(57)【要約】【課題】  エンジン等の熱機関の効率の向上を図るとともにランニングコストの低減を図り、排ガスに含まれるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】  熱機関１９から排出された排ガスに含まれる窒素酸化物の吸着および還元に用いられる触媒２１と、排ガスを触媒２１に導く排ガス流路５と、窒素酸化物を還元する還元剤を少なくとも含む還元ガスを、触媒２１に供給する還元ガス流路９と、触媒２１から流出した還元ガスの少なくとも一部を熱機関１９に供給する供給流路１５と、が設けられ、還元剤が熱機関１９において燃焼される燃料の少なくとも一部であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機関から排出された排ガスに含まれる窒素酸化物の吸着および還元に用いられる触媒と、
前記排ガスを前記触媒に導く排ガス流路と、
前記窒素酸化物を還元する還元剤を少なくとも含む還元ガスを、前記触媒に供給する還元ガス流路と、
前記触媒から流出した還元ガスの少なくとも一部を前記熱機関に供給する供給流路と、が設けられ、
前記還元剤が、前記熱機関において燃焼される燃料の少なくとも一部であることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記還元ガスには、前記還元剤を搬送する搬送ガスが含まれ、
前記還元ガス流路には、前記搬送ガスから前記還元剤を生成する改質部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記搬送ガスが、前記燃料であることを特徴とする請求項２記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記還元ガス流路には、前記触媒から流出した前記排ガスの少なくとも一部が供給されていることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記還元ガス流路には、前記排ガスに含まれる酸素を除去する脱酸素部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記排ガス流路には、前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンやガスタービンなどの熱機関に適用される排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等やガスタービン等の熱機関から排出される排ガス中には、燃焼生成物などが含まれている。この燃焼生成物に起因する大気汚染は、人体へ悪影響を及ぼすだけでなく、環境へも悪影響を及ぼすため、対策を講じる必要に迫られている。
上述の燃焼生成物には、水、二酸化炭素とともに、一酸化窒素、二酸化窒素などの窒素酸化物（以下、ＮＯｘと表記する。）が含まれている。特に、ＮＯｘは、人体に対して影響を及ぼすため問題とされているとともに、酸性雨の原因の一つでもあり地球環境保全の観点からも問題とされている。
【０００３】
従来、排ガス中のＮＯｘを低減する方法として、エンジン等の燃焼方法を改良し、排ガス中に含まれるＮＯｘを低減する方法や、アンモニア（ＮＨ３）や尿素（Ｈ２ＮＣＯＮＨ２または（ＮＨ２）２ＣＯ）などの還元剤とＴｉＯ２等の触媒とを用いて、ＮＯｘを無害なＮ２やＨ２Ｏに接触還元する方法（接触還元法）などが知られている（例えば、特許文献１から３参照）。
【特許文献１】特開平１１−１１４３７０号公報
【特許文献２】特開２００４−６６０７０号公報
【特許文献３】特許第３２２４０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の接触還元法の場合、排ガス中にアンモニアガスを噴出し、排ガスとアンモニアガスとの混合気体を触媒に接触させてＮＯｘを分解することにより脱硝している。一般的に、接触還元法は、３２０℃から５５０℃程度の温度域でＮＯｘを分解して脱硝している。
しかしながら、接触還元法では、ランニングコストが高くなるという問題があった。さらに、ＮＯｘを分解脱硝する際の温度が３２０℃以下になると、硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）が生成され、触媒に付着する可能性があった。触媒に硝酸アンモニウムが付着すると、触媒と排ガスとの接触面積が狭くなるため、触媒の分解脱硝能力が低下するという問題があった。この問題を解消するため、通常は、触媒を定期的に洗浄して硝酸アンモニウムを取り除くか、触媒を新しいものに交換する必要があった。
【０００５】
