JPH0611073Y2 - 脱硝・脱硫装置 - Google Patents
脱硝・脱硫装置Info
- Publication number
- JPH0611073Y2 JPH0611073Y2 JP12994888U JP12994888U JPH0611073Y2 JP H0611073 Y2 JPH0611073 Y2 JP H0611073Y2 JP 12994888 U JP12994888 U JP 12994888U JP 12994888 U JP12994888 U JP 12994888U JP H0611073 Y2 JPH0611073 Y2 JP H0611073Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- plasma
- cathode
- denitration
- flat plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は発電プラント用ボイラー、ディーゼルエンジ
ン、ガスタービン及び各種燃焼炉など排気ガス公害対策
及びクリーン化などのためのグロー放電プラズマを利用
した脱硝および／または脱硫装置に関する。
ン、ガスタービン及び各種燃焼炉など排気ガス公害対策
及びクリーン化などのためのグロー放電プラズマを利用
した脱硝および／または脱硫装置に関する。
第６図及び第７図は従来より用いられているグロー放電
プラズマによる脱硝・脱硫装置の系統ブロック図とプラ
ズマ反応容器とを示す概略構成図である。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。
プラズマによる脱硝・脱硫装置の系統ブロック図とプラ
ズマ反応容器とを示す概略構成図である。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。
第６図において、ディーゼルエンジン01の排ガスを排気
管02を介してサイクロン・コレクター03に通し、微粒子
を除去した後、サイクロン・コレクター03、排気管04を
経由して、プラズマ反応容器05に導入する。該プラズマ
反応容器05は、第７図(a)，(b)に示すように、ガラス容
器09、内部電極010、外部電極011及び電源06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NO
xを下記の原理により、除去する。すなわち、該内部電
極010と該外部電極011の間に、電源06を用いて電圧を印
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。
管02を介してサイクロン・コレクター03に通し、微粒子
を除去した後、サイクロン・コレクター03、排気管04を
経由して、プラズマ反応容器05に導入する。該プラズマ
反応容器05は、第７図(a)，(b)に示すように、ガラス容
器09、内部電極010、外部電極011及び電源06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NO
xを下記の原理により、除去する。すなわち、該内部電
極010と該外部電極011の間に、電源06を用いて電圧を印
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。
2NO2→2NO＋O2……(1) 2NO＋O2→N2＋2NO2……(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、イオン及び中性粒子などが混在した電離気体で
ある。したがって、プラズマ中で数eVないし数10eVのエ
ネルギーを得た排ガス中のNOx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、上記(1)，(2)
式で示すN2及びO2になると考えられる。
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どが混在した電離気体で
ある。したがって、プラズマ中で数eVないし数10eVのエ
ネルギーを得た排ガス中のNOx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、上記(1)，(2)
式で示すN2及びO2になると考えられる。
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
濃度50〜200ppm程度及び流量30ないし60／min程度の
範囲では、プラズマ発生電力すなわち電源06より供給さ
れる電力が数Ｗないし数10Ｗの範囲で、NOx除去率が80
ないし90％を達成できる。したがって、ボイラー、ガス
タービン及びディーゼルエンジンなど各種燃焼を伴う装
置の排気ガス公害対策装置として活用されつつある。
放電現象を利用して、プラズマ化すると、（NO+NO2）が
濃度50〜200ppm程度及び流量30ないし60／min程度の
範囲では、プラズマ発生電力すなわち電源06より供給さ
れる電力が数Ｗないし数10Ｗの範囲で、NOx除去率が80
ないし90％を達成できる。したがって、ボイラー、ガス
