JP2594301B2 - 脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置 - Google Patents
脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置Info
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- JP2594301B2 JP2594301B2 JP63009169A JP916988A JP2594301B2 JP 2594301 B2 JP2594301 B2 JP 2594301B2 JP 63009169 A JP63009169 A JP 63009169A JP 916988 A JP916988 A JP 916988A JP 2594301 B2 JP2594301 B2 JP 2594301B2
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- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ装置に係り、特にアンモニア接触還元
脱硝装置を有するボイラ装置に関する。
脱硝装置を有するボイラ装置に関する。
現在、排ガス中の窒素酸化物の除去には、アンモニア
を還元剤とする接触還元法が主に用いられている。この
方法は、特開昭50−128681号公報などのように、公知の
酸化チタンを主成分とする触媒を用い、第５図、第６図
のような装置構成でボイラの排煙処理に適用されてい
る。両図において、１は給炭路、１はボイラ火炉、３は
脱硝装置、４は脱硝装置に装着された脱硝触媒、５は空
気予熱器、６は集塵器、７は煙突である（環境研究、6
1、54（1986））。
を還元剤とする接触還元法が主に用いられている。この
方法は、特開昭50−128681号公報などのように、公知の
酸化チタンを主成分とする触媒を用い、第５図、第６図
のような装置構成でボイラの排煙処理に適用されてい
る。両図において、１は給炭路、１はボイラ火炉、３は
脱硝装置、４は脱硝装置に装着された脱硝触媒、５は空
気予熱器、６は集塵器、７は煙突である（環境研究、6
1、54（1986））。
ところが、上記従来技術を、第２図に示した灰循環系
路８により石炭灰をボイラ火炉２に吹込み、スラグとし
て回収するスラグタップ式ボイラ等に適用した場合の触
媒劣化に対しては配慮されていなかった。第２図に示す
ボイラ装置の場合、石炭中に含まれているヒ素、セレ
ン、鉛、亜鉛などの揮発性の高い元素の単体もしくは酸
化物は、ボイラ火炉２内で蒸気になるが、電気集塵器６
で回収されるまでの間に、大半がフライアッシュ（石炭
燃焼灰の粉末）に吸着される。この揮発性元素の化合物
を吸着したフライアッシュは、灰循環路８を経てボイラ
火路２に吹込まれてスラグとしてズラグ排出路９から回
収されるが、揮発性元素の化合物は、蒸気としてボイラ
系内に取り残され、排ガス中に高濃度の蒸気として存在
するようになる。こうした流路内に脱硝装置３を設置す
ると触媒４は、高濃度の揮発性元素の化合物を吸着して
著しい活性の劣化を生じる。
路８により石炭灰をボイラ火炉２に吹込み、スラグとし
て回収するスラグタップ式ボイラ等に適用した場合の触
媒劣化に対しては配慮されていなかった。第２図に示す
ボイラ装置の場合、石炭中に含まれているヒ素、セレ
ン、鉛、亜鉛などの揮発性の高い元素の単体もしくは酸
化物は、ボイラ火炉２内で蒸気になるが、電気集塵器６
で回収されるまでの間に、大半がフライアッシュ（石炭
燃焼灰の粉末）に吸着される。この揮発性元素の化合物
を吸着したフライアッシュは、灰循環路８を経てボイラ
火路２に吹込まれてスラグとしてズラグ排出路９から回
収されるが、揮発性元素の化合物は、蒸気としてボイラ
系内に取り残され、排ガス中に高濃度の蒸気として存在
するようになる。こうした流路内に脱硝装置３を設置す
ると触媒４は、高濃度の揮発性元素の化合物を吸着して
著しい活性の劣化を生じる。
本発明者らは、第２図のボイラ装置でも使用可能な劣
化の小さい触媒を発生し、特許出願している（特願昭62
−141176、末公開）が、触媒改良以外に劣化防止策を講
ずる必要がある。
化の小さい触媒を発生し、特許出願している（特願昭62
−141176、末公開）が、触媒改良以外に劣化防止策を講
ずる必要がある。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、燃焼排ガス中の石炭燃焼灰を捕集する装置と、該装
置にて捕集された石炭燃焼灰を再び火炉内に供給する系
路と、燃焼排ガス流路内に、脱硝触媒の存在下にアンモ
ニアを還元剤として窒素酸化物を還元、除去する接触還
元法脱硝装置とを有する石炭焚きボイラ装置において、
前記燃焼排ガス中の酸素濃度を測定する装置と、その測
定結果に基づき燃焼排ガス中に空気を供給して酸素濃度
を所定値以上に高めて燃焼排ガスに含まれる前記脱硝触
媒の被毒成分を酸化させる装置とを有することを特徴と
する脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置である。
で、燃焼排ガス中の石炭燃焼灰を捕集する装置と、該装
置にて捕集された石炭燃焼灰を再び火炉内に供給する系
