JPH02259223A - 排ガスの脱硝方法 - 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】

本発明は還元剤を用いた排ガス脱硝方法および装置に係
り、特に還元剤供給量の制御を簡易にする排ガス脱硝方
法および装置に、関するものである。

【従来の技術】

最近、都市部における大気汚染が注目されディーゼルエ
ンジンを用いる自家発電装置、自動車の排ガス規制が強
化されつつある。ディーゼルエンジンの排ガス中で問題
となる物質は煤塵と窒素酸化物である。これらの物質の
発生量は装置の燃焼方法によりある程度は抑えられるが
、限度があり別途、排ガス処理方法の開発が検討されて
いる。 ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物（以下ＮＯｘ
ということがある。）を処理するには排ガス中に酸素が
存在するためガソリンエンジンで採用されているモノリ
ス触媒上では窒素酸化物を排ガス中の未燃炭化水素、−
酸化炭素で還元し浄化する方法は使用できない。そこで
、ボイラ排ガスと同様にディーゼルエンジン排ガスにア
ンモニアなどの窒素酸化物を選択的に還元する還元剤を
添加し、その下流に設置された酸化チタンを主成分とす
る触媒と接触させて還元し、浄化する必要がある。 現在、数百から数千ｋｖの発電容量を持つディーゼルエ
ンジンの排ガス処理に従来のボイラ排ガス処理と類似の
アンモニアを還元剤とする排ガス処理装置が設置されつ
つある。この発電装置では多気筒の燃焼室を有するディ
ーゼルエンジンを複数基運転しており、このディーゼル
エンジンから排出されるガスを合流後脱硝装置に通じて
従来のボイラと同じ方法で処理されている。 しかしながら、さらに自家発電の規模が小さくなる場合
、および自動車の場合にはディーゼルエンジンが１基と
なり、コンパクトな脱硝装置が必要となる。 なぜなら、アンモニアを還元剤とする脱硝装置はアンモ
ニアの供給量を、発生する窒素酸化物に応じて制御する
ため、通常は入口あるいは出口にＮＯｘモニタを設置し
ている。そのため脱硝装置は高価なものとなり装置自体
も大ぎくなり、小規模の燃焼装置には適さなくなるから
である。その具体例を第５図に示す。 第５図においてディーゼルエンジンｌで発生した排ガス
はライン１１を経て、脱硝反応器２に送られる。排ガス
ライン１１にアンモニアタンク６１がらパルプ６２を介
してアンモニアが供給される。脱硝反応器２において窒
素酸化物がアンモニアで還元され窒素にされた後、ライ
ン２２を経て消音器３に送られ、消音ライン２３より大
気に放出される。アンモニアの供給量は排ガス煙道中に
あるＮｏχ検出器７で検出した脱硝反応器２後流の排ガ
スライン２２中のＮＯｘ量信号を演算器５３により算出
し、流量調節バルブ６２を制御する。この場合はＮｏχ
検出器としてＮＯｘモニタを使用するため、この設備費
が高価となり、経済的に実月化は困難となる。

【発明が解決しようとする課Ｍ】

上記従来技術は制御装置が複雑になるため装置コストが
高価になる問題があった。本発明の目的は、発電規模の
小さなディーゼルエンジンなどの小規模の燃焼排ガス発
生源であるエンジンに好適な、還元剤の供給量制御を簡
易な方法で行うコンパクトな脱硝方法および装置を提供
することにある。

【課題を解決するための手段】

本発明者らは上記の目的を達成するために検討を重ねＮ
Ｏｘ濃度についてはエンジン状態、すなわちエンジン負
荷と相関関係があることを見いだし、本発明を完成させ
た。 すなわち、本発明は窒素酸化物除去用触媒の存在下に還
元剤を排ガス中に添加することにより窒素酸化物を還元
する排ガス脱硝方法において、燃焼排ガス発生源である
エンジンの負荷量を検出しその検出量に応じて固体還元
剤供給量を制御する排ガス脱硝方法および窒素酸化物除
去用触媒床を持つ排ガス煙道中に還元剤を供給する還元
剤供給装置を設けた排ガス脱硝装置において、燃焼排ガ
ス発生源であるエンジンの負荷量検出手段をエンジンに
設け、その検出量信号に応じて還元剤供給量信号を還元
剤供給装置に出力する還元剤供給量制御手段を還元剤供
給装置に設けた排ガス脱硝装置である。

【作用】

ＮＯｘの発生量はＮＯｘ濃度と燃焼排ガス流量の積で求
まるが、燃焼排ガス流量はエンジンへ供給される燃料流
量により定まり、ＮＯｘ濃度についてはエンジン負荷に
より求まる。したがって、排ガス中のＮＯｘ濃度を直接
測定する代わりに計測が容易なエンジン負荷により適正
な還元剤供給量を求めることができる。還元剤供給量の
制御をディーゼルエンジンのエンジン負荷により行うこ
とにより、簡易な制御装置となり、装置コストも安価と
なる。なお、エンジン負荷に加えて燃料流量等し、還元
剤供給量を求めることにより、より適正な制御ができる
。 還元剤は安全で、取り扱いが便利であるのでメラミン、
尿素、シアヌル酸、ビュウレット、シアメリド等などの
固体還元剤が好ましいが、これに限定されなく、アンモ
ニアでも安全面の保証ができれば使用可能である。また
排ガス還元用触媒はチタニア系触媒が触媒活性が高いの
で最も好ましいがこれに限定されない。

【実施例】

本発明は下記の実施例によって、さらに詳細に説明され
るが、下記の例で制限されるものではない。実施例１ ディーゼルエンジンの排ガスにメラミン粉体を添加して
脱硝処理する装置に本発明になる還元剤供給制御装置を
設けた例を用いて説明する。 第１図において、ディーゼルエンジンｌで発生した排ガ
スはライン１１を経て、脱硝反応器２に送られる。この
とき還元剤ホッパ５１から供給されるメラミン粉体が噴
射ノズル７よりラインｌｌ内に供給される。脱硝反応器
２において窒素酸化物がメラミン粉体で還元され無害の
窒素にされた後、ライン２２を経て、消音器３に送られ
、消音器ライン２３より大気に放出される。還元剤であ
るメラミン粉体のホッパ５１からの供給量はエンジンか
らの負荷および燃料流量の信号を入力し演算する演算器
５３により還元剤供給量を算出し、その信号を還元剤ホ
ッパ５１の還元剤供給器５２に送り、還元剤供給量を制
御する。還元剤添加量は排ガス中のＮＯｘ量を除去する
のに必要な量の約１．０倍モルの還元剤を供給する。脱
硝反応器２内にはチタニア担持モリブデン酸化物および
バナジウム酸化物（Ｔｉ／Ｍｏ／Ｖ’８６／１０／４の
原子比）触媒が充填されており、その温度は排ガス温度
とおなじ３５０℃である。 ディーゼルエンジンの出力０％でのＮＯｘ濃度は９０ｐ
ｐｍでそのときの脱硝率は８０％であった。出力１００
％でのＮＯｘ濃度は５８０ｐｐｍでのそのときの脱硝率
は８１％であった。 実施例２ 第２図には固体還元剤を液状にした場合の実施例を示し
ている。第１図の還元剤ホッパ５１の代わりに還元剤タ
ンク５４を用い、第１図の還元剤供給器５２の代わりに
供給ポンプ５５を用いる。また、脱硝反応器２の上流に
排ガス中の煤塵を除去するため脱じん器６を設置してい
る。その他の装置は第１図のものと同一である。ディー
ゼルエンジン１で発生した排ガス中に還元剤であるメラ
ミン粉体を溶媒に溶解させて液状にしたものを還元剤タ
ンク５４に入れ、供給ポンプ５５よりライン１１に還元
剤を添加し、脱硝反応器２において窒素酸化物がメラミ
ン粉体で還元され無害の窒素にされた後、消音器３を経
て大気に放出される。還元剤の供給量はエンジンからの
負荷および燃料流量の信号の演算器５３により還元剤供
給量を算出し、供給ポンプ５５を制御する。 第３図はディーゼルエンジンの運転状態と排ガス中のＮ
Ｏｘ量の関係の一例を示したものである。 この関係はディーゼルエンジンの型式および燃料等によ
り多少は異なるが、基本特性はこの関係である。それゆ
え、この基本関係をベースに制御系の演算器を構築し還
元剤の供給量をコントロールする。 第４図は実施例１におけるディーゼルエンジンの運転時
のディーゼルエンジンの出力状態とそのときの排ガス中
のＮＯｘ濃度およびＮｏ！除去率を示す。図かられかる
ように排ガス中のＮＯｘ濃度はディーゼルエンジンの出
力により変化しているが、ＮＯｘ除去性能は一定となっ
ている。 メラミン添加量、触媒の種類、触媒層の温度、排ガス温
度を種々代えた実施例および比較例を第１表に示す。な
お、以下の例ではすべてメラミンは第１図に示す粉体で
排ガス中に添加する方法を採用した。（以下余白） 比較例１における脱硝率の低下の原因は固体還元剤が排
ガス中において固体のままであり、その状態では還元剤
の役目を果せないためと考えられる。このため、排ガス
温度もしくは脱硝反応器中の温度は３００℃以上必要Ｓ
あることがわかる。また、比較例２におけるこの脱硝率
の低下の原因は触媒が高温すぎる雰囲気下にあるため、
触媒自身の活性が低下したためと考えられる。このため
、排ガス温度もしくは脱硝反応器中の温度は６００℃以
下にする必要があることがわかる。さらに比較例４で示
すように無触媒であると排ガス脱硝はなされない。また
、比較例５の結果によれば、メラミン添加量を増やすと
脱硝率が高くなるが、触媒層出口の排ガス中に還元剤の
分解物であるアンモニアが出力１００％のとき５８５ｐ
ｐｍ検出された。このため、還元剤を必要以上に添加す
るのは還元剤が無駄であり、さらに、このアンモニアを
処理する必要があることが判明した。同様に比較例６の
場合にも触媒層出口の排ガス中に還元剤の分解物である
アンモニアが出力１００％のとき２９５％ｐｐｍ検出さ
れた。以上のことから、還元剤の供給量はＮＯｘ量に対
して過剰に添加すると、還元剤の分解物であるアンモニ
アが発生する欠点があることが判る。還元剤のＮＯｘ量
のモル比を１．０以下とすることが望ましい。ただし、
触媒層の下流側で還元剤の分解物であるアンモニア等を
無害化する触媒と接することにより解決することも考え
られる。 しかしながら、還元剤の無駄な消費の点から実用的でな
いと考えられる。 以上の実施例では還元剤としてメラミンの例を示したが
、そのほかにシアヌル酸、ビュウレット、尿素、シアメ
リド等の窒素を元素として含む有機化合物が用いられる
。これらの化合物は大量に製造され、入手が容易であり
、アンモニアのような貯蔵における危険性がない。 また、脱硝温度が約３００−６００℃で、還元剤の添加
量を排ガス中の窒素酸化物量に対して必要な量の約１．
０モル以下の量で用いる場合が排ガス脱硝効率が良い。

