JP2944742B2 - 燃焼プロセスのＮＯｘを減少させるための方法 - Google Patents
燃焼プロセスのＮＯｘを減少させるための方法Info
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- JP2944742B2 JP2944742B2 JP2511256A JP51125690A JP2944742B2 JP 2944742 B2 JP2944742 B2 JP 2944742B2 JP 2511256 A JP2511256 A JP 2511256A JP 51125690 A JP51125690 A JP 51125690A JP 2944742 B2 JP2944742 B2 JP 2944742B2
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、アンモニアもしくは窒素を含有している別
の物質、又はアンモニアもしくは窒素を生成する物質が
煙道ガスへ供給され、そして得られた混合物が反応容器
へ供給される、燃焼プロセスにおいてNOxの排出を減少
させるための方法に関する。
の物質、又はアンモニアもしくは窒素を生成する物質が
煙道ガスへ供給され、そして得られた混合物が反応容器
へ供給される、燃焼プロセスにおいてNOxの排出を減少
させるための方法に関する。
米国特許第4793918号明細書は、石炭だきのボイラー
装置からのSOx,NOx及び粒子の排出を抑制する方法を記
載し、この方法においては、試薬／接触である粉末をボ
イラーとエコノマイザーとの間の煙道ガスへ供給して、
煙道ガスがエコノマイザーを通り抜けさせながらSOx及
びNOxと反応させる。煙道ガスがフィルターバッグとこ
れにたまったろ過ケークに通される場合には、追加の反
応が起こる。
装置からのSOx,NOx及び粒子の排出を抑制する方法を記
載し、この方法においては、試薬／接触である粉末をボ
イラーとエコノマイザーとの間の煙道ガスへ供給して、
煙道ガスがエコノマイザーを通り抜けさせながらSOx及
びNOxと反応させる。煙道ガスがフィルターバッグとこ
れにたまったろ過ケークに通される場合には、追加の反
応が起こる。
刊行物KOLBLADET 89−３（1989年３月290日）は、NOx
を最高90％まで除去することができる適当な触媒を用い
て煙道ガスを400℃より高い温度で浄化することを記載
する。アンモニアとアルカリが煙道ガスへ注入され、そ
して混合物は次いで、アルカリに富む灰が堆積するセラ
ミックのフィルターバッグを通り抜け、煙道ガスはこれ
を通り抜けてフィルターバッグ内の触媒と接触させられ
る。
を最高90％まで除去することができる適当な触媒を用い
て煙道ガスを400℃より高い温度で浄化することを記載
する。アンモニアとアルカリが煙道ガスへ注入され、そ
して混合物は次いで、アルカリに富む灰が堆積するセラ
ミックのフィルターバッグを通り抜け、煙道ガスはこれ
を通り抜けてフィルターバッグ内の触媒と接触させられ
る。
NOxを大いに減少させるためにには、化学量論上の比
に相当する量よりも多量のアンモニアを注入する。不完
全な混合に打ち克つため且つNOxを申し分なく減少させ
るためになされるこの過剰投入は、未反応のアンモニア
の煙道ガスと共に逃げさせる。これがすなわちいわゆる
「スリップ」である。米国特許第4423017号明細書は、N
Oの排出を減少させるための無触媒燃焼法で「スリッ
プ」を減少させる方法を記載し、この方法では、アンモ
ニアだけを含み又は１種以上の還元用ガスと一緒にアン
モニアを含む還元用ガスを、NO及び酸素を含有している
煙道ガスへ反応帯域において注入する。こと帯域の末端
部には、大気へのアンモニアの放出を実質的に減少させ
るように金属材料が配置される。
に相当する量よりも多量のアンモニアを注入する。不完
全な混合に打ち克つため且つNOxを申し分なく減少させ
るためになされるこの過剰投入は、未反応のアンモニア
の煙道ガスと共に逃げさせる。これがすなわちいわゆる
「スリップ」である。米国特許第4423017号明細書は、N
Oの排出を減少させるための無触媒燃焼法で「スリッ
プ」を減少させる方法を記載し、この方法では、アンモ
ニアだけを含み又は１種以上の還元用ガスと一緒にアン
モニアを含む還元用ガスを、NO及び酸素を含有している
煙道ガスへ反応帯域において注入する。こと帯域の末端
部には、大気へのアンモニアの放出を実質的に減少させ
るように金属材料が配置される。
本発明による方法は、吸収剤例えば石灰石又はドロマ
イトを添加した加圧流動層での燃焼時に存在している条
件に基礎を置くものである。この燃焼系からの煙道ガス
中に見いだされる粉塵は、特殊な鉱物学的組成を有し、
無定形の性質のものである。SO2を例えば石灰石（CaC
O3）を加えて減少させる常圧燃焼系と比較して、CaOに
至るか焼が起こり、そしてそれはSO2に対する活性成分
である。生成物は無水物のCaSO4である。石灰石は化学
反応において不活発なため常に過剰に供給されなくては
ならないので、大気圧系の煙道ガスの粉塵中には常にCa
Oがある。CaOがNOxの生成を触媒することは公知であ
り、すなわちアンモニアを用いてのNOxの正味の減少率
は、CaOが存在している場合ことによるとより低くな
る。
イトを添加した加圧流動層での燃焼時に存在している条
件に基礎を置くものである。この燃焼系からの煙道ガス
中に見いだされる粉塵は、特殊な鉱物学的組成を有し、
無定形の性質のものである。SO2を例えば石灰石（CaC
O3）を加えて減少させる常圧燃焼系と比較して、CaOに
至るか焼が起こり、そしてそれはSO2に対する活性成分
である。生成物は無水物のCaSO4である。石灰石は化学
反応において不活発なため常に過剰に供給されなくては
ならないので、大気圧系の煙道ガスの粉塵中には常にCa
Oがある。CaOがNOxの生成を触媒することは公知であ
り、すなわちアンモニアを用いてのNOxの正味の減少率
は、CaOが存在している場合ことによるとより低くな
る。
石灰石（又はドロマイト）の供給される加圧流動層で
の燃焼時には、煙道ガスの粉塵中にも放出された流動層
物中にもCaOは存在しないことが見いだされた。この状
況は、加圧された流動層では例えば大気圧の流動層にお
けるよりもCO2の分圧が高いことによって説明される。
最高1000℃までの現行の温度レベルでのか焼のための必
要条件は満たされず、これは熱力学的にも示すことがで
きる。石灰石での硫黄の吸収は、加圧系での直接置換、
すなわち、 CaCO3＋SO2＋1/2 O2→CaSO4＋CO2 により起こるものと仮定されている。このように、加圧
流動層からの煙道ガス中のNOxのアンモニアによる正味
の減少率は、大気圧系におけるよりも高くなることがで
きる。更に、粉塵と、石灰石を硫酸塩化することで生成
される硫酸塩の表面は、NOxの還元を触媒することによ
り有利な効果を及ぼす。
の燃焼時には、煙道ガスの粉塵中にも放出された流動層
物中にもCaOは存在しないことが見いだされた。この状
況は、加圧された流動層では例えば大気圧の流動層にお
けるよりもCO2の分圧が高いことによって説明される。
最高1000℃までの現行の温度レベルでのか焼のための必
要条件は満たされず、これは熱力学的にも示すことがで
きる。石灰石での硫黄の吸収は、加圧系での直接置換、
すなわち、 CaCO3＋SO2＋1/2 O2→CaSO4＋CO2 により起こるものと仮定されている。このように、加圧
流動層からの煙道ガス中のNOxのアンモニアによる正味
の減少率は、大気圧系におけるよりも高くなることがで
きる。更に、粉塵と、石灰石を硫酸塩化することで生成
される硫酸塩の表面は、NOxの還元を触媒することによ
り有利な効果を及ぼす。
加圧された流動層での燃焼時のこれらの特殊な状況の
知識を持つことによって、本発明による方法は請求の範
囲第１項に記載された特徴を獲得した。
知識を持つことによって、本発明による方法は請求の範
囲第１項に記載された特徴を獲得した。
本発明を更に説明するために、添付の図面を参照す
る。これらの図面において、 第１図は本発明による方法を実施するためのプラント
を図解して示し、 第２図は苛性アンモニアを注入に続いて蒸発させるた
めの装置の図であり、 第３図はNOxの転化率に及ぼす圧力及び温度の効果を
示す図であり、 第４図は６％のO2を含有する煙道ガス中のNO2/NO平衝
比に及ぼす圧力及び温度の効果を示す図であり、 第５図はNO転化率に及ぼす温度の影響を示す図であ
る。
る。これらの図面において、 第１図は本発明による方法を実施するためのプラント
を図解して示し、 第２図は苛性アンモニアを注入に続いて蒸発させるた
めの装置の図であり、 第３図はNOxの転化率に及ぼす圧力及び温度の効果を
示す図であり、 第４図は６％のO2を含有する煙道ガス中のNO2/NO平衝
比に及ぼす圧力及び温度の効果を示す図であり、 第５図はNO転化率に及ぼす温度の影響を示す図であ
る。
第１図に従うプラントは、加圧流動層11で燃焼するた
めのボイラー10を含み、加圧流動僧11へは、粒状固形燃
焼例えば石炭と硫黄吸収剤とが12から、そして空気が13
から供給される。硫黄吸収剤は石灰石又はドロマイトか
らなることができ、そして本発明による方法が適用され
る場合には、投入燃焼の粒度をかなり上回ることのない
粒度を有するべきである。流動層には、15から供給水が
供給されそしてスチームを16からスチームタービンへ供
給する管系統14がある。流動層の上にはフリーボード17
がある。このフリーボードからは、粉体（灰粒子及び流
動層に由来する粒子）が浮遊している煙道ガスが粗い粉
塵を分離するためのサイクロン装置18（又は複数のサイ
クロンの集成装置）へ抜け出し、そしてそこから細かい
粉塵を分離するためサイクロン装置19（又は複数のサイ
クロンの集成装置）へ抜け出す。このサイクロン装置又
は集成装置19で完成した清浄化は、ガスタービンで使用
されるガスにとって十分であるけれども、本発明の場合
には、サイクロン装置19は煙道ガス中の粉塵を濃縮する
ためのフィルター20を追加され、このため粉塵はフィル
ター20でろ過ケークの形をして固体表面を形成する。粉
塵粒子の濃縮は、別のやり方でも、例えば静電フィルタ
ーを用いても、達成することができる。ガスは、フィル
ターの下流側の21からガスタービンへ進む。
めのボイラー10を含み、加圧流動僧11へは、粒状固形燃
焼例えば石炭と硫黄吸収剤とが12から、そして空気が13
から供給される。硫黄吸収剤は石灰石又はドロマイトか
らなることができ、そして本発明による方法が適用され
る場合には、投入燃焼の粒度をかなり上回ることのない
粒度を有するべきである。流動層には、15から供給水が
供給されそしてスチームを16からスチームタービンへ供
給する管系統14がある。流動層の上にはフリーボード17
がある。このフリーボードからは、粉体（灰粒子及び流
動層に由来する粒子）が浮遊している煙道ガスが粗い粉
塵を分離するためのサイクロン装置18（又は複数のサイ
クロンの集成装置）へ抜け出し、そしてそこから細かい
粉塵を分離するためサイクロン装置19（又は複数のサイ
クロンの集成装置）へ抜け出す。このサイクロン装置又
は集成装置19で完成した清浄化は、ガスタービンで使用
されるガスにとって十分であるけれども、本発明の場合
には、サイクロン装置19は煙道ガス中の粉塵を濃縮する
ためのフィルター20を追加され、このため粉塵はフィル
ター20でろ過ケークの形をして固体表面を形成する。粉
塵粒子の濃縮は、別のやり方でも、例えば静電フィルタ
ーを用いても、達成することができる。ガスは、フィル
ターの下流側の21からガスタービンへ進む。
サイクロン装置18（又は、複数のサイクロンの集成装
置を備えている場合には最後のサイクロン装置）で又は
その後で、アンモニアNH3又は別の窒素含有物質、ある
いはアンモニア又は窒素を生成する物質が22から添加さ
れる。典型的な場合に、この場合での条件は次に述べる
とおりである。すなわち、温度は450〜1000℃、絶対圧
力は、加圧流動層を使用する現在存在している燃焼装置
においては、負荷レベルに応じて５−12bar（しかしな
がらもっと高い30barほどの上方レベルがねらわれ
る）、粒子濃度は0.1〜100g/m3、酸素含有量は１〜10％
モル、そしてNOx濃度は30〜500ppmである。アンモニア
は、１〜５の化学量論上のNHx/NOx混合比になるまで煙
道ガス中のNOx（NO＋NO2）の総量に比例する流量で注入
される。アンモニアは、キャリヤー（これは空気でよ
