(57)【要約】【課題】本発明は、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる排ガス処理方法、排ガス処理装置を提供する。【解決手段】本発明の排ガス処理方法は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化させ、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2とを気固反応させることを特徴とする。また、本発明の排ガス処理装置は、ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部とを備え、オゾン供給部は、供給したオゾンにより排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化するように設けられ、アルカリ剤供給部は、供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ2とを気固反応させるように設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、
オゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2とを気固反応させることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
前記アルカリ剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及び炭酸カルシウムのうち少なくとも１つを含む請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成し、第１ミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化する請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
第１ミストは、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を前記排ガス中に噴霧することにより形成される請求項３に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
第１ミストを形成した後の排ガス中に、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成する請求項３に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
前記粉末は、ミストに含まれる水が蒸発した後の排ガス中に供給される請求項３〜５のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部とを備え、
前記オゾン供給部は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化するように設けられ、
前記アルカリ剤供給部は、供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ2とを気固反応させるように設けられた排ガス処理装置。
【請求項８】
前記排ガス流路を流れる排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成する第１噴霧部をさらに備え、
前記オゾン供給部は、第１ミスト内の局所冷却域にオゾンを供給するように設けられた請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
第１噴霧部は、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第１ミストを形成するように設けられた請求項８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
第２噴霧部をさらに備え、
第２噴霧部は、第１ミストを形成した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成するように設けられた請求項８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記アルカリ剤供給部は、前記オゾン供給部によりオゾンが供給された後の排ガス中に前記粉末を供給するように設けられた請求項７〜１０のいずれか１つに記載の排ガス処理装置。
【請求項１２】
前記アルカリ剤供給部により供給された前記粉末を含む排ガスをろ過する集塵器をさらに備える請求項７〜１１のいずれか１つ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、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】
ゴミの焼却などにより生じる排ガス中のＨＣｌやＳＯｘなどの酸性ガスを粉末状のアルカリ剤により除去する方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この方法では、重曹などのアルカリ剤粉末をバグフィルターの上流側の排ガス流路に吹き込み、吹き込んだ粉末をフィルター上に堆積させ、酸性ガスを除去している。
また、排ガスをオゾン処理することにより排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化し、その後湿式スクラバーで排ガスを還元剤水溶液で洗浄することによりＮＯｘを除去する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２４９８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１８１２８号公報
【特許文献３】特開２００６−２３９６８９号公報
