JPS5934245B2 - 低NOx燃焼法 - Google Patents

低NOx燃焼法

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JPS5934245B2
JPS5934245B2 JP2168079A JP2168079A JPS5934245B2 JP S5934245 B2 JPS5934245 B2 JP S5934245B2 JP 2168079 A JP2168079 A JP 2168079A JP 2168079 A JP2168079 A JP 2168079A JP S5934245 B2 JPS5934245 B2 JP S5934245B2
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Japan
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combustion
fuel
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nox
line
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JP2168079A
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喜久男 徳永
信明 村上
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガス中のNOxを高度に低減する簡便かつ効
果的な方法に関する。
ボイラ等の燃焼装置排ガス中の窒素酸化物(NOx)の
低減法としては周知の様に大別して1)燃焼法の改善に
よる低減法、2)炉内高温脱硝法、3)乾式触媒脱硝法
、4)湿式吸収処理法等の方法が知られており、現在各
方面で開発研究中であるが、いずれの方法も経済性、運
転安定性等の全てを満足するものはない。
本発明は上記分類に従えば、1)燃焼法の改善による低
減法と2)炉内高温脱硝法との組合わせに属する。
さて酸素の存在下に於てNH3ガス等をボイラ煙道に添
加して、排ガス中のNOxを低減させる方法は特開昭5
0−7774号などに示されており、既に現在実用化段
階に入っていると云って良い。
ただこの方法の欠点は、脱硝率がそう高くないこと、及
び900〜1000℃C特開昭50−7774号では7
04〜1093°C,(1600〜2000°F)と規
定されている)と云うかなり狭い温度域の反応を利用し
ているため発明者の追試によれば、残留NH3の排出が
避は難いことなどである。
本発明者らはこれ等の欠点を克服する脱硝法の研究を鋭
意進める中で、1200°C以上の温度であれば、燃料
と一諸にNH3を投入する事により、NH3はNOを分
解し得ると云う事実を見出し、本発明に到った訳である
即ち、本発明者らは後述実施例に示す様に主燃焼後の排
ガスに対して燃料過剰となる様に投入する燃料にNH3
をN H3/ N Oxモル比が10以下になる様に添
加する事により、これ等燃料中のC−HとNH3でNO
を高度に分解せしめ得る事を見い出したのである。
また、本発明の方法、即ち主燃焼後の高温ガスにNH3
を添加した燃料を投入し、その後酸素の2段階投入工程
を含む方法は、前記NH3添加燃料を用いる代りに単に
NH3添カロのない燃料を使用する方法(特願昭52−
136409号)の総合脱硝率:60〜75%に比し、
75〜85%と高い脱硝率が得られ効果的で、残留NH
3の8配もなく、操作が簡便でランニングコストも低い
、等の利点を有し、ボイラ等燃焼機器の低NOx燃焼法
として工業的に極めて有用である。
即ち、本出願の発明は火力発電用ボイラ等の燃焼機器に
ついて、主燃料後の高温燃焼ガスに燃刺を添加し燃料過
剰状態として、その後流に2段の酸素投入を行い残留す
る未燃分を消去する低NOx燃焼法に於いて、主燃焼後
の高温燃焼ガスに添加する燃料にアンモニア、又は尿素
の如きアンモニアの前駆的物質をNH3換算で、主燃焼
後の高温燃焼ガス中のNOxに対してN Hs / N
