JPH1133359A - 排煙脱硝方法および装置 - Google Patents
排煙脱硝方法および装置Info
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- JPH1133359A JPH1133359A JP9199528A JP19952897A JPH1133359A JP H1133359 A JPH1133359 A JP H1133359A JP 9199528 A JP9199528 A JP 9199528A JP 19952897 A JP19952897 A JP 19952897A JP H1133359 A JPH1133359 A JP H1133359A
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Abstract
方法と装置を提供する。 【解決手段】 予め一定モル比率に混合された還元剤と
酸化剤の混合溶液をタンク10に収納しておき、排ガス
流量および排ガス中のNOx濃度から得られる情報によ
り算出された必要還元剤量をもとに所定量の前記混合溶
液を混合溶液注入装置9から排ガス中に注入し、触媒反
応器2で脱硝処理するものである。排ガスへの前記混合
溶液の注入量は排ガス中のNOx量に応じて酸化剤は還
元剤に見合った量しか供給されないので排ガス中のNO
x濃度の激しい変動があっても、酸化剤の供給量の過不
足により生じる問題がなくなり、混合溶液の注入量のみ
を調整することで排ガスの脱硝率を制御できる。前記排
ガスの必要還元剤量により還元剤溶液と酸化剤溶液を排
ガスに注入する前段で一定モル比率に混合した後に、得
られた混合溶液を排ガスに注入する方法を用いても良
い。
Description
り、発電プラント用ボイラ、ガスタービンおよびゴミ焼
却炉などの各種燃焼炉から排出される排ガス中の窒素酸
化物(NOx)を、アンモニア(NH3)水および尿素
水を用いて低温度から効率良く接触還元することが可能
な脱硝装置および方法に関する。
させることにより窒素酸化物(NOx)を無害な窒素
(N2)に還元除去する接触NH3還元脱硝法において、
排ガス中に酸化剤(オゾン、過酸化水素、硝酸、硝安な
ど)を注入してNOの一部をNO 2に酸化する等により
排ガス中のNO/NO2比を調整することが還元剤であ
るNH3とのNOxの反応性を向上させ、より低温から
排ガスの脱硝ができるようにする試みは数多く知られて
いる(例えば特願平7−2547991号、特願平7−
85635号、特願平7−254799号)。
で、より高い活性向上効果が得られるため、ガスタービ
ン始動時やゴミ焼却炉排ガス処理におけるバグフィルタ
脱硝など、より低温での脱硝が求められる排ガス処理技
術分野への応用が試みられている。
酸化剤および還元剤の注入量の制御に対する配慮が足り
ないため脱硝率の制御が難しいという問題点を有してい
た。図4はNOを含み、NO2を含まない排ガス、NO2
を含み、NOを含まない排ガス及びNOとNO2とを等
モル比で含む排ガスをそれぞれTi−W−V系触媒を用
いて脱硝する場合の温度特性を示したものであるが、N
OとNO2が等モル比で共存する場合には効率良くNO
xが除去されるが、NOが単独あるいはNO2が単独で
含まれる排ガス中のNOxは除去性能が著しく低下す
る。
窒素含有量が一定しないために燃焼排ガス中のNOx濃
度が秒単位で激しく変動するような排ガス処理の場合に
は、排出されるNOx量を予測して還元剤や酸化剤を注
入する先行制御が困難なため、NH3等の還元剤および
酸化剤の両方を過不足無く注入することができない。こ
のため、酸化剤および還元剤を個別に注入する従来の方
