(57)【要約】【課題】本発明は、高温の被処理ガスを熱分解しやすい気体により処理することができる気体処理装置を提供する。【解決手段】本発明の気体処理装置は、被処理ガスが流れる被処理ガス流路と、噴霧器とを備え、前記噴霧器は、第１液体の液滴が第１気体と共に噴出する第１開口を有する噴霧ノズルと、前記噴霧ノズルの周囲に設けられかつ第２気体が噴出する第２開口とを備え、前記噴霧器は、前記被処理ガス中に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように、少なくともその一部が前記被処理ガス流路中に配置されたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガスが流れる被処理ガス流路と、噴霧器とを備え、
前記噴霧器は、第１液体の液滴が第１気体と共に噴出する第１開口を有する噴霧ノズルと、前記噴霧ノズルの周囲に設けられかつ第２気体が噴出する第２開口とを備え、
前記噴霧器は、前記被処理ガス中に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように、少なくともその一部が前記被処理ガス流路中に配置されたことを特徴とする気体処理装置。
【請求項２】
前記噴霧器は、前記被処理ガスが流れる方向と実質的に同じ方向に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように配置された請求項１に記載の気体処理装置。
【請求項３】
第２開口は、前記噴霧ノズルの先端から第２開口までの距離が前記噴霧ノズルの先端から第１開口までの距離よりも長くなるように設けられた請求項１又は２に記載の気体処理装置。
【請求項４】
前記噴霧器は、前記噴霧ノズルに第１液体を供給する第１液体流路と、前記噴霧ノズルに第１気体を供給する第１気体流路と、第２開口に第２気体を供給する第２気体流路と、保護管とをさらに備え、
前記保護管は、前記保護管と、第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路との間に空間が設けられるように第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路を覆う請求項１〜３のいずれか１つに記載の気体処理装置。
【請求項５】
前記噴霧器は、前記空間に外気が流入する第３開口をさらに備える請求項４に記載の気体処理装置。
【請求項６】
前記被処理ガスは、第１液体の液滴、第１気体又は第２気体により処理する前において、ＮＯｘを含む１５０℃以上の排ガスであり、
第１液体は、水又は水溶液であり、
第１気体は、空気又はオゾン含有気体であり、
第２気体は、オゾン含有気体である請求項１〜５のいずれか１つに記載の気体処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の気体処理装置により、前記被処理ガス中に第１液体、第１気体および第２気体を供給しオゾンガスを含む排ガス中に水又は水溶液の液滴が浮遊する第１ミストを発生させる工程を含む排ガス処理方法。
【請求項８】
第１液体は、還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液である請求項７に記載の排ガス処理方法。
【請求項９】
第１ミストに含まれる液滴が気化した後の排ガス中に第２液体を噴霧し、排ガス中に第２液体の液滴が浮遊する第２ミストを発生させる工程をさらに含み、
第２液体は、還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液である請求項７に記載の排ガス処理方法。
【請求項１０】
充填材中において、第１ミストを通過した後の排ガスと第３液体とを気液接触させる工程をさらに備え、
第３液体は、還元剤水溶液である請求項７に記載の排ガス処理方法。
【請求項１１】
排ガスは、ガラスの溶解炉から発生する排ガスである請求項７〜１０のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体処理装置および排ガス処理方法に関する。
【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】
また、燃焼排ガス中のＮＯｘを除去する方法としては、ＮＯガスをオゾンガスと反応させＮＯ2ガスに変換した後に、還元剤によりＮＯ2を窒素ガスに還元する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
なお、オゾンガスは、１５０℃を超えると熱分解速度が速くなる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６６８６８号公報
【特許文献２】特開昭５５−１８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のオゾンガスを利用してＮＯｘを除去する方法では、高温で多量の燃焼排ガスを処理する場合、オゾンガス処理するために燃焼排ガスを多量の水により冷却し１５０℃以下の温度にする必要がある。燃焼排ガスを多量の水により冷却すると、水を循環させる設備や廃水を処理する設備が必要となり処理設備が複雑化し大型化するという問題がある。従って、１５０℃以上の燃焼排ガスを熱分解しやすいオゾンガスで処理することができる技術が求められている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高温の被処理ガスを熱分解しやすい気体により処理することができる気体処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被処理ガスが流れる被処理ガス流路と、噴霧器とを備え、前記噴霧器は、第１液体の液滴が第１気体と共に噴出する第１開口を有する噴霧ノズルと、前記噴霧ノズルの周囲に設けられかつ第２気体が噴出する第２開口とを備え、前記噴霧器は、前記被処理ガス中に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように、少なくともその一部が前記被処理ガス流路中に配置されたことを特徴とする気体処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被処理ガスが流れる被処理ガス流路と、噴霧器とを備え、噴霧器は、第１液体の液滴が第１気体と共に噴出する第１開口を有する噴霧ノズルを備え、かつ、被処理ガス中に第１液体の液滴および第１気体が噴出するように少なくともその一部が被処理ガス流路中に配置されるため、第１液体の微細な液滴が被処理ガス中に浮遊するミストを発生させることができる。このミスト中では気液界面が広いため、被処理ガスを第１液体と効率よく気液接触させることができ、被処理ガスを第１液体に含まれる溶媒および溶質により処理することができる。また、ミスト中において、第１液体の気化熱により被処理ガスの温度を低下させることができる。また、第１気体により被処理ガスを処理することも可能である。さらに、第１液体の液滴を噴霧拡散用気体として機能する第１気体と共に噴出させるため、第１液体のスプレー角度を広くすることができ、ミストが生成される領域を広くすることができる。また、発生させたミストに含まれる第１液体の液滴を微細化することができる。
【０００８】
本発明によれば、噴霧器は噴霧ノズルの周囲に設けられかつ第２気体が噴出される第２開口を備え、この噴霧器は、被処理ガス中に第２気体が噴出するように、少なくともその一部が被処理ガス流路中に配置されるため、第２開口から被処理ガス中に噴出させた第２気体は、すぐに第１液体の液滴が浮遊するミスト中に効率よく流入することができる。このため、ミスト中において被処理ガスを第２気体により処理することができる。ミスト中では、第１液体の気化熱により被処理ガスの温度が低下するため、第２気体の熱分解を抑制することができる。従って、高温の被処理ガスを熱分解しやすい第２気体により処理することが可能になる。また、第１液体と第２気体とを異なる開口から噴出させることにより、第１液体の溶媒又は溶質と第２気体とが処理前において反応することを抑制することができる。また、第１開口と第２開口とを同じ噴霧器に設けることにより、気体処理装置を簡素化することができ、気体処理装置の製造コストおよび操業コストを低減することができる。
本発明によれば、噴霧器は、被処理ガス中に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように、少なくともその一部が被処理ガス流路中に配置されるため、被処理ガスを連続的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の気体処理装置の概略断面図である。
【図２】図１の破線で囲んだ範囲Ａにおける噴霧器の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の気体処理装置の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態の気体処理装置の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施形態の気体処理装置の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態の気体処理装置において発生させたミスト中の化学反応の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の気体処理装置において発生させたミスト中の化学反応の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態の気体処理装置において発生させたミスト中の化学反応の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態の気体処理装置において発生させたミスト中の化学反応の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態の気体処理装置において発生させたミスト中の化学反応の説明図である。
【図１１】ＮＯｘ除去実験で測定した燃焼排ガスの温度を示すグラフである。
【図１２】ＮＯｘ除去実験で測定した燃焼排ガス中のＮＯ濃度を示すグラフである。
【図１３】ＮＯｘ除去実験で測定した燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を示すグラフである。
【図１４】ＮＯｘ除去実験におけるＮＯ除去率およびＮＯｘ除去率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の気体処理装置は、被処理ガスが流れる被処理ガス流路と、噴霧器とを備え、前記噴霧器は、第１液体の液滴が第１気体と共に噴出する第１開口を有する噴霧ノズルと、前記噴霧ノズルの周囲に設けられかつ第２気体が噴出する第２開口とを備え、前記噴霧器は、前記被処理ガス中に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように、少なくともその一部が前記被処理ガス流路中に配置されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の気体処理装置において、前記噴霧器は、前記被処理ガスが流れる方向と実質的に同じ方向に第１液体の液滴、第１気体および第２気体が噴出するように配置されたことが好ましい。
このような構成によれば、噴霧器の噴霧方向と被処理ガスの流れる方向を一致させることができ、ミストが形成される領域を広くすることができる。このため、被処理ガスを第１液体と効率よく気液接触させることができる。また、噴霧ノズルの周囲に設けられた第２開口から噴出された第２気体は、被処理ガスの流れに乗って第１液体の液滴が浮遊するミスト中に効率よく流入することができる。このため、ミスト中において被処理ガスを第２気体により効率よく処理することができる。
本発明の気体処理装置において、第２開口は、前記噴霧ノズルの先端から第２開口までの距離が前記噴霧ノズルの先端から第１開口までの距離よりも長くなるように設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、噴霧ノズルのスプレー角度が第２開口により制限されることを抑制することができ、噴霧ノズルのスプレー角度を広くすることができる。従って、被処理ガス中に第１液体の液滴が浮遊するミストが形成される領域を広くすることができる。
【００１２】
本発明の気体処理装置において、前記噴霧器は、前記噴霧ノズルに第１液体を供給する第１液体流路と、前記噴霧ノズルに第１気体を供給する第１気体流路と、第２開口に第２気体を供給する第２気体流路と、保護管とをさらに備え、前記保護管は、前記保護管と、第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路との間に空間が設けられるように第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路を覆うことが好ましい。
このような構成によれば、被処理ガスにより第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路の流路部材が腐食されることを抑制することができる。また、被処理ガスが高温の場合、被処理ガスにより高温となった保護管の熱が直接、第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路の流路部材に伝わることを抑制することができ、第１液体流路を流れる第１液体、第１気体流路を流れる第１気体または第２気体流路を流れる第２気体が高温になることを抑制することができる。従って、第１液体、第１気体または第２気体が熱分解しやすい物質を含むことができる。
【００１３】
本発明の気体処理装置において、前記噴霧器は、前記保護管と、第１液体流路、第１気体流路および第２気体流路との間に空間に外気が流入する第３開口をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、保護管内の空間の気体の温度が上昇することを抑制することができ、第１液体流路を流れる第１液体、第１気体流路を流れる第１気体または第２気体流路を流れる第２気体が高温になることを抑制することができる。
本発明の気体処理装置において、前記被処理ガスは、第１液体の液滴、第１気体又は第２気体により処理する前において、ＮＯｘを含む１５０℃以上の排ガスであり、第１液体は、水又は水溶液であり、第１気体は、空気又はオゾン含有気体であり、第２気体は、オゾン含有気体であることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、水又は水溶液の微細な液滴がＮＯｘを含む排ガス中に浮遊するミストを発生させることができる。また、第２開口から排ガス中に噴出させたオゾン含有気体は、すぐにミスト中に効率よく流入することができる。処理前において排ガスは１５０℃以上であるが、ミスト中では水の気化熱により排ガスの温度が低下する。このため、ミスト中では、オゾンの熱分解を抑制することができる。従って、ミスト中においてオゾンガスにより水に溶解しにくいＮＯガスを酸化し水に溶解しやすいＮＯ2ガスが生成する反応を進行させることができる。このため、ミストを通過した後の排ガスに含まれるＮＯ2を還元剤水溶液などで処理することにより、排ガス中のＮＯｘを除去することができる。
【００１５】
また、本発明は、本発明の気体処理装置により、前記被処理ガス中に第１液体、第１気体および第２気体を供給しオゾンガスを含む排ガス中に水又は水溶液の液滴が浮遊する第１ミストを発生させる工程を含む排ガス処理方法も提供する。
本発明の排ガス処理方法によれば、第１ミスト中では水の気化熱により排ガスの温度を低下させることができ、オゾンガスの熱分解を抑制することができる。このため、第１ミスト中においてオゾンガスにより水に溶解しにくいＮＯガスを酸化し水に溶解しやすいＮＯ2ガスが生成する反応を進行させることができる。
本発明の排ガス処理方法において、第１液体は、還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液であることが好ましい。
このような構成によれば、第１ミストの気相においてＮＯがオゾンにより酸化されることにより生成したＮＯ2ガスを還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液の液滴に溶解させることができる。また、溶解したＮＯ2を還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液の溶質である還元剤などにより還元することができ、Ｎ2ガスを生成することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯ2ガスを除去することができる。
【００１６】
本発明の排ガス処理方法において、第１ミストに含まれる液滴が気化した後の排ガス中に第２液体を噴霧し、排ガス中に第２液体の液滴が浮遊する第２ミストを発生させる工程をさらに含み、第２液体は、還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液であることが好ましい。
このような構成によれば、第１ミストにより排ガスに含まれるＮＯガスをＮＯ2ガスに変換した後の排ガス中に還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液の液滴が浮遊する第２ミストを発生させることができる。第２ミスト中では、排ガスに含まれるＮＯ2を還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液の液滴に溶解させることができる。また、溶解したＮＯ2を還元剤水溶液またはアルカリ性水溶液の溶質である還元剤などにより還元することができ、Ｎ2ガスを生成することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯ2ガスを除去することができる。
【００１７】
本発明の排ガス処理方法において、充填材中において、第１ミストを通過した後の排ガスと第３液体とを気液接触させる工程をさらに備え、第３液体は、還元剤水溶液であることが好ましい。
このような構成によれば、充填材中において、第１ミストにより排ガスに含まれるＮＯガスをＮＯ2ガスに変換した後の排ガスと、還元剤水溶液とを気液接触させることができる。このことにより、還元剤水溶液に溶解したＮＯ2を還元剤などにより還元することができ、Ｎ2ガスを生成することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯ2ガスを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、排ガスは、ガラスの溶解炉から発生する排ガスであることが好ましい。
このような構成によれば、バーナーなど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中のＮＯｘを除去することができる。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。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。
【００１９】
気体処理装置、排ガス処理装置、排ガス処理方法
図１は、本実施形態の気体処理装置の概略断面図であり、図２は、図１の破線で囲んだ範囲Ａにおける噴霧器の概略断面図である。また、図３〜５は、それぞれ本実施形態の気体処理装置３０に含まれる排ガス処理装置７０の概略構成図である。
【００２０】
本実施形態の気体処理装置３０は、被処理ガスが流れる被処理ガス流路１と、噴霧器２０とを備え、噴霧器２０は、第１液体の液滴２４が第１気体と共に被処理ガス流路１中に噴出する第１開口２を有する噴霧ノズル１０と、噴霧ノズル１０の周囲に設けられかつ第２気体が被処理ガス流路１中に噴出する第２開口３とを備え、噴霧器２０は、被処理ガス中に第１液体の液滴２４、第１気体および第２気体が噴出するように、少なくともその一部が被処理ガス流路１中に配置されたことを特徴とする。
また、被処理ガスが排ガスである場合（気体処理装置３０が排ガス処理装置７０である場合）、気体処理装置３０は、廃熱ボイラ４２、吸収塔６０、エリミネーター６２、集塵装置６５などを備えることができる。
以下、本実施形態の気体処理装置３０、排ガス処理装置７０および排ガス処理方法について説明する。
【００２１】
１．被処理ガス、被処理ガス流路
被処理ガスは、噴霧器２０から噴出される第１液体、第１気体及び２気体により処理される気体である。被処理ガスは、例えば、第１液体、第１気体又は第２気体により処理する前においてＮＯｘ又はＳＯｘを含む排ガスである。また、被処理ガスは、第１液体、第１気体又は第２気体により処理する前において１５０℃以上であってもよい。
また、被処理ガスは、被処理ガス流路１を流れる。このことにより、被処理ガスを連続的に処理することができる。
【００２２】
被処理ガス流路１は、被処理ガスが流れる流路である。被処理ガス流路１は、被処理ガス流路部材２２により形成することができる。噴霧器２０を配置する被処理ガス流路１を形成する被処理ガス流路部材２２は、管状であってもよく、塔状であってもよく、室状であってもよい。また、被処理ガス流路部材２２は、噴霧器２０を設置するための開口を有してもよい。
噴霧器２０を配置する被処理ガス流路１は、例えば図３に示した排ガス処理装置７０のように、下流側が下側となるように傾斜していてもよい。このことにより、気化しなかった第１液体を被処理ガス流路１の下流側に流すことができ、被処理ガス流路１中に第１液体が溜まることを抑制することができる。
また、傾斜した被処理ガス流路１の下流に液槽を配置してもよい。このことにより、気化しなかった第１液体を液槽に流入させることができ、被処理ガス流路１中に第１液体が溜まることを抑制することができる。
なお、被処理ガスが流れる方向とは、被処理ガス流路部材２２が管状である場合被処理ガス流路１の上流側から下流側に向かう方向であり、被処理ガス流路部材２２が塔状又は室状である場合、塔又は室の入口から出口に向かう方向である。
【００２３】
ここでは、被処理ガスがＮＯｘを含む排ガスである場合について説明する。
被処理ガスは、例えば、ガラス原料３４をバーナー３７により溶解する溶解炉４０から排出される燃焼排ガスであってもよく、ガラス原料３４を電気溶融させる溶解炉から排出される排ガスであってもよく、ボイラーの燃焼室から排出される燃焼排ガスであってもよく、エンジンから排出される燃焼排ガスであってもよく、ガスタービンから排出される燃焼排ガスであってもよく、焼却炉から排出される燃焼排ガスであってもよい。
なお、被処理ガスがガラス原料３４をバーナー３７により溶解する溶解炉４０から排出される燃焼排ガスである場合、溶解炉４０は、図３、４、５に示したようにバーナー３７の炎３８によりガラス原料３４を溶解させたガラス３５を溜める構造を有することができる。
被処理ガス流路１に流入する排ガスには、ＮＯなどのＮＯｘが含まれる。また、被処理ガス流路１に流入する排ガスにはＳＯ2などのＳＯｘが含まれてもよい。なお、排ガスに含まれるＮＯｘは、排ガスが被処理ガス流路１を流れる際に施される処理により除去することができる。
【００２４】
被処理ガスが排ガスである場合、被処理ガス流路１は、溶解炉４０などから排出された排ガスが大気放出されるまでに流通する流路である。被処理ガス流路１は、図４、５のように排ガスをミストにより処理する処理室３１、３２を有してもよい。また、処理室３１、３２の底部は水封されていてもよい。また、処理室３１、３２内は、触媒部や充填材により満たされてない空洞とすることができる。
また、被処理ガス流路１は、図３のように充填材５５を有する吸収塔６０を有してもよい。
被処理ガス流路１の大きさは特に限定されないが、例えば、直径５０ｃｍ以上直径４ｍ以下とすることができる。また、被処理ガス流路１を流れる排ガスの流速は特に限定されないが、例えば、１ｍ／秒以上１５ｍ／秒以下とすることができる。
【００２５】
被処理ガス流路１に流入する排ガスが高温の場合、排ガスを噴霧器２０により発生させたミスト２５で処理する前に廃熱ボイラ４２により排ガスの熱を回収してもよい。
廃熱ボイラ４２は、排ガスの熱により水蒸気を製造する。また、廃熱ボイラ４２は、溶解炉４０などから排出された高温の排ガスが流入するように設けることができる。このことにより、高温の排ガスの温度を低下させることができると共に、水蒸気を製造することができ、排ガスの熱を有効に利用することができる。
【００２６】
２．噴霧器
噴霧器２０は、第１液体の液滴２４が第１気体と共に噴出する第１開口２を有する噴霧ノズル１０を備える。また、噴霧器２０は、被処理ガス中に第１液体の液滴２４および第１気体が噴出するように、少なくともその一部が被処理ガス流路１中に配置される。噴霧器２０は、例えば、被処理ガス流路部材２２に設けられた開口から噴霧ノズル１０を被処理ガス流路１内に挿入した状態で被処理ガス流路部材２２に固定することができる。
噴霧器２０を構成する材料は、例えば、ステンレス鋼とすることができる。また、好ましくは、SUS316Lを用いることができる。このことにより、噴霧器２０が被処理ガスにより腐食されることを抑制することができる。
噴霧ノズル１０は、第１開口２を有する部材であり、その内部に第１液体と第１気体とを混合する混合室を有することができる。
また、噴霧ノズル１０は、内部混合型二流体ノズルであってもよい。このことにより、噴霧する第１液体の液滴を微細化することができる。また、噴霧ノズル１０のスプレー角度を広くすることができる。このことにより、ミストが形成される領域を広くすることができ、被処理ガスを効率よく気液接触させることができる。噴霧ノズル１０のスプレー角度は、例えば、１２０度とすることができる。
【００２７】
第１液体は、被処理ガスを処理する液体である。第１液体が溶液である場合、第１液体に含まれる溶媒により被処理ガスを処理してもよく、第１液体に含まれる溶質により被処理ガスを処理してもよい。第１液体は、例えば、水、水溶液、アルカリ性水溶液、還元剤水溶液などである。このことにより、被処理ガスを水又は水溶液により処理することができ、水の気化熱により被処理ガスの温度を低下させることができる。また、被処理ガスをアルカリ又は還元剤で処理することができる。
第１気体は、第１液体の霧化用気体である。また、第１気体は、被処理ガスを処理する気体であってもよい。第１気体は、例えば、空気又はオゾン含有気体である。第１気体にオゾン含有気体を用いた場合、被処理ガスをオゾンにより酸化処理することができる。
【００２８】
噴霧ノズル１０のうち少なくとも第１開口２が設けられた部分が被処理ガス流路１中に配置される。このことにより、第１液体の液滴２４および第１気体を被処理ガス流路１を流れる被処理ガス中に噴霧することができ、被処理ガス中に第１液体の液滴２４が浮遊するミスト２５を発生させることができる。このミスト２５中では気液界面が広いため、被処理ガスを第１液体と効率よく気液接触させることができ、被処理ガスを第１液体に含まれる溶媒および溶質により処理することができる。また、ミスト２５中において、第１液体の気化熱により被処理ガスの温度を低下させることができる。また、第１気体により被処理ガスを処理することも可能である。
【００２９】
噴霧器２０は、被処理ガスが流れる方向と実質的に同じ方向に第１液体の液滴２４および第１気体が噴出するように配置されてもよい。このことにより、噴霧器２０の噴霧方向と被処理ガスの流れる方向を一致させることができ、ミスト２５が形成される領域を広くすることができる。このため、被処理ガスを第１液体と効率よく気液接触させることができる。例えば、第１開口２を被処理ガス流路１の下流側に配置し、第１液体および第１気体が被処理ガス流路１の下流側に向かって噴霧されるように噴霧器２０を配置することができる。
【００３０】
噴霧ノズル１０の形状は、例えば、円筒形とすることができる。この場合、噴霧ノズル１０の直径は、例えば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。
また、この場合、噴霧ノズル１０は、一方の端部が第１液体流路５又は第１気体流路６と接続し、他方の端部が第１開口２を有することができる。噴霧ノズル１０が有する第１開口２は、１つであってもよく、複数であってもよい。また、第１開口２が設けられた噴霧ノズル１０の端部は、凸形状を有することができ、第１開口２は、凸形状の斜面上に設けることができる。また、第１開口２の形状は、円形であってもよい。
なお、噴霧ノズル１０の先端とは、第１開口２が設けられた端部の先端であり、第１開口２が設けられた部分であってもよく、凸形状の先端であってもよい。
【００３１】
噴霧器２０は、噴霧ノズル１０に第１液体を供給する第１液体流路５と、噴霧ノズル１０に第１気体を供給する第１気体流路６とを備えることができる。噴霧ノズル１０が円筒形である場合、第１液体流路５と第１気体流路６は、噴霧ノズル１０の一方の端部に接続することができる。
噴霧器２０は、第１液体流路５に高圧の第１液体を供給する第１液体供給口を有することができる。また、噴霧器２０は、第１気体流路６に高圧の第１気体を供給する第１気体供給口を有することができる。このことにより、噴霧ノズル１０に高圧の第１液体と高圧の第１気体とを供給することができ、第１開口２から第１液体を被処理ガス中に噴霧することができる。なお、第１液体供給口および第１気体供給口は、被処理ガス流路の外部に設ける。
また、第１液体流路５に供給する第１液体の液圧、第１気体流路６に供給する第１気体のガス圧力は、第１液体の均一で微細な液滴２４が形成されるように調整される。
【００３２】
噴霧器２０は、噴霧ノズル１０の周囲に設けられかつ第２気体が噴出する第２開口３を備える。また、噴霧器２０は、被処理ガス中に第２気体が噴出するように少なくともその一部が被処理ガス流路１中に配置される。また、噴霧器２０のうち、少なくとも第２開口３が設けられた部分は、被処理ガス流路１中に配置される。このことにより、第２気体を被処理ガス流路１を流れる被処理ガス中に噴出させることができ、第１液体の液滴２４が浮遊するミスト２５中に第２気体を流入させることができる。そして、ミスト２５中において被処理ガスを第２気体により処理することができる。ミスト２５中では、第１液体の気化熱により被処理ガスの温度が低下するため、第２気体の熱分解を抑制することができる。従って、高温の被処理ガスを熱分解しやすい第２気体により処理することが可能になる。また、第１液体と第２気体とを異なる開口から噴出させることにより、第１液体の溶媒又は溶質と第２気体とが処理前において反応することを抑制することができる。
第２気体は、被処理ガスを処理する気体である。第２気体は、例えば、オゾン含有気体である。このことにより、被処理ガスをオゾンガスにより酸化処理することができる。
【００３３】
噴霧器２０は、被処理ガスが流れる方向と実質的に同じ方向に第２気体が噴出するように配置することができる。このことにより、噴霧ノズル１０の周囲に設けられた第２開口３から噴出された第２気体は、被処理ガスの流れに乗って第１液体の液滴２４が浮遊するミスト２５中に効率よく流入することができる。
【００３４】
第２開口３は、噴霧ノズル１０の先端から第２開口３までの距離ｄ２が噴霧ノズル１０の先端から第１開口２までの距離ｄ１よりも長くなるように設けられてもよい。このことにより、噴霧ノズル１０のスプレー角度が第２開口３により制限されることを抑制することができ、噴霧ノズル１０のスプレー角度を広くすることができる。従って、被処理ガス中に第１液体の液滴２４が浮遊するミスト２５が形成される領域を広くすることができる。
【００３５】
噴霧器２０は、第２開口３に第２気体を供給する第２気体流路７を備えることができる。
また、噴霧器２０は、第２気体流路７に高圧の第２気体を供給する第２気体供給口を有することができる。このことにより第２開口３から第２気体を被処理ガス中に噴出させることができる。なお、第２気体供給口は、被処理ガス流路の外部に設ける。
第２開口３は、１つの開口が噴霧ノズル１０を取り囲むように設けられてもよく、複数の開口が噴霧ノズル１０を取り囲むように設けられてもよい。例えば、噴霧ノズル１０を取り囲む外管９を設け、噴霧ノズル１０と外管９との間に第２気体流路７を設けることができる。この場合、外管９の端部と噴霧ノズル１０との間に第２開口３が設けられる。
【００３６】
第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７を形成する流路部材は、内管８と中間管１１と外管９とからなる三重管構造を有してもよい。この場合、内管８の内側の流路を、第１液体流路５および第１気体流路６のうちどちらか一方とすることができ、内管８と中間管１１との間の流路を他方とすることができる。また、中間管１１と外管９との間の流路を第２気体流路７とすることができる。
【００３７】
第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７は、実質的に直角に屈曲していてもよい。このことにより、被処理ガス流路１の側壁の開口から噴霧器２０を被処理ガス流路１内に挿入した場合でも、被処理ガスが流れる方向と実質的に同じ方向に第１液体の液滴２４、第１気体および第２気体が噴出するように噴霧器２０を配置することができる。
【００３８】
噴霧器２０は、第１液体供給口、第１気体供給口および第２気体供給口と、噴霧ノズル１０との間に、第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７を囲むフランジ１６を有することができる。このことにより、噴霧器２０を被処理ガス流路部材２２に容易に取り付けることができる。例えば、被処理ガス流路部材２２が有する穴に噴霧器２０の噴霧ノズル１０が含まれる部分を挿入し、フランジ１６を被処理ガス流路部材２２の外周面に固定することにより、噴霧器２０を被処理ガス流路１内に配置することができる。
【００３９】
噴霧器２０は、第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７を覆う保護管１２を有することができる。このことにより、被処理ガスにより第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７の流路部材が腐食されることを抑制することができる。
また、被処理ガスが高温の場合、第１液体流路５を流れる第１液体、第１気体流路６を流れる第１気体または第２気体流路７を流れる第２気体が高温になることを抑制することができる。従って、第１液体、第１気体または第２気体が熱分解しやすい物質を含むことができる。
【００４０】
保護管１２と、第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７との間に空間１３を設けてもよい。被処理ガスが高温の場合、被処理ガスにより高温となった保護管１２の熱が直接、第１液体流路５、第１気体流路６および第２気体流路７の流路部材に伝わることを抑制することができ、第１液体流路５を流れる第１液体、第１気体流路６を流れる第１気体または第２気体流路７を流れる第２気体が高温になることを抑制することができる。
また、噴霧器２０は、空間１３に外気が流入する第３開口１５をさらに備えてもよい。このことにより、空間１３内の気体の温度が上昇することを抑制することができる。なお、第３開口１５は、フランジ１６に設けることができる。
また、外管９と保護管１２との間に隙間１７を設けてもよい。このことにより、空間１３内の気体を排ガス流路１内に流出させることができ、空間１３に空気を流すことができる。このことにより、空間１３内の空気の温度が上昇することを抑制することができる。
【００４１】
被処理ガスがＮＯｘを含む排ガスであり、噴霧器２０により発生させたミスト２５により排ガスに含まれるＮＯｘを除去する排ガス処理方法について説明する。排ガスに含まれるＮＯｘは、一段階処理または二段階処理により除去することができる。ＮＯｘを二段階処理により除去する場合、第１段階目の処理において、噴霧器２０により発生させたミスト２５により排ガスを処理することができる。なお、第２段階目の処理については後述する。
排ガスに含まれるＮＯｘを二段階処理により除去する場合、例えば、図３に示したような排ガス処理装置７０又は図４に示したような排ガス処理装置７０を用いることができる。
噴霧器２０は、図３に示した排ガス処理装置７０のように吸収塔６０の上流の被処理ガス流路１中に配置し、被処理ガス流路１を流れる排ガス中にミスト２５を発生させることができる。また、噴霧器２０は、図４に示した排ガス処理装置７０のように第１処理室３１中に配置し、第１処理室３１を流れる排ガス中にミスト２５（第１ミスト２６）を発生させることができる。
【００４２】
排ガスに含まれるＮＯｘを一段階処理により除去する場合、例えば、図５に示したような排ガス処理装置７０を用いることができる。
噴霧器２０は、図５に示した排ガス処理装置７０のように第１処理室３１中に配置し、第１処理室３１を流れる排ガス中にミスト２５を発生させることができる。
【００４３】
また、噴霧器２０は、１５０℃以上の排ガスが流れる被処理流路１内に配置することができる。従って、噴霧器２０により発生させるミスト２５により処理される排ガスは、処理直前において１５０℃以上となる。なお、排ガスの温度は、例えば、ミスト２５で処理する箇所の直前において１５０℃以上５００℃以下、好ましくは２００℃以上３５０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上３００℃以下とすることができる。なお、１５０℃以上の排ガス中に第２開口３からオゾン含有気体を噴出させると、オゾンガスが熱分解するおそれがあるが、オゾンガスはミスト２５中に流入することができるため、オゾンガスの熱分解は抑制することができる。
【００４４】
図３または４に示したような排ガス処理装置７０を用いて、排ガスに含まれるＮＯｘを二段階処理により除去する場合、第１液体を水とすることができ、第１気体を空気とすることができ、第２気体をオゾン含有気体とすることができる。このことにより、被処理ガス流路１中に水、空気、オゾン含有気体を噴霧することができ、オゾンガスを含む排ガス中に水滴２４が浮遊するミスト２５を発生させることができる。
なお、第１気体は、オゾン含有気体であってもよい。第１気体および第２気体の両方をオゾン含有気体とすることにより、被処理ガスを処理するオゾンガスの量を多くすることができる。
また、第１気体又は第２気体であるオゾン含有気体は、空気中又は酸素ガス中において放電することにより酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器により製造された気体とすることができる。オゾン含有気体のオゾンガス濃度は、例えば、３％以上６％以下とすることができる。
【００４５】
図６は、排ガスに含まれるＮＯｘを二段階処理により除去する場合におけるミスト２５（第１ミスト２６）中の化学反応の説明図である。ミスト２５中では、図６のようにＮＯｘガスとオゾンガスを含む排ガス（気相）中に水滴２４（液相）が浮遊している。なお、ミスト２５中の排ガスは水滴２４に含まれる水の気化熱により温度が低下しているため、ミスト２５中のオゾンガスの熱分解は抑制されている。
ミスト２５の気相においてＮＯｘガスとオゾンガスとを共存させることができるため、排ガスに含まれるＮＯガスをオゾンガスによりＮＯ2ガスに酸化する反応を進行させることができる。
このため、ミスト２５を発生させた領域を通過した後の排ガスは、この領域を通過する前の排ガスに比べ、ＮＯガス濃度が低くＮＯ2ガス濃度が高いガスとなる。
なお、ＮＯガスは、ＮＯ2ガスに比べ水に溶解しにくい。このため、ＮＯガスを含む排ガスを還元剤水溶液などと気液接触させても、排ガス中のＮＯガスを有効に除去することは難しい。一方、ＮＯ2ガスは、ＮＯガスに比べ水に溶解しやすい。このため、ＮＯ2ガスを含む排ガスを還元剤水溶液などと気液接触すると、排ガス中のＮＯ2ガスを有効に除去することができる。従って、第１段階目の処理により、還元剤水溶液などによりＮＯｘを除去しやすい排ガスに変化させることができる。
【００４６】
また、ミスト２５において水の気化熱により排ガスは冷却されるため、ミスト２５を通過した後の排ガスは、ミスト２５を通過する前の排ガスに比べ温度が低下している。
このミスト２５により処理された排ガスは、第二段階目の処理により処理される。二段階目の処理については後述する。
【００４７】
図５に示したような排ガス処理装置７０を用いて、排ガスに含まれるＮＯｘを一段階処理により除去する場合、第１液体を還元剤水溶液とすることができ、第１気体を空気とすることができ、第２気体をオゾン含有気体とすることができる。このことにより、被処理ガス流路１中に還元剤水溶液、空気、オゾン含有気体を噴霧することができ、オゾンガスを含む排ガス中に還元剤水溶液の液滴２４が浮遊するミスト２５を発生させることができる。なお、第１気体は、オゾン含有気体であってもよい。また、排ガスにＳＯ2が含まれる場合、第１液体は、アルカリ性水溶液とすることができる。
還元剤水溶液は、還元剤である亜硫酸ナトリウムなどを溶質として含むことができる。また、還元剤水溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液がアルカリ性を示す物質を溶質として含むこともできる。
【００４８】
図７は、亜硫酸ナトリウムを溶質として含む還元剤水溶液の液滴２４が浮遊するミスト２５により、排ガスに含まれるＮＯｘを一段階処理により除去する場合におけるミスト２５中の化学反応の説明図である。ミスト２５中では、図７のようにＮＯｘガスとオゾンガスを含む排ガス（気相）中に水滴２４（液相）が浮遊している。なお、ミスト２５中の排ガスは水滴２４に含まれる水の気化熱により温度が低下しているため、ミスト２５中のオゾンガスの熱分解は抑制されている。
ミスト２５の気相においてＮＯｘガスとオゾンガスとを共存させることができるため、排ガスに含まれるＮＯガスがオゾンガスによりＮＯ2ガスに酸化される反応を進行させることができる。このため、ミスト２５の気相において水に溶解しにくいＮＯガスを、水に溶解しやすいＮＯ2ガスに変化させることができる。
【００４９】
ミスト２５の気相において生成されたＮＯ2ガスは、水滴２４のＨ2Ｏと反応し、次の式（１）の化学反応が進行し、亜硝酸または硝酸として液相へと移動すると考えられる。
２ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ  →  ＨＮＯ3＋ＨＮＯ2・・・（１）
液相の亜硝酸または硝酸は、還元剤である亜硫酸ナトリウムと反応し、次の式（２）（３）の化学反応が進行すると考えられる。
２ＨＮＯ3＋５Ｎａ2ＳＯ3  →  Ｎ2＋５Ｎａ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ・・・（２）
２ＨＮＯ2＋３Ｎａ2ＳＯ3  →  Ｎ2＋３Ｎａ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ・・・（３）
ミスト２５中において、これらの化学反応が進行すると、排ガスに含まれるＮＯｘをＮ2に還元することができ、排ガスに含まれるＮＯｘを除去することができる。
なお、ミスト２５に含まれる液滴２４は、水の気化により徐々に小さくなっていき、最終的には、Ｎａ2ＳＯ4の微粒子６３を残して消滅する。
このため、ミスト２５を通過した後の排ガスは、ＮＯガス濃度およびＮＯ2ガス濃度が共に低いガスとなる。また、液滴２４の気化熱により排ガスは冷却されるため、ミスト２５を通過した後の排ガスは、ミスト２５を通過する前の排ガスに比べ温度が低下している。
【００５０】
図８は、水酸化ナトリウムを溶質として含むアルカリ性水溶液の液滴２４が浮遊するミスト２５により、ＳＯ2およびＮＯｘを含む排ガスを一段階処理により処理する場合におけるミスト２５中の化学反応の説明図である。ミスト２５中では、図８のようにオゾンガス、ＳＯ2ガスおよびＮＯガスを含む排ガス（気相）中に水酸化ナトリウムを含む水滴２４（液相）が浮遊している。なお、ミスト２５中の排ガスは水滴２４に含まれる水の気化熱により温度が低下しているため、ミスト２５中のオゾンガスの熱分解は抑制されている。
ミスト２５の気相においてＮＯガスとオゾンガスとを共存させることができるため、排ガスに含まれるＮＯガスをオゾンガスによりＮＯ2ガスに酸化される反応を進行させることができる。
【００５１】
ミスト２５の気相のＳＯ2ガスは、水滴２５のＮａＯＨと反応し、次の式（４）の化学反応が進行し、亜硫酸ナトリウムとして液相へと移動すると考えられる。
ＳＯ2＋２ＮａＯＨ  →  Ｎａ2ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ・・・（４）
ＮＯが酸化して生成したＮＯ2ガスは、水滴２５のＨ2Ｏと反応し、上記の式（１）の化学反応が進行し、亜硝酸または硝酸として液相へと移動すると考えられる。液相の亜硝酸または硝酸は、ＳＯ2から生成された亜硫酸ナトリウムと反応し、上記の式（２）（３）の化学反応が進行すると考えられる。
【００５２】
ミスト２５中において、これらの化学反応が進行すると、排ガスに含まれるＮＯｘをＮ2に還元することができ、排ガスに含まれるＮＯｘを除去することができる。
なお、ミスト２５に含まれる水滴２４は、水の気化により徐々に小さくなっていき、最終的には、Ｎａ2ＳＯ4の微粒子６３を残して消滅する。この微粒子６３は、ミスト２５を発生させる領域の下流に設けられた集塵装置６５により排ガス中から除去することができる。
このため、ミスト２５を通過した後の排ガスは、ＮＯガス濃度およびＮＯ2ガス濃度が共に低いガスとなる。
また、第１液体が、アルカリ性を示す物質と還元剤との両方を含む水溶液である場合、排ガス中のＮＯｘをより効果的に除去することができる。
【００５３】
３．吸収塔
排ガスに含まれるＮＯｘを二段階処理により除去する場合、ミスト２５を発生させる領域の下流側に吸収塔６０を設けることができる。このため、吸収塔６０には、ミスト２５による第１段階目の処理により、水に溶解しにくいＮＯが水に溶解しやすいＮＯ2に変換された排ガスが流入し、吸収塔６０における第２段目の処理により排ガスに含まれるＮＯｘが除去される。例えば、図３に示した排ガス処理装置７０のように、被処理ガス流路１中に吸収塔６０を設けることができる。
【００５４】
吸収塔６０は、充填材５５で充填された領域を有しており、ノズル５７が上部から充填材５５に向かって第３液体を噴霧する。噴霧された第３液体は、充填材５５中を流れ、吸収塔６０の下部の液槽に溜まる。液槽に溜まった第３液体は、循環ポンプ４８により揚液されノズル５７に供給される。このように吸収塔６０は、第３液体が循環するように構成される。
なお、第３液体は、薬液タンク５０から吸収塔６０の下部の液槽又は循環流路４９へと供給することができる。また、第３液体の循環流路４９にｐＨ計５２、ＯＲＰ計５３を設けることができる。
充填材５５で充填された領域は、例えば、複数の穴を有する金属板を複数積層した構造を有することができる。金属板の材料には、例えば、ステンレス鋼を用いることができる。また、充填材５５には、ラシヒリングを用いることもできる。
また、吸収塔６０の下部に排ガスの流入口が設けられ、吸収塔６０の上部に排ガスの排出口が設けられる。従って、排ガスは、吸収塔６０の下部から上部に向かって充填材５５中を流れる。従って、充填材５５中において排ガスと第３液体とを気液接触させることができる。
【００５５】
第３液体は、亜硫酸ナトリウムなどの還元剤を溶質として含む還元剤水溶液とすることができる。このことにより、充填材５５を充填した領域においてＮＯ2を含む排ガスと亜硫酸ナトリウム水溶液とを気液接触させることができる。気液接触させると、排ガスに含まれるＮＯ2ガスは、Ｈ2Ｏと反応し、上記の式（１）の化学反応が進行し、亜硝酸または硝酸として亜硫酸ナトリウム水溶液へと移動すると考えられる。
亜硫酸ナトリウム水溶液へ移動した亜硝酸または硝酸は、還元剤である亜硫酸ナトリウムと反応し、上記の式（２）（３）の化学反応が進行すると考えられる。
吸収塔６０中において、これらの化学反応が進行すると、排ガスに含まれるＮＯｘをＮ2に還元することができ、排ガスに含まれるＮＯｘを除去することができる。
また、第３液体は、ＮａＯＨなどのアルカリ性を示す物質を溶質として含むことができる。このことにより、排ガス成分が第３液体に溶解し、第３液体が酸性になることを抑制することができる。
また、吸収塔６０から排出された排ガスは多量の水分を含むため、吸収塔６０の下流にエリミネーター６２を設けることができる。また、その下流に集塵装置６５、ファン６８などを設けることができる。集塵装置６５は、例えば、電気集塵機であってもよく、遠心力集塵機であってもよく、ろ過集塵機であってもよい。
【００５６】
４．第２ミスト発生領域
排ガスに含まれるＮＯｘを二段階処理により除去する場合、ミスト２５（第１ミスト２６）を発生させる領域の下流側に、第２ミスト２７を発生させる領域を設けることができる。例えば、図４に示した排ガス処理装置７０のように、第１処理室３１の下流に設けられた第２処理室３２に第２ミスト２７を発生させる領域を設けることができる。
なお、第２ミスト２７を発生させる領域には、第１ミスト２６による第１段階目の処理により、水に溶解しにくいＮＯが水に溶解しやすいＮＯ2に変換された排ガスが流入する。
第２ミスト２７を発生させる領域では、噴霧ノズル５８により第２液体を排ガス中に噴霧することにより、排ガス中に第２液体の液滴２４’が浮遊する第２ミスト２７を発生させることができる。第２ミスト２７を発生させることにより、排ガスと第２液体とを気液接触させることができる。
【００５７】
第２液体は、亜硫酸ナトリウムなどの還元剤を溶質として含む還元剤水溶液とすることができる。また、第２液体は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液がアルカリ性を示す物質を溶質として含むことができる。また、第２液体は、水溶液がアルカリ性を示す物質と、還元剤との両方を含むことができる。
なお、第２液体は、排ガスの温度を低下させる冷却水としての機能と、排ガス中のＮＯｘを除去するための処理液としての機能の両方を有する。
【００５８】
図９は、第２液体が還元剤である亜硫酸ナトリウムを含む水溶液である場合における、第２ミスト２７中における化学反応の説明図である。第２ミスト２７中では、図９のようにＮＯ2ガスを含む排ガス（気相）中に亜硫酸ナトリウムを溶質として含む水滴２４’（液相）が浮遊している。
気相のＮＯ2ガスは、水滴２４’のＨ2Ｏと反応し、上記の式（１）の化学反応が進行し、亜硝酸または硝酸として液相へと移動すると考えられる。
液相の亜硝酸または硝酸は、還元剤である亜硫酸ナトリウムと反応し、上記の式（２）（３）の化学反応が進行すると考えられる。
【００５９】
第２ミスト２７中において、これらの化学反応が進行すると、排ガスに含まれるＮＯｘをＮ2に還元することができ、排ガスに含まれるＮＯｘを除去することができる。
なお、第２ミスト２７に含まれる水滴２４’は、水の気化により徐々に小さくなっていき、最終的には、Ｎａ2ＳＯ4の微粒子６３を残して消滅する。
このため、第２ミスト２７を通過した後の排ガスは、ＮＯガス濃度およびＮＯ2ガス濃度が共に低いガスとなる。
【００６０】
図１０は、排ガスがＳＯ2を含み、第２液体が溶質として水酸化ナトリウムを含む場合における、第２ミスト２７中における化学反応の説明図である。第２ミスト２７中では、図１０のようにＳＯ2ガスおよびＮＯ2ガスを含む排ガス（気相）中に水酸化ナトリウムを溶質として含む水滴２４’（液相）が浮遊している。
第２ミスト２７の気相のＳＯ2ガスは、水滴２４’のＮａＯＨと反応し、上記の式（４）の化学反応が進行し、亜硫酸ナトリウムとして液相へと移動すると考えられる。
第２ミスト２７の気相のＮＯ2ガスは、水滴２４’のＨ2Ｏと反応し、上記の式（１）の化学反応が進行し、亜硝酸または硝酸として液相へと移動すると考えられる。液相の亜硝酸または硝酸は、ＳＯ2から生成された亜硫酸ナトリウムと反応し、上記の式（２）（３）の化学反応が進行すると考えられる。
【００６１】
第２ミスト２７中において、これらの化学反応が進行すると、排ガスに含まれるＮＯｘをＮ2に還元することができ、排ガスに含まれるＮＯｘを除去することができる。
なお、第２ミスト２７に含まれる水滴２４’は、水の気化により徐々に小さくなっていき、最終的には、Ｎａ2ＳＯ4の微粒子６３を残して消滅する。この微粒子６３は、集塵装置６５により排ガス中から除去することができる。
このため、第２ミスト２７を通過した後の排ガスは、ＮＯガス濃度およびＮＯ2ガス濃度が共に低いガスとなる。
また、第２液体がアルカリ性を示す物質と、還元剤との両方を含む場合、排ガス中のＮＯｘをより効果的に除去することができる。
【００６２】
ＮＯｘ除去実験
図３に示したような排ガス処理装置７０を用いてガラス溶解炉４０から連続的に排出される燃焼排ガスに含まれるＮＯｘを除去する実験を行った。
実験では、ガラス溶解炉４０から連続的に排出させた燃焼排ガスを廃熱ボイラ４２、噴霧器２０により発生させたミスト２５、吸収塔６０、エリミネーター６２、集塵装置６５により処理し、処理後の燃焼排ガスを大気中に放出した。また、図３に示した測定点Ａ〜Ｅにおいて、処理中の燃焼排ガスの温度を測定した。また、図３に示した測定点Ｄ、Ｅにおいて燃焼排ガスをサンプリングし、燃焼排ガスに含まれるＮＯｘ濃度およびＮＯ濃度を測定した。
【００６３】
実験時間は９時間とし、実験中にミスト２５によるオゾン処理を行う時間と、ミスト２５によるオゾン処理を行わない時間とを設けた。実験では、８０分のミスト２５による処理を２回行った。
被処理ガス流路１を流れる排ガス量は、約6700Ｎｍ3／ｈとした。また、吸収塔６０において循環させる還元剤水溶液４７には、Ｎａ2ＳＯ3およびＮａＯＨを含む水溶液を用い、Ｎａ2ＳＯ3濃度は、２０１〜２６８ｐｐｍとした。また、ＮａＯＨは、還元剤水溶液のｐＨが約８となるように還元剤水溶液に供給した。
また、噴霧器２０に水と空気とオゾン含有ガスとを供給することによりミスト２５を発生させた。オゾン含有ガスは、空気又は酸素ガスを放電処理するオゾン発生器４５により発生させ、噴霧器２０に供給した。一回目のミスト２５による処理では、オゾン発生器４５により１２５５g/hのオゾンガスを発生させ、二回目のミスト２５による処理では、オゾン発生器４５により１４３６g/hのオゾンガスを発生させた。
【００６４】
図１１に、測定点Ａ〜Ｅにおける燃焼排ガスの温度測定の結果を示す。燃焼排ガスの温度は、溶解炉４０の出口Ａにおいて約４５０℃であり、廃熱ボイラ４２の入口Ｂにおいて約３８０℃であり、廃熱ボイラ４２の出口Ｃにおいて約１８０℃であり、噴霧器の前Ｄにおいて約１６０℃であり、エリミネーター６２の出口Ｅにおいて約５０℃であった。
【００６５】
図１２に、測定点Ｄ、Ｅの燃焼排ガスのＮＯｘ濃度の２０分毎の時間推移グラフを示す。また、図１３に、測定点Ｄ、Ｅの燃焼排ガスのＮＯ濃度の２０分毎の時間推移グラフを示す。また、図１２、１３では、ミスト２５によりオゾン処理した時間を矢印で示した。
図１２に示したＮＯｘ濃度および図１３に示したＮＯ濃度は、換算酸素濃度を１５％として測定値を換算した換算値である。なお、換算値は、大気汚染防止法の規定に従い計算した。また、図１２、１３に示したＮＯｘ濃度の換算値およびＮＯ濃度の換算値は、２０分間の測定データから燃焼交換時の５分間の測定データを除いた１５分間の測定データから求めた平均値である。
また、図１２、１３に示したＮＯｘ濃度およびＮＯ濃度から計算したＮＯｘ除去率およびＮＯ除去率を図１４に示す。除去率は、ミスト２５によるオゾン処理と吸収塔６０による還元剤処理の両方、または吸収塔６０による還元剤処理により燃焼排ガス中のＮＯｘまたはＮＯが除去された割合である。
【００６６】
図１２〜１４から、ミスト２５によるオゾン処理を行っていない時間帯では、ＮＯｘ除去率およびＮＯ除去率が０〜７％程度であるのに対し、ミスト２５によるオゾン処理を行った時間帯では、ＮＯｘ除去率およびＮＯ除去率が１４〜３９％程度であることがわかった。
このことから、オゾン処理を行った時間帯においては、噴霧器２０により約１６０℃の燃焼排ガス中にミスト２５を発生させ、ミスト２５中で燃焼排ガスをオゾン処理することにより燃焼排ガスに含まれるＮＯガスをＮＯ2ガスに酸化することができたと考えられ、生成されたＮＯ2ガスを吸収塔６０における還元剤処理により燃焼排ガス中から除去できたと考えられる。
なお、オゾン処理を行っていない時間帯においては、燃焼排ガスに含まれるＮＯガスがＮＯ2ガスに酸化されないため、ＮＯｘ除去率およびＮＯ除去率が低いと考えられる。
【符号の説明】
【００６７】
１：被処理ガス流路    ２：第１開口    ３：第２開口    ５：第１液体流路    ６：第１気体流路    ７：第２気体流路    ８：内管    ９：外管    １０：噴霧ノズル        １１：中間管    １２：保護管    １３：空間    １５：第３開口    １６：フランジ    １７：隙間    ２０：噴霧器    ２２：被処理ガス流路部材    ２４、２４’：液滴（水滴）    ２５：ミスト    ２６：第１ミスト    ２７：第２ミスト    ３０：気体処理装置    ３１：第１処理室    ３２：第２処理室    ３４：ガラス原料    ３５：溶けたガラス    ３７：バーナー    ３８：炎    ４０：ガラス溶解炉    ４２：廃熱ボイラー    ４５：オゾン発生器    ４７：還元剤水溶液    ４８：循環ポンプ    ４９：循環流路    ５０：薬液タンク    ５２：ｐＨ計    ５３：ＯＲＰ計    ５５：充填材    ５７：ノズル    ５８：噴霧ノズル    ６０：吸収塔    ６２：エリミネーター    ６３：微粒子    ６５：集塵装置    ６８：ファン    ６９：煙突    ７０：排ガス処理装置
【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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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１３】
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【図１４】
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