JP2741464B2 - 排気ガス処理装置および方法 - Google Patents
排気ガス処理装置および方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼炉に発生する排気
ガスの浄化処理に係り、特に、排気ガス中の窒素酸化物
（以下、ＮＯｘという）を、効率よく分解、脱硝処理す
るのに好適な排気ガス処理装置および方法に関する。
ガスの浄化処理に係り、特に、排気ガス中の窒素酸化物
（以下、ＮＯｘという）を、効率よく分解、脱硝処理す
るのに好適な排気ガス処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、発電プラント用ボイラ
ー、ディーゼルエンジン、ガスタービン等の燃焼炉に生
じる排気ガスには、有害なＮＯｘが含まれるので、その
浄化処理が必要とされる。ＮＯｘの処理には、放電プラ
ズマ法、好適にはアンモニア（ＮＨ3）を還元剤とする
接触選択還元反応法（以下、ＳＣＲ法という）、等の分
解、脱硝処理（乾式処理）が考えられている。また最近
では、ＮＯｘの還元剤に、炭化水素（以下、ＣｍＨｎと
する、ｍ、ｎ＝１、２、３ … ）を用いる処理（選択
還元反応法、以下、ＨＣ−ＳＣＲ法という）についても
検討されている。
ー、ディーゼルエンジン、ガスタービン等の燃焼炉に生
じる排気ガスには、有害なＮＯｘが含まれるので、その
浄化処理が必要とされる。ＮＯｘの処理には、放電プラ
ズマ法、好適にはアンモニア（ＮＨ3）を還元剤とする
接触選択還元反応法（以下、ＳＣＲ法という）、等の分
解、脱硝処理（乾式処理）が考えられている。また最近
では、ＮＯｘの還元剤に、炭化水素（以下、ＣｍＨｎと
する、ｍ、ｎ＝１、２、３ … ）を用いる処理（選択
還元反応法、以下、ＨＣ−ＳＣＲ法という）についても
検討されている。
【０００３】放電プラズマ法は、概して、前記排気ガス
を放電プラズマ中に導入し、生成した酸化活性種とＮＯ
ｘとの衝突によってＮＯｘを還元分解する方式であり、
プラズマの種類としてパルスグロー放電、グロー放電、
パルスコロナ放電等がある。ＳＣＲ法は、基本的にＮＨ
3を還元剤とし、触媒を添加してＮＯｘに反応させ、Ｎ
Ｏｘを窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解する方法であ
り、また、ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤とし、
触媒を添加してＮＯｘに反応させ、ＮＯｘを窒素
（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）に分解す
る方法である。
を放電プラズマ中に導入し、生成した酸化活性種とＮＯ
ｘとの衝突によってＮＯｘを還元分解する方式であり、
プラズマの種類としてパルスグロー放電、グロー放電、
パルスコロナ放電等がある。ＳＣＲ法は、基本的にＮＨ
3を還元剤とし、触媒を添加してＮＯｘに反応させ、Ｎ
Ｏｘを窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解する方法であ
り、また、ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤とし、
触媒を添加してＮＯｘに反応させ、ＮＯｘを窒素
（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）に分解す
る方法である。
【０００４】グロー放電プラズマを利用した装置の例と
して、特開平１−２３６９２４号、特開平２−２０３９
２０号、特開平２−２２７１１７号、特開平２−２４１
１９０号等があり、パルスグロー放電を利用した装置の
例として、出願人の先願に係る特願平３−２６０６６４
号がある。
して、特開平１−２３６９２４号、特開平２−２０３９
２０号、特開平２−２２７１１７号、特開平２−２４１
１９０号等があり、パルスグロー放電を利用した装置の
例として、出願人の先願に係る特願平３−２６０６６４
号がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】放電プラズマ法におい
ては、ＮＯｘの分解が進むと、ＮＯｘと酸化活性種との
衝突率が低くなるので、単位エネルギ当りのＮＯｘの除
去率が低下し、エネルギ効率が悪くなる。
ては、ＮＯｘの分解が進むと、ＮＯｘと酸化活性種との
衝突率が低くなるので、単位エネルギ当りのＮＯｘの除
去率が低下し、エネルギ効率が悪くなる。
【０００６】ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ法では、概して、
その実施に際し、ＮＯｘ除去率の高水準化のために、反
応塔における排気ガスの空塔速度を低下させるか、ＮＨ
3、ＣｍＨｎの量を多くする必要があり、反応塔の大型
化、還元剤の貯蔵槽、注入装置、処理装置等の付加設備
を必要とし、装置の大型化、それに伴うコストの増大等
が問題とされる。
その実施に際し、ＮＯｘ除去率の高水準化のために、反
応塔における排気ガスの空塔速度を低下させるか、ＮＨ
3、ＣｍＨｎの量を多くする必要があり、反応塔の大型
化、還元剤の貯蔵槽、注入装置、処理装置等の付加設備
を必要とし、装置の大型化、それに伴うコストの増大等
が問題とされる。
【０００７】本発明は、上記課題に鑑み、ＮＯｘ除去率
向上とともにそのためのエネルギ効率の向上、さらに装
置のコンパクト化、コストの低減を同時に実現する等を
目的とする。
向上とともにそのためのエネルギ効率の向上、さらに装
置のコンパクト化、コストの低減を同時に実現する等を
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題の解決のた
め、本発明は、燃焼炉からの排気ガスの処理系に、プラ
ズマ反応炉と選択還元反応塔とを合わせて組み入れたこ
とを特徴とする。
め、本発明は、燃焼炉からの排気ガスの処理系に、プラ
ズマ反応炉と選択還元反応塔とを合わせて組み入れたこ
とを特徴とする。
【０００９】さらに具体的に、本発明は、前記排気ガス
処理系の前記プラズマ反応炉から後段に、前記選択還元
反応塔を設けることを特徴とする。
処理系の前記プラズマ反応炉から後段に、前記選択還元
反応塔を設けることを特徴とする。
【００１０】前記還元反応塔は、アンモニア（ＮＨ3）
を還元剤とする選択接触還元式としても、炭化水素を還
元剤とする選択還元反応塔としてもよい。
を還元剤とする選択接触還元式としても、炭化水素を還
元剤とする選択還元反応塔としてもよい。
【００１１】すなわち、上記構成は、燃焼炉に発生する
排気ガスにＮＨ3またはＣｍＨｎを添加し、該排気ガス
を、プラズマ放電処理した後、ＮＨ3またはＣｍＨｎを
還元剤として還元反応することを特徴とするものであ
る。
排気ガスにＮＨ3またはＣｍＨｎを添加し、該排気ガス
を、プラズマ放電処理した後、ＮＨ3またはＣｍＨｎを
還元剤として還元反応することを特徴とするものであ
る。
【００１２】
【作用】上記構成によると、排気ガス中のＮＯｘは、プ
ラズマ反応炉において、プラズマ放電処理される。すな
わち、プラズマ反応炉内において、パルスグロー放電、
グロー放電、パルスコロナ放電等によりプラズマが生
成、放電され、その内に排気ガスが導入されると、放電
プラズマ中の高エネルギ電子は、排気ガスを構成する各
種成分を励起して酸化活性種を生成し、この酸化活性種
がＮＯｘを分解、除去する。排気ガスにＮＨ3をあらか
じめ添加しておけば、前記酸化活性種とＮＯｘとの反応
後、さらにＮＨ3との反応が起こり、硝安（ＮＨ4Ｎ
Ｏ3）が生成され、当初のＮＯｘが分解、固化される。
また、添加するＮＨ3を微少化すると、放電プラズマに
よってＮＨ3が励起され、還元剤としてＮＯｘを還元、
分解する過程ともなり得る。また、排気ガスに、あらか
じめＣｍＨｎを添加しておけば、酸化活性種により酸化
されたＮＯｘと、同様に部分酸化されたＣｍＨｎとの反
応により、ＮＯｘは、窒素（Ｎ2）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）、水（Ｈ2Ｏ）の形で分解、除去される。
ラズマ反応炉において、プラズマ放電処理される。すな
わち、プラズマ反応炉内において、パルスグロー放電、
グロー放電、パルスコロナ放電等によりプラズマが生
成、放電され、その内に排気ガスが導入されると、放電
プラズマ中の高エネルギ電子は、排気ガスを構成する各
種成分を励起して酸化活性種を生成し、この酸化活性種
がＮＯｘを分解、除去する。排気ガスにＮＨ3をあらか
じめ添加しておけば、前記酸化活性種とＮＯｘとの反応
後、さらにＮＨ3との反応が起こり、硝安（ＮＨ4Ｎ
Ｏ3）が生成され、当初のＮＯｘが分解、固化される。
また、添加するＮＨ3を微少化すると、放電プラズマに
よってＮＨ3が励起され、還元剤としてＮＯｘを還元、
分解する過程ともなり得る。また、排気ガスに、あらか
じめＣｍＨｎを添加しておけば、酸化活性種により酸化
されたＮＯｘと、同様に部分酸化されたＣｍＨｎとの反
応により、ＮＯｘは、窒素（Ｎ2）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）、水（Ｈ2Ｏ）の形で分解、除去される。
【００１３】一方、選択還元反応塔においては、添加さ
れる還元剤により、ＮＯｘが還元、分解される。
れる還元剤により、ＮＯｘが還元、分解される。
【００１４】選択還元反応塔を、ＮＨ3を還元剤とする
選択接触還元方式（ＳＣＲ法）とすると、排気ガス中の
ＮＯｘは、ＮＨ3によって還元され、Ｎ2およびＨ2Ｏに
分解される。また、選択還元反応塔を、ＣｍＨｎを還元
剤とする選択還元方式（ＨＣ−ＳＣＲ法）とすると、排
気ガス中のＮＯｘは、ＣｍＨｎの部分酸化中間体（Ｃｘ
Ｈｙ（Ｏ，Ｎ） ）を経て、Ｎ2、ＣＯ2、およびＨ2Ｏ
に分解される。
選択接触還元方式（ＳＣＲ法）とすると、排気ガス中の
ＮＯｘは、ＮＨ3によって還元され、Ｎ2およびＨ2Ｏに
分解される。また、選択還元反応塔を、ＣｍＨｎを還元
剤とする選択還元方式（ＨＣ−ＳＣＲ法）とすると、排
気ガス中のＮＯｘは、ＣｍＨｎの部分酸化中間体（Ｃｘ
Ｈｙ（Ｏ，Ｎ） ）を経て、Ｎ2、ＣＯ2、およびＨ2Ｏ
に分解される。
【００１５】本発明においては、プラズマ反応炉と選択
還元反応塔とで、排気ガスＮＯｘの処理を分担するの
で、プラズマ反応炉の所要エネルギを低減し、選択還元
反応塔の容積を小型化しても、装置全体としてＮＯｘ除
去率は維持、向上される。
還元反応塔とで、排気ガスＮＯｘの処理を分担するの
で、プラズマ反応炉の所要エネルギを低減し、選択還元
反応塔の容積を小型化しても、装置全体としてＮＯｘ除
去率は維持、向上される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１７】図１は本発明の一実施例を示し、同図に示
す排気ガスライン１は、ディーゼル機関等の燃焼炉２か
ら、排気管３を介して、廃熱ボイラ４、プラズマ反応炉
５、集塵装置６、選択還元反応塔７が直列に接続され、
同系統によって処理された排気ガスは、煙突８から系外
へ放出される。廃熱ボイラ４とプラズマ反応炉５との間
には、アンモニアまたは炭化水素注入装置９がライン１
に接続されている。
す排気ガスライン１は、ディーゼル機関等の燃焼炉２か
ら、排気管３を介して、廃熱ボイラ４、プラズマ反応炉
５、集塵装置６、選択還元反応塔７が直列に接続され、
同系統によって処理された排気ガスは、煙突８から系外
へ放出される。廃熱ボイラ４とプラズマ反応炉５との間
には、アンモニアまたは炭化水素注入装置９がライン１
に接続されている。
【００１８】本実施例において、排気ガス中のＮＯｘ
は、プラズマ反応炉５および選択還元反応塔７によって
分解処理されるが、ここで、ＮＯｘの分解反応について
従来の技術と比較しつつ説明する。従来、ＮＯｘの処理
として、放電プラズマ法、ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ法等
が開発されている。
は、プラズマ反応炉５および選択還元反応塔７によって
分解処理されるが、ここで、ＮＯｘの分解反応について
従来の技術と比較しつつ説明する。従来、ＮＯｘの処理
として、放電プラズマ法、ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ法等
が開発されている。
【００１９】放電プラズマ法は、概して、放電プラズマ
中の高エネルギ電子による排気ガス成分の励起、酸化活
性種の生成、酸化活性種によるＮＯｘの酸化、ＮＨ3の
添加によるＮＨ4ＮＯ3の生成、すなわちＮＯｘの固定、
または、添加ＣｍＯｎによる、酸化されたＮＯｘの、Ｎ
2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏへの分解、除去、の各過程からなる。
励起のためのプラズマとして、パルスグロー放電、グロ
ー放電、パルスコロナ放電が考えられている。
中の高エネルギ電子による排気ガス成分の励起、酸化活
性種の生成、酸化活性種によるＮＯｘの酸化、ＮＨ3の
添加によるＮＨ4ＮＯ3の生成、すなわちＮＯｘの固定、
または、添加ＣｍＯｎによる、酸化されたＮＯｘの、Ｎ
2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏへの分解、除去、の各過程からなる。
励起のためのプラズマとして、パルスグロー放電、グロ
ー放電、パルスコロナ放電が考えられている。
【００２０】ＳＣＲ法は、典型的に、ＮＨ3を還元剤と
し、触媒の添加によって、ＮＯｘを還元反応させる方法
である。触媒としてはチタン／酸化バナジウム（Ｔｉ／
Ｖ2Ｏ3）系触媒、ＴｉＯ2にＶ2Ｏ5、ＷＯ3、ＭｏＯ3を
担持させたもの等が使用される。ＳＣＲ法は、酸素共存
下で反応速度が増加し、基本的な反応は、次式で表され
る。
し、触媒の添加によって、ＮＯｘを還元反応させる方法
である。触媒としてはチタン／酸化バナジウム（Ｔｉ／
Ｖ2Ｏ3）系触媒、ＴｉＯ2にＶ2Ｏ5、ＷＯ3、ＭｏＯ3を
担持させたもの等が使用される。ＳＣＲ法は、酸素共存
下で反応速度が増加し、基本的な反応は、次式で表され
る。
【００２１】