路と、燃焼排ガス流路内に、脱硝触媒の存在下にアンモ
ニアを還元剤として窒素酸化物を還元、除去する接触還
元法脱硝装置とを有する石炭焚きボイラ装置において、
前記燃焼排ガス中の酸素濃度を測定する装置と、その測
定結果に基づき燃焼排ガス中に空気を供給して酸素濃度
を所定値以上に高めて燃焼排ガスに含まれる前記脱硝触
媒の被毒成分を酸化させる装置とを有することを特徴と
する脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置である。
本発明の作用をヒ素化合物を例にとり、第１図を用い
て示す。
て示す。
石炭中のヒ素化合物は、ボイラ火炉２内で酸化され蒸
気圧の高い無水亜ヒ酸（As2O3）蒸気となるが、後流に
移動する過程でフライアッシュに吸着される。脱硝装置
３に排ガスが到達した点でフライアッシュに吸着されず
にAs2O3蒸気が残っていると、脱硝触媒４に吸着し触媒
劣化を引き起こす。
気圧の高い無水亜ヒ酸（As2O3）蒸気となるが、後流に
移動する過程でフライアッシュに吸着される。脱硝装置
３に排ガスが到達した点でフライアッシュに吸着されず
にAs2O3蒸気が残っていると、脱硝触媒４に吸着し触媒
劣化を引き起こす。
本発明のごとく酸素濃度を一定値以上に高めて運転す
ると、As2O3はボイラ火炉２および脱硝装置３に到る過
程で次式のごとく蒸気圧の低い五酸化ヒ素（As2O5）に
酸化される。
ると、As2O3はボイラ火炉２および脱硝装置３に到る過
程で次式のごとく蒸気圧の低い五酸化ヒ素（As2O5）に
酸化される。
As2O3＋O2→As2O5 この蒸気圧の低いAs2O5の割合が高くなると、脱硝装
置３に到るまでにフライアッシュに吸着されるヒ素化合
物の割合が増加し、蒸気状As2O3がほとんど存在しなく
なる。このため脱硝触媒４へのヒ素化合物の吸着が低下
し、劣化を大幅に減少させることができる。
置３に到るまでにフライアッシュに吸着されるヒ素化合
物の割合が増加し、蒸気状As2O3がほとんど存在しなく
なる。このため脱硝触媒４へのヒ素化合物の吸着が低下
し、劣化を大幅に減少させることができる。
第１図のボイラ火炉２は、サイクロン式、スラグタッ
プ式の燃焼炉を有する、いわゆる溶融燃焼式ボイラであ
る（灰を溶融させて炉底から取出す形式のもの）。集塵
器６としては、電気集塵器、サイクロン等の慣性を用い
た集塵器、またはバグフィルタ等が用いられる。灰循環
路８には、通常、捕集灰の90％以上が返されるが、この
割合は特に限定されない。
プ式の燃焼炉を有する、いわゆる溶融燃焼式ボイラであ
る（灰を溶融させて炉底から取出す形式のもの）。集塵
器６としては、電気集塵器、サイクロン等の慣性を用い
た集塵器、またはバグフィルタ等が用いられる。灰循環
路８には、通常、捕集灰の90％以上が返されるが、この
割合は特に限定されない。
脱硝装置３は、経済的運転温度となるように通常節炭
器出口流路に設けられるが、節炭器入口部から燃焼排ガ
スをバイパスさせてもよい。
器出口流路に設けられるが、節炭器入口部から燃焼排ガ
スをバイパスさせてもよい。
要するに本発明は、上記した種々の構成のボイラシス
テムに効果があるものであり排ガス中の酸素濃度を例え
ば２重量％以上に保つ点を特徴とする。この酸素濃度
は、２容量％以上であればよいが、より高いほど効果が
大きい傾向にある。しかし、酸素濃度を増大させること
は熱損失の点で不利になるため、好ましくは３〜４容量
％程度が適当である。
テムに効果があるものであり排ガス中の酸素濃度を例え
ば２重量％以上に保つ点を特徴とする。この酸素濃度
は、２容量％以上であればよいが、より高いほど効果が
大きい傾向にある。しかし、酸素濃度を増大させること
は熱損失の点で不利になるため、好ましくは３〜４容量
％程度が適当である。
本発明を適用するスラグタップ式燃焼炉では灰の溶融
を容易にするため、通常の燃焼に比較して低酸素燃焼さ
せるので、燃焼排ガス中の酸素濃度が２重量％以下にな
ることが多く、ときには1.5容量％程度で運転される。
そこで、酸素濃度が２容量％以下になった場合は燃焼ガ
ス中に酸素（空気）を添加してやる必要がある。
を容易にするため、通常の燃焼に比較して低酸素燃焼さ
せるので、燃焼排ガス中の酸素濃度が２重量％以下にな
ることが多く、ときには1.5容量％程度で運転される。
そこで、酸素濃度が２容量％以下になった場合は燃焼ガ
ス中に酸素（空気）を添加してやる必要がある。
第１図において、送風機10から空気予熱器５に送られ
た空気は所定温度に加熱され、熱空気ダクト11を通り、
燃焼用空気12としてボイラ火炉に供給される。本発明の
実施例においては、ボイラ出口の燃焼排ガス中の酸素濃
度を酸素濃度計15により測定し、測定値が２容量％以下
に低下した場合は添加空気供給口13または14から所定濃
度になるように空気が供給される。As2O3をAs2O5に酸化
させるためには排ガス温度が500℃以上において、酸素
濃度を２容量％以上に保つ必要がある。したがって、添
加空気供給口は燃焼排ガス温度が500℃以上のところに
空気が添加されることが望ましい。また、添加空気とし
ては冷空気でもよいが、空気予熱器などで加熱された空
気を供給するのが望ましい。
た空気は所定温度に加熱され、熱空気ダクト11を通り、
燃焼用空気12としてボイラ火炉に供給される。本発明の