Oxモル比が10以下になる様に添加し、もって高度
のNOx低減効果を得る事を特徴さする低NOx燃焼法
である。
以下本発明の具体的実施態様を示すフローシートである
第1図をもとに説明する。
第1図に於て1は通常の発電用ないし蒸気発生用ボイラ
であり、火炉lah熱交換器1 b 、 1 c。
空中予熱器2、煙突3、及び燃焼排ガス循環ファン4を
有する。
そして1dは燃焼用空気、1eは主燃料の供給ライン、
1gは主燃料の5−20%の燃料、1hは燃焼排ガス又
は空気、11は空気の投入ラインである。
又1fは燃料の投入ライン1gにNH3ガス又はNH3
の前駆物質を添加するラインであり、4ay4bはライ
ン1hの燃焼排ガス又は空気の投入ラインの酸素の量を
調節するバルブである。
火炉1aに於て発生する窒素酸化物(NOx ;N。
を主成分とし少量のN02を含む)は大気汚染公害、特
に光化学スモッグの元凶的物質であり、煙突3より大気
中へ放出される前に何らかの方法で無公害化除去する必
要がある。
本発明ではまず火炉1aでの主燃焼後排ガス中の残存酸
素(通常;1〜2体積パーセント)に対し燃料過剰とな
る様に、ライン1fよりNH3ガス又はNH3の前駆物
質を添加した燃料をライン1gより投入して排ガス中の
NOxをN2或はHCN、NH3等に転換する。
ここで燃料とは1.000〜1,500℃において酸素
と化合して反応熱を発生する、メタン、エタン、プロパ
ン、ブタン、灯油、重油などの石油系燃料を初め、石炭
系燃料、アルコール類、アルデヒド類など通常燃料とし
て使用されるもの、又その可能性があるものならばどの
様なものでも良い。
そしてライン1gより投入するこれ等燃料に、ライン1
fより添加するNH3前駆動物質とは尿素 (CO(NH2)2 )、酢酸アンモン(CH3(、’
0ONH4)等熱分解によってNH3,NH2・NHを
生じるN−H化合物である。
これ等の過程により火炉1aで発生したNOxは、後述
の反応式(1) 、 (2)によってその95〜99%
がN2.HCN、NH3などに転換される訳であるが、
この状態での排ガスは相当量の未燃分をも含んでおり、
これ等を完全燃焼消去させるために成る程度高温域(9
00℃以上)で、残留酸素濃度が少なくとも0.5〜3
体積パーセント以上になる様に酸素(実用的には空気)
を投入する必要がある。
しかしこの様な通常の酸素投入では、反応式(3)が優
先しHCN、NH3等の窒素化合物がNOxに再転換さ
れ、総合的脱硝率はたかだか50%程度になってしまう
不都合がある。
そこで、特願昭52−136409号の方法と同様にま
ず通常の酸素投入以前、900〜1300℃の温度域の
排ガスに空気あるいは燃焼排ガス(通常の酸素含有量:
1〜3体積パーセント)など酸素を含むガスをライン1
hより微少量(全排ガス中の酸素濃度として0.5体積
パーセント以下)投入し、まだ燃料過剰状態での少量の
酸素添加効果によって、反応式(4)を優先させ、HC
N、NH3の大部分をN2に転換する。
そしてその後流(900℃以上の温度域)に未燃分を消
去し、かつ残留酸素濃度二0.5〜3.0体積パーセン
トになる様にライン1盲より空気など酸素を含むガスを
投入する酸素の2段投入を行う。
反応式 %式% 本発明の方法において燃料に添加するNH3はNH3/
NOxが10以上になると、後述の実験結果(第3図)
からも明らかな様に総合脱硝率を低める方向に働く。
この事は次の様に理解される。即ち主燃焼後排ガス中の
NOxに対しNH3/NOxモル比が10以上になるよ
うに添加すると、第一段階のNH3添加燃料投入後のN
H3濃度が高くなりすぎ(未反応のNH3のため)第2
段階での、即ちライン1hよりの微少量酸素の投入でこ
の残NH3を消去しきれず、第3段階での即ちライン1
1よりの通常の酸素投入により、これ等残NH3が反応
式(3)により再びNOxに転換されてしまうからであ
る。
又ここにおいて第2段階で無理にNH3を消去しようと
すれば微少量の酸素効果はなくなり、反応式(2)より
も(3)が優先しはじめるのである。
そしてN H3/ N Oxモル比が10以下であれば
その後の2段階の酸素投入が高温で行われるのでNH3
