JPH01310723A

JPH01310723A - 脱硝処理装置

Info

Publication number: JPH01310723A
Application number: JP63139934A
Authority: JP
Inventors: Ko Watanabe; 渡辺　洸; Tomihisa Ishikawa; 石川　富久; Masato Mukai; 正人向井
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1989-12-14

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）本発明は脱硝処理装置に係り、特に燃料中に触媒の被毒
成分である重金属元素を含む排ガスの処理を行なうのに
好適な脱硝処理装置に関する。

（従来の技術）第６図は、従来技術による最も一般的な排煙脱硝装置を
組み込んだボイラプラントの主要系統図である。この装
置は、排ガス発生装置であるボイラ１と、窒素酸化物（
以下、ＮＯｘと称する）を除去する脱硝装置２と、排ガ
スの熱を回収するエアヒータ３と、排ガス中の灰を除去
する集塵装置４と、硫黄酸化物（以下、ＳＯｘと称する
）を除去する脱硫装置５と、排ガスを大気へ放出する煙
突６とからなる。このような構成において、ボイラ１か
らの排ガスは、節炭器２４を経て、還元剤としてアンモ
ニア（ＮＨ３）１５が供給されている排ガス煙道１８を
通って脱硝装Ｗ２に導かれる。

脱硝装置２には反応を促進するための触媒が内蔵されて
おり、−船釣に排ガス温度は３００〜４００°Ｃ程度で
効率よく脱硝反応が行われる。該脱硝装置２で脱硝処理
された排ガスは、エアヒーターで熱回収され、例えば電
気集塵器ＢＰ等の集塵装置４で除塵された後、脱硫装置
５を経て煙突６から大気へ放出される。前記集塵装置４
で除塵された灰は、灰排出ライン２０から系外へ搬出さ
れる。

第６Ａ図は、第６図におりる石炭中に含まれる重金属成
分の挙動を示す図である。石炭中に含まれる重金属成分
すは、火炉２５内での温度上昇に伴い、−度気化する（
Ａで表示）が、節炭器（過熱器Ｓ　／　Ｈ〜節炭器ＥＣ
０）２４での熱回収により排ガスの温度が低下するため
、灰中に吸着され（Ｂで表示）、集塵装置（ＥＰ）４で
捕集されて系外へ排出される。この場合、脱硝装置（Ｄ
　ｅ　ＮＯｘ）２では、触媒劣化に影響を与える、ガス
化された重金属成分は全く存在していない。

他方、排ガス中に含まれる灰分は、ボイラ１の火炉２５
で約１５％程度の灰分が火炉２５の炉底からクリンカ１
２として除去され、残り８４％が前記集塵装置４の灰排
出ライン２０から除去される。ところでボイラ１で燃焼
される燃料（石炭）の種類によって燃焼しにくいものも
あり、集塵装置４で集塵された灰中に多量の未燃分を含
む場合がある。例えば、ボイラ１に供給される燃料分の
約５〜１０％の量が未燃分として含まれる場合があり、
この未燃分を第６図に示すように灰排出ライン２０から
そのまま廃棄したのではボイラ１の燃焼効率が悪くなり
、ボイラ効率の低下を招き、熱収支上問題があった。な
お、この場合、灰のマスバランスは、−例では燃料供給
ライン１ｏを１００とした場合、ボイラ１の出口で８５
、ボイラの灰排出ライン１２で１５、集塵装置４の捕集
灰で８４、脱硫装置５の入口ラインで１となる。

第７図は、従来技術による灰リサイクル方式ブラントに
脱硝装置を組み込んだボイラプラン１−の系統図である
。第７図において、第６図と同一部分は同一符号を付し
、説明を省略する。図において、第６図と異なる点は、
ボイラ効率の向上のため集塵装置４にて除塵した灰を再
びボイラ１へ戻ず灰リサイクルライン１３を設けたこと
である。

