JPH10118456A - 排ガス処理装置および処理方法 - Google Patents
排ガス処理装置および処理方法Info
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- JPH10118456A JPH10118456A JP8282375A JP28237596A JPH10118456A JP H10118456 A JPH10118456 A JP H10118456A JP 8282375 A JP8282375 A JP 8282375A JP 28237596 A JP28237596 A JP 28237596A JP H10118456 A JPH10118456 A JP H10118456A
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 還元剤として取り扱いが容易な尿素を用いて
も、比較的低温域でも効率よくＮＯｘを還元除去するこ
とができる排ガス処理装置を提供する。 【解決手段】 排ガスを、排ガス煙道１１に設けられた
脱硝触媒反応器４に導入し、脱硝触媒の存在下でＮＯｘ
を還元除去する排ガス脱硝装置において、脱硝触媒反応
器４の前流側の排ガス煙道１１に高温ガス供給ライン１
０を連結し、この高温ガス供給ライン１０に還元剤注入
ライン９を介して還元剤注入装置６を連結する。そし
て、高温ガス供給ライン１０の還元剤注入ライン９との
連結部の後流に尿素分解触媒反応器７を設ける。
も、比較的低温域でも効率よくＮＯｘを還元除去するこ
とができる排ガス処理装置を提供する。 【解決手段】 排ガスを、排ガス煙道１１に設けられた
脱硝触媒反応器４に導入し、脱硝触媒の存在下でＮＯｘ
を還元除去する排ガス脱硝装置において、脱硝触媒反応
器４の前流側の排ガス煙道１１に高温ガス供給ライン１
０を連結し、この高温ガス供給ライン１０に還元剤注入
ライン９を介して還元剤注入装置６を連結する。そし
て、高温ガス供給ライン１０の還元剤注入ライン９との
連結部の後流に尿素分解触媒反応器７を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス処理装置お
よび処理方法に係り、特に還元剤として尿素を用い、低
温域においても排ガス中の窒素酸化物を効率よく除去す
ることができる排ガス処理装置および処理方法に関す
る。
よび処理方法に係り、特に還元剤として尿素を用い、低
温域においても排ガス中の窒素酸化物を効率よく除去す
ることができる排ガス処理装置および処理方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】火力発電所をはじめとする固定発生源か
ら排出される排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）
は、光化学スモッグの原因となる物質であり、その除去
（脱硝）方法として、アンモニア（ＮＨ3 ）を還元剤と
した選択的接触還元法（ＳＣＲ）が幅広く用いられてい
る。また、一般家庭や企業から排出されるごみを焼却す
る都市ごみ焼却処理設備から排出される排ガスにもＮＯ
ｘが含まれており、ＳＣＲ法は効果的な脱硝方法として
期待されている。
ら排出される排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）
は、光化学スモッグの原因となる物質であり、その除去
（脱硝）方法として、アンモニア（ＮＨ3 ）を還元剤と
した選択的接触還元法（ＳＣＲ）が幅広く用いられてい
る。また、一般家庭や企業から排出されるごみを焼却す
る都市ごみ焼却処理設備から排出される排ガスにもＮＯ
ｘが含まれており、ＳＣＲ法は効果的な脱硝方法として
期待されている。
【０００３】一方、最近では、ディーゼルエンジン、ボ
イラ、ガスタービンなどを利用したコージェネレーショ
ンシステムが都市部を中心として増加しており、このコ
ージェネレーションシステムに対してもＮＯｘの排出規
制が強化されるため、排煙脱硝装置の設置が急務となっ
ている。ところで、このような民生用の脱硝装置には、
大型プラントにおけるような液化アンモニアを還元剤と
して使用することは不適当である。そこで、液化アンモ
ニアの代替還元剤として、分解によってＮＨ3を生成す
る尿素、メラミン、ビウレット、シアヌル酸、炭酸アン
モニウムなどの固体含窒素化合物を用いる方法が注目さ
れている。
イラ、ガスタービンなどを利用したコージェネレーショ
ンシステムが都市部を中心として増加しており、このコ
ージェネレーションシステムに対してもＮＯｘの排出規
制が強化されるため、排煙脱硝装置の設置が急務となっ
ている。ところで、このような民生用の脱硝装置には、
大型プラントにおけるような液化アンモニアを還元剤と
して使用することは不適当である。そこで、液化アンモ
ニアの代替還元剤として、分解によってＮＨ3を生成す
る尿素、メラミン、ビウレット、シアヌル酸、炭酸アン
モニウムなどの固体含窒素化合物を用いる方法が注目さ
れている。
【０００４】ごみ焼却炉から排出される、従来の排ガス
処理装置を図３に示す。図において、この装置は、ごみ
を焼却処理するごみ焼却炉１と、該ごみ焼却炉１の排ガ
ス煙道１１に順次設けられたガス冷却塔２、バグフィル
タ３、脱硝触媒反応器４および煙突８と、前記脱硝触媒
反応器４の前流側排ガス煙道１１に還元剤注入ライン９
を介して連結された還元剤注入装置６とから主として構
成されている。
処理装置を図３に示す。図において、この装置は、ごみ
を焼却処理するごみ焼却炉１と、該ごみ焼却炉１の排ガ
