JP3526490B2 - 排ガス脱硝装置および脱硝方法 - Google Patents
排ガス脱硝装置および脱硝方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガス脱硝装置および
脱硝方法に関わり、特に発電プラント用ボイラ、ガスタ
ービン、ゴミ焼却炉などの各種燃焼炉から排出される排
ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を、低温から効率良くア
ンモニア（ＮＨ3)で接触還元できることが可能な排ガス
脱硝装置および脱硝方法に関する。
脱硝方法に関わり、特に発電プラント用ボイラ、ガスタ
ービン、ゴミ焼却炉などの各種燃焼炉から排出される排
ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を、低温から効率良くア
ンモニア（ＮＨ3)で接触還元できることが可能な排ガス
脱硝装置および脱硝方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】排ガス中にアンモニア（ＮＨ3)を注入し
た後、触媒と接触させることにより窒素酸化物を窒素に
還元除去する接触アンモニア還元脱硝法において、排ガ
スにあらかじめ酸化剤を注入して含有する一酸化窒素
（ＮＯ）の一部を二酸化窒素（ＮＯ2)にすることによ
り、ＮＨ3 との反応性を向上させ、より低温から脱硝で
きるようにする試みは数多く知られている（例えば、特
開昭５２−９４８６３号公報、特公昭５６−５０６１３
号公報、特開昭５４−２３０６８号公報など）。
た後、触媒と接触させることにより窒素酸化物を窒素に
還元除去する接触アンモニア還元脱硝法において、排ガ
スにあらかじめ酸化剤を注入して含有する一酸化窒素
（ＮＯ）の一部を二酸化窒素（ＮＯ2)にすることによ
り、ＮＨ3 との反応性を向上させ、より低温から脱硝で
きるようにする試みは数多く知られている（例えば、特
開昭５２−９４８６３号公報、特公昭５６−５０６１３
号公報、特開昭５４−２３０６８号公報など）。
【０００３】上記方法は、下記（１）式で示されるＮＯ
１モルおよびＮＯ2 １モルとＮＨ3 ２モルの反応
が、（２）式で示される通常の脱硝反応に比べ極めて速
いため、あらかじめＮＯ2 源を注入するか、オゾン（Ｏ
3)、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2)、硝酸（ＨＮＯ3)などの酸化
剤を注入してＮＯの一部をＮＯ2 に酸化（（３）〜
（５）式）して脱硝装置の運転温度の低温化を図ろうと
するものである。
１モルおよびＮＯ2 １モルとＮＨ3 ２モルの反応
が、（２）式で示される通常の脱硝反応に比べ極めて速
いため、あらかじめＮＯ2 源を注入するか、オゾン（Ｏ
3)、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2)、硝酸（ＨＮＯ3)などの酸化
剤を注入してＮＯの一部をＮＯ2 に酸化（（３）〜
（５）式）して脱硝装置の運転温度の低温化を図ろうと
するものである。
【０００４】
脱硝反応
ＮＯ＋ＮＯ2 ＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2 ＋３Ｈ2 Ｏ （１）式
ＮＯ＋ＮＨ3 ＋１／４０２ → Ｎ2 ＋３／２Ｈ2 Ｏ （２）式
ＮＯの酸化反応
ＮＯ＋Ｏ3 → ＮＯ2 ＋Ｏ2 （３）式
ＮＯ＋Ｈ2 Ｏ2 → ＮＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ （４）式
ＮＯ＋２ＨＮＯ3 → ３ＮＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ （５）式
上記のＮＯとＮＯ2 を共存させる効果は１００〜３００
℃でその効果が顕著であるため、古くから各種焼却炉排
ガス、排熱回収ボイラ、ガスタービンなどの燃焼器を始
めとする低温脱硝への応用が試みられてきたが、広く実
用されるには至っていない。
℃でその効果が顕著であるため、古くから各種焼却炉排
ガス、排熱回収ボイラ、ガスタービンなどの燃焼器を始
めとする低温脱硝への応用が試みられてきたが、広く実
用されるには至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の実用化
の妨げになっている原因としては、脱硝率の制御が難し
いことがあげられる。すなわち、図６は、ＮＯ単独、Ｎ
Ｏ2 単独、およびＮＯとＮＯ2 とを等モルで含む排ガス
をＴｉ−Ｗ−Ｖ系触媒を用いて脱硝する場合の温度特性
を示したものであるが、ＮＯとＮＯ2 とが等モルの場合
には効率良くＮＯｘが除去されるが、ＮＯまたはＮＯ2
単独では除去性能が著しく低下する。そのため、ＮＯｘ
の変動に対し酸化剤の注入量とＮＨ3 の注入量を個別に
制御する従来技術では、次のような多くの問題点があっ