【化１】 ６ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 → ５Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ６ＮＯ2 ＋ ８ＮＨ3 → ７Ｎ2 ＋ 12Ｈ2Ｏ ４ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 ＋ Ｏ2 → ４Ｎ2 ＋ ６Ｈ2
Ｏ ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤としてＮＯｘとの
反応により、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解する方法であ
る。
Ｏ ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＣｍＨｎを還元剤としてＮＯｘとの
反応により、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解する方法であ
る。
【００２２】反応機構について、下記スキームのよう
に、ＣｍＨｎの部分酸化中間体の生成、中間体とＮＯｘ
との反応によるＮＯｘの分解、の各段階からなるとする
炭化水素部分酸化説と、
に、ＣｍＨｎの部分酸化中間体の生成、中間体とＮＯｘ
との反応によるＮＯｘの分解、の各段階からなるとする
炭化水素部分酸化説と、
【００２３】
【化２】
【００２４】ＮＯｘの接触分解およびＣｍＨｎの酸化が
連続的に生じる（その場合ＣｍＨｎはＮＯｘから脱離し
たＯを燃焼によって触媒から防護すると考えられてい
る）とする微視的連続反応説と、が有力視されている。
基本的な反応は、次式で表される。
連続的に生じる（その場合ＣｍＨｎはＮＯｘから脱離し
たＯを燃焼によって触媒から防護すると考えられてい
る）とする微視的連続反応説と、が有力視されている。
基本的な反応は、次式で表される。
【００２５】
【化３】２ＮＯ＋ｎＣ３Ｈ8＋（５ｎ−１）Ｏ2→Ｎ2＋
３ｎＣＯ2＋４ｎＨ2Ｏ 触媒として、ゼオライト（ＺＳＭ−５）にＣｕ、Ｃｏを
活性成分として担持させたものが知られている。
３ｎＣＯ2＋４ｎＨ2Ｏ 触媒として、ゼオライト（ＺＳＭ−５）にＣｕ、Ｃｏを
活性成分として担持させたものが知られている。
【００２６】しかし、従来の処理法では、実施上、いず
れも設備の大型化、高コスト化が問題となる。詳述する
と、放電プラズマ法においては、反応の進行によるＮＯ
ｘの減少に伴い、酸化活性種とＮＯｘの衝突確率が低く
なるため、ＮＯｘの除去率をあげようとすると各分子を
活性化しなければならず、所要エネルギが増加する。図
２にエネルギとＮＯｘ除去率との関係を示す（なお、図
２では、エネルギ比１に対する除去率を９５％としてい
る）。同図からわかるように、ＮＯｘ除去率とエネルギ
量とは正の相関関係が認められる。同様に、図３には、
排気ガス中におけるＮＯｘの初期濃度と、エネルギとの
関係が示され、両者は正の相関関係にあることがわか
る。従って、排気ガスの処理量増加に伴い、所要エネル
ギも多く必要になり、そのためのコストが高くなる。
れも設備の大型化、高コスト化が問題となる。詳述する
と、放電プラズマ法においては、反応の進行によるＮＯ
ｘの減少に伴い、酸化活性種とＮＯｘの衝突確率が低く
なるため、ＮＯｘの除去率をあげようとすると各分子を
活性化しなければならず、所要エネルギが増加する。図
２にエネルギとＮＯｘ除去率との関係を示す（なお、図
２では、エネルギ比１に対する除去率を９５％としてい
る）。同図からわかるように、ＮＯｘ除去率とエネルギ
量とは正の相関関係が認められる。同様に、図３には、
排気ガス中におけるＮＯｘの初期濃度と、エネルギとの
関係が示され、両者は正の相関関係にあることがわか
る。従って、排気ガスの処理量増加に伴い、所要エネル
ギも多く必要になり、そのためのコストが高くなる。
【００２７】ＳＣＲ法において、排気ガス処理効率を分
析するためのパラメータとして、空塔速度（ＳＶ値）、
ＮＯｘの初期濃度、残留ＮＨ3量、触媒量があり、特
に、それ等とＮＯｘの除去率との相関が重要とされる。
図４にＮＯｘ除去率とＳＶ値との関係を示す。両者は負
の相関関係が認められる。ここでＳＶ値の減少は、反応
塔の容積増加の必要を意味する。同様に、図５にはＮＯ
ｘの初期濃度と、ＮＯｘ除去率との関係が示され、それ
によるとＮＯｘの初期濃度とＳＶ値とも負の相関関係が
ある。図６には、ＮＯｘ濃度を１０００ｐｐｍと一定に
した場合における、ＮＯｘ除去率と残留ＮＨ3量が示さ
れ（図６では、ＮＨ3とＮＯｘとのモル比が媒介パラメ
ータとされている）、両者は正の相関関係にあり、特
に、残留ＮＨ3量は、ＮＯｘ除去率を９０％以上にめざ
すと、急激に増加する。さらに、図７は、残留ＮＨ3量
を一定にした場合における、ＮＯｘ除去率と触媒量との
関係を示し、両者は正の相関関係にある。