このような装置でばボイラ１でリサイクルした灰を再燃
焼させるため、未燃分を少なくすることができ、燃焼効
率を高めることができる。この時の灰のマスバランスは
、−例では燃料供給ライン１０を１００とした場合、ボ
イラ１の出口で６５、集塵装置４の灰リサイクルライン
１３で６３、ボイラ１の灰排出ライン１２で９８、脱硫
装置５の入口ラインで２となる。したがって灰のマスバ
ランス上からはボイラ１の火炉にて分離除去されている
ため、脱硝装置２の部分においては第６図の場合と大差
がない。

しかし、ボイラ１で燃焼される燃料中に含まれる微量の
重金属成分の中には、ボイラ１の火炉における高温ガス
の雰囲気ではガス化しているものがあり、その後脱硝装
置２、エアヒータ３を経るうち社、低温度域で凝縮固化
し、灰中に入り、集塵装置４で灰とともに除塵されるも
のがある。したがって、灰中に前記微量重金属を含んだ
灰を再びボイラ１に供給して再度燃焼させることがら、
重金属元素は前記灰リサイクルライン１３による循環に
よって濃縮されることとなる。−例として灰をリサイク
ルしない場合（第６図の場合）、排ガス煙道１８中の排
ガスに重金属成分が３．０　ｐ　ｐｍ含まれているとす
ると、灰をリサイクルした場合（第７図の場合）、ボイ
ラ系外から供給される量と集塵装置から系外へ排出され
るバランス循環ライン中においては理論上３０倍に濃縮
されることになり、排ガス中の重金属成分が実に１００
．０ｐｐｍという高濃度まで濃縮されることになる。

第７Ａ図は、第７図における石炭中に含まれる重金属成
分の挙動を示す図である。図において集塵装置４で捕集
された灰中に含まれる重金属成分（図中■）は、火炉２
５にリサイクルされ、再びガス化されるため、ボイラ内
の重金属成分は、新たに石炭中から搬入された重金属成
分と合わせ２倍となる。該カス化された２倍量の重金属
成分（図中の＋■）は、再び灰に吸着され、リサイクル
され、さらに、これら重金属成分は火炉２５でガス化さ
れ、集塵装置４で灰に吸着される重金属成分は３倍量（
図中■＋■＋■）となる。このような状態を繰り返し、
最終的にリサイクルする灰中の重金属成分は、飽和吸着
量まで達し、吸着しえなくなった重金属成分（図中■）
がガス化したままガス中に残り、系外へ搬出されること
になる。

これらの最終的な重金属成分の状態を第７Ｂ図に示した
。第７Ｂ図において、例えば脱硝装置２でのガス温度を
３５０°Ｃとすると、該温度における重金属成分の飽和
吸着量は、第２図の各温度域における灰中への重金属の
吸着割合を示す図から６５ｍｇ／１ｋｇ灰であり、集塵
装置４のガス温度を例えば１５０度とすると、該温度に
おける重金属成分の飽和吸着量は５００ｍｇ／１ｋｇ灰
である。１００ｋｇの灰をリサイクルする場合は、脱硝
装置２でガス化してリサイクルされる重金属量は（５０
０−６５）Ｘ１００＝４３５００ｍｇとなる。すなわち
、エアヒータ３内で吸着された重金Ｍ成分の量となる。

前記微量重金属成分としては、第８図に示したボイラプ
ラントの各部のガス温度とその重金属成分の気化温度の
関係からＡｓ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ。

Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｌｌ、Ｚｎが考えられる。

第９図は、第６図に示した灰をリサイクルしないＡプラ
ントと、第７図に示した灰のリサイクルを行なうＢプラ
ントにそれぞれ設けられた脱硝装置２の脱硝性能の低下
状況を示した図である。Ａプラントの場合、初期運転開
始直後、若干の脱硝性能の低下がみられるものの、その
後は安定した脱硝性能の運転が行なわれている。一方、
Ｂプラントの場合には運転初期で大きく脱硝性能の低下
があり、その後も運転時間の経過とともに触媒活性が大
きく低下している。

