JP2003130326A - ガス燃焼処理方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭ガス化ガス湿式精製オフガス燃焼炉とし
て好適な燃焼装置を提供する。 【解決手段】 アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有
ガスを燃焼処理するガス燃焼処理方法であって、燃料と
共にアンモニア含有ガスを導入して燃焼させる、第１の
燃焼処理工程と、該第１の燃焼処理工程の後流にて、硫
化水素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの一部を導
入して還元性雰囲気下、該第１の燃焼処理工程で発生し
た窒素酸化物を還元する、窒素酸化物還元工程と、該窒
素酸化物還元工程の後流にて、残りの硫化水素含有ガス
を空気と共に導入して燃焼させる、第２の燃焼処理工程
と、を含むことを特徴とするガス燃焼処理方法、並び
に、ガス燃焼装置。
て好適な燃焼装置を提供する。 【解決手段】 アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有
ガスを燃焼処理するガス燃焼処理方法であって、燃料と
共にアンモニア含有ガスを導入して燃焼させる、第１の
燃焼処理工程と、該第１の燃焼処理工程の後流にて、硫
化水素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの一部を導
入して還元性雰囲気下、該第１の燃焼処理工程で発生し
た窒素酸化物を還元する、窒素酸化物還元工程と、該窒
素酸化物還元工程の後流にて、残りの硫化水素含有ガス
を空気と共に導入して燃焼させる、第２の燃焼処理工程
と、を含むことを特徴とするガス燃焼処理方法、並び
に、ガス燃焼装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス燃焼処理方法
およびガス燃焼装置に関し、詳しくは、石炭ガス化ガス
湿式精製オフガス燃焼炉として好適な燃焼装置および燃
焼方法に関する。
およびガス燃焼装置に関し、詳しくは、石炭ガス化ガス
湿式精製オフガス燃焼炉として好適な燃焼装置および燃
焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭をガス化して発電燃料として使用す
る場合、生成ガス中には硫黄化合物（硫化水素、硫化カ
ルボニル等）やアンモニア等の窒素化合物が含まれてお
り、公害防止、腐食防止の観点から湿式精製設備にて除
去される。湿式精製設備にて除去された硫化水素(H2S)
は、ストリッピングされ高濃度の硫化水素含有のオフガ
ス(H2Sオフガス)として排出される。また、回収された
アンモニア(NH3)は同様にストリッピングされてアンモ
ニア含有のオフガス(NH3オフガス）として排出される。
以下、これらを図３に示すシステムフローによって、具
体的に説明する。
る場合、生成ガス中には硫黄化合物（硫化水素、硫化カ
ルボニル等）やアンモニア等の窒素化合物が含まれてお
り、公害防止、腐食防止の観点から湿式精製設備にて除
去される。湿式精製設備にて除去された硫化水素(H2S)
は、ストリッピングされ高濃度の硫化水素含有のオフガ
ス(H2Sオフガス)として排出される。また、回収された
アンモニア(NH3)は同様にストリッピングされてアンモ
ニア含有のオフガス(NH3オフガス）として排出される。
以下、これらを図３に示すシステムフローによって、具
体的に説明する。
【０００３】図３に示されるシステムフローでは、H2S
除去工程において、アミンによって生成ガス中の硫化水
素を除去して、そのアミンから硫化水素を再び排出させ
る。その硫化水素を含む再生ガスを燃焼処理させるに
は、H2Sオフガスは、一般の燃焼炉、蓄熱式燃焼炉など
によって燃焼処理されていた。この燃焼工程に使用され
る燃焼装置は、従来、硫化水素を燃焼させた際に生じる
副生成物であるSO3の発生が低いという特徴を持つ蓄熱
式燃焼炉を選定して使用していた。しかしながら、蓄熱
式燃焼炉は、熱交換率を保つために複数の流路を変換し
て運転する弁機構が必要であり、その運転操作が煩雑で
あるという問題があった。また、故障等のトラブルを生
じさせない信頼性の観点からも問題があった。つまり、
蓄熱体を経由する際には熱交換が行われるので、一方の
蓄熱体では温度が上昇し続け、他方の蓄熱体では温度が
低下し続けることが生じる。よって、蓄熱体に導入する
ためのガス導入口、排出口等を適宜変換するために、複
数の弁を常時切り替えて運転することが必要とされてい
た。
除去工程において、アミンによって生成ガス中の硫化水
素を除去して、そのアミンから硫化水素を再び排出させ
る。その硫化水素を含む再生ガスを燃焼処理させるに
は、H2Sオフガスは、一般の燃焼炉、蓄熱式燃焼炉など
によって燃焼処理されていた。この燃焼工程に使用され
る燃焼装置は、従来、硫化水素を燃焼させた際に生じる
副生成物であるSO3の発生が低いという特徴を持つ蓄熱
式燃焼炉を選定して使用していた。しかしながら、蓄熱
式燃焼炉は、熱交換率を保つために複数の流路を変換し
て運転する弁機構が必要であり、その運転操作が煩雑で
あるという問題があった。また、故障等のトラブルを生
じさせない信頼性の観点からも問題があった。つまり、
蓄熱体を経由する際には熱交換が行われるので、一方の
蓄熱体では温度が上昇し続け、他方の蓄熱体では温度が
低下し続けることが生じる。よって、蓄熱体に導入する
ためのガス導入口、排出口等を適宜変換するために、複
数の弁を常時切り替えて運転することが必要とされてい
た。
【０００４】一方、従来の蓄熱式燃焼炉（約１０００
℃）では、NH3オフガスの燃焼処理において完全にNH3の
燃焼処理が行えず、後流にNH3がリークする。NH3が完全
に分解するためには高温（約１５００℃程度）における
燃焼が必要になるところ、蓄熱式燃焼炉では蓄熱体であ
るムライトやコージェライト（高温セラミックス材料）
の耐久温度等による制限から約１０００℃程度の運転に
限られていた。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の観
