(57)【要約】【課題】排気ガスの流入開始からのタイムラグを最小限に抑えて窒素酸化物を処理する。【解決手段】脱硝装置は、脱硝反応器１０と、熱交換器１５と、加熱器２０ｂと、脱硝前ガスＥＸｂの温度を検知する温度計２９と、脱硝前ガスＥＸｂ中の窒素酸化物の濃度を検知する第一濃度計３９ａと、脱硝済みガスＥＸａ中の窒素酸化物の濃度を検知する第二濃度計３９ｂと、を備える。脱硝反応器１０には、Ｉｒを含む触媒１１が充填されている。熱交換器１５は、脱硝前ガスＥＸｂと脱硝済みガスＥＸａとを熱交換させる。加熱器２０ｂは、脱硝前ガスＥＸｂを加熱する加熱部２１と、温度計２９で検知される温度が目標温度範囲内に収まるよう加熱部２１による加熱量を調節する加熱量調節部２２ｂと、を備える。加熱量調節部２２ｂは、各濃度計３９ａ，３９ｂで検知された濃度から脱硝率を求める脱硝率演算部２５と、目標温度範囲を変更する目標変更部２６と、を備える。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に含まれている窒素酸化物を還元させる、Ｉｒを含む触媒が充填されている脱硝反応器と、
前記脱硝反応器に流入する前の排気ガスである脱硝前ガスと前記脱硝反応器から流出した排気ガスである脱硝済みガスとを熱交換させて、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記脱硝前ガスを加熱する熱交換器と、
前記熱交換器を通った後の前記脱硝前ガスを加熱する加熱量調節可能な加熱器と、
前記加熱器よりも前記脱硝反応器側であって前記脱硝反応器に流入する前のガスの温度を検知する温度計と、
前記脱硝前ガス中の窒素酸化物の濃度を検知する第一濃度計と、
前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度を検知する第二濃度計と、
を備え、
前記加熱器は、前記脱硝反応器に流入するガスを加熱する加熱部と、前記温度計で検知される温度が目標温度範囲内に収まるよう、前記加熱部による加熱量を調節する加熱量調節部と、を備え、
前記加熱量調節部は、前記第一濃度計で検知された窒素酸化物の濃度と前記第二濃度計で検知された窒素酸化物の濃度とから前記脱硝反応器での脱硝率を求める脱硝率演算部と、前記脱硝率が高くなるよう、前記目標温度範囲を変更する目標変更部と、前記温度計で検知される温度が目標温度範囲内に収まるよう、前記加熱部による加熱量を前記加熱部に対して指示する指示部と、を備える、
脱硝装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱硝装置において、
前記加熱量調節部は、稼動し始めたガス発生源からの前記排気ガスが前記脱硝反応器に流入する前から、前記温度計で検知される温度が前記目標温度範囲内に収まるよう、前記加熱部による加熱量を調節する、
脱硝装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の脱硝装置において、
前記目標温度範囲は、２００〜３００℃の範囲内である、
脱硝装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の脱硝装置において、
前記目標変更部は、前記脱硝率が予め定められた値以上になるよう、前記目標温度範囲を変更する、
脱硝装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の脱硝装置において、
水素と一酸化炭素とのうち、少なくとも一方を含む脱硝性能向上ガスを前記脱硝前ガス中に供給する性能向上ガス供給器を備える、
脱硝装置。
【請求項６】
請求項５に記載の脱硝装置において、
前記性能向上ガス供給器は、前記脱硝前ガス中に供給する前記脱硝性能向上ガスの流量を調節する性能向上ガス流量調節弁と、前記第二濃度計で検知された前記窒素酸化物の濃度に応じて前記性能向上ガス流量調節弁の弁開度を制御する制御器と、を備える、
脱硝装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の脱硝装置において、
前記目標温度範囲は、１７０〜３００℃の範囲内である、
脱硝装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の脱硝装置において、
前記脱硝反応器は、
反応容器と、
前記反応容器内における前記排気ガスの流れ方向に分布配置されている前記触媒と、
前記流れ方向の全ての位置での前記触媒の温度が所定温度範囲内に収まるよう、前記触媒の温度分布を調節する温度分布調節器と、
を備える、
脱硝装置。
【請求項９】
請求項８に記載の脱硝装置において、
前記温度分布調節器は、前記触媒又は前記反応容器内の前記排気ガスと冷媒とを熱交換させる熱交換器を備える、
脱硝装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の脱硝装置において、
前記脱硝反応器から流出し且つ前記熱交換器に流入する前の前記脱硝済みガスと冷媒とを熱交換させ、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記冷媒を加熱する排熱回収器を備える、
脱硝装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の脱硝装置において、
前記脱硝反応器から流出し且つ前記熱交換器に流入する前の前記脱硝済みガスを前記熱交換器に対してバイパスさせるバイパスラインと、
前記バイパスラインを流れる前記脱硝済みガスの流量を調節するバイパス流量調節器と、
を備える、
脱硝装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の脱硝装置において、
前記バイパスライン中であって前記バイパス流量調節器より前記脱硝済みガスの流れの下流側に配置され、前記脱硝済みガスと冷媒とを熱交換させ、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記冷媒を加熱するバイパス排熱回収器を備える、
脱硝装置。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の脱硝装置において、
前記脱硝前ガスを前記脱硝反応器に対してバイパスさせて、前記脱硝済みガスに合流させるバイパスラインと、
前記バイパスラインを流れる前記脱硝前ガスの流量を調節するバイパス流量調節器と、
を備える、
脱硝装置。
【請求項１４】
脱硝反応器内でＩｒを含む触媒により、排気ガス中に含まれている窒素酸化物を還元させる脱硝工程と、
前記脱硝工程で処理される前の排気ガスである脱硝前ガスと前記脱硝工程で処理された後の排気ガスである脱硝済みガスとを熱交換させて、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記脱硝前ガスを加熱する熱交換工程と、
前記脱硝前ガスの温度が目標温度範囲内に収まるよう、前記脱硝前ガスの温度を調節する温度調節工程と、
を実行し、
前記温度調節工程では、
前記脱硝前ガス中の窒素酸化物の濃度と前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度とを検知し、
前記脱硝前ガス中の窒素酸化物の濃度と前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度とから前記脱硝反応器での脱硝率を求め、
前記脱硝率が高くなるよう、前記目標温度範囲を変更し、
前記脱硝前ガスの温度が前記目標温度範囲内に収まるよう、前記脱硝前ガスの温度を調節する、
脱硝方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の脱硝方法において、
前記温度調節工程では、稼動し始めたガス発生源からの前記排気ガスが前記脱硝反応器に流入する前から、前記脱硝反応器に流入するガスの温度が前記目標温度範囲内に収まるよう、前記脱硝反応器に流入する前記ガスの温度を調節する、
脱硝方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の脱硝方法において、
前記目標温度範囲は、２００〜３００℃の範囲内である、
脱硝方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか一項に記載の脱硝方法において、
前記温度調節工程では、前記脱硝率が予め定められた値以上になるよう、前記目標温度範囲を変更する、
脱硝方法。
【請求項１８】
請求項１４から１７のいずれか一項に記載の脱硝方法において、
水素と一酸化炭素とのうち、少なくとも一方を含む脱硝性能向上ガスを前記脱硝前ガス中に供給する性能向上ガス供給工程を実行する、
脱硝方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の脱硝方法において、
前記性能向上ガス供給工程では、前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度に応じて前記脱硝前ガス中に供給する前記脱硝性能向上ガスの流量を調節する、
脱硝方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の脱硝方法において、
前記目標温度範囲は、１７０〜３００℃の範囲内である、
脱硝方法。
【請求項２１】
請求項１４から２０のいずれか一項に記載の脱硝方法において、
前記脱硝反応器は、反応容器と、前記反応容器内における前記排気ガスの流れ方向に分布配置されている前記触媒と、を備え、
前記流れ方向の全ての位置での前記触媒の温度が所定温度範囲内に収まるよう、前記触媒の温度分布を調節する温度分布調節工程を実行する、
脱硝方法。
【請求項２２】
請求項１４から２１のいずれか一項に記載の脱硝方法において、
前記温度調節工程は、前記脱硝工程で処理され且つ前記熱交換工程で熱交換される前の前記脱硝済みガスと冷媒とを熱交換させ、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記冷媒を加熱する排熱回収工程を含む、
脱硝方法。
【請求項２３】
請求項１４から２２のいずれか一項に記載の脱硝方法において、
前記温度調節工程は、前記熱交換工程で前記脱硝前ガスと熱交換される前の前記脱硝済みガスの少なくとも一部に対して、前記脱硝前ガスと熱交換させないバイパス工程を含む、
脱硝方法。
【請求項２４】
請求項１４から２２のいずれか一項に記載の脱硝方法において、
前記温度調節工程は、前記脱硝前ガスの少なくとも一部を、前記脱硝済みガスに合流させるバイパス工程を含む、
脱硝方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の窒素酸化物を処理する脱硝装置、及び脱硝方法に関する。
本願は、２０１５年６月２４日に、日本国に出願された特願２０１５−１２６８２１号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘとする）を処理する場合、一般的に、このＮＯｘを還元して、Ｎ２とＨ２Ｏにする。ＮＯｘを還元する方法としては、アンモニア触媒還元法が広く知られている。
【０００３】
このアンモニア触媒還元法では、還元剤としてのアンモニアの費用、排気ガスの温度を上げるための加熱費用が嵩む。すなわち、アンモニア触媒還元法では、ランニングコストが嵩む。そこで、以下の特許文献１では、Ｉｒを含む触媒を用い、排気ガス中のＣＯ及びＨＣを利用してＮＯｘを還元する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０３３９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の触媒を用い、排気ガス中のＣＯ及びＨＣを利用することで、ＮＯｘを還元するためのランニングコストを抑えることができる。
【０００６】
窒素酸化物の処理では、排気ガスが処理装置に流入し始めると、この処理装置で直ちに窒素酸化物が処理され、その後も安定して窒素酸化物が処理されることが望まれる。さらに、窒素酸化物の処理では、ランニングコストを抑えることが望まれる。
【０００７】
そこで、本発明は、ランニングコストを抑えつつも、排気ガスの流入開始からの窒素酸化物の処理開始までのタイムラグを抑え、その後も安定して窒素酸化物を処理することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての脱硝装置は、
