JPS63252532A - 脱硝処理方法 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、脱硝処理方法に係り、特に触媒の被毒成分で
ある重金属元素を含む排ガスの処理を行なうのに好適な
脱硝処理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にボイラ等の燃焼装置の排ガスは、脱硝装置、集塵
装置および脱硫装置の組合わせにより処理されている。

第５図は、従来技術による最も一般的な脱硝処理方法の
装置系統図である。

この装置は、灰排出ライン１２および火炉２５を有する
ボイラ１と、該ボイラ１の排ガス煙道１８に設けられた
節炭器２４と、該節炭器２４の後流に設けられた、触媒
を内蔵する脱硝装置２と、該脱硝装置２の後流に設けら
れたエアヒータ３と、該エアヒータ３の後流の灰排出ラ
イン２０を有する集塵装置４と、該Ｓ座装置４の後流の
脱硫装置５とから主として構成されている。なお１０は
ボイラ１への燃料供給ライン、１５はアンモニア（ＮＨ
３）注入ライン、６は煙突である。このような構成にお
いて、燃料供給ライン１０からボイラ１へ供給された燃
料は、前記ボイラ１の火炉２５内で燃焼され、その排ガ
スは、節炭器２４、煙道ｌ８を通ってアンモニア供給ラ
イン１５から供給されるアンモニアと混合された後、３
００〜４００℃の温度を保持して脱硝装置２に入り、該
脱硝装置２において、前記アンモニアを還元剤とする脱
硝触媒の存在下でガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘと
いう）が除去される。脱硝処理された排ガスは、エアヒ
ータ３を経て除塵装置（例えば電気集塵装置等）４に入
り、ここで除塵された後、後段の脱硫装置５に入り、こ
こで硫黄酸７化物（ＳＯｘ）が除去された後煙突６から
大気へ放出される。他方、排ガス中に含まれる天分は、
その約１５％程度が火炉２５の炉底からクリンカとして
除去され、残り８４％が前記集塵装置４で除塵される。

なお、この場合、灰のマスバランスは、例えば燃料供給
ラインｌＯを１００とした場合、ボイラ１の出口で８５
、ボイラの灰排出ライン１２で１５、集塵装置４の捕集
灰で８４、脱硝装置５の入口ラインで１となる。

しかしながら上記装置においては、ボイラ１で燃焼され
る燃料（石炭）の種類によっては燃焼しにくいものもあ
り、集塵装置４で集塵された灰中に燃料の５〜１０％と
いう多量の未燃分が含まれる場合がある。したがってこ
の未燃分を灰排出ライン２０からそのまま廃棄したので
はボイラｌの燃焼効率が悪くなり、ボイラ効率の低下を
招くこととなり熱収支上の問題がある。

そこでボイラ効率の向上を図るために、例えばｊ［ＪＩ
装置にて集塵した灰を再びボイラヘリサイクルし、該ボ
イラで再燃焼させることにより未燃分を少なくし、燃焼
効率を高める方法が採用される場合がある。第６図は、
このような灰リサイクルラインを有する脱硝処理方法の
装置系統図である。

この装置は第５図の、集塵装置４の灰排出ライン２０の
代わりに、ボイラ１へ達する灰リサイクルライン１３を
設けたものである。このような構成において、集塵装置
４にて集塵された灰は灰リサイクルライン１３を経由し
て前記ボイラ１へリサイクルされ、該ボイラｌにより再
燃焼されるので灰中未燃分が少なくなり燃焼効率が高く
なる。この場合の灰のマスバランスは、例えば燃料供給
ラインＩＯを１００とした場合、ボイラ１の出口で６５
、集塵装置４の灰リサイクルライン１３で６３、ボイラ
ｌの灰排出ライン１２で９８、脱硫装置５の入口ライン
で２となる。したがって灰のマスバランス上からはボイ
ラ１の火炉２５にて分離除去された灰が灰排出ライン１
２を経て系外へ排出されているため、脱硝装置２におけ
る灰の負荷量は、第５図の場合と大差がない。