点からも、すなわちNH3の一部から生成したNOとNH3との
脱硝反応率は，1300℃以上で顕著であるため、高温（約
１５００℃程度）における燃焼が必要になる。一方、燃
焼工程によって発生するＮＯｘには、アンモニア等の含
窒素燃料からできるフュエル(Fuel)ＮＯｘとフレーム等
の高温部で空気中の窒素より発生するサーマルＮＯｘと
があり、サーマルＮＯｘは高温度領域ほど生成率が高く
なるため、高温下では、サーマルＮＯｘの発生率が高く
なる。しかし、多量のアンモニア含有ガスを連続的に処
理する場合には、NH3が完全に分解する温度で処理する
必要がある。つまり、アンモニア含有ガスを処理する際
に、NH3が完全分解する温度で処理し、発生するＮＯｘ
を低減させる手法が望まれていた。
℃）では、NH3オフガスの燃焼処理において完全にNH3の
燃焼処理が行えず、後流にNH3がリークする。NH3が完全
に分解するためには高温（約１５００℃程度）における
燃焼が必要になるところ、蓄熱式燃焼炉では蓄熱体であ
るムライトやコージェライト（高温セラミックス材料）
の耐久温度等による制限から約１０００℃程度の運転に
限られていた。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の観
点からも、すなわちNH3の一部から生成したNOとNH3との
脱硝反応率は，1300℃以上で顕著であるため、高温（約
１５００℃程度）における燃焼が必要になる。一方、燃
焼工程によって発生するＮＯｘには、アンモニア等の含
窒素燃料からできるフュエル(Fuel)ＮＯｘとフレーム等
の高温部で空気中の窒素より発生するサーマルＮＯｘと
があり、サーマルＮＯｘは高温度領域ほど生成率が高く
なるため、高温下では、サーマルＮＯｘの発生率が高く
なる。しかし、多量のアンモニア含有ガスを連続的に処
理する場合には、NH3が完全に分解する温度で処理する
必要がある。つまり、アンモニア含有ガスを処理する際
に、NH3が完全分解する温度で処理し、発生するＮＯｘ
を低減させる手法が望まれていた。
【０００５】他方、直燃式燃焼装置では、バーナー部に
燃料を存在させて燃焼させて、そこに硫化水素やアンモ
ニアを存在させることで極めて高温で燃焼させる処理が
可能である。この方式においては、アンモニア燃焼によ
るＮＯｘの発生を極力抑制する技術として、例えば投入
する酸素の量を調整して、例えば１０００〜１２００℃
付近にて一段でアンモニアを還元性雰囲気下で燃焼させ
る技術が提案されている。しかしながら、還元性雰囲気
下で約１０００℃以上の高温を維持するには、多量の燃
料による追い焚きが必要とされる。また、大型の高温対
応型燃焼装置が必要になり、運転面・設備面で経済的で
ない。さらに、上記した蓄熱式燃焼炉における問題を解
決して、ＮＯｘ低減を十分に達成するには１０００℃付
近の燃焼ではなく、少なくとも１３００℃以上の高温に
てアンモニアを燃焼、分解させることが望ましい。アン
モニアを高温で燃焼、分解させるため、直燃式燃焼装置
を使用した場合、高温処理に伴いＮＯｘが生成されるの
で、還元剤（NH3,H2S,CO等）等によるＮＯｘ低減対策が
必要である。
燃料を存在させて燃焼させて、そこに硫化水素やアンモ
ニアを存在させることで極めて高温で燃焼させる処理が
可能である。この方式においては、アンモニア燃焼によ
るＮＯｘの発生を極力抑制する技術として、例えば投入
する酸素の量を調整して、例えば１０００〜１２００℃
付近にて一段でアンモニアを還元性雰囲気下で燃焼させ
る技術が提案されている。しかしながら、還元性雰囲気
下で約１０００℃以上の高温を維持するには、多量の燃
料による追い焚きが必要とされる。また、大型の高温対
応型燃焼装置が必要になり、運転面・設備面で経済的で
ない。さらに、上記した蓄熱式燃焼炉における問題を解
決して、ＮＯｘ低減を十分に達成するには１０００℃付
近の燃焼ではなく、少なくとも１３００℃以上の高温に
てアンモニアを燃焼、分解させることが望ましい。アン
モニアを高温で燃焼、分解させるため、直燃式燃焼装置
を使用した場合、高温処理に伴いＮＯｘが生成されるの
で、還元剤（NH3,H2S,CO等）等によるＮＯｘ低減対策が
必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガ
スを処理する場合、これらのオフガスを、ランニングコ
ストを下げ、且つ、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出を効
果的に抑制して環境負荷値以下に抑え、さらに装置が簡
単・小型で信頼性が高く、運転やメンテナンスが容易な
処理方法を開発すべく、鋭意検討した。その結果、本発
明者らは、アンモニアの燃焼工程と硫化水素の燃焼工程
の間に、窒素酸化物の還元工程を設けると共に、アンモ
ニアガスあるいは硫化水素ガスを２系統に分けて燃焼装
置に供給する方法によって、かかる課題が解決されるこ
とを見い出した。本発明は、かかる見地より完成された
ものである。
題点に鑑み、アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガ
スを処理する場合、これらのオフガスを、ランニングコ
ストを下げ、且つ、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出を効
果的に抑制して環境負荷値以下に抑え、さらに装置が簡
単・小型で信頼性が高く、運転やメンテナンスが容易な
処理方法を開発すべく、鋭意検討した。その結果、本発
明者らは、アンモニアの燃焼工程と硫化水素の燃焼工程
の間に、窒素酸化物の還元工程を設けると共に、アンモ
ニアガスあるいは硫化水素ガスを２系統に分けて燃焼装
置に供給する方法によって、かかる課題が解決されるこ
とを見い出した。本発明は、かかる見地より完成された
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ア
ンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガスを燃焼処理す
るガス燃焼処理方法であって、燃料とアンモニア含有ガ
スを導入して燃焼させる、第１の燃焼処理工程と、該第
