JP2006105586A - 再生選択触媒還元により、燃焼ガスから物質を除去するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス中のNOX濃度を、ガスを反応物質と混合することにより減少させ、その後、ガスを処理のために、RSCR装置に入れる。処理は、ガスを加熱し、ガスを1つまたは複数の触媒反応をさせ、その後、ガスを熱伝達領域に通過させ、ガスがこの熱伝達領域に熱を与え、その熱がRSCR工程の引き続く循環工程において、利用される。
【選択図】図1
Description
高温燃焼工程およびその他の類似の技術は、産業界において非常に重要な役割を果たしている。しかし、しばしば、この工程による不幸な副産物として、汚染物質が生成され、この汚染物質が排気される燃焼ガスに含まれ、大気中に放出される。この汚染物質の中でも最も有害な物質は、窒素酸化物(以下では、「NOX」と称する)であり、これは、米国環境保護省(EPA)が、汚染物質と指定している物質である。窒素酸化物の放出は、スモッグおよびいわゆる酸性雨の発生にも関係している。これゆえに、排出される燃焼ガス中のNOXなどの汚染物質量を許容レベルにまで減らすことが、産業界の共通の目標となっている。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O
2NO+4NH3+O2 → 3N2+6H2O
図1〜図3は、再生選択触媒還元(RSCR)装置10を示す。RSCR装置10は、気中物質(例えば、燃焼ガス)を大気中に放出する(不図示の)他の産業機器の中に設置される。このような産業機器の例は、特に限定されるものではないが、高温燃焼機器および発電機器が挙げられる。このような産業機器内でのRSCR装置10の特定の位置は、種々可能であるが、本発明の現時点での好適な実施例では、RSCR装置は、産業機器のいわゆる「最終段階」(すなわち、「低温側」)に設けられる。RSCR機器の別の位置の例は、特に限定されるものではないが、いわゆる「高温側」、例えば、「高温側で、低ダスト」の位置である。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
4NH3+3O2 → 2N2+6H2O
4NH3+3O2 → 4NO+6H2O
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O
2NO+4NH3+O2 → 3N2+6H2O
4NH3+3O2 → 2N2+6H2O
4NH3+3O2 → 4NO+6H2O
RSCR工程の第1サイクルが終了したのに続いて、第2サイクルが開始する。ここで、さらなるNOX含有ガスが、処理のために、RSCR装置10に入ってくる。第1サイクル終了後に第2サイクルを開始するにあたっての決まった期限はない。しかし、第2サイクルを開始するための、現時点で好ましいタイミングは、第1サイクルの終了後約3分以内である。この理由は、第1サイクルの終了と、第2サイクルの開始との間が、時間的に近ければ、当該方法が、第2熱伝達領域30Bに残り、第1サイクルにより生じた余熱を利用できるという利点があるからである。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O
2NO+4NH3+O2 → 3N2+6H2O
4NH3+3O2 → 2N2+6H2O
4NH3+3O2 → 4NO+6H2O
RSCR工程の第2サイクル終了に続いて、第3サイクルが開始する。ここで、さらなるNOX含有ガスが、処理のために、RSCR装置10に入ってくる。第2サイクル終了後に第3サイクルを開始するにあたっての決まった期限はない。しかし、第3サイクルを開始するための、現時点で好ましいタイミングは、第2サイクルの終了後約3分以内である。この理由は、第2サイクルの終了と、第3サイクルの開始との間が、時間的に近ければ、工程が、第3熱伝達領域30Cに残る、第2サイクルにより生じた余熱を利用できるという利点があるからである。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O
2NO+4NH3+O2 → 3N2+6H2O
4NH3+3O2 → 2N2+6H2O
4NH3+3O2 → 4NO+6H2O
RSCR工程で上記工程に引き続くサイクルが存在する場合、第1、第2、および、第3サイクルと同じようなパターンを取る。第3サイクルの終了に引き続くために、第4サイクルは(第4サイクルがある場合であるが)第1サイクルと同様に進行するのだが、第1熱伝達領域30Aには余熱があるので、第1サイクルの開始前に実施された第1チャンバーを予め加熱することはなされない。その代わりに、第4サイクルの前には、第1チャンバーは余熱を有している。
任意選択事項であるが、本発明の現時点における好適な実施例によれば、図1〜図3のRSCR工程では、定期的に除去工程が行われる。この除去工程により、残留反応物質(例えば、NH3)が、RSCR装置10から除去される。この除去工程の目的は、反応物質を排出領域100から大気中を放出しないようにすること、または、少なくとも放出量を最小限に抑えることである。
