JPH02218418A

JPH02218418A - 排ガス処理装置

Info

Publication number: JPH02218418A
Application number: JP1037865A
Authority: JP
Inventors: Naomi Araya; 荒谷　尚美; Meiji Ito; 明治伊東; Takeshi Ebina; 毅蝦名; Masahiro Nitta; 昌弘新田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1990-08-31
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2698993B2

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〕本発明は排ガス処理装置に係り、特に有害で危険な液化
アンモニアガスに換えてアンモニア水等の取り扱いが安
全な液体状の脱硝用還元剤を用いる排ガス処理装置に関
する。

〔従来の技術〕

発電所、焼却炉、各種化学工場、自動車などから排出さ
れるＮｏおは、光化学スモッグの原因物質とされるため
、その効果的な処理手段が望まれている。従来から多く
提案されている排煙脱硝方法のうち、ＮＨ，を還元剤と
するＮ０１１の接触還元法は排煙中に０８が１容量％以
上含まれていてもＮＨ，は選択的にＮＯ，と反応するの
で、還元剤が少なくてすむという点で有利な方法とされ
ている。

この方法には、現在ＮＨ，ガスを用いるのが主流である
が、ＮＨ，ガスは高圧で供給されるため、万が−、配管
がリークしてガスが漏れると、かなりの勢いで管外に流
出し、あたり一面に拡散してゆ＜、ＮＨ，は大気汚染物
質であるため、取扱いには充分な注意を要する。

リーク対策として、配管を二重にしている他、比較的広
い敷地を有する大型の発電所、焼却炉及び各種化学工場
の場合では更に、リークした後大気中に放出されたＮＨ
，ガスを、スプリングクーラーを用いて水に吸収させる
処置がとられている。

しかし町中の人家の密集している地域においてビル等に
設置される冷暖房設備等用の脱硝装置の場合、上記した
ようなスプリングクーラーを使用することはできない、
このため万が一リークしてガスが吹出した時、吹出した
ガスが町中に拡散するため、大きな社会問題となる。特
に最近は、コジェネレーションシステムの普及により、
ビルの冷暖房にディーゼルが使用されることが多くなっ
た。

そこで、このような人家の密集した場所で使用する小型
の冷暖房設備等から排出される排ガスの脱硝用に、還元
剤として従来のＮ　Ｈｓガスよりも安全性の高い還元剤
を用いる脱硝方法を開発する必要が生じてきた。

そこで最近ではその一つとしてＮＨ３水を用いる方法が
用いられ始めている。

ＮＨ，水を用いることには、以下の様な利点がある。す
なわち、■Ｎ　Ｈｓ水はＮ　Ｈ３ガスと異なり、大気圧
で保管されているため、万が一リークした場合でもＮＨ
Ｉガスよりも噴出量が少なく、かつ大気中に拡散しない
、この場合、Ｎ　Ｈｘ水から蒸発したＮＨ，が多少大気
中に拡散するが、ＮＨ，ガスに比べると被害は少ない、
■Ｎ　Ｈｓガスであれば、その保管には金属容器、配管
にはステンレスの二重管が必要であるが、Ｎ　Ｈｓ水溶
液の保管容器にはポリタンク、配管には塩化ビニルのよ
うなもので充分である。

また、脱硝用還元剤としてＮＨ，水の他にも尿素水溶液
が用いられることは公知である。特に尿素水溶液はＮ　
Ｈａガスが数ｐｐｍｆＩａ度でも臭気を有するのに比べ
て無臭であるため、人家の密集した地域で用いるのによ
り適している。

上記したような液状の還元剤を用いた場合の脱硝装置に
は、従来のＮ　Ｈｓガス供給装置と同じ様な装置を用い
られる。すなわち、排ガス煙道内に注入管が設置され、
流量コントロールバルブによって注入量が調節された還
元剤が注入管を通り先端からガス流中に噴霧されて蒸発
し排ガス中のＮＯｘと反応し、脱硝が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、実際にこのような装置を用いて脱硝を行った場
合、以下に示すような問題が発生した。

すなわち■還元剤注入停止操作を行っても未反応な還元
剤が流出する。■尿素水溶液を用いた場合、注入管内に
徐々にスケールを生じついには管が閉塞する等の問題が
ある。