タービン及びディーゼルエンジンなど各種燃焼を伴う装
置の排気ガス公害対策装置として活用されつつある。
上記従来の方法では、排ガスは棒状内部電極と筒状ガラ
ス容器を介した筒状外部電極の間を軸方向に移動する構
造のグロー放電プラズマ反応室を利用しているため、排
ガス処理量は、内部電極と外部電極の間の面積すなわち
内部電極と外部電極の間隔で制約を受けるという欠点が
ある。そのため次のような不具合があった。
ス容器を介した筒状外部電極の間を軸方向に移動する構
造のグロー放電プラズマ反応室を利用しているため、排
ガス処理量は、内部電極と外部電極の間の面積すなわち
内部電極と外部電極の間隔で制約を受けるという欠点が
ある。そのため次のような不具合があった。
(1)排ガス流量を30〜60／min程度より増加させると、
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。
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。
(2)電極の寸法を排ガス流れ方向へ増加すると、NOx除去
効果が著しく低下する。
効果が著しく低下する。
(3)上記(1)，(2)の理由により、数100〜数100,000／m
in級の大容量排ガス処理装置としての利用ができないの
で、産業用の価値が低い。
in級の大容量排ガス処理装置としての利用ができないの
で、産業用の価値が低い。
本考案はかかる現状に鑑みなされたもので、排ガス中の
NOx濃度が50〜200ppm程度、SOx濃度が100ppm程度の排ガ
スを1000／min程度の大流量で処理してもNOxおよび／
またはSOxの除去率が大きい大容量向けに適用できるグ
ロー放電プラズマによる排ガス処理装置を提供すること
を目的としたものである。
NOx濃度が50〜200ppm程度、SOx濃度が100ppm程度の排ガ
スを1000／min程度の大流量で処理してもNOxおよび／
またはSOxの除去率が大きい大容量向けに適用できるグ
ロー放電プラズマによる排ガス処理装置を提供すること
を目的としたものである。
本考案は上記課題を解決するため次の手段を講ずる。
すなわち、脱硝・脱硫装置として、グロー放電プラズマ
を利用した排ガスの脱硝・脱硫装置において、平板形の
陽極と表面に鋸歯状の凹凸が付いた平板形の陰極とを平
行かつ交互に配置し、上記陽極および陰極に電源をつな
ぐとともに同陽極間と陰極間に、被処理流体を同陰極の
凹凸の山の稜線と直角方向に流すようにした。
を利用した排ガスの脱硝・脱硫装置において、平板形の
陽極と表面に鋸歯状の凹凸が付いた平板形の陰極とを平
行かつ交互に配置し、上記陽極および陰極に電源をつな
ぐとともに同陽極間と陰極間に、被処理流体を同陰極の
凹凸の山の稜線と直角方向に流すようにした。
上記手段により、例えば、アンモニアが混合された処理
対象の排ガスがプラズマ反応容器に供給されると、排ガ
スは、電源により高圧が印加されグロー放電中の平板形
の陽極と凹凸がついた平板形の陰極間を、同凹凸の山の
稜線と直角方向に流れる。このとき、排ガスはプラズマ
により活性化され、化学反応を起こし、NOx，SOxが除去
されて排出される。このとき陰極の凹凸によりグロー放
電が発生しやすくなるとともに、排ガスとの接触面積が
増えて、処理効果が向上する。また排ガスの流れに乱れ
が生じるので、イオンが拡散されてアーク放電の発生を
抑制する。
対象の排ガスがプラズマ反応容器に供給されると、排ガ
スは、電源により高圧が印加されグロー放電中の平板形
の陽極と凹凸がついた平板形の陰極間を、同凹凸の山の
稜線と直角方向に流れる。このとき、排ガスはプラズマ
により活性化され、化学反応を起こし、NOx，SOxが除去
されて排出される。このとき陰極の凹凸によりグロー放
電が発生しやすくなるとともに、排ガスとの接触面積が
増えて、処理効果が向上する。また排ガスの流れに乱れ
が生じるので、イオンが拡散されてアーク放電の発生を
抑制する。
このようにして効率よく、大量の排ガスを処理できるよ
うになる。
うになる。
本考案の一実施例を第１図ないし第５図により説明す
る。
る。
第１図は全体系統のブロック図、第２図はプラズマ反応
容器の斜視図、第３図は第２図のと縦断面図、第４図と
第５図は効果の説明図である。
容器の斜視図、第３図は第２図のと縦断面図、第４図と
第５図は効果の説明図である。
第１図にて、燃焼炉１は排ガス公害対策を講じるための
対象製品である。燃焼炉１の排ガスを排気管２により後
述のサイクロン・コレクター３に搬送する。サイクロン
・コレクター３で、排ガスに含まれている粒子類を除去
する。その後サイクロン・コレクター排気管４で、上記
サイクロン・コレクター３の排ガスを後述のプラズマ反
応容器10に搬送する。またアンモニア供給装置５によ
り、アンモニアを数／minないし数100／minの範囲
の任意の設定値でアンモニア供給管６を介して、サイク
ロン・コレクター排気管４の途中に供給する。
対象製品である。燃焼炉１の排ガスを排気管２により後
述のサイクロン・コレクター３に搬送する。サイクロン
・コレクター３で、排ガスに含まれている粒子類を除去
する。その後サイクロン・コレクター排気管４で、上記