排気ガス中に含まれている窒素酸化物を還元させる、Ｉｒを含む触媒が充填されている脱硝反応器と、前記脱硝反応器に流入する前の排気ガスである脱硝前ガスと前記脱硝反応器から流出した排気ガスである脱硝済みガスとを熱交換させて、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記脱硝前ガスを加熱する熱交換器と、前記熱交換器を通った後の前記脱硝前ガスを加熱する加熱量調節可能な加熱器と、前記加熱器よりも前記脱硝反応器側であって前記脱硝反応器に流入する前のガスの温度を検知する温度計と、前記脱硝前ガス中の窒素酸化物の濃度を検知する第一濃度計と、前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度を検知する第二濃度計と、を備える。前記加熱器は、前記脱硝反応器に流入するガスを加熱する加熱部と、前記温度計で検知される温度が目標温度範囲内に収まるよう、前記加熱部による加熱量を調節する加熱量調節部と、を備える。前記加熱量調節部は、前記第一濃度計で検知された窒素酸化物の濃度と前記第二濃度計で検知された窒素酸化物の濃度とから前記脱硝反応器での脱硝率を求める脱硝率演算部と、前記脱硝率が高くなるよう、前記目標温度範囲を変更する目標変更部と、前記温度計で検知される温度が目標温度範囲内に収まるよう、前記加熱部による加熱量を前記加熱部に対して指示する指示部と、を備える。
【０００９】
ここで、前記目標変更部は、前記脱硝反応器に流入する直前のガスの温度範囲に関して、前記脱硝率が高くなる温度範囲を探し、前記脱硝率が高くなる温度範囲を前記目標温度範囲にするとよい。
【００１０】
当該脱硝装置では、アンモニアを用いず、Ｉｒを含む触媒を用いて、ＮＯｘを還元するので、ランニングコストを抑えることができる。
【００１１】
また、当該脱硝装置では、脱硝反応器に流入するガスの温度が低い場合には、加熱器でこのガスを加熱するので、排気ガスが脱硝装置に流入し始めたときでも、流入開始からこの排気ガス中に含まれるＮＯｘの還元が開始されるまでのタイムラグを抑えることができる。さらに、当該脱硝装置では、熱交換器でも脱硝前ガスを加熱するため、脱硝前ガスを加熱する加熱器における熱エネルギーの消費を抑えることができる。
【００１２】
当該脱硝装置では、温度計で検知される温度に応じて、加熱部での加熱量が調節されるので、脱硝反応器に流入する脱硝前ガスの温度が安定し、この脱硝前ガスに含まれているＮＯｘを継続的に安定して還元させることができる。さらに、加熱部による不要な加熱を抑えることができ、ランニングコストを抑えることができる。
【００１３】
Ｉｒを含む触媒は、時間経過に伴い、最高脱硝率になる脱硝反応器の入口でのガス温度が高くなる。また、排気ガス中の水素濃度や一酸化炭素濃度が変化すると、脱硝反応器内で脱硝反応が行われる温度範囲が変化する。当該脱硝装置では、脱硝率演算部で求められる脱硝率が高くなるよう、目標温度範囲を変更する。この結果、触媒が時間経過に伴って劣化した場合や排気ガス中の水素濃度や一酸化炭素濃度が変化した場合でも、加熱量調節部で調節される脱硝前ガスの温度が変化して、脱硝反応器での脱硝率の低下を抑えることができる。
【００１４】
ここで、前記一態様の脱硝装置において、前記加熱部は、可燃性流体を噴射するバーナを備え、前記加熱量調節部は、前記バーナに供給する前記可燃性流体の流量を調節する流量調節弁と、前記温度計で検知された温度に応じて前記流量調節弁の弁開度を制御する制御器と、を備えてもよい。
【００１５】
また、以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記加熱量調節部は、稼動し始めたガス発生源からの前記排気ガスが前記脱硝反応器に流入する前から、前記温度計で検知される温度が前記目標温度範囲内に収まるよう、前記加熱部による加熱量を調節してもよい。
【００１６】
当該脱硝装置では、脱硝反応器に排気ガスが流入し始める前、脱硝反応器に流入するガスの温度が低い場合には、加熱器でこのガスを加熱するので、排気ガスの流入開始から直ちにこの排気ガス中に含まれるＮＯｘを還元することができる。
【００１７】
以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記目標温度範囲は、２００〜３００℃の範囲内であってもよい。
【００１８】
以上のいずれかの前記態様の前記脱硝装置において、前記目標変更部は、前記脱硝率が予め定められた値以上になるよう、前記目標温度範囲を変更してもよい。
【００１９】
当該脱硝装置では、時間経過に伴って触媒が劣化しても、脱硝反応器での脱硝率を予め定められた値以上に維持することができる。
【００２０】
以上のいずれかの前記態様の前記脱硝装置において、水素と一酸化炭素とのうち、少なくとも一方を含む脱硝性能向上ガスを前記脱硝前ガス中に供給する性能向上ガス供給器を備えてもよい。
【００２１】
当該脱硝装置では、脱硝性能向上ガスを脱硝前ガス中に供給することで、脱硝反応器内で脱硝反応が行われる温度範囲を広げることができると共に、脱硝反応器内での脱硝反応を促進することができる。さらに、当該脱硝装置では、脱硝性能向上ガス中に含まれている水素又は一酸化炭素が脱硝反応器内で酸化する過程で発熱するため、脱硝性能向上ガスを供給中、脱硝反応器内での発熱量を高めることができる。このため、当該脱硝装置では、熱交換器で脱硝前ガスを加熱する加熱量が増加し、加熱器での加熱量を抑えることができる。さらに、当該脱硝装置では、加熱量の増加分を回収することで、加熱量の増加分を有効に利用することができる。
【００２２】
前記性能向上ガス供給を備える前記態様の脱硝装置において、前記性能向上ガス供給器は、前記脱硝前ガス中に供給する前記脱硝性能向上ガスの流量を調節する性能向上ガス流量調節弁と、前記第二濃度計で検知された前記窒素酸化物の濃度に応じて前記性能向上ガス流量調節弁の弁開度を制御する制御器と、を備えてもよい。
【００２３】
前記性能向上ガス供給を備える、以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記目標温度範囲は、１７０〜３００℃の範囲内であってもよい。
【００２４】
以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記脱硝反応器は、反応容器と、前記反応容器内における前記排気ガスの流れ方向に分布配置されている前記触媒と、前記流れ方向の全ての位置での前記触媒の温度が所定温度範囲内に収まるよう、前記触媒の温度分布を調節する温度分布調節器と、を備えてもよい。
【００２５】
当該脱硝装置では、脱硝反応器がいわゆる等温反応器になる。このため、排気ガスの流れ方向の全ての位置、例えば、反応器の排気ガス流れの上流側の位置及び下流側の位置での触媒の温度が所定温度範囲内に収まる。この結果、脱硝反応器の出口での脱硝率を高めることができる。
【００２６】
前記温度分布調節器を備える前記態様の脱硝装置において、前記温度分布調節器は、前記触媒又は前記反応容器内の前記排気ガスと冷媒とを熱交換させる熱交換器を備えてもよい。
【００２７】
以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記脱硝反応器から流出し且つ前記熱交換器に流入する前の前記脱硝済みガスと冷媒とを熱交換させ、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記冷媒を加熱する排熱回収器を備えてもよい。
【００２８】
以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記脱硝反応器から流出し且つ前記熱交換器に流入する前の前記脱硝済みガスを前記熱交換器に対してバイパスさせるバイパスラインと、前記バイパスラインを流れる前記脱硝済みガスの流量を調節するバイパス流量調節器と、を備えてもよい。
【００２９】
前記バイパスラインを備える前記態様の脱硝装置において、前記バイパスライン中であって前記バイパス流量調節器より前記脱硝済みガスの流れの下流側に配置され、前記脱硝済みガスと冷媒とを熱交換させ、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記冷媒を加熱するバイパス排熱回収器を備えてもよい。
【００３０】
以上のいずれかの前記脱硝装置において、前記脱硝反応器には、前記触媒として、Ｉｒ及びＷを含むＩｒ−Ｗ系触媒、又はＩｒを含みＷを含まないＩｒ系触媒が充填されてもよい。
【００３１】
この場合、前記脱硝反応器には、前記Ｉｒ系触媒が充填されてもよい。
【００３２】
以上のいずれかの前記態様の脱硝装置において、前記脱硝前ガスを前記脱硝反応器に対してバイパスさせて、前記脱硝済みガスに合流させるバイパスラインと、前記バイパスラインを流れる前記脱硝前ガスの流量を調節するバイパス流量調節器と、を備えてもよい。
【００３３】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての排気ガス処理設備は、
以上のいずれかの前記態様の脱硝装置と、前記脱硝装置に流入する前の前記排気ガス中から塵を除く集塵器を備える。
【００３４】
ここで、前記態様の排気ガス処理設備において、前記脱硝装置に流入する前の前記排気ガス中から硫黄酸化物を除く脱硫装置を備えてもよい。
【００３５】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての脱硝方法は、
脱硝反応器内でＩｒを含む触媒により、排気ガス中に含まれている窒素酸化物を還元させる脱硝工程と、前記脱硝工程で処理される前の排気ガスである脱硝前ガスと前記脱硝工程で処理された後の排気ガスである脱硝済みガスとを熱交換させて、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記脱硝前ガスを加熱する熱交換工程と、前記脱硝前ガスの温度が目標温度範囲内に収まるよう、前記脱硝前ガスの温度を調節する温度調節工程と、を実行する。前記温度調節工程では、前記脱硝前ガス中の窒素酸化物の濃度と前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度とを検知し、前記脱硝前ガス中の窒素酸化物の濃度と前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度とから前記脱硝反応器での脱硝率を求め、前記脱硝率が高くなるよう、前記目標温度範囲を変更し、前記脱硝前ガスの温度が前記目標温度範囲内に収まるよう、前記脱硝前ガスの温度を調節する。
【００３６】
ここで、前記温度調節工程では、前記脱硝反応器に流入する直前のガスの温度範囲に関して、前記脱硝率が高くなる温度範囲を探し、前記脱硝率が高くなる温度範囲を前記目標温度範囲にしてもよい。
【００３７】
当該脱硝方法では、アンモニアを用いず、Ｉｒを含む触媒を用いて、ＮＯｘを還元するので、ランニングコストを抑えることができる。
【００３８】
また、当該脱硝方法では、脱硝反応器に流入するガスの温度が低い場合には、温度調節工程でこの排気ガスの温度が目標温度範囲に調節されるので、排気ガスが脱硝反応器に流入し始めたときでも、この排気ガスの流入開始からこの排気ガス中に含まれるＮＯｘの還元が開始されるまでのタイムラグを抑えることができる。さらに、当該脱硝方法では、熱交換工程でも脱硝前ガスを加熱するため、脱硝前ガスを加熱する場合がある温度調節工程における熱エネルギーの消費を抑えることができる。
【００３９】
ここで、前記態様の脱硝方法において、前記温度調節工程では、可燃性流体を燃焼させて、前記脱硝前ガスを加熱すると共に、前記脱硝前ガスの温度に応じて、燃焼させる可燃性流体の流量を調節してもよい。
【００４０】
また、以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記温度調節工程では、稼動し始めたガス発生源からの前記排気ガスが前記脱硝反応器に流入する前から、前記脱硝反応器に流入するガスの温度が前記目標温度範囲内に収まるよう、前記脱硝反応器に流入する前記ガスの温度を調節してもよい。
【００４１】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記目標温度範囲は、２００〜３００℃の範囲内であってもよい。
【００４２】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記温度調節工程では、前記脱硝率が予め定められた値以上になるよう、前記目標温度範囲を変更してもよい。
【００４３】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、水素と一酸化炭素とのうち、少なくとも一方を含む脱硝性能向上ガスを前記脱硝前ガス中に供給する性能向上ガス供給工程を実行してもよい。
【００４４】
前記性能向上ガス供給工程を実行する前記態様の脱硝方法において、前記性能向上ガス供給工程では、前記脱硝済みガス中の窒素酸化物の濃度に応じて前記脱硝前ガス中に供給する前記脱硝性能向上ガスの流量を調節してもよい。
【００４５】
前記性能向上ガス供給工程を実行する、以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記目標温度範囲は、１７０〜３００℃の範囲内であってもよい。
【００４６】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記脱硝反応器は、反応容器と、前記反応容器内における前記排気ガスの流れ方向に分布配置されている前記触媒と、を備え、前記流れ方向の全ての位置での前記触媒の温度が所定温度範囲内に収まるよう、前記触媒の温度分布を調節する温度分布調節工程を実行してもよい。
【００４７】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記温度調節工程は、前記脱硝工程で処理され且つ前記熱交換工程で熱交換される前の前記脱硝済みガスと冷媒とを熱交換させ、前記脱硝済みガスを冷却する一方で、前記冷媒を加熱する排熱回収工程を含んでもよい。
【００４８】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記温度調節工程は、前記熱交換工程で前記脱硝前ガスと熱交換される前の前記脱硝済みガスの少なくとも一部に対して、前記脱硝前ガスと熱交換させないバイパス工程を含んでもよい。
【００４９】
以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記温度調節工程は、前記脱硝前ガスの少なくとも一部を、前記脱硝済みガスに合流させるバイパス工程を含んでもよい。
【００５０】
また、以上のいずれかの前記態様の脱硝方法において、前記触媒が、Ｉｒ及びＷを含むＩｒ−Ｗ系触媒、又はＩｒを含みＷを含まないＩｒ系触媒であってもよい。
【発明の効果】
【００５１】
本発明に係る一態様では、排気ガスの流入開始からの窒素酸化物の処理開始までのタイムラグを抑え、その後も安定して窒素酸化物を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る第一参考例における脱硝装置の系統図である。
【図２】本発明に係る参考例における触媒の入口温度と脱硝率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る第一参考例における脱硝装置のシーケンス図である。
【図４】本発明に係る第二参考例における脱硝装置の系統図である。
【図５】Ｉｒ−Ｗ系触媒を用いて、脱硝前ガス中に脱硝性能向上ガスを添加しない場合、及び各種脱硝性能向上ガスを添加した場合の触媒の入口温度と脱硝率との関係を示すグラフである。
【図６】Ｉｒ系触媒を用いて、脱硝前ガス中に脱硝性能向上ガスを添加しない場合及び各種脱硝性能向上ガスを添加した場合の触媒の入口温度と脱硝率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る第二参考例における脱硝装置のシーケンス図である。
【図８】ＳＯｘを含む排気ガスに対する初期状態のＩｒ−Ｗ系触媒の入口温度と脱硝率との関係、及び、この排気ガスに対する所定時間経過後のＩｒ−Ｗ系触媒の入口温度と脱硝率との関係を示すグラフである。
【図９】ＳＯｘを含む排気ガスに対する初期状態のＩｒ系触媒の入口温度と脱硝率との関係、及び、この排気ガスに対する所定時間経過後のＩｒ系触媒の入口温度と脱硝率との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る実施形態における脱硝装置の系統図である。
【図１１】本発明に係る実施形態における制御器の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る第三参考例における脱硝装置の系統図である。
【図１３】本発明に係る第三参考例における脱硝装置のシーケンス図である。
【図１４】本発明に係る第四参考例における脱硝装置の系統図である。
【図１５】本発明に係る脱硝反応器の第一変形例の構成を示す図である。
【図１６】本発明に係る脱硝反応器の第二変形例の構成を示す図である。
【図１７】本発明に係る第一変形例の脱硝反応器及び温度分布調節器を有さない脱硝反応器における入口温度と脱硝率との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明に係る一実施形態における排気ガス処理設備の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の各種参考例及び実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５４】
「脱硝装置の第一参考例」
本発明に係る脱硝装置の第一参考例について、図１〜図３を参照して説明する。
【００５５】
本参考例の脱硝装置で処理する排気ガス中には、窒素酸化物（以下、ＮＯｘとする）やＣＯ等が含まれている。
【００５６】
図１に示すように、本参考例の脱硝装置１は、脱硝反応器１０と、熱交換器１５と、加熱器２０と、温度計２９と、を備えている。脱硝反応器１０は、排気ガスＥＸ中に含まれているＮＯｘを還元させる。熱交換器１５は、脱硝反応器１０に流入する前の排気ガスＥＸである脱硝前ガスＥＸｂと脱硝反応器１０から流出した排気ガスＥＸである脱硝済みガスＥＸａとを熱交換させる。加熱器２０は、排気ガスＥＸを加熱する。温度計２９は、排気ガスＥＸの温度を検知する。
【００５７】
脱硝反応器１０の反応容器内には、排気ガスＥＸ中に含まれている窒素酸化物を還元させるＩｒを含む触媒１１が充填されている。脱硝反応器１０の反応容器には、脱硝前ガスＥＸｂが流入する脱硝前ガス入口１２と、脱硝済みガスＥＸａが流出する脱硝済みガス出口１３とが形成されている。
【００５８】
脱硝反応器１０に充填されるＩｒを含む触媒１１としては、例えば、Ｉｒ及びＷを含むＩｒ−Ｗ系触媒、又はＩｒを含みＷを含まないＩｒ系触媒等がある。これらの触媒１１の担体としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３等がある。Ｉｒ系触媒は、例えば、以上の担体に塩化イリジウム酸水溶液を含浸して作られる。また、Ｉｒ−Ｗ系触媒は、例えば、まず、以上の担体にメタタングステン酸アンモニウム水溶液を含浸させ、その後、タングステンが担持された担体に塩化イリジウム酸水溶液を含浸して作られる。以上の触媒の作り方は、いずれも公知の技術であり、例えば、「羽田政明、他２名、Ｈ２およびＣＯを還元剤とするＳＯ２共存下でのＮＯ選択還元反応、Journal of the Japan Petroleum Institute、公益社団法人石油学会、2006年、vol．49，No.5，ｐ.220」等に詳細に記載されている。
【００５９】
以下、Ｉｒ系触媒及びＩｒ−Ｗ系触媒の具体的な製造手順について説明する。
【００６０】
Ｉｒ系触媒の製造手順について説明する。
まず、担体としてＳｉＯ２の粉体を準備する。次に、この担体を塩化イリジウム酸（Ｈ２ＩｒＣｌ６）水溶液中に浸す。その後、この水溶液中の水分を蒸発させてから、残留物である触媒粉末を乾燥させる。この触媒粉末は、担体上にイリジウムが担持された物である。次に、この触媒粉末、つまりイリジウムが担持された担体を焼成する。次に、この焼成により得られた一次中間物に、水及びバインダー等を加えて、この一次中間物を含むスラリーを生成する。次に、このスラリーを基材表面に塗布する。基材は、例えば、ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３を主成分とする焼結ハニカム構造体である。次に、スラリーが塗布された基材を焼成する。最後に、この焼成により得られた二次中間物中のイリジウムに対して活性化処理を施す。この活性化処理では、二次中間物を水素ガス含有雰囲気での高温環境下において、二次中間物中の酸化イリジウムを水素還元する。以上で、Ｉｒ系触媒として、例えば、基材に１００ｇ／ｍ２コートされた１ｗｔ％Ｉｒ／ＳｉＯ２が出来上がる。
【００６１】
Ｉｒ−Ｗ系触媒の製造手順について説明する。
まず、Ｉｒ系触媒のＳｉＯ２の粉体を準備し、Ｉｒ系触媒の製造手順と同様の手順で、一次中間物を形成する。次に、この一次中間物、つまりイリジウムが担持された担体を、メタンタングステン酸アンモニウム水溶液中に浸す。その後、この水溶液中の水分を蒸発させてから、残留物である触媒粉末を乾燥させる。この触媒粉末は、担体上にイリジウム及びタングステンが担持された物である。次に、この触媒粉末、つまりイリジウム及びタングステンが担持された担体を焼成する。次に、この焼成により得られた二次中間物（Ｉｒ系触媒の製造過程で得られる二次中間物とは異なる）に、水及びバインダー等を加えて、この二次中間物を含むスラリーを生成する。次に、このスラリーを基材表面に塗布する。基材は、例えば、先に例示した焼結ハニカム構造体である。次に、スラリーが塗布された基材を焼成する。最後に、この焼成により得られた三次中間物中のイリジウムに対して活性化処理を施す。この活性化処理では、三次中間物を水素ガス含有雰囲気での高温環境下において、三次中間物中の酸化イリジウムを水素還元する。以上で、Ｉｒ−Ｗ系触媒として、例えば、基材に１００ｇ／ｍ２コートされた１ｗｔ％Ｉｒ／１０ｗｔ％ＷＯ３／ＳｉＯ２が出来上がる。
【００６２】
熱交換器１５は、脱硝済みガスＥＸａと脱硝前ガスＥＸｂとを熱交換させて、脱硝済みガスＥＸａを冷却する一方で、脱硝前ガスＥＸｂを加熱する。この場合、脱硝済みガスＥＸａと脱硝前ガスＥＸｂとを直接熱交換させてもよいが、中間媒体を介在させて脱硝済みガスＥＸａと脱硝前ガスＥＸｂとを熱交換させてもよい。熱交換器１５は、脱硝前ガスＥＸｂが流入する脱硝前ガス入口１６と、脱硝前ガスＥＸｂが流出する脱硝前ガス出口１７と、脱硝済みガスＥＸａが流入する脱硝済みガス入口１８と、脱硝済みガスＥＸａが流出する脱硝済みガス出口１９と、が形成されている。
【００６３】
熱交換器１５の脱硝前ガス入口１６には、第一脱硝前ガスライン４１が接続され、熱交換器１５の脱硝前ガス出口１７には、第二脱硝前ガスライン４２が接続されている。第一脱硝前ガスライン４１には、例えば、排気ガスＥＸの発生源が接続されている。第二脱硝前ガスライン４２は、脱硝反応器１０の脱硝前ガス入口１２が接続されている。脱硝反応器１０の脱硝済みガス出口１３には、第一脱硝済みガスライン４３が接続されている。この第一脱硝済みガスライン４３には、熱交換器１５の脱硝済みガス入口１８が接続されている。熱交換器１５の脱硝済みガス出口１９には、第二脱硝済みガスライン４４が接続されている。この第二脱硝済みガスライン４４には、例えば、煙突が接続されている。
【００６４】
加熱器２０は、熱交換器１５を通った後の脱硝前ガスＥＸｂを加熱し、且つ脱硝前ガスＥＸｂの加熱量調節可能なものである。具体的に、加熱器２０は、脱硝前ガスＥＸｂを加熱する加熱部２１と、加熱部２１による加熱量を調節する加熱量調節部２２と、を備える。加熱部２１は、可燃性流体の一種である、例えば、コークス炉ガス（以下、ＣＯＧ（Coke Oven Gas）と称す）を噴射するバーナ（以下、バーナ２１と称す）を備える。また、加熱量調節部２２は、可燃性流体の一種であるＣＯＧの流量を調節するＣＯＧ流量調節弁（可燃性流体調節弁）２３と、温度計２９で検知された温度に応じてＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度を制御する制御器２４と、を備える。
【００６５】
バーナ２１は、第二脱硝前ガスライン４２に設けられ、このライン４２中にＣＯＧを噴射する。温度計２９は、第二脱硝前ガスライン４２中であって、バーナ２１よりも脱硝反応器１０側に設けられている。制御器２４は、この温度計２９で検知される温度、つまり、脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が目標温度範囲内に収まるよう、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度が制御する。
【００６６】
脱硝反応器１０内では、触媒１１により、以下の反応が進行する。具体的に、以下の式（１）に示すように、ＣＯを還元剤としてＮＯを還元する還元反応と、以下の式（２）に示すように、ＣＯのＯ２による酸化反応とである。
【００６７】
ＮＯ＋ＣＯ→1/2Ｎ２＋ＣＯ２  ・・・・・・・・（１）
ＣＯ＋1/2Ｏ２→ＣＯ２  ・・・・・・・・・・・（２）
【００６８】
次に、図２を参照して、触媒１１の脱硝率について説明する。なお、図２に示すグラフの横軸は、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度を示し、縦軸は、脱硝率を示す。また、図２に示すグラフは、以下の条件で得られたものである。
排気ガス流量：２０１．６[Ｎｌ／ｈ-wet]
触媒の単位ガス接触面当たりの処理ガス量：９．６[Ｎｍ３／（ｍ２・ｈｒ）] 
ＮＯ：１６０[ｐｐｍｖｄ]
ＣＯ：８０００[ｐｐｍｖｄ]
Ｈ２：０[ｐｐｍｖｄ]
ＳＯ２：３０[ｐｐｍｖｄ]
Ｏ２：１４．７[％ｖｄ]
ＣＯ２：７．９[％ｖｄ]
Ｈ２Ｏ：６．９[％]
Ｎ２：残
【００６９】
図２に示すように、触媒１１がＩｒ系触媒（Ｉｒ／ＳｉＯ２）の場合（図中、プロットが◇）でも、Ｉｒ−Ｗ系触媒（Ｉｒ／ＷＯ３／ＳｉＯ２）の場合（図中、プロットが□）でも、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度が２００〜３００℃の範囲内で脱硝反応が行われる。また、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度が２２０〜２９０℃の範囲内で高い脱硝率（脱硝率２０％以上）が得られる。さらに、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度が２３０〜２８０℃の範囲内でより高い脱硝率（脱硝率３０％以上）が得られる。脱硝反応は、基本的にガス温度が高い方が進むものの、ガス温度が高すぎると、同時に還元剤である一酸化炭素の自己酸化反応も進行する。このため、排気ガスＥＸの温度は、前述したように２２０〜２９０℃の範囲が好ましく、２３０〜２８０℃の範囲がより好ましい。また、触媒１１としてＩｒ系触媒を用いる場合、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度を２００℃以上にすると、脱硝率を１０％以上にすることができる。
【００７０】
このため、本参考例において、温度計２９で検知される温度、つまり、脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が２００〜３００℃、好ましくは２２０〜２９０℃、より好ましくは２３０〜２８０℃の温度範囲内に収まるよう、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度が制御器２４により制御される。言い換えると、本参考例における脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの目標温度範囲は、２００〜３００℃の範囲内が好まく、２２０〜２９０℃の範囲内がさらに好ましく、２３０〜２８０℃の範囲内がより好ましい。
【００７１】
次に、図３に示す脱硝装置１のシーケンス図に従って、脱硝装置１の動作について説明する。
【００７２】
排気ガスＥＸの発生源の稼動開始を示す稼動開始信号ＳＳが制御器２４に入力すると（Ｓ１）、制御器２４はＣＯＧ流量調節弁２３を開ける。このＣＯＧ流量調節弁２３が開くタイミングは、発生源が稼動して、稼働後の発生源からの排気ガスＥＸが脱硝反応器１０に実際に流入する前である。ＣＯＧ流量調節弁２３が開くと、バーナ２１から第二脱硝前ガスライン４２内にＣＯＧが噴射され、このＣＯＧが第二脱硝前ガスライン４２中で燃焼する。ＣＯＧの燃焼で生成された燃焼ガスは、第二脱硝前ガスライン４２を通り、脱硝反応器１０内に流入するガスを加熱する。
【００７３】
排気ガスＥＸの発生源の稼動開始前の触媒１１の温度は、２００℃未満で、通常は常温である。一方、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度は、前述したように、温度計２９で検知される温度、つまり、脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が目標温度範囲内に収まるよう、調節される（Ｓ２：温度調節工程）。このため、排気ガスＥＸの発生源の稼動開始直後では、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度が大きくなり、バーナ２１から噴射されるＣＯＧ流量が多くなって、温度計２９で検知される温度が急速に高まる。言い換えると、排気ガスＥＸの発生源の稼動開始直後では、触媒１１の温度が急速に高まる。
【００７４】
排気ガスＥＸの発生源の稼動開始を示す稼動開始信号ＳＳとしては、例えば、オペレータが排気ガスＥＸの発生源の稼動に併せて制御器２４に入力した制御信号、排気ガスＥＸの発生源を稼動させるための制御信号、この発生源出口における排気ガスＥＸの流量を示す流量信号、この発生源出口における排気ガスＥＸのＮＯｘ濃度等を示す濃度信号等がある。稼動開始信号ＳＳとして、発生源出口における排気ガスＥＸの流量を示す流量信号を用いる場合、この流量信号が示す流量が予め定められた値以上になると、発生源が稼動開始したものとして扱われる。また、稼動開始信号ＳＳとして、発生源出口におけるＮＯｘ濃度等を示す濃度信号を用いる場合、この濃度信号が示すＮＯｘ濃度等が予め定められた値以上になると、発生源が稼動開始したものとして扱われる。
【００７５】
発生源からの排気ガスＥＸである脱硝前ガスＥＸｂは、第一脱硝前ガスライン４１を介して、熱交換器１５の脱硝前ガス入口１６から熱交換器１５内に流入する。また、脱硝反応器１０からのガスは、第一脱硝済みガスライン４３を介して、熱交換器１５の脱硝済みガス入口１８から熱交換器１５内に流入する。熱交換器１５では、脱硝前ガスＥＸｂと脱硝反応器１０からのガスとが熱交換され、脱硝前ガスＥＸｂが加熱される一方で、脱硝反応器１０からのガスが冷却される（Ｓ３：熱交換工程）。熱交換器１５で冷却された脱硝反応器１０からのガスは、第二脱硝済みガスライン４４を介して、煙突等から大気に放出される。また、熱交換器１５で加熱された脱硝前ガスＥＸｂは、第二脱硝前ガスライン４２を介して、脱硝反応器１０に流入する。
【００７６】
熱交換器１５で加熱された脱硝前ガスＥＸｂは、第二脱硝前ガスライン４２を通っている過程で、ＣＯＧの燃焼熱で、さらに加熱される。よって、脱硝前ガスＥＸｂは、熱交換器１５と加熱器２０とにより加熱されてから、脱硝反応器１０に流入する。
【００７７】
脱硝反応器１０に流入した脱硝前ガスＥＸｂの温度が仮に２００〜３００℃の範囲内であれば、脱硝反応器１０内で、前述の式（１）及び式（２）で示した反応が進行し、排気ガスＥＸ中のＮＯｘがＮ２となる（Ｓ４：脱硝工程）。
【００７８】
脱硝反応器１０内での反応は発熱を伴う反応なので、脱硝反応器１０から流出した脱硝済みガスＥＸａの温度は、脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの温度よりも高くなる。この脱硝済みガスＥＸａは、第一脱硝済みガスライン４３を介して、熱交換器１５の脱硝済みガス入口１８から熱交換器１５内に流入する。熱交換器１５では、前述したように、この脱硝済みガスＥＸａと脱硝前ガスＥＸｂとが熱交換され、脱硝前ガスＥＸｂが加熱される一方で、脱硝済みガスＥＸａが冷却される（Ｓ３：熱交換工程）。熱交換器１５で冷却された脱硝済みガスＥＸａは、第二脱硝済みガスライン４４を介して、煙突等から大気に放出される。
【００７９】
脱硝反応器１０内での反応が進行すると、反応の進行に伴って、この脱硝反応器１０から流出する脱硝済みガスＥＸａの温度が高まる。このため、熱交換器１５で、脱硝済みガスＥＸａから脱硝前ガスＥＸｂへ伝わる熱量が増加し、ＣＯＧの燃焼熱で加熱される前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が高まる。ＣＯＧの燃焼熱で加熱される量が同程度の場合、ＣＯＧの燃焼熱で加熱される前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が高まれば、温度計２９で検知される温度も高まる。
【００８０】
制御器２４は、温度計２９で検知される温度が次第に高まると、この温度上昇に応じて、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度を次第に小さくする（Ｓ２：温度調節工程）。このため、温度計２９で検知される温度が次第に高まると、ＣＯＧの燃焼熱による脱硝前ガスＥＸｂの加熱量が少なくなる。脱硝反応器１０内で反応が継続して行われ、熱交換器１５で加熱された脱硝前ガスＥＸｂの温度が例えば２００〜３００℃の範囲内になると、ＣＯＧ流量調節弁２３はほとんど閉状態になり、例えば、２３０℃程度になると、ＣＯＧ流量調節弁２３は完全閉になる。この場合、バーナ２１からＣＯＧが噴射されず、脱硝前ガスＥＸｂはＣＯＧの燃焼熱で加熱されない。すなわち、この場合、脱硝反応器１０内の反応で生じる熱でのみ、脱硝前ガスＥＸｂの温度を例えば２００〜３００℃の範囲内に維持することになる。
【００８１】
脱硝反応器１０内での反応が継続的に行われている場合でも、発生源からの排気ガスＥＸの流量変動があった場合には、ＣＯＧ流量調節弁２３が開くことがある。例えば、発生源からの排気ガスＥＸの流量が減少して、脱硝反応器１０内での発熱量が減少した直後に、発生源からの排気ガスＥＸの流量が増加し、熱交換器１５でこの排気ガスＥＸを加熱しても、温度計２９で検知される温度が２００℃より低くなる場合がある。この場合には、ＣＯＧ流量調節弁２３が開き、脱硝反応器１０に流入する前の排気ガスＥＸをＣＯＧの燃焼熱で加熱する（Ｓ２：温度調節工程）。
【００８２】
以上のように、本参考例では、アンモニアを用いず、Ｉｒを含む触媒１１を用いて、ＮＯｘを還元するので、ランニングコストを抑えることができる。また、本参考例では、アンモニアを用いないため、脱硝反応器１０で、アンモニアと硫黄酸化物との反応による酸性硫安が生成されない。このため、本参考例では、酸性硫安による設備の閉塞や腐食を回避することができる。
【００８３】
また、本参考例では、脱硝反応器１０に流入するガスの温度が低い場合には、加熱器２０でこのガスを加熱するので、排気ガスＥＸが脱硝装置１に流入し始めたときでも、流入開始からこの排気ガスＥＸ中に含まれるＮＯｘの還元が開始されるまでのタイムラグを抑えることができる。しかも、本参考例では、脱硝反応器１０に排気ガスＥＸが流入し始める前に、脱硝反応器１０に流入するガスを加熱器２０で加熱するので、排気ガスＥＸの流入開始から直ちにこの排気ガスＥＸ中に含まれるＮＯｘを還元することができる。
【００８４】
また、本参考例では、温度計２９で検知される温度に応じて、加熱器２０での加熱量を制御するので、ＮＯｘを継続的に安定して還元させることができる。さらに、本参考例では、温度計２９で検知される温度に応じて、加熱器２０での加熱量、言い換えると、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度を制御するので、脱硝反応器１０に流入するガスの温度が高くなれば、ＣＯＧの流量が減る。このため、本参考例では、この観点からもランニングコストを抑えることができる。
【００８５】
「脱硝装置の第二参考例」
本発明に係る脱硝装置の第二参考例について、図４〜図７を参照して説明する。
【００８６】
図４に示すように、本参考例の脱硝装置１ａは、性能向上ガス供給器３０と、濃度計３９と、排熱回収器３５とを、第一参考例の脱硝装置１に追加したものである。性能向上ガス供給器３０は、後述の脱硝性能向上ガスＰＩＧを脱硝前ガスＥＸｂ中に供給する。濃度計３９は、脱硝済みガスＥＸａ中のＮＯｘ濃度を検知する。
【００８７】
排熱回収器３５は、熱交換器１５で熱交換される前の脱硝済みガスＥＸａと冷媒とを熱交換させて、脱硝済みガスＥＸａを冷却する一方で、冷媒を加熱する熱交換器である。この排熱回収器３５は、第一脱硝済みガスライン４３に設けられている。本参考例の脱硝装置１ａは、さらに、排熱回収器３５での脱硝済みガスＥＸａと冷媒との熱交換を制限する熱交換制限器を備える。この熱交換制限器は、排熱回収器３５に接続されている冷媒ラインを通る冷媒の流量を調節する冷媒流量調節弁３６と、温度計２９で検知された温度に応じて冷媒流量調節弁３６の弁開度を制御する制御器３７と、を備える。
【００８８】
性能向上ガス供給器３０は、性能向上ガスライン３１と、性能向上ガス流量調節弁３２と、制御器３３と、を備える。性能向上ガスライン３１は、脱硝性能向上ガスＰＩＧの発生源から第二脱硝前ガスライン４２内に脱硝性能向上ガスＰＩＧを導く。性能向上ガス流量調節弁３２は、性能向上ガスライン３１を流れる脱硝性能向上ガスＰＩＧの流量を調節する。制御器３３は、濃度計３９で検知されたＮＯｘ濃度に応じて性能向上ガス流量調節弁３２の弁開度を制御する。
