JPH02503292A - 燃焼装置の廃棄ガスの脱硝方法及び装置 - 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】 燃焼装置の廃棄ガスの脱硝方法及び装置（一本発明は、除塵又は脱硫の後方の回 路で燃焼装置の廃棄ガスを再加熱して脱硝する方法を基礎にしており、この方法 の実施のための装置に関する。

除塵又は脱硫の後方の回路において、脱硝されるべき廃棄ガスを、脱硝された廃 棄ガスから回転式再生熱交換器いわゆるガス熱交換器にて熱を移すことによって 再加熱して、燃焼装置の廃棄ガスを脱硝する方法が公知であるが、これらの方法 では、還元反応の温度レベルでの閉じた系での再加熱の後に還元剤が脱硝される べきガス流に導入され、次いでこのガス流が触媒器の触媒作用表面を渡って導か れる。

これらの方法では、廃棄ガスは先ず外部の熱を導入して還元に最適な温度レベル に予め加熱された後触媒器に供給される。配置的には静止していて特に燃焼空気 の廃棄ガスのガス接続部に対して動かされる触媒作用表面の担体も、同じく公知 となっている。燃焼空気予熱器での煙道ガスの冷却、及び除塵脱硫の前に接続さ れた高層触媒器は、還元反応の実施のための高い温度レベルを利用するので再加 熱を必要としない。これに対して除塵及び特に脱硫の後方に接続された触媒器い わゆる冷却触媒器では、活性を失わせる煙道ガス成分、例えば溶鉱炉の場合の砒 素は、除塵又は脱硫と同時に除かれるので、触媒器に負荷をかけずこれを毒する ことはない。除塵又は脱硫されたガスは場合によっては乾燥のための予熱を間に はさんで、次にガス交換器を通って導かれ、脱硝されたガスが排気筒に流入する 前にその熱が脱硝のためにおくられるべきガスに移され、その後このガスは熱交 換器温度を凌駕するために蒸気加熱器又は燃料室に導入されて脱硝のための最適 な反応温度に加熱され、その後触媒器へ流入せしめられる。

これらの装置には共通して、還元剤の添加が、場所によって異なる流れの速度と やはり場所によって異なる煙道ガス流中の酸化窒素含有量とに応じて極めて慎重 に配分されて行なわれねばならないという問題がある。このために極めて費用の かかる整流器と大きな測定手段及び制御手段が投入される。還元剤の正確に配量 された添加に対する要求は、要求される還元率が高まるにつれて高くなるが、こ れは、還元量が上昇すると、同時に、消費されなかった還元剤が後方に接続され た装置部分にあふれる危険が高まり、従って他の煙道ガス成分と望ましからぬ反 応を起こす可能性も高まるからである。触媒器はかなり長時間使用されると触媒 毒によって活性を失い、例えば５年後には交換されねばならない。ここで触媒器 の寿命は還元剤の剥離によって制限されるが、この剥離は後方に接続された装置 部分に負担をかけ、放散の上昇につながる。

本発明は、排気ガス中の酸化窒素の還元を、高い効率、わずかな装置容積で、か つ場所と時間によって変わる酸化窒素濃度と流れの配分に依存して主たる触媒器 の前後で還元剤を添加し配分する単純な測定及び制御手法を擁して、実施すると いう課題が基礎となっている。

この課題の解決のために本発明による方法は、請求の範囲ｌの前文に記載の方法 から出発して、還元反応の温度レベルへの最終加熱の前の回路の脱硝されるべき 廃棄ガスと、主たる触媒器として使われている別の一つの触媒器にて含有酸化窒 素が還元された後の回路の脱硝された廃棄ガスとが、同時的に交替に、互いに逆 の流れで、触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱体を渡って導かれる ことを特徴としている。

このように触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱体に脱硝されるべき ガスと脱硝されたガスとを互いに逆の流れで当てることにより、脱硝されたガス 中になお含まれている還元剤が、触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄 熱体の主に入口側でつながれ、同時に廃棄ガス流中の残留酸化窒素と反応する。

