JP3557578B2 - 廃棄物焼却炉の排ガス処理方法 - Google Patents
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物焼却炉排ガス中に含まれる無水硫酸(SO3)を除去し、同排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の除去率を維持する排ガス処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の典型的な廃棄物焼却炉排ガス処理システムのフローシートを図3に示す。このシステムの排ガス処理施設は、主として、焼却炉(1) から煙突(6) へのガス流路に、ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) とバグフィルタ(3) と脱硝反応装置(5) 、およびバグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ(4) より構成されている。この施設では、廃棄物は焼却炉(1) で約900℃で焼却処理され、生じた排ガスは調温塔(2) で200℃に冷却された後、バグフィルタ(3) に入り、ここでガスとバグ灰とに分けられる。ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここでNH3注入ライン(A) より注入されるNH3、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒(7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、処理ガスは煙突(6) から系外に排出される。一方、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ(4) によってこれも系外へ排出される。
【0003】
しかしながら、この排ガス処理方法では、焼却灰の捕集およびNOxの無害化が行われるのみで、排ガスに含まれるSOxの除去については何ら考慮されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物焼却炉排ガス中には微量のSO3が含まれており、実際には同排ガス中の水分と結合し硫酸ガスの形態で存在している。これはバグフィルタ(3) では除去されず、脱硝反応装置(5) まで到達する。硫酸ガスが脱硝触媒(7) に吸着すると、触媒活性点が硫酸ガスによって覆われ、その結果脱硝性能が僅かずつ低下していく。
【0005】
本発明は、バグフィルタ(3) 上流部において硫酸ガスとNH3との反応により硫安および/または酸性硫安を生成させ、この微粉をバグフィルタ(3) にて捕集しダストホッパ(4) によって系外へ排出することにより、脱硝性能の低下を防止するとともに、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法は、ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) とバグフィルタ(3) と、バグフィルタ(3) と、バグフィルタ (3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ (4) と、脱硝反応装置 (5) とを具備し、廃棄物焼却炉 (1) からの排ガスが調温塔 (2) で冷却され、調温塔 (2) を通過した排ガス中のSO 3 に対し、バグフィルタ (3) 上流部にてSO 3 除去用NH 3 注入ライン (A1) よりNH 3 を注入し、バグフィルタ (3) においてSO 3 は微粉状の硫安および/または酸性硫安に変質され、バグフィルタ (3) でガスとバグ灰とに分けられ、ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここで還元用NH 3 注入ライン (A2) より注入されるNH 3 、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒 (7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ (4) によって系外へ排出される排ガス処理方法であって、バグフィルタ (3) にてバグ灰と共に除去された硫安および/または酸性硫安に清浄空気を接触させ、バグ灰に吸着したNH 3 をバグ灰から脱離し、バグ灰から脱離されたNH 3 含有空気を、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) またはアンモニア系還元剤の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすることを特徴とする方法である。
【0007】
上記アンモニア系還元剤は、NH3、尿素等である。
【0008】