た。 （ａ）酸化剤が不足し、排ガス中のＮＯ2 の含有割合が
小さいと、脱硝反応速度が低下し、さらに、多量の未反
応アンモニアの流出が生じる。 （ｂ）排ガス中のＮＯ2 濃度がＮＯ濃度を越えると、下
記（６）式に示すようなＮＯ2 とＮＨ3 とが反応するよ
うになり、ＮＨ3 の注入量制御が困難となる。
の妨げになっている原因としては、脱硝率の制御が難し
いことがあげられる。すなわち、図６は、ＮＯ単独、Ｎ
Ｏ2 単独、およびＮＯとＮＯ2 とを等モルで含む排ガス
をＴｉ−Ｗ−Ｖ系触媒を用いて脱硝する場合の温度特性
を示したものであるが、ＮＯとＮＯ2 とが等モルの場合
には効率良くＮＯｘが除去されるが、ＮＯまたはＮＯ2
単独では除去性能が著しく低下する。そのため、ＮＯｘ
の変動に対し酸化剤の注入量とＮＨ3 の注入量を個別に
制御する従来技術では、次のような多くの問題点があっ
た。 （ａ）酸化剤が不足し、排ガス中のＮＯ2 の含有割合が
小さいと、脱硝反応速度が低下し、さらに、多量の未反
応アンモニアの流出が生じる。 （ｂ）排ガス中のＮＯ2 濃度がＮＯ濃度を越えると、下
記（６）式に示すようなＮＯ2 とＮＨ3 とが反応するよ
うになり、ＮＨ3 の注入量制御が困難となる。
【０００６】
３ＮＯ2 ＋４ＮＨ3 → ７／２Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ （６）式
さらに、ＮＯ2 がＮＯ濃度を越えて過多になると、ＮＯ
2 とＮＨ3 から硝安が生成して触媒が除々に劣化すると
共に、Ｎ2 Ｏを副生するようになる。 （ｃ）ＮＨ3 がＮＯ2 含有比率にみあわないと、ＮＯよ
りさらに公害を引き起こしやすいＮＯ2 が煙突から排出
され、煙色が黄変する。 （ｄ）ＨＮＯ3 、Ｈ2 Ｏ2 等の薬品を使用することにな
り、その保管や取扱いには厳重な処理、管理が必要とな
る。
2 とＮＨ3 から硝安が生成して触媒が除々に劣化すると
共に、Ｎ2 Ｏを副生するようになる。 （ｃ）ＮＨ3 がＮＯ2 含有比率にみあわないと、ＮＯよ
りさらに公害を引き起こしやすいＮＯ2 が煙突から排出
され、煙色が黄変する。 （ｄ）ＨＮＯ3 、Ｈ2 Ｏ2 等の薬品を使用することにな
り、その保管や取扱いには厳重な処理、管理が必要とな
る。
【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、現在広く実用化されているＮＯを主体とする排ガ
スのアンモニア接触還元法脱硝装置と同様の装置構成、
取扱いで高い脱硝性能が可能な脱硝装置およびその運転
方法を提供するものである。
鑑み、現在広く実用化されているＮＯを主体とする排ガ
スのアンモニア接触還元法脱硝装置と同様の装置構成、
取扱いで高い脱硝性能が可能な脱硝装置およびその運転
方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）排気管により排ガスを脱硝装置に送給するととも
に、脱硝装置上流域の排気管内にアンモニアを注入して
排ガス中の窒素酸化物を還元除去する排ガス脱硝方法に
おいて、脱硝装置上流域の排ガス中のＮＯおよびＮＯ2
濃度と排ガス流量を検出する工程と、この検出値に基づ
き算出された所定量の燃料とＮＯ2 発生促進材と燃焼用
空気および火炎冷却材をＮＯ2 発生用燃焼バーナに供給
して必要な量のＮＯ2 ガスを発生させる工程と、発生し
たＮＯ2 ガスを脱硝装置上流域の排気管内に供給して排
ガス中のＮＯ／ＮＯ2 比をほぼ１に近くする工程と、上
記ＮＯ2 ガス供給後の排ガス中ＮＯ2 とＮＯの濃度およ
び排ガス量に基づき必要な量のアンモニアを脱硝装置上
流域の排ガス中に注入する工程とを備えたことを特徴と
する排ガス脱硝方法。 （２）請求項１において、ＮＯ2 発生用燃焼バーナに供
給する空気量と燃料量の比（空焼比）が０．８より小さ
く１．２よりも大きくなるように調整することを特徴と
する排ガスの脱硝方法。 （３）排ガスにアンモニアを注入した後、脱硝装置の触
媒と接触させて排ガス中の窒素酸化物を還元除去する排
ガス脱硝装置において、燃料とＮＯ2 発生促進材と燃焼
用空気の供給手段および火炎の急冷手段を備えたＮＯ2
発生用燃焼バーナと、該バーナで発生したＮＯ2 含有ガ
スを前記脱硝装置上流域の前記排ガス中に供給する手段
とを設けたことを特徴とする排ガス脱硝装置。 （４）請求項３において、前記排ガスは燃焼装置からの
燃焼排ガスであり、かつ、燃焼装置の燃焼室内下流域に
前記ＮＯ2 発生燃焼バーナを配置したことを特徴とする
排ガス脱硝装置。
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）排気管により排ガスを脱硝装置に送給するととも
に、脱硝装置上流域の排気管内にアンモニアを注入して
排ガス中の窒素酸化物を還元除去する排ガス脱硝方法に
おいて、脱硝装置上流域の排ガス中のＮＯおよびＮＯ2
濃度と排ガス流量を検出する工程と、この検出値に基づ
