JPH06269634A

JPH06269634A - ごみ焼却炉における排ガス脱硝方法

Info

Publication number: JPH06269634A
Application number: JP5082768A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ogawa; 和彦小川
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】還元剤として尿素水を用い、アンモニアに比
べて取扱いが容易で、かつ、安全性が高いごみ焼却炉に
おける排ガス脱硝方法を提供する。【構成】ごみ焼却炉の上段に尿素水を噴霧し、尿素の
加水分解によりアンモニアを生成せしめ、生成したアン
モニアの一部によりごみ焼却炉内で無触媒脱硝反応を起
こさせ、ついで、ごみ焼却炉内の未反応アンモニアを用
いて、ごみ焼却炉の下流側に接続された脱硝反応塔内で
触媒脱硝反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ごみ焼却炉における排
ガスの脱硝方法、詳しくは、無触媒脱硝反応と触媒脱硝
反応とを組み合わせた脱硝方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却炉での従来の脱硝方法として、
つぎの方法が知られている。（１）炉の構造及び燃焼方法改善によりＮＯｘ濃度を
低減化する方法。（２）炉内にアンモニア等の還元剤を注入する無触媒
脱硝方法。（３）排ガス中にアンモニアを注入し触媒と接触させ
る触媒脱硝方法。（４）特開昭６０−２３２２３７号公報に示されるよ
うに、ごみ焼却炉の火炎の存在しない高温域に還元剤を
添加して排ガスの無触媒脱硝を行い、次いでこの排ガス
を冷却、電気集塵した後排ガスの全部又は一部を触媒反
応装置により触媒脱硝する方法。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】（１）の方法のみでの
ＮＯｘ濃度の低減化には限度があり、ＮＯｘ規制値のき
びしい都市には適用できない。（２）の方法は、炉内温
度分布及び変動幅が一般の炉に比べて大きいために、還
元剤の注入ポイントの選定がむずかしい。一般に高温域
に還元剤を注入すると脱硝率は上がるとされているが、
温度が高すぎると還元剤が燃焼してしまう。逆に温度が
低すぎると脱硝率が下がり、しかもリークアンモニアが
増えて二次公害につながる。

【０００４】（３）の方法のみで脱硝率を上げようとす
ると触媒量が多くなり、コストが上がるのみならず、反
応塔の圧損も増え、誘引送風機も大型になる。公害規制
がきびしくなり既設備に触媒脱硝装置を追加設置しなけ
ればならない時に、誘引送風機も交換することが必要な
場合もある。アンモニアを使用するため、漏えい検知
機、散水設備、アンモニア除外設備等の付帯設備が必要
である。また、アンモニアタンクが屋外貯蔵タンクの場
合には、夏期のアンモニア沸騰対策も重要になる。この
ように設備が複雑になり、慎重な取扱いが要求される。

【０００５】また、（４）の方法は、１段目の無触媒脱
硝過程及び２段目の触媒脱硝過程の両方にアンモニアを
添加するものであり、（３）の方法と同様に、依然とし
てアンモニア使用による種々の問題点を有している。本
発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、無触媒脱硝と
触媒脱硝とを組み合わせた方法において、還元剤として
尿素を用い、炉内へ尿素水を噴霧することにより、上記
の種々の問題点を解消した排ガス脱硝方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のごみ焼却炉における排ガス脱硝方法は、
ごみ焼却炉の上段に尿素水を噴霧し、尿素の加水分解に
よりアンモニアを生成せしめ、生成したアンモニアの一
部によりごみ焼却炉内で無触媒脱硝反応を起こさせ、つ
いで、ごみ焼却炉内の未反応アンモニアを用いて、ごみ
焼却炉の下流側に接続された脱硝反応塔内で触媒脱硝反
応させることを特徴としている。

【０００７】尿素水中の尿素は、１〜１０重量％とする
のが望ましい。尿素が１重量％未満の場合は、希釈工程
で尿素量が少ないため濃度の精度が悪くなる。また、希
釈水量が多くなり炉内排ガス温度を下げてしまうという
不都合点があり、一方、尿素が１０重量％を超える場合
は、尿素水流量が少なくなり制御性が悪くなるという不
都合点がある。