ところで、ボイラ１にて燃焼される燃料中には、微量の
重金属元素が含まれており、この重金属元素の中には、
ボイラ１の火炉２５における高温ガスの雰囲気ではガス
化しているが、その後流の脱硝装置２）エアヒータ３を
経るうちに、温度が低下して凝縮固化し、集塵装置４で
灰とともに除去されるものがある。したがって、灰を灰
リサイクルライン１３により循環して再度燃焼させるこ
とにより、灰中の重金属元素が濃縮されることになる。

例えば灰をリサイクルしない場合（第５図の場合）、排
ガス煙道１８の排ガス中に含まれる重金属元素が３０ｐ
ｐｍとすると、灰をリサイクルした場合（第６図の場合
）の、排ガス中の重金属元素含有量はボイラ系外から同
伴される量と集塵装置から系外へ排出される量とのバラ
ンスから、灰リサイクルライン１９中で理論上５０倍、
すなわち実に１５°００ｐｐｍという高濃度まで濃縮さ
れることとなる。

第７図は、脱硝処理装置の各部のガス温度を示す図であ
るが、このガス温度と各重金属元素の気化温度の関係か
ら、前記脱硝処理装置内で濃縮される微量重金属元素と
しては、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ、５ｂＳＳｅＳＴｉ！
、Ｚｎが考えられる。

第８図は、前記第５図に示した、灰をリサイクルしない
脱硝処理装置（以下、Ａプラントという）、および第６
図に示した灰をリサイクルする脱硝処理装置（以下、Ｂ
プラントという）の脱硝装置２の脱硝性能の低下状況を
示したものである。

Ａプラントの場合、初期運転開始直後、若干の脱硝性能
の低下が見られるものの、その後は安定した脱硝性能の
運転が行なわれている。一方、Ｂプラントの場合には運
転初期で大きく脱硝性能の低下があり、その後も運転時
間の経過とともに触媒活性が大きく低下している。

Ａ、８両プラントの系統上の相違点は灰のリサイクルの
有無であり、上記の脱硝性能の差は前記微量重金属元素
の濃縮による触媒の被毒が直接の原因となっていること
がわかる。

このような微量の重金属元素の問題に対しては、脱硝装
置２を脱硫装置５の後段に設置した、いわゆるアフター
ＤｅＳＯｘ型の脱硝装置２を採用することが検討されて
いる。第９図は、このようなアフターＤｅＳＯｘ方式の
脱硝装置を組込んだ脱硝処理方法における装置系統図で
ある。この装置は、第６図の脱硝処理装置２を脱硫装置
５の後段に配置したものであり、該脱硫装置５と脱硝装
置２の間に副燃料供給ライン２３を有するガス加熱炉２
２と、ガス・ガスヒータ２■を設けたものである。なお
１５はアンモニア注入ラインである。

このような構成においてボイラ１からの排ガスは、エア
ヒータ３、集塵装置４を経て脱硫装置５に供給され、硫
黄酸化物が除去された後脱硝装置２に導入されるが、前
記脱硫装置５の出口の処理ガス温度は通常１５０℃程度
であり脱硝を行なうには低すぎるため脱硝装置２の前段
に、わざわざガス加熱炉２２等を設けて排ガスを昇温す
る対策がなされている。このように、アフターＤｅＳＯ
ｘ方式の脱硝装置を採用すると、前記ガス加熱炉２２に
供給される燃料費、および熱回収装置であるガス・ガス
ヒータ２１等の設備費用がかさみ、建設費、運転費とも
にコスト高になるという問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、ボイラ
等の燃焼装置の燃焼効率を低下させることなく、脱硝装
置の触媒の被毒を防止させることができる脱硝処理方法
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

灰中の重金属は、灰を１０００℃以上の高温にて加熱す
れば、容易に除去することができるが、このような高温
では、灰が凝固または熔融し、燃焼装置への灰再循環時
の取扱いが複雑となる。そこで本発明は、灰加熱装置に
供給される灰を塩素化合物で処理することにより、でき
るだけ低温度において前記灰中の重金属成分を除去しよ
うとするものである。

