反応容器
９の誘電体と内部電極１０の間に排ガスのプラズマが発
生する。このプラズマはグロー放電プラズマでありＮＯ
Ｘ およびＮ２ ，Ｏ２ などのガス分子を励起および
解離させ、化学的に活性な状態とする。それによって前
記（１）および（２）式の化学反応がひき起こされ、Ｎ
ＯＸ がＮ２ およびＯ２ になり除去される。
【００２３】本実施例の装置で得たＮＯｘ （５０〜２
００ｐｐｍ ）の除去状況を図３（ａ）〜（ｃ）により
説明する。本例では、流量１０ ０ ｌ／ｍｉｎであ
る。
００ｐｐｍ ）の除去状況を図３（ａ）〜（ｃ）により
説明する。本例では、流量１０ ０ ｌ／ｍｉｎであ
る。
【００２４】図３（ａ）は反応容器内の軸方向の位置と
ガス流速の関係を示すグラフである。反応容器９はガス
入口側から出口側に行くにつれ、次第に口径が小さくな
っているのでガス入口側から出口側に向って次第に流速
が増加する（同図実線）。そうすると、図３（ｂ）（実
線）に示すようにプラズマと排ガスの接触時間はガス入
口側から出口側に行くにつれ、次第に短かくなっていく
。反応容器９のガス入口の口径，ガス出口の口径，及び
、ガス流れ方向の長さを調整すると図３（ｃ）（実線）
に示すように反応容器９の出口では１００％程度のＮＯ
Ｘ 除去率が得られている。
ガス流速の関係を示すグラフである。反応容器９はガス
入口側から出口側に行くにつれ、次第に口径が小さくな
っているのでガス入口側から出口側に向って次第に流速
が増加する（同図実線）。そうすると、図３（ｂ）（実
線）に示すようにプラズマと排ガスの接触時間はガス入
口側から出口側に行くにつれ、次第に短かくなっていく
。反応容器９のガス入口の口径，ガス出口の口径，及び
、ガス流れ方向の長さを調整すると図３（ｃ）（実線）
に示すように反応容器９の出口では１００％程度のＮＯ
Ｘ 除去率が得られている。
【００２５】従来の装置では反応容器のガス入口側から
出口側にかけて、均一な電力を供給し、かつプラズマと
排ガスの接触時間が均一であるため、ＮＯＸ濃度の低下
する反応容器のガス出口付近では余分な電力が供給され
、Ｎ２ とＯ２ に分解されたＮＯＸ が再結合してＮ
ＯＸ 除去率は５０％程度であった。このような理由に
より、従来のプラズマ法では反応容器（電極）を延長し
てＮＯＸ 除去率を向上させることができない、あるい
は排ガス処理量を６０ ｌ／ｍｉｎ以上にすることが
できないという問題点があった。
出口側にかけて、均一な電力を供給し、かつプラズマと
排ガスの接触時間が均一であるため、ＮＯＸ濃度の低下
する反応容器のガス出口付近では余分な電力が供給され
、Ｎ２ とＯ２ に分解されたＮＯＸ が再結合してＮ
ＯＸ 除去率は５０％程度であった。このような理由に
より、従来のプラズマ法では反応容器（電極）を延長し
てＮＯＸ 除去率を向上させることができない、あるい
は排ガス処理量を６０ ｌ／ｍｉｎ以上にすることが
できないという問題点があった。
【００２６】しかし、本実施例では、反応容器内のガス
流速をガス入口側から出口側に行くにつれ、次第に増加
させているので、プラズマ反応によりＮＯＸ濃度が低下
するにつれて、プラズマと排ガス（ＮＯＸ ）の接触時
間が短縮されていく。その結果ＮＯＸ 除去に最適な電
力供給ができるので、電力過剰によるＮＯＸ の再結合
がなくなる。したがって反応容器を延長すればＮＯＸ
除去率は向上する。また、反応容器を複数並列接続する
ことにより、例えば、流量１０，０ ０ ０ ｌ／ｍ
ｉｎでも処理可能となる。（従来比約１００倍）。
流速をガス入口側から出口側に行くにつれ、次第に増加
させているので、プラズマ反応によりＮＯＸ濃度が低下
するにつれて、プラズマと排ガス（ＮＯＸ ）の接触時
間が短縮されていく。その結果ＮＯＸ 除去に最適な電
力供給ができるので、電力過剰によるＮＯＸ の再結合
がなくなる。したがって反応容器を延長すればＮＯＸ
除去率は向上する。また、反応容器を複数並列接続する
ことにより、例えば、流量１０，０ ０ ０ ｌ／ｍ
ｉｎでも処理可能となる。（従来比約１００倍）。
【００２７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明の装置によ
れば、反応容器の後流部でのＮＯＸ の再結合がなくな
るので、除去効率が大幅に向上する。また、大型化ある
いは多数並列に設置すれば処理容量はさらに大幅に増加
できる。したがって、大容量排ガスＮＯＸ 除去装置と
しての産業上の価値が著しく高い。
れば、反応容器の後流部でのＮＯＸ の再結合がなくな
るので、除去効率が大幅に向上する。また、大型化ある
いは多数並列に設置すれば処理容量はさらに大幅に増加
できる。したがって、大容量排ガスＮＯＸ 除去装置と
しての産業上の価値が著しく高い。
【図１】図１は本発明の一実施例の全体系統図である。
【図２】図２は同実施例のプラズマ反応容器の詳細縦断
面図である。
面図である。
【図３】図３，（ａ），（ｂ），（ｃ）は同実施例の作
用説明図である。
用説明図である。
【図４】図４は従来例の全体系統図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は同従来例の反応容器の構
成図である。
成図である。
１ 燃焼炉
２ 排気管
３ 除じん器
４ 排気管
５ プラズマ反応容器
６ 電源
７ 排ガス出口管
９ 反応容器
１０ 内部電極（円錐状）
１１ 外部電極（円錐状）
１８ 排ガス入口管
Claims (1)
- 【請求項１】 グロー放電プラズマを用いて排ガス中
の窒素酸化物を無害化する排ガス処理装置において、上
記排ガスの入口側から出口側へ次第に内径が小さくなる
誘電体製の筒形の反応容器と、同反応容器の外面に沿っ
て設けられる外部電極と、上記反応容器の内面に沿いか
つ所定の間隔をあけて設けられる内部電極と、上記外部
電極および上記内部電極間に電圧を印加する電圧印加手
段とを備えてなる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 |
|---|---|---|---|
| JP3012079A JPH04247219A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 排ガス処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012079A JPH04247219A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 排ガス処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04247219A true JPH04247219A (ja) | 1992-09-03 |
Family
ID=11795581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3012079A Withdrawn JPH04247219A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 排ガス処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04247219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060091869A (ko) * | 2005-02-16 | 2006-08-22 | 이상석 | 상용 전원을 이용한 저전력·다목적 플라즈마 발생공법 및그 장치 |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3012079A patent/JPH04247219A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060091869A (ko) * | 2005-02-16 | 2006-08-22 | 이상석 | 상용 전원을 이용한 저전력·다목적 플라즈마 발생공법 및그 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |