JP2008073665A - 触媒再生方法と触媒再生設備 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑で設備コストのかかる構成を要することなく、焼却施設の排ガス処理設備に既に設置されている設備を用いて処理コストを低減でき、それでいて触媒を脱硝触媒装置から取り外すことなく、触媒の加熱再生を可能にする触媒再生方法と触媒再生設備を提供する。
【解決手段】焼却炉停止時に、焼却設備から発生する窒素酸化物等を含む排ガスを通して脱硝する脱硝反応塔１の出口側ダクト５と入口側ダクト６とを閉鎖し排ガス流路を遮断し、系内のガスを３５０〜５５０℃に加熱して脱硝反応塔１に送給する循環系において、脱硝反応塔１の脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を循環系に設けたガス処理装置２により分解除去したガスを再生ガスとし、この再生ガスを再度３５０〜５５０℃まで加熱し、脱硝反応塔１へ送給して脱硝反応塔１中の脱硝触媒を再生する触媒再生方法。
【選択図】図１

Description

本発明は触媒再生方法と触媒再生設備に関し、詳しくは、焼却設備などから排出され窒素酸化物を含む排ガスを通して脱硝する脱硝触媒装置の触媒再生方法と触媒再生設備に関する。

各種ゴミなどの廃棄物を焼却する焼却設備から排出される排ガス中には、窒素酸化物等の有害物質が含まれており、排ガス中にアンモニアを吹き込むことにより、脱硝触媒を有する脱硝反応設備で分解除去される。しかし、排ガス中に含まれる硫黄酸化物、塩化水素とアンモニアによって生成される酸性硫安や塩化アンモニウムが脱硝触媒表面に堆積して、触媒性能を劣化させる。

そこで、劣化した触媒を再生して使用する方法が行われている。例えば、（１）反応設備から一旦触媒を取り出し、加熱炉で酸性硫安および塩化アンモニウムを揮発させる方法（例えば、特許文献１）、（２）脱硝反応設備から一旦触媒を取り出し、水で酸性硫安および塩化アンモニウムを洗い流す方法、（３）運転中の他系列の焼却設備より燃焼ガスを脱硝触媒装置に引き込み、脱硝触媒装置内で酸性硫安および塩化アンモニウムを揮発させて、再度他系列の排ガス処理設備に排出する方法であり、特に焼却現場で再生される、等がある。

（１），（２）は、触媒設備から触媒を取り出し、再生現場まで触媒を輸送して、再生設備に触媒を取り付けて再生を行うようにしているため、触媒の取り出し、輸送、取り付け時の衝撃などによって触媒が損傷するおそれがあり、特に（２）の方法では、水洗時に被毒物質と共に触媒成分であるＶ₂ Ｏ₅ が溶出するという問題がある。

（３）の方法では、２系列以上の焼却設備がある施設のみで再生可能であり、その内、１系列以上が稼働していないと再生することができない。

更に、触媒塔の内部を２室以上に分割して、１室ずつ触媒再生を行いながら、残りの室に排ガスを通して処理する方法も提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００１−２１９０７８号公報 特開平１０−１９２６５７号公報

しかしながら、上記従来技術の方法は、触媒反応塔の構造が複雑となり、そのための設備コストが必要となるため、少なくない処理コストを要するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、複雑で設備コストのかかる構成を要することなく、焼却施設の脱硝触媒装置などに既に設置されている設備を用いて処理コストを低減でき、それでいて触媒を脱硝触媒装置から取り外すことなく、触媒の加熱再生を可能にする触媒再生方法と触媒再生設備を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る触媒再生方法の特徴構成は、焼却炉停止時に、焼却設備から発生する窒素酸化物等を含む排ガスを通して脱硝する脱硝触媒装置の出口側ダクトと入口側ダクトとを閉鎖し排ガス流路を遮断し、系内のガスを３５０〜５５０℃に加熱して前記脱硝触媒装置に送給する循環系において、前記脱硝触媒装置の脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を前記循環系に設けたガス処理装置により分解除去したガスを再生ガスとし、この再生ガスを再度前記温度範囲まで加熱し、前記脱硝触媒装置へ送給して脱硝触媒装置中の脱硝触媒を再生することにある。

この構成によれば、脱硝触媒装置に内蔵されている触媒表面の結露を防止するために設置している既存のヒータ設備や循環ファン設備などを、再生ガスを循環系内に通流させつつ加熱する工程に利用することができ、脱硝触媒を再生するための特別の装置をそれだけ軽減でき、設備コストを低減できる結果、処理コスト自体を低減できるものとなる。しかも、これらの既存設備を取り入れた循環系を形成するようにしているので、殊更複雑で設備コストのかかる設備を使用することがない。

なお、再生ガスの温度が３５０℃未満であると、脱硝触媒の再生効率が低くなって好ましくなく、５５０℃を超えると脱硝触媒が熱分解する可能性があり劣化するため好ましくない。

