JP2001070749A - 排ガス処理システム - Google Patents

排ガス処理システム

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JP2001070749A
JP2001070749A JP25532599A JP25532599A JP2001070749A JP 2001070749 A JP2001070749 A JP 2001070749A JP 25532599 A JP25532599 A JP 25532599A JP 25532599 A JP25532599 A JP 25532599A JP 2001070749 A JP2001070749 A JP 2001070749A
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JP
Japan
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exhaust gas
ammonia
treatment system
denitration
gas treatment
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JP25532599A
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English (en)
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Satoshi Shishido
聡 宍戸
Toshimichi Wada
敏通 和田
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス冷却器の閉塞や腐食を防止し、排ガス中
のSO3を除去しつつ、NOx、SOxを除去する。 【解決手段】 高硫黄分を含む排ガスの流れにガス冷却
器2、電気集じん器3、脱硝装置4及び湿式脱硫装置5
の順にそれぞれの機器を設置してなる排ガス処理システ
ムであって、電気集じん器3入口で排ガス中のSO3とと
もに窒素酸化物を除去可能なアンモニア7を注入し、電
気集じん器3でSO3を除去し、かつ排ガス中の残存アン
モニアを還元剤として脱硝装置4で窒素酸化物を除去す
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、高硫黄分を含む排
ガスの処理に係り、特にばいじん、NOx及びSOxを含む排
ガスを処理する排ガス処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の排ガス処理システムにあっては、
図4に示すように、ボイラ1より煙突6に至る高硫黄分
を含む排ガスの流れに、脱硝装置4、ガス冷却器2及び
電気集じん器3の順に各機器を設置し、排ガス中にアン
モニア(NH3)7を注入し選択接触還元法で触媒によりN
Oxを還元する脱硝装置4、ばいじんを除去する電気集じ
ん器3及びSO2を除去する湿式脱硫装置5等が広く用い
られている。排ガス中に高濃度のSO3を含む場合は、一
般的に電気集じん器入口でアンモニアを注入し、SO3
アンモニアと反応させて硫安((NH42SO4)として電気
集じん器で除去し((化1)式参照)、湿式脱硫装置で
排ガス中の残存アンモニアを吸収させる方法が用いられ
ている。前記各機器はそれぞれ最も効率よく処理できる
温度域があり、例えば脱硝装置は、用いられる触媒の温
度特性より高活性を示す約350℃、そして電気集じん
器は約150〜110℃、また湿式脱硫装置は約100
℃以下である。そのため、排ガスを処理する各機器の配
置は脱硝装置、ガス冷却器、電気集じん器及び湿式脱硫
装置の順とされるのが通常である。また一般的に脱硝装
置後流にガス冷却器が設置されるため、排ガス中に脱硝
装置からの残存アンモニアがある場合、排ガス中のSO3
と残存アンモニアとが(化2)式に示すように反応し、
ガス冷却器の伝熱面で酸性硫安(NH4HSO4)が析出し、
閉塞及び腐食等の問題を生じる。従って脱硝装置は、脱
硝装置からの残留アンモニアを抑制する必要がある。
【0003】 2NH3+H2O+SO3→(NH42SO4……(化1) NH3+H2O+SO3→NH4HSO4……… (化2) また、前記問題を解消するため、特開平8−955号公
報に脱硝装置を電気集じん器後流に設置するシステムが
提案されている。この排ガス処理システムは、ガス冷却
器、電気集じん器、脱硝装置及び湿式脱硫装置の順に構
成され、ガス冷却器後流の電気集じん器でばいじんを除
去し、電気集じん器出口でアンモニアを注入し、電気集
じん器の後流に設置された脱硝装置でアンモニアを還元
剤としてNOxを除去し、脱硝装置後流に設置された湿式
脱硫装置で排ガス中の残存アンモニアを吸収しかつSO2
を除去するものである。この排ガス処理システムは、脱
硝装置がガス冷却器の後流側に設置されるため、排ガス
温度が低下し脱硝触媒の活性が低いという問題がある
が、脱硝装置後流側にアンモニアを吸収する湿式脱硫装
置があるため、電気集じん器入口で(化3)式及び(化
4)式における反応当量以上のアンモニア注入が可能で
あり、触媒の活性低下を補うことができる。そしてガス
冷却器の前流側でアンモニアを注入しないため、ガス冷
却器における酸性硫安の問題も生じないという利点があ
るが、排ガス中のSO3を除去することは考慮されていな
かった。
【0004】 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O………(化3) 2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O………(化4)
【発明が解決しようとする課題】従来の排ガス処理シス
テムにあっては、各機器の配置は脱硝装置、ガス冷却
器、電気集じん器及び脱硫装置の順とされるのが通常で
あるが、脱硝装置後流にガス冷却器が設置されるため、
排ガス中に脱硝装置からの残存アンモニアがある場合、
排ガス中のSO3と残存アンモニアとが(化2)式に示す
ように反応し、ガス冷却器の伝熱面で酸性硫安が析出
し、閉塞及び腐食等が生じる問題がある。またガス冷却
器、電気集じん器、脱硝装置及び湿式脱硫装置の順に配
置されたシステムでは、ガス冷却器の前流側でアンモニ
アを注入しないため、ガス冷却器における酸性硫安の問
題を防止できるという利点があるが、排ガス中のSO3
除去することは考慮されていない問題がある。
【0005】本発明の課題は、ガス冷却器の閉塞や腐食
を防止し、排ガス中のSO3を除去しつつ、NOx、SOxを
除去することのできる排ガス処理システムを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係る排ガス処理システムは、高硫黄分を含
む排ガスの流れにガス冷却器、電気集じん器、脱硝装置
及び湿式脱硫装置の順にそれぞれの機器を設置してなる
排ガス処理システムにおいて、電気集じん器入口で排ガ
ス中のSO3とともに窒素酸化物を除去可能なアンモニア
を注入し、電気集じん器でSO3を除去し、かつ排ガス中
の残存アンモニアを還元剤として脱硝装置で窒素酸化物
を除去する構成とする。そしてガス冷却器は、再生式ガ
ス冷却器である構成、又は電気集じん器と、脱硝装置と
の間に排ガス混合器を設置した構成でもよい。さらに脱
硝装置出口で排ガス中の残存アンモニア又はNOxを測定
し、その測定値に応じてアンモニア注入量を制御する構
成でもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1を参照
しながら説明する。図1に示すように、高硫黄分を含む
排ガスの流れにガス冷却器2、電気集じん器3、脱硝装
置4及び湿式脱硫装置5の順にそれぞれの機器を設置し
てなる排ガス処理システムであって、電気集じん器3入
口で排ガス中のSO3とともに窒素酸化物を除去するため
のアンモニア7を注入し、電気集じん器3でSO3を除去
し、かつ排ガス中の残存アンモニアを還元剤として脱硝
装置4で窒素酸化物を除去する構成である。
【0008】すなわち、排ガスの流れに対し、ガス冷却
器2、電気集じん器3、脱硝装置4及び湿式脱硫装置5
の順に各機器を設置し、かつ電気集じん器3入口でアン
モニア7を排ガス中に注入し、電気集じん器3でばいじ
んとSO3とを除去し、電気集じん器3後流の脱硝装置4
でNOxを除去し、脱硝装置4後流の湿式脱硫装置5でSO
2とアンモニアとを吸収する排ガス処理システムであ
る。
【0009】表1に、図1に対応した高濃度SO3を含む
排ガス処理システムの各機器出入口の排ガス性状を示
す。表1より、本発明の実施の形態のシステム中への一
度のアンモニア注入により、排ガス中のSO3、SO2、NOx
及びばいじんの除去が可能であることがわかる。
【0010】
【表1】 表2に脱硝率と脱硝装置圧力損失とを同一にした場合の
本発明の実施の形態と従来技術との脱硝触媒量計算結果
を示す。本発明の実施の形態における脱硝触媒は、低温
活性を有する触媒を使用した。従来技術における脱硝装
置出口のアンモニア濃度は、年1回のガス冷却器水洗を
考慮して1ppm以下とした。本発明の実施の形態は従来
技術に比べ、低温域に脱硝装置を設置するため、触媒の
活性は低くなるが、高アンモニア−NOxモル比(アンモ
ニア濃度/NOx濃度)で運転できるため、触媒量は従来
とほぼ同量となることがわかる。
【0011】
