SNCR脱硝技術のボイラー脱硝における技術的応用

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工業ボイラーは、工業生産における蒸気や温水の供給源として、工業の発展や社会生活に不可欠な消費財です。工業用ボイラーの利用においては、石炭を燃料とする工業用ボイラーや発電所用ボイラーが大量の窒素酸化物を排出し、大気汚染を深刻化させるため、ボイラーの脱硝も無視できない課題となっています。ボイラーの脱硝技術において、SNCR脱硝技術は多くの中小規模ボイラーの脱硝における最適な選択肢となっています。SNCRとは選択的非触媒還元脱硝技術のことで、国内では現在、SCRに次ぐ脱硝技術です。SCR脱硝技術と比べて、SNCR脱硝技術は触媒を使用する必要がなく、反応の還元剤としてアンモニアのほかに尿素も使用できる。投資額が少なく、運用コストが低く、処理サイクルも短いという特徴がある。しかし、ボイラーが大きくなるほど脱硝率は低下するため、SNCR技術は中小規模のボイラーに適している。SNCR技術がますます成熟するにつれて、徐々に大型ボイラーにも適用されるようになった。SNCR脱硝技術は、NH3や尿素などの還元剤をボイラー内に噴射し、NOxと選択的に反応させるもので、触媒を使用しないため、高温領域に還元剤を投入する必要がある。還元剤を炉内の850～1100℃の領域に噴射し、速やかに熱分解してNH3を生成させ、それが煙ガス中のNOxと反応してN2と水を生み出す。この技術は炉自体を反応器として利用する。SNCR排ガス脱硝技術の脱硝効率は一般的に30％～80％で、ボイラーの構造寸法の影響を大きく受けます。SNCR技術を採用する際、現在の傾向としては還元剤としてアンモニアの代わりに尿素が使用されている。850～1100℃の範囲において、NH3または尿素を還元剤としたNOxの主な反応は次の通りである。還元剤がNH3の場合：4 NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O。還元剤が尿素の場合：NO + CO(NH2)2 + 1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O