【００８９】
性能向上ガスライン３１は、第二脱硝前ガスライン４２中で、バーナ２１が設置されている位置と温度計２９が設置されている位置との間に接続されている。なお、この性能向上ガスライン３１は、温度計２９よりも排気ガスＥＸの発生源側であれば、他の位置に接続されてもよい。濃度計３９は、第一脱硝済みガスライン４３に設けられている。
【００９０】
脱硝性能向上ガスＰＩＧは、水素と一酸化炭素とのうち、少なくとも一方を含むガスである。本参考例では、脱硝性能向上ガスＰＩＧとして、高炉ガス（以下、ＢＦＧ（Blast Furnace Gas）と、転炉ガス（以下、ＬＤＧ（Linz-Donawitz Gas））と、ＢＦＧとＬＤＧとの混合ガスとのうち、いずれかのガスを用いる。
【００９１】
水素や一酸化炭素は、ＮＯｘの還元剤となり、脱硝反応器１０内での脱硝反応を促進する効果がある。しかも、水素や一酸化炭素は、脱硝反応器１０内で脱硝反応が行われる温度範囲を広げる効果がある。
【００９２】
図５は、触媒１１としてＩｒ−Ｗ系触媒（Ｉｒ／ＷＯ３／ＳｉＯ２）を用いて、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合、及び各種脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加した場合の脱硝反応器１０の入口でのガス温度と脱硝率との関係を示すグラフである。なお、同図中、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合、及び各種脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加した場合のガス条件は、以下の通りである。
（1）脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合（図中、プロットが◇）
脱硝前ガスＥＸｂ中のＣＯ濃度：８０００[ｐｐｍｖｄ]
脱硝前ガスＥＸｂ中のＨ２濃度：０[ｐｐｍｖｄ]
（2）脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧとしてのＢＦＧ相当ガスを排気ガス量１００vol％に対して２vol％添加した場合（図中、プロットが□）
添加後の脱硝前ガスＥＸｂ中のＣＯ濃度：１２０００[ｐｐｍｖｄ]
添加後の脱硝前ガスＥＸｂ中のＨ２濃度：１０００[ｐｐｍｖｄ]
（3）脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧとしてのＬＤＧ相当ガスを排気ガス量１００vol％に対して１．８vol％添加した場合（図中、プロットが△）
添加後の脱硝前ガスＥＸｂ中のＣＯ濃度：２００００[ｐｐｍｖｄ]
添加後の脱硝前ガスＥＸｂ中のＨ２濃度：３５００[ｐｐｍｖｄ]
【００９３】
同図に示すように、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合の脱硝反応が行われる下限温度は、２００℃程度である。一方、脱硝前ガスＥＸｂ中にＢＦＧを２vol％添加した場合の脱硝反応が行われる下限温度は、１６０℃程度である。よって、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合に比べて、脱硝前ガスＥＸｂ中にＢＦＧを２vol％添加した場合、脱硝反応が行われる下限温度を下げることができる。さらに、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧと添加しない場合に比べて、脱硝前ガスＥＸｂ中にＢＦＧを２vol％添加した場合、各温度域での脱硝率を高めることができる。なお、脱硝前ガスＥＸｂ中にＢＦＧを２vol％添加する場合、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度を１８０℃〜３００℃の範囲内（脱硝率１０％以上）、好ましくは１８０〜２９０℃の範囲内、より好ましくは２００〜２９０℃範囲内（脱硝率３０％以上）、さらにより好ましくは２１０〜２４０℃の範囲内（脱硝率６０％以上）にすることで、脱硝率を高めることができる。ここでは、脱硝前ガスＥＸｂ中にＢＦＧを２vol％添加する例を示しているが、ＢＦＧの添加率を変えても、排気ガスＥＸの温度範囲と脱硝率との関係は、基本的に同様である。但し、ＢＦＧの添加率を変えた場合、脱硝率は、上記の例とは異なることになる。
【００９４】
また、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加した場合の脱硝反応が行われる下限温度は、１５０℃程度である。よって、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合に比べて、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加した場合も、脱硝反応が行われる下限温度を下げることができる。さらに、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧと添加しない場合に比べて、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加した場合、ほとんどの温度域での脱硝率を高めることができる。なお、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加する場合、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度を１６０℃〜３２０℃の範囲内（脱硝率１０％以上）、好ましくは１７０〜３００℃の範囲内、より好ましくは１７０〜２９０℃範囲内（脱硝率３０％以上）、さらにより好ましくは１７０〜２１０℃の範囲内（脱硝率６０％以上）にすることで、脱硝率を高めることができる。ここでは、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加する例を示しているが、ＬＤＧの添加率を変えても、排気ガスＥＸの温度範囲と脱硝率との関係は、基本的に同様である。但し、ＬＤＧの添加率を変えた場合、脱硝率は、上記の例とは異なることになる。
【００９５】
図６は、触媒１１としてＩｒ系触媒（Ｉｒ／ＳｉＯ２）を用いて、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合及び各種脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加した場合の脱硝反応器１０の入口でのガス温度と脱硝率との関係を示すグラフである。なお、同図中、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合及び各種脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加した場合のガス条件は、以下の通りである。
（1）脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合（図中、プロットが◇）
脱硝前ガスＥＸｂ中のＣＯ濃度：８０００[ｐｐｍｖｄ]
脱硝前ガスＥＸｂ中のＨ２濃度：０[ｐｐｍｖｄ]
（2）脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧとしてのＬＤＧ相当ガスを排気ガス量１００vol％に対して１．８vol％添加した場合（図中、プロットが△）
添加後の脱硝前ガスＥＸｂ中のＣＯ濃度：２００００[ｐｐｍｖｄ]
添加後の脱硝前ガスＥＸｂ中のＨ２濃度：３５００[ｐｐｍｖｄ]
【００９６】
同図に示すように、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合の脱硝反応が行われる下限温度は、２００℃程度である。一方、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加した場合の脱硝反応が行われる下限温度は、１６０℃程度である。よって、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加しない場合に比べて、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加した場合、脱硝反応が行われる下限温度を下げることができる。なお、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加する場合、脱硝反応器１０の入口での排気ガスＥＸの温度を１６０℃〜３００℃の範囲内、好ましくは１８０〜３００℃の範囲内（脱硝率１０％以上）、より好ましくは２００〜２５０℃範囲内（脱硝率３０％以上）、さらにより好ましくは２００〜２２０℃の範囲内（脱硝率６０％以上）にすることで、脱硝率を高めることができる。ここでは、脱硝前ガスＥＸｂ中にＬＤＧを１．８vol％添加する例を示しているが、前述したように、ＬＤＧの添加率を変えても、排気ガスＥＸの温度範囲と脱硝率との関係は、基本的に同様である。但し、ＬＤＧの添加率を変えた場合、脱硝率は、上記の例とは異なることになる。
【００９７】
以上のように、脱硝前ガスＥＸｂ中に水素や一酸化炭素を含む脱硝性能向上ガスＰＩＧを添加すると、脱硝反応器１０内で脱硝反応が行われる温度範囲を広げることができると共に、脱硝反応器１０内での脱硝反応を促進することができる。
【００９８】
なお、ここでは、脱硝性能向上ガスＰＩＧとして、ＢＦＧ、ＬＤＧ、ＢＦＧとＬＤＧとの混合ガスとのうち、いずれかのガスである。しかしながら、脱硝性能向上ガスＰＩＧは、水素と一酸化炭素とのうち、いずれか一方を含めば、以上で説明した効果と同様の効果を得ることができる。Ｉｒ系触媒又はＩｒ−Ｗ系触媒で排気ガスＥＸ中のＮＯｘを還元する場合、水素や一酸化炭素を脱硝前ガスＥＸｂ中に添加することで、これらの触媒１１による脱硝性能が向上することに関しては、例えば、「羽田政明、他２名、Ｈ２およびＣＯを還元剤とするＳＯ２共存下でのNO選択還元反応、Journal of the Japan Petroleum Institute、公益社団法人石油学会、2006年、vol．49，No.5，ｐ.221−222」に詳細に記載されている。
【００９９】
次に、図７に示す脱硝装置１ａのシーケンス図に従って、脱硝装置１ａの動作について説明する。
本参考例の脱硝装置１ａでも、第一参考例の脱硝装置１と同様に、稼動開始信号ＳＳがＣＯＧ流量調節弁２３の制御器２４に入力すると（Ｓ１）、ＣＯＧ流量調節弁２３が開き、温度調節工程（Ｓ２）が開始される。さらに、本参考例の脱硝装置１ａでも、第一参考例の脱硝装置１と同様に、熱交換器１５による熱交換工程（Ｓ３）、脱硝反応器１０による脱硝工程（Ｓ４）が実行される。
【０１００】
また、本参考例の脱硝装置１ａは、第一参考例の脱硝装置１に性能向上ガス供給器３０を加えたものである関係で、この性能向上ガス供給器３０による性能向上ガス供給工程（Ｓ５）が実行される。
【０１０１】
性能向上ガス供給工程（Ｓ５）において、性能向上ガス供給器３０の制御器３３は、濃度計３９で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、性能向上ガス流量調節弁３２の弁開度を制御する。具体的には、例えば、濃度計３９で検知されたＮＯｘ濃度が予め定めた値以上の場合、制御器３３は、性能向上ガス流量調節弁３２を開ける。この際、例えば、濃度計３９で検知されたＮＯｘ濃度と予め定めた値との偏差に応じて、性能向上ガス流量調節弁３２の弁開度が設定される。濃度計３９で検知されたＮＯｘ濃度と予め定めた値との偏差が大きい場合、性能向上ガス流量調節弁３２の弁開度が大きくなり、濃度計３９で検知されたＮＯｘ濃度と予め定めた値との偏差が小さい場合、性能向上ガス流量調節弁３２の弁開度が小さくなる。
【０１０２】
性能向上ガス流量調節弁３２が開くと、脱硝性能向上ガスＰＩＧの発生源から第二脱硝前ガスライン４２内に脱硝性能向上ガスＰＩＧが供給され、この第二脱硝前ガスライン４２内を通っている脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧが添加される。脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧが添加されると、前述したように、脱硝反応器１０内で脱硝反応が行われる温度範囲を広げることができると共に、脱硝反応器１０内での脱硝反応を促進することができる。このため、例えば、脱硝反応器１０に流入するガスの温度が第一参考例で適正温度範囲として例示した２００〜３００℃ではなく、２００℃未満の場合でも、ＮＯｘを還元することができる。