析するためのパラメータとして、空塔速度（ＳＶ値）、
ＮＯｘの初期濃度、残留ＮＨ3量、触媒量があり、特
に、それ等とＮＯｘの除去率との相関が重要とされる。
図４にＮＯｘ除去率とＳＶ値との関係を示す。両者は負
の相関関係が認められる。ここでＳＶ値の減少は、反応
塔の容積増加の必要を意味する。同様に、図５にはＮＯ
ｘの初期濃度と、ＮＯｘ除去率との関係が示され、それ
によるとＮＯｘの初期濃度とＳＶ値とも負の相関関係が
ある。図６には、ＮＯｘ濃度を１０００ｐｐｍと一定に
した場合における、ＮＯｘ除去率と残留ＮＨ3量が示さ
れ（図６では、ＮＨ3とＮＯｘとのモル比が媒介パラメ
ータとされている）、両者は正の相関関係にあり、特
に、残留ＮＨ3量は、ＮＯｘ除去率を９０％以上にめざ
すと、急激に増加する。さらに、図７は、残留ＮＨ3量
を一定にした場合における、ＮＯｘ除去率と触媒量との
関係を示し、両者は正の相関関係にある。
【００２８】以上のように、ＮＯｘの除去率を９０％以
上の水準に維持しようとすると、ＮＯｘの処理量を示す
ＳＶ値の低減化（ＳＶ値は最大でも１０，０００／ｈ程
度）、またはＮＨ3の多量化と触媒量の増加（除去率８
０％に対する触媒量を１とすると、除去率９０％に対し
て１．１５、除去率１００％に対して１．５）を要し、
処理量の制限か、もしくは処理塔容積の増大および触媒
のためのコストが必要になり、さらに、残留ＮＨ3量が
増加することから、アンモニア処理設備の設置があらた
に必要となる。
上の水準に維持しようとすると、ＮＯｘの処理量を示す
ＳＶ値の低減化（ＳＶ値は最大でも１０，０００／ｈ程
度）、またはＮＨ3の多量化と触媒量の増加（除去率８
０％に対する触媒量を１とすると、除去率９０％に対し
て１．１５、除去率１００％に対して１．５）を要し、
処理量の制限か、もしくは処理塔容積の増大および触媒
のためのコストが必要になり、さらに、残留ＮＨ3量が
増加することから、アンモニア処理設備の設置があらた
に必要となる。
【００２９】ＨＣ−ＳＣＲ法は、ＳＣＲ法に比べ、除去
率を２〜３倍に向上できるが、その処理特性はＳＣＲ法
と基本的に同様であり、除去率９０％以上を前提として
多量の排気ガス処理のためには、ＣｍＨｎの多量化、触
媒量の増加、処理塔容積の増大が必要になる。さらに、
ＳＣＲ法においては、アンモニアの処理設備、ＨＣ−Ｓ
ＣＲ法においてはＣｍＨｎの貯蔵槽、注入装置等の付帯
設備も必要になる。このような問題は、いずれも各処理
法を単独で用いた場合のものであり、すなわち従来の技
術においては、ＮＯｘの反応機構の化学的解明、確立を
中心的課題とし、反応機構を単一にして還元剤を用いる
点、換言すれば、反応機構を単一に選択し、その機構に
おける効率向上を意図する点に起因すると考えられる。
ＮＯｘ処理の実用化においては、装置全体として所要の
除去率が得られればよいので、各化学的反応機構を高水
準に機能させる必要は必ずしもない。
率を２〜３倍に向上できるが、その処理特性はＳＣＲ法
と基本的に同様であり、除去率９０％以上を前提として
多量の排気ガス処理のためには、ＣｍＨｎの多量化、触
媒量の増加、処理塔容積の増大が必要になる。さらに、
ＳＣＲ法においては、アンモニアの処理設備、ＨＣ−Ｓ
ＣＲ法においてはＣｍＨｎの貯蔵槽、注入装置等の付帯
設備も必要になる。このような問題は、いずれも各処理
法を単独で用いた場合のものであり、すなわち従来の技
術においては、ＮＯｘの反応機構の化学的解明、確立を
中心的課題とし、反応機構を単一にして還元剤を用いる
点、換言すれば、反応機構を単一に選択し、その機構に
おける効率向上を意図する点に起因すると考えられる。
ＮＯｘ処理の実用化においては、装置全体として所要の
除去率が得られればよいので、各化学的反応機構を高水
準に機能させる必要は必ずしもない。
【００３０】一方、放電プラズマ法において、ＮＯｘ除
去率を低下させれば、所要エネルギ量が低減される。す
なわち、除去率の目標値を９０％とするに要するエネル
ギに比べ、除去率の目標値を５０％に留めると、エネル
ギ量を２０％までに、除去率の目標値を７０％とすれば
エネルギ量を５０％までに低減することが可能である。
さらに、例えばＮＯｘの初期濃度を５００ｐｐｍとすれ
ば、初期濃度１０００ｐｐｍの場合に比べて、３０％の
エネルギが低減される。また、選択還元法において、Ｓ
ＣＲ法を例とすると、ＮＯｘ除去率が低いほどＳＶ値が
増加する傾向にあるので、ＮＯｘ除去率を低下させれば
反応塔容積を低減できる。同様に、ＮＯｘの初期濃度を
低下させれば、ＳＶ値が増加し、反応塔容積が低減され
ることがわかる。
去率を低下させれば、所要エネルギ量が低減される。す
なわち、除去率の目標値を９０％とするに要するエネル
ギに比べ、除去率の目標値を５０％に留めると、エネル
ギ量を２０％までに、除去率の目標値を７０％とすれば
