JPS63258622A - 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】 〔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３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ｌの排ガス煙
道１９に順次設けられた節炭器２４と、触媒を内蔵する
脱硝装置２と、エアヒータ３と、灰排出ライン２０を有
する集塵装置４と、脱硫装置５とから主として構成され
ている。

なおＩＯはボイラｌへの燃料供給ライン、２６はアンモ
ニア（Ｎｌ（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ｌの火炉２５内で燃焼さ
れ、その排ガスは、節炭器２４、煙道１９を通ってアン
モニア供給ライン２６から供給されるアンモニアと混合
された後、３００〜４００℃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の炉底からタリ
ン力として除去され、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１０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、脱硫装置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ｌ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！座装置
にて集塵され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４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３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１８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１８を経由して前記ボイラ１へリサイクルされ、該
ボイラ１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
１０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１８で６３、ボイラ１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ｌの
火炉２５にて分離除去された灰が灰排出ライン１２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３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１８により循環して再度燃焼させること
により、該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３図）、排ガス煙
道１９の排ガス中に含まれる重金属元素が３０ｐｐｍと
すると、灰をリサイクルした場合（第４図）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
灰排出ライン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１Ｂ中で理論上５０倍、すなわち
実に１５００ｐｐｍという高濃度まで濃縮されることと
なる。

第５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、Ａ　Ｓ　％　Ｃｄ　％　Ｃｕ、ＰｂＳＳｂ、Ｓ
ａ、Ｔｉｔ、Ｚｎが考えられる。

第６図は、前記第３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４
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が低下し、
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。

ＡＳＢ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７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４図の脱硝装置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２２と
、ガス・ガスヒータ２１を設けたものである。

なお２６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、エアヒーク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、前記脱硝装置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ＤｅＳＯｘ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、脱硝装
置の触媒を被毒させることなく、ボイラ等の燃焼装置の
燃焼効率を向上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
は灰が凝固または溶融し、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、集塵装置で集塵さ
れた灰を酸性溶液槽に導入することにより灰中の重金属
化合物を溶出させ、高温度で処理することなく除去しよ
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をｐＨ５以下の酸性
溶液槽に導入して灰中の重金属化合物を溶出させ、該灰
を脱水した後、前記ボイラ燃焼装置ヘリサイクルするこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

集塵装置で捕集された灰をｐＨ５以下の酸性溶液槽で処
理すれば、灰に含まれる重金属化合物が溶出するので、
この灰を含むスラリから灰分だけを分離することにより
、灰中の重金属化合物が除去されるので燃焼装置にリサ
イクルされる灰は重金属化合物を含まないことになり、
排ガス処理系統における重金属化合物の濃縮作用が防止
され、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。

本発明において酸性溶液槽は、単槽または複数槽であっ
てもよいが、ｐＨコントロールを容易にし、かつ重金属
化合物の除去率を向上させるために複数の槽とすること
が好ましい。また、前記酸性溶液槽で使用される酸とし
ては、重金属化合物を溶解させることができるものであ
ればよく、例えば硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸または蟻酸
、酢酸等の有機酸のうち少なくとも一種以上が用いられ
る。また、前記酸性溶液槽のスラリから灰分を分離する
手段は、特に限定されるものではなく、例えばフィルタ
、篩等を用いる方法が挙げられる。

また、系外に排出される酸性溶液成分中の重金属化合物
は分離されることが好ましく、分離後の酸性溶液は再利
用することができる。

さらに本発明において、重金属化合物が除去された灰は
脱水後、乾燥装置で乾燥してから燃焼装置ヘリサイクル
することが好ましい。

〔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４図の灰リサイクルライン１８に、順次
酸性溶液槽７、灰分を沈澱させるためのシラフナ８、お
よび該シラフナ８で沈澱した天分を脱水する遠心分離機
９を設けたものである。なお、１３は集塵装置４と前記
酸性溶液槽７を連結する灰抜出ライン、１５．１６はそ
れぞれスラリ供給ライン、１４および１７はそれぞれ遠
６分％！ｌＩｌ［９およびシソフナ８の溶液排出ライン
である。このような構成において、集塵装置４により捕
集された灰は、灰抜用ライン１３を通りｐｌ（５以下に
調整された酸性溶液槽７に導入され、攪拌されて灰中の
重金属化合物が溶出する。次に、該灰と溶液の混合物（
スラリ）はスラリ供給ライン１５を通りシラフナ８に導
入され、該シラフナ８において天分が沈澱する。この天
分は、スラリ供給ライン１６を通り遠心分離機９へ導入
され、ここで該天分中の溶液分が分離される。このよう
にして溶液分が分離された灰は、灰リサイクルライン１
８を通りボイラ１にリサイクルされ再燃焼される。一方
、シラフナ８および遠心分離１ａ９で分離された溶液成
分は溶液排出ライン１７および１４により糸外に排出さ
れる。

本実施例によれば、集塵装置４により捕集された灰に含
まれる重金属化合物を酸性溶液槽７において溶出させ除
去することができるので、ボイラ燃焼装置１ヘリサイク
ルされる灰は重金属化合物を含まないことになり、ボイ
ラ燃焼装置１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。

第８図は、本発明の実験結果の一例を示すもので、三酸
化二ひ素などの重金属化合物を含む灰を硫酸、塩酸、お
よび蟻酸溶液中で処理したときの灰中の重金属化合物の
除去率を示す図である。この結果より、溶液のｐＨが５
以下であれば灰中の重金属化合物が溶出されることがわ
かる。

第２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図の遠心分Ｍ機９の出口に乾燥装置
１１を設けたものである。このような構成において、酸
性溶液槽７、シソフナ８、および遠心分離機９を通過し
た灰はさらに前記乾燥装置１１に導入され、該乾燥装置
１１において乾燥されほぼ完全な粉末状態となりボイラ
１にリサイクルされる。

本実施例によれば、重金属化合物が除去され、かつ乾燥
された灰がボイラ１にリサイクルされるので、ボイラの
熱効率を全く低下させることなく、脱硝触媒の被毒を防
止す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。

〔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、重金属化合物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脱
硝処理装置の運用を長期間にわたり安定化することがで
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、本発明の他の実施例を示す装置系統図、第３図は、
従来技術の脱硝処理方法における装置系統図、第４図は
、従来技術による灰リサイクル方式を採用した脱硝処理
方法の装置系統図、第５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６図は、燃焼灰をリサ
イクルしない場合とリサイクルした場合の脱硝装置の脱
硝率の経時変化を示す図、第７図は、アフターＤｅＳＯ
ｘ方式を採用した脱硝処理方法の装置系統図、第８図は
、各部のｐＨと灰中の重金属化合物の除去率の関係を示
す図である。 ７・・・酸性溶液槽、８・・・シソフナ、９・・・遠心
分離機、１１・・・乾燥装置、１３・・・灰抜用ライン
、１５．１６・・・スラリ供給ライン、１４．１７・・
・溶液排出ライン。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第５図 運転時間　（ｈ） 第７図 ２３：副燃料供給ライン

Claims (1)

【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
   塵装置で回収した灰をｐＨ５以下の酸性溶液槽に導入し
   て灰中の重金属化合物を溶出させ、該灰を脱水した後、
   前記燃焼装置へリサイクルすることを特徴とする脱硝処
   理方法。