JPH01236924A - グロー放電プラズマによる排ガス処理装置 - Google Patents

グロー放電プラズマによる排ガス処理装置

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JPH01236924A
JPH01236924A JP63063410A JP6341088A JPH01236924A JP H01236924 A JPH01236924 A JP H01236924A JP 63063410 A JP63063410 A JP 63063410A JP 6341088 A JP6341088 A JP 6341088A JP H01236924 A JPH01236924 A JP H01236924A
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JP
Japan
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exhaust gas
glow discharge
internal electrode
pipe
plasma
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Pending
Application number
JP63063410A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Murata
正義 村田
Satoshi Uchida
聡 内田
Shozo Kaneko
祥三 金子
Tadashi Gengo
義 玄後
Joji Ichinari
市成 譲二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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〕 本発明は発電プラント用ボイラー、ディーゼルエンジン
、ガスタービンおよび各種燃焼炉などから排出される排
気ガス中のNOxおよび/またはSOXを効果的にかつ
大容量除去することができるグロー放電プラズマによる
排ガス処理装置に関する。
〔従来の技術〕
第6図および第7図は従来から用いられているグロー放
電プラズマによる排ガス処理装置の説明図である。この
装置により例えばディーゼルエンジンの排ガス中のNO
xを処理する場合を例にとり説明する。
第6図において、ディーゼルエンジン101の排ガスを
排気管102を介してサイクロン・コレクター103に
通し、微粒子を除去した後、サイクロン・コレクター排
気管104を経由して、プラズマ反応容り、 105に
導入する。該プラズマ反応容器105は、第7図(a)
 、 (b) K詳細を示すように、筒状のガラス反ろ
容器109の内側に内部電極110.外側に外部電極1
11を配設し、内部電極110および外部電極111に
電圧を印加する電源106により構成され、排ガスをプ
ラズマ化することによシ、排ガス中のNOxを下記の原
理により、除去する。すなわち、該内部電極110と該
外部電極1110間に、電源106を用いて電圧を印加
すると、大気圧グロー放電現象で排ガスはプラズマ化さ
れる。そして、例えばNO,は次の化学反応を起こす。
2NO,→2 N O+ O、(11 2NO+0.→N、、+20.    f2)なお、プ
ラズマは、外部電界によって加速された高エネルギー電
子がガス分子と衝突し、励起分子、励起原子、遊離基、
イオンおよび中性粒子などが混在し之電離気体であり、
上記(1)。
(2)式では数eV乃至数10 eVのエネルギーを得
たNOxが化学的に活性な種となって、複雑な反応を起
こし几結果として、NtおよびO2になると考えられる
さて、上記のように、エンジンの排ガスを大気圧グロー
放電現象を利用して、プラズマ化すると、(NO+NO
,)が50〜200 ppm程度の遺産および30ない
し60A/fS11程度の流量の範囲では、プラズマ発
生電力すなわち電源106よυ供給される電力が数W乃
至数10Wの範囲で、NOx除去率が80乃至90チを
達成できる。
したがって、ボイラー、ガスタービンおよびディーゼル
エンジンなど各種燃焼を伴う装置の排ガス公害対策装置
として活用されつつある。
〔発明が解決しようとする線色〕
しかしながら、従来の装置では、次のような欠点があり
、実用化が非常に国都であるという問題点かあつ友。
(11排ガス流1を30〜60A/1L11程度よりも
それ以上に増加させると、グロー放電プラズマが発生し
なくなり、NOx除去ができなくなる。
(2)  ま&、!極の大きさを排ガス流れ方向へ長く
すると、NO!除去効果が著しく低下する。
(3)  上記(11、+21の理由により、数100
〜数100,000−01mクラスの大容量排ガス処理
装置としての利用ができないので、産業上の価値が低い
本発明はか\る現状に鑑みなされたもので、排ガス中の
NOx1度が50〜200 ppm程度、5OXIX%
度が100 ppm程度の排ガスを1000t3/1′
