JP2016036779A - 燃焼排ガスの脱硝方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】SO2酸化率が上昇してしまった脱硝触媒を脱硝装置に設置したままで、脱硝触媒のSO2酸化率を低下させる方法および脱硝触媒のSO2酸化率が高くなることを抑制して脱硝触媒の使用寿命を延ばすことができる燃焼排ガスの脱硝方法を提供する。【解決手段】脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去するとともに前記脱硝触媒のSO2酸化率を低下させること、および前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定下限値にまで低下した場合、燃焼排ガス(B)を燃焼排ガス(A)にすることを含む、脱硝方法。【選択図】図1

Description

本発明は燃焼排ガスの脱硝方法に関する。より詳細に、本発明は、SO2酸化率が上昇してしまった脱硝触媒を脱硝装置に設置したままで、脱硝触媒のSO2酸化率を低下させる方法および脱硝触媒のSO2酸化率が高くなることを抑制して脱硝触媒の使用寿命を延ばすことができる燃焼排ガスの脱硝方法に関する。
酸化チタンを主成分とする脱硝触媒にFe成分などが吸着するとSO2酸化率が高くなる。脱硝触媒のSO2酸化率が高くなると、脱硝装置内においてSO3が生成する。SO3の生成は、脱硝装置の後段にある空気予熱器に酸性硫安の析出による詰りを生じさせたり、煙突出口から紫煙を発生させたりする。
脱硝触媒のSO2酸化率の上昇を抑制するために種々の方法が提案されている。例えば、SO2酸化活性を低くなるように触媒成分の組成を工夫した脱所触媒(特許文献1)や、触媒成分の濃度に分布を持たせた脱硝触媒が提案されている(特許文献2)。しかし、脱硝触媒のSO2酸化率が上昇してしまった場合には、係る高SO2酸化率の脱硝触媒を脱硝装置から取り外し、低SO2酸化率の脱硝触媒と交換する必要がある。脱硝触媒の交換は、ボイラ定期点検時などにしか実施できないため、交換までの期間はSO3が系外に流出することとなる。脱硝装置から取り外した高SO2酸化率の脱硝触媒は種々の方法で低SO2酸化率の脱硝触媒に再生することができる。
特開平2−184342号公報 特開平9−220468号公報
M.H. Mendelshon ; Emissions of Air Toxics from Coal-Fired Boilers: Arsenic (1994)
本発明の目的は、SO2酸化率が上昇してしまった脱硝触媒を脱硝装置に設置したままで、脱硝触媒のSO2酸化率を低下させる方法および脱硝触媒のSO2酸化率が高くなることを抑制して脱硝触媒の使用寿命を延ばすことができる燃焼排ガスの脱硝方法を提供することである。
上記目的を達成するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔1〕脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、
前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去するとともに前記脱硝触媒のSO2酸化率を低下させること、および
前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定下限値にまで低下した場合、燃焼排ガス(B)を燃焼排ガス(A)にすることを含む、脱硝方法。
〔2〕燃焼排ガス(B)は、石炭(a)よりヒ素含有率が高い石炭(b)を燃焼させることによって生成させる、〔1〕に記載の脱硝方法。
〔3〕燃焼排ガス(B)は、ヒ素含有率がAs23換算で100ppm以上の石炭(b)を燃焼させることによって生成させる、〔1〕に記載の脱硝方法。
〔4〕石炭(b)は、カルシウムのCaO換算で石炭灰基準での含有率が4質量%以下である、〔2〕または〔3〕に記載の脱硝方法。
〔5〕燃焼排ガス(B)は、ヒ素を含有する石炭灰(c)を石炭(a)の燃焼炉に添加することによって生成させる、〔1〕に記載の脱硝方法。
