无触媒脱硝装置及无触媒脱硝方法制造方法及图纸

在不使用触媒的情况下，在较低温的反应温度区域，采用脱硝装置及脱硝方法有效率地以稳定的方式进行脱硝。脱硝装置(100)包括燃烧室(1)、用于供应脱硝剂至燃烧室(1)的脱硝剂供应工具(11)、排气管(1)以及用于供应OH自由基生成物质至排气管(2)的OH自由基生成物质供应工具(21)。根据脱硝剂供应工具(11)，脱硝剂被供给给燃烧室中的废气从而进行第一脱硝反应工序，根据OH自由基生成物质供应工具(21)脱硝剂被供给给排气管(2)中的废气从而进行第二脱硝反应工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于除去氮氧化合物的无触媒脱硝装置及无触媒脱硝方法。特别地，本专利技术涉及一种通过供应脱硝剂和OH自由基生成物质给废气从而能够有效率地以稳定的方式除去氮氧化合物的无触媒脱硝装置及无触媒脱硝方法。
技术介绍
包含在从废弃物的焚烧炉、引擎、发电机等中排除的废气中的氮氧化合物(下文中以NOx指代)均是大气污染物质，因此它们的排出量被严格地规制。因此，通过在焚烧设备或内燃机内设置脱硝工具来减少包含在废气中的氮氧化合物的浓度这一技术渐渐成为了必须的技术。为了处理含有氮氧化合物的废气，使用氨和触媒的选择性触媒脱硝方法(被称作SCR方法)已经产业化。SCR方法是一种将氨吹入约为400℃温度的废气中的技术并且在触媒上将氮氧化合物还原成氮气和水的技术，其脱硝率高达80％以上，在日本主要应用于诸如火力发电的大型燃烧设备中。另外，SCR方法当前也可以应用于中小规模的燃烧炉中但氮氧化合物的浓度受到了严格地规制。然而，常规的SCR方法由于使用了昂贵的触媒，使得整个设备也非常昂贵。除此之外，由于触媒自身的寿命和磨耗问题，在使用过程中必须进行补充和更换。SCR方法最大的短处就是在触媒的初期投资和管理操作方面代价高昂。在那些不能够有效地确保应对环境对策费用的燃烧设备中，亟需产业化一种不使用触媒的无触媒脱硝方法(被称作SNCR方法)。在专利文献1中公开了一种无触媒脱硝方法的基本构成。该专利文献1所公开的无触媒脱硝方法是一种包含将氨或者在用于生成氨(例如尿素)的物质中生成的氨注入高温(800℃～1000℃)燃烧炉内的方法，根据下述反应式将一氧化氮(NO)还原成水和氮气：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(式1)图11所示的是根据现有技术的无触媒脱硝方法得到的脱硝特性的验证结果。脱硝反应发生于800℃～1000℃的温度范围内(下文中以TW指代)，该温度条件尤以在900℃左右的温度为宜。在图11中，脱硝率被用作脱硝性能的指标，是NO的还原比例，并被下式所定义：(NO0-NO1)/NO0×100[％](式2)此处的NO0是包含在燃烧废气中的一氧化氮的浓度(ppm，dry)，NO1是脱硝后的一氧化氮的浓度(ppm，dry)。当无触媒脱硝方法被用于实际的燃烧炉中时，基于上文所描述的公开内容，可以获得一种将氨吹入废气温度为900℃的温度领域中的方法。然而，因为燃烧炉的废气温度是不稳定的，常常难以保持在900℃，且由于900℃的废气通常无法满足留在燃烧炉以及与燃烧炉连通的排气通道中0.3秒的滞留时间，故存在无触媒脱硝方法的实际脱硝率低达约30％，且与SCR方法相比较，其脱硝的效率更低的问题。因此，大量的研究正在进行以使在较低温下能得到更高的脱硝效率。专利文献2公开了一种通过吹送过氧化氢的方法来将TW扩展至低温侧的技术。专利文献3公开了一种利用电子束的方法将TW扩展至低温侧的技术。专利文献4公开了一种通过电晕放电的方法将TW扩展至低温侧的技术。专利文献5公开了一种通过脉冲放电的方法将TW扩展至低温侧的技术。专利文献6和7中所公开的技术是，作为一种相对于现有技术具有成本及性能方面的优越性的方法，专利技术人们研发的一种吹送通过等离子体改质的氨的设备和方法。然而，被指出的是，通过现有的SNCR方法，脱硝率仍然低至约60％。另外，已经被指出的是，为了提高脱硝率，在增加注入的氨时，恐怕会造成未反应的氨向大气中排出的情况。因此，需要一种能够稳定地在低温度反应温度区域中效率更高地进行脱硝的技术。专利文献专利文献1：美国专利3,900,554专利文献2：日本专利3558737专利文献3：日本专利3361200专利文献4：日本未审查专利申请，公开号10-235137专利文献5：日本未审查专利申请，公开号10-118448专利文献6：日本专利3826085专利文献7：日本专利3826085