エンジン等の燃焼方法を改良してＮＯｘを低減する方法の場合、一般的に、排ガス中のＮＯｘを低減するとエンジン等の燃焼効率が低下するという問題があった。そのため、当該方法においては、ＮＯｘ低減および燃焼効率向上という、相反する要求をバランスさせる必要があり、十分なＮＯｘ低減を図ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、エンジン等の熱機関の効率の向上を図るとともにランニングコストの低減を図り、排ガスに含まれるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる排ガス処理装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の排ガス処理装置は、熱機関から排出された排ガスに含まれる窒素酸化物の吸着および還元に用いられる触媒と、前記排ガスを前記触媒に導く排ガス流路と、前記窒素酸化物を還元する還元剤を少なくとも含む還元ガスを、前記触媒に供給する還元ガス流路と、前記触媒から流出した還元ガスの少なくとも一部を前記熱機関に供給する供給流路と、が設けられ、前記還元剤が、前記熱機関において燃焼される燃料の少なくとも一部であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、供給流路を設けるとともに、還元剤を熱機関において燃焼される燃料の少なくとも一部とするため、排ガス処理装置におけるランニングコストの低減を図るとともに、ＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
供給流路を設けたことにより、触媒においてＮＯｘの還元に用いられなかった未反応の還元剤を燃料として熱機関に供給することができる。そのため、従来のアンモニアや尿素などの薬品を還元剤に用いる方法と比較して、還元剤を燃料として使用できるため、排ガス処理装置のランニングコスト低減を図ることができる。
また、触媒において還元されなかったＮＯｘは、供給流路を介して未反応の還元剤とともに熱機関に供給される。熱機関に供給されたＮＯｘは、還元剤と反応して分解されるため、排ガス処理装置におけるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
なお、還元剤としては、水素（以下、Ｈ２と表記する。）や、一酸化炭素（以下、ＣＯと表記する。）などを例示することができる。このような還元剤を用いた場合には、従来のアンモニアを還元剤として用いる方法と比較して、硝酸アンモニウムなどの閉塞物が発生しないため、排ガス処理装置におけるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
また、触媒と排ガス流路とが設けられているため、排ガス処理装置が設けられた熱機関の効率向上を図ることができる。
熱機関から排出された排ガスに含まれるＮＯｘは、触媒に吸着された後、還元剤と反応して無害な窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）に還元され脱硝される。そのため、熱機関において燃焼方法を改良してＮＯｘを低減する必要がなく、熱機関の効率向上を図ることができる。
排ガス流路は、熱機関から排出された排ガスを触媒に供給するものである。排ガスには熱機関の排熱が残っているため、排熱により触媒の温度を上昇させることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記還元ガスには、前記還元剤を搬送する搬送ガスが含まれ、前記還元ガス流路には、前記搬送ガスから前記還元剤を生成する改質部が設けられていることが望ましい。
【００１０】
本発明によれば、還元ガスには還元剤を搬送する搬送ガスが含まれているため、少量の還元剤であっても、確実に触媒に供給することができる。そのため、排ガス処理装置におけるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
還元ガス流路に改質部が設けられているため、搬送ガスから還元剤を生成することができる。そのため、搬送ガスと還元剤を別々に排ガス処理装置に供給する方法と比較して、排ガス処理装置におけるランニングコスト低減を図ることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記搬送ガスが、前記燃料であることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、搬送ガスが燃料であるため、熱機関の運転に十分な量の燃料を供給することができる。そのため、別途、熱機関に燃料を供給する必要がなくなり、熱機関を含めた排ガス処理装置のランニングコスト低減を図ることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記還元ガス流路には、前記触媒から流出した前記排ガスの少なくとも一部が供給されていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、還元ガス流路に排ガスの少なくとも一部を供給することにより、排ガス処理装置のランニングコスト低減を図ることができる。