【発明の効果】

本発明によれば、窒素酸化物の還元剤の供給量をディー
ゼルエンジンの負荷により制御するので、簡単な制御装
置となり、設備が簡略化でき、自家発電設備やコージェ
ネレーション設備からの要求を満たすことができる。ま
た、ガスモニタ等の特種な設備がないので装置全体の信
頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１［！Ｉは、本発明の一実施例におけるディーゼルエ
ンジンの排ガス処理装置の７０−シート、第２図は、本
発明の他の実施例におけるディーゼルエンジンの排ガス
処理装置の７０−シート、第３図は、ディーゼルエンジ
ンの負荷状態とＮＯｘ濃度との関係図、第４図は、本発
明の実施例におけるディーゼルエンジンの排ガス中のＮ
Ｏｘ除去率の経時変化を示す図、第５図は、従来法にお
けるディーゼルエンジンの排ガス処理装置の７０−シー
トである。 代理人　弁理士　松永孝義　はか１名 ■＝ディーゼルエンジン ５１：還元剤ホッパ ５４：還元剤夕ンク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素酸化物除去用触媒の存在下で、還元剤を排ガ
   ス中に添加することにより排ガス中の窒素酸化物を還元
   する排ガス脱硝方法において、燃焼排ガス発生源である
   エンジンの負荷量を検出し、その検出量に応じて還元剤
   供給量を制御することを特徴とする排ガス脱硝方法。
2. （２）約３００〜６００℃の温度範囲で脱硝反応を行う
   請求項１記載の排ガス脱硝方法。
3. （３）還元剤の添加量を排ガス中の窒素酸化物を除去す
   るに必要な量に対して約１．０モル以下の量で用いる請
   求項１または２記載の排ガス脱硝方法。
4. （４）窒素酸化物除去用触媒床を持つ排ガス煙道中に還
   元剤を供給する還元剤供給装置を設けた排ガス中の窒素
   酸化物を還元する排ガス脱硝装置において、燃焼排ガス
   発生源であるエンジンの負荷量検出手段をエンジンに設
   け、その検出量信号に応じて還元剤供給量信号を還元剤
   供給装置に出力する還元剤供給量制御手段を還元剤供給
   装置に設けたことを特徴とする排ガス脱硝装置。