JP2001329835A - 熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法 - Google Patents
熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法Info
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- JP2001329835A JP2001329835A JP2000148241A JP2000148241A JP2001329835A JP 2001329835 A JP2001329835 A JP 2001329835A JP 2000148241 A JP2000148241 A JP 2000148241A JP 2000148241 A JP2000148241 A JP 2000148241A JP 2001329835 A JP2001329835 A JP 2001329835A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】イニシャルコストおよびランニングコストの低
減を計ることが可能であり、尚かつ、窒素酸化物を系外
に排出させない熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物
の処理方法を提供すること。 【解決手段】熱機関１の排ガスから分離した窒素酸化物
を熱機関１の下流に列設させた再燃焼式ボイラやダクト
バーナー等の燃焼手段２に再循環させ、その火炎中で還
元又は分解し、熱機関１で発生する窒素酸化物と平衡状
態を保つことにより系外に窒素酸化物を排出しないよう
にする。
減を計ることが可能であり、尚かつ、窒素酸化物を系外
に排出させない熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物
の処理方法を提供すること。 【解決手段】熱機関１の排ガスから分離した窒素酸化物
を熱機関１の下流に列設させた再燃焼式ボイラやダクト
バーナー等の燃焼手段２に再循環させ、その火炎中で還
元又は分解し、熱機関１で発生する窒素酸化物と平衡状
態を保つことにより系外に窒素酸化物を排出しないよう
にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関やガスタ
ービンなどの熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物を
処理する方法に関する。
ービンなどの熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物を
処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】再燃焼式ボイラやダクトバーナなどを装
備している熱機関の燃焼排ガスの脱硝には、アンモニア
や尿素を還元剤として用い、触媒上で窒素酸化物を選択
的に還元除去する選択接触還元法（ＳＣＲ法）が一般的
である。
備している熱機関の燃焼排ガスの脱硝には、アンモニア
や尿素を還元剤として用い、触媒上で窒素酸化物を選択
的に還元除去する選択接触還元法（ＳＣＲ法）が一般的
である。
【０００３】また、窒素酸化物を吸着、吸収、反応（電
気化学的な方法を含む）などの方法によって分離除去し
た後、これを無害化処理する場合においても、分解除去
した窒素酸化物は、アンモニアや炭化水素などの還元剤
を用いて窒素に還元するか、あるいは、触媒などにより
窒素と酸素に分解する必要がある。
気化学的な方法を含む）などの方法によって分離除去し
た後、これを無害化処理する場合においても、分解除去
した窒素酸化物は、アンモニアや炭化水素などの還元剤
を用いて窒素に還元するか、あるいは、触媒などにより
窒素と酸素に分解する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
処理方法によって窒素酸化物を窒素に還元したり、ある
いは、窒素と酸素に分解する方法は、触媒装置や還元剤
が必要になるために、イニシャルコストおよびランニン
グコストが高くなるという問題があった。
処理方法によって窒素酸化物を窒素に還元したり、ある
いは、窒素と酸素に分解する方法は、触媒装置や還元剤
が必要になるために、イニシャルコストおよびランニン
グコストが高くなるという問題があった。
【０００５】本発明は、係る問題を解消すべくなされた
ものであり、その目的とするところは、イニシャルコス
トおよびランニングコストの低減を計ることが可能であ
るばかりでなく、窒素酸化物を系外に排出させない熱機
関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法を提供す
ることにある。
ものであり、その目的とするところは、イニシャルコス
トおよびランニングコストの低減を計ることが可能であ
るばかりでなく、窒素酸化物を系外に排出させない熱機
関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物
を熱機関の下流に列設させた再燃焼式ボイラやダクトバ
ーナーなどの燃焼手段に再循環させ、その火炎中で還元
又は分解し、熱機関で発生する窒素酸化物と平衡状態を
保つことにより系外に窒素酸化物を排出しないようにし
ている。