【０００８】また、排ガス中のＮＯｘに対する尿素の当
量比が０．４〜１．０であることが望ましい。当量比が
０．４未満の場合は、無触媒脱硝による未反応アンモニ
アの濃度が低くなり、触媒脱硝の効果が出てこないとい
う不都合点があり、一方、当量比が１．０を超える場合
は、触媒脱硝によるリークアンモニア濃度が１０ppmを
越え、煙突から白煙を生じるという不都合点がある。な
お、本発明における「当量比」とは、炉で発生するＮＯ
ｘに対する当量比の意味で、炉に尿素を吹き込むので、
実際には測定できない。このため、Ｏ₂濃度から推算す
る。

【０００９】つぎに、図１に基づいて本発明をさらに詳
細に説明する。図１において、１はごみバンカー、２は
ごみ焼却炉、３は廃熱ボイラ、４はエコノマイザー、５
は電気集塵機、６は誘引ファン、８は煙突、９は灰冷却
水槽、１０は灰コンベヤー、１１は灰バンカー、１２は
灰汚水槽、１３は脱硝反応塔、１４は脱硝触媒、１５は
灰コンベヤーである。従来の触媒脱硝は、脱硝反応塔の
入口にアンモニアを注入するものであった。本発明は、
炉内に尿素水を噴霧し、炉内温度により加水分解させて
アンモニアを発生させる。このときの反応式は次の如く
である。ＣＯ（ＮＨ₂）₂＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋２ＮＨ₃ 尿素はアンモニアに比べ取扱いが容易で、安全性が高
い。また、設備コストも安い。尿素は前述のように１〜
１０％に希釈して用いる。

【００１０】尿素水希釈方法としては、次の２つの方法
を挙げることができる。（１）尿素水タンクに貯留している約４０％尿素水
と、希釈水とを別のタンクに導入して混合希釈して１〜
１０％尿素水とし、これを炉に注入する方法。（２）尿素水タンクに貯留している約４０％尿素水
と、希釈水とをラインミキサにより混合希釈して１〜１
０％尿素水とし、そのまま炉に注入する方法。なお、本発明の実施例では、（１）の方法を採用した。

【００１１】本発明においては、炉への尿素水の噴霧位
置がきわめて重要である。尿素水を炉の高温度域に注入
すると、尿素及びアンモニアが燃焼してしまい、尿素水
噴霧量を増やしても脱硝効果はでてこない。無触媒脱硝
のみの場合には、二次公害を防止するため炉内からのリ
ークアンモニアを１０ppm 以下におさえるように尿素水
噴霧量を調節する。すなわち、無触媒脱硝では白煙防止
のため、リークアンモニア濃度が１０ppm 以下になるよ
うに運転されている。後述の図５によれば、脱硝反応塔
を設置しないと尿素水の当量比を０．４以下にしなけれ
ばならなく、このときの脱硝率は１０数％にしかならな
い。これに脱硝反応塔を設置すると、無触媒での脱硝率
を３０％程度に、トータルでの脱硝率を６０％程度にあ
げることができる。

【００１２】触媒脱硝ではこのアンモニアを利用するの
で、噴霧ノズル位置は重要なポイントになる。そこで、
ノズル位置を変えてノズルを数個取り付けておき、最適
の位置から尿素水を噴霧する。ノズル位置によるアンモ
ニア発生量の関係を図２に示す。

【００１３】図２は、図１におけるごみ焼却炉２の上段
位置Ａ、中段位置Ｂ及び下段位置Ｃから尿素水を噴霧し
たときの、排ガス中ＮＯｘに対する尿素の当量比と炉出
口の未反応アンモニア濃度、無触媒脱硝率及び尿素損失
率との関係を示している。この未反応アンモニア濃度は
ドライガスベースでＯ₂１２％の値（ppm）を示し、ご
み焼却炉２の出口におけるアンモニア濃度である。図２
から明らかなように、上段位置Ａに尿素水を噴霧した場
合が、炉からの未反応アンモニア量が最も多くなり、し
たがって、上段位置Ａに尿素水を噴霧するのが好ましい
と言える。下段位置Ｃでは約７０％の尿素が、中段位置
Ｂでは約６０％の尿素が炉内で損失しているのがわか
る。