１の燃焼処理工程の後流にて、還元剤（例えば、硫化水
素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの一部）を導入
して還元性雰囲気下、該第１の燃焼処理工程で発生した
窒素酸化物を還元する、窒素酸化物還元工程と、該窒素
酸化物還元工程の後流にて、硫化水素含有ガスを空気と
共に導入して燃焼させる、第２の燃焼処理工程と、を含
むことを特徴とするガス燃焼処理方法を提供するもので
ある。ここで、前記第１の燃焼処理工程においては、１
３００℃以上の酸化性雰囲気下、燃焼処理を行うことが
好ましい。また、前記窒素酸化物還元工程においては、
アンモニア含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、
該第１の燃焼処理工程で発生した窒素酸化物を還元する
ことが好ましい。前記第１の燃焼工程においては、出口
ガス温度を計測し、所定温度以上となるよう燃料の流量
を制御する方法が好適に挙げられる。また、前記窒素酸
化物還元工程あるいは第２の燃焼処理工程においては、
出口の窒素酸化物濃度を計測し、所定濃度以下となるよ
う窒素酸化物還元工程に導入する硫化水素含有ガスある
いはアンモニア含有ガスの流量を制御する方法が好適に
挙げられる。
ンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガスを燃焼処理す
るガス燃焼処理方法であって、燃料とアンモニア含有ガ
スを導入して燃焼させる、第１の燃焼処理工程と、該第
１の燃焼処理工程の後流にて、還元剤（例えば、硫化水
素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの一部）を導入
して還元性雰囲気下、該第１の燃焼処理工程で発生した
窒素酸化物を還元する、窒素酸化物還元工程と、該窒素
酸化物還元工程の後流にて、硫化水素含有ガスを空気と
共に導入して燃焼させる、第２の燃焼処理工程と、を含
むことを特徴とするガス燃焼処理方法を提供するもので
ある。ここで、前記第１の燃焼処理工程においては、１
３００℃以上の酸化性雰囲気下、燃焼処理を行うことが
好ましい。また、前記窒素酸化物還元工程においては、
アンモニア含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、
該第１の燃焼処理工程で発生した窒素酸化物を還元する
ことが好ましい。前記第１の燃焼工程においては、出口
ガス温度を計測し、所定温度以上となるよう燃料の流量
を制御する方法が好適に挙げられる。また、前記窒素酸
化物還元工程あるいは第２の燃焼処理工程においては、
出口の窒素酸化物濃度を計測し、所定濃度以下となるよ
う窒素酸化物還元工程に導入する硫化水素含有ガスある
いはアンモニア含有ガスの流量を制御する方法が好適に
挙げられる。
【０００８】また、本発明は、アンモニア含有ガスおよ
び硫化水素含有ガスを燃焼処理するガス燃焼装置であっ
て、燃料と共にアンモニア含有ガスを導入して燃焼させ
る、第１燃焼部と、該第１燃焼部の後流に備えられ、硫
化水素含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、該第
１燃焼部から送られてくる窒素酸化物を還元する、窒素
酸化物還元部と、該窒素酸化物還元部の後流に備えら
れ、残りの硫化水素含有ガスを空気と共に導入して燃焼
させる、第２燃焼部と、を含むことを特徴とするガス燃
焼装置を提供するものである。ここで、該ガス燃焼装置
は、前記第１燃焼部から窒素酸化物還元部へのガス流通
路断面が、該第１燃焼部断面及び窒素酸化物還元部断面
よりも小さく絞られており、前記窒素酸化物還元部と第
２燃焼部の間に輻射遮蔽物を具備した構造のものが望ま
しい。
び硫化水素含有ガスを燃焼処理するガス燃焼装置であっ
て、燃料と共にアンモニア含有ガスを導入して燃焼させ
る、第１燃焼部と、該第１燃焼部の後流に備えられ、硫
化水素含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、該第
１燃焼部から送られてくる窒素酸化物を還元する、窒素
酸化物還元部と、該窒素酸化物還元部の後流に備えら
れ、残りの硫化水素含有ガスを空気と共に導入して燃焼
させる、第２燃焼部と、を含むことを特徴とするガス燃
焼装置を提供するものである。ここで、該ガス燃焼装置
は、前記第１燃焼部から窒素酸化物還元部へのガス流通
路断面が、該第１燃焼部断面及び窒素酸化物還元部断面
よりも小さく絞られており、前記窒素酸化物還元部と第
２燃焼部の間に輻射遮蔽物を具備した構造のものが望ま
しい。
【０００９】本発明によれば、石炭ガス化ガスを精製す
る際に生じるオフガスを、極めて効率的に燃焼処理可能
な３段式燃焼装置を提供できる。本発明の燃焼装置を用
いるシステムでは、NH3オフガスとH2Sオフガスとを同一
の燃焼装置で燃焼処理する。NH3オフガスは、高温度域
（約１５００〜１６００℃）で燃焼処理すればＮＯｘの
生成が低く抑制される。よって、本発明の燃焼装置で
は、その前段において酸化性雰囲気の中、先ずNH3オフ
ガスを窒素と水に完全燃焼処理を行う。H2Sオフガス
は、低温度域（８００℃以上）で処理可能なため、NH3
オフガス燃焼処理後にH2Sオフガスを酸化性雰囲気下、
水(H2O)と二酸化硫黄(SO2)に燃焼処理させる。また、ア
ンモニア(NH3)を燃焼処理すると、一部窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）が発生するため、アンモニア燃焼後に、H2Sオフ
ガスあるいはNH3オフガスの一部をバイパスさせて、ア
ンモニア燃焼直後のＮＯｘ存在下に導入する。これによ
って、第２段目の窒素酸化物還元工程では、還元性雰囲
気にて、ＮＯｘはＮ2に還元され、ＮＯｘ濃度の低減化
が可能となる。
る際に生じるオフガスを、極めて効率的に燃焼処理可能
な３段式燃焼装置を提供できる。本発明の燃焼装置を用
いるシステムでは、NH3オフガスとH2Sオフガスとを同一
の燃焼装置で燃焼処理する。NH3オフガスは、高温度域
（約１５００〜１６００℃）で燃焼処理すればＮＯｘの
生成が低く抑制される。よって、本発明の燃焼装置で
