JPH01115441A - 排煙の脱硝脱硫方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は排煙の脱硝脱硫方法に関し、より詳細には大部
分のＮＯｘを除去した後に、残存するＮＯｘの一部を酸
化してＮＯ２を形成せしめ、このＮＯ２の吸収によって
形成された硝酸イオンの存在下に排煙の脱硫を行なって
塩素イオンによる孔蝕を抑制する方法に関する。

〔従来技術〕

石炭たきボイラーや石油系燃料だきボイラー等の排ガス
中に含まれる硫黄酸化物５ＯＸ（ＳＯ２，５０３）およ
び窒素酸化物ＮＯｘ　（Ｎｏ、ＮＯ２等）の除去に関し
ては、すでに種々の方法が提案されており、通常では排
煙を脱硝した後に脱硫する方法が採用されている。

ところで排煙のＮＯｘ含有量は、燃料の種類や燃焼方法
等によって異なり、例えば石炭だきボイラーでは通常１
５０〜３００ｐｐｍである。

しかしながら、上記のように上流側に脱硝設備を設け、
下流側に脱硫設備を設置する方法では、脱硝後の排ガス
に含まれ、湿式脱硫設備内で吸収され、吸収液中で硝酸
イオンとなるＮＯ２量は大巾に減少し、脱硝後排煙のＮ
Ｏｘ量の０．５モル％程度（０，５〜１．５ｐｐｍ）　
、脱硝前の１７５程度に低下する。

一方、燃料中の塩素から燃焼によって塩化水素が形成さ
れ、補給水内の塩化物と共に実装置の系内吸収液中に゛
に熔解、Ｍ積される。

すなわち石炭だきボイラー排煙中の塩化水素量は重油た
きボイラーの１０〜５０倍に達し、１０〜５０ｐｐｍで
ある。

そして塩化水素や弗化水素等の腐蝕性ガスは湿式脱硫装
置の系内に吸収、蓄積、濃縮されるので、ＳＯｘ吸収装
置は極めて厳しい腐蝕環境にさらされ、ステンレス鋼の
孔線発生が無視できない問題となる。

また、孔線を防止するためには、腐蝕試験の結果から、
脱硫吸収液中の硝酸イオン濃度が７００ｐｐｍＷ以下に
なると、水酸化イオンの濃度にも依存するが、通常使用
される水酸化イオン濃度においては、孔線電位が減少し
、腐蝕電位との間の使用安全域が狭くなるので、少なく
とも硝酸イオンは７００ｐｐｍ程度が必要であり、かつ
硝酸イオン／塩素イオンのモル比が０．５９以上、好ま
しくは金属表面へのスケールまたは異物の付着を考慮す
ると、０．８５以上必要であることが知られている。

しかしながら、上記のように排煙は脱硝後に脱硫される
ので、脱硫吸収液中の硝酸イオン量は著しく減少し、硝
酸イオンによる孔線防止を期待することができない。

そこで、炭素鋼へのガラスフレークライニングやゴムラ
イニング等の有機ライニング、モリブデン含量を増加し
た、または窒素を含んだオーステナイト系ステンレス鋼
、或いはハステロイ、インコネル等の高級金属が吸収液
条件に応じ装置材料として使用されている。

しかしながら、有機ライニングは主としてハンドワーク
によるので、ランニングの品質保証の点で問題があり、
ライニングの保全性が金属に比較して悪く、手間がかか
り、一方、水蒸気拡散によるライニングの剥離、劣化、
破損等の欠陥を本質的に内臓しているので期待寿命が比
較的短く、全面張替えを必要とする等の欠点がある。

また、オーステナイト系ステンレス鋼では、上記のよう
に上流側に脱硝設備を、下流側に脱硫設備を設置する方
法では、脱硝後の排ガスに含まれ、湿式脱硫設備内で吸
収され、吸収液中で硝酸イオンとなるＮＯ２が大巾に減
少し、脱硫設備吸収液中の硝酸イオン濃度が低下するの
で、脱硫装置の吸収液中の硝酸イオンが大巾に減少し、
吸収系内の腐蝕環境が蓄積される塩素イオン濃度、共存
する硝酸イオン、水酸化イオン等の濃度如何によっては
、孔線が発生し、設備材料として汎用性の高イ５ＵＳ−
３１６Ｌ、　５ＯＳ−３１７Ｌ等のオーステナイト系ス
テンレス鋼を使用し得ない場合が多くなっている。　一
方、ハステロイ、インコネル等の高級金属の使用は、設
備費の著しい増加を招く欠点があるので、経済性面より
局部的材料としての使用しか難しい。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の欠点を解消し、ハステロイ、インコ
ネル等の高級金属を使用せず、汎用性の高い５Ｏ５−３
１６Ｌステンレス鋼を使用することができる排煙の脱硝
脱硫方法を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明の排煙の脱硝脱硫方法は、Ｓ
ＯｘとＮＯｘを含む排煙をアンモニアで接触還元して大
部分のＮＯｘを除去し、残存するＮＯｘを一部酸化して
ＮＯ２を形成せしめ、次いでＳＯｘ　、　ＮＯおよびＮ
ｏ２を含有する排煙を脱硫することを特徴とするもので
ある。

まず本願発明においてはＳＯｘとＮＯｘを含む排煙をア
ンモニアで接触還元して大部分のＮＯｘを除去する。

排煙は、燃料の種類、燃焼条件等によって異なるが、通
常では数百〜数千ｐｐｍのＳＯｘと、数十〜数百ｐｐｍ
のＮＯｘを含み、ＮＯｘはその９５％以上がＮＯで残り
がＮＯ２である。

ＮＯｘのアンモニア還元については、すでに多くの提案
がなされており、各種金属酸化物、例えばＶ　２０３　
％　Ｍｏ３、Ｍｏ０３　、Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｎ２０３Ｆｅ
２０３　、ＣＯ３０ａ　、ＮｉＯ％　ＣｕＯ、ＺｎＯ等
をＴｉＯ２に担持した触媒の存在下に２００〜４５０℃
程度の温度領域でアンモニアを還元剤としてＮＯｘを窒
素に還元分解する方法が知られている。

本発明においては、特定の触媒を用いるアンモニア還元
法に限定されるものではなく、既知の方法を適宜採用す
ることができる。

このアンモニア接触還元によって、排煙中のＮＯｘの大
部分は除去され、４０〜２００ｐｐｍＶのＮＯｘが残存
する排煙が得られる。

次に本発明においては、ＮＯｘの大部分が除去された排
煙中のＮＯを一部酸化して、残存するＮＯｘ中のＮＯか
らＮＯ２形成させ、排煙中のＮＯ２含量を増加させる。

Ｎｏの酸化によるＮＯ２の形成は、接触酸化またはオゾ
ン酸化によって行われる。

ＮＯの接触酸化によるＮＯ２の形成についても、すでに
幾つかの提案がなされており、接触酸化法およびオゾン
酸化法が知られている。

接触酸化法は、バナジウム、鉄、マンガン、コバルト、
クロム、銅、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属
または金属酸化物の単一または複合系をシリカ、アルミ
ナ、チタニア、ジルコニア、珪藻上等に担持させた触媒
を用い、２５０〜４００℃程度の温度で排煙と接触させ
てＮＯ２を形成させる方法である。

オゾン酸化法についても、すでに提案がなされており、
例えば特公昭５６−４３７７１号ではオゾン含有空気が
排煙に添加されている。

本発明におけるＮＯの酸化によるＮＯ２の形成は上記接
触酸化法およびオゾン酸化法のいづれであっても良いが
、酸化剤価格の点からすればオゾンが高価であるので、
接触酸化法の採用が好ましい。

本発明において重要なことは、Ｎｏの酸化によって形成
されたＮＯ２の排煙中の濃度を、脱硫装置吸収液中の硝
酸イオン濃度が少なくとも７００ｐｐｍＷ、硝酸イオン
と塩素イオンのモル比が好ましくは０．８５以上に保持
するように増加させることである。

ＮＯ２濃度をこの範囲に保持することによって、後述す
る脱硫工程において吸収液に溶解したＮＯ２から形成さ
れた硝酸イオン濃度を１０００ρ部以上に保持して、か
つ硝酸イオンと塩素イオン濃度をモル比で０．８５以上
に維持して塩素イオンによる孔線を硝酸イオンによって
好適に防止することができる。

最後に本発明においては、Ｎｏの酸化によって形成され
たＮ０２を含む排煙中のＮＯ２を吸収液に吸収させて除
去し、排煙処理システムの脱硝率を増加させる共に、Ｓ
Ｏｘを吸収、除去する、すなわち排煙処理システムでの
脱硝を２段で行い、大部分の脱硝をアンモニア接触還元
法で行い、一部の脱硝を、ＮＯをＮＯ□に酸化し、脱硫
装置で行うものである。。