式では上述したようなNOxの変動に対して還元剤およ
び酸化剤の過不足を生じ、次のような多くの問題が発生
する。 (A)酸化剤が不足すると排ガス中のNO2の含有割合
が減少するため、脱硝率が低下するだけでなく多量の未
反応アンモニアが流出する。 (B)逆にNH3が不足する場合には脱硝率が低下する
だけでなく未反応のNO2の流出、N2Oの副生が生じ
る。
み、排ガス中のNOx濃度の変動があっても、容易でか
つ精度の高い制御が可能な排煙脱硝方法と装置を提供し
ようとするものである。
は、予め一定モル比率に混合された還元剤および酸化剤
水溶液を排ガス中の触媒層前段に注入し、排ガス流量お
よび排ガス中のNOx濃度から得られる情報から算出さ
れた必要還元剤量をもとに当該混合水溶液注入量を制御
することにより解決される。
わち、窒素酸化物含有排ガス中に還元剤と酸化剤を注入
して一酸化窒素の一部を二酸化窒素に転化した後、脱硝
触媒と接触させて窒素酸化物を還元除去する排煙脱硝方
法において、一定モル比率で予め混合された還元剤と酸
化剤との混合溶液を用意し、排ガス流量および排ガス中
のNOx濃度に基づき算出された必要な還元剤量により
前記混合溶液の排ガスへの注入量を調整した後に、得ら
れた混合溶液を排ガスに注入する排煙脱硝方法である。
のモル比率に予め調整された混合溶液を使用するため、
またその排ガスへの注入量も排ガス中のNOx量に応じ
て酸化剤は還元剤に見合った量しか供給されないので排
ガス中のNOx濃度の激しい変動があっても、酸化剤の
供給量の過不足により生じる問題がなくなり、混合溶液
の注入量のみを調整することで排ガスの脱硝率を制御で
きる。
解決される。すなわち、窒素酸化物含有排ガス中に還元
剤と酸化剤を注入して一酸化窒素の一部を二酸化窒素に
転化した後、脱硝触媒と接触させて窒素酸化物を還元除
去する排煙脱硝方法において、排ガス流量および排ガス
中のNOx濃度に基づき算出される必要還元剤量により
還元剤溶液と酸化剤溶液を排ガスに注入する前段で一定
モル比率に混合した後に、得られた混合溶液を排ガスに
注入する排煙脱硝方法である。この方法は、還元剤と酸
化剤とを事前に混合する必要がなく、還元剤と酸化剤の
比率を排ガス条件によって変動させて運転する場合に有
効である。
装置が含まれる。 窒素酸化物含有排ガス流路に還元剤と酸化剤の注入手
段を備え、該還元剤と酸化剤の注入手段の後流側の排ガ
ス流路に脱硝触媒を内蔵した脱硝触媒反応器を備えた排
煙脱硝装置において、一定モル比率で予め混合された還
元剤と酸化剤との混合溶液を入れた混合溶液タンクと、
排ガス流路中の排ガス流量検出手段と、排ガス流路中の
NOx濃度検出手段と、前記2つの検出手段の検出値に
基づき排ガスの脱硝処理に必要な還元剤量(または一定
比率の還元剤と酸化剤の混合物の注入量)を算出する注
入量算出手段と、該注入量算出手段の算出結果により前
記混合溶液の排ガスへの注入量を調整する混合溶液注入
量調整手段とを備えた排煙脱硝装置。 窒素酸化物含有排ガス流路に還元剤と酸化剤の注入手
段を備え、該還元剤と酸化剤の注入手段の後流側の排ガ
ス流路に脱硝触媒を内蔵した脱硝触媒反応器を備えた排
煙脱硝装置において、還元剤タンクと酸化剤タンクと、
前記それぞれのタンクからの注入量を調整する還元剤注
入量調整手段と酸化剤注入量調整手段と、排ガス流路中
の排ガス流量検出手段と、排ガス流路中のNOx濃度検
出手段と、前記2つの検出手段の検出値に基づき排ガス
の脱硝処理に必要な還元剤量(または一定比率の還元剤
と酸化剤の混合物の注入量)を算出する注入量算出手段
と、該注入量算出手段の算出結果により還元剤と酸化剤
の必要注入量に基づき還元剤注入量調整手段と酸化剤注
入量調整手段より還元剤と酸化剤の混合比率を調整しな
