JPS63502085A - Reduction of nitrogen-based and carbon-based pollutants - Google Patents

Reduction of nitrogen-based and carbon-based pollutants

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JPS63502085A
JPS63502085A JP50525386A JP50525386A JPS63502085A JP S63502085 A JPS63502085 A JP S63502085A JP 50525386 A JP50525386 A JP 50525386A JP 50525386 A JP50525386 A JP 50525386A JP S63502085 A JPS63502085 A JP S63502085A
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hexamethylenetetramine
urea
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temperature
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JP50525386A
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Inventor
ボワーズ,ウエイン イー
Original Assignee
フユ−エル テク,インコ−ポレイテツド
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ベー ベー ゝ゛1゛ ■J 本出願は1985年10月4日出願になる。同時に係属中の出願である米国出願 第784827号の一部継続出願である。[Detailed description of the invention] Bae Bae ゝ゛1゛ ■J This application was filed on October 4, 1985. Concurrently pending U.S. application This is a continuation-in-part application of No. 784827.

1皿血豆1 本発明は炭素質燃料の燃焼、の改善、更に詳述すれば。1 plate of blood beans 1 More particularly, the present invention relates to improvements in the combustion of carbonaceous fuels.

炭素ベースと窒素ベースの汚染物質の低い排出で大型ボイラーを焚くことの改良 に関係する。Improvements in firing large boilers with lower emissions of carbon-based and nitrogen-based pollutants related to.

炭素質燃料は酸素濃度と;炎(フレーム)温度を適度の高温に保つ燃焼用空気/ 燃料の比によって、−酸化炭素と未燃焼炭化水素の排出を低く抑えて、一層完全 燃焼させることができる・、大型実用ボイラーを焚くのに化石燃料を使用すると 、温度は2000°F以上1代表値として約2200°Fから3000” Fに も達する。ところがこれらの高温と、これより更に局部的に温度の高いホット・ スボッ度が著しく高いために、窒素と酸素の遊離基を生じ1次にこれらが化学的 に結合して、窒素酸化物類(NOx)を生成するという面倒なことがおこる。Carbonaceous fuel has a high oxygen concentration; combustion air that keeps the flame temperature at a moderately high temperature; Depending on the fuel ratio - more complete combustion with lower carbon oxide and unburned hydrocarbon emissions. If fossil fuels are used to fire large practical boilers, , the temperature is over 2000°F 1 typical value is approximately 2200°F to 3000”F also reach. However, in addition to these high temperatures, hot Due to the extremely high degree of shaving, free radicals of nitrogen and oxygen are generated and these are chemically A troublesome situation arises in which nitrogen oxides (NOx) are produced by combining with the nitrogen oxides.

そこで大過剰の空気又は燃料を用いるか、あるいは多段燃焼法として周知の通り 、これら両プロセスを組み合わすごとでフレーム温度を下げても、 NOxの生 成は低下できる。しかしこれらの手段はいずれも炭素ベースの汚染物を過剰に発 生する結果になる。従って厳しい経済上のハンディキャップなしに、窒素ベース と炭素ベースの再汚染物質を許容できるレベルまで同時に低下できる条件の組み 合せはまだ分っていない。Therefore, a large excess of air or fuel is used, or as is known as the multi-stage combustion method. By combining these two processes, even if the flame temperature is lowered, NOx production is reduced. growth can decline. However, all of these methods produce excessive amounts of carbon-based pollutants. result in a negative outcome. Therefore, nitrogen-based and carbon-based repollutants to acceptable levels at the same time. The combination is not yet known.

1且並上 経済的な操業を維持しながら、窒素ベースと炭素ベースの排出物を減少させる要 求は、炭素質燃料を燃やす限り何処ででも発生する問題である。そして実用的な システムを得るためには、各システムとも燃料の消費効率に対する要求を考慮し なければならないことは勿論である。1 and above average The need to reduce nitrogen- and carbon-based emissions while maintaining economical operations This is a problem that occurs wherever carbonaceous fuels are burned. and practical In order to obtain a system, each system must consider the requirements for fuel consumption efficiency. Of course, it must be done.

ジョンズ(Jones)等の米国特許第3599427号には、自動車の内m機 関から出る排ガスを処理する2段式触媒システムについての記載がある。まず最 初の触媒段階で。US Pat. No. 3,599,427 to Jones et al. There is a description of a two-stage catalytic system that treats the exhaust gases coming from the engine. First of all At the first catalytic stage.

た排ガスを次に冷却してから別の第2の触媒装置に通して、−酸化窒素のレベル を低下させる。第2段の触媒と接触させる前に、アンモニアガスと尿素、水酸化 アンモニア、炭酸アンモニア及びヘキサメチレンテトラミンの様な他の化合物と を排ガスに混合する。第2段の触媒と接触するや、窒素酸化物類は還元されて窒 素と水に変る。The exhaust gas is then cooled and passed through a separate second catalytic device to reduce the -nitrogen oxide level. decrease. Before contacting with the second stage catalyst, ammonia gas and urea, hydroxide With other compounds like ammonia, ammonia carbonate and hexamethylenetetramine is mixed with the exhaust gas. Upon contact with the second stage catalyst, the nitrogen oxides are reduced to nitrogen. It turns into element and water.

又米国特許第3846981号では、バチジウスキー(Paczt。Also, in U.S. Pat. No. 3,846,981, Paczt.

wski)が2段式触媒システムのコントロール法を更に詳細に説明している。Wski) describes in more detail how to control a two-stage catalyst system.

すなわちアンモニアを利用する第2段の触媒段階を、275°Fから900°F の範囲に保つのが好ましいとしている。ところが本プロセスと先のジョンズ等の プロセスは、まずいことに投資コストとサービス経費が余分にかかる触媒の使用 に依存しているのが欠点である。That is, the second catalytic stage, which utilizes ammonia, is heated from 275°F to 900°F. It is preferable to keep it within this range. However, this process and Johns et al. The process uses catalysts that unfortunately add additional investment and service costs. The disadvantage is that it depends on

リオン(Lyon)の米国特許第3900554号では、燃焼排気中の一酸化窒 素(NO)を低下させるのに、非触媒式のシステムが開示されている。すなわち リオンの説明によれば、アンモニアとジョンズ等が開示した炭酸アンモニアを含 む特定のアンモニア前駆物質、あるいはこれらの水溶液も1600°Fから20 00°Fの範囲にある一酸化窒素と混合するために排気中へ噴射することが可能 であるという。No. 3,900,554 to Lyon, nitric oxide in combustion exhaust Non-catalytic systems have been disclosed for reducing NO. i.e. According to Lyon's explanation, ammonia and ammonia carbonate disclosed by Johns et al. Certain ammonia precursors, or aqueous solutions thereof, may also be Can be injected into the exhaust to mix with nitric oxide in the 00°F range It is said that

そして開示したプロセスのある実施態様にあっては、水素ガス又は各種の炭化水 素のような還元剤も排気と混合すれば、 1300°F以下の低い温度でも還元 反応が進行して、アンモニアが高温のために一酸化窒素まで酸化されるのが防止 できるとしている。リオンは更に2000°F以上になると、アンモニアの使用 は逆効果であってNOが減少するよりはむしろ増加することを指摘している。and in some embodiments of the disclosed process, hydrogen gas or various hydrocarbons. When mixed with exhaust gas, even a pure reducing agent can be reduced at temperatures as low as 1300°F or less. As the reaction progresses, the high temperature prevents ammonia from being oxidized to nitrogen monoxide. He says it can be done. Rion further recommends the use of ammonia at temperatures above 2000°F. point out that it has the opposite effect, increasing NO rather than decreasing it.

ところがまずいことには、大型の工業用ボイラーは2000°Fより遥か高温で 操業されていて、ボイラーのフレーム(炎)領域に続く温度が1600°Fから 2000°Fの熱交換器の内部まで手を届かせることは、外側に水ジャケットが あり、内側に木管があるために、大規模な設計変更なしには不可能なことである 。ボイラーの排出端では。Unfortunately, large industrial boilers operate at temperatures much higher than 2000°F. If the temperature following the boiler flame area is below 1600° F. Reaching inside the 2000°F heat exchanger is difficult because there is a water jacket on the outside. This is not possible without major design changes due to the woodwind inside. . At the discharge end of the boiler.

還元剤を用いる場合に使用可能な最低温度の1300°Fよりも遥かに低くなる 。従ってこの有効な温度範囲は、多くの大型工業用ボイラーと、他のある種のN Oxの発生を伴う燃焼装置でリオンの教えるところの非触媒式操業を実施しよう としても、容易に接近できないことになる。much lower than the lowest usable temperature of 1300°F when using reducing agents. . This effective temperature range is therefore limited to many large industrial boilers and some other N Let's implement non-catalytic operation as taught by Rion with combustion equipment that generates Ox. Even so, it would not be easy to approach.

又米国特許第3961018号でウィリアムソ7 (Williamson)は 、常温に近いような低温での酸性ガスを含有するガス流の浄化について開示して いる。ウィリアムソンによれば、ガス流の全圧に対して分圧が少なくとも5%に 相当するようなアミン蒸気をガス流に接触させることを開示している。従って本 システムでは大量の処理用ガスを必要とし、処理が完了すればただちに排気から このガスを分離するための設備が必要になる。Also, in US Pat. No. 3,961,018, Williamson 7 , discloses the purification of gas streams containing acid gases at low temperatures, such as near room temperature. There is. According to Williamson, the partial pressure of the gas stream should be at least 5% of the total pressure. A corresponding method of contacting an amine vapor with a gas stream is disclosed. Therefore the book The system requires large amounts of process gas and is immediately removed from the exhaust air once the process is complete. Equipment is required to separate this gas.

少し異なった環境内ではあるが、ゴールドシュタイン(Goldstein)等 は米国特許第4061597号で、排気が触媒処理を受けたとき、生成する二酸 化窒素(NO2)の黄色蒸気の還元に、 1000°Fから1300” Fの範 囲でFFc素の使用が有効なことを示している0本特許の1例では、尿素の30 %の水溶液を使用している。しかし1000°Fから1300°Fの温度範囲は 、多くのタイプの燃焼装置からでてくる排気の処理用としては実用的でない。Although in a slightly different setting, Goldstein et al. No. 4,061,597 describes the diacid produced when exhaust gas undergoes catalytic treatment. For the reduction of yellow vapors of nitrogen oxides (NO2), In one example of this patent, which shows that the use of FFc is effective in the % aqueous solution is used. However, the temperature range of 1000°F to 1300°F , is impractical for the treatment of exhaust gas from many types of combustion equipment.