ス煙道１１に順次設けられたガス冷却塔２、バグフィル
タ３、脱硝触媒反応器４および煙突８と、前記脱硝触媒
反応器４の前流側排ガス煙道１１に還元剤注入ライン９
を介して連結された還元剤注入装置６とから主として構
成されている。
【０００５】焼却炉１から排出された燃焼排ガスは、ガ
ス冷却塔２で所定温度まで冷却されたのち、バグフィル
タ３に流入し、ここでダスト等の固形物および塩化水素
（ＨＣｌ）等が除去され、次いで脱硝触媒反応器４に流
入し、ここで、脱硝触媒の存在下、注入ライン９を介し
て還元剤注入装置６から注入される還元剤、例えばＮＨ
3 と接触して排ガス中のＮＯｘが還元除去される。ＮＯ
ｘが除去された排ガスは、処理ガスとして後流の煙突８
から大気に放出される。
ス冷却塔２で所定温度まで冷却されたのち、バグフィル
タ３に流入し、ここでダスト等の固形物および塩化水素
（ＨＣｌ）等が除去され、次いで脱硝触媒反応器４に流
入し、ここで、脱硝触媒の存在下、注入ライン９を介し
て還元剤注入装置６から注入される還元剤、例えばＮＨ
3 と接触して排ガス中のＮＯｘが還元除去される。ＮＯ
ｘが除去された排ガスは、処理ガスとして後流の煙突８
から大気に放出される。
【０００６】このような従来の排ガス処理装置におい
て、バグフィルタ３の後流に配置された脱硝触媒反応器
４における排ガス温度は、例えば１７０℃程度である。
この温度域においては、脱硝触媒として用いられる、例
えばＴｉ／Ｍｏ／Ｖ系またはＴｉ／Ｗ／Ｖ系の触媒が必
ずしも高い脱硝性能を示すとはいえない。従って、排ガ
ス中のＮＯｘを効率よく除去するためとプラントの経済
性を考慮して許容温度まで排ガス温度を昇温させるため
に、バグフィルタ３の後流の排ガスを加熱する試みがな
されているが、省スペース化が非常に重要視されるごみ
焼却設備において、還元剤注入位置の排ガス温度を高め
ることは容易ではない。
て、バグフィルタ３の後流に配置された脱硝触媒反応器
４における排ガス温度は、例えば１７０℃程度である。
この温度域においては、脱硝触媒として用いられる、例
えばＴｉ／Ｍｏ／Ｖ系またはＴｉ／Ｗ／Ｖ系の触媒が必
ずしも高い脱硝性能を示すとはいえない。従って、排ガ
ス中のＮＯｘを効率よく除去するためとプラントの経済
性を考慮して許容温度まで排ガス温度を昇温させるため
に、バグフィルタ３の後流の排ガスを加熱する試みがな
されているが、省スペース化が非常に重要視されるごみ
焼却設備において、還元剤注入位置の排ガス温度を高め
ることは容易ではない。
【０００７】ところで、ごみ焼却処理施設用接触式排煙
脱硝に用いられる添加剤（還元剤）のうちＮＨ3 は一般
に液化アンモニアの状態で用いられるが、このＮＨ3 は
毒物、劇物指定物質であり、また高圧ガス取締法が適用
されるので、ごみ焼却を行う、例えば地方公共団体等に
とっては取り扱いが大変であった。従って、ＮＨ3 より
も取り扱いが容易な尿素を還元剤として用いることも考
えられるが、ＮＯｘだけでなく塩化水素、ＳＯ2 等の有
害物質も合わせて処理するごみ焼却処理施設において、
脱硝触媒反応器は、例えば２００℃近辺の排ガス低温部
に設置される傾向がある。従って、還元剤として尿素を
用いた場合には、尿素を完全に分解してＮＨ3 とするこ
とができず、ＮＯｘ除去率の向上を図ることは困難であ
った。
脱硝に用いられる添加剤（還元剤）のうちＮＨ3 は一般
に液化アンモニアの状態で用いられるが、このＮＨ3 は
毒物、劇物指定物質であり、また高圧ガス取締法が適用
されるので、ごみ焼却を行う、例えば地方公共団体等に
とっては取り扱いが大変であった。従って、ＮＨ3 より
も取り扱いが容易な尿素を還元剤として用いることも考
えられるが、ＮＯｘだけでなく塩化水素、ＳＯ2 等の有
害物質も合わせて処理するごみ焼却処理施設において、
脱硝触媒反応器は、例えば２００℃近辺の排ガス低温部
に設置される傾向がある。従って、還元剤として尿素を
用いた場合には、尿素を完全に分解してＮＨ3 とするこ
とができず、ＮＯｘ除去率の向上を図ることは困難であ
った。
【０００８】尿素を還元剤として用いる排ガス脱硝方法
においては、尿素分解率を高めることが脱硝率を向上さ
せることに繋がるが、尿素分解率を向上させる効果的な
方法は確立されていないのが現状である。
においては、尿素分解率を高めることが脱硝率を向上さ
せることに繋がるが、尿素分解率を向上させる効果的な
方法は確立されていないのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術に鑑み、還元剤として取り扱いが容易な尿素
水を用いても、比較的低温域で効率よくＮＯｘを除去す
ることができる排ガス処理装置および処理方法を提供す
ることにある。
る従来技術に鑑み、還元剤として取り扱いが容易な尿素
水を用いても、比較的低温域で効率よくＮＯｘを除去す
ることができる排ガス処理装置および処理方法を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）排ガスを、排ガス煙道に設けられた脱硝触媒反応
器に導入し、脱硝触媒の存在下で窒素酸化物を還元、除
去する排ガス処理装置において、前記脱硝触媒反応器の
前流側の排ガス煙道に高温ガス供給配管を連結し、該高
温ガス供給配管に尿素水を注入する尿素水注入手段を設
けたことを特徴とする排ガス処理装置。 （２）前記高温ガス供給配管の尿素水注入手段との連結
部の後流に尿素分解触媒反応器を設けたことを特徴とす
る上記（１）記載の排ガス処理装置。
本発で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）排ガスを、排ガス煙道に設けられた脱硝触媒反応
器に導入し、脱硝触媒の存在下で窒素酸化物を還元、除
去する排ガス処理装置において、前記脱硝触媒反応器の
前流側の排ガス煙道に高温ガス供給配管を連結し、該高
温ガス供給配管に尿素水を注入する尿素水注入手段を設
けたことを特徴とする排ガス処理装置。 （２）前記高温ガス供給配管の尿素水注入手段との連結
部の後流に尿素分解触媒反応器を設けたことを特徴とす
る上記（１）記載の排ガス処理装置。
【００１１】（３）前記尿素分解触媒が、活性成分とし
て金属酸化物または金属複合酸化物を用いたものである
ことを特徴とする上記（２）記載の排ガス処理装置。 （４）前記尿素分解触媒が、突条部を有する板状触媒か
らなり、隣接する板状触媒の突条部が相互に直交するよ
うに積層された板状触媒積層体であることを特徴とする
上記（２）または（３）記載の排ガス処理装置。 （５）前記尿素分解触媒が、突条部を有する板状触媒か
らなり、前記突条部がガス流れに対して０度よりも大き
く、９０よりも小さい角をなすように積層された板状触
媒積層体であることを特徴とする上記（２）または
（３）に記載の排ガス処理装置。
て金属酸化物または金属複合酸化物を用いたものである
ことを特徴とする上記（２）記載の排ガス処理装置。 （４）前記尿素分解触媒が、突条部を有する板状触媒か
らなり、隣接する板状触媒の突条部が相互に直交するよ
うに積層された板状触媒積層体であることを特徴とする
上記（２）または（３）記載の排ガス処理装置。 （５）前記尿素分解触媒が、突条部を有する板状触媒か
らなり、前記突条部がガス流れに対して０度よりも大き
く、９０よりも小さい角をなすように積層された板状触
媒積層体であることを特徴とする上記（２）または
（３）に記載の排ガス処理装置。
【００１２】（６）排ガスを、排ガス煙道に設けられた
脱硝触媒反応器に導入し、脱硝触媒の存在下で窒素酸化
物を還元、除去する排ガス処理方法において、前記脱硝
触媒反応器の前流側の排ガスに、加熱ガスを用いて尿素
水を注入し、尿素が分解して生成したアンモニアを脱硝
触媒反応の還元剤として用いることを特徴とする排ガス
処理方法。 （７）前記加熱ガスとして、３００〜５００℃の加熱空
気を用いることを特徴とする上記（６）記載の排ガス処
理方法。 （８）前記注入した尿素水に含まれる尿素を尿素分解触
媒で分解し、生成したアンモニアを脱硝触媒反応の還元
剤として用いることを特徴とする上記（６）または
（７）記載の排ガス処理方法。
脱硝触媒反応器に導入し、脱硝触媒の存在下で窒素酸化
物を還元、除去する排ガス処理方法において、前記脱硝
触媒反応器の前流側の排ガスに、加熱ガスを用いて尿素
水を注入し、尿素が分解して生成したアンモニアを脱硝
触媒反応の還元剤として用いることを特徴とする排ガス
処理方法。 （７）前記加熱ガスとして、３００〜５００℃の加熱空
気を用いることを特徴とする上記（６）記載の排ガス処
理方法。 （８）前記注入した尿素水に含まれる尿素を尿素分解触
媒で分解し、生成したアンモニアを脱硝触媒反応の還元
剤として用いることを特徴とする上記（６）または
（７）記載の排ガス処理方法。
【００１３】本発明においては、排ガス処理装置の脱硝
触媒反応器における還元剤として、ＮＨ3 よりも取り扱
いが容易な尿素を尿素水の形態で用いる。すなわち、脱
硝触媒反応器の前流側に、加熱ガスを供給媒体として用
いて尿素水を注入し、尿素が水の存在下で分解して生成
するＮＨ3 を還元剤として使用する。
触媒反応器における還元剤として、ＮＨ3 よりも取り扱
いが容易な尿素を尿素水の形態で用いる。すなわち、脱
硝触媒反応器の前流側に、加熱ガスを供給媒体として用
いて尿素水を注入し、尿素が水の存在下で分解して生成
するＮＨ3 を還元剤として使用する。
【００１４】尿素に熱を加えた際の分解反応は、下記
（１）〜（３）式に示すとおりである。
（１）〜（３）式に示すとおりである。
【００１５】
【化１】
【００１６】Ｈ2 Ｏが存在する場合、尿素は（１）式の
ように加水分解してＮＨ3 とＣＯ2が生成される。一
方、Ｈ2 Ｏが存在しない場合、穏やかな条件で加熱する
と（２）式のようにＮＨ3 とビウレットが生成し、急激
に熱すると（３）式のようにＮＨ3 とシアヌル酸が生成
する。緩慢加熱したときに生成するビウレットは、さら
に加熱するとアンメライドまたはアンメラインとなる。
これらは排ガス雰囲気条件では４５０℃程度まで固体で
あるために、煙道ダストや触媒反応器の目詰まりの原因
となる。従って排煙脱硝を行う際にこれらが発生するこ
とは避ける必要がある。一方、急激に加熱した場合に生
成するシアヌル酸は、最終的にはＮＨ3 とイソシアン酸
とになる。シアヌル酸やイソシアン酸は脱硝触媒上でＮ
Ｈ3 と同様の脱硝作用を起こすものの、分子量が大きい
のでＮＨ3 に比べてガス中への拡散が起こりにくいう
え、他の副反応生成物を生成する可能性があるので、排
煙脱硝処理を行う際にこれらが生成することは好ましく
ない。
ように加水分解してＮＨ3 とＣＯ2が生成される。一
方、Ｈ2 Ｏが存在しない場合、穏やかな条件で加熱する
と（２）式のようにＮＨ3 とビウレットが生成し、急激
に熱すると（３）式のようにＮＨ3 とシアヌル酸が生成
する。緩慢加熱したときに生成するビウレットは、さら
に加熱するとアンメライドまたはアンメラインとなる。
これらは排ガス雰囲気条件では４５０℃程度まで固体で
あるために、煙道ダストや触媒反応器の目詰まりの原因
となる。従って排煙脱硝を行う際にこれらが発生するこ
とは避ける必要がある。一方、急激に加熱した場合に生
成するシアヌル酸は、最終的にはＮＨ3 とイソシアン酸
とになる。シアヌル酸やイソシアン酸は脱硝触媒上でＮ
Ｈ3 と同様の脱硝作用を起こすものの、分子量が大きい
のでＮＨ3 に比べてガス中への拡散が起こりにくいう
え、他の副反応生成物を生成する可能性があるので、排
煙脱硝処理を行う際にこれらが生成することは好ましく
ない。
【００１７】以上より、本発明では、尿素を熱分解では
なく、加水分解してＮＨ3 を生成させ、このＮＨ3 を脱
硝触媒反応の還元剤として用いる。例えば水分量が２０
〜４０％のごみ焼却炉の排ガス中に、水溶液状態の尿素
を高温ガス、例えば加熱空気を供給媒体として注入する
ことにより、尿素は前記（１）式のように加水分解して
ＮＨ3 が生成する。
なく、加水分解してＮＨ3 を生成させ、このＮＨ3 を脱
硝触媒反応の還元剤として用いる。例えば水分量が２０
〜４０％のごみ焼却炉の排ガス中に、水溶液状態の尿素
を高温ガス、例えば加熱空気を供給媒体として注入する
ことにより、尿素は前記（１）式のように加水分解して
ＮＨ3 が生成する。
【００１８】本発明において、尿素水を注入する注入媒
体である高温ガスとしては、例えば加熱空気が用いられ
るが、窒素またはＣＯ2 等の不活性ガスであってもよ
い。高温ガスのガス温度は３００〜５００°であり、好
ましくは３５０〜４５０°である。尿素水の注入媒体で
ある高温ガスの温度が低すぎると尿素分解率が低くて十
分な脱硝性能を得ることができない。この場合、尿素分
解触媒の量を増やしたり、尿素分解触媒後流の排ガス煙
道を長くすることによって対応することもできるが、ご
み焼却施設にとって省スペース化は重要問題であるた
め、本発明においては、ガス温度を３００°以上として
尿素を効果的に分解する。一方、ガス温度が高すぎると
後流側の脱硝反応器におけるＮＯｘの還元だけでなく、
ＮＨ3 の酸化反応が起こり、十分な脱硝性能は得られな
い。従って、本発明における尿素水の注入媒体である高
温ガスの温度は３００〜５００℃、好ましくは３５０〜
４５０°である。
体である高温ガスとしては、例えば加熱空気が用いられ
るが、窒素またはＣＯ2 等の不活性ガスであってもよ
い。高温ガスのガス温度は３００〜５００°であり、好
ましくは３５０〜４５０°である。尿素水の注入媒体で
ある高温ガスの温度が低すぎると尿素分解率が低くて十
分な脱硝性能を得ることができない。この場合、尿素分
解触媒の量を増やしたり、尿素分解触媒後流の排ガス煙
道を長くすることによって対応することもできるが、ご
み焼却施設にとって省スペース化は重要問題であるた
め、本発明においては、ガス温度を３００°以上として
尿素を効果的に分解する。一方、ガス温度が高すぎると
後流側の脱硝反応器におけるＮＯｘの還元だけでなく、
ＮＨ3 の酸化反応が起こり、十分な脱硝性能は得られな
い。従って、本発明における尿素水の注入媒体である高
温ガスの温度は３００〜５００℃、好ましくは３５０〜
４５０°である。
【００１９】本発明において、脱硝触媒反応器の前流側
に注入した尿素が十分に分解しないで残存する場合は、
尿素水注入位置の後流側に尿素分解触媒反応器を設ける
ことが好ましい。これによって、尿素が完全に分解して
ＮＨ3 となるので、後流の脱硝触媒の性能を最大限に引
き出すことができる。尿素分解触媒の触媒活性成分とし
ては、金属酸化物が用いられる。金属酸化物としては、
例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 、
ＴｉＯ2 、ＭｏＯ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどが単独で、ま
たは複合酸化物として用いられる。また、上記金属酸化
物に、Ｗ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｓ、Ｍｇ、Ｂ、Ｂａ、Ｌａなどを添加することもでき
る。典型的なものとしては、例えばＴｉＯ2 とＭｏＯ3
の複合酸化物からなり、ＴｉとＭｏの原子比が、例えば
９２：８のものである。
に注入した尿素が十分に分解しないで残存する場合は、
尿素水注入位置の後流側に尿素分解触媒反応器を設ける
ことが好ましい。これによって、尿素が完全に分解して
ＮＨ3 となるので、後流の脱硝触媒の性能を最大限に引
き出すことができる。尿素分解触媒の触媒活性成分とし
ては、金属酸化物が用いられる。金属酸化物としては、
例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 、
ＴｉＯ2 、ＭｏＯ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどが単独で、ま
たは複合酸化物として用いられる。また、上記金属酸化
物に、Ｗ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｓ、Ｍｇ、Ｂ、Ｂａ、Ｌａなどを添加することもでき
る。典型的なものとしては、例えばＴｉＯ2 とＭｏＯ3
の複合酸化物からなり、ＴｉとＭｏの原子比が、例えば
９２：８のものである。
【００２０】尿素分解触媒の形状は、板状、ハニカム型
などのパラレルフロー型のもの、または粒状のものを用
いることができる。板状触媒の場合、突条部を設け、隣
接するエレメントの突条部の方向がガス流れに対して０
°よりも大きく、９０°よりも小さい角度をなすように
触媒エレメントを多数積層した、いわゆるＣｒｏｓｓＵ
ｎｄｕｌａｔｅｄ構造のものが好ましい。これによって
前記エレメントの突条部間でガスの流れに乱れが生じ、
単位体積当たりの触媒性能が向上し、省スペース化が図
れるだけでなく、触媒の後流においても、乱流によって
ガス濃度が均一になるという利点がある。
などのパラレルフロー型のもの、または粒状のものを用
いることができる。板状触媒の場合、突条部を設け、隣
接するエレメントの突条部の方向がガス流れに対して０
°よりも大きく、９０°よりも小さい角度をなすように
触媒エレメントを多数積層した、いわゆるＣｒｏｓｓＵ
ｎｄｕｌａｔｅｄ構造のものが好ましい。これによって
前記エレメントの突条部間でガスの流れに乱れが生じ、
単位体積当たりの触媒性能が向上し、省スペース化が図
れるだけでなく、触媒の後流においても、乱流によって
ガス濃度が均一になるという利点がある。
【００２１】なお、注入した尿素水が完全に気化されな
い場合、液層として残留する尿素水は、気相の場合より
も他の成分と反応し易く、触媒被毒物質の生成やスケー
リングの原因となる。従って、尿素水が尿素分解触媒反
応器を通り抜けてさらなる後流部においても液層のまま
で存在することは好ましくない。尿素分解触媒として、
Ｃｒｏｓｓ Ｕｎｄｕｌａｔｅｄ構造の板状触媒を用い
ることにより、例えば脱硫装置におけるミストエリミネ
ータと同様の原理によって尿素水が捕集され、尿素が液
層のままで触媒層を通り抜けることによる不都合を防止
することができる。
い場合、液層として残留する尿素水は、気相の場合より
も他の成分と反応し易く、触媒被毒物質の生成やスケー
リングの原因となる。従って、尿素水が尿素分解触媒反
応器を通り抜けてさらなる後流部においても液層のまま
で存在することは好ましくない。尿素分解触媒として、
Ｃｒｏｓｓ Ｕｎｄｕｌａｔｅｄ構造の板状触媒を用い
ることにより、例えば脱硫装置におけるミストエリミネ
ータと同様の原理によって尿素水が捕集され、尿素が液
層のままで触媒層を通り抜けることによる不都合を防止
することができる。
【００２２】図５は、尿素を加水分解した際の尿素分解
率の温度依存性、および尿素分解触媒を併用した場合の
尿素分解率の温度依存性を比較して示したものである。
図において、触媒を用いない場合、尿素は雰囲気温度が
４５０℃以上で完全に分解する。一方、尿素分解触媒を
用いた場合、尿素は約３００℃で完全に分解することが
分かる。
率の温度依存性、および尿素分解触媒を併用した場合の
尿素分解率の温度依存性を比較して示したものである。
図において、触媒を用いない場合、尿素は雰囲気温度が
４５０℃以上で完全に分解する。一方、尿素分解触媒を
用いた場合、尿素は約３００℃で完全に分解することが
分かる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を用いてさ
らに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示
す、排ガス処理装置のフローを示す図である。この装置
が図３の従来装置と異なるところは、脱硝触媒反応器４
の前流の排ガス煙道１１に、加熱空気注入装置５に連結
された高温ガス供給ライン１０を連結し、該高温ガス供
給ライン１０に、還元剤注入ライン９を介して還元剤注
入装置６を連結した点である。
らに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示
す、排ガス処理装置のフローを示す図である。この装置
が図３の従来装置と異なるところは、脱硝触媒反応器４
の前流の排ガス煙道１１に、加熱空気注入装置５に連結
された高温ガス供給ライン１０を連結し、該高温ガス供
給ライン１０に、還元剤注入ライン９を介して還元剤注
入装置６を連結した点である。
【００２４】このような構成において、都市ごみは焼却
炉１に導入されて燃焼する。焼却炉１から排出された燃
焼排ガスは、ガス冷却塔２で所定温度まで冷却されたの
ち、バグフィルタ３に流入し、ここでダストおよび塩化
水素（ＨＣｌ）等が除去される。バグフィルタから流出
した排ガスは、次いで、脱硝触媒反応器４に流入する。
このとき還元剤注入装置６から払い出された、例えば５
ｗｔ％の尿素水溶液は、還元剤注入ライン９を経て高温
ガス供給ライン１０に流通し、ここで、加熱空気注入装
置５から払い出された、例えば３５０℃の加熱空気と混
合して気化し、加水分解してＮＨ3 を生成する。生成さ
れたＮＨ3 は、高温ガス供給ライン１０を流通して排ガ
ス煙道１１に至り、ここでバグフィルタ３から流出した
排ガスと均一に混合して後流の脱硝触媒反応器４に流入
し、脱硝触媒の存在下で還元剤として作用して排ガス中
のＮＯｘを還元、分解する。ＮＯｘが分解、除去された
排ガスは、処理ガスとして煙突８から大気に開放され
る。
炉１に導入されて燃焼する。焼却炉１から排出された燃
焼排ガスは、ガス冷却塔２で所定温度まで冷却されたの
ち、バグフィルタ３に流入し、ここでダストおよび塩化
水素（ＨＣｌ）等が除去される。バグフィルタから流出
した排ガスは、次いで、脱硝触媒反応器４に流入する。
このとき還元剤注入装置６から払い出された、例えば５
ｗｔ％の尿素水溶液は、還元剤注入ライン９を経て高温
ガス供給ライン１０に流通し、ここで、加熱空気注入装
置５から払い出された、例えば３５０℃の加熱空気と混
合して気化し、加水分解してＮＨ3 を生成する。生成さ
れたＮＨ3 は、高温ガス供給ライン１０を流通して排ガ
ス煙道１１に至り、ここでバグフィルタ３から流出した
排ガスと均一に混合して後流の脱硝触媒反応器４に流入
し、脱硝触媒の存在下で還元剤として作用して排ガス中
のＮＯｘを還元、分解する。ＮＯｘが分解、除去された
排ガスは、処理ガスとして煙突８から大気に開放され
る。
【００２５】本実施例によれば、高温ガスを供給するガ
ス供給ライン１０を設け、この高温ガス供給ライン１０
に還元剤注入装置６を連結したことにより、前記高温ガ
ス供給ライン１０を流通する加熱空気中に、還元剤とし
て尿素水を注入することにより、尿素水は気化し易くな
り、容易に分解する。分解によって生成したＮＨ3 は排
ガスと混合して均一に分散するので、脱硝触媒反応器４
において良好な脱硝反応が行われる。
ス供給ライン１０を設け、この高温ガス供給ライン１０
に還元剤注入装置６を連結したことにより、前記高温ガ
ス供給ライン１０を流通する加熱空気中に、還元剤とし
て尿素水を注入することにより、尿素水は気化し易くな
り、容易に分解する。分解によって生成したＮＨ3 は排
ガスと混合して均一に分散するので、脱硝触媒反応器４
において良好な脱硝反応が行われる。
【００２６】本実施例において、尿素の分解が不十分で
あるときは、図２に示したように、高温ガス供給ライン
１０の、還元剤注入ライン９との連結部の後流に尿素分
解触媒反応器７を設けることが好ましい。これによって
尿素の分解が促進し、注入した尿素水中の全尿素がほぼ
完全に分解してＮＨ3 を生成するので、脱硝触媒反応器
４における脱硝性能がより向上する。
あるときは、図２に示したように、高温ガス供給ライン
１０の、還元剤注入ライン９との連結部の後流に尿素分
解触媒反応器７を設けることが好ましい。これによって
尿素の分解が促進し、注入した尿素水中の全尿素がほぼ
完全に分解してＮＨ3 を生成するので、脱硝触媒反応器
４における脱硝性能がより向上する。
【００２７】
【実施例】次に本発明の具体的実施例を説明する。 実施例１ 図２の装置において、尿素分解触媒反応器７に充填する
尿素分解触媒として、ＴｉＯ2 とＭｏＯ3 との複合酸化
物からなり、ＴｉとＭｏの原子比が９２：８である板状
触媒を、エレメント相互の間隔が６ｍｍとなるように積
層した板状触媒積層体を用い、排ガス中のＮＯｘ量に対
する尿素のモル比が0.５、尿素分解触媒反応器における
反応温度が３００℃、空間速度が２０，０００ｈ-1とな
るように、加熱空気および尿素水を導入し、ＮＯｘ濃
度：１００ｐｐｍ、Ｏ2 濃度：１４％、Ｈ2 Ｏ濃度：１
０％を含む燃焼排ガスを、脱硝触媒反応器温度１７０℃
で脱硝処理した。このとき尿素分解触媒反応器における
圧力損失および後流の脱硝触媒反応器における脱硝率を
測定した。
尿素分解触媒として、ＴｉＯ2 とＭｏＯ3 との複合酸化
物からなり、ＴｉとＭｏの原子比が９２：８である板状
触媒を、エレメント相互の間隔が６ｍｍとなるように積
層した板状触媒積層体を用い、排ガス中のＮＯｘ量に対
する尿素のモル比が0.５、尿素分解触媒反応器における
反応温度が３００℃、空間速度が２０，０００ｈ-1とな
るように、加熱空気および尿素水を導入し、ＮＯｘ濃
度：１００ｐｐｍ、Ｏ2 濃度：１４％、Ｈ2 Ｏ濃度：１
０％を含む燃焼排ガスを、脱硝触媒反応器温度１７０℃
で脱硝処理した。このとき尿素分解触媒反応器における
圧力損失および後流の脱硝触媒反応器における脱硝率を
測定した。
【００２８】実施例２ 尿素分解触媒の形態を、隣接するエレメントの突条部の
方向がガス流れに対して４５°の傾斜角を有するように
形成された触媒エレメント同士を積層した構造とした以
外は、上記実施例１と同様にして圧力損失および脱硝率
を測定した。 実施例３ 尿素分解触媒の形態を、ピッチが６ｍｍのハニカム形状
とした以外は、上記実施例１と同様にして同様の排ガス
脱硝試験を行った。
方向がガス流れに対して４５°の傾斜角を有するように
形成された触媒エレメント同士を積層した構造とした以
外は、上記実施例１と同様にして圧力損失および脱硝率
を測定した。 実施例３ 尿素分解触媒の形態を、ピッチが６ｍｍのハニカム形状
とした以外は、上記実施例１と同様にして同様の排ガス
脱硝試験を行った。
【００２９】実施例４ 尿素分解触媒層を設置しない以外は、上記実施例１と同
様にして排ガスの脱硝試験を行った。 比較例１ 図４の装置において、脱硝触媒反応器４の前流の煙道領
域に、排ガス中のＮＯｘ量に対する尿素のモル比が0.５
となるように、５ｗｔ％尿素水を直接導入した以外は前
記実施例１と同じ条件で脱硝処理したときの脱硝率を測
定した。
様にして排ガスの脱硝試験を行った。 比較例１ 図４の装置において、脱硝触媒反応器４の前流の煙道領
域に、排ガス中のＮＯｘ量に対する尿素のモル比が0.５
となるように、５ｗｔ％尿素水を直接導入した以外は前
記実施例１と同じ条件で脱硝処理したときの脱硝率を測
定した。
【００３０】実施例１〜４および比較例１の結果を表１
に示す。ここで、脱硝反応速度係数比は反応速度係数の
実施例１に対する比として示した。なお、反応速度係数
Ｋは、 Ｋ＝−ａ・ｌｎ（１−η／１００） ここで、ａ：面積速度、η：脱硝率である。
に示す。ここで、脱硝反応速度係数比は反応速度係数の
実施例１に対する比として示した。なお、反応速度係数
Ｋは、 Ｋ＝−ａ・ｌｎ（１−η／１００） ここで、ａ：面積速度、η：脱硝率である。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１において、本発明の実施例１〜３によ
れば、尿素分解反応器を設けたことにより、低温域であ
っても、還元剤として注入した尿素を効率よく加水分解
することができ、生成したＮＨ3 が排ガス中に均一に分
散するので、脱硝触媒反応器において排ガス中のＮＯｘ
を効果的に還元、除去できたことが分かる。
れば、尿素分解反応器を設けたことにより、低温域であ
っても、還元剤として注入した尿素を効率よく加水分解
