JP5700914B2 - 排ガス処理装置およびそれを備えた排ガス処理設備 - Google Patents
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Description
前記排ガスの処理は、燃料ガスの燃焼炎によって排ガス中のアンモニアガスを燃焼するバーナを備えた排ガス処理装置などが用いられている(例えば、特許文献1および2を参照)。
また、バーナを備えた排ガス処理装置では、排ガスの処理後のガスを排気口から外部環境に排出するに際して、燃焼炎が、排気口から噴き出すことがあるため、前記排ガス処理装置の運転時における安全性を確保する観点から、十分な監視を要する。
そのため、本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中のアンモニアガス濃度が高い場合(例えば、21〜100体積%のとき)には、レトルト本体の内部でアンモニアガスを分解、燃焼することにより、排ガスの処理を行なうことができ、一方、排ガス中のアンモニアガス濃度が低く(例えば、21体積%未満のとき)、アンモニアガスが十分に分解、燃焼しない場合であっても、第1の触媒層および第2の触媒層の触媒作用でアンモニアガスを分解、燃焼することにより、排ガスの処理を行なうことができる。
したがって、本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中のアンモニア濃度の変動に影響されずに、排ガスを安定して処理することができる。
また、本発明の排ガス処理装置によれば、レトルト本体内でアンモニアガスを分解、燃焼して窒素ガスと水蒸気とを生成し、さらに、レトルト本体から排出されたガス中にアンモニアガスが残存しているときには分解室内で当該アンモニアガスを分解、燃焼して窒素ガスと水蒸気とを生成するため、アンモニアガスの燃焼炎が排気口から噴き出すことをより確実に無くすことができ、従来のバーナを備えた排ガス処理装置に比べて、より安全に排ガスの処理を行なうことができる。
更にまた、本発明の排ガス処理装置において、前記加熱室本体内にヒータおよび空気を供給する手段が設けられ、レトルト本体の内部の温度が900℃未満であるときには、ヒータによって900〜1000℃の範囲の温度に加熱され、レトルト本体の内部の温度が1000℃を超えているときには、空気の供給により900〜1000℃の範囲の温度に維持されることが好ましい。
これにより、レトルト本体の内部の温度を容易にかつ安価に900〜1000℃の範囲の温度に維持することができる。
これにより、レトルト本体の内部において、排ガスおよび支燃性ガスを所定温度に加熱するのに要する熱量を低減することができ、排ガスの処理の省エネルギー化を図ることができる。
これにより、排ガスおよび支燃性ガスを効率よく加熱することができるとともに、アンモニアガスを含む排ガスが前記第1の触媒層内を流通する時間を長くすることができる。
したがって、前記レトルト本体において、アンモニアガスを十分に分解、燃焼することができる。
本発明の排ガス処理設備は、本発明の排ガス処理装置を備えているため、排ガスを安定して処理することができ、処理後のガスの排出に際して燃焼炎の発生を無くすことができる。
この排ガス搬送流路2では、微差圧計11で、当該排ガス搬送流路2を流れる排ガスの圧力を測定することにより、圧力の変動が管理されている。排ガス搬送流路2を流れる排ガスの圧力が予め設定された圧力未満であるときには、圧力の変動に応じて、ルーツブロワ13の出力が調整され、排ガス処理装置3に供給される排ガスの量が調整される。一方、窒化炉から排出される排ガスの量が増加し、排ガス搬送流路2を流れる排ガスの圧力が予め設定された圧力以上であるときには、電磁弁14が開放され、ルーツブロワ13の異常が防止される。
これにより、窒化炉から排出される排ガスの量の変動による排ガス処理設備1の損傷を防ぐことができる。
加熱室本体23の内部には、レトルト本体22の外周面と、加熱室本体23を構成する壁部の内周面との間に空間24が形成されている。そして、この加熱室本体23の内側にはヒータ25が設けられている。
また、前記空間24の上流側には、冷却用ブロワ51から冷却媒体としての空気を供給する冷却媒体流路6が接続されており、前記空間24の下流側には、前記空気を排出する加熱室排気流路7が接続されている。
ガス導入部15は、二重管構造を形成している(図2を参照)。前記ガス導入部15を構成する外側の流路2aは、排ガス搬送流路2に接続されており、排ガスが流通するようにされている。また、前記ガス導入部15を構成する内側の流路5aは、空気供給流路5に接続されており、支燃性ガスである空気が流通するようにされている。
これにより、排ガスと空気とを、アンモニアガスを効率よく燃焼させるのに適した状態で排ガス処理装置3のレトルト本体22内に導入することができる。
このように、第1の触媒層21を、多数の微小な穴21bを有するニッケル含有板材21aによる層状構造とし、かつ隣り合う2つのニッケル含有板材21aの一方のニッケル含有板材21aの穴21bと、他方のニッケル含有板材21aの穴21bとを互い違いとし、千鳥状に配置したことにより、排ガスおよび支燃性ガスの流路を確保し、かつ第1の触媒層21を通る排ガスおよび支燃性ガスの流れに流路抵抗を与えるとともに、第1の触媒層21を構成するニッケル含有板材21aと排ガスとが接触する部分の面積を十分に確保している。
したがって、前記第1の触媒層21では、ヒータ25により加熱された第1の触媒層21と排ガスおよび支燃性ガスとの熱交換を十分に行なうことができるため、排ガスおよび支燃性ガスを効率よく所定温度に加熱することができる。また、前記第1の触媒層21によれば、排ガスおよび支燃性ガスに流路抵抗を与えることができるため、排ガスおよび支燃性ガスがレトルト本体22内を通過する時間を十分に確保して、排ガス中のアンモニアガスを十分に処理することができる。
前記ニッケル含有板材としては、例えば、ステンレス鋼板材、ニッケル板材、ニッケル合金(商品名:インコネル)からなる板材、ニッケル粒またはニッケルを担持した多孔体からなるアンモニア分解触媒層が表面にコーティングされている板材などが挙げられる。
このように、排ガス処理装置3によれば、レトルト本体22から排出されたガスの排熱を利用してレトルト本体22に導入する前の空気を加熱することができるため、レトルト本体22の内部において、排ガスおよび支燃性ガスを所定温度に加熱するのに要する熱量を低減することができ、排ガスの処理の省エネルギー化を図ることができる。
分解室31の第2の触媒層には、レトルト排ガス流路4を介して、レトルト本体22から排出された排ガスが導入される。そして、レトルト本体22から排出されたガス中にアンモニアガスが残存しているときには、分解室31において、レトルト本体22から排出されたガスの排熱を利用して、第2の触媒層を構成する触媒の作用により、アンモニアガスを分解、燃焼して窒素ガスおよび水蒸気を生成することができる。その後、分解室31から排出された処理ガスは、処理ガス流路8を介して排気口9に搬送され、外部環境に排出される。
したがって、排ガス処理装置3によれば、例えば、排気口9に搬送された処理ガスにおけるアンモニアガス濃度は、排気口9の近傍部位Aにおいて、通常、0〜200ppm程度とすることができ、従来のバーナを備えた排ガス処理装置に比べて、外部環境に排出される処理ガス中のアンモニアガスの量をより一層低減することができる。
したがって、前記排ガス処理装置3を備えた排ガス処理設備1によれば、アンモニアガスを燃焼させるための燃料ガスを使用することなく、アンモニアガスを含む排ガスを処理することができる。そのため、排ガス処理設備1によれば、安定して処理することができる。また、排ガス処理設備1では、排ガス中のアンモニアガス濃度に影響されることがないので、例えば、アンモニア濃度が0体積%を超え、100体積%以下の排ガスを安定して処理することができる。さらに、排ガス処理設備1によれば、排ガス処理装置3のレトルト本体22内で排ガス中のアンモニアガスを分解、燃焼して窒素ガスおよび水蒸気を生成し、アンモニアガスが残存しているときには分解室31内でアンモニアガスを分解、燃焼して窒素ガスおよび水蒸気を生成することにより、燃焼炎を発生する燃料ガスとしてのアンモニアガスを十分に処理するため、アンモニアガスの燃焼炎が排気口9から噴き出すことをより確実に無くすことができる。
2 排ガス搬送流路
3 排ガス処理装置
8 処理ガス流路
21 第1の触媒層
22 レトルト本体
23 加熱室本体
31 分解室
41 熱交換器
Claims (4)
- アンモニアガスを含む排ガスを処理する装置であって、
排ガスおよび支燃性ガスを内部に流通し、前記排ガス中のアンモニアガスを分解、燃焼させるレトルト本体と、
前記レトルト本体の内部に設けられ、前記排ガス中のアンモニアガスと接触し、当該アンモニアガスの分解、燃焼を促進するニッケル含有板材からなる第1の触媒層と、
前記レトルト本体が内部に設置されており、このレトルト本体を900〜1000℃に加熱する加熱室本体と、
前記レトルト本体から排出されたガスを内部に流通し、当該ガスにアンモニアガスが残存しているとき、このアンモニアガスと接触して当該アンモニアガスの分解、燃焼を促進する第2の触媒層を有する分解室と
を備え、
前記第1の触媒層は、排ガスおよび支燃性ガスを流通して当該排ガスおよび支燃性ガスに熱を伝達するとともに前記排ガスおよび支燃性ガスの流れに抵抗を与えるために、多数の微小な穴を有するニッケル含有板材による層状構造とし、かつ隣り合う2つのニッケル含有板材の一方のニッケル含有板材の穴と、他方のニッケル含有板材の穴とを互い違いとし、千鳥状に配置され、
前記加熱室本体内にヒータおよび空気を供給する手段が設けられ、レトルト本体の内部の温度が900℃未満であるときには、ヒータによって900〜1000℃の範囲の温度に加熱され、レトルト本体の内部の温度が1000℃を超えているときには、空気の供給により900〜1000℃の範囲の温度に冷却されることを特徴とする排ガス処理装置。 - 前記加熱室本体内には、一定の空間を隔ててレトルトを囲むようにヒータが配置され、前記レトルトとヒータとの間の空間に空気が供給される請求項1に記載の排ガス処理装置。
- 前記レトルト本体から排出されたガスの排熱により、前記レトルト本体に導入する前の支燃性ガスを加熱する加熱手段をさらに備えている請求項1もしくは2に記載の排ガス処理装置。
- 窒化炉から排出されたアンモニアガスを含む排ガスを処理する排ガス処理設備であって、
前記窒化炉の下流側に接続されており、前記排ガスを搬送する排ガス搬送流路と、
前記排ガス搬送流路により搬送された排ガス中のアンモニアガスを処理する排ガス処理装置と、
前記排ガス処理装置で処理されたガスを排出する処理ガス流路と
を備え、
前記排ガス処理装置が請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス処理装置であることを特徴とする排ガス処理設備。
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