排気ガスの処理方法、処理装置およびそれを備えたボイラシステム
【課題】排気ガス中に含まれる窒素酸化物を自動的に、連続的に、長時間安定して効率よく浄化する処理方法、処理装置およびそれを備えたボイラシステムを提供すること。
【解決手段】供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化することにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整することを特徴とする排気ガスの処理方法。
【解決手段】供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化することにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整することを特徴とする排気ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの処理方法およびその方法で用いられる処理装置およびそれを備えたボイラシステムに関し、排気ガス中に含まれる窒素酸化物を効率よく浄化できる処理方法、処理装置およびそれを備えたボイラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所、ディーゼルエンジンおよびボイラなどに代表されるエネルギーの供給および消費に伴って、一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ2）などの窒素酸化物が排出される。
環境中に排出された窒素酸化物は、光化学スモッグ等の原因となり、大都市での環境問題の重要課題としてその対策が検討されており、近年特に問題となっている地球温暖化の原因としても注目されている。
【０００３】
窒素酸化物を低減させる方法として、燃焼方式、触媒方式、選択触媒還元方式（ＳＣＲ）、アンモニア噴射方式などが知られている。また、近年においては、前記触媒方式や非熱プラズマ、電子ビームなどの技術を組み合わせて窒素酸化物を低減させる方法や、その他プラズマ、電子ビーム方式とアンモニア、過酸化水素および塩化カルシウムなどの化学物質や触媒などを用いた方法との組み合せにより、窒素酸化物を低減する方法が知られている。
【０００４】
そのような方法の中で注目を集めているのが、プラズマ・ケミカルハイブリッド法である。この方法は、窒素酸化物を含む排気ガスを浄化する方法であって、空気を放電プラズマ反応器に供給してラジカルガスを生成させ、このラジカルガスを酸化反応領域に供給し、前記排気ガスを前記ラジカルガス生成ラインとは別のラインから前記酸化反応領域に供給する。これにより、前記排気ガス中の窒素酸化物を前記ラジカルガスによりＮＯ2を含む酸化ガスに酸化し、次いで前記酸化ガスをＮａ2ＳＯ3、Ｎａ2ＳおよびＮａ2Ｓ2Ｏ3などの化合物を含む還元剤水溶液と還元反応領域で接触させることにより、ＮＯ2を窒素ガスに還元して浄化する（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
プラズマ・ケミカルハイブリッド法を実用化するにあたっては、連続処理条件下でも窒素酸化物の除去性能を維持するために、ケミカルスクラバーに薬液を継続して補充する必要がある。例えば、ｐＨを１１に維持し、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−５０〜−２５０ｍＶに制御し、還元反応領域内へ導入直前の循環処理液に追加の還元剤水溶液およびアルカリ水溶液を補充する方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００６】
ＯＲＰは、水溶液が酸化雰囲気であるか還元雰囲気であるかを示す指標であり、この値が低いほど（０ｍＶ以下）強い還元雰囲気であり、値が大きくなるにつれて還元雰囲気から酸化雰囲気に移行し、１００ｍＶ以上ではほとんど還元反応が起こらなくなる。
また、ｐＨ６以下の酸性雰囲気では還元剤としてのＮａ2ＳＯ3が酸と反応して浪費され、しかも有害なＳＯ2を生成するため、水溶液のｐＨ６より高く維持する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０５／０６５８０５号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−０６８６８４号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７０４９号公報
【特許文献４】特開２０００−０５１６５３号公報
【非特許文献１】Luke Chen, Jin-Wei Lin, and Chen-Lu Yang, "Absorption of NO2 in a Packed Tower with Na2SO3 Aqueous Solution," Environmental Progress, vol.21, No.4, pp.225-230 (2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１の方法は、優れてはいるが、実験室内で行われた方法であり、この実験では二酸化炭素（ＣＯ2）をほとんど含まない排気ガスが用いられている。すなわち、この方法では、燃焼ガス中に数％の濃度で必ず含まれるＣＯ2の存在が考慮されていない。
【０００９】
本発明者らは、ボイラ燃焼器を用い、還元反応領域へ導入直前の循環処理液に追加の還元剤水溶液およびアルカリ水溶液を補充する非特許文献１の方法について試験を行ったが、この試験では排気ガス中に数％のＣＯ2が含まれていたため、水溶液のｐＨは直ちに低下してしまい、非特許文献１に記載のようなｐＨ＝１１の条件を維持することが困難であった。その上、ＯＲＰも増加していくため、非特許文献１に記載のように−５０ｍＶ以下で運転することが困難であった。
【００１０】
これは、追加的に補充された還元剤水溶液とアルカリ水溶液がＣＯ2を含んだ排気ガスと接触して、還元剤水溶液の酸化反応およびアルカリ水溶液とＣＯ2との反応が生じ、これらの水溶液が短時間で劣化してしまうため、追加的に補充された水溶液が、循環している混合水溶液の活性回復に寄与しなかったためと思われる。
このため、窒素酸化物の除去性能を維持した状態で、排気ガスを連続的に長時間処理することは困難であった。
【００１１】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、排気ガス中に含まれる窒素酸化物を自動的に、連続的に、長時間安定して効率よく浄化すると共に、排気ガスの処理時に副生する例えばＮ2Ｏ、ＨＮＯ2、ＨＮＯ3、ＮＯ3-、ＣＯなどの生成を抑制できる処理方法、処理装置およびそれを備えたボイラシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かくして、本発明によれば、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化することにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、
前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、
前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整する排気ガスの処理方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の別の観点によれば、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備えた排気ガスの処理装置が提供される。
【００１４】
また、本発明のさらに別の観点によれば、炉筒煙管型ボイラと、この炉筒煙管型ボイラからの排気ガスを処理する前記処理装置とを備えたボイラシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気ガス中への酸化剤の供給量およびＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整する。すなわち、燃焼器へ供給される燃料の量によって変動するＮＯｘ発生量に応じて、適切な供給量で酸化剤および還元剤を供給する。
したがって、燃焼器の運転中に燃料量が変動しても、最も効率がよい状態で排気ガス中の窒素酸化物を窒素ガスに浄化することができると共に、長時間の連続運転においても安定して自動的に排気ガスを処理することができる。
本発明は、炉筒煙管式ボイラから排出される排気ガス、あるいはディーゼルエンジンから排出される排気ガスの処理に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の排気ガスの処理装置の実施形態１の全体構成を示す説明図である。
【図２】図２は実施形態１の排気ガスの処理装置における制御系統を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は実施例１における都市ガス燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は実施例１における都市ガス燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。
【図４】図４は実施例１における都市ガス燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は実施例１における経過時間と排気ガスの処理装置前後でのＮＯｘ量および都市ガス燃料量との関係を示すグラフである。
【図６】図６（Ａ）は実施例２における重油燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は実施例２における重油燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。
【図７】図７は実施例２における重油燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。
【図８】図８は実施例２における経過時間と排気ガスの処理装置前後でのＮＯｘ量および重油燃料量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による排気ガスの処理方法は、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化する（ＮＯをＮＯ2に変換する）ことにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、
前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、
前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整する。
つまり、燃焼器へ供給される燃料の量（流量）によって変動するＮＯｘ発生量に応じて、適切な供給量で酸化剤および還元剤を供給し、高効率な排気ガス処理を実現する。
【００１８】
この排気ガスの処理方法は、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備えた排気ガスの処理装置を用いて行うことができる。
【００１９】
本発明の排気ガスの処理方法において、排気ガス中に混合する酸化剤としては、オゾンガス（Ｏ3）、二酸化塩素（ＣｌＯ2）、塩素（Ｃｌ2）等を用いることができるが、連続的に安定して低コストで供給できる観点からオゾンガスが好ましい。
オゾンガスは、例えば、低温非平衡プラズマ反応によって空気から生成することができる。
ここで、本発明において、低温非平衡プラズマとは、ガス温度が通常の気体の燃焼温度（７００〜１０００℃程度）より相当低い電離状態のプラズマをいい、通常、３００℃以下のプラズマをいい、下限の温度は約−２００℃である。
【００２０】
本発明における低温非平衡プラズマ反応は、無声放電方式のオゾナイザーを用いて行うのが好ましく、その運転条件は例えば次のとおりである。
温度は１００℃以下、好ましくは常温（０〜４０℃）であり、圧力は大気圧程度であり、相対湿度は５０％以下であり、電圧は約１０ｋＶであり、周波数は０．４２〜６．８２ｋＨｚの範囲である。このような条件の下にオゾナイザーを運転すれば、エネルギー効率の高いＮＯ酸化を行える利点がある。
【００２１】
また、低温非平衡プラズマ反応は、空気から安定してオゾンを含むラジカルガスを生成することができるので、定常運転させても効率が低下しない排気ガスの処理方法を実現させる上で好適である。なお、上記のラジカルガス中には、オゾンの他に、Ｏ、ＯＨ、ＨＯ2ラジカルなどが含まれている。
【００２２】
燃料が燃焼して発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち大部分（９０％以上）は一酸化窒素（ＮＯ）である。またＮＯｘの量は、燃焼器へ供給する燃料の量によって変動する。さらに、発生するＮＯｘの量は燃料の種類によっても異なる。さらには、燃焼器の種類によっても異なる。
例えば、炉筒煙管型ボイラに備えられた燃焼器に、燃料として都市ガス、重油、廃ガス、廃油またはこれらの混合物を供給する場合、燃料供給量が増加すれば当然ＮＯｘ発生量も増加する。さらに、都市ガスと重油の比較では、同じ燃料供給量であっても重油の方が都市ガスよりもＮＯｘ発生量は多くなる。さらに、燃焼効率の悪い燃焼器ほどＮＯｘ発生量は多くなる。
【００２３】
したがって、排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2に変換する酸化剤、例えばＯ3の供給量は、燃料供給量に応じて調整され、さらに燃料の種類にも対応し、さらに燃焼器の種類にも対応するＯ3供給量であることが好ましい。
具体的なＯ3供給量は、使用する燃焼器毎について、予め実験によって各種データを採取し、それらのデータに基づいて決定することができる。
例えば、ある１つの燃焼器について、予め、燃料供給量と排気ガス量との関係および燃料供給量とＮＯｘ発生量との関係を測定しておけば、排ガス温度が約１５０℃以下でのオゾンとＮＯの反応モル比は１対１であることから、燃料供給量に応じた最適なＯ3供給量が導かれる。
【００２４】
放出前の排気ガスを検査する場合には、放出前の排気ガスについて、例えばＮＯｘ計によるＮＯｘ濃度測定、オゾンモニタによるオゾン濃度測定などが任意に行なわれ、その結果に基づいて処理方法の操作条件が必要に応じて修正される。
例えば、排出ガス中にオゾンが１ｐｐｍ以上検出されたときには、プラズマ反応部でのオゾン生成量を調整することにより、オゾンの排出が抑制される。
【００２５】
本発明の排気ガスの処理方法で用いられる還元剤は、例えば、無機含硫黄還元剤から選ばれる少なくとも１つの化合物を含む。
具体的に、前記無機含硫黄還元剤としては、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）、硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）およびチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ3）などが挙げられる。これらの還元剤の中でも、取り扱いの容易さという観点から亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）の使用が好ましい。
本実施形態では、還元剤としてＮａ2ＳＯ3を含有する還元剤溶液を用いる。
【００２６】
排気ガス（NO2含有酸化ガス）中のＮＯ2を還元して窒素ガス（Ｎ2）に変換する還元剤、例えばＮａ2ＳＯ3の供給量は、最適なＯ3量の供給が行われている条件下で、燃料供給量と効率的なＮａ2ＳＯ3供給量との関係を調べる実験を行うことにより、あるいはＮＯｘが酸化されて発生したＮＯ2の量と効率的なＮａ2ＳＯ3供給量との関係を調べる実験を行うことにより決定することができる。
【００２７】
この排気ガスの処理方法は、具体的には、酸化反応領域およびその上下に設けられた還元反応領域と処理液貯留部を備えた湿式反応器の前記酸化反応領域に排気ガスを導入し、酸化反応領域でオゾンガスを排気ガスに接触させてＮＯ2含有酸化ガスに変換し、還元反応領域で還元剤溶液をＮＯ2含有酸化ガスに接触させて窒素ガスに変換し、ＮＯ2含有酸化ガスに還元剤溶液が接触した処理液を処理液貯留部に貯留し、この処理液貯留部内に供給した還元剤溶液と混合した処理液を還元反応領域に循環させることにより、連続的かつ効率的に行える。
【００２８】
この場合、燃料の種類および燃焼器の種類に関わらず、次の（１）〜（３）のように更なるＮａ2ＳＯ3供給量の微調整またはｐＨ調整を行ってもよく、これらを組み合わせることが好ましい。
（１）前記処理液のＳＯ32-濃度を測定し、ＳＯ32-濃度が１．０〜２．０％を維持するように、好ましくは１．５％を維持するように、前記処理液貯留部への還元剤溶液の供給量を微調整する。
この場合、制御部が燃料量測定部からの測定結果に基づく酸化剤供給部の酸化剤供給量および還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、処理液のＳＯ32-濃度を測定し、ＳＯ32-濃度が所定範囲内に収まるように、ＳＯ32-の測定結果に基づく還元剤供給量の調整制御を行う。
【００２９】
（２）前記処理液の酸化還元電位(ＯＲＰ)を測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部への還元剤溶液の供給量を微調整する。
この場合、処理装置は、処理液のＯＲＰを測定し、その測定結果を前記制御部に出力するＯＲＰ計をさらに備え、制御部は、燃料量測定部からの測定結果に基づく酸化剤供給部の酸化剤供給量および還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ＯＲＰが所定範囲内に収まるように、ＯＲＰ計からの測定結果に基づく還元剤供給量の調整制御を行うように構成される。
【００３０】
（３）前記処理液のｐＨ値を測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部へアルカリ成分を添加してもよい。
この場合、処理装置は、還元剤溶液がアルカリ成分を含有しており、処理液のｐＨを測定し、その測定結果を前記制御部に出力するｐＨ計をさらに備え、制御部は、燃料量測定部からの測定結果に基づく酸化剤供給部の酸化剤供給量および還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ｐＨが所定範囲内に収まるように、ｐＨ計からの測定結果に基づく還元剤供給量の調整制御を行うように構成される。
あるいは、還元剤溶液がアルカリ成分を含有せず、アルカリ成分として、例えば、ＮａＯＨ水溶液の供給部を別に設け、ｐＨ計からの測定結果に基づくＮａＯＨ水溶液の調整制御を行うように処理装置を構成してもよい。
【００３１】
前記（１）と（２）ではいずれも、還元剤としてのＮａ2ＳＯ3の処理液中での最適な活性度を維持するために還元剤溶液供給量の微調整が行われ、前記（３）では処理液の最適なｐＨを維持するためにｐＨが微調整される。
また、前記（１）の場合、処理液中のＳＯ32-濃度を直接的に測定し、ＳＯ32-濃度を１．０〜２．０％に維持することで、還元剤としてのＮａ2ＳＯ3の最適な活性度を維持するようにしている。なお、ＳＯ32-濃度が１．０％を下回るとＮＯ2の還元効率が大幅に低下するため好ましくない。また、ＳＯ32-濃度が２．０％を上回っても問題ないが、ＮＯ2を還元する効率が大幅に向上するわけではないため還元剤溶液の無駄となって好ましくない。
【００３２】
前記（２）の場合、ＯＲＰを−５０〜１００ｍＶに維持するのが好ましく、−５０〜０ｍＶに維持するのがより好ましい。なお、ＯＲＰが−５０ｍＶを下回ると、必要以上に還元剤溶液を供給していることになり還元剤溶液の無駄となって好ましくない。一方、１００ｍＶを上回ると酸化反応雰囲気となり還元反応がおこなわれないため、好ましくない。
【００３３】
前記（３）の場合、ｐＨは６〜１０に維持するのが好ましく、８〜９に維持するのがより好ましい。なお、ｐＨが６を下回るとＳＯ32-が酸と反応して浪費され、しかも有害なＳＯ2を生成する。また、１０を上回ると強アルカリ溶液となり取り扱いが困難となるため、好ましくない。
アルカリ成分としては、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物から選ばれる化合物が挙げられる。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）および水酸化カリウム（ＫＯＨ）などが挙げられ、本発明ではそれらの水溶液が用いられる。
【００３４】
このように、還元剤（およびアルカリ成分）が処理液貯留部に一旦貯留されることにより、オゾンガスおよび排気ガスと接触しないため、オゾンガスによる還元剤の速やかな酸化（劣化）、並びに排気ガス中に含まれるＣＯ2によるアルカリ成分の速やかな劣化を回避することができる。
この結果、連続処理時に循環する処理液のｐＨの低下とＯＲＰの上昇が抑制され、循環使用される処理液の活性回復に寄与する。よって、窒素酸化物の除去性能を維持しつつ、排気ガスの処理を連続して長時間にわたり効率よく行うことができる。
【００３５】
この場合、還元剤溶液とアルカリ水溶液を個別に処理液貯留部内に供給してもよく、あるいは、アルカリ成分を含む還元剤溶液を処理液貯留部内に供給してもよい。後者の場合、供給経路が１つで済み、さらに、アルカリ成分を含む還元剤溶液として産業廃液（Ｎａ2ＳＯ3濃度８〜１２％程度、ＮａＯＨ濃度０．４〜０．６％程度）を利用できる利点がある。
なお、この産業廃液は、硫酸製造時の副生品であり、例えば、テイカ株式会社から入手することができる。
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明の排気ガスの処理方法および処理装置の実施形態を詳細に説明する。
【００３７】
（実施形態１）
図１は本発明の排気ガスの処理装置の実施形態１の全体構成を示す説明図であり、図２は実施形態１の排気ガスの処理装置における制御系統を示すブロック図である。
この処理装置は、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備える。
【００３８】
さらに詳しく説明すると、この処理装置は、低温非平衡放電プラズマ反応部としてのオゾナイザー（酸化剤供給部）Ｐ１、上部から還元反応領域Ｐ５と酸化反応領域Ｐ４と処理液貯留部Ｐ１０を順次備えた湿式反応器（処理部）Ｐ３、還元剤水溶液タンクＰ７およびポンプＰ７ｂ（還元剤供給部）、ボイラ（燃焼器）２と湿式反応器Ｐ３の酸化反応領域Ｐ４とを連結する排気ガス供給ライン２ｂ、排気ガス供給ライン２ｂを介してオゾナイザーＰ１と酸化反応領域Ｐ４とを連結するオゾン供給ラインＰ１ａ、処理液の循環ポンプＰ１１を介して貯留部Ｐ１０と還元反応領域Ｐ５の上部とを連結する処理液循環ラインＰ９、循環ラインＰ９から分岐しＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３を経由しかつその下流側で還元剤水溶液タンクＰ７からの還元剤水溶液補充ラインＰ７ａと合流して貯留部Ｐ１０に到る水溶液補充ラインＰ１４、ボイラ２に供給される燃料の流量を測定する燃料流量計（燃料量測定部）Ｐ２０と、燃料流量計Ｐ２０からの測定結果に基づいてオゾナイザーＰ１および還元剤水溶液タンクＰ７のポンプＰ７ｂを制御して湿式反応器Ｐ３への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部Ｐ３０（図２参照）とから、主に構成されている。
【００３９】
オゾナイザーＰ１は、低温非平衡プラズマにより空気を処理してラジカルガスの一種であるオゾンを生成させるものであり、生成したオゾンガスはオゾナイザーＰ１の上部からオゾン供給ラインＰ１ａを通って、ボイラ２からの排気ガス供給ライン２ｂの途中へ導かれ、ボイラ２からの排気ガスとともに酸化反応領域Ｐ４へ導かれる。
