(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される燃料を流動層燃焼処理する流動層ボイラと、
前記流動層ボイラから排出される燃焼排ガスの熱を回収する伝熱部と、
前記伝熱部の後流側に設けられ、前記流動層ボイラに供給する空気を予熱する空気予熱器と、
前記空気予熱器の後流側に設けられ、燃焼排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置と、
前記流動層ボイラと伝熱部との間の燃焼排ガス排出ラインに、前記燃焼排ガス中に含まれるＮ２Ｏを除去する還元剤としてプロピレンを主成分とする炭化水素系還元剤を供給する還元剤供給部と、を具備すると共に、
前記伝熱部が少なくとも一以上の過熱器と、少なくとも一以上の節炭器とを有し、且つ、前記伝熱部内に、少なくとも一以上の第１の静置型触媒部を設け、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去することを特徴とする流動層処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測するＮ2Ｏ計測計を具備することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記流動層ボイラ内に炉内供給触媒を供給する炉内触媒供給部を具備することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項４】
請求項３において、
前記流動層ボイラに供給する炉内供給触媒として、酸化アルミニウムを供給する際、該酸化アルミニムの供給が３０ｗｔ％を超える場合に、前記炭化水素系還元剤からアンモニアに切替えることを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項５】
請求項２又は３において、
前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記炭化水素系還元剤の供給量を増加することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一つにおいて、
前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記流動層ボイラの燃焼温度を高温側に制御することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか一つにおいて、
前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、炉内供給触媒の供給量を増加することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記除塵装置で除去した煤塵から有価金属を回収する金属回収手段と、
回収された金属を触媒として燃焼排ガスに供給する触媒供給部を具備することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記伝熱部の後流側の燃焼排ガスラインに設けられ、処理ガス中のＮ2Ｏを除去する第２の静置型触媒部を有することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つにおいて、
前記除塵装置の後流側で燃焼排ガスを分岐した後戻る分岐・循環ラインを設け、この分岐・循環ラインに熱交換器及び第３の静置型触媒部を介装し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一つにおいて、
前記伝熱部の前流側に設けられ、処理ガス中の煤塵を除去する触媒を担持したセラミックフィルタを有することを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項１２】
供給される燃料を流動層燃焼処理する流動層ボイラと、
前記流動層ボイラから排出される燃焼排ガスの熱を回収する伝熱部と、
前記伝熱部の後流側に設けられ、前記流動層ボイラに供給する空気を予熱する空気予熱器と、
前記空気予熱器の後流側に設けられ、燃焼排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置と、
前記流動層ボイラと伝熱部との間の燃焼排ガス排出ラインに、前記燃焼排ガス中に含まれるＮ２Ｏを除去する還元剤としてプロピレンを主成分とする炭化水素系還元剤を供給する還元剤供給部と、を具備すると共に、
前記除塵装置の後流側で燃焼排ガスを分岐した後、前記流動層ボイラ側へ戻る分岐・循環ラインを設け、この分岐・循環ラインに熱交換器及び第３の静置型触媒部を介装し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去することを特徴とする流動層処理システム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記燃料が、バイオマス燃料、石炭燃料、石油コークス燃料の少なくとも一つであることを特徴とする流動層処理システム。 