は充分分解され、残留NH3の排出の恐れもない。
本発明の脱硝法は、特開昭50−7774号に示された
900〜1000℃の温度域へNH3を注入する従来法
より高脱硝率でしかも本発明法は残留NH3の問題がな
く、また特願昭52−136409号の脱硝法、即ち主
燃焼後の高温燃焼ガスに単に燃料を投入し、本発明のよ
うな2段階の酸素投入を行う方法と比べても、更に高い
脱硝率が得られる簡便で工業上有用なものである。
実施例 第2図に示す様な試験炉(煙道内径: 80cm、排ガ
ス量: 1.000 N 771”/Hr ) を用
いて試験を行った。
第2図で10は試験用燃焼炉であり、燃焼用火炉11、
煙道12、煙突13を有する。
又10aは燃焼用空気、10bは主燃料(C重油)の供
給ラインであり、10cは燃料(プロパンガス)、10
dは燃焼排ガス又は空気、10eは空気の投入ラインで
、10cは燃料(プロパンガス)の投入ライン10cに
NH3ガスを添加するラインである。
排ガスの測定は煙道12の点で行い、全ての試験に於て
この点での残留酸素濃度を3.0体積パーセントになる
様に設定した。
又火炉11における主燃焼後の残存酸素濃度は1.0体
積パーセント、ライン10cよりの燃料の投入量は燃焼
熱量基準でライン10bよりの主燃料供給量の10パー
セントとし、ライン10dよりの酸素の投入量はこの点
での全排ガス量に対し0.2体積パーセントとした。
ライン10c、10d、10eより何ら投入を行わない
場合、即ち主燃焼のみの場合のNOx値は150ppm
であり、ライン10cよりプロパンガス、ライン10d
よりの少量の空気、ライン10eより多量の空気を投入
した場合の脱硝酸は75パーセントであった。
次にこれ等ライン10c、10d、10eよりの投入と
あわせ、本発明の主眼点であるライン100′よりライ
ン10cにアンモニアガスNH3/N0モル比:2〜1
2で添加した場合の試験結果を第3図に示す。
なおライン10c、10d。10eよりのガス投入点で
の排ガス温度はそれぞれ1300°C,1100°c、
tooo℃であり、いずれの場合も点12に於て、C−
H化合物、CO,NH3等の未燃分は認められなかった
第3図に於てA)はライン10cよりプロパンガス、ラ
イン10d、10eより空気を投入した場合で、B)は
これ等の投入とあわせライン10Cにライン10c′よ
りNH3を添加した場合の結果である。
この様に主燃焼後の高温ガスに燃料を添加しその後流で
酸素の2段投入を行う低N Ox燃焼法に於て、燃料へ
のNH3の添加は脱硝率向上に効果的であり、又その添
加量は排ガス中のNOxに対しNH3/NOXモル比;
lO程度まで′でそれ以上の添加は逆効果である事が判
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一具体的実施態様を示すフローシート
、第2図は本発明の有用法を示す実施例で用いた実験装
置のフローシート、第3図は第2図の実験装置を用いて
得られた実験結果例。 1・・・・・・ボイラ、1f・・・・・・NH3ガスな
どの添加ライン、10・・・・・・試験用燃焼炉、10
c’・・・・・・NH3ガス添加ライン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃焼機器について、主燃焼後の高温燃焼ガスに燃料
    を添加し、燃料過剰状態として、その後流に2段の酸素
    投入を行い残留する未燃分を消去する低NOx燃焼法に
    於いて、主燃焼後の高温燃焼ガスに添加する燃料にアン
    モニア、又は尿素の如きアンモニアの前駆的物質をNH
    3換算で、主燃焼後の高温燃焼ガス中のNOxに対して
    NH3/NOxモル比が10以下になる様に添加し、も
    って高度のN Ox低減効果を得る事を特徴とする低N
    Ox燃焼法。
JP2168079A 1979-02-26 1979-02-26 低NOx燃焼法 Expired JPS5934245B2 (ja)

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