(57)【要約】【課題】本発明は、集塵器が腐食されたり集塵器のフィルタが閉塞することを抑制することができる排ガス処理方法を提供する。【解決手段】本発明の排ガス処理方法は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミストよりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成し、第２ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、第１ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成され、第１冷却水の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする。【選択図】図１
2018130672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミストよりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成し、第２ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、
第１ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成され、
第１冷却水の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミストよりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成し、排ガス中に第２冷却水を噴霧することにより第３ミストを形成し、第２及び第３ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、
第１、第２及び第３ミストは、下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成され、
第２冷却水は、前記水封槽に溜めた水であり、
第２冷却水の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項３】
第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域を排ガスが１秒間以上かけて流れるように第１冷却水の噴霧量を調節する請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
第２ミスト中を排ガスが２秒間以上かけて流れるようにＮａＯＨ水溶液の噴霧量を調節する請求項１〜３のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
第２ミストよりも下流又は第１ミストよりも上流における排ガスのＳＯ2濃度の計測値、前記集塵器により回収したダストのｐＨ測定の測定結果、及び第２ミストよりも下流における排ガスのＮＯｘ濃度の計測値のうち少なくとも１つに基づきＮａＯＨ水溶液の噴霧量又は噴霧するＮａＯＨ水溶液のＮａＯＨ濃度を調節する請求項１〜４のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
第１及び第２ミストは、下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成され、
前記水封槽に溜めた水の酸化還元電位又はｐＨに基づきＮａＯＨ水溶液の噴霧量又は噴霧するＮａＯＨ水溶液のＮａＯＨ濃度を調節する請求項１〜５のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
第２ミストは、ＮａＯＨと還元剤の混合水溶液を噴霧することにより形成される請求項１〜６のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【請求項８】
第２ミストよりも下流における排ガスのＮＯｘ濃度の計測値に基づき混合水溶液の噴霧量又は噴霧する混合水溶液の還元剤濃度を調節する請求項７に記載の排ガス処理方法。
【請求項９】
ＮＯｘ及びＳＯｘを含む２００℃以上の排ガスが流入するように設けられた反応塔と、前記反応塔から排出された排ガスが流入するように設けられた集塵器と、前記反応塔を流れる排ガス中に第１冷却水を噴霧して１５０℃以下の局所冷却域を有する第１ミストを形成するように設けられた第１噴霧部と、前記局所冷却域にオゾンを供給するように設けられたオゾン供給部と、前記反応塔を流れる排ガスの第１ミストよりも下流側にＮａＯＨ水溶液を噴霧して第２ミストを形成するように設けられた第２噴霧部と、第１又は第２噴霧部の噴霧量を調節するように設けられた調節部とを備え、
前記調節部は、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように第１又は第２噴霧部の噴霧量を調節するように設けられたことを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスびんなどのガラス製品は、珪砂、ソーダ灰、石灰などの原料と空き瓶などを砕いて作られるカレットを溶解炉においてバーナーなどで溶かし（約１５００℃）、溶かしたガラスを成形することにより製造される。ガラスを溶かす溶解炉からは、バーナーからの燃焼排ガスと溶解したガラスから発生する成分とを含む燃焼排ガスが排出される。溶解炉から排出される燃焼排ガスには、大気汚染物質であるＮＯｘやＳＯｘが含まれており、燃焼排ガスを大気中に放出する前にこれらの汚染物質を燃焼排ガス中から除去する必要がある。また、この燃焼排ガスにはガラス原料由来のＳＯｘ、粘着成分などの触媒被毒成分が含まれているため、従来のＮＯｘ処理技術である「選択触媒還元法」を使用することが困難である。
【０００３】
排ガスに冷却水を噴霧することにより形成したミストの局所冷却域を利用してＮＯをオゾンによりＮＯ2に変換した後、還元剤によりＮＯ2を除去する排ガス処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、還元剤からＮａ2ＳＯ4微粒子が発生するため、集塵器によりこれらの微粒子を排ガスから除去する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ミストの局所冷却域を利用した従来の排ガス処理方法では、集塵器が腐食されたり集塵器のフィルタが閉塞する場合がある。また、従来の排ガス処理方法では、オゾンがＮＯの酸化に利用される前に熱分解される場合があり、ＮＯｘの除去効率が十分でない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができ、かつ、集塵器が腐食されたり集塵器のフィルタが閉塞することを抑制することができる排ガス処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミストよりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成し、第２ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、第１ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成され、第１冷却水の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする排ガス処理方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の排ガス処理方法ではＮＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給するため、排ガスに含まれるＮＯをオゾンにより酸化しＮＯ2に変換することができる。また、１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給するため、オゾンが熱分解することを抑制することができ、排ガスに含まれるＮＯを効率的にＮＯ2に変換することができる。さらに、第１ミストの局所冷却域においてＮＯをＮＯ2に変換するため、第１ミストの下流側の排ガス温度が低くなりすぎることを防止することができる。
本発明の排ガス処理方法では、第１ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成される。このため、噴霧孔から第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの中心部にオゾン噴出口からオゾンガスを供給することができ、オゾンガスが第１ミストの外の排ガス中に供給されることを抑制することができる。従って、オゾンガスが熱分解されることを抑制することができ、オゾンガスを効率よくＮＯの酸化反応に利用することができる。
【０００８】
本発明の排ガス処理方法では第１ミストよりも下流側のＳＯｘ及びＮＯ2を含む排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成するため、第２ミスト中においてＳＯ2及びＮａＯＨから還元剤であるＮａ2ＳＯ3を生成することができ、Ｎａ2ＳＯ3によりＮＯ2をＮ2に還元することができる。従って、第２ミスト中において排ガスに含まれるＮＯｘを効率よく除去することができる。また、第２ミスト中においてＮＯ2をＮ2に還元するため、第２ミストの下流側の排ガス温度が低くなりすぎることを防止することができる。なお、還元剤であるＮａ2ＳＯ3とＮＯ2が反応することによりＮａ2ＳＯ4が生成し、Ｎａ2ＳＯ4のダストが排ガス中に生じる。
【０００９】
本発明の排ガス処理方法では第２ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去するため、排ガス中のＮａ2ＳＯ4のダストを集塵器により除去することができる。
本発明の排ガス処理方法では第１冷却水の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液の噴霧量を、集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高くなるように調節するため、集塵器を流れる排ガスの温度が酸露点（例えば硫酸露点）以下の温度になることを防止することができ、集塵器に酸性溶液が付着することを抑制することができる。このため、集塵器に含まれる金属部材が酸性溶液により腐食されることを抑制することができる。また、酸性溶液をバインダとしてダストが集塵器内部に付着することを抑制することができ、集塵器に含まれるフィルタが閉塞することを抑制することができる。
本発明の排ガス処理方法では第１冷却水の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が３５０℃以下となるように調節するため、集塵器が熱劣化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の排ガス処理装置の概略構成図である。
【図２】第１噴霧部及びオゾン供給部に含まれる噴霧ノズルの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の排ガス処理方法は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミストよりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成し、第２ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、第１ミストは、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口の周囲に設けられた噴霧孔から排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成され、第１冷却水の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成された第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミストよりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成し、排ガス中に第２冷却水を噴霧することにより第３ミストを形成し、第２及び第３ミストよりも下流側に設けられた集塵器により排ガス中のダストを除去する排ガス処理方法であって、第１、第２及び第３ミストは、下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成され、第２冷却水は、前記水封槽に溜めた水であり、第２冷却水の噴霧量を、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする排ガス処理方法も提供する。第２冷却水の噴霧量により集塵器に流入する排ガス温度を調節することにより、第１冷却水の噴霧量及びＮａＯＨ水溶液の噴霧量を少なくすることができる。このことにより、第１ミストと第２ミストが重なることを抑制することができ、第１ミスト中のオゾンガスと、第２ミスト中の還元剤とが反応することを抑制することができる。また、ＮａＯＨ水溶液を効率よく排ガス処理に利用することができる。さらに、水封槽に溜めた水（第２冷却水）で第３ミストを形成することにより、水封槽に溜めた水を消費することができる。このため、水封槽に溜めた水の溶質濃度が高くなることを抑制することができ、水封槽に溜めた水の排水処理を省略することができる。
【００１３】
本発明の排ガス処理方法において、第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域を排ガスが１秒間以上かけて流れるように第１冷却水の噴霧量を調節することが好ましい。このことにより、局所冷却域中のオゾンガスが熱分解することを抑制することができ、排ガス中のＮＯガスを効率よくＮＯ2ガスに変換することができる。
本発明の排ガス処理方法において、第２ミスト中を排ガスが２秒間以上かけて流れるようにＮａＯＨ水溶液の噴霧量を調節することが好ましい。このことにより、第２ミストに含まれる微小水滴の存続時間を２秒間以上とすることができ、第２ミスト中においてＳＯ2及びＮａＯＨから還元剤であるＮａ2ＳＯ3が生成する化学反応と、Ｎａ2ＳＯ3によりＮＯ2をＮ2に還元する化学反応とを進行させる時間を確保することができる。このため、排ガス中のＮＯｘを効率的に除去することができる。
【００１４】
本発明の排ガス処理方法において、第２ミストよりも下流又は第１ミストよりも上流における排ガスのＳＯ2濃度の計測値、前記集塵器により回収したダストのｐＨ測定の測定結果、及び第２ミストよりも下流における排ガスのＮＯｘ濃度の計測値のうち少なくとも１つに基づきＮａＯＨ水溶液の噴霧量又は噴霧するＮａＯＨ水溶液のＮａＯＨ濃度を調節することが好ましい。このことにより、排ガス中のＳＯｘ及びＮＯｘを効率よく除去することができる。
本発明の排ガス処理方法において、第１及び第２ミストは下部に水封槽を有する反応塔を流れる排ガス中に形成されることが好ましく、前記水封槽に溜めた水の酸化還元電位又はｐＨに基づきＮａＯＨ水溶液の噴霧量又は噴霧するＮａＯＨ水溶液のＮａＯＨ濃度を調節することが好ましい。このことにより、第２ミストのＮａＯＨ量又は還元剤量が不足した場合にすぐにＮａＯＨ量又は還元剤量を増やすことができ、酸性ダストが生成することを抑制することができる。
【００１５】
本発明の排ガス処理方法において、第２ミストはＮａＯＨと還元剤の混合水溶液を噴霧することにより形成されることが好ましい。このことにより、ＳＯ2とＮａＯＨから生成したＮａ2ＳＯ3と、混合水溶液に含まれる還元剤の両方によりＮＯ2をＮ2に還元することができ、排ガス中のＮＯｘを効率的に除去することができる。
本発明の排ガス処理方法において、第２ミストよりも下流における排ガスのＮＯｘ濃度の計測値に基づき混合水溶液の噴霧量又は噴霧する混合水溶液の還元剤濃度を調節することが好ましい。このことにより、排ガス中のＮＯｘを効率的に除去することができる。
【００１６】
本発明は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む２００℃以上の排ガスが流入するように設けられた反応塔と、前記反応塔から排出された排ガスが流入するように設けられた集塵器と、前記反応塔を流れる排ガス中に第１冷却水を噴霧して１５０℃以下の局所冷却域を有する第１ミストを形成するように設けられた第１噴霧部と、前記局所冷却域にオゾンを供給するように設けられたオゾン供給部と、前記反応塔を流れる排ガスの第１ミストよりも下流側にＮａＯＨ水溶液を噴霧して第２ミストを形成するように設けられた第２噴霧部と、第１又は第２噴霧部の噴霧量を調節するように設けられた調節部とを備え、前記調節部は、前記集塵器に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように第１又は第２噴霧部の噴霧量を調節するように設けられたことを特徴とする排ガス処理装置も提供する。
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１８】
図１は本実施形態の排ガス処理装置の概略構成図である。図２は、第１噴霧部及びオゾン供給部に含まれる噴霧ノズルの概略断面図である。
本実施形態の排ガス処理方法は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水４１を噴霧することにより形成された第１ミスト６の１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミスト６よりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧することにより第２ミスト７を形成し、第２ミスト７よりも下流側に設けられた集塵器３により排ガス中のダスト３２を除去する排ガス処理方法であって、第１ミスト６は、前記局所冷却域にオゾンガスを供給するオゾン噴出口３７の周囲に設けられた噴霧孔５１から排ガス中に第１冷却水を噴霧することにより形成され、第１冷却水４１の噴霧量又はＮａＯＨ水溶液４２の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする。
【００１９】
また、本実施形態の排ガス処理方法は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガス中に第１冷却水４１を噴霧することにより形成された第１ミスト６の１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給し、第１ミスト６よりも下流側の排ガス中にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧することにより第２ミスト７を形成し、排ガス中に第２冷却水３４を噴霧することにより第３ミスト８を形成し、第２ミスト７及び第３ミスト８よりも下流側に設けられた集塵器３により排ガス中のダスト３２を除去する排ガス処理方法であって、第１、第２及び第３ミストは、下部に水封槽９を有する反応塔２を流れる排ガス中に形成され、第２冷却水３４は、水封槽９に溜めた水であり、第２冷却水３４の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することを特徴とする。
【００２０】
本実施形態の排ガス処理装置５０は、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む２００℃以上の排ガスが流入するように設けられた反応塔２と、反応塔２から排出された排ガスが流入するように設けられた集塵器３と、反応塔２を流れる排ガス中に第１冷却水４１を噴霧して１５０℃以下の局所冷却域を有する第１ミスト６を形成するように設けられた第１噴霧部１５と、局所冷却域にオゾンを供給するように設けられたオゾン供給部１８と、反応塔２を流れる排ガスの第１ミスト６よりも下流側にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧して第２ミスト７を形成するように設けられた第２噴霧部１６と、第１噴霧部１５又は第２噴霧部１６の噴霧量を調節するように設けられた調節部２０とを備え、調節部２０は、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように第１噴霧部１５又は第２噴霧部１６の噴霧量を調節するように設けられたことを特徴とする。
以下、本実施形態の排ガス処理方法、排ガス処理装置について説明する。
【００２１】
本実施形態の排ガス処理方法、排ガス処理装置５０の処理対象となる排ガスは、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガスであれば特に限定されないが、例えば、ガラス溶解炉１の排ガス、ボイラの排ガス、ごみ焼却炉の排ガスなどである。
処理対象となる排ガスが反応塔２に流入し、反応塔２の内部を流れ、反応塔２から排出されるように反応塔２を設けることができる。また、排ガスが反応塔の下から上に向かって流れるように反応塔２を設けることができる。また、反応塔２に流入する排ガスの温度は、２００℃以上６００℃以下であってもよく、２５０℃以上５５０℃以下であってもよい。反応塔２を流れる排ガスに形成する第１ミスト６、第２ミスト７、第３ミスト８については後述する。
【００２２】
反応塔２は、下部に水封槽９を有することができる。反応塔２の内部で粗大化したダスト３２は、反応塔の内部を落下し、この水封槽９の封水３４に溶け込む。
また、水封槽９に溜めた封水３４の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計を設けることができる。また、水封槽９に溜めた封水３４のｐＨを測定するｐＨ計を設けることができる。ＯＲＰ計又はｐＨ計は、信号線１１又は無線により制御部１０に接続することができる。
【００２３】
反応塔２から排出された排ガスが集塵器３を流れ煙突４から大気中に放出されるように、集塵器３及び煙突４を設けることができる。集塵器３は、例えば電気集塵器、バグフィルタなどである。
集塵器３により回収したダスト３２の酸性度を測定するようにｐＨ測定装置２９を設けることができる。ｐＨ測定装置２９は、ダスト３２を水に溶解させ得られた水溶液のｐＨを測定するように設けることができる。ｐＨ測定装置２９は、信号線１１又は無線により制御部１０に接続することができる。また、集塵器３により回収したダスト３２の酸化還元電位を測定するように酸化還元電位測定装置を設けることもできる。
【００２４】
排ガス処理装置５０の排ガス経路を流れる排ガスの温度を測定する排ガス温度計２５を設けることができる。例えば、反応塔２に流入する排ガスの温度を測定するように温度計２５ａを設けることができ、反応塔２内に形成する第１ミスト６の温度を測定するように温度計２５ｂ、温度計２５ｃを設けることができ、集塵器３に流入する排ガスの温度を測定するように温度計２５ｄを設けることができる。これらの温度計２５は、信号線１１又は無線により制御部１０に接続することができる。このため、制御部１０により排ガス温度をモニタリングすることができる。また、温度計２５の計測値に基づき排ガス処理装置５０を制御することができる。
【００２５】
排ガス処理装置５０の排ガス経路を流れる排ガスの成分ガス濃度を測定するガス濃度測定装置２６を設けることができる。ガス濃度測定装置２６は、排ガスのＮＯ濃度、ＮＯｘ濃度、ＳＯ2濃度又はＯ2濃度を測定するように設けることができる。例えば、反応塔２に流入する排ガスのＮＯ濃度、ＮＯｘ濃度、ＳＯ2濃度及びＯ2濃度を測定するようにガス濃度測定装置２６ａを設けることができ、集塵器３に流入する排ガスのＮＯ濃度、ＮＯｘ濃度、ＳＯ2濃度及びＯ2濃度を測定するようにガス濃度測定装置２６ｂを設けることができ、集塵器３から排出された排ガスのＮＯ濃度、ＮＯｘ濃度、ＳＯ2濃度及びＯ2濃度を測定するようにガス濃度測定装置２６ｃを設けることができる。これらのガス濃度測定装置２６は、信号線１１又は無線により制御部１０に接続することができる。
【００２６】
第１噴霧部１５は、反応塔２を流れる排ガス中に冷却水４１を噴霧して第１ミスト６を形成するように設けられる。第１噴霧部１５は、例えば、ポンプ２２ａにより冷却水４１を噴霧ノズル２３ａに送液し、噴霧ノズル２３ａから反応塔２を流れる排ガス中に冷却水４１を噴霧するように設けられる。噴霧ノズル２３は、例えば、冷却水４１と圧縮空気とを混合して噴出させる二流体スプレーノズルとすることができる。また、噴霧ノズル２３は、冷却水４１と圧縮空気とを混合して複数の噴霧孔５１から噴霧するように設けることができる。また、噴霧孔５１はオゾン噴出口３７の周囲に設けることができる。例えば、図２に示した噴霧ノズル２３ａのように、噴霧ノズル２３ａは複数の噴霧孔５１を有することができ、それぞれの噴霧孔５１から冷却水４１を二流体方式で噴霧することができる。また、噴霧ノズル２３ａの複数の噴霧孔５１の周りに空気流入孔５２を設けることができる。この空気流入孔５１から反応塔２に流入する空気により噴霧ノズル２３ａを冷却することができ、オゾンガスが熱分解されることを抑制することができる。
また、第１噴霧部１５の噴霧量は、ポンプ２２ａの送液量を調節することにより調節することができる。また、冷却水４１は、水又は還元性でない水溶液とすることができる。冷却水４１は、オゾン水であってもよい。
本実施形態において、ミストとは、多数の微小な水滴が排ガス中に浮遊し、多数の微小な水滴が排ガスの流れと共に流れているものをいう。また、ミストに含まれる水滴の８０％以上が５００μｍ以下の大きさであってもよい。
【００２７】
排ガス中に冷却水４１を噴霧すると多くの微小水滴が排ガス中に形成され、排ガス中に第１ミスト６が形成される。第１ミスト６に含まれる微小水滴は、排ガスの熱により徐々に蒸発し消失する。この微小水滴が蒸発する際の気化熱により、第１ミスト６中には、排ガスの温度が局所的に低下した局所冷却域が形成される。この局所冷却域の排ガス温度は、第１ミストのすぐ上流の排ガス温度よりも低い温度であり、第１ミスト６が消失した直後の排ガス温度よりも低い温度である。
【００２８】
第１噴霧部１５は、第１ミスト６に１５０℃以下の局所冷却域が形成されるように設けられる。例えば、第１ミスト６に１５０℃以下の局所冷却域が形成されるように第１噴霧部１５の噴霧量を調節することができる。
第１噴霧部１５は、第１ミスト６の１５０℃以下の局所冷却域を排ガスが１秒間以上５秒間以下かけて流れるように設けることができる。このことにより、局所冷却域においてオゾンが熱分解されることを抑制することができる。また、排ガスに含まれるＮＯガスがオゾンガスにより酸化される反応時間を確保することができる。
例えば、反応塔２を流れる排ガスの量と、第１ミスト６の局所冷却域の温度を測定するように設けられた排ガス温度計２５ｂ、排ガス温度計２５ｃの計測値とに基づき、ポンプ２２ａの送液量を調節し噴霧量を調節することにより、第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域を排ガスが１秒間以上５秒間以下かけて流れるように第１ミストを形成することができる。排ガスの量は、例えば、排気ファンの排気量から算出することができる。
また、第１噴霧部１５の噴霧量は、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することができる。
【００２９】
このような第１噴霧部１５の噴霧量の調節は、制御部１０（調節部２０）により行うことができる。例えば、制御部１０が温度計２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの計測値及び排気ファンの排気量を入力し、第１噴霧部１５の噴霧量及びポンプ２２ａの送液量を算出し、ポンプ２２ａに送液量を出力することができる。そして、ポンプ２２ａの送液量を入力値に調節することにより、第１噴霧部１５の噴霧量を調節することができる。
【００３０】
オゾン供給部１８は、第１ミスト６の１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給するように設けられる。１５０℃以下の局所冷却域にオゾンを供給することにより、排ガスに含まれるＮＯをオゾンにより酸化しＮＯ2に変換することができる。このため、局所冷却域において水に溶解しにくい性質を有するＮＯガスを水に溶解しやすい性質を有するＮＯ2ガスに変換することができる。
オゾンを１５０℃以下の局所冷却域に供給するため、オゾンが熱分解されることを抑制することができる。従って、排ガス中のＮＯガスをＮＯ2ガスに効率よく変換することができる。
【００３１】
オゾン供給部１８は、第１噴霧部１５に含まれる噴霧ノズル２３ａにオゾンガス噴出口３７を設けることにより局所冷却域にオゾンを供給するように設けてもよい。また、オゾン供給部１８は、噴霧ノズル２３ａの複数の噴霧孔５１に囲まれた部分から局所冷却域にオゾンガスを供給するように設けることができる。このことにより、複数の噴霧孔５１から冷却水４１を噴霧することにより形成された第１ミスト６の中心部にオゾンガスを供給することができ、オゾンガスが第１ミスト６の外の排ガス中に供給されることを抑制することができる。従って、オゾンガスが熱分解されることを抑制することができ、オゾンガスを効率よくＮＯの酸化反応に利用することができる。例えば、図２に示した噴霧ノズル２３ａのように、複数の噴霧孔５１に囲まれた部分にオゾン噴出口３７を設けることができる。複数の噴霧孔５１から冷却水４１を噴霧し第１ミスト６を形成し、オゾン噴出口３７からオゾンガスを噴出させることにより、第１ミスト６の中心部にオゾンガスを供給することができる。
また、オゾン供給部１８は、第１ミスト６の局所冷却域に直接オゾンガスを供給するオゾン噴出口を有してもよい。また、オゾン供給部１８は、噴霧ノズル２３ａによりオゾン水（オゾンの微小気泡を有する水を含む）を噴霧することにより第１ミスト６の局所冷却域にオゾンガスを供給するように設けてもよい。また、オゾン供給部１８は、二流体スプレーノズル２３ａでオゾン含有圧縮空気と冷却水４１とを混合して噴出するように設けてもよい。
オゾン供給部１８は、オゾン発生装置３６（オゾナイザ）により生成したオゾンガスを第１ミスト６の局所冷却域に供給するように設けることができる。
【００３２】
第２噴霧部１６は、反応塔２を流れる排ガスの第１ミスト６よりも下流側にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧して第２ミスト７を形成するように設けることができる。この第２噴霧部１６を用いて、第１ミスト６よりも下流側のＳＯｘ及びＮＯ2を含む排ガス中にＮａＯＨ水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成することができる。第２噴霧部１６は、第１ミスト６が消失した後の排ガス中にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧して第２ミスト７を形成するように設けることができる。このことにより、第１ミスト６と第２ミスト７とを分離して形成することができ、第２ミスト７中の還元剤と、第１ミスト６中のオゾンガスとが反応することを抑制することができる。
【００３３】
第２噴霧部１６は、例えば、ポンプ２２ｂによりＮａＯＨ水溶液４２を噴霧ノズル２３ｂに送液し、噴霧ノズル２３ｂから反応塔２を流れる排ガス中にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧するように設けられる。噴霧ノズル２３ｂは、例えば、ＮａＯＨ水溶液４２と圧縮空気とを混合して噴出させる二流体スプレーノズルとすることができる。また、第２噴霧部１６の噴霧量は、ポンプ２２ｂの送液量を調節することにより調節することができる。
【００３４】
排ガス中にＮａＯＨ水溶液４２を噴霧すると多くの微小水滴が排ガス中に形成され、排ガス中に第２ミスト７が形成される。第２ミスト７に含まれる微小水滴は、排ガスの熱により徐々に蒸発し消失する。従って、反応塔２の排ガスは、第２ミスト７が形成されて消失するまでの領域において、第２ミスト７中を流れることになる。
【００３５】
反応塔２を流れる排ガスはＳＯ2を含み、第２ミスト７の含まれる微小水滴はＮａＯＨを含むため、第２ミスト７において次の式（１）のような化学反応を進行させることができる。このため、排ガスに含まれるＳＯ2を除去できる（排ガスを脱硫できる）と共に第２ミスト７の微小液滴中に還元剤であるＮａ2ＳＯ3を生成することができる。
ＳＯ2＋２ＮａＯＨ  →  Ｎａ2ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ・・・（１）
また、反応塔２を流れる排ガスはＮＯがオゾンにより酸化され生成したＮＯ2を含むため、次の式（２）のような気液反応を進行させることができる。
２ＮＯ2＋４Ｎａ2ＳＯ3  →  Ｎ2＋４Ｎａ2ＳＯ4・・・（２）
従って、第２ミスト７中においてＮＯ2をＮ2に還元することができ、排ガス中のＮＯｘを除去することができる。式（１）、（２）の化学反応は、第２ミスト７の微小水滴中又は微小水滴と排ガスとの気液界面において進行すると考えられるため、微小水滴の存続期間を、これらの化学反応が進行するために必要な時間（約１秒間必要と考えられる）以上とする必要がある。
式（２）の化学反応が進行すると、還元剤であるＮａ2ＳＯ3からＮａ2ＳＯ4が生成し、Ｎａ2ＳＯ4のダストが排ガス中に生じる。
また、第２ミスト７中においてＮＯ2をＮ2に還元するため、第２ミスト７の下流側の排ガス温度が低くなりすぎることを防止することができる。
【００３６】
第２噴霧部１６は、反応塔２を流れる排ガスの第１ミスト６よりも下流側に還元剤であるＮａ2ＳＯ3とＮａＯＨとの混合水溶液４２を噴霧して第２ミスト７を形成するように設けることができる。このことにより、ＳＯ2とＮａＯＨから生成したＮａ2ＳＯ3と、混合水溶液４２に含まれるＮａ2ＳＯ3の両方によりＮＯ2をＮ2に還元することができ、排ガス中のＮＯｘを効率的に除去することができる。
【００３７】
第２噴霧部１６の噴霧量を、第２ミスト７中を排ガスが２秒間以上６秒間以下かけて流れるように調節することができる。このことにより、第２ミスト７に含まれる微小水滴の存続時間を２秒間以上とすることができ、上記の式（１）、（２）のような化学反応を進行させる時間を確保することができる。このため、排ガス中のＮＯｘを効率的に除去することができる。また、第２ミスト７の下流側の排ガス温度が低くなりすぎることを防止することができる。
例えば、反応塔２を流れる排ガスの量と、排ガス温度計２５の計測値とに基づき、ポンプ２２ｂの送液量を調節し噴霧量を調節することにより、第２ミスト７中を排ガスが２秒間以上６秒間以下かけて流れるように第２ミスト７を形成することができる。排ガスの量は、例えば、排気ファンの排気量から算出することができる。
また、第２噴霧部１６の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することができる。
【００３８】
このような第２噴霧部１６の噴霧量の調節は、制御部１０（調節部２０）により行うことができる。例えば、制御部１０が温度計２５の計測値及び排気ファンの排気量を入力し、第２噴霧部１６の噴霧量及びポンプ２２ｂの送液量を算出し、ポンプ２２ｂに送液量を出力することができる。そして、ポンプ２２ｂの送液量を入力値に調節することにより、第２噴霧部１６の噴霧量を調節することができる。
第２噴霧部１６の噴霧量は、第１噴霧部１５の噴霧量を１００としたとき、８０〜１２０とすることができる。第２ミスト７は第１ミスト６よりも下流側に形成されるため、第２ミスト７直前の排ガス温度は、第１ミスト６直前の排ガス温度よりも低い。このため、噴霧量が同じ程度でも、第１ミスト６の微小水滴の存続時間よりも第２ミスト７の微小水滴の存続時間のほうが長くなる。
【００３９】
第２噴霧部１６は、噴霧するＮａＯＨ水溶液又はＮａＯＨと還元剤との混合水溶液のＮａＯＨ濃度又は還元剤濃度を調節できるように設けることができる。このことにより、排ガスの状態に応じて噴霧するＮａＯＨの量又は還元剤の量を変化させることができ、ＮａＯＨ又は還元剤を効率よく利用することができる。例えば、ポンプ２２ｃにより高濃度のＮａＯＨ水溶液４３又はＮａＯＨとＮａ2ＳＯ3の高濃度混合水溶液４３を第２噴霧部１６により噴霧するＮａＯＨ水溶液４２又は混合水溶液４２に加えることができるように第２噴霧部１６を形成することができる。このポンプ２２ｃの送液量を調節することにより、第２噴霧部１６により噴霧する水溶液のＮａＯＨ濃度又は還元剤濃度を調節することができる。
【００４０】
第２噴霧部１６は、第２ミスト７よりも下流又は第１ミスト６よりも上流における排ガスのＳＯ2濃度の計測値に基づき、ＮａＯＨ水溶液４２の噴霧量、混合水溶液４２の噴霧量又は噴霧する水溶液のＮａＯＨ濃度又は還元剤濃度を調節するように設けることができる。このような調節は、ガス濃度測定装置２６、制御部１０、ポンプ２２により行うことができる。このことにより、排ガスのＳＯｘ除去効率が低下したり、Ｎａ2ＳＯ3の生成量が低下することを抑制することができる。
【００４１】
第２噴霧部１６は、第２ミスト７よりも下流における排ガスのＮＯｘ濃度の計測値に基づき、ＮａＯＨ水溶液４２の噴霧量、混合水溶液４２の噴霧量又は噴霧する水溶液のＮａＯＨ濃度又は還元剤濃度を調節するように設けることができる。このような調節は、ガス濃度測定装置２６、制御部１０、ポンプ２２により行うことができる。このことにより、排ガスのＮＯｘ除去効率が低下することを抑制することができる。
【００４２】
第３噴霧部１７は、反応塔２を流れる排ガス中に冷却水３４（封水３４）を噴霧して第３ミスト８を形成するように設けることができる。第３噴霧部１７を設けることにより、第１〜第３ミストにより排ガスを冷却することができ、高温の排ガス（例えば、反応塔２の流入口における温度が４５０℃以上）であっても、集塵器３に流入する排ガスの温度を３５０℃以下又は２３０℃以下とすることができる。また、第３噴霧部１７は、第１ミスト６よりも上流側に第３ミスト８を形成するように設けられてもよく、第１ミスト６と第２ミスト７との間に第３ミスト８を形成するように設けられてもよく、第２ミスト７の下流側に第３ミスト８を形成するように設けられてもよい。また、第３噴霧部１７は、第１ミスト６又は第２ミスト７と分離した第３ミスト８を形成するように設けることができる。
第１及び第２ミストにより排ガスを３５０℃以下又は２３０℃以下に冷却することができる場合、第３噴霧部１７は省略することができる。
第３噴霧部１７は、水封槽９に溜めた封水３４を汲み上げて噴霧するように設けることができる。この場合、汲み上げた水の量だけ水封槽９に水を新たに供給する。このため、落下したダストの溶け込みにより水封槽９に溜めた封水３４が濃縮することを防止することができる。また、封水３４の溶質濃度が高くなることを防止することができるため、封水３４の排水処理を省略することができる。
【００４３】
第３噴霧部１７の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高く３５０℃以下となるように調節することができる。第３噴霧部１７の噴霧量の調節は、制御部１０（調節部２０）により行うことができる。例えば、制御部１０が温度計２５の計測値などを入力し、第３噴霧部１７の噴霧量及びポンプ２２ｄの送液量を算出し、ポンプ２２ｄに送液量を出力することができる。そして、ポンプ２２ｄの送液量を入力値に調節することにより、第３噴霧部１７の噴霧量を調節することができる。
【００４４】
上記の式（１）、（２）の化学反応により、Ｎａ2ＳＯ4のダストが排ガス中に生じるため、第２ミスト７の下流又は第３ミスト８の下流の排ガス中にはダスト３２が含まれる。このダスト３２のうち大きなダストは、重力により反応塔２の下部の水封槽９まで落下し、封水３４に溶け込む。このため、ダスト３２に含まれる成分により封水３４の酸化還元電位、ｐＨが変化する。
第２ミスト７のＮａＯＨの量又は還元剤の量が不足すると、ＮａＨＳＯ4などの酸性ダストが生成する場合がある。ＮａＨＳＯ4などの酸性ダストが集塵器３に多く入ると集塵器３の金属部材などを腐食するおそれがある。
酸性ダストが生成するとこの酸性ダストも封水３４に溶け込むため、封水３４の酸化還元電位はプラス側に変化し、ｐＨは酸性側に変化する。
【００４５】
第２噴霧部１６は、水封槽９に溜めた封水３４の酸化還元電位又はｐＨに基づき、第２噴霧部１６の噴霧量又は噴霧する水溶液のＮａＯＨ濃度又は還元剤濃度を調節するように設けることができる。第２噴霧部１６をこのように設けることにより、第２ミスト７のＮａＯＨ量又は還元剤量が不足した場合にすぐにＮａＯＨ量又は還元剤量を増やすことができ、酸性ダストが生成することを抑制することができる。
例えば、封水３４の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計又は封水３４のｐＨを測定するｐＨ計を設け、この計測値を制御部１０が入力し、制御部１０がポンプ２２ｂ又は２２ｃに送液量を増やす信号を出力することができる。
【００４６】
集塵器３は、反応塔２から排出された排ガスが流入するように設けることができる。集塵器３は、流路管を介して反応塔２の直後に設けることができる。集塵器３を設けることにより、反応塔２で生じたＮａ2ＳＯ4のダストを排ガスから除去することができる。集塵器３は、電気集塵器であってもよく、バグフィルタであってもよい。電気集塵器の耐熱温度は約３５０℃であり、バグフィルタの耐熱温度は約２３０℃である。
【００４７】
第３噴霧部１７を設けている場合、第３噴霧部１７の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高くなるように調節する。また、第３噴霧部１７の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１８０℃、２００℃、２２０℃又は２５０℃以上となるように調節することができる。第３噴霧部１７を設けていない場合、第１噴霧部１５の噴霧量又は第２噴霧部１６の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１５０℃より高くなるように調節する。また、第１噴霧部１５又は第２噴霧部１６の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が１８０℃、２００℃、２２０℃又は２５０℃以上となるように調節することができる。
このように噴霧量を調節することにより、集塵器３を流れる排ガスの温度が酸露点（例えば硫酸露点）以下の温度になることを防止することができ、集塵器３に酸性溶液が付着することを抑制することができる。このため、集塵器３に含まれる金属部材が酸性溶液により腐食されることを抑制することができる。また、酸性溶液をバインダとしてダストが集塵器３の内部に付着することを抑制することができ、集塵器３に含まれるフィルタが閉塞することを抑制することができる。
【００４８】
集塵器３が電気集塵器である場合、第１噴霧部１５、第２噴霧部１６又は第３噴霧部１７の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が３５０℃以下となるように調節する。また、集塵器３がバグフィルタである場合、第１噴霧部１５、第２噴霧部１６又は第３噴霧部１７の噴霧量を、集塵器３に流入する排ガスの温度が２３０℃以下となるように調節する。このことにより集塵器３が熱劣化することを抑制することができる。
【００４９】
反応塔２においてＮａＨＳＯ4などの酸性成分が生成すると集塵器３により回収するダストにも酸性ダストが含まれる。また、第２ミスト７による脱硫が不十分な場合、集塵器３により回収するダストに酸性ダストが含まれる。このため、ＮａＨＳＯ4などの酸性成分が生成したり、脱硫が不十分な場合、集塵器３により回収したダストの水溶液の酸化還元電位はプラス側に変化し、ｐＨは酸性側に変化する。このように集塵器３により回収するダストが酸性になると、集塵器３の集塵効率が低下する場合がある。また、酸性ダストは、集塵器３の金属部材が酸性腐食する原因となる。
【００５０】
第２噴霧部１６は、集塵器３により回収したダストの水溶液の酸化還元電位又はｐＨに基づき、第２噴霧部１６の噴霧量又は噴霧する水溶液のＮａＯＨ濃度又は還元剤濃度を調節するように設けることができる。第２噴霧部１６をこのように設けることにより、第２ミスト７のＮａＯＨ量又は還元剤量が不足した場合にすぐにＮａＯＨ量又は還元剤量を増やすことができ、酸性ダストが生成することを抑制することができる。また、集塵器３内のダストを中性にすることができ、集塵器３が酸性腐食されることを抑制することができる。
例えば、集塵器３により回収したダストの水溶液のｐＨを測定するｐＨ測定装置２９又は前記水溶液の酸化還元電位を測定するＯＲＰ測定装置を設け、この計測値を制御部１０が入力し、制御部１０がポンプ２２ｂ又は２２ｃに送液量を増やす信号を出力することができる。例えば、集塵器３により回収したダストの水溶液のｐＨが７以上となるように、第２噴霧部１６により噴霧する水溶液のＮａＯＨ濃度を調節することができる。
【００５１】
排ガス処理実験
図１に示したような排ガス処理装置によりガラス溶解炉から排出される排ガスを処理した。また、噴霧ノズル２３ａには、図２に示したような噴霧ノズルを用いた。反応塔のダクト径は３．５ｍである。第１噴霧部により水を反応塔を流れる排ガス中に噴霧し第１ミストを形成し、オゾン供給部により第１ミスト中にオゾンガスを供給した。また、第２噴霧部によりＮａＯＨ水溶液（還元剤を含んでいない）を反応塔を流れる排ガス中に噴霧し第２ミストを形成した。また、第３噴霧部による噴霧は行っていない。また、集塵器には電気集塵器を用いた。排ガス量、噴霧量などを表１に示す。また、反応塔入口及び反応塔出口における排ガス温度の計測値、ガス濃度測定結果を表２に示す。また、反応塔の第１噴霧部を設置した高さにおける排ガス温度の計測値、反応塔の第１噴霧部よりも１．５ｍ高い高さにおける排ガス温度の計測値、反応塔の第１噴霧部よりも３．０ｍ高い高さにおける排ガス温度の計測値を表３に示す。なお、表３に示した計測値は、反応塔内の複数点の計測値の平均値である。
【００５２】
【表１】
2018130672.tif 000003
【００５３】
【表２】
2018130672.tif 000004
【００５４】
【表３】
2018130672.tif 000005
【００５５】
表１に示したような条件で第１及び第２噴霧部により噴霧し、オゾン供給部からオゾンを供給することにより、電気集塵器に流入する排ガス温度を２４４℃とすることができた。このことにより、電気集塵器が腐食されることを防止することができた。また、第１噴霧部よりも１．５ｍ高い高さの排ガス温度を９４℃とすることができた。反応塔内の排ガスの流速は約０．７ｍ／secであるため、第１噴霧部により形成される第１ミストの１５０℃以下の局所冷却域を排ガスが２．１秒以上かけて流れるように局所冷却域を形成することができた。このことにより、局所冷却域においてオゾンが熱分解されることを抑制することができ、排ガスに含まれるＮＯガスがオゾンガスにより酸化される反応時間を確保することができたと考えられる。
このように排ガス処理することにより、脱硫効率５７．３％、脱硝効率１９％を達成することができた。また、オゾンガスによるＮＯの酸化効率（ΔＮＯ／Ｏ3）を８５％とすることができた。
【符号の説明】
【００５６】
１： ガラス溶解炉    ２：反応塔    ３：集塵器    ４：煙突    ６：第１ミスト    ７：第２ミスト    ８：第３ミスト    ９：水封槽    １０：制御部    １１：信号線    １５：第１噴霧部    １６：第２噴霧部    １７：第３噴霧部    １８：オゾン供給部    ２０：調節部    ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ：ポンプ    ２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：噴霧ノズル    ２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ：排ガス温度計    ２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ：ガス濃度測定装置    ２８：ＯＲＰ計    ２９：ｐＨ測定装置    ３１：水滴    ３２：ダスト    ３４：封水（冷却水）    ３６：オゾン発生装置    ３７：オゾン噴出口    ４１：冷却水    ４２：ＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨとＮａ2ＳＯ3の混合水溶液）    ４３：高濃度ＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨとＮａ2ＳＯ3の高濃度混合水溶液）    ５０：排ガス処理装置    ５１：噴霧孔    ５２：空気流入孔
【図１】
2018130672.tif 000006
【図２】
2018130672.tif 000007