JPS61254230A - 脱硝方法及び脱硝装置 - Google Patents

脱硝方法及び脱硝装置

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JPS61254230A
JPS61254230A JP60095636A JP9563685A JPS61254230A JP S61254230 A JPS61254230 A JP S61254230A JP 60095636 A JP60095636 A JP 60095636A JP 9563685 A JP9563685 A JP 9563685A JP S61254230 A JPS61254230 A JP S61254230A
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heat exchanger
denitrification
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heat transfer
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Yukihisa Tamai
玉井 幸久
Keisuke Honda
圭助 本田
Tomotsuchi Kawamura
河村 友槌
Shozo Kaneko
祥三 金子
Takafuru Kobayashi
敬古 小林
Takashi Tsukino
隆 月野
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は脱硝方法及び脱硝装置に関し、特KNox低減
を目的とするボイラプラントに用いるのに適したもので
ある。
(従来の技術) 近年公害規制はますます厳しくなシ、窒素酸化物(No
w)低減のため脱硝装置を設置したボイラが急速に増加
している。この傾向は事業用大聖ボイラから産業用中・
小形ボイラまでの範囲に及んでいる。
脱硝装置ではアンモニア(Nuを還元剤として注入し、
次のような反応によって排ガス中の窒素酸化物(Now
)を触媒を用いて馬と5oに分解する。
OATム 4NO+ aNHa+ Ox −一4% + 6Ha0
0ムTム 2NO,+ 4NBa+Om m S島+ 6%0この
場合、触媒活性上排ガス温度域は250〜400℃に制
御されることが望ましい。
通常のボイラでは、節炭器と空気予熱器の間がこの温度
域にあシ、排熱回収ボイラでは蒸発器と節炭器の間にこ
の温度域がある。
第5図に従来の排熱回収ボイラの系統図を示す。
11は過熱器、12はアンモニア注入ノズル、13は高
圧蒸発器、14は脱硝反応装置、15は高圧二次節炭器
、16は低圧蒸発器、17は高圧−次節炭器、18は脱
気器蒸発器、19は給水予熱器である。
ガスタービンから出て来た排ガスは、過熱器11で熱交
換した後、高圧蒸発器12の入口に導かれここで、アン
モニア注入ノズル12から注入されたアンモニアと混合
され高圧蒸発器15を通過する間に更に均一混合された
後、脱硝反応装置14に入る。
ここで上記反応式でNOxが島と40に分解される。排
ガスは更に高圧二次節炭器15以降の熱交換器へ導かれ
、給水予熱器19を出た後、煙突から排出される。
このシステムに於いて、高圧蒸発器13の」−流に注入
されたアンモニアが高圧蒸発器13の伝熱面を通過する
時、高圧蒸発器13の表面酸化物(Fθ!OS、Fem
o4 )の触媒作用により、脱硝反応を起こすことが確
認された。
その結果を第6図に示す。
第6図に於いて脱硝率17〜25%が得られる事が確認
されたが、脱硝率が低い事及び、ボイラの伝熱面は排ガ
ス中ダストの付着により経時的に伝熱面表面酸化物の触
媒活性度が低下する欠点がある。
又、ボイラは、その出力が低下すれば入口のガス温度が
下がるために最適な脱硝反応ガス温度が得られにくい等
の欠点がある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は従来の脱硝方法及び脱硝装置の欠点を解消し、 (1)脱硝反応装置の前段に設置された熱交換器を改良
して脱硝の補助手段となし、脱硝反応装置の負担を軽減
し、より小型化を可能とする。
(2)多段の熱交換器の中で脱硝反応に適切なガス温度
となる適当段の熱交換器にアンモニアを噴射することに
より、高温雰囲気におけるアンモニアの分解を防止する
とともに、被処理ガスの性状の変動に応じた運転を可能
とする。
(3)熱交換器のガス接触面積の拡大と材質の選択によ
り熱交換器における脱硝効率を高める。
(4)  スーツブロワと水噴射ノズルより清浄化媒体
を噴射することによう熱交換器の伝熱表面の清浄と新し
い金属酸化物被覆の形成を促し触媒活性の回復を可能と
する。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、 (1)被処理ガスを熱交換器を介して脱硝反応装置に導
入してガス中の窒素酸化物を除去する脱硝方法において
、熱交換器を多段となし、熱交換器の伝熱表面における
脱硝反応に適切なガス温度となる適当段の熱交換器の前
面においてアンモニアを噴射し、ガス中の窒素酸化物を
窒素ガスに還元するとともに、熱交換器表面の触媒活性
度が低下したときに装置の運転中又は停止中に、熱交換
器伝熱表面に清浄化媒体をスーツブロワ及び水噴射ノズ
ルより噴射して伝熱表面に付着したダストを除き清浄化
すると同時に新I、い金属酸化物皮膜を形成して触媒活
性の回復を図ることを特徴とする脱硝方法。
(2)水噴射ノズルより噴射する清浄化媒体として、伝
熱表面の清浄促進と適切な金属酸化物皮膜の形成を助長
するようKpHを制御した清浄水を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項記載の脱硝方法。
(3)脱硝反応装置の前段に設置された多段の熱交換器
と:それぞれの熱交換器に対峙し、処理ガスの流れに沿
った噴射を可能とする多段噴射ノズル及び多段スーツブ
ロワと:各段の噴射ノズルに各別にアンモニアと清浄水
を適宜供給するための配管系とを設けたことを特徴とす
る脱硝装置。
(4)前記熱交換器のチューブにフィンを付すとともに
、フィン及びチューブをその酸化物が脱硝触媒としての
活性を有する材料で構成することを特徴とする特許請求
の範囲第(3ン項記載の脱硝装置。
にある。
(実施例) 第1図に本発明の一実施態様の構成図を示す。
図中1は水噴射用配管、2はアンモニア注入配管、!5
と6はアンモニア注入(水噴射)ノズル4と7はスーツ
プロワ、5と8は熱交換器、9は脱硝反応装置である。
なお、脱硝装置9の下流側には第5図に示すような装置
が設置されている。ガスタービン出口から導かれた排ガ
スは、ボイラ出力が低い負荷(ガス温度が低い負荷)で
は前段のアンモニア注入ノズル3からアンモニアが注入
され排ガスと混合し、充分に金属酸化物皮膜の形成され
た熱交換器(5と8)を通過する時に’Boxの一部が
馬と40に分解される。分解されなかったHogは脱硝
反応装置9によって充分に島と4゜に分解された後、煙
突から排出される。
ボイラ出力が高い負荷(脱硝反応を起こすのに充分なガ
ス温度が確保される負荷)では、第3図に示す通シガス
温度が450℃以上ではNHaが分解し、一部NOxに
なる為見掛は上脱硝性能が低下するため、脱硝に適切な
温度の熱交換器8を通過し、最も高効率の脱硝反応を行
わせる。第4図にはボイラの出力とガス温度の関係を示
す。分解されなかったNOxは脱硝装置9によって充分
に島と40に分解された後、煙突から排出される。
このようにアンモニア注入ノズルを多段設置することK
よりボイラの出力に応じ、アンモニア注入位置を変える
ことにより、全ての負荷を通じ高い脱硝性能が得られる
熱交換器には、第2図(!L) K示すようにチューブ
の中心線に沿ってフィンを取付けたもの、(b)及び+
03に示すように中心線に直角にフィンを取付けたもの
など種々のフィンが取付けられておシ、ガスとの接触面
積を充分に大きくしてあシ触媒としての性能向上を図る
とともにチューブ、フィンの双方に材質的にもその酸化
物が触媒としての活性を有する成分を含む材質(例えば
鉄、アルミニウム、チタン、クローム、ニッケル、タン
グステン合金等)を使用し、脱硝触媒としての性能向上
を図る。
排ガス中に含まれるダストは、熱交換器のガス接触面に
付着し、触媒作用をもつ熱交換器伝熱表面の金属酸化物
表面を経時的に被覆するので、運転中はスーツプロワに
より、ダストを除去する事により、常に活性化した酸化
金属表面を確保するとともに、ボイラ停土中にはアンモ
ニア注入配管に接続されている水噴射配管により熱交換
器の伝熱表面を清掃することにより、常に新しい金属酸
化物皮膜を形成させる。
なお、清掃の促進及び適切な酸化皮膜の形成を助長する
ために噴射水中に酸液を混ぜて、酸性水で洗浄する。更
に酸液量を調整し、一定のpHとなるようにコントロー
ルする。
(発明の効果) 本発明の利点とするところは次の通りである。
(1)アンモニア注入ノズルの下流側、脱硝反応装置の
前段に設置された熱交換器を脱硝反応の一手段(又は補
助手段)として利用できることが確認できたことから、
脱硝装置をよ)小形化することが可能となった。
(2)熱交換器伝熱表面の触媒活性度をスーツブロワ、
水噴射水洗、を実施し、かつ熱交換器のチューブ、フィ
ン材質及びアンモニア注入位置の最適な選定を行うこと
Kより脱硝性能を上げることが可能となり永続性のある
触媒として利用できる。
(3)  アンモニア注入ノズルを多段、多孔式ノズル
とした事から、ボイラの低負荷から高負荷まで高性能の
脱硝率が得られるようになった。
(4)スーツプロワ及びアンモニア注入ノズルと兼用の
水噴射ノズルを設けた事により運転中、停止中に熱交換
器表面の付着ダストを常に除去できるようKなったため
、触媒としての酸化金属表面を常に活性化した状態に保
持できるようになった。
(5)水噴射用の水のpHをコントロールすることによ
り、清掃の促進を図ると共に適正な酸化皮膜の形成を助
長することにより触媒性能の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様の構成図、第2図faL(
bLfc)は本発明に使用する熱交換器の各種フィンの
具体例を示した図、第3図はガス温度とアンモニアの分
解率との関係を示す図、第4図はボイラの出力とガス温
度との関係を示す図、復代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 − 復代理人  安 西 篤 夫 (α)(b) 力゛ス温! (’C) ボイラ出力(系)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被処理ガスを熱交換器を介して脱硝反応装置に導
    入してガス中の窒素酸化物を除去する脱硝方法において
    、熱交換器を多段となし、熱交換器の伝熱表面における
    脱硝反応に適切なガス温度となる適当段の熱交換器の前
    面においてアンモニアを噴射し、ガス中の窒素酸化物を
    窒素ガスに還元するとともに、熱交換器表面の触媒活性
    度が低下したときに装置の運転中又は停止中に、熱交換
    器伝熱表面に清浄化媒体をスーツブロワ及び水噴射ノズ
    ルより噴射して伝熱表面に付着したダストを除き清浄化
    すると同時に新しい金属酸化物皮膜を形成して触媒活性
    の回復を図ることを特徴とする脱硝方法。
  2. (2)水噴射ノズルより噴射する清浄化媒体として、伝
    熱表面の清浄促進と適切な金属酸化物皮膜の形成を助長
    するようにpHを制御した清浄水を用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載の脱硝方法。
  3. (3)脱硝反応装置の前段に設置された多段の熱交換器
    と;それぞれの熱交換器に対峙し、処理ガスの流れに沿
    つた噴射を可能とする多段噴射ノズル及び多段スーツブ
    ロワと;各段の噴射ノズルに各別にアンモニアと清浄水
    を適宜供給するための配管系とを設けたことを特徴とす
    る脱硝装置。
  4. (4)前記熱交換器のチューブにフィンを付すとともに
    、フィン及びチューブをその酸化物が脱硝触媒としての
    活性を有する材料で構成することを特徴とする特許請求
    の範囲第(3)項記載の脱硝装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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