JPH07323216A - 排ガスの脱硝方法と装置 - Google Patents

排ガスの脱硝方法と装置

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JPH07323216A
JPH07323216A JP6118338A JP11833894A JPH07323216A JP H07323216 A JPH07323216 A JP H07323216A JP 6118338 A JP6118338 A JP 6118338A JP 11833894 A JP11833894 A JP 11833894A JP H07323216 A JPH07323216 A JP H07323216A
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JP
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exhaust gas
denitration
reducing agent
catalyst layer
denitration device
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JP6118338A
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English (en)
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Yasuyuki Nishimura
泰行 西村
Meiji Ito
明治 伊東
Masahiro Nitta
昌弘 新田
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン起動時のNOx除去装置の脱硝性能
を高く維持すること。 【構成】 NOx除去装置の脱硝装置2の上流に燃焼触
媒層11を設置し、エンジン1の起動時に燃料タンク6
1から燃料を燃焼触媒層11に噴霧し、燃焼させ、その
熱によりNOx除去装置の脱硝装置2の温度を上昇させ
ると同時に、起動時の未燃物、COガスなども燃焼させ
る。NOx除去装置の脱硝装置2の温度が所定温度に到
達したならば固体または液体の還元剤をホッパー51か
ら燃焼触媒層11に噴霧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は還元剤を用いた燃焼排ガ
スの脱硝方法と装置に係り、特に燃焼装置の起動時にお
ける脱硝方法と装置に関するものである。
【0002】
【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媒塵と窒素酸化物である。
これらの物質の発生量は燃焼装置の燃焼方法によりある
程度抑えられるが、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
素酸化物を処理するには、排ガス中に酸素が存在するた
めに、ガソリンエンジンで採用されているモノリス触媒
を用いて窒素酸化物を排ガス中の未燃炭化水素、一酸化
炭素で還元して浄化する方法は使用できない。従来のボ
イラ排ガスと同様に排ガスにアンモニアなど窒素酸化物
選択還元剤を添加し、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。
【0003】現在、数百から数千KW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が設
置されつつある。これら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、これ
ら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している。しかしながら、さ
らに自家発電の規模が小さいディーゼルエンジンの場合
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。しかも、従来
と同じアンモニアを還元剤とする場合、アンモニアが有
害物質であり刺激臭を有するため取扱い上、十分な配慮
が必要である。
【0004】また、アンモニアは通常液化ガスとして貯
蔵に高圧容器を必要とし、法的に使用規制を受けるなど
実用化には課題がある。取り扱いの困難なアンモニアの
代替用の還元剤として尿素、脂肪族アミン、芳香族アミ
ン、脂環族アミン、酸アミド、硫安、塩安、リン安など
から選ばれた単独もしくは2種以上の化合物を用いる方
法があるが、これは無触媒脱硝法であり、通常500〜
1500℃で還元剤と排ガスを接触させる必要がある。
この種の脱硝法に関連するものは、例えば、特開昭51
−143570号、特開昭52−6368号、特開昭5
4−28771号などが挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はエンジ
ン起動時において、脱硝装置の温度が低く過ぎて還元剤
の気化が十分でなく、排ガス中のNOxが除去できない
ことがあった。本発明の目的は、エンジン等の燃焼装置