め、本発明は、熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物
を熱機関の下流に列設させた再燃焼式ボイラやダクトバ
ーナーなどの燃焼手段に再循環させ、その火炎中で還元
又は分解し、熱機関で発生する窒素酸化物と平衡状態を
保つことにより系外に窒素酸化物を排出しないようにし
ている。
【０００７】従って、本発明では、触媒装置や還元剤が
不要となり、イニシャルコストおよびランニングコスト
の低減を計ることができる。また、窒素酸化物が系外に
排出させることもない。
不要となり、イニシャルコストおよびランニングコスト
の低減を計ることができる。また、窒素酸化物が系外に
排出させることもない。
【０００８】再循環させる窒素酸化物は、再燃焼式ボイ
ラ又はダクトバーナの上流にある熱機関の排ガス中に含
まれる窒素酸化物と混合されて再燃焼式ボイラ又はダク
トバーナに導入されるが、それらの火炎中では、燃焼場
の条件で決まる窒素酸化物の化学平衡濃度以上にはなら
ないので、再燃焼式ボイラ又はダクトバーナの燃焼空気
入口の窒素酸化物濃度がある一定以上の濃度に達した場
合には火炎中で必ず還元又は分解される。
ラ又はダクトバーナの上流にある熱機関の排ガス中に含
まれる窒素酸化物と混合されて再燃焼式ボイラ又はダク
トバーナに導入されるが、それらの火炎中では、燃焼場
の条件で決まる窒素酸化物の化学平衡濃度以上にはなら
ないので、再燃焼式ボイラ又はダクトバーナの燃焼空気
入口の窒素酸化物濃度がある一定以上の濃度に達した場
合には火炎中で必ず還元又は分解される。
【０００９】今、本発明を再燃焼式ボイラを装備した熱
機関システムに適用した場合を模式的に図２に示す。ま
た、熱機関からの窒素酸化物の排出濃度をｑ１、再燃焼
式ボイラの入口および出口の窒素酸化物濃度をそれぞれ
ｑ２，ｑ３とする。ここで、ｑ２＝ｑ１＋ｑ３である。
機関システムに適用した場合を模式的に図２に示す。ま
た、熱機関からの窒素酸化物の排出濃度をｑ１、再燃焼
式ボイラの入口および出口の窒素酸化物濃度をそれぞれ
ｑ２，ｑ３とする。ここで、ｑ２＝ｑ１＋ｑ３である。
【００１０】システム起動後、再燃焼式ボイラの入口濃
度が再燃焼式ボイラの燃焼場の条件で決まる窒素酸化物
の化学平衡濃度より低い場合には、一時的に出口側の窒
素酸化物濃度は増大するが、これを窒素酸化物分離除去
装置で吸収して再燃焼式ボイラ入口に再循環すると、再
燃焼式ボイラ入口濃度が上昇し、出口濃度も上昇する。
度が再燃焼式ボイラの燃焼場の条件で決まる窒素酸化物
の化学平衡濃度より低い場合には、一時的に出口側の窒
素酸化物濃度は増大するが、これを窒素酸化物分離除去
装置で吸収して再燃焼式ボイラ入口に再循環すると、再
燃焼式ボイラ入口濃度が上昇し、出口濃度も上昇する。
【００１１】しかし、再燃焼式ボイラ入口濃度が再燃焼
式ボイラの燃焼場の条件で決まる窒素酸化物の化学平衡
濃度より高くなった場合は、再燃焼式ボイラの燃焼器の
中で窒素酸化物の還元または分解反応が起こり、その出
口では、ある一定の化学平衡濃度よりも上昇することは
ない。すなわち、ｑ３は、ある濃度以上にはならない。
式ボイラの燃焼場の条件で決まる窒素酸化物の化学平衡
濃度より高くなった場合は、再燃焼式ボイラの燃焼器の
中で窒素酸化物の還元または分解反応が起こり、その出
口では、ある一定の化学平衡濃度よりも上昇することは
ない。すなわち、ｑ３は、ある濃度以上にはならない。
【００１２】従って、ｑ３を吸収分離できる窒素酸化物
分離除去装置を装備すれば、触媒装置や還元剤を使用す
ることなく、システム外部への窒素酸化物の排出を防止
することができる。
分離除去装置を装備すれば、触媒装置や還元剤を使用す
ることなく、システム外部への窒素酸化物の排出を防止
することができる。
【００１３】この平衡状態では、 ｑ１＝ｑ２−ｑ３ ・・・・・ （１） が成立し、再燃焼式ボイラでの窒素酸化物の還元または
分解による窒素酸化物の削減率を、 α＝（ｑ２−ｑ３）／ｑ２ ・・・・・ （２） として、式１および式２からｑ２を消去すると、 ｑ３＝ｑ１・（１−α）／α ・・・・・ （３） となる。
分解による窒素酸化物の削減率を、 α＝（ｑ２−ｑ３）／ｑ２ ・・・・・ （２） として、式１および式２からｑ２を消去すると、 ｑ３＝ｑ１・（１−α）／α ・・・・・ （３） となる。
【００１４】すなわち、熱機関から発生する窒素酸化物
の生成速度の（１−α）／α倍の吸収速度（容量）を持
つ窒素酸化物分離除去装置を装備すれば、目的が達成で
きる。
の生成速度の（１−α）／α倍の吸収速度（容量）を持
つ窒素酸化物分離除去装置を装備すれば、目的が達成で
きる。
【００１５】ここで、これらの作用をより詳しく説明す
るために、図３には、再燃焼式ボイラまたはダクトバー
ナ火炎中における窒素酸化物の挙動を示す模式図並びに
反応式を示す。
るために、図３には、再燃焼式ボイラまたはダクトバー
ナ火炎中における窒素酸化物の挙動を示す模式図並びに
反応式を示す。
【００１６】すなわち、 （Ａ）還元領域における窒素酸化物（NOx ）の反応は、
次のように推定される。
次のように推定される。
【００１７】 C n H m＋O 2 →C n ′H m ′＊＋CO＋H 2 O ・・・（４） NO x ＋C n ′H m ′＊→C n ′H m ′＋N 2 ＋CO＋H 2 O ・・・（５） NOx ＋C n ′H m ′＊→C n ′H m ′＋NHi ＋CO＋Ｈ2 O ・・・（６） ここで、＊印は、活性化状態にある化学種、ＮＨｉは、