脱硫方法の様式および吸収液の組成は特に限定されるも
のではなく、従来知られている種々の湿式脱硫方法から
選択することができる。

排煙中に含まれるＮＯ２は比較的容易に脱硫吸収液に溶
解し、硝酸イオンが形成される。

そしてＮＯ２の熔解によって硝酸イオン濃度が上記のよ
うに１１０００ｐｐ以上で、かつ硝酸イオンと塩素イオ
ンのモル比で好ましくは０．８５以上に高められ、塩素
イオンによる５Ｏ３−３１６Ｌに対する孔線が防止され
る。

吸収液中の塩素イオン濃度は使用燃料および燃焼条件、
吸収塔上流側の冷却除塵塔設備の有無、排水の量等によ
って大巾に異なるが、通常では５００〜１０１０００ｐ
ｐである。

なお、上記本発明の脱硝脱硫方法において、アンモニア
接触還元、次いでＮｏの接触酸化によって形成されたＮ
０２を含み、ＮＯｘ中のＮＯ２を増加した排煙を脱硫す
るに先立って、熱を回収し、次いで電気集塵器によって
ダストを除去した後に脱硫工程に供給することも可能で
ある。

ＮＯのオゾン酸化を行う場合は、排ガスの低温域が好ま
しく、冷却除塵後のダクト部において通常行う。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、排煙がアンモニア酸
化によって脱硝されてのちに、残存するＮＯｘ中のＮＯ
の一部が酸化されてＮＯ２が形成される。

そして排煙中のＮＯ２が吸収され、脱硫工程において硝
酸イオンが形成されるので、脱硝効果が得られ、かつ吸
収液中の硝酸イオン濃度を所定レベルに制御することが
できる。

従って排煙中の塩素ガスの吸収によって形成された塩素
イオンによる孔線を硝酸イオンによって防止することが
できる。

すなわち本発明によれば、ハステロイ、インコネル等の
高級金属を脱硫装置の材質とする必要がな（なり、汎用
の５ＯＳ−３１６Ｌ等のステンレス鋼を使用することが
可能となり、脱硫装置コストを著しく低下させることが
できる。

以下、本発明の実施例を述べる。

〔実施例〕

実施例１ １５０〜３００ｐｐｍのＮＯｘを含む石炭だきボイラー
の排煙を、アンモニア接触還元法によって脱硝し、排煙
中のＮＯｘを窒素と水に分解除去した。

排煙中のＮ０２は説硝前の１ノ５前後（０，５〜１．Ｏ
ｐｐｍＶ）程度に低下した。

この脱硝排ガスをエアヒーターおよび電気集塵器に供給
した後に、排ガス冷却塔＃＆流のダクト中にオゾンを含
む空気の供給によるで排煙中のＮＯの一部をＮＯ２に酸
化し、このＮＯ２を含む排煙を脱硫装置に供給し、吸収
液中の硝酸イオン濃度を１０００〜１２００ｐｐｍＷに
維持した。

また、硝酸イオン／塩素イオンモル比は０．８５以上で
あり、吸収液のｐｎは３．５〜４．５であった。

ｐ］ｌが３．５に満たない時には吸収液中のＯ１１イオ
ンの影響によって硝酸イオン／塩素イオンモル比が厳し
い方向に移動し、４．５を越える場合には緩和される方
向に移動する。

なお、オゾン供給量の略１００χがＮＯからＮｏ２への
酸化に使用された。

かかる脱硫吸収液条件においては、５Ｏ５−３１６Ｌの
オーステナイト系ステンレスを脱硫装置吸収系の缶体内
部構造材料として使用することができることが判った。

。 実施例２ 油だきボイラー排煙中のＮＯｘ量は油の種類、燃焼方式
等に依存するが、燃料中の塩素含有量は石炭やアスファ
ルトに比較して著しく少ない。

しかしながら、この場合も熱交換、集塵後に排ガス冷却
塔後流ダクト中にオゾンを含む空気を注入し、オゾン酸
化によってＮＯの酸化によるＮＯ２の増加を行い、吸収
液中の硝酸イオンを増加させることによって汎用の５Ｕ
Ｓ−３１６Ｌステンレ゛　ス鋼を脱硫設備の材料とする
ことができることが明らかとなった。

代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＳＯ＿ｘとＮＯ＿ｘを含む排煙をアンモニアで接触還元
   して大部分のＮＯ＿ｘを除去し、残存するＮＯ＿ｘを一
   部酸化してＮＯ＿２を形成せしめ、次いでＳＯ＿ｘ、Ｎ
   ＯおよびＮＯ＿２を含有する排煙を脱硫することを特徴
   とする排煙の脱硝脱硫方法。