米国特許第4325924号でアラシド(Arand)等が、燃料リッチな燃焼 排気中の窒素酸化物類を尿素を用いて非触媒式に還元する方法を開示している。In U.S. Pat. No. 4,325,924, Arand et al. A method for non-catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gas using urea is disclosed.

すなわち燃料リッチな条件の許では、10%以上の濃度、好ましくは20%以上 の尿素水溶液が、 1900°F以上の温度で窒素酸化物の有効な還元剤である としている。ところが多段燃焼で生成するこの排気中では、炭素質汚染物質のレ ベルが高いという欠点がある。That is, under fuel-rich conditions, the concentration is 10% or more, preferably 20% or more. Aqueous solutions of urea are effective reducing agents for nitrogen oxides at temperatures above 1900°F. It is said that However, in this exhaust gas produced by multi-stage combustion, the level of carbonaceous pollutants is low. The disadvantage is that the bell is high.

又米国特許第4208386号でアラシド等は、酸素リッチな排気の場合には、 尿素を乾燥状態又は水溶液だけで。Also, in U.S. Pat. No. 4,208,386, Arashido et al., in the case of oxygen-rich exhaust, Urea in dry form or as an aqueous solution only.

あるいはアルカノイック(Alkanoic)性溶媒と一緒に添加するときの適 温は1300°Fから2000°Fであることを開示している。アルカノイック 溶媒を使用すれば、有効な作業温度を1600°F以下にまで低下できるといわ れている。Or suitable for adding together with an Alkanoic solvent. The temperature is disclosed to be between 1300°F and 2000°F. arcanoic It is said that by using a solvent, the effective working temperature can be lowered to below 1600°F. It is.

そして水には尿素担体の役目をする以外、何の機能も開示されていない、 燃料 リッチな条件のもとで操作すると、FA料が不完全である上に、炭素ベースの汚 染物質が過剰にできるという欠点がある。従って窒素ベースの汚染物質を低下さ せるのに、 1900°F以上の温度で燃料す申し立てているにも拘らず、この 燃料リッチな操業には経済上、環境上からのハンディキャップが伴う、更に酸素 リッチな來件下で操業すれば、燃料が希望通り経済的、に利用されるうえ、炭素 ベースの汚染物質も減少できるとしても、炭素酸化物の汚染レベルを低下させよ うと意図している条件のボイラーの場所へ尿素、アンモニア又はその他の有用な 物質を供給するのに実際上の困難が伴うことになる。更に本発明から、窒素酸化 物のレベルを低下させるのに、尿素は希望する程有効でないことが分る。Water has no disclosed function other than serving as a urea carrier, and is a fuel. When operated under rich conditions, the FA feed is incomplete and carbon-based contaminants The disadvantage is that an excessive amount of dyeing substance is produced. thus reducing nitrogen-based pollutants. Despite claims that the fuel is heated at temperatures above 1900°F, Fuel-rich operations come with economic and environmental handicaps; Operating in rich conditions will ensure that fuel is used economically and as desired, while reducing carbon emissions. Although carbon-based pollutants can also be reduced, it is difficult to reduce carbon oxide pollution levels. Add urea, ammonia or other useful There will be practical difficulties in supplying the material. Furthermore, from the present invention, nitrogen oxidation It turns out that urea is not as effective as desired in reducing the levels of urea.

従って炭素ベースの汚染物質を低下させるのに有効な酸素リッチな条件のもとで 操業して、窒素ベースの汚染物質の減少にも一層効果を発揮するプロセスが今日 型まれている。Therefore, under oxygen-rich conditions that are effective in reducing carbon-based pollutants. Processes that are operationally more effective at reducing nitrogen-based pollutants are available today. It is molded.

1旦り皿兄 本発明゛は炭素質燃料の燃焼で生成する酸素リッチな排気中の窒素酸化物類の濃 度を低下させるプロセスを提供する0本プロセスはグアニジン、グアニジン炭酸 塩、ビグアナイド、グアニル尿素硫酸塩、メラミン、ジシアンジアミド、カルシ ウム・シアナミド、ビウレット、 1.1’−アゾヒスホルムアミド、メチロー ル尿素、メチロール尿素−尿素縮合物、ジメチロール尿素、メチル尿素、ジメチ ル尿素及びヘキサメチレンテトラミンからなるグループから選定した少なくとも 1種類の添加用化合物の溶液を排気中へ噴射する手段を具備している。すなわち 噴射点の排気温度、溶液の添加用化合物の濃度2分散したときの溶滴のサイズ等 を選定して、排気中の窒素酸化物のレベルを低下させる9本発明の好ましい実施 態様にあっては、ヘキサメチレンテトラミンと尿素の水溶液を噴射するようにな っている。噴射は互いに離れた複数個の場所から行うのが好ましく、均一な液滴 のサイズをサラター平均直径が約lOから約io、oooミクロンの範囲内に収 まるようにするのがよろしい、この範囲内で粒子サイズの変動があっても、 1 300°F以上の温度にある排気ガスと添加用化合物を均一に混合するのに有効 なことが判明した。1 plate brother The present invention aims to reduce the concentration of nitrogen oxides in the oxygen-rich exhaust produced by the combustion of carbonaceous fuels. The process that provides the process of reducing the degree of guanidine, guanidine carbonate salt, biguanide, guanylurea sulfate, melamine, dicyandiamide, calci Um cyanamide, biuret, 1.1'-azohisformamide, methylo lurea, methylolurea-urea condensate, dimethylolurea, methylurea, dimethylene at least one selected from the group consisting of lurea and hexamethylenetetramine. Means is provided for injecting a solution of one additive compound into the exhaust gas. i.e. Exhaust temperature at the injection point, droplet size when the concentration of compound added to the solution is dispersed, etc. 9 Preferred implementations of the present invention to reduce the level of nitrogen oxides in exhaust gas by selecting In one embodiment, an aqueous solution of hexamethylenetetramine and urea is injected. ing. It is preferable to spray from multiple locations separated from each other to ensure uniform droplets. The size of the Salator average diameter falls within the range of about lO to about io, ooo microns. Even if there is a variation in particle size within this range, it is better to Effective for uniformly mixing exhaust gases and additive compounds at temperatures above 300°F It turned out that.