【特許文献４】特開２０１０−２６４３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のアルカリ剤粉末を用いた排ガス処理方法では、排ガス中のＮＯｘの除去効率が低いという問題がある。また、湿式スクラバーを用いる方法では、大量の還元剤水溶液を循環させる設備や排水を処理する設備を設ける必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去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】
【０００５】
本発明は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2とを気固反応させ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】
【０００６】
本発明によれば、ＮＯｘを含む排ガス中にオゾンを供給するため、オゾンにより、ＮＯｘの大部分を占めるＮＯをＮＯ2に変換することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯｘ中のＮＯ2の割合を大きくすることができる。なお、ＮＯ2はＮＯに比べアルカリ剤と反応しやすいと考えられる。
本発明によれば、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するため、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、オゾンによる酸化によりＮＯｘ中の割合を大きくなったＮＯ2とを気固反応させ排ガス中のＮＯ2を除去することができる。このことにより、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態の排ガス処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１の点線で囲んだ範囲Ａの拡大図で有り、ろ過集塵器における排ガスの流れの説明図である。
【図３】ミスト中における化学反応の説明図である。
【図４】ミスト中における化学反応の説明図である。
【図５】実験で用いた反応器の概略断面図である。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【図７】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の排ガス処理方法は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2とを気固反応させることを特徴とする。
本発明の排ガス処理方法において、アルカリ剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及び炭酸カルシウムのうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
このような構成によれば、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2とを効率よく気固反応させることができる。
【０００９】
本発明の排ガス処理方法において、排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成し、第１ミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化することが好ましい。
オゾンを１５０℃以上の排ガス中に供給すると、オゾンの酸化力の低下又は熱分解によりＮＯをＮＯ2に酸化することが難しくなる。しかし、１５０℃以上の排ガス中に水又は水溶液を噴霧しミストを形成すると、水の気化熱によりミスト中に１５０℃以下の局所冷却域を形成することができる。この局所冷却域にオゾンを供給するとオゾンの酸化力の低下又は熱分解を抑制することができ、局所冷却域の排ガスに含まれるＮＯをＮＯ2に酸化することができる。従って、排ガス温度が１５０℃以上であっても、局所冷却域を形成することによりＮＯをＮＯ2に変換することができる。
【００１０】
本発明の排ガス処理方法において、第１ミストは、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を排ガス中に噴霧することにより形成されることが好ましい。
アルカリ性水溶液を排ガス中に噴霧すると、アルカリ性水溶液の水滴が排ガス中に浮遊するミストを形成することができる。このミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化することができ、生成したＮＯ2を水滴に溶解させることができる。一方、排ガスにＳＯ2が含まれる場合、ＳＯ2は水滴に溶解しアルカリと中和反応する。そして、この中和反応の反応生成物と水滴に溶解させたＮＯ2を反応させることができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。
還元剤水溶液を排ガス中に噴霧すると、還元剤水溶液の水滴が排ガス中に浮遊するミストを形成することができる。このミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化することができ、生成したＮＯ2を水滴に溶解させることができる。このＮＯ2を水滴に溶解した還元剤によりＮ2に還元することができ、排ガス中のＮＯ2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、第１ミストを形成した後の排ガス中に、アルカリ性水溶液又は還元剤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好ましい。
このような構成によれば、オゾンにより還元剤が消費され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において、前記粉末は前記ミストに含まれる水が蒸発した後の排ガス中に供給されることが好ましい。
