JPS5939645B2 - 燃焼ガス中の窒素酸化物減少方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は第１室及び第２室の２室に区分けされかつ共に
耐火材を裏張りされている炉内にて窒素酸素物を含むカ
スを還元し、これによってＮＯ，４減少する方法に関す
る。

第１室には燃料カスと化学量論量の空気とが導入され、
還元性雰囲気を提供するために第１室へ導入された蒸気
と炭化水素カスとが反応するのに充分な、かつ窒素酸化
物の熱再生温度以上の周辺温度を提供している。

窒素酸化物含有カスもまた第１室内へ導入されここで該
窒素酸化物が還元される。

ついでこれらのカスは第２室内へ入り、ここでこれらの
カスは窒素酸化物の熱再生（ｔｈｅｒｍｏ −ｒｅｇｅ
ｎｅｒａｔｉｏｎ ）が生じる温度より低い温度に迅速
に冷却される。

還元の後に付加的空気が第２室へ供給され、そこに残存
している可燃性カスを燃焼する。

このとき温度が決して窒素酸化物の実質的再生がもたら
される温度以上に昇らないよう注意しなければならない
。

大気汚染減少に対する非常な興味の故に、化学的作業又
は精製作業によって生じる窒素酸化物カスが大気中に放
散される前に本来の窒素に還元されねばならないという
ことは漸次重要な事項となっている。

窒素酸化物にはＮ２０．Ｎｏ 、Ｎｏ２ 。（ＮＯ）２
− Ｎ２Ｏ３−（ＮＯ２）２ − Ｎ２ｏ蒔多くのも
のがある。

これらの窒素酸化物を以下ＮＯｘという。

これらのうちのあるもの例えばＮＯ２，（Ｎｏ２）２゜
Ｎ２Ｏ３は多くの都市におけるスモッグ中にみられる茶
色いかすみの大部分を形成する手助けをしている。

多くのＮＯｘカスは適当な温度で燃焼させうる。

然しながらこれにはＮＯｘが窒素を遊離するよう反応す
る前に還元性雰囲気を得ることが必要である。

公知の方法はある重大な欠点を有していた。

それはＮＯｘを還元するよう可燃性物質を生成するため
に化学量論量の空気より少ない量の空気を用いるバーナ
ー作用に頼っていたことである。

すなわち、このように炉内で炭化水素カスを不完全燃焼
することによって炉内に還元雰囲気を形成する不完全燃
・焼去式では被処理ＮＯｘの供給量に変動を生じたとき
にその炭化水素カス用の燃焼空気を増減する必要があっ
た。

しかしこれを行なうと還元雰囲気の調整と同時に該炉内
温度も変化し、そのため適切なＮへ処理のためになすべ
き燃焼空気の調節は還元雰囲気と炉内温度とを複合的に
綜合加味して行なう必要があり、結果的にＮｏｘｊｉス
変動への応答が非常に複雑化し又は不可能となるという
欠点があった。

本発明はこのような公知の方法の欠点を解消している。

即ち本発明が、これまでの同様の方法即ち例えば同一出
願人の出願に係る特公昭４７−５０５１１号公報に記載
された不完全燃焼法によるものに比較すると、下記のよ
うな利点を有する。

■ 燃料が化学量論量の空気と共に完全燃焼し、常に室
内が一定の高温状態に維持されていること、 及び、 ■ 該高温室内に還元雰囲気な形成するため該室内へ、
メタンなどの炭化水素カスと水蒸気とからなる混合気が
導入されること。

本発明はこれらの特徴のために次のような利点が得られ
る。

■ 本発明ではバーナー２０は公知例と異なり、室内に
還元雰囲気を形成するのには何の機能も提供しておらず
専ら室内の加熱要素としてのみ機能している。

これにより該室内に常時安定した状態での発熱をもたら
し炭化水素と水蒸気とが、ＣＯとＨ２へ変化する吸熱反
応を促進させている。

■ 還元雰囲気を炭化水素の不完全燃焼によって形成す
るよりも、炭化水素と水蒸気との混合気による方が効果
的である。

なぜなら高温下では吸熱反応である〔ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ−
Ｃ０＋３Ｈ２〕の反応がより迅速かつ効果的に起り、室
内に多くのＣ０１Ｈ２の反応生成物を発生し、該室内を
より完全な還元雰囲気に形成するからである。

これによりＮｏ、Ａ・らの窒素の遊離が一層完全に達成
出来る。

■ もし処理反応中に、被処理Ｎ〜含有カスの量に変動
が生じたとき公知装置では燃焼中の炭化水素の燃焼率を
下げて、還元雰囲気中のＣｏ又はＨ２発生を増減しなけ
ればならない。

そのため室内の温度が従属的に変化する。

このため被処理ＮＯｘ含有ガス量の変動に応答するため
には燃焼空気の量と共に室内の温度低下に伴なう上記吸
熱反応により生じるＣ０９Ｈ２の量の変動をも同時にチ
ェックし複合的制御を行なう必要がある。

一方本発明には室温は常時一定であり、単に炭化水素及
び蒸気の混合気の量を制御すればよいのでその制御が極
めて容易である。

本発明において、バーナ装置即ち熱源は、化学量論量の
空気を伴なった燃料のもとで作動するのがよい。

これにより高温のカス状の安定した燃焼雰囲気を得るこ
とが出来るからである。

この雰囲気は、ついで炭化水素蒸気混合気、又はＨ２，
ＣＯ。

又は炭化水素などの添加によって還元状態とされる。

蒸気・炭化水素混合気は、次のような標準的再形成反応
のため望ましい。

即ちＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＝Ｃ０＋３Ｈ２゜この反応は吸熱反
応であり該反能は加熱炉雰囲気内の熱によって起り、こ
のため該雰囲気が還元状態となる。

その後句工含有カスがこの還元雰囲気内へ導入され、そ
こで窒素が遊離してかつ水素とＣＯが部分的に燃焼し窒
素の再酸化温度以上の高い温度を呈する。

遊離した窒素と共にその周辺のガスは窒素の再酸化が生
じる温度より低い温度に冷却されねばならない。

この冷却はそれらのカスを第１室から第２室へ移動し温
度を出来るだけ迅速に下げることにより行なわれる。

このことは迅速に温度を約１１００℃（２０００°Ｆ″
）以下望ましくは約９８０℃（１８００°Ｆ）程度に下
げるため冷却剤を導入することによってなしつる。

この温度は水素とＣＯの自動着火温度以上であることは
よく知られておりこれによってこれらのカスは自動的に
着火してそれらのガスが大気中へ出る前に燃焼される。

そしてまたこの温度はある量の窒素が自動的に酸化する
温度以下であることもよく知られている。

本発明の主目的は燃料燃焼の状態の注意深い制御を要求
されることのない状態で窒素酸化物を還元する簡単で効
果的な方法を提供することである。

更に本発明の目的は還元性雰囲気が蒸気と炭化水素との
混合気によって提供されかつ還元の後に窒素が酸素と再
結合しない温度にこれらのカスの混合気が迅速に冷却さ
れるような窒素酸化物の還元用炉を使用した窒素酸化物
減少方法を提供することである。

本発明のこれら及びそれ以外の目的更には本発明の原理
のよりよい理解及び本発明の詳細な説明方法を具体化す
る際に使用する窒素酸化物を還元する炉の好ましい実施
例を図式で示した添附図面に関して述べる下記記載から
明白となろう。

以下実施例について述べる。

図において番号１０は概括的に燃焼炉を示している。

番号１２は炉の第１室を、１４は第２室を示している。

番号１６は燃料及び空気を燃焼するバーナ装置を示して
おり、このバーナ装置は第１室での還元作用のために必
要な適当な温度を該第１室へ提供する。

該バーナ装置１６は、カス状燃料管１８と、充満室即ち
第１室１２へ通じているバーナー２０と、燃焼用空気供
給管２２と、から成っている。

空気の供給は、第１室の空間２６内に余分な酸素が存在
しないように化学量論量的に制御されている。

カス状燃料管１８から燃料を供給しこれを燃焼する目的
は第１室内に適当な温度を供給しそれにより炭化水素と
蒸気との混合気を該室内に導入することによってそこに
還元性雰囲気を発生させることである。

この混合気の導入は導入管２８を介して達成されるもの
であり、該管２８内では管３０を介して入る蒸気と管３
２を介して入る炭化水素とが混合され、その後、その混
合気は、加熱されている第１室１２の加熱空間２６へ噴
出される。