き算出された所定量の燃料とＮＯ2 発生促進材と燃焼用
空気および火炎冷却材をＮＯ2 発生用燃焼バーナに供給
して必要な量のＮＯ2 ガスを発生させる工程と、発生し
たＮＯ2 ガスを脱硝装置上流域の排気管内に供給して排
ガス中のＮＯ／ＮＯ2 比をほぼ１に近くする工程と、上
記ＮＯ2 ガス供給後の排ガス中ＮＯ2 とＮＯの濃度およ
び排ガス量に基づき必要な量のアンモニアを脱硝装置上
流域の排ガス中に注入する工程とを備えたことを特徴と
する排ガス脱硝方法。 （２）請求項１において、ＮＯ2 発生用燃焼バーナに供
給する空気量と燃料量の比（空焼比）が０．８より小さ
く１．２よりも大きくなるように調整することを特徴と
する排ガスの脱硝方法。 （３）排ガスにアンモニアを注入した後、脱硝装置の触
媒と接触させて排ガス中の窒素酸化物を還元除去する排
ガス脱硝装置において、燃料とＮＯ2 発生促進材と燃焼
用空気の供給手段および火炎の急冷手段を備えたＮＯ2
発生用燃焼バーナと、該バーナで発生したＮＯ2 含有ガ
スを前記脱硝装置上流域の前記排ガス中に供給する手段
とを設けたことを特徴とする排ガス脱硝装置。 （４）請求項３において、前記排ガスは燃焼装置からの
燃焼排ガスであり、かつ、燃焼装置の燃焼室内下流域に
前記ＮＯ2 発生燃焼バーナを配置したことを特徴とする
排ガス脱硝装置。
【０００９】
【作用】燃焼バーナ等の燃焼によりＮＯ2 が生成するこ
とについてさらに詳細に説明する。通常の燃焼条件では
燃料と空気との比は１に近い値であるが、燃焼時に発生
するＮＯｘを低減するため、その比を少し下げて燃焼す
ることが通常行なわれている。本発明で採用する燃焼条
件は、こうした燃焼条件とは異なり、ＮＯ2 を発生する
燃焼条件として、燃焼ガスを急冷し、さらに好ましくは
燃料と空気との比が０．８から１．２以外の希薄燃焼条
件または濃厚燃料燃焼条件にすることである。こうした
燃焼条件により、下記（７）式に示す反応メカニズムに
よりＮＯ2が生成することが推定されている。炭化水素
などによるＮＯ2 生成の促進はＨＯ 2 の増加によると考
えられる。
とについてさらに詳細に説明する。通常の燃焼条件では
燃料と空気との比は１に近い値であるが、燃焼時に発生
するＮＯｘを低減するため、その比を少し下げて燃焼す
ることが通常行なわれている。本発明で採用する燃焼条
件は、こうした燃焼条件とは異なり、ＮＯ2 を発生する
燃焼条件として、燃焼ガスを急冷し、さらに好ましくは
燃料と空気との比が０．８から１．２以外の希薄燃焼条
件または濃厚燃料燃焼条件にすることである。こうした
燃焼条件により、下記（７）式に示す反応メカニズムに
よりＮＯ2が生成することが推定されている。炭化水素
などによるＮＯ2 生成の促進はＨＯ 2 の増加によると考
えられる。
【００１０】
ＮＯ＋ＨＯ2 → ＮＯ2 ＋ＯＨ （７）式
この場合、例えばプロパン等の炭化水素の添加によりＮ
Ｏ2 の発生が促進されることも明らかで、その理由は炭
化水素の分解・酸化に伴なうラジカル類がＨＯ 2 生成を
促進し、結果としてＮＯ2 の生成を促進しているといわ
れている。また、燃焼して生成するＮＯのＮＯ2 への変
換は、ガスの冷却速度が大きく寄与していることも示さ
れており、燃焼の冷却過程で二次的に生じるＨＯ2 が上
記（７）式にしたがいＮＯと反応してＮＯ2 が生成する
といわれている。図２は、代表的な燃焼バーナの概念図
で、バーナ中心部に空気と燃料となる例えばプロパンを
その比が０．８から１．２までの範囲以外の条件となる
ように投入し、外周部に冷却用の空気または冷えた燃焼
ガスを流す構造にしている。こうした燃焼バーナ構造と
することで、ＮＯ2 の発生が容易にかつ濃度を制御する
ことができる。なお、発生するＮＯ2 濃度の制御は、燃
焼してＮＯまたはＮＯ2 になる物質であれば特に限定す
るものではなく、通常、有機窒素化合物、例えば、ピリ
ジン（Ｃ5 Ｈ6 Ｎ）等が良く使用される。
Ｏ2 の発生が促進されることも明らかで、その理由は炭
化水素の分解・酸化に伴なうラジカル類がＨＯ 2 生成を
促進し、結果としてＮＯ2 の生成を促進しているといわ
れている。また、燃焼して生成するＮＯのＮＯ2 への変
換は、ガスの冷却速度が大きく寄与していることも示さ
れており、燃焼の冷却過程で二次的に生じるＨＯ2 が上
記（７）式にしたがいＮＯと反応してＮＯ2 が生成する
といわれている。図２は、代表的な燃焼バーナの概念図
で、バーナ中心部に空気と燃料となる例えばプロパンを
その比が０．８から１．２までの範囲以外の条件となる
ように投入し、外周部に冷却用の空気または冷えた燃焼
ガスを流す構造にしている。こうした燃焼バーナ構造と
することで、ＮＯ2 の発生が容易にかつ濃度を制御する
ことができる。なお、発生するＮＯ2 濃度の制御は、燃
焼してＮＯまたはＮＯ2 になる物質であれば特に限定す
るものではなく、通常、有機窒素化合物、例えば、ピリ
ジン（Ｃ5 Ｈ6 Ｎ）等が良く使用される。
【００１１】なお、空気と燃料の比が０．８〜１．２の
範囲以外でＮＯ2 生成量が多いデータを図７に示す。上
述したように、ＮＯ2 の発生にはプロパンなどの炭化水
素の添加も有効であるから、上記有機窒素化合物と炭化
水素を添加してもよい。本発明のように、ＮＯを含有す
る排ガス中に、燃焼により直接ＮＯ2 を生成して注入す
ることから、従来技術で問題となった排ガス中のＮＯま
たはＮＯ2 いずれかが過多になった場合に生じる脱硝率
の低下や、ＮＯ2 のリーク、Ｎ2 Ｏの副生や触媒劣化を
引き起こす硝安の生成がない。
範囲以外でＮＯ2 生成量が多いデータを図７に示す。上
述したように、ＮＯ2 の発生にはプロパンなどの炭化水
素の添加も有効であるから、上記有機窒素化合物と炭化
水素を添加してもよい。本発明のように、ＮＯを含有す
る排ガス中に、燃焼により直接ＮＯ2 を生成して注入す
ることから、従来技術で問題となった排ガス中のＮＯま
たはＮＯ2 いずれかが過多になった場合に生じる脱硝率
の低下や、ＮＯ2 のリーク、Ｎ2 Ｏの副生や触媒劣化を
引き起こす硝安の生成がない。
【００１２】実運転においては、排ガス中に初期から存
在するＮＯ濃度および注入したＮＯ 2 濃度を測定して、
その総和に対応したアンモニアを添加して脱硝を行なえ
ば良く、本発明においては、現在一般に行なわれている
運転方法と格別変わる点はなく、従来法と同様の簡便さ
で装置を運転できる。炭化水素種によるＮＯ2 生成促進
のメカニズムについては次のように考えられている。炭
化水素が存在するときの基本的なＮＯの酸化反応は、大
気中のスモッグ生成の反応を参考にすると、次のように
考えられる。
在するＮＯ濃度および注入したＮＯ 2 濃度を測定して、
その総和に対応したアンモニアを添加して脱硝を行なえ
ば良く、本発明においては、現在一般に行なわれている
運転方法と格別変わる点はなく、従来法と同様の簡便さ
で装置を運転できる。炭化水素種によるＮＯ2 生成促進
のメカニズムについては次のように考えられている。炭
化水素が存在するときの基本的なＮＯの酸化反応は、大
気中のスモッグ生成の反応を参考にすると、次のように
考えられる。
【００１３】
ＲＨ＋ＯＨ → Ｒ＋Ｈ2 Ｏ （８）式
Ｒ＋Ｏ2 → ＲＯ2 （９）式
ＲＯ2 ＋ＮＯ → ＮＯ2 ＋ＲＯ （１０）式
ＲＯ＋Ｏ2 → Ｒ′Ｏ＋Ｈ2 Ｏ （１１）式
ここで、ＲＨは炭化水素である。また、前述したラジカ
ル類としては、ＲＯ、Ｒ′Ｏ、ＲＯ2 がある。すなわ
ち、ＮＯ2 は（１０）式の直接生成や（１１）式の反応
や（７）式の反応のＨＯ2 メカニズムにより生じ、その
生成速度は炭化水素の分解や炭化水素ラジカルの濃度に
依存すると考えられている。
ル類としては、ＲＯ、Ｒ′Ｏ、ＲＯ2 がある。すなわ
ち、ＮＯ2 は（１０）式の直接生成や（１１）式の反応
や（７）式の反応のＨＯ2 メカニズムにより生じ、その
生成速度は炭化水素の分解や炭化水素ラジカルの濃度に
依存すると考えられている。
【００１４】本発明で採用した手段は、高温の燃焼ガス
を急冷する燃焼バーナを用い、好ましくは空気と燃料と
の比が１／１以外、特に好ましくは０．８より小さく、
１．２より大きい燃料過多燃焼または希薄燃焼する燃焼
バーナを脱硝触媒装置の上流側に設置して、燃焼法によ
りＮＯ2 を生成することを特徴とする。
を急冷する燃焼バーナを用い、好ましくは空気と燃料と
の比が１／１以外、特に好ましくは０．８より小さく、
１．２より大きい燃料過多燃焼または希薄燃焼する燃焼
バーナを脱硝触媒装置の上流側に設置して、燃焼法によ
りＮＯ2 を生成することを特徴とする。
【００１５】
【実施例】図１に本発明になる基本系統図を示す。燃焼
炉の下流側に本発明になる燃焼バーナを配置し、排ガス
中のＮＯ濃度をモニタし、そのＮＯ濃度と等モルのＮＯ
2を該燃焼バーナにより排ガスに注入する。この時、排
ガス中のＮＯ濃度と等モルのＮＯ2 濃度にするため、Ｎ
Ｏ2 の発生量の制御方法としては、燃焼した時にＮＯ
（ＮＯ2)になる物質、例えばＮを含有した有機化合物
や、従来の知見で明らかとなっている炭化水素を添加す
るなどいかなる制御手段をも含むものである。これによ
り、排ガス中には、ＮＯとＮＯ2 が等モルで存在するこ
とから、触媒での脱硝反応が前記（１）式に示すように
著しく速い反応速度で進行し、より低温から脱硝できる
ことになる。
炉の下流側に本発明になる燃焼バーナを配置し、排ガス
中のＮＯ濃度をモニタし、そのＮＯ濃度と等モルのＮＯ
2を該燃焼バーナにより排ガスに注入する。この時、排
ガス中のＮＯ濃度と等モルのＮＯ2 濃度にするため、Ｎ
Ｏ2 の発生量の制御方法としては、燃焼した時にＮＯ
（ＮＯ2)になる物質、例えばＮを含有した有機化合物
や、従来の知見で明らかとなっている炭化水素を添加す
るなどいかなる制御手段をも含むものである。これによ
り、排ガス中には、ＮＯとＮＯ2 が等モルで存在するこ