〔6〕石炭灰(c)が、灰循環を行うスラグタップボイラ、サイクロンボイラの灰捕集機器、サイクロンボイラの電気集塵機、およびサイクロンボイラのバグフィルタからなる群より選ばれる少なくとも一つで捕集されたものである、〔5〕に記載の脱硝方法。
〔7〕石炭灰(c)の添加を、〔石炭灰(c)の供給量(kg/h)〕×〔石炭灰(c)に含まれるヒ素のAs23換算含有率(ppm)〕×〔石炭灰(c)の供給時間(h)〕×〔石炭(a)の供給量(kg/h)〕-1で算出される値が500〜30000(ppm×h)となる条件で行う、〔5〕または〔6〕に記載の脱硝方法。
〔8〕石炭灰(c)の添加を、〔石炭灰(c)の供給量(kg/h)〕×〔石炭灰(c)に含まれるヒ素のAs23換算含有率(ppm)〕×〔石炭灰(c)の供給時間(h)〕×〔石炭(a)の供給量(kg/h)〕-1で算出される値が500〜7000(ppm×h)となる条件で行う、〔5〕または〔6〕に記載の脱硝方法。
〔9〕燃焼排ガス(B)を流す時間が、10時間〜600時間である、〔1〕〜〔8〕に記載の脱硝方法。
〔10〕脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、および
前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去することを含む、
前記脱硝触媒のSO2酸化率を低下させる方法。
本発明に係るSO2酸化率低下方法によれば、高SO2酸化率の脱硝触媒を脱硝装置から外すことなく、低SO2酸化率の脱硝触媒に再生することができる。本発明に係る脱硝方法によれば、高SO2酸化率の脱硝触媒を脱硝装置から外して低SO2酸化率の脱硝触媒に交換する必要がないので、脱硝装置の運転を継続して行うことができ、触媒コストおよび運転コストを低減することができる。さらに、本発明に係る脱硝方法によれば、長期間の運転においても、空気予熱器に酸性硫安の析出による詰りを生じさせることなく、また煙突出口から紫煙を発生させることがない。
本発明に係る脱硝方法またはSO2酸化率低下方法の原理は以下のとおりであると考えている。
脱硝触媒のSO2酸化率の上昇は、触媒に付着した酸化鉄などのFe成分が排ガス中のSOxにより硫酸塩化し、該硫酸塩がプラントの起動停止時の吸湿で溶解しFeイオンを生成させ、該Feイオンが触媒内に移動し酸化チタンに吸着してSO2酸化活性点を形成することが主原因であると考えられている。
石炭を燃やすとガス状のヒ素が生成する。しかし、このガス状のヒ素は、脱硝装置に至るまでの間に、石炭灰に含まれているCaOと式(3)で表される反応をして、石炭灰に固定される。
As2O3(g) + 3CaO(s) + O2(g) → Ca3(AsO4)2(s) ・・・ (3)
そのため、脱硝装置に至った燃焼排ガスのヒ素濃度は、通常、低い。
脱硝触媒層に到達したガス状のヒ素は亜ヒ酸(As23)として触媒に吸着する。触媒に吸着したヒ素化合物は、触媒中のSO2酸化活性点となっているFeイオンと式(2)で表される化学反応を起こす。生成する不溶性のヒ酸鉄はSO2酸化活性を持たない。このようにガス状のヒ素は触媒上のSO2酸化活性点を失活させることができる。
2Fe2+ + As2O3 + 5/2O2 → 2FeAsO4 ・・・・・・・ (2)
よって、脱硝装置を通過する燃焼排ガスのヒ素濃度が高くなると、式(2)で表される反応が進行する傾向が高くなるので、脱硝触媒のSO2酸化率を低下させることができる。
本発明の一実施形態を実施するための装置の概要を示す図である。 本発明の別の一実施形態を実施するための装置の概要を示す図である。 本発明の別の一実施形態を実施するための装置の概要を示す図である。 触媒をガスに曝露させるための装置の概要を示す図である。
本発明に係る脱硝方法は、脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、
前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去するとともに前記脱硝触媒のSO2酸化率を低下させること、および
前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定下限値にまで低下した場合、燃焼排ガス(B)を燃焼排ガス(A)にすることを含むものである。
また、本発明に係る脱硝触媒のSO2酸化率を低下させる方法は、脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、および
前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去することを含むものである。
なお、所定上限値および所定下限値は、脱硝触媒の性能や、ボイラ、脱硝装置、脱硫装置などの運転条件を考慮して適宜設定することができる。
本発明に用いられる脱硝触媒は、脱硝反応を促進させるものであれば、特に限定されない。好ましい脱硝触媒としては、主触媒成分として酸化チタンを含有し、必要に応じて、助触媒成分としてW、Mo、V、Pなどを含有するものが挙げられる。脱硝触媒は、メタルラスなどの基材に担持したものであってもよいし、ハニカム、リング、顆粒などの形状に成形したものであってもよい。
脱硝触媒は、例えば、図1に示すような石炭焚きボイラから排出される燃焼排ガスの浄化に用いられる脱硝装置9に充填される。給炭機5Lから供給される石炭(a)は微粉炭機4で微粉化され、空気予熱器11を経て来た搬送用空気6によってボイラ火炉7に供給される。該微粉炭をボイラ火炉7内で空気予熱器11を経て来た燃焼用空気8と混合して燃焼させる。ボイラ火炉7から排出されるガス(A)は、脱硝触媒が充填された脱硝装置9に供給されて窒素酸化物などが除去される。脱硝装置9の上流の煙道20に還元剤添加手段10が設置されている。還元剤添加手段10においてアンモニアや尿素などの還元剤が添加される。
脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にする。すなわち、脱硝触媒層に供給される燃焼排ガスのヒ素濃度を上昇させる。燃焼排ガス(A)を燃焼排ガス(B)にする方法、すなわち脱硝触媒層に供給される燃焼排ガスのヒ素濃度を上昇させる方法は特に制限されない。燃焼排ガス(B)を流す時間は、SO2酸化率の低下状態に応じて適宜調整することができるが、好ましくは10時間〜600時間である。燃焼排ガス(B)を流す時間が長すぎると脱硝触媒に吸着したヒ素が触媒毒として働き脱硝性能が低下することがある。燃焼排ガス(B)を流す時間が短すぎるとSO2酸化率の低下効果が低くなる。
触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えたか否かの判断は、例えば、煙突出口で紫煙(SO3)が発生しているか否かで行うことができる。また、当該判断は、煙突出口などにSO3濃度を検出する手段を設けるなどして、連続的もしくは定期的にSO3濃度を測定し、SO3濃度が所定の濃度を超えたか否かでも行うことができる。
(第一実施形態)
図1に第一実施形態を実施するための装置の概要を示す。第一実施形態では、石炭(a)よりヒ素含有率の高い石炭(b)を燃焼させることによって燃焼排ガス(B)を生成させる。例えば、図1において、給炭機5Lからの石炭(a)の供給を停止または減らし、給炭機5Hからの石炭(b)の供給を開始または増やす。
石炭(a)は、ヒ素やリンなどの含有率が低い良質炭である。環境規制との関係で日本国内では良質炭が多く使用されている。一方、ヒ素含有率の高い石炭(b)として、例えば、米国産瀝青炭が挙げられる。米国産瀝青炭中には、ヒ素が平均で20ppm程度、最大で400ppmのオーダで含まれている。本発明においては、通常運転時には石炭(a)を燃焼させ、SO2酸化率を低下させようとする際には高いヒ素含有率の石炭(b)、好ましくはヒ素含有率がAs23換算で100ppm以上の石炭(b)を一時的に燃焼させる。ヒ素含有率の高い石炭(b)を用いることで、短時間で脱硝触媒にヒ素を吸着させることができる(非特許文献1)。図1に示す装置では、低As石炭(a)の給炭機と高As石炭(b)の給炭機とに繋がるバルブによって石炭(a)と石炭(b)の微粉炭機(ミル)への供給を調整できるような構成になっているが、それに限られない。
脱硝触媒に吸着されるヒ素の量は、脱硝触媒の質量に対するAs23換算の質量として、好ましくは0.01質量%を超えて0.5質量%以下、より好ましくは0.01質量%を超えて0.2質量%以下である。ヒ素の吸着量が少なすぎるとSO2酸化率上昇抑制効果が低下傾向になる。逆にヒ素の吸着量が多すぎると脱硝性能が低下傾向になる。