本明細書では全ての温度をサヤなしのに一層サーモカップルで測定した。又用滴 のサイズは、フランホーフェル(Franhofer)回折のレーサー・ベース ・システムを利用するマルベルン(Malvern)2200装置を用いて測定 した。All temperatures herein were measured with a single thermocouple without a sheath. Drops for use again The size is based on the Franhofer diffraction racer base. ・Measured using a Malvern 2200 device using the system did.

そして特別に説明を加えない限り、全ての部数とバーセ単独又は組み合わして使 用できる上記添加用化合物に加えて、更に尿素と次の物質、すなわち炭酸アンモ ニウム、&酸アンモニウム、アンモニア、ヒドラジン、水酸化アンモニウム及び 各種のアミン類が上記添加用化合物と一緒に使用できる。and unless otherwise specified, all copies and bases used alone or in combination. In addition to the above additive compounds that can be used, urea and the following substances are added: ammonia carbonate. ammonium, &ammonium acid, ammonia, hydrazine, ammonium hydroxide and A variety of amines can be used with the additive compounds described above.

本発明によれば水溶液が好ましいが、それは経済的なためであって、はとんどの 場合有効に使用できる利点がある。有効な液濃度は飽和液から稀薄液まで変化す る。According to the invention, aqueous solutions are preferred, but this is because of economical reasons and most There are advantages that can be used effectively. Effective liquid concentration varies from saturated liquid to dilute liquid. Ru.

殆どの場合水は有効な溶媒であるけれども、他の溶媒をち約1300” Fから 約2000°Fの範囲では2例えば25から40重量%の高濃度液の方が有効に 作用する傾向がある。他方2000’ F以上にもなると、濃度を低目にとる。Although water is an effective solvent in most cases, other solvents from about 1300” F. In the range of about 2000°F2, highly concentrated solutions, e.g. 25 to 40% by weight, are more effective. It tends to work. On the other hand, if the temperature exceeds 2000'F, the concentration should be lowered.

すなわちこのような高温になると、液の重量当り水分が80%。In other words, at such high temperatures, the water content per weight of the liquid is 80%.

85%又は90%にもなって、添加溶化合物濃度は液の重量当り約0.5から約 10%まで低下する。85% or even 90%, the concentration of added soluble compounds ranges from about 0.5 to about 80% by weight of liquid. It decreases to 10%.

上記の温度範囲内、特に溶液を微細に噴霧する1800゜F以上の場合には尿素 よりもヘキサメチレンテトラミンを多量に使用すれば2条件が適当な場合にはN Oxとの反応に殆ど全量が消費されることが判明した。更に尿素と併用した場合 、 NOxを尿素が還元するとき、ヘキサメチレンテトラミンが尿素の利用度を 向上させることは驚嘆に値する程である。従ってヘキサメチレンテトラミンは上 記添加溶化金物類の組合せは、 NOx還元の最適化と経済性の向上をはかるた めの必須条件である。ヘキサメチレンテトラミンはそれ自体と、尿素のような活 性なほかのNOx還元剤との合計をベースにして、少なくとも約25%存在する のが好ましい、尿素に対するヘキサメチレンテトラミンの重量比の代表値は約1 :3から3:1である。Urea within the above temperature range, especially above 1800°F when finely atomizing the solution. If two conditions are appropriate, N It was found that almost the entire amount was consumed in the reaction with Ox. Furthermore, when used in combination with urea , When urea reduces NOx, hexamethylenetetramine reduces the utilization of urea. The improvement is astonishing. Therefore, hexamethylenetetramine is The combination of the above-mentioned additive solution metals can be used to optimize NOx reduction and improve economic efficiency. This is an essential condition for Hexamethylenetetramine itself and other active substances such as urea. presence of at least about 25% based on the total amount of NOx and other NOx reducing agents. A typical weight ratio of hexamethylenetetramine to urea is preferably about 1. :3 to 3:1.

