JPH09136018A - 脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法 - Google Patents
脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法Info
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- JPH09136018A JPH09136018A JP7296411A JP29641195A JPH09136018A JP H09136018 A JPH09136018 A JP H09136018A JP 7296411 A JP7296411 A JP 7296411A JP 29641195 A JP29641195 A JP 29641195A JP H09136018 A JPH09136018 A JP H09136018A
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 乾式排煙脱硝装置の脱硝触媒充填部のガス温
度の管理方法に関する。 【解決手段】 燃料中に硫黄分を０．５％以上含む燃料
を使用する燃焼設備から排出される排ガス中の窒素酸化
物を乾式排煙脱硝装置にて分解除去するにあたって、該
装置の触媒充填部を排煙脱硝装置の停止時においても硫
酸露点温度以上に保持するようにしてなる脱硝触媒充填
部のガス温度の管理方法。
度の管理方法に関する。 【解決手段】 燃料中に硫黄分を０．５％以上含む燃料
を使用する燃焼設備から排出される排ガス中の窒素酸化
物を乾式排煙脱硝装置にて分解除去するにあたって、該
装置の触媒充填部を排煙脱硝装置の停止時においても硫
酸露点温度以上に保持するようにしてなる脱硝触媒充填
部のガス温度の管理方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は乾式排煙脱硝装置の
脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法に関する。
脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばボイラ用プラントにおいては、乾
式排煙脱硝装置（以下、脱硝装置と略称する）は一般に
ボイラ節炭器出口と空気予熱器との間に設置されるた
め、脱硝装置の温度はボイラ節炭器出口の温度により決
定される。すなわち、通常の運転状態では３００〜４０
０℃程度の運転温度となるが、ボイラの定検等の長期停
止時には常温付近まで温度は低下する。
式排煙脱硝装置（以下、脱硝装置と略称する）は一般に
ボイラ節炭器出口と空気予熱器との間に設置されるた
め、脱硝装置の温度はボイラ節炭器出口の温度により決
定される。すなわち、通常の運転状態では３００〜４０
０℃程度の運転温度となるが、ボイラの定検等の長期停
止時には常温付近まで温度は低下する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、硫黄分が高い燃
料中にはバナジウムが多く含まれている。このバナジウ
ムは燃焼過程でバナジウム酸化物や他の金属成分との反
応生成物となり、一部はボイラの高温伝熱面に付着する
が、さらに後流の脱硝装置まで到達し、触媒に捕捉蓄積
される。一般に、脱硝触媒は酸化チタン、チタン及びシ
リカの複合酸化物を担体とし、バナジウム、タングステ
ン、モリブデン、鉄、銅などの酸化物を活性金属として
押出し成形されたものあるいはこれらの触媒成分を混合
した後、銅板あるいはセラミックスの基材に担持したも
のなどがある。
料中にはバナジウムが多く含まれている。このバナジウ
ムは燃焼過程でバナジウム酸化物や他の金属成分との反
応生成物となり、一部はボイラの高温伝熱面に付着する