石炭(b)は、カルシウムのCaO換算で石炭灰基準での含有率が4質量%以下であることが好ましい。カルシウム含有量の多い石炭を燃やすと、カルシウム成分を多く含む石炭灰が生成する。係る石炭灰中のカルシウム成分が燃焼排ガス中のヒ素を石炭灰中に固定化して、燃焼排ガスのヒ素濃度を低下させるおそれがある。
ヒ素含有率の高い石炭(b)を燃焼させる時間は、ボイラの運転条件、石炭の組成(灰、ヒ素、Ca濃度、鉄分およびS分濃度)、触媒の活性成分量、触媒量、SO2酸化率の上昇度合いに応じて適宜設定することができる。例えば、ヒ素含有率がAs23換算で100ppm以上で且つカルシウムのCaO換算で石炭灰基準での含有率が4質量%以下である石炭(b)を使用する場合は、石炭(b)を燃焼させる時間は、好ましくは10時間〜600時間である。なお、ヒ素化合物は、脱硝触媒の活性成分であるV、Mo、Wとも反応して、脱硝触媒を失活させることが知られている。しかし、ヒ素化合物の脱硝触媒への吸着は、脱硝性能を低下させる効果よりもSO2酸化活性を低下させる効果の方が大きいので、脱硝触媒に吸着するヒ素量を管理することによって、脱硝性能の低下を最小限に抑えつつ、SO2酸化活性を低下させることができる。
(第二実施形態)
図2に第二実施形態を実施するための装置構成を示す。第二実施形態では、給炭機5からの石炭(a)と、石炭灰供給システム〔石炭灰貯蔵タンク1、石炭灰供給フィーダ2、石炭灰供給用配管3〕からの石炭灰(c)とが、微粉炭機4に供給され、搬送用空気6で石炭(a)と石炭灰(c)とからなる灰混合石炭をボイラ火炉7に供給できるようにしている。その他は第一実施形態と同じである。第二実施形態の装置では、微粉炭機4の前段で石炭灰(c)を添加するようにしているが、微粉炭機4の後段で火炉7の前段で石炭灰(c)を添加するようにしてもよい。
石炭灰(c)としては、ヒ素を含むものが用いられる。石炭灰(c)中に含有するヒ素の量が多いものほど石炭灰(c)の添加量を少なくできるので好ましい。具体的に、石炭灰(c)中に含有するヒ素の量は、As23換算で、好ましくは1000〜9000ppmである。該石炭灰(c)は、灰循環を行うスラグタップボイラ、サイクロンボイラの灰捕集機器、サイクロンボイラの電気集塵機、およびサイクロンボイラのバグフィルタからなる群より選ばれる少なくとも一つで捕集されたものであることが好ましい。
石炭灰(c)は、カルシウムのCaO換算で石炭灰基準での含有率が4質量%以下であることが好ましい。カルシウム含有量の多い石炭灰を石炭(a)の燃焼炉に添加すると、カルシウム成分を多く含む石炭灰12が生成する。係る石炭灰12中のカルシウム成分が燃焼排ガス中のヒ素を石炭灰12中に固定化して、燃焼排ガスのヒ素濃度を低下させるおそれがある。
石炭灰(c)の添加量は、ボイラの運転条件、石炭灰(c)や石炭(a)に含まれるヒ素の量、脱硝触媒に含まれる活性成分の量、SO2酸化率の上昇度合いに応じて適宜設定できる。たとえば、石炭灰(c)の添加は、式(1):〔石炭灰(c)の供給量(kg/h)〕×〔石炭灰(c)に含まれるヒ素のAs23換算含有率(ppm)〕×〔石炭灰(c)の供給時間(h)〕×〔石炭(a)の供給量(kg/h)〕-1で算出される値が、好ましくは500〜30000(ppm×h)、より好ましくは500〜7000(ppm×h)、となる条件で行うことができる。
ボイラ火炉内に添加された石炭灰(c)中のヒ素化合物は、火炉内で無水亜ヒ酸(As23)となる。無水亜ヒ酸の一部は石炭灰12に再吸着されるが、無水亜ヒ酸の残部はガス状態で燃焼排ガスとともに煙道20を通って脱硝装置9内の触媒層に到達する。そして、第一実施形態と同様に、ヒ素が脱硝触媒に吸着し、脱硝触媒のSO2酸化活性を低下させる。
(第三実施形態)
図3に第三実施形態を実施するための装置構成を示す。第三実施形態では、石炭灰供給システム〔石炭灰貯蔵タンク1、石炭灰供給フィーダ2、石炭灰供給用配管3〕からの石炭灰(c)を、ボイラ火炉7へ直接に供給できるようにしている。その他は第二実施形態と同じである。
以下に実施例を示して本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