添加用化合物の溶液を、温度が1300°F、好ましくは1500’ F以上の 場所にある排気ガス流内へ均一に分散させる。実用されている発電プラント及び それ以外の大型設備で使用されているタイプの大型工業用ボイラーには通常水ジ ャケットが付属しているために1手の届く場所が制限されている0代表的なケー スでは、ボイラー内部へ手が届くのはフレーム領域と、そのフレーム上部で、そ こはフル稼働した場合に約2200°Fがら約2600’ Fの範囲の温度にな るのが普通である。ガスで効率よく作動しているボイラーでは、この届く点(A ccessible)の温度は。The solution of the additive compound is heated to a temperature of 1300°F, preferably 1500'F or higher. Evenly distributed within the exhaust gas stream at the location. Power generation plants in use and Large industrial boilers of the type used in other large installations usually have a water supply. 0 Typical cases where the reach of one hand is restricted due to the included jacket. In this case, access to the inside of the boiler is through the frame area and the top of the frame. When operating at full capacity, this will reach temperatures in the range of approximately 2200°F to approximately 2600’F. It is normal to In boilers that operate efficiently with gas, this reaching point (A The temperature of

約2100°Fと約2600°Fの間にくるのが普通であって2石炭又は油焚き では通常的2050’ Fから2400°Fの間にくる。Usually between about 2100°F and about 2600°F2, coal- or oil-fired It typically falls between 2050'F and 2400°F.

これらの温度では、添加用化合物溶液の導入はこれより低濃度で、しかも分散し たときの液滴が大きくなるようにするのが効果的である。At these temperatures, the addition compound solution must be introduced at lower concentrations and more dispersed. It is effective to make the droplets larger when they are mixed.

本発明に則った添加用化合物の溶液は、均一な混合を達成するために、流動する U#気流内で効果的に均一な形に液滴が分散するように数個所の互いに離れた位 置にあるノズルから噴射するのが好ましい、液滴のサイズは約10から約1oo ooの範囲にくるのが好ましく、サラター平均直径が約50から10000ミク ロンの範囲になるのが一層好ましい、温度が2000°F以下では、液滴のサイ ズを150ミクロン以下にとり、これにより温度が高い場合には。The solution of the additive compound according to the invention is fluidized in order to achieve homogeneous mixing. The U Preferably, the droplet size is from about 10 to about 100 mm. It is preferable to be in the range of 0.000 mm, with an average diameter of about 50 to 10,000 mm. At temperatures below 2000°F, the droplet size is more preferably in the range of If the temperature is higher than 150 microns or less.

液滴サイズをこれよりも大きく9例えば500ミクロン以上にとるのが好ましい 。It is preferable that the droplet size is larger than this9, e.g. 500 microns or more. .

添加用化合物又は化合物類の排気ガスの中の濃度は。What is the concentration of the additive compound or compounds in the exhaust gas?

窒素酸化物レベルを低下するのに十分な濃度でなければならない0代表値をあげ れば、添加用化合物の使用割合をベース・ラインの窒素酸化物レベルに対して添 加用化合物中の窒素のモル比が約1=lOから2:1になるようにとり、約l: 4から3=2の範囲になるようにとるのが一層好ましい。The concentration should be sufficient to reduce nitrogen oxide levels. If so, increase the rate of additive compound used relative to the baseline nitrogen oxide level. The molar ratio of nitrogen in the addition compound is adjusted to be from about 1=lO to 2:1, and about l: It is more preferable to take the range from 4 to 3=2.

II″′Tパ 下記の実施例では小型バーナーの場合と、商業的に実用されているスケールのボ イラー・システムについての操業の詳細と、放出される窒素酸化物の低下につい て説明する。II'''T The examples below are based on a small burner and a commercially available scale bottle. operational details about the nitrogen oxide system and the reduction in nitrogen oxides emitted. I will explain.

菟−胤一■−ユ 毎時1.25ガロンのノズルを備えて、僅かに酸素過剰な状態で燃える家庭暖房 用バーナーをベース・ラインにな′る操業条件をめるために、最初の期間試験運 転をして。菟-Taneichi■-Yu Home heating with a 1.25 gallon per hour nozzle that burns with a slight excess of oxygen An initial period of test runs was conducted to establish baseline operating conditions for the burner. Roll around.

下記の表に示す通り2回の独立テストでめた酸素(02)と窒素酸化物類(NO x)を記録した。rFc素でのテストの場合、操業温度が1550°Fに達した あと7.2%(v/v)rfc素液を240m1/hの割合で、バーナー・ノズ ルの下流6フイートの点で排気へ噴射し、指定した温度で02とNOxを記録し た。ヘキサメチレンテトラミン(HMTA)でのテストの場合も、やはり155 0’ Fに達したあと、再び9.5%(賢/v)へキサメチレンテトラミン溶液 を排気中へテスト1と同じ割合で同じ点ヘスブレーして、再度02及びNOxを 指定温度でレコードした。各テストとも液の供給は指定温度が2000°Fに達 したらストップした。結果は第1表に示す通りである。Oxygen (02) and nitrogen oxides (NO) obtained in two independent tests as shown in the table below. x) was recorded. For testing with rFc, operating temperatures reached 1550°F. Add 7.2% (v/v) rfc base liquid at a rate of 240ml/h to the burner nozzle. 02 and NOx at the specified temperature. Ta. When testing with hexamethylenetetramine (HMTA), the 155 After reaching 0'F, add 9.5% (K/v) hexamethylenetetramine solution again. into the exhaust air at the same rate and at the same point as in test 1, and then add 02 and NOx again. Recorded at the specified temperature. For each test, the fluid supply reached the specified temperature of 2000°F. Then it stopped. The results are shown in Table 1.