触媒から流出した排ガスには、熱機関において完全に燃焼されなかった不完全燃焼燃料などが含まれている。不完全燃焼燃料などは、還元剤として用いることができるため、従来のアンモニアや尿素などの薬品を還元剤に用いる方法と比較して、排ガス処理装置のランニングコスト低減を図ることができる。
また、不完全燃焼燃料などを、還元ガス流路を介して熱機関に燃料として供給することで、熱機関における燃料消費量を削減することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記還元ガス流路には、前記排ガスに含まれる酸素を除去する脱酸素部が設けられていることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、脱酸素部が設けられたことにより、排ガス処理装置における脱硝効率の向上を図ることができる。
脱酸素部は、還元ガス流路を流れる排ガスに含まれる酸素、つまり、還元ガスに含まれる酸素を除去する。酸素を除去することにより、触媒の近傍領域を還元雰囲気とすることができる。触媒におけるＮＯｘの分解反応は還元反応であるため、触媒の近傍領域を還元雰囲気とすることにより、脱硝効率を向上させることができる。
【００１７】
上記発明においては、前記排ガス流路には、前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫部が設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、排ガス流路に脱硫部が設けられているため、硫黄分を含む燃料を用いる熱機関の排ガスの脱硝処理に、本発明の排ガス処理装置を用いることができる。
硫黄分を含む燃料を用いる熱機関の排ガスには、硫黄酸化物が含まれる。排ガス流路に脱硫部を設けることにより、触媒に流入する排ガスから硫黄酸化物を取り除くことができる。そのため、ＮＯｘの還元にのみ用いられる触媒を有する本発明の排ガス処理装置を、当該熱機関の排ガス処理に用いることができる。また、例えば、ＮＯｘの分解能力が高くても、硫黄酸化物の存在によりＮＯｘの分解能力に影響を受ける触媒などを本発明の排ガス処理装置に用いることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の排ガス処理装置によれば、供給流路を設けるとともに、還元剤を熱機関において燃焼される燃料の少なくとも一部とするため、排ガス処理装置におけるランニングコストの低減を図るとともに、ＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができるという効果を奏する。
触媒と排ガス流路とが設けられているため、排ガス処理装置が設けられたエンジン等の熱機関の効率向上を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る脱硝排ガス処理装置について図１から図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
脱硝排ガス処理装置（排ガス処理装置）１は、図１に示すように、脱硝装置（触媒）３と、排ガス流路５と、メタン供給部７と、還元ガス流路９と、改質器（改質部）１１と、バイパス流路１３と、供給流路１５と、燃料流路１７と、を備えている。
【００２１】
図２は、図１の脱硝装置の構成を説明する模式図である。
脱硝装置３は、ガスエンジン（熱機関）１９から排出された排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘと表記する。）を分解して脱硝するものである。脱硝装置３は、図２に示すように、円柱状に形成され、内部にＮＯｘを分解脱硝する触媒２１が備えられている。触媒２１は、コージェライトにＰｔ，Ｃｅ，Ｚｎ，Ｂａを担持させたものであって、脱硝装置３と同様に円柱状に形成されたものである。触媒２１は、中心軸線を中心として回転するように配置されている。
脱硝装置３には、触媒２１にＮＯｘを吸着させる吸着領域２３と、触媒２１に吸着させたＮＯｘを還元する再生領域２５とに分けられている。脱硝装置３の一方の端面であって、再生領域２５と対応する部分には、還元ガスが流入する還元ガス流路９が接続され、吸着領域２３と対応する部分には、排ガスが流出する流路が接続されている。脱硝装置３の他方の端面であって、再生領域２５と対応する部分には、還元ガスが流出する供給流路１５が接続され、吸着領域２３と対応する部分には、排ガスが流入する排ガス流路５が接続されている。
【００２２】
排ガス流路５は、ガスエンジン１９から排出された排ガスを脱硝装置３に供給する流路である。
メタン供給部７は、還元剤であるＨ２およびＣＯを搬送するキャリアガス（搬送ガス）であるとともに、ガスエンジン１９の燃料となるメタン（ＣＨ４）を供給するものである。メタン供給部７としては、ガスボンベなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
還元ガス流路９は、メタン供給部７からメタンを脱硝装置３に供給する流路であって、途中に改質器１１が配置されたものである。
改質器１１は、キャリアガスであるメタンを改質して還元剤であるＨ２およびＣＯを生成するものである。
バイパス流路１３は、還元ガス流路９に設けられたキャリアガスが流れる流路であって、改質器１１をバイパスする流路である。
供給流路１５は、脱硝装置３から流出した還元ガスをガスエンジン１９に供給する流路である。
燃料流路１７は、メタン供給部７からメタンをガスエンジン１９における空気吸入流路２７に供給する流路である。
【００２３】
次に、上記の構成からなる脱硝排ガス処理装置１における脱硝作用について、図１および図２を参照しながら説明する。
図１に示すように、ガスエンジン１９が運転されると、ＮＯｘが含まれた排ガスが排出される。排ガスは排ガス流路５を介して脱硝装置３における吸着領域２３に流入する。吸着領域２３において、触媒２１は排ガスに含まれるＮＯｘを吸着する。ＮＯｘを取り除かれた排ガスは、脱硝装置３から排出される。このとき、触媒２１は、排ガスに含まれる排熱により昇温される。
【００２４】
一方、メタン供給部７は還元ガス流路９を介してキャリアガスであるメタンを改質器１１および脱硝装置３に供給する。メタン供給部７を流出したキャリアガスは、一部は改質器１１に流入し、残りはバイパス流路１３に流入する。改質器１１は、流入したキャリアガスから還元剤であるＨ２およびＣＯを生成する。生成されたＨ２およびＣＯは還元ガス流路９を介して脱硝装置３に供給される。バイパス流路１３に流入したキャリアガスは、改質器１１をバイパスしたあと、再び還元ガス流路９と合流し、生成されたＨ２およびＣＯを脱硝装置３に搬送する。
【００２５】
脱硝装置３に搬送されたキャリアガスおよび還元剤は、図２に示すように、再生領域２５に流入する。再生領域２５には、吸着領域２３においてＮＯｘを吸着した触媒２１が、中心軸線周りに回転することにより、再生領域２５に移動している。還元剤であるＨ２およびＣＯは、触媒２１に吸着されたＮＯｘと反応して、Ｎ２およびＨ２Ｏを生成する。生成されたＮ２およびＨ２Ｏと、未反応のＨ２およびＣＯと、キャリアガスのメタンは、図１に示すように、再生領域２５から供給流路１５を介してガスエンジン１９に供給される。ガスエンジン１９は、供給流路１５を介して供給されたキャリアガスであるメタンと、未反応のＨ２およびＣＯを燃料として運転される。
一方、ＮＯｘが除去された触媒２１は、中心軸線周りに回転することにより、再び吸着領域２３に移動して、排ガスに含まれるＮＯｘを吸着する。
【００２６】
なお、再生領域２５において還元されることなく触媒２１から遊離したＮＯｘは、キャリアガスなどとともにガスエンジン１９に供給される。ＮＯｘは、ガスエンジン１９において、Ｈ２およびＣＯと反応して分解される。
【００２７】
なお、還元ガス流路９および供給流路１５を介してガスエンジン１９に供給されるメタン、Ｈ２およびＣＯの量が、ガスエンジン１９の運転に対して十分でない場合には、メタン供給部７から燃料流路１７を介して、空気吸入流路２７にメタンが供給される。
【００２８】
上記の構成によれば、供給流路１５を設けるとともに、還元剤をガスエンジン１９において燃焼される燃料の少なくとも一部とするため、脱硝排ガス処理装置１におけるランニングコストの低減を図るとともに、ＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
供給流路１５を設けたことにより、触媒２１においてＮＯｘの還元に用いられなかった未反応の還元剤を燃料としてガスエンジン１９に供給することができる。そのため、従来のアンモニアや尿素などの薬品を還元剤に用いる方法と比較して、還元剤を燃料として使用できるため、脱硝排ガス処理装置１のランニングコスト低減を図ることができる。
また、触媒２１において還元されなかったＮＯｘは、供給流路１５を介して未反応の還元剤とともにガスエンジン１９に供給される。ガスエンジン１９に供給されたＮＯｘは、還元剤と反応して分解されるため、脱硝排ガス処理装置１におけるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
なお、還元剤としてＨ２やＣＯを用いることで、従来のアンモニアを還元剤として用いる方法と比較して、硝酸アンモニウムなどの閉塞物が発生しないため、脱硝排ガス処理装置１におけるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
【００２９】
また、触媒２１と排ガス流路５とが設けられているため、脱硝排ガス処理装置１が設けられたガスエンジン１９の効率向上を図ることができる。
ガスエンジン１９から排出された排ガスに含まれるＮＯｘは、触媒２１に吸着された後、還元剤と反応して無害な窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）に還元され脱硝される。そのため、ガスエンジン１９において燃焼方法を改良してＮＯｘを低減する必要がなく、ガスエンジン１９の効率向上を図ることができる。