がら混合する還元剤と酸化剤の混合装置と、還元剤と酸
化剤の混合装置で得られた混合溶液を排ガス流路に注入
する混合溶液注入装置を備えた排煙脱硝装置。
応器が脱硝触媒成分を担持したフィルタを備え、脱硝触
媒反応器の直前の排ガス流路には酸化ガス吸収剤注入手
段を備えた構成とすることができる。上記排煙脱硝装置
はゴミ焼却炉等の各種焼却炉からの排ガス処理に好適で
あり、その場合は、これらの焼却炉からは煤塵、フッ化
水素、塩化水素、硫黄酸化物など、煤塵と酸性有害ガス
が多く含まれているが、脱硝反応器に排ガスを導入する
前に、アルカリ粉末などの酸化ガス吸収剤注入手段によ
りこれらの酸性有害ガスを無害化し、さらに煤塵と酸化
ガスを吸収した吸収剤を脱硝時に除去することができ
る。
織布、化学合成繊維の織布またはフェルト状織布等から
成るバクフィルタに脱硝触媒粉のスラリを含浸担持させ
たもの、脱硝触媒成分含有溶液を含浸担持させたもの、
または触媒粉スラリを塗布して担持させたものの他、繊
維織布の中に触媒粉を織り込んだもの、又は複数枚のフ
ィルタ織布の間に触媒粉を挟んでキルティング加工した
もの等を用いる。
を示す。脱硝装置はNOx測定装置8、還元剤および酸
化剤の混合溶液注入装置9、還元剤および酸化剤の混合
溶液タンク10、触媒反応器2とからなり、酸化剤およ
び還元剤の混合溶液注入装置9はNOx測定装置8から
の信号によりその注入量が制御されるように構成されて
いる。
合された水溶液を用いる場合のほか、図2に示すように
酸化剤水溶液と還元剤水溶液とを混合装置13の前段で
混合した後に注入しても良い。
ジン又はシアヌル酸などであり、単独またはこれらの混
合物を用いる。本発明の還元剤水溶液はこれらの還元剤
単独の水溶液またはこれらの混合物の水溶液、例えばア
ンモニア水溶液、NH3と尿素との混合水溶液も含む。
などの排ガス中のNOと反応してNO2を生成するもの
である。酸化剤水溶液とはNH4 +とNO3 -とが共存する
溶液を意味する。具体的には、硝安水溶液、硝酸とアン
モニア水の混合水溶液、硝安、硝酸、NH3水の混合水
溶液などであり、酸化剤のNH4 +とNO3 -の比率は1モ
ル/モルの場合に最も高い効果を得ることができる。ま
た還元剤との混合溶液で酸化剤を用いる場合はこれらに
NH3および/または尿素を加えたものが用いられる。
剤がNH3の場合は酸化剤/NH3モル比が0.7モル/
モル以下、好ましくは0.3〜0.6モル/モルの範囲
内、また還元剤が尿素の場合は酸化剤/尿素モル比が
1.4モル/モル以下、好ましくは0.6〜1.2モル
/モルの範囲内であれば高い効果が得られ、実用上問題
も生じない。
も小さいモル比の場合には、排ガスの脱硝率が低下し、
未反応のNH3が後流に流出するため好ましくない。ま
た上記モル比よりも大きい場合には、未反応NO2の流
出や脱硝率の低下を生じ、過剰の酸化剤の分解によりN
2Oが副生すると行った問題を招くため好ましくない。
グステン化合物、バナジウム化合物及び/又はモリブデ
ン化合物の混合物系触媒、ゼオライト系触媒など通常の
脱硝触媒が用いられる。前記ゼオライト系触媒などをハ
ニカム状や板状に成型した脱硝用触媒の他、ゴミ焼却炉
排ガス処理で用いられるような上記触媒粉末を担持した
バグフィルタ等が用いられる。
て反応してNO2を生成し、さらにNO、NO2および還
元剤とが(2)あるいは(3)式に従って反応する。 NH4NO3+NO → NO2+N2+2H2O (1) NO+NO2+2NH3 → N2+3H2O (2) NO+NO2+(NH2)2CO → 2N2+2H2O+CO2 (3)
総括反応は(4)、(5)式で表される。 2NO+NH4NO3+2NH3 → 3N2+5H2O (4) 2NO+NH4NO3+(NH2)2CO → 3N2+4H2O+CO2(5)