触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱体でつながれた還元剤は脱硝さ れるべきガスの側に供給される。そこではこの僅かな量の還元剤が酸化窒素の総 記分量を伴ったガスに相対するので、この分の還元剤は完全に交換される。

原則的には本発明による方法は、触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄 熱体を含んだ、切替え熱交換器の仕様で構成された装置を用いて実施可能である 。しかしながら回転式再生熱交換器を使用すれば、これが回転する蓄熱担体と静 止したガス接続部を有するにせよ、静止した蓄熱担体と回転するガス接続部を有 するにせよ、より有利である。この場合、広範に脱硝が行なわれたガス中での残 りの還元がこのガスの流れの方向におこなわれ、かつ消費されなかった残りの還 元剤の吸着が、触媒作用化合物が表面に施された熱交換蓄熱体で行なわれて、脱 硝されたガスの温度が下がり、他方、脱硝されるべきガスの側ではこのガスの流 れの方向に、触媒作用化合物が表面に施されたこの熱交換蓄熱体にて、吸着され た分の還元剤が、脱硝されるべきガスの高い含有量の酸化窒素と反応して、この 表面の温度が上がる。この関連で、触媒作用化合物が表面に施されている蓄熱体 を貫流する前の回路の脱硝されるべきガス、又はこれを貫流した後の回路の脱硝 されたガスが、交差する逆の流れで熱交換蓄熱体の内部で暖められ又は冷却され るならば有利である。

更に、脱硝されるべきガス流中の還元剤の量を可能な限り一様な配分で高めるに は、この還元剤を、又は担体ガスと混合したこの還元剤を、最終加熱の前又は後 の回路で、脱硝されるべきガス流に導入するのが有利である。

最終加熱の前の回路での還元剤の導入は特に蒸気加熱器での最終加熱に関して問 題となり、他方、燃焼室で最終加熱を行なう場合には還元剤の導入はその後の回 路で行なわれる。

熱交換蓄熱体の触媒作用化合物の施された表面で還元剤の残りが吸着されるため 、主たる触媒器から流出する脱硝された廃棄ガスが、変換されていない還元剤を 含んでいてもよい。更に、有利には、還元剤の別の分流を主たる触媒器の後の回 路に導入することによって、必要な還元剤の量の正確な調節が実施可能で、その 後消費されなかった還元剤は、触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱 体にて、同時に追加反応が進行するかたわらで、吸着によってつながれ、脱硝さ れるべきガスの側に移される。しかしながら還元剤のこの添加は、触媒作用化合 物が表面に施されている熱交換蓄熱体の終端では、導入された還元剤が完全に変 換されているか、又はこの表面に吸着されている程度にすぎない。

触媒作用化合物が表面に施されている一組の熱交換蓄熱体が高温ガス側に配設さ れている、回転式再生熱交換器として構成されたガス熱交換器であって、脱硝さ れるべきガスの側は加熱器及び主たる触媒器が直列に続いており、脱硝されたガ スの側は高温ガス側で主たる触媒器と結びつけられているガス熱交換器によって 、この方法は特に有利に実施可能である。ここで主たる触媒器は静止触媒器とし て、又は触媒作用化合物を有する充填剤用の、ガス接続部に対して動かされる担 体を備えた、ユングストローム空気予熱器の仕様で、構成可能である。

本発明による解決によって、主たる触媒器から流出する還元剤の条は一様にされ 、次いで、触媒作用化合物が表面に施された熱交換蓄熱体にて吸着によって一様 に分配されて堆積せしめられ、この種の堆積の形で、脱硝されるべきガスの側に 州立てられる。最終的に還元剤の剥離量の増大につながる主たる触媒器の活性の 喪失は、還元剤の余剰のこの吸着、及び、脱硝されたガスと脱硝されるべきガス とを同期的な交替に当てかつ逆方向に流すことによって、延ばすことが可能であ るが、これは、この場合、触媒作用化合物が表面に施された熱交換蓄熱体はわず かな還元率を満たせば済むからである。この解決により、触媒作用表面を減らし た、従ってより装置容積の小さな主たる触媒器の設計が可能になり、又は放散を 更に減らすことが可能になる。同時に、とくに整流、及び還元剤の量を追跡し正 確に測定して供給するための測定及び制御手法に関する費用のかかる処置を放棄 できる。