製造例1 〔脱硝触媒(I)〕
酸化チタン(石原産業社製、比表面積100m2/g)900g、三酸化モリブデン81g、メタバナジン酸アンモニウム26.4g、シリカゾル(日産化学社製、商品名OSゾル)300g、及び水をニーダに入れて60分間混練した。その後、シリカアルミナ系セラミック繊維(東芝ファインフレックス社製)150gを徐々に添加しながら30分間混練して、水分27重量%の触媒ペーストを得た。
厚さ0.2mmのSUS430製鋼板をメタルラス加工して、厚さ0.7mmのメタルラス基材を得た。
前記触媒ペーストを前記メタルラス基材の上に置き、これらを二枚のポリエチレンシートに挟んで、一対の加圧ローラを通してメタルラス基材の網目を埋めるように触媒ペーストを塗布した。塗布後、それを風乾した。次いで、500℃で2時間焼成して、脱硝触媒(I)を得た。該脱硝触媒(I)は、原子比Ti/Mo/Vが93/5/2であった。
前記脱硝触媒(I)を100mm×20mmの短冊状に切り出した。
表1に示す組成のガスを3L/分、350℃で短冊状脱硝触媒(I)1枚に接触させ、脱硝率を測定した。脱硝率は69.2%であった。
表2に示す組成のガスを1L/分、380℃で短冊状脱硝触媒(I)3枚に接触させ、SO2酸化率を測定した。SO2酸化率は2.6%であった。
Figure 2016036779
Figure 2016036779
製造例2 〔脱硝触媒(II)〕
高S炭として知られる米国東部瀝青炭の燃焼灰(Fe23含有量:26質量%)をボールミルで200メッシュパス95%以上に成るように粉砕して、模擬灰を調製した。
該模擬灰をバットに敷き詰め、この上に前記脱硝触媒(I)を置き、更にその上に前記模擬灰を厚さ約1mmになるように降り掛けた。これをSO2500ppm、水蒸気10%を含む空気雰囲気に調整された焼成炉内に置き、400℃で50時間保持した。その後、温度35℃、相対湿度100%の条件下に100時間保持して、脱硝触媒(II)を得た。
脱硝触媒(II)は、その表面のFe23の濃度が3.0質量%であり、触媒成分全体に対するFe23の濃度が0.42質量%であった。模擬灰中のFe分が脱硝触媒に移動したことを確認した。なお、Fe23の濃度は蛍光X線回折装置によって決定した。
前記脱硝触媒(II)を100mm×20mmの短冊状に切り出した。
表1に示す組成のガスを3L/分、350℃で短冊状脱硝触媒(II)1枚に接触させ、脱硝率を測定した。脱硝率は69.6%であった。
表2に示す組成のガスを1L/分、380℃で短冊状脱硝触媒(II)3枚に接触させ、SO2酸化率を測定した。SO2酸化率は4.5%であった。
脱硝触媒(II)は、脱硝率が脱硝触媒(I)とほぼ同じであったが、SO2酸化率が脱硝触媒(I)に比べて2倍程度高かった。
実施例1
図4に示す装置で表3に示す条件で脱硝触媒の再生を行った。先ず、脱硝装置23に前記短冊状脱硝触媒(II)3枚を取り付けた。コンプレッサ21から空気を75L/hで送り出し、該空気に石炭フィーダ25から35g/hで石炭(I)を添加し、該石炭(I)を燃焼炉22(炉内温度1200℃)で燃焼させた。前記石炭(I)は、Asを100ppm、カルシウムをCaO換算で石炭灰基準で2%含む高As炭であった。燃焼排ガスを脱硝装置23に供給し、短冊状脱硝触媒(II)に燃焼排ガスを400℃で接触させた。燃焼排ガス中の石炭灰を集塵機24で除去した。運転開始から200時間経過時に、装置の運転を停止し、脱硝装置23から短冊状脱硝触媒(再生触媒)を取り出し、該短冊状再生触媒に吸着したAsの量を蛍光X線回折装置で測定した。短冊状再生触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.2%であった。
表1に示す組成のガスを3L/分、350℃で短冊状再生触媒1枚に接触させ、脱硝率を測定した。脱硝率は68.5%であった。
表2に示す組成のガスを1L/分、380℃で短冊状再生触媒3枚に接触させ、SO2酸化率を測定した。SO2酸化率は2.7%であった。なお、表3中のO2濃度は燃焼排ガス中の濃度である。
Figure 2016036779
実施例2
