JPH0729028B2 - 脱硝処理方法 - Google Patents

脱硝処理方法

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JPH0729028B2
JPH0729028B2 JP61259838A JP25983886A JPH0729028B2 JP H0729028 B2 JPH0729028 B2 JP H0729028B2 JP 61259838 A JP61259838 A JP 61259838A JP 25983886 A JP25983886 A JP 25983886A JP H0729028 B2 JPH0729028 B2 JP H0729028B2
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ash
boiler
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正人 向井
博 黒田
輝雄 久村
富久 石川
勇人 森田
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バブコツク日立株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は脱硝処理方法に係り、特に燃料中に触媒の被毒
成分である重金属元素を含む排ガスの処理を行なうのに
好適な脱硝処理方法に関する。
(従来の技術) 第6図は、従来技術による最も一般的な排煙脱硝装置を
組み込んだボイラプラントの主要排ガス系統図を示す。
例えば排ガス発生装置(以下、ボイラで代表する)1よ
り排出された排ガス中の窒素酸化物(以下、NOxと称
す)を処理するため、ボイラ1の排ガス煙道18にアンモ
ニア15を還元剤としNOxとNH3の反応を促進するための触
媒を内蔵した脱硝装置(脱硝反応器)2が設けられてい
る。本脱硝装置2は一般的に300〜400℃程度の温度域で
最も効率よく脱硝が行なわれるため、ボイラの節炭器24
とエアヒータ3の間に設けられている。一方、ボイラか
らの排ガスは、エアヒータ3を経て、除塵装置(例えば
電気集塵装置等)4にて除塵された後、脱硫装置5を経
て煙突6から大気へ放出される。他方、排ガス中に含ま
れる灰分は、ボイラ1の火炉25で約15%程度の灰分が火
炉25の炉底からクリンカとして排出され、残り84%が集
塵装置4で除塵される。ボイラ1で燃焼される燃料(石
炭)の種類によっては燃焼しにくいものもあり、例えば
集塵装置4で集塵された灰中に多量の未燃分を含む場合
がある。例えば、ボイラ1に供給される燃料分の約5〜
10%もの量が未燃分として含まれる場合もある。したが
ってこの未燃分を第6図に示すように灰排出ライン20か
らそのまま廃棄したのではボイラ1の燃焼効率は低くな
り、ボイラ効率の低下を招くこととなり熱収支上問題が
あった。なお、この場合の一例では灰のマスバランス
は、燃料供給ライン10を100とした場合、ボイラ1の出
口で85、ボイラの灰排出ライン20で15、集塵装置4の捕
集灰で84、脱硫装置5の入口ラインで1となる。
そこで第7図に示すごとく、集塵装置4にて除塵した灰
を再びボイラ1へ灰リサイクルライン19を用いてリサイ
クルし、ボイラ1で再燃焼させることにより、未燃分を
少なくし、燃焼効率を高めるシステムを採用している例
があるが、この場合の灰のマスバランスは、一例では燃
料供給ライン10を100とした場合、ボイラ1の出口で6
5、集塵装置4の灰リサイクルライン19で63、ボイラ1
の灰排出ライン12で98、脱硫装置5の入口ラインで2と
なる。したがって灰のマスバランス上からはボイラ1の
火炉25にて分離除去された灰が灰排出ライン12を経て系
外へ排出されているため、脱硝装置2の部分においては
第6図の場合と大差がない。
しかし、ボイラ1にて燃焼される燃料中に含まれる微量
の重金属元素の中には、ボイラ1の火炉25における高温
ガスの雰囲気ではガス化しているものがあり、その後脱
硝装置2、エアヒータ3を経る内に、低温度域で凝縮固
化し、灰中に入り、集塵装置4で灰とともに除去される
ものがある。したがって、灰中に前記微量の重金属元素
を含んだ灰を再びボイラ1に供給して再度燃焼させるこ
とから、重金属元素は前記灰リサイクルライン19による
循環によって濃縮されることとなる。一例として前記重
金属元素の含有量を灰をリサイクルしない場合(第6図
の場合)、排ガス煙道18において排ガス中に重金属元素
が30ppm含まれているとすると、第7図の場合、ボイラ
系外から供給される量と集塵装置から系外へ排出される
バランスから循環ライン中においては理論上50倍に濃縮
されることとなり、排ガス中の重金属元素が実に1500pp
mという高濃度まで濃縮されることとなる。
前記微量重金属元素としては、第8図に示したボイラプ
ラントの各部のガス温度とその重金属元素の気化温度の
関係から、As、Cd、Cu、Pb、Sb、Se、Tl、Znが考えられ
る。
第9図は、前記第6図に示した、灰をリサイクルしてい
ないAプラントと、第7図に示した灰リサイクルを行な
うBプラントにそれぞれに脱硝装置2を設けた場合の脱
硝性能の低下状況を示したものである。Aプラントの場