その結果、複雑で設備コストのかかる構成を要することなく、焼却施設の排ガス処理設備などに既に設置されている設備を用いて処理コストを低減でき、それでいて触媒を脱硝触媒装置から取り外すことなく、触媒の加熱再生を可能にする触媒再生方法を提供することができた。

前記循環系内に設けた圧力計により循環系内の圧力を監視し、圧力が高くなれば、前記循環系内の再生ガスを引き抜き、前記循環系内の圧力を略一定の範囲になるように保持することが好ましい。

この構成によれば、循環系内の圧力を所定範囲に制御することにより、効果的で安定した操業を可能にする。

又、本発明に係る触媒再生設備の特徴構成は、窒素酸化物を含む排ガスを通して脱硝する脱硝触媒装置と、この脱硝触媒装置の出口側ダクトと入口側ダクトとを閉鎖して排ガス流路を遮断する循環系を形成可能な閉鎖手段と、系内のガスを加熱して生成した再生ガスを通流させることにより、この再生ガス中に含まれる、前記脱硝触媒装置の脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を分解除去して再度再生ガスを生成するガス処理装置と、前記再生ガスを前記循環系内に通流させる通流手段と、この通流手段により通流される前記再生ガスを加熱する加熱手段と、を前記循環系内に備え、加熱した前記再生ガスを前記脱硝触媒装置へ送給して脱硝触媒装置中の脱硝触媒を再生可能にすることにある。

この構成によれば、複雑で設備コストのかかる構成を要することなく、焼却施設の排ガス処理設備などに既に設置されている設備を用いて処理コストを低減でき、それでいて触媒を脱硝触媒装置から取り外すことなく、触媒の加熱再生を可能にする触媒再生設備を提供することができる。

前記循環系内の圧力を監視する圧力計が設けられていると共に、この圧力計の測定に応じて前記再生ガスを引き抜き、前記循環系内の圧力を略一定の範囲になるように保持可能な再生ガス引抜手段が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、効果的で安定した操業を可能にする触媒再生設備を提供することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る触媒再生方法に用いる触媒再生設備の概略全体構成を示す。

この触媒再生設備は、図外の焼却炉から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去して排ガスを無害化する、脱硝触媒装置に内蔵されている脱硝触媒を再生するものであり、脱硝触媒装置を構成する脱硝反応塔１に近接して設けられていて、加熱手段である温風循環ヒータ３と、排ガスを送給して通流させる通流手段である温風循環ファン４と、温風を脱硝反応塔１に導く温風循環ダクト７とを備えていると共に、更に、循環系を形成するために排ガス入口側に設けた入口ダンパ６および出口側に設けた出口ダンパ５と、循環経路１４にガス処理装置２を備えている。ここに、入口ダンパ６と出口ダンパ５とは閉鎖手段に相当する。

この内、温風循環ヒータ３と温風循環ファン４と温風循環ダクト７と入口ダンパ６と出口ダンパ５とは、焼却炉を稼働させる際の立ち上げ時に、触媒反応塔１に内蔵されている触媒表面の結露を防止するために設置している既存の設備であり、本発明の実施のために新たに設けられたものではないため、脱硝触媒を再生する設備として処理コストをそれだけ低減できるものとなっている。

ガス処理装置２は、脱硝触媒を加熱して再生する際、発生する硫黄酸化物、塩化水素、アンモニアなどを除去するため、反応剤（例えば、消石灰など）充填層とアンモニアを分解する触媒（例えば、三元触媒など）を内蔵している。

更に、脱硝反応塔１の脱硝触媒を加熱再生中に循環系内の圧力を監視する圧力計１３、再生ガスを引き抜くための流路を形成する再生ガス引き抜きダクト８、引き抜きガス量を調節するための再生ガス引抜手段の１種である再生ガス引き抜きダクトダンパ９、脱硝触媒内の圧力を調整するためのパージ弁１１などを備えると共に、脱硝反応塔１の内部の温度を監視して、内部を適正な再生温度範囲内に調節するための温度計１２を備えている。また、再生ガスの引き抜きには、既に設置されている誘引通風機１０を流用して使用する。

以下に、図１に示す触媒再生設備を用いた触媒再生方法について説明する。まず、焼却炉（図示略）からの排ガス送給を停止し、脱硝触媒装置を構成する脱硝反応塔１の出口側ダクト２０と入口側ダクト２１とを遮断すべく、出口ダンパ５および入口ダンパ６を閉鎖し、排ガス流路を遮断して、脱硝触媒装置を閉鎖循環系におく。