l118度の大流看で処理してもNOxおよび/または
SOxの除去率が大きい大容量向けに適用できるグロー
放電プラズマによる排ガス処理装置を提供することを目
的としたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はグロー放電プラズマを用いて排ガス中の窒素酸
化物および/または硫黄識化物を無害化する排ガス処理
装置において、両端が閉じられ側磯に開口部を有する誘
電体からなる筒状の反応容器と、前記反応容器内に同軸
に貫設さn周壁に複数個の穴を有する筒状内部電極と、
前記反応容器の外周を囲繞するように付設された外部電
極と、前記内部1!極に電気絶縁管を介して連結された
排ガス入口管と、前記徘ガス入口管に連結されたアンモ
ニア供給手段と、前記外部電極を貫通し前記反応容器の
開口部に連通する排ガス出口管と、前記内部電極および
外部電極にグロー放重用の電圧を印加する手段と?備え
たことを特徴とするグロー放電プラズマによる排ガス処
理装置を提案するものである。
〔作用〕
このような構成の装置において化学反応を促進させるバ
ッファガス(緩衝ガス)として、排ガス中にアンモニア
をg食潰だけ混入させた後、反応容器において次の反応
奮起こさせる。
NH,→NH,+H 2NO,→ 2NO+O。
NH,+  No  −’  N、+H,02N H,
+ S O,→ S+N、+2H,0マ之プラズマの発
生を安定化させる手段として、反応容器に貫設された内
部電極の周壁く穴をあけてグロー放電を安定化させる。
このように上記内部電極の穴からNOxおよび/または
SOxとNH,を含んだガスを吐出させながら、内部電
極と外部電極との間に電圧を印加し、(N Ox + 
NH* )ガスおよび/または(S Ox +N H=
 )ガスのプラズマを発生させる。
本発明の装置によれば化学反応を促進させるバッファガ
スとしてのアンモニアの存在と、内部電極に開口した穴
の存在によるプラズマの安定化により、排ガス流it増
大してもNOxおよび/またけSOxの除去率は低下せ
ず処理容ぢ゛を増大させることができる。
〔実施例〕
本発明に係る1実施例の装置71全第1図乃至第3図に
より説明する。
第1図において1は汎用の燃焼炉で排気ガス公害対策を
講じる念めの対象物である。2は、上記汎用の燃焼炉1
の排ガスを除しん器(サイクロン・コレクター等)3に
移送する排気管、前記除しん器3では、排気ガスに含ま
れている粒子類を除去する。4Fi上記除しん器3の排
ガスをプラズマ反応器5に移送する排気管、6は上記プ
ラズマ反応器5の電極にプラズマ発生電力を印加する電
源、7a、7bt′iプラズマ反応器5に連結され念排
ガス出力管、また、16はアンモニアを数13/f11
乃至数10A/1mの範囲の任意の設定値で、排出W4
に連結されたアンモニア供給管17を介して、排ガス入
口Iα18に供給するアンモニア供給装置である。
第2図および第3図によりプラズマ反応器5について詳
細に説明する。なお、第3図は第2図のm−■線に沿う
断面図である。
すなわち、両端が閉じられ側壁に開口部を有する筒状の
反応容器9内には筒状の内部電極10が貫設され、かつ
同内部電極10の周壁には複数個の穴12が穿孔されて
bる。
また、上記反応容器9の外周には、外部電極11が反応
容器9を囲繞して設けられ、さらに上記外部電極11を
虞通し上記反応容器9の側壁に開口した開口部に排ガス
出力管’ia、7bが連結されている。
上記反応容器9は、ガラスで形成されている。
本実施例ではガラス裂反応容器の例を示し比が、これに
限定されるものではなく、セラミックス等の誘電体であ
れば圧電のものが使用できる。
18は排ガス入口管で電気絶縁物管13を介して上記内
部電極10に連結されている。
このような構成のプラズマ反応器5において排気管4に
アンモニアがアンモニア供給管17から供給され・燃焼
炉1の排ガスおよびアンモニアガスは、電気絶縁物管1
3を介して内部電極10の穴12を通って、反応容器9
内に導入され、電源6から各電極に電圧が印加され前記
の反応により無害化され処理後の排ガスは排ガス出口管
7m 、7bから外部に排出される。
さて、第1図において燃焼炉1で発生したNO!および
SOxを含む排ガスを、排気管2を介して除じん器3に
移送し、除しん器3で排ガス中の粒子類を除去し、この
排ガスを排気管4゜プラズマ反応器5の排ガス入口管1
8および電気絶縁物管13を介して、内部電極10内に
導入する。排ガスは内部電極10に開口し之穴12を介
し、反応容器9を通って、排ガス出口管7h、7bから
外部へ排出される。一方、アンモニアはアンモニア供給
装置116からアンモニア供給管17および排ガス入口
管18を介して、数1/膓乃至数10−e/lの流量で
内部電%10の穴12を経由して反応容器9に導入され
る。
他方、プラズマ発生用の電源6から、内部電極10およ
び外部電極11に電力を供給すると、内部電極10およ
び外部電極110間に存在するアンモニア入り排ガスの
プラズマが発生する。
このプラズマは、グロー放電プラズマであり、アンモニ
ア、NOxおよびSOxなどのガス分子を励起および解
離させ、化学的に活性な状態とする。それによって、以
下に述べる化学反応がひき起こされる。
NH,子電子エネルギー約6.4 eV 4 N H,
+ H−(3)2NO1十電子エネルギー約9.5 e
V→2 N O+Ot・f4)NH,+NO−+N、 
+ H,O・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(5)2NH*+SO1→S十幽+2 H,O
・・・・・・・・・・・・・・・(6)上記(3)〜(
6)の式は、プラズマ反応器、5に導入された燃焼炉1
の排ガスのNO,NotおよびSO9がN、、Sおよび
H,Oになることを意味してbる。
本実施例の装置て得たN0x(50〜200ppmおよ
びS Ox (約10100pI)の除去状況を第4図
および第5図に示す。
第4図はNOx除去率と排ガス流量との関係を示すグラ
フである。
第4図から明らかなように従来の装置では処理可能な排
ガス流量は100.8/1?+1橿度でおるが、本実施
例の装置の場合は100OA/1171の排ガス流量で
もNOxの除去率は低下せず処理可能である。
ま九、第5図はSOX除去率と排ガス流量との関係を示
すグラフである。
第5図から明らかなように、排ガス流量が100−6/
’71程度までは処理可能であるが、本実施例の装置の
場合1oooi/=の排ガス流量でもSOxの除去率は
低下せず処理可能である。このように本実施例の装置に
よれば、従来の約10倍もの処理容量が得られる。なお
、本実施例ではNOxおよびSOxを含む排ガスの処理
の例を示し念が、NOxのみあるい#1SOxのみを含
む排ガスの処理にも適用可能である。
〔発明の効果〕
本発明の装置によれば、従来装置では不可能であつ九懲
焼炉で発生する約50ないし200ppmのNOXおよ
び/または約100 ppmのSOxを含む排ガスを流
[100ないし1.000A/m程度まで処理すること
ができる。本発明の装置を多数並列に設置すれば容量は
さらに大@に増加できるので、大容量排ガスNOxおよ
び/またはSOX除去装置としての産業上の価値l著し
く高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例の装[を用いた排ガス処理装
置の工程図、第2図は本発明の1実施例の装置の説明図
、第3図は第2図に示した実施例の装置の断面図、第4
図は排ガス流量とNOx除去率との関係を表わすグラフ
、第5図は排ガス流量とSOx除去率との関係を表わす
グラフ、第6図は従来の装置を用いた排ガス処理装置の
工程図、第7図は従来のグロー放電プラズマによる排ガ
ス処理装置の説明図である。 1・−・@焼炉、2・・・排気管、3・・・除じん器、
4・・・排気管、5・・・プラズマ反応器、6・・・電
源、7a、7b・・・排ガス出口管、9−・・反応容器
、lO・・・内部電極、11・・・外部電極、12・・
・穴、13・・・電気絶縁管、16・・・アンモニア供
給装置、17・・・アンモニア供給管、18・・・排ガ
ス入口管。 代理人 弁理士 坂 間  暁  外2名第3に 第4閃 カドカス膚鰻1()/−−バ2) 躬5呂 02θθ   φz60θ   シθ  lχθRIi
j)’XIL−’7  (!/−cm)Aq回 (紗 71υ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. グロー放電プラズマを用いて排ガス中の窒素酸化物およ
    び/または硫黄酸化物を無害化する排ガス処理装置にお
    いて、両端が閉じられ側壁に開口部を有する誘電体から
    なる筒状の反応容器と、前記反応容器内に同軸に貫設さ
    れ周壁に複数個の穴を有する筒状の内部電極と、前記反
    応容器の外周を囲繞するように付設された外部電極と、
    前記内部電極に電気絶縁管を介して連結された排ガス入
    口管と、前記排ガス入口管に連結されたアンモニア供給
    手段と、前記外部電極を貫通し前記反応容器の開口部に
    連通する排ガス出口管と、前記内部電極および外部電極
    にグロー放電用の電圧を印加する手段とを備えたことを
    特徴とするグロー放電プラズマによる排ガス処理装置。
JP63063410A 1988-03-18 1988-03-18 グロー放電プラズマによる排ガス処理装置 Pending JPH01236924A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170958A (zh) * 2009-11-16 2011-08-31 浙江大学 用于电晕放电烟气治理的自由基喷射电离装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170958A (zh) * 2009-11-16 2011-08-31 浙江大学 用于电晕放电烟气治理的自由基喷射电离装置

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