い）、煙道ガス、スチーム等と共に又はこれらを伴わず
に、効果的な混合を果す特別に製作されたノズルを通し
て注入することができる。
置を備えている場合には最後のサイクロン装置）で又は
その後で、アンモニアNH3又は別の窒素含有物質、ある
いはアンモニア又は窒素を生成する物質が22から添加さ
れる。典型的な場合に、この場合での条件は次に述べる
とおりである。すなわち、温度は450〜1000℃、絶対圧
力は、加圧流動層を使用する現在存在している燃焼装置
においては、負荷レベルに応じて５−12bar（しかしな
がらもっと高い30barほどの上方レベルがねらわれ
る）、粒子濃度は0.1〜100g/m3、酸素含有量は１〜10％
モル、そしてNOx濃度は30〜500ppmである。アンモニア
は、１〜５の化学量論上のNHx/NOx混合比になるまで煙
道ガス中のNOx（NO＋NO2）の総量に比例する流量で注入
される。アンモニアは、キャリヤー（これは空気でよ
い）、煙道ガス、スチーム等と共に又はこれらを伴わず
に、効果的な混合を果す特別に製作されたノズルを通し
て注入することができる。
NOxを効果的に減少させるためには、都合のよい環境
ばかりでなく、アンモニアの効果的な注入、すなわち煙
道ガスへのアンモニアの最も可能な混合を素早く行う注
入も必要とされる。
ばかりでなく、アンモニアの効果的な注入、すなわち煙
道ガスへのアンモニアの最も可能な混合を素早く行う注
入も必要とされる。
アンモニアは、「純粋」は、通常の液体の形をしたア
ンモニアか、あるいは液体の水に溶解するアンモニアで
ある約25％のNH3を含有している苛性アンモニアのいず
れかのような商品として入手可能である。苛性アンモニ
アの取扱う際の安全上の要求は純粋なアンモニアの場合
ほど厳しくはなく、このことは苛性アンモニアの方が好
ましいことを意味する。
ンモニアか、あるいは液体の水に溶解するアンモニアで
ある約25％のNH3を含有している苛性アンモニアのいず
れかのような商品として入手可能である。苛性アンモニ
アの取扱う際の安全上の要求は純粋なアンモニアの場合
ほど厳しくはなく、このことは苛性アンモニアの方が好
ましいことを意味する。
アンモニアを煙道ガスへうまく混合するためには、22
で多数の注入ノズルが必要である。比較的少量のアンモ
ニアをたくさんの注入ノズルへ十分な速度で分配すべき
であるから、蒸発させられるアンモニアのために要する
注入容積は大きくなければならない。従って良好な注入
装置は、選ばれた形態の液体アンモニアを適当な圧力レ
ベルで蒸気の形にうまく変え、且つこの蒸発したアンモ
ニアを煙道ガスに非常によく混合するようにうまく注入
しなければならない。注入を、好ましいことであるが、
キャリヤー媒体を用いて行う場合には、アンモニアはキ
ャリヤーとの均一混合を達成するためにもやはり蒸発さ
せなくてはならない。
で多数の注入ノズルが必要である。比較的少量のアンモ
ニアをたくさんの注入ノズルへ十分な速度で分配すべき
であるから、蒸発させられるアンモニアのために要する
注入容積は大きくなければならない。従って良好な注入
装置は、選ばれた形態の液体アンモニアを適当な圧力レ
ベルで蒸気の形にうまく変え、且つこの蒸発したアンモ
ニアを煙道ガスに非常によく混合するようにうまく注入
しなければならない。注入を、好ましいことであるが、
キャリヤー媒体を用いて行う場合には、アンモニアはキ
ャリヤーとの均一混合を達成するためにもやはり蒸発さ
せなくてはならない。
第２図は、良好は注入効果を達成するための装置を示
す。苛性アンモニア用の供給タンク24より、アンモニア
は投入ポンプ25を用いて蒸発ノズル26へ送られ、ここで
アンモニアは、27から調節弁28を経由して供給される強
く過熱されたスチームを用いて蒸発させられる。この蒸
発ノズルは、スプレー型の通常のスチーム冷却器で使用
されるのと同じ型のスプレーノズルからなることができ
るが、ノズルへ吹付けられそしてそれにより蒸発させら
れる（スチームを冷却するために）純水の代りに、蒸発
させるための吹付けられるのは苛性アンモニアであり、
そしてこの蒸発はもちろんながら、スチーム冷却器で利
用される制御とは異なる制御下で起きる。スチームは、
第１図のプラトンの16から抜き出すことができ、そして
530℃の温度及び130bar圧力を有することができる。注
入圧力は13barと30barの間で変えることができる。スチ
ームはアンモニアを蒸発させることだけでなく、注入ノ
ズルにおいて必要な推進力も与える。
す。苛性アンモニア用の供給タンク24より、アンモニア
は投入ポンプ25を用いて蒸発ノズル26へ送られ、ここで
アンモニアは、27から調節弁28を経由して供給される強
く過熱されたスチームを用いて蒸発させられる。この蒸
発ノズルは、スプレー型の通常のスチーム冷却器で使用
されるのと同じ型のスプレーノズルからなることができ
るが、ノズルへ吹付けられそしてそれにより蒸発させら
れる（スチームを冷却するために）純水の代りに、蒸発
させるための吹付けられるのは苛性アンモニアであり、
そしてこの蒸発はもちろんながら、スチーム冷却器で利
用される制御とは異なる制御下で起きる。スチームは、
第１図のプラトンの16から抜き出すことができ、そして
530℃の温度及び130bar圧力を有することができる。注
入圧力は13barと30barの間で変えることができる。スチ
ームはアンモニアを蒸発させることだけでなく、注入ノ
ズルにおいて必要な推進力も与える。
加圧流動層を有する燃焼プラントの注入装置について
の必要条件は、通常の注入装置を用いて満たすのが非常
に大変である。例えば、通常の装置においてキャリヤー
ガスとして煙道ガス又は空気を使用するならば、圧縮
機、フィルター、ボイラー、冷却器等のような高価な機
器も、満足な機能を果すための複雑な制御系も必要であ
る。苛性アンモニアを使用する場合には、キャリヤーが
煙道ガスであるならば苛性アンモニアの水分が酸の露点
を上昇させる危険もあり、そのため注入装置そのものて
凝縮することによる問題が発生する。従って、煙道ガス
は苛性アンモニアのためのキャリヤーとして使用するこ
とができず、「純粋」アンモニアのために使用すること
ができる。苛性アンモニアのためにここに示された注入
装置は、以前から使用される通常の装置よりもかなり簡
単であって、過熱スチームをアンモニアを蒸発させるた
めに使用することも、必要な注入推進力を獲得するのに
十分な量のキャリヤーとして使用することも可能にす
る。加圧流動層を有する燃焼装置には、この燃焼装置に
おける圧力よりもかなり高い圧力で自由に使える過熱ス
チームが常に存在し、その結果として注入ノズルにかか
る適切な圧力比が常に得られる。この場合、注入装置の
制御は非常に簡単にする。すなわち、・アンモニアの量
は、NOx減少法の必要に応じて投入ポンプ25を用いて制
御される。
の必要条件は、通常の注入装置を用いて満たすのが非常
に大変である。例えば、通常の装置においてキャリヤー
ガスとして煙道ガス又は空気を使用するならば、圧縮
機、フィルター、ボイラー、冷却器等のような高価な機
器も、満足な機能を果すための複雑な制御系も必要であ
る。苛性アンモニアを使用する場合には、キャリヤーが
煙道ガスであるならば苛性アンモニアの水分が酸の露点
を上昇させる危険もあり、そのため注入装置そのものて
凝縮することによる問題が発生する。従って、煙道ガス
は苛性アンモニアのためのキャリヤーとして使用するこ
とができず、「純粋」アンモニアのために使用すること
ができる。苛性アンモニアのためにここに示された注入
装置は、以前から使用される通常の装置よりもかなり簡
単であって、過熱スチームをアンモニアを蒸発させるた
めに使用することも、必要な注入推進力を獲得するのに
十分な量のキャリヤーとして使用することも可能にす
る。加圧流動層を有する燃焼装置には、この燃焼装置に
おける圧力よりもかなり高い圧力で自由に使える過熱ス
チームが常に存在し、その結果として注入ノズルにかか
る適切な圧力比が常に得られる。この場合、注入装置の
制御は非常に簡単にする。すなわち、・アンモニアの量
は、NOx減少法の必要に応じて投入ポンプ25を用いて制
御される。
・注入ノズルへかかる圧力比はスチーム制御弁28で制
御され、そのためノズルより前の圧力レベルは要求され
る最小値を常に上回り、そしてアンモニア及びスチーム
のための混合温度は所定の範囲内に保たれる。
御され、そのためノズルより前の圧力レベルは要求され
る最小値を常に上回り、そしてアンモニア及びスチーム
のための混合温度は所定の範囲内に保たれる。
先に言及したように、煙道ガスへアンモニアをうまく
混入するために22で多数の注入ノズルが必要とされる
が、強い推進力もやはり必要とされる。注入ノズルの数
をＮで表し、そして注入推進力を・ｗで表せば、混合
は〜Ｎ・・ｗである。ここで、は注入ノズルにおけ
る質量流量であり、ｗは注入ノズルにおける速度であ
る。大きなＮ又は小さな又は大きなｗは、注入ノズル
直径の小さいことを意味するが、ノズルの直径について
は実際上の最小限度があるので、その結果注入ノズルに
おいては受容できる推進力を達成するためにはが大き
くなればならない。アンモニアと共にを構成するキャ
リヤーは、大きな注入推進力を維持するのに貢献する。
混入するために22で多数の注入ノズルが必要とされる
が、強い推進力もやはり必要とされる。注入ノズルの数
をＮで表し、そして注入推進力を・ｗで表せば、混合
は〜Ｎ・・ｗである。ここで、は注入ノズルにおけ
る質量流量であり、ｗは注入ノズルにおける速度であ
る。大きなＮ又は小さな又は大きなｗは、注入ノズル
直径の小さいことを意味するが、ノズルの直径について
は実際上の最小限度があるので、その結果注入ノズルに
おいては受容できる推進力を達成するためにはが大き
くなればならない。アンモニアと共にを構成するキャ
リヤーは、大きな注入推進力を維持するのに貢献する。
大きな推進力・ｗを得るためには大きな速度ｗが必
要とされ、そして大きなｗを得るためには注入ノズルへ
かかる大きな圧力比（圧力損失）が必要とされる。ノズ
ルの前の、すなわち注入装置で圧力は、ノズルの後の、
すなわち煙道ガス進路の還元帯域における圧力よりも＞
50％高い圧力であるべきである。加圧流動層を用いる燃
焼プロセスにおける煙道ガス系の圧力は、上述のように
負荷レベルと共に変化し、そしてこれは、その時に必要
とされるアンモニアの流量とは無関係に注入ノズル前の
圧力を燃焼プロセスに関して適切な圧力比に調整するこ
とができなくてはならないという要求を注入装置そのも
のに課す。ここに提示された注入装置では、注入ノズル
にかかる適切な圧力比を得るためにキャリヤーの流れを
スチーム弁28によって制御する。
要とされ、そして大きなｗを得るためには注入ノズルへ
かかる大きな圧力比（圧力損失）が必要とされる。ノズ
ルの前の、すなわち注入装置で圧力は、ノズルの後の、
すなわち煙道ガス進路の還元帯域における圧力よりも＞
50％高い圧力であるべきである。加圧流動層を用いる燃
焼プロセスにおける煙道ガス系の圧力は、上述のように
負荷レベルと共に変化し、そしてこれは、その時に必要
とされるアンモニアの流量とは無関係に注入ノズル前の
圧力を燃焼プロセスに関して適切な圧力比に調整するこ
とができなくてはならないという要求を注入装置そのも
のに課す。ここに提示された注入装置では、注入ノズル
にかかる適切な圧力比を得るためにキャリヤーの流れを
スチーム弁28によって制御する。
注入ノズルからのビームは、注入場所でのフローパタ
ーンを考慮しながら煙道ガスの流れに関して向けられな
くてはならない。
ーンを考慮しながら煙道ガスの流れに関して向けられな
くてはならない。
注入点22からは、煙道ガスとアンモニアとの混合物が
これらの反応成分が更に混合される管部23を通って流
れ、そしてこの管部には混合効果を増すためにできる限
り邪魔板を備えることができる。
これらの反応成分が更に混合される管部23を通って流
れ、そしてこの管部には混合効果を増すためにできる限
り邪魔板を備えることができる。
予備混合された反応成分は、管部23とこれに接続した
サイクロン装置19とにより形成される反応室へ入り、そ
してこの反応室では順に位置する二つの別々の反応帯域
を区別することができる。第一の反応帯域は、管部23に
及びフィルター20の周りのサイクロン装置19に範囲を定
められる空間であって、この反応帯域は、粉塵粒子の浮
遊しているガス混合物のためのNOxをNH3で窒素ガス
（N2）に還元するため１〜10秒程度の滞留時間を与え
る。第二の帯域は、フィルター20で濃縮されそしてそこ