することができ、生成したＮＨ3 が排ガス中に均一に分
散するので、脱硝触媒反応器において排ガス中のＮＯｘ
を効果的に還元、除去できたことが分かる。
【００３３】
【発明の効果】本願の請求項１記載の発明によれば、脱
硝触媒反応器の前流側の排ガス煙道に高温ガス供給配管
を連結し、該高温ガス供給配管に尿素水注入手段を設け
たことにより、取り扱いが容易な尿素を尿素水として高
温ガスとともに注入し、尿素を加水分解してＮＨ3 を生
成させ、該ＮＨ3 を脱硝反応の還元剤として使用するこ
とができる。
硝触媒反応器の前流側の排ガス煙道に高温ガス供給配管
を連結し、該高温ガス供給配管に尿素水注入手段を設け
たことにより、取り扱いが容易な尿素を尿素水として高
温ガスとともに注入し、尿素を加水分解してＮＨ3 を生
成させ、該ＮＨ3 を脱硝反応の還元剤として使用するこ
とができる。
【００３４】本願の請求項２記載の発明によれば、高温
ガス供給配管の尿素水注入手段との連結部の後流に尿素
分解触媒反応器を設けたことにより、上記発明の効果に
加え、尿素の分解率が向上するので、比較的低温度雰囲
気においても、脱硝触媒反応器における脱硝率が向上す
る。本願の請求項３記載の発明によれば、尿素分解触媒
の活性成分として金属酸化物または金属複合酸化物を用
いたことにより、上記発明の効果に加え、尿素の分解が
促進し、結果として脱硝触媒反応器における脱硝性能が
向上する。
ガス供給配管の尿素水注入手段との連結部の後流に尿素
分解触媒反応器を設けたことにより、上記発明の効果に
加え、尿素の分解率が向上するので、比較的低温度雰囲
気においても、脱硝触媒反応器における脱硝率が向上す
る。本願の請求項３記載の発明によれば、尿素分解触媒
の活性成分として金属酸化物または金属複合酸化物を用
いたことにより、上記発明の効果に加え、尿素の分解が
促進し、結果として脱硝触媒反応器における脱硝性能が
向上する。
【００３５】本願の請求項４記載の発明によれば、尿素
分解触媒を、突条部を有する板状触媒からなり、隣接す
る板状触媒の突条部が相互に直交するように積層された
板状触媒積層体としたことにより、上記発明の効果に加
え、ガス流が乱れて単位体積当たりの尿素分解性能が向
上する。従って脱硝率も向上する。本願の請求項５記載
の発明によれば、尿素分解触媒を、突条部を有する板状
触媒からなり、前記突条部がガス流れに対して０度より
も大きく、９０よりも小さい角をなすように積層された
板状触媒積層体としたことにより、上記発明と同様に、
ガス流が乱れて単位体積当たりの尿素分解性能が向上
し、これに伴って脱硝性能も向上する。
分解触媒を、突条部を有する板状触媒からなり、隣接す
る板状触媒の突条部が相互に直交するように積層された
板状触媒積層体としたことにより、上記発明の効果に加
え、ガス流が乱れて単位体積当たりの尿素分解性能が向
上する。従って脱硝率も向上する。本願の請求項５記載
の発明によれば、尿素分解触媒を、突条部を有する板状
触媒からなり、前記突条部がガス流れに対して０度より
も大きく、９０よりも小さい角をなすように積層された
板状触媒積層体としたことにより、上記発明と同様に、
ガス流が乱れて単位体積当たりの尿素分解性能が向上
し、これに伴って脱硝性能も向上する。
【００３６】本願の請求項６記載の発明によれば、脱硝
触媒反応器の前流側の排ガスに、加熱ガスを用いて尿素
水を注入することにより、注入した尿素が加水分解して
ＮＨ 3 が生じ、このＮＨ3 を脱硝触媒反応の還元剤とし
て用いて効率のよい脱硝処理操作を行うことができる。
本願の請求項７記載の発明によれば、加熱ガスとして、
３００〜５００℃の加熱空気を用いることにより、上記
発明の効果に加え、尿素の分解が促進し、ＮＨ 3 生成率
がよくなるので、脱硝触媒反応器における脱硝率が向上
する。
触媒反応器の前流側の排ガスに、加熱ガスを用いて尿素
水を注入することにより、注入した尿素が加水分解して
ＮＨ 3 が生じ、このＮＨ3 を脱硝触媒反応の還元剤とし
て用いて効率のよい脱硝処理操作を行うことができる。
本願の請求項７記載の発明によれば、加熱ガスとして、
３００〜５００℃の加熱空気を用いることにより、上記
発明の効果に加え、尿素の分解が促進し、ＮＨ 3 生成率
がよくなるので、脱硝触媒反応器における脱硝率が向上
する。
【００３７】本願の請求項８記載の発明によれば、注入
した尿素を尿素分解触媒を用いて分解し、生成したアン
モニアを脱硝触媒反応の還元剤として用いることによ
り、上記発明の効果に加え、尿素をほぼ完全に分解して
ＮＨ3 を生成させることができるので、ＮＯｘの除去率
が著しく向上する。
した尿素を尿素分解触媒を用いて分解し、生成したアン
モニアを脱硝触媒反応の還元剤として用いることによ
り、上記発明の効果に加え、尿素をほぼ完全に分解して
ＮＨ3 を生成させることができるので、ＮＯｘの除去率
が著しく向上する。
【図１】本発明の一実施例の排ガス処理装置を示す説明
図。
図。
【図２】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図３】従来技術の説明図。
【図４】従来技術を示す図。
【図５】尿素分解率の温度依存性を示した図。
１…焼却炉、２…ガス冷却塔、３…バグフィルタ、４…
脱硝触媒反応器、５…加熱空気注入装置、６…還元剤注
入装置、７…尿素分解触媒反応器、８…煙突、９…還元
剤注入ライン、１０…高温ガス供給ライン、１１…排ガ
ス煙道。
脱硝触媒反応器、５…加熱空気注入装置、６…還元剤注
入装置、７…尿素分解触媒反応器、８…煙突、９…還元
剤注入ライン、１０…高温ガス供給ライン、１１…排ガ