サイクロン・コレクター３の排ガスを後述のプラズマ反
応容器10に搬送する。またアンモニア供給装置５によ
り、アンモニアを数／minないし数100／minの範囲
の任意の設定値でアンモニア供給管６を介して、サイク
ロン・コレクター排気管４の途中に供給する。
さらにプラズマ反応容器10より排気されるガスを排出管
８を介して外気へ放出する。また電源９はプラズマ反応
容器10にプラズマ発生用の電力を供給する。プラズマ反
応容器10は、第２図と第３図に示すようにダクト形のケ
ーシング11を持つ。ケーシング11内は前部と後部に空間
11a，11bを設けるとともにその間に交互に水平に平板形
の陽極101と鋸歯状の凹凸がついた平板形の陰極102とを
所定の間隔を開けて設ける。このとき凹凸付の陰極102
の山の稜線がケーシング11のガスを流す方向、すなわ
ち、前後方向軸に平行な線と直交するように配置する。
また平板形の陽極101は最上部と最下部にくるように配
置する。さらに同陽極101と陰極102には電源９がつなが
れる。
８を介して外気へ放出する。また電源９はプラズマ反応
容器10にプラズマ発生用の電力を供給する。プラズマ反
応容器10は、第２図と第３図に示すようにダクト形のケ
ーシング11を持つ。ケーシング11内は前部と後部に空間
11a，11bを設けるとともにその間に交互に水平に平板形
の陽極101と鋸歯状の凹凸がついた平板形の陰極102とを
所定の間隔を開けて設ける。このとき凹凸付の陰極102
の山の稜線がケーシング11のガスを流す方向、すなわ
ち、前後方向軸に平行な線と直交するように配置する。
また平板形の陽極101は最上部と最下部にくるように配
置する。さらに同陽極101と陰極102には電源９がつなが
れる。
以上の構成において、燃焼炉１からのNOxおよびSOxを含
む排ガスはサイクロン・コレクター３で、粒子状のダス
ト類が除去された後、アンモニア供給装置５から上記排
ガス流量の約１％のアンモニアが混合されてプラズマ反
応容器10にはいる。プラズマ反応容器10では、排ガスが
前部の空間10a部で分配されて平板形の陽極101と凹凸形
の陰極102との間を通り、この間で後述する化学反応を
起こし、NOx，SOxが除去される。その後、後部の空間11
bに出て排出管８へ流れる。
む排ガスはサイクロン・コレクター３で、粒子状のダス
ト類が除去された後、アンモニア供給装置５から上記排
ガス流量の約１％のアンモニアが混合されてプラズマ反
応容器10にはいる。プラズマ反応容器10では、排ガスが
前部の空間10a部で分配されて平板形の陽極101と凹凸形
の陰極102との間を通り、この間で後述する化学反応を
起こし、NOx，SOxが除去される。その後、後部の空間11
bに出て排出管８へ流れる。
陽極101と陰極102の間に印加された高圧により、両者の
間ではグロー放電が起こり、ここでアンモニア混合排ガ
スのプラズマが発生する。
間ではグロー放電が起こり、ここでアンモニア混合排ガ
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、アンモニ
ア、NOx及びSOx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を作る。すなわち、以下に述べる化
学反応を起こす。
ア、NOx及びSOx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を作る。すなわち、以下に述べる化
学反応を起こす。
NH3＋電子エネルギー約6.4eV→NH2＋Ｈ……(3) 2NO3＋電子エネルギー約9.5eV→2NO＋O2……(4) NH2＋NO→N2＋H2O……(5) 2NH2＋SO2→Ｓ＋N2＋2H2O……(6) 上記(3)〜(6)式は、プラズマ反応容器10に導入された燃
焼炉１の排ガスのNO，NO2及びSO2はN2，Ｓ及びH2Oにな
ること、すなわちNOx，SOxがなくなることを意味してい
る。
焼炉１の排ガスのNO，NO2及びSO2はN2，Ｓ及びH2Oにな
ること、すなわちNOx，SOxがなくなることを意味してい
る。
グロー放電による反応部では、陰極102の凹凸により、
アンモニア混合排ガスとの接触面積が増えて、処理効果
が向上する。またこの凹凸によりグロー放電が発生しや
すくなるとともに、排ガスの流れに乱れが生じるので、
イオンが拡散されてアーク放電の発生を抑制する。この
ようにして効率のよい化学反応が維持される。
アンモニア混合排ガスとの接触面積が増えて、処理効果
が向上する。またこの凹凸によりグロー放電が発生しや
すくなるとともに、排ガスの流れに乱れが生じるので、
イオンが拡散されてアーク放電の発生を抑制する。この
ようにして効率のよい化学反応が維持される。
本実施例で得たNOx（50〜200ppm）及びSOx（約100ppm）
の除去状況を第４図及び第５図に示す。図において、点
線は従来法による結果で、実線は本実施例による結果で
ある。大幅に処理量が増加していることが分る。
の除去状況を第４図及び第５図に示す。図において、点
線は従来法による結果で、実線は本実施例による結果で
ある。大幅に処理量が増加していることが分る。
このようにして、小型で効率よく大量に処理できるよう
になった。