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术是鉴于上文描述的情况提出的，目的在于提供在不使用触媒的情况下能够在一个较高的比例下除去包含在废气中的氮氧化合物的无触媒脱硝装置及无触媒脱硝方法。同时，还提供能够应用于连续运转的焚烧炉和内燃机且能稳定运转的无触媒脱硝装置及无触媒脱硝方法。解决技术问题的方法根据权利要求1，本专利技术涉及一种无触媒脱硝装置，用于除去废气中的氮氧化合物。权利要求1记载的无触媒脱硝装置包括用于进行废气脱硝处理的燃烧室；设置在燃烧室和排气口之间的排气管；用于向燃烧室中供应脱硝剂的脱硝剂供应工具；以及用于向排气管供应一种OH自由基生成物质的OH自由基生成物质供应工具。本专利技术的无触媒脱硝装置，通过脱硝剂在燃烧室中进行脱硝，并供应一种OH自由基生成物质至排气管，从而能够通过排气管内的脱硝剂和OH自由基的协同效应进一步进行脱硝。权利要求2记载的无触媒脱硝装置，其特征在于，通过该无触媒脱硝装置，通过脱硝剂供应工具脱硝剂被供应给燃烧室中具有800℃以上温度的废气，并且通过OH自由基生成物质供应工具，OH自由基生成物质被供应给排气管中具有500℃以上、800℃以下温度的废气。由于进行了专门的研究，专利技术人们发现通过供应脱硝剂给800℃以上温度的废气用于脱硝以及通过供应OH自由基生成物质给具有500℃以上、800℃以下温度的废气可以取得显著的脱硝剂和OH自由基的协同效应。专利技术人们在验证了这一发现并已完成了本专利技术。权利要求3记载的无触媒脱硝装置，其特征在于，OH自由基生成物质供应工具包含氢气供应工具和氢气供应量控制工具，氢气作为一种OH自由基生成物质被供应至排气管。权利要求4记载的无触媒脱硝装置，其特征在于，脱硝剂供应工具是一种用于供应作为脱硝剂的氨或尿素的工具。而且，权利要求4记载的无触媒脱硝装置中，氢气供应工具是一种用于从作为原料的供应自脱硝剂供应工具的氨或尿素中生成氢气的工具。权利要求5记载的无触媒脱硝装置中的氢气供应工具，其特征在于，其包括用于从氨或尿素中生成氢气的以下结构。本专利技术的氢气供应工具包括等离子体反应器；高电压电极，处于位于等离子体反应器内侧的状态，与高电压电源相连接；以及接地电极，位于等离子体反应器外侧，配置在与高电压电极的相对的位置；当包含供应自脱硝剂供应工具的氨或尿素的气体被导入等离子体反应器时，通过供应自高电压电源的电力，高电压电极和接地电极之间发生放电，将被包含在气体中的氨或尿素变成等离子体并因此而生成氢气，生成的氢气被导入排气管中。本专利技术还提供了一种无触媒脱硝方法，用于除去废气中的氮氧化合物。权利要求6<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无触媒脱硝装置，用于除去废气中的氮氧化合物，其特征在于，包括：用于进行废气脱硝处理的燃烧室；设置在所述燃烧室和排气口之间的排气管；用于向所述燃烧室中供应脱硝剂的脱硝剂供应工具；以及用于向所述排气管供应一种OH自由基生成物质的OH自由基生成物质供应工具。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.11 JP JP2013-2328701.一种无触媒脱硝装置，用于除去废气中的氮氧化合物，其特征在于，包括：用于进行
废气脱硝处理的燃烧室；设置在所述燃烧室和排气口之间的排气管；用于向所述燃烧室中
供应脱硝剂的脱硝剂供应工具；以及用于向所述排气管供应一种OH自由基生成物质的OH自
由基生成物质供应工具。
2.如权利要求1所述的无触媒脱硝装置，其特征在于，其中通过所述脱硝剂供应工具，
所述脱硝剂被供应给所述燃烧室中具有800℃以上温度的废气，并且通过所述OH自由基生
成物质供应工具，所述OH自由基生成物质被供应给所述排气管中具有500℃以上、800℃以
下温度的废气。
3.如权利要求1或2所述的无触媒脱硝装置，其特征在于，其中所述OH自由基生成物质
供应工具包含氢气供应工具和氢气供应量控制工具，氢气作为一种OH自由基生成物质被供
应至所述排气管。
4.如权利要求3所述的无触媒脱硝装置，其特征在于，其中所述脱硝剂供应工具是一种
用于供应作为脱硝剂的氨或尿素的工具，所述氢气供应工具是一种用于从作为原料的供应
自所述脱硝剂供应工具的氨或尿素中生成氢气的工具。
5.如权利要求4所述的无触媒脱硝装置，其特征在于，其中所述氢气供应工具包括等离
子体反应器；高电压电极，处于位于所述等离子体反应器内侧的状态，与高电压电源相连
接；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：神原信志，三浦友规，池田达也，新井翔，增井芽，
申请(专利权)人：国立大学法人岐阜大学，泽藤电机株式会社，阿克特里股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP