JPH02241520A - 排ガス脱硝装置 - 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］ 本発明は排ガス脱硝装置に係り、特に窒素酸化物の還元
剤として常温で固体である物質を用い、排ガスに混合す
るのに好適な還元剤添加供給装置を有する排ガス脱硝装
置に関する。

［従来の技術］ 石炭、石油などの化石燃料をエネルギー源に用いるボイ
ラ、自動車等の排ガス中には有害な窒素酸化物が含まれ
大気汚染源となっている。多量の排ガスを大気中に放出
する事業用大型ボイラは大気汚染を防止するため、まず
燃料方法の改善によって窒素酸化物の発生を抑制し、次
いで残りの窒素酸化物を排ガス脱硝装置によって処理し
ている。

排ガスを少量しか発生しない自家発電、暖房用ボイラで
は従来、脱硝装置まで設置する例は稀であった。ところ
が近年都市部における大気汚染が問題となっており、窒
素酸化物排出規制が益々厳しく、しかも、より小規模の
排′ガス発生源にまで適用される傾向にあり、窒素酸化
物をいままで以上に低減させるために小型の脱硝装置が
必要となっている。排ガス脱硝装置で窒素酸化物を処理
するには排ガスにアンモニアを添加し、窒素酸化物と選
択的に反応させて無害な窒素に還元する方法が発電所、
工場で使用されている。ところが、小型の脱硝装置でア
ンモニアを用いる方法は問題がある。

アンモニアは刺激臭を有し、有害で空気と混合すれば爆
発するので毒劇物取締法、高圧ガス法、消防法などの法
規で使用が制限されている。したがって、広大な敷地内
で十分な施設と管理のもとで使用するには問題がなくて
も、主に人家密集地に存在する自家発電、暖房、コージ
ェネレーションプラントから発生する排ガス用の小を脱
硝装置にアンモニアを使用するには困難を伴う。つまり
官公庁の諸規制を遵守するためには相応の設備投資と保
守人員、体制が必要であり、しかも集合ビル、商店街等
でアンモニアの流出事故を起こした場合、その被害は容
易には回復できないものとなる。また、自動車等移動発
生源の窒素酸化物をアンモニアで処理する場合、アンモ
ニア携帯のための設備が重く嵩ぼるため、さらに燃料消
費量が多くなり、貨物の積載量が減るという欠点もある
。

アンモニアと同様の還元特性、つまり排ガス中の酸素よ
りも窒素酸化物と優先的に反応し窒素に転じる還元特性
を有する物質として含窒素有機化合物が公知である。特
に尿素、シアヌル酸は人体に無害で着火の危険性も少な
く、しかも常温で固体なので保管、取り扱いがアンモニ
アより容易である。しかし、アンモニアの代わりに尿素
、シアヌル酸を還元剤として用いる場合、別の欠点があ
る。つまり固体なので排ガス中に均一に分散されている
窒素酸化物と反応させるには、まず、固体を気化、分散
させる処置が必要である。

尿素を還元剤として使用する場合には一般に水溶液とし
て排ガス中に噴霧して蒸発させることが多く（特開昭５
２−４０４７２号公報、特開昭５３−６３２６６号公報
、特開昭５６−７０８２２号公報参照）、尿素粒子を容
器内で加熱し蒸発させた後に排ガス煙道に混合すること
もある（特開昭５４−８３６７８号公報参照）。

しかし、本発明者等が実験した結果では尿素を直接煙道
に噴霧して蒸発させる場合、煙道壁面に尿素の加熱分解
生成物がしだいに融着し、蓄積されるという問題がある
ことが分かった。また、尿素を容器内で加熱して蒸発さ
せる場合には尿素が加熱に伴って蒸気圧の異なる種々の
熱分解生成物を作り、刻々と組成が変化するため蒸発の
制御ができないという問題が生じた。

本発明者らが行った上記実験について述べる。

なお、比較のために尿素の他にシアヌル酸を用いた場合
の結果も示した。

まず、尿素水溶液またはシアヌル酸水溶液を空気と共に
５００℃に過熱された電気炉中に導入し、これらの物質
を蒸発させ、蒸発物を回収系で凝縮させた。その凝縮物
の電子顕微鏡写真と凝縮物の粉末のＸ線回折図形を第１
４図に示す。第１４図の写真および粉末のＸ線回折図形
に示すとおり、シアヌル酸は、加熱気化させたのち冷却
して凝縮させてもシアヌル酸のままであるが、尿素は他
の物質に変化し、電気炉蒸発管の壁面に強固に付着する
融着物質を作る。なお、尿素は加熱により次式で示す反
応をするものといわれている。

Ｃｏ（ＮＨり→Ｈ４０ＣＮ（ＮＨ，Ｉ）→ＨＯＣＮ−Ｎ
Ｈ（ＣＯＮＪ）＊（ＮＬ　ｌ）←−−−１５０〜１６０
℃　　　　　　　　−一→→（ＨＯＣＮ）ｓ １１６０℃く→ その他１００−３００℃テＧＯ（ＮＨＣＯＮＨｚ）＊　
、ＮＨ（ＣＯＮＨＣＯＮＨｚ）ｘ　。

Ｃｏ（ＮＨＣＯＮＩＣＯＮＨｚ　）　を等を生成すると
いわれている。

シアヌル酸を還元剤として使用する場合には加熱しても
尿素のように溶融し分解する現象は発生せず、単に気体
に昇華するだけであるので問題は少なくなる。公知例と
して排ガス煙道にシアヌル酸の充填層を置き、排ガスと
の接触によって徐々に昇華させ排ガスに添加する方法が
開示されているが（ラブレノツクス法、Ｎａｔｕｒｅ　
３２４，６５７−６５８（１９８６））、本発明者等が
試験した結果、尿素より改善されているが依然として蒸
発の制御が困難だつｔ；。つまり昇華する固体と気体の
界面および昇華熱と伝熱の均衡による温度分布が刻々と
変化し、しかも、シアヌル酸の粒子が小さくなり、量が
少なくなるにつれて充填層内のガスの流れが不均一にな
るので、所定濃度に制御してシアヌル酸を排ガスに添加
するのが困難であった。

別の公知例としてシアヌル酸の粒子を所定の供給速度で
煙道に投入する方法が開示されているが（特開昭５４−
２８７７１号公報参照）、本発明者等が試験した結果で
は粒径が大きい場合、落下速度が早く、しかも伝熱面が
小さいため底面に未昇華の固体粒子が蓄積され、また、
粒径を小さくした場合、嵩密度が容易に変化するため定
量供給が容易でないという欠点を有す。

［発明が解決しようとする課題］ 以上記載したように、大型の排ガス脱硝装置で還元剤と
して用いているアンモニアは小型の脱硝装置では取り扱
いに狸があり、アンモニアに代わる還元剤として提案さ
れている尿素、シアヌル酸では排ガスへの添加方法に難
があった。

本発明の目的はアンモニアよりも取り扱いの容易な固体
の還元剤を排ガス中の窒素酸化物量に応じて定量的に排
ガス中へ供給し、しかも、排ガス煙道中に溶融物が融着
し、蓄積しない固体還元剤の添加供給装置を提案するに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は窒素酸化物を含有する排ガス煙道中に還元剤
を添加し、排ガス中の窒素酸化物と反応させて窒素に還
元する排ガス脱硝装置において、還元剤として室温で固
体で加熱すると昇華する含窒素有機化合物の成型物を用
い、成型物の一端より順次処理して排ガスもしくは排ガ
スに流入するキャリアガスに添加供給する還元剤添加供
給装置を設けた排ガス脱硝装置により達成される。

上記目的を達成するためにさらに、次のような構成を採
用してもよい。すなわち、還元剤は排ガス煙道中に直接
添加供給してもよいが、キャリアガス中に添加供給して
、そのキャリアガスを排ガス煙道に流入させてもよい。

その場合、還元剤添加供給装置の排ガスまたはキャリア
ガス流れと接触する部分に還元剤を加熱するだめの加熱
装置および／または還元剤の成型物を粉化させる運動体
を設けると還元剤の昇華が容易となる。還元剤の形状は
還元剤添加供給装置内に収納可能で、その一端部から排
ガスまたはキャリアガス流れと接触する部分に供給し得
るものならば、いかなる形状のものでもよく、棒状、弧
状、扇状、平歯車状、波板状等の形状をもつ成型物にし
て用いられる。

また、還元剤としては、シアヌル酸もしくはメラミンを
用い、これらの化合物の成型物の一端に突起部と他端に
窪み部を設けておけば、各成型物の突起部および窪み部
をそれぞれ他の成型物の突起部および窪み部と噛合わせ
て複数の成型物を接続して一体化することができる。さ
らに、還元剤添加供給装置の還元剤固定用および移動用
部材の係合部に対応する形状の係合部を還元剤に設けて
おけば１１！物を固定し、または正確に移動させること
ができる。また、成型物の密度が均一であり、成型物を
添加するのに移動する方向と直角な方向の断面積が均一
であると移動量を制御するだけで還元剤の排ガスへの添
加供給量が調節できる。

上記排ガス脱硝装置の還元剤供給量の制御は、排ガス煙
道に付設され室温で固体で加熱すると昇華する含窒素有
機化合物からなる窒素酸化物還元剤の成型物をその一端
より順次排ガス中に添加供給する還元剤添加供給装置に
還元剤供給荷重検出手段を、排ガス煙道中に脱硝反応温
度検出手段を、それぞれ備えた排ガス脱硝装置の制御装
置において、排ガス脱硝反応温度が設定範囲内にないと
きまたは還元剤供給荷重がその設定値以上であるときに
、還元剤添加供給装置の運転を停止させる制御信号を出
力する制御器を設けた排ガス脱硝装置の制御装置により
達成される。

［作用］ 還元剤を密度が均一であり、成型物を添加するために移
動する方向と直角な方向の断面積が均一である成型物に
加工してその一端より煙道に供給すれば、成型物の機械
的な移動送り速度の調節で還元剤添加速度の調節ができ
るので煙道への固体還元剤の供給量制御が容易である。