【００４０】
ボイラ２の上部には排熱回収装置２ａが設けられており、この排熱回収装置２ａで熱が回収された後の窒素酸化物含有排気ガスは、排気ガス供給ライン２ｂを通り、その途中で上記のオゾンガスと合わさって、酸化反応領域Ｐ４へ導かれる。
【００４１】
湿式反応器Ｐ３は、下部の酸化反応領域Ｐ４および上部の還元反応領域Ｐ５から構成された塔式反応器であり、酸化反応領域Ｐ４と還元反応領域Ｐ５は一つの湿式反応器Ｐ３（スクラバー）内に存在している。なお、湿式反応器としては、カラム式反応器を用いることもできる。
湿式反応器Ｐ３の上端には処理済みのガスの放出口Ｐ１５が設けられ、酸化反応領域Ｐ４の下には貯留部Ｐ１０が設けられている。
【００４２】
還元反応領域Ｐ５の上部にはスプレイＰ６が設置され、貯留部Ｐ１０から循環ラインＰ９を通って循環してきた還元剤（例えばＮａ2ＳＯ3）水溶液およびアルカリ（例えばＮａＯＨ）水溶液を含む処理液がスプレイＰ６から還元反応領域Ｐ５内に噴霧される。
還元反応領域Ｐ５の内部には、気体と液体との接触度合いを向上させて還元反応を促進するための充填材（図示省略）が充填されている。この充填材としては、例えば、ポリプロピレン製のテラレットＳ-（II）（月島環境エンジニアリング株式会社製、商品名）、ＳＵＳ製のラシヒスーパーリングＲＳＲ（ラシヒ社製、商品名）を用いることができる。
【００４３】
還元反応領域Ｐ５と酸化反応領域Ｐ４の境界は、酸化反応領域Ｐ４で生じたＮＯ2ガスを含む酸化ガスを還元反応領域Ｐ５へ通過させ、かつ処理液を還元反応領域Ｐ５から酸化反応領域Ｐ４へ通過させるための複数の通過孔を有する区画壁が設けられている。
また、酸化反応領域Ｐ４と貯留部Ｐ１０との境界は、還元反応領域Ｐ５から酸化反応領域Ｐ４を通ってきた処理液を通過させるための複数の通過孔を有する区画壁が設けられていてもよい。
【００４４】
貯留部Ｐ１０の上部には処理液補充ラインＰ１４が接続されるとともに、該貯留部Ｐ１０が処理液で満杯になったときに備えて、オーバーフロー口（図示省略）が設けられている。また、貯留部Ｐ１０の下部には処理液の循環ラインＰ９が接続されている。
【００４５】
酸化反応領域Ｐ４に導入された排気ガス中の窒素酸化物は、同じく酸化反応領域Ｐ４へ導入されたオゾンにより酸化されてＮＯ2となる。
このようにして酸化反応領域で生成したＮＯ2を含む酸化ガスは、還元反応領域Ｐ５へ入り、スプレイＰ６から噴霧された処理液と接触して還元され、窒素ガスとなり、該窒素ガスはガス放出口Ｐ１５から大気中へ放出される。
【００４６】
還元反応領域Ｐ５でＮＯ2を含む酸化ガスと接触した後の処理液は、還元反応領域Ｐ５から酸化反応領域Ｐ４へ入り、さらに酸化反応領域Ｐ４から貯留部Ｐ１０へ入り、次の循環に備えられる。
【００４７】
処理液循環部は、循環ラインＰ９およびその途中に設けられた循環ポンプＰ１１からなっており、前記循環ラインＰ９の始端は貯留部Ｐ１０の下部に接続され、その終端は前記のスプレイＰ６に接続されている。
【００４８】
貯留部Ｐ１０に貯留された処理液は、前記の循環ポンプＰ１１の駆動により、貯留部Ｐ１０から循環ラインＰ９、還元反応領域Ｐ５および酸化反応領域Ｐ４を経て、貯留部Ｐ１０へ戻るようになされている。
また、貯留部Ｐ１０内の処理液を薄める必要があるときに、補給水が貯留部Ｐ１０に供給されるように、補給水供給手段の給水管Ｐ１６が貯留部Ｐ１０の上部と接続されている。この補給水供給手段は、例えば、水源としての工業用水と、工業用水と貯留部Ｐ１０とを接続する前記給水管Ｐ１６と、給水管Ｐ１６に設けられた流量計および図示しない電動バルブとを備える。
【００４９】
循環する処理液の一部は循環ラインＰ９から分岐した経路に入り、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３によりＯＲＰおよびｐＨがそれぞれ測定された後、処理液補充ラインＰ１４を通って再び貯留部Ｐ１０へ戻される。なお、この実施形態ではＯＲＰ計Ｐ１２が上流側に設けられ、ｐＨ計が下流側に設けられているが、これらの順序は任意である。
【００５０】
ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３の下流側の処理液補充ラインＰ１４には還元剤水溶液補充ラインＰ７ａが接続されている。
還元剤水溶液補充ラインＰ７ａの上流端は、ポンプＰ７ｂを介して、Ｎａ2ＳＯ3水溶液（濃度２０％程度）中にアルカリ成分としてＮａＯＨ（濃度１％程度）が混合した還元剤水溶液を収容する還元剤水溶液タンクＰ７に接続されている。また、還元剤水溶液補充ラインＰ７ａの下流端は、流量計を介して、処理液補充ラインＰ１４に接続されている。
【００５１】
図１と図２に示すように、燃料流量計Ｐ２０は、ボイラ２の燃焼器に燃料を供給する燃料供給管Ｐ２１に設けられ、燃料流量を測定し、その測定値信号を制御部Ｐ３０に送信する。
ＯＲＰ計Ｐ１２は、貯留部Ｐ１０からの処理液のＯＲＰを測定し、その測定値信号を制御部Ｐ３０に送信する。ｐＨ計Ｐ１３は、貯留部Ｐ１０からの処理液のｐＨを測定し、その測定値信号を制御部Ｐ３０に送信する。
制御部Ｐ３０は、燃料流量計Ｐ２０、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号が入力される入力部と、燃料流量計Ｐ２０、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号に応じた各出力信号をオゾナイザーＰ１、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂおよび給水管Ｐ１６の電動バルブに出力する出力部とを備える。
【００５２】
例えば、燃料を都市ガスとするボイラ２の連続運転時において、次のように制御部Ｐ３０はオゾナイザーＰ１および還元剤水溶液のポンプＰ７ｂを制御する。
例えば、ボイラ２へ供給される都市ガスの燃料流量が決まると、制御部Ｐ３０はオゾナイザーＰ１に対して、処理装置の酸化反応領域Ｐ４へオゾンガスを最適供給量で供給するための出力信号（指令信号）を出力すると共に、制御部Ｐ３０はポンプＰ７ｂに対して、処理装置の貯留部Ｐ１０へ還元剤水溶液を最適供給量で供給するための出力信号（指令信号）を出力する。
なお、前記の制御部Ｐ３０によるポンプＰ７ｂの制御に加えて、燃料流量に応じた処理液のスプレイＰ６からの噴出量を調整するために、制御部Ｐ３０が循環ポンプＰ１１に対して出力信号を出力するようにしてもよい。
【００５３】
このように、ボイラ２へ供給する都市ガスの燃料流量に応じて、制御部Ｐ３０がオゾナイザーＰ１および還元剤水溶液のポンプＰ７ｂを制御することにより、酸化反応に最も効率的な最適供給量でオゾンガスが供給されると共に、還元反応に最も効率的な最適供給量で還元剤水溶液が供給される。
このとき、オゾンガスの最適供給量および還元剤水溶液の最適供給量は、燃料の種類およびボイラ２の燃焼器の種類によって異なる。
したがって、制御部Ｐ３０には、燃料の種類、燃焼器の種類および燃料流量に応じた、オゾンガスの最適供給量および還元剤水溶液の最適供給量が予め設定入力されている。
また、制御部Ｐ３０には、使用するボイラ２の使用条件である燃料の種類および燃焼器の種類を選択する操作部を備えているため、ボイラ２の運転前にオペレーターは操作部にて使用条件を入力することができる。
なお、燃料の種類、燃焼器の種類および燃料流量に応じたオゾンガスの最適供給量および還元剤水溶液の最適供給量は、予め、様々な実験データを採取することにより設定されている。
【００５４】
このようなボイラ２の連続運転中において、湿式反応器Ｐ３を循環してきて活性が低下した処理液は貯留部Ｐ１０に戻されるため、貯留部Ｐ１０内の処理液の活性は所定の範囲から逸脱していくが、処理液のＳＯ32-濃度、ＯＲＰおよびｐＨを最適範囲に維持することが、より効率的な排気ガス処理を行う上で好ましい。
ＳＯ32-濃度は、前記の理由から、１．０〜２．０％に維持するのが好ましく、通常、１．５％に維持するのが特に好ましい。
ＯＲＰは、前記の理由から、−５０〜１００ｍＶに維持するのが好ましく、通常、−５０〜０ｍＶに維持するのが特に好ましい。
ｐＨは、前記の理由から、６〜１０に維持するのが好ましく、通常、８〜９に維持するのが特に好ましい。
【００５５】
そのため、ボイラ２の運転中は、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号が制御部Ｐ３０に入力されている。
制御部Ｐ３０は、燃料流量計Ｐ２０からの測定値信号に基づくオゾナイザーＰ１と還元剤水溶液のポンプＰ７ｂの主制御を行った上で、ＯＲＰおよびｐＨが前記範囲内に収まるように、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号に基づくオゾナイザーＰ１、還元剤水溶液Ｐ７のポンプＰ７ｂおよび給水管Ｐ１６の電動バルブの調整制御も行う。
このような主制御および調整制御によって、オゾンガスの供給量および還元剤水溶液の供給量を高精度に調整することができ、それによってより効率的な排気ガス処理を行うことができる。
なお、還元剤水溶液はアルカリ成分（ＮａＯＨ）を含むため、ｐＨの調整は可能である。
【００５６】
処理液のＳＯ32-濃度、ＯＲＰおよびｐＨを前記範囲内に維持するための調整制御は、例えば、次のように行われる。
処理液のＳＯ32-濃度が１．４％を下回ると、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂをＯＮにすることにより、還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に補充され、ＳＯ32-濃度が１．５〜１．６％の範囲内となったところでポンプＰ７ｂをＯＦＦにする。
また、処理液のＯＲＰが１００ｍＶを上回ると、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂをＯＮにすることにより、還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に補充され、ＯＲＰが−５０〜１００ｍＶの範囲内となったところでポンプＰ７ｂをＯＦＦにする。
また、処理液のｐＨが６を下回ると、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂをＯＮにすることにより、還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に補充され、ｐＨが６〜１０の範囲内となったところでポンプＰ７ｂをＯＦＦにする。
【００５７】
このように、本実施形態では、少なくともボイラ２の燃料供給量に応じた供給量でオゾンガスおよび還元剤水溶液を湿式反応器Ｐ３へ供給するため、効率よく排気ガス処理（ＮＯｘの酸化およびＮＯ2の還元）を行うことができる上、処理液のＳＯ32-濃度、ＯＲＰおよびｐＨを所定範囲内に維持することで、より一層効率よく排気ガス処理を行うことができる。
それに加え、補充されるアルカリ成分を含む還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に一旦貯留され、オゾンガスおよび排気ガスと接触しないため、オゾンガスによる還元剤の速やかな酸化、ならびに排気ガス中に含まれるＣＯ2によるアルカリ成分の速やかな劣化を回避することができる。
【００５８】
（実施形態２）
実施形態１では、アルカリ成分を含む還元剤水溶液を１つのタンクＰ７内に収容することにより、１つの供給経路を用いて還元剤水溶液を貯留部Ｐ１０内に供給する場合を例示したが、アルカリ水溶液とアルカリ成分を含まない還元剤水溶液を別のタンクに収容し、別の供給経路を用いてアルカリ水溶液と還元剤水溶液を独立的に貯留部Ｐ１０内に供給してもよい。
【００５９】
（実施形態３）
実施形態１では、オゾン供給ラインＰ１ａを排気ガス供給ライン２ｂの途中に接続した場合を例示したが、オゾン供給ラインＰ１ａを酸化反応領域Ｐ４へ直接接続してもよい。
このようにすれば、排気ガスの熱によるオゾンの活性低下を抑制できる。
【００６０】
（実施形態４）
本発明によれば、実施形態１〜３で説明した排気ガスの処理装置とボイラ２とを組み合わせて備えるボイラシステムを提供することができる。
【実施例】
【００６１】
〈実施例１〉
実施形態２の処理装置を用いて、炉筒煙管型のパイロットプラントボイラから排出される排気ガスの処理試験を行った。このボイラには燃焼器として一般的なオイル／ガス切替式のロータリーバーナが備えられている。以下の説明を図１と図２を参照しながら行う。
ボイラ２から排出された窒素酸化物含有排気ガスは、排熱回収装置２ａを通過後、排気ガス供給ライン２ｂを通り湿式反応器Ｐ３の酸化反応領域Ｐ４に導入された。
一方、オゾナイザーＰ１で生成したオゾンを含むラジカルガスは、オゾン供給ラインＰ１ａから排気ガス供給ライン２ｂに導かれ、排気ガスとともに酸化反応領域Ｐ４内に導入された。
貯留部Ｐ１０内の亜硫酸ナトリウムの初期濃度は１．６％（１６ｇ／Ｌ）とした。
【００６２】
湿式反応器Ｐ３の還元反応領域Ｐ５内に導入された処理液は、還元反応領域Ｐ５の上部スプレイＰ６から噴霧され、還元反応領域Ｐ５および酸化反応領域Ｐ４を経て、下部の貯溜部Ｐ１０に戻り、次いで循環ポンプＰ１１により循環ラインＰ９を経て、再び上部スプレイＰ６へ送られた。
【００６３】
処理装置内を循環する処理液のＳＯ32-濃度、ｐＨおよびＯＲＰは、循環ポンプＰ１１の下流側において循環ラインＰ９から分岐し貯留部Ｐ１０に到る経路上で測定された。
循環する処理液は、ＮＯ2をＮ2に還元するための亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）を含む還元剤水溶液と、ｐＨ調整用の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含むアルカリ水溶液との混合水溶液であり、この混合水溶液のｐＨとＯＲＰを制御するため、還元剤水溶液タンクおよびアルカリ水溶液タンクから還元剤水溶液（濃度：１２６ｇ／Ｌ）を１Ｌ／分の割合で補充した。
なお、上記の水溶液の補充により貯留部Ｐ１０の液面は上昇するが、該液面は貯留部Ｐ１０の上部に設けられたオーバーフロー口（図示省略）からの排水により、液面は一定に維持された。
【００６４】
この実施例１では、都市ガスを炉筒煙管式ボイラの燃焼器に供給し、大量に発生する炉筒煙管式ボイラの排気ガス、すなわちＣＯ2をも含む排気ガスが処理すべきガスとして用いられた。
また、この実施例１では、都市ガス燃料量（流量）を４０〜１６０Ｎｍ3／時の範囲で変化させ、燃料量に対する排ガス量、発生ＮＯｘ重量および還元剤水溶液の必要当量比を調べた。
図３（Ａ）は実施例１における燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は実施例１における燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。図４は実施例１における燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。図５は実施例１における経過時間と排気ガス処理装置前後でのＮＯｘ量および都市ガス燃料量との関係を示すグラフである。
【００６５】
図３（Ａ）における排ガス量は燃料量と排ガス中の酸素濃度から算出した値であり、図３（Ｂ）における発生ＮＯｘ重量はボイラ２の採取口ＭＰ１から採取した排気ガスを分析装置Ａに導入して測定したNOｘ濃度と排ガス量の積から得られる値である。また、図５における●は排気ガス供給ライン２ｂの採取口ＭＰ１から採取した排気ガスを分析装置Ａに導入して測定した値であり、○は湿式反応器Ｐ３のガス放出口Ｐ１５付近の採取口ＭＰ３から採取した排気ガスを分析装置Ａに導入して測定した値である。また、実線は都市ガス燃料量の時間変化を表している。
図３から、燃料量と排ガス量とは比例的関係にあり、燃料量と発生ＮＯｘ重量とは比例的関係にあることが分かる。
【００６６】
図４から、燃料量が５０〜１５０Ｎｍ3／ｈのとき、還元剤水溶液の必要当量は０．３８〜１．０６ｋｇ／ｈと増加していくが、必要当量比は逆に２０．９〜９．９に減少している。これは還元剤が排ガス中の酸素とも反応するため、燃料量が少ない、すなわち発生ＮＯｘ量が少ない時には必要当量比が多くなるためだと考えられる。このことから、燃料量が多いときのほうが還元剤水溶液の必要当量比を低減することが可能であることが分かる。
また、図５から、運転開始から３３０分の間において、湿式反応器Ｐ３に導入される前の排気ガス中のＮＯｘ量は６５〜８０ｐｐｍで安定しており、湿式反応器Ｐ３にて処理された排気ガス中のＮＯｘ量は５〜３５ｐｐｍまで低減していた。なお、燃料量が多いときはオゾン供給量が不足しているため燃料量が少ない場合に比べ処理後のＮＯｘ量が高くなっている。
このことから、本発明の排気ガスの処理方法は、都市ガスを燃料とするボイラ２から排出される排気ガス中の窒素酸化物の除去に有効であることが分かった。
【００６７】
〈実施例２〉
実施例２では、重油を炉筒煙管式ボイラの燃焼器に供給して燃焼させたこと以外は、実施例１と概ね同様である。
この実施例２では、燃料量（流量）を６５〜１４５Ｎｍ3／時の範囲で変化させ、燃料量に対する排ガス量、発生ＮＯｘ重量および還元剤水溶液供給量を調べた。
図６（Ａ）は実施例２における燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は実施例２における燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。図７は実施例２における燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。図８は実施例２における経過時間と排気ガス処理装置前後でのＮＯｘ量および重油燃料量との関係を示すグラフである。
【００６８】
図６から、燃料量と排ガス量とは比例的関係にあり、燃料量と発生ＮＯｘ重量とは比例的関係にあることが分かる。
また、図７から、燃料量が６５〜１４５Ｌ／ｈのとき、還元剤水溶液の必要当量は０．９０〜１．９７ｋｇ／ｈと増加していくが、必要当量比は逆に１１．１〜５．０９に減少していた。このことから、重油燃料を用いた場合も都市ガス燃料を用いた場合と同様に燃料量が多いときのほうが還元剤水溶液の必要当量比を低減することが可能であることが分かる。
また、図８から、運転開始から３００分の間において、湿式反応器Ｐ３に導入される前の排気ガス中のＮＯｘ量は９０〜１１０ｐｐｍで安定しており、湿式反応器Ｐ３にて処理された排気ガス中のＮＯｘ量は５〜６０ｐｐｍまで低減していた。なお、燃料量が多いときはオゾン供給量が不足しているため燃料量が少ない場合に比べ処理後のＮＯｘ量が高くなっている。
このことから、本発明の排気ガスの処理方法は、重油を燃料とするボイラ２から排出される排気ガス中の窒素酸化物の除去に有効であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、燃焼器にて燃料を燃焼した際に発生する排気ガス中の窒素酸化物を低減する処理方法および処理装置に適用でき、特に、都市ガスまたは重油を燃料とする炉筒煙管式ボイラから排出される排気ガスの処理に好適である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｐ１ オゾナイザー
Ｐ１ａ オゾン供給ライン
２ ボイラ
２ａ 排熱回収装置
２ｂ 排気ガス供給ライン
Ｐ３ 湿式反応器
Ｐ４ 酸化反応領域
Ｐ５ 還元反応領域
Ｐ６ スプレイ
Ｐ７ 還元剤水溶液タンク
Ｐ７ａ 還元剤水溶液補充ライン
Ｐ９ 混合水溶液循環ライン
Ｐ１０ 混合水溶液貯留部
Ｐ１１ 循環ポンプ
Ｐ１２ ＯＲＰ計
Ｐ１３ ｐＨ計
Ｐ１４ 水溶液補充ライン
Ｐ１５ ガス放出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの処理方法およびその方法で用いられる処理装置およびそれを備えたボイラシステムに関し、排気ガス中に含まれる窒素酸化物を効率よく浄化できる処理方法、処理装置およびそれを備えたボイラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所、ディーゼルエンジンおよびボイラなどに代表されるエネルギーの供給および消費に伴って、一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ2）などの窒素酸化物が排出される。
環境中に排出された窒素酸化物は、光化学スモッグ等の原因となり、大都市での環境問題の重要課題としてその対策が検討されており、近年特に問題となっている地球温暖化の原因としても注目されている。
【０００３】
窒素酸化物を低減させる方法として、燃焼方式、触媒方式、選択触媒還元方式（ＳＣＲ）、アンモニア噴射方式などが知られている。また、近年においては、前記触媒方式や非熱プラズマ、電子ビームなどの技術を組み合わせて窒素酸化物を低減させる方法や、その他プラズマ、電子ビーム方式とアンモニア、過酸化水素および塩化カルシウムなどの化学物質や触媒などを用いた方法との組み合せにより、窒素酸化物を低減する方法が知られている。
【０００４】
そのような方法の中で注目を集めているのが、プラズマ・ケミカルハイブリッド法である。この方法は、窒素酸化物を含む排気ガスを浄化する方法であって、空気を放電プラズマ反応器に供給してラジカルガスを生成させ、このラジカルガスを酸化反応領域に供給し、前記排気ガスを前記ラジカルガス生成ラインとは別のラインから前記酸化反応領域に供給する。これにより、前記排気ガス中の窒素酸化物を前記ラジカルガスによりＮＯ2を含む酸化ガスに酸化し、次いで前記酸化ガスをＮａ2ＳＯ3、Ｎａ2ＳおよびＮａ2Ｓ2Ｏ3などの化合物を含む還元剤水溶液と還元反応領域で接触させることにより、ＮＯ2を窒素ガスに還元して浄化する（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
プラズマ・ケミカルハイブリッド法を実用化するにあたっては、連続処理条件下でも窒素酸化物の除去性能を維持するために、ケミカルスクラバーに薬液を継続して補充する必要がある。例えば、ｐＨを１１に維持し、酸化還元電位（ＯＲＰ）を−５０〜−２５０ｍＶに制御し、還元反応領域内へ導入直前の循環処理液に追加の還元剤水溶液およびアルカリ水溶液を補充する方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００６】
ＯＲＰは、水溶液が酸化雰囲気であるか還元雰囲気であるかを示す指標であり、この値が低いほど（０ｍＶ以下）強い還元雰囲気であり、値が大きくなるにつれて還元雰囲気から酸化雰囲気に移行し、１００ｍＶ以上ではほとんど還元反応が起こらなくなる。
また、ｐＨ６以下の酸性雰囲気では還元剤としてのＮａ2ＳＯ3が酸と反応して浪費され、しかも有害なＳＯ2を生成するため、水溶液のｐＨ６より高く維持する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０５／０６５８０５号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−０６８６８４号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７０４９号公報
【特許文献４】特開２０００−０５１６５３号公報
【非特許文献１】Luke Chen, Jin-Wei Lin, and Chen-Lu Yang, "Absorption of NO2 in a Packed Tower with Na2SO3 Aqueous Solution," Environmental Progress, vol.21, No.4, pp.225-230 (2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１の方法は、優れてはいるが、実験室内で行われた方法であり、この実験では二酸化炭素（ＣＯ2）をほとんど含まない排気ガスが用いられている。すなわち、この方法では、燃焼ガス中に数％の濃度で必ず含まれるＣＯ2の存在が考慮されていない。