空間２６内には余分の水素とＣＯから成る適当な還元性
雰囲気が形成され、一方、窒素酸化物（ＮＯｘ）含有カ
スが管３４を介して第１室１２内に形成されている加熱
空間２６内即ち燃料燃焼部所の下流位置へ導入される。

また炭化水素と蒸気との混合気が枝管３６を介して管３
４へ導入さね４それによりＮＯｘ、炭化水素、蒸気の全
てが加熱空間２６へ入る前に該管３４内で混合される。

さらには還元性雰囲気を提供するため蒸気及び炭化水素
を使用する代りに水素、ＣＯ１メタンのような可燃性物
が枝管３６へ導入され、管３４内でＮＯｘと混合される
ことによりＮＯｘを還元するに必要な還元域を提供でき
る。

還元域の周辺カスは窒素酸化物の熱再生温度よりも高い
。

ＮＯｘ含有カスが還元域下にある空間２６内に十分な時
間だけ存在し該ＮＯｘ中の窒素を有効に遊離した後に、
今や酸素を有していない窒素を含むカスは壁４４の開口
４６を介して第２室１４の空間５８内へ入る。

ここでこのガスは管５０を介して入る冷却剤によって約
６７５℃（１２５０ｃＦ）〜約１１００℃（２００００
Ｆ′）まで迅速に冷却される。

この冷却は出来るだけ迅速にかつ、第１室空間２６から
出るガスに冷却剤が迅速に接し冷却しかつ希釈するよう
撹流状に導入されるある冷却剤によって適切に達成され
つる。

破線４８は窒素が酸素と再結合しないような低温度に温
度を維持することが要求されている冷却域を示している
。

水素やＣＯなどから成る余分の可燃性物質は管５２を介
して適切に導入される空気によって燃焼されることによ
ってガス流出部分５４から除去される。

一方もし冷却剤として冷却空気が使用される場合には、
該冷却空気自体が残存可燃物を燃焼するための酸素を提
供するであろう。

熱が水素とＣＯとの燃焼によってもたらされるので、冷
却域５６内の冷気は、例え矢印５４により示される流出
カスの加熱があっても、窒素が酸素と再結合する約１１
００℃（２０００°Ｆ）より低い温度にあるようにしな
ければならない。

流出カスは今や余分の空気、水、Ｃ０２，窒素を含んで
いる。

本発明は、ある特定の場合について述べたが、この発明
は添附の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制
限されるのである。

【図面の簡単な説明】

図は窒素酸化物カスの還元に適切な垂直軸線方向に延び
る２室型バーナの略図である。 符号の説明、１０・・・燃焼炉、１２・・・第１室、１
４・・・第２室、１６・・・バーナ装置、１８・・・燃
料管、２０・・・バーナ、２２・・・空気管、２６・・
・第１室空間、５６・・・冷却域、５８・・・第２室空
間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火材を裏張りした第１室及び第２室を含む炉内に
   おける反応によってＮＯｘを含むカス中のＮＯｘを減少
   する方法であって、 第１室に高温雰囲気を形成するため実質的に化学量論量
   の燃焼維持空気でもって前記第１室の上流端において燃
   料を連続的に燃焼すること、前記燃料燃焼部所の下流の
   位置において該第１室内へＮＯｘを含むカスを導入しか
   つまた該第１室内へ炭化水素カスと蒸気との混合カスを
   導入して、該第１室内に還元雰囲気及び吸熱酸化反応を
   起しかつ実質的にそれを維持し、前記ＮＯｘ中の窒素を
   有効に遊離すること、 そこで生じた放出カスを該第１室から、該第１室とほぼ
   同様の直径を有する第２室内へ、該第１室の下流端にあ
   って第１室及び第２室よりも小径を有しかつこれらの室
   と同軸をなす開口を介して通すこと、 第２室内へ空気を導入して第２室内へ入った前記放出カ
   ス中の余分の可燃性物質を燃焼すること、該第２室内に
   おける前記放出ガスの温度を常時約６７５℃（１２５０
   °Ｆ）〜約１１００°Ｃ（２０００１ＯＦ）の範囲に制
   御し維持すること、 から成るカス中のＮＯｘ 減少方法。