が、さらに後流の脱硝装置まで到達し、触媒に捕捉蓄積
される。一般に、脱硝触媒は酸化チタン、チタン及びシ
リカの複合酸化物を担体とし、バナジウム、タングステ
ン、モリブデン、鉄、銅などの酸化物を活性金属として
押出し成形されたものあるいはこれらの触媒成分を混合
した後、銅板あるいはセラミックスの基材に担持したも
のなどがある。
【０００４】触媒にバナジウムが蓄積すると、触媒での
酸化活性が高くなり、排ガス中のＳＯ2 を、２ＳＯ2 ＋
Ｏ2 →２ＳＯ3 の式に従いＳＯ3 に酸化させる割合が増
加する。脱硝装置にてＳＯ3 が増加すると、後流に設置
されている空気予熱器の腐食、閉塞現象が強く現れた
り、電気集塵器入口の煤塵濃度が増加する等のトラブル
の原因となる。
酸化活性が高くなり、排ガス中のＳＯ2 を、２ＳＯ2 ＋
Ｏ2 →２ＳＯ3 の式に従いＳＯ3 に酸化させる割合が増
加する。脱硝装置にてＳＯ3 が増加すると、後流に設置
されている空気予熱器の腐食、閉塞現象が強く現れた
り、電気集塵器入口の煤塵濃度が増加する等のトラブル
の原因となる。
【０００５】この対策として、特開昭５４−１０２９４
号公報、特開昭６０−２０９２５１号公報、さらには特
開昭６０−２０９２５２号公報に、バナジウムの蓄積し
た触媒の再生方法が提案されているが、いずれも高価な
薬品による洗浄操作が必要で、コスト増加、洗浄後の排
液処理等の問題があった。
号公報、特開昭６０−２０９２５１号公報、さらには特
開昭６０−２０９２５２号公報に、バナジウムの蓄積し
た触媒の再生方法が提案されているが、いずれも高価な
薬品による洗浄操作が必要で、コスト増加、洗浄後の排
液処理等の問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記技術水準に
鑑み、バナジウムの比較的高い燃料を使用した排ガスに
脱硝装置を設置する場合、脱硝装置でのＳＯ2 の酸化率
の増加を極力抑制する運転方法、さらに詳しくは脱硝触
媒充填部のガス温度の管理方法を提案するものである。
鑑み、バナジウムの比較的高い燃料を使用した排ガスに
脱硝装置を設置する場合、脱硝装置でのＳＯ2 の酸化率
の増加を極力抑制する運転方法、さらに詳しくは脱硝触
媒充填部のガス温度の管理方法を提案するものである。
【０００７】本発明者らは、ＳＯ2 酸化率の上昇メカニ
ズムを詳細に検討した結果、次のような知見を得た。
ズムを詳細に検討した結果、次のような知見を得た。
【０００８】（１）排ガス中のバナジウムは、まず脱硝
触媒表面に付着する。この状態ではバナジウムは結晶性
の形態で存在するため、たとえ付着したとしてもＳＯ2
酸化率上昇にはほとんど寄与しない。
触媒表面に付着する。この状態ではバナジウムは結晶性
の形態で存在するため、たとえ付着したとしてもＳＯ2
酸化率上昇にはほとんど寄与しない。
【０００９】（２）触媒表面に付着したバナジウムは、
その後触媒内部に浸透し、この時、バナジウムは非晶質
の形態に変化し、その結果、ＳＯ2 の酸化率が急速に増
加する。
その後触媒内部に浸透し、この時、バナジウムは非晶質
の形態に変化し、その結果、ＳＯ2 の酸化率が急速に増
加する。
【００１０】（３）バナジウムの触媒内部への浸透要因
として、水分あるいは硫酸分等の液体成分が介在してい
ることが明らかとなった。すなわち、触媒は極めて液体
成分を吸収しやすいので、触媒表面に一旦付着したバナ
ジウム分が水分あるいは硫酸分等液体成分中に溶解し、
この液体成分が触媒に吸収されるのに伴ないバナジウム
分も触媒内部に浸透し、その結果触媒での非晶質バナジ
ウムが増加して、ＳＯ2酸化率の増加となって現れる。
として、水分あるいは硫酸分等の液体成分が介在してい
ることが明らかとなった。すなわち、触媒は極めて液体
成分を吸収しやすいので、触媒表面に一旦付着したバナ
ジウム分が水分あるいは硫酸分等液体成分中に溶解し、