次に、温風循環ヒータ３を所定温度（３５０〜５５０℃）に加熱して循環系内のガスを加熱・昇温させ、この加熱・昇温させたガスを、温風循環ファン４を用いて温風循環ダクト７を通して脱硝反応塔１へ送給して通気する。この場合、再生ガスの温度が３５０℃未満であると、脱硝触媒の再生効率が低くなって好ましくなく、５５０℃を超えると脱硝触媒が熱分解する可能性があり劣化するため好ましくない。

昇温された再生ガスが脱硝反応塔１へ送られ通気されると、脱硝触媒表面に堆積した被毒物質である酸性硫安、塩化アンモニウムなどが分解して、硫黄酸化物、塩化水素、アンモニアを発生させる。これらを含む再生ガスは、ガス処理装置２に送給されると、硫黄酸化物と塩化水素はガス処理装置２中の反応剤と反応して反応剤充填層中に固定される。アンモニアガスは、ガス処理装置２中に充填されたアンモニア分解触媒により、窒素に分解される。

ガス処理装置２により硫黄酸化物などを除去された再生ガスは、再度温風循環ヒータ３により所定温度（３５０〜５５０℃）に加熱され、脱硝反応塔１での脱硝触媒の再生に使用される。この動作を繰り返す。

以上の再生工程において、圧力計１３により脱硝触媒装置系内の圧力を常時監視しており、圧力が高くなれば、再生ガス引き抜きダクト８に設けた再生ガス引き抜きダクトダンパ９を開いて再生ガスを引き抜き、脱硝触媒装置系内の圧力を略一定の範囲になるように保持する。その場合、再生ガス引き抜きは誘引通風機１０を使用してなされる。なお、上記循環系に、外部より新鮮空気を導入する空気導入口を設けていてもよい。

このように、本実施形態による再生方法によれば、脱硝触媒を脱硝反応塔１から取り出すことなく、再生することができるので、触媒の取り出し、輸送、取り付け時の衝撃などによって触媒が物理的に損傷するおそれがなく、それでいて温風循環ヒータや温風循環ファンや温風循環ダクトなどは、既に焼却炉の排ガス処理設備として設置されている既存の設備であるため、触媒再生する設備として新たな設備を必要とせず、触媒再生に要する新たな設備コストを不要にでき、結局、処理コストを低減できることになる。しかも、従来技術のように、２系列以上の焼却設備がある施設のみで再生でき、その内の１系列以上が稼働していないと再生することができないといった問題もない。もとより、再生ガスを循環利用するので、加熱再生するための熱エネルギーを顕著に軽減できる。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態において、排ガスは焼却炉から排出されたものを例に挙げて説明したが、被処理ガスとしての排ガスは、焼却炉に限定されるものではなく、要は脱硝する必要性のある排ガス発生源に対して用いられる脱硝触媒の再生に、本願発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係る触媒再生方法に用いる触媒再生設備の概略全体構成図

符号の説明

１ 脱硝触媒装置
２ ガス処理装置
５，６ 閉鎖手段
９ 再生ガス引抜手段
１３ 圧力計

Claims (4)

1. 焼却炉停止時に、焼却設備から発生する窒素酸化物等を含む排ガスを通して脱硝する脱硝触媒装置の出口側ダクトと入口側ダクトとを閉鎖し排ガス流路を遮断し、系内のガスを３５０〜５５０℃に加熱して前記脱硝触媒装置に送給する循環系において、前記脱硝触媒装置の脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を前記循環系に設けたガス処理装置により分解除去したガスを再生ガスとし、この再生ガスを再度前記温度範囲まで加熱し、前記脱硝触媒装置へ送給して脱硝触媒装置中の脱硝触媒を再生する触媒再生方法。
2. 前記循環系内に設けた圧力計により循環系内の圧力を監視し、圧力が高くなれば、前記循環系内の再生ガスを引き抜き、前記循環系内の圧力を略一定の範囲になるように保持する請求項１の触媒再生方法。
3. 窒素酸化物を含む排ガスを通して脱硝する脱硝触媒装置と、この脱硝触媒装置の出口側ダクトと入口側ダクトとを閉鎖して排ガス流路を遮断する循環系を形成可能な閉鎖手段と、
   系内のガスを加熱して生成した再生ガスを通流させることにより、この再生ガス中に含まれる、前記脱硝触媒装置の脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を分解除去して再度再生ガスを生成するガス処理装置と、
   前記再生ガスを前記循環系内に通流させる通流手段と、この通流手段により通流される前記再生ガスを加熱する加熱手段と、を前記循環系内に備え、加熱した前記再生ガスを前記脱硝触媒装置へ送給して脱硝触媒装置中の脱硝触媒を再生可能にする触媒再生設備。
4. 前記循環系内の圧力を監視する圧力計が設けられていると共に、この圧力計の測定に応じて前記再生ガスを引き抜き、前記循環系内の圧力を略一定の範囲になるように保持可能な再生ガス引抜手段が設けられている請求項３の触媒再生設備。

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