排ガス流路５は、ガスエンジン１９から排出された排ガスを触媒２１に供給するものである。排ガスにはガスエンジン１９の排熱が残っているため、排熱により触媒２１の温度を上昇させることができる。
【００３０】
還元ガスには還元剤を搬送するキャリアガスが含まれているため、少量の還元剤であっても、確実に触媒２１に供給することができる。そのため、脱硝排ガス処理装置１におけるＮＯｘの脱硝効率向上を図ることができる。
還元ガス流路９に改質器１１が設けられているため、キャリアガスから還元剤を生成することができる。そのため、キャリアガスと還元剤を別々に脱硝排ガス処理装置１に供給する方法と比較して、脱硝排ガス処理装置１におけるランニングコスト低減を図ることができる。
【００３１】
キャリアガスが燃料となるメタンであるため、ガスエンジン１９の運転に十分な量の燃料を供給することができる。そのため、別途、ガスエンジン１９に燃料を供給する必要がなくなり、ガスエンジン１９を含めた脱硝排ガス処理装置１のランニングコスト低減を図ることができる。
【００３２】
図３は、図２の脱硝装置３の他の実施例を説明する模式図である。
なお、上述のように、脱硝装置３内で触媒２１を回転させることにより、吸着領域２３において触媒２１にＮＯｘを吸着させ、再生領域２５において吸着させたＮＯｘを分解還元してもよいし、図３に示すように、２つの脱硝装置３を設けて、バルブを開閉制御することで、一方の脱硝装置３においてＮＯｘの吸着を行い、他方の脱硝装置３においてＮＯｘの還元を行っても良く、特に限定するものではない。
【００３３】
〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図４を参照して説明する。
本変形例の脱硝排ガス処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、ＮＯｘの還元に用いられる還元剤が異なっている。よって、本実施形態においては、図４を用いて還元剤に係る構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図４は、本変形例に係る脱硝排ガス処理装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
脱硝排ガス処理装置（排ガス処理装置）１０１は、図４に示すように、脱硝装置３と、排ガス流路５と、水素供給部１０７と、還元ガス流路１０９と、供給流路１５と、燃料流路１１７と、を備えている。
水素供給部１０７は、還元剤およびキャリアガスであるとともに、ガスエンジン１１９の燃料となるＨ２を供給するものである。水素供給部１０７は、ガスボンベなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
還元ガス流路１０９は、水素供給部１０７からメタンを脱硝装置３に供給する流路である。
燃料流路１１７は、水素供給部１０７からメタンをガスエンジン１１９における空気吸入流路２７に供給する流路である。
【００３５】
次に、上記の構成からなる脱硝排ガス処理装置１０１における脱硝作用について、図４を参照しながら説明する。
図４に示すように、ガスエンジン１１９が運転されると、ＮＯｘが含まれた排ガスが排出される。排ガスは脱硝装置３における吸着領域２３に流入し、排ガスに含まれるＮＯｘは触媒２１に吸着される。ＮＯｘを取り除かれた排ガスは、脱硝装置３から排出される。
【００３６】
一方、水素供給部１０７は還元ガス流路１０９を介して還元剤であるとともに燃料でもあるＨ２を脱硝装置３に供給する。
脱硝装置３に供給されたＨ２は、第１の実施形態と同様に、再生領域２５に流入する。還元剤であるＨ２は、触媒２１に吸着されたＮＯｘと反応して、Ｎ２およびＨ２Ｏを生成する。生成されたＮ２およびＨ２Ｏと、未反応のＨ２とは、再生領域２５から供給流路１５を介してガスエンジン１１９に供給される。ガスエンジン１１９は、供給流路１５を介して供給された未反応のＨ２を燃料として運転される。
【００３７】
なお、還元ガス流路１０９および供給流路１５を介してガスエンジン１１９に供給されるＨ２量が、ガスエンジン１１９の運転に対して十分でない場合には、水素供給部１０７から燃料流路１１７を介して、空気吸入流路２７にメタンが供給される。
【００３８】
上記の構成によれば、改質することなく還元剤として用いることができるＨ２を用いることにより、キャリアガスとしてメタンを用いる方法と比較して、改質器を用いる必要がなくなる。そのため、脱硝排ガス処理装置１０１の構成を簡略化することができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態の脱硝排ガス処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、ＮＯｘの還元に用いられる還元剤が異なっている。よって、本実施形態においては、図５を用いて還元剤に係る構成周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
脱硝排ガス処理装置（排ガス処理装置）２０１は、図５に示すように、脱硝装置３と、第１排ガス流路（排ガス流路）２０５と、第２排ガス流路２０７と、還元ガス流路２０９と、脱酸素装置（脱酸素部）２１１と、還元剤供給装置２１３と、供給流路２１５と、排出流路２１７と、を備えている。
【００４１】
第１排ガス流路２０５は、ガスエンジン（熱機関）２１９から排出された排ガスを脱硝装置３における吸着領域２３に供給する流路である。
第２排ガス流路２０７は、脱硝装置３における吸着領域２３から流出した排ガスを脱硝排ガス処理装置２０１の外部に導く流路である。
還元ガス流路２０９は、第２排ガス流路２０７からキャリアガスとして排ガスを脱硝装置３における再生領域２５に導く流路であって、途中に脱酸素装置２１１が配置されたものである。
脱酸素装置２１１は、脱硝装置３における再生領域２５に導かれる排ガスから酸素を取り除くものである。脱酸素装置２１１としては、公知の装置を用いることができ、特に限定するものではない。
還元剤供給装置２１３は、還元ガス流路２０９に還元剤であるＨ２およびＣＯを供給するものである。還元剤供給装置２１３は、脱硝装置３と脱酸素装置２１１との間の還元ガス流路２０９に接続されている。還元剤供給装置２１３としては、ガスボンベなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
供給流路２１５は、排出流路２１７から未反応の還元剤を含む還元ガスをガスエンジン２１９における空気吸入流路２７に導くものである。
排出流路２１７は、脱硝装置３における再生領域２５から排出された還元ガスを脱硝排ガス処理装置２０１の外部に導くものである。
ガスエンジン２１９には、燃料（例えば、メタン）を供給する燃料供給系統（図示せず）が設けられている。
【００４２】
次に、上記の構成からなる脱硝排ガス処理装置２０１における脱硝作用について、図５を参照しながら説明する。
図５に示すように、ガスエンジン２１９が運転されると、ＮＯｘが含まれた排ガスが排出される。排ガスは脱硝装置３における吸着領域２３に流入し、排ガスに含まれるＮＯｘは触媒２１に吸着される。ＮＯｘが取り除かれた排ガスは、第２排ガス流路２０７を介して脱硝排ガス処理装置２０１の外部に導かれる。
一方、第２排ガス流路２０７を流れる排ガスの一部は、キャリアガスとして還元ガス流路２０９に流入する。還元ガス流路２０９に流入した排ガスに含まれる酸素は、脱酸素装置２１１において取り除かれる。
【００４３】
ここで、ガスエンジン２１９において燃料が完全に燃焼されている場合には、酸素が取り除かれたキャリアガス（排ガス）に、還元剤供給装置２１３から還元剤であるＨ２およびＣＯが供給されて還元ガスとなる。
一方、ガスエンジン２１９において燃料の燃焼が不完全である場合には、排ガスに還元剤となるＣＯが含まれているため、還元剤供給装置２１３からＨ２およびＣＯは供給されない。
なお、上述の還元剤供給装置２１３から供給される還元剤量を、排ガスに含まれるＣＯの濃度に基づいて制御しても良く、特に限定するものではない。
【００４４】
脱硝装置３に供給された還元ガスは、第１の実施形態と同様に、再生領域２５に流入する。還元剤であるＨ２やＣＯは、触媒２１に吸着されたＮＯｘと反応して、Ｎ２およびＨ２Ｏを生成する。キャリアガスと、生成されたＮ２およびＨ２Ｏと、未反応のＨ２やＣＯは、再生領域２５から排出流路２１７を介して脱硝排ガス処理装置２０１の外部に導かれる。
ここで、ガスエンジン２１９に供給される燃料が不足している場合には、脱硝装置３から排出された未反応のＨ２やＣＯの一部を、供給流路２１５を介してガスエンジン２１９に供給される。
【００４５】
上記の構成によれば、還元ガス流路２０９に排ガスの少なくとも一部を供給することにより、脱硝排ガス処理装置２０１のランニングコスト低減を図ることができる。
触媒２１から流出した排ガスには、熱機関において完全に燃焼されなかった不完全燃焼燃料であるＣＯなどが含まれている。ＣＯなどは、還元剤として用いることができるため、従来のアンモニアや尿素などの薬品を還元剤に用いる方法と比較して、脱硝排ガス処理装置２０１のランニングコスト低減を図ることができる。
また、ＣＯなどを、還元ガス流路２０９を介してガスエンジン２１９に燃料として供給することで、ガスエンジン２１９における燃料消費量を削減することができる。
【００４６】
脱酸素装置２１１が設けられたことにより、脱硝排ガス処理装置２０１における脱硝効率の向上を図ることができる。
脱酸素装置２１１は、還元ガス流路２０９を流れる排ガスに含まれる酸素、つまり、還元ガスに含まれる酸素を除去する。酸素を除去することにより、触媒２１の近傍領域を還元雰囲気とすることができる。触媒２１におけるＮＯｘの分解反応は還元反応であるため、触媒２１の近傍領域を還元雰囲気とすることにより、脱硝排ガス処理装置２０１における脱硝効率を向上させることができる。
【００４７】
〔第２の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図６を参照して説明する。
本変形例の脱硝排ガス処理装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、熱機関の形態および熱機関に用いられる燃料が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いて熱機関に係る構成周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本変形例に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
脱硝排ガス処理装置（排ガス処理装置）３０１は、図６に示すように、脱硝装置３と、第１排ガス流路（排ガス流路）３０５と、第２排ガス流路２０７と、還元ガス流路２０９と、脱酸素装置２１１と、還元剤供給装置２１３と、供給流路２１５と、排出流路２１７と、脱硫装置（脱硫部）３１８と、を備えている。
【００４９】
第１排ガス流路３０５に排ガスを排出するボイラ（熱機関）３１９は、重油や石炭などの硫黄分を含む燃料を燃焼させて、熱エネルギを取り出すものである。ボイラ３１９には、燃料を供給する燃料供給系統（図示せず）と、空気を供給する空気吸入流路２７とが備えられている。
第１排ガス流路３０５は、ボイラ３１９から排出された排ガスを脱硝装置３における吸着領域２３に供給する流路であって、途中に脱硫装置３１８が備えられた流路である。
脱硫装置３１８は、ボイラ３１９から排出された排ガスに含まれる硫黄酸化物（以下、ＳＯｘと表記する。）を取り除くものである。脱硫装置３１８としては、公知の装置を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５０】
次に、上記の構成からなる脱硝排ガス処理装置３０１における脱硝作用について、図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、ボイラ３１９が運転されると、ＳＯｘおよびＮＯｘが含まれた排ガスが排出される。排ガスは、第１排ガス流路３０５を介して脱硫装置３１８に流入する。排ガスに含まれるＳＯｘは、脱硫装置３１８により取り除かれる。ＳＯｘが取り除かれた排ガスは、第１排ガス流路３０５を介して脱硝装置３における吸着領域２３に流入し、排ガスに含まれるＮＯｘは触媒２１に吸着される。ＮＯｘが取り除かれた排ガスは、第２排ガス流路２０７を介して脱硝排ガス処理装置２０１の外部に導かれる。
一方、第２排ガス流路２０７を流れる排ガスの一部は、キャリアガスとして還元ガス流路２０９に流入する。還元ガス流路２０９に流入した排ガスに含まれる酸素は、脱酸素装置２１１において取り除かれる。
【００５１】
ここで、ボイラ３１９において燃料が完全に燃焼されている場合には、酸素が取り除かれたキャリアガス（排ガス）に、還元剤供給装置２１３から還元剤であるＨ２およびＣＯが供給されて還元ガスとなる。
一方、ボイラ３１９において燃料の燃焼が不完全である場合には、排ガスに還元剤となるＣＯが含まれているため、還元剤供給装置２１３からＨ２およびＣＯは供給されない。
【００５２】
脱硝装置３に供給された還元ガスは、第１の実施形態と同様に、再生領域２５に流入する。還元剤であるＨ２やＣＯは、触媒２１に吸着されたＮＯｘと反応して、Ｎ２およびＨ２Ｏを生成する。キャリアガスと、生成されたＮ２およびＨ２Ｏと、未反応のＨ２やＣＯは、再生領域２５から排出流路２１７を介して脱硝排ガス処理装置２０１の外部に導かれる。
ここで、ボイラ３１９に供給される燃料が不足している場合には、脱硝装置３から排出された未反応のＨ２やＣＯの一部を、供給流路２１５を介してボイラ３１９に供給される。
【００５３】
上記の構成によれば、第１排ガス流路３０５に脱硫装置３１８が設けられているため、硫黄分を含む燃料を用いるボイラ３１９の排ガスの脱硝処理に、本発明の脱硝排ガス処理装置３０１を用いることができる。
硫黄分を含む燃料を用いるボイラ３１９の排ガスには、ＳＯｘが含まれる。第１排ガス流路３０５に脱硫装置３１８を設けることにより、触媒２１に流入する排ガスからＳＯｘを取り除くことができる。そのため、ＮＯｘの還元にのみ用いられる触媒２１を有する本発明の脱硝排ガス処理装置３０１を、当該ボイラ３１９の排ガス処理に用いることができる。また、例えば、ＮＯｘの分解能力が高くても、ＳＯｘの存在によりＮＯｘの分解能力に影響を受ける触媒などを本発明の脱硝排ガス処理装置３０１に用いることもできる。
【００５４】
〔第２の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第２変形例について図７を参照して説明する。