(’F) 02 NOX ZNOx 02 NOX ZNOx(2:) (pp m)* 低下 (X) (ppm)* 低下1550 4.7 132 4.8  1321600 − − − 4.7 85 361700 4.9 98  26 4.6 70 471800 − 107 19 4.6 87 342 000 4.9 110 17 4.9 86 35*排気中3χ過剰酸素に補 正した。('F) 02 NOX ZNOx 02 NOX ZNOx (2:) (pp m) * Decrease (X) (ppm) * Decrease 1550 4.7 132 4.8 1321600 - - - 4.7 85 361700 4.9 98 26 4.6 70 471800 - 107 19 4.6 87 342 000 4.9 110 17 4.9 86 35 *Supplementary to 3χ excess oxygen in exhaust gas Corrected.

ト実用ボイラーの10個のビーボディー(Peabody)バーナーから、残留 燃料油(residual fuel oil)を焚いて80メガワツトの出力 を出した。最上バーから48フィート上方の7カ所へ、中粒から粗粒の液滴を形 成する一連の噴霧器を設置して、処理液を平均温度が約1600’ Fの排気へ 噴射した0次の操業、すなわち (1)処理液を使用しないベースラインの操業を行い;(2)へキサメチレンテ トラミン(HMTA)の15重量%水溶液をベースラインのNOxに対するHM TAのモル比を0.125に保つ・て供給して、サラター平均直径が約150か ら200ミクロンの液滴ができるように5 psigで噴射し;(3) (2) と同じ条件であるが、今キサメチレンテトラミンのただの6%溶液を噴射し: (4) (3)と同じであるが、 HMTAの15重量%水溶液を使用して、  NOxに対するHMTAのモル比を0.5に保ってテストを行った。Residuals from 10 Peabody burners in a utility boiler Output of 80 MW by burning residual fuel oil issued. Forms medium to coarse droplets at 7 locations 48 feet above the top bar A series of atomizers were installed to direct the process liquid to the exhaust air at an average temperature of approximately 1600'F. Injected zero-order operation, i.e. (1) Perform baseline operation without using treatment liquid; (2) Hexamethylene A 15 wt% aqueous solution of tramin (HMTA) was added to The molar ratio of TA is maintained at 0.125 and the average salator diameter is approximately 150. (3) (2) Same conditions, but now injecting just a 6% solution of xamethylenetetramine: (4) Same as (3), but using a 15% by weight aqueous solution of HMTA, Tests were conducted keeping the molar ratio of HMTA to NOx at 0.5.

テスト結果をまとめると第2表通りになった。The test results are summarized in Table 2.

実験 HMTA モノV比 NONO低下ネ 番号 (重量%) (HMTA対NO) (ppm) (%)(2) 15 0 .125 184 17(3) 6 0.125 187 16(4) 15  0.5 101 55 *排気中3z″!A剰酸素に補正 実−一施一一例一一1 理液を平均温度が約2100°Fの排気へ噴射した。燃焼生成物中のNOレベル は、毎時間約10モルに相当した。Experiment HMTA Mono V ratio NONO decrease Number (% by weight) (HMTA vs. NO) (ppm) (%) (2) 15 0 .. 125 184 17 (3) 6 0.125 187 16 (4) 15 0.5 101 55 *Corrected to 3z″!A surplus oxygen in exhaust Act-1 example 1-1 The solution was injected into the exhaust air, which had an average temperature of about 2100°F. NO levels in combustion products corresponded to about 10 moles per hour.

次の操業、すなわち (5)処理液を使用しないベースラインの操業を行い;(6)尿素の3.5%水 溶液を、ベースラインのNOに対する尿素の比が0.20になるように供給して 、サラター平均直径が約150から200ミクロンの液滴ができるように5 p sigで噴射し、そのときの液の尿素供給量が毎時2モルになるようにし; (7) (6)と同じであるが、尿素とへキサメチレンテトラミン(HMTA) の組合せを、ベースラインのNOに対する化学薬剤の比が0.18になるように 供給して、そのときの液の尿素供給量が毎時約1モル、 HMTA供給量が約0 .8モルになるよう辷した。The next operation, viz. (5) Perform baseline operation without using treatment liquid; (6) Urea in 3.5% water The solution was delivered at a baseline urea to NO ratio of 0.20. , 5p to produce droplets with an average diameter of about 150 to 200 microns. Inject with sig so that the urea supply amount of the liquid at that time is 2 moles per hour; (7) Same as (6), but with urea and hexamethylenetetramine (HMTA) combinations such that the ratio of chemical agent to baseline NO was 0.18. At that time, the amount of urea supplied to the liquid was approximately 1 mol per hour, and the amount of HMTA supplied was approximately 0. .. It was added so that it became 8 mol.

テスト結果をまとめると第3表の通りになった。The test results are summarized in Table 3.