ＨＣＨ、ＮＨ3 のような水素を含む窒素酸化物を示す。
ＨＣＨ、ＮＨ3 のような水素を含む窒素酸化物を示す。
【００１８】（Ｂ）酸化領域におけるＮＨｉの反応は、
次のように推定される。
次のように推定される。
【００１９】 C n ′H m ′＋NHi ＋CO＋O 2 →N 2 ＋CO2 ＋H 2 O ・・・（７） C n ′H m ′＋NHi ＋CO＋O 2 →NOx ＋CO2 ＋H 2 O ・・・（８） また、図４は実験用再燃焼式ボイラで行った窒素酸化物
削減効果の実測結果を示す。
削減効果の実測結果を示す。
【００２０】図４によれば、再燃焼式ボイラの排ガス中
の酸素濃度が０．５〜０．６％、１％、２％になるまで
再燃焼を行った場合の窒素酸化物削減率は、それぞれ、
約６０％、約５０％、約３０％、すなわち、α≒０．
６、α≒０．５、α≒０．３になることが分かる。
の酸素濃度が０．５〜０．６％、１％、２％になるまで
再燃焼を行った場合の窒素酸化物削減率は、それぞれ、
約６０％、約５０％、約３０％、すなわち、α≒０．
６、α≒０．５、α≒０．３になることが分かる。
【００２１】因に、αが０．６、０．５、０．３の場合
は、それぞれ、０．６７ｑ１、ｑ１、２．３３ｑ１の容
量となる。
は、それぞれ、０．６７ｑ１、ｑ１、２．３３ｑ１の容
量となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００２３】図１は、本発明をディーゼル機関に適用し
た例を示す。図１に示すように、２基の窒素酸化物分離
除去装置３および３’が設置されており、それらを交互
に切り替えて使用する方式となっている。
た例を示す。図１に示すように、２基の窒素酸化物分離
除去装置３および３’が設置されており、それらを交互
に切り替えて使用する方式となっている。
【００２４】窒素酸化物分離除去装置３および３’に
は、排ガス中から窒素酸化物を吸着、吸収、反応（電気
化学的な方法を含む）などの方法あるいは手段により分
離除去できるものを適用する。
は、排ガス中から窒素酸化物を吸着、吸収、反応（電気
化学的な方法を含む）などの方法あるいは手段により分
離除去できるものを適用する。
【００２５】図１の状態では、窒素酸化物分離除去装置
３′は、再燃焼式ボイラ２の排ガスから窒素酸化物を分
離・貯蔵し、脱硝された排ガス７が大気中に放出され
る。
３′は、再燃焼式ボイラ２の排ガスから窒素酸化物を分
離・貯蔵し、脱硝された排ガス７が大気中に放出され
る。
【００２６】一方、窒素酸化物分離除去装置３は、貯蔵
した窒素酸化物を放出して再燃焼式ボイラ２の入口に再
循環し、ディーゼル機関１の排ガスと混合されて再燃焼
式ボイラ２に供給される。これらを適当なインターバル
で交互に繰り返すことにより、既に説明した作用を連続
して行うことができる。
した窒素酸化物を放出して再燃焼式ボイラ２の入口に再
循環し、ディーゼル機関１の排ガスと混合されて再燃焼
式ボイラ２に供給される。これらを適当なインターバル
で交互に繰り返すことにより、既に説明した作用を連続
して行うことができる。
【００２７】なお、図１中、符号４，５，６は切替弁、
８は再循環窒素酸化物を示している。
８は再循環窒素酸化物を示している。
【００２８】以上の説明では、本発明をディーゼル機関
に適用した場合について説明したが、本発明は、これに
限らず、例えば、ガス機関、ガスタービンなど、いずれ
の熱機関でも適用可能である。
に適用した場合について説明したが、本発明は、これに
限らず、例えば、ガス機関、ガスタービンなど、いずれ
の熱機関でも適用可能である。
【００２９】また、再燃焼式ボイラの代わりにダクトバ
ーナーを用いても同じ効果が得られる。更に、窒素酸化
物分離除去装置は、必ずしも２基である必要はなく、２
基以上の複数基が装備されていても、順次、切り替える
ことにより同じ効果を得ることができる。
ーナーを用いても同じ効果が得られる。更に、窒素酸化
物分離除去装置は、必ずしも２基である必要はなく、２
基以上の複数基が装備されていても、順次、切り替える
ことにより同じ効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、分離除
去した窒素酸化物を還元剤を使用して還元したり、ある
いは、触媒などを使用して分解する必要がないので、イ
ニシャルコストおよびランニングコストの低減を計るこ
とができる。また、窒素酸化物を一切外部に排出するこ
とがないので、工業上、有用である。
去した窒素酸化物を還元剤を使用して還元したり、ある
いは、触媒などを使用して分解する必要がないので、イ
ニシャルコストおよびランニングコストの低減を計るこ
とができる。また、窒素酸化物を一切外部に排出するこ
とがないので、工業上、有用である。
【図１】本発明をディーゼル機関に適用した例を示す概
略図である。
略図である。
【図２】熱機関、再燃焼式ボイラ、窒素酸化物分離除去
装置の構成並びに当該システムを流れる窒素酸化物の量
を示す模式図である。
装置の構成並びに当該システムを流れる窒素酸化物の量
を示す模式図である。
【図３】再燃焼式ボイラ又はダクトバーナ火炎中におけ
る窒素酸化物還元を示す模式図である。
る窒素酸化物還元を示す模式図である。
【図４】実験により確認された再燃焼式ボイラ火炎によ
る窒素酸化物の削減効果を示す線図である。
る窒素酸化物の削減効果を示す線図である。