上記SO3除去用NH3の注入量は、その濃度がSO3濃度と当量以上、好ましくはその2倍以上になるように定められる。ただし、SO3除去用NH3の注入量は、その濃度がSO3濃度と当量の10倍を越えると、未反応NH3が増大し、環境汚染の点で好ましくない。
【0009】
上記SO3除去用NH3の注入は、好ましくは、調温塔(2) からバグフィルタ(3) までの間で行われる。
【0010】
上記SO3除去用NH3の注入位置からバグフィルタ(3) までのガス滞留時間は、好ましくは0.1秒以上、より好ましくは1.0秒以上である。ただし、このガス滞留時間が長くなれば、余分な空間が必要となり、装置が大型化するので好ましくない。
【0011】
上記アンモニア系還元剤としてNH3を用い、この還元用NH3と上記SO3除去用NH3
の全体をバグフィルタ(3) 上流部にて排ガスに注入することが好ましい。
【0012】
上記バグフィルタ(3) にてバグ灰と共に除去された硫安および/または酸性硫安に清浄空気を接触させ、バグ灰に吸着したSO3除去用NH3をバグ灰から脱離することが好ましい。
【0013】
こうしてバグ灰から脱離されたNH3含有空気を、上述のSO3除去用NH3の注入ライン(A1)またはアンモニア系還元剤の注入ライン(A2)へ送り、NH3含有空気が系外に排出しないようにすることが好ましい。
【0014】
上記SO3除去用NH3の注入ライン(A1)を好ましくは約180〜250℃程度に加熱し、SO3除去用NH3の注入口での硫安および/または酸性硫安の析出を防止することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
NOxの他に微量のSO3が共存した排ガスに対し、250℃以下でNH3による還元脱硝を行うと、脱硝性能は経時的に低下し、その低下速度はSO3濃度に支配されることが従来から知られている。この原因は、SO3と湿分(H2O)、それに脱硝用還元剤であるNH3との反応によって生成する硫安および酸性硫安などが脱硝触媒表面に析出するためと考えられている。
【0016】
しかしながら、発明者等は、
(i) SO3、H2O、NH3の硫安・酸性硫安析出に関する平衡関係から計算した析出限界温度以上の温度で脱硝反応を起こしても、程度の差はあるが、硫酸ガスによる場合と同様の脱硝性能の低下が見られ、
(ii)SO3、H2Oのみを含むガス(NH3を含まない)に脱硝触媒を曝しても、250℃以下では顕著な活性低下が認められる
ことから、従来の見解とは異なり、前述の活性低下現象はSO3の脱硝触媒活性点への吸着に起因することを見いだした。
【0017】
従って、脱硝触媒活性点へのSO3の吸着を防止するには、脱硝触媒活性点到達前にSO3を脱硝触媒に容易には吸着しない化合物に変質させ、脱硝触媒細孔内を拡散しにくい形態にしておくことが必要である。
【0018】
そこで、本発明者等は、SO3を気相で脱硝触媒床到達前にNH3と反応させ硫安および/または酸性硫安に変質させれば、上記目的を達成できることを見いだした。
【0019】
本発明による廃棄物焼却炉排ガス処理システムのフローシートを図1に示す。このシステムの排ガス処理施設は、主として、焼却炉(1) から煙突(6) へのガス流路に、ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) とバグフィルタ(3) と脱硝反応装置(5) 、およびバグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ(4) より構成されている。
【0020】
廃棄物は焼却炉(1) で約900℃で焼却処理され、生じた排ガスは調温塔(2) で200℃に冷却された後、バグフィルタ(3) に入り、ここでガスとバグ灰とに分けられる。ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここで還元用NH3注入ライン(A2)より注入されるNH3、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒(7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、処理ガスは煙突(6) から系外に排出される。一方、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ(4) によって系外へ排出される。
【0021】
この排ガス処理システムにおいて、調温塔(2) を通過した排ガス中のSO3に対し、バグフィルタ(3) 上流部にてSO3除去用NH3注入ライン(A1)よりNH3を注入する。
【0022】
この結果、次の反応(1)(2)が起こり、
SO3+H2O+2NH3 → (NH4)2SO4 …(1)
SO3+H2O+NH3 → (NH4)HSO4 …(2)