従来の固体還元剤を粉体で供給する方法では粉体が条件
により固まりあるいは嵩密度の変化する流体としての挙
動を示すため、所定量を停滞なく連続して供給するのは
容易でない。また、還元剤をガス状または液体状で供給
する場合には流量調節器の他に流量の検出器を要するが
、本発明による還元剤を用いれば、成型物の密度と断面
積が均一であるので成型物を機械的に移動させる送り速
度だけで添加量の検出と制御が同時に可能となり、しか
も、応答が早い。　さらに本発明では成型物の一端を強
制的に加熱し、あるいは粉化運動体により粉化させて排
ガスに添加する装置を提案しているが、これによって固
体還元剤の排ガスへの添加を確実に行うことかでさる。

固体還元剤を排ガスまたはキャリアガス流れと接触する
部分に供給する場合、排ガスからの伝熱だけでは昇華熱
が供給されず昇華しない場合には、所定温度に保持して
加熱体と直接接触させ昇華熱を与えることで、昇華させ
ることができる。加熱体の表面材質は還元剤の酸化活性
を有しないものが好ましく、貴金属、遷移金属を成分に
含むものは還元剤を酸化し窒素酸化物を生成することが
あるので好ましくない。

固体還元剤を粉化させる運動体により排ガス中に強制的
に添加する方法として、表面に突起を有する回転体に接
触させて粉化させ、同時にガス流中に放散させる方法も
有効である。本発明者等がシアヌル酸を用いて試験した
結果、成型物が回転体によりＩＯμ以下の粒子に粉砕さ
れて霧状に分散した。さらにガス流の温度がシアヌル酸
の昇華温度である３６０°Ｃ以上の場合には、直ちに昇
華し霧が消失してガス流に混合した。

本発明では還元剤は加熱により溶融してはならず、溶融
する物質では排ガス煙道中において、気化も°しくは粉
化する前に煙道内に流出してしまう。

例えば温度１３０℃で溶融する尿素を成型して煙道に送
り込むと排ガスの温度で溶融して煙道内に流出してスケ
ールとなる。また、還元剤添加供給装置内で溶融した尿
素は装置停止時に凝固して装置を閉塞するおそれがある
。高速回転体に接触させて粉化する場合にも尿素では一
部溶融するために回転体表面に付着しやすく、発生した
粉も再凝集等により大きな粒子が混在してしまう。これ
に対し、昇華性を有する固体では常に固相か気相しか存
在せず液相がないので付着等に起因する不具合が生じな
い。

本発明に用いる還元剤として性能と入手の容易さの点か
らみてシアヌル酸あるいはメラミンが適している。いず
れも３５０°Ｃ前後の温度で昇華する物質であり、炭素
−水素結合を有しないので分解してもアルデヒド、ケト
ン等の二次公害物質を発生する危険性が少ない。なお、
これら還元剤の純度は化学工業用材料として用いられる
場合はど要求されず、組成さえ明確であればシアヌル酸
とメラミンの混合物、あるいはシアヌル酸からメラミン
に至る中間物質であるアメリン、アンメリドが混入して
いても還元剤として使用するに支障はない。

還元剤添加供給量の制御は燃料流量および窒素酸化物濃
度により行われ、また、異常事態が発生したときに備え
、燃料流量がその設定値以下で、排ガス脱硝反応温度が
設定範囲内にないときまたは還元剤供給荷重がその設定
値以上であるときに、還元剤添加供給装置の運転を停止
させる制御信号を出力する ［実施例］ 以下に本発明の実施例を挙げ、さらに詳細に説明する。

（実施例１） 本発明による還元剤の棒状成型物を加熱体に接触させ昇
華させて排ガスに添加し、排ガスを脱硝する装置に関す
る実施例について、以下述べる。

第１図にその装置を示す。本・装置は脱硝触媒１を充填
した脱硝反応器２と棒状の還元剤３をガス化するための
昇華器５からなる。脱硝反応器２内には脱硝触媒１が充
填され、その入口配管６は昇華器５に接続し、出口配管
７は排ガス吸引導管９に接続している。脱硝触媒１には
温度表示器１０に導線ＩＩを介して接続した触媒層温度
検出端１２が挿入されている。また、脱硝反応器２の外
周部には脱硝反応器用加熱保温体１３が巻かれている。

また、昇華器５は電気ヒータ１５を付設した昇華用加熱
板１６と該加熱板１６に対しパツキン１７を介して連設
した還元剤押し込み用の外筒１８が設けられている。該
外筒１８内に挿脱自在に内筒１９が設けられ、図の矢印
で示す定速押し込み器２０により、内筒１９先端に接着
された還元剤３が昇華器５内に押し込まれる。昇華器５
には排ガス導管２１に接続された昇華器入口配管２２お
よび脱硝反応器２の入口配管でもある配管６がそれぞれ
設けられている。昇華器５の加熱板１６内には昇華用加
熱板温度検出端２３を埋設してあり、加熱板温度信号導
線２５を介して温度制御器２６に接続されている。また
、電気ヒータ１５はヒータ用電力線２７を介して温度制
御器２６に接続されている。

さらに、昇華器５も加熱保温体２９で包囲されている。

　なお、還元剤としてシアヌル酸とメラミンの二種類を
用いた。成型法は、試薬の粉末を径６ｍの型に入れ、圧
力１　）７／ｃｍ”でプレスする方法を用いた。いずれ
も気泡を含まず、試薬粒子の真密度とほぼ同じ比重を有
する円柱状の固まりを得ることができた。排ガスとして
はディーゼルエンジン排ガスを５００（２Ｎ／ｈの速度
で吸引して用いた。この組成のディーゼルエンジン排ガ
スは一酸化窒素（Ｎｏ）　３５０ｐｐｍ、酸素（０１）
　９％を含むものである。

触媒としてチタンを主成分としバナジウムとモリブデン
を含む酸化物を用い空間速度１２０．０ＯＯｈ−’の条
件で使用した。

第１図における装置の動作について説明する。

排ガスはディーゼルエンジン排ガス導管２１より昇華器
５内に入り還元剤３が添加される。内筒１９は定速押し
込み器２０によって所定速度で外筒１８内に押し込まれ
、内筒１９に接着している還元剤３も昇華用加熱板１６
に押し込まれ、昇華器５内で加熱されて昇華し排ガスと
混合する。昇華用加熱板１６は電気ヒータ１５によって
加熱され、昇華用加熱板温度検出端２３と温度制御器２
６によって所定温度に維持される。昇華用加熱板１６の
温度を４５０°Ｃとし、昇華器用加熱保温体２９の温度
を３００°Ｃとした。次いで、排ガスは脱硝反応器２に
至り脱硝触媒ｌと接触して脱硝される。脱硝触媒１の温
度は触媒層温度検出端１２の温度を温度表示器ＩＯで観
察しながら脱硝反応器用加熱保温体１３の加熱用電力を
調節する方法で制御した。

脱硝率はディーゼル排ガス導管２１と排ガス吸引導管９
における排ガス中の窒素酸化物濃度を分析し、比較する
方法で求めた。その結果を第２図に示すが試験した反応
温度範囲においてシアヌル酸、メラミン共に同様の脱硝
率が得られ、４ｏｏ℃から５００℃の間で８０％以上の
脱硝性能が得られた。なお還元剤の量としては反応に必
要な当量の１．５倍を用い、シアヌル酸の場合、径６＋
ｍｎの円柱を１Ｏｎｖｎ／ｈの速度で供給した。

（実施例２） 本発明による還元剤の棒状成型物を高速運動体に接触さ
せ粉化させて排ガスに添加した後、脱硝する装置に関す
る実施例について述べる第３図にその装置を示す。第１
図における昇華器５が粉化器３０に変わった以外は第１
図とほぼ同じであるので共通部品の説明は省略する。

粉化器３０内には還元剤３と当接する位置に粉化用回転
体３１が内蔵され、また排ガス導管２１側には粉化器入
口配管３２が、脱硝反応器２側には脱硝反応器入口配管
６が接続されている。この脱硝反応器入口配管６の中間
部にはサンプルガス導管３３に接続するサンプルガスノ
ズル３５が設けられている。

なお、粉化器３０は粉化器用加熱保温体３６で保温され
ている。還元剤３は１５．００Ｏｒｐｍで回転する工作
用ドリル先端の粉化用回転体３１に接触して表面の凸凹
と衝突して粉砕、切削されたのら排ガス中に飛散する。

次いで脱硝反応器２に至って脱硝される。

まず、粉化用回転体３１による粉化性能を試験しｌ；結
果を示す。大気温で粉化用回転体３１を回転させ還元剤
３を接触させて得た粉末を電子顕微鏡を用い倍率１，０
００倍で観察した結果を第４図に示す。

メラミン、シアヌル酸ともにｌＯμ以下の粒子に粉砕さ
れている。

次に、実施例１と同様にして脱硝性能を測定した結果を
示す。但し、粉化用回転体３１のシールが不完全で外気
を吸引するため入口ガス濃度としてサンプルガスノズル
３５より採取したガスの測定値を用いＩ；。結果を第５
図に示す。実施例１と同様に試験した反応温度範囲にお
いてシアヌル酸、メラミン共に同様の脱硝率が得られ、
約３５０°Ｃから５００℃の間で８０％以上の脱硝性能
が得られた。

（実施例３） 本発明をディーゼルエンジン排ガス処理に適用する場合
の実施例としてその７０−の一例を第６図に示す。

ディーゼルエンジン５０の排ガス煙道５１の途中に還元
剤添加器５２、触媒５３を充填した脱硝反応器５４およ
び消音器５５が排ガス煙突５６方向に向け、上記の順序
で設けられている。還元剤添加器５２には還元剤供給１
１５７が隣接して設けられており、この供給機５７は変
速機５８により駆動され、変速機５８はエンジン５０側
の歯車５９と駆動銀６０を介して連動する変速機側歯車
６１をもっている。変速機５８は導線６３を介して還元
側供給速度制御器６５と接続している。

第６図においてディーゼルエンジン５０で発生シた排ガ
スは還元剤添加器５２によって還元剤が添加されたのち
、脱硝反応器５３に至って脱硝され、さらに消音′ａ５
５を通って大気中へ放出される。還元剤添加器５２へは
還元剤供給機５７によって還元剤が補充され、その駆動
はエンジン側歯車５９より変速器５８に供給される動力
でなされる。供給速度の制御は供給速度制御器６５によ
って行われる。従来のボイラ排ガス脱硝の制御と同じく
排ガス中の窒素酸化物濃度分析値と排ガス量によって、
この還元剤供給速度を制御してもよいが脱硝率が５０％
以下と低くて良い場合には精密な制御は必要とされず、
単にディーゼルエンジン５０の回転数に比例させるだけ
でも十分である。

第７図に還元剤添加器５２と還元剤供給機５７の詳細図
を示す。還元剤添加器５２は排ガス煙道５１に直交する
ように、その煙道側壁に臨んで設けられており、この添
加器５２に還元剤３を供給する供給機５７が連設されて
いる。還元剤添加器５２は排ガス煙道５１に設けられた
開口部６６に嵌合する還元剤添加器支持具６７、該支持
具６７と還元剤導管６９の間に挟持される断熱材７０か
ら構成される。なお、還元剤導管６９には放冷板７１が
設けられている。まｔ；、還元剤昇華用に加熱器７２を
還元剤添加器５２に備え付けている。該加熱器７２は排
ガス煙道５１に臨む還元剤の先端部に接触する位置に設
けられ、ヒータ７３を埋設した部分と還元剤添加器支持
金具６７および放冷板７１を貫通して設けられ、内部に
ヒータ用電力線７５を配した加熱器支持管７６とからな
る。なお、昇華用加熱器７２の還元剤３との接触面には
還元剤が鉄等の遷移金属により酸化されるのを防ぐため
のアルミニウムまたは酸化アルミニウムのコーティング
層７７を施しである。

還元剤供給機５７は還元剤移動部７９と還元剤カートリ
ッジ収納部８０から構成される。還元剤移動部７９のケ
ース８１は還元剤導管６９に接続金具８２を介して固定
され、その内部に還元剤移動用ベルト８３と該ベルト８
３の支持用ローラ８５と駆動用ローラ８６および該駆動
用ローラ８６を駆動させるためのローラ回転用歯車８７
が収納されている。還元剤３を介して、還元剤３移動用
ベルト８３とは反対側にある還元剤収納部８０は、その
内部に多数の棒状還元剤３を収納してあり、その端側に
還元剤押え金具８９、該金具８９を押圧する押えバネ９
０および該押えバネ９０を支持するカートリッジ蓋９１
が設けられている。

次に、この装置の動作を説明する。

還元剤添加器５２は昇華用加熱器７２で還元剤３を加熱
して昇華させる形式のものであり、還元剤３は還元剤移
動用ベルト８３によって煙道５１に押し込まれ、その先
端は加熱器７２の加熱器ヒータ７３で加熱されて昇華し
、排ガス中の窒素酸化物の還元を行う。還元７Ｆｑ３が
消費されると、その補充は弾倉形式のカートリッジ収納
部８０より行われる。つまり、還元剤移動用ベルト８３
と接触している還元剤３が煙道５１へ進んだ後の空間に
カートリッジ収納部８０の還元剤３が還元剤押えバネ９
０で押されて補充される。

（実施例４） 本発明をディーゼルエンジン排ガス処理に適用する場合
の実施例として別の７０−を第８図に示す。

第８図では第６図に示した７０−にさらに、排ガス煙道
５１中に廃熱ボイラ９２が加わり、また、還元剤供給機
５７、脱硝反応器５４の状態を検出して還元剤供給量を
制御するフローが加わっている。廃熱ボイラ９２はエン
ジン廃熱を利用して蒸気を取り出すもので、ボイラ給水
導管９３と発生蒸気導管９５が付設されている。また、
還元剤添加供給装置の制御装置としては還元剤供給速度
制御器６５に排ガスサンプル導管３３から窒素酸化物濃
度計９６を経て窒素酸化物濃度信号導線９７が、燃料タ
ンク９９からは燃料流量検出端１００を経て、燃料流量
信号導線１０１が、脱硝反応器５４からは脱硝反応器温
度検出端１０２を経て反応器温度信号導線１０３が、お
よび還元剤供給機５７からは還元剤供給荷重検出端１０
５を経て還元剤供給荷重信号導線１０６がそれぞれ接続
されている。

また還元剤供給速度制御器６５と還元剤供給機５７との
間には供給機制御信号導線１０７が接続されている。な
お、還元剤供給機５７には還元剤転送機１０９を介して
還元剤貯蔵！１１０が連設されている。

また、エンジン５０部分に空気圧縮器１１１および空気
蓄圧室１’１２が設けられ、空気蓄圧室１１２と還元剤
添加器５２と還元剤供給機５７との間にはそれぞれ噴射
およびパージ用空気導管１１３と動力用空気導管１１５
とが接続されている。還元剤供給機５７の駆動力として
空気圧縮器１１１より発生する圧縮ガスを用いている。