でろ過ケークを形成した粉塵を含んでなる固体表面から
なり、そしてこの第二の帯域の主目的は残りの未反応の
アンモニアを分解することであるが、ろ過ケークの上流
部分または、NOxとNH3との間の不均質触媒反応のための
条件を与える細かい粉塵によって形成されるフィルター
の表面によりNOx還元帯域としても働く。第３図は、既
成の実験室での実験に基づく本発明に従う処理の有効性
を示す。この図に開示されるように、圧力を他の条件を
一定にして上昇させるとNOxとN2への転化率は明らかに
上昇する。
サイクロン装置19とにより形成される反応室へ入り、そ
してこの反応室では順に位置する二つの別々の反応帯域
を区別することができる。第一の反応帯域は、管部23に
及びフィルター20の周りのサイクロン装置19に範囲を定
められる空間であって、この反応帯域は、粉塵粒子の浮
遊しているガス混合物のためのNOxをNH3で窒素ガス
（N2）に還元するため１〜10秒程度の滞留時間を与え
る。第二の帯域は、フィルター20で濃縮されそしてそこ
でろ過ケークを形成した粉塵を含んでなる固体表面から
なり、そしてこの第二の帯域の主目的は残りの未反応の
アンモニアを分解することであるが、ろ過ケークの上流
部分または、NOxとNH3との間の不均質触媒反応のための
条件を与える細かい粉塵によって形成されるフィルター
の表面によりNOx還元帯域としても働く。第３図は、既
成の実験室での実験に基づく本発明に従う処理の有効性
を示す。この図に開示されるように、圧力を他の条件を
一定にして上昇させるとNOxとN2への転化率は明らかに
上昇する。
大気圧では、加えられたアンモニアからのNOxの生成
を示す負の転化率さえ得られる。第３図に開示されるよ
うに、より低い温度範囲において高圧と低圧との最大の
差異が得られる。これは、NO2の全NOx転化率に対する貢
献は圧力と共に増加するという事実により説明され、そ
してこのことはNO2がNOのN2への転化における確率のあ
る中間生成物であることを意味する。これは、NO2が後
の工程でNH3により還元させる前にNOを酸化してNO2にす
る化学物質、例えばH2O2、炭化水素又は別の酸化剤を注
入するために使用される上流に位置する注入場所によっ
て、本発明に従う方法で利用することができる。
を示す負の転化率さえ得られる。第３図に開示されるよ
うに、より低い温度範囲において高圧と低圧との最大の
差異が得られる。これは、NO2の全NOx転化率に対する貢
献は圧力と共に増加するという事実により説明され、そ
してこのことはNO2がNOのN2への転化における確率のあ
る中間生成物であることを意味する。これは、NO2が後
の工程でNH3により還元させる前にNOを酸化してNO2にす
る化学物質、例えばH2O2、炭化水素又は別の酸化剤を注
入するために使用される上流に位置する注入場所によっ
て、本発明に従う方法で利用することができる。
NO3をNH3で還元するため加圧流動層での燃焼からの煙
道ガスの処理に応用される本発明に従う方法によって、
このタイプの燃焼において都合のよい条件、すなわち、 ・反応に有利な効果を及ぼす高い圧力、 ・上昇したNO2含有量 ・灰及び無定形の有利な化学的及び鉱物学的組成、 ・高い（最適な）温度での長い滞留時間、 が利用される。
道ガスの処理に応用される本発明に従う方法によって、
このタイプの燃焼において都合のよい条件、すなわち、 ・反応に有利な効果を及ぼす高い圧力、 ・上昇したNO2含有量 ・灰及び無定形の有利な化学的及び鉱物学的組成、 ・高い（最適な）温度での長い滞留時間、 が利用される。
これらの条件は、処理圧力、ガス温度及び過剰の酸素
により特徴づけられる、すなわち対応する大気圧系にお
けるよりも幅の広い作業範囲において、高い還元率を与
える。そのような大気圧系では、NH3によるNOxのN2への
転化は、例えば750℃より低い温度において、停止す
る。加圧流動層での燃焼時に存在している環境において
有利な条件は、上述の実験室試験により証明される。
により特徴づけられる、すなわち対応する大気圧系にお
けるよりも幅の広い作業範囲において、高い還元率を与
える。そのような大気圧系では、NH3によるNOxのN2への
転化は、例えば750℃より低い温度において、停止す
る。加圧流動層での燃焼時に存在している環境において
有利な条件は、上述の実験室試験により証明される。
第４図に開示されたような熱力学的データも、第３図
に示されている高圧での転化率が温度の影響を比較的受
けないのはどうしてかを説明する。第４図は、より高い
温度はNO2に関して熱力学的に不都合であって、それゆ
えにNO2を経由してのNOxの除去はより高い温度ではより
重要ではなくなると予期されることを示す。ところが、
より高い温度は、フィルターモデルについて第５図に示
される（第３図とわずかに異なる作業条件で）ように、
NOのN2への直接の還元に有利である。従って、第３図に
よる高圧でのNOxの除去の恒久性の説明は、反対の温度
傾向を有する二つの反応が互いに重なり合って、その帰
結として非常に都合のように最終結果が得られ、また実
用上重要である全部の温度範囲を通してNOxの除去につ
いて良好な転化率が得られる、ということである。
に示されている高圧での転化率が温度の影響を比較的受
けないのはどうしてかを説明する。第４図は、より高い
温度はNO2に関して熱力学的に不都合であって、それゆ
えにNO2を経由してのNOxの除去はより高い温度ではより
重要ではなくなると予期されることを示す。ところが、
より高い温度は、フィルターモデルについて第５図に示
される（第３図とわずかに異なる作業条件で）ように、
NOのN2への直接の還元に有利である。従って、第３図に
よる高圧でのNOxの除去の恒久性の説明は、反対の温度
傾向を有する二つの反応が互いに重なり合って、その帰
結として非常に都合のように最終結果が得られ、また実
用上重要である全部の温度範囲を通してNOxの除去につ
いて良好な転化率が得られる、ということである。
アンモニアの混合は二以上の段階で、すなわち場所22
だけでなく、行うことができる。滞留時間に関しては、
これらの段は、フリーボード17に位置することができる
第一の注入場所から、フィルター20に位置することので
きる最後の注入場所に至るまで、一様に配分すべきであ
