JPS63134035A - 排ガス処理方法 - Google Patents

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、特に石炭焚きボイラ排ガスを対象とし、ガス
並行流式触媒層を用いた乾式排煙脱硝方法に関するもの
で、脱硝および脱硫の同時処理方法Ｘ及び石炭ガス化ガ
ス脱硫方法等にも適用しうるものである。

〔従来の技術〕

第１４図、第１５図は、特願昭５７−０２４５３９　と
して特許出願されている石炭焚ボイラ排ガスに乾式排煙
脱硝装置を設置した従来法の例である。

第１４図に於いて、ボイラ０１からの排ガスはエコノマ
イザ−出口０２から煙道０３に到シ、脱硝反応用ＮＨ３
ガス注入口０４からＮＨ３ガスを混合され脱硝反応器内
に導かれる。脱硝反応器内のガス並行流触媒層０６を通
過する間にＮＯｘは窒素と水に分解される、次に排ガス
はエアヒータ０７、電気集塵器０８、排ガスプロワ（ト
）を通シ、煙突０１０から大気中に放出される。

第１５図は脱硝反応器ωの中に充填される従来のガス並
行流型触媒層％の詳細図である。同図において０１１は
入口排ガス、０１２は出口排ガス、０１３は格子状触媒
、０１４は複数の触媒をパッケージ化するための筐体で
ある。

このようなガス並行流式触媒を複数個並べ、触媒面に平
行にガスが流れる触媒層では、ばいじんはガス流れとと
もに触媒面に平行に流れるため、ばいじんと触媒面とが
接触する機会が少なく、従ってばいじんの触媒面への付
着が少ない特徴がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特に付着性の強いばいじんを含む排ガス
を処理する場合には、このようなガス並行流式触媒反応
器に於いても、該触媒のガス入口側端面およびガス通過
孔の入口付近にばいじんが付着、堆積し、ガス通過孔の
狭小化して遂にその一部が閉塞状態になる場合とか、触
媒層内のガスが通過する触媒表面にばいじんの付着が進
行する場合があシ、反応器の圧力損失の上昇や触媒の活
性低下して運転不能になる。

これに対して、現在では前記の難点を解決する一手段と
して、除煤装置即ちスーツブロー装置が備えられている
。

該装置は触媒層のガス入口側又は出口側よシガス体を噴
射させて前記の付着ばいじんを除去するようにしておシ
、この手段によれば、上述の触媒ガス入口側端面及びガ
ス通過孔の入口付近での付着ばいじんの除去は略確実に
実現できるが、反応層内の触媒表面に付着したばいじん
に対しては、除煤効果が弱く、結局圧力損失の上昇は防
ぎ得ても、触媒表面の汚れによる触媒活性の低下は防ぎ
得ないものでおる。

〔問題点を解決するための手段〕

並行流式触媒層のガス入口部において付着性の強いばい
じんを意識的に成る固体面に衝突させて、該触媒面に付
着し難いばいじんの状態にする。その具体的手段として
は、並行流式触媒層のガス入口部上流部にばいじんの衝
突板を設置する。

〔作用〕

表１に、石炭焚きボイ２からの排出ガスに含まれるフラ
イアッシュの主成分、及び付着性に関係するアルカリ土
類、アルカリ金層などの組成分析値の１例を示す。

表１において、フライアッシュＡは現今、我が国の事業
用ボイラで多く使用されている一般炭（瀝青炭を主体と
する）の燃焼排ガスから得られたものである。また、Ｂ
は褐炭と呼ばれている粗悪なものから得られたフライア
ッシュである。

いずれもＥ３ｉ０２．　）Ｊ２０３が主成分であ）、Ａ
に於いては付着性に関係するＣａＯ、ＭｙＯ、Ｋ２Ｏ、
Ｎａ２Ｏなどアルカリ土類及びアルカリ金属の酸化物濃
度は比較的低く、Ｂはこれらの組成物のうち特にＣａＯ
濃度が高いものである。

フライアッシュＡに於いてはアルカリ土類、アルカリ金
属酸化物のほとんどは、ＳｉＯ□−ＡＪｔ２０３化合物
が形成する微細な球状のガラス状物質に固溶した形態で
存在しているため、フライアッシュの表面に於けるこれ
ら金属酸化物の濃度は低く又、各フライアッシュ粒子の
硬度は比較的高いものである。

従って、このような石炭を燃焼する排ガスでは、従来の
ガス並行流式反応器を適用した場合でも、反応器内で触
媒表面と７２イアツシユが衝突してもこれらフライアッ
シュが触媒表面に付着するこトハなく、又、フライアッ
シュ内部のアルカリ金属、アルカリ土類金属が触媒表面
に付着すること４少なく、かえって、フライアッシュの
衝突時ノ衝撃力で触媒表面が摩耗を受けるものである。

従って特に性能上問題となることはない。

しかしながら、フライアッシュＢような場合には、Ｃａ
Ｏ濃度が非常に高いため、５ｉＯ２−＃２０３化合物が
形成する微細球形のガラス状物質の囲りをＣα０を主体
とする比較的軟らかい物質がベラ）　ＩＪと取りまいて
いる。このようなフライアッシュが従来のガス並行流式
触媒層に流入した場合、触媒表面との衝突の際に、ガラ
ス状物質の囲シのＣａＯを主体とする物質の一部は、触
媒表面に押し付けら、れるようにして取シ残され付着す
る。

都合の悪いことに、このガラス状物質は平均数十μの粒
子である丸めに、触媒面との衝撃力はある程度の力をも
っているのであるが、表面がやわらかい物質で覆われて
いるため、衝突のショックは弱められて、触媒表面を摩
耗するような力や付着物を再飛散させるような力はなく
、丁度付着するに適したような状態になっていると考え
られる。

このよりな、ＣａＯを主体とする物質によって触媒表面
が汚されると、触媒内部へのガス拡散が粗害され次第に
触媒活性を失なって行く。

そこで、本発明者らは排ガス中のこのようなフライアッ
シュをＣα０を主体とするやわらかな物質と５ｉＯ２−
Ａｌ２Ｏ２化合物を主体とするガラス状物質とを出来る
だけ分離して、それぞれ別の粒子となしたる後に排ガス
に同伴させて従来のガス並行流形触媒反応器に導入する
ことを考えた。

そして、その手段としては触媒層のガス入口部において
固体面からなる衝突面を設置してフライアッシュを該固
体面に衝突させることによって中心の核となるガラス状
物質から周囲をとシまくＣａＯ主体物質を分離できるこ
とを見出した。

このように分離された場合の触媒層内における挙動は次
の通シである。

先ず、触媒層内ではＣα０を主体とする付着しやすい粒
子はその粒径が小さく（数μ程度）、質量も小さいので
、例え触媒面に衝突した場合でも表面に押し付けられる
力が弱いので、表面に付着することなくガス流れに再飛
散して行く。

又、例え表面に付着した場合でも、表面が硬いＦ３ｉ０
□−Ａ／　２０３ガラス状フライアッシュ粒子が衝突す
るため、その衝撃力によって、付着物は削シ取られて再
飛散するのである。結局、触媒表面が付着によって汚さ
れることが少なく、長期に安定した性能維持が可能であ
る。

〔実施例〕

（１）　　第１図に示す装置によってフライアッシュＢ
の処理方法について検討した。

同装置に於いて、エア流れ中１５に表１に於けるＢの７
２イアツシユ１６を均一に分散させ、衝突板１７に衝突
させたる後、バッグフィルター１８で処理されたフライ
アッシュを捕集した。金属衝突板１７の段数は可変であ
る。ガラス状物質とＣα０を主体とする物質の分離度は
、処理前後のフライアッシュ１９を粒径側に分離したも
のの組成分析及び電子顕微鏡での拡大写真の比較によっ
て判断した。その結果を、表２に示す。

Ｘ：分離不良 Δ：やや分離 ○：分離良好 （２）　　第２図に示す装置によって、前記（１）項で
処理したフライアッシュと対象として処理しないフライ
アッシュによる触媒表面の汚れ度を試験した。

同装置に於いて、エア流れ中１５にフライアッシュ１６
を均一に分散させ、後流に設置した格子状触媒１３に導
入した。試験後に該格子状触媒を装置外に取シ出し、触
媒表面を螢光Ｘ線分析に供して、汚れ度として表面付着
Ｃαを示すＸ線強度を調べた。

また、触媒活性試験装置にて脱硝性能を調べた。

表３に第２図の装置による試験条件、表４に触触媒の活
性試験結果を示す。

第３図、第４図に於いて、αは前記（１）項で処理した
フライアッシュを使用して触媒への付着試験を行ったも
のの結果を示し、ｂは処理していないフライアッシュに
よる付着試験の結果を示す。

α、Ａの試験結果が示すようにフライアッシュを衝突処
理することによシ、その後流における触媒表面への汚れ
防止の効果は非常に明らかである。

第１図の衝突板１７の配置寸法を第５図に示す。

第１図、第５図において、衝突板１７の傾斜角θを０〜
９０°変化させ、フライアッシュ１６を供給しテストを
行った。フライアッシュの衝突効率がもっとも大きい値
を最適値とし、衝突効率は衝突板１７の摩耗量を指標と
考え友。テスト結果を第６図に示す。効率は６℃が最高
で、３０’〜６０’程度が望ましい。

第１図、第５図において、衝突板を２段設置し、各々の
衝突板１７の開口率を３０〜８０％の間に変化させ、フ
ライアッシュ１６を供給し、衝突板１７の摩耗量を衝突
効率の指標として、最適値を求めた。

テスト結果を第７図に示す、開口率が小さい程衝突効率
も高いが、５０ｅｓ以下では大きな変化はなく、圧損増
大も考えれば開口率５０壬程度が最適と考えられる。好
ましい範囲は３ｏチがら〜７０ｍ程度であろう。

