JP2016101537A - Urea hydrolyzer and catalyst regeneration method for urea hydrolyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に廃棄物焼却炉やボイラ設備等に付設されるものであり、尿素水を加熱雰囲気で加水分解触媒と接触させ、尿素の加水分解によりアンモニアを生成せしめ、生成したアンモニアを炉内又は煙道の燃焼排ガス中に吹き込んで燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減させる尿素加水分解装置及び尿素加水分解装置の触媒再生方法に関するものである。 The present invention is mainly attached to a waste incinerator, a boiler facility, etc., contacting urea water with a hydrolysis catalyst in a heated atmosphere, generating ammonia by hydrolysis of urea, and generating the generated ammonia in the furnace The present invention relates to a urea hydrolysis apparatus for reducing nitrogen oxides in combustion exhaust gas by being blown into the combustion exhaust gas in an inner or flue, and a catalyst regeneration method for the urea hydrolysis apparatus.
従来、廃棄物焼却炉等から発生する燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減する方法として、炉内又は煙道にアンモニア水又は尿素水を吹き込んで燃焼排ガス中の窒素酸化物を分解する無触媒脱硝方法や、触媒表面上において燃焼排ガス中の窒素酸化物をアンモニアの存在下で窒素ガスに分解する触媒脱硝方法が知られている(例えば、特許文献1〜5参照)。
Conventionally, as a method of reducing nitrogen oxides in combustion exhaust gas generated from waste incinerators, etc., non-catalytic denitration that decomposes nitrogen oxides in combustion exhaust gas by blowing ammonia water or urea water into the furnace or flue Methods and catalytic denitration methods that decompose nitrogen oxides in combustion exhaust gas into nitrogen gas in the presence of ammonia on the catalyst surface are known (see, for example,
これらの脱硝方法には、一例として、尿素水を加水分解してアンモニアを生成せしめ、生成したアンモニアを炉内又は煙道の燃焼排ガス中に吹き込んで燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減させる尿素加水分解装置が使用されている。 In these denitration methods, as an example, urea water is hydrolyzed to produce ammonia, and the produced ammonia is blown into the flue gas in the furnace or flue to reduce nitrogen oxides in the flue gas. A cracker is used.
前記尿素加水分解装置としては、例えば、特許第4599989号公報(特許文献6参照)に開示された構造のものが知られている。 As the urea hydrolysis apparatus, for example, one having a structure disclosed in Japanese Patent No. 4599998 (see Patent Document 6) is known.
即ち、前記尿素加水分解装置は、図3に示す如く、内部に加水分解触媒30を装填した尿素加水分解反応器31と、尿素水タンク32からポンプ33によって圧送された尿素水を加水分解触媒30に噴霧する尿素ノズル34と、コンプレッサ35からバルブ36を経て圧送された空気を尿素加水分解反応器31内に供給する空気供給口37と、尿素加水分解反応器31を一定温度に保つ電気ヒータ38と、尿素加水分解反応器31から排ガスライン39内へ延びるアンモニア導管40と、排ガスライン39内にアンモニアを吹き込むアンモニアノズル41と、ポンプ33及びバルブ36を制御するコントロールユニット42とを備えている。
That is, as shown in FIG. 3, the urea hydrolysis apparatus includes a
而して、上記構成の尿素加水分解装置においては、ポンプ33によって圧送された尿素水を尿素ノズル34から尿素加水分解反応器31内の加水分解触媒30へ向って噴霧すると共に、噴霧された尿素水をコンプレッサ35からバルブ36を経て供給された加圧空気によってミスト状にし、この尿素ミストを加水分解触媒30に接触させ、電気ヒータ38による加熱雰囲気下で尿素を加水分解してアンモニアを生成させる。生成したアンモニアは、アンモニア導管40を経てその先端のアンモニアノズル41から排ガスライン39内に装填されている脱硝触媒43に噴霧され、脱硝反応に使用される。
Thus, in the urea hydrolysis apparatus having the above configuration, the urea water pumped by the
ところで、前記尿素加水分解装置においては、装置の運転中にシアヌル酸やビウレット等の副生成物が加水分解触媒30に固着すると、触媒性能を劣化させるため、触媒を再生することが行われている。この触媒再生方法としては、例えば、尿素加水分解反応器31から一旦尿素加水分解触媒30を取り出し、尿素加水分解触媒30に付着した副生成物を取り除く方法がある。
By the way, in the urea hydrolysis apparatus, when a by-product such as cyanuric acid or biuret adheres to the
しかし、前記の方法は、尿素加水分解反応器31から尿素加水分解触媒30を取り出し、再生現場まで尿素加水分解触媒30を輸送して、再生設備により尿素加水分解触媒30の再生を行うようにしているため、尿素加水分解触媒30の取り出し、輸送、再生等を行わなければならず、触媒再生に極めて手数がかかると共に、コストが高くなると云う問題があった。
However, in the above method, the
尚、前記尿素加水分解装置においては、尿素加水分解反応器31内の尿素加水分解触媒30を加熱し、この状態で空気供給口31から空気のみを尿素加水分解反応器31内に供給し、尿素加水分解触媒30に通ガスすることによって、尿素加水分解触媒30に固着した副生成物を熱分解することができるが、尿素加水分解触媒30に副生成物が固着して尿素加水分解触媒30が劣化したことや、触媒再生のタイミングが全く判らず、尿素加水分解触媒30を尿素加水分解反応器31内に装填したままの状態では、触媒再生を行えないのが実情である。
In the urea hydrolysis apparatus, the
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、反応器から加水分解触媒を取り出すことなく触媒再生を簡単且つ容易に行えると共に、加水分解触媒の劣化や触媒再生のタイミングが確実に判る尿素加水分解装置及び尿素加水分解装置の触媒再生方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to easily and easily regenerate the catalyst without taking out the hydrolysis catalyst from the reactor, as well as degradation of the hydrolysis catalyst and catalyst. It is an object of the present invention to provide a urea hydrolysis apparatus and a catalyst regeneration method for the urea hydrolysis apparatus in which the regeneration timing can be surely determined.