この液体成分が触媒に吸収されるのに伴ないバナジウム
分も触媒内部に浸透し、その結果触媒での非晶質バナジ
ウムが増加して、ＳＯ2酸化率の増加となって現れる。
【００１１】本発明は上記知見に基づいて完成されたも
のであって、（１）燃料中に硫黄分を０．５％以上含む
燃料を使用する燃焼設備から排出される排ガス中の窒素
酸化物を乾式排煙脱硝装置にて分解除去するにあたっ
て、該装置の触媒充填部を排煙脱硝装置の停止時におい
ても硫酸露点温度以上に保持することを特徴とする脱硝
触媒充填部のガス温度の管理方法及び（２）触媒充填部
の前後部に閉め切り手段を設け、乾式脱硝装置停止時に
は閉め切り手段を閉じ、ヒータ及びファンにて該装置の
内部ガスを触媒充填部に加熱循環させることを特徴とす
る上記（１）記載の脱硝触媒充填部のガス温度の管理方
法である。
のであって、（１）燃料中に硫黄分を０．５％以上含む
燃料を使用する燃焼設備から排出される排ガス中の窒素
酸化物を乾式排煙脱硝装置にて分解除去するにあたっ
て、該装置の触媒充填部を排煙脱硝装置の停止時におい
ても硫酸露点温度以上に保持することを特徴とする脱硝
触媒充填部のガス温度の管理方法及び（２）触媒充填部
の前後部に閉め切り手段を設け、乾式脱硝装置停止時に
は閉め切り手段を閉じ、ヒータ及びファンにて該装置の
内部ガスを触媒充填部に加熱循環させることを特徴とす
る上記（１）記載の脱硝触媒充填部のガス温度の管理方
法である。
【００１２】（作用）触媒充填部の温度を常時、硫酸露
点以上とすることによって液状成分の生成を防止でき、
その結果、バナジウム成分の触媒内部への浸透が防止で
きるので触媒のＳＯ2 酸化率の上昇を防ぐことができ
る。なお、硫黄分が０．５％以下の燃料中のバナジウム
濃度は低く、このような燃料の排ガスの脱硝触媒のＳＯ
2 酸化率の上昇の問題はほとんど発生することはない。
点以上とすることによって液状成分の生成を防止でき、
その結果、バナジウム成分の触媒内部への浸透が防止で
きるので触媒のＳＯ2 酸化率の上昇を防ぐことができ
る。なお、硫黄分が０．５％以下の燃料中のバナジウム
濃度は低く、このような燃料の排ガスの脱硝触媒のＳＯ
2 酸化率の上昇の問題はほとんど発生することはない。
【００１３】なお、硫酸露点については、例えば下記に
示す大塚氏の式によって得ることができる。
示す大塚氏の式によって得ることができる。
【式１】ｔ＝２０ｌｏｇ10Ｖ＋ａ（ｔ：露点、Ｖ：ガス
中のＳＯ3 濃度、ａ：定数）
中のＳＯ3 濃度、ａ：定数）
【００１４】
【実施例】以下、具体的な例をあげ、本発明の効果を明
らかにする。
らかにする。
【００１５】（実験例１）硫黄分が、それぞれ０．１
％、０．５％、１％、２％及び５％の各種の油を燃料と
するボイラに脱硝装置を設置し、所定期間を経た後、触
媒のサンプルを抜出して、触媒のＳＯ2 酸化率の上昇傾
向を調査した。この際の脱硝触媒としては、酸化チタ
ン：８０％、三酸化タングステン：８％、五酸化バナジ
ウム：１％、他に粘土及びグラスファイバ等の成形助剤
からなるものを混合、混練後、押出し成形し乾燥、焼成
してなるものを使用した。その結果、図１に示すような
触媒でのＳＯ2 酸化率増加割合の傾向が認められた。図
１は縦軸に触媒でのＳＯ2 酸化率増加割合（＝経時後の
ＳＯ2 酸化率／初期のＳＯ2 酸化率×１００％）を示
し、横軸を運転時間（Ｈｒｓ）で示したもので、それぞ
れの燃料の燃焼排ガスについて、８，０００時間、１
６，０００時間及び２４，０００時間において、サンプ
ルの触媒を調査した結果を示すものである。これによれ
ば燃料中硫黄分が５％の時がＳＯ2 酸化率の増加割合は
高く、それぞれ２５０％、３８０％及び５２０％となっ
ている。又、燃料中硫黄分が０．１％と０．５％の時の
ＳＯ2 酸化率の増加割合はほとんどないことが現れてい
る。
％、０．５％、１％、２％及び５％の各種の油を燃料と
するボイラに脱硝装置を設置し、所定期間を経た後、触
媒のサンプルを抜出して、触媒のＳＯ2 酸化率の上昇傾
向を調査した。この際の脱硝触媒としては、酸化チタ
ン：８０％、三酸化タングステン：８％、五酸化バナジ
ウム：１％、他に粘土及びグラスファイバ等の成形助剤
からなるものを混合、混練後、押出し成形し乾燥、焼成
してなるものを使用した。その結果、図１に示すような
触媒でのＳＯ2 酸化率増加割合の傾向が認められた。図
１は縦軸に触媒でのＳＯ2 酸化率増加割合（＝経時後の
ＳＯ2 酸化率／初期のＳＯ2 酸化率×１００％）を示
し、横軸を運転時間（Ｈｒｓ）で示したもので、それぞ
れの燃料の燃焼排ガスについて、８，０００時間、１
６，０００時間及び２４，０００時間において、サンプ
ルの触媒を調査した結果を示すものである。これによれ
ば燃料中硫黄分が５％の時がＳＯ2 酸化率の増加割合は
高く、それぞれ２５０％、３８０％及び５２０％となっ
ている。又、燃料中硫黄分が０．１％と０．５％の時の
ＳＯ2 酸化率の増加割合はほとんどないことが現れてい
る。
【００１６】（実験例２）図２に本発明に関する脱硝装
置系統を示す。図２において、１は脱硝反応器、２はＮ
Ｈ3 注入ノズル、３は脱硝触媒層、４は脱硝反応器を硫
酸露点以上に保てる仕切部Ｂと常温になる本設部Ａに仕
切る仕切壁、５は仕切壁に設けられたダンパ、Ｃは排ガ
ス流路、６は仕切部Ｂから分岐する循環系路、７は該系
路に設けられた電気ヒータ、８は同系路に設けられたフ
ァンである。
置系統を示す。図２において、１は脱硝反応器、２はＮ
Ｈ3 注入ノズル、３は脱硝触媒層、４は脱硝反応器を硫
酸露点以上に保てる仕切部Ｂと常温になる本設部Ａに仕
切る仕切壁、５は仕切壁に設けられたダンパ、Ｃは排ガ
ス流路、６は仕切部Ｂから分岐する循環系路、７は該系
路に設けられた電気ヒータ、８は同系路に設けられたフ
ァンである。
【００１７】本装置は脱硝装置の停止時に触媒充填部が
硫酸露点以上に保てる仕切部Ｂと常温になる本設部Ａの
両方を備えたものであって、排ガスの流路Ｃに脱硝反応
器１が設けられ、仕切壁４にて内部を区分けし、仕切部
Ｂの前後にダンパ５等の閉め切り手段を設け、更に循環
系路６に電気ヒータ７とファン８とが接続されている。
このような装置において、本設部Ａ、仕切部Ｂに下記表
１に示すような条件で排ガスを流通させた。
硫酸露点以上に保てる仕切部Ｂと常温になる本設部Ａの
両方を備えたものであって、排ガスの流路Ｃに脱硝反応
器１が設けられ、仕切壁４にて内部を区分けし、仕切部
Ｂの前後にダンパ５等の閉め切り手段を設け、更に循環
系路６に電気ヒータ７とファン８とが接続されている。
このような装置において、本設部Ａ、仕切部Ｂに下記表
１に示すような条件で排ガスを流通させた。
【００１８】
【表１】
【００１９】Ｓ分：３％を含む油を燃料とするボイラか
らの排ガスの供給を停止したときでも、電気ヒータ７に
より常時触媒層温度を硫酸露点以上となるように対策を
施した仕切部Ｂに充填された触媒のサンプルと、硫酸露
点以下になる本設部Ａに充填された触媒のサンプルとの
ＳＯ2 酸化率の経時変化及び触媒中のバナジウムの増加
割合を図３に示す。
らの排ガスの供給を停止したときでも、電気ヒータ７に
より常時触媒層温度を硫酸露点以上となるように対策を
施した仕切部Ｂに充填された触媒のサンプルと、硫酸露
点以下になる本設部Ａに充填された触媒のサンプルとの
ＳＯ2 酸化率の経時変化及び触媒中のバナジウムの増加
割合を図３に示す。
【００２０】図３は触媒のＳＯ2 酸化率増加割合及び触
媒中のバナジウムの増加割合を示す。常時、硫酸露点以
上に保たれていた仕切部Ｂの触媒３はほとんどＳＯ2 酸
化率の増加がなかったのに対し、停缶時、常温となる本
設部Ａの触媒３は時間が経過するにつれ、その割合が増
加していくことが明らかとなった。一方、触媒中のバナ
ジウム増加割合は、時間の経過につれて増加するもの
の、本設部Ａ、仕切部Ｂの触媒３との差はほとんど見ら
れなかった。なお、図３中、ＳＯ2 酸化率増加割合は
（経時後のＳＯ2 酸化率）／（初期ＳＯ2 酸化率）で表
わし、バナジウム増加率は（経時後の触媒中のバナジウ
ム濃度）／（初期触媒中のバナジウム濃度）で表わして
ある。
媒中のバナジウムの増加割合を示す。常時、硫酸露点以
上に保たれていた仕切部Ｂの触媒３はほとんどＳＯ2 酸
化率の増加がなかったのに対し、停缶時、常温となる本
設部Ａの触媒３は時間が経過するにつれ、その割合が増
加していくことが明らかとなった。一方、触媒中のバナ
ジウム増加割合は、時間の経過につれて増加するもの
の、本設部Ａ、仕切部Ｂの触媒３との差はほとんど見ら
れなかった。なお、図３中、ＳＯ2 酸化率増加割合は
（経時後のＳＯ2 酸化率）／（初期ＳＯ2 酸化率）で表
わし、バナジウム増加率は（経時後の触媒中のバナジウ
ム濃度）／（初期触媒中のバナジウム濃度）で表わして
ある。
【００２１】また、本設部Ａ及び仕切部Ｂの触媒のＸ線
回折分析結果を図４に示す。図４（ａ）は本設部Ａの触
媒のＸ線回折結果を示すが、この触媒はＳＯ2 酸化率が
上昇し、バナジウム濃度も増加しているにもかゝわら
ず、Ｘ線回折ではバナジウムのシグナルが確認されな
い。これはバナジウムが非晶質で存在しているためであ
る。図４（ｂ）は仕切部Ｂの触媒のＸ線回折結果を示す
が、バナジウムの明確なピークが認められ、バナジウム
が結晶質で存在していることが判る。仕切部Ｂの触媒が
バナジウム濃度が上昇しているにもかゝわらず、ＳＯ2
酸化率が上昇していないのはバナジウムが結晶質で存在
していることに由来することが理解される。
回折分析結果を図４に示す。図４（ａ）は本設部Ａの触
媒のＸ線回折結果を示すが、この触媒はＳＯ2 酸化率が
上昇し、バナジウム濃度も増加しているにもかゝわら
ず、Ｘ線回折ではバナジウムのシグナルが確認されな
い。これはバナジウムが非晶質で存在しているためであ
る。図４（ｂ）は仕切部Ｂの触媒のＸ線回折結果を示す
が、バナジウムの明確なピークが認められ、バナジウム
が結晶質で存在していることが判る。仕切部Ｂの触媒が
バナジウム濃度が上昇しているにもかゝわらず、ＳＯ2
酸化率が上昇していないのはバナジウムが結晶質で存在
していることに由来することが理解される。
【００２２】以上の解析の結果、排ガスの流路に設けら
れた脱硝反応器の前後にダンパのごとき閉め切り手段を
設け、脱硝装置の操業の停止時に、その内部に閉じ込め
られた排ガスを循環系統を接続して、循環ファン及び電
気ヒータ等の加熱手段を設けるようにすると、触媒の劣
化が生じず、脱硝装置内に充填された触媒が良好状態に
維持管理できる。
れた脱硝反応器の前後にダンパのごとき閉め切り手段を
設け、脱硝装置の操業の停止時に、その内部に閉じ込め
られた排ガスを循環系統を接続して、循環ファン及び電
気ヒータ等の加熱手段を設けるようにすると、触媒の劣
化が生じず、脱硝装置内に充填された触媒が良好状態に
維持管理できる。
【００２３】
【発明の効果】本発明方法により脱硝装置に充填された
脱硝触媒が、脱硝装置が停止して脱硝装置内の温度が低
下しても、排ガスに由来するバナジウムによる脱硝触媒
のＳＯ 2 酸化率の増加が阻止される効果が奏され、後流
機器に対するもろもろの弊害を防止できる効果を奏す
る。
脱硝触媒が、脱硝装置が停止して脱硝装置内の温度が低
下しても、排ガスに由来するバナジウムによる脱硝触媒
のＳＯ 2 酸化率の増加が阻止される効果が奏され、後流
機器に対するもろもろの弊害を防止できる効果を奏す
る。
【図１】ボイラ燃料のＳ分含有率が脱硝触媒に及ぼすＳ
Ｏ2 酸化率の変化を示す図表。
Ｏ2 酸化率の変化を示す図表。
【図２】本発明の効果を確認するための脱硝装置の概略
図。
図。
【図３】図２に示した脱硝装置の本設部と仕切部に充填