モルで供給された場合の脱硝特性を、酸化剤が還元剤
(NH3)よりも大過剰に供給された場合および酸化剤
が還元剤(NH3)よりも少なく供給された場合の両者
と比較した結果を示す。
のモル比率で供給された場合には(4)式の反応が進行
してNH3/NOモル比に見合った脱硝率が得られる
が、NH3が大過剰に供給されて酸化剤が不足する場合
には、NH3/NOモル比が高くなるにつれてモル比に
見合った脱硝率が得られないだけでなく、NO2および
NH3の流出とN2Oが副生する。さらに酸化剤が上記モ
ル比よりも大過剰に供給された場合にはいずれのNH3
/NOモル比でも脱硝率が低下し、NO2、NH3および
N2Oの流出が見られる。
は反応速度が小さいNO単独の反応((6)式)やNO
2単独の反応((7)式)が進行するため脱硝率が低下
し、未反応のNO2、NH3の流出や余剰の酸化剤の分解
によりN2Oが副生する((8)式)ためである。 NO+NH3+3/4O2 → N2+3/2H2O (6) 3NO2+4NH3 → 7/2N2+6H2O (7) NH4NO3 → N2O+2H2O (8)
元剤と酸化剤とを別々の系統で注入する従来方法では酸
化剤と還元剤の過不足が生じて上記した問題が起こる
が、本発明では還元剤と酸化剤とが上記したモル比率に
予め調整された混合水溶液を使用するため、酸化剤は還
元剤に見合った量しか供給されないので上記した酸化剤
の供給量の過不足により生じる問題がなくなる。従って
脱硝装置の運転に当たっては、(1)式の酸化反応を意
識することなく混合溶液の注入量を変化させるのみで脱
硝率を制御できる。
剤とを同一注入装置を用いて一つのラインから注入でき
ることにある。従来方法では、還元剤用と酸化剤用の2
つの注入装置および制御系統が必要となる。そのため、
上記比率を常に維持するには両者の注入を制御するため
の信号系統など装置が複雑化する。これに対し、本発明
は還元剤と酸化剤とが予め一定比率に調整された溶液を
用いるため、簡単な装置で精度のよい脱硝率の制御が可
能になり、現在広く普及している脱硝装置とほぼ同等の
装置および制御で高い脱硝率を得ることのできる優れた
方法である。
の基本的装置構成を図1に示す。排ガス源(燃焼炉)1
からの排ガスは排気流路4から脱硝装置に導入される
が、本発明の脱硝装置は触媒3を内蔵した触媒反応器
2、NOx測定装置8、還元剤及び酸化剤混合溶液注入
装置9及び還元剤及び酸化剤混合溶液タンク10から構
成されている。
管6を経由してNOx測定装置8にNOxの排ガスの一
部が供給される。NOx測定装置8は赤外線式あるいは
化学発光式などの通常のNOx濃度測定装置が用いら
れ、排ガス中のNOx濃度に比例した信号11を発生す
る。一方、排ガス流量信号12は、排ガス源1で測定し
た値でも良いが、図示しないピートー管又はオリフィス
などを排気流路4に設けて独自に計測したものであって
もよい。
12は還元剤及び酸化剤混合溶液注入装置9に送られ、
注入量制御信号に変換されて両者の注入量がガス量、N
Ox量の変化に追従するように制御するために用いられ
る。
は、タンク10から混合溶液を定量供給する装置と流量
制御弁などの制御手段とからなり、前記NOx濃度比例
信号11と排ガス流量信号12信号に比例した量の還元
剤および酸化剤を還元剤及び酸化剤混合溶液注入ライン
7から供給する。還元剤および酸化剤混合溶液には前述
のように、硝安、硝酸、NH3および/または尿素の混
合溶液が用いられ、その注入量は還元剤の種類により上
述したように、還元剤がNH3の場合は酸化剤/NH3モ
ル比が0.7モル/モル以下、好ましくは0.3〜0.