上記目的を達成するため、本発明の第1の発明は、尿素水を加熱雰囲気で加水分解触媒と接触させ、尿素の加水分解によりアンモニアを生成せしめ、生成したアンモニアを炉内又は煙道内の燃焼排ガス中に吹き込んで燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減させる尿素加水分解装置において、前記尿素加水分解装置は、内部に加水分解触媒層を形成した反応器と、反応器内へ尿素水を供給する尿素水供給ラインと、尿素水供給ラインの下流側端部に接続されて反応器内の加水分解触媒層の表面へ向って尿素水を噴霧する尿素水噴霧ノズルと、反応器内へ加熱空気を供給する加熱空気供給ラインと、反応器内で生成されたアンモニアを炉内又は煙道へ導くアンモニア供給ラインと、アンモニア供給ラインの下流側端部に接続されてアンモニアを炉内又は煙道内へ吹き込むアンモニア噴霧ノズルと、尿素水供給ラインから尿素水の一部を分岐して炉内又は煙道へ導く尿素水バイパスラインと、尿素水バイパスラインの下流側端部に接続されて尿素水を炉内又は煙道内へ噴霧する第2尿素水噴霧ノズルとを備え、触媒再生時に尿素水供給ラインを遮断して尿素水の供給を停止し、加熱空気供給ラインにより加熱空気のみを反応器内に供給して加水分解触媒層へ通ガスする構成としたことに特徴がある。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, urea water is brought into contact with a hydrolysis catalyst in a heated atmosphere to generate ammonia by hydrolysis of urea, and the generated ammonia is burned in a furnace or a flue. In a urea hydrolysis apparatus that reduces nitrogen oxides in combustion exhaust gas by blowing into exhaust gas, the urea hydrolysis apparatus supplies a reactor having a hydrolysis catalyst layer formed therein, and urea water into the reactor. A urea water supply line, a urea water spray nozzle connected to the downstream end of the urea water supply line and spraying urea water toward the surface of the hydrolysis catalyst layer in the reactor, and heated air into the reactor A heated air supply line to be supplied, an ammonia supply line for introducing ammonia generated in the reactor into the furnace or the flue, and an ammonia supply line connected to the downstream end of the ammonia supply line. An urea spray nozzle connected to the downstream end of the urea water bypass line, an ammonia spray nozzle that blows into the flue, a urea water bypass line that branches a part of the urea water from the urea water supply line and leads to the furnace or the flue A second urea water spray nozzle that sprays water into the furnace or flue, shuts off the urea water supply line at the time of catalyst regeneration and stops the supply of urea water, and only the heated air through the heated air supply line It is characterized in that it is configured to be supplied into the gas and passed through the hydrolysis catalyst layer.
本発明の第2の発明は、前記第1の発明において、尿素加水分解装置が、加熱空気供給ラインの上流側端部に接続した空気供給用の送風機と、加熱空気供給ラインに介設した加熱空気用ヒータとを備え、更に、加水分解触媒層の表面温度を検出する第1温度検出器と、反応器の入口温度と出口温度をそれぞれ検出する第2温度検出器及び第3温度検出器と、反応器の入口と出口の圧力差を測定する差圧計と、アンモニア供給ラインを流れるガス中の二酸化炭素濃度を検出するCO2濃度計のうち、何れか一つ又は複数を備えており、前記第1温度検出器、第2温度検出器及び第3温度検出器、差圧計、CO2濃度計の何れか一つ又は複数の検出結果又は測定結果に基づいて送風機の風量及び加熱空気用ヒータの出力の何れか一方又は両方を制御する構成としたことに特徴がある。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the urea hydrolyzing device includes a blower for supplying air connected to an upstream end of the heated air supply line, and heating provided in the heated air supply line. A first temperature detector for detecting the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer, a second temperature detector and a third temperature detector for detecting the inlet temperature and the outlet temperature of the reactor, respectively. One or more of a differential pressure gauge that measures the pressure difference between the inlet and outlet of the reactor, and a CO 2 concentration meter that detects the concentration of carbon dioxide in the gas flowing through the ammonia supply line, Based on one or more detection results or measurement results of the first temperature detector, the second temperature detector, the third temperature detector, the differential pressure gauge, and the CO 2 concentration meter, the air volume of the blower and the heater for the heated air One or both of the outputs It is characterized in that the Gosuru configuration.
本発明の第3の発明は、前記第1の発明において、尿素水供給ラインの尿素水バイパスラインを接続した箇所よりも下流側部分に開閉弁を介設すると共に、尿素水バイパスラインに開閉弁を介設したことに特徴がある。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an on-off valve is provided in a downstream portion of the urea water supply line where the urea water bypass line is connected. It is characterized by the interposition.
本発明の第4の発明は、前記第1の発明において、第2尿素水噴霧ノズルが、尿素水をアンモニア噴霧ノズルからのアンモニアガス拡散部に噴霧するように、アンモニア噴霧ノズルの近傍位置に配置されていることに特徴がある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the second urea water spray nozzle is disposed near the ammonia spray nozzle so as to spray the urea water onto the ammonia gas diffusion portion from the ammonia spray nozzle. It is characterized by being.
本発明の第5の発明は、前記第1の発明、第2の発明、第3の発明又は第4の発明に記載の尿素加水分解装置の触媒再生方法であって、尿素水供給ラインを遮断して尿素水の供給を停止すると共に、加熱空気供給ラインにより反応器内に加熱空気のみを供給して加水分解触媒層へ通ガスし、加水分解触媒に固着した副生成物を前記加熱空気により熱分解して触媒を再生し、発生したアンモニアを炉内又は煙道内に脱硝反応用として吹き込むようにしたことに特徴がある。 A fifth invention of the present invention is the catalyst regeneration method for a urea hydrolysis apparatus according to the first invention, the second invention, the third invention or the fourth invention, wherein the urea water supply line is shut off. Then, the supply of urea water is stopped, and only the heated air is supplied into the reactor through the heated air supply line and gas is passed to the hydrolysis catalyst layer, and the by-product fixed to the hydrolysis catalyst is removed by the heated air. The catalyst is regenerated by thermal decomposition, and the generated ammonia is blown into the furnace or flue for denitration reaction.
本発明の第6の発明は、前記第5の発明において、触媒再生時に加水分解触媒層の表面温度が250℃〜450℃となるように加熱空気を加水分解触媒層へ通ガスするようにしたことに特徴がある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the heated air is passed through the hydrolysis catalyst layer so that the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer is 250 ° C. to 450 ° C. during catalyst regeneration. There is a special feature.
本発明の第7の発明は、前記第5の発明において、触媒再生時に発生したアンモニアが脱硝反応の必要量に満たない場合に、尿素水バイパスラインによりに要素水を炉内又は煙道へ導き、アンモニア噴霧ノズルと併行して第2尿素水噴霧ノズルから尿素水を炉内又は煙道内に噴霧し、脱硝反応に必要なアンモニア量を補うようにしたことに特徴がある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, when the ammonia generated at the time of catalyst regeneration is less than the required amount for the denitration reaction, the elemental water is guided to the furnace or flue by the urea water bypass line. Along with the ammonia spray nozzle, urea water is sprayed from the second urea water spray nozzle into the furnace or flue to compensate for the amount of ammonia required for the denitration reaction.
本発明の第8の発明は、前記第7の発明において、分岐した尿素水を第2尿素水噴霧ノズルによりアンモニア噴霧ノズルからのアンモニアガス拡散部に噴霧するようにしたことに特徴がある。 The eighth invention of the present invention is characterized in that, in the seventh invention, the branched urea water is sprayed to the ammonia gas diffusion portion from the ammonia spray nozzle by the second urea water spray nozzle.