SO3は微粉状の硫安および/または酸性硫安に変質され、これらがバグフィルタ(3) にて捕集され、ダストホッパ(4) にて系外へ排出される。その結果、脱硝触媒(7) への硫酸ガスの吸着が防止でき、脱硝性能の維持が達成される。この場合、SO3除去用NH3の注入量はSO3と当量以上にすることが好ましい。SO3除去用NH3の注入量がSO3と当量未満であると、SO3に対してSO3除去用NH3が不足になるため、SO3が完全には除去されず脱硝性能の低下を招く恐れがある。SO3除去用NH3注入量はSO3の当量の2倍以上であることがより好ましい。
【0023】
NH3は水によって容易に吸収され除去されてしまうので、SO3除去用NH3の注入は調温塔(2) からバグフィルタ(3) までの間で行うのが効率的である。
【0024】
ここで、SO3を、脱硝触媒に容易には吸着しない化合物に変質させ、脱硝触媒細孔内を拡散しにくい形態とするためには、SO3を酸性硫安より硫安に変質させることが好ましく、式(1) の反応を完結させ、気相中のSO3を極力低減させるには、
(1) SO3除去用NH3の注入を低温で行うこと、
(2) SO3と注入されたNH3との混合状態を、反応が完結するに十分な時間保持すること、
(3) NH3濃度が極力高くなるようにSO3除去用NH3を注入すること
が好ましい。
【0025】
こうしたことから、SO3除去用NH3の注入口からバグフィルタ(3) までのガス滞留時間は0.1秒以上であることが好ましい。滞留時間が0.1秒以下であると、反応が完結しないため、硫酸ミストまたは蒸気が完全には除去されず、脱硝性能の低下を招く嫌いがある。
【0026】
また、NH3は後流の脱硝反応装置(5) で還元剤として要求される量と、SO3とのSO3除去反応に必要な量との総量をバグフィルタ(3) 上流部にてSO3除去用NH3の注入ライン(A1)より注入することがより好ましい。その場合、一般的にはNH3濃度は50ppm以上となり、一部がバグ灰に吸着され系外に排出される可能性がある。すなわち、バグ灰に吸着したNH3がその後バグ灰から脱離し、NH3の刺激臭を発する恐れがある。従って、バグ灰を排出する前にこれをダストホッパ(4) 内で少量の清浄空気と接触させ、吸着NH3を除去しておく。このNH3成分を含んだ空気は、SO3除去用NH3の注入ライン(A1)または還元用NH3の注入ライン(A2)へ送り、NH3含有空気が系外に排出しないようにすると共にこれを有効に利用する。
さらに、NH3注入ライン(A1)の注入口において、硫安および/または酸性硫安の析出を防止するために、注入ライン(A1)は排ガス温度と同程度の約200℃程度に加熱しておくことが好ましい。
【0027】
このように、バグフィルタ(3) 上流部にてNH3注入を行うことで、排ガス中のSO3は硫安および/または酸性硫安に変質され、バグフィルタ(3) によってこれらの微粉が捕集され、後流の脱硝触媒の性能維持が図られる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下にその実施例を示す。
【0029】
実施例1
1)脱硝触媒調製
セラミック繊維で構成されるセラミックペーパー(0.25mm厚さ)に、硝酸塩加水分解法で得られたチタニアコロイド溶液(固形分32重量%)を含浸担持し、110℃で乾燥した後400℃で3時間焼成して、アナターゼ型チタニアを90g/m2保持した板状担体を得た。
【0030】
この板状担体を、メタバナジン酸アンモン飽和水溶液に常温で浸漬し、200℃で30分乾燥した。この操作をもう一度繰り返した後、400℃で1時間焼成を行い、バナジウム担持チタニア板状触媒を得た。
【0031】
2)SO3の除去と脱硝性能
図1において、脱硝触媒(7) を、触媒床での面積速度AV=21Nm/hとなるように、脱硝反応装置(5) に充填した。ここで、面積速度AVは触媒の幾何表面積あたりの排ガス量を示す。また、触媒床上での排ガス温度170℃、排ガス中の成分濃度:SO310ppm、O215%、H2O10%、NOx80ppm、SO3除去用NH3注入口におけるNH3/SO3=5.0、還元用NH3注入口におけるNH3/NOx=1.25となるように、それぞれNH3を注入し、排ガス処理を行った。このときの脱硝率の経時変化を図2に示す。
【0032】
なお、NH 3 の一部がバグ灰に吸着され系外に排出される可能性がある。すなわち、バグ灰に吸着したNH 3 がその後バグ灰から脱離し、NH 3 の刺激臭を発する恐れがある。従って、図1に示すように、バグ灰を排出する前にこれをダストホッパ (4) 内で少量の清浄空気と接触させ、吸着NH 3 を除去しておく。このNH 3 成分を含んだ空気は、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) または還元用NH 3 の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすると共にこれを有効に利用する。
比較例1(本書冒頭に述べた従来技術に合致する)
SO3除去用NH3の注入を行わなかった点を除いて、実施例1と同じ操作を行った。この結果も図2に併記する。
【0033】
実施例1と比較例1の対比で分かるように、本発明に基いたSO3除去用NH3の注入を行うことにより、一例として脱硝率が0.65を割るまでの運転時間が、従来技術の2倍(80時間)に伸び、脱硝性能の維持時間が長くなった。