このように還元剤注入停止操作後に還元剤が流出すると
、未反応の還元剤が大気中に放出されるために大気汚染
となる。又、注入管内に生じたスケールで管が閉塞され
ることにより還元剤の供給がストップし、ついには装置
の稼働を停止しなければならない事態が発生する０以上
の様な問題を解決するために、従来は、注入器の廻りに
覆板部材を設けて排ガスからの熱を遮断する方法が特開
昭５３−６３２６６号公報に提案されている。しかし、
この方法では、時間が経つに従い排ガスからの伝熱で次
第に覆板部材が加熱され、ついには注入器が高温になる
ため、結局は次第にスケールが生じることになる。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、装
置起動・停止時に迅速に還元剤水溶液を供給でき、還元
剤水溶液が尿素水溶液の場合、注入管内にスケールを生
じないように還元剤を供給することができる排ガス処理
装置を提供することにある。

（！Ｉａを解決するための手段〕上記した目的は、装置の停止時に液体状還元剤の注入管
内の還元剤を後退させ、装置の稼働開始時に液体状の還
元剤の注入管先端部に還元剤を満たす手段を設けること
によって達成される。

〔作用〕

装置の起動・停止時に高温の排ガス煙道内に配置される
注入管内の液体状還元剤を後退させると、起動・停止時
に排ガスの伝熱によってＮＨ，水又は尿素水溶液等の液
体状還元剤が蒸発することがなく、未反応の還元剤が排
ガスと共に大気中に放出されて大気汚染を生ずる事態が
解消される。

また、尿素水溶液の還元剤の場合、排ガス煙道からの伝
熱によって熱分解してＮ　Ｈ３を生じ、かつシアヌル酸
等の溶融物によるスケールの発生が防止される。

装置の稼働開始時に注入管先端部に還元剤を満たす手段
によって、装置起動時に注入管内で吸引され後退した還
元剤が満たされ、排ガスに対する還元剤の迅速な供給が
可能となり、脱硝処理されないガスが放出される事態が
解消される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の排ガス処理装置の一実施例を示す系統
図であり、本発明をＮＨ，水を還元剤とする排ガス脱硝
プロセスに適用した例を示している。

第１図において、ディーゼルエンジン１からの排ガスは
、ディーゼル排ガス煙道３１、脱硝反応器２を経て、熱
交換器３、消音器４を設置された脱硝反応器出口煙道３
２から排出されるようになっている。ＮＨ，水タンク８
は、Ｎ　Ｈｓ水吸引管５１、ポンプ９、ＮＨ，水排出管
５２を介してＮＨ１水噴射器１０に接続されている。

脱硝反応器出口煙道３２には、排ガスサンプリング端５
が設置され、排ガスサンプリング管２１を介して窒素酸
化物濃度分析計６に接続されており、窒素酸化物濃度分
析計６は窒素酸化物濃度信号線２２によりＮＨ１水流量
演算器７に接続されている。ＮＨ３水流量演算器７には
ディーゼルエンジンｌの負荷信号がエンジン負荷信号線
２３を介して入力されるようになっており、またＮＨ。

水流量演算器７は、流量制御信号線２４を介してポンプ
９に接続されている。

上記した装置構成は、脱硝還元剤としてＮＨ。

ガスを使用する従来の脱硝装置と実質的に同一である。

本実施例においては、ＮＨｓ水排出管５２に付設される
と共にＮＨ，水噴射器ｌＯにつながるＮＨ５水排水管水
管積をＮＨ，水供給開始時及び停止時に変化させるため
の配管容積変換器１１が設けられ、ＮＨ，水流量演算器
７と起動・停止信号線２５を介して接続されている。

