JPH09220436A - 燃焼ガス中の窒素酸化物の分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現時点では産業廃棄物とされている石油系燃焼
灰中の未燃カーボンを利用した工業的に有利な燃焼ガス
中の窒素酸化物の分解方法を提供する。 【解決手段】窒素酸化物を含有する８００℃以上の燃焼
ガス中に石油系燃料の燃焼炉から回収され且つ硫酸アン
モニウムを実質的に含有しないカーボンを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼ガス中の窒素
酸化物の分解方法に関するものであり、詳しくは、産業
廃棄物を利用した工業的に有利な燃焼ガス中の窒素酸化
物の分解方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば石油火力発電所のボイラーから発
生する燃焼ガス中にはＮＯ_x と略記されるＮＯ及びＮＯ
₂ 等の窒素酸化物が含有されているが、これらは、人体
に害を及ぼし且つ光化学スモッグの原因となるため、排
ガス中から除去する必要がある。排ガス中の窒素酸化物
の除去方法としては、酸化セリウム等の高価な触媒を使
用する触媒法および還元剤としてアンモニアを使用する
無触媒法が確立され、それぞれ、排ガスの種類に応じて
使用されている。

【０００３】ところで、例えば火力発電所のボイラーの
燃料としては、石炭および石油系燃料が使用され、石油
系燃料を使用した場合は、未燃カーボンを比較的高い割
合で含有する燃焼灰が発生する。そして、斯かる燃焼灰
の処理方法としては、その中に含有されるバナジウム等
の有価成分を回収するため、湿式プロセスと呼ばれる技
術が確立されている。しかしながら、石油系燃焼灰中の
カーボンについては、その有効利用も検討されつつある
が、現段階においては廃棄物として処理せざるを得ず、
その物流コストを含む処理費用は無視できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、現時点では産業
廃棄物とされている石油系燃焼灰中の未燃カーボンを利
用した工業的に有利な燃焼ガス中の窒素酸化物の分解方
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、窒素酸化物を
含有する燃焼ガス中に石油系燃焼灰中の未燃カーボンを
添加して燃焼させるならば、驚くべきことに、燃焼ガス
中の窒素酸化物の濃度が低減し、従って、燃焼ガス中の
窒素酸化物の分解と同時に廃棄物としての未燃カーボン
の焼却処理を行うことが出来るとの本発明者等による新
規な知見に基づき達成されたものであり、その要旨は、
窒素酸化物を含有する８００℃以上の燃焼ガス中に石油
系燃料の燃焼炉から回収され且つ硫酸アンモニウムを実
質的に含有しないカーボンを添加することを特徴とする
燃焼ガス中の窒素酸化物の分解方法に存する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、窒素酸化物を含有する燃焼ガスとして
は、特に制限されず、燃料として、石炭、石油系燃料
（例えば、重油、オリマルジョン等）を使用した各種の
燃焼炉（燃焼装置）の燃焼ガスが挙げられる。具体的に
は、火力発電所などのボイラー、ゴミ焼却炉などが挙げ
られる。

【０００７】上記の各設備においては、その煙道の後流
側に電気集塵機が配置され、これによって燃焼灰が回収
される。そして、例えば、高硫黄分重油焚ボイラーの場
合、燃焼ガス中に発生する硫酸ガス（ＳＯ₃ ）による腐
食防止のために当該燃焼ガス中にアンモニアが添加され
るため、その排ガス中の燃焼灰は、未燃カーボンと重金
属主体の灰分の他に硫酸アンモニウムを含む。

【０００８】本発明において、石油系燃料の燃焼炉から
回収されたカーボンとしては、硫酸アンモニウムを実質
的に含有しないカーボンを使用する必要がある。すなわ
ち、本発明において、上記のカーボンは、後述する様
に、窒素酸化物を含有する燃焼ガス中に添加されて燃焼
させられるが、硫酸アンモニウムを多量に含有するカー
ボンを使用した場合は、燃焼ガス中に再発生した酸性ガ
スのために再度アンモニアを添加しなければならない。

【０００９】硫酸アンモニウムを実質的に含有しないカ
ーボンとしては、代表的には、例えば、低硫黄分重油焚
ボイラーから回収された燃焼灰それ自体や高硫黄分重油
焚ボイラーから回収された後に湿式プロセスによって硫
酸アンモニウムが除去されたカーボン（燃焼灰）が挙げ
られる。

【００１０】上記の湿式プロセスは、燃焼灰と水とを混
合した後に固液分離を行う工程と当該工程で分離された
水溶液から各種の有価金属や石膏などを回収する各種の
工程とを含む。そして、有価金属や石膏などの回収方法
の相違により、各種の湿式プロセスが提案されている
（例えば、特開昭６０−１９０８６号公報、同６０−４
６９３０号公報、特公平４−６１７０９号公報、同５−
９１５７号公報、同５−１３７１８号公報）。

【００１１】上記の湿式プロセスにおける固液分離工程
において、高硫黄分重油焚ボイラーから回収された燃焼
灰から硫酸アンモニウムが実質的に除去されたカーボン
が回収される。すなわち、高硫黄分重油焚ボイラーから
回収された燃焼灰の組成分析の一例は表１の通りである
が、同表中の硫酸アンモニウム成分の大部分が除去され
る。

【００１２】

【表１】 ──────────────────────────────────── 成 分 C NH₄ SO₄ V Ni Fe Mg SiO₂ 重量％ 10-80 0.5-20 20-60 1-5 0.3-2 0.3-2 0.1-8 0.1 ────────────────────────────────────

【００１３】そして、上記の固液分離工程は、有価金属
を積極的に溶解してその回収率を高めるために酸性条件
下に行われる場合もあり、その結果、回収されるカーボ
ン中に混入される灰分（金属成分）の量は、採用する湿
式プロセス毎に異なる。