エネルギ量を５０％までに低減することが可能である。
さらに、例えばＮＯｘの初期濃度を５００ｐｐｍとすれ
ば、初期濃度１０００ｐｐｍの場合に比べて、３０％の
エネルギが低減される。また、選択還元法において、Ｓ
ＣＲ法を例とすると、ＮＯｘ除去率が低いほどＳＶ値が
増加する傾向にあるので、ＮＯｘ除去率を低下させれば
反応塔容積を低減できる。同様に、ＮＯｘの初期濃度を
低下させれば、ＳＶ値が増加し、反応塔容積が低減され
ることがわかる。
【００３１】本実施例は、このような知見に基づきなさ
れたもので、実用化レベルにおいて、効用性の高い装置
を可能にするＮＯｘ処理を目的とし、放電プラズマ法と
選択還元法とを最適に効率よく合わせて、個別の反応機
構には高水準な成果を求めずに、なお装置全体としては
高水準のＮＯｘ処理効率を維持しつつ、従来の技術の各
課題を解決するものである。
れたもので、実用化レベルにおいて、効用性の高い装置
を可能にするＮＯｘ処理を目的とし、放電プラズマ法と
選択還元法とを最適に効率よく合わせて、個別の反応機
構には高水準な成果を求めずに、なお装置全体としては
高水準のＮＯｘ処理効率を維持しつつ、従来の技術の各
課題を解決するものである。
【００３２】すなわち、本実施例の特徴は、プラズマ反
応炉５の後段に、集塵装置６を介して選択還元反応塔７
を直列に設け、プラズマ反応炉５と選択還元反応塔７と
によって排気ガス中のＮＯｘを相補的に分解処理し、各
過程における処理量を低減することによってそれぞれの
欠点の肥大化を防ぐ点にある。選択還元反応塔７の反応
機構は、ＳＣＲ法であってもＨＣ−ＳＣＲ法であっても
よい。
応炉５の後段に、集塵装置６を介して選択還元反応塔７
を直列に設け、プラズマ反応炉５と選択還元反応塔７と
によって排気ガス中のＮＯｘを相補的に分解処理し、各
過程における処理量を低減することによってそれぞれの
欠点の肥大化を防ぐ点にある。選択還元反応塔７の反応
機構は、ＳＣＲ法であってもＨＣ−ＳＣＲ法であっても
よい。
【００３３】上記構成において、プラズマ反応炉５にお
けるＮＯｘ除去率は、後段に選択還元反応塔７があるこ
とからして、高水準とする必要はなく、目標値を７０％
とし、残りが選択還元反応塔７によるＮＯｘの除去率の
目標値とされる。それにより、プラズマ反応炉５におい
ては、所要エネルギ量は、従来に比べて５０％以下に低
減され、さらに、後段の選択還元反応塔７においては、
ＮＯｘの初期濃度が３０％以下となるため、ＳＶ値を低
下でき、もって、従来の１／２以下に、反応塔容積の小
型化が可能になる。
けるＮＯｘ除去率は、後段に選択還元反応塔７があるこ
とからして、高水準とする必要はなく、目標値を７０％
とし、残りが選択還元反応塔７によるＮＯｘの除去率の
目標値とされる。それにより、プラズマ反応炉５におい
ては、所要エネルギ量は、従来に比べて５０％以下に低
減され、さらに、後段の選択還元反応塔７においては、
ＮＯｘの初期濃度が３０％以下となるため、ＳＶ値を低
下でき、もって、従来の１／２以下に、反応塔容積の小
型化が可能になる。
【００３４】本実施例において、燃焼炉２を５００ｋＷ
のコジェネ用ディーゼルエンジンとし、プラズマ反応炉
５をコロナ予備電離グロー放電プラズマ反応炉として、
以下の条件でＮＯｘ処理を実施した（選択還元反応塔７
は、ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ法のいずれかとした）。 排気ガス量 ： ６０Ｎｍ3／ｍｉｎ． ＮＯｘ初期濃度 ： １０００ｐｐｍ プラズマ反応炉５の ＮＯｘ除去目標値 ： ７００ｐｐｍ（７０％） 選択還元反応塔７の ＮＯｘ除去目標値 ： ２７０ｐｐｍ（残りの９０％） 全体のＮＯｘ除去 目標値 ： ９７０ｐｐｍ（９７％） 放電条件、 パルスエネルギ ： ９ｋＪ／Ｎｍ3／パルス 放電繰返し数 ： １０００Ｈｚ 選択還元反応塔７の 容積 ＳＣＲ法 ： ０．１８ｍ3 ＨＣ−ＳＣＲ法 ： ０．０９ｍ3 その結果、所定のＮＯｘ除去率が得られ、プラズマ反応
炉の処理エネルギは、反応炉を単独に用いた場合に比
べ、約５３％に低減され、一方、選択還元反応塔７の所
要容積を従来の１／２に小型化することができた。
のコジェネ用ディーゼルエンジンとし、プラズマ反応炉
５をコロナ予備電離グロー放電プラズマ反応炉として、
以下の条件でＮＯｘ処理を実施した（選択還元反応塔７
は、ＳＣＲ法、ＨＣ−ＳＣＲ法のいずれかとした）。 排気ガス量 ： ６０Ｎｍ3／ｍｉｎ． ＮＯｘ初期濃度 ： １０００ｐｐｍ プラズマ反応炉５の ＮＯｘ除去目標値 ： ７００ｐｐｍ（７０％） 選択還元反応塔７の ＮＯｘ除去目標値 ： ２７０ｐｐｍ（残りの９０％） 全体のＮＯｘ除去 目標値 ： ９７０ｐｐｍ（９７％） 放電条件、 パルスエネルギ ： ９ｋＪ／Ｎｍ3／パルス 放電繰返し数 ： １０００Ｈｚ 選択還元反応塔７の 容積 ＳＣＲ法 ： ０．１８ｍ3 ＨＣ−ＳＣＲ法 ： ０．０９ｍ3 その結果、所定のＮＯｘ除去率が得られ、プラズマ反応