【０００９】
本発明者らは、ボイラ燃焼器を用い、還元反応領域へ導入直前の循環処理液に追加の還元剤水溶液およびアルカリ水溶液を補充する非特許文献１の方法について試験を行ったが、この試験では排気ガス中に数％のＣＯ2が含まれていたため、水溶液のｐＨは直ちに低下してしまい、非特許文献１に記載のようなｐＨ＝１１の条件を維持することが困難であった。その上、ＯＲＰも増加していくため、非特許文献１に記載のように−５０ｍＶ以下で運転することが困難であった。
【００１０】
これは、追加的に補充された還元剤水溶液とアルカリ水溶液がＣＯ2を含んだ排気ガスと接触して、還元剤水溶液の酸化反応およびアルカリ水溶液とＣＯ2との反応が生じ、これらの水溶液が短時間で劣化してしまうため、追加的に補充された水溶液が、循環している混合水溶液の活性回復に寄与しなかったためと思われる。
このため、窒素酸化物の除去性能を維持した状態で、排気ガスを連続的に長時間処理することは困難であった。
【００１１】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、排気ガス中に含まれる窒素酸化物を自動的に、連続的に、長時間安定して効率よく浄化すると共に、排気ガスの処理時に副生する例えばＮ2Ｏ、ＨＮＯ2、ＨＮＯ3、ＮＯ3-、ＣＯなどの生成を抑制できる処理方法、処理装置およびそれを備えたボイラシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かくして、本発明によれば、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化することにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、
前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、
前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整する排気ガスの処理方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の別の観点によれば、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備えた排気ガスの処理装置が提供される。
【００１４】
また、本発明のさらに別の観点によれば、炉筒煙管型ボイラと、この炉筒煙管型ボイラからの排気ガスを処理する前記処理装置とを備えたボイラシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気ガス中への酸化剤の供給量およびＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整する。すなわち、燃焼器へ供給される燃料の量によって変動するＮＯｘ発生量に応じて、適切な供給量で酸化剤および還元剤を供給する。
したがって、燃焼器の運転中に燃料量が変動しても、最も効率がよい状態で排気ガス中の窒素酸化物を窒素ガスに浄化することができると共に、長時間の連続運転においても安定して自動的に排気ガスを処理することができる。
本発明は、炉筒煙管式ボイラから排出される排気ガス、あるいはディーゼルエンジンから排出される排気ガスの処理に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の排気ガスの処理装置の実施形態１の全体構成を示す説明図である。
【図２】図２は実施形態１の排気ガスの処理装置における制御系統を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は実施例１における都市ガス燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は実施例１における都市ガス燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。
【図４】図４は実施例１における都市ガス燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は実施例１における経過時間と排気ガスの処理装置前後でのＮＯｘ量および都市ガス燃料量との関係を示すグラフである。
【図６】図６（Ａ）は実施例２における重油燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は実施例２における重油燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。
【図７】図７は実施例２における重油燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。
【図８】図８は実施例２における経過時間と排気ガスの処理装置前後でのＮＯｘ量および重油燃料量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による排気ガスの処理方法は、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化する（ＮＯをＮＯ2に変換する）ことにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、
前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、
前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整する。
つまり、燃焼器へ供給される燃料の量（流量）によって変動するＮＯｘ発生量に応じて、適切な供給量で酸化剤および還元剤を供給し、高効率な排気ガス処理を実現する。
【００１８】
この排気ガスの処理方法は、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備えた排気ガスの処理装置を用いて行うことができる。
【００１９】
本発明の排気ガスの処理方法において、排気ガス中に混合する酸化剤としては、オゾンガス（Ｏ3）、二酸化塩素（ＣｌＯ2）、塩素（Ｃｌ2）等を用いることができるが、連続的に安定して低コストで供給できる観点からオゾンガスが好ましい。
オゾンガスは、例えば、低温非平衡プラズマ反応によって空気から生成することができる。
ここで、本発明において、低温非平衡プラズマとは、ガス温度が通常の気体の燃焼温度（７００〜１０００℃程度）より相当低い電離状態のプラズマをいい、通常、３００℃以下のプラズマをいい、下限の温度は約−２００℃である。
【００２０】
本発明における低温非平衡プラズマ反応は、無声放電方式のオゾナイザーを用いて行うのが好ましく、その運転条件は例えば次のとおりである。
温度は１００℃以下、好ましくは常温（０〜４０℃）であり、圧力は大気圧程度であり、相対湿度は５０％以下であり、電圧は約１０ｋＶであり、周波数は０．４２〜６．８２ｋＨｚの範囲である。このような条件の下にオゾナイザーを運転すれば、エネルギー効率の高いＮＯ酸化を行える利点がある。
【００２１】
また、低温非平衡プラズマ反応は、空気から安定してオゾンを含むラジカルガスを生成することができるので、定常運転させても効率が低下しない排気ガスの処理方法を実現させる上で好適である。なお、上記のラジカルガス中には、オゾンの他に、Ｏ、ＯＨ、ＨＯ2ラジカルなどが含まれている。
【００２２】
燃料が燃焼して発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち大部分（９０％以上）は一酸化窒素（ＮＯ）である。またＮＯｘの量は、燃焼器へ供給する燃料の量によって変動する。さらに、発生するＮＯｘの量は燃料の種類によっても異なる。さらには、燃焼器の種類によっても異なる。
例えば、炉筒煙管型ボイラに備えられた燃焼器に、燃料として都市ガス、重油、廃ガス、廃油またはこれらの混合物を供給する場合、燃料供給量が増加すれば当然ＮＯｘ発生量も増加する。さらに、都市ガスと重油の比較では、同じ燃料供給量であっても重油の方が都市ガスよりもＮＯｘ発生量は多くなる。さらに、燃焼効率の悪い燃焼器ほどＮＯｘ発生量は多くなる。
【００２３】
したがって、排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2に変換する酸化剤、例えばＯ3の供給量は、燃料供給量に応じて調整され、さらに燃料の種類にも対応し、さらに燃焼器の種類にも対応するＯ3供給量であることが好ましい。
具体的なＯ3供給量は、使用する燃焼器毎について、予め実験によって各種データを採取し、それらのデータに基づいて決定することができる。
例えば、ある１つの燃焼器について、予め、燃料供給量と排気ガス量との関係および燃料供給量とＮＯｘ発生量との関係を測定しておけば、排ガス温度が約１５０℃以下でのオゾンとＮＯの反応モル比は１対１であることから、燃料供給量に応じた最適なＯ3供給量が導かれる。
【００２４】
放出前の排気ガスを検査する場合には、放出前の排気ガスについて、例えばＮＯｘ計によるＮＯｘ濃度測定、オゾンモニタによるオゾン濃度測定などが任意に行なわれ、その結果に基づいて処理方法の操作条件が必要に応じて修正される。
例えば、排出ガス中にオゾンが１ｐｐｍ以上検出されたときには、プラズマ反応部でのオゾン生成量を調整することにより、オゾンの排出が抑制される。
【００２５】
本発明の排気ガスの処理方法で用いられる還元剤は、例えば、無機含硫黄還元剤から選ばれる少なくとも１つの化合物を含む。
具体的に、前記無機含硫黄還元剤としては、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）、硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）およびチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ3）などが挙げられる。これらの還元剤の中でも、取り扱いの容易さという観点から亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）の使用が好ましい。
本実施形態では、還元剤としてＮａ2ＳＯ3を含有する還元剤溶液を用いる。
【００２６】
排気ガス（NO2含有酸化ガス）中のＮＯ2を還元して窒素ガス（Ｎ2）に変換する還元剤、例えばＮａ2ＳＯ3の供給量は、最適なＯ3量の供給が行われている条件下で、燃料供給量と効率的なＮａ2ＳＯ3供給量との関係を調べる実験を行うことにより、あるいはＮＯｘが酸化されて発生したＮＯ2の量と効率的なＮａ2ＳＯ3供給量との関係を調べる実験を行うことにより決定することができる。
【００２７】
この排気ガスの処理方法は、具体的には、酸化反応領域およびその上下に設けられた還元反応領域と処理液貯留部を備えた湿式反応器の前記酸化反応領域に排気ガスを導入し、酸化反応領域でオゾンガスを排気ガスに接触させてＮＯ2含有酸化ガスに変換し、還元反応領域で還元剤溶液をＮＯ2含有酸化ガスに接触させて窒素ガスに変換し、ＮＯ2含有酸化ガスに還元剤溶液が接触した処理液を処理液貯留部に貯留し、この処理液貯留部内に供給した還元剤溶液と混合した処理液を還元反応領域に循環させることにより、連続的かつ効率的に行える。
【００２８】
この場合、燃料の種類および燃焼器の種類に関わらず、次の（１）〜（３）のように更なるＮａ2ＳＯ3供給量の微調整またはｐＨ調整を行ってもよく、これらを組み合わせることが好ましい。
（１）前記処理液のＳＯ32-濃度を測定し、ＳＯ32-濃度が１．０〜２．０％を維持するように、好ましくは１．５％を維持するように、前記処理液貯留部への還元剤溶液の供給量を微調整する。