次に上記した構成からなる排ガス処理装置の作用につい
て第１図及びタイムシートを示す第２図を基に説明する
。

ＮＨ，水はＮＨ，水タンク８に貯蔵されており、ポンプ
９によってＮＨ３水噴射器１０へ送られ、ディーゼル排
ガス煙道３１内に噴射されてディーゼルエンジンｌで発
生した排ガスと混合し、下流の脱硝反応器２で排ガス中
の窒素酸化物と反応し脱硝される。その後、熱交換器３
で熱回収され、消音器４で騒音を除去し大気へ放出され
る。脱硝反応器出口煙道３２の排ガス中窒素酸化物濃度
を窒素酸化物濃度分析計６で検出し、排ガスと発生源で
あるディーゼルエンジンｌの運転データと共にＮＨ，水
流量演算器７で必要なＮＨ，水流量を得てＮＨ，水流量
が制御される。

ＮＨ，水供給・停止時にはＮ　Ｈ３水流量演算器７から
の信号によって配管容積変換器１１のピストンが引かれ
、ＮＨ，水排出管５２内のＮＨ，水を一次的に吸引し、
高温であるディーゼル排ガス煙道３１内のＮＨ，水噴射
器１０及び配管内のＮＨ１水を、常温でＮＨ，水の蒸発
しない領域まで吸引する。これにより、停止時に排ガス
煙道３１からの伝熱により加熱蒸発する還元剤をなくせ
るため、停止を迅速にできる。因みに１００　ＫＷコー
ジェネ向はディーゼルで本実施例による吸引がない場合
、排管内に残った３０ｗｔ％ＮＨ，水３〜１０・ｄが装
置停止後煙道に蒸発して流出し、１〜４１相当のＮＨ，
が大気に放出される。この量は、数ｐｐｍ濃度で臭気を
有するＮＨ，水にとって無視できない量である。

ＮＨ，水供給開始時にはＮＨ，水流量演算器７からの信
号によって配管容積変換器１１のピストンが押され、Ｎ
　Ｈｓ水排出管５２内のＮＨ，水が元のＮＨ，水噴射器
１０まで供給され、以後は順次ポンプ９から供給される
ＮＨ，水が、ディーゼル排ガス煙道３１に噴射される。

還元剤の供給開始時に本実施例による配管容積変換１１
がない場合には、停止時に蒸発し空洞となった配管及び
Ｎ　Ｈｓ水噴射器１０をＮＨ，水で満たすまで、Ｎ　Ｈ
ｓ水はディーゼル排ガス煙道３１に供給されず、その期
間脱硝処理はなされないことになる。因みに３０ｗｔ％
Ｎ　Ｈｓ水１〜５ｄのＮＨ，は７ｍ２／ｍｌｎ中１．０
００　ｐ　ｐ　ｍ濃度の窒素酸化物を処理する量に相当
し、本実施例による工夫がない場合には起動より１０〜
４０秒間は排ガスが未処理のままで放出される。

以上説明したように、本実施例により起動停止時におけ
る還元剤水溶液供給の迅速な応答が可能となる。

第３図は本発明の排ガス処理装置の他の実施例を示す系
統図であり、本発明を尿素水溶液を還元剤とする排ガス
脱硝プロセスに適用した例を示している。

第３図において、第１図におけるＮＨ，水の代わりに尿
素水溶液と置き換える以外は、同一部材乃至は同一機能
を有する構成部は同一符号に示している。したがって、
第３図において第１図に示す実施例と異なる点は、尿素
水溶液噴射器１０と配管容積変換器１１との間の尿素水
溶液排出管５２の途中に水タンク１３と水供給管５３を
介して接続された水供給器１２を設け、尿素水溶液流量
演算器７と水供給・停止信号線２６により接続している
ことである。

次に第３図及び配管容積変換器１１の吸引・排出動作と
、排ガス、尿素水溶液及び洗浄水との関係をタイムシー
トで示す第４図を基に本実施例の作用を説明する。

尿素水溶液は尿素水溶液タフ８からポンプ９によって尿
素水溶液噴射器ｌＯへ送られ、ディーゼル排ガス煙道内
に噴射されてディーゼルエンジンｌで発生した排ガスと
混合し、下流の脱硝反応器２で排ガス中の窒素酸化物と
反応し脱硝される。