は、その前段において酸化性雰囲気の中、先ずNH3オフ
ガスを窒素と水に完全燃焼処理を行う。H2Sオフガス
は、低温度域（８００℃以上）で処理可能なため、NH3
オフガス燃焼処理後にH2Sオフガスを酸化性雰囲気下、
水(H2O)と二酸化硫黄(SO2)に燃焼処理させる。また、ア
ンモニア(NH3)を燃焼処理すると、一部窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）が発生するため、アンモニア燃焼後に、H2Sオフ
ガスあるいはNH3オフガスの一部をバイパスさせて、ア
ンモニア燃焼直後のＮＯｘ存在下に導入する。これによ
って、第２段目の窒素酸化物還元工程では、還元性雰囲
気にて、ＮＯｘはＮ2に還元され、ＮＯｘ濃度の低減化
が可能となる。
【００１０】本発明の３段式燃焼装置では、ガス導入前
から第１段がNH3オフガス燃焼のための第１燃焼部、第
２段がＮＯｘ還元のための窒素酸化物還元部、第３段が
H2Sオフガス燃焼のための第２燃焼部、のように３段に
分けられる。このような３段構成により、NH3オフガス
とH2Sオフガスとが同一の燃焼装置で環境負荷値の低い
燃焼処理が可能となる。本発明によれば、NH3オフガス
とH2Sオフガスとの同一燃焼処理が行えるので、それぞ
れに処理する必要がなくなり処理システムが簡素化し、
またを燃焼することにより、安水（アンモニア水）の廃
棄処理費が不要となる。そして、H2SオフガスあるいはN
H3オフガスのバイパスセクションを設けることにより、
ＮＯｘ生成が低減する。さらに、燃焼炉排ガスの熱回収
の効果が期待できる。
から第１段がNH3オフガス燃焼のための第１燃焼部、第
２段がＮＯｘ還元のための窒素酸化物還元部、第３段が
H2Sオフガス燃焼のための第２燃焼部、のように３段に
分けられる。このような３段構成により、NH3オフガス
とH2Sオフガスとが同一の燃焼装置で環境負荷値の低い
燃焼処理が可能となる。本発明によれば、NH3オフガス
とH2Sオフガスとの同一燃焼処理が行えるので、それぞ
れに処理する必要がなくなり処理システムが簡素化し、
またを燃焼することにより、安水（アンモニア水）の廃
棄処理費が不要となる。そして、H2SオフガスあるいはN
H3オフガスのバイパスセクションを設けることにより、
ＮＯｘ生成が低減する。さらに、燃焼炉排ガスの熱回収
の効果が期待できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガス燃焼方法
について、添付図面を参照しながら、その具体的な実施
形態を説明する。図１は、本発明の燃焼処理方法を実施
するのに好適な燃焼装置の一例を、模式的に示す図であ
る。本実施の形態の燃焼装置では、アンモニアや燃料が
導入される前流から、第１燃焼部１ａ、窒素酸化物還元
部１ｂ、および第２燃焼部１ｃの順に各部が備えられて
いる。第１燃焼部１ａでは、燃料と共にアンモニア（NH
3）含有ガスを導入する。本燃焼装置は直燃式であるた
め、燃焼炉内で燃焼を起こさせるために燃料を導入する
が、通常ノズルから注入する。同時に、酸素含有ガスと
して空気等を導入して、第１燃焼部１ａ内で燃料とアン
モニアを燃焼させる。NH3オフガスは、高温度域（約１
５００〜１６００℃）で燃焼処理すればアンモニアから
のＮＯｘの生成が低く抑制される。よって、本発明の燃
焼装置では、その前段部である第１燃焼部１ａにおいて
酸化性雰囲気の中、先ずNH3オフガスを窒素と水に完全
燃焼処理を行う。ここで供給されるアンモニアは、アン
モニアガスとして導入する。例えば、石炭ガス化ガスの
システムに用いる場合、ストリッパーにて回収されたア
ンモニア含有ガスは凝縮させずに、そのままガスの形態
で第１燃焼部１ａに導入する。
について、添付図面を参照しながら、その具体的な実施
形態を説明する。図１は、本発明の燃焼処理方法を実施
するのに好適な燃焼装置の一例を、模式的に示す図であ
る。本実施の形態の燃焼装置では、アンモニアや燃料が
導入される前流から、第１燃焼部１ａ、窒素酸化物還元
部１ｂ、および第２燃焼部１ｃの順に各部が備えられて
いる。第１燃焼部１ａでは、燃料と共にアンモニア（NH
3）含有ガスを導入する。本燃焼装置は直燃式であるた
め、燃焼炉内で燃焼を起こさせるために燃料を導入する
が、通常ノズルから注入する。同時に、酸素含有ガスと
して空気等を導入して、第１燃焼部１ａ内で燃料とアン
モニアを燃焼させる。NH3オフガスは、高温度域（約１
５００〜１６００℃）で燃焼処理すればアンモニアから
のＮＯｘの生成が低く抑制される。よって、本発明の燃
焼装置では、その前段部である第１燃焼部１ａにおいて
酸化性雰囲気の中、先ずNH3オフガスを窒素と水に完全
燃焼処理を行う。ここで供給されるアンモニアは、アン
モニアガスとして導入する。例えば、石炭ガス化ガスの
システムに用いる場合、ストリッパーにて回収されたア
ンモニア含有ガスは凝縮させずに、そのままガスの形態
で第１燃焼部１ａに導入する。
【００１２】アンモニアは、燃焼装置の第１燃焼部１ａ
に導入されて、ここで約１５００〜１６００℃程度の高
温に晒され、アンモニアをN2とH2Oに完全燃焼処理され
る。このアンモニアの第１燃焼処理工程では、極めて高
温での燃焼処理によってＮＯｘの発生がある程度抑制さ
れるが、それでもサーマルＮＯｘの発生は回避できな
い。そこで、本発明の燃焼装置では、硫化水素含有ガス
あるいはアンモニア含有ガスを２つに分けて、その一部
は燃焼装置の窒素酸化物還元部１ｂに導入し、残りの硫
化水素ガスは燃焼装置の第２燃焼部１ｃに導入する。な
お、硫化水素は８００℃程度でも十分に燃焼する成分で
あり、１５００℃まで高温にする必要はない。
に導入されて、ここで約１５００〜１６００℃程度の高
温に晒され、アンモニアをN2とH2Oに完全燃焼処理され
る。このアンモニアの第１燃焼処理工程では、極めて高
温での燃焼処理によってＮＯｘの発生がある程度抑制さ
れるが、それでもサーマルＮＯｘの発生は回避できな
い。そこで、本発明の燃焼装置では、硫化水素含有ガス
あるいはアンモニア含有ガスを２つに分けて、その一部
は燃焼装置の窒素酸化物還元部１ｂに導入し、残りの硫
化水素ガスは燃焼装置の第２燃焼部１ｃに導入する。な