の起動時のNOx除去装置の脱硝性能を高く維持するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成によって達成される。すなわち、固体あるいは液体
状の窒素酸化物還元剤物質を排ガス中に添加する排ガス
の脱硝方法において、脱硝装置の上流側の排ガス流路に
燃焼触媒層を設置し、燃焼装置起動時に該燃焼触媒層上
流に燃料を噴霧して燃焼させ、該脱硝装置温度が所定の
温度に到達した時点で燃料の供給を停止し、前記還元剤
物質を該燃焼触媒層上流に噴霧する排ガスの脱硝方法、
または、窒素酸化物の還元剤物質を排ガス中に添加する
排ガスの脱硝方法において、脱硝装置の上流側の排ガス
流路に燃焼触媒層を設置し、エンジン起動時に該燃焼触
媒層上流に燃料を噴霧して燃焼させ、該脱硝装置温度が
所定の温度に到達した時点で燃料の供給を停止し、固体
あるいは液体状の還元剤物質を該燃焼触媒層上流に噴霧
し、燃焼装置の定常燃焼時には、脱硝装置下流側の排ガ
ス流路の窒素酸化物濃度に応じて前記還元剤物質の噴霧
量を調整する排ガスの脱硝方法である。
【0007】本発明の上記目的は次の構成によっても達
成される。すなわち、燃焼装置の排ガス流路に固体ある
いは液体状の窒素酸化物還元剤物質を供給する還元剤物
質供給部と脱硝装置を備えた排ガスの脱硝装置におい
て、脱硝装置の上流側の排ガス流路に設けられた燃焼触
媒層と該燃焼触媒層上流側に設けられた燃料供給部と脱
硝装置内に設けられた温度検出器と該温度検出器が脱硝
装置温度が所定温度に到達したことを検出した時点で燃
料の供給を停止するための燃料供給制御部とを備えた排
ガスの脱硝装置、または、燃焼装置の排ガス流路に固体
あるいは液体状の窒素酸化物還元剤物質を供給する還元
剤物質供給部と脱硝装置を備えた排ガスの脱硝装置にお
いて、脱硝装置の上流側の排ガス流路に設けられた燃焼
触媒層と、該燃焼触媒層上流側に設けられた燃料供給部
と、脱硝装置内に設けられた温度検出器と、該温度検出
器が脱硝装置温度が所定温度に到達したことを検出した
時点で燃料の供給を停止するための燃料供給制御部と、
脱硝装置の下流側の排ガス流路に設けられ窒素酸化物濃
度検出器と、該窒素酸化物濃度検出器の検出した窒素酸
化物濃度に応じて還元剤物質供給部からの還元剤供給量
を調整する還元剤供給量調整部を備えた排ガスの脱硝装
置である。
【0008】本発明の脱硝触媒としてはチタニア担持モ
リブデン酸化物の他にチタニア担持バナジウム酸化物な
どを用いることができる。また、燃焼装置の燃焼触媒と
しては白金、パラジウムおよびロジウムなどの貴金属
類、または酸化マンガン、酸化銅、酸化コバルト、酸化
ニッケルなどの金属酸化物を担持させたものを用いるこ
とができる。
【0009】
【作用】エンジン等の燃焼装置の起動時における脱硝触
媒の加熱方法として燃焼触媒と燃料を用いて、そのとき
発生する燃焼熱を利用して脱硝装置の温度を上昇させ
る。起動時の未燃物、COガスなども燃焼触媒上で燃焼
させ、その熱をも利用する。NOx除去装置の脱硝装置
の温度が所定温度に到達したら、燃料の供給を停止し、
還元剤を燃焼触媒層に噴霧する。なお、還元剤は固体ま
たは液体であるので、これを気体にするために、この燃
焼触媒層内に還元剤を噴霧する。この気体になった還元
剤が脱硝装置でNOxと反応し、無害の窒素となる。
【0010】
【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エンジン起動時のNOx除去装置の
脱硝性能を高く維持できる燃焼触媒装置を設けた例を用
いて説明する。図1においてディーゼルエンジン1で発
生した排ガスの流路に脱硝装置2と消音器3を配置する
が、本実施例では脱硝装置2の前流側に燃焼触媒層11
を設置し、さらに、脱硝装置2の温度検出器15を設け
ることが特徴である。図1においてディーゼルエンジン
1と燃焼触媒層11との間のガス流路、脱硝装置2と消
音器3との間のガス流路および消音器3の後流側のガス
流路をそれぞれガス流路21、22、23とする。該ガ
ス流路21に燃料タンク61から燃料ポンプ62を介し
て燃料を噴霧できる噴霧ノズル12と、さらに還元剤ホ
ッパー51から定量供給機52を介してメラミン粉体を
噴射できる噴射ノズル7を設置する。
【0011】ディーゼルエンジン1の起動時には噴霧ノ
ズル12から燃料を噴霧して燃焼触媒層11で燃焼させ
てガス流路内の排ガス温度を上げる。エンジン起動時に
発生する排ガス中の未燃物、COガスなども該燃焼触媒
層11で燃焼させる。NOx除去装置である脱硝装置2
の温度が還元剤を噴射しても十分脱硝反応を行うことが
できる温度である350℃に達したことを温度検出器1
5が検出したならば、燃焼触媒層11への燃料タンク6
1から燃料の噴霧を停止し、還元剤のメラミン粉体を燃
焼触媒層11に噴霧することにより、メラミン粉体を気
化させる。こうして脱硝装置2では気化されたメラミン
粉体と排ガス中のNOxとの間で脱硝反応が行われ、排
ガス中のNOxが無害の窒素に変化する。浄化されたガ
スは消音器3とガス流路23を経て大気に放出される。