この場合、制御部が燃料量測定部からの測定結果に基づく酸化剤供給部の酸化剤供給量および還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、処理液のＳＯ32-濃度を測定し、ＳＯ32-濃度が所定範囲内に収まるように、ＳＯ32-の測定結果に基づく還元剤供給量の調整制御を行う。
【００２９】
（２）前記処理液の酸化還元電位(ＯＲＰ)を測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部への還元剤溶液の供給量を微調整する。
この場合、処理装置は、処理液のＯＲＰを測定し、その測定結果を前記制御部に出力するＯＲＰ計をさらに備え、制御部は、燃料量測定部からの測定結果に基づく酸化剤供給部の酸化剤供給量および還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ＯＲＰが所定範囲内に収まるように、ＯＲＰ計からの測定結果に基づく還元剤供給量の調整制御を行うように構成される。
【００３０】
（３）前記処理液のｐＨ値を測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部へアルカリ成分を添加してもよい。
この場合、処理装置は、還元剤溶液がアルカリ成分を含有しており、処理液のｐＨを測定し、その測定結果を前記制御部に出力するｐＨ計をさらに備え、制御部は、燃料量測定部からの測定結果に基づく酸化剤供給部の酸化剤供給量および還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ｐＨが所定範囲内に収まるように、ｐＨ計からの測定結果に基づく還元剤供給量の調整制御を行うように構成される。
あるいは、還元剤溶液がアルカリ成分を含有せず、アルカリ成分として、例えば、ＮａＯＨ水溶液の供給部を別に設け、ｐＨ計からの測定結果に基づくＮａＯＨ水溶液の調整制御を行うように処理装置を構成してもよい。
【００３１】
前記（１）と（２）ではいずれも、還元剤としてのＮａ2ＳＯ3の処理液中での最適な活性度を維持するために還元剤溶液供給量の微調整が行われ、前記（３）では処理液の最適なｐＨを維持するためにｐＨが微調整される。
また、前記（１）の場合、処理液中のＳＯ32-濃度を直接的に測定し、ＳＯ32-濃度を１．０〜２．０％に維持することで、還元剤としてのＮａ2ＳＯ3の最適な活性度を維持するようにしている。なお、ＳＯ32-濃度が１．０％を下回るとＮＯ2の還元効率が大幅に低下するため好ましくない。また、ＳＯ32-濃度が２．０％を上回っても問題ないが、ＮＯ2を還元する効率が大幅に向上するわけではないため還元剤溶液の無駄となって好ましくない。
【００３２】
前記（２）の場合、ＯＲＰを−５０〜１００ｍＶに維持するのが好ましく、−５０〜０ｍＶに維持するのがより好ましい。なお、ＯＲＰが−５０ｍＶを下回ると、必要以上に還元剤溶液を供給していることになり還元剤溶液の無駄となって好ましくない。一方、１００ｍＶを上回ると酸化反応雰囲気となり還元反応がおこなわれないため、好ましくない。
【００３３】
前記（３）の場合、ｐＨは６〜１０に維持するのが好ましく、８〜９に維持するのがより好ましい。なお、ｐＨが６を下回るとＳＯ32-が酸と反応して浪費され、しかも有害なＳＯ2を生成する。また、１０を上回ると強アルカリ溶液となり取り扱いが困難となるため、好ましくない。
アルカリ成分としては、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物から選ばれる化合物が挙げられる。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）および水酸化カリウム（ＫＯＨ）などが挙げられ、本発明ではそれらの水溶液が用いられる。
【００３４】
このように、還元剤（およびアルカリ成分）が処理液貯留部に一旦貯留されることにより、オゾンガスおよび排気ガスと接触しないため、オゾンガスによる還元剤の速やかな酸化（劣化）、並びに排気ガス中に含まれるＣＯ2によるアルカリ成分の速やかな劣化を回避することができる。
この結果、連続処理時に循環する処理液のｐＨの低下とＯＲＰの上昇が抑制され、循環使用される処理液の活性回復に寄与する。よって、窒素酸化物の除去性能を維持しつつ、排気ガスの処理を連続して長時間にわたり効率よく行うことができる。
【００３５】
この場合、還元剤溶液とアルカリ水溶液を個別に処理液貯留部内に供給してもよく、あるいは、アルカリ成分を含む還元剤溶液を処理液貯留部内に供給してもよい。後者の場合、供給経路が１つで済み、さらに、アルカリ成分を含む還元剤溶液として産業廃液（Ｎａ2ＳＯ3濃度８〜１２％程度、ＮａＯＨ濃度０．４〜０．６％程度）を利用できる利点がある。
なお、この産業廃液は、硫酸製造時の副生品であり、例えば、テイカ株式会社から入手することができる。
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明の排気ガスの処理方法および処理装置の実施形態を詳細に説明する。
【００３７】
（実施形態１）
図１は本発明の排気ガスの処理装置の実施形態１の全体構成を示す説明図であり、図２は実施形態１の排気ガスの処理装置における制御系統を示すブロック図である。
この処理装置は、供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備える。
【００３８】
さらに詳しく説明すると、この処理装置は、低温非平衡放電プラズマ反応部としてのオゾナイザー（酸化剤供給部）Ｐ１、上部から還元反応領域Ｐ５と酸化反応領域Ｐ４と処理液貯留部Ｐ１０を順次備えた湿式反応器（処理部）Ｐ３、還元剤水溶液タンクＰ７およびポンプＰ７ｂ（還元剤供給部）、ボイラ（燃焼器）２と湿式反応器Ｐ３の酸化反応領域Ｐ４とを連結する排気ガス供給ライン２ｂ、排気ガス供給ライン２ｂを介してオゾナイザーＰ１と酸化反応領域Ｐ４とを連結するオゾン供給ラインＰ１ａ、処理液の循環ポンプＰ１１を介して貯留部Ｐ１０と還元反応領域Ｐ５の上部とを連結する処理液循環ラインＰ９、循環ラインＰ９から分岐しＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３を経由しかつその下流側で還元剤水溶液タンクＰ７からの還元剤水溶液補充ラインＰ７ａと合流して貯留部Ｐ１０に到る水溶液補充ラインＰ１４、ボイラ２に供給される燃料の流量を測定する燃料流量計（燃料量測定部）Ｐ２０と、燃料流量計Ｐ２０からの測定結果に基づいてオゾナイザーＰ１および還元剤水溶液タンクＰ７のポンプＰ７ｂを制御して湿式反応器Ｐ３への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部Ｐ３０（図２参照）とから、主に構成されている。
【００３９】
オゾナイザーＰ１は、低温非平衡プラズマにより空気を処理してラジカルガスの一種であるオゾンを生成させるものであり、生成したオゾンガスはオゾナイザーＰ１の上部からオゾン供給ラインＰ１ａを通って、ボイラ２からの排気ガス供給ライン２ｂの途中へ導かれ、ボイラ２からの排気ガスとともに酸化反応領域Ｐ４へ導かれる。
【００４０】
ボイラ２の上部には排熱回収装置２ａが設けられており、この排熱回収装置２ａで熱が回収された後の窒素酸化物含有排気ガスは、排気ガス供給ライン２ｂを通り、その途中で上記のオゾンガスと合わさって、酸化反応領域Ｐ４へ導かれる。
【００４１】
湿式反応器Ｐ３は、下部の酸化反応領域Ｐ４および上部の還元反応領域Ｐ５から構成された塔式反応器であり、酸化反応領域Ｐ４と還元反応領域Ｐ５は一つの湿式反応器Ｐ３（スクラバー）内に存在している。なお、湿式反応器としては、カラム式反応器を用いることもできる。
湿式反応器Ｐ３の上端には処理済みのガスの放出口Ｐ１５が設けられ、酸化反応領域Ｐ４の下には貯留部Ｐ１０が設けられている。
【００４２】
還元反応領域Ｐ５の上部にはスプレイＰ６が設置され、貯留部Ｐ１０から循環ラインＰ９を通って循環してきた還元剤（例えばＮａ2ＳＯ3）水溶液およびアルカリ（例えばＮａＯＨ）水溶液を含む処理液がスプレイＰ６から還元反応領域Ｐ５内に噴霧される。
還元反応領域Ｐ５の内部には、気体と液体との接触度合いを向上させて還元反応を促進するための充填材（図示省略）が充填されている。この充填材としては、例えば、ポリプロピレン製のテラレットＳ-（II）（月島環境エンジニアリング株式会社製、商品名）、ＳＵＳ製のラシヒスーパーリングＲＳＲ（ラシヒ社製、商品名）を用いることができる。
【００４３】
還元反応領域Ｐ５と酸化反応領域Ｐ４の境界は、酸化反応領域Ｐ４で生じたＮＯ2ガスを含む酸化ガスを還元反応領域Ｐ５へ通過させ、かつ処理液を還元反応領域Ｐ５から酸化反応領域Ｐ４へ通過させるための複数の通過孔を有する区画壁が設けられている。
また、酸化反応領域Ｐ４と貯留部Ｐ１０との境界は、還元反応領域Ｐ５から酸化反応領域Ｐ４を通ってきた処理液を通過させるための複数の通過孔を有する区画壁が設けられていてもよい。
【００４４】
貯留部Ｐ１０の上部には処理液補充ラインＰ１４が接続されるとともに、該貯留部Ｐ１０が処理液で満杯になったときに備えて、オーバーフロー口（図示省略）が設けられている。また、貯留部Ｐ１０の下部には処理液の循環ラインＰ９が接続されている。
【００４５】
酸化反応領域Ｐ４に導入された排気ガス中の窒素酸化物は、同じく酸化反応領域Ｐ４へ導入されたオゾンにより酸化されてＮＯ2となる。
このようにして酸化反応領域で生成したＮＯ2を含む酸化ガスは、還元反応領域Ｐ５へ入り、スプレイＰ６から噴霧された処理液と接触して還元され、窒素ガスとなり、該窒素ガスはガス放出口Ｐ１５から大気中へ放出される。
【００４６】
還元反応領域Ｐ５でＮＯ2を含む酸化ガスと接触した後の処理液は、還元反応領域Ｐ５から酸化反応領域Ｐ４へ入り、さらに酸化反応領域Ｐ４から貯留部Ｐ１０へ入り、次の循環に備えられる。
【００４７】
処理液循環部は、循環ラインＰ９およびその途中に設けられた循環ポンプＰ１１からなっており、前記循環ラインＰ９の始端は貯留部Ｐ１０の下部に接続され、その終端は前記のスプレイＰ６に接続されている。
【００４８】
貯留部Ｐ１０に貯留された処理液は、前記の循環ポンプＰ１１の駆動により、貯留部Ｐ１０から循環ラインＰ９、還元反応領域Ｐ５および酸化反応領域Ｐ４を経て、貯留部Ｐ１０へ戻るようになされている。
また、貯留部Ｐ１０内の処理液を薄める必要があるときに、補給水が貯留部Ｐ１０に供給されるように、補給水供給手段の給水管Ｐ１６が貯留部Ｐ１０の上部と接続されている。この補給水供給手段は、例えば、水源としての工業用水と、工業用水と貯留部Ｐ１０とを接続する前記給水管Ｐ１６と、給水管Ｐ１６に設けられた流量計および図示しない電動バルブとを備える。
【００４９】
循環する処理液の一部は循環ラインＰ９から分岐した経路に入り、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３によりＯＲＰおよびｐＨがそれぞれ測定された後、処理液補充ラインＰ１４を通って再び貯留部Ｐ１０へ戻される。なお、この実施形態ではＯＲＰ計Ｐ１２が上流側に設けられ、ｐＨ計が下流側に設けられているが、これらの順序は任意である。
【００５０】
ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３の下流側の処理液補充ラインＰ１４には還元剤水溶液補充ラインＰ７ａが接続されている。
還元剤水溶液補充ラインＰ７ａの上流端は、ポンプＰ７ｂを介して、Ｎａ2ＳＯ3水溶液（濃度２０％程度）中にアルカリ成分としてＮａＯＨ（濃度１％程度）が混合した還元剤水溶液を収容する還元剤水溶液タンクＰ７に接続されている。また、還元剤水溶液補充ラインＰ７ａの下流端は、流量計を介して、処理液補充ラインＰ１４に接続されている。
【００５１】
図１と図２に示すように、燃料流量計Ｐ２０は、ボイラ２の燃焼器に燃料を供給する燃料供給管Ｐ２１に設けられ、燃料流量を測定し、その測定値信号を制御部Ｐ３０に送信する。
ＯＲＰ計Ｐ１２は、貯留部Ｐ１０からの処理液のＯＲＰを測定し、その測定値信号を制御部Ｐ３０に送信する。ｐＨ計Ｐ１３は、貯留部Ｐ１０からの処理液のｐＨを測定し、その測定値信号を制御部Ｐ３０に送信する。