本発明の第9の発明は、前記第5の発明、第6の発明、第7の発明又は第8の発明において、加水分解触媒層の表面温度、反応器の入口温度と出口温度の温度差、反応器の入口と出口の圧力差、アンモニア供給ラインを流れるガス中の二酸化炭素濃度の何れか一つ又は複数を検出又は測定し、その検出結果又は測定結果に基づいて加熱空気供給ラインの上流側端部に接続した送風機の風量及び加熱空気供給ラインに介設した加熱空気用ヒータの出力の何れか一方又は両方を制御するようにしたことに特徴がある。 According to a ninth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the sixth aspect, the seventh aspect or the eighth aspect, the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer, the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the reactor. Detecting or measuring any one or more of the pressure difference between the inlet and outlet of the reactor and the carbon dioxide concentration in the gas flowing through the ammonia supply line, and upstream of the heated air supply line based on the detection result or the measurement result It is characterized in that either one or both of the air volume of the blower connected to the side end and the output of the heater for heating air provided in the heating air supply line are controlled.
本発明によれば、触媒再生時に尿素水供給ラインを遮断すると共に、加熱空気供給ラインにより反応器内に加熱空気のみを供給して加水分解触媒層へ通ガスし、加水分解触媒に固着したシアヌル酸やビウレット等の副生成物を前記加熱空気により熱分解するようにしているため、加水分解触媒を反応器から取り出すことなく、再生することができ、触媒再生を簡単且つ容易に行えると共に、コストも余りかからず、コスト低減を図れる。 According to the present invention, the urea water supply line is shut off at the time of catalyst regeneration, and only heated air is supplied into the reactor through the heated air supply line so as to pass gas to the hydrolysis catalyst layer, and cyanurium fixed to the hydrolysis catalyst. Since by-products such as acid and biuret are thermally decomposed by the heated air, the hydrolysis catalyst can be regenerated without being removed from the reactor, and catalyst regeneration can be performed easily and easily. The cost can be reduced.
また、本発明によれば、触媒再生時に加水分解触媒層の表面温度が250℃〜450℃となるように加熱空気を加水分解触媒層へ通ガスするようにしているため、シアヌル酸等の副生成物を確実且つ良好に熱分解することができると共に、副生成物の熱分解により発生したアンモニアに着火するのを防止することができる。 Further, according to the present invention, the heated air is passed through the hydrolysis catalyst layer so that the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer is 250 ° C. to 450 ° C. during catalyst regeneration. The product can be thermally decomposed reliably and satisfactorily, and the ammonia generated by the thermal decomposition of the by-product can be prevented from being ignited.
更に、本発明によれば、加水分解触媒層の表面温度を検出する第1温度検出器と、反応器の入口温度と出口温度をそれぞれ検出する第2温度検出器及び第3温度検出器と、反応器の入口と出口の圧力差を測定する差圧計と、アンモニア供給ラインを流れるガス中の二酸化炭素濃度を検出するCO2濃度計の何れか一つ又は複数を備えているため、加水分解触媒に副生成物が固着して加水分解触媒が劣化したことや、加水分解触媒の再生のタイミングが確実に判ることになる。 Furthermore, according to the present invention, a first temperature detector that detects the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer, a second temperature detector and a third temperature detector that respectively detect the inlet temperature and the outlet temperature of the reactor, Hydrolysis catalyst because it has one or more of a differential pressure gauge that measures the pressure difference between the inlet and outlet of the reactor and a CO 2 concentration meter that detects the carbon dioxide concentration in the gas flowing through the ammonia supply line By-products are firmly attached to the hydrolysis catalyst and the hydrolysis catalyst is deteriorated, and the regeneration timing of the hydrolysis catalyst is surely known.
更に、本発明によれば、加水分解触媒層の表面温度、反応器の入口温度と出口温度の温度差、反応器の入口と出口の圧力差、アンモニア供給ラインを流れるガス中の二酸化炭素濃度の何れか一つ又は複数を検出又は測定し、その検出結果又は測定結果に基づいて加熱空気供給ラインの上流側端部に接続した送風機の風量及び加熱空気供給ラインに介設した加熱空気用ヒータの出力の何れか一方又は両方を制御するようにしているため、加水分解触媒層の表面温度を触媒再生に適した温度に維持することができる。 Further, according to the present invention, the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer, the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the reactor, the pressure difference between the inlet and outlet of the reactor, the carbon dioxide concentration in the gas flowing through the ammonia supply line Any one or more of these are detected or measured, and based on the detection result or the measurement result, the air volume of the blower connected to the upstream end of the heated air supply line and the heated air heater installed in the heated air supply line Since one or both of the outputs are controlled, the surface temperature of the hydrolysis catalyst layer can be maintained at a temperature suitable for catalyst regeneration.
更に、本発明によれば、触媒再生時に発生したアンモニアが脱硝反応の必要量に満たない場合に、尿素水バイパスラインによりに尿素水を炉内又は煙道へ導き、アンモニア噴霧ノズルと併行して第2尿素水噴霧ノズルから尿素水を炉内又は煙道内に噴霧し、脱硝反応に必要なアンモニア量を補うようにしているため、触媒再生時においても、炉内又は煙道内において脱硝処理を行うことができる。
このとき、分岐した尿素水を第2尿素水噴霧ノズルによりアンモニア噴霧ノズルからのアンモニアガス拡散部に噴霧するようにしているため、アンモニア噴霧ノズルからの吐出圧を利用して第2尿素水噴霧ノズルから噴霧された尿素水を確実に拡散させることができ、炉内又は煙道内で脱硝反応が良好に行われる。
Further, according to the present invention, when the ammonia generated during catalyst regeneration is less than the required amount for the denitration reaction, the urea water is led to the furnace or the flue through the urea water bypass line, and is combined with the ammonia spray nozzle. Since urea water is sprayed into the furnace or flue from the second urea water spray nozzle to compensate for the amount of ammonia required for the denitration reaction, denitration treatment is performed in the furnace or flue even during catalyst regeneration. be able to.
At this time, since the branched urea water is sprayed to the ammonia gas diffusion portion from the ammonia spray nozzle by the second urea water spray nozzle, the second urea water spray nozzle is utilized by using the discharge pressure from the ammonia spray nozzle. The urea water sprayed from the water can be diffused reliably, and the denitration reaction is favorably performed in the furnace or the flue.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に係る尿素加水分解装置を示し、当該尿素加水分解装置は、例えば、廃棄物焼却炉やボイラ設備等に付設されており、尿素水を加熱雰囲気で加水分解触媒と接触させ、尿素の加水分解によりアンモニアを生成せしめ、生成したアンモニアを炉内又は煙道内の燃焼排ガス中に吹き込んで燃焼排ガス中の窒素酸化物を低減させるものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a urea hydrolysis apparatus according to an embodiment of the present invention. The urea hydrolysis apparatus is attached to, for example, a waste incinerator or a boiler facility, and a urea catalyst is used as a hydrolysis catalyst in a heated atmosphere. Contact is made to produce ammonia by hydrolysis of urea, and the produced ammonia is blown into the combustion exhaust gas in the furnace or flue to reduce nitrogen oxides in the combustion exhaust gas.