炉の処理エネルギは、反応炉を単独に用いた場合に比
べ、約５３％に低減され、一方、選択還元反応塔７の所
要容積を従来の１／２に小型化することができた。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の排気ガ
ス処理装置および方法によれば、プラズマ反応炉の後段
に選択還元反応塔を設け、排気ガス中のＮＯｘを段階的
に分解するので、プラズマ反応炉のエネルギ量が低減さ
れるとともに、選択還元反応塔のＳＶ値を向上させ、も
って反応塔容積を小さくすることが可能になり、ＮＯｘ
除去率を良好に保持しつつ、設備の小型化、低コスト化
を実現できる。
ス処理装置および方法によれば、プラズマ反応炉の後段
に選択還元反応塔を設け、排気ガス中のＮＯｘを段階的
に分解するので、プラズマ反応炉のエネルギ量が低減さ
れるとともに、選択還元反応塔のＳＶ値を向上させ、も
って反応塔容積を小さくすることが可能になり、ＮＯｘ
除去率を良好に保持しつつ、設備の小型化、低コスト化
を実現できる。
【図１】本発明の一実施例を示し、図１（Ａ）はその系
統図、図１（Ｂ）は系統に沿ったＮＯｘ除去率を示すダ
イヤグラムである。
統図、図１（Ｂ）は系統に沿ったＮＯｘ除去率を示すダ
イヤグラムである。
【図２】放電プラズマ法における、所要エネルギ量とＮ
Ｏｘ除去率との関係を示すグラフである。
Ｏｘ除去率との関係を示すグラフである。
【図３】放電プラズマ法における、排気ガス中のＮＯｘ
初期濃度と所要エネルギ量との関係を示すグラフであ
る。
初期濃度と所要エネルギ量との関係を示すグラフであ
る。
【図４】ＳＣＲ法における、ＮＯｘ除去率とＳＶ値との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】ＳＣＲ法における、ＮＯｘの初期濃度とＮＯｘ
除去率との関係を示すグラフである。
除去率との関係を示すグラフである。
【図６】ＳＣＲ法において、ＮＯｘ濃度を１０００ｐｐ
ｍとした場合における、ＮＯｘ除去率と残留ＮＨ3量と
の関係を示すグラフである。
ｍとした場合における、ＮＯｘ除去率と残留ＮＨ3量と
の関係を示すグラフである。
【図７】ＳＣＲ法において、残留ＮＨ3量を一定にした
場合における、ＮＯｘ除去率と触媒量との関係を示すグ
ラフである。
場合における、ＮＯｘ除去率と触媒量との関係を示すグ
ラフである。
１ 排気ガスライン ２ 燃焼炉 ３ 排気管 ４ 廃熱ボイラ ５ プラズマ反応炉 ６ 集塵装置 ７ 選択還元反応塔 ８ 煙突 ９ アンモニアまたは炭化水素注入装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 礒貝 和博 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造 船株式会社 千葉事業所内 (56)参考文献 特開 平４−61917（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−247218（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 燃焼炉からの排気ガスの処理系に、プラ
ズマ反応炉と選択還元反応塔とを組み合わせて組み入れ
てなり、前記プラズマ反応炉の後段に、前記選択還元反
応塔を設けたことを特徴とする排気ガス処理装置。 - 【請求項２】 燃焼炉に発生する排気ガスにアンモニア
または炭化水素を添加し、該排気ガスを、プラズマ放電
処理した後に、アンモニアまたは炭化水素を還元剤とし
て還元反応させて処理することを特徴とする排気ガス処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254736A JP2741464B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 排気ガス処理装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254736A JP2741464B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 排気ガス処理装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0699031A JPH0699031A (ja) | 1994-04-12 |