6モル/モルの範囲内、また還元剤が尿素の場合は酸化
剤/尿素モル比が1.4モル/モル以下、好ましくは
0.6〜1.2モル/モルの範囲内になるように制御さ
れる。
器2に導かれ、触媒上で酸化剤の作用によりNOの一部
は(1)式のようにNO2酸化される。還元剤とNO、
NO2とは反応速度の非常に大きい(2)式および
(3)式の反応が選択的に進行し、還元剤と酸化剤が過
不足なく消費される。
に行わせることができるため、排ガスの脱硝処理運転温
度を著しく低下させることが可能になり、100℃〜3
00℃、通常150℃〜250℃で触媒量の大幅な低減
が図れる。また、NO2の流出や、酸化剤により生成し
たN2Oの発生がほとんどなく、従来技術で問題となっ
た種々の問題を生じないことは前述した通りである。
元剤がNH3の場合は酸化剤/NH3モル比が0.4〜
0.6、または還元剤が尿素の場合は酸化剤/尿素モル
比が0.8〜1.2の場合が最も好結果を得られる。上
記モル比よりも大きくはずれたモル比の場合には、脱硝
率の低下やNO2、N2Oの副生、未反応NH3の流出な
どの問題を生じるため好ましくない。また、排ガス中の
NOに対する還元剤注入モル比はNH3では1以下、尿
素では0.5以下に制御することが好ましく、これ以上
に設定すると未反応のNH3の流出量が増加するため好
ましくない。
て、酸化剤と還元剤とを排気流路4へ注入する前段で混
合する場合の基本的装置構成を示す。還元剤水溶液タン
ク14および酸化剤水溶液タンク15内の溶液は混合装
置13に送られ、混合装置13で一定比率に調整された
後、排ガス中に注入される。この図2に示す実施の形態
は還元剤と酸化剤とを事前に混合する必要が無いほか還
元剤と酸化剤の比率を条件によって変動させて運転する
場合に有効である。
処理に応用した場合の例を図3に示す。都市ゴミ焼却炉
1’の排ガスの排気流路4には酸化剤および還元剤の混
合溶液タンク10から所定モル比の酸化剤と還元剤の混
合水溶液が供給され、さらに排気流路4には酸化ガス吸
収剤注入装置16から酸性ガス吸着用アルカリ粉末が吹
き込まれる。ついで排ガスは脱硝触媒3を担持したバグ
フィルタからなる除じん装置(脱硝装置)2’に導か
れ、ここで排ガス中の媒塵、酸性ガスを吸着したアルカ
リ粉末が濾過され、除去される。
により触媒上でNO2に酸化され、さらに還元剤により
N2に還元されて無害化される。ここで還元剤としてN
H3および尿素のどちらを用いても、同じ様に高いNO
除去性能が得られるが、尿素を還元剤とした場合は、従
来法で問題となっている排ガス中の酸性ガスと還元剤と
の反応生成物の生成が起こらないので、混合溶液と酸性
ガス吸着用アルカリ粉末の吹き込み順序はどちらが先で
も良い。
による排ガスの着色、および未反応NH3のリークとい
った実用上妨げとなる問題を生じることなく低温で効率
的に脱硝を行うことができる。さらにNH3/NOモル
比の大きな変化に対しても問題なく対応できるため、負
荷変動やNOx濃度の変化にも容易に追従できる。
却炉排ガスをはじめとする各種低温排ガスを予熱するこ
となく効率良く脱硝することができるようになるので、
産業的、社会的価値も高い。
統図である。
統図である。
統図である。
る。
炉 2 触媒反応器 3 脱硝触媒 3’ 除じん装置
(脱硝装置) 4 排気流路 6 NOxサンプリ
ング管 7 還元剤及び酸化剤混合溶液注入ライン 8 NOx測定装置 9 還元剤及び酸化剤混合溶液注入装置 10 還元剤及び酸化剤混合溶液タンク 11 NOx濃度信号 12 排ガス流量信
号 14 還元剤水溶液タンク 15 酸化剤水溶液
タンク 13 溶液混合装置 16 酸化ガス吸収
剤注入装置
Claims (7)
- 【請求項1】 窒素酸化物含有排ガス中に還元剤と酸化
剤を注入して一酸化窒素の一部を二酸化窒素に転化した
後、脱硝触媒と接触させて窒素酸化物を還元除去する排
煙脱硝方法において、 一定モル比率で予め混合された還元剤と酸化剤との混合
溶液を用意し、排ガス流量および排ガス中のNOx濃度
に基づき算出された必要な還元剤量により前記混合溶液
の排ガスへの注入量を調整した後に、得られた混合溶液
を排ガスに注入することを特徴とする排煙脱硝方法。 - 【請求項2】 窒素酸化物含有排ガス中に還元剤と酸化
剤を注入して一酸化窒素の一部を二酸化窒素に転化した
後、脱硝触媒と接触させて窒素酸化物を還元除去する排
煙脱硝方法において、 排ガス流量および排ガス中のNOx濃度に基づき算出さ
れる必要還元剤量により還元剤溶液と酸化剤溶液を排ガ
スに注入する前段で一定モル比率に混合した後に、得ら
れた混合溶液を排ガスに注入することを特徴とする排煙
脱硝方法。 - 【請求項3】 還元剤がアンモニアおよび尿素であり、
酸化剤がアンモニウムイオンと硝酸イオンとが共存する
水溶液であることを特徴とする請求項1記載の排煙脱硝
方法。 - 【請求項4】 窒素酸化物含有排ガス流路に還元剤と酸
化剤の注入手段を備え、該還元剤と酸化剤の注入手段の
後流側の排ガス流路に脱硝触媒を内蔵した脱硝触媒反応
器を備えた排煙脱硝装置において、 一定モル比率で予め混合された還元剤と酸化剤との混合
溶液を入れた混合溶液タンクと、排ガス流路中の排ガス
流量検出手段と、排ガス流路中のNOx濃度検出手段
と、前記2つの検出手段の検出値に基づき排ガスの脱硝
処理に必要な還元剤量を算出する注入量算出手段と、該
注入量算出手段の算出結果により前記混合溶液の排ガス
への注入量を調整する混合溶液注入量調整手段とを備え
たことを特徴とする排煙脱硝装置。 - 【請求項5】 脱硝触媒反応器は脱硝触媒成分を担持し
たフィルタを備え、脱硝触媒反応器の直前の排ガス流路
には酸化ガス吸収剤注入手段を備えたことを特徴とする
請求項4記載の排煙脱硝装置。 - 【請求項6】 窒素酸化物含有排ガス流路に還元剤と酸
化剤の注入手段を備え、該還元剤と酸化剤の注入手段の
後流側の排ガス流路に脱硝触媒を内蔵した脱硝触媒反応
器を備えた排煙脱硝装置において、 還元剤タンクと酸化剤タンクと、前記それぞれのタンク
からの注入量を調整する還元剤注入量調整手段と酸化剤
注入量調整手段と、排ガス流路中の排ガス流量検出手段
と、排ガス流路中のNOx濃度検出手段と、前記2つの
検出手段の検出値に基づき排ガスの脱硝処理に必要な還
元剤量を算出する注入量算出手段と、該注入量算出手段
の算出結果により還元剤注入量調整手段と酸化剤注入量
調整手段より還元剤と酸化剤の混合比率を調整しながら
混合する還元剤と酸化剤の混合装置と、還元剤と酸化剤
の混合装置で得られた混合溶液を排ガス流路に注入する
混合溶液注入装置を備えたことを特徴とする排煙脱硝装
置。 - 【請求項7】 脱硝触媒反応器は脱硝触媒成分を担持し
たフィルタを備え、脱硝触媒反応器の直前の排ガス流路
には酸化ガス吸収剤注入手段を備えたことを特徴とする
請求項6記載の排煙脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19952897A JP3986628B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 排煙脱硝方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19952897A JP3986628B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 排煙脱硝方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1133359A true JPH1133359A (ja) | 1999-02-09 |
| JP3986628B2 JP3986628B2 (ja) | 2007-10-03 |
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ID=16409339
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP19952897A Expired - Fee Related JP3986628B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 排煙脱硝方法および装置 |
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| JP (1) | JP3986628B2 (ja) |
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