尿素水溶液流量は実施例１と同様に制御されている。尿
素水溶液排出管５２に設けられた配管容積変換器１１に
よって尿素水溶液排出管５２内の尿素水溶液を一次的に
吸引し尿素水溶液噴射器１０及び配管内の尿素水溶液を
、常温で尿素水溶液の蒸発しない領域まで吸引する。更
に、配管容積変換器１１によって還元剤水溶液が吸引さ
れた後、直ちに水供給器１２から尿素水溶液排出管５２
に任意量の水を送り、尿素水溶液噴射器１０及び配管内
を洗浄する０本実施例による水洗浄の操作がなく吸引操
作だけの場合、吸引した際に噴射器１０及び配管内表面
に若干の尿素水溶液が残ることにより掻く薄いスケール
を生じ、これが稼働停止を繰返す毎に厚くなり、ついに
は間を閉塞することになる。因みに１００ＫＷコージエ
ネ向はディーゼルで本実施例による吸引及び水洗浄がな
い場合、配管内に残った３０ｗｔ％尿素水溶液３〜ｌＯ
ｄが装置停止後に熱分解しＮＨ，を生じて流出″し、０
．４〜１１相当のＮＨ，が大気に放出される。

また、高温であるディーゼル排ガス煙道３１内の尿素水
溶液噴射器ｌＯ及び配管内には０．４〜１．５ｇのシア
ヌル酸等溶融物を生じる。この部分の配管が管径３〜６
−であれば５〜６回の停止操作で管が閉塞してしまう、
また、本実施例による吸引のみで水洗浄がない場合、配
管内に３０ｗｔ％尿素水溶液０．１−１．５ｍが装置停
止後に残り、０．０２〜０．１ｇのシアヌル酸が管内壁
に生じる。これが稼働停止を繰返す毎に厚くなり管を閉
塞する。

又、尿素水溶液供給開始時には尿素水溶液流量演算器７
からの信号によって配管容積変換器１１のピストンが押
され、尿素水溶液排出管５２内の尿素水溶液が元の尿素
水溶液噴射器ｌＯまで供給され、以後は順次ポンプ９か
ら供給される尿素水溶液が、ディーゼル排ガス煙道３１
に噴射される。

供給開始時には前記実施例と同様の効果を有する。

以上説明したように、起動停止時における還元剤水溶液
供給の迅速な応答及びスケールの付着防止が可能となる
。

〔発明の効果〕

以上のように零発朋によれば、装置の起動停止時におけ
る液体状還元剤の供給を迅速に行うことができ、未処理
排ガスの放出が防止されると共に未反応還元剤が放出さ
れないので大気汚染を解消でき、更に還元剤注入管先端
部におけるスケールの発生が防止され、安全な運転が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排ガス処理装置の一実施例を示す系統
図、第２図は第１図の装置におけるタイムシートを示す
図、第３図は本発明の排ガス処理装置の他の実施例を示
す系統図、第４図は第３図の装置におけるタイムシート
を示す図である。ｌ・・・・・・ディーゼルエンジン、２・・・・・・脱
硝反応器、３・・・・・・熱交換器、４・・・・・・消
音器、６・・・・・・窒素酸化物濃度分析計、７・・・
・・・ＮＨ，水（尿素水溶液）流量演算器、８・・・・
・・ＮＨ，水（尿素水溶液）タンク、９・・・・・・ポ
ンプ、１０・・・・・・Ｎ　Ｈｓ水（尿素水溶液）噴射
器、１１・・・・・・配管容量変換器、１２・・・・・
・水供給器、１３・・・・・・水タンク、５１・・・・
・・ＮＨ，水（尿素水溶液）吸引管、５２・・・・・・
ＮＨ３水（尿素水溶液）排出管、５３・・・・・・水供
給管。代理人　　弁理士　　西　元　勝　− 第２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体状還元剤を還元剤注入管を介して排ガス流路
内に設けた噴射器から噴射し、排ガス中に混合して、排
ガス中の窒素酸化物等の有害ガスを除去するための排ガ
ス処理装置において、該装置の停止時に前記還元剤注入
管内の還元剤を後退させ、装置の稼働開始時に前記注入
管先端部に還元剤を満たす手段を設けたことを特徴とす
る排ガス処理装置。
（２）前記装置の停止時に前記還元剤注入管内の還元剤
を後退させた後、注入管先端部を水洗浄する手段を設け
たことを特徴とする請求項（１）記載の排ガス処理装置
。