ス煙道。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 良之 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 永井 良憲 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内
Claims (8)
- 【請求項１】 排ガスを、排ガス煙道に設けられた脱硝
触媒反応器に導入し、脱硝触媒の存在下で窒素酸化物を
還元、除去する排ガス処理装置において、前記脱硝触媒
反応器の前流側の排ガス煙道に高温ガス供給配管を連結
し、該高温ガス供給配管に尿素水を注入する尿素水注入
手段を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。 - 【請求項２】 前記高温ガス供給配管の尿素水注入手段
との連結部の後流に尿素分解触媒反応器を設けたことを
特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。 - 【請求項３】 前記尿素分解触媒が、活性成分として金
属酸化物または金属複合酸化物を用いたものであること
を特徴とする請求項２記載の排ガス処理装置。 - 【請求項４】 前記尿素分解触媒が、突条部を有する板
状触媒からなり、隣接する板状触媒の突条部が相互に直
交するように積層された板状触媒積層体であることを特
徴とする請求項２または３記載の排ガス処理装置。 - 【請求項５】 前記尿素分解触媒が、突条部を有する板
状触媒からなり、前記突条部がガス流れに対して０度よ
りも大きく、９０よりも小さい角をなすように積層され
た板状触媒積層体であることを特徴とする請求項２また
は３記載の排ガス処理装置。 - 【請求項６】 排ガスを、排ガス煙道に設けられた脱硝
触媒反応器に導入し、脱硝触媒の存在下で窒素酸化物を
還元、除去する排ガス処理方法において、前記脱硝触媒
反応器の前流側の排ガスに、加熱ガスを用いて尿素水を
注入し、尿素が分解して生成したアンモニアを脱硝触媒
反応の還元剤として用いることを特徴とする排ガス処理
方法。 - 【請求項７】 前記加熱ガスとして、３００〜５００℃
の加熱空気を用いることを特徴とする請求項６記載の排
ガス処理方法。 - 【請求項８】 前記注入した尿素水に含まれる尿素を尿
素分解触媒で分解し、生成したアンモニアを脱硝触媒反
応の還元剤として用いることを特徴とする請求項６また
は７記載の排ガス処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282375A JPH10118456A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 排ガス処理装置および処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282375A JPH10118456A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 排ガス処理装置および処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10118456A true JPH10118456A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17651591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8282375A Pending JPH10118456A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 排ガス処理装置および処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10118456A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010048456A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Takuma Co Ltd | 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 |
| WO2023020295A1 (zh) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 南京工业大学 | 一种双功能粉剂及其制备方法和应用 |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP8282375A patent/JPH10118456A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010048456A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Takuma Co Ltd | 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 |
| WO2023020295A1 (zh) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 南京工业大学 | 一种双功能粉剂及其制备方法和应用 |
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