【0034】
【発明の効果】
本発明方法によれば、バグフィルタ(3) 上流部において硫酸ガスとNH3との反応により硫安および/または酸性硫安を生成させ、この微粉をバグフィルタ(3) にて捕集しダストホッパ(4) によって系外へ排出することにより、脱硝性能の低下を防止することができる。
【0035】
この場合、NH 3 の一部がバグ灰に吸着され系外に排出される可能性がある。すなわち、バグ灰に吸着したNH 3 がその後バグ灰から脱離し、NH 3 の刺激臭を発する恐れがある。従って、バグ灰を排出する前にこれをダストホッパ (4) 内で少量の清浄空気と接触させ、吸着NH 3 を除去しておく。このNH 3 成分を含んだ空気は、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) または還元用NH 3 の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすると共にこれを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法を示すフローシートである。
【図2】本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法の脱硝触媒性能試験結果を示す運転時間と脱硝率の関係を示すグラフである。
【図3】従来の廃棄物焼却炉排ガス処理システムを示すフローシートである。
【符号の説明】
1:焼却炉
2:調温塔
3:バグフィルタ
4:ダストホッパ
5:脱硝反応装置
6:煙突
7:脱硝触媒
A1:SO3除去用NH3注入ライン
A2:還元用NH3注入ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物焼却炉排ガス中に含まれる無水硫酸(SO3)を除去し、同排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の除去率を維持する排ガス処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の典型的な廃棄物焼却炉排ガス処理システムのフローシートを図3に示す。このシステムの排ガス処理施設は、主として、焼却炉(1) から煙突(6) へのガス流路に、ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) とバグフィルタ(3) と脱硝反応装置(5) 、およびバグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ(4) より構成されている。この施設では、廃棄物は焼却炉(1) で約900℃で焼却処理され、生じた排ガスは調温塔(2) で200℃に冷却された後、バグフィルタ(3) に入り、ここでガスとバグ灰とに分けられる。ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここでNH3注入ライン(A) より注入されるNH3、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒(7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、処理ガスは煙突(6) から系外に排出される。一方、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ(4) によってこれも系外へ排出される。
【0003】
しかしながら、この排ガス処理方法では、焼却灰の捕集およびNOxの無害化が行われるのみで、排ガスに含まれるSOxの除去については何ら考慮されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物焼却炉排ガス中には微量のSO3が含まれており、実際には同排ガス中の水分と結合し硫酸ガスの形態で存在している。これはバグフィルタ(3) では除去されず、脱硝反応装置(5) まで到達する。硫酸ガスが脱硝触媒(7) に吸着すると、触媒活性点が硫酸ガスによって覆われ、その結果脱硝性能が僅かずつ低下していく。
【0005】
本発明は、バグフィルタ(3) 上流部において硫酸ガスとNH3との反応により硫安および/または酸性硫安を生成させ、この微粉をバグフィルタ(3) にて捕集しダストホッパ(4) によって系外へ排出することにより、脱硝性能の低下を防止するとともに、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法は、ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) とバグフィルタ(3) と、バグフィルタ(3) と、バグフィルタ (3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ (4) と、脱硝反応装置 (5) とを具備し、廃棄物焼却炉 (1) からの排ガスが調温塔 (2) で冷却され、調温塔 (2) を通過した排ガス中のSO 3 に対し、バグフィルタ (3) 上流部にてSO 3 除去用NH 3 注入ライン (A1) よりNH 3 を注入し、バグフィルタ (3) においてSO 3 は微粉状の硫安および/または酸性硫安に変質され、バグフィルタ (3) でガスとバグ灰とに分けられ、ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここで還元用NH 3 注入ライン (A2) より注入されるNH 3 、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒 (7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ (4) によって系外へ排出される排ガス処理方法であって、バグフィルタ (3) にてバグ灰と共に除去された硫安および/または酸性硫安に清浄空気を接触させ、バグ灰に吸着したNH 3 をバグ灰から脱離し、バグ灰から脱離されたNH 3 含有空気を、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) またはアンモニア系還元剤の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすることを特徴とする方法である。
【0007】
上記アンモニア系還元剤は、NH3、尿素等である。
【0008】
上記SO3除去用NH3の注入量は、その濃度がSO3濃度と当量以上、好ましくはその2倍以上になるように定められる。ただし、SO3除去用NH3の注入量は、その濃度がSO3濃度と当量の10倍を越えると、未反応NH3が増大し、環境汚染の点で好ましくない。
【0009】
上記SO3除去用NH3の注入は、好ましくは、調温塔(2) からバグフィルタ(3) までの間で行われる。
【0010】
上記SO3除去用NH3の注入位置からバグフィルタ(3) までのガス滞留時間は、好ましくは0.1秒以上、より好ましくは1.0秒以上である。ただし、このガス滞留時間が長くなれば、余分な空間が必要となり、装置が大型化するので好ましくない。
【0011】
上記アンモニア系還元剤としてNH3を用い、この還元用NH3と上記SO3除去用NH3
の全体をバグフィルタ(3) 上流部にて排ガスに注入することが好ましい。
【0012】
上記バグフィルタ(3) にてバグ灰と共に除去された硫安および/または酸性硫安に清浄空気を接触させ、バグ灰に吸着したSO3除去用NH3をバグ灰から脱離することが好ましい。
【0013】
こうしてバグ灰から脱離されたNH3含有空気を、上述のSO3除去用NH3の注入ライン(A1)またはアンモニア系還元剤の注入ライン(A2)へ送り、NH3含有空気が系外に排出しないようにすることが好ましい。
【0014】
上記SO3除去用NH3の注入ライン(A1)を好ましくは約180〜250℃程度に加熱し、SO3除去用NH3の注入口での硫安および/または酸性硫安の析出を防止することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
NOxの他に微量のSO3が共存した排ガスに対し、250℃以下でNH3による還元脱硝を行うと、脱硝性能は経時的に低下し、その低下速度はSO3濃度に支配されることが従来から知られている。この原因は、SO3と湿分(H2O)、それに脱硝用還元剤であるNH3との反応によって生成する硫安および酸性硫安などが脱硝触媒表面に析出するためと考えられている。
【0016】
しかしながら、発明者等は、
(i) SO3、H2O、NH3の硫安・酸性硫安析出に関する平衡関係から計算した析出限界温度以上の温度で脱硝反応を起こしても、程度の差はあるが、硫酸ガスによる場合と同様の脱硝性能の低下が見られ、
(ii)SO3、H2Oのみを含むガス(NH3を含まない)に脱硝触媒を曝しても、250℃以下では顕著な活性低下が認められる
ことから、従来の見解とは異なり、前述の活性低下現象はSO3の脱硝触媒活性点への吸着に起因することを見いだした。
【0017】
従って、脱硝触媒活性点へのSO3の吸着を防止するには、脱硝触媒活性点到達前にSO3を脱硝触媒に容易には吸着しない化合物に変質させ、脱硝触媒細孔内を拡散しにくい形態にしておくことが必要である。
【0018】
そこで、本発明者等は、SO3を気相で脱硝触媒床到達前にNH3と反応させ硫安および/または酸性硫安に変質させれば、上記目的を達成できることを見いだした。
【0019】
本発明による廃棄物焼却炉排ガス処理システムのフローシートを図1に示す。このシステムの排ガス処理施設は、主として、焼却炉(1) から煙突(6) へのガス流路に、ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) とバグフィルタ(3) と脱硝反応装置(5) 、およびバグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ(4) より構成されている。