る。そのような多段注入の場合の利点はいくつかある。
煙道ガス中の未反応のアンモニア、いわゆる「スリッ
プ」の含有量を維持し又は低下させて、アンモニアの使
用の増加させることができる。これらの効果では、前の
段階での分配及び混合の不完全なのを後の段階で修復す
ることによって達成される。良好な分配及び混合が重要
なのは、ここでの化学反応、すなわち所望の反応も、例
えば注入されたアンモニアがNOxを還元してしまう前に
それを解離及び酸化する競合反応も、非常に速くて、10
〜100msのオーダーであることの当然の結果である。よ
り短い時間は殊に不均質反応に関係し、より長い時間は
均質反応に関係する。反応の技術的データは、NOxのア
ンモニアでの還元では、二つの成分のうちで、NO2がNO
よりも先に還元されることを示す。これが、NO2の生成
が熱力学的に有利である場合に、圧力が上昇し、処理温
度が適度で、過剰の酸素を有する加圧された流動層での
燃焼時に存在している条件においてとりわけ、多段注入
を好んで用いる真相である。これは、NO2/NO比は大気圧
で運転される燃焼プロセスにおけるよりも加圧された流
動層での燃焼時により高くなることを意味する。
だけでなく、行うことができる。滞留時間に関しては、
これらの段は、フリーボード17に位置することができる
第一の注入場所から、フィルター20に位置することので
きる最後の注入場所に至るまで、一様に配分すべきであ
る。そのような多段注入の場合の利点はいくつかある。
煙道ガス中の未反応のアンモニア、いわゆる「スリッ
プ」の含有量を維持し又は低下させて、アンモニアの使
用の増加させることができる。これらの効果では、前の
段階での分配及び混合の不完全なのを後の段階で修復す
ることによって達成される。良好な分配及び混合が重要
なのは、ここでの化学反応、すなわち所望の反応も、例
えば注入されたアンモニアがNOxを還元してしまう前に
それを解離及び酸化する競合反応も、非常に速くて、10
〜100msのオーダーであることの当然の結果である。よ
り短い時間は殊に不均質反応に関係し、より長い時間は
均質反応に関係する。反応の技術的データは、NOxのア
ンモニアでの還元では、二つの成分のうちで、NO2がNO
よりも先に還元されることを示す。これが、NO2の生成
が熱力学的に有利である場合に、圧力が上昇し、処理温
度が適度で、過剰の酸素を有する加圧された流動層での
燃焼時に存在している条件においてとりわけ、多段注入
を好んで用いる真相である。これは、NO2/NO比は大気圧
で運転される燃焼プロセスにおけるよりも加圧された流
動層での燃焼時により高くなることを意味する。
次に、多段階の注入は、平衝が下式の反応、すなわ
ち、 2NO＋O22NO2 によりNO2/NO比の元の値に回復させようとするので、最
初の帯域からの還元さてれいないNOをNO2として次の段
階で還元する条件を作り出す。NO2は還元させる第一の
成分であるから、全体の還元率は、他の状態に維持され
た一段注入におけるよりも多段注入においてより高くな
る。
ち、 2NO＋O22NO2 によりNO2/NO比の元の値に回復させようとするので、最
初の帯域からの還元さてれいないNOをNO2として次の段
階で還元する条件を作り出す。NO2は還元させる第一の
成分であるから、全体の還元率は、他の状態に維持され
た一段注入におけるよりも多段注入においてより高くな
る。
多段注入はまた、前述のようにH2O2、炭化水素又は別
の酸化剤を注入するための適当な場所の選定を可能にす
る。この注入は、煙道ガス温度が800℃より低い所で行
わなくてはならなず、そしてこのことは実際問題とし
て、ボイラーのフリーボード17で又はサイクロン装置18
もしくは19で注入を行わなくてはならないことを意味す
る。この時H2O2及びNH3は最適なモル比で混合される。
の酸化剤を注入するための適当な場所の選定を可能にす
る。この注入は、煙道ガス温度が800℃より低い所で行
わなくてはならなず、そしてこのことは実際問題とし
て、ボイラーのフリーボード17で又はサイクロン装置18
もしくは19で注入を行わなくてはならないことを意味す
る。この時H2O2及びNH3は最適なモル比で混合される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレイス，インゲマル スウェーデン国，エス―724 65 ベー ステロス，スタドシャグスベーゲン 42 ベー (72)発明者 リンドグレン，ロッタ スウェーデン国，エス―723 46 ベー ステロス，ローンベルガガタン 18 (72)発明者 ニストローム，オルレ スウェーデン国，エス―612 00 フィ ンスポング，グローナ ベーゲン 33 セー (72)発明者 オールソン，スベン スウェーデン国，エス―723 45 ベー ステロス，レゲメンツガタン 15 (72)発明者 ワルマン，ヘンリク スウェーデン国，エス―412 70 ゴー テボルグ，ヤクツティゲン ７ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 53/56
Claims (10)
- 【請求項１】燃焼プロセスにおけるNOxの排出を減少さ
せるための方法であり、アンモニアもしくは窒素を含有
している別の物質、又はアンモニアもしくは窒素を生成
する物質を煙道ガスへ供給し、そして得られた混合物を
反応容器へ供給するNOxの排出減少方法であって、吸収
剤を加えた加圧流動層での燃焼からの煙道ガスへアンモ
ニアを注入して、煙道ガスとこれに浮遊している粉塵粒
子とが存在している自由な空間を含む最初の帯域におい
て煙道ガスの成分と反応させ、そして次にこのアンモニ
アを第二の帯域において、粉塵粒子の濃度により形成さ
れる固体表面と接触させることを特徴とする、燃焼プロ
セスのNOxの排出を減少させるための方法。 - 【請求項２】前記アンモニア及び前記物質をそれぞれ、
煙道ガスの流れへいくつかの段階で供給する、請求の範
囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】前記アンモニア又は前記物質がキャリヤー
によって供給させる、請求の範囲第１項又は第２項記載
の方法。 - 【請求項４】前記キャリヤーがスチームからなる、請求
の範囲第３項記載の方法。 - 【請求項５】前記アンモニアがキャリヤーとして使用さ
れるスチームを使って苛性アンモニアを蒸発させること
により供給される、請求の範囲第４記載の方法。 - 【請求項６】前記アンモニアがいくつかの注入点からノ
ズルを通して注入される、請求の範囲第１項から第５項
までのいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】前記キャリヤーの流れが、注入ノズルの前
の圧力が注入ノズルの後の圧力よりも＞50％高いように
制御される、請求の範囲第３項から第６項までのいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項８】前記粉塵粒子の濃縮が、煙道ガスをフィル
ターを通して、粉塵粒子をこのフィルター上にろ過ケー
クとして集めながら導くことにより達成される、請求の
範囲第１項記載の方法。 - 【請求項９】前記加えられた吸収剤の最大粒度が当該流
動層へ供給される燃焼の最大粒度と同じオーダーであ
る、請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１０】前記吸収剤が石灰石又はドロマイトであ
る、請求の範囲第１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8902676A SE466991B (sv) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Foerfarande foer reducering av emission av nox vid foerbraenning |
| SE8902676-9 | 1989-08-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04500778A JPH04500778A (ja) | 1992-02-13 |
| JP2944742B2 true JP2944742B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=20376633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2511256A Expired - Lifetime JP2944742B2 (ja) | 1989-08-07 | 1990-08-07 | 燃焼プロセスのＮＯｘを減少させるための方法 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5407649A (ja) |
| EP (1) | EP0483275B1 (ja) |
| JP (1) | JP2944742B2 (ja) |
| AT (1) | ATE108690T1 (ja) |
| AU (1) | AU626448B2 (ja) |
| CA (1) | CA2038951A1 (ja) |
| DE (1) | DE69010909T2 (ja) |
| DK (1) | DK0483275T3 (ja) |
| ES (1) | ES2057580T3 (ja) |
| FI (1) | FI97333C (ja) |
| SE (1) | SE466991B (ja) |
| WO (1) | WO1991001793A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2271517A (en) * | 1992-10-14 | 1994-04-20 | Dorr Oliver Inc | Flue gas NOx reduction in a fluidized bed reactor |
| US5443806A (en) * | 1994-03-22 | 1995-08-22 | A. Ahlstrom Corporation | Treating exhaust gas from a pressurized fluidized bed reaction system |
| US5465690A (en) * | 1994-04-12 | 1995-11-14 | A. Ahlstrom Corporation | Method of purifying gases containing nitrogen oxides and an apparatus for purifying gases in a steam generation boiler |
| FI102409B (fi) | 1997-09-16 | 1998-11-30 | Foster Wheeler Energia Oy | Menetelmä ja laite NOx päästöjen vähentämiseksi sellaisissa kiertoleij upetireaktoreissa, joita käytetään polttamaan polttoaineita, jotka sis ältävät suuren määrän haihtuvia palavia komponentteja |
| DE19750138A1 (de) * | 1997-11-12 | 1999-05-27 | Siemens Ag | Einrichtung zum Einbringen eines flüssigen Reduktionsmittels in eine Abgas-Reinigungsanlage |
| US6273120B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for introducing a liquid reducing agent into an exhaust gas purification system |
| US20060167331A1 (en) * | 1999-10-20 | 2006-07-27 | Mason J B | Single stage denitration |
| US20030198584A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-23 | Mason Bradley J. | Single stage denitration |
