JP2566746B2 - 煙道ガス流を浄化する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項第１項の上位概念による煙道ガス流
の浄化方法に関する。

煙道ガス又はその他の窒素酸化物を含有する廃ガスを
浄化する際に、ほとんどもっぱらアンモニア又はアンモ
ニア担体、例えば尿素が窒素酸化物減少のために使用さ
れる。該方法を工業的、経済的に実現するために要求さ
れるアンモニアの窒素酸化物との迅速な反応は、約200
〜400℃の間の低温で触媒を使用することにより達成さ
れる（SCR法）。高い廃ガス温度1000℃程度では、該反
応は気相で触媒を用いずに行われる（SNCR法）。

しかしながら、特にSNCR法では、程度の差こそあれ煙
道ガス流中に高い割合の未反応アンモニアが残留する。

廃ガス中のアンモニア残量は、例えば下水スラッジの
不完全燃焼によっても生じる。

その際、アンモニア源とは無関係に、これらの痕跡物
質により後続する煙道ガス浄化装置の付加の問題を生じ
る。該痕跡物質がフライアッシュ又は廃水とともに外界
に達しないように考慮しなければならない。ドイツ国特
許出願公開第3525770号明細書から、煙道ガスをアンモ
ニアを添加して触媒的に脱窒素し、次いで洗浄工程で冷
却した後に浄化する方法が公知である。洗浄工程から排
水を取出し、該排水はアンモニアの他になお貴金属塩並
びに高い濃度の硫酸カルシウム及び塩化カルシウムを含
有する。

他の不純物の沈殿後、アンモニア含有水を11〜12のpH
値にして、熱風が吹き込まれる噴霧塔装置内にノズルを
通して噴射する。このことにより環境を損なわない残留
濃度までアンモニアを排水から除去する。ガス抜きした
排水を排水溝に導入する。追い出されたアンモニアを水
蒸気で飽和された追出空気と混合して、再使用するため
に煙道ガス流に戻す。

ヨーロッパ特許出願公開第0264041号明細書によれ
ば、触媒的又は非触媒的に脱窒素した後の煙道ガス流を
湿式洗浄する。アンモニア又はアンモニウムを富化した
洗浄水のpH値を10より高くする。次いで、アンモニアを
洗浄水に導入した空気で追い出す。該方法では、最初に
記載した方法と同様に排水が生じる。排水のアンモニア
含量が許容極限値を超えないことを保証するためには、
両者の場合でもアンモニアを追い出すのに高い技術的費
用が必要である。

これまでに記載した文献には、脱窒素の後に煙道ガス
中に残留する大量のアンモニアが、一部は煙道ガス流と
一緒に導かれるフライアッシュ粒子の表面に吸着され、
一部は煙道ガス中に含有される酸性ガス、例えば二酸化
硫黄、三酸化硫黄及び塩化水素の痕跡と一緒に約130〜2
30℃の温度範囲で、アンモニウム塩が形成され、フライ
アッシュとともに分離されることは記載されていない。
フライアッシュの、この種のアンモニア残留分の含有率
は、フライアッシュを例えば建材工業における骨材とし
て利用することも、廃棄処理することもできないほど高
いことがある。

ドイツ国特許出願公開第3526756号明細書は、窒素酸
化物含量を選択的に減少させる目的で、アンモニアを混
合しておいた煙道ガスのフライアッシュからアンモニア
残留分を分離することに関する。該フライアッシュは、
流動層内又は乱れた渦流内で熱風で処理する。固体を分
離した後、アンモニアで富化された空気を煙道ガス流に
戻す。しかしながら該明細書には、フライアッシュを分
離した後、気体状の混合物として煙道ガス流中に残留す
るアンモニアについては記載されていない。