すなわち、本発明は、燃焼装置から排出される燃焼排ガ
スを脱硝処理後、後段の集塵装置へ送る脱硝処理方法に
おいて、前記集塵装置で回収された灰に塩素化合物を添
加し、灰加熱装置で加熱して重金属を除去した後、前記
燃焼装置にリサイクルすることを特徴とするものである
。

本発明において、灰に添加する塩素化合物としては、灰
中の重金属と反応して塩素化合物を生成するものであれ
ばよく、例えばＨＣＩ、ＣａＣｌ２等があげられる。灰
加熱装置の加熱条件は、前述のように灰中の重金属が塩
素化合物に充分転化し、しかも灰の溶融または凝固をお
こさない条件であればよく、例えば８００℃前後、３０
〜６０分の処理条件が好適である。このため、灰加熱装
置としては、ロータリーキルン型のものが最も通してい
る。

〔作用〕

灰に塩素化合物を添加して加熱することにより、該灰に
含有される脱硝触媒の被毒成分である重金成分は、気化
による除去に加え、添加された塩素化合物中の塩素と反
応して、その全屈の塩化物として除去されるので、燃焼
装置ヘリサイクルされる灰は重金属を含まないことにな
り、排ガス処理系統における重金属元素の濃縮作用が防
止され、ボイラ燃焼装置の燃焼効率を低下させることな
く、脱硝装置の触媒の被毒を防止することができる。

また灰加熱装置の排ガスは副集塵装置により除塵した後
、集塵装置の後段に合流させるとともに、前記副集塵装
置で回収された灰を前記灰加熱装置の回収炭とともにボ
イラ燃焼装置ヘリサイクルさせることが好ましい。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す装置系統図である。

この装置は、第６図の灰リサイクルライン１３に薬液ラ
イン１４により薬液タンク７を連結し、その後流に灰加
熱装置８を設けるとともに、該灰加熱装置８に副集塵装
置９を連結し、該副集塵装置９を排ガスライン１６を介
して集塵装置４の後段に連結し、かつ前記副集塵装置９
を副灰リサイクルライン１７を介して前記灰加熱装置出
口の灰リサイクルライン１３に連結させたものである。

なお１１は灰加熱装置の助燃料供給ラインである。

このような構成において、ボイラ１にて燃焼により発生
した排ガスは脱硝装置２に導入され、該脱硝装置２にお
いて脱硝された後、後段のエアヒータ３に入りここで熱
回収され、その後、集塵装置４に導入されて除塵され、
その後段の脱硫装置５において脱硫された後煙突６より
大気に放散される。一方、集塵装置４にて回収された灰
は、灰リサイクルライン１３を通り、薬液タンク７から
薬液ライン１４を介して送られる塩酸を伴って灰加熱装
置８へ送られ、該灰加熱装置、８において加熱されるこ
とより、前記灰中に含まれる重金属成分が塩素化合物と
して除去される。このようにして、重金属成分が分離除
去された灰は、再びボイラ１の燃焼装置へ供給され、完
全に燃焼される。

一方、灰加熱装置８からの重金属成分を含んだ排ガスは
、副集塵装置９に送られて除塵された後、前記集塵装置
４の後段へ導入され、脱硫または脱硫後、別途重金属が
回収された後大気に放散される。また副簗塵装置９にて
除塵された灰は、副灰リサイクルライン１７を通り、灰
加熱装置８の後段の灰リサイクルラインに合流し、ボイ
ラＩの燃焼装置ヘリサイクルされる。

本実施例によれば、重金属を含むリサイクル灰に塩素化
合物を添加して加熱することにより、灰の凝固や熔融を
生じることなく、比較的低温度の加熱温度域で、重金属
成分を除去することができ、ボイラ燃焼装置の燃焼効率
を低下させることなく、脱硝触媒の被毒成分を除去する
ことができるとともに、灰加熱装置８の熱源である助燃
料を低減することができる。

第２図は、本発明の実験結果の一例を示すもので、重金
属としてＡｓ等を含有する灰を薬剤無添加で加熱したと
きと、塩素化合物の一例として塩酸を添加して加熱した
ときの加熱温度に対する、灰中の重金属の除去率を示す
図である。この結果より、灰を単に加熱するよりも、塩
酸を添加した上で加熱した方が同温度における重金属成
分の除去率が極めて高いことがわかる。換言すると、例
えば５０％の除去率を得るためには、薬剤無添加のとき
は１０００℃に加熱する必要があるのに対して、塩酸を
添加したときは７００℃まで加熱するだけでよいことに
なる。

また第３図は、本発明における灰中の重金属成分除去率
と、脱硝装置入口でのガス中の重金属成分の濃縮割合を
示す図である。図において、重金属成分を５０％除去す
れば、灰をリサイクルすることによる重金属成分の濃縮
割合は、アソシュリサーキュレーションのない場合に較
べ、約２程度度に押さえられ、脱硝触媒に対する重金属
による被毒は、充分実用可能な程度まで低減されること
が示される。

第４図は、本発明の他の実施例を示す装置系統図である
。この装置は、第１図の灰加熱装置８の入口に薬液混合
装置１９を設けるとともに、排ガスライン１６に熱交換
器２６を設けたものであり、前記薬液混合装置１９によ
り薬液ライン１４から供給される薬液と集塵装置４にて
除塵された灰を充分に混合させて灰中の重金成分の除去
をより容易にし、かつ排ガスライン１６の温度が高い場
合は、前記熱交換器２６により熱回収を行なうようにし
たものである。本実施例においても第１図に示した実施
例と同様の効果が得られるとともに、灰加熱装置の滞留
時間の短縮化、熱回収による省エネルギーの効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、集塵装置で回収した灰を燃焼装置ヘリ
サイクルしても、重金属元素が濃縮されることがないの
で、触媒被毒成分による脱硝装置の触媒被毒を防止でき
るとともに、ボイラ燃焼装置の燃焼効率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す装置系統図、第２図
は、灰に薬液を添加した場合と、添加しない場合の、灰
加熱温度と重金属成分除去率との関係を示す図、第３図
は、本発明における重金属成分除去率と脱硝装置入口の
重金属成分濃度割合との関係を示す図、第４図は、本発
明の他の実施例を示す装置系統図、第５図は、従来技術
における脱硝処理装置の系統を示す図、第６図は、従来
技術における灰リサイクル方式を採用した脱硝処理装置
の系統を示す図、第７図は、一般的なボイラの各部のガ
ス温度の分布を示す説明図、第８図は、燃焼灰をリサイ
クルしない場合（Ａ）とリサイクルした場合（Ｂ）の脱
硝装置の脱硝率の経時変化を示す図、第９図は、アフタ
ーＤｅＳＯｘ方式の脱硝処理装置の系統を示す図である
。 ７・・・薬液タンク、８・・・灰加熱装置、９・・・副
集塵装置、１１・・・助燃料供給ライン、１３・・・灰
リサイクルライン、１４・・・薬液ライン、１６・・・
排ガスライン、１７・・・副灰リサイクルライン。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第７図 第８図 運転時間（ｈ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼装置から排出される燃焼排ガスを脱硝処理後
   、後段の集塵装置へ送る脱硝処理方法において、前記集
   塵装置で回収された灰に塩素化合物を添加し、灰加熱装
   置で加熱して重金属を除去した後、前記燃焼装置にリサ
   イクルすることを特徴とする脱硝処理方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記灰加熱装置
   の排ガスを副集塵装置により除塵した後、前記集塵装置
   の後段に合流させるとともに、前記副集塵装置で回収さ
   れた灰を前記灰加熱装置の回収炭とともに燃焼装置にリ
   サイクルすることを特徴とする脱硝処理方法。