| JP2741464B2 true JP2741464B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17269148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4254736A Expired - Lifetime JP2741464B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 排気ガス処理装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2741464B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307153B6 (cs) * | 2016-10-10 | 2018-02-07 | Rudolf Hela | Způsob pro eliminaci amoniakové kontaminace popílku vznikajícího při spalování zejména tuhých paliv a zařízení k jeho provádění |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1116915C (zh) * | 1998-07-24 | 2003-08-06 | 李格 | 脱硫去硝方法及其装置 |
| US6893617B2 (en) | 2001-06-14 | 2005-05-17 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus and method for retention of non-thermal plasma reactor |
| US7078000B2 (en) | 2001-06-14 | 2006-07-18 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus and method for mat protection of non-thermal plasma reactor |
| US7374728B2 (en) | 2003-03-06 | 2008-05-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust gas purification system |
| US7043902B2 (en) | 2003-03-07 | 2006-05-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust gas purification system |
| CN108854530B (zh) * | 2018-05-23 | 2021-07-20 | 清华大学盐城环境工程技术研发中心 | 一种中低温宽负荷scr脱硝装置及脱硝方法 |
| CN111389190B (zh) * | 2020-04-17 | 2024-02-09 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种基于等离子体的船舶尾气脱硫脱硝系统及方法 |
| CN112263901A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-26 | 深圳市凯盛科技工程有限公司 | 一种钛白粉生产线烟气余热利用系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0461917A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス処理装置 |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP4254736A patent/JP2741464B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307153B6 (cs) * | 2016-10-10 | 2018-02-07 | Rudolf Hela | Způsob pro eliminaci amoniakové kontaminace popílku vznikajícího při spalování zejména tuhých paliv a zařízení k jeho provádění |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0699031A (ja) | 1994-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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