【請求項１４】
供給される燃料を流動層燃焼処理する流動層ボイラから排出される燃焼排ガスの熱を回収する、少なくとも一以上の過熱器及び少なくとも一以上の節炭器を具備する伝熱部において、
前記伝熱部内で、少なくとも一以上の第１の静置型触媒部を設置し、燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去すると共に、
前記流動層ボイラと伝熱部との間の燃焼排ガス排出ラインに、前記燃焼排ガス中に含まれるＮ２Ｏを除去する還元剤としてプロピレンを主成分とする炭化水素系還元剤を供給して還元処理することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。 
【請求項１５】
請求項１４において、
前記流動層ボイラに炉内供給触媒を供給し、炉内にてＮ2Ｏの発生を抑制することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。 
【請求項１６】
請求項１５において、
前記流動層ボイラに供給する炉内供給触媒として、酸化アルミニウムを供給する際、該酸化アルミニウムの供給が３０ｗｔ％を超える場合に、前記炭化水素系還元剤からアンモニアに切替えることを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。 
【請求項１７】
請求項１４において、
前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測するＮ2Ｏ計測計を具備し、
前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記炭化水素系還元剤の供給量を増加する制御を実行することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。 
【請求項１８】
請求項１４又は１５において、
前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測するＮ2Ｏ計測計を具備し、
前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記流動層ボイラの燃焼温度を高温側に制御する制御装置を具備することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。 
【請求項１９】
請求項１５において、
前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測し、
前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、炉内供給触媒の供給量を増加する制御を実行することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。 
【請求項２０】
請求項１乃至１３のいずれか一つの流動層処理システムを用い、
前記燃料として、先ずバイオマス燃料を用いて燃焼し、次いで、石炭燃料及び／又は石油コークス燃料を用いて燃焼することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図る流動層処理システム及び流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ：Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ  Ｐａｎｅｌ  ｏｎ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ）の第二次評価報告書（１９９５）において、温室効果ガス（Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ  Ｇａｓ：ＧＨＧ）として、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、六フッ化硫黄が指定され、近年の法規制強化から温室効果ガスの削減が急務となっている。
【０００３】
この温室効果ガス（ＧＨＧ）において、特に亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の温暖化係数は、二酸化炭素（ＣＯ2）の３１０倍とされており、その発生量の低減が切望されている。
【０００４】
そこで、従来において、循環流動層ボイラでのフリーボード部での温度を８５０〜９５０℃と高温に維持して温室効果ガスであるＮ2Ｏの低減を図ることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、流動層設備において、高温（８５０℃以上）で運転する場合には、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の発生量は低減されるものの、高温燃焼により排ガス中の飛灰の溶融や、灰付着の問題が後流側の対流伝熱部で発生する。よって、循環流動層ボイラにおいては、９００℃を超えての高温燃焼を行うことは装置面および運転面で制約が多い、という問題がある。