【0020】
廃棄物は焼却炉(1) で約900℃で焼却処理され、生じた排ガスは調温塔(2) で200℃に冷却された後、バグフィルタ(3) に入り、ここでガスとバグ灰とに分けられる。ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここで還元用NH3注入ライン(A2)より注入されるNH3、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒(7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、処理ガスは煙突(6) から系外に排出される。一方、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ(4) によって系外へ排出される。
【0021】
この排ガス処理システムにおいて、調温塔(2) を通過した排ガス中のSO3に対し、バグフィルタ(3) 上流部にてSO3除去用NH3注入ライン(A1)よりNH3を注入する。
【0022】
この結果、次の反応(1)(2)が起こり、
SO3+H2O+2NH3 → (NH4)2SO4 …(1)
SO3+H2O+NH3 → (NH4)HSO4 …(2)
SO3は微粉状の硫安および/または酸性硫安に変質され、これらがバグフィルタ(3) にて捕集され、ダストホッパ(4) にて系外へ排出される。その結果、脱硝触媒(7) への硫酸ガスの吸着が防止でき、脱硝性能の維持が達成される。この場合、SO3除去用NH3の注入量はSO3と当量以上にすることが好ましい。SO3除去用NH3の注入量がSO3と当量未満であると、SO3に対してSO3除去用NH3が不足になるため、SO3が完全には除去されず脱硝性能の低下を招く恐れがある。SO3除去用NH3注入量はSO3の当量の2倍以上であることがより好ましい。
【0023】
NH3は水によって容易に吸収され除去されてしまうので、SO3除去用NH3の注入は調温塔(2) からバグフィルタ(3) までの間で行うのが効率的である。
【0024】
ここで、SO3を、脱硝触媒に容易には吸着しない化合物に変質させ、脱硝触媒細孔内を拡散しにくい形態とするためには、SO3を酸性硫安より硫安に変質させることが好ましく、式(1) の反応を完結させ、気相中のSO3を極力低減させるには、
(1) SO3除去用NH3の注入を低温で行うこと、
(2) SO3と注入されたNH3との混合状態を、反応が完結するに十分な時間保持すること、
(3) NH3濃度が極力高くなるようにSO3除去用NH3を注入すること
が好ましい。
【0025】
こうしたことから、SO3除去用NH3の注入口からバグフィルタ(3) までのガス滞留時間は0.1秒以上であることが好ましい。滞留時間が0.1秒以下であると、反応が完結しないため、硫酸ミストまたは蒸気が完全には除去されず、脱硝性能の低下を招く嫌いがある。
【0026】
また、NH3は後流の脱硝反応装置(5) で還元剤として要求される量と、SO3とのSO3除去反応に必要な量との総量をバグフィルタ(3) 上流部にてSO3除去用NH3の注入ライン(A1)より注入することがより好ましい。その場合、一般的にはNH3濃度は50ppm以上となり、一部がバグ灰に吸着され系外に排出される可能性がある。すなわち、バグ灰に吸着したNH3がその後バグ灰から脱離し、NH3の刺激臭を発する恐れがある。従って、バグ灰を排出する前にこれをダストホッパ(4) 内で少量の清浄空気と接触させ、吸着NH3を除去しておく。このNH3成分を含んだ空気は、SO3除去用NH3の注入ライン(A1)または還元用NH3の注入ライン(A2)へ送り、NH3含有空気が系外に排出しないようにすると共にこれを有効に利用する。
さらに、NH3注入ライン(A1)の注入口において、硫安および/または酸性硫安の析出を防止するために、注入ライン(A1)は排ガス温度と同程度の約200℃程度に加熱しておくことが好ましい。
【0027】
このように、バグフィルタ(3) 上流部にてNH3注入を行うことで、排ガス中のSO3は硫安および/または酸性硫安に変質され、バグフィルタ(3) によってこれらの微粉が捕集され、後流の脱硝触媒の性能維持が図られる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下にその実施例を示す。
【0029】
実施例1
1)脱硝触媒調製
セラミック繊維で構成されるセラミックペーパー(0.25mm厚さ)に、硝酸塩加水分解法で得られたチタニアコロイド溶液(固形分32重量%)を含浸担持し、110℃で乾燥した後400℃で3時間焼成して、アナターゼ型チタニアを90g/m2保持した板状担体を得た。
【0030】
この板状担体を、メタバナジン酸アンモン飽和水溶液に常温で浸漬し、200℃で30分乾燥した。この操作をもう一度繰り返した後、400℃で1時間焼成を行い、バナジウム担持チタニア板状触媒を得た。