お、硫化水素は８００℃程度でも十分に燃焼する成分で
あり、１５００℃まで高温にする必要はない。
【００１３】第１燃焼部１ａで燃焼したガスは、そのま
ま後流の窒素酸化物還元部１ｂに送られる。窒素酸化物
還元部１ｂでは、硫化水素含有ガスあるいはアンモニア
含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、第１燃焼部
１ａから送られてくる窒素酸化物を還元する。第１燃焼
部でアンモニア(NH3)を燃焼処理すると、窒素酸化物
（ＮＯｘ）が発生するので、H2Sガス全部を燃焼させる
前にその一部を、あるいはアンモニア含有ガスの一部
を、アンモニア燃焼直後のＮＯｘ存在下に導入する。こ
れによってH2SガスあるいはNH3ガス雰囲気下の還元性雰
囲気にて、ＮＯｘをＮ2に還元して、ガス中のＮＯｘを
低減させるものである。
ま後流の窒素酸化物還元部１ｂに送られる。窒素酸化物
還元部１ｂでは、硫化水素含有ガスあるいはアンモニア
含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、第１燃焼部
１ａから送られてくる窒素酸化物を還元する。第１燃焼
部でアンモニア(NH3)を燃焼処理すると、窒素酸化物
（ＮＯｘ）が発生するので、H2Sガス全部を燃焼させる
前にその一部を、あるいはアンモニア含有ガスの一部
を、アンモニア燃焼直後のＮＯｘ存在下に導入する。こ
れによってH2SガスあるいはNH3ガス雰囲気下の還元性雰
囲気にて、ＮＯｘをＮ2に還元して、ガス中のＮＯｘを
低減させるものである。
【００１４】すなわち、硫化水素ガスあるいはアンモニ
ア含有ガスの一部が導入された窒素酸化物還元部１ｂ内
では、還元性雰囲気になる。第１燃焼部１ａでは高温燃
焼を継続的に行わせるために、燃料を投入して追い焚き
することが必要であり酸化性雰囲気になるが、窒素酸化
物還元部１ｂでは硫化水素あるいはアンモニアの導入に
よって、還元性雰囲気下、ＮＯｘが還元されてＮ2にな
る。硫化水素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの投
入量としては、窒素酸化物還元部１ｂが還元性雰囲気に
なるのに必要な量以上であれば足り、具体的には存在す
る酸素に対して当量以上を投入する。
ア含有ガスの一部が導入された窒素酸化物還元部１ｂ内
では、還元性雰囲気になる。第１燃焼部１ａでは高温燃
焼を継続的に行わせるために、燃料を投入して追い焚き
することが必要であり酸化性雰囲気になるが、窒素酸化
物還元部１ｂでは硫化水素あるいはアンモニアの導入に
よって、還元性雰囲気下、ＮＯｘが還元されてＮ2にな
る。硫化水素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの投
入量としては、窒素酸化物還元部１ｂが還元性雰囲気に
なるのに必要な量以上であれば足り、具体的には存在す
る酸素に対して当量以上を投入する。
【００１５】第１燃焼部１ａでは、ＮＯｘ発生を抑制さ
せるために過剰酸素を極力低下させることが望ましい
が、一方で完全燃焼させるために酸素をある程度過剰に
投入することになる。そこで実際の運転条件では、第１
燃焼部１ａから窒素酸化物還元部１ｂへ流下するガス中
の過剰酸素の量は、通常約０．１〜３モル％の範囲、よ
り具体的には約０．５〜１モル％程度にて制御すること
が好ましい。これによって、窒素酸化物還元部１ｂを還
元性雰囲気へ変換するための硫化水素含有ガスあるいは
アンモニア含有ガスの投入量制御が容易になる。そし
て、残りの硫化水素は全て第２燃焼部１ｃに投入でき
る。窒素酸化物還元部１ｂと第２燃焼部１ｃへの硫化水
素含有ガスの投入割合比は、処理すべきガスの性状・含
有量等によっても異なるので任意に定められ特に限定さ
れるものではないが、例えば石炭ガス化ガスの硫化水素
ガス処理では、通常、窒素酸化物還元部１ｂに５〜２０
％、第２燃焼部に８０〜９５％を導入する態様が好適で
ある。また、第１燃焼部１aと窒素酸化物還元部１bへの
アンモニア含有ガスの投入割合比も硫化水素の場合と同
様、特に限定されるものではないが、例えば第１燃焼部
１aに８０〜９９％、窒素酸化物還元部１ｂに１〜２０
％を導入する態様が好適である。なお、上記窒素酸化物
還元部１ｂへは燃料を投入する必要はなく、通常１４０
０〜１５００℃程度であるため、硫化水素は自燃し、ア
ンモニアも分解する。
せるために過剰酸素を極力低下させることが望ましい
が、一方で完全燃焼させるために酸素をある程度過剰に
投入することになる。そこで実際の運転条件では、第１
燃焼部１ａから窒素酸化物還元部１ｂへ流下するガス中
の過剰酸素の量は、通常約０．１〜３モル％の範囲、よ
り具体的には約０．５〜１モル％程度にて制御すること
が好ましい。これによって、窒素酸化物還元部１ｂを還
元性雰囲気へ変換するための硫化水素含有ガスあるいは
アンモニア含有ガスの投入量制御が容易になる。そし
て、残りの硫化水素は全て第２燃焼部１ｃに投入でき
る。窒素酸化物還元部１ｂと第２燃焼部１ｃへの硫化水
素含有ガスの投入割合比は、処理すべきガスの性状・含
有量等によっても異なるので任意に定められ特に限定さ
れるものではないが、例えば石炭ガス化ガスの硫化水素
ガス処理では、通常、窒素酸化物還元部１ｂに５〜２０
％、第２燃焼部に８０〜９５％を導入する態様が好適で
ある。また、第１燃焼部１aと窒素酸化物還元部１bへの
アンモニア含有ガスの投入割合比も硫化水素の場合と同
様、特に限定されるものではないが、例えば第１燃焼部
１aに８０〜９９％、窒素酸化物還元部１ｂに１〜２０
％を導入する態様が好適である。なお、上記窒素酸化物
還元部１ｂへは燃料を投入する必要はなく、通常１４０
０〜１５００℃程度であるため、硫化水素は自燃し、ア
ンモニアも分解する。
【００１６】次いで、ＮＯｘ濃度が低減したガスは、さ
らに後流の第２燃焼部１ｃに送られる。この第２燃焼部
１ｃでは、残りの硫化水素含有ガスを空気と共に導入し
て燃焼させる。H2Sガスは、低温度域（８００℃以上）
で処理可能なため、NH3ガス燃焼処理後にH2Sガスを酸化
性雰囲気下、水(H2O)と二酸化硫黄(SO2)に燃焼処理す
る。第２燃焼部１ｃは通常８００〜９００℃程度で、硫
