JPH0857258A - 固体還元剤を用いた脱硝装置 - Google Patents
固体還元剤を用いた脱硝装置Info
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- JPH0857258A JPH0857258A JP6199551A JP19955194A JPH0857258A JP H0857258 A JPH0857258 A JP H0857258A JP 6199551 A JP6199551 A JP 6199551A JP 19955194 A JP19955194 A JP 19955194A JP H0857258 A JPH0857258 A JP H0857258A
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Landscapes
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 脱硝反応の還元剤として液化ＮＨ3に比べ取
り扱いが容易な固体還元剤を用い、煙道へのスケールの
付着をなくし、液化ＮＨ3法と同様な脱硝反応を行うこ
とが可能な脱硝装置を提供すること。 【構成】 還元剤として取り扱いが容易な、常温常圧で
固体である含窒素化合物（例えば尿素ｄなど）を用い、
当該還元剤の水溶液ａを分解触媒を有する加水分解反応
器４に導き、８０〜１００℃、好ましくは、８０〜９０
℃の温度条件下で加水分解させた後、当該加水分解反応
器４もしくはその直後に設けられた気液分離容器７を経
て得られた気体ｂを排ガス煙道１１中に注入し、脱硝触
媒１２と接触させ、脱硝反応を行う。
り扱いが容易な固体還元剤を用い、煙道へのスケールの
付着をなくし、液化ＮＨ3法と同様な脱硝反応を行うこ
とが可能な脱硝装置を提供すること。 【構成】 還元剤として取り扱いが容易な、常温常圧で
固体である含窒素化合物（例えば尿素ｄなど）を用い、
当該還元剤の水溶液ａを分解触媒を有する加水分解反応
器４に導き、８０〜１００℃、好ましくは、８０〜９０
℃の温度条件下で加水分解させた後、当該加水分解反応
器４もしくはその直後に設けられた気液分離容器７を経
て得られた気体ｂを排ガス煙道１１中に注入し、脱硝触
媒１２と接触させ、脱硝反応を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、選択的接触還元法によ
る脱硝技術に係わり、取り扱いが容易な固体還元剤を用
いて好適に脱硝反応を行わせる脱硝装置に関する。
る脱硝技術に係わり、取り扱いが容易な固体還元剤を用
いて好適に脱硝反応を行わせる脱硝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭・石油またはガスなどの化石燃料を
使用したボイラまたは内燃機関から排出される排ガス中
には有害な窒素酸化物が含まれており、大気汚染の主因
の一つとなっている。これらの窒素酸化物の発生源の
内、大容量の排ガスを大気中に放出する大型の事業用ボ
イラについては、国および地域の窒素酸化物の排出規制
の強化により、その排出量の低減が強いられ、燃焼技術
の適用および／または液化アンモニアを還元剤として用
いる選択的接触還元法による脱硝装置が使用されてい
る。一方、これまでは脱硝装置の設置が稀であった小型
発電設備においても、排出規制の強化などにより大型プ
ラントと同様に脱硝装置の設置が必要となってきてい
る。従来の脱硝装置において還元剤として使用されるＮ
Ｈ3は、高圧ガス容器から供給されるため、高圧ガス取
締法の適用を受け、輸送および貯蔵に際して十分な注意
が必要であり、また、ＮＨ3のリークなどによる二次公
害の危険性があった。
使用したボイラまたは内燃機関から排出される排ガス中
には有害な窒素酸化物が含まれており、大気汚染の主因
の一つとなっている。これらの窒素酸化物の発生源の
内、大容量の排ガスを大気中に放出する大型の事業用ボ
イラについては、国および地域の窒素酸化物の排出規制
の強化により、その排出量の低減が強いられ、燃焼技術