になった。
以上に説明したように、本考案によれば、燃焼炉等で発
生するNOxおよび／またはSOxを、小型の装置で、多量に
効率よく処理できるようになった。したがって、ボイラ
ー、タービン、ディーゼルエンジンなどの排ガス公害対
策の脱硝・脱硫装置として産業上の価値が著しく高い。
生するNOxおよび／またはSOxを、小型の装置で、多量に
効率よく処理できるようになった。したがって、ボイラ
ー、タービン、ディーゼルエンジンなどの排ガス公害対
策の脱硝・脱硫装置として産業上の価値が著しく高い。
第１図は本考案の一実施例の構成を示す全体系統のブロ
ック図、第２図は同実施例のプラズマ反応容器の斜視
図、第３図は第２図の縦断面図、第４図および第５図は
同実施例の効果の説明図、第６図は従来例の構成を示す
系統のブロック図、第７図(a)，(b)は同従来例のガラス
容器部の斜視図と断面図である。 １……燃焼炉、２……排気管、 ３……サイクロン・コレクター、 ４……サイクロン・コレクター排気管、 ５……アンモニア供給装置、 ６……アンモニア供給管、８……排出管、 ９……電源、10……プラズマ反応容器、 11……ケーシング、11a，11b……空間、 101……平板形の陽極、102……平板形の陰極。
ック図、第２図は同実施例のプラズマ反応容器の斜視
図、第３図は第２図の縦断面図、第４図および第５図は
同実施例の効果の説明図、第６図は従来例の構成を示す
系統のブロック図、第７図(a)，(b)は同従来例のガラス
容器部の斜視図と断面図である。 １……燃焼炉、２……排気管、 ３……サイクロン・コレクター、 ４……サイクロン・コレクター排気管、 ５……アンモニア供給装置、 ６……アンモニア供給管、８……排出管、 ９……電源、10……プラズマ反応容器、 11……ケーシング、11a，11b……空間、 101……平板形の陽極、102……平板形の陰極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 玄後 義 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)考案者 市成 譲二 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】グロー放電プラズマを利用した排ガスの脱
硝・脱硫装置において、平板形の陽極と表面に鋸歯状の
凹凸が付いた平板形の陰極とを平行かつ交互に配置し、
上記陽極および陰極に電源をつなぐとともに同陽極と陰
極間に、被処理流体を同陰極の凹凸の山の稜線と直角方
向に流すことを特徴とする脱硝・脱硫装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12994888U JPH0611073Y2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 脱硝・脱硫装置 |
| DE8989113902T DE68906508T2 (de) | 1988-10-05 | 1989-07-27 | Abgasbehandlungsapparat. |
| AT89113902T ATE89187T1 (de) | 1988-10-05 | 1989-07-27 | Abgasbehandlungsapparat. |
| EP89113902A EP0366876B1 (en) | 1988-10-05 | 1989-07-27 | Exhaust gas treating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12994888U JPH0611073Y2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 脱硝・脱硫装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02125726U JPH02125726U (ja) | 1990-10-17 |
| JPH0611073Y2 true JPH0611073Y2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=31677545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12994888U Expired - Lifetime JPH0611073Y2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 脱硝・脱硫装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611073Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP12994888U patent/JPH0611073Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02125726U (ja) | 1990-10-17 |
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