【表2】 つぎに本発明の実施の形態の作用を説明する。ガス冷却
器の後流に設置された電気集じん器の入口で、脱硝装置
でNOxを還元するために必要なアンモニアと、SO3を硫
安として電気集じん器で除去するために必要なアンモニ
アとを同時に注入する。ここでNOxを還元するために必
要なアンモニアは、電気集じん器で既にSO3が除去され
ており、脱硝触媒上での酸性硫安析出の問題がないた
め、反応当量以上のアンモニアを注入することができ
る。また、ばいじんも電気集じん器で除去されているた
め、触媒のピッチの狭いものを使用することができる。
脱硝装置では反応当量以上のアンモニアにより、高効率
な脱硝が可能となり、また排ガス中のアンモニアを脱硝
装置後流の湿式脱硫装置で吸収可能な濃度に低減するこ
とができる。湿式脱硫装置では、SO2及び脱硝装置から
の残存アンモニアを吸収することができる。
【0012】つぎに本発明の他の実施の形態としてガス
冷却器は再生式ガス冷却器である構成とする。表3に再
生式ガス冷却器でのSO3の不均一を考慮した場合の電気
集じん器入口におけるSO3の偏差及び最小アンモニア−S
O3モル比を示す。最大SO3濃度は平均値の約1.5倍程
度であるため、電気集じん器入口における最小アンモニ
ア−SO3モル比は、2.7となり、酸性硫安の析出値で
あるアンモニア−SO3モル比(<2)以上となる。した
がって電気集じん器及び煙道ダクトにおける酸性硫安生
成を防ぎつつ、電気集じん器でSO3を除去することが可
能であることを確認した。
【0013】
【表3】 この他の実施の形態の作用を説明する。ボイラからの排
ガスのSO3濃度は、ボイラの伝熱管に付着した灰によるS
O2の酸化及び燃焼器の燃焼状態によって不均一が生じ
る。特にガス冷却器が再生式の場合、空気予熱器内の伝
熱面の温度分布によりガス冷却器出口のSO3濃度の不均
一がさらに大きくなり、電気集じん器でアンモニア−SO
3モル比(アンモニア濃度/SO3濃度)の非常に大きな不
均一を生じる。そのアンモニア−SO3モル比が2以上の
部分は、SO3が硫安となり電気集じん器で除去できる
が、2未満の部分は酸性硫安が生成し、電気集じん器及
び煙道ダクト等に付着し腐食等の問題が生じる。脱硝装
置が電気集じん器の前流にある従来のシステムでは、こ
の問題を解決するため、注入するアンモニア量を注入す
る煙道ダクト断面において最も高いSO3濃度部に対し、
アンモニア−SO3モル比が2になるようにする方法を用
いることができるが、そのようにした場合、電気集じん
器出口において排ガス中の残存アンモニアが増加し、湿
式脱硫装置で吸収可能なアンモニア濃度を超えるという
再生式ガス冷却器特有の問題が生じる。本他の実施の形
態は図1に示す実施の形態の作用に加え、再生式ガス冷
却器で生じるSO3の不均一に対し、その最高濃度部の2
倍以上のアンモニア−SO3モル比でアンモニアを注入す
ることが可能となり、電気集じん器及び煙道ダクトにお
ける酸性硫安の生成を防止することができる。
【0014】また本発明の他の実施の形態として、図2
に示すように、電気集じん器3と脱硝装置4との間に排
ガス混合器8を設置した構成である。この構成によれ
ば、アンモニアの不均一が解消されるため、表2よりさ
らに触媒量が低下する。
【0015】電気集じん器入口でアンモニア−SO3モル
比の不均一があった場合、脱硝装置入口でアンモニアの
不均一が生じる。この他の実施の形態によれば、図1に
示す実施の形態及び前記他の実施の形態の作用に加え、
電気集じん器と脱硝装置との間に排ガス混合器を設置す
ることによりアンモニア不均一が解消され、さらに脱硝
性能が向上する。
【0016】さらに本発明の他の実施の形態として図3
に制御系統図を示す。この他の実施の形態では電気集じ
ん器3入口と脱硝装置4出口とでNOxを測定し、電気集
じん器3入口のNOx測定値によるフィードフォワード制
御と、脱硝装置4入口のNOx測定値でフィードバック制
御とを行うものである。このように制御することによ
り、脱硝性能が電気集じん器入口におけるSO3の変動に
影響されることのないアンモニア注入量を決定すること
ができる。
【0017】この他の実施の形態は、以下のように作用
する。前記いずれかのシステムに関して、注入するアン
モニア量は、排ガス中のSO3濃度とNOx濃度とにより決定
されるが、排ガス中のSO3濃度は測定が困難であるた
め、SO3濃度を測定しつつ、その測定値を制御に用いる
ことはできない。そのため、アンモニア濃度を一定又は
脱硝装置入口のNOx濃度により決定した場合、SO3濃度の
変動が脱硝性能に影響を与える。例えば排ガス中のSO3
が増加した場合、電気集じん器で使用されるアンモニア
量が増加するため、脱硝装置で使用されるアンモニア量
