JPH05309231A - 排ガス処理装置 - Google Patents

排ガス処理装置

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JPH05309231A
JPH05309231A JP4118987A JP11898792A JPH05309231A JP H05309231 A JPH05309231 A JP H05309231A JP 4118987 A JP4118987 A JP 4118987A JP 11898792 A JP11898792 A JP 11898792A JP H05309231 A JPH05309231 A JP H05309231A
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JP
Japan
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exhaust gas
planes
electrodes
reaction vessel
numbered
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4118987A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Nishida
聖一 西田
Masayoshi Murata
正義 村田
Hiroyuki Matsunaga
弘雪 松永
Nobuaki Murakami
信明 村上
Satoshi Uchida
聡 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガス流れ方向に沿って、グロー放電電力を
適切に配分し、電力効率、NOx 除去率の向上を計った
排ガス処理装置を得る。 【構成】 グロー放電プラズマを用いて排ガス中の窒素
酸化物を無害化する排ガス処理装置において、排ガスを
通す反応容器51、同反応容器内において、排ガスの流
れ方向に直交し、かつ流れ方向に次第に間隔が広がる複
数の平面a、b、…上に一定間隔で平行に配列される誘
電体53被覆の円柱状電極52を設ける。奇数番目の平
面a、c、…および偶数番目の平面b、d、…上の配列
は交互に千鳥状に配置される。また、奇数番目の平面上
の電極および偶数番目の平面上の電極間に接続される電
源6を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電プラント用ボイラ
ー、ディーゼルエンジン、ガスタービン、各種燃焼炉な
どから排出される排気ガス中のNOx (窒素配化物)を
効果的にかつ大容量除去することができるグロー放電プ
ラズマによる排ガス処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4〜図6は従来から用いられているグ
ロー放電プラズマによる排ガス処理装置の構成図であ
る。
【0003】この装置により、例えばディーゼルエンジ
ンの排ガス中のNOx を処理する場合を例にとり説明す
る。
【0004】図4において、ディーゼルエンジン101
の排ガスを排気管102を介してサイクロン・コレクタ
ー103に通し、微粒子を除去した後、サイクロン・コ
レクター排気管104を経由して、プラズマ反応容器1
05に導入する。
【0005】プラズマ反応容器105は、図5、図6に
示すように、筒状のガラス反応容器109の内側に内部
電極110、外側に外部電極111が設けられている。
内部電極110および外部電極111間に電源106が
つながれている。
【0006】以上において、内部電極110と外部電極
111の間に、電圧を印加すると、大気圧グロー放電現
象で排ガスはプラズマ化される。そして、例えばNO2
は次の化学反応を起こす。 2NO2 →2NO+O2 ………(1) 2NO+O2 →N2 +2O2 ………(2) なお、プラズマは、外部電界によって加速された高エネ
ルギー電子がガス分子と衝突し、励起分子、励起原子、
遊離基、イオンおよび中性粒子などが混在した電離気体
である。数eVないし数10eVのエネルギーを得たN
x が化学的に活性な種となって、複雑な反応を起こし
た結果として、N2 およびO2 になると考えられる。
【0007】エンジンの排ガスをプラズマ反応容器10
5で処理すると、例えば(NO+NO2 )が50〜20
0ppm程度の濃度、および30ないし60l/min
程度の流量の範囲では、プラズマ発生電力が数Wないし
10Wの範囲で、NOx 除去率が80ないし90%を達
成できる。
【0008】したがって、ボイラー、ガスタービンおよ
びディーゼルエンジンなど各種燃焼を伴う装置の排ガス
公害対策装置として活用されつつある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では次
のような問題点があり、実用化が困難であった。 排ガス流量をある一定量、例えば60l/min程
度以上に増加させるとグロー放電プラズマが発生しなく
なり、NOx の除去ができなくなる。 電極の大きさを排ガス流れ方向へ長くするとNOx