このような構成によれば、オゾンによりＮＯがＮＯ2に変換された後のＮＯｘとアルカリ剤とを反応させることができ、排ガスから効率よくＮＯｘを除去することができる。また、ミストを構成する水滴が粉末に吸収されることを抑制することができ、粉末が排ガス流路の内壁に付着することを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明は、ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部とを備え、前記オゾン供給部は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化するように設けられ、前記アルカリ剤供給部は、供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ2とを気固反応させるように設けられた排ガス処理装置も提供する。
本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス流路を流れるＮＯｘを含む排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部を備えるため、オゾンにより、ＮＯｘの大部分を占めるＮＯをＮＯ2に変換することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯｘ中のＮＯ2の割合を大きくすることができる。
本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス流路を流れるＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部を備えるため、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、オゾンによる酸化によりＮＯｘ中の割合を大きくなったＮＯ2とを気固反応させ排ガス中のＮＯ2を除去することができる。このことにより、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる。
【００１２】
本発明の排ガス処理装置において、前記排ガス流路を流れる排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成する噴霧部をさらに備え、前記オゾン供給部は、第１ミスト内の局所冷却域にオゾンを供給す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、排ガス温度が１５０℃以上であっても、局所冷却域を形成することによりＮＯをＮＯ2に変換することができる。
本発明の排ガス処理装置において、前記噴霧部は、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第１ミストを形成す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、排ガス中のＮＯ2と水滴に溶解した還元剤などと反応させることができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。
本発明の排ガス処理装置において、第２噴霧部をさらに備え、第２噴霧部は、第１ミストを形成した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成す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、オゾン供給部が供給したオゾンにより還元剤が消費されることを抑制することができる。
【００１３】
本発明の排ガス処理装置において、前記アルカリ剤供給部は、前記オゾン供給部によりオゾンが供給された後の排ガス中に前記粉末を供給す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、オゾンによりＮＯがＮＯ2に変換された後のＮＯｘとアルカリ剤とを反応させることができ、排ガスから効率よくＮＯｘを除去することができる。
本発明の排ガス処理装置において、前記アルカリ剤供給部により供給された前記粉末を含む排ガスをろ過する集塵器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、集塵器のフィルター上に粉末の堆積層を形成することができ、排ガスをこの堆積層を通過させることができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯ2とアルカリ剤とを効率よく気固反応させることができ、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
排ガス処理方法及び排ガス処理装置
図１は、本実施形態の排ガス処理装置の構成を示す概略図である。図２は、図１の点線で囲んだ範囲Ａの拡大図で有り、ろ過集塵器における排ガスの流れの説明図である。
本実施形態の排ガス処理方法は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯガスをＮＯ2ガスに酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2ガスとを気固反応させることを特徴とする。
また、本実施形態の排ガス処理装置３０は、ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路１と、排ガス流路１を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部４と、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給するアルカリ剤供給部７とを備え、オゾン供給部４は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯガスをＮＯ2ガスに酸化するように設けられ、アルカリ剤供給部７は、供給した粉末３５に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ2ガスとを気固反応させ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及び排ガス処理装置３０について説明する。
【００１６】
１．排ガス、排ガス流路
排ガスは、本実施形態の排ガス処理方法および排ガス処理装置３０の被処理ガスであり、ＮＯｘを含むものであれば特に限定されないが、燃焼排ガスであってもよい。例えば、排ガスは、ガラス原料をバーナーにより溶解する溶解炉から排出される燃焼排ガスであってもよく、ガラス原料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、燃焼排ガスに含まれるＮＯｘのうち約９５％がＮＯであり約５％がＮＯ2である。また、ＮＯは水への溶解性を有さないが、ＮＯ2は水への溶解性を有する。
燃焼などにより発生した排ガスには、ＮＯ、ＮＯ2などのＮＯｘの他にＳＯｘ、ＣＯ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、煤塵などが含まれてもよい。この排ガスは、排ガス流路１に流入する。
排ガス流路１は、排ガスが発生してから大気中に放出されるまでの流路である。例えば、図１に示した排ガス処理装置３０では、排ガス流路１は、反応塔２０、電気集塵器２２、ろ過集塵器１５、煙突２７及び配管などから構成される。なお、図１に示した電気集塵器２２は省略可能である。
【００１７】
２．オゾン供給部、噴霧部
オゾン供給部４は、排ガス流路１を流れる排ガス中にオゾンを供給するように設けられる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯをＮＯ2に酸化することができ、排ガス中のＮＯｘのＮＯ2割合を高くすることができる。なお、ＮＯ2はＮＯに比べアルカリ剤と反応しやすいと考えられる。
オゾン供給部４は、酸素含有気体中でのプラズマ放電を行うオゾン発生装置３（オゾナイザ）により発生させたオゾン含有気体を排ガス中に供給する部分であってもよい。
【００１８】
オゾン供給部４によりオゾンを供給する箇所における排ガス温度は、１５０℃以下とすることができる。このことにより、排ガス中に供給したオゾンの酸化力の低下や熱分解を抑制することができ、ＮＯを効率よくＮＯ2に酸化することができる。オゾン供給部４は、例えば、排ガス冷却部や廃熱回収部を流れた後の排ガス中にオゾンを供給するように設けることができる。
【００１９】
また、オゾン供給部４は、排ガス中に水又は水溶液を噴霧部１０により噴霧することにより形成されたミスト１２中の局所冷却域１３にオゾンを供給するように設けられてもよい。オゾン供給部４は、水又は水溶液と共にオゾンを排ガス中に噴霧するように設けられてもよい。オゾン供給部４は、噴霧部１０を構成するノズルに近接して設けたオゾン噴出口を有してもよい。また、オゾン供給部４は、ミスト１２中の局所冷却域１３にオゾンを直接供給するように設けられたオゾン流路５を有してもよい。
噴霧部１０により排ガス中にミスト１２を形成するとミスト１２に含まれる浮遊水滴３２の水分は気体になるため、気化熱により排ガスの熱が奪われる。このため、ミスト１２中には周囲の排ガスよりも温度が低い局所冷却域１３が生じる。この局所冷却域１３の温度が１５０℃以下となるようにミスト１２を形成し、この局所冷却域１３にオゾンを供給することにより局所冷却域１３におけるオゾンの酸化力の低下や熱分解を抑制することができる。この結果、局所冷却域１３においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に効率よく酸化させることができる。このようにミスト１２中の局所冷却域１３において排ガスをオゾン処理することにより、ミスト１２の周囲の排ガス温度が１５０℃以上であってもＮＯガスをＮＯ2ガスに効率よく酸化することができる。また、ミスト１２の周囲の排ガス温度は、１７０℃以上であってもよく、２００℃以上であってもよい。
噴霧部１０は、噴霧した水滴３２の大部分が排ガスの流れに乗って移動しこれらの水滴３２の水分が実質的にすべて蒸発す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１３を有するミスト１２を排ガス中に形成することができる。
【００２０】
噴霧部１０は、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧しミスト１２を形成するように設けられてもよい。この場合、ミスト１２に含まれる水滴３２にはアルカリ又は還元剤が含まれる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。還元剤としては、亜硫酸ナトリウムなどが挙げられる。なお、噴霧部１０は、アルカリと還元剤の両方を含む水溶液を噴霧しミストを形成してもよい。
なお、噴霧部１０は、第１噴霧部と第２噴霧部とを有してもよい。この場合、第１及び第２噴霧部は、第１噴霧部により排ガス流路１を流れる排ガス中に水を噴霧し第１ミストを形成し、第１噴霧部よりも下流側の排ガス流路１を流れる排ガス中に第２噴霧部によりアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成するように設けることができる。また、オゾン供給部４は、第１ミスト中の局所冷却域にオゾンを供給するように設けることができる。このことにより、第１ミスト中の局所冷却域において排ガス中のＮＯガスをＮＯ2ガスに効率よく酸化することができ、第２ミスト中において排ガスをアルカリ又は還元剤で処理することができる。また、第２噴霧部は、第１ミストを構成する水滴３２の水分が実質的にすべて蒸発した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧するように設けられてもよい。このことにより、第１ミストと第２ミストを分離することができ、オゾン供給部４が供給したオゾンにより還元剤が消費されることを抑制することができる。また、第２噴霧部は、１５０℃以上の排ガス中に水溶液を噴霧するように設けられてもよい。