【0031】
2)SO3の除去と脱硝性能
図1において、脱硝触媒(7) を、触媒床での面積速度AV=21Nm/hとなるように、脱硝反応装置(5) に充填した。ここで、面積速度AVは触媒の幾何表面積あたりの排ガス量を示す。また、触媒床上での排ガス温度170℃、排ガス中の成分濃度:SO310ppm、O215%、H2O10%、NOx80ppm、SO3除去用NH3注入口におけるNH3/SO3=5.0、還元用NH3注入口におけるNH3/NOx=1.25となるように、それぞれNH3を注入し、排ガス処理を行った。このときの脱硝率の経時変化を図2に示す。
【0032】
なお、NH 3 の一部がバグ灰に吸着され系外に排出される可能性がある。すなわち、バグ灰に吸着したNH 3 がその後バグ灰から脱離し、NH 3 の刺激臭を発する恐れがある。従って、図1に示すように、バグ灰を排出する前にこれをダストホッパ (4) 内で少量の清浄空気と接触させ、吸着NH 3 を除去しておく。このNH 3 成分を含んだ空気は、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) または還元用NH 3 の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすると共にこれを有効に利用する。
比較例1(本書冒頭に述べた従来技術に合致する)
SO3除去用NH3の注入を行わなかった点を除いて、実施例1と同じ操作を行った。この結果も図2に併記する。
【0033】
実施例1と比較例1の対比で分かるように、本発明に基いたSO3除去用NH3の注入を行うことにより、一例として脱硝率が0.65を割るまでの運転時間が、従来技術の2倍(80時間)に伸び、脱硝性能の維持時間が長くなった。
【0034】
【発明の効果】
本発明方法によれば、バグフィルタ(3) 上流部において硫酸ガスとNH3との反応により硫安および/または酸性硫安を生成させ、この微粉をバグフィルタ(3) にて捕集しダストホッパ(4) によって系外へ排出することにより、脱硝性能の低下を防止することができる。
【0035】
この場合、NH 3 の一部がバグ灰に吸着され系外に排出される可能性がある。すなわち、バグ灰に吸着したNH 3 がその後バグ灰から脱離し、NH 3 の刺激臭を発する恐れがある。従って、バグ灰を排出する前にこれをダストホッパ (4) 内で少量の清浄空気と接触させ、吸着NH 3 を除去しておく。このNH 3 成分を含んだ空気は、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) または還元用NH 3 の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすると共にこれを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法を示すフローシートである。
【図2】本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法の脱硝触媒性能試験結果を示す運転時間と脱硝率の関係を示すグラフである。
【図3】従来の廃棄物焼却炉排ガス処理システムを示すフローシートである。
【符号の説明】
1:焼却炉
2:調温塔
3:バグフィルタ
4:ダストホッパ
5:脱硝反応装置
6:煙突
7:脱硝触媒
A1:SO3除去用NH3注入ライン
A2:還元用NH3注入ライン
Claims (1)
- ガス流れ方向に直列に配された調温塔(2) と、バグフィルタ(3) と、バグフィルタ (3) で集塵されたバグ灰を系外へ排出するダストホッパ (4) と、脱硝反応装置 (5) とを具備し、廃棄物焼却炉 (1) からの排ガスが調温塔 (2) で冷却され、調温塔 (2) を通過した排ガス中のSO 3 に対し、バグフィルタ (3) 上流部にてSO 3 除去用NH 3 注入ライン (A1) よりNH 3 を注入し、バグフィルタ (3) においてSO 3 は微粉状の硫安および/または酸性硫安に変質され、バグフィルタ (3) でガスとバグ灰とに分けられ、ガスは脱硝反応装置(5) に入り、ここで還元用NH 3 注入ライン (A2) より注入されるNH 3 、尿素等のアンモニア系還元剤によって、脱硝触媒 (7) の存在下にガス中のNOxが無害な窒素と水に変換され、バグフィルタ(3) で集塵されたバグ灰はダストホッパ (4) によって系外へ排出される排ガス処理方法であって、バグフィルタ (3) にてバグ灰と共に除去された硫安および/または酸性硫安に清浄空気を接触させ、バグ灰に吸着したNH 3 をバグ灰から脱離し、バグ灰から脱離されたNH 3 含有空気を、SO 3 除去用NH 3 の注入ライン (A1) またはアンモニア系還元剤の注入ライン (A2) へ送り、NH 3 含有空気が系外に排出しないようにすることを特徴とする、廃棄物焼却炉の排ガス処理方法。
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