除去効果が著しく低下する。 円筒状の反応容器を用いるので、例えば数1,00
0〜数100,000l/minクラスの大容量化を考
えた場合、反応容器を多数並列接続することになるが、
この場合、円筒形からくる無効スペースの増大があり、
かさばる。 上記〜の理由により、例えば数1,000〜数
100,000l/minクラスの大容量排ガス処理装
置としての利用が困難である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
【0011】すなわち、グロー放電プラズマを用いて排
ガス中の窒素酸化物を無害化する排ガス処理装置におい
て、上記排ガスを通す反応容器と、同反応容器内におい
て、上記排ガスの流れ方向に直交し、かつ流れ方向に次
第に間隔が広がる複数の平面上に一定間隔で平行に配列
されるとともに、奇数番目の上記平面および偶数番目の
上記平面上の上記配列が交互にずれ千鳥状に配置された
誘電体被覆の円柱状電極と、上記奇数番目の平面上の電
極および上記偶数番目の平面上の電極間に接続される電
源手段とを設ける。
【0012】
【作用】上記手段において、奇数番目の平面上の電極と
偶数番目の平面上の電極間にほぼ均一なグロー放電が発
生する。また電極は誘電体で被覆されているため防腐食
効果を有する。
【0013】このグロー放電により排ガスは効率よく反
応して無害化される。
【0014】また、下流側に行くほど、電極間隔が広く
なるので、下流側ほどグロー放電電流が低減する。
【0015】一方、NOx 濃度は下流側ほど低下するの
で、NOx 濃度に応じたグロー放電電流が供給される。
このことによりNOx 除去率の向上と、消費電力の低減
及びプラズマ発生の安定化(下流部ではプラズマの電流
密度が増大しやすく印加電力が多すぎるとグロー放電プ
ラズマの発生が不安定になり、排ガス処理ができなくな
る)がえられる。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図3により説明す
る。
【0017】なお、従来例で説明した部分は、同一の番
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
【0018】図1にて、公害対策対象用の燃焼炉1の排
ガスは、除じん器3を経て、プラズマ反応容器5に導か
れる。プラズマ反応容器5で排ガス中のNOx がプラズ
マ反応により除去され、排出される。図中6は、プラズ
マ反応容器5にグロー放電を発生させるための電源であ
る。
【0019】プラズマ反応容器5の詳細を図2により説
明する。
【0020】両端開口の角筒状の反応容器(本体)51
が設けられる。反応容器(本体)51は、ガラスやセラ
ミックス等の絶縁体製である。
【0021】反応容器(本体)51内に、排ガスの流れ
方向、すなわち、反応容器(本体)51の軸に直交する
平面a、b、…を考える。この平面a、b、…の間隔
は、上流側Aから下流側Bに3区分し、第1区分では
P、第2区分では1.5P、第3区分では2Pにとられ
る。またこの区分の長さ配分割合を約2:3:4とす
る。そして、奇数番目の平面a、c、…上に一定間隔で
平行な電極52をn個配置する(D11,D12,…D1n
31,D32,…)。また偶数番目の平面b、d、…上に
一定間隔で平行な電極52を(n−1)個配置する(D
21,D22,…D2(n-1),D41,D42,…)。奇数番目の
平面a、c、…上および偶数番目の平面b、d、…上の
電極52は流れにクロスする方向にずらせて、図示のよ
うに千鳥状に配列する。
【0022】電極52は円柱状、すなわち円筒形で、ガ
ラス等の誘電体53で被覆されている。なお電極52は
むくの円柱状としてもよい。
【0023】奇数番目の平面a、c、…上の電極52は
電源6の一方の端子に、偶数番目の平面b、d、…上の
電極52は他方の端子に接続される。
【0024】以上において、燃焼炉1で発生したNOx
を含む排ガスは、除じん器3で排ガス中の粒子類が除去
される。この排ガスは、プラズマ反応容器5の内部に導
入される。
【0025】プラズマ発生用の電源6から各電極52に
電力が供給されると、奇数番目の平面a、c、…上の電
極52と偶数番目の平面b、d、…上の電極52間にほ
ぼ均一なプラズマが発生する。このプラズマはグロー放
電プラズマであり、NOx 、N2 、およびO2 などのガ
ス分子を励起および解離させ、化学的に活性な状態とな
る。それによって式(3)、(4)の化学反応がひき起
こされる。 2NO→N2 +O2 ………(3) 2NO2 →N2 +2O2 ………(4) 上記反応式はプラズマ反応容器5に導入されたNOx
無害なN2 およびO2になることを意味している。
【0026】本実施例の装置で得たNOx (200pp
m)の除去状況の一例を図3(a)、(b)に、従来例
の場合と比較して示す。本実施例を実線で、従来例を点
線で示す。
【0027】図3(a)は反応容器5の排ガス流れ方向
に沿う電力分布を示す。電極52の間隔が排ガス入口側
(上流端)から出口側へ行くほど次第に広がっているの
で、図に示すように出口側(下流端)に近づくほど放電
電流が低減し、プラズマ発生に寄与する電力が少なくな
る。