とから、触媒での脱硝反応が前記（１）式に示すように
著しく速い反応速度で進行し、より低温から脱硝できる
ことになる。
【００１６】本発明になる最適な実施例の装置基本構成
図は、図１に示したとおりである。本発明になる燃焼バ
ーナ６を排ガス源（燃焼炉）１の下流側（図では上部）
に設置している。その燃焼バーナ６の構造は図２に示し
たとおりで、プロパン、軽油等の燃料とＮＯ2 濃度制御
用の燃料（例えば、ピリジン）および空気を該バーナ６
の中心部から投入し、その外周から冷却用空気または排
ガス１８を流す構造となっている。燃料の燃焼源である
燃焼炉１から出た排ガス流量およびＮＯ濃度およびＮＯ
2 濃度をそれぞれ流量計７、ＮＯｘ濃度測定装置８で測
定する。両者の信号に基づき、ＮＯ2 発生用燃焼バーナ
６により所定のＮＯ2 濃度になるようＮＯ2 発生物質を
燃焼バーナ部に注入し燃焼によりＮＯ2 を発生させる。
これにより、ＮＯとＮＯ2 が等モルになることから、そ
の信号によりアンモニア注入装置９により所定量のアン
モニアを脱硝装置の上流側で注入する。
図は、図１に示したとおりである。本発明になる燃焼バ
ーナ６を排ガス源（燃焼炉）１の下流側（図では上部）
に設置している。その燃焼バーナ６の構造は図２に示し
たとおりで、プロパン、軽油等の燃料とＮＯ2 濃度制御
用の燃料（例えば、ピリジン）および空気を該バーナ６
の中心部から投入し、その外周から冷却用空気または排
ガス１８を流す構造となっている。燃料の燃焼源である
燃焼炉１から出た排ガス流量およびＮＯ濃度およびＮＯ
2 濃度をそれぞれ流量計７、ＮＯｘ濃度測定装置８で測
定する。両者の信号に基づき、ＮＯ2 発生用燃焼バーナ
６により所定のＮＯ2 濃度になるようＮＯ2 発生物質を
燃焼バーナ部に注入し燃焼によりＮＯ2 を発生させる。
これにより、ＮＯとＮＯ2 が等モルになることから、そ
の信号によりアンモニア注入装置９により所定量のアン
モニアを脱硝装置の上流側で注入する。
【００１７】ここで、ＮＯｘ測定装置８は、赤外線式ま
たは化学発光式などの通常のＮＯｘ濃度測定装置を用い
ればよく、排ガス中のＮＯｘ濃度に対応した信号を発生
する。また、排ガス流量は、流量計でもよいし、ピトー
管、オリフィスなど独自に計測するものでも良く、流量
信号として取出せるものであれば特に制限を加えるもの
ではない。図１において、２０は制御装置であり、排気
管２内を流れる排ガス流量信号１０、排ガス中のＮＯｘ
（ＮＯおよびＮＯ2 それぞれ）の濃度信号１１を入力し
て、バーナ６に供給する軽油燃料、ピリジンなどのＮＯ
2 発生促進材および空気、冷却用燃焼排ガスなどの量を
制御して所定量のＮＯ2 がバーナ６により発生するよう
にするとともに、検出されたＮＯ、ＮＯ2 各濃度と排ガ
ス量によるＮＯｘ量に相当するＮＨ3 注入量信号１２を
ＮＨ3 注入装置９に伝達する。燃焼炉１の下流側にＮＯ
2 生成用の燃焼バーナ６を設けることにより、排ガス中
にはＮＯとＮＯ2 が等モルで存在し、アンモニアが加え
られ脱硝装置３に導かれる。したがって、脱硝装置部で
は、非常に速い反応のみが選択的に進行する条件になる
ことから、脱硝装置での運転温度を著しく低下すること
が可能になり、１００〜３００℃、特に１５０〜２５０
℃での触媒量が大幅に低減できる。
たは化学発光式などの通常のＮＯｘ濃度測定装置を用い
ればよく、排ガス中のＮＯｘ濃度に対応した信号を発生
する。また、排ガス流量は、流量計でもよいし、ピトー
管、オリフィスなど独自に計測するものでも良く、流量
信号として取出せるものであれば特に制限を加えるもの
ではない。図１において、２０は制御装置であり、排気
管２内を流れる排ガス流量信号１０、排ガス中のＮＯｘ
（ＮＯおよびＮＯ2 それぞれ）の濃度信号１１を入力し
て、バーナ６に供給する軽油燃料、ピリジンなどのＮＯ
2 発生促進材および空気、冷却用燃焼排ガスなどの量を
制御して所定量のＮＯ2 がバーナ６により発生するよう
にするとともに、検出されたＮＯ、ＮＯ2 各濃度と排ガ
ス量によるＮＯｘ量に相当するＮＨ3 注入量信号１２を
ＮＨ3 注入装置９に伝達する。燃焼炉１の下流側にＮＯ
2 生成用の燃焼バーナ６を設けることにより、排ガス中
にはＮＯとＮＯ2 が等モルで存在し、アンモニアが加え
られ脱硝装置３に導かれる。したがって、脱硝装置部で
は、非常に速い反応のみが選択的に進行する条件になる
ことから、脱硝装置での運転温度を著しく低下すること
が可能になり、１００〜３００℃、特に１５０〜２５０
℃での触媒量が大幅に低減できる。
【００１８】なお、ＮＯ2 発生用燃焼バーナ６の本数、
配置は特に限定するものではなく、燃焼炉で発生するＮ
Ｏの濃度、および１本当たりのＮＯ2 発生用燃焼バーナ
６の投入ＮＯ2 発生物質量から決定すればよい。また、
このＮＯ2 発生用燃焼バーナ６については、従来低ＮＯ
ｘ燃焼法としてよく使用されているアフタエア用バーナ
を利用しても良い。この場合、燃料と空気との比は、希