【０００７】
そこで、流動層処理設備における安定運転温度の８００〜９００℃での運転を行いつつ、排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の低減を図る流動層処理システムの出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図る流動層処理システム及び流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、供給される燃料を流動層燃焼処理する流動層ボイラと、前記流動層ボイラから排出される燃焼排ガスの熱を回収する伝熱部と、前記伝熱部の後流側に設けられ、前記流動層ボイラに供給する空気を予熱する空気予熱器と、前記空気予熱器の後流側に設けられ、燃焼排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置と、前記流動層ボイラと伝熱部との間の燃焼排ガス排出ラインに、前記燃焼排ガス中に含まれるＮ２Ｏを除去する還元剤としてプロピレンを主成分とする炭化水素系還元剤を供給する還元剤供給部と、を具備すると共に、前記伝熱部が少なくとも一以上の過熱器と、少なくとも一以上の節炭器とを有し、且つ、前記伝熱部内に、少なくとも一以上の第１の静置型触媒部を設け、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１１】
第２の発明は、第１発明において、前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測するＮ2Ｏ計測計を具備することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記流動層ボイラ内に炉内供給触媒を供給する炉内触媒供給部を具備することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記流動層ボイラに供給する炉内供給触媒として、酸化アルミニウムを供給する際、該酸化アルミニウムの供給が３０ｗｔ％を超える場合に、前記炭化水素系還元剤からアンモニアに切替えることを特徴とする流動層処理システムにある。
第５の発明は、第２又は３の発明において、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記炭化水素系還元剤の供給量を増加することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１４】
第６の発明は、第２乃至５のいずれか一つの発明において、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記流動層ボイラの燃焼温度を高温側に制御することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１５】
第７の発明は、第３乃至６のいずれか一つの発明において、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、炉内供給触媒の供給量を増加することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１６】
第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記除塵装置で除去した煤塵から有価金属を回収する金属回収手段と、回収された金属を触媒として燃焼排ガスに供給する触媒供給部とを具備することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１７】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記伝熱部の後流側の燃焼排ガスラインに設けられ、処理ガス中のＮ2Ｏを除去する第２の静置型触媒部を有することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１８】
第１０の発明は、第１乃至９のいずれか一つの発明において、前記除塵装置の後流側で燃焼排ガスを分岐した後戻る分岐・循環ラインを設け、この分岐・循環ラインに熱交換器及び第３の静置型触媒部を介装し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１９】
第１１の発明は、第１乃至１０のいずれか一つの発明において、前記伝熱部の前流側に設けられ、処理ガス中の煤塵を除去する触媒を担持したセラミックフィルタを有することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００２０】