即ち、前記尿素加水分解装置は、図1に示す如く、内部に加水分解触媒層1を形成した反応器2と、反応器2へ尿素水Uを供給する尿素水供給ライン3と、尿素水Uを貯留する尿素水貯槽4と、尿素水供給ライン3に介設した尿素水供給ポンプ5と、反応器2内の加水分解触媒層1の表面へ向って尿素水Uを噴霧する尿素水噴霧ノズル6と、反応器2内へ加熱空気a′を供給する加熱空気供給ライン7と、加熱空気供給ライン7の上流側端部に接続した空気供給用の送風機8と、加熱空気供給ライン7に介設した加熱空気用ヒータ9と、反応器2内で生成されたアンモニアAを炉内10(又は煙道)へ導くアンモニア供給ライン11と、アンモニアAを炉内10(又は煙道内)へ吹き込むアンモニア噴霧ノズル12と、加熱空気供給ライン7から空気aの一部を分岐する空気バイパスライン13と、尿素水供給ライン3から尿素水Uの一部を分岐する尿素水バイパスライン14と、尿素水Uを炉内10(又は煙道内)へ噴霧する第2尿素水噴霧ノズル15とを備えている。
That is, as shown in FIG. 1, the urea hydrolysis apparatus includes a
前記反応器2は、図1及び図2に示す如く、裁頭円錐状の天井壁2a及び底壁2bを備えた円筒状の金属製ケーシング2cと、金属製ケーシング2c内に装填されて噴霧された尿素水Uを加水分解する加水分解触媒層1とを備えている。前記加水分解触媒層1は、粒状のアルミナを積層して成る
As shown in FIGS. 1 and 2, the
尚、上記の実施形態においては、尿素分解触媒として粒状のアルミナを使用したが、他の実施形態においては、尿素分解触媒としてシリカ、チタニア、ゼオライト、マグネシア、カルシア等を使用しても良い。これらの尿素分解触媒は、1種だけ使用しても良く、或いは、2種以上使用しても良い。 In the above embodiment, granular alumina is used as the urea decomposition catalyst. However, in other embodiments, silica, titania, zeolite, magnesia, calcia, or the like may be used as the urea decomposition catalyst. These urea decomposition catalysts may be used alone or in combination of two or more.
また、上記の実施形態においては、金属製ケーシング2cを円筒状に形成し、金属製ケーシング2cの天井壁2a及び底壁2bを裁頭円錐状に形成したが、他の実施形態においては、図示していないが金属製ケーシング2cを平坦な天井壁2a及び底壁2bを備えた円柱状に形成しても良く、また、図示していないが金属製ケーシング2cを四角筒状に形成し、金属製ケーシング2cの天井壁2a及び底壁2bを裁頭四角錐状に形成しても良い。
In the above embodiment, the
前記尿素水供給ライン3は、尿素水Uを反応器2へ供給するものであり、尿素水供給ライン3の上流側端部には、尿素水Uを貯留する尿素水貯槽4が接続されていると共に、尿素水供給ライン3の途中には、尿素水供給ポンプ5及び開閉バルブ16が介設されている。
The urea
尚、尿素水供給ポンプ5は、可変速制御機構5aを備えており、煙突から排出される排ガス中のNOx濃度に基づいて可変速制御されている。即ち、尿素水供給ポンプ5は、煙突から排出される排ガス中のNOx濃度をNOx濃度検出器(図示省略)により検出し、煙突から排出される排ガス中のNOx濃度が高い場合には、尿素水Uを多く送り出し、排ガス中のNOx濃度が低い場合には、尿素水Uを少なく送り出すように制御されている。
The urea
前記尿素水噴霧ノズル6は、尿素水供給ライン3の下流側端部に接続されて反応器2の天井壁2a中心部(反応器2の軸線位置)に挿通支持されており、反応器2内の加水分解触媒層1の表面へ向って尿素水Uを噴霧するものである。
The urea
この尿素水噴霧ノズル6には、液体(尿素水U)を気体(圧縮空気a″)と混合させることによって微細な霧にして噴射する二流体ノズルが使用されており、当該尿素水噴霧ノズル6には、尿素水供給ライン3により尿素水Uが供給されていると共に、制御バルブ17を備えた圧縮空気供給ライン18によりコンプレッサ(図示省略)から圧縮空気a″が供給されている。
The urea
前記加熱空気供給ライン7は、反応器2内へ加熱空気a′(400℃〜450℃の加熱空気a′)を供給して反応器2、加水分解触媒層1及び噴霧された尿素水Uを加熱するものであり、加熱空気供給ライン7の上流側端部には、大容量の空気aを供給し得る送風機8が接続されていると共に、加熱空気供給ライン7の途中には、加熱空気供給ライン7内を流れている空気aを加熱する加熱空気用ヒータ9が介設されている。
The heated
また、加熱空気供給ライン7の下流側端部には、反応器2内で加熱空気a′の整流効果が得られるように反応器2内へ加熱空気a′を供給し得ると共に、加熱空気a′の一部を尿素水噴霧ノズル6に吹き付けて尿素水噴霧ノズル6を加熱し得る加熱空気供給部が設けられており、当該加熱空気供給部は、反応器2の軸線位置に配設されている。
Further, at the downstream end of the heated
前記加熱空気供給部は、図1及び図2に示す如く、尿素水噴霧ノズル6の先端部側が鉛直姿勢で挿通されて加熱空気a′を上向きで且つ尿素水噴霧ノズル6に沿って流す上向きの上部開口7aと、尿素水噴霧ノズル6の先端部側が鉛直姿勢で挿通されて加熱空気a′を下向きで且つ尿素水噴霧ノズル6に沿って流す下向きの下部開口7bとを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the heated air supply unit has an upward end of the urea
前記アンモニア供給ライン11は、反応器2内で尿素の加水分解により生成されたアンモニアAを炉内10(又は煙道)へ導くものであり、アンモニア供給ライン11の下流側端部には、アンモニアAを炉内10(又は煙道内)へ吹き込むアンモニア噴霧ノズル12が接続されている。
The
前記空気バイパスライン13は、加熱空気用ヒータ9の上流側の加熱空気供給ライン7から空気aの一部を分岐してアンモニア噴霧ノズル12上流側のアンモニア供給ライン11へ供給するものであり、空気バイパスライン13には、分岐する空気量を制御する制御バルブ19が介設されている。この空気バイパスライン13は、アンモニア噴霧ノズル12からの吐出ガス量(アンモニアガス量)が一定となるように制御するものである。