実施例においては、ボイラ出口の燃焼排ガス中の酸素濃
度を酸素濃度計15により測定し、測定値が２容量％以下
に低下した場合は添加空気供給口13または14から所定濃
度になるように空気が供給される。As2O3をAs2O5に酸化
させるためには排ガス温度が500℃以上において、酸素
濃度を２容量％以上に保つ必要がある。したがって、添
加空気供給口は燃焼排ガス温度が500℃以上のところに
空気が添加されることが望ましい。また、添加空気とし
ては冷空気でもよいが、空気予熱器などで加熱された空
気を供給するのが望ましい。
上記のごとく燃焼を高酸素濃度下で行なわせると石炭
の燃焼が短時間に完結し、As2O3などの揮発性酸化物蒸
気が長時間酸化雰囲気に保持されるようになり、As2O5
への酸化割合が増大する。
の燃焼が短時間に完結し、As2O3などの揮発性酸化物蒸
気が長時間酸化雰囲気に保持されるようになり、As2O5
への酸化割合が増大する。
また、明確な作用機構は不用であるが、NOxの発生量
が多くなり、それがAs2O5への酸化に寄与しているよう
である。
が多くなり、それがAs2O5への酸化に寄与しているよう
である。
このようなAs2O5への酸化割合の増大は、より高温で
フライアッシュへのヒ素化合物等触媒毒の吸着が進行
し、排ガス中の蒸気状触媒毒濃度を低下させる。これに
より、触媒への触媒毒物質の吸着量が減少し、長時間触
媒を高活性に保つことが可能になる。
フライアッシュへのヒ素化合物等触媒毒の吸着が進行
し、排ガス中の蒸気状触媒毒濃度を低下させる。これに
より、触媒への触媒毒物質の吸着量が減少し、長時間触
媒を高活性に保つことが可能になる。
以下、本発明の根拠を具体的実施例により示す。
メタンチタン酸スラリ（TiO2含有量30wt％）に、メタ
バナジン酸アンモン（NH4VO3）とモリブデン酸アンモン
（３（NH4）2O・7MoO3・4H2O）とをTi/V/Mo原子比が86/
4/10になるように添加後、ニーダを用いて加熱混練し、
水分34％のペーストを得た。これを３φの棒状に押出し
成形後150℃で乾燥し、さらに350℃で２時間焼成した。
得られた顆粒をハンマミルで粉砕し100メッシュ以下、9
7％の粉末を得た。この粉末に水を加えてペースト状に
したものに、アルミナ−シリカ繊維を触媒粉末に対し15
wt％を加えてさらに混練した。得られたペーストを、金
属アルミニウムを溶射したSUS304（厚み0.2mm）のラス
基板の目を塞ぐように両面に塗布し、乾燥後、55℃で２
時間焼成した。この板状触媒に、硫酸アルミニウム（Al
2（SO4）３）水溶液（濃度200g/）を含浸後、さらに4
70℃で２時間焼成して触媒を得た。
バナジン酸アンモン（NH4VO3）とモリブデン酸アンモン
（３（NH4）2O・7MoO3・4H2O）とをTi/V/Mo原子比が86/
4/10になるように添加後、ニーダを用いて加熱混練し、
水分34％のペーストを得た。これを３φの棒状に押出し
成形後150℃で乾燥し、さらに350℃で２時間焼成した。
得られた顆粒をハンマミルで粉砕し100メッシュ以下、9
7％の粉末を得た。この粉末に水を加えてペースト状に
したものに、アルミナ−シリカ繊維を触媒粉末に対し15
wt％を加えてさらに混練した。得られたペーストを、金
属アルミニウムを溶射したSUS304（厚み0.2mm）のラス
基板の目を塞ぐように両面に塗布し、乾燥後、55℃で２
時間焼成した。この板状触媒に、硫酸アルミニウム（Al
2（SO4）３）水溶液（濃度200g/）を含浸後、さらに4
70℃で２時間焼成して触媒を得た。
この得られた触媒を切断し、100mm×100mmのテストピ
ースとし、第１図に示したボイラ装置における脱硝装置
３の設定位置に相当する煙道内に排ガスと接触するよう
に設置した。そのときの試験条件を第１表および第２表
に示す。
ースとし、第１図に示したボイラ装置における脱硝装置
３の設定位置に相当する煙道内に排ガスと接触するよう
に設置した。そのときの試験条件を第１表および第２表
に示す。
所定時間ごとに触媒４をサンプリングし、第２表の条
件で触媒活性の経時変化を測定した。得られた結果を第
３図に示す。
件で触媒活性の経時変化を測定した。得られた結果を第
３図に示す。
また、約1000時間後の触媒表面に吸着しているヒ素の
濃度を測定し、排ガス中のO2濃度に対してプロットした
ものが第４図である。
濃度を測定し、排ガス中のO2濃度に対してプロットした
ものが第４図である。
第３図からわかるように、O2濃度の低い場合には、短
時間に著しい活性低下が認められるが、O2濃度が２％を
超えると、順次活性低下が小さくなることがわかる。
時間に著しい活性低下が認められるが、O2濃度が２％を
超えると、順次活性低下が小さくなることがわかる。
また、第４図のように、触媒表面のヒ素蓄積量もO2濃
度を高くするに従い、大きく減少することがわかる。
度を高くするに従い、大きく減少することがわかる。
本発明によれば、ボイラ装置における脱硝触媒の劣化
を著しく小さくでき、触媒の使用量を大幅に低減でき
る。
を著しく小さくでき、触媒の使用量を大幅に低減でき
る。
第１図は、本発明の実施例説明図、第２図は、従来技術
の説明図、第３図および第４図は、本発明の実施例の効
果を示す図、第５図と第６図は、灰循環路を有しない従
来技術の説明図である。 １……給炭路、２……ボイラ火炉、３……脱硝装置、４