本発明は、ヨーロッパ特許出願公開第0309742号明細
書に記載された方法、しかも、第２図又は第３図による
処理変法から出発する。これらの処理変法では、ボイラ
ー内の煙道ガス流に、窒素酸化物の選択的非接触還元の
目的でアンモニアを混合する。スリップとして一緒に供
給したガス状のアンモニアをフライアッシュを乾燥分離
した後、酸性洗浄液で除去するので、煙突から周囲に到
達する煙道ガス流は実際にアンモニアを有しない。煙道
ガス洗浄器の循環路から分岐したアンモニウム含有洗浄
液は、塩基物質を添加することによりpH値を10以上、有
利には10.5以上にする。該pH値及び60℃以上の温度で、
アンモニウムを液体からガス状のアンモニアに転化差
せ、脱窒素工程に再循環させる。このように処理した洗
浄水を、乾燥分離装置の上流で完全に煙道ガス流に噴射
し、かつその中で蒸発させる。従って、排水は該方法で
は外部に排出されない。このことは、洗浄水からのアン
モニアの追出を僅かな費用で行うことができるという大
きな利点を有する。というのも、再循環した洗浄水中
に、場合によっては存在し得るアンモニマの残留分は、
引続き湿式洗浄で再度分離されるので有害ではないから
である。

フライアッシュ中に含有されるアンモニウム化合物を
追い出すために、乾燥分離の際に生成するフライアッシ
ュを熱ガスで直接加熱するか又は間接的な加熱処理す
る。もう１つの処理変法（第４図）では、アンモニウム
化合物を酸性の水性液を用いてフライアッシュから抽出
する。このようにして回収したアンモニアを同様に脱窒
素するために再循環させる。

本発明の解決する課題は、請求項第１項記載の上位概
念により排水なしで処理する方法を提供することであっ
た。その際、分離したフライアッシュのアンモニウム含
量は、フライアッシュを後処理せずに使用可能であるか
又は廃棄処理することができるほど僅少量であるべきで
あった。

上記課題は、本発明の請求項第１項記載の特徴部分に
記載の方法により解決される。

本発明の作用方式は、従来技術を基準として以下のよ
うに解される。本発明の出発点となる方法では、噴霧乾
燥器中に形成された小滴のpH値を、酸性汚染ガスの吸収
により、アンモニアが気相から除去される範囲にまで低
下させる。該アンモニアは小滴の内部で酸と反応してア
ンモニウム化合物を形成し、該化合物を、乾燥分離器内
で固体の塩としてフライアッシュとともに分離し、その
アンモニウム含量を高める。これとは異なり、本発明に
よる方法では、液体が噴霧乾燥器内に到達する際のpH値
は高い。吸収された酸により、該pH値は小滴がガスから
アンモニアを吸収するほどは低下しない。従って、アン
モニウム塩の新たな形成は抑制される。

図面を、本発明による方法を実施するための図式化し
た装置に基づいて本発明を説明するために用いる。

ごみ焼却炉のロール火格子燃焼器１から流出した煙道
ガス流に、例えば矢印３で示される第１のボイラードラ
フト２内で、約1000℃の温度域で選択的非接触的脱窒素
の目的でアンモニアをノズルを通して噴射する。第２の
ボイラードラフト４内で煙道ガス流を更に冷却し、引続
き噴霧乾燥器５に供給する。そこから、約230℃の温度
で状態調整された煙道ガス流は乾燥分離器６に到達す
る。フライアッシュを除去した煙道ガス流を熱交換器７
を通過させて洗浄器８に供給する。ここで酸性の水性洗
浄液を用いて汚染ガス、例えば塩化水素、フッ化水素及
びアンモニア並びに場合により重金属化合物を除去す
る。該洗浄器は、なお別の工程、例えば本発明とは作用
関係がないので図面には示されていないが、二酸化硫黄
の除去工程を包含していてよい。浄化されたガスは、洗
浄器８に流入するガスにより加熱される熱交換器７を介
して煙突９に達する。

洗浄器８の排水溜めから、導管10を介して洗浄液を取
出す。必要な場合には、本発明に包含されず、従って図
面には示されていない１回又は数回の工程で、分離した
汚染物質の析出した反応生成物を除去する。このように
して得られたアンモニアを含有する水は、例えば矢印11
で示されているようにアルカリ、例えば石灰乳又は苛性
ソーダ溶液を添加することにより約10.5〜11.5のpH値に
し、次いでストリッピング装置12に供給する。そこで溶
解したアンモニアを少なくとも部分的に気相に転化し、
次いで吸引濾過する。