【００２１】
還元剤水溶液を排ガス中に噴霧すると、還元剤水溶液の水滴３２が排ガス中に浮遊するミスト１２を形成することができる。このミスト１２内の局所冷却域１３においてオゾンにより非溶解性のＮＯを溶解性のＮＯ2に酸化することができ、生成したＮＯ2を水滴３２に溶解させることができる。このＮＯ2を水滴３２に溶解した還元剤によりＮ2に還元することができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。なお、第１ミストと第２ミストを形成する場合、ＮＯの酸化反応は第１ミストで進行し、ＮＯ2の還元反応は第２ミストで進行する。
【００２２】
ここでは、噴霧部１０が還元剤水溶液である亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）水溶液をＮＯｘを含む排ガス中に噴霧しミスト１２を形成する場合について説明する。図３は、Ｎａ2ＳＯ3水溶液を噴霧したミスト１２中における化学反応の説明図である。ミスト１２内では、図３のように、排ガス中にＮａ2ＳＯ3水溶液の水滴３２が浮遊している。水滴３２の表面では、水分の気化が進み、気化熱により排ガスの熱が奪われる。このため、ミスト１２中の排ガス温度は下がりミスト１２中に局所冷却域１３が形成される。オゾン供給部４によりこの局所冷却域１３にオゾンが供給されると、局所冷却域１３のＮＯが気相においてＮＯ2に酸化される。生成したＮＯ2が水滴３２に溶解しＮａ2ＳＯ3と反応しＮａ2ＳＯ4とＮ2を生成する。このように排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元することにより除去することができる。また、生成したＮａ2ＳＯ4は、水分の蒸発後微粒子となり、電気集塵器２２又はろ過集塵器１５により排ガス中から除去される。ここでは、還元剤としてＮａ2ＳＯ3を用いた場合を説明したが、還元剤は、ＮＯ2をＮ2に還元できれば特に限定されない。
なお、この場合、Ｎａ2ＳＯ3と未反応のＮＯ2が後述のアルカリ剤と反応する。
【００２３】
アルカリ性水溶液を排ガス中に噴霧すると、アルカリ性水溶液の水滴３２が排ガス中に浮遊するミスト１２を形成することができる。ミスト１２内の局所冷却域１３においてオゾンにより非溶解性のＮＯを溶解性のＮＯ2に酸化することができ、生成したＮＯ2を水滴３２に溶解させることができる。一方、排ガスにＳＯ2が含まれる場合、ＳＯ2は水滴３２に溶解しアルカリと中和反応する。そして、この中和反応の反応生成物と水滴３２に溶解させたＮＯ2を反応させることができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。なお、第１ミストと第２ミストを形成する場合、ＮＯの酸化反応は第１ミストで進行し、ＳＯ2とアルカリとＮＯ2との反応は第２ミストで進行する。
【００２４】
ここでは、ＳＯｘ及びＮＯｘを含む排ガス中に、噴霧部１０がアルカリ性水溶液である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を噴霧しミスト１２を形成する場合について説明する。図４は、ＮａＯＨ水溶液を噴霧したミスト１２中における化学反応の説明図である。ミスト１２内では、図４のように、排ガス中にＮａＯＨ水溶液の水滴３２が浮遊している。排ガス中のＳＯ2は、水滴３２に溶解しＮａＯＨと反応しＮａ2ＳＯ3を生成する。また、排ガス中のＮＯは、局所冷却域１３に供給されたオゾンによりＮＯ2に酸化される。そして、生成したＮＯ2は、水滴３２に溶解しＳＯ2から生成されたＮａ2ＳＯ3と反応しＮａ2ＳＯ4とＮ2を生成する。このように排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元することにより排ガス中のＮＯｘを除去することができる。また、排ガス中のＳＯ2は水酸化ナトリウムと反応するため、排ガス中のＳＯ2も除去することができる。ここでは、アルカリとしてＮａＯＨを用いた場合を説明したが、アルカリは、ＳＯ2と反応し還元性物質を生成するものであれば特に限定されない。また、この場合、Ｎａ2ＳＯ3と未反応のＮＯ2が後述のアルカリ剤と反応する。
なお、噴霧部１０により噴霧する水溶液が還元剤とアルカリの両方を含む場合、上記の反応が並行して進行すると考えられる。
【００２５】
３．アルカリ剤供給部、アルカリ剤、ろ過集塵器
アルカリ剤供給部７は、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給するように設けられる。このことにより、排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を浮遊させ気固接触させることができ、排ガスに含まれるＮＯ2とアルカリ剤とを反応させることができる。この反応により排ガス中のＮＯ2を消費することができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。また、オゾン供給部４より排ガス中に供給されたオゾンにより排ガスに含まれるＮＯｘのＮＯ2割合は大きくなっているため、アルカリ剤との反応によりＮＯ2を消費させることにより、排ガス中のＮＯｘの多くを除去することができる。従って、処理後の排ガスのＮＯｘ濃度を低くすることができる。なお、粉末３５を供給した箇所よりも下流の排ガス流路１にフィルター１７を設け、フィルター１７上において排ガスと粉末３５を気固接触させてもよい。
また、粉末３５に含まれるアルカリ剤とＳＯｘとを反応させることができ、排ガス中のＳＯｘも除去することができる。