【０１０３】
よって、本参考例では、温度調節工程（Ｓ２）において、温度計２９で検知される温度、つまり、脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が１７０〜３００℃、好ましくは１８０〜２９０℃の温度範囲内に収まるよう、ＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度が調節される。
【０１０４】
また、本参考例では、脱硝前ガスＥＸｂ中に脱硝性能向上ガスＰＩＧが添加されると、系統内での発熱量が増加する。このため、脱硝反応器１０に流入する直前の脱硝前ガスＥＸｂの温度が所定の温度（例えば、２９０℃）よりも高くなってしまうことがある。この場合、温度調節工程（Ｓ２）中の一工程として、熱回収工程（Ｓ２ａ）が実行される。この熱回収工程（Ｓ２ａ）では、温度計２９で検知された温度が所定の温度（例えば、２９０℃）よりも高くなると、制御器３７が冷媒流量調節弁３６を開け、冷媒流量調節弁３６の弁開度をこの所定の温度に応じた弁開度にする。この結果、排熱回収器３５内に冷媒が流入し、脱硝済みガスＥＸａと冷媒とが熱交換され、脱硝済みガスＥＸａが冷却される一方で、冷媒が加熱される。加熱された冷媒の熱は、必要に応じて系外で利用される。
【０１０５】
以上のように、本参考例では、繰り返すことになるが、脱硝反応器１０内で脱硝反応が行われる温度範囲を広げることができると共に、脱硝反応器１０内での脱硝反応を促進することができる。さらに、本参考例では、脱硝性能向上ガスＰＩＧ中に含まれている水素又は一酸化炭素が脱硝反応器１０内で酸化する過程で発熱するため、脱硝性能向上ガスＰＩＧを供給中、脱硝反応器１０内での発熱量を第一参考例よりも高めることができる。このため、本参考例では、熱交換器１５で脱硝前ガスＥＸｂを加熱する加熱量が増加し、加熱器２０での加熱量を抑える、言い換えると、ＣＯＧの流量を抑えることができる。また、本参考例では、排熱回収器３５を備えるので、脱硝反応に余分な熱を回収することもできる。
【０１０６】
以上の第一及び第二参考例における脱硝装置１，１ａの加熱器２０は、いずれも、ＣＯＧを噴射し、このＣＯＧの燃焼熱でガスを加熱するものである。しかしながら、加熱器は、ＣＯＧを除く他の可燃性流体を噴射し、この可燃性流体の燃焼熱でガスを加熱するものであってもよい。さらに、可燃性流体を用いず、電熱器での発熱で、ガスを加熱するものであってもよい。
【０１０７】
「硫黄酸化物を含む排気ガスＥＸに対する触媒の実施形態」
硫黄酸化物（以下、ＳＯｘとする）を含む排気ガスＥＸに対する触媒の実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。
【０１０８】
図８及び図９は、いずれも、ＳＯｘを含む排気ガスＥＸに対する初期状態の触媒１１における脱硝反応器１０の入口でのガス温度と脱硝率との関係、及び、ＳＯｘを含む排気ガスＥＸに対する所定時間経過後の触媒１１における脱硝反応器１０の入口でのガス温度と脱硝率との関係を示すグラフである。また、図８及び図９に示すグラフは、以下の条件で得られたものである。
排気ガスＥＸ流量：１８７.７[Ｎｌ／ｈ-dry]
触媒の単位ガス接触面当たりの処理ガス量：９．６[Ｎｍ３／（ｍ２・ｈｒ）]
ＮＯ：１６０[ｐｐｍ-dry]
ＣＯ：２００００[ｐｐｍ-dry]
Ｈ２：３５００[ｐｐｍ-dry]
ＳＯ２：２７[ｐｐｍ-dry]
Ｏ２：１４．７[％-dry]
ＣＯ２：７．９[％-dry]
Ｈ２Ｏ：６．９[％-wet]
Ｎ２：残
【０１０９】
図８に示すように、触媒１１としてＩｒ−Ｗ系触媒（Ｉｒ／ＷＯ３／ＳｉＯ２）を用いた場合、触媒が初期状態の脱硝率（同図中、プロットが□）に比べて、触媒に上記排気ガスＥＸを８５.５時間通過させた後の脱硝率（同図中、プロットが△）は、各温度域で大きく低下する。また、最高脱硝率になる脱硝反応器１０の入口でのガス温度は、初期状態の触媒よりも上記排気ガスＥＸを８５.５時間通過させた後の触媒の方が高くなる。
【０１１０】
一方、図９に示すように、触媒１１としてＩｒ系触媒（Ｉｒ／ＳｉＯ２）を用いた場合、触媒が初期状態の脱硝率（同図中、プロットが□）に比べて、触媒に上記排気ガスＥＸを８５.５時間通過させた後の脱硝率（同図中、プロットが△）は、各温度域で低下するものの、その低下量は極めて小さい。なお、この触媒でも、最高脱硝率になる脱硝反応器１０の入口でのガス温度は、初期状態の触媒よりも上記排気ガスＥＸを８５.５時間通過させた後の触媒の方が高くなる。
【０１１１】
よって、ＳＯｘを含む排気ガスＥＸを脱硝する場合には、ＳＯｘによる劣化が小さいＩｒ系媒を用いることが好ましい。
【０１１２】
「脱硝装置の実施形態」
本発明に係る脱硝装置の実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。
【０１１３】
前述したように、触媒１１は、時間経過に伴い脱硝率が低下すると共に、最高脱硝率になる脱硝反応器１０の入口でのガス温度が高くなる。本実施形態は、以上のように時間経過に伴って触媒１１が劣化しても、脱硝反応器１０における脱硝率の低下を抑えるものである。
【０１１４】
本実施形態の脱硝装置１ｂは、第一参考例の脱硝装置１の各構成要素と、排気ガス中のＮＯｘの濃度を検知する第一濃度計３９ａ及び第二濃度計３９ｂと、を備える。本実施形態の加熱器２０ｂの制御器２４ｂは、第一濃度計３９ａ及び第二濃度計３９ｂの追加に伴い、第一参考例の加熱器２０の制御器２４と異なっている。
【０１１５】
第一濃度計３９ａは、脱硝前ガスＥＸｂ中のＮＯｘの濃度を検知する。このため、第一濃度計３９ａは、第二脱硝前ガスライン４２に設けられている。また、第二濃度計３９ｂは、脱硝済みガスＥＸａ中のＮＯｘの濃度を検知する。このため、第二濃度計３９ｂは、第一脱硝済みガスライン４３に設けられている。
【０１１６】
加熱器２０ｂの制御器２４ｂは、脱硝率演算部２５と、目標変更部２６と、指示部２７と、を備える。脱硝率演算部２５は、第一濃度計３９ａで検知された脱硝前ガスＥＸｂ中のＮＯｘの濃度と第二濃度計３９ｂで検知された脱硝済みガスＥＸａ中のＮＯｘの濃度とから、脱硝反応器１０における脱硝率を求める。目標変更部２６は、脱硝率演算部２５で求められた脱硝率が予め定められた値以上になるよう、目標温度範囲を変更する。脱硝率に関する予め定められた値は、例えば、５０％である。また、目標温度範囲は、脱硝反応器１０に流入する直前のガス温度、言い換えると、脱硝反応器１０の入口でのガス温度に関する目標温度範囲である。指示部２７は、温度計２９で検知された温度が目標温度範囲内に収まるよう、加熱部による脱硝前ガスＥＸｂの加熱量を加熱部に対して指示する。具体的に、指示部２７は、温度計２９で検知された温度が目標温度範囲に収まり得るＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度を定め、この弁開度をＣＯＧ流量調節弁２３に指示する。
【０１１７】
なお、ここでの目標温度範囲は、脱硝率が５０％以上になる範囲で、例えば、２３０〜２５０℃である。この目標温度範囲は、脱硝率が５０％以上になるために定めた温度範囲であるため、第一参考例及び第二参考例のように、脱硝が可能な目標温度範囲より温度範囲が狭い。しかしながら、第一参考例や第二参考例においても、本実施形態と同様に目標温度範囲が狭くてもよい。
【０１１８】
制御器２４ｂの動作について説明する。
【０１１９】
本実施形態でも、以上の各参考例と同様、排気ガスＥＸの発生源の稼動開始を示す稼動開始信号ＳＳが制御器２４ｂに入力すると、制御器２４ｂの指示部２７は、開を示す弁開度をＣＯＧ流量調節弁２３に指示する。その後、指示部２７は。温度計２９で検知された温度が目標温度範囲内に収まり得る弁開度を定め、この弁開度をＣＯＧ流量調節弁２３に指示する。
【０１２０】
制御器２４ｂは、稼動開始信号ＳＳが入力してから所定時間経過すると、目標温度範囲の変更処理を含む処理を開始する。ここで、所定時間とは、稼動開始信号ＳＳが入力してから脱硝反応器１０内の触媒１１全体の温度が安定したと想定されまでの時間である。この時間は、脱硝反応器１０のサイズや各ラインのライン長さ等により異なるが例えば１時間である。
【０１２１】
制御器２４ｂによる目標温度範囲の変更処理を含む処理について、図１１に示すフローチャートに従って説明する。
【０１２２】
制御器２４ｂの脱硝率演算部２５は、制御器２４ｂの指示部２７が稼動開始信号ＳＳを受信してから所定時間経過したか否かを判断する（Ｓ２０）。脱硝率演算部２５は、指示部２７により稼動開始信号ＳＳを受信してから所定時間経過したと判断されると、第一濃度計３９ａで検知された脱硝前ガスＥＸｂ中のＮＯｘの濃度と第二濃度計３９ｂで検知された脱硝済みガスＥＸａ中のＮＯｘの濃度とから、脱硝反応器１０における脱硝率を求める（Ｓ２１）。なお、ここで求める脱硝率は、脱硝率そのものでなくてもよく、脱硝率と相関性のあるパラメータであってもよい。例えば、パラメータとしては、ＮＯｘからＮ２への転換率がある。
【０１２３】
脱硝率演算部２５により脱硝率が求められると、制御器２４ｂの目標変更部２６は、この脱硝率が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２２）。脱硝率の閾値は、例えば、５０％である。脱硝率が閾値以上の場合、Ｓ２１の処理に戻る。また、脱硝率が閾値以上でない場合、つまり脱硝率が閾値未満の場合、目標変更部２６は、目標温度範囲を下げるダウン処理を先に行ったか否かを判断する（Ｓ２３）。先にダウン処理を行っていなければ、目標温度範囲を上げるアップ処理を行う（Ｓ２４ａ）。このアップ処理では、例えば、目標温度範囲を５℃上げる。ここで、目標温度範囲を５℃上げるとは、例えば、目標温度範囲が２３０〜２５０℃の場合、目標温度範囲を２３５〜２５５℃にすることである。すなわち、アップ処理では、目標温度範囲を所定温度だけシフトアップさせる。
【０１２４】
指示部２７は、温度計２９で検知された温度が変更後の目標温度範囲に収まり得るＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度を定め、この弁開度をＣＯＧ流量調節弁２３に指示する（Ｓ２５ａ）。
【０１２５】
脱硝率演算部２５は、指示部２７がＣＯＧ流量調節弁２３に弁開度を指示してから所定時間経過すると、第一濃度計３９ａで検知された脱硝前ガスＥＸｂ中のＮＯｘの濃度と第二濃度計３９ｂで検知された脱硝済みガスＥＸａ中のＮＯｘの濃度とから、脱硝反応器１０における脱硝率を求める（Ｓ２６ａ）。
【０１２６】
脱硝率演算部２５により脱硝率が求められると、目標変更部２６は、この脱硝率が先に求められた脱硝率より上昇したか否かを判断する（Ｓ２７ａ）。目標変更部２６は、この脱硝率が先に求められた脱硝率より上昇したと判断した場合、Ｓ２２に戻り、この脱硝率が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２２）。この脱硝率が閾値以上の場合、Ｓ２１の処理に戻る。一方、この脱硝率が閾値以上でない場合、つまり脱硝率が閾値未満の場合、脱硝率が閾値以上になるまで、以上で説明したＳ２３，Ｓ２４ａ〜Ｓ２７ａ，Ｓ２２の処理が繰り返される。すなわち、脱硝率が閾値未満の場合、脱硝率が閾値以上になるまで、目標温度範囲のアップ処理が繰り返される。
【０１２７】
一方、目標変更部２６は、Ｓ２７ａの処理で、脱硝率演算部２５により求められた脱硝率が先に求められた脱硝率より上昇していないと判断した場合、目標温度範囲を下げるダウン処理を行う（Ｓ２４ｂ）。このダウン処理では、例えば、目標温度範囲を５℃下げる。ここで、目標温度範囲を５℃下げるとは、例えば、目標温度範囲が２６０〜２８０℃の場合、目標温度範囲を２５５〜２７５℃にすることである。すなわち、ダウン処理では、目標温度範囲を所定温度だけシフトダウンさせる。
【０１２８】
指示部２７は、温度計２９で検知された温度が変更後の目標温度範囲に収まり得るＣＯＧ流量調節弁２３の弁開度を定め、この弁開度をＣＯＧ流量調節弁２３に指示する（Ｓ２５ｂ）。
【０１２９】
脱硝率演算部２５は、指示部２７がＣＯＧ流量調節弁２３に弁開度を指示してから所定時間経過すると、第一濃度計３９ａで検知された脱硝前ガスＥＸｂ中のＮＯｘの濃度と第二濃度計３９ｂで検知された脱硝済みガスＥＸａ中のＮＯｘの濃度とから、脱硝反応器１０における脱硝率を求める（Ｓ２６ｂ）。
【０１３０】