本発明による解決により、主たる触媒器の後方の廃棄ガス中をともに運ばれる利 用されなかった還元剤の余剰分を利用して、後方に接続せれた装置部分が、選択 的触媒還元の副産物によって害されず、主たる触媒器をより長時間使用した後に も、還元剤の許容できない多量の剥離によって装置が使用できなくならないよう に、廃棄ガスの脱硝を実施することができる。ガス熱交換器の熱交換蓄熱体上の 吸収能のある層は、脱硝されたガス流と脱硝されるべきガス流の間の吸着／離脱 の周期的な交替により、還元剤のすべりの受容及び／又は酸化窒素の受容のこの 効果を高めることができる。

本発明の詳細な説明のために図面には本方法の実施のための装置が概略的に示さ れている。

図面において、脱硝されるべき廃棄ガスは脱硝部１から先ず廃棄ガス導管２０を 介して乾燥器３へ導かれて予備乾燥される。乾燥器３から廃棄ガスは次に導管２ ２を介してガス熱交換器５に導入される。このガス熱交換器の回転担体はいわゆ る低温側に、例えば通例の伝熱板の積み重ねの形の熱交換蓄熱体５ａを有してい る。この担体の脱硝されるべきガスの入口と向かい合った高温側には、触媒作用 化合物が表面に施されている一組の熱交換蓄熱体５ｂが配設されている。ガス交 換器の高温側の終端のこの熱交換蓄熱体の組立体を出た後、ガスは導管２４を介 して加熱器７に送られて、ガスの温度が還元反応の最適温度に高められる。加熱 器は外部の熱によって加熱される。

加熱器の後方に回路の導管２６の途中で、脱硝されるべきガスに枝導管２８を介 して還元剤が供給され、その後、後方に接続された触媒器９において触媒作用を なす充填剤を通過する際に、ガス中に含まれる酸化窒素が除かれる。脱硝された ガスは次に導管３０を介して、ガス熱交換器の高温側の、触媒作用化合物が表面 ・に施されている熱交換蓄熱体の組立体内に再び流入してこの組立体を通り抜け る。次いで低温側の熱交換蓄熱体５ａを通って導かれると、廃棄ガスは、脱硝部 に送られるべきガス流に熱を移すことによって廃棄ガス排気筒への流入温度に冷 却され、導管３２を介して図示されていない廃棄ガス排気筒へ送られる。

例： 脱硝されるべきガスは約４５〜５０℃で湿式脱硫装置１から流出する。後方に接 続された熱交換器３において、湿式脱硫によって湿ったガスは約７０〜９０℃に 暖められ、１１０００ｖｐの酸化窒素含有量で結合導管２２を介してガス／ガス −熱交換器５へ送られる。蓄熱体５ａでの予熱部の近くで、ガス／ガス−熱交換 器の高温側に統合された、触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱体５ ｂに当てられると、約１％の最初の触媒還元が行なわれる。この際、広範囲に脱 硝されたガスから冷却されるべき側によって吸収された還元剤、とくにアンモニ アが、消費される。ガスは約３００〜３２０℃の温度、９９０　ｖｐｍの酸化窒 素含有量で加熱器７への結合流路２４へ流入する。次いでガスは例えば蒸気によ る加熱器７にて３３０乃至３５０℃に加熱される。必要とされる酸化窒素還元に 応じて、約９５０　ｖｐｍのアンモニアが、還元剤として枝導管２８を介して触 媒器９の前で廃棄ガス中に供給される。この廃棄ガスは３３０乃至３５０℃で、 かつほぼ９４％の還元に相当する６０ｖｐｍの酸化窒素を伴って、触媒器を出て 行くが、ガスとともに流路３０を介してガス熱交換器５へ戻される未反応の還元 剤約２０νｐｍをなお含んでいる。アンモニアのすべりは触媒作用化合物が表面 に施されている熱交換蓄熱体５ｂによってすでに入口側の領域で変換されて、酸 化窒素が更に約５０　ｖｐｍまで還元され、またはアンモニアが吸収されて脱硝 されるべきガスの側に移される。再生熱交換器の低温側の蓄熱体５ａの内部で更 に冷却された後脱硝された廃棄ガスは還元剤を伴わずに約１００〜１２０℃で流 路３２に流入し排気筒へ排出される。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　８９０００４８