接触時間を600時間に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.5質量%であった。脱硝率は67.4%であった。SO2酸化率は1.6%であった。
実施例3
接触時間を10時間に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.01質量%であった。脱硝率は69.4%であった。SO2酸化率は3.9%であった。
実施例4
石炭(I)を、Asを200ppm、カルシウムをCaO換算で石炭灰基準で2%含む石炭(II)に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.4質量%であった。脱硝率は67.9%であった。SO2酸化率は2.0%であった。
実施例5
石炭(I)を、Asを100ppm、カルシウムをCaO換算で石炭灰基準で4%含む石炭(III)に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.1質量%であった。脱硝率は69.1%であった。SO2酸化率は3.4%であった。
実施例6
石炭(I)を、Asを100ppm、カルシウムをCaO換算で石炭灰基準で1%含む石炭(IV)に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.4質量%であった。脱硝率は67.9%であった。SO2酸化率は2.0%であった。
比較例1
石炭(I)を、Asを10ppm、カルシウムをCaO換算で石炭灰基準で2%含む石炭(V)〔米国東部瀝青炭燃焼灰〕に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.001質量%であった。脱硝率は69.4%であった。SO2酸化率は5.0%であった。
実施例7
接触時間を800時間に変えた以外は実施例1と同じ試験を行った。触媒に吸着したヒ素のAs23換算量は0.8質量%であった。脱硝率は60.0%であった。SO2酸化率は1.5%であった。
実施例1〜7および比較例1の試験結果を初期性能と共に表4に纏めて示した。
Figure 2016036779
実施例8
砒素をAs23換算で3000ppm含有する石炭灰(II)5質量部を、微粉化された米国東部瀝青炭(As含有量:As23換算で約10ppm)100質量部に混ぜ合わせ、灰混合石炭を得た。該灰混合石炭に含有するAs量はAs23換算で約150ppmであった。
図4に示す装置で表5に示す条件で脱硝触媒の再生を行った。先ず、脱硝装置23に前記短冊状脱硝触媒(II)5枚を取り付けた。コンプレッサ21から空気を300L/hで送り出し、該空気に石炭フィーダ25から35g/hで灰混合石炭を添加し、該灰混合石炭を燃焼炉22(炉内温度1200℃)で燃焼させた。燃焼排ガスを脱硝装置23に供給し、短冊状脱硝触媒(II)に燃焼排ガスを400℃で接触させた。燃焼排ガス中の石炭灰を集塵機24で除去した。運転開始から10時間経過時に(言い換えると、接触時間10時間で)、装置の運転を停止した。式(1)で算出される値が1500[ppm×h]であった。脱硝装置23から短冊状脱硝触媒(再生触媒)を取り出し、該短冊状再生触媒に吸着したAsの量を蛍光X線回折装置で測定した。短冊状再生触媒に吸着したヒ素の量は、As23換算で0.52質量%であった。
表1に示す組成のガスを3L/分、350℃で短冊状再生触媒1枚に接触させ、脱硝率を測定した。脱硝率は67.3%であった。
表2に示す組成のガスを1L/分、380℃で短冊状再生触媒3枚に接触させ、SO2酸化率を測定した。SO2酸化率は1.7%であった。なお、表5中のO2濃度は燃焼排ガス中の濃度である。
Figure 2016036779
実施例9
石炭灰(II)を、砒素をAs23換算で1000ppm含有する石炭灰(I)に変えた以外は実施例8と同じ試験を行った。式(1)で算出される値が500[ppm×h]であった。短冊状再生触媒に吸着したヒ素の量は、As23換算で0.01質量%であった。脱硝率は69.5%であった。SO2酸化率は4.0%であった。
実施例10
接触時間を130時間に変えた以外は実施例9と同じ試験を行った。式(1)で算出される値が6500[ppm×h]であった。短冊状再生触媒に吸着したヒ素の量は、As23換算で0.21質量%であった。脱硝率は68.6%であった。SO2酸化率は2.8%であった。