薄燃料条件で運用する方が便利である。
配置は特に限定するものではなく、燃焼炉で発生するＮ
Ｏの濃度、および１本当たりのＮＯ2 発生用燃焼バーナ
６の投入ＮＯ2 発生物質量から決定すればよい。また、
このＮＯ2 発生用燃焼バーナ６については、従来低ＮＯ
ｘ燃焼法としてよく使用されているアフタエア用バーナ
を利用しても良い。この場合、燃料と空気との比は、希
薄燃料条件で運用する方が便利である。
【００１９】本発明は、特に低温度での脱硝装置の運用
時に効果的であるが、装置構成材料の腐食等の理由か
ら、脱硝装置入口部を昇温して使用しても良い。また、
ガスタービン起動時の低温度での排ガス浄化に対して
も、本燃焼バーナを不定期に運用することで従来適用で
きなかった低温脱硝も可能となる。本発明の他の実施例
を図３に示す。ＮＯ2 生成用燃焼バーナ６によりＮＯ2
を発生させ、そのＮＯ2 含有ガスを脱硝装置３の上流側
に注入するようにしたものである。この場合、ＮＯ2 の
生成を促進し脱硝装置入口部での温度を一致させるた
め、燃焼バーナ出口配管を冷却するように冷却部１７を
設けている。燃焼炉出口での排ガス流量およびＮＯｘ
（ＮＯ、ＮＯ2 各）濃度を測定し、その信号から燃焼バ
ーナでの燃料量、空気量およびＮＯ2 生成用物質の投入
量を決定する。
時に効果的であるが、装置構成材料の腐食等の理由か
ら、脱硝装置入口部を昇温して使用しても良い。また、
ガスタービン起動時の低温度での排ガス浄化に対して
も、本燃焼バーナを不定期に運用することで従来適用で
きなかった低温脱硝も可能となる。本発明の他の実施例
を図３に示す。ＮＯ2 生成用燃焼バーナ６によりＮＯ2
を発生させ、そのＮＯ2 含有ガスを脱硝装置３の上流側
に注入するようにしたものである。この場合、ＮＯ2 の
生成を促進し脱硝装置入口部での温度を一致させるた
め、燃焼バーナ出口配管を冷却するように冷却部１７を
設けている。燃焼炉出口での排ガス流量およびＮＯｘ
（ＮＯ、ＮＯ2 各）濃度を測定し、その信号から燃焼バ
ーナでの燃料量、空気量およびＮＯ2 生成用物質の投入
量を決定する。
【００２０】また、図４は、本発明になる他の実施例を
示したもので、燃焼炉１と脱硝装置３の間に集塵装置１
４を設けたもので、ゴミ焼却炉排ガスなどの媒塵の多い
排ガスに好適である。また、図５は、排ガス系に熱交換
器または熱回収装置を設置した例である。いずれの場合
も、ＮＯ2 発生用燃焼バーナ６は燃焼炉下流側に設置し
た例で示しているが、図３のようにＮＯ2 発生用燃焼バ
ーナ６を脱硝装置３の上流側に設置した場合でも有効で
ある。
示したもので、燃焼炉１と脱硝装置３の間に集塵装置１
４を設けたもので、ゴミ焼却炉排ガスなどの媒塵の多い
排ガスに好適である。また、図５は、排ガス系に熱交換
器または熱回収装置を設置した例である。いずれの場合
も、ＮＯ2 発生用燃焼バーナ６は燃焼炉下流側に設置し
た例で示しているが、図３のようにＮＯ2 発生用燃焼バ
ーナ６を脱硝装置３の上流側に設置した場合でも有効で
ある。
【００２１】図１の実施例において制御装置２０による
ＮＯ2 発生バーナ６で発生するＮＯ 2 濃度の制御方法に
ついてさらに具体的に説明する。燃焼炉１で発生して出
てくるＮＯｘは通常ＮＯであり、その濃度は１００〜２
００ ppm程度である。本実施例では、これと等しい濃度
のＮＯ2 をＮＯ2 発生用燃焼バーナ６で生成させる。燃
焼バーナでＮＯ2 を生成させる方法として、急冷および
燃料と空気との比を０．８〜１．２の範囲外にして、Ｎ
Ｏ2 の生成を促進させる。
ＮＯ2 発生バーナ６で発生するＮＯ 2 濃度の制御方法に
ついてさらに具体的に説明する。燃焼炉１で発生して出
てくるＮＯｘは通常ＮＯであり、その濃度は１００〜２
００ ppm程度である。本実施例では、これと等しい濃度
のＮＯ2 をＮＯ2 発生用燃焼バーナ６で生成させる。燃
焼バーナでＮＯ2 を生成させる方法として、急冷および
燃料と空気との比を０．８〜１．２の範囲外にして、Ｎ
Ｏ2 の生成を促進させる。
【００２２】以下、具体的数値でＮＯ2 濃度の制御法等
について説明する。燃焼炉１として比較的小型のゴミ焼
却炉を例にとる。その燃焼排ガス量は１０，０００m3Ｎ
/h；ＮＯ＝２００ ppmである。燃焼炉１での燃料と空気
との比を１、本燃焼バーナ６を含めたTotal の空気と燃
料との比を１．２（本燃焼バーナ６を通常の２段燃焼バ
ーナと合わせる）を考慮し、燃焼炉１および本燃焼バー
ナ６それぞれのガス量は概略８，０００m3Ｎ/hおよび
２，０００m3Ｎ/hとなる。
について説明する。燃焼炉１として比較的小型のゴミ焼
却炉を例にとる。その燃焼排ガス量は１０，０００m3Ｎ
/h；ＮＯ＝２００ ppmである。燃焼炉１での燃料と空気
との比を１、本燃焼バーナ６を含めたTotal の空気と燃
料との比を１．２（本燃焼バーナ６を通常の２段燃焼バ
ーナと合わせる）を考慮し、燃焼炉１および本燃焼バー
