JPH0148809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は脱硝方法及び脱硝装置に関し、特に
NOx低減を目的とするボイラプラントに用いる
のに適したものである。

（従来の技術） 近年公害規制はますます厳しくなり、窒素酸化
物（NOx）低減のため脱硝装置を設置したポイ
ラが急速に増加している。この傾向は事業用大型
ボイラから産業用中・小形ボイラまでの範囲に及
んでいる。

脱硝装置ではアンモニア（NH₃）を還元剤と
して注入し、次のような反応によつて排ガス中の
窒素酸化物（NOx）を触媒を用いてN₂とH₂Oに
分解する。

4NO＋4NH₃＋O₂CATA ――→ 4N₂＋6H₂O 2NO₂＋4NH₃＋O₂CATA ――→ 3N₂＋6H₂O この場合、触媒活性上排ガス温度域は250〜400
℃に制御されることが望ましい。

通常のボイラでは、節炭器と空気予熱器の間が
この温度域にあり、排熱回収ボイラでは蒸発器と
節炭器の間にこの温度域がある。

第５図に従来の排熱回収ボイラの系統図を示
す。

１１は過熱器、１２はアンモニア注入ノズル、
１３は高圧蒸発器、１４は脱硝反応装置、１５は
高圧二次節炭器、１６は低圧蒸発器、１７は高圧
一次節炭器、１８は脱気器蒸発器、１９は給水予
熱器である。

ガスタービンから出て来た排ガスは、過熱器１
１で熱交換した後、高圧蒸発器１２の入口に導か
れここで、アンモニア注入ノズル１２から注入さ
れたアンモニアと混合され高圧蒸発器１３を通過
する間に更に均一混合された後、脱硝反応装置１
４に入る。

ここで上記反応式でNOxがN₂とH₂Oに分解さ
れる。排ガスは更に高圧二次節炭器１５以降の熱
交換器へ導かれ、給水予熱器１９を出た後、煙突
から排出される。

このシステムに於いて、高圧蒸発器１３の上流
に注入されたアンモニアが高圧蒸発器１３の伝熱
面を通過する時、高圧蒸発器１３の表面酸化物
（Fe₂O₃、Fe₃O₄）の触媒作用により、脱硝反応を
起こすことが確認された。

その結果を第６図に示す。

第６図に於いて脱硝率17〜23％が得られる事が
確認されたが、脱硝率が低い事及び、ボイラの伝
熱面は排ガス中ダストの付着により経時的に伝熱
面表面酸化物の触媒活性度が低下する欠点があ
る。

又、ボイラは、その出力が低下すれば入口のガ
ス温度が下がるために最適な脱硝反応ガス温度が
得られにくい等の欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は従来の脱硝方法及び脱硝装置の欠点を
解消し、 (1) 脱硝反応装置の前段に設置された熱交換器を
改良して脱硝の補助手段となし、脱硝反応装置
の負担を軽減し、より小型化を可能とする。

(2) 多段の熱交換器の中で脱硝反応に適切なガス
温度となる適当段の熱交換器にアンモニアを噴
射することにより、高温雰囲気におけるアンモ
ニアの分解を防止するとともに、被処理ガスの
性状の変動に応じた運転を可能とする。

(3) 熱交換器のガス接触面積の拡大と材質の選択
により熱交換器における脱硝効率を高める。

(4) スーツブロワと水噴射ノズルより清浄化媒体
を噴射することにより熱交換器の伝熱表面の清
浄と新しい金属酸化物被覆の形成を促し触媒活
性の回復を可能とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 (1) 被処理ガスを熱交換器を介して脱硝反応装置
に導入してガス中の窒素酸化物を除去する脱硝
方法において、熱交換器を多段となし、熱交換
器の伝熱表面における脱硝反応に適切なガス温
度となる適当段の熱交換器の前面においてアン
モニアを噴射し、ガス中の窒素酸化物を窒素ガ
スに還元するとともに、熱交換器表面の触媒活
性度が低下したときに装置の運転中又は停止中
に、熱交換器伝熱表面に清浄化媒体をスーツブ
ロワ及び水噴射ノズルより噴射して伝熱表面に
付着したダストを除き清浄化すると同時に新し
い金属酸化物皮膜を形成して触媒活性の回復を
図ることを特徴とする脱硝方法。

(2) 水噴射ノズルより噴射する清浄化媒体とし
て、伝熱表面の清浄促進と適切な金属酸化物皮
膜の形成を助長するようにPHを制御した清浄水
を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の脱硝方法。

(3) 脱硝反応装置の前段に設置された多段の熱交
換器と：それぞれの熱交換器に対峙し、処理ガ
スの流れに沿つた噴射を可能とする多段噴射ノ
ズル及び多段スーツブロワと：各段の噴射ノズ
ルに各別にアンモニアと清浄水を適宜供給する
ための配管系とを設けたことを特徴とする脱硝
装置。

(4) 前記熱交換器のチユーブにフインを付すとと
もに、フイン及びチユーブをその酸化物が脱硝
触媒としての活性を有する材料で構成すること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の脱硝
装置。

にある。

（実施例） 第１図に本発明の一実施態様の構成図を示す。
図中１は水噴射用配管、２はアンモニア注入配
管、３と６はアンモニア注入（水噴射）ノズル４
と７はスーツブロワ、５と８は熱交換器、９は脱
硝反応装置である。