……脱硝触媒、５……空気予熱器、６……集塵器、７…
…煙突、８……灰循環路、９……スラグ排出路、10……
送風機、11……熱空気ダクト、12……燃焼用空気、13、
14……添加空気供給口、15……酸素濃度計。
の説明図、第３図および第４図は、本発明の実施例の効
果を示す図、第５図と第６図は、灰循環路を有しない従
来技術の説明図である。 １……給炭路、２……ボイラ火炉、３……脱硝装置、４
……脱硝触媒、５……空気予熱器、６……集塵器、７…
…煙突、８……灰循環路、９……スラグ排出路、10……
送風機、11……熱空気ダクト、12……燃焼用空気、13、
14……添加空気供給口、15……酸素濃度計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 敏昭 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社呉研究所内 (72)発明者 赤間 弘 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−6927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176523（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼排ガス中の石炭燃焼灰を捕集する装置
と、該装置にて捕集された石炭燃焼灰を再び火炉内に供
給する系路と、燃焼排ガス流路内に、脱硝触媒の存在下
にアンモニアを還元剤として窒素酸化物を還元、除去す
る接触還元法脱硝装置とを有する石炭焚きボイラ装置に
おいて、前記燃焼排ガス中の酸素濃度を測定する装置
と、その測定結果に基づき燃焼排ガス中に空気を供給し
て酸素濃度を所定値以上に高めて燃焼排ガスに含まれる
前記脱硝触媒の被毒成分を酸化させる装置とを有するこ
とを特徴とする脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63009169A JP2594301B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置 |
| AT89300384T ATE82700T1 (de) | 1988-01-19 | 1989-01-17 | Kohleverbrennungsvorrichtung, versehen mit einer denitrierungsvorrichtung. |
| EP89300384A EP0327213B1 (en) | 1988-01-19 | 1989-01-17 | A coal combustion apparatus provided with a denitration means |
| DE8989300384T DE68903574T2 (de) | 1988-01-19 | 1989-01-17 | Kohleverbrennungsvorrichtung, versehen mit einer denitrierungsvorrichtung. |
| US07/673,256 US5151256A (en) | 1988-01-19 | 1991-05-02 | Coal combustion apparatus provided with a denitration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63009169A JP2594301B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01184311A JPH01184311A (ja) | 1989-07-24 |
| JP2594301B2 true JP2594301B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=11713092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63009169A Expired - Fee Related JP2594301B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 脱硝装置を有する石炭焚きボイラ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5151256A (ja) |
| EP (1) | EP0327213B1 (ja) |
| JP (1) | JP2594301B2 (ja) |
| AT (1) | ATE82700T1 (ja) |
| DE (1) | DE68903574T2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5270277A (en) * | 1990-08-08 | 1993-12-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Arsenic-resistant catalyst and method for producing the same |