ナ６それぞれのガス量は概略８，０００m3Ｎ/hおよび
２，０００m3Ｎ/hとなる。
【００２３】燃焼バーナ６用空気量２，０００m3Ｎ/hに
よる燃焼でＮＯが発生する。すなわち、thermal ＮＯｘ
の発生もあると考えられるが、本燃焼バーナ６のガス量
が燃焼炉の１／４であり、以下示すように、燃焼バーナ
６では高濃度のＮＯ2 を主として発生させる必要がある
ので、以下の計算では計算を簡単にするため、thermal
ＮＯｘの生成をとりあえず無視する。ピリジン添加によ
り、ＮＯ2 を発生する場合、本実施例の燃焼バーナ６
で、ＮＯ2 ＝２００ ppmを発生させる必要があり、計算
上、ピリジンの最大添加量を求めることにする。燃焼炉
ガス８，０００m3Ｎ/h中にＮＯが２００ ppm存在するこ
とから、燃焼バーナで必要な生成ＮＯ量は、
よる燃焼でＮＯが発生する。すなわち、thermal ＮＯｘ
の発生もあると考えられるが、本燃焼バーナ６のガス量
が燃焼炉の１／４であり、以下示すように、燃焼バーナ
６では高濃度のＮＯ2 を主として発生させる必要がある
ので、以下の計算では計算を簡単にするため、thermal
ＮＯｘの生成をとりあえず無視する。ピリジン添加によ
り、ＮＯ2 を発生する場合、本実施例の燃焼バーナ６
で、ＮＯ2 ＝２００ ppmを発生させる必要があり、計算
上、ピリジンの最大添加量を求めることにする。燃焼炉
ガス８，０００m3Ｎ/h中にＮＯが２００ ppm存在するこ
とから、燃焼バーナで必要な生成ＮＯ量は、
【００２４】
【数１】
【００２５】ここで、本発明になる急冷方式により生成
ＮＯが１００％ＮＯ2 に変更できたとすると、２m3Ｎ/h
のＮＯ2 になるに必要なピリジンの量は、ＰＶ＝ｎＲＴ
よりｎ≒８２mol/h となり、約６．５kg/hとなる。な
お、燃焼バーナでの燃料用プロパンのガス量は、８０m3
Ｎ/hである。したがって、脱硝装置３の入口のＮＯｘ濃
度測定計８でＮＯ、ＮＯ2 を計測し、上記計算手法でピ
リジン等のＮＯ2 生成物質の添加量を求めることにな
る。
ＮＯが１００％ＮＯ2 に変更できたとすると、２m3Ｎ/h
のＮＯ2 になるに必要なピリジンの量は、ＰＶ＝ｎＲＴ
よりｎ≒８２mol/h となり、約６．５kg/hとなる。な
お、燃焼バーナでの燃料用プロパンのガス量は、８０m3
Ｎ/hである。したがって、脱硝装置３の入口のＮＯｘ濃
度測定計８でＮＯ、ＮＯ2 を計測し、上記計算手法でピ
リジン等のＮＯ2 生成物質の添加量を求めることにな
る。
【００２６】図１のＮＯｘ濃度測定計８では、ＮＯとＮ
Ｏ2 両者を測定する。通常ＮＯｘ計はＮＯを測定する
が、ＮＯ2 についても高温のＮＯｘコンバータを設置す
ることで ＮＯ2 → ＮＯ＋１／２Ｏ2 の反応により、ＮＯ2 をＮＯに変換して測定できる。
Ｏ2 両者を測定する。通常ＮＯｘ計はＮＯを測定する
が、ＮＯ2 についても高温のＮＯｘコンバータを設置す
ることで ＮＯ2 → ＮＯ＋１／２Ｏ2 の反応により、ＮＯ2 をＮＯに変換して測定できる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を脱硝装置に
適用すれば、従来の脱硝制御方法と大差ない簡便さで実
施でき高い効率の低温度での脱硝が可能となる。
適用すれば、従来の脱硝制御方法と大差ない簡便さで実
施でき高い効率の低温度での脱硝が可能となる。
【図１】本発明になる実施例を示す脱硝装置の構成図。
【図２】実施例でのＮＯ2 発生用燃焼バーナの構造図。
【図３】、
【図４】、
【図５】本発明になる他の実施例を示す脱硝装置の構造
図。
図。
【図６】従来技術の問題点を説明するための図。
【図７】本発明で使用する燃焼バーナでのＮＯ2 発生と
燃料と空気の関係を示す図。
燃料と空気の関係を示す図。
【図８】図１における燃焼バーナの制御の具体例説明
図。
図。
１…排ガス源（燃焼炉）、２、５…排気管、３…脱硝装
置、４…触媒、６…ＮＯ2 発生用燃焼バーナ、７…流量
計、８…ＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ2)濃度測定計、９…アンモ
ニア注入装置、１０…（排ガス）流量信号、１１…ＮＯ
ｘ（ＮＯ、ＮＯ 2)濃度信号、１２…アンモニア注入量指
令信号、１３…所定ＮＯ2 量発生のためのバーナへの指
令信号、１４…集じん器、１５…熱回収器（熱交換
器）、１７…冷却部、１８…燃料＋空気＋ＮＯ2 発生物
質、１９…冷却用空気または排ガス、２０…制御装置。
置、４…触媒、６…ＮＯ2 発生用燃焼バーナ、７…流量
計、８…ＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ2)濃度測定計、９…アンモ
ニア注入装置、１０…（排ガス）流量信号、１１…ＮＯ
ｘ（ＮＯ、ＮＯ 2)濃度信号、１２…アンモニア注入量指
令信号、１３…所定ＮＯ2 量発生のためのバーナへの指
令信号、１４…集じん器、１５…熱回収器（熱交換