合、初期運転開始直後、若干の脱硝性能の低下が見られ
るものの、その後は安定した脱硝運動を行なっている。
一方、Bプラントの場合には運動初期で大きく脱硝性能
の低下があり、その後も運動時間の経過とともに触媒活
性が大きく低下している。
A、Bプラントの系統上の相違点は、灰のリサイクルの
有無であり、前記微量重金属元素の濃縮作用による触媒
の被毒が直接の原因となっていることがわかる。
したがってこのような微量の重金属元素の問題に対して
は、第10図に示すごとく脱硝装置2を脱硫装置5の後流
に設置した、いわゆるアフターDeSOx型の脱硝装置2を
採用することが検討されている。しかしながら脱硫装置
5の出口の処理ガス温度が脱硝を行なうには低いため
(通常DeSOx出口ガス温度は150℃程度)、ガス加熱炉22
等を設けて排ガスを燃料供給ライン23からの燃料によっ
て脱硝に適した温度(約300〜400℃)まで昇温する等の
対策を行なう必要がある。このため、ガス加熱炉22に供
給される燃料費および熱回収装置であるガス−ガスヒー
タ21等の設備費用がかさみ、建設費、運転費ともにコス
ト高になる問題があった。
また、第12図のように、捕集灰の一部をライン14を介し
て系外に抜き出し、重金属成分の濃縮度を下げる方法
(部分リサイクル法)も検討されている。つまり第2図
のAに示すように、灰のリサイクル率 が低くなれば重金属成分の濃縮割合も下がり、触媒被毒
は緩和されるが、灰のリサイクル率を下げるということ
は未燃分を多く含む灰を多く捨てることであり、ボイラ
1の熱効率の低下につながる。しかしこの点の妥協をす
れば簡単なシステムで触媒被毒を低減できるメリットは
得られる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述のように第6図に示した一般的なフローを採用した
場合、ボイラ1の燃焼効率が低いとき、これが原因でボ
イラの熱効率が低下するという問題がある。さらに第7
図に示した未燃分を含む燃焼灰をリサイクルした方式を
採用した場合、第6図のものと比べてボイラの熱効率の
向上は図れるものの、触媒被毒成分の濃縮作用により脱
硝触媒が被毒されるという問題があった。
これらに対する対策として第7図に示すように脱硝装置
2を脱硫装置5の後流に設ける、いわゆるアフターDeSO
x方式が検討されているが、本方式を採用すれば建設
費、運転費が高くなり、コストが高くなる問題があっ
た。またある程度の熱効率を犠牲にし、第12図に示すよ
うに捕集灰の一部を系外に抜く方法(部分リサイクル
法)もあるが、触媒被毒は低減はされるものの、未燃分
を含む灰が系外に排出されるので、依然として熱効率の
低下の問題が残る。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、脱硝装
置を最も経済的なボイラ出口に設け、熱効率を大幅に低
下させることなく、部分リサイクル法において触媒被毒
を最小限に抑えた脱硝処理方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的は、触媒被毒成分である、排ガス中に含まれた
微量の重金属元素が凝縮された灰を分級し、粒径の大き
な灰だけを排ガス発生装置へリサイクルし、粒径の小さ
な灰は系外へ排出することにより達成される。すなわ
ち、本発明は排ガス発生装置から排出された燃焼排ガス
を脱硝処理後、後流の集塵装置で集塵処理し、一部の灰
を排ガス発生装置に戻して再燃焼処理する脱硝処理方法
において、前記集塵装置またはその後流に設けられた分
級器により回収灰を大粒子と小粒子に分級し、大粒径の
灰のみを前記排ガス発生装置に戻すことを特徴とする。
(作用) 灰を分級して粒径の大きなものを排ガス発生装置へ戻す
場合、リサイクルの割合により捕集灰中の重金属成分の
濃度は第2図Bのようになる。つまり、捕集灰を全量リ
サイクルすると、重金属成分の濃縮度が非常に高くなる
が、灰の一部を第12図のように、系外に排出することに
より、濃縮度を下げることができる。
ここで本発明者らは、捕集灰中に含まれる重金属成分の
割合は粒径が小さいほど多くなる傾向にあることを見出
した。すなわち、灰中の重金属成分は、第13図に示すよ
うに灰の粒径の小さなものには、粒径の大きなものに比
べ、相対的に多くの重金属成分が含まれるため、灰を分
級し、さらに粒径の小さなものだけを系外に排出するこ
とにより、灰自体の系外への排出量が分級しない場合と
同量でも、多くの重金属成分を系外に排出することがで
きることを見出した。これにより重金属成分のリサイク
ル率を低くすることも可能になる。換言すれば、灰を分
給し、粒径の小さなものだけを系外に排出することによ
り、分級しない場合に比べ、重金属成分の濃縮度を下げ
ることができ、重金属成分による触媒の被毒作用を緩和
することができる。なお、捕集灰中の重金属成分の割合
が粒径が小さいもの程多くなる理由は、粒径の小さいも
のの方が重量あたりの表面積が大きいので、重金属成分
が付着しやすいためと思われる。
(実施例) 第1図は、本発明の一実施例を示す脱硝処理方法の系統
図である。ボイラ1での燃焼により生じた排ガスは、脱
硝装置2にて脱硝された後、エアヒータ3にて熱回収さ
