火力発電所におけるプラズマ・ケミカルプロセスによる新脱硫・脱硝同時処理技術の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480153
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 山本 俊昭 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50305653)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富松 一隆 三菱重工株式会社, 機械事業本部, 次長 ; 黒木 智之 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00326274) ; 大久保 雅章 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40223763)
• Keywords: 火力発電所 / 非平衡プラズマ / 脱硝 / NOx / 脱硫 / パックドベッドリアクタ / ケミカルプロセス / パルスコロナ

Research Abstract

本研究は,火力発電所の脱硫・脱硝の同時処理プロセスにおけるさらなるエネルギー消費の低減に関する革新的新技術の開発を目的とし,実ガスならびに実機条件に近い運転条件でのプラズマを利用した脱硫・脱硝に関する確証実験で行ない,処理効率の測定,副生成物の完全同定,経済性,システムとしての評価を行い実用化の指針を得ることを目標とした.
本方法の特徴は,電力消費を押さえるために非平衡プラズマをNOからNO_2への酸化だけに利用することにある.NOの減少率とNO_2の増加率との差が反応生成物に比例することから,最適運転条件としては,NOが最小となり,NO_2が最大となる値を基準とし,かつ,電力が最小となる条件を求めることにある.製作した排ガス処理システムにおいて,この条件を各種運転条件下で決定することができた.ここで重要となるのが,プラズマプロセスの最適化である.プラズマ発生装置としては,強誘電体のチタン酸バリウム(BaTiO_3)ペレットを充填し,交流高電圧を用いたバリアタイプパックドベッドリアクタとローティティングスパークギャップ方式を用いたパルス高電圧で高い処理効率を得ることができた.SO_2及びプラズマプロセスで生成されたNO_2はNaOHと還元剤(Na_2SO_3,Na_2S)による湿式ケミカルプロセスにおいて,NO_2とSO_2の除去に必要なNaOH及び還元剤の当量比を変え,除去効率を最適化することにより,ほぼ100%の処理効率を得ることができた.
気相反応生成物は本研究で購入したFT-IRガス分析装置などで計測し,反応プロセスの解明と定量化を行なうことができた.また,液相反応生成物は本研究で購入したイオンクロマトグラフにより同定した.また,NaOHを使いプラズマ脱硫プロセスから生成されるNa_2SO_3によりNO_2を還元するプロセスに関する最適化実験を行った.

Research Products

• [Publications] T.Yamamoto: "Nonthermal plasma desorption for NOx Control"Transactions of the Institute of Fluid-flow Machinery. 107. 111-120 (2000)
• [Publications] T.Yamamoto: "Simultaneous Removal of NOx and SOx in Flue Gas Using Plasma-Chemical Hybrid Process"Proceedings of the 2000 IEEE Industry Applications Conference. (CD-ROM). (2000)
• [Publications] M.Okubo: "Odor Control using the AC Barrier Type Plasma Reactors"Proceedings of the 2000 IEEE Industry Applications Conference. (CD-ROM). (2000)
• [Publications] T.Yamamoto: "Hydrophobic and Hydrophilic Properties of Glass Surface Using Nonthermal Plasma"Proc.4th ESA/IEJ Joint Symposium in Electrostatics. 314-323 (2000)
• [Publications] M.Okubo: "NOx Removal Characteristics in Diesel Engine Exhaust Using Plasma-Chemical Hybrid Process"Proc.4th ESA/IEJ Joint Symposium in Electrostatics. 341-354 (2000)
• [Publications] T.Kuroki: "Control of Cigarette Smoke Using Non-Equilibrium Plasma"Proc.4th ESA/IEJ Joint Symposium in Electrostatics. 164-173 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマ・ケミカルプロセスによるNOx完全除去"静電気学会誌. 24.4. 208-212 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマと化学反応プロセスを併用したNOxの完全除去技術(従来型およびバリア型プラズマリアクターの性能比較)"日本機械学会論文集B編. 66・646. 1501-1506 (2000)
• [Publications] 黒木智之: "脱臭・集じんの同時処理が可能な空気清浄機の開発"エアロゾル研究. 15・2. 116-123 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマを用いたNOの脱着・再生に関する研究"静電気学会誌. 24・3. 161-162 (2000)
• [Publications] T.Yamamoto: "Towards Ideal NOx Control Technology Using Plasma-Chemical Hybrid Process"Proceedings of the 1999 IEEE Industry Applications Conference. 1495-1504 (1999)
• [Publications] M.Okubo: "Electric Air Cleaner Composed of Non-Thermal Plasma Reactor and Electrostatic Precipitator"Proceedings of the 1999 IEEE Industry Applications Conference. 1483-1488 (1999)
• [Publications] 山本俊昭: "プラズマが解決する環境問題とは?"日本機械学会誌. 102・973. 28-29 (1999)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマによる微粒子生成"エアロゾル研究. 15・2. 102-109 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "触媒・ケミカル複合パックドベッドリアクターによるNOx・揮発性有機物の処理技術"応用物理. 69・3. 284-289 (2000)