(57)【要約】【解決手段】  ノントランスファ式プラズマ灰溶融炉から排出されるＮＯｘ含有排ガスを無触媒脱硝処理に付すに当たり、無触媒脱硝ゾーン(1) の後流側に可燃性ガスを供給して燃焼させ、脱硝後の排ガスを昇温させて未反応のアンモニアを分解除去することを特徴とする、ノントランスファ式灰溶融炉排ガスの無触媒脱硝におけるリークアンモニア低減方法である。【効果】  無触媒選択脱硝で大気排出可能な濃度までＮＯｘを高効率に低減することができると共に、リークアンモニアを白煙が出ない濃度まで低減し、これにより処理ガスの湿式洗煙が不要になり、より排ガス処理が簡素化される。また、後流に設置する排ガス処理システムヘの浄化負荷を低減することもできる。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノントランスファ式プラズマ灰溶融炉から排出されるＮＯｘ含有排ガスを無触媒脱硝処理に付すに当たり、無触媒脱硝ゾーンの後流側に可燃性ガスを供給して燃焼させ、脱硝後の排ガスを昇温させ未反応のアンモニアを分解除去することを特徴とする、ノントランスファ式灰溶融炉排ガスの無触媒脱硝におけるリークアンモニア低減方法。
【請求項２】
無触媒脱硝ゾーンにおける排ガス滞留時間が１〜２秒であり、反応温度が８００〜８７０℃であり、アンモニア分解ゾーンにおける排ガスの滞留時間が１〜２秒であり、反応温度が９００〜１０００℃である請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を作動ガスに用いるノントランスファ式プラズマトーチを加熱源に用いた灰溶融炉から排出されるガス中の高濃度窒素酸化物（ＮＯｘ）を、還元剤としてアンモニアを用いて無触媒で選択的に還元し、無触媒脱硝ゾーンの後流側において未反応のアンモニアを分解除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノントランスファ式灰溶融炉を備えたユーロプラズマ式灰溶融システムを図５に示す。ノントランスファ方式のプラズマトーチの作動ガスには一般に空気が用いられる。プラズマトーチ内では、作動ガスである空気が３０００℃を超える高温まで昇温されるため、空気中の窒素が酸素により酸化され、３００００ｐｐｍを越える高濃度のＮＯｘが生成される。この高濃度ＮＯｘを分解するには高度な排ガス処理技術が要求すれる。そのため、湿式の排ガス処理や、高濃度硝酸系窒素を処理できる排水処理装置や、多量の脱硝触媒を用いなくてはならなかった（特許文献１、２および３参照）。
【特許文献１】特開平８−２１５５３６号公報（ごみ焼却炉の無触媒脱硝）
【特許文献２】特開昭５２−３９８３４号公報（流動床炉の流動床上のフリーボード部に還元剤としてアンモニアガスを注入（排ガス中に０．１％以下）
【特許文献３】特開平７−３９７２０号公報（アンモニアの酸化反応によるＮＯｘ、ＣＯ生成抑制）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような問題を解決するために、排ガス処理装置へ排ガスを導入される前に無触媒選択脱硝法でＮＯｘ濃度を高効率に低減させようとすると、アンモニア吹込み量が多くなり、アンモニアのリーク量が増す。このリークアンモニアは乾式の排ガス処理では低減し切れないので、湿式の排ガス処理などが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑み、ノントランスファ式プラズマ灰溶融炉から排出されるＮＯｘ含有排ガスを無触媒脱硝処理に付すに当たり、無触媒脱硝ゾーンの後流側に可燃性ガスを供給して燃焼させ、脱硝後の排ガスを昇温させて未反応のアンモニアを分解除去することを特徴とする、ノントランスファ式灰溶融炉排ガスの無触媒脱硝におけるリークアンモニア低減方法を提供する。
【０００５】
無触媒脱硝とは、ＮＨ３や、尿素などのＮＨ３供与体を用いて排ガス中のＮＯｘを選択的に還元除去する方法である。
【０００６】
本発明において、可燃性ガスとしてはプロパンや天然ガス等が用いられる。
【０００７】
無触媒脱硝ゾーンにおける排ガス滞留時間は１〜２秒であることが好ましい。この範囲未満では脱硝効率が悪く、この範囲を越えるとリークアンモニアが急増する。
【０００８】
無触媒脱硝ゾーンにおける反応温度は８００〜８７０℃であることが好ましい。この範囲未満では脱硝効率が悪く、この範囲を越えるとリークアンモニア濃度は非検出まで下がるが、アンモニア分解によってＮＯｘが生成するため脱硝性能が低下する嫌いがある。
【０００９】
アンモニア分解ゾーンにおける排ガスの滞留時間は１〜２秒であることが好ましい。この範囲未満ではアンモニア分解効率が悪く、この範囲を越えてもアンモニア分解効率に差違はない。
【００１０】
アンモニア分解ゾーンにおける反応温度は９００〜１０００℃であることが好ましい。この範囲未満ではアンモニア分解効率が悪く、この範囲を越えた場合もリークアンモニア濃度は非検出まで下がるが、アンモニア分解によってＮＯｘが生成するため脱硝性能が低下する嫌いがある。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、無触媒選択脱硝で大気排出可能な濃度までＮＯｘを高効率に低減することができると共に、リークアンモニアを白煙が出ない濃度まで低減し、これにより処理ガスの湿式洗煙が不要になり、より排ガス処理が簡素化される。
【００１２】
また、後流に設置する排ガス処理システムヘの浄化負荷を低減することもできる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、無触媒脱硝ゾーンとその後流のアンモニア分解ゾーンでは、排ガスは８００〜１０００℃で２〜４秒滞留するので、ダイオキシンの低減効果も奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例およびこれとの比較を示すための比較例をいくつか挙げる。
【００１５】
比較例１
空気を作動ガスに用いるノントランスファ式ブラズマトーチからは、３０，０００ｐｐｍを超えるＮＯｘを含む高温の排ガスが排出される。図６に示す無触媒脱硝ゾーン(1) とアンモニア分解ゾーン(2) を備えた試験装置(3) において、この排ガスを無触媒脱硝ゾーン(1) へ流入する前に空気で希釈してその温度を７５０〜９００℃の範囲内で調整した。この排ガスに、空気で約１０倍に希釈したアンモニアを注入し、無触媒脱硝を行った。この試験結果を図１〜図４に示す。図１は滞留時間２秒でのＮＨ３／ＮＯｘモル比と脱硝率、リークアンモニアの関係を示したものである。同図から分かるように、好条件では９９％を超える脱硝効果を得た。図２〜図４は同じ試験における結果を、各温度毎に滞留時間と脱硝率、リークアンモニアの関係で示したものである。
【００１６】
これらの試験結果より、下記のことが判明した。
【００１７】
○無触媒脱硝を高効率に進めるためには、供給アンモニアをその可燃濃度範囲を下回る濃度に希釈する必要があった。
【００１８】
○上記の反応条件では、８５０℃での脱硝効率が最も良く、モル比（ＮＨ３／ＮＯｘ）２で９９％程度のＮＯｘを分解できた。
【００１９】
しかし、このときのリークアンモニア濃度は２００ｐｐｍを超えており、このままでは湿式洗煙等でリークアンモニアを低減しないと煙突出口で白煙を排出することになる。
【００２０】
○無触媒脱硝ゾーンにおける反応温度を８００℃、８５０℃および９００℃として、無触媒脱硝ゾーンにおける排ガスの滞留時間に対する脱硝率およびリークアンモニア濃度を求めた。この結果を図２、図３および図４に示す。これらの図から、脱硝反応は滞留時間１秒程度でほぼ完結していることが分かる。
【００２１】
○反応温度９００℃になるとアンモニアの酸化分解反応が早くなり、脱硝効率は低下するが、リークアンモニア濃度は数ｐｐｍ程度まで低下した。
【００２２】
実施例１
図６に示す無触媒脱硝ゾーン(1) とアンモニア分解ゾーン(2) を備えた試験装置(3) において、脱硝反応温度８５０℃で、排ガスの滞留時間を約２秒とした点を除いて比較例１と同様に操作して無触媒脱硝を行った。次いで無触媒脱硝での接触時間が約１．２秒になった時に後流側で脱硝反応器内方向にノズル(6) を経てアンモニア分解ゾーン(2) へプロパンガスを注入し、燃焼させた。プロパンの燃焼によりアンモニア分解ゾーン(2) における反応温度が９００℃になるように、プロパン注入量を調節した。なお、図６において、(4) は試験装置入口サンプリング口、(5) は試験装置出口サンプリング口である。
【００２３】
また、プロパンの注入前後および撹拌用空気の注入前後にリークアンモニア濃度の増減をチェックした。
【００２４】
比較例１と同様の操作で脱硝率およびリークアンモニア濃度を求める試験を行った。実験結果を表１に示す。
【００２５】
比較例２
実施例１と同様の方法で無触媒脱硝を行った。無触媒脱硝での接触時間が約１．２秒になった時に後流側で脱硝反応器内方向にノズルを経て空気を噴射注入した。撹拌効果によるリークアンモニアの低減効果を計測した。
【００２６】
比較例１と同様の操作で脱硝率およびリークアンモニア濃度を求める試験を行った。実験結果を表１に示す。
【００２７】
実施例２〜４、比較例２〜４
無触媒脱硝ゾーンにおける反応温度を７５０〜９００℃の範囲で変動させ、アンモニア分解ゾーンにおける反応温度が９００〜１１００℃になるようにプロパン供給量を調節した以外は、実施例１と同様に操作を行った。
【００２８】
比較例１と同様の操作で脱硝率およびリークアンモニア濃度を求める試験を行った。実験結果を表１に示す。
【表１】
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【００２９】
表中、ゾーン(1) は無触媒脱硝ゾーン、ゾーン(2) はアンモニア分解ゾーン、ＳＮＣＲは無触媒脱硝ゾーン(1) とアンモニア分解ゾーン(2) を備えた試験装置、ＤＸＮはダイオキシン、後燃焼はアンモニア分解ゾーンにおける可燃性ガスの燃焼をそれぞれ意味する。
【００３０】
表１から明らかなように、実施例ではいずれも、高い脱硝率が得られると共に、リークアンモニア濃度を格段に低減することができ、加えてダイオキシンも低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】モル比（ＮＨ３／ＮＯｘ）と脱硝率およびリークアンモニア濃度との関係を示すグラフである。
【図２】脱硝反応温度８００℃における滞留時間と脱硝率およびリークアンモニア濃度との関係を示すグラフである。
【図３】脱硝反応温度８５０℃における滞留時間と脱硝率およびリークアンモニア濃度との関係を示すグラフである。
【図４】脱硝反応温度９００℃における滞留時間と脱硝率およびリークアンモニア濃度との関係を示すグラフである。
【図５】ノントランスファ式灰溶融炉を備えたユーロプラズマ式灰溶融システムを示すフローである。
【図６】無触媒脱硝ゾーンとリークアンモニア分解ゾーンを備えた試験装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
(1) 無触媒脱硝ゾーン
(2) アンモニア分解ゾーン
(3) 試験装置
(4) 試験装置入口サンプリング口
(5) 試験装置出口サンプリング口
(6) ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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