した脱硝触媒のＳＯ2 酸化率及びバナジウム増加率を示
す図表。
した脱硝触媒のＳＯ2 酸化率及びバナジウム増加率を示
す図表。
【図４】脱硝装置の温度が低下した時の脱硝触媒と脱硝
装置内の温度を操業時と同温程度に維持した時のそれぞ
れの脱硝触媒のＸ線回折図表。
装置内の温度を操業時と同温程度に維持した時のそれぞ
れの脱硝触媒のＸ線回折図表。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 耕三 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 尾林 良昭 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料中に硫黄分を０．５％以上含む燃料
を使用する燃焼設備から排出される排ガス中の窒素酸化
物を乾式排煙脱硝装置にて分解除去するにあたって、該
装置の触媒充填部を排煙脱硝装置の停止時においても硫
酸露点温度以上に保持することを特徴とする脱硝触媒充
填部のガス温度の管理方法。 - 【請求項２】 触媒充填部の前後部に閉め切り手段を設
け、乾式脱硝装置停止時には閉め切り手段を閉じ、ヒー
タ及びファンにて該装置の内部ガスを触媒充填部に加熱
循環させることを特徴とする請求項１記載の脱硝触媒充
填部のガス温度の管理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29641195A JP3482050B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29641195A JP3482050B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09136018A true JPH09136018A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3482050B2 JP3482050B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=17833204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29641195A Expired - Lifetime JP3482050B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 脱硝触媒充填部のガス温度の管理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482050B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112138540A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-29 | 新疆新能集团有限责任公司乌鲁木齐电力建设调试所 | Scr脱硝电热补偿装置 |
-
1995
- 1995-11-15 JP JP29641195A patent/JP3482050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112138540A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-29 | 新疆新能集团有限责任公司乌鲁木齐电力建设调试所 | Scr脱硝电热补偿装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3482050B2 (ja) | 2003-12-22 |
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