還元剤供給速度の制御は燃料流量検出端１００で検出さ
れた燃料使用量と窒素酸化物濃度計９６で分析された排
ガス中の窒素酸化物濃度で行われ、さらに、還元剤供給
機５７での荷重を検出する還元剤供給荷重検出端１０５
および脱硝反応器５４の温度が所定範囲内であることを
検出する反応器温度検出端１０２からの信号によっても
制御してもよい。

制御の７０−を第９図に示す。この制御７０−の考え方
は還元剤添加供給装置を起動状態にしたのち、排ガス流
量と排ガス中の窒素酸化物濃度により必要な還元剤量を
演算して還元剤供給速度信号を出力するが、途中、還元
剤供給機５７、脱硝反応器５４または燃料供給系に異常
が発生した場合に停止状態にする制御を付加するという
ものである。

この制御７０−を詳細に説明すると、まず、ステツブ（
以下Ｓという。）ｌにおいて、燃料流量がその設定値よ
り大きく、かつ脱硝反応器温度がその設定範囲内である
と判断されると、Ｓ２で還元剤供給機５７への起動指示
信号が出力される。この還元剤供給機５７への起動指示
信号に基づき、Ｓ３で燃料流量を予め設定した式に代入
して排ガス流量を算出し、Ｓ４でＳ３で求めｔ；排ガス
流量と窒素酸化物濃度を乗じて窒素酸化物流量を算出し
、Ｓ５で８４で求めた窒素酸化物流量に予め設定した定
数を乗じて還元剤供給速度を算出し、Ｓ６で還元剤供給
機への還元剤供給速度信号を出力する。

ここで、燃料流量および反応温度は常に監視されており
（Ｓ７）、燃料流量がその設定値より大で、脱硝反応器
温度がその設定範囲内にあるならば、次ぎに還元剤供給
荷重とその設定値との比較を行い（Ｓ８）、還元剤供給
荷重がその設定値より小さいと５３に戻り、再度還元剤
供給機５７への適切な還元剤供給速度を求める操作を行
う。このとき、燃料流量、脱硝反応器温度または還元剤
供給荷重に異常があれば、還元剤供給機５７への還元剤
の供給を停止する信号を出力する。すなわち、Ｓ７にお
いて、燃料流量がその設定値と同じかまたは小さく、脱
硝反応器温度がその設定範囲内にないと判断されたらＳ
ＩＯにおい°て還元剤供給機５７への還元剤供給を停止
する信号を出力する。なおこのとき、さらにディーゼル
エンジン５０の出力があるかないかをＳｌｌで判断し、
出力がなければ制御を停止しくＳ　１１）　、出力があ
れば、予め定められた設定期間の間をおきＳｌから再び
制御を開示する。また、Ｓ８において、還元剤供給荷重
が設定値と同じかまたはそれより大きいと、還元剤供給
機５７に何らかの異常があるものとして、還元剤供給機
５７への停止指示信号を５９において出力いる。

（実施例５） この実施例５に用いる本発明の還元剤３の形状と還元剤
供給機５７の一例を説明する。

還元剤の一実施例を第１０図に示す。棒状還元剤３の一
端部には連結用の窪み１３０と他端部には連結用の突起
１３１がそれぞれあり、これら窪み１３０と突起１３１
を噛み合わせて複数の棒状還元剤３を一本の柱状集合体
とすることができる。さらに棒状還元剤３の一側面には
別の噛み合わせ用の窪み１３２と他の対向する側面には
噛み合わせ用の突起１３３がそれぞれ設けられ、複数の
棒状還元剤３の側面同志でつなぎ１合わせた場合に一列
に並び得るようにしている。別の一対の側面にはそれぞ
れ窪み１３４があり、還元剤供給機５７の還元剤保持用
の突起と係合して還元剤３は還元剤供給機５７に保持さ
れ、また還元剤供給機５７の駆動力が還元剤３に伝達さ
れるようになっている。なお、第１Ｏ図に示した還元剤
３の連結用の窪み１３０と突起１３１はくさび形となっ
ており、−旦連結してしまうと連結した時の移動と正確
に逆方向に動かさないと離すことができない。

本実施例の還元剤３の添加器５２と供給機５７の詳細図
を第１．１図に示す。

還元剤添加器５２は排ガス煙道側壁に臨んで設けられ、
この添加器５２に還元剤３を供給する供給機５７が連設
されている。排ガス煙道５１内にはタービン動力用空気
配管１３６を経由して供給される圧縮空気によって回転
する還元剤粉化用回転輪１３７が設けられ、この回転輪
１３７には煙道５１を横断する方向に回転軸１３９と回
転軸１３９に支持されたタービン翼１４０が設けられて
いる。また上記回転輪１３７回転後の圧縮空気が供給さ
れる噴射用ガス配管１４１が設けられ、その末端部の噴
射用ノズル１４２は回転輪１３７と還元剤３の接触部に
隣接した位置に配置されている。

還元剤添加器５２は排ガス煙道５１に設けられた排ガス
煙道開口部６６に嵌入される筒体１４３と該筒体１４３
に支持された排ガス煙道５１と還元剤供給機５７との仕
切りとなる開閉自在の扉１４５および筒体１４３に直交
する方向に設けられたパージ用仕切り１４６および蓋１
４７とか構成されている。蓋１４７にはパージ用空気配
管１４９が貫挿されている。