Ａ、Ｂプラントの系統上の相違点は、灰リサイクルの有
無であり、前記微量重金属成分の濃縮作用による触媒の
被毒が直接の原因となっていることがわかる。

ごのような微量の重金属成分の問題に対しては第１０図
に示す如く脱硝装置２を脱硫装置５の後流に設置した、
いわゆるアフターＤｅＳＯｘ型の脱硝装置２を採用する
ことが検討されている。図において、２１はガス−ガス
ヒータ、２２はガス加熱炉、２３は燃料供給ラインであ
る。このような装置においては、脱硫装置５の出口の処
理ガス温度が通常１５０℃程度であるため、３００〜４
００°Ｃの温度で効率よく脱硝を行なうために脱硝装置
２の前流側にガス加熱炉２２等を設け、燃料供給ライン
２３から燃料を供給、燃焼させて排ガスを昇温する必要
である。したがって、ガス加熱炉２２に供給される燃料
費および熱回収装置であるガス−ガスピーク２１等の設
備費用がかさみ、コスト高になる問題があった。

また、第１１図に示すように、集塵装置４で捕集した灰
の一部を灰抜き出しライン１４を介して系外に抜き出し
、重金属成分の濃縮度を下げる方法（部分リサイクル法
）も検討されている。第１２図ば灰すザイクル率（１〜
〔抜出し灰量／捕集灰量）Ｘ１００）（χ）と重金属成
分の濃縮割合の関係を示した図であるが、この図から灰
のりサイクル率が低くなれば、重金属成分の濃縮割合も
下がり、触媒被毒は緩和されることがわかる。しかしこ
のような方法では、簡単な装置で触媒被毒を低減できる
利点はあるが、ボイラ１の熱効率の低下は避けられない
。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、熱効
率を低下させることなく、脱硝装置での触媒被毒を最少
限に抑えた脱硝処理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、排ガス中に含まれる触媒の被毒成分である
微量の重金属成分が、灰中に大部分吸着する以前の温度
域（ボイラでいえばエアヒータの前流側）で未燃分の灰
を捕集し、排ガス発生装置ヘリサイクルさせる装置を用
いることにより達成される。

すなわち、本発明の第１は、排ガス発生装置がら排出さ
れた燃焼排ガスを脱硝装置で脱硝処理し、後流のエアヒ
ータ等の排熱回収装置で熱回収した後、集塵装置で排ガ
ス中の灰を捕集し、捕集した灰を灰リサイクルラインで
排ガス発生装置に戻す脱硝処理装置において、前記排熱
回収装置の前流に前記集塵装置とは別に集塵器を設け、
排ガス中の灰を捕集し、捕集した灰を前記集塵装置から
の灰リサイクルラインに合流させるようにしたことを特
徴とする。

本発明の第２は、排ガス発生装置から排出された燃焼排
ガスを脱硝装置で脱硝処理し、後流のエアヒータ等の排
熱回収装置で熱回収した後、集塵装置で排ガス中の灰を
捕集し、捕集した灰を灰リサイクルラインで排ガス発生
装置に戻す脱硝処理装置において、前記排熱回収装置の
前流に前記集塵装置とは別に集塵器を設け、排ガス中の
灰を捕集し、捕集した灰を前記集塵装置からの灰リサイ
クルラインに合流させ、かつ前記灰リサイクルラインか
ら捕集した灰の一部を抜き出ず灰バイパスラインを設け
たことを特徴とする。

（実施例）以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。

第１図は、本発明における脱硝処理装置の系統図である
。第１図において従来技術の第７図と同一部分は同一符
号を付し、説明を省略する。図において第７図と異なる
点は、エアヒータ３の前流側に集塵器３１を設け、該集
塵器３１で捕集された灰を集塵装置４からの灰リサイク
ルライン１３に合流させたことである。このような構成
において、ボイラ１の燃焼で生じた排ガスは、脱硝装置
２で脱硝された後、集塵器３１で排ガス中の灰の大部分
が捕集され、エアヒータ３にて熱回収され、さらに該エ
アヒータ３の後流側に設けられた集塵装置４で完全に排
ガス中の灰が捕集され、脱硫装置５を経て煙突６から系
外へ排出される。