制御部Ｐ３０は、燃料流量計Ｐ２０、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号が入力される入力部と、燃料流量計Ｐ２０、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号に応じた各出力信号をオゾナイザーＰ１、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂおよび給水管Ｐ１６の電動バルブに出力する出力部とを備える。
【００５２】
例えば、燃料を都市ガスとするボイラ２の連続運転時において、次のように制御部Ｐ３０はオゾナイザーＰ１および還元剤水溶液のポンプＰ７ｂを制御する。
例えば、ボイラ２へ供給される都市ガスの燃料流量が決まると、制御部Ｐ３０はオゾナイザーＰ１に対して、処理装置の酸化反応領域Ｐ４へオゾンガスを最適供給量で供給するための出力信号（指令信号）を出力すると共に、制御部Ｐ３０はポンプＰ７ｂに対して、処理装置の貯留部Ｐ１０へ還元剤水溶液を最適供給量で供給するための出力信号（指令信号）を出力する。
なお、前記の制御部Ｐ３０によるポンプＰ７ｂの制御に加えて、燃料流量に応じた処理液のスプレイＰ６からの噴出量を調整するために、制御部Ｐ３０が循環ポンプＰ１１に対して出力信号を出力するようにしてもよい。
【００５３】
このように、ボイラ２へ供給する都市ガスの燃料流量に応じて、制御部Ｐ３０がオゾナイザーＰ１および還元剤水溶液のポンプＰ７ｂを制御することにより、酸化反応に最も効率的な最適供給量でオゾンガスが供給されると共に、還元反応に最も効率的な最適供給量で還元剤水溶液が供給される。
このとき、オゾンガスの最適供給量および還元剤水溶液の最適供給量は、燃料の種類およびボイラ２の燃焼器の種類によって異なる。
したがって、制御部Ｐ３０には、燃料の種類、燃焼器の種類および燃料流量に応じた、オゾンガスの最適供給量および還元剤水溶液の最適供給量が予め設定入力されている。
また、制御部Ｐ３０には、使用するボイラ２の使用条件である燃料の種類および燃焼器の種類を選択する操作部を備えているため、ボイラ２の運転前にオペレーターは操作部にて使用条件を入力することができる。
なお、燃料の種類、燃焼器の種類および燃料流量に応じたオゾンガスの最適供給量および還元剤水溶液の最適供給量は、予め、様々な実験データを採取することにより設定されている。
【００５４】
このようなボイラ２の連続運転中において、湿式反応器Ｐ３を循環してきて活性が低下した処理液は貯留部Ｐ１０に戻されるため、貯留部Ｐ１０内の処理液の活性は所定の範囲から逸脱していくが、処理液のＳＯ32-濃度、ＯＲＰおよびｐＨを最適範囲に維持することが、より効率的な排気ガス処理を行う上で好ましい。
ＳＯ32-濃度は、前記の理由から、１．０〜２．０％に維持するのが好ましく、通常、１．５％に維持するのが特に好ましい。
ＯＲＰは、前記の理由から、−５０〜１００ｍＶに維持するのが好ましく、通常、−５０〜０ｍＶに維持するのが特に好ましい。
ｐＨは、前記の理由から、６〜１０に維持するのが好ましく、通常、８〜９に維持するのが特に好ましい。
【００５５】
そのため、ボイラ２の運転中は、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号が制御部Ｐ３０に入力されている。
制御部Ｐ３０は、燃料流量計Ｐ２０からの測定値信号に基づくオゾナイザーＰ１と還元剤水溶液のポンプＰ７ｂの主制御を行った上で、ＯＲＰおよびｐＨが前記範囲内に収まるように、ＯＲＰ計Ｐ１２およびｐＨ計Ｐ１３からの各測定値信号に基づくオゾナイザーＰ１、還元剤水溶液Ｐ７のポンプＰ７ｂおよび給水管Ｐ１６の電動バルブの調整制御も行う。
このような主制御および調整制御によって、オゾンガスの供給量および還元剤水溶液の供給量を高精度に調整することができ、それによってより効率的な排気ガス処理を行うことができる。
なお、還元剤水溶液はアルカリ成分（ＮａＯＨ）を含むため、ｐＨの調整は可能である。
【００５６】
処理液のＳＯ32-濃度、ＯＲＰおよびｐＨを前記範囲内に維持するための調整制御は、例えば、次のように行われる。
処理液のＳＯ32-濃度が１．４％を下回ると、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂをＯＮにすることにより、還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に補充され、ＳＯ32-濃度が１．５〜１．６％の範囲内となったところでポンプＰ７ｂをＯＦＦにする。
また、処理液のＯＲＰが１００ｍＶを上回ると、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂをＯＮにすることにより、還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に補充され、ＯＲＰが−５０〜１００ｍＶの範囲内となったところでポンプＰ７ｂをＯＦＦにする。
また、処理液のｐＨが６を下回ると、還元剤水溶液のポンプＰ７ｂをＯＮにすることにより、還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に補充され、ｐＨが６〜１０の範囲内となったところでポンプＰ７ｂをＯＦＦにする。
【００５７】
このように、本実施形態では、少なくともボイラ２の燃料供給量に応じた供給量でオゾンガスおよび還元剤水溶液を湿式反応器Ｐ３へ供給するため、効率よく排気ガス処理（ＮＯｘの酸化およびＮＯ2の還元）を行うことができる上、処理液のＳＯ32-濃度、ＯＲＰおよびｐＨを所定範囲内に維持することで、より一層効率よく排気ガス処理を行うことができる。
それに加え、補充されるアルカリ成分を含む還元剤水溶液が貯留部Ｐ１０に一旦貯留され、オゾンガスおよび排気ガスと接触しないため、オゾンガスによる還元剤の速やかな酸化、ならびに排気ガス中に含まれるＣＯ2によるアルカリ成分の速やかな劣化を回避することができる。
【００５８】
（実施形態２）
実施形態１では、アルカリ成分を含む還元剤水溶液を１つのタンクＰ７内に収容することにより、１つの供給経路を用いて還元剤水溶液を貯留部Ｐ１０内に供給する場合を例示したが、アルカリ水溶液とアルカリ成分を含まない還元剤水溶液を別のタンクに収容し、別の供給経路を用いてアルカリ水溶液と還元剤水溶液を独立的に貯留部Ｐ１０内に供給してもよい。
【００５９】
（実施形態３）
実施形態１では、オゾン供給ラインＰ１ａを排気ガス供給ライン２ｂの途中に接続した場合を例示したが、オゾン供給ラインＰ１ａを酸化反応領域Ｐ４へ直接接続してもよい。
このようにすれば、排気ガスの熱によるオゾンの活性低下を抑制できる。
【００６０】
（実施形態４）
本発明によれば、実施形態１〜３で説明した排気ガスの処理装置とボイラ２とを組み合わせて備えるボイラシステムを提供することができる。
【実施例】
【００６１】
〈実施例１〉
実施形態２の処理装置を用いて、炉筒煙管型のパイロットプラントボイラから排出される排気ガスの処理試験を行った。このボイラには燃焼器として一般的なオイル／ガス切替式のロータリーバーナが備えられている。以下の説明を図１と図２を参照しながら行う。
ボイラ２から排出された窒素酸化物含有排気ガスは、排熱回収装置２ａを通過後、排気ガス供給ライン２ｂを通り湿式反応器Ｐ３の酸化反応領域Ｐ４に導入された。
一方、オゾナイザーＰ１で生成したオゾンを含むラジカルガスは、オゾン供給ラインＰ１ａから排気ガス供給ライン２ｂに導かれ、排気ガスとともに酸化反応領域Ｐ４内に導入された。
貯留部Ｐ１０内の亜硫酸ナトリウムの初期濃度は１．６％（１６ｇ／Ｌ）とした。
【００６２】
湿式反応器Ｐ３の還元反応領域Ｐ５内に導入された処理液は、還元反応領域Ｐ５の上部スプレイＰ６から噴霧され、還元反応領域Ｐ５および酸化反応領域Ｐ４を経て、下部の貯溜部Ｐ１０に戻り、次いで循環ポンプＰ１１により循環ラインＰ９を経て、再び上部スプレイＰ６へ送られた。
【００６３】
処理装置内を循環する処理液のＳＯ32-濃度、ｐＨおよびＯＲＰは、循環ポンプＰ１１の下流側において循環ラインＰ９から分岐し貯留部Ｐ１０に到る経路上で測定された。
循環する処理液は、ＮＯ2をＮ2に還元するための亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）を含む還元剤水溶液と、ｐＨ調整用の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含むアルカリ水溶液との混合水溶液であり、この混合水溶液のｐＨとＯＲＰを制御するため、還元剤水溶液タンクおよびアルカリ水溶液タンクから還元剤水溶液（濃度：１２６ｇ／Ｌ）を１Ｌ／分の割合で補充した。
なお、上記の水溶液の補充により貯留部Ｐ１０の液面は上昇するが、該液面は貯留部Ｐ１０の上部に設けられたオーバーフロー口（図示省略）からの排水により、液面は一定に維持された。
【００６４】
この実施例１では、都市ガスを炉筒煙管式ボイラの燃焼器に供給し、大量に発生する炉筒煙管式ボイラの排気ガス、すなわちＣＯ2をも含む排気ガスが処理すべきガスとして用いられた。
また、この実施例１では、都市ガス燃料量（流量）を４０〜１６０Ｎｍ3／時の範囲で変化させ、燃料量に対する排ガス量、発生ＮＯｘ重量および還元剤水溶液の必要当量比を調べた。
図３（Ａ）は実施例１における燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は実施例１における燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。図４は実施例１における燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。図５は実施例１における経過時間と排気ガス処理装置前後でのＮＯｘ量および都市ガス燃料量との関係を示すグラフである。
【００６５】
図３（Ａ）における排ガス量は燃料量と排ガス中の酸素濃度から算出した値であり、図３（Ｂ）における発生ＮＯｘ重量はボイラ２の採取口ＭＰ１から採取した排気ガスを分析装置Ａに導入して測定したNOｘ濃度と排ガス量の積から得られる値である。また、図５における●は排気ガス供給ライン２ｂの採取口ＭＰ１から採取した排気ガスを分析装置Ａに導入して測定した値であり、○は湿式反応器Ｐ３のガス放出口Ｐ１５付近の採取口ＭＰ３から採取した排気ガスを分析装置Ａに導入して測定した値である。また、実線は都市ガス燃料量の時間変化を表している。
図３から、燃料量と排ガス量とは比例的関係にあり、燃料量と発生ＮＯｘ重量とは比例的関係にあることが分かる。
【００６６】
図４から、燃料量が５０〜１５０Ｎｍ3／ｈのとき、還元剤水溶液の必要当量は０．３８〜１．０６ｋｇ／ｈと増加していくが、必要当量比は逆に２０．９〜９．９に減少している。これは還元剤が排ガス中の酸素とも反応するため、燃料量が少ない、すなわち発生ＮＯｘ量が少ない時には必要当量比が多くなるためだと考えられる。このことから、燃料量が多いときのほうが還元剤水溶液の必要当量比を低減することが可能であることが分かる。
また、図５から、運転開始から３３０分の間において、湿式反応器Ｐ３に導入される前の排気ガス中のＮＯｘ量は６５〜８０ｐｐｍで安定しており、湿式反応器Ｐ３にて処理された排気ガス中のＮＯｘ量は５〜３５ｐｐｍまで低減していた。なお、燃料量が多いときはオゾン供給量が不足しているため燃料量が少ない場合に比べ処理後のＮＯｘ量が高くなっている。
このことから、本発明の排気ガスの処理方法は、都市ガスを燃料とするボイラ２から排出される排気ガス中の窒素酸化物の除去に有効であることが分かった。
【００６７】
〈実施例２〉
実施例２では、重油を炉筒煙管式ボイラの燃焼器に供給して燃焼させたこと以外は、実施例１と概ね同様である。
この実施例２では、燃料量（流量）を６５〜１４５Ｎｍ3／時の範囲で変化させ、燃料量に対する排ガス量、発生ＮＯｘ重量および還元剤水溶液供給量を調べた。
