JPH01143631A - 固体還元剤を用いた脱硝装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体遷元剤を用いた脱硝装置に係り、特に還元
剤の供給自動制御系統を必要としない簡易な固体還元剤
を用いた脱硝装置に関する。

〔従来の技術〕

石炭、石油等の化石燃料を用いるボイラ等の燃焼装置か
ら発生する窒素酸化物を含む排ガスは、該窒素酸化物の
除去のために、遷移金属の酸化物を触媒としてアンモニ
アで還元することが多い。

このような脱硝装置では、アンモニアは触媒の上流で排
ガスに添加されるが、窒素酸化物の還元に消費される以
上の量が添加されると、未反応のアンモニアが触媒の下
流に流出し、悪臭の原因となり、また排ガス中に硫黄酸
化物が共存すると、アンモニアは硫黄酸化物と反応して
白煙を発生させ、器壁に腐食性の酸性硫安を付着させる
という問題がある。また流出したアンモニア分だけ不経
済となる。これらを解決するため、現在の脱硝装置では
、排ガス中の窒素酸化物濃度連続測定装置、排ガス流量
測定装置およびこれらと連動したアンモニア流量制御装
置を設置し、常時、アンモニアの供給量の調整が行なわ
れている。

しかしながら、前記アンモニア流量制御装置は、脱硝装
置の大小にかかわらず設置する必要があり、種々の場所
に多数存在する小規模排ガス発生源の脱硝対策としては
コストの面からこのようなアンモニア流量制御装置を設
けることは困難であった。

またアンモニアを用いた従来の脱硝装置では、アンモニ
アの供給は圧縮ガスボンベから供給されるが、ボンベの
保管が難しく、ガス流出の危険性があり人家の密集する
地区での使用に不安があった。

一方、窒素酸化物の還元剤として、アンモニア以外の有
機化合物を用いることは、特公昭５８−１６１６号公報
、特開昭５４−４８６７８号公報、特開昭５２−３０７
６９などに開示されているが、これらの還元剤を過剰に
用いた場合も異臭、白煙の発生、煙道の詰まり等の問題
が発生する可能性が大きい。また固体還元剤を用いた場
合は、気体または液体の還元剤を用いた場合に比して定
量供給が困難であり、供給量を制御するためにより複雑
な制御系統が必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、還元
剤の保管が容易で、還元剤の流量制御装置を必要とせず
、かつ異臭、白煙、煙道の詰まりなどを無くすことがで
きる固体還元剤を用いた脱硝装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、還元剤として保管の容易な常温、常圧で固
体である、少なくとも窒素を元素として含む有機化合物
を用い、該還元剤を過剰に排ガス中に供給し、触媒と接
触させて脱硝反応を行なった後、ガスの温度を数十度低
下させ、未反応の還元剤を肉眼で目視できる程度の大き
さの結晶として析出させ、これを分離、回収し、再利用
することによって達成される。すなわち、本発明は、窒
素酸化物を含有する排ガス中に窒素酸化物の還元剤を混
入し、次いで遷移金属成分を含む触媒と接触させ、脱硝
反応を行なう脱硝装置において、前記還元剤として常温
、常圧で固体である、窒素を元素として含む有機化合物
を用い、前記触媒と接触後の排ガスを冷却し、排ガス中
の未反応還元剤を結晶として析出、回収する手段とを設
けたことを特徴とする。

本発明に用いられる固体還元剤としては、窒素を元素と
して含む有機化合物が用いられるが、特に尿素および尿
素を出発原料として生成される化合物が好ましく用いら
れる。尿素（Ｎ２　ＮＣ０ＮＩ］２）は、例えば加熱す
ると、ビウレットｃ２Ｈ。

Ｎ３０２　、シアヌル酸（ＨＯＣＮ）３　　（固体とし
てはイソシアヌル酸（ＣＯＮＨ）ａとして安定に存在す
る）、ウレイドＨ２ＮＣ０ＮＨ−などを生成し、さらに
シアメリド（ＨＯＣＮ）ｎ（但し、ｎ〉４）になること
もある。これらの化合物は、大量に製造され、入手が容
易であり、アンモニアのような貯蔵における危険性がな
い。さらに１５０℃から５００℃の温度範囲で蒸発また
は分解するため、ガスと混合させることが容易である。