表−−1 実験 HMτAr;Fc素 モル比 NONO低下番号(重量Z) (重量り  (対No) (ppm)” (%)(6) 、+ 3.5 0.2 226.4 5 24.5(7) 1,75 1,75 0.18 174 41.9第3表 のデータから、尿素を使用するとNOの24.4%(原文通り)が低下し、その 場合尿素の約半分しか利用されないが9組み合わせて使うと41.9%低下して 、これから尿素とHMTAの両方がほぼ完全に利用されていること実施例1の操 業を、下記第4表の添加用化合物と、そ濃度及び供給割合は第4表に示す通り、 実施例1とは異なるようにした。Table--1 Experiment HMτAr; Fc element molar ratio NONO reduction number (weight Z) (weight (vs. No) (ppm)” (%) (6), + 3.5 0.2 226.4 5 24.5 (7) 1,75 1,75 0.18 174 41.9 Table 3 data shows that using urea reduces NO by 24.4% (sic); In this case, only about half of the urea is used, but when used in combination, it decreases by 41.9%. , from which both urea and HMTA are almost completely utilized. The additive compounds shown in Table 4 below, their concentrations and supply ratios are as shown in Table 4. This was different from Example 1.

表−−4 添加 濃度 供給 温度 −NOX (ppm)−化合物 (V/V) 割合  (°F)ベース 処理後 %(ml/hr) ライン 低下 ビラ 11.4K 280 1800− 123 77 37.4レツト 18 50 シメf口20Z 2808 1800− 122 75 38.6−ル尿素 1 850 グア=シ10Z 2B0 1800− 120 80 33.3ン炭酸塩 18 50 り7=7k14.1Z 280” 1800− 121 71 41.4尿素硫 酸塩 1850 HMTA 122 280 1800− 120 79 34.2メチロ−15 2280本 1800− 122 70 42.フル尿素 1850 尿素 1oz 280 1800− 122 72 41ジメチル14.7z4 20 1790−42i素 メチル 12.3χ 420 1785−43尿素 尿素+ 7χ& 3$ 420 1780 −− −− 37.5)IMTA 1.1’−ア 18.5χ 420 1790 −52メラミン3.5χ 56 0 1800 115 90 21.8*添加物は本テストの条件では完全には 溶解せず、 NOXレベルは変動したが9表示した処理後のレベルは低かった。Table--4 Addition concentration Supply temperature - NOX (ppm) - Compound (V/V) Ratio (°F) base after treatment % (ml/hr) line decrease Flyer 11.4K 280 1800-123 77 37.4 let 18 50 Seam f port 20Z 2808 1800-122 75 38.6-lu urea 1 850 Gua-shi 10Z 2B0 1800-120 80 33.3 carbonate 18 50 7=7k14.1Z 280" 1800-121 71 41.4 Urea sulfur Acid acid 1850 HMTA 122 280 1800-120 79 34.2 Methyl-15 2280 pieces 1800-122 70 42. Fluurea 1850 Urea 1oz 280 1800-122 72 41 Dimethyl 14.7z4 20 1790-42i element Methyl 12.3χ 420 1785-43 Urea Urea + 7χ & 3$ 420 1780 −− −− 37.5) IMTA 1.1'-A 18.5χ 420 1790 -52 Melamine 3.5χ 56 0 1800 115 90 21.8 *Additives are not completely added under the conditions of this test. It did not dissolve, and the NOX level fluctuated, but the level after the treatment indicated by 9 was low.

上記明細書は1等業者に本発明の実施方法を教示するためのもので1本明細書を −°読すれば技術に長じた者には明らかになる変更態様と改良の全てを詳述する ためのものではない、しかしこのような変更態様と改良も下記クレームが規定す る本発明の範囲に含まれることは勿論である。The above specification is for the purpose of teaching those skilled in the art how to carry out the present invention. −°Details all changes and improvements that will be obvious to the technically savvy person upon reading. However, such modifications and improvements are also covered by the following claims. Of course, it is included within the scope of the present invention.