【００１４】図３は、炉上段（位置Ａ）に尿素水を吹き
込んだ場合の当量比と尿素損失率との関係を示してい
る。図３から、尿素損失率は平均して２０％程度である
ことがわかる。

【００１５】また、脱硝反応塔１３出入口でのＮＯｘ又
はアンモニアの濃度変化を図４に示す。脱硝反応塔１３
出口でのアンモニア濃度は０．１ppm 以下であったこと
から、排ガス中のＮＯｘに対する尿素の当量比０．４〜
１．０とすることにより、無触媒脱硝により炉での発生
ＮＯｘに対し６０ppm まで、触媒脱硝により４０ppmま
で除去が可能であることがわかる。

【００１６】図５は、当量比と脱硝率及び反応塔入口ア
ンモニア濃度との関係を示している。白煙防止のため、
煙突からのリークアンモニア濃度を１０ppm 以下にする
ためには、無触媒脱硝の場合は尿素の当量比を０．４以
下にしなければならず、このときの脱硝率は約１７％に
しかならない。しかし、これに脱硝反応塔を設置する
と、無触媒での脱硝率を３０％程度に、全体の脱硝率を
６０％程度に上げることができることが、図５からわか
る。これにより脱硝反応塔を小さくでき、触媒量を減ら
すことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定される
ものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜
変更して実施することが可能なものである。実施例１図１に示す装置を用いて実験を行なった。ごみ焼却炉２
の上段位置Ａに５重量％に希釈した尿素水を５５〜１６
０l ／h で噴霧した。なお、ごみ焼却炉２からの排ガス
流量はドライベースで約４７，０００Nm³／h 、尿素水
を噴霧しない場合の排ガス中のＮＯｘ濃度は約１００pp
m であった。

【００１８】この結果、脱硝反応塔１３入口のＮＯｘ濃
度は７０ppm 、脱硝反応塔１３入口のアンモニア濃度は
２０ppm 、脱硝反応塔１３出口のＮＯｘは５０ppm 、脱
硝反応塔１３出口のアンモニアは０．１ppm 以下であっ
た。

【００１９】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）アンモニア源として尿素水を用いるので、アン
モニアに比べて取扱いが容易で、かつ、安全性が高い。（２）従来のように、アンモニア貯蔵タンクを設置す
る場合は、種々の付帯設備が必要で複雑になるが、本発
明のように、尿素水貯蔵タンクを設置する場合は、設備
が簡素化され設備コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のごみ焼却炉における排ガス脱硝方法を
実施する装置の一例を示すフローシートである。

【図２】図１におけるごみ焼却炉の上段位置Ａ、中段位
置Ｂ及び下段位置Ｃから尿素水を噴霧した場合における
排ガス中のＮＯｘに対する尿素の当量比と炉出口の未反
応アンモニア濃度、無触媒脱硝率及び尿素損失率との関
係を示すグラフである。

【図３】炉上段（位置Ａ）に尿素水を吹き込んだ場合の
尿素の当量比と尿素損失率との関係を示す図である。

【図４】尿素の当量比と、脱硝反応塔出入口のＮＯｘ濃
度及び脱硝反応塔入口のアンモニア濃度との関係を示す
グラフである。

【図５】尿素の当量比と、脱硝率及び反応塔入口アンモ
ニア濃度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２ごみ焼却炉４エコノマイザー５電気集塵機１３脱硝反応塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｂ 7367−3ＫＤ 7367−3Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみ焼却炉の上段に尿素水を噴霧し、尿
素の加水分解によりアンモニアを生成せしめ、生成した
アンモニアの一部によりごみ焼却炉内で無触媒脱硝反応
を起こさせ、ついで、ごみ焼却炉内の未反応アンモニア
を用いて、ごみ焼却炉の下流側に接続された脱硝反応塔
内で触媒脱硝反応させることを特徴とするごみ焼却炉に
おける排ガス脱硝方法。
【請求項２】尿素水中の尿素が１〜１０重量％である
ことを特徴とする請求項１記載のごみ焼却炉における排
ガス脱硝方法。
【請求項３】排ガス中のＮＯｘに対する尿素の当量比
が０．４〜１．０であることを特徴とする請求項１又は
２記載のごみ焼却炉における排ガス脱硝方法。