化水素が通常自燃する。硫化水素は濃度が薄くても、一
定以上の高温であれば容易に燃焼する物質であり、８０
０℃以上であれば自燃する。よって、窒素酸化物還元部
１ｂから送られてくる１０００℃以上のガスと混合する
ことによって、それを熱源として燃焼する。ここで導入
するH2Sガスは、ガス中の成分濃度が高く高カロリーで
あるため、燃焼にあたり燃料は通常不要である。但し、
必要に応じて燃料を加えても良い。
らに後流の第２燃焼部１ｃに送られる。この第２燃焼部
１ｃでは、残りの硫化水素含有ガスを空気と共に導入し
て燃焼させる。H2Sガスは、低温度域（８００℃以上）
で処理可能なため、NH3ガス燃焼処理後にH2Sガスを酸化
性雰囲気下、水(H2O)と二酸化硫黄(SO2)に燃焼処理す
る。第２燃焼部１ｃは通常８００〜９００℃程度で、硫
化水素が通常自燃する。硫化水素は濃度が薄くても、一
定以上の高温であれば容易に燃焼する物質であり、８０
０℃以上であれば自燃する。よって、窒素酸化物還元部
１ｂから送られてくる１０００℃以上のガスと混合する
ことによって、それを熱源として燃焼する。ここで導入
するH2Sガスは、ガス中の成分濃度が高く高カロリーで
あるため、燃焼にあたり燃料は通常不要である。但し、
必要に応じて燃料を加えても良い。
【００１７】上記のような本発明の処理装置を用いれ
ば、アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガスを極め
て効率的に燃焼処理することができ、その構造は本実施
の形態によって限定されるものではないが、より具体的
には、例えば図２に示すような装置構造を有する態様が
一例として挙げられる。ここで、３は狭部（絞り部）で
あり、ガスが流通・混合しやすいような状態にある。４
は高温セラミックス材料等からなる輻射遮蔽目的の仕切
り（多孔板等の輻射遮蔽物）であり、窒素酸化物還元部
１ｂと第２燃焼部１ｃの間では温度差を生じさせる。
ば、アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有ガスを極め
て効率的に燃焼処理することができ、その構造は本実施
の形態によって限定されるものではないが、より具体的
には、例えば図２に示すような装置構造を有する態様が
一例として挙げられる。ここで、３は狭部（絞り部）で
あり、ガスが流通・混合しやすいような状態にある。４
は高温セラミックス材料等からなる輻射遮蔽目的の仕切
り（多孔板等の輻射遮蔽物）であり、窒素酸化物還元部
１ｂと第２燃焼部１ｃの間では温度差を生じさせる。
【００１８】なお、本発明の燃焼装置は、９００℃付近
のガスが排気されるので、燃焼炉の後段にＷＨＢ２を設
置することにより、熱回収を行うことができる。H2Sの
燃焼に伴って発生するSO3の発生量は蓄熱式燃焼炉に比
べて直燃式燃焼炉の方が高い。ばいじんとなるSO3は後
流の排煙脱硫装置（図示省略）では十分に除去できず、
直燃式とする場合、燃焼炉の後流にSO3を除去できるよ
うな設備が必要である。具体的には、直燃式燃焼炉のあ
との排ガスはＷＨＢ２にて約３００℃まで熱回収され、
湿潤冷却塔（図示省略）にてSO3と水を接触させて硫酸
として回収する。SO3は水にほぼ１００％溶ける。この
冷却塔では硫酸ミストが発生するため、硫酸ミストも排
煙脱硫装置で十分には除去できないので、後流に湿式EP
（図示省略）を設けて硫酸ミストを電気集塵する。この
ようなプロセスにすれば非常に環境負荷が低くなる。本
発明で対象とする処理ガスは特に限定されるものではな
く、アンモニアと硫化水素を含むガスが広く処理対象と
なり、具体的には、例えばアンモニアと硫化水素を多く
含む石炭ガス化ガスが挙げられる。
のガスが排気されるので、燃焼炉の後段にＷＨＢ２を設
置することにより、熱回収を行うことができる。H2Sの
燃焼に伴って発生するSO3の発生量は蓄熱式燃焼炉に比
べて直燃式燃焼炉の方が高い。ばいじんとなるSO3は後
流の排煙脱硫装置（図示省略）では十分に除去できず、
直燃式とする場合、燃焼炉の後流にSO3を除去できるよ
うな設備が必要である。具体的には、直燃式燃焼炉のあ
との排ガスはＷＨＢ２にて約３００℃まで熱回収され、
湿潤冷却塔（図示省略）にてSO3と水を接触させて硫酸
として回収する。SO3は水にほぼ１００％溶ける。この
冷却塔では硫酸ミストが発生するため、硫酸ミストも排
煙脱硫装置で十分には除去できないので、後流に湿式EP
（図示省略）を設けて硫酸ミストを電気集塵する。この
ようなプロセスにすれば非常に環境負荷が低くなる。本
発明で対象とする処理ガスは特に限定されるものではな
く、アンモニアと硫化水素を含むガスが広く処理対象と
なり、具体的には、例えばアンモニアと硫化水素を多く
含む石炭ガス化ガスが挙げられる。
【００１９】次に、本発明の燃焼装置は、石炭をガス化
して発電燃料として使用するシステムにおいて、システ
ムの一部として、アミンによる硫化水素除去工程の後段
にて、石炭ガス化ガス湿式精製オフガス燃焼炉として用
いることができる。上記のような本発明の処理装置を用
いれば、このようなアンモニア含有ガスおよび硫化水素
含有ガスを同時に処理すべきシステムにおいては、極め
て効率的にそれぞれのオフガス処理が促進できる。
して発電燃料として使用するシステムにおいて、システ
ムの一部として、アミンによる硫化水素除去工程の後段
にて、石炭ガス化ガス湿式精製オフガス燃焼炉として用
いることができる。上記のような本発明の処理装置を用
いれば、このようなアンモニア含有ガスおよび硫化水素
含有ガスを同時に処理すべきシステムにおいては、極め
て効率的にそれぞれのオフガス処理が促進できる。
【００２０】具体的には、上記した燃焼装置を、図３に
示すような精製システムの燃焼工程に好適に用いること
ができる。この際、アンモニア含有ガスは、水洗工程で
分離される排水をストリッパー処理したアンモニアガス
を用いる。これによって、還元剤としてのアンモニアを
外部から燃焼装置へ補給する必要がなくアンモニアを廃
棄処理する必要もなくなり、１００％アンモニアを製造
するための高温高圧が必要とされる大型装置等は不要と
なるので、処理システムが小型化・簡素化する。なお、
