JPH0775717A - 燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方法 - Google Patents

燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方法

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JPH0775717A
JPH0775717A JP5160999A JP16099993A JPH0775717A JP H0775717 A JPH0775717 A JP H0775717A JP 5160999 A JP5160999 A JP 5160999A JP 16099993 A JP16099993 A JP 16099993A JP H0775717 A JPH0775717 A JP H0775717A
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正義 村田
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暁 芹沢
Atsushi Morii
淳 守井
Satoshi Uchida
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減させる方法
に関する。 【構成】 燃焼排ガスをアンモニア還元脱硝装置に通し
て窒素酸化物を除去する方法において、燃焼装置の起動
直後等の排ガスが低温でアンモニア還元脱硝装置が十分
機能しない時期には、処理ガスをバイパスに導き該処理
ガス中のNOをオゾン酸化してNO2 及び/又はN2
5 としたのち吸着処理することにより未反応の窒素酸化
物を除去し、アンモニア還元脱硝装置が十分機能するよ
うになった時点でバイパスを閉じるようにすることを特
徴とする燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方法。 【効果】 ガスタービンやボイラなどの燃焼装置の起動
時などに発生する低温の燃焼排ガス中の窒素酸化物の低
減を容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンあるいはボ
イラ等の燃焼装置から出る燃焼排ガス中の窒素酸化物を
低減させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガスタービンやボイラ等の燃焼装
置から出る燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減させる方法
としてはアンモニアを還元剤として、バナジウムなどの
触媒を用いて窒素酸化物を窒素と水に分解し無公害化す
るアンモニア還元脱硝装置を使用する方法が一般的であ
る。この方法は250〜400℃程度の温度域において
は触媒活性も高く、効率的な脱硝方法で大型装置まで実
用化されており、実績も多い。しかしながら、この方法
の場合200℃以下の低温域では触媒の活性が極めて小
さく実用的な脱硝率は得られない。一方、ガスタービン
やボイラ等の燃焼装置の起動直後には、温度が低くしか
もかなり高い濃度の窒素酸化物を含有する燃焼排ガスが
発生し、アンモニア還元脱硝装置が十分に機能する25
0度以上の温度に達するまでには約30分〜約1時間の
時間を必要とする。
【0003】また、低温度域で高い脱硝率が得られる脱
硝方法としては、アルミナや活性炭などの吸着剤により
窒素酸化物を吸着させて除去する方法がある。しかしな
がらこの方法の場合は、燃焼排ガス中に含まれる窒素酸
化物の主成分であるNOはほとんど吸着されないので、
吸着されやすいNO2 又はN2 5 の形に酸化してやる
必要があり、しかも窒素酸化物の吸着により吸着剤の吸
着能力が低下するため頻繁に吸着剤の再生を行う必要が
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決し、簡易な装置構成で、燃焼装置の起
動直後から定常運転時を通じて効率よい脱硝が可能な、
燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方法を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)燃焼装置から出る燃焼排ガスをアンモニア還元脱
硝装置に通して窒素酸化物を除去する方法において、ア
ンモニア還元脱硝装置から出る処理ガスの流路にオゾン
酸化装置及び窒素酸化物の吸着処理装置が設置されたバ
イパスを設け、燃焼装置の起動直後等のアンモニア還元
脱硝装置が十分機能しない時期には、該脱硝装置から出
る未反応の窒素酸化物を含む処理ガスを前記バイパスに
通し、該処理ガス中のNOをNO2 及び/又はN2 5
に酸化したのち吸着処理することにより未反応の窒素酸
化物を除去し、アンモニア還元脱硝装置が十分機能する
ようになった時点でバイパスを閉じるようにすることを
特徴とする燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方法。 (2)前記方法において、アンモニア還元脱硝装置が十