第１２の発明は、供給される燃料を流動層燃焼処理する流動層ボイラと、前記流動層ボイラから排出される燃焼排ガスの熱を回収する伝熱部と、前記伝熱部の後流側に設けられ、前記流動層ボイラに供給する空気を予熱する空気予熱器と、前記空気予熱器の後流側に設けられ、燃焼排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置と、前記流動層ボイラと伝熱部との間の燃焼排ガス排出ラインに、前記燃焼排ガス中に含まれるＮ２Ｏを除去する還元剤としてプロピレンを主成分とする炭化水素系還元剤を供給する還元剤供給部と、を具備すると共に、前記除塵装置の後流側で燃焼排ガスを分岐した後、前記流動層ボイラ側へ戻る分岐・循環ラインを設け、この分岐・循環ラインに熱交換器及び第３の静置型触媒部を介装し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００２１】
第１３の発明は、第１乃至１２のいずれか一つの発明において、前記燃料が、バイオマス燃料、石炭燃料、石油コークス燃料の少なくとも一つであることを特徴とする流動層処理システムにある。
【００２２】
第１４の発明は、供給される燃料を流動層燃焼処理する流動層ボイラから排出される燃焼排ガスの熱を回収する、少なくとも一以上の過熱器及び少なくとも一以上の節炭器を具備する伝熱部において、前記伝熱部内で、少なくとも一以上の第１の静置型触媒部を設置し、燃焼排ガス中のＮ2Ｏを除去すると共に、前記流動層ボイラと伝熱部との間の燃焼排ガス排出ラインに、前記燃焼排ガス中に含まれるＮ２Ｏを除去する還元剤としてプロピレンを主成分とする炭炭化水素系還元剤を供給して還元処理することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
【００２４】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記流動層ボイラに炉内供給触媒を供給し、炉内にてＮ2Ｏの発生を抑制することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
第１６の発明は、第１５の発明において、前記流動層ボイラに供給する炉内供給触媒として、酸化アルミニウムを供給する際、該酸化アルミニウムの供給が３０ｗｔ％を超える場合に、前記炭化水素系還元剤からアンモニアに切替えることを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
【００２５】
第１７の発明は、第１４の発明において、前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測するＮ2Ｏ計測計を具備し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記炭化水素系還元剤の供給量を増加する制御を実行することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
【００２６】
第１８の発明は、第１４又は第１５の発明において、前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測するＮ2Ｏ計測計を具備し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、前記流動層ボイラの燃焼温度を高温側に制御する制御装置を具備することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
【００２７】
第１９の発明は、第１５の発明において、前記流動層ボイラ及び伝熱部の後流側の燃焼排ガス排出ラインの各々に、Ｎ2Ｏ濃度を計測し、前記燃焼排ガス中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、炉内供給触媒の供給量を増加する制御を実行する制御装置を具備することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
【００２８】
第２０の発明は、第１乃至１３のいずれか一つの流動層処理システムを用い、前記燃料として、先ずバイオマス燃料を用いて燃焼し、次いで、石炭燃料及び／又は石油コークス燃料を用いて燃焼することを特徴とする流動層燃焼排ガスのＮ2Ｏ除去方法にある。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の流動層処理システムによれば、流動層ボイラから排出される燃焼排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施例１に係る流動層処理システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る流動層処理システムの概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係る流動層処理システムの概略図である。
【図４】図４は、アンモニアとプロピレンを用いたＮ2Ｏ及びＮＯｘ除去率の関係図である。