| US5507238A (en) * | 1994-09-23 | 1996-04-16 | Knowles; Bruce M. | Reduction of air toxics in coal combustion gas system and method |
| US5525053A (en) * | 1994-12-01 | 1996-06-11 | Wartsila Diesel, Inc. | Method of operating a combined cycle power plant |
| US6837702B1 (en) | 1994-12-01 | 2005-01-04 | Wartsila Diesel, Inc. | Method of operating a combined cycle power plant |
| US6395665B2 (en) * | 1998-07-24 | 2002-05-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Methods for the regeneration of a denitration catalyst |
| US5943865A (en) * | 1998-12-03 | 1999-08-31 | Cohen; Mitchell B. | Reheating flue gas for selective catalytic systems |
| US20030231997A1 (en) * | 2002-06-18 | 2003-12-18 | Norman Kettenbauer | Titanium catalyst support substrate for selective catalytic reduction reactors |
| DE102005000873A1 (de) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Blohm, Maik | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von SCR-Katalysatoren zwecks Wiedererlangung der Aktivität |
| ES2358517T3 (es) * | 2005-12-16 | 2011-05-11 | Evonik Energy Services Gmbh | Procedimiento de tratamiento de catalizadores de gas de humo. |
| DE102007020855A1 (de) * | 2007-05-02 | 2008-11-06 | Evonik Energy Services Gmbh | Verfahren zum Reinigen von Rauchgasen aus Verbrennungsanlagen |
| EP2033702B1 (de) * | 2007-09-04 | 2011-01-19 | Evonik Energy Services GmbH | Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Verbrennungsabgasen |
| FR2924623A1 (fr) * | 2007-12-05 | 2009-06-12 | Air Liquide | Procede de reduction catalytique selective d'oxydes d'azote dans des fumees de combustion et installation pour sa mise en oeuvre |
| US7741239B2 (en) * | 2008-03-11 | 2010-06-22 | Evonik Energy Services Llc | Methods of regeneration of SCR catalyst poisoned by phosphorous components in flue gas |
| US7723251B2 (en) * | 2008-03-11 | 2010-05-25 | Evonik Energy Services Llc | Method of regeneration of SCR catalyst |
| CN103292606A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-11 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 从烟气中回收砷的方法 |
| US10375901B2 (en) | 2014-12-09 | 2019-08-13 | Mtd Products Inc | Blower/vacuum |
| CN114754343A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-15 | 峰和轻碳(北京)设计研究院有限公司 | 一种兼顾锅炉稳燃性能的宽负荷脱硝***及调节方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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