図３で水洗工程から硫化水素除去工程に流れるガス流中
にはアンモニアはほとんどなく、全てが排水中に取り込
まれている。水洗工程前段のガスで1000ppm程度のアン
モニアが含有する場合、水洗工程の後段のガスでは10pp
m以下に減少する。また、ＣＯＳ転換工程（COSをH2Sに
転換する工程）の配置は特に限定されるものではない
が、例えば図３のように水洗工程の前段に設けられてい
る態様が挙げられる。
示すような精製システムの燃焼工程に好適に用いること
ができる。この際、アンモニア含有ガスは、水洗工程で
分離される排水をストリッパー処理したアンモニアガス
を用いる。これによって、還元剤としてのアンモニアを
外部から燃焼装置へ補給する必要がなくアンモニアを廃
棄処理する必要もなくなり、１００％アンモニアを製造
するための高温高圧が必要とされる大型装置等は不要と
なるので、処理システムが小型化・簡素化する。なお、
図３で水洗工程から硫化水素除去工程に流れるガス流中
にはアンモニアはほとんどなく、全てが排水中に取り込
まれている。水洗工程前段のガスで1000ppm程度のアン
モニアが含有する場合、水洗工程の後段のガスでは10pp
m以下に減少する。また、ＣＯＳ転換工程（COSをH2Sに
転換する工程）の配置は特に限定されるものではない
が、例えば図３のように水洗工程の前段に設けられてい
る態様が挙げられる。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係る処理方法によれば、NH3オ
フガスとH2Sオフガスとの単一の系列で燃焼処理が行え
るので、それぞれに処理する必要がなくなり処理システ
ムが簡素化する。また、アンモニア含有ガスを処理する
際の問題であった窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を効果的
に抑制することができる。さらに、蓄熱式燃焼炉等に比
較して装置が簡単・小型で信頼性が高く、運転やメンテ
ナンスが容易である。またNH3オフガスを燃焼すること
により、安水の廃棄処理費が不要となるなどランニング
コストが低減する。
フガスとH2Sオフガスとの単一の系列で燃焼処理が行え
るので、それぞれに処理する必要がなくなり処理システ
ムが簡素化する。また、アンモニア含有ガスを処理する
際の問題であった窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を効果的
に抑制することができる。さらに、蓄熱式燃焼炉等に比
較して装置が簡単・小型で信頼性が高く、運転やメンテ
ナンスが容易である。またNH3オフガスを燃焼すること
により、安水の廃棄処理費が不要となるなどランニング
コストが低減する。
【図１】本発明の燃焼装置の概略構成を模式的に示す図
である。
である。
【図２】本発明の燃焼装置の構成の一例を模式的に示す
図である。
図である。
【図３】本発明の燃焼装置が好適に用いられるシステム
の一例を模式的に示す図である。
の一例を模式的に示す図である。
１ 燃焼装置
１ａ 第１燃焼部
１ｂ 窒素酸化物還元部
１ｃ 第２燃焼部
２ ＷＨＢ（廃熱回収ボイラー）
３ 狭部
４ 仕切り
１０ ＧＴ（ガスタービン）
１１ ＧＧＨ（熱交換器）
１２ 煙突
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 洲崎 誠
東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三
菱重工業株式会社内
(72)発明者 石田 一男
東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三
菱重工業株式会社内
(72)発明者 長野 肇
東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三
菱重工業株式会社内
(72)発明者 平野 昌宏
東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三
菱重工業株式会社内
(72)発明者 鈴村 洋
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島研究所内
(72)発明者 本城 新太郎
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島研究所内
(72)発明者 小山 智規
長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三
菱重工業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 横濱 克彦
長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三
菱重工業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 末弘 貢
兵庫県高砂市荒井町扇町12番15号 株式会
社機械化学研究所内
Ｆターム(参考） 3K065 TA01 TB01 TB12 TC01 TD05
TF01 TH01 TH02 TM03 TN01
3K078 AA05 BA01 BA25 BA27 CA03
CA09 CA11 CA21
Claims (9)
- 【請求項１】 アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有
ガスを燃焼処理するガス燃焼処理方法であって、 燃料とアンモニア含有ガスを導入して燃焼させる、第１
の燃焼処理工程と、 該第１の燃焼処理工程の後流にて、還元剤を導入して還
元性雰囲気下、該第１の燃焼処理工程で発生した窒素酸
化物を還元する、窒素酸化物還元工程と、 該窒素酸化物還元工程の後流にて、残りの硫化水素含有
ガスを空気と共に導入して燃焼させる、第２の燃焼処理
工程と、を含むことを特徴とするガス燃焼処理方法。 - 【請求項２】 前記還元剤が、硫化水素含有ガス又はア
ンモニア含有ガスの一部であることを特徴とする請求項
１に記載のガス燃焼処理方法。 - 【請求項３】 前記第１の燃焼処理工程において、１３
００℃以上の酸化性雰囲気下、燃焼処理を行うことを特