の適用および／または液化アンモニアを還元剤として用
いる選択的接触還元法による脱硝装置が使用されてい
る。一方、これまでは脱硝装置の設置が稀であった小型
発電設備においても、排出規制の強化などにより大型プ
ラントと同様に脱硝装置の設置が必要となってきてい
る。従来の脱硝装置において還元剤として使用されるＮ
Ｈ3は、高圧ガス容器から供給されるため、高圧ガス取
締法の適用を受け、輸送および貯蔵に際して十分な注意
が必要であり、また、ＮＨ3のリークなどによる二次公
害の危険性があった。
【０００３】近年では、上記の液化ＮＨ3の使用に替え
て取り扱いが容易な還元剤の水溶液（安水および尿素な
ど含窒素化合物の水溶液）を電気ヒータまたは排ガスな
どの熱を利用して蒸発させる方法、または触媒の加水分
解反応を利用する方法などが提案されている。ここで安
水を使用した場合には工業用として市販されている安水
が高々３０ｗｔ％程度の濃度であることから特に輸送コ
ストに関して不経済であり、かつ貯蔵においても大型の
タンクが必要となり十分な設置スペースが必要であっ
た。これに比べ尿素などの含窒素化合物の水溶液を使用
する場合には、サイトにて必要に応じて水溶液を調製で
きるため、経済的に優れており、これらの還元剤を有効
に利用する方法の開発が期待されている。尿素水溶液
は、８０℃以上の温度で加水分解反応が起こり、さらに
適当な分解触媒の存在下では反応が促進されていること
は公知である。特に触媒を使用した場合には比較的低温
（８０〜３５０℃）で反応が進行するため、有利な方法
とされている。
て取り扱いが容易な還元剤の水溶液（安水および尿素な
ど含窒素化合物の水溶液）を電気ヒータまたは排ガスな
どの熱を利用して蒸発させる方法、または触媒の加水分
解反応を利用する方法などが提案されている。ここで安
水を使用した場合には工業用として市販されている安水
が高々３０ｗｔ％程度の濃度であることから特に輸送コ
ストに関して不経済であり、かつ貯蔵においても大型の
タンクが必要となり十分な設置スペースが必要であっ
た。これに比べ尿素などの含窒素化合物の水溶液を使用
する場合には、サイトにて必要に応じて水溶液を調製で
きるため、経済的に優れており、これらの還元剤を有効
に利用する方法の開発が期待されている。尿素水溶液
は、８０℃以上の温度で加水分解反応が起こり、さらに
適当な分解触媒の存在下では反応が促進されていること
は公知である。特に触媒を使用した場合には比較的低温
（８０〜３５０℃）で反応が進行するため、有利な方法
とされている。
【０００４】図３に従来の尿素を用いる脱硝プロセスを
示す。尿素ｄの水溶液ａは、貯蔵タンク１からポンプ２
により送液され、触媒３を充填した加水分解反応器４に
導かれる。この加水分解反応器４には当該反応器４内部
の尿素ｄを８０〜１００℃に加熱するためのヒータ５が
設けられている。加水分解された気体ｂを含む水溶液ｃ
は、そのままライン８を通り注入ノズル９を経て排ガス
発生源１０から排出される被処理ガスである排ガスの煙
道１１に注入され、ＮＯxとＮＨ3を反応させＮＯxを無
害化する脱硝触媒１２上で脱硝反応の還元剤として使用
される。しかしながら、図３に示す脱硝技術におけるこ
れらの固体還元剤（尿素ｄ）水溶液の加水分解法につい
ては、未分解化合物を含む水溶液ｃが加水分解反応器４
から当該水溶液ｃ（または気体ｂ）の搬送手段を経て注
入ノズル９から被処理ガス中に注入されるため、搬送手
段もしくは被処理ガス煙道１１中に重合化合物を形成す
るおそれがあった。さらに１００％分解反応が進行した
としても、多量の水分が含まれているため、多量の熱量
を与えてもなお十分な気化が難しく、煙道１１中にドレ
ンが形成されたり、後流に位置する脱硝触媒１２に悪影
響を与えるなどの問題点があった。
示す。尿素ｄの水溶液ａは、貯蔵タンク１からポンプ２
により送液され、触媒３を充填した加水分解反応器４に
導かれる。この加水分解反応器４には当該反応器４内部
の尿素ｄを８０〜１００℃に加熱するためのヒータ５が
設けられている。加水分解された気体ｂを含む水溶液ｃ
は、そのままライン８を通り注入ノズル９を経て排ガス
発生源１０から排出される被処理ガスである排ガスの煙
道１１に注入され、ＮＯxとＮＨ3を反応させＮＯxを無
害化する脱硝触媒１２上で脱硝反応の還元剤として使用
される。しかしながら、図３に示す脱硝技術におけるこ
れらの固体還元剤（尿素ｄ）水溶液の加水分解法につい
ては、未分解化合物を含む水溶液ｃが加水分解反応器４
から当該水溶液ｃ（または気体ｂ）の搬送手段を経て注
入ノズル９から被処理ガス中に注入されるため、搬送手
段もしくは被処理ガス煙道１１中に重合化合物を形成す
るおそれがあった。さらに１００％分解反応が進行した
としても、多量の水分が含まれているため、多量の熱量
を与えてもなお十分な気化が難しく、煙道１１中にドレ
ンが形成されたり、後流に位置する脱硝触媒１２に悪影
響を与えるなどの問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記固体還元剤水溶液
の加水分解反応を利用する従来の脱硝技術は、未分解化
合物による固形物の煙道への付着または、完全気化の点
について十分な配慮がされておらず、液化ＮＨ3を使用
した脱硝技術と比べた場合、長期安定運転という点で問
題があった。本発明の目的は、脱硝反応の還元剤として
液化ＮＨ3に比べ取り扱いが容易な固体還元剤を用い、
煙道へのスケールの付着をなくし、液化ＮＨ3法と同様
な脱硝反応を行うことが可能な脱硝装置を提供すること
である。
の加水分解反応を利用する従来の脱硝技術は、未分解化
合物による固形物の煙道への付着または、完全気化の点
について十分な配慮がされておらず、液化ＮＨ3を使用
した脱硝技術と比べた場合、長期安定運転という点で問
題があった。本発明の目的は、脱硝反応の還元剤として
液化ＮＨ3に比べ取り扱いが容易な固体還元剤を用い、
煙道へのスケールの付着をなくし、液化ＮＨ3法と同様
な脱硝反応を行うことが可能な脱硝装置を提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
の構成によって達成される。すなわち、窒素酸化物を含
有する被処理ガス中に、常温常圧で固体である含窒素化
合物からなる還元剤を注入し、次いで遷移金属を含む触
媒と接触させて脱硝反応を行う固体還元剤を用いた脱硝
装置において、固体還元剤と水とを混合して還元剤を加
水分解する加水分解反応器と、加水分解された還元剤水
溶液を加熱する手段と、得られたガス状の還元剤を前記
被処理ガス中に注入するノズルを設けた固体還元剤を用
いた脱硝装置である。本発明の固体還元剤を用いた脱硝
装置において、還元剤水溶液を加熱する手段は気液分離
機能を備えることができる。加水分解された還元剤水溶
液を加熱する手段として被処理ガスを用いても良い。
の構成によって達成される。すなわち、窒素酸化物を含
有する被処理ガス中に、常温常圧で固体である含窒素化
合物からなる還元剤を注入し、次いで遷移金属を含む触
媒と接触させて脱硝反応を行う固体還元剤を用いた脱硝
装置において、固体還元剤と水とを混合して還元剤を加
水分解する加水分解反応器と、加水分解された還元剤水
溶液を加熱する手段と、得られたガス状の還元剤を前記
被処理ガス中に注入するノズルを設けた固体還元剤を用
いた脱硝装置である。本発明の固体還元剤を用いた脱硝
装置において、還元剤水溶液を加熱する手段は気液分離
機能を備えることができる。加水分解された還元剤水溶
液を加熱する手段として被処理ガスを用いても良い。
【０００７】
【作用】上記本発明の固体還元剤を用いる脱硝装置の作
用を尿素を例にとって説明する。貯蔵タンクから供給さ
れる尿素の水溶液を加水分解反応器中に導き、８０〜１
００℃の低温度域で触媒層を通過させ、固−液接触加水
分解反応を進行させることにより当該水溶液の一部を加
水分解してＮＨ3水を得る。ここでＮＨ3水の水に対する
溶解度は、図４に示すように液温の上昇と共に減少し、
１００℃ではほぼゼロになる。そのため、上記尿素の加
水分解反応で得られた水溶液（ＮＨ3水含む）を加熱ヒ
ータまたは排ガスなどの熱を利用した加熱型気液分離容
器内に導き、９０〜１００℃に加熱するだけで、当該水
溶液中の溶存ＮＨ3をガス状として取り出すことができ
る。得られたＮＨ3ガスは搬送手段を経てノズルから煙
道中に注入される。
用を尿素を例にとって説明する。貯蔵タンクから供給さ
れる尿素の水溶液を加水分解反応器中に導き、８０〜１
００℃の低温度域で触媒層を通過させ、固−液接触加水
分解反応を進行させることにより当該水溶液の一部を加
水分解してＮＨ3水を得る。ここでＮＨ3水の水に対する
溶解度は、図４に示すように液温の上昇と共に減少し、
１００℃ではほぼゼロになる。そのため、上記尿素の加
水分解反応で得られた水溶液（ＮＨ3水含む）を加熱ヒ
ータまたは排ガスなどの熱を利用した加熱型気液分離容
器内に導き、９０〜１００℃に加熱するだけで、当該水
溶液中の溶存ＮＨ3をガス状として取り出すことができ
る。得られたＮＨ3ガスは搬送手段を経てノズルから煙
道中に注入される。
【０００８】この方法によれば、ノズルから注入される
還元剤は、従来技術で使用されているＮＨ3ガスと同一
であり、多量の水分を含まないので煙道内で気化・蒸発
させる場合と比べて少量の熱量、即ち加水分解触媒を使
用することにより、ＮＨ3水が形成されるため、ＮＨ3の
溶解度特性からわずか１００℃まで上昇させるのに必要
な熱量で十分であり、水の蒸発潜熱が不要である。その
ため、煙道内での完全気化・蒸発を考慮する必要がな
く、未分解化合物の煙道内への付着および後流に設置さ
れる脱硝触媒に悪影響を及ぼすおそれもない。一方、還
元剤水溶液加熱手段から排出される温水は、例えば再び
尿素水溶液の貯蔵タンクに戻され、尿素水溶液の調製に
利用される。したがって、水溶液調製用の水は最小限に
抑えることが可能となる。さらに、温水がタンクに戻さ
れるため、タンク内の溶液の温度が上昇し、溶質である
尿素の溶解度が高くなり（図５参照）、高濃度の尿素水
溶液を調製できることになり、より経済性に優れた装置
となる。
還元剤は、従来技術で使用されているＮＨ3ガスと同一
であり、多量の水分を含まないので煙道内で気化・蒸発
させる場合と比べて少量の熱量、即ち加水分解触媒を使
用することにより、ＮＨ3水が形成されるため、ＮＨ3の
溶解度特性からわずか１００℃まで上昇させるのに必要
な熱量で十分であり、水の蒸発潜熱が不要である。その
ため、煙道内での完全気化・蒸発を考慮する必要がな
く、未分解化合物の煙道内への付着および後流に設置さ
れる脱硝触媒に悪影響を及ぼすおそれもない。一方、還
元剤水溶液加熱手段から排出される温水は、例えば再び
尿素水溶液の貯蔵タンクに戻され、尿素水溶液の調製に
利用される。したがって、水溶液調製用の水は最小限に
抑えることが可能となる。さらに、温水がタンクに戻さ
れるため、タンク内の溶液の温度が上昇し、溶質である
尿素の溶解度が高くなり（図５参照）、高濃度の尿素水
溶液を調製できることになり、より経済性に優れた装置
となる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。 実施例１ 図１は、本発明に基づく固体還元剤を用いた脱硝プロセ
スの一例を示す。固体還元剤である尿素ｄの水溶液ａ
は、貯蔵タンク１からポンプ２により送液され、加水分
解触媒３（アルカリ金属、アルカリ土類金属もしくは希
土類元素の中の一種以上の炭酸塩および／または水酸化
物もしくは鉱酸のアンモニウム塩）を充填した加水分解
反応器４に導かれる。この加水分解反応器４には当該反
応器４内部の尿素ｄを８０〜１００℃に加熱するための
ヒータ５が設けられている。加水分解された水溶液はヒ
ータ６を内蔵した加熱型気液分離容器７により気体ｂと
液体ｃに分離され、得られた気体ｂは供給ライン８を経
て注入ノズル９を経て排ガス発生源１０から排出される
排ガスの煙道１１に注入され、ＮＯxとＮＨ3を反応させ
ＮＯxを無害化する脱硝触媒１２上で脱硝反応の還元剤
として使用される。一方、気液分離容器７から排出され
た水（または水溶液）ｃは送液配管１３により、尿素ｄ
の水溶液の貯蔵タンク１に戻され、尿素水調製用に使用
される。
る。 実施例１ 図１は、本発明に基づく固体還元剤を用いた脱硝プロセ
スの一例を示す。固体還元剤である尿素ｄの水溶液ａ
は、貯蔵タンク１からポンプ２により送液され、加水分
解触媒３（アルカリ金属、アルカリ土類金属もしくは希
土類元素の中の一種以上の炭酸塩および／または水酸化
物もしくは鉱酸のアンモニウム塩）を充填した加水分解
反応器４に導かれる。この加水分解反応器４には当該反
応器４内部の尿素ｄを８０〜１００℃に加熱するための
ヒータ５が設けられている。加水分解された水溶液はヒ
ータ６を内蔵した加熱型気液分離容器７により気体ｂと
液体ｃに分離され、得られた気体ｂは供給ライン８を経
て注入ノズル９を経て排ガス発生源１０から排出される
排ガスの煙道１１に注入され、ＮＯxとＮＨ3を反応させ
ＮＯxを無害化する脱硝触媒１２上で脱硝反応の還元剤
として使用される。一方、気液分離容器７から排出され
た水（または水溶液）ｃは送液配管１３により、尿素ｄ
の水溶液の貯蔵タンク１に戻され、尿素水調製用に使用
される。
【００１０】実施例２ 図２には、本発明に基づく固体還元剤（尿素ｄ）を用い
た脱硝プロセスの他の一例を示す。尿素ｄの水溶液ａ
は、貯蔵タンク１からポンプ２により送液され、触媒３
を充填した加水分解反応器４に導かれる。本実施例は加
水分解反応器４が排ガス発生源１０から排出される排ガ
スの煙道１１内にあることが特徴であり、実施例１のよ
うにヒータ５等の触媒反応の加熱源を新たに設置する必
要がない。また、加水分解された水溶液は煙道１１内の
排ガスの熱で加熱されている加熱型気液分離容器７によ
り容易に気体ｂと液体ｃに分離される。得られた気体ｂ
は供給ライン８から注入ノズル９を経て煙道１１内の排
ガスに注入され、ＮＯxとＮＨ3を反応させＮＯxを無害
化する脱硝触媒１２上で脱硝反応の還元剤として使用さ
れる。また、気液分離容器７から排出された水（または
水溶液）ｃは送液配管１３により、尿素ｄの水溶液の貯
蔵タンク１に戻され、尿素水調製用に使用される。
た脱硝プロセスの他の一例を示す。尿素ｄの水溶液ａ
は、貯蔵タンク１からポンプ２により送液され、触媒３
を充填した加水分解反応器４に導かれる。本実施例は加
水分解反応器４が排ガス発生源１０から排出される排ガ
スの煙道１１内にあることが特徴であり、実施例１のよ
うにヒータ５等の触媒反応の加熱源を新たに設置する必
要がない。また、加水分解された水溶液は煙道１１内の
排ガスの熱で加熱されている加熱型気液分離容器７によ
り容易に気体ｂと液体ｃに分離される。得られた気体ｂ
は供給ライン８から注入ノズル９を経て煙道１１内の排
ガスに注入され、ＮＯxとＮＨ3を反応させＮＯxを無害
化する脱硝触媒１２上で脱硝反応の還元剤として使用さ
れる。また、気液分離容器７から排出された水（または
水溶液）ｃは送液配管１３により、尿素ｄの水溶液の貯
蔵タンク１に戻され、尿素水調製用に使用される。
【００１１】
【発明の効果】本発明により、以下の効果が得られる。 １）固体還元剤の気化・分解の過程で生ずる重合化合物
の煙道内への付着を防止できる。 ２）従来の液化ＮＨ3法と同等に取り扱うことができ、
ドレン対策を講ずる必要がなく、さらに、脱硝触媒への
悪影響がない。 ３）一定濃度の水溶液を使用するため、ボイラ、ガスタ
ービンまたはディーゼル内燃機関などの排ガス発生源の
負荷に応じてポンプの流量を変化させることにより制御
できる。 ４）完全気化・蒸発を考慮した水溶液の煙道への直接噴
霧に比べ水の蒸発潜熱を必要としないため、経済的であ
る。
の煙道内への付着を防止できる。 ２）従来の液化ＮＨ3法と同等に取り扱うことができ、
ドレン対策を講ずる必要がなく、さらに、脱硝触媒への
悪影響がない。 ３）一定濃度の水溶液を使用するため、ボイラ、ガスタ
ービンまたはディーゼル内燃機関などの排ガス発生源の
負荷に応じてポンプの流量を変化させることにより制御
できる。 ４）完全気化・蒸発を考慮した水溶液の煙道への直接噴
霧に比べ水の蒸発潜熱を必要としないため、経済的であ
る。
【図１】 本発明の実施例１の固体還元剤を用いた脱硝
プロセスを示す図である。
プロセスを示す図である。
【図２】 本発明の実施例２の固体還元剤を用いた脱硝
プロセスを示す図である。
プロセスを示す図である。
【図３】 固体還元剤を用いた従来の脱硝装置の構造図
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 ＮＨ3の水に対する溶解度を示す図である。
【図５】 尿素の水に対する溶解度を示す図である。
１…貯蔵タンク、２…ポンプ、３…触媒、４…加水分解
反応器、５、６…ヒータ、７…加熱型気液分離容器、９
…注入ノズル、１０…排ガス発生源、１１…排ガス煙
道、１２…脱硝触媒 ａ…固体還元剤（尿素）水溶液、ｂ…気体、ｃ…液体、
ｄ…固体還元剤（尿素）
反応器、５、６…ヒータ、７…加熱型気液分離容器、９
…注入ノズル、１０…排ガス発生源、１１…排ガス煙
道、１２…脱硝触媒 ａ…固体還元剤（尿素）水溶液、ｂ…気体、ｃ…液体、
ｄ…固体還元剤（尿素）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 喜通 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 (3)
- 【請求項１】 窒素酸化物を含有する被処理ガス中に、
常温常圧で固体である含窒素化合物からなる還元剤を注
入し、次いで遷移金属を含む触媒と接触させて脱硝反応
を行う固体還元剤を用いた脱硝装置において、 固体還元剤と水とを混合して還元剤を加水分解する加水
分解反応器と、加水分解された還元剤水溶液を加熱する
手段と、得られたガス状の還元剤を前記被処理ガス中に
注入するノズルを設けたことを特徴とする固体還元剤を
用いた脱硝装置。 - 【請求項２】 還元剤水溶液を加熱する手段は気液分離
機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の固体
還元剤を用いた脱硝装置。 - 【請求項３】 加水分解された還元剤水溶液を加熱する
手段が被処理ガスであることを特徴とする請求項１記載
の固体還元剤を用いた脱硝装置。
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|---|---|---|---|
| JP19955194A JP3638638B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 固体還元剤を用いた脱硝装置 |
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| JP19955194A JP3638638B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 固体還元剤を用いた脱硝装置 |
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| JPH0857258A true JPH0857258A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3638638B2 JP3638638B2 (ja) | 2005-04-13 |
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| JP19955194A Expired - Fee Related JP3638638B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 固体還元剤を用いた脱硝装置 |
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- 1994-08-24 JP JP19955194A patent/JP3638638B2/ja not_active Expired - Fee Related
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