【図５】図５は、炉内供給触媒の供給量とＮ2Ｏ及びＮＯｘの濃度との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層処理システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００３２】
図１は、実施例１に係る流動層処理システムの概略図である。図４は、アンモニアとプロピレンを用いたＮ2Ｏ及びＮＯｘ除去率の関係図である。図５は、炉内供給触媒の供給量とＮ2Ｏ及びＮＯｘの濃度との関係図である。
図１に示すように、本実施例に係る流動層処理システム１０Ａは、供給される燃料（バイオマス燃料Ｆ1、石炭燃料Ｆ2、石油コークス燃料Ｆ3）Ｆを流動層燃焼処理する循環流動層ボイラ１１と、循環流動層ボイラ１１から排出される燃焼排ガス１２の熱を回収する伝熱部１３と、前記伝熱部１３の後流側に設けられ、前記循環流動層ボイラ１１に供給する空気１４を予熱する空気予熱器１５と、前記空気予熱器１５の後流側に設けられ、燃焼排ガス１２中の煤塵を除塵する除塵装置であるバグフィルタ１６とを具備すると共に、前記伝熱部１３が少なくとも一以上の過熱器（本実施例では２つの過熱器１３ａ1、１３ａ2）と、少なくとも一以上の節炭器（本実施例では２つの節炭器１３ｂ1、１３ｂ2）とを有し、前記伝熱部１３内に、少なくとも一以上の第１の静置型触媒部１７を設け、燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏを除去するものである。
図１中、符号１８は煙突、Ｌ1〜Ｌ4は、燃焼排ガス排出ライン、Ｌ11〜Ｌ13は燃料供給ライン、Ｌ14は循環流動層ボイラ１１に空気１４を供給する空気供給ライン、Ｌ15は循環流動層ボイラ１１に起動用燃料２２を供給する起動用燃料供給ラインを図示する。
【００３３】
本実施例では、伝熱部１３の２次過熱器１３ａ2と１次節炭器１３ｂ1との間、１次節炭器１３ｂ1と２次節炭器１３ｂ2との間の２箇所に、各々第１の静置型触媒部１７を設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
循環流動層ボイラ１１からの灰２３は、ベットアッシュクーラ３５で冷却されて、別途回収・処理される。
また、バグフィルタ１６で回収された灰２６は、灰回収ラインＬ5を介して灰２６中の金属を回収する金属回収手段２４に送られ、ここで回収金属２５を分離した後、別途回収・処理される。
金属回収手段２４で回収された回収金属２５は、煙道内触媒供給部２７により、燃焼排ガスラインＬ3内に供給しており、煙道内での金属触媒作用を発揮させている。
【００３５】
また、バグフィルタ１６の前流側の燃焼排ガスラインＬ3に、図示しない触媒供給手段から触媒（Ｆｅ粉、活性炭等）を噴霧・添加し、排ガス中のＮ2Ｏを更に分解するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施例では、伝熱部１３の後流側の燃焼排ガスラインＬ2に第２の静置型触媒部２８を更に介装しており、通常は、バイパス排ガスラインＬ6に燃焼排ガス１２を流すようにしている。
そして、必要に応じて、切替弁２９を切替て、第２の静置型触媒部２８を通過させて、燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏを除去するようにしている。
【００３７】
さらに、本実施例では、循環流動層ボイラ１１内に、触媒ラインＬ7を介して炉内供給触媒３１を供給する炉内触媒供給部３２を設けており、循環流動層ボイラ１１から排出される燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏの除去を行うようにしている。
【００３８】
本実施例における伝熱部１３内に設ける第１の静置型触媒部１７及び第２の静置型触媒部２８で各々用いられるＮ2Ｏを還元・除去する触媒としては、例えば鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）を担持したゼオライト触媒、メタロシリケート触媒（鉄（Ｆｅ）、ロジウム（Ｒｈ）交換）、貴金属触媒（例えばロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）等）、酸化チタン（ＴｉＯ2）を挙げることができる。
ゼオライト触媒としては、例えばベータ型触媒、ＺＳＭ−５型触媒、モルデナイト型触媒を例示することができる。
この静置型触媒の形状としては、ハニカム型触媒とすることが好ましい。
【００３９】
伝熱部１３でも２次過熱器１３ａ2の後流側では、燃焼排ガス１２の温度は、５００℃以下、１次節炭器１３ｂ1の後流側では、３５０℃程度であるので、鉄系、銅系触媒等が触媒機能を発揮する。
また、ハニカム型触媒の触媒機能を発揮させるために、必要に応じて図示しない加熱手段（間接加熱又は直接加熱）により、触媒活性を高めるようにしている。
【００４０】
また、第１の静置型触媒部１７及び第２の静置型触媒部２８の触媒形状としては、ハニカム型触媒が好適である。
【００４１】