【００１４】本発明において、硫酸アンモニウムは、カ
ーボン（燃焼灰）から完全に除去されている必要はな
い。すなわち、上記のカーボンの燃焼ガス中に生成する
硫酸ガス（ＳＯ₃ ）の量がアンモニアの添加を必要とす
る様な多量でない範囲内で硫酸アンモニウムはカーボン
中に含有されていていもよい。

【００１５】本発明において、硫酸アンモニウムを実質
的に含有しないカーボンは、８００℃以上、好ましくは
１０００〜１３００℃の燃焼ガス中に添加される。そし
て、上記のカーボンの燃焼効率を高める観点から、カー
ボンの添加は、燃焼炉の火炎中に行うのが好ましい。カ
ーボンの添加は、通常、空気輸送により行われ、その際
の空気供給量は、添加されるカーボンが良好に燃焼され
る様に適宜選択される。なお、カーボンの添加量は、特
に制限されず、燃焼ガス量、燃焼ガス中の窒素酸化物の
の濃度、燃焼ガス中の酸素バランス、目的とする排ガス
中の窒素酸化物濃度などを考慮して適宜決定される。

【００１６】石油系燃料の燃焼炉から回収されたカーボ
ン（燃焼灰）を使用する本発明の窒素酸化物の分解方法
は、上記のカーボンを回収する燃焼炉の燃焼ガスのみに
限定されず、各種の燃焼炉の燃焼ガスに適用されるが、
カーボンを回収した燃焼炉の燃焼ガスに適用した場合に
廃棄物としてのカーボンの物流コストを大幅に削減出来
るため、最も工業的メリットが大きい。

【００１７】また、本発明の窒素酸化物の分解方法は、
還元剤としてアンモニアを使用する無触媒法に比して次
の様な利点もある。すなわち、アンモニアを使用する無
触媒法においては、窒素酸化物に対して過剰に供給され
たアンモニアと燃焼ガス中の硫酸ガス（ＳＯ₃ ）とから
生成する硫酸アンモニウムが燃焼ガスの温度低下に従っ
て析出し、ボイラー煙道に配置された配管群に付着する
と言う問題がある。しかしながら、本発明の窒素酸化物
の分解方法は、アンモニアの代わりにカーボン（燃焼
灰）を使用するため、上記の様な問題は皆無である。な
お、本発明における窒素酸化物の分解機構は、必ずしも
明らかではないが、カーボンによる何らかの還元作用が
関係していると推定される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の例におい
て、「％」は「重量％」を意味する。

【００１９】実施例１ 試験設備として、加熱炉に重油および副生油・ガス混焼
タンゼンシャルコーナーファイアリング方式のバーナー
を２０本備え、その煙道には、第２加熱器配管、第１加
熱器配管、節炭器（エコノマイザー：ＥＣＯ）、空気予
熱器、電気集塵器（ＥＰ）、排煙脱硫装置、煙突を順次
に備えた火力発電所のボイラー設備（三菱ＣＥ単胴放射
型自然循環ボイラー）を使用した。

【００２０】上記設備の電気集塵器から回収された硫酸
アンモニウム含有燃焼灰と５重量倍の水とｐＨを３以下
にするのに必要量の硫酸と混合した後に固液分離を行
い、分離されたカーボンスラッジを乾燥した。得られた
カーボンスラッジの嵩比重は、０．４４Ｔ／ｍ³ 、元素
分析値は、Ｃ：６０．３％、Ｈ：１．５％、Ｎ：５．２
％、Ｓ：９．０％、Ｖ：１．２４％、Ｎｉ：１．３２
％、Ｆｅ：０．９０、Ｍｇ：０．７８％であった。

【００２１】上記のカーボンスラッジをホッパーに移送
し、その下部に設けられたロータリーバルブを介し、ル
ーツブロアーから供給される空気による空気搬送によっ
て上記ボイラー設備の加熱炉内（火炎中）に供給して燃
焼させた。搬送空気量は４ｍ³ ／ｍｉｎ（吹出し流速：
８０ｍ／ｓｅｃ）カーボンスラッジの供給量（燃焼量）
は４００ｋｇ／ｈｒとした。排ガス量は、ＥＣＯ出口で
２６００００Ｎｍ³ ／ｈｒ、ＥＰ入口で３３００００Ｎ
ｍ³ ／ｈｒであった。

【００２２】約２ケ月間連続運転を行い、煙突における
排ガス中のＮＯx 濃度を測定した結果、平均濃度として
１１５ｐｐｍであった。また、物質収支計算により、カ
ーボンスラッジの燃焼率（焼却率）を算出した結果、８
７％であった。比較のために、加熱炉内へのカーボンス
ラッジの供給を停止して上記と同様に連続運転を行い、
煙突における排ガス中のＮＯx 濃度を測定した結果、平
均濃度として１４５ｐｐｍであった。以上の結果から、
カーボンスラッジの燃焼により、排ガス中のＮＯx の約
２０％が分解されていることが確認された。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した本発明は、燃焼ガス中の窒
素酸化物の分解と同時に廃棄物としての未燃カーボンの
焼却処理を行うことが出来るできるため、工業的な価値
が大きい。

フロントページの続き (72)発明者 木村 達幸 茨城県鹿島郡神栖町大字東和田16番地 鹿 島北共同発電株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素酸化物を含有する８００℃以上の燃
   焼ガス中に石油系燃料の燃焼炉から回収され且つ硫酸ア
   ンモニウムを実質的に含有しないカーボンを添加するこ
   とを特徴とする燃焼ガス中の窒素酸化物の分解方法。