１ 熱機関 ２ 再燃焼式ボイラやダクトバーナーなどの燃焼手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂根 篤 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 羽場 方紀 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 近藤 高史 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 Ｆターム(参考） 3G091 AA18 AA19 AB12 BA14 CA02 4D002 AA12 AC01 AC10 BA01 BA04 BA20 CA07 EA05 EA08
Claims (1)
- 【請求項１】 熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物
を熱機関の下流に列設させた再燃焼式ボイラやダクトバ
ーナーなどの燃焼手段に再循環させ、その火炎中で還元
又は分解し、熱機関で発生する窒素酸化物と平衡状態を
保つことにより系外に窒素酸化物を排出しないようにす
ることを特徴とする熱機関の排ガスから分離した窒素酸
化物の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000148241A JP2001329835A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000148241A JP2001329835A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001329835A true JP2001329835A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18654300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000148241A Withdrawn JP2001329835A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 熱機関の排ガスから分離した窒素酸化物の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001329835A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071236A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Yanmar Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置及びその制御方法 |
| WO2006103915A1 (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Yanmar Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置 |
-
2000
- 2000-05-19 JP JP2000148241A patent/JP2001329835A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071236A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Yanmar Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置及びその制御方法 |
| KR100816189B1 (ko) * | 2004-01-21 | 2008-03-24 | 얀마 가부시키가이샤 | 배기가스 정화장치 및 그 제어방법 |
| US7784276B2 (en) | 2004-01-21 | 2010-08-31 | Yanmar Co., Ltd. | Exhaust gas purifier and method of control therefor |
| WO2006103915A1 (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Yanmar Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置 |
| JP2006274875A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Yanmar Co Ltd | 排気ガス浄化装置 |
| KR100899915B1 (ko) | 2005-03-29 | 2009-05-28 | 얀마 가부시키가이샤 | 배기가스 정화장치 |
| JP4608347B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-01-12 | ヤンマー株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| US8042328B2 (en) | 2005-03-29 | 2011-10-25 | Yanmar Co., Ltd. | Exhaust gas purifier |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |