JPS62500366A - 燃焼装置の廃棄ガスから酸化窒素を触媒作用により選択的に除去するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 燃焼装置の廃棄ガスから酸化窒素を触媒作用により選択的に除去するための方法 及び装置本発明は、一方の帯域では廃棄ガスによって、他方の帯域では、燃焼空 気として燃焼装置に供給されるべき新鮮な空気によって貫流され、廃棄ガス又は 新鮮な空気綻より貫流される帯域の状態が、前に廃棄ガスによって貫流された区 域がその後新鮮な空気により逆方向に貫流されるというように連続的又は間欠的 に変更される触媒による、反応加速下での、外部から供給される化合物、好まし くはアンモニアを用いる還元によって、燃焼装置の廃棄ガス中の酸化窒素を選択 的に除去するための方法、並びに本方法の実施のための装置に関するものである 。

例えば、ボイラー廃棄ガス中に含まれる酸化窒素の選択的な還元のために、蒸気 状のアンモニア（ＮＨ３）を圧縮して又は圧縮せずに水中に溶解して、燃焼装置 から流出する廃棄ガス流中に配合し、適切な装備を伴う混合区間を通じて、接続 された煙道ガス路内の廃棄ガス流中に片寄りのないアンモニア及び温度の配分を 形成させるようにすることは、公知である。混合気は続いて、燃焼装置に供給さ れる燃焼空気に廃棄ガス熱を伝導するための回転式再生熱交換器の前に接続され ている触媒を通って供給される。触媒は、好ましくは垂直に下方に向けられた流 れを有する固定床反応器として形成されている。

反応器中には、触媒作用をなす物質として結晶質のバナジウム・チタン化合物を 有する蜂の巣構造体が含まれている。煙道ガス送風機の位置決めの際には固定床 反応器の圧力損失が考慮される０反応器中の垂直に下方に向けられた流れによっ て、触媒内の固体不純物の沈降は防止乃至限度内に保たれることになっている０ 発生する被覆物は圧縮空気又は水蒸気を用いた気泡によって間欠的に除去される ０反応器内の触媒の寿命は、ボイラ、運転の仕方及び燃料として投入される石炭 の塑性によるが、２年以上になる。

冒頭に述べた種類の以前に公知にされていない提案（独特許出願第Ｐ　３４０６ ６５７．８号）によれば、触媒の寿命の改善は触媒が異なった帯域において、一 方では、前に混入されているアンモニアを含めて廃棄ガスによって、他方では逆 の流れにおいて、燃焼装置のための燃焼空気として予定されている新鮮な空気に よって貫流され、貫流される帯域の状態は、段階的にせよ連続的にせよ常に前に 廃棄ガスにより貫流された帯域がその後新鮮な空気によって逆向きに貫流される というように変更されることによって達成される。その際、常時作用する新鮮な 空気流によって、触媒の触媒作用をなす化合物の従来行われていた気泡を用いる 間欠的な浄化方法に比べて改善された効力が、即ち、触媒の寿命の延長が達成さ れる。

その上更に、触媒を、燃焼装置に割り当てられている燃焼空気の余熱のための回 転式再生熱交換器と結合すること、或は更に、例えば再生熱交換器の蓄熱要素の 表面が触媒作用をなす化合物で覆われることによって触媒を再生熱交換器の中に 統合することが可能である限り、装置の構造上の無駄も減少する。

ところで、触媒の寿命及び場合によっては後に接続される再生熱交換器等の機能 は、本質的に、触媒要素の触媒作用をなす表面、又は再生熱交換器の熱交換を行 う表面への硫酸水素アンモニウム（ＮＨａＨ３Ｏａ）の沈降の発生に依存してい ることが確認されており、しかもこの粘着性の沈降物を形成する塩は、燃焼廃棄 ガス中にたいてい含まれている硫黄が、酸化窒素の還元のために混入されるアン モニア及び廃棄ガス中に含まれる水及び酸素と結合することから生ずる。

これに対して本発明の根底には、燃焼廃棄ガス中の酸化窒素をアンモニアを用い て触媒作用により還元する際の硫酸水素アンモニウムの発生を十分に減少させ、 それによって触媒の効力の持続時間、即ち触媒の寿命を本質的に延長し、場合に よっては備えられている再生熱交換器の熱伝導率の低下を回避するという課題が ある。

触媒のために用いられる触媒作用をなす化合物、例えば上に述べた結晶質のバナ ジウム・チタン化合物が蒸気状のアンモニアに対する明らかな凝集効果を有する という認識から出発して、この課題は、本発明によれば、アンモニアが新鮮な空 気に、新鮮な空気の触媒への流入前に混入されることによって解決される。こう して、酸化窒素の還元のために必要なアンモニアの廃棄ガス中への取り入れは、 最早廃棄ガス導管の触媒の前にある部分においてではなく、触媒に供給される新 鮮な空気への混入によって行なわれ、その後アンモニアは触媒作用をなす物質に 伴う凝集効果により触媒中で新鮮な空気流から引き留められ廃棄ガスにより貫流 される帯域に移されて、そこでその後アンモニアはそこの廃棄ガスに含まれてい る酸化窒素の触媒作用による所期の還元を引き起こし、その際酸化窒素は窒素と 水とに分解される。

その際好ましくは、触媒の新鮮な空気に貫流される帯域において触媒作用をなす 物質の表面に十分に結合され、続く燃焼廃棄ガスを伴う貫流において燃焼廃棄ガ ス中に含まれる酸化窒素の還元のために本質的に完全に消費されるだけの量のア ンモニアが、新鮮な空気に混入される。

その場合、触媒の方に流れて行く廃棄ガス中では、アンモニアが欠乏しているた めに、アンモニウム水素硫酸塩は全く発生し得す、又触媒自体の中で新鮮な空気 の側から供給されるアンモニアは、酸化窒素の還元のために本質的には完全に消 費されるので、この有害な塩は触媒自体の中でも殆ど発生しない。その際、アン モニアの新鮮な空気流への配合が、量的に、アンモニアの一部が新鮮な空気中に 残り、続いて燃焼装置に供給されるように行われる場合にも、このことは、その 時廃棄ガスと共にアンモニアも燃焼装置より流出することを意味するのではない ことが、なお指摘される。つまり、新鮮な空気を介して供給されるアンモニアは 、燃焼装置内に存する温度のために分解され、場合によっては廃棄ガス中にごく 僅かに増量した分子の窒素が含まれることもあり得るが、この分子の窒素は無害 である。

触媒は支持体に配設されている触媒要素から形成され、支持体と、触媒の廃棄ガ ス又は新鮮な空気を伴う帯域的な貫流のための接続部とが相対的に互いにねしれ 得るように形成され、支持体と接続部との段階的又は連続的なねじれのための駆 動装置が備えられている、本発明の方法の実施のために備えられた装置は、好ま しくは、流れの方向において触媒の前にあり新鮮な空気のための触媒接続部に通 じる空気導管に、アンモニア貯溜槽から供給されるアンモニアの混入導管の流出 口が配設されるように形成されている。その際、新鮮な空気中に噴射されるアン モニアが、適切な装備により新鮮な空気のための空気導管中に形成される混合区 間を通じて、新鮮な空気中に配分されることが可能であり、又はその変わりに、 新鮮な空気の本流に対するバイパス中を導かれ触媒の前で上記空気導管に戻され る新鮮な空気の分流とアンモニアとの混合が行なわれることも可能である。

本発明は、以下の図示された二つの実施例に基づきより詳細に説明される。

第１図は後に接続される触媒及び再生熱交換器を伴う燃焼装置の図式的な線図で ある。

第２図は、後に接続される触媒と再生熱交換器とが一つの共通の組立体に統合さ れている変形された燃焼装置の線図である。

第１図に図式的に示された装置の場合、廃棄ガスは燃焼装置１０から導管１２を 介して、連続的に回転駆動される支持体に配設されている触媒要素から形成され るであろう触媒１４に達する。導管１２を介して供給される廃棄ガスはこうして 、廃棄ガス中に含まれる酸化窒素の触媒作用による還元の行われる第１図では上 にある帯域において、触媒１４を貫流する。触媒を出て窒素分子と水とを添加さ れた廃棄ガスは、その後導管１６を介して、燃焼装置１０に燃焼空気として供給 されるべき新鮮な空気に廃棄ガス熱を伝導するための回転式再生熱交換器１８中 に達する０回転式再生熱交換器に続いて、廃棄ガスはその後、廃棄ガス導管２０ を介して、廃棄ガス炉への流入のための硫化化合物の分離と再加熱のための図示 されていない装置中に達する。

燃焼袋Ｗ１０に燃焼空気として供給されるべき新鮮な空気は導管２２を介してま ず回転式再生熱交換器１８中に流入し、再生熱交換器中で廃棄ガスとは逆の流れ において余熱され、続いて触媒１４に通じる導管２４を介して、同様に廃棄ガス とは逆の流れにおいて、第１図では下にある帯域で触媒を通って導かれる。その 後、新鮮な空気は、触媒１４の流入側と向かい合っている流出側から、導管２６ を介して燃焼装置１０へと流れて行く。

触媒１４中での酸化窒素の還元のために必要なアンモニアの噴射は再生熱交換器 １日の流出口と触媒１４の取り入れ口との間に延びている空気導管２４において 行われるが、その際、触媒１４の後で新鮮な空気の分流は、導管２４から、混入 区間３０に通じる導管２８中に導かれ、該混入区間においてアンモニア（ＮＨ３ ）が貯溜槽容器３２から供給されて新鮮な空気分流中に配合される。

続いてその空気分流は導管３４を介して新鮮な空気の本流に戻され、それで、間 欠的又は連続的に回転する触媒１４へ供給される。触媒の新鮮な空気によって貫 流される帯域において、新鮮な空気中に含まれるアンモニアは、触媒要素の貫流 される表面に露出している触媒作用をなす化合物と結合され、廃棄ガスにより貫 流される帯域に移されるがそこでその時所期の酸化窒素の窒素と水への還元が行 われる。

触媒１４及び再生熱交換器１８に対しては原則的には別個の駆動力が割り当てら れ得る。しかしながら、構造上の無駄を減少させるためには、例えば再生熱交換 器は通常のやり方で電動機で駆動され、触媒は軸を介して熱交換器と結合される ことによって、二つのユニットに一つの駆動力を割当てることが好ましい。

第２図に示されている変形を加えられた装置の場合には、少なくとも表面の一部 が、触媒作用をなす化合物例えば結晶質のバナジウム・チタン化合物で覆われ、 こうして同時に廃棄ガスから新鮮な空気への熱伝達と、廃棄ガス流中での触媒作 用をなす表面の提供との機能を割り当てられた蓄熱要素が、再生熱交換器の蓄熱 材料として、共通の回転駆動される支持体中に配設されることによって、第１図 による実施例の触媒１４と再生熱交換器１８とは、一つの共通の機能組立体１１ ４に統合されている。

触媒と再生熱交換器との統合に基づき、第２図に示されている実施例の場合には 、前に説明された実施例の場合に触媒１４と熱交換器１８との間に備えられてい た廃棄ガス又は新鮮な空気を導く導管１６又は２４がなくなるが、その他の点で は同じである。

不要な反復を回避するために、以下では、本実施例のすでに説明された実施例に 対する相違のみが説明されるが、その他の点については、第１図による実施例に 対する説明を参照すれば十分であるので、第１図及び第２図に示されている互い に対応する機能要素には、第２図の実施例の場合にはただ“１”が前に加えられ ているだけで同じ参照番号が割り当てられており、その説明は省略されている。

第２図による実施例の場合、新鮮な空気のための導管２４に対応する導管がない ので、アンモニアはアンモニア貯溜槽容器１３２から導管１３４を介して、導管 １２２を介して供給される新鮮な空気中に供給され、その後この空気は、再生熱 交換器と触媒とが統合されている機能組立体１４０に流入する前に、その全部が 混合区間１３０を通って導かれる。

本発明思想の範囲において、説明された実施例の変化。

展開が実現可能であることは明白である。それで、例えば、第１図による実施例 の触媒１４も、熱交換器の駆動力から独立に連続的又は間欠的に駆動され得るよ うに、再生熱交換器１日の駆動力とは独立の別個の駆動力を有することも可能で ある。第２図に示されている実施例に対するアンモニアの配合も、第１図による 実施例に従って、新鮮な空気流から分岐された分流において行なわれ、分流はア ンモニアとの十分な混合の後、新鮮な空気の本流に戻されることも可能である。

何れの場合にも重要なのはただ、アンモニアが、流れて行く新鮮な空気を介して 触媒に供給され、その後、触媒作用をなす化合物との結合によって触媒自体の内 で、廃棄ガスによって貫流される帯域中に移されることである。

国際調充報告 ｅｐｏｒｔ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．外部から供給される化合物、好ましくはアンモニアを用いた還元と、一方の 帯域では廃棄ガスによって、他方の帯域では、燃焼空気として燃焼装置に供給さ れるべき新鮮な空気によって貫流され、廃棄ガスまたは新鮮な空気によって貫流 される触媒帯域の状態が、前に廃棄ガスによって貫流された区域がその後新鮮な 空気により逆向きに貫流されるというように、連続的または間欠的に変更される 触媒による反応加速とによって、燃焼装置の廃棄ガス中の酸化窒素を選択的に除 去するための方法において、アンモニアが新鮮な空気に、新鮮な空気が触媒に流 入する前に混入されるようになっていることを特徴とする方法。
2. ２．触媒の新鮮な空気によって貫流される帯域において、触媒作用をなす物質の 表面に十分に結合され、続く廃棄ガスをともなう貫流において、廃棄ガス中に含 まれる酸化窒素の還元のために消費されるだけの量のアンモニアが、新鮮な空気 に混入されるようになっていることを特徴とする、特許請求の範囲１による方法 。
3. ３．支持体に配役された触媒要素から形成されており、支持体と、触媒の廃棄ガ スまたは新鮮な空気をともなう帯域的な貫流のための接続部とが、相対的に相互 にねじれ得るように形成されており、支持体の接続部に対して相対的な間欠的ま たは連続的なねじれのための駆動装置が配設されている触媒を有する、請求の範 囲１または２による方法の実施のための装置において、流れの方向において触媒 （１４；１１４）の前にあり、新鮮な空気のための触媒接続部に通じる新鮮な空 気のための導管（２４；１２２）の中に、アンモニア貯溜槽（３２；１３２）か ら供給されるアンモニアの混入導管の流出口が配設されていることを特徴とする 装置。