固体還元剤をガス中へ同伴させる方法としては、還元剤
の粉末を直接脱硝反応器に注入し同伴させる方法、還元
剤を熔融しまたはその水溶液を脱硝反応器に噴霧し同伴
させる方法、還元剤を燃焼排ガスの熱■により蒸発また
は昇華させて同伴させる方法などがある。小規模脱硝装
置では、固体還元剤の充填層にガスを通して蒸発させる
方法が装置が簡単となり好ましい。この場合の還元剤と
しては、固体から直接ガスに昇華するイソシアヌル酸、
ウレイドなどを用いるのが好ましい。

前記固体還元剤は、運転時の窒素酸化物の含有量および
排ガス流量に多少変動があっても十分に還元剤が存在す
るよう過剰に同伴させることが好ましい。脱硝反応後の
未反応還元剤は、わずがなガス冷却により結晶として析
出し、析出した固体の粒子は壁面への付着が少なく、し
かも肉眼で目視できる大きな結晶に成しするため、分離
、回収が容易である。回収物は還元剤として再利用する
ことができる。

還元剤として液状の窒素化合物を用いた場合は、ガス冷
却温度を低温まで冷却しなければ未反応還元剤が析出し
ないこと、また冷却時の結晶が微細なシフト状となり回
収が困難であり、煙道の詰まりなどを生じ易いこと、還
元剤の原料費が高いことなどから実用的でない。

第１図は、本発明の一実施例を示す脱硝装置の系統図で
ある。この装置は、排ガス発生源であるガスタービン１
と、還元剤が充填された固体還元剤蒸発器２と、固体還
元剤蒸発器２に必要に応じて固体還元剤を供給するため
の固体還元剤貯槽６と、排ガス分配バルブ１１と、脱硝
触媒が充填された脱硝反応器３と、外壁に外套状の冷却
器が取り付けられた結晶晶析器４と、結晶晶析器４で回
収された還元剤を固体還元剤貯槽６にリサイクルするリ
サイクルライン１３と、煙突５とからなる。

脱硝触媒としては、従来のアンモニア法における遷移金
属成分を含む触媒をそのまま使用することができるが、
特に酸化チタンを主成分としてモリブデン、バナジウム
、タングステンの酸化物の少なくとも１種を含む触媒が
好ましい。また硫黄酸化物を実質上台まない都市ガスな
どの排ガスでは、酸化鉄を主成分とする触媒を使用する
ことができる。触媒の形状としては、通風の圧力損失を
少なくするために板状またはハニカム状のパラレルフロ
ー型触媒が好ましい。結晶晶析器４はサイクロンと同様
な構造となっている。このような装置において、ガスタ
ービン１から発生した窒素酸化物を含む排ガスは、１５
０℃〜４００″Ｃの温度で固体還元剤蒸発器２に導入さ
れる。ここで排ガスはその温度の飽和量まで還元剤の蒸
気を同伴し、脱硝反応器３に導入される。排ガスの各配
管ラインにある熱交換器（図示せず）の状況によっては
固体還元剤蒸発器２に導入される排ガスの温度が高すぎ
て固体還元剤の蒸発量が多く、回収される還元剤量が大
過剰となる場合がある。このような場合には排ガス分配
バルブ１１を開き、排ガスの一部がバイパスラインＩＩ
Ａを通って直接脱硝反応器３に導入される。

脱硝反応器３では、充填された脱硝触媒の存在により排
ガス中の窒素酸化物と還元剤が反応し、脱硝が行なわれ
る。

脱硝されたガスは結晶晶析器４に導入され、脱硝反応器
３から流出したガス中の未反応還元剤が結晶粒子として
析出され、分離、回収される。ガスの冷却は、数十度低
下させることにより蒸気圧が１桁以上に低下するため、
小規模装置の場合には、結晶晶析器４の外壁外面に放冷
用の羽をつけるだけでも十分な冷却効果がある。尿素系
の還元剤を用いる場合、ガスの冷却によって液体等の煙
霧を生成することがなく、結晶を成長させることができ
る。結晶晶析器４で析出した結晶粒子は下方に蓄積され
、定期的に結晶回収バルブ１２の解放作業により手動ま
たは自動的に回収され、リサイクルライン１３により固
体還元剤貯槽６に戻され、再利用される。一方、結晶晶
析器４で未反応の還元剤が除かれたガスは煙突５から系
外に排出される。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的に実施例により説明する。

実施例１ 温度３５０°Ｃで、Ｎｏを１ｏｏｐｐｍ、０２を３％、
Ｈ２Ｏを１２％および固体還元剤としてイソシアヌル酸
を５０ｐｐｍ？ＪＵ合したガスを、第１表に示す従来の
アンモニア法に用いられている各種触媒に通し、脱硝率
を測定した。触媒は１０〜２０メソシユの粒子に破砕し
たものを２ｍｌ用いた。その結果を第１表に示す。

比較例１ 実施例１において、還元剤としてアンモニア１５０ｐｐ
ｍを用いた以外は同様にして脱硝率を測定した。その結
果を第１表に示す。

第　　１　　表 第１表によりイソシアヌル酸を還元剤として用いるとア
ンモニアの場合と同等以上の脱硝率が得られることが明
らかである。

実施例２ 実施例１において、イソシアヌル酸の濃度を５ｏｏｐｐ
ｍとし、脱硝反応器の出口配管にガラス製の小型サイク
ロンを取り付け、未反応還元剤を回収した。サイクロン
の温度を１００℃から２５０°Ｃまで変化させた場合の
還元剤の回収率を測定し、その結果を第２表に示した。

第２表 第２表からイソシアヌル酸を還元剤として用いる場合に
は、未反応還元剤の回収率を高めるには回収温度約１５
０℃〜２００℃で冷却することが好ましいことが示され
る。２００℃を超えるとガス中の飽和蒸気圧の値が高い
ため結晶が析出し難く、１５０℃に達しないと冷却が急
であるため煙霧が発生し、しかも管壁付着物はシアメリ
ドとなりイソシアヌル酸の単結晶が得難くなる。温度１
５０℃以上においては約１ｍＩＩ径の薄片状の結晶を回
収することができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、未反応の還元剤を容易に回収できるの
で、脱硝反応器入口の還元剤濃度を過剰にしても問題を
生じることがない。したがって、窒素酸化物量の変動に
あわせて還元剤濃度を連続制御する必要がなくなる。ま
た還元剤の流量制御系統装置の設置を省略できるので、
装置を簡単な装置とすることができ、より実用的となり
、また還元剤の保管が容易であるため、人家の密集した
地区でも不安なく使用することができる。さらに回収し
た物質は還元剤として再利用することができるので経済
的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における脱硝装置の系統図
である。 １・・・ガスタービン、２・・・固体還元剤蒸発器、３
・・・脱硝反応器、４・・・結晶晶析器、５・・・煙突
、６・・・固体還元剤貯槽、１１・・・排ガス分配バル
ブ、１２結晶回収パルプ、１３・・・リサイクルライン
。 代理人　弁理士　川　北　武　長 １ガスタービン ２固体還元剤蒸発器 ろ脱硝反応器 ４結晶晶析器 ５煙　　突 ６固体還元剤貯槽 １１排ガス分配バルブ １２結晶回収バルブ １３リサイクルライン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素酸化物を含有する排ガス中に窒素酸化物の還
   元剤を混入し、次いで遷移金属成分を含む触媒と接触さ
   せ、脱硝反応を行なう脱硝装置において、前記還元剤と
   して常温、常圧で固体である、窒素を元素として含む有
   機化合物を用い、前記触媒と接触後の排ガスを冷却し、
   排ガス中の未反応還元剤を結晶として析出、回収する手
   段とを設けたことを特徴とする固体還元剤を用いた脱硝
   装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記回収した還
   元剤を再度利用する手段を設けたことを特徴とする固体
   還元剤を用いた脱硝装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記有機化合物は、尿素または尿素から誘導されたウレイ
   ド、ビウレット、イソシアヌル酸およびシアメリドから
   選ばれた少なくとも１種の化合物であることを特徴とす
   る固体還元剤を用いた脱硝装置。