徴とする請求項１又は２に記載のガス燃焼処理方法。 - 【請求項４】 前記窒素酸化物還元工程において、アン
モニア含有ガスの一部を導入して還元性雰囲気下、該第
１の燃焼処理工程で発生した窒素酸化物を還元すること
を特徴とする請求項１又は３に記載のガス燃焼処理方
法。 - 【請求項５】 前記第１の燃焼工程において、出口ガス
温度を計測し、所定温度以上となるよう燃料の流量を制
御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
のガス燃焼処理方法。 - 【請求項６】 前記窒素酸化物還元工程あるいは第２の
燃焼処理工程において、出口の窒素酸化物濃度を計測
し、所定濃度以下となるよう窒素酸化物還元工程に導入
する硫化水素含有ガスあるいはアンモニア含有ガスの流
量を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか
記載のガス燃焼処理方法。 - 【請求項７】 アンモニア含有ガスおよび硫化水素含有
ガスを燃焼処理するガス燃焼装置であって、 燃料とアンモニア含有ガスを導入して燃焼させる、第１
燃焼部と、 前記第１燃焼部の後流に備えられ、硫化水素含有ガスの
一部を導入して還元性雰囲気下、該第１燃焼部から送ら
れてくる窒素酸化物を還元する、窒素酸化物還元部と、 該窒素酸化物還元部の後流に備えられ、残りの硫化水素
含有ガスを空気と共に導入して燃焼させる、第２燃焼部
と、を含むことを特徴とするガス燃焼装置。 - 【請求項８】 前記第１燃焼部から窒素酸化物還元部へ
のガス流通路断面が、該第１燃焼部断面及び窒素酸化物
還元部断面よりも小さく絞られていることを特徴とする
請求項７に記載のガス燃焼処理装置。 - 【請求項９】 前記窒素酸化物還元部と第２燃焼部の間
に輻射遮蔽物を具備することを特徴とする請求項７又は
８に記載のガス燃焼処理装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329190A JP3924150B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ガス燃焼処理方法およびその装置 |
| ES02019195T ES2276878T3 (es) | 2001-10-26 | 2002-09-02 | Procedimiento de tratamiento por combustion de gas y aparatos para el mismo. |
| DE60217609T DE60217609D1 (de) | 2001-10-26 | 2002-09-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasbehandlung durch Verbrennung |
| EP02019195A EP1306617B1 (en) | 2001-10-26 | 2002-09-02 | Gas combustion treatment method and apparatus therefor |
| US10/245,326 US7005115B2 (en) | 2001-10-26 | 2002-09-18 | Gas combustion treatment method and apparatus therefor |
| CNB02132364XA CN1280581C (zh) | 2001-10-26 | 2002-09-24 | 气体燃烧处理方法和用于该方法的设备 |
| US11/362,148 US20060141414A1 (en) | 2001-10-26 | 2006-02-27 | Gas combustion treatment method and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329190A JP3924150B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ガス燃焼処理方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130326A true JP2003130326A (ja) | 2003-05-08 |
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ID=19145130
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|---|---|---|---|
| JP2001329190A Expired - Lifetime JP3924150B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ガス燃焼処理方法およびその装置 |
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|---|---|
| US (2) | US7005115B2 (ja) |
| EP (1) | EP1306617B1 (ja) |
| JP (1) | JP3924150B2 (ja) |
| CN (1) | CN1280581C (ja) |
| DE (1) | DE60217609D1 (ja) |
| ES (1) | ES2276878T3 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200454539Y1 (ko) * | 2010-09-17 | 2011-07-12 | 주식회사 세대이앤티 | 보일러용 버너장치 |
| JP2014528052A (ja) * | 2011-09-09 | 2014-10-23 | ダイカー コンバスチョン エンジニアーズ ビー．ヴイ．Ｄｕｉｋｅｒ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｂ．Ｖ． | Ｎｈ３を焼却する方法及びｎｈ３焼却炉 |
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