Claims (21)
- (a)所定の濃度を有する少なくとも1つの反応物質を、所定の量の汚染物質含有ガスと混合し、混合ガスを形成する工程と、
(b)前記混合ガスを処理装置に導入する工程と、
(c)前記処理装置が複数の熱伝達領域と複数の触媒領域とを備えており、前記混合ガス中の汚染物質の濃度を下げるために、前記処理装置内で前記混合ガスを処理する工程とを含み、
前記混合ガスを処理する工程(c)は、
(i)前記混合ガスが、前記複数の熱伝達領域のうちの少なくとも第1熱伝達領域から熱を得、前記複数の熱伝達領域のうちの少なくとも第2熱伝達領域に対して熱を供給する工程、
(ii)前記混合ガスを、前記複数の触媒領域のうちの少なくとも第1触媒領域と第2触媒領域とに接触させ導入し、前記混合ガスに対して少なくとも前記第1触媒領域と前記第2触媒領域との各々で触媒還元を行なう工程、および、
(iii)前記混合ガスを、前記処理の間、前記処理装置内で、第1方向と、第1方向とは異なる第2方向とに流動させる工程、を含む再生選択触媒方法。 - 前記混合ガスを、前記第1方向では、前記複数の熱伝達領域のうちの前記第1熱伝達領域から、前記複数の触媒領域の前記第1触媒領域への方向へ流動させ、かつ、前記第2方向では、前記複数の熱伝達領域のうちの前記第2熱伝達領域から、前記複数の触媒領域の前記第2触媒領域への方向へ流動させる請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記処理装置が、複数のチャンバーを備え、前記複数の熱伝達領域のうちの前記第1熱伝達領域と、前記複数の触媒領域の前記第1触媒領域とが、前記複数のチャンバーのうちの第1チャンバーに設けられ、前記複数の熱伝達領域のうちの前記第2熱伝達領域と、前記複数の触媒領域のうちの前記第2触媒領域とが、前記複数のチャンバーのうちの第2チャンバーに設けられる請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記複数の熱伝達領域のうちの前記第1熱伝達領域が、混合ガスに熱を供給し、前記複数の熱伝達領域のうちの前記第2熱伝達領域が、混合ガスから熱を得る請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記工程(b)の前に、前記複数の熱伝達領域のうちの前記第1熱伝達領域を、所定の温度に加熱する請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記所定の温度は、約600°Fから約800°Fである、請求項5に記載の再生選択触媒方法。
- 前記工程(c)の終了に続いて、前記混合ガスを前記処理装置から排出する工程を含む、請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記混合ガスを排出する工程は、前記処理装置の複数のチャンバーのうちの少なくとも1つとつながっているガス流動作用装置を作動することにより行なう請求項7に記載の再生選択触媒方法。
- 前記ガス流動作用装置が、ファンである請求項8に記載の再生選択触媒方法。
- 前記ガス流動作用装置が、導管を介して、少なくとも1つのチャンバーとつながっている請求項8に記載の再生選択触媒方法。
- 前記導管はダンパーを有し、前記ガス流動作用装置が作動している際に、前記ダンパーは開いている請求項10に記載の再生選択触媒方法。
- 前記工程(c)に引き続いて、反応物質を前記装置から一掃する工程を含む請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記処理装置が、少なくとも1つの加熱装置を有する請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記少なくとも1つの加熱装置は、所定の場所に設けられ、前記混合ガスが前記複数の触媒領域のうちの一箇所に接触する前に、前記混合ガスに対して熱を供給する請求項13に記載の再生選択触媒方法。
- 前記少なくとも1つの加熱装置は、バーナーである請求項13に記載の再生選択触媒方法。
- 前記少なくとも1つの加熱装置の温度は、混合ガスと触れる際に、約900°Fから約1600°Fの範囲である請求項13に記載の再生選択触媒方法。
- 前記少なくとも1つの反応物質は、アンモニアである請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記混合ガスの温度は、前記工程(a)後、約200°Fから約400°Fの範囲である請求項1に記載の再生選択触媒方法。
- 前記混合ガスの温度は、前記工程(a)後、約300°Fから約350°Fの範囲である請求項18に記載の再生選択触媒方法。
- 前記混合ガスの温度は、前記工程(a)後、約325°Fである、請求項19に記載の再生選択触媒方法。
- 前記汚染物質含有ガスは、窒素酸化物(NOX)を含む、請求項1に記載の再生選択触媒方法。
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