脱硝率演算部２５により脱硝率が求められると、目標変更部２６は、この脱硝率が先に求められた脱硝率より上昇したか否かを判断する（Ｓ２７ｂ）。目標変更部２６は、この脱硝率が先に求められた脱硝率より上昇したと判断した場合、Ｓ２２に戻り、この脱硝率が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２２）。この脱硝率が閾値以上の場合、Ｓ２１の処理に戻る。一方、この脱硝率が閾値以上でない場合、つまり脱硝率が閾値未満の場合、前述したように、目標変更部２６は、先に目標温度範囲を下げるダウン処理を行ったか否かを判断する（Ｓ２３）。この場合、先に目標温度範囲のダウン処理を行っているので、目標変更部２６は、目標温度範囲のダウン処理を行う（Ｓ２４ｂ）。以降、脱硝率が閾値以上になるまで、以上で説明したＳ２５ｂ，Ｓ２６ｂ，Ｓ２７ｂ，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４ｂの処理が繰り返される。すなわち、目標温度範囲のアップ処理を行っても脱硝率が上がらない場合、脱硝率が閾値以上になるまで、目標温度範囲のダウン処理が繰り返される。
【０１３１】
一方、目標変更部２６は、Ｓ２７ｂの処理で、脱硝率演算部２５により求められた脱硝率が先に求められた脱硝率より上昇していないと判断した場合、警報を発信する（Ｓ２８）。この場合、目標温度範囲をアップ処理してもダウン処理しても、脱硝率が上がらないことになるため、目標変更部２６は、触媒１１が寿命に至った、いずれかの濃度計３９ａ，３９ｂが故障した、又は、排気ガスＥＸの発生源における排気ガスＥＸ中のガス組成が大きく変わったと判断し、警報を発信する。また、脱硝率が閾値未満の場合に、Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４ａ〜Ｓ２７ａの処理が繰り返される過程で、脱硝率が閾値以上にならないにも関わらず、Ｓ２７ａの処理で、脱硝率が上昇しないと判断される場合がある。この場合も、目標温度範囲をアップ処理してもダウン処理しても、脱硝率が閾値以上にならないことになるため、結局、目標変更部２６は、触媒１１が寿命に至った、又は、いずれかの濃度計３９ａ，３９ｂが故障したと判断し、警報を発信することになる。
【０１３２】
本実施形態では、時間経過に伴い、最高脱硝率になる脱硝反応器１０の入口でのガス温度が高くなることに着目し、脱硝率が低下して閾値未満になると、脱硝反応器１０の入口でのガス温度に関する目標温度範囲を変更する。よって、本実施形態では、時間経過に伴って触媒１１が劣化しても、脱硝反応器１０における脱硝率を閾値以上に保つことができる。
【０１３３】
第二参考例で説明したように、排気ガスＥＸ中の水素濃度や一酸化炭素濃度が変化すると、脱硝反応器１０内で脱硝反応が行われる温度範囲が変化する。本実施形態では、排気ガスＥＸの発生源における排気ガスＥＸ中の水素濃度や一酸化炭素濃度が変化した場合でも、脱硝反応器１０における脱硝率の変化に伴って目標温度範囲を変更する。よって、本実施形態では、排気ガスＥＸの発生源における排気ガスＥＸ中の水素濃度や一酸化炭素濃度が多少変化した場合でも、つまり、この排気ガスＥＸ中のガス組成が多少変化した場合でも、脱硝反応器１０における脱硝率を閾値以上に保つことができる。
【０１３４】
本実施形態では、脱硝率が閾値未満になると、目標温度範囲を変更し、脱硝率が閾値以上になると、脱硝率が閾値以上になった際の目標温度範囲が一時的に定まった目標温度範囲になり、この目標温度範囲で脱硝率が閾値未満になるまで運転される。しかしながら、脱硝率が閾値未満になり、目標温度範囲をアップ処理した結果、脱硝率が上がった場合には、脱硝率が下がるまでアップ処理を繰り返し、脱硝率が下がる直前の目標温度範囲で運転するようにしてもよい。この場合、さらに、脱硝率が閾値未満になり、目標温度範囲をダウン処理した結果、脱硝率が上がった場合には、脱硝率が下がるまでダウン処理を繰り返し、脱硝率が下がる直前の目標温度範囲で運転する。すなわち、この例では、脱硝率が最高になる温度を含む温度範囲を探し、この温度範囲を目標温度範囲にする。なお、この例では、脱硝率が閾値未満になると、脱硝率が最高になる温度を含む温度範囲を探し始めるが、脱硝率が閾値未満であるか否かに関わらず、一定期間毎に、脱硝率が最高になる温度を含む温度範囲を探すようにしてもよい。さらに、一定期間毎に、単に脱硝率が高くなる温度範囲を探し、この温度範囲を目標温度範囲にしてもよい。
【０１３５】
また、本実施形態は、第一参考例の変形例であるが、第二参考例及び以下の参考例においても、本実施形態と同様、脱硝率に基づいて目標温度範囲を変更してもよい。
【０１３６】
「脱硝装置の第三参考例」
本発明に係る脱硝装置の第三参考例について、図１２及び図１３を参照して説明する。
【０１３７】
図１２に示すように、本参考例の脱硝装置１ｃは、第二参考例の脱硝装置１ａの変形例である。本参考例の脱硝装置１ｃは、バイパスライン４５、バイパス流量調節部４６、及びバイパス排熱回収器３５ｃを、第二参考例の脱硝装置１ａに追加する一方で、第二参考例における排熱回収器３５を省いたものである。
【０１３８】
バイパスライン４５は、第一脱硝済みガスライン４３と第二脱硝済みガスライン４４とを接続し、熱交換器１５に対して脱硝済みガスＥＸａをバイパスさせる。
【０１３９】
バイパス流量調節部４６は、バイパス弁４７と、バイパス制御器４８と、を備える。バイパス弁４７は、バイパスライン４５に設けられ、このバイパスライン４５を流れる脱硝済みガスＥＸａの流量を調節する。バイパス制御器４８は、温度計２９で検知された温度に応じてバイパス弁４７の弁開度を制御する。
【０１４０】
バイパス排熱回収器３５ｃは、バイパスライン４５に設けられている。このバイパス排熱回収器３５ｃは、バイパスライン４５を流れる脱硝済みガスＥＸａと冷媒とを熱交換させて、脱硝済みガスＥＸａを冷却する一方で、冷媒を加熱する熱交換器である。本参考例の脱硝装置１ｃは、さらに、バイパス排熱回収器３５ｃでの脱硝済みガスＥＸａと冷媒との熱交換を制限する熱交換制限器を備える。この熱交換制限器は、バイパス排熱回収器３５ｃに接続されている冷媒ラインを通る冷媒の流量を調節する冷媒流量調節弁３６ｃと、温度計２９で検知された温度に応じて冷媒流量調節弁３６ｃの弁開度を制御する制御器３７ｃと、を備える。
【０１４１】
次に、図１３に示す脱硝装置１ｃのシーケンス図に従って、脱硝装置１ｃの動作について説明する。
【０１４２】
本参考例の脱硝装置１ｃでも、第二参考例の脱硝装置１ａと同様に、稼動開始信号ＳＳがＣＯＧ流量調節弁２３の制御器２４に入力すると（Ｓ１）、ＣＯＧ流量調節弁２３が開き、温度調節工程（Ｓ２）が開始される。さらに、本参考例の脱硝装置１ｃでも、第二参考例の脱硝装置１ａと同様に、熱交換器１５による熱交換工程（Ｓ３）、脱硝反応器１０による脱硝工程（Ｓ４）、性能向上ガス供給器３０による性能向上ガス供給工程（Ｓ５）が実行される。
【０１４３】
本参考例では、温度調節工程（Ｓ２）中の一工程として、第二参考例における熱回収工程（Ｓ２ａ）の替りに、バイパス／熱回収工程（Ｓ２ｂ）が実行される。このバイパス／熱回収工程（Ｓ２ｂ）では、温度計２９で検知された温度が所定の温度（例えば、２９０℃）よりも高くなると、バイパス制御器４８がバイパス弁４７を開け、このバイパス弁４７の弁開度を温度計２９で検知された温度に応じた弁開度にする。さらに、制御器３７ｃが冷媒流量調節弁３６を開け、冷媒流量調節弁３６の弁開度を温度計２９で検知された温度に応じた弁開度にする。この結果、脱硝反応器１０からの脱硝済みガスＥＸａの一部がバイパスライン４５を経て、第二脱硝済みガスライン４４に流入する。また、バイパス排熱回収器３５ｃ内に冷媒が流入し、バイパスライン４５を流れる脱硝済みガスＥＸａと冷媒とが熱交換され、脱硝済みガスＥＸａが冷却される一方で、冷媒が加熱される。加熱された冷媒の熱は、必要に応じて系外で利用される。
【０１４４】
以上のように、本参考例では、脱硝反応に余分な熱を系外に排出しつつ、この排出した熱を回収することができる。また、本参考例は、脱硝装置が完成した後、脱硝反応に余分な熱が発生することに気付いた場合や、脱硝前ガスＥＸｂのガス組成が変化して、脱硝反応に余分な熱が発生することになった場合、第二参考例と比べて、脱硝反応に余分な熱の回収のための第一脱硝済みガスライン４３の改修工事量を少なくすることができる。
【０１４５】
なお、本参考例では、バイパスライン４５にバイパス排熱回収器３５ｃを設けているが、単に、脱硝反応に余分な熱を排出するためだけであれば、このバイパス排熱回収器３５ｃを設けなくてもよい。また、本参考例は、第二参考例の変形例であるが、第一参考例においても、本参考例と同様に、バイパスライン４５、バイパス流量調節部４６を設けると共に、必要に応じて、バイパス排熱回収器３５ｃを設けてもよい。
【０１４６】
「脱硝装置の第四参考例」
本発明に係る脱硝装置の第四参考例について、図１４を参照して説明する。
【０１４７】
図１４に示すように、本参考例の脱硝装置１ｄは、第一参考例の脱硝装置１の変形例である。本参考例の脱硝装置１ｄは、第一参考例の脱硝装置１に、バイパスライン４５ｄ及びバイパス流量調節部４６ｄを追加したものである。
【０１４８】
バイパスライン４５ｄは、第二脱硝前ガスライン４２と第一脱硝済みガスライン４３とを接続し、脱硝反応器１０に対して脱硝前ガスＥＸｂをバイパスさせる。
【０１４９】
バイパス流量調節部４６ｄは、バイパス弁４７ｄと、バイパス制御器４８ｄと、を備える。バイパス弁４７ｄは、バイパスライン４５ｄに設けられ、このバイパスライン４５ｄを流れる脱硝前ガスＥＸｂの流量を調節する。バイパス制御器４８ｄは、温度計２９で検知された温度に応じてバイパス弁４７ｄの弁開度を制御する。
【０１５０】
次に、本参考例の脱硝装置１ｄの動作について説明する。
【０１５１】
本参考例の脱硝装置１ｄでも、図３を用いて説明した第一参考例の脱硝装置１の動作と同様、稼動開始信号ＳＳがＣＯＧ流量調節弁２３の制御器２４に入力すると（Ｓ１）、ＣＯＧ流量調節弁２３が開き、温度調節工程（Ｓ２）が開始される。さらに、本参考例の脱硝装置１ｄでも、第一参考例の脱硝装置１と同様に、熱交換器１５による熱交換工程（Ｓ３）、脱硝反応器１０による脱硝工程（Ｓ４）が実行される。
【０１５２】
本参考例では、温度調節工程（Ｓ２）中の一工程として、バイパス工程が実行される。このバイパス工程では、温度計２９で検知された温度が所定の温度（例えば、２９０℃）よりも高くなると、バイパス制御器４８ｄがバイパス弁４７ｄを開け、このバイパス弁４７ｄの弁開度を温度計２９で検知された温度に応じた弁開度にする。この結果、脱硝前ガスＥＸｂの一部が、バイパスライン４５ｄを経て、第一脱硝済みガスライン４３に流入する。この場合、脱硝前ガスＥＸｂの一部は、脱硝反応器１０に流入しない。よって、脱硝反応器１０内での脱硝反応による発熱量が低下する。このため、第一脱硝済みガスライン４３を経て、熱交換器１５に流入するガスの温度が低下する。この結果、熱交換器１５で脱硝前ガスＥＸｂを加熱する熱量が低下して、脱硝反応器１０に流入する脱硝前ガスＥＸｂの温度が低下する。すなわち、温度計２９で検知される温度が所定の温度（例えば、２９０℃）以下になる。
【０１５３】
本参考例では、脱硝装置が完成した後、脱硝反応に余分な熱が発生することに気付いた場合や、脱硝前ガスＥＸｂのガス組成が変化して、脱硝反応に余分な熱が発生することになった場合、第二参考例と比べて、脱硝反応に余分な熱の排気するための改修工事量を少なくすることができる。
【０１５４】
なお、本参考例において、バイパスライン４５ｄ又は第一脱硝済みガスライン４３を流れるガスの熱を回収する排熱回収器を設けてもよい。また、本参考例は、第一参考例の変形例であるが、第二参考例においても、本参考例と同様に、バイパスライン４５ｄ、バイパス流量調節部４６ｄを設けてもよい。
【０１５５】
「脱硝反応器の変形例」
以上の各参考例及び実施形態における脱硝反応器の変形例について、図１５〜図１７を参照して説明する。
【０１５６】
以下で説明する第一変形例の脱硝反応器及び第二変形例の脱硝反応器は、いずれも、等温反応器である。
【０１５７】