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．除塵又は脱硫の後方の回路で、脱硝された廃棄ガスから再生熱交換器にて熱 を移すことにより脱硝されるべき廃棄ガスを再加熱して、燃焼装置の廃棄ガスを 脱硝する方法において、 還元反応の温度レベルヘの最終加熱の前の回路の脱硝されるべき廃棄ガスと、主 たる触媒器として使われている別の一つの触媒器にて含有酸化窒素が還元された 後の回路の脱硝された廃棄ガスとを、周期的に交替に、互いに逆の流れで、触媒 作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱体を渡って導かれることを特徴とす る方法。
2. ２．脱硝されるべきガスと脱硝されたガスとが交差する逆の流れで、触媒作用化 合物が表面に施されている熱交換蓄熱体を介して導かれることを特徴とする、請 求の範囲１に記載の方法。
3. ３．触媒作用化合物が表面に施されている蓄熱体を貫流する前の回路の脱硝され るべきガス、又はこれを貫流した後の回路の脱硝されたガスが、交差する逆の流 れで、熱交換蓄熱体の内部で、暖められ又は冷却されることを特徴とする、請求 の範囲２に記載の方法。
4. ４．還元剤又は担体ガスと混合された還元剤が最終加熱の前又は後の回路で脱硝 されるべき廃棄ガス流中に導入されることを特徴とする、請求の範囲１，２又は ３に記載の方法。
5. ５．還元剤が、主たる触媒器から流出する脱硝された廃棄ガスが変換されていな い還元剤を含むだけの量添加されることを特徴とする、請求の範囲４に記載の方 法。
6. ６．還元剤が更に主たる触媒器の後の回路で廃棄ガス流中に導入されることを特 徴とする、請求の範囲５に記載の方法。
7. ７．脱硝されるべき廃棄ガスが直列に、周期的に交替に流されるべき熱交換蓄熱 体、次いで、触媒作用化合物が表面に施されている熱交換蓄熱体を渡って導かれ 、その際加熱され、この表面に吸着されている還元剤を消費し、その後外部の熱 の供給の下で主たる触媒器での還元の温度レベルに加熱され、その前の回路で又 はそれに次いで還元剤が供給され、次にガスは主たる触媒器の表面を渡って誘導 されるが、その際この誘導は、変換されていない還元剤及び／又はさらに加えて 供給される還元剤が触媒作用化合物が表面に施されていて周期的に交替に流され るべき熱交換蓄熱体にて、脱硝されるべき廃棄ガスが流されるのとは逆の流れで 、吸着又は変換されるように行なわれ、ガスは熱交換のみを行なう蓄熱体に当て られて排気筒流入温度に冷却されることを特徴とする、請求の範囲１又は１に続 く請求の範囲に記載の方法。
8. ８．熱交換蓄熱体（５ａ）と触媒作用化合物が表面に施されている高温側の熱交 換蓄熱体（５ｂ）とを備え、回転式再生熱交換器として構成されているガス熱交 換器（５）、脱硝されるべきガス流の方向に生ガス導管（２４）を介して直列に このガス交換器の後に接続されているガス加熱器（７）、主たる触媒器（９）、 及び、主たる触媒器（９）からの脱硝されたガスの出口を、触媒作用化合物が表 面に施されている熱交換蓄熱体（５ｂ）からの脱硝されるべきガスの出口と向か い合った、ガス交換器（５）の高温側の入口に接続している、浄化ガス導管（３ ０）を設けたことを特徴とする、請求の範囲１に記載の方法の実施のための装置 。
9. ９．主たる触媒器（９）が固定触媒器として構成されていることを特徴とする、 請求の範囲８に記載の装置。
10. １０．主たる触媒器（９）が、ガス接続部に対して動かされる触媒作用化合物の 担体を有していることを特徴とする、請求の範囲８に記載の装置。