The
前記尿素水バイパスライン14は、尿素水供給ライン3から尿素水Uの一部を分岐して炉内10(又は煙道)へ導くものであり、尿素水バイパスライン14の途中には、開閉バルブ20が開設されていると共に、尿素水バイパスライン14の下流側端部には、尿素水Uを炉内10(又は煙道内)へ噴霧する第2尿素水噴霧ノズル15が接続されている。
The urea
この尿素水バイパスライン14及び第2尿素水噴霧ノズル15は、反応器2内の加水分解触媒再生時において使用するものであり、加水分解触媒の再生時に発生したアンモニアAが脱硝反応の必要量に満たない場合に尿素水Uを炉内10(又は煙道内)へ供給するものである。
The urea
また、第2尿素水噴霧ノズル15は、炉内10(又は煙道内)での尿素水Uの拡散を目的として、アンモニア噴霧ノズル12の吐出圧を利用し、アンモニア噴霧ノズル12からのアンモニアガス拡散部(ノズル先端付近)に尿素水Uを噴霧するように、アンモニア噴霧ノズル12の近傍位置に配置されている。
Further, the second urea
そして、上述した尿素加水分解装置においては、尿素の加水分解時に反応器2内の加水分解触媒層1の表面温度が200℃以上(好ましくは220℃以上)になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方が制御されている。これは加水分解触媒層1の表面温度が200℃より下がると、シアヌル酸やビウレット等の副生成物が析出し、これが加水分解触媒に固着して触媒性能を劣化させるからである。
In the urea hydrolysis apparatus described above, the air flow rate of the
この実施形態では、加水分解触媒層1の表面温度が200℃〜250℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方が制御されている。
In this embodiment, either or both of the air volume of the
尚、送風機8及び加熱空気用ヒータ9は、加水分解触媒層1の表面温度を第1温度検出器21により検出し、第1温度検出器21からの検出信号に基づいて加水分解触媒層1の表面温度が上記の温度(200℃〜250℃)になるように制御されている。
The
また、上述した尿素加水分解装置においては、尿素水供給ポンプ5からの出力信号により送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御することによって、加水分解触媒層1の表面温度を上記の設定値(200℃〜250℃)に保つようになっている。これは尿素水Uの過剰供給に伴う加水分解触媒層1の表面温度の急激な低下を防止するためである。
Further, in the urea hydrolysis apparatus described above, the
更に、上述した尿素加水分解装置においては、加水分解触媒層1の表面温度が急激に低下した場合、迅速に加水分解触媒層1の表面温度を上昇させる必要がある。
その方策として、反応器2への加熱空気a′の量を増加させる方法が考えられるが、その際、加熱空気a′量の増加によりアンモニア噴霧ノズル12からの吐出ガス量(アンモニアガス量)が変化し、炉内10(又は煙道内)でのアンモニアAの拡散状況が変化する恐れがある。
Furthermore, in the above-described urea hydrolysis apparatus, when the surface temperature of the
As a measure therefor, a method of increasing the amount of heated air a ′ to the
そこで、上述した尿素加水分解装置においては、アンモニア噴霧ノズル12からの吐出ガス量(アンモニアガス量)が一定となるように、空気バイパスライン13により加熱空気用ヒータ9の上流側の加熱空気供給ライン7から空気aの一部を分岐し、アンモニア噴霧ノズル12上流側のアンモニア供給ライン11へ供給することによって、アンモニア噴霧ノズル12からの吐出ガス量(アンモニアガス量)を一定に制御するようになっている。
Therefore, in the urea hydrolysis apparatus described above, the heated air supply line upstream of the
この実施形態においては、アンモニア噴霧ノズル12から噴霧されるアンモニア濃度が3%以下になるように反応器2への加熱空気a′の量が設定されている。また、過剰な空気aは、制御バルブ19を制御することにより空気バイパスライン13からアンモニア噴霧ノズル12上流側のアンモニア供給ライン11へ供給されている。
In this embodiment, the amount of heated air a ′ to the
前記方法によれば、空気バイパスライン13によりバイパスする過剰な空気aを加熱空気用ヒータ9で加熱することがなく、アンモニア噴霧ノズル12からの吐出ガス量(アンモニアガス量)を一定に保持できる効果がある。また、過剰な空気aを加熱空気用ヒータ9で加熱しないため、エネルギーロスを減らすことができる。
According to the method, the excess air a bypassed by the
更に、上述した尿素加水分解装置においては、シアヌル酸やビウレット等の副生成物が加水分解触媒に固着すると、触媒性能を劣化させるため、触媒を再生することが行われている。触媒再生は、加水分解触媒の表面に固着した副生成物を加熱空気a′によりアンモニアA等へ熱分解することにより行われている。 Further, in the above-described urea hydrolysis apparatus, when a by-product such as cyanuric acid or biuret adheres to the hydrolysis catalyst, the catalyst performance is deteriorated, so that the catalyst is regenerated. Catalyst regeneration is performed by thermally decomposing by-products fixed on the surface of the hydrolysis catalyst into ammonia A or the like with heated air a ′.