なお、脱硝装置９の下流側には第５図に示すよ
うな装置が設置されている。ガスタービン出口か
ら導かれた排ガスは、ボイラ出力が低い負荷（ガ
ス温度が低い負荷）では前段のアンモニア注入ノ
ズル３からアンモニアが注入され排ガスと混合
し、充分に金属酸化物皮膜の形成された熱交換器
（５と８）を通過する時にNOxの一部がN₂と
H₂Oに分解される。分解されなかつたNOxは脱
硝反応装置９によつて充分にN₂とH₂Oに分解さ
れた後、煙突から排出される。

ボイラ出力が高い負荷（脱硝反応を起こすのに
充分なガス温度が確保される負荷）では、第３図
に示す通りガス温度が450℃以上ではNH₃が分解
し、一部NOxになる為見掛け上脱硝性能が低下
するため、脱硝に適切な温度の熱交換器８を通過
し、最も高効率の脱硝反応を行わせる。第４図に
はボイラの出力とガス温度の関係を示す。分解さ
れなかつたNOxは脱硝装置９によつて充分にN₂
とH₂Oに分解された後、煙突から排出される。

このようにアンモニア注入ノズルを多段設置す
ることによりボイラの出力に応じ、アンモニア注
入位置を変えることにより、全ての負荷を通じ高
い脱硝性能が得られる。

熱交換器には、第２図ａに示すようにチユーブ
の中心線に沿つてフインを取付けたもの、ｂ及び
ｃに示すように中心線に直角にフインを取付けた
ものなど種々のフインが取付けられており、ガス
との接触面積を充分に大きくしてあり触媒として
の性能向上を図るとともにチユーブ、フインの双
方に材質的にもその酸化物が触媒としての活性を
有する成分を含む材質（例えば鉄、アルミニウ
ム、チタン、クローム、ニツケル、タングステン
合金等）を使用し、脱硝触媒としての性能向上を
図る。

排ガス中に含まれるダストは、熱交換器のガス
接触面に付着し、触媒作用をもつ熱交換器伝熱表
面の金属酸化物表面を経時的に被覆するので、運
転中はスーツブロワにより、ダストを除去する事
により、常に活性化した酸化金属表面を確保する
とともに、ボイラ停止中にはアンモニア注入配管
に接続されている水噴射配管により熱交換器の伝
熱表面を清掃することにより、常に新しい金属酸
化物皮膜を形成させる。

なお、清掃の促進及び適切な酸化皮膜の形成を
助長するために噴射水中に酸液を混ぜて、酸性水
で洗浄する。更に酸液量を調整し、一定のPHとな
るようにコントロールする。

（発明の効果） 本発明の利点とするところは次の通りである。

(1) アンモニア注入ノズルの下流側、脱硝反応装
置の前段に設置された熱交換器を脱硝反応の一
手段（又は補助手段）として利用できることが
確認できたことから、脱硝装置をより小形化す
ることが可能となつた。

(2) 熱交換器伝熱表面の触媒活性度をスーツブロ
ワ、水噴射水洗、を実施し、かつ熱交換器のチ
ユーブ、フイン材質及びアンモニア注入位置の
最適な選定を行うことにより脱硝性能を上げる
ことが可能となり永続性のある触媒として利用
できる。

(3) アンモニア注入ノズルを多段、多孔式ノズル
とした事から、ボイラの低負荷から高負荷まで
高性能の脱硝率が得られるようになつた。

(4) スーツブロワ及びアンモニア注入ノズルと兼
用の水噴射ノズルを設けた事により運転中、停
止中に熱交換器表面の付着ダストを常に除去で
きるようになつたため、触媒としての酸化金属
表面を常に活性化した状態に保持できるように
なつた。

(5) 水噴射用の水のPHをコントロールすることに
より、清掃の促進を図ると共に適正な酸化皮膜
の形成を助長することにより触媒性能の向上が
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様の構成図、第２図
ａ，ｂ，ｃは本発明に使用する熱交換器の各種フ
インの具体例を示した図、第３図はガス温度とア
ンモニアの分解率との関係を示す図、第４図はボ
イラの出力とガス温度との関係を示す図、第５図
は従来の排熱回収ボイラの系統図を示す。第６図
は従来の高圧蒸発器におけるNH₃／NOxモル比
と硝率との関係を示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理ガスを熱交換器を介して脱硝反応装置
   に導入してガス中の窒素酸化物を除去する脱硝方
   法において、熱交換器を多段となし、熱交換器の
   伝熱表面における脱硝反応に適切なガス温度とな
   る適当段の熱交換器の前面においてアンモニアを
   噴射し、ガス中の窒素酸化物を窒素ガスに還元す
   るとともに、熱交換器表面の触媒活性度が低下し
   たときに装置の運転中又は停止中に、熱交換器伝
   熱表面に清浄化媒体をスーツブロワ及び水噴射ノ
   ズルより噴射して伝熱表面に付着したダストを除
   き清浄化すると同時に新しい金属酸化物皮膜を形
   成して触媒活性の回復を図ることを特徴とする脱
   硝方法。 ２ 水噴射ノズルより噴射する清浄化媒体とし
   て、伝熱表面の清浄促進と適切な金属酸化物皮膜
   の形成を助長するようにPHを制御した清浄水を用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の脱硝方法。 ３ 脱硝反応装置の前段に設置された多段の熱交
   換器と：それぞれの熱交換器に対峙し、処理ガス
   の流れに沿つた噴射を可能とする多段噴射ノズル
   及び多段スーツブロワと：各段の噴射ノズルに各
   別にアンモニアと清浄水を適宜供給するための配
   管系とを設けたことを特徴とする脱硝装置。 ４ 前記熱交換器のチユーブにフインを付すとと
   もに、フイン及びチユーブをその酸化物が脱硝触
   媒としての活性を有する材料で構成することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の脱硝装置。