図１５に示すように、第一変形例の脱硝反応器１０ａは、反応容器１４ａと、触媒１１と、温度分布調節器６０と、出口温度調節器６５と、を備える。反応容器１４ａには、脱硝前ガスＥＸｂが流入する脱硝前ガス入口１２ａと、脱硝済みガスＥＸａが流出する脱硝済みガス出口１３ａとが形成されている。触媒１１は、反応容器１４ａ内における排気ガスＥＸの流れ方向に分布配置されている。本変形例では、複数の触媒１１ａ〜１１ｄが、排気ガスＥＸの流れ方向に、間隔をあけて並んで配置されている。よって、触媒１１は、排気ガスＥＸの流れ方向に分布配置されている。反応容器１４ａ内における排気ガスＥＸの流れ方向は、本変形例において、脱硝前ガス入口１２ａから脱硝済みガス出口１３ａ側の方向である。温度分布調節器６０は、排気ガスＥＸの流れ方向の全ての位置での触媒１１ａ〜１１ｄの温度が所定温度範囲内に収まるよう、触媒１１の温度分布を調節する。この温度分布調節器６０は、熱交換器６１と、温度計６２と、冷媒流量調節弁６３と、を備える。熱交換器６１は、反応容器１４ａ内であって複数の触媒１１ａ〜１１ｄの相互間に配置され、複数の触媒１１ａ〜１１ｄの相互間を流れる排気ガスＥＸと冷媒とを熱交換させる。温度計６２は、複数の触媒１１ａ〜１１ｄの相互間であって熱交換器６１よりも排気ガスＥＸの流れの下流側に配置され、この排気ガスＥＸの温度を検知する。冷媒流量調節弁６３は、温度計６２で検知された温度に基づき、熱交換器６１に流入する冷媒の流量を調節する。具体的に、冷媒流量調節弁６３は、温度計６２で検知された温度が例えば目標温度範囲になるよう、熱交換器６１に流入する冷媒の流量を調節する（温度分布調節工程）。出口温度調節器６５は、温度分布調節器６０と同様、熱交換器６６と、温度計６７と、冷媒流量調節弁６８と、を備える。熱交換器６６は、反応容器１４ａ内であって複数の触媒１１ａ〜１１ｄのうちで最も下流側の触媒１１ｄの下流側に配置され、最も下流側の触媒１１ｄを通過した排気ガスＥＸと冷媒とを熱交換させる。温度計６７は、熱交換器６６を通過した排気ガスＥＸの温度を検知する。冷媒流量調節弁６８は、温度計６７で検知された温度に基づき、熱交換器６６に流入する冷媒の流量を調節する。具体的に、冷媒流量調節弁６８は、温度計６７で検知された温度が例えば２９０℃以下になるよう、熱交換器６６に流入する冷媒の流量を調節する（出口温度調節工程）。
【０１５８】
以上のように、本変形例では、複数の触媒１１ａ〜１１ｄの相互間に熱交換器６１を配置したので、複数の触媒１１ａ〜１１ｄの各相互間における排気ガスＥＸの温度差を小さくでき、結果として、複数の触媒１１ａ〜１１ｄの相互間で温度差を小さくすることができる。言い換えると、複数の触媒１１ａ〜１１ｄの温度が所定温度範囲内に収まる。この結果、図１７に示すように、温度分布調節器６０を設けない場合（図中、破線で示す）よりも、本変形例の方（図中、実線で示す）が脱硝反応器１０ａの出口における脱硝率を高めることができる。図１７に示すように、脱硝反応器１０ａの入口における排気ガス温度が、最高脱硝率になる排気ガス温度よりも低い状態では、温度分布調節器６０を設けない場合での脱硝率と本変形例の脱硝率とに大差はない。一方、脱硝反応器１０ａの入口における排気ガス温度が、最高脱硝率になる排気ガス温度よりも高くなると、温度分布調節器６０を設けない場合での脱硝率よりも、本変形例の脱硝率の方が高くなる。
【０１５９】
反応容器１４ａの入口の位置で、脱硝前ガス入口１２ａから脱硝済みガス出口１３ａへ向かう第一方向に垂直な仮想面内での実際の温度はバラつきがある。例えば、反応容器１４ａに流入した直後の脱硝前ガスの平均温度、つまり平均入口ガス温度を基準として、この仮想面内での実際の温度は±１０〜２０℃程度のバラつきがある。平均入口ガス温度が２６０℃（最高脱硝率になる排気ガス温度よりも高い）で、前記仮想平面内での実際の温度は±１０〜２０℃程度のバラつきがある場合で、温度分布調節器６０を設けない場合、図１７に示すように、脱硝反応器１０ａの出口における脱硝率が５０％未満になる。一方、同じく、平均入口ガス温度が２６０℃で、前記仮想平面内での実際の温度は±１０〜２０℃程度のバラつきがある場合でも、温度分布調節器６０を設けた場合、脱硝反応器１０ａの出口における脱硝率が５０％以上になる。
【０１６０】
なお、図１７において、温度分布調節器６０を設けた場合の脱硝率は、所定の仕様の熱交換器６１を有し、この熱交換器６１に対して所定の流量の冷媒を流したときに得られる脱硝率である。このため、温度分布調節器６０を設けた場合の脱硝率は、熱交換器６１の仕様や冷媒の流量を変えると、図１７に示す脱硝率とは異なる脱硝率になる。但し、脱硝反応器１０ａの入口における排気ガス温度が、最高脱硝率になる排気ガス温度よりも高くなると、温度分布調節器６０を設けない場合での脱硝率よりも、温度分布調節器６０を設けた場合での脱硝率の方が高くなるという傾向は、熱交換器６１の仕様等を変えても同じである。
【０１６１】
さらに、本変形例では、脱硝反応器１０ａの出口における排気ガス温度を所定温度以下に抑えることができる。
【０１６２】
図１６に示すように、第二変形例の脱硝反応器１０ｂは、反応容器１４ｂと、伝熱部材６１ｂと、触媒１１と、温度分布調節器６０ｂと、を備える。反応容器１４ｂには、脱硝前ガスＥＸｂが流入する脱硝前ガス入口１２ｂと、脱硝済みガスＥＸａが流出する脱硝済みガス出口１３ｂとが形成されている。伝熱部材６１ｂは、伝熱管又は伝熱プレートである。この伝熱部材６１ｂは、反応容器１４ｂ内に配置され、反応容器１４ｂ内を冷媒が流れる冷媒空間と排気ガスＥＸが流れる排気ガス空間とに仕切る。伝熱部材６１ｂは、反応容器１４ｂ内における排気ガスＥＸの流れ方向に長く延びている。触媒１１は、伝熱部材６１ｂの表面であって排気ガス空間側の表面に形成されている。よって、触媒１１は、排気ガスＥＸの流れ方向に分布配置されている。冷媒は、冷媒空間の下流側から流入し、この冷媒空間の上流側から流出する。温度分布調節器６０ｂは、排気ガスＥＸの流れ方向の全ての位置での触媒１１の温度が所定温度範囲内に収まるよう、触媒１１の温度分布を調節する。この温度分布調節器６０ｂは、熱交換器としての伝熱部材６１ｂと、温度計６２ｂと、冷媒流量調節弁６３ｂと、を備える。温度計６２ｂは、触媒１１を通過した排気ガスＥＸの温度を検知する。冷媒流量調節弁６３ｂは、温度計６２ｂで検知された温度に基づき、反応容器１４ｂ内の冷媒空間に流入する冷媒の流量を調節する。具体的に、冷媒流量調節弁６３ｂは、温度計６２ｂで検知された温度が例えば目標温度範囲になるよう、冷媒空間に流入する冷媒の流量を調節する（温度分布調節工程）。
【０１６３】
以上のように、本変形例では、排気ガスＥＸの流れ方向の全ての位置での触媒１１の温度が所定温度範囲内に収まる。この結果、本変形例でも、第一変形例と同様、脱硝反応器１０ｂの出口における脱硝率を高めることができる。
【０１６４】
なお、本変形例では、触媒１１と冷媒とを熱交換させて、触媒１１の温度分布を調節する。一方、第一変形例では、排気ガスＥＸと冷媒とを熱交換させて、排気ガスＥＸの温度分布を調節することで、間接的に触媒１１の温度分布を調節する。すなわち、触媒１１の温度分布を調節する場合、直接的に触媒１１の温度分布を調節してもよいし、間接的に触媒１１の温度分布を調節してもよい。
【０１６５】
また、以上の各参考例、実施形態及び各変形例では、各種冷媒を用いる。以上において、冷媒として、第二参考例の排熱回収器３５を流れる第一冷媒、実施形態のバイパス排熱回収器３５ｃを流れる第二冷媒、第一変形例の熱交換器６１を流れる第三冷媒、第二変形例の伝熱部材６１ｂ内の冷媒空間を流れる第四冷媒等がある。これらの冷媒は、同一の冷媒（例えば、水）でもよいが、互いに異なる冷媒であってもよい。
【０１６６】
「排気ガス処理設備の実施形態」
本発明に係る排気ガス処理設備の一実施形態について、図１８を参照して説明する。
【０１６７】
多くの製鉄所は、原料である鉄鉱石に石灰分を混ぜて鉱石の塊成物である焼結鉱５５を生成する焼結炉５１と、石炭を蒸し焼きしてコークス５６を生成するコークス炉５２と、焼結鉱５５中にコークス５６を入れて焼結鉱５５中の鉄分を取り出す高炉５３と、焼結炉５１からの排気ガスＥＸを処理する排気ガス処理設備を備える。本実施形態の排気ガス処理設備１００は、この製鉄所における排気ガス処理設備である。
【０１６８】
本実施形態の排気ガス処理設備１００は、上記第二参考例における脱硝装置１ａと、この脱硝装置１ａに焼結炉５１からの排気ガスＥＸを導く排気ガスライン１０１と、この排気ガスライン１０１中に設けられている集塵器１０２及び脱硫装置１０３と、を備える。
【０１６９】
排気ガスライン１０１は、脱硝装置１ａにおける第一脱硝前ガスライン４１に接続されている。集塵器１０２は、ウェット式集塵器、ドライ式集塵器のいずれでもよい。また、集塵器１０２として、ウェット式集塵器とドライ式集塵器との両方を設けてもよい。
【０１７０】
脱硫装置１０３は、例えば、石灰石を吸収材として排気ガスＥＸを湿式処理し、石灰石と反応した硫黄酸化物（以下、ＳＯｘとする）を石膏とし取り出す装置である。
【０１７１】
本実施形態の排気ガス処理設備１００では、排気ガスＥＸから集塵器１０２で塵を取り除くと共に、脱硫装置１０３で排気ガスＥＸ中のＳＯｘ分を取り除いた後、脱硝装置１ａで排気ガスＥＸ中のＮＯｘを還元する。ＮＯｘが還元された排気ガスＥＸは、煙突１０４から大気に放出される。
【０１７２】
本実施形態の脱硝装置１ａのバーナ２１には、コークス炉５２で発生したＣＯＧが供給される。また、本実施形態の脱硝装置１ａの性能向上ガスライン３１には、高炉５３で発生したＢＦＧが脱硝性能向上ガスＰＩＧとして供給される。
【０１７３】
製鉄所は、多くの場合、前述の焼結炉５１、コークス炉５２、高炉５３の他、高炉５３で取出された焼結鉱中の鉄分である銑鉄から炭素分や不純物を取り除く転炉を備えている。この場合、脱硝装置１ａの性能向上ガスライン３１には、転炉で発生したＬＤＧを脱硝性能向上ガスＰＩＧとして用いてもよいし、ＢＦＧとＬＤＧとの混合ガスを脱硝性能向上ガスＰＩＧとして用いてもよい。
【０１７４】
なお、本実施形態の排気ガス処理設備１００が備える脱硝装置は、上記第二参考例における脱硝装置１ａである。しかしながら、この脱硝装置は、上記第一参考例における脱硝装置１、実施形態における脱硝装置１ｂ、第三参考例における脱硝装置１ｃのうち、いずれかの脱硝装置であってもよい。
【０１７５】
本実施形態の排気ガス処理設備１００は、製鉄所の焼結炉５１からの排気ガスＥＸを処理するものである。しかしながら、排気ガスＥＸ中にＣＯ及びＮＯｘが含まれる場合、脱硝装置１ａ（又は、脱硝装置１，１ｂ，１ｃ）及びこれを含む排気ガス処理設備１００は、焼結炉５１以外のガス発生源からの排気ガスＥＸを処理してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明の一態様によれば、排気ガスの流入開始からの窒素酸化物の処理開始までのタイムラグを抑え、その後も安定して窒素酸化物を処理することができる。
【符号の説明】
【０１７７】
１,１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ：脱硝装置
１０，１０ａ，１０ｂ：脱硝反応器
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ：触媒
１２，１２ａ，１２ｂ：脱硝前ガス入口
１３，１３ａ，１３ｂ：脱硝済みガス出口
１４ａ，１４ｂ：反応容器
１５：熱交換器
２０，２０ｂ：加熱器
２１：加熱部又はバーナ
２２，２２ｂ：加熱量調節部
２３：ＣＯＧ流量調節弁
２４，２４ｂ：制御器
２５：脱硝率演算部
２６：目標変更部
２７：指示部
２９：温度計
３０：性能向上ガス供給器
３１：性能向上ガスライン
３２：性能向上ガス流量調節弁
３３：制御器
３５：排熱回収器
３５ｃ：バイパス排熱回収器
３９：濃度計
３９ａ：第一濃度計
３９ｂ：第二濃度計
４１：第一脱硝前ガスライン
４２：第二脱硝前ガスライン
４３：第一脱硝済みガスライン
４４：第二脱硝済みガスライン
４５，４５ｄ：バイパスライン
４６，４６ｄ：バイパス流量調節部
４７，４７ｄ：バイパス弁
４８，４８ｄ：バイパス制御器
６０，６０ｂ：温度分布調節器
６１：熱交換器
６１ｂ：伝熱部材（熱交換器）
６２，６２ｂ：温度計
６３,６３ｂ：冷媒流量調節弁
６５：出口温度調節器
６６：熱交換器
６７：温度計
６８：冷媒流量調節弁
１００：排気ガス処理設備
１０１：排気ガスライン
１０２：集塵器
１０３：脱硫装置
１０４：煙突
ＥＸ：排気ガス
ＥＸａ：脱硝済みガス
ＥＸｂ：脱硝前ガス
ＰＩＧ：脱硝性能向上ガス
ＳＳ：稼動開始信号
【図１】
2020073251.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020073251.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2020073251.tif 000014
【図１３】
2020073251.tif 000015
【図１４】
2020073251.tif 000016
【図１５】
2020073251.tif 000017
【図１６】
2020073251.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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