分機能し、バイパスが閉鎖されている運転時に、吸着処
理装置に高温の脱着ガスを通して吸着材の再生を行い、
脱離した窒素酸化物を含む脱着ガスを、アンモニア還元
脱硝装置に入る前の燃焼排ガス中に投入することを特徴
とする燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方法である。
【0006】図1は本発明の1実施態様を示す概略フロ
ー図である。図1においてガスタービンやボイラ等の燃
焼装置からの排ガスは、燃焼排ガス流路1から供給さ
れ、NH3 添加流路2から還元剤であるNH3 を添加さ
れ、バナジウムなどの脱硝触媒の充填されたアンモニア
還元脱硝装置3に導入される。定常運転時には燃焼排ガ
スは250〜400℃の温度を有しているのでアンモニ
ア還元脱硝装置3で十分に脱硝され、処理ガスは熱交換
器4で熱回収されたのち100℃程度の温度で処理ガス
流路7を経て煙突8へ送られ、大気中へ放出される。
【0007】処理ガス流路7には切り換えバルブ(図示
せず)を介して、オゾン発生装置6及び窒素酸化物の吸
着処理装置5が設置されたバイパス9が設けられてい
る。燃焼装置の起動直後等の排ガス温度が250℃程度
より低い場合には、アンモニア還元脱硝装置3での脱硝
効率が悪く、処理ガス中には多量の未反応の窒素酸化物
が含まれており、そのまま大気中に放出することはでき
ない。そのため、切り換えバルブを操作して処理ガスを
バイパス9に導く。バイパス9へ入った処理ガスは、該
ガス中のNOをオゾン発生装置6から供給されるオゾン
により次式に従って酸化し、吸着処理が可能なNO2
はN2 5 としたのち吸着処理装置5に導びかれ、NO
2 やN2 5 を吸着除去することにより脱硝処理され、
煙突8から大気中に放出される。 NO+O3 →NO2 +O2 (1) 2NO2 +O3 →N2 5 +O2 (2)
【0008】吸着処理装置5に充填する吸着剤の例とし
てはアルミナ系吸着剤、活性炭などの炭素系吸着剤、ゼ
オライト系吸着剤などがあげられる。吸着剤としてγ−
アルミナなどの吸着能力の大きい吸着剤を使用する場合
には前記(1)式までの酸化だけでも80〜90%の脱
硝が可能であるが、吸着能力の低い吸着剤を使用する場
合やさらに高い脱硝率が望まれる場合には(2)まで酸
化する割合を多くすることが必要である。
【0009】オゾンの添加量は前記(1)およぼ(2)
式からわかるとおり、窒素酸化物1モルに対し1〜1.
5モル程度である。また、オゾンは一般に使用されてい
るオゾナイザなどのオゾン発生装置6を取り付けて供給
するようにすればよいが、燃焼排ガス流路内等にプラズ
マ発生部を設け、そこで放電させて生成させたオゾンを
使用することもできる。
【0010】燃焼装置の運転開始から時間が経過し、燃
焼排ガスの温度が250℃程度まで上昇するとアンモニ
ア還元脱硝装置3内の脱硝触媒の活性が十分高くなり、
アンモニア還元脱硝装置3を出た処理ガス中の窒素酸化
物の濃度はそのまま大気中に放出できる程度にまで低下
するので、その時点でバイパス9を閉鎖し、処理済のガ
スは処理ガス流路7を経て煙突8へ送るようにする。通
常、ボイラ等の燃焼装置の起動時の排ガス温度は、常温
近くから上昇を始め、燃焼装置の種類や規模にもよるが
30分から1.5時間程度で250℃付近に上昇する。
バイパス9から処理ガス流路7への切り換えは燃焼排ガ
ス温度がアンモニア還元脱硝装置3が十分機能する25
0℃付近に到達した時点を目安とするが絶対的なもので
はなく、各装置の状況に応じ、燃焼排ガス中の窒素酸化
物の濃度、脱硝触媒の種類、脱硝装置の容量、窒素酸化
物の放出許容濃度などを勘案し、適宜切り換え時期を定
めればよい。
【0011】吸着処理装置5内の、窒素酸化物を吸着し
た吸着剤は、バイパス9が閉鎖されている通常運転期間
中に簡単に再生することができる。すなわち、吸着処理
装置5内に300〜400℃程度の高温の脱着ガスを通
すか、吸着処理装置5内を減圧にするなどの方法により
吸着された窒素酸化物を脱着させることができる。脱着
後の窒素酸化物を含有するガスは主流の燃焼排ガスに比
較して極めて少量であり、別途脱硝装置付の小型焼却炉
などの処理装置を設けて処理してもよいが、脱硝処理前
の燃焼排ガス中に投入する方法が好ましい。また、図1
に破線で示すように、高温の脱着ガスとしてアンモニア
還元脱硝装置から出た高温の処理ガスの一部を高温脱着
ガス流路10を経て吸着処理装置5に供給して吸着した
窒素酸化物の脱着を行い、脱離した窒素酸化物を含む脱
着ガスは、脱着ガス流路11を通して脱硝処理前の燃焼
排ガス中に投入するようにすれば、全てを同一設備内で
処理することができ、最も簡便で実用的である。
【0012】本発明の方法によれば、現在有効な手段が
なくその対策が急がれている、ガスタービンやボイラな
どの燃焼装置の起動時などに発生する低温の燃焼排ガス
中の窒素酸化物の低減を容易に行うことができる。
【0013】
【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 (実施例)図2に示す概略フロー図に従い、本発明で使