還元剤供給機５７は、添加器５２の蓋１４７およびパー
ジ仕切り１４６と直交して貫通する方向に設けられた還
元剤移動用レール１５０およびこの還元剤移動用レール
１５０と一体的に形成され、還元剤移動レール１５０と
直交する方向に設けられた還元剤保持用レール１５１、
および該レール１５１と一体的に形成され、かつこのレ
ール１５１を介して還元謂移動用レール１５０とは反対
側に設けられた遊底移動用レール１５３を備えている。

また、還元剤供給ｆｉ５７は、還元剤保持用帯レール１
５１に支持された還元剤保持用帯１５２、遊底移動用レ
ール１５３に支持される還元剤移動用遊底１５５および
遊底駆動用の動力伝達器１５６をも備えている。還元剤
移動用レール１５０近傍には該レール１５０を押圧する
ことで還元剤３の移動を阻止するストッパー１５７が設
けられている。また、還元剤保持用帯１５２には還元剤
３の移動用の窪み部１３４（第１Ｏ図参照）に係合する
還元剤保持用突起１５９が設けられて、この突起１５９
に支持されて多数の還元剤３が順次還元剤移動用レール
１５０側に供給しうる構成となっている。なお、還元剤
保持用帯１５２は互いにベルト連結用突起１６０を介し
て連結部材（図示せず）で連結されている。

還元剤移動用遊底１５５の一側面には遊底駆動用螺旋溝
１６１が形成されており、この溝１６１と噛合する螺旋
歯車１６２が動力伝達器１５６中に設けられている。

また螺旋歯車１６２は同軸上の歯車１６３を介して駆動
用歯ＩＥ１６５により駆動される。なお、還元剤移動用
遊底１５５内は中空状であり、還元剤３と接する先端部
にある還元剤３の突起１３１　（第１Ｏ図参照）の捕捉
用爪１６８（第１３図（（ａ）（ｂ）参照）を開閉する
ための遊底爪用開閉棒１６６が挿入されている。また、
排ガス煙道５１には排ガスの還元反応を促進するために
配管保温体１６７が巻かれている。

以上のような構成からなる還元剤添加器５２および供給
機５７の動作について第１１図、第１２図および第１３
図を用いて説明する。

第１１図に示すように還元剤３はタービン動力用空気配
管１３６から導入される圧縮ガスによって回転する粉化
用回転輪１３７により粉化され排ガス煙道５１中に飛散
する。回転輪１３７のタービン翼１４０を駆動した後の
圧縮空気は噴射用配管１４１をとおり噴射用ノズル！４
２より煙道５１内に噴射され還元剤３飛散の一助となる
。還元剤３は還元剤移動用遊底１５５で押し込まれて煙
道５１に供給され、還元剤３の補充は還元剤保持用帯１
５２の移動で行われる。

還元剤の供給状態を第１２図と第１３図に示す。

第１２図は還元剤供給停止状態を示し、還元剤３は排ガ
ス煙道５１外に引っ込み、排ガス煙道開口部６６にある
扉１４５は閉じている。第１３図に還元剤３の供給機５
７の部分図を示す。第１３図（ａ）は運転開始状態を示
し、還元剤移動用遊底１５５は、螺旋歯車１６２の回転
に伴い図示矢印方向へ押し込まれていく。第１３図（ｂ
）は還元剤３の補充開始時を示す。遊底爪用開閉棒１６
６を遊底１５５側に押圧すると還元剤捕捉用爪１６８が
開き、還元剤先端の突起１３１　（第１０図参照）と遊
底１５５との係合を解く。

同時に還元剤用ストッパー１５７が還元剤移動用レール
１５０を押圧するので該レール１５０中の還元剤３は保
持されたままである。そこで動力伝達器１５６との係合
を解くと、還元剤移動用遊底１５５はフリーになり、開
示矢印方向に後退出来る。次いで第１３図（ｃ）に示す
ように、還元剤移動用遊底１５５が後退位置で停止し、
還元剤保持用帯１５２が図示矢印方向に移動い新しい還
元剤３が前端部において、その窪み１３０（第１０図参
照）が還元剤移動用レール１５２上の還元剤３の後端部
の突起１３１と、新しい還元剤３の後端部においてその
突起１３１が、還元剤移動用遊底の爪１６８とそれぞれ
係合する。

次いで第１３図示（ａ）の状態を採ることにより、還元
剤３を排ガス煙道５１に供給しうる。

［発明の効果］ 本発明によればアンモニアに比べ取り扱いの容易な常温
で固体の還元剤を用いるので、排ガス中への定量的供給
が容易に行える。

また、従来の固体還元剤を粉体で供給する方法では粉体
が条件により固まりあるいは嵩密度の変化する流体とし
ての挙動を示すため、所定量を停滞なく連続して供給す
るのは容易でなく、還元剤をガス状または液体状で供給
する場合には流量調節器の他に流量の検出器を要するが
、本発明による密度が均一であり、成型物を添加するｔ
；めに移動する方向と直角な方向の断面積が均一である
棒状成型物からなる還元剤を用いれば、還元剤を機械的
に移動させる送り速度の調節だけで添加量の検出と制御
が同時に可能となり、しかも、応答が早い。

また、還元剤として昇華性の固体を用いるので、排ガス
煙道中で固体還元剤が溶融して煙道を閉塞させるという
こともない。

さらに本発明では成型物の一端を強制的に加熱し、ある
いは表面に突起を有する回転体に接触させて粉化させる
と還元剤の昇華が確実となる。このとき、加熱体の表面
材質は還元剤の酸化活性を有しないものを用いると耐久
性が増す。

本発明に用いる還元剤として性能と入手の容易さの点か
らみてシアヌル酸あるいはメラミンが適しているが、い
ずれも３５０°Ｃ前後の温度で昇華する物質であり、炭
素−水素結合を有しないので分解してもアルデヒド、ケ
トン等の二次公害物質を発生する危険性が少ない また、還元剤成型物の一端に突起部と他端に窪み部を設
けておけば、各成型物の突起部および窪み部をそれぞれ
他の成型物の突起部および窪み部と噛合わせて複数の成
型物を一体化することができ、連続的に供給することが
できる。さらに、還元剤添加供給装置の還元剤固定用お
よび移動用部材の係合部に対応する形状の係合部を還元
剤に設けておけば成型物の保持および移動が確実になさ
れる。

上記排ガス脱硝装置の還元剤添加供給量の制御は、排ガ
ス脱硝反応温度が設定範囲内にないときまたは還元剤供
給荷重がその設定値以上であるときに、還元剤添加供給
機の運転を停止させる制御信号を出力する制御器を設け
たので異常事態が発生したときに排ガス脱硝装置の還元
剤添加供給を停止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の装置概念図、第２図は第
１実施例の脱硝性能図、第３図は本発明の第２実施例の
装置概念図、第４図は第２実施例の装置で粉化した還元
剤粒子結晶の構造を示す電千顕＠繞写真、第５図は第２
実施例の脱硝性能図、第６図はディーゼルエンジンの排
ガス処理へ本発明を適用した場合の系統図、第７図は第
６図の還元剤添加供給装置の詳細構造図、第８図はディ
ーゼルエンジンの排ガス処理へ本発明を適用した場合の
別の系統図、第９図は第８図に示した装置の制御系統図
、第１０図は本発明の棒状還元剤の一例を示す外貌図、
第１１図は第８図の還元剤添加供給装置の詳細構造図、
第１２図は第１１図の還詳細構造図、第１４図はシアヌ
ル酸と尿素の蒸発−凝縮回収物の結晶の構造を示す電子
顕＠鏡写真とＸ線回折図をそれぞれ表す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素酸化物を含有する排ガス煙道中に還元剤を添
   加し、排ガス中の窒素酸化物と反応させて窒素に還元す
   る排ガス脱硝装置において、還元剤として室温で固体で
   加熱すると昇華する含窒素有機化合物の成型物を用い、
   成型物の一端より順次処理して、排ガスもしくは排ガス
   に流入するキャリアガスに添加供給する還元剤添加供給
   装置を設けたことを特徴とする排ガス脱硝装置。
2. （２）還元剤添加供給装置の排ガスまたはキャリアガス
   流れと接触する部分に、還元剤を加熱するための加熱装
   置を設けたことを特徴する請求項１記載の排ガス脱硝装
   置。
3. （３）還元剤添加供給装置の排ガスまたはキャリアガス
   流れと接触する部分に、還元剤の成型物を粉化させる運
   動体を設けることを特徴とする請求項１または２記載の
   排ガス脱硝装置。
4. （４）密度が均一であり、成型物を添加するために移動
   する方向と直角な方向の断面積が均一である成型物から
   なることを特徴とする排ガス脱硝用還元剤。
5. （５）各成型物の突起部と窪み部をそれぞれ他の成型物
   の突起部と窪み部と噛合わせて複数の成型物を接続する
   ために、一端に突起部と他端に窪み部を設けたことを特
   徴とする成型物からなる請求項４記載の排ガス脱硝用還
   元剤。
6. （６）還元剤添加供給装置の還元剤固定用および移動用
   部材の係合部に対応する形状の係合部を設けたことを特
   徴とする請求項４または５記載の排ガス脱硝用還元剤。
7. （７）シアヌル酸もしくはメラミンからなる請求項４、
   ５または６記載の排ガス脱硝用還元剤。
8. （８）排ガス煙道に付設され室温で固体で加熱すると昇
   華する含窒素有機化合物からなる窒素酸化物還元剤の成
   型物をその一端より順次排ガス中に添加供給する還元剤
   添加供給装置に還元剤供給荷重検出手段を、排ガス煙道
   中に脱硝反応温度検出手段を、それぞれ備えた排ガス脱
   硝装置の制御装置において、排ガス脱硝反応温度が設定
   範囲内にないときまたは還元剤供給荷重がその設定値以
   上であるときに、還元剤添加供給装置の運転を停止させ
   る制御信号を出力する制御器を設けたことを特徴とする
   排ガス脱硝装置の制御装置。