器）、１７…冷却部、１８…燃料＋空気＋ＮＯ2 発生物
質、１９…冷却用空気または排ガス、２０…制御装置。
Claims (4)
- 【請求項１】 排気管により排ガスを脱硝装置に送給す
るとともに、脱硝装置上流域の排気管内にアンモニアを
注入して排ガス中の窒素酸化物を還元除去する排ガス脱
硝方法において、脱硝装置上流域の排ガス中のＮＯおよ
びＮＯ2 濃度と排ガス流量を検出する工程と、この検出
値に基づき算出された所定量の燃料とＮＯ2 発生促進材
と燃焼用空気および火炎冷却材をＮＯ2 発生用燃焼バー
ナに供給して必要な量のＮＯ2 ガスを発生させる工程
と、発生したＮＯ2 ガスを脱硝装置上流域の排気管内に
供給して排ガス中のＮＯ／ＮＯ2 比をほぼ１に近くする
工程と、上記ＮＯ2 ガス供給後の排ガス中ＮＯ2 とＮＯ
の濃度および排ガス量に基づき必要な量のアンモニアを
脱硝装置上流域の排ガス中に注入する工程とを備えたこ
とを特徴とする排ガス脱硝方法。 - 【請求項２】 請求項１において、ＮＯ2 発生用燃焼バ
ーナに供給する空気量と燃料量の比（空焼比）が０．８
より小さく１．２よりも大きく調整することを特徴とす
る排ガスの脱硝方法。 - 【請求項３】 排ガスにアンモニアを注入した後、脱硝
装置の触媒と接触させて排ガス中の窒素酸化物を還元除
去する排ガス脱硝装置において、燃料とＮＯ 2 発生促進
材と燃焼用空気の供給手段および火炎の急冷手段を備え
たＮＯ2 発生用燃焼バーナと、該バーナで発生したＮＯ
2 含有ガスを前記脱硝装置上流域の前記排ガス中に供給
する手段とを設けたことを特徴とする排ガス脱硝装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記排ガスは燃焼装
置からの燃焼排ガスであり、かつ、燃焼装置の燃焼室内
下流域に前記ＮＯ2 発生燃焼バーナを配置したことを特
徴とする排ガス脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15640695A JP3526490B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 排ガス脱硝装置および脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15640695A JP3526490B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 排ガス脱硝装置および脱硝方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09870A JPH09870A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3526490B2 true JP3526490B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=15627053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15640695A Expired - Fee Related JP3526490B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 排ガス脱硝装置および脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3526490B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4726926B2 (ja) * | 2008-05-22 | 2011-07-20 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4606512B1 (ja) * | 2010-04-07 | 2011-01-05 | 太陽築炉工業株式会社 | 火葬炉用窒素酸化物削減システム |
| JP2011220234A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Ihi Corp | エンジンシステム |
| JP2013017934A (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Ihi Corp | 脱硝装置及び脱硝方法 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15640695A patent/JP3526490B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09870A (ja) | 1997-01-07 |
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