用する吸着処理装置の有効性試験を行った。図2(a)
は吸着試験、図2(b)は脱着試験の工程を示す。先ず
図2(a)のフローにより、中央部に吸着剤14(直径
約3mmの粒状活性アルミナ)が充填された石英製の反
応管13(内径24mm)を電気炉22で吸着剤の温度
が100℃となるように加熱ておき、供試ガス導入管1
8からNO 2 :20ppm、CO2 :5%、O2 :18
%、残りN2 に調製した供試ガスを2 N- リットル/分
の流量で供給して吸着処理を行った。吸着剤14の充填
量はSV=5000h-1となるようにした。排出ガスラ
イン15において、化学発光式NOx分析計16を用い
て排出ガス中のNOx(NO2 +NO)含有量を測定し
たところ30分間にわたって2.8ppmを維持してい
た。
【0014】次に図2(b)のフローにより、供試ガス
の導入を止め、吸着剤の温度を350℃に昇温し、脱着
ガス供給ライン17からSV=50h-1となるような量
の空気を60分間導入して脱着処理を行った。このよう
な吸着及び脱着操作を73回繰り返し行ったが、最終試
験まで吸着時の排出ガス中のNO2 含有量は約2.8p
pmを維持しており、良好な脱硝効果を示していた。
【0015】次に供試ガス中のNO2 :20ppmに代
えて、NO:20ppmを添加して同様の吸着試験を行
ったところ、ほとんど吸着されず、排出ガス中のNOx
(NO2 +NO)は20ppmのままであった。これら
の試験結果から、吸着剤を用いた反応管13ではNOを
吸着除去することはできないが、NO2 の形に変化させ
れば効率よく吸着除去することができ、吸着剤も再生し
て繰り返し使用できることがわかる。
【0016】
【発明の効果】本発明の方法によれば、現在有効な手段
がなくその対策が急がれている、ガスタービンやボイラ
などの燃焼装置の起動時などに発生する低温の燃焼排ガ
ス中の窒素酸化物の低減を容易に行うことができる。本
発明の方法は、従来のアンモニア還元脱硝装置を用いた
排ガス処理システムに簡単な設備を付加するだけで実施
が可能であり、その産業上の利用価値は極めて大きいも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施態様を示す概略フロー図。
【図2】実施例で行った吸着処理装置の有効性試験の工
程を示す概略フロー図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 正義 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 芹沢 暁 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)発明者 守井 淳 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)発明者 内田 聡 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社本社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼装置から出る燃焼排ガスをアンモニ
    ア還元脱硝装置に通して窒素酸化物を除去する方法にお
    いて、アンモニア還元脱硝装置から出る処理ガスの流路
    にオゾン酸化装置及び窒素酸化物の吸着処理装置が設置
    されたバイパスを設け、燃焼装置の起動直後等のアンモ
    ニア還元脱硝装置が十分機能しない時期には、該脱硝装
    置から出る未反応の窒素酸化物を含む処理ガスを前記バ
    イパスに通し、該処理ガス中のNOをNO2 及び/又は
    2 5 に酸化したのち吸着処理することにより未反応
    の窒素酸化物を除去し、アンモニア還元脱硝装置が十分
    機能するようになった時点でバイパスを閉じるようにす
    ることを特徴とする燃焼排ガス中の窒素酸化物の低減方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、アンモ
    ニア還元脱硝装置が十分機能し、バイパスが閉鎖されて
    いる運転時に、吸着処理装置に高温の脱着ガスを通して
    吸着材の再生を行い、脱離した窒素酸化物を含む脱着ガ
    スを、アンモニア還元脱硝装置に入る前の燃焼排ガス中
    に投入することを特徴とする燃焼排ガス中の窒素酸化物
    の低減方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6197268B1 (en) * 1999-07-02 2001-03-06 The Boc Group, Inc. Reduction of toxic substances in waste gas emissions
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CN116850765A (zh) * 2023-05-26 2023-10-10 浙江浙能技术研究院有限公司 一种燃气轮机机组启机阶段脱硝吸收剂添加方法

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