実施例11
接触時間を170時間に変えた以外は実施例8と同じ試験を行った。式(1)で算出される値が25500[ppm×h]であった。短冊状再生触媒に吸着したヒ素の量は、As23換算で0.80質量%であった。脱硝率は60.0%であった。SO2酸化率は1.5%であった。
比較例2
石炭灰(I)を混ぜ合わせなかった以外は実施例10と同じ試験を行った。式(1)で算出される値が0[ppm×h]であった。触媒に吸着したヒ素の量は、As23換算で0.001質量%であった。脱硝率は69.4%であった。SO2酸化率は4.9%であった。
実施例8〜11および比較例2の試験結果を初期性能と共に表6に纏めて示した。
Figure 2016036779
以上のことから、本発明に係る方法によれば、高SO2酸化率の脱硝触媒を脱硝装置から外すことなく、脱硝性能の低下を最小限に抑えつつ、SO2酸化活性を低下させることができることがわかる。
1 石炭灰貯蔵タンク
2 石炭灰供給フィーダ
3 石炭灰供給用配管
4 微粉炭機
5 給炭機
5H 高As炭(炭素(b))の給炭機
5L 低As炭(炭素(a))の給炭機
6 搬送用空気
7 ボイラ火炉
8 燃焼用空気
9 脱硝装置
10 還元剤添加手段
20 煙道
11 空気予熱器
12 石炭灰排出管

Claims (10)

  1. 脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、
    前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去するとともに前記脱硝触媒のSO2酸化率を低下させること、および
    前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定下限値にまで低下した場合、燃焼排ガス(B)を燃焼排ガス(A)にすることを含む、脱硝方法。
  2. 燃焼排ガス(B)は、石炭(a)よりヒ素含有率が高い石炭(b)を燃焼させることによって生成させる、請求項1に記載の脱硝方法。
  3. 燃焼排ガス(B)は、ヒ素含有率がAs23換算で100ppm以上の石炭(b)を燃焼させることによって生成させる、請求項1に記載の脱硝方法。
  4. 石炭(b)は、カルシウムのCaO換算で石炭灰基準での含有率が4質量%以下である、請求項2または3に記載の脱硝方法。
  5. 燃焼排ガス(B)は、ヒ素を含有する石炭灰(c)を石炭(a)の燃焼炉に添加することによって生成させる、請求項1に記載の脱硝方法。
  6. 石炭灰(c)が、灰循環を行うスラグタップボイラ、サイクロンボイラの灰捕集機器、サイクロンボイラの電気集塵機、およびサイクロンボイラのバグフィルタからなる群より選ばれる少なくとも一つで捕集されたものである、請求項5に記載の脱硝方法。
  7. 石炭灰(c)の添加を、〔石炭灰(c)の供給量(kg/h)〕×〔石炭灰(c)に含まれるヒ素のAs23換算含有率(ppm)〕×〔石炭灰(c)の供給時間(h)〕×〔石炭(a)の供給量(kg/h)〕-1で算出される値が500〜30000(ppm×h)となる条件で行う、請求項5または6に記載の脱硝方法。
  8. 石炭灰(c)の添加を、〔石炭灰(c)の供給量(kg/h)〕×〔石炭灰(c)に含まれるヒ素のAs23換算含有率(ppm)〕×〔石炭灰(c)の供給時間(h)〕×〔石炭(a)の供給量(kg/h)〕-1で算出される値が500〜7000(ppm×h)となる条件で行う、請求項5または6に記載の脱硝方法。
  9. 燃焼排ガス(B)を流す時間が、10時間〜600時間である、請求項1〜8に記載の脱硝方法。
  10. 脱硝触媒層に、石炭(a)の燃焼排ガス(A)を流して、燃焼排ガス(A)から窒素酸化物を除去すること、および
    前記脱硝触媒のSO2酸化率が所定上限値を超えた場合、燃焼排ガス(A)を、燃焼排ガス(A)よりもヒ素濃度が高い燃焼排ガス(B)にして、燃焼排ガス(B)から窒素酸化物を除去することを含む、
    前記脱硝触媒のSO2酸化率を低下させる方法。
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