【0028】また、反応容器5内では、反応容器入口の
NOx 濃度が高く、出口のNOx 濃度が低くなる。従っ
てNOx 濃度に応じて、すなわちNOx 濃度の高い位置
には電力が多く、NOx 濃度の低い位置には電力が少な
く供給される。このことによりNOx 除去率の向上と、
消費電力の低減及びプラズマ発生の安定化(下流部では
プラズマの電流密度が増大しやすく印加電力が多すぎる
とグロー放電プラズマの発生が不安定になり、排ガス処
理ができなくなる)がえられる。
【0029】したがって、残NOx 濃度に適した電力が
供給されているので図(b)に示すように、NOx 低減
率は下流ほど向上し、出口では100%程度のNOx
去率が得られている。
【0030】従来の装置では、NOx 濃度の低い反応容
器出口付近でも余分な電力が供給されているので、N2
とO2 に分解されたNOx が再結合するなどして、NO
x 除去率は30%程度である。
【0031】このように本実施例の装置によれば、出口
側に行くほど電極間隔が広がっていくので、プラズマ電
流が低減し、電力配分が適正化されNOx の再結合がな
くなる。したがって反応容器を延長し、ガス流れ方向に
電極を増やせば除去率の低下がなく処理量を増大させる
ことができる。
【0032】また、反応容器5を複数並列接続すること
により例えば流量10,000l/min〜数100,
000l/minでも処理可能である。
【0033】さらに反応容器5が角筒状になっているの
で、反応容器を複数使用する場合、スペース効率良く配
置でき、従来方法の円筒状反応容器と比較して設備が小
さくできる。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の装置に
よれば反応容器の排ガス流れの後流側ほど電極間隔が広
くとられているので、残NOx 濃度に応じてグロー放電
電力が適切に配分される。従って、電力効率もよく、グ
ロー放電の安定化も図られ、NOx 除去率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成系統図である。
【図2】同実施例の反応容器部の断面図である。
【図3】同実施例の作用効果説明図である。
【図4】従来例の構成系統図である。
【図5】同従来例の反応容器部の斜視図である。
【図6】同従来例の反応容器の横断面図である。
【符号の説明】 1 燃焼炉 3 除じん器 5 プラズマ反応容器 6 電源 18 排ガス入口管 51 反応容器(本体) 52 電極 53 誘電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 信明 長崎市深堀町5丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 内田 聡 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グロー放電プラズマを用いて排ガス中の
    窒素酸化物を無害化する排ガス処理装置において、上記
    排ガスを通す反応容器と、同反応容器内において、上記
    排ガスの流れ方向に直交し、かつ流れ方向に次第に間隔
    が広がる複数の平面上に一定間隔で平行に配列されると
    ともに、奇数番目の上記平面および偶数番目の上記平面
    上の上記配列が交互にずれ千鳥状に配置された誘電体被
    覆の円柱状電極と、上記奇数番目の平面上の電極および
    上記偶数番目の平面上の電極間に接続される電源手段と
    を備えてなることを特徴とする排ガス処理装置。
JP4118987A 1992-05-12 1992-05-12 排ガス処理装置 Withdrawn JPH05309231A (ja)

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JP4118987A JPH05309231A (ja) 1992-05-12 1992-05-12 排ガス処理装置

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JPH05309231A true JPH05309231A (ja) 1993-11-22

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ID=14750204

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003053550A1 (fr) * 2001-12-21 2003-07-03 Furrex Co., Ltd. Procede de decharge de decomposition gazeuse et dispositif de decharge de decomposition gazeuse
WO2004112940A1 (ja) * 2003-06-17 2004-12-29 Nittetsu Mining Co. Ltd. 酸化触媒と低温プラズマとを利用する気体処理方法及び気体処理装置

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803