燃焼性の悪い燃料を用いた場合には、灰中に未燃分が多
量に含まれるため、熱効率向上のために前記集塵器３１
および集塵装置４で捕集された灰は、灰リサイクルライ
ン１３を介してボイラ１に送られ、再燃焼される。

第２図の各温度域における灰中への重金属の吸着割合を
示す図から明らかなように、排ガス温度の雰囲気温度が
低い程、排ガス中の灰に含まれる重金属成分の割合が多
くなる傾向にある。したがって、エアヒータ３の前流側
、すなわち比較的高い温度域で灰を捕集し、灰に含まれ
る重金属成分を少なくしてリサイクルすることにより、
脱硝装置２内の排ガスに含まれる重金属成分量を少なく
することができる。

第３図は、集塵器の灰捕集割合と脱硝装置でガス化する
重金属成分割合の関係を示した図である。

この図から集塵器３１での捕集割合が増加すると脱硝装
置２内の排ガスに含まれる重金属成分割合が小さくなる
ことがわかる。

第１Ａ図は、第１図における石炭中に含まれる重金属成
分の挙動を示す図である。図において、脱硝装置２の後
流側の集塵器３１で排ガス中の灰の半分（例えば５０ｋ
ｇ）を捕集して火炉２５にリサイクルさせるようにする
と、３５０　’ｃの脱硝装置２内の排ガス中の灰の飽和
吸着割合が６５ｍｇ／１ｋｇ灰で、１５０°Ｃの集塵装
置４内の排ガス中の灰の飽和吸着割合が５００　ｍ　ｇ
　／　ｋ　ｇ灰であるから、前記脱硝装置２でガス化し
てリサイクルされる重金属量は、（５００−６５）ｘ５
０−２１７５０ｍｇとなる。従来技術の第７図におりる
リサイクルされる重金属量は４３５００ｍｇであるから
、本発明におけるリサイクルされる重金属量は、約半分
に減じることになる。

すなわち、同一量の捕集灰をボイラ１に戻す場合に、エ
アヒータ３の前流側で灰を捕集してリサイクルすること
により、脱硝装置２でガス化する重金属成分の割合は小
さくなり、触媒の被毒が緩和され、触媒は長時間、脱硝
活性を維持することができる。

第４図は、本発明の他の実施例に係る脱硝処理装置の系
統図である。第４図において、第１図と異なる点は、集
塵装置４で捕集した灰の一部を灰リサイクルライン１３
から抜き取る灰パイパスライン３２を設けたことである
。このような構成において、排ガスの低温域（集塵装置
４）で捕集された重金属を含む灰の一部は、ボイラ１に
リサイクルされずに、灰バイパスライン３２を通って灰
排出ライン１２に導かれ、系外に排出される。したがっ
て重金属成分の割合をさらに小さくすることができる。

第４Ａ図は、石炭灰中の重金属成分の温度に対する灰に
飽和吸着される重金属成分割合を示す図、第４Ｂ図は、
第４Ａ図の特性をもつ灰を集塵器で捕集した灰捕集割合
に対する灰バイパス割合と脱硝装置内の重金属成分割合
の関係を示す図である。

これらの図から、エアヒータ前流側に設けられた集塵器
で灰を捕集してボイラにリサイクルし、さらに集塵装置
で捕集した灰の一部をバイパスラインで抜き取ることに
より、脱硝装置内の重金属成分量を例えば約１／１０〜
１１５０と大幅に減少できることがわかる。

第５Ａ図、第５Ｂ図は、本発明のさらに他の実施例に係
る脱硝処理装置の系統図である。第５Ａ図は、エアヒー
タ前流側に設ける集塵器３１の位置を脱硝装置２に直結
させた場合の実施例、第５Ｂ図は、エアヒータ前流側に
設ける集塵器３１の数を２個にした場合の実施例であり
、第５図の場合と同様の効果が得られる。