即ち、前記尿素加水分解装置は、触媒再生時には、尿素水供給ライン3に介設した開閉バルブ16を閉鎖して反応器2への尿素水Uの供給を停止すると共に、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御し、加熱空気a′のみを反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスして触媒を再生する。
That is, at the time of catalyst regeneration, the urea hydrolysis apparatus closes the opening / closing
前記触媒再生時には、加水分解触媒層1の表面温度が250℃以上(好ましくは300℃以上)になるように、加熱空気a′を反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスする。
During the regeneration of the catalyst, heated air a ′ is passed through the
この実施形態では、加水分解触媒層1の表面温度が250℃〜450℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方が制御されている。何故なら、温度を上げ過ぎると、アンモニアAに着火し、また、温度を下げ過ぎると、シアヌル酸等の副生成物を熱分解できないからである。
In this embodiment, either or both of the air volume of the
そして、反応器2内の加水分解触媒層1へ加熱空気a′を通ガスすることにより発生したアンモニアA等(触媒に固着したシアヌル酸等の副生成物の熱分解により生成)は、アンモニア噴霧ノズル12から炉内10(又は煙道内)に噴霧され、脱硝反応に使用される。
Ammonia A generated by passing heated air a ′ through the
尚、触媒再生時に発生したアンモニアAが脱硝反応の必要量に満たない場合には、尿素水バイパスライン14の開閉バルブ20を開放し、アンモニア噴霧ノズル12と併行して第2尿素水噴霧ノズル15から尿素水Uを炉内10(又は煙道内)に噴霧し、脱硝反応に必要な還元剤量(アンモニア量)を補う。
If the ammonia A generated during catalyst regeneration is less than the required amount for the denitration reaction, the opening / closing
また、触媒再生のタイミングは、(1)反応器2の入口及び出口の温度、(2)加水分解触媒層1の表面温度、(3)加水分解触媒層1の圧力損失、(4)反応器2の出口側のガス中の二酸化炭素濃度の何れか一つ又は二つ以上を組み合わせて検出し、これらの検出結果に基づいて行う。
The catalyst regeneration timing is as follows: (1) temperature at the inlet and outlet of the
前記(1)による触媒再生のタイミングにおいては、反応器2の入口温度と出口温度を第2温度検出器22と第3温度検出器23によりそれぞれ検出し、その温度差が設定値に達したときに触媒が劣化したと判断し、再生工程に切り替える。何故なら、尿素の熱分解反応において、発熱反応が進んでいないと、シアヌル酸等の副生成物が触媒上に固着し、反応器2の入口と出口とで温度差が生じて反応器2の出口側の温度が下がるからである。
In the catalyst regeneration timing according to the above (1), the inlet temperature and the outlet temperature of the
前記(2)による触媒再生のタイミングにおいては、加水分解触媒層1の表面に配置した熱電対等から成る第1温度検出器21により加水分解触媒層1の表面温度を検出し、加水分解触媒層1の表面中心部の温度がその周囲温度よりも低下した場合に触媒が劣化したと判断し、再生工程に切り替える。加水分解触媒層1の表面中心部の温度を検出するのは、前記中心部に副生成物が析出し易く、副生成物が析出すると、発熱反応が起こらないからである。
At the timing of catalyst regeneration according to the above (2), the surface temperature of the
前記(3)による触媒再生のタイミングにおいては、反応器2の入口と出口の圧力差を差圧計24により測定し、その圧力差が設定値に達したときに触媒が劣化したと判断し、再生工程に切り替える。即ち、触媒に副生成物が固着した際の圧力上昇を検出する。
At the catalyst regeneration timing according to the above (3), the pressure difference between the inlet and the outlet of the
前記(4)による触媒再生のタイミングにおいては、アンモニア供給ライン11内を流れるガス中のCO2の濃度をCO2濃度計25により検出し、検出したCO2濃度と尿素水Uの供給量から算出した推定CO2濃度の差が所定値を超えた場合に触媒が劣化したと判断し、再生工程に切り替える。
At the timing of catalyst regeneration according to the above (4), the CO 2 concentration in the gas flowing in the
この実施形態においては、反応器2の入口温度と出口温度の温度差が10℃〜20℃に達したとき、加水分解触媒層1の表面中心部の温度がその周囲温度よりも5℃〜10℃低下したとき、反応器2の入口と出口の圧力差(圧力損失)が100mmAq〜200mmAqに達したとき、CO2濃度計25により検出したCO2濃度と尿素水Uの供給量から算出した推定CO2濃度の差が10%〜20%に達したときに、それぞれ触媒が劣化したと判断し、再生工程に切り替えるようになっている。
In this embodiment, when the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the
尚、各温度検出器21〜23、差圧計24、CO2濃度計25の各演算部には、上述した反応器2の入口温度と出口温度の温度差の設定値、加水分解触媒層1の表面温度の設定値、反応器2の入口と出口の圧力差の設定値、検出したCO2濃度と尿素水Uの供給量から算出した推定CO2濃度の差の設定値がそれぞれ予め記憶されている。
In addition, in each calculation part of each of the
而して、上述した尿素加水分解装置においては、尿素水貯槽4内の尿素水Uを尿素水供給ポンプ5により尿素水供給ライン3を介して二流体ノズル構造の尿素水噴霧ノズル6に供給すると共に、コンプレッサからの圧縮空気a″を圧縮空気供給ライン18を介して尿素水噴霧ノズル6に供給し、尿素水噴霧ノズル6から反応器2内の加水分解触媒層1の表面へ向って尿素水Uを噴霧する。このとき、尿素水噴霧ノズル6に二流体ノズルを使用しているため、噴霧された尿素水Uが微細な粒子径となる。
Thus, in the above-described urea hydrolysis apparatus, the urea water U in the urea
また、反応器2(加水分解触媒層1を含む)加熱用の空気aを送風機8により加熱空気用ヒータ9に供給して加熱し、この加熱空気a′を加熱空気供給ライン7の下流側端部に設けた加熱空気供給部から反応器2内に供給して反応器2、加水分解触媒層1及び噴霧された尿素水Uを加熱する。
Further, the air a for heating the reactor 2 (including the hydrolysis catalyst layer 1) is supplied to the
反応器2内における尿素の加水分解時には、加水分解触媒層1の表面温度が200℃〜250℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方が制御されている。即ち、加水分解触媒層1の表面温度を第1温度検出器21により検出し、第1温度検出器21からの検出信号に基づいて加水分解触媒層1の表面温度が200℃〜250℃になるように送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方が第1温度検出器21により制御されている。
At the time of hydrolysis of urea in the
また、尿素水供給ポンプ5からの出力信号により送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御することによっても、加水分解触媒層1の表面温度を200℃〜250℃に保つようになっている。即ち、煙突から排出される排ガス中のNOx濃度の上昇に伴う尿素水供給ポンプ5からの尿素水Uの過剰供給時において、加水分解触媒層1の表面温度が200℃〜250℃になるように送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方が尿素水供給ポンプ5からの出力信号により制御されている。これにより、尿素水Uの過剰供給に伴う加水分解触媒の表面温度の急激な低下を防止することができる。
Further, the surface temperature of the
このようにして、加水分解触媒層1の表面温度を200℃〜250℃に保つことによりシアヌル酸やビウレット等の副生成物の析出、副生成物の加水分解触媒への固着を防止することができる。
In this way, by keeping the surface temperature of the
更に、反応器2内における尿素の加水分解時には、加熱空気供給ライン7の下流側端部に設けた加熱空気供給部から反応器2内に供給された加熱空気a′が整流効果により反応器2内を整然と流れるようにしているため、加熱空気a′が加水分解触媒層1を均質に加熱すると共に、尿素水噴霧ノズル6から噴霧された尿素水Uも反応器2内の加熱空気a′の整流効果により反応器2内を加水分解触媒層1へ向って均等に流れて加水分解触媒層1全域と接触することになり、尿素を効率良く分解することができる。然も、加熱空気a′は、反応器2、加水分解触媒層1及び噴霧された尿素水Uを加熱するだけでなく、尿素の加水分解に発生したアンモニアAを炉内10又は煙道内へ吹き込むためのキャリアガスとして用いることができる。
Further, during the hydrolysis of urea in the
また、加熱空気供給部から供給された加熱空気a′により尿素水噴霧ノズル6が加熱されるため、尿素水噴霧ノズル6の表面や噴射口等への尿素の固着や、シアヌル酸やビウレット等の副生成物の固着を抑制することができ、尿素水噴霧ノズル6の閉塞や配管詰まりを防止して連続運転を行える。
Further, since the urea
特に、加熱空気供給部は、尿素水噴霧ノズル6の先端部側が鉛直姿勢で挿通されて加熱空気a′を上向きで且つ尿素水噴霧ノズル6に沿って流す上向きの上部開口7aと、尿素水噴霧ノズル6の先端部側が鉛直姿勢で挿通されて加熱空気a′を下向きで且つ尿素水噴霧ノズル6に沿って流す下向きの下部開口7bとを備えているため、上部開口7aから上向きに流れた加熱空気a′は反応器2の天井壁2aで反転し、加水分解触媒層1へ向って流れるので、より高い整流効果が得られ、また、上部開口7a及び下部開口7bから流れる加熱空気a′により尿素水噴霧ノズル6全体を確実且つ良好に加熱することができ、シアヌル酸やビウレット等の副生成物の固着をより抑制することができる。
In particular, the heated air supply unit includes an upward
そして、反応器2内の加水分解触媒層1へ噴霧された尿素は、加熱された加水分解触媒と接触して加水分解され、アンモニアAを生成する。この生成されたアンモニアAは、アンモニア供給ライン11を経てアンモニア噴霧ノズル12から炉内10(又は煙道内)へ噴霧され、脱硝反応に使用される。
Then, the urea sprayed onto the
尚、尿素からアンモニアAを生成する反応は、下記の(1)式の通りであり、いわゆる加水分解反応である。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 ・・・(1)式
In addition, reaction which produces | generates ammonia A from urea is as the following (1) Formula, and is what is called a hydrolysis reaction.
