2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of NOx reduction mechanism in vertical stoker type incinerator and its application for NOx removal from solid waste incineration flue gas
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18K11689
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
黄 仁姫 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70447077)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ごみ焼却排ガス処理 / 竪型ストーカ式炉 / 窒素酸化物 / シアン化水素 / アンモニア / 自己脱硝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は竪型ストーカ式炉焼却炉における窒素酸化物の生成・低減メカニズムを明らかにするためにごみ層での窒素酸化物（NOx）、中間生成物（HCN、NH3）の挙動に焦点を当てて実験を行った。ごみ固形燃料を模擬ごみとして入手し5mm以下に破砕したものを燃焼実験等に用いた。600～900℃、酸素比（λ＝供給酸素量／理論酸素量）=0～1.5になるようにO2およびArガス流量を調整した炉内で、試料を所定時間加熱した。発生ガス中のHCNとNH3はガス吸収液に吸収し陰イオンクロより分析し、窒素酸化物はガスパックで捕集し排ガス分析計のTESTO350を用いて分析した。その結果、竪型ストーカ式炉内のごみ層を模擬した熱分解条件（λ=0）でHCN:NH3:NOxはおおよそ100:10:1の比率で発生することがわかった。温度上昇につれてHCNとNH3発生量は両方とも増加したが、NOx発生量は温度による変化は少なかった。燃焼条件（λ=1.5）と比べてみるとNOx発生量は約1/4～1/3まで抑えられ、ごみ層内でのNOx低減効果が確認できた。一方、実験を行った温度域でのHCN発生量は相対的に多くNH3発生量は少ない傾向がみられ、中間生成物の発生量は燃焼条件と比べ大きな差が見られなかった。これらの中間生成物は再びNOx生成の原因物質となるため、燃焼室での安定的な燃焼制御がNOx濃度低減のキーとなる。ごみ層から発生した中間生成物を含む熱分解ガスの燃焼シミュレーションを行った結果、温度上昇および過剰な燃焼空気は、中間生成物のNOxへの酸化促進を、排ガス中の水分はHCNのNOxへ酸化を一部抑制する効果があることがわかった。HCNを主な中間生成物とする特徴上、燃焼室での水噴射等はNOx低減効果をもたらすと予想されるが、水蒸気による排ガス量の増加を考慮し適切な運転条件を設定する必要があると考えられる。
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