第１図、第５図において、衝突板１７第１段から第２段
の間隔を変化させ、後流衝突板の摩耗量を衝突効率の指
標として、最適値を求めた。テスト結果を第８図に示す
。

テスト結果から、間隔１３が開口径２１１のＳから臀の
範囲で、摩耗量比に大きな変化はみられなかったが、間
隔１３が長くなる程やや低下する傾向がある。開口径２
Ｊ１に対する比率で１〜４程度が好ましいのでないかと
考えられる。

以上本発明を石炭焚フライアッシュの例について説明し
たが、勿論この例に局限されるものではなく、同類の付
着性ばいじんについて施し得るものである。

（３）　　次に本発明を実施する装置について説明する
。

第９図に示すように脱硝反応器２５の上流側に、ばいじ
ん衝突話語を反応器入口ダクト２３の略全面にわ九って
配置しておシ、排ガス中のばいじんは該衝突器あ内を通
過する際に、次々と衝突板に当たることによって、該ば
いじん表面の付着性物質が分離され九ものとなって、次
に反応器２５に流入する。

第１０図（α）　、　（ｂ）に第９図のばいじん衝突器
あの拡大図を示す。第１０図（α）に於いては、薄板鋼
板からなる衝突板１６群を交互に６°の角度で４列設置
した。

第１０図（Ａｌは、第１０図（α）のガス流出部に隣接
する衝突面の間隔を狭くしたものを設置し、ガス流出部
のばいじん濃度分布をできるだけ均一なものとした例で
ある。

第１１図は全面に多数の開口が均一に配置さ゛れた例工
ばエキスバンドメタルのようなものを囁突板３６として
上下に４列に開口部を互い違いになるように配置したも
のである。また、この場合の衝突板としては、第１３図
（α）（ｂ）（Ｃ）に示すような各種の異なる形状の開
口を有する部材を、種々の条件に応じて用いることがで
きる。この衝突板３６の開口の大きさは、多数のガス通
過孔を有する並行流式触媒（第１１図の格子状触媒０１
３）の開口の大きさよシ同等かそれ以上にされることに
よって、該衝突板自体でのばいじんの堆積と閉塞を防ぐ
ことができる。

衝突板３６の材質としては、鋼板で十分であるが、ムラ
イトなどセラミックス、焼結金属など材質の表面が適度
に粗面を形成し、又はいじんの衝突に対する耐摩耗性の
あるものがよυ好ましい。

〔発明の効果〕

並行流式触媒のガス前流に於いて、排ガス中に含有され
るフライアッシュを固体面に衝突させることによって、
該フライアッシュが触媒層に流入するに際しても、該触
媒表面はフライアッシュの付着によって汚さるることな
く、極めて簡単な方法で、触媒活性を長期間維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明排ガス処理方法の試
験装置の概略図を示す。第３図は付着性試験後の触媒表
面における付着ＣαのＸ線強度測定結果を示し、第４図
は第３図における触媒の活性試験結果を示す。 第５図は第１図に示した試験装置における衝突板の配置
寸法図、第６図は衝突板の傾斜角度と衝突効率の関係を
示す線図、第７図は衝突板の流路断面に対する開口割合
と衝突効率の関係を示す線図、第８図は衝突板の間隔と
衝突効率の関係を示す線図である。 第９図は本発明の脱硝装置における実施例の概略図、第
１０図（α）、（ｂ）はそれぞれ第９図のばいじん衝突
器の拡大断面図、第１１図（α）、（ｂ）は他の形式の
ばいじん衝突器の拡大断面図、第１２図は更に他の形式
のばいじん衝突器の拡大断面図である。 第１３図（α）、（Ａ）、（？）はそれぞれ衝突板の断
面図であシ、第１３図（α’）　、Ｃｈ’）　ｌ　（Ｃ
’）はそれぞれ第１３図（α）。 （ｈｌ　、　（Ｃ）の側面図である。 第１４図は石炭焚きボイラ排ガスに乾式排煙脱硝装置を
設置した従来装置の全体配置図、第１５図は第１４図の
脱装反応器の中に充填されるガス並行流型触媒層の詳細
図である。 復代理人　弁理士　岡　本　重　文 外２名 第３図 試験時　間　（傅 試　験ｈ　間　（ｈ） 第５図 第６図 ミぽ奪肇呻１峠（Ｎ督９＋Ｃ） ♂　・ベ ダ勺弓 第１０図 （（１）（ｂ） １１＋ 第１２図 図面の浄ｅ（１”’ｊ容に安定なし） °、°、゛、゛、゛、。 第１５図 手続補正書（方式） １２　　２４　　　ｉ ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特　許　願第１１９０７２号２、発明の名称
　排ガス処理方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特　　　　　許出願人５、補正命令の
日付　　昭和６２年９月２２日（発送日）７、補正の内
容 明細書中 図面中 第１３図を別紙の通りに補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ばいじんを含有する排ガスを処理するガス並流形固気接
   触反応装置において、該反応層の上流にて該ばいじんを
   固体面に衝突せしめることにより該ばいじんの触媒表面
   への付着性を低減させることを特徴とする排ガス処理方
   法。