本変形例の脱硝排ガス処理装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、熱機関の形態および熱機関に用いられる燃料が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて熱機関に係る構成周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本変形例に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
脱硝排ガス処理装置（排ガス処理装置）４０１は、図７に示すように、脱硝装置３と第１排ガス流路２０５と、還元ガス流路４０９と、窒素供給装置４１１と、還元剤供給装置２１３と、排出流路２１７と、を備えている。
【００５６】
第１排ガス流路２０５に排ガスを排出するタービン（熱機関）４１９は、燃料である灯油を燃焼させて、運動エネルギを取り出すものである。タービン４１９には、燃料を供給する燃料供給系統（図示せず）と、空気を供給する空気吸入流路２７とが備えられている。
第２排ガス流路４０７は、脱硝装置３における吸着領域２３から流出した排ガスを脱硝排ガス処理装置４０１の外部に導く流路である。
還元ガス流路４０９は、キャリアガスであるＮ２と、還元剤であるＨ２およびＣＯとを脱硝装置３における再生領域２５に導く流路である。
窒素供給装置４１１は、脱硝装置３に還元剤を搬送するキャリアガスを供給するものである。窒素供給装置４１１としては、ガスボンベなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
還元剤供給装置２１３は、還元ガス流路４０９に還元剤であるＨ２およびＣＯを供給するものである。還元剤供給装置２１３は、脱硝装置３と窒素供給装置４１１との間の還元ガス流路４０９に接続されている。
【００５７】
次に、上記の構成からなる脱硝排ガス処理装置４０１における脱硝作用について、図７を参照しながら説明する。
図７に示すように、タービン４１９が運転されると、ＮＯｘが含まれた排ガスが排出される。排ガスは脱硝装置３における吸着領域２３に流入し、排ガスに含まれるＮＯｘは触媒２１に吸着される。ＮＯｘが取り除かれた排ガスは、第２排ガス流路４０７を介して脱硝排ガス処理装置４０１の外部に導かれる。
【００５８】
一方、窒素供給装置４１１は還元ガス流路４０９を介してキャリアガスであるＮ２を脱硝装置３に供給する。還元剤供給装置２１３は、キャリアガスにＨ２およびＣＯを供給する。キャリアガスと還元剤とが混合された還元ガスは、還元ガス流路４０９により脱硝装置３の再生領域２５に流入する。
再生領域２５に供給されたＨ２およびＣＯは、第１の実施形態と同様に、触媒２１に吸着されたＮＯｘと反応して、Ｎ２およびＨ２Ｏを生成する。生成されたＮ２およびＨ２Ｏと、未反応のＨ２とは、再生領域２５から排出流路２１７を介して脱硝排ガス処理装置４０１の外部へ導かれる。
【００５９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、熱機関としてガスエンジン、ボイラ、タービンなどを用いた例に適用して説明したが、ガスエンジン等をもちいた例に限られることなく、その他の熱機関に用いられた脱硝排ガス処理装置に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１の脱硝装置の構成を説明する模式図である。
【図３】図２の脱硝装置の他の実施例を説明する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における第１変形例に係る脱硝排ガス処理装置の構成を説明する模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における第１変形例に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における第２変形例に係る脱硝排ガス処理装置の概略を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１,１０１,２０１,３０１,４０１  脱硝排ガス処理装置（排ガス処理装置）
３  脱硝装置（触媒）
５  排ガス流路
９，１０９，２０９，４０９  還元ガス流路
１１  改質器（改質部）
１５，２１５  供給流路
１９，１１９，２１９  ガスエンジン（熱機関）
２１  触媒
２０５，３０５  第１排ガス流路（排ガス流路）
２１１  脱酸素装置（脱酸素部）
３１８  脱硫装置（脱硫部）
３１９  ボイラ（熱機関）
４１９  タービン（熱機関）
【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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