（発明の効果）本発明によれば、熱効率を低下させることな（、脱硝装
置での触媒被毒を最少限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における脱硝処理装置の系統図、第１
Ａ図は、第１図における石炭中に含まれる重金属成分の
挙動を示す図、第２図は、各温度域における灰中への重
金属成分の吸着割合を示す図、第３図は、集塵器の灰捕
集割合と脱硝装置内でガス化する重金属成分割合の関係
を示す図、第４図は、本発明の他の実施例に係る脱硝処
理装置の系統図、第４Ａ図は、石炭中の重金属成分の温
度に対する灰に飽和吸着される重金属成分割合を示す図
、第４Ｂ図は、集塵器で捕集した灰捕集割合に対する灰
バイパス割合と脱硝装置内の重金属成分割合の関係を示
す図、第５Ａ図および第５Ｂ図は、本発明のさらに他の
実施例に係る脱硝処理装置の系統図、第６図は、従来技
術による最も一般的な排煙脱硝装置を組み込んだボイラ
プラントの主要系統図、第６Ａ図は、第６図における石
炭中に含まれる重金属成分の挙動を示す図、第７図は、
従来技術による灰リサイクル方式プラントに脱硝装置を
組み込んだボイラプラントの系統図、第７Ａ図および第
７Ｂ図は、第７図における石炭中に含まれる重金属成分
の挙動を示す図、第８図は、ボイラプラントの各部にお
けるガス温度分布を示す図、第９図は、灰をリサイクル
しないＡプラントと灰をリサイクルするＢプラントにお
ける脱硝装置の脱硝率の経時変化を示す図、第１０図は
、アフターＤｅＳＯｘ方式の脱硝装置を組み込んだボイ
ラプラントの系統図、第１１図は、灰の一部を系外に抜
き出すボイラプラントの系統図、第１２図は、灰のリサ
イクル率と重金属成分の濃縮割合の関係を示す図である
。１・・・ボイラ、２・・・脱硝装置、３・・・エアヒー
タ、４・・・集塵装置、５・・・脱硫装置、６・・・煙
突、１０・・・燃料供給ライン、１２．２０・・・灰排
出ライン、１３・・・灰リサイクルライン、１４・・・
灰抜き出しライン、１５・・・ＮＨ３，１８・・・排ガ
ス煙道、２１・・・ガス−ガスヒータ、２２・・・ガス
加熱炉、２３・・・燃料供給ライン、２４・・・節炭管
、２５・・・火炉、３１・・・集塵器、３２・・・灰バ
イパスライン。代理人　弁理士　川　北　武　長（ρ中ＹＪに際（。○）班鼎ＹＩｇ’ｉｉｉ’ さＩ都田ゴトＣＤ　　　■　　寸　　の　　へ　　、　　０（−）萼
摩脚響■巧寵嘗翌軍（’／、）　＄１ｒ１ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排ガス発生装置から排出された燃焼排ガスを脱硝
装置で脱硝処理し、後流のエアヒータ等の排熱回収装置
で熱回収した後、集塵装置で排ガス中の灰を捕集し、捕
集した灰を灰リサイクルラインで排ガス発生装置に戻す
脱硝処理装置において、前記排熱回収装置の前流に前記
集塵装置とは別に集塵器を設け、排ガス中の灰を捕集し
、捕集した灰を前記集塵装置からの灰リサイクルライン
に合流させるようにしたことを特徴とする脱硝処理装置
。
（２）排ガス発生装置から排出された燃焼排ガスを脱硝
装置で脱硝処理し、後流のエアヒータ等の排熱回収装置
で熱回収した後、集塵装置で排ガス中の灰を捕集し、捕
集した灰を灰リサイクルラインで排ガス発生装置に戻す
脱硝処理装置において、前記排熱回収装置の前流に前記
集塵装置とは別に集塵器を設け、排ガス中の灰を捕集し
、捕集した灰を前記集塵装置からの灰リサイクルライン
に合流させ、かつ前記灰リサイクルラインから捕集した
灰の一部を抜き出す灰バイパスラインを設けたことを特
徴とする脱硝処理装置。