本実施例では、循環流動層ボイラ１１から排出される燃焼排ガス１２中の煤塵を除去するための、セラミックフィルタ１９を伝熱部１３の前流側に設けており、第１の静置型触媒部１７及び第２の静置型触媒部２８で用いられる触媒被毒の防止を図っている。
このセラミックフィルタ１９には、その設置場所が９００℃程度の高温環境であるので、高温耐久性を有するアルミナを主成分とする触媒を担持することができる。
これにより、Ｎ2Ｏを効率よく除去することができる。
【００４２】
また、本実施例においては、セラミックフィルタ１９の前流側において、燃焼排ガス１２中に還元剤２０を供給する還元剤供給部２１が設けられている。
ここで、還元剤２０を供給して伝熱部１３に設けた第１の静置型触媒部１７での還元処理を促進している。
【００４３】
この還元剤２０としては、例えばアンモニア、尿素などの窒素系還元剤、メタン、エタン、プロパン、プロピレン、メタノール、ジメチルエーテル等の炭化水素系還元剤、水素、ＣＯ等を挙げることができる。
【００４４】
特に、還元剤２０として、プロピレンは、図４に示すように、Ｎ2Ｏの除去率が、アンモニアよりも高いので、Ｎ2Ｏ除去を図る点で好ましい。
この試験は、触媒が鉄系触媒を用い、燃焼温度は５００℃とし、模擬燃焼排ガス中にＮ2Ｏを含ませ、還元剤（アンモニア：１１４ｐｐｍ、プロピレン：１４０ｐｐｍ）の相違によるＮ2Ｏ除去率を求めた。
【００４５】
図４の結果に示すように、アンモニアは脱硝の還元剤としては、有効であるが、Ｎ2Ｏの除去率はやや低い（７０％）ものであった。
これに対し、プロピレンは、脱硝機能としては無効であるが、Ｎ2Ｏの除去率は９７％と高いものであった。
【００４６】
燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏ濃度が所定閾値を超えた際、還元剤２０の供給量を徐々に増加するようにして、Ｎ2Ｏの除去を効率よく行うようにしている。
【００４７】
なお、還元剤２０を供給しない場合においても、静置型触媒部の触媒活性で、Ｎ2Ｏを除去することができる場合には、必要に応じて還元剤２０を適宜供給するようにすればよく、必ずしも供給するものではない。
【００４８】
ここで、燃焼排ガス１２中に含まれるＮ2Ｏの含有量は、Ｎ2Ｏ計測計（Ｎ2Ｏセンサ）３０により求めるようにしており、例えば循環流動層ボイラ１１の後流側の燃焼排ガスラインＬ1、伝熱部１３の後流側の燃焼排ガスラインＬ2、第２の静置型触媒部２８の後流側の燃焼排ガスラインＬ2等の必要箇所に各々設け、Ｎ2Ｏ濃度を計測するようにしている。
【００４９】
Ｎ2Ｏセンサ３０としては、例えば非分散形赤外線吸収法（ＮＤＩＲ法）による検出器、ガスクロマトグラフ・電子捕獲型検出器(Electron Capture Detector：ＥＣＤ）を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５０】
そして、燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏ濃度が高い場合には、循環流動層ボイラ１１の燃焼の制御、燃料種の変更、還元剤２０の種類の変更等を適宜行い、Ｎ2Ｏの排出量が所定の排出基準を保持するようにしている。
【００５１】
ここで、燃料の制御によるＮ2Ｏの排出量の低減を図る手段について説明する。
燃料Ｆとして、石炭燃料Ｆ2等に較べてＮ2Ｏの発生量が少ない例えばバイオマス燃料Ｆ1のほかに、例えば廃棄タイヤ、産業廃棄物固化物（例えばごみ固形燃料（Ｒｅｆｕｓｅ  Ｄｅｒｉｖｅｄ  Ｆｕｅｌ：ＲＤＦ、Ｒｅｆｕｓｅ  Ｐａｐｅｒ  ＆  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｕｅｌ：ＲＰＦ)等）、汚泥灰燃料等を用いることができる。
【００５２】
先ず、燃料Ｆとして、例えばバイオマス燃料Ｆ1を用いて、循環流動層ボイラ１１で燃焼を開始する。燃焼開始温度は、通常循環流動層ボイラ１１での好適燃焼温度である８００℃から８５０℃の上限温度である８５０℃からとする。
【００５３】
一般にバイオマス燃料Ｆ1の燃焼ではＮ2Ｏの発生は少ないとされているが、バイオマス燃料Ｆ1の組成や種類の相違等から、この８５０℃で燃焼を所定時間を継続すると、Ｎ2Ｏ濃度が所定基準値（例えば１０ｐｐｍ）に達する場合がある。
この所定基準に達した際には、燃焼温度を少し高く（例えば８６０℃）設定し、高温燃焼によりＮ2Ｏの発生量の低減を図る。
【００５４】
これにより、バイオマス燃料Ｆ1を用いて、低Ｎ2Ｏの燃焼を維持することができる。
この伝熱部１３のＮ2Ｏの除去が適正である場合には、後流側の第２の静置型触媒部２８及び煙道内触媒供給部２７での触媒が不要となる。
【００５５】
よって、この場合には、第２の静置型触媒部２８をバイパスするバイパス排ガスラインＬ6に燃焼排ガス１２を通過させていると共に、回収金属２５の供給は停止している。