れる。その後、排ガス中の灰は、サイクロンセパレータ
7にて粒径の大きなものが分離された後、ライン13を介
してボイラ1に戻され、その中の未燃分が再燃焼され
る。サイクロンセパレータ7を出た排ガスは、バグフィ
ルタ8にて、さらに粒径の小さなものが除かれる。除塵
された排ガスは、必要に応じて設置された脱硫装置5で
も除塵される。バグフィルタ8にて捕集された灰は、ラ
イン14を介して系外に排出され、埋立等により処理され
る。
第2図に、ライン13からの灰のリサイクル率と重金属成
分の濃縮割合を示したが、本発明の場合A(灰を分級
し、粒径の大きいもののみをリサイクル)の方が分級し
ない場合Bよりも重金属の濃縮割合が低下していること
が明らかである。
第2図のBは、サイクロンセパレータ7を設けず、集塵
装置としてバグフィルタ8のみを設け、その捕集灰の一
部をバイラ1に戻す場合(分級しない場合)を示してい
るが、サイクロンセパレータ7を設置した場合は、設置
しない場合に比べ、同じ量の捕集灰をボイラ1に戻して
も、重金属成分の濃縮割合は小さくなり、触媒の被毒が
緩和される。第3図は、第2図のA、B各場合について
の運転時間と脱硝率の関係を示した図であるが、本発明
の場合Aの方が触媒の被毒が少なく、長時間、脱硝活性
を維持できることが明らかである。なお、粒径の大きな
灰には粒径の小さな灰に比べ、灰中の未燃炭素の割合が
多く、したがって分級した方が、全体的に排出灰の未燃
炭素の量が少なくなるという利点もある。
第4図は、本発明の他の実施例を示すもので、除塵装置
としてガス流れ方向に複数室9A、9Bを有する電気集塵器
9を設け、前流側の室9Aで捕集された粒径の大きい粒子
のみをライン13を介してボイラ1に戻すようにしたもの
である。この実施例によれば、前流側の室9Aでは捕集灰
の粒径は大きく、後流側の室9Bでは粒径が小さいため、
前記と同様にボイラ1の重金属成分の濃縮および脱硝触
媒の被毒を防止することができる。またこの場合、2種
類の除塵装置を設ける必要がなく、プロセスが簡単にな
る利点もある。
第5図は、除塵装置4にて捕集した灰を分級装置11に導
き、粒径の大きな灰のみをボイラ1に戻すようにしたも
ので、第4図と同様な効果が得られる。
なお、灰中の重金属成分の灰の粒径依存割合は、第14図
に示すように、粒径25μm以下で、急激に多くなるた
め、系外に排出する灰は粒径25μm以下の小さなものが
できるだけ多くなるように分級すれば、より効果的であ
る。
また分級しない場合と、分級し、小さな粒径の灰のみ系
外に抜き出す場合の熱効率を比較すると、一般には粒径
の大きな灰の方が未燃分が多く含まれるため、同一量の
灰を系外に抜き出した場合、分級した方が熱効率が良く
なるという効果も得られる。
(発明の効果) 本発明によれば、ボイラのような排ガス発生装置におけ
る触媒被毒成分(重金属成分)の濃縮を防止し、脱硝反
応器の触媒被毒を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第4図および第5図は、それぞれ本発明の脱硝
処理方法の種々の実施例を示す装置系統図、第2図は、
灰のリサイクル率と灰中の重金属成分の濃縮割合との関
係図、第3図および第9図は、脱硝装置の運転時間と脱
硝率との関係図、第6図、第7図、第10図、第11図およ
び第12図は、従来の脱硝方法の種々の例を示す装置系統
図、第8図は、種々の機器におけるガス温度を説明する
図、第13図は、捕集灰の粒径と重金属成分濃度との関係
図である。 1……ボイラ(排ガス発生装置)、2……脱硝装置、3
……エアヒータ、5……脱硫装置、7……サイクロンセ
パレータ、8……バグフィルタ、10……排ガス、13……
大粒子のリサイクルライン、14……小粒子の灰排出ライ
ン、15……アンモニア。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 富久 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 森田 勇人 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排ガス発生装置から排出された燃焼排ガス
    を脱硝処理後、後流の集塵装置で集塵処理し、一部の灰
    を排ガス発生装置に戻して再燃焼処理する脱硝処理方法
    において、前記集塵装置またはその後流に設けられた分
    級器により回収灰を大粒子と小粒子に分級し、大粒径の
    灰のみを前記排ガス発生装置に戻すことを特徴とする脱
    硝処理方法。
JP61259838A 1986-10-31 1986-10-31 脱硝処理方法 Expired - Lifetime JPH0729028B2 (ja)

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DE19873736912 DE3736912C3 (de) 1986-10-31 1987-10-30 Verfahren zur Denitrierung von Verbrennungsabgasen

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