ストリッピング装置12から流出する、なお僅少量のア
ンモニアを含有していてよい洗浄液を、苛性ソーダ溶液
を矢印13に従って添加することにより、12より高い、有
利には12.5〜13のpH値にし、導管14を介して噴霧乾燥器
５に供給し、そこで煙道ガス流にノズルを通して噴射す
る、このようにして該液体を完全に蒸発させる。苛性ソ
ーダ溶液の代わりに別の塩基を使用してもよい。該添加
を、既にストリッピング装置12の前方で行ってもよい。
液体のpH値が高いことにより、既に噴霧乾燥器５中で、
煙道ガスの塩化水素含量は約20％減少する。生じる乾燥
粉塵を、コンベアー機構15を介して乾燥分離器から取出
したフライアッシュと一緒にする。乾燥生成物のアンモ
ニア及びアンモニウム塩の含量は、更に処理しないで、
例えば建材の骨材として使用可能であるか又は廃棄処理
できるほど僅かである。

次に、該作用方式を以下の実施例に基づいて説明す
る。

例1: 図面による装置内で噴霧乾燥器の運転を停止した、す
なわち液体を供給しなかった。乾燥分離器を230℃の温
度で操作した。煙道ガスのアンモニア含量は、約20mg/m
³であった。フライアッシュのアンモニウム含量は50mg/
kg未満であった。解説：噴霧乾燥器中でアンモニウム塩
が形成されなかったので、フライアッシュのアンモニウ
ム含量は極僅少量であった。

例2: 噴霧乾燥器内で純粋な水（pH値約７）を煙道ガスにノ
ズルを通して噴射したので、蒸発冷却により乾燥分離器
において再度230℃の温度に達した。フライアッシュの
アンモニウム含量は、この場合50mg/kgよりはるかに高
かった。解説：この場合、小滴のpH値は吸収された酸に
より急激に低下したので、アンモニアが気相から吸収さ
れ、該アンモニアは吸収された酸と反応してアンモニウ
ム塩を形成した。

例3: 該装置を本発明の出発点となる従来技術により操作し
た。すなわち洗浄液のpH値を、ストリッピング装置12の
前方で約11.5に調整し、ストリッピング装置の後方では
付加的なアルカリを供給しなかった。フライアッシュの
アンモニウイム含量は、約1000mg/kgであった。解説：
正に高いpH値にもかかわらず、定性的に例２と同じ効果
が確認された。

例4: 該装置を本発明により操作した。噴霧乾燥器５に戻さ
れる洗浄液のpH値を、矢印13に従い苛性ソーダ溶液を添
加することにより12.5に高めた。フライアッシュ中のア
ンモニウム含量は、計量供給の操作開始後、50〜70mg/k
g、すなわち例１に基づき噴霧乾燥器に液体を供給せず
に達成された値に低下した。煙道ガスの塩化水素含量は
噴霧乾燥器の後方で約20％減少したことが観察された。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−11627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−45722（ＪＰ，Ａ) 米国特許4911900（ＵＳ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】煙道ガス流を、第１の位置で水性の液体を
   噴射することにより状態調整し、下流に設置された第２
   の位置でフライアッシュを乾燥分離することにより、及
   び更に下流に設置された第３の位置で酸性の水性媒体で
   洗浄することにより、アンモニア及びその他の不純物、
   例えば塩化水素及びフッ化水素を除去し、かつ洗浄の際
   に生成する洗浄液を取出し、アンモニアを少なくとも部
   分的に除去し、引続き第１の位置で煙道ガス流に噴射
   し、そこで蒸発させることにより、アンモニア、酸性汚
   染ガス及びフライアッシュで汚染された煙道ガス流を浄
   化する方法において、取出した洗浄液を煙道ガス流に噴
   射する前に、該洗浄液がアンモニアを気相から吸収しな
   いpH値にすることを特徴とする、煙道ガス流を浄化する
   方法。
2. 【請求項２】洗浄剤を12〜13のpH値にする、請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】洗浄液のpH値を苛性ソーダ溶液を添加する
   ことにより調整する、請求項１又は２記載の方法。