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.グアニジン,クアニジン炭酸塩,ビグアナイド,グアニル尿素硫酸塩,メラ ミン,ジシアンジアミド,カルシウム・シアナミド,ビウレット,1,1′−ア ゾビスホルムアミド,メチロール尿素,メチロール尿素−尿素縮合物,ジメチロ ール尿素,メチル尿素,ジメチル尿素及びヘキサメチレンテトラミンのグループ から選択した少なくとも1種類の添加化合物を含む液を,排気中の窒素酸化物レ ベルを低下するのに有効な濃度と温度で噴射する手段を具備する,炭素質燃料を 燃やして生ずる酸素リッチな排気中にある窒素酸化物類の濃度を低下させるプロ セス。1. Guanidine, quanidine carbonate, biguanide, guanylurea sulfate, mela Min, dicyandiamide, calcium cyanamide, biuret, 1,1'-a Zobisformamide, methylol urea, methylol urea-urea condensate, dimethyl Group of dimethylurea, methylurea, dimethylurea and hexamethylenetetramine A liquid containing at least one additive compound selected from carbonaceous fuel with means for injecting it at a concentration and temperature effective to lower the A product that reduces the concentration of nitrogen oxides in the oxygen-rich exhaust produced by combustion. Seth. 2.請求の範囲第1項で,噴射点の排気温度が1300°Fより高いプロセス。2. The process of claim 1, wherein the exhaust temperature at the point of injection is greater than 1300°F. 3.請求の範囲第1項で,溶剤が水を含むプロセス。3. Process according to claim 1, wherein the solvent comprises water. 4.請求の範囲第1項で,添加化合物がヘキサメチレンテトラミンを含み,窒素 酸化物類に対するヘキサメチレンテトラミンのモル比が1:6から2:1になる のに十分な液量を排気へ噴射するプロセス。4. In claim 1, the additive compound includes hexamethylenetetramine and nitrogen The molar ratio of hexamethylenetetramine to oxides goes from 1:6 to 2:1. The process of injecting enough liquid into the exhaust gas to 5.請求の範囲第4項で,窒素酸化物類に対するヘキサメチレンテトラミンの比 が1:4から1:1であるプロセス。5. Claim 4 states that the ratio of hexamethylenetetramine to nitrogen oxides is A process in which the ratio is 1:4 to 1:1. 6.請求の範囲第1項で,溶液がヘキサメチレンテトラミンと尿素を含むプロセ ス。6. Claim 1 provides a process in which the solution contains hexamethylenetetramine and urea. vinegar. 7.請求の範囲第6項で,尿素に対するヘキサメチレンテトラミンの重量比が1 :3から3:1であるプロセス。7. Claim 6 provides that the weight ratio of hexamethylenetetramine to urea is 1. :3 to 3:1 process. 8.請求の範囲第1項で,溶液を複数個の場所から噴射して,分散した液滴のサ ウター平均直径が,約10から約10000ミクロンの範囲にあるプロセス。8. In claim 1, the solution is injected from multiple locations to generate dispersed droplets. A process in which the average outer diameter ranges from about 10 to about 10,000 microns. 9.請求の範囲第8項で,液滴が約50ミクロンより大なるプロセス。9. 9. The process of claim 8, wherein the droplets are larger than about 50 microns. 10.請求の範囲第1項で,温度が2000°Fから2500°Fの排気へ分散 液を噴射するプロセス。10. In claim 1, the temperature is distributed to the exhaust gas from 2000°F to 2500°F. The process of spraying liquid. 11.請求の範囲第10項で,溶液重量をベースにしたとき,溶液が少なくとも 80%の溶媒を含むプロセス。11. Claim 10 provides that, based on the weight of the solution, the solution contains at least Process containing 80% solvent. 12.請求の範囲第11項で,溶液重量をベースにしたとき,溶液が少なくとも 90%の溶媒を含むプロセス。12. Claim 11 provides that, based on the weight of the solution, the solution contains at least Process containing 90% solvent. 13.尿素とヘキサメチレンテトラミンの水溶液を,排気温度が有効な場所で, 溶液中の尿素とヘキサメチレンテトラミンがある濃度を保ち,しかも排気中の窒 素酸化物類のレベルを低下させるのに排気中で有効な溶液を噴射する手段を具備 する,炭素質燃料の燃焼で生ずる酸素リッチな排気中の窒素酸化物類の濃度を低 下させるプロセス。13. An aqueous solution of urea and hexamethylenetetramine is prepared at a location where the exhaust temperature is effective. Maintain a certain concentration of urea and hexamethylenetetramine in the solution, and keep nitrogen in the exhaust gas. provided with means for injecting a solution effective in the exhaust gas to reduce the level of elemental oxides; The goal is to reduce the concentration of nitrogen oxides in the oxygen-rich exhaust produced by the combustion of carbonaceous fuels. The process of lowering. 14.請求の範囲第13項で,噴射点の排気温度が1300°Fと1800°F の間にあるプロセス。14. Claim 13 provides that the exhaust temperature at the injection point is 1300°F and 1800°F. process in between. 15.請求の範囲第14項で,窒素酸化物類に対するヘキサメチレンテトラミン のモル比が1:6から2:1になるのに十分な量の溶液を噴射するプロセス。15. Claim 14 states that hexamethylenetetramine for nitrogen oxides; The process of injecting enough solution to give a molar ratio of 1:6 to 2:1. 16.請求の範囲第14項で,窒素酸化物類に対するヘキサメチレンテトラミン の比が1:4から1:1であるプロセス。16. Claim 14 states that hexamethylenetetramine for nitrogen oxides; A process in which the ratio of is from 1:4 to 1:1. 17.請求の範囲第13項で,溶液がヘキサメチレンテトラミンと尿素を含むプ ロセス。17. Claim 13 provides that the solution contains hexamethylenetetramine and urea. Roces. 18.請求の範囲第17項で,尿素に対するヘキサメチレンテトラミンの重量比 が1:3から3:1であるプロセス。18. Claim 17 states that the weight ratio of hexamethylenetetramine to urea is A process in which the ratio is 1:3 to 3:1. 19.請求の範囲第13項で,溶液を複数個の場所で噴射して,分散した液滴の サウター平均直径が,約10から約10000ミクロンの範囲にあるプロセス。19. In claim 13, the solution is sprayed at multiple locations to form dispersed droplets. A process in which the Souter mean diameter ranges from about 10 to about 10,000 microns. 20.請求の範囲第19項で,液滴が約50ミクロンより大なるプロセス。20. 20. The process of claim 19, wherein the droplets are larger than about 50 microns. 21.請求の範囲第19項で,温度が2000°Fから2500°Fの排気へ溶 液を噴射し,そのとき溶液が少なくとも90%の溶剤を含むプロセス。21. Claim 19 provides that the melt in the exhaust gas has a temperature of 2000°F to 2500°F. A process in which a liquid is injected and the solution contains at least 90% solvent.
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