図６（Ａ）は実施例２における燃料量と排ガス量との関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は実施例２における燃料量と発生ＮＯｘ重量との関係を示すグラフである。図７は実施例２における燃料量と還元剤水溶液の必要当量比および必要当量との関係を示すグラフである。図８は実施例２における経過時間と排気ガス処理装置前後でのＮＯｘ量および重油燃料量との関係を示すグラフである。
【００６８】
図６から、燃料量と排ガス量とは比例的関係にあり、燃料量と発生ＮＯｘ重量とは比例的関係にあることが分かる。
また、図７から、燃料量が６５〜１４５Ｌ／ｈのとき、還元剤水溶液の必要当量は０．９０〜１．９７ｋｇ／ｈと増加していくが、必要当量比は逆に１１．１〜５．０９に減少していた。このことから、重油燃料を用いた場合も都市ガス燃料を用いた場合と同様に燃料量が多いときのほうが還元剤水溶液の必要当量比を低減することが可能であることが分かる。
また、図８から、運転開始から３００分の間において、湿式反応器Ｐ３に導入される前の排気ガス中のＮＯｘ量は９０〜１１０ｐｐｍで安定しており、湿式反応器Ｐ３にて処理された排気ガス中のＮＯｘ量は５〜６０ｐｐｍまで低減していた。なお、燃料量が多いときはオゾン供給量が不足しているため燃料量が少ない場合に比べ処理後のＮＯｘ量が高くなっている。
このことから、本発明の排気ガスの処理方法は、重油を燃料とするボイラ２から排出される排気ガス中の窒素酸化物の除去に有効であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、燃焼器にて燃料を燃焼した際に発生する排気ガス中の窒素酸化物を低減する処理方法および処理装置に適用でき、特に、都市ガスまたは重油を燃料とする炉筒煙管式ボイラから排出される排気ガスの処理に好適である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｐ１ オゾナイザー
Ｐ１ａ オゾン供給ライン
２ ボイラ
２ａ 排熱回収装置
２ｂ 排気ガス供給ライン
Ｐ３ 湿式反応器
Ｐ４ 酸化反応領域
Ｐ５ 還元反応領域
Ｐ６ スプレイ
Ｐ７ 還元剤水溶液タンク
Ｐ７ａ 還元剤水溶液補充ライン
Ｐ９ 混合水溶液循環ライン
Ｐ１０ 混合水溶液貯留部
Ｐ１１ 循環ポンプ
Ｐ１２ ＯＲＰ計
Ｐ１３ ｐＨ計
Ｐ１４ 水溶液補充ライン
Ｐ１５ ガス放出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化することにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、
前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、
前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整することを特徴とする排気ガスの処理方法。
【請求項２】
前記酸化剤がオゾンガスであり、前記還元剤がＮａ2ＳＯ3を含有する還元剤溶液である請求項１に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項３】
酸化反応領域およびその上下に設けられた還元反応領域と処理液貯留部を備えた湿式反応器の前記酸化反応領域に前記排気ガスを導入し、酸化反応領域で前記オゾンガスを排気ガスに接触させてＮＯ2含有酸化ガスに変換し、前記還元反応領域で前記還元剤溶液を前記ＮＯ2含有酸化ガスに接触させて窒素ガスに変換し、前記ＮＯ2含有酸化ガスに前記還元剤溶液が接触した処理液を前記処理液貯留部に貯留し、この処理液貯留部内に供給した前記還元剤溶液と混合した処理液を前記還元反応領域に循環させる請求項２に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項４】
前記処理液のＳＯ32-濃度を測定し、ＳＯ32-濃度が１．０〜２．０％を維持するように前記処理液貯留部内への還元剤溶液の供給量を微調整する請求項３に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項５】
前記処理液の酸化還元電位(ＯＲＰ)を測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部内への還元剤溶液の供給量を微調整する請求項３または４に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項６】
前記還元剤溶液がアルカリ成分を含有しており、
前記処理液のｐＨを測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部内への還元剤溶液の供給量を微調整する請求項３〜５のいずれか１つに記載の排気ガスの処理方法。
【請求項７】
前記燃焼器が、都市ガス、重油、廃ガス、廃油またはこれらの混合物を燃料とする炉筒煙管型ボイラである請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気ガスの処理方法。
【請求項８】
供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備えたことを特徴とする排気ガスの処理装置。
【請求項９】
前記処理液の酸化還元電位(ＯＲＰ)を測定し、その測定結果を前記制御部に出力するＯＲＰ計をさらに備え、
前記制御部は、前記燃料量測定部からの測定結果に基づく前記酸化剤供給部の酸化剤供給量および前記還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ＯＲＰが所定範囲内に収まるように、前記ＯＲＰ計からの測定結果に基づく前記酸化剤供給量と前記還元剤供給量の調整制御を行うように構成された請求項８に記載の排気ガスの処理装置。
【請求項１０】
前記還元剤溶液がアルカリ成分を含有しており、
前記処理液のｐＨを測定し、その測定結果を前記制御部に出力するｐＨ計をさらに備え、
前記制御部は、前記燃料量測定部からの測定結果に基づく前記酸化剤供給部の酸化剤供給量および前記還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ｐＨが所定範囲内に収まるように、前記ｐＨ計からの測定結果に基づく前記還元剤供給量の調整制御を行うように構成された請求項８または９に記載の排気ガスの処理装置。
【請求項１１】
炉筒煙管型ボイラと、この炉筒煙管型ボイラからの排気ガスを処理する請求項８〜１０のいずれか１つに記載の排気ガスの処理装置とを備えたボイラシステム。
【請求項１】
供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガス中に酸化剤を混合して、前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化することにより、前記排気ガスをＮＯ2含有酸化ガスに変換する工程と、
前記ＮＯ2含有酸化ガス中に還元剤を混合して、前記ＮＯ2含有酸化ガス中のＮＯ2を還元することにより、前記ＮＯ2含有酸化ガスを窒素ガスに変換する工程とを含み、
前記排気ガス中への酸化剤の供給量および前記ＮＯ2含有酸化ガス中への還元剤の供給量を、前記燃焼器へ供給される燃料の量に応じて調整することを特徴とする排気ガスの処理方法。
【請求項２】
前記酸化剤がオゾンガスであり、前記還元剤がＮａ2ＳＯ3を含有する還元剤溶液である請求項１に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項３】
酸化反応領域およびその上下に設けられた還元反応領域と処理液貯留部を備えた湿式反応器の前記酸化反応領域に前記排気ガスを導入し、酸化反応領域で前記オゾンガスを排気ガスに接触させてＮＯ2含有酸化ガスに変換し、前記還元反応領域で前記還元剤溶液を前記ＮＯ2含有酸化ガスに接触させて窒素ガスに変換し、前記ＮＯ2含有酸化ガスに前記還元剤溶液が接触した処理液を前記処理液貯留部に貯留し、この処理液貯留部内に供給した前記還元剤溶液と混合した処理液を前記還元反応領域に循環させる請求項２に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項４】
前記処理液のＳＯ32-濃度を測定し、ＳＯ32-濃度が１．０〜２．０％を維持するように前記処理液貯留部内への還元剤溶液の供給量を微調整する請求項３に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項５】
前記処理液の酸化還元電位(ＯＲＰ)を測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部内への還元剤溶液の供給量を微調整する請求項３または４に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項６】
前記還元剤溶液がアルカリ成分を含有しており、
前記処理液のｐＨを測定し、その結果に基づいて前記処理液貯留部内への還元剤溶液の供給量を微調整する請求項３〜５のいずれか１つに記載の排気ガスの処理方法。
【請求項７】
前記燃焼器が、都市ガス、重油、廃ガス、廃油またはこれらの混合物を燃料とする炉筒煙管型ボイラである請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気ガスの処理方法。
【請求項８】
供給された燃料を燃焼して窒素酸化物を含む排気ガスを排出する燃焼器の前記排気ガスが導入される処理部と、前記排気ガスが導入された処理部内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤が供給された処理部内に還元剤を供給する還元剤供給部と、前記燃焼器に供給される燃料の量を測定する燃料量測定部と、該燃料量測定部からの測定結果に基づいて前記酸化剤供給部および前記還元剤供給部を制御して前記処理部内への酸化剤および還元剤の供給量を調整する制御部とを備えたことを特徴とする排気ガスの処理装置。
【請求項９】
前記処理液の酸化還元電位(ＯＲＰ)を測定し、その測定結果を前記制御部に出力するＯＲＰ計をさらに備え、
前記制御部は、前記燃料量測定部からの測定結果に基づく前記酸化剤供給部の酸化剤供給量および前記還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ＯＲＰが所定範囲内に収まるように、前記ＯＲＰ計からの測定結果に基づく前記酸化剤供給量と前記還元剤供給量の調整制御を行うように構成された請求項８に記載の排気ガスの処理装置。
【請求項１０】
前記還元剤溶液がアルカリ成分を含有しており、
前記処理液のｐＨを測定し、その測定結果を前記制御部に出力するｐＨ計をさらに備え、
前記制御部は、前記燃料量測定部からの測定結果に基づく前記酸化剤供給部の酸化剤供給量および前記還元剤供給部の還元剤供給量の主制御を行った後に、ｐＨが所定範囲内に収まるように、前記ｐＨ計からの測定結果に基づく前記還元剤供給量の調整制御を行うように構成された請求項８または９に記載の排気ガスの処理装置。
【請求項１１】
炉筒煙管型ボイラと、この炉筒煙管型ボイラからの排気ガスを処理する請求項８〜１０のいずれか１つに記載の排気ガスの処理装置とを備えたボイラシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１２５６９８（Ｐ２０１２−１２５６９８Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９４２２（Ｐ２０１０−２７９４２２）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【出願人】（０００１４３４７７）株式会社高尾鉄工所 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【出願人】（０００１４３４７７）株式会社高尾鉄工所 (5)
【Ｆターム（参考）】
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