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (1) Formula
また、反応器2内の加水分解触媒層1の上方空間で行われる反応は、下記の(2)式の吸熱反応であり、反応器2内の加水分解触媒層1で行われる反応は、下記の(3)式の発熱反応である。
(NH2)2CO→HNCO+NH3 ・・・(2)式
HNCO+H2O→NH3+CO2 ・・・(3)式
The reaction performed in the space above the
(NH 2 ) 2 CO → HNCO + NH 3 (2) Formula HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2 (3) Formula
ところで、上述した尿素加水分解装置においては、装置の運転中にシアヌル酸やビウレット等の副生成物が加水分解触媒に固着すると、触媒性能を劣化させるため、触媒を再生することが行われている。 By the way, in the urea hydrolysis apparatus described above, when a by-product such as cyanuric acid or biuret adheres to the hydrolysis catalyst during operation of the apparatus, the catalyst performance is deteriorated, so that the catalyst is regenerated. .
前記触媒再生時には、尿素水供給ライン3に介設した開閉バルブ16を閉鎖して反応器2への尿素水Uの供給を停止すると共に、送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方を制御して加熱空気a′のみを反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスし、触媒を再生するようにしており、加水分解触媒層1の表面温度が250℃〜450℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御している。
At the time of catalyst regeneration, the on-off
また、触媒再生のタイミングは、(1)反応器2の入口温度と出口温度、(2)加水分解触媒層1の表面温度、(3)加水分解触媒層1の圧力損失、(4)反応器2の出口側のガス中の二酸化炭素濃度の何れか一つ又は二つ以上を組み合わせて検出又は測定し、これらの検出結果又は測定結果に基づいて行われている。
The timing of catalyst regeneration is as follows: (1) Inlet temperature and outlet temperature of
即ち、前記(1)による触媒再生のタイミングにおいては、反応器2の入口温度と出口温度を第2温度検出器22と3温度検出器23によりそれぞれ検出し、その温度差が設定値(10℃〜20℃)に達すると、尿素水供給ライン3に介設した開閉バルブ16が閉鎖されて反応器2への尿素水Uの供給を停止すると共に、第2温度検出器22及び第3温度検出器23からの検出信号に基づいて送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方が制御され、加熱空気a′のみが反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスされる。
That is, at the catalyst regeneration timing according to the above (1), the inlet temperature and the outlet temperature of the
このとき、加水分解触媒層1の表面温度が250℃〜450℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御しているため、加水分解触媒に固着したシアヌル酸やビウレット等の副生成物が熱分解され、触媒が再生されると共に、加水分解触媒層1の表面温度を触媒再生に適した温度に維持することができる。然も、加水分解触媒を反応器2から取り出すことなく、再生することができ、触媒再生を簡単且つ容易に行えると共に、コストも余りかからず、コスト低減を図れる。
At this time, since either or both of the air volume of the
また、副生成物の熱分解により反応器2内にアンモニアA等が発生するが、このアンモニアAは、アンモニア供給ライン11を経てアンモニア噴霧ノズル12から炉内10(又は煙道内)へ噴霧されて脱硝反応に使用される。そのため、触媒再生時に廃棄物焼却炉等の運転を止める必要もない。
In addition, ammonia A or the like is generated in the
尚、触媒再生時に発生したアンモニアAが脱硝反応の必要量に満たない場合には、尿素水バイパスライン14の開閉バルブ20が開放され、アンモニア噴霧ノズル12と併行して第2尿素水噴霧ノズル15から尿素水Uが炉内10(又は煙道内)に噴霧され、脱硝反応に必要な還元剤量(アンモニア量)を補う。
When the ammonia A generated at the time of catalyst regeneration is less than the necessary amount for the denitration reaction, the opening / closing
このとき、分岐した尿素水Uを第2尿素水噴霧ノズル15によりアンモニア噴霧ノズル12からのアンモニアガス拡散部に噴霧するようにしているため、アンモニア噴霧ノズル12からの吐出圧を利用して第2尿素水噴霧ノズル15から噴霧された尿素水Uを確実に拡散させることができ、炉内10(又は煙道内)で脱硝反応が良好に行われる。
At this time, since the branched urea water U is sprayed to the ammonia gas diffusion portion from the
前記(2)による触媒再生のタイミングにおいては、加水分解触媒層1の表面温度を第1温度検出器21により検出し、加水分解触媒層1の表面中心部の温度がその周囲温度よりも5℃〜10℃低下すると、尿素水供給ライン3に介設した開閉バルブ16が閉鎖されて反応器2への尿素水Uの供給を停止すると共に、第1温度検出器21からの検出信号に基づいて送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方が制御されて加熱空気a′のみが反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスされる。
At the timing of catalyst regeneration according to the above (2), the surface temperature of the
このとき、加水分解触媒層1の表面温度が250℃〜450℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御しているため、上述した(1)による触媒再生と同様に、副生成物の熱分解、触媒再生、アンモニアAの発生、アンモニアAの炉内10(又は煙道内)への噴霧、尿素水Uの噴霧が行われる。
At this time, either or both of the air volume of the
前記(3)による触媒再生のタイミングにおいては、反応器2の入口と出口の圧力差を差圧計24により測定し、その圧力差(圧力損失)が設定値(100mmAq〜200mmAq)に達すると、尿素水供給ライン3に介設した開閉バルブ16が閉鎖されて反応器2への尿素水Uの供給を停止すると共に、差圧計24からの検出信号に基づいて送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方が制御され、加熱空気a′のみが反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスされる。
At the timing of catalyst regeneration according to (3) above, when the pressure difference between the inlet and outlet of the
このとき、加水分解触媒層1の表面温度が250℃〜450℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御しているため、上述した(1)による触媒再生と同様に、副生成物の熱分解、触媒再生、アンモニアAの発生、アンモニアAの炉内10(又は煙道内)への噴霧、尿素水Uの噴霧が行われる。
At this time, either or both of the air volume of the
前記(4)による触媒再生のタイミングにおいては、CO2濃度計25によりアンモニア供給ライン11内を流れるガス中のCO2の濃度を検出し、検出したCO2濃度と尿素水Uの供給量から算出した推定CO2濃度の差が設定値(10%〜20%)を超えると、尿素水供給ライン3に介設した開閉バルブ16が閉鎖されて反応器2への尿素水Uの供給を停止すると共に、CO2濃度計25からの検出信号に基づいて送風機8及び加熱空気用ヒータ9の何れか一方又は両方が制御され、加熱空気a′のみが反応器2内の加水分解触媒層1へ通ガスされる。
At the catalyst regeneration timing according to the above (4), the CO 2 concentration meter 25 detects the concentration of CO 2 in the gas flowing in the
このとき、加水分解触媒層1の表面温度が250℃〜450℃になるように、送風機8の風量及び加熱空気用ヒータ9の出力の何れか一方又は両方を制御しているため、上述した(1)による触媒再生と同様に、副生成物の熱分解、触媒再生、アンモニアAの発生、アンモニアAの炉内10(又は煙道内)への噴霧、尿素水Uの噴霧が行われる。
At this time, either or both of the air volume of the
尚、上記の実施形態においては、尿素加水分解装置により製造されたアンモニアAを炉内10に吹き込むようにしたが、他の実施形態においては、尿素加水分解装置により製造されたアンモニアAを煙道(図示省略)内に吹き込むようにしても良い。
In the above embodiment, the ammonia A produced by the urea hydrolysis apparatus is blown into the
本発明は、上記の実施形態に限定解釈されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1は加水分解触媒層、1aは下部触媒層、1bは上部触媒層、2は反応器、2aは天井壁、2bは底壁、2cは金属製ケーシング、3は尿素水供給ライン、4は尿素水貯槽、5は尿素水供給ポンプ、5aは可変速制御機構、6は尿素水噴霧ノズル、7は加熱空気供給ライン、7aは上部開口、7bは下部開口、8は送風機、9は加熱空気用ヒータ、10は炉内、11はアンモニア供給ライン、12はアンモニア噴霧ノズル、13は空気バイパスライン、14は尿素水バイパスライン、15は第2尿素水噴霧ノズル、16は尿素水供給ラインの開閉バルブ、17は圧縮空気供給ラインの制御バルブ、18は圧縮空気供給ライン、19は空気バイパスラインの制御バルブ、20は尿素水バイパスラインの開閉バルブ、21は第1温度検出器、22は第2温度検出器、23は第3温度検出器、24は差圧計、25はCO2濃度計、Aはアンモニア、aは空気、a′は加熱空気、a″は圧縮空気、Uは尿素水。 1 is a hydrolysis catalyst layer, 1a is a lower catalyst layer, 1b is an upper catalyst layer, 2 is a reactor, 2a is a ceiling wall, 2b is a bottom wall, 2c is a metal casing, 3 is a urea water supply line, 4 is urea Water storage tank, 5 is urea water supply pump, 5a is variable speed control mechanism, 6 is urea water spray nozzle, 7 is heating air supply line, 7a is upper opening, 7b is lower opening, 8 is blower, 9 is for heating air Heater, 10 in furnace, 11 ammonia supply line, 12 ammonia spray nozzle, 13 air bypass line, 14 urea water bypass line, 15 second urea water spray nozzle, 16 open / close valve of urea water supply line , 17 is a control valve for the compressed air supply line, 18 is a compressed air supply line, 19 is a control valve for the air bypass line, 20 is an open / close valve for the urea water bypass line, 21 is a first temperature detector, 22 The second temperature detector, the third temperature detector 23, the differential pressure gauge 24, 25 CO 2 concentration meter, A is ammonia, a is the air, a 'is heated air, a "compressed air, U is the urea water .
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2018020271A (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 株式会社タクマ | Operation method of urea hydrolyzing apparatus |
JP2018020918A (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 株式会社タクマ | Urea hydrolysis device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110180387A (en) * | 2019-07-02 | 2019-08-30 | 苏州仕净环保科技股份有限公司 | A kind of efficient process system polluting gas source |
CN111153415B (en) * | 2020-03-06 | 2024-04-02 | 济南山源环保科技有限公司 | Capturing CO in urea catalytic hydrolysis generated gas 2 Is a device of (2) |
CN113441002B (en) * | 2021-07-01 | 2023-01-03 | 重庆大学 | Flue gas denitration device |
CN113926385A (en) * | 2021-10-25 | 2022-01-14 | 上海洁昊环保股份有限公司 | Equipment and method for preparing ammonia by catalytic pyrolysis of urea |
CN114505044B (en) * | 2022-02-23 | 2023-10-20 | 西安热工研究院有限公司 | Filling urea catalytic hydrolysis system and method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5362772A (en) * | 1976-11-17 | 1978-06-05 | Hitachi Ltd | Decreasing method for nitrogen oxides in combustion gas |
JP2001240413A (en) * | 2001-01-18 | 2001-09-04 | Miura Co Ltd | Operating method of ammonia formation apparatus |
JP2006122792A (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Hitachi Zosen Corp | Urea hydrolysis catalyst, ammonia manufacturing method, and denitration method |
JP2009103381A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Takuma Co Ltd | Noncatalytic denitration method and noncatalytic denitration system |
JP2010048456A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Takuma Co Ltd | Exhaust gas treatment apparatus and exhaust gas treatment method |
JP2010099603A (en) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Takuma Co Ltd | Method for treating exhaust gas and apparatus for treating exhaust gas |
JP2012055823A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Babcock Hitachi Kk | Denitration device |
-
2014
- 2014-11-27 JP JP2014239705A patent/JP5859101B1/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5362772A (en) * | 1976-11-17 | 1978-06-05 | Hitachi Ltd | Decreasing method for nitrogen oxides in combustion gas |
JP2001240413A (en) * | 2001-01-18 | 2001-09-04 | Miura Co Ltd | Operating method of ammonia formation apparatus |
JP2006122792A (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Hitachi Zosen Corp | Urea hydrolysis catalyst, ammonia manufacturing method, and denitration method |
JP2009103381A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Takuma Co Ltd | Noncatalytic denitration method and noncatalytic denitration system |
JP2010048456A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Takuma Co Ltd | Exhaust gas treatment apparatus and exhaust gas treatment method |
JP2010099603A (en) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Takuma Co Ltd | Method for treating exhaust gas and apparatus for treating exhaust gas |
JP2012055823A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Babcock Hitachi Kk | Denitration device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018020271A (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 株式会社タクマ | Operation method of urea hydrolyzing apparatus |
JP2018020918A (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 株式会社タクマ | Urea hydrolysis device |
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