| FI129360B (fi) * | 2009-04-15 | 2021-12-31 | Andritz Oy | Menetelmä savukaasupäästöjen vähentämiseksi ja kattila |
| WO2011055500A1 (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | 株式会社Ihi | ガス化設備のアンモニア処理方法及び装置 |
| WO2018077390A1 (en) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | Doosan Lentjes Gmbh | A cyclone with means for introducing a reducing agent |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5641296B2 (ja) * | 1974-11-11 | 1981-09-28 | ||
| JPS52117869A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-03 | Onoda Cement Co Ltd | Method for decreasing nitrogen oxides contained in combustion exhaust gas |
| ZA763419B (en) * | 1976-06-09 | 1977-12-28 | Anglo Amer Corp South Africa | Urgrading of magnesium containing materials |
| US4423017A (en) * | 1981-10-29 | 1983-12-27 | Exxon Research And Engineering Co. | Process for reducing NO emissions |
| DE3425070A1 (de) * | 1984-07-07 | 1986-01-16 | Steag Ag, 4300 Essen | Verfahren zur entstickung von staubhaltigen verbrennungsabgasen und feuerung mit vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| SE460221B (sv) * | 1986-07-08 | 1989-09-18 | Abb Stal Ab | Saett foer nox-reduktion i mbc-pannor |
| US4793981A (en) * | 1986-11-19 | 1988-12-27 | The Babcock & Wilcox Company | Integrated injection and bag filter house system for SOx -NOx -particulate control with reagent/catalyst regeneration |
| DE3641773A1 (de) * | 1986-12-06 | 1988-06-09 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur katalytischen reduktion von in einem gas enthaltenem no |
-
1989
- 1989-08-07 SE SE8902676A patent/SE466991B/sv not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-08-07 EP EP90911987A patent/EP0483275B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 US US07/671,811 patent/US5407649A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 JP JP2511256A patent/JP2944742B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 DE DE69010909T patent/DE69010909T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 ES ES90911987T patent/ES2057580T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 CA CA002038951A patent/CA2038951A1/en not_active Abandoned
- 1990-08-07 AT AT90911987T patent/ATE108690T1/de active
- 1990-08-07 DK DK90911987.7T patent/DK0483275T3/da active
- 1990-08-07 WO PCT/SE1990/000516 patent/WO1991001793A1/en active IP Right Grant
- 1990-08-07 AU AU61569/90A patent/AU626448B2/en not_active Ceased
-
1991
- 1991-04-05 FI FI911636A patent/FI97333C/fi active
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| FI97333B (fi) | 1996-08-30 |
| AU6156990A (en) | 1991-03-11 |
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| WO1991001793A1 (en) | 1991-02-21 |
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