脱硝装置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=8/6/10/4
の原子比)触媒が充填されいる。
【0012】図2にディーゼルエンジンの起動時の脱硝
率の経時変化を示す。図2から分かるように本発明によ
れば起動時からの脱硝率は従来(燃焼触媒の無い方法)
に比較して高くなっている。さらに、起動時の未燃物、
COガスの量も従来法に比較して50%以下となってい
る。
【0013】実施例2 図3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。本実施例は図1の還元剤ホッパー51と定量供給
機52の代わりに還元剤タンク54とその供給ポンプ5
5を用いたものである。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を介して噴射ノズル7よりガス流路21に還元
剤溶液を添加する。その他のプロセスは実施例1で説明
した場合と同様である。この場合の起動時の脱硝性能は
実施例1と同様に従来に比較して高くなっていた。
【0014】実施例3 実施例1におけるディーゼルエンジン1を用いて、NO
x除去装置である脱硝装置2の温度が300℃に達成し
たときに、燃焼触媒層11への燃料の噴霧を停止し、還
元剤のメラミン粉体を該燃焼触媒層11に噴霧した。他
の条件は実施例1と同様である。この場合の起動時の脱
硝性能は実施例1と同様に従来に比較して高くなってい
た。
【0015】実施例4 実施例1におけるディーゼルエンジン1を用いて、NO
x除去装置の脱硝装置2の温度が400℃に達成したと
きに、燃焼触媒層11への燃料の噴霧を停止し、還元剤
のメラミン粉体を燃焼触媒層11に噴霧した。他の条件
は実施例1と同様である。この場合の起動時の脱硝性能
は実施例1と同様に従来に比較して高くなっていた。
【0016】実施例5 本実施例は図4に示すように排ガス流路21の断面積よ
り小さい断面積を有する燃焼触媒層11を配置し、この
燃焼触媒層11の前流側のガス流路21に燃料タンク6
1から燃料ポンプ62を介して燃料を噴霧できる噴霧ノ
ズル12と、さらに還元剤ホッパー51から定量供給機
52を介してメラミン粉体を噴射できる噴射ノズル7を
設置する。また、この場合にはガス流路22にNOx濃
度計16を設けている。その他の構成については、実施
例1の場合と同様である。本実施例の特徴はディーゼル
エンジン1起動時のみならず、燃焼触媒層11の設置ス
ペースが小さいので、ディーゼルエンジン1の定常燃焼
状態においても、負荷変動によりNOx濃度計16の検
出NOx濃度が高くなる場合など、必要な場合には燃料
タンク61から燃料を少量でも噴霧可能にしておき、き
め細かな脱硝制御ができる。
【0017】比較例1 図5に示すようにガス流路21に図1の燃焼触媒層11
と燃料タンク61と燃料ポンプ62と燃料噴霧ノズル1
2を設けないでディーゼルエンジン1を用いて、ディー
ゼルエンジン1で発生したガスを直接、脱硝装置2に導
き、還元剤ホッパー51から還元剤であるメラミン粉体
を噴射ノズル7より添加する。排ガスは消音器3を経て
大気に放出される。他の条件は実施例1と同様である。
ディーゼルエンジン1の起動時の脱硝率は図2に示すよ
うに、本発明に比較して低くなっている。さらに、ディ
ーゼルエンジン1が定常運転状態になっても脱硝性能は
低い。これは還元剤であるメラミン粉体の気化が十分に
されていないためと考えられる。
【0018】以上の本発明の実施例では還元剤としてメ
ラミンの例を示したが、その他にシアヌル酸、ビュウレ
ット、尿素、シアナミドなど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、上記各実施例の脱硝装置2内の
脱硝触媒としてはチタニア担持モリブデン酸化物の他に
チタニア担持バナジウム酸化物などを用いることができ
る。上記各実施例の燃焼装置11の燃焼触媒としては白
金、パラジウムおよびロジウムなどの貴金属類、または
酸化マンガン、酸化銅、酸化コバルト、酸化ニッケルな
どの金属酸化物を担持させたものである。また上記各実
施例の燃料タンク61内の燃料としてはアルコール類、
油類などの液体燃料が用いられる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、エンジン起動時におけ
るNOx除去装置の脱硝性能を高く維持でき、自家発電
設備やコージェネシーション設備からの要求を満たすこ
とができる。また、起動時の未燃物、COガスなども燃
焼させることができ、都市部における大気汚染の防止に
貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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フローを示す図である。
【図2】 本発明と従来技術のディーゼルエンジンの起
動時の脱硝率の経時変化を示す図である。
【図3】 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フローを示す図である。