これに対し、伝熱部１３の後流側の燃焼排ガスラインＬ2及び第２の静置型触媒部２８の後流側の燃焼排ガスラインＬ2に設置したＮ2Ｏセンサ３０で、Ｎ2Ｏ濃度が所定値（１０ｐｐｍ）を超える場合には、第２の静置型触媒部２８を通過するように切替弁２９を切替、又は回収金属２５の供給を開始して、Ｎ2Ｏの除去をするようにしている。
【００５６】
なお、通常の所定値（Ｎ2Ｏ：１０ｐｐｍ）以下であっても、これらの触媒を通過及び供給することで、Ｎ2Ｏが除去されるので、煙突１８から外部に排出するＮ2Ｏの排出濃度を下げることに寄与できる。
【００５７】
そして、燃焼温度上昇によるＮ2Ｏの低減措置を図って、例えば９００℃に達した場合には、燃料Ｆを例えばバイオマス燃料Ｆ1から石炭燃料Ｆ2、石油コークス燃料Ｆ3に切替て、流動層燃焼を継続する。
【００５８】
固定炭素が多い石炭燃料Ｆ2や石油コークス燃料Ｆ3を用いて燃焼する場合には、静置型の触媒によるＮ2Ｏの除去に加えて、さらに炉内触媒供給部３２から炉内供給触媒３１を循環流動層ボイラ１１内に徐々に投入して、循環流動状態でＮ2Ｏを分解・除去し、循環流動層ボイラ１１から排出する燃焼排ガス１２のＮ2Ｏ濃度をバイオマス燃料Ｆ1の排出量と同等程度までＮ2Ｏセンサ３０で監視しつつ低下させるようにしている。
【００５９】
これにより、静置型の触媒では、バイオマス燃料Ｆ1を用いた場合の燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏ濃度と同様の第１の静置型触媒部１７及び／又は第２の静置型触媒部２８での処理でＮ2Ｏの低減を図ることができる。
【００６０】
ここで、炉内供給触媒３１としては、例えば酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等を用いることができる。
【００６１】
ここで、循環流動層ボイラ１１に供給する炉内供給触媒３１の供給量は、流動材と完全に置換する１００％としてもよい。なお、この場合は炉内供給触媒３１の供給量が多くなるので、ランニングコストが高くなる。
【００６２】
また、図４を用いて前述したように、アンモニアは脱硝の還元剤としては、有効であるが、Ｎ2Ｏの除去率はやや低い（７０％）ものである。
これに対し、プロピレンは、脱硝機能としては無効であるが、Ｎ2Ｏの除去率は９７％と高いので、炉内供給触媒３１を供給すると共に、還元剤２０を用いる場合においては、最初プロピレンを用い、その後、炉内供給触媒３１であるアルミナの供給が３０ｗｔ％を超える場合に、アンモニアに切替ることで、効率的なＮ2Ｏの除去を行うことができる。
【００６３】
これは、炉内供給触媒３１としてアルミナを供給する場合、その供給当初は、ＮＯｘの発生はないので、プロピレンを用いて、Ｎ2Ｏ除去を行うにしている。そして、アルミナの供給量が増加して酸化触媒としての作用によりＮＯｘの発生が多くなるアルミナ供給が３０ｗｔ％を超える際に、プロピレンからアンモニアに還元剤２０を切替え、脱硝を効率よく行うようにしている。
この還元剤２０をアンモニアに切り替えても、図５に示すように、Ｎ2Ｏの濃度は低下しているので、プロピレンに較べてＮ2Ｏ除去効率がやや低いものであっても、Ｎ2Ｏ除去は確実に行われることとなる。
【００６４】
このようにして、バイオマス燃料Ｆ1から石炭燃料Ｆ2、石油コークス燃料Ｆ3に順次切り替えて、循環流動層ボイラ１１で燃焼させた結果、Ｎ2Ｏセンサ３０で、所定基準値を超えるような場合には、もはやこれ以上運転を継続すると、基準値以上のＮ2Ｏが燃焼排ガス１２と共に外部に放出されるので、現状の燃料状態（例えば石油コークス燃料Ｆ3）から、Ｎ2Ｏの排出が少ないバイオマス燃料Ｆ1に切替、８５０℃での燃焼から再スタートする。
これにより、Ｎ2Ｏの排出の少ないバイオマス燃料Ｆ1を用いて、運転を継続することができる。
【００６５】
以上、実施例と共に説明したように、本発明によれば、種類の異なる燃料を用いて流動層ボイラで燃焼する場合において、燃焼排ガス中のＮ2Ｏの除去を効率的に行うことができる。これにより温暖化係数が二酸化炭素（ＣＯ2）の３１０倍と高いＮ2Ｏの排出の少ない流動層ボイラ燃焼を行うことができる。
【００６６】
なお、炉内供給触媒を用いて、循環流動層ボイラ１１内での炉内混合型触媒方法による、Ｎ2Ｏの分解処理には、投入触媒の消費量がそのままランニングコストになるため、定常的に運用するのは困難な場合もある。
しかしながら、燃料種が多種多様でしかも工場操業等の負荷変動に追従しなければならない場合に、ランニングコストが低い静置型触媒部１７、２８によるＮ2Ｏの分解処理との併用型とすることにより、Ｎ2Ｏの排出の少ない流動層ボイラ燃焼を行うことができる。
【００６７】
また、本実施例では、流動層ボイラとして循環型の循環流動層ボイラを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば気泡型の流動層ボイラにも適用することができる。
【実施例２】
【００６８】