が減少し、脱硝性能が低下する。反対にSO3が減少した
場合、電気集じん器で使用されるアンモニア濃度が減少
するため、脱硝装置へのアンモニアが増加し、脱硝装置
出口のアンモニア濃度が増加する。この問題を解消する
ため、脱硝装置出口の残存アンモニア又は脱硝装置出口
のNOxを測定し、その測定値に基づいてアンモニア量を
制御することにより、SO3の変動に対応しつつ、脱硝性
能を保つことができる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、電気集じん器入口でア
ンモニアを注入することにより、排ガス中のSO3、SO2
NOx及びばいじんを除去し、湿式脱硫装置入口のアンモ
ニア濃度を脱硝装置により抑制することができ、脱硝装
置の触媒量も従来のシステムと同等となる効果がある。
またシステム中に1度のアンモニア注入しか行わないた
め、アンモニア注入システムを簡素化することができ、
さらにガス冷却器の閉塞が防止されるため、ガス冷却器
水洗等の保守費用が低減される。
【0019】また、再生式ガス冷却器の場合、前記の効
果に加え電気集じん器及び電気集じん器入口ダクトにお
ける酸性硫安の生成が防止され、さらに、排ガス混合器
を設置することにより、脱硝触媒の必要量がさらに低減
する効果がある。そして、脱硝装置出口で測定した残存
アンモニア又はNOxの測定値に基づき、SO3濃度の変動が
脱硝装置に影響を与えることを抑止するアンモニア量を
決定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す構成図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す系統図である。
【図4】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1 ボイラ 2 ガス冷却器 3 電気集じん器 4 脱硝装置 5 湿式脱硫装置 6 煙突 7 アンモニア 8 排ガス混合器 9 空気予熱器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/94 Fターム(参考) 4D002 AA02 AA12 BA02 BA03 BA13 BA14 CA01 DA05 DA07 DA16 EA02 FA03 FA06 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB04 GB06 HA02 HA06 4D048 AA02 AA06 AB02 AC04 CD03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高硫黄分を含む排ガスの流れにガス冷却
    器、電気集じん器、脱硝装置及び湿式脱硫装置の順にそ
    れぞれの機器を設置してなる排ガス処理システムにおい
    て、前記電気集じん器入口で排ガス中のSO3とともに窒
    素酸化物を除去可能なアンモニアを注入し、前記電気集
    じん器で前記SO3を除去し、かつ排ガス中の残存アンモ
    ニアを還元剤として前記脱硝装置で前記窒素酸化物を除
    去することを特徴とする排ガス処理システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の排ガス処理システムにお
    いて、前記ガス冷却器は、再生式ガス冷却器であること
    を特徴とする排ガス処理システム。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の排ガス処理システ
    ムにおいて、電気集じん器と、脱硝装置との間に排ガス
    混合器を設置したことを特徴とする排ガス処理システ
    ム。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の排ガス処理シ
    ステムにおいて、脱硝装置出口で排ガス中の残存アンモ
    ニア又はNOxを測定し、その測定値に応じてアンモニア
    注入量を制御することを特徴とする排ガス処理システ
    ム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101567746B1 (ko) 2015-06-16 2015-11-09 박정봉 배기가스 처리장치
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CN112023651A (zh) * 2020-09-08 2020-12-04 四川省达州钢铁集团有限责任公司 剩余氨水用于焦炉烟气脱硫脱硝的方法及系统

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