【図4】 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フローを示す図である。
【図5】 従来法におけるディーゼルエンジンの排ガス
処理装置のフローを示す図である。
【符号の説明】
1…ディーゼルエンジン、2…脱硝装置、3…消音器、
7…噴射ノズル、11…燃焼触媒層、12…噴霧ノズ
ル、15…脱硝装置温度検出器、16…Nox濃度計、
21、22、23…ガス流路、51…還元剤ホッパー、
52…定量供給機、54…還元剤タンク、55…還元剤
タンク供給ポンプ、61…燃料タンク、62…燃料ポン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/08 ZAB H B01D 53/36 ZAB

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体あるいは液体状の窒素酸化物還元剤
    物質を排ガス中に添加する排ガスの脱硝方法において、
    脱硝装置の上流側の排ガス流路に燃焼触媒層を設置し、
    燃焼装置起動時に該燃焼触媒層上流に燃料を噴霧して燃
    焼させ、該脱硝装置温度が所定の温度に到達した時点で
    燃料の供給を停止し、前記還元剤物質を該燃焼触媒層上
    流に噴霧することを特徴とする排ガスの脱硝方法。
  2. 【請求項2】 窒素酸化物の還元剤物質を排ガス中に添
    加する排ガスの脱硝方法において、脱硝装置の上流側の
    排ガス流路に燃焼触媒層を設置し、エンジン起動時に該
    燃焼触媒層上流に燃料を噴霧して燃焼させ、該脱硝装置
    温度が所定の温度に到達した時点で燃料の供給を停止
    し、固体あるいは液体状の還元剤物質を該燃焼触媒層上
    流に噴霧し、燃焼装置の定常燃焼時には、脱硝装置下流
    側の排ガス流路の窒素酸化物濃度に応じて前記還元剤物
    質の噴霧量を調整することを特徴とする排ガスの脱硝方
    法。
  3. 【請求項3】 脱硝用触媒として酸化チタン系触媒を用
    いることを特徴とする請求項1または2記載の排ガスの
    脱硝方法。
  4. 【請求項4】 燃焼装置の排ガス流路に固体あるいは液
    体状の窒素酸化物還元剤物質を供給する還元剤物質供給
    部と脱硝装置を備えた排ガスの脱硝装置において、 脱硝装置の上流側の排ガス流路に設けられた燃焼触媒層
    と該燃焼触媒層上流側に設けられた燃料供給部と脱硝装
    置内に設けられた温度検出器と該温度検出器が脱硝装置
    温度が所定温度に到達したことを検出した時点で燃料の
    供給を停止するための燃料供給制御部とを備えたことを
    特徴とする排ガスの脱硝装置。
  5. 【請求項5】 燃焼装置の排ガス流路に固体あるいは液
    体状の窒素酸化物還元剤物質を供給する還元剤物質供給
    部と脱硝装置を備えた排ガスの脱硝装置において、 脱硝装置の上流側の排ガス流路に設けられた燃焼触媒層
    と、該燃焼触媒層上流側に設けられた燃料供給部と、脱
    硝装置内に設けられた温度検出器と、該温度検出器が脱
    硝装置温度が所定温度に到達したことを検出した時点で
    燃料の供給を停止するための燃料供給制御部と、脱硝装
    置の下流側の排ガス流路に設けられ窒素酸化物濃度検出
    器と、該窒素酸化物濃度検出器の検出した窒素酸化物濃
    度に応じて還元剤物質供給部からの還元剤供給量を調整
    する還元剤供給量調整部を備えたことを特徴とする排ガ
    スの脱硝装置。
  6. 【請求項6】 脱硝用触媒として酸化チタン系触媒を用
    いることを特徴とする請求項4または5記載の排ガスの
    脱硝装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19638802A1 (de) * 1996-09-20 1998-03-26 Gerhart Prof Dr In Eigenberger Verfahren zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von vollaktiven oder gealterten Automobilkatalysatoren
WO1999017005A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und einrichtung zur reinigung des abgases einer verbrennungsanlage
US6725651B2 (en) 2000-11-16 2004-04-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Reducing agent for emission control system, reducing-agent supply device, and emission control system using the reducing agent

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