図２は、実施例２に係る流動層処理システムの概略図である。実施例１の流動層処理システムの構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係る流動層処理システム１０Ｂは、バグフィルタ１６の後流側の燃焼排ガスラインＬ4から排ガスを分岐した後、循環流動層ボイラ１１側へ戻る分岐・循環ラインＬ8を設け、この分岐・循環ラインＬ8に熱交換器３６及び第３の静置型触媒部３７を介装している。
【００６９】
循環流動層ボイラ１１での燃料Ｆによっては、燃料排ガス１２中の煤塵量が多いものが存在する。このような燃焼排ガス１２を処理する場合には、バグフィルタ１６で煤塵を除塵した後、熱交換器３６で排ガスを再加熱し、その後第３の静置型触媒３７を通して、Ｎ2Ｏを分解・除去するようにすることができる。
【００７０】
第３の静置型触媒部３７で用いられるＮ2Ｏを還元・除去する触媒としては、例えば鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）を担持したゼオライト触媒、メタロシリケート触媒（鉄（Ｆｅ）、ロジウム（Ｒｈ）交換）、貴金属触媒（例えばロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）等）、酸化チタン（ＴｉＯ2）を挙げることができる。ゼオライト触媒としては、例えばベータ型触媒、ＺＳＭ−５型触媒、モルデナイト型触媒を例示することができる。この静置型触媒の形状としては、ハニカム型触媒とすることが好ましい。
【００７１】
なお、燃焼排ガス１２の再加熱は間接加熱又は直接加熱のどちらでもよく、例えば間接加熱の場合は、図２に示すように、循環流動層ボイラ１１の流動層内管の熱交換器３６にて熱交換して、例えば３００〜４００℃程度まで上昇させ、その後第３の静置型触媒部３７に加熱した排ガスを通気して、排ガス中のＮ2Ｏを分解・除去する。
【００７２】
なお、セラミックフィルタ１９、伝熱部１３内の第１の静置型触媒部１７、１７をバイパスするバイパスラインＬ20、Ｌ21、Ｌ22を設け、燃焼排ガス１２中の煤塵濃度が高い場合には、切替弁２９を切替て、第１の静置型触媒部１７、及び第２の静置型触媒部２８を通過させて、バグフィルタ１６で除塵した後、切替弁３３を切替て、燃焼排ガス１２を分岐・循環ラインＬ8へ導入し、熱交換器３６で加熱した後、第３の静置型触媒部３７に通気して排ガスを加温し、排ガス中のＮ2Ｏを分解・除去するようにしている。
【００７３】
この結果、煤塵量が多い燃焼排ガス１２の場合には、セラミックフィルタ１９、第１の静置型触媒部１７、１７及び第２の静置型触媒部２８をバイパスさせて、これらの触媒の被毒を回避すると共に、バグフィルタ１６で除塵した後、切替弁３３を切替て、燃焼排ガス１２を分岐・循環ラインＬ8へ導入し、熱交換器３６で加熱した後、第３の静置型触媒３７に通気して、燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏを分解・除去することができる。
【実施例３】
【００７４】
図３は、実施例３に係る流動層処理システムの概略図である。実施例１及び２の流動層処理システムの構成と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係る流動層処理システム１０Ｃは、バグフィルタ１６の後流側の燃焼排ガスラインＬ4にから分岐する分岐・循環ラインＬ8を設け、この分岐・循環ラインＬ8に熱交換器３６及び第３の静置型触媒部３７を介装している。
本実施例では、循環流動層ボイラ１１から排出される灰２３を冷却するベットアッシュクーラ３５に熱交換器３６を設置して、排ガスを熱交換して例えば３００〜４００℃程度まで上昇させ、その後第３の静置型触媒部３７に通気して、排ガス中のＮ2Ｏを分解・除去する。
【００７５】
ここで、実施例２及び３では、セラミックフィルタ１９、第１の静置型触媒部１７、１７及び第２の静置型触媒部２８を設置した流動層処理システムに第３の静置型触媒部３７を追加したものを例示し、併用型としているが、本発明は、これに限定されず、セラミックフィルタ１９、第１の静置型触媒部１７、１７及び第２の静置型触媒部２８を設置していない処理システムにおいて、分岐・循環ラインＬ8を、熱交換器３６及び第３の静置型触媒部３７を設け、バグフィルタ１６で煤塵を除塵した後、熱交換器３６で排ガスを再加熱し、その後第３の静置型触媒部３７を通して、煤塵濃度が高い燃焼排ガス１２中のＮ2Ｏを分解・除去するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０Ａ〜１０Ｃ  流動層処理システム
１１  循環流動層ボイラ
１２  燃焼排ガス
１３  伝熱部
１４  空気
１５  空気予熱器
１６  バグフィルタ
１７  第１の静置型触媒部
２０  還元剤
２１  還元剤供給部
２８  第２の静置型触媒部
３１  炉内供給触媒
３６  熱交換器
３７  第３の静置型触媒部
Ｆ1  バイオマス燃料
Ｆ2  石炭燃料
Ｆ3  石油コークス燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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