【００２６】
アルカリ剤供給部７は、オゾン供給部４によりオゾンが供給された後の排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給するように設けられることが好ましい。このことにより、排ガスのＮＯｘ濃度を効率よく低くすることができる。しかし、オゾンによるＮＯの酸化反応及びアルカリ剤とＮＯ2との反応を同時に進行させることができる場合には、オゾンと粉末３５は、一緒に排ガス中に供給されてもよく、実質的に同じ箇所の排ガス中に供給されてもよく、また、粉末３５が供給された後の排ガス中にオゾンを供給してもよい。
アルカリ剤供給部７は、１５０℃以上の排ガス中に粉末３５を供給するように設けられてもよく、１８０℃以上の排ガス中に粉末３５を供給するように設けられてもよく、２００℃以上の排ガス中に粉末３５を供給するように設けられてもよい。このことにより、アルカリ剤とＮＯ2との反応速度を速くすることができ効率よくＮＯ2を除去することができる。また、アルカリ剤を熱分解させる場合、効率よくアルカリ剤を熱分解することができる。
【００２７】
アルカリ剤供給部７により排ガス中に供給される粉末３５は、少なくともアルカリ剤を含む。前記粉末３５は反応助剤を含んでもよい。また、前記粉末３５は、２種類以上のアルカリ剤を含んでもよい。また、粉末３５は、アルカリ剤を９０％以上含んでもよい。
粉末３５に含まれるアルカリ剤は、排ガス中のＮＯ2と気固反応するものであれば特に限定されないが、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）のうち少なくとも１つを含むことができる。これらのアルカリ剤は、ＮＯ2と反応することができる。また、これらのアルカリ剤は、ＳＯ2とも反応することができる。また、アルカリ剤はＮＯ2と中和反応するものであってもよい。
【００２８】
粉末３５がアルカリ剤としてＮａＨＣＯ3を含む場合、ＮａＨＣＯ3を含む粉末３５を排ガス中に供給すると、ＮａＨＣＯ3は、Ｎａ2ＣＯ3とＨ2ＯとＣＯ2に熱分解すると考えられる。そして、熱分解生成物であるＮａ2ＣＯ3が排ガス中のＮＯ2と気固反応し、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ2）又は硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）が生成すると考えられる。従って、この反応により排ガス中のＮＯ2を消費することができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。なお、反応後のＮａＮＯ2又はＮａＮＯ3を含む粉末は、集塵器などにより排ガスから除去することができる。また、回収したＮａＮＯ2又はＮａＮＯ3を含む粉末は、原料などとして利用してもよい。
また、排ガスがＳＯ2を含む場合、ＮａＨＣＯ3が熱分解して生成したＮａ2ＣＯ3がＳＯ2と気固反応し、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）又は硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＳＯ2も除去することができる。
【００２９】
粉末３５がアルカリ剤としてＮａ2ＣＯ3を含む場合、Ｎａ2ＣＯ3を含む粉末３５を排ガス中に供給すると、Ｎａ2ＣＯ3が排ガス中のＮＯ2と反応し、ＮａＮＯ2又はＮａＮＯ3が生成すると考えられる。従って、この反応により排ガス中のＮＯ2を消費することができ、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。なお、反応後のＮａＮＯ2又はＮａＮＯ3を含む粉末は、集塵器などにより排ガスから除去することができる。
また、排ガスがＳＯ2を含む場合、Ｎａ2ＣＯ3がＳＯ2と反応し、Ｎａ2ＳＯ3又はＮａ2ＳＯ4が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＳＯ2も除去することができる。
【００３０】
粉末３５がアルカリ剤としてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2又はＣａＣＯ3を含む場合、粉末３５を排ガス中に供給すると、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2又はＣａＣＯ3が排ガス中のＮＯ2と反応し、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ3）2）が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＮＯ2を除去することができる。
また、排ガスがＳＯ2を含む場合、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2又はＣａＣＯ3がＳＯ2と反応し、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ3）又は硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＳＯ2も除去することができる。
【００３１】
アルカリ剤供給部７は、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給することができれば特に限定されないが、例えば、アルカリ剤貯蔵部６、定量供給機９及び輸送流路８を備えることができる。この場合、定量供給機９は、アルカリ剤貯蔵部６に貯蔵した粉末３５を輸送流路８に定量供給する。そして、輸送流路８に供給された粉末３５は、輸送流路８を流れる気体の流れに乗り排ガス流路１に供給される。このようなアルカリ剤供給部７により、粉末３５を排ガス流路１に定量供給することができる。なお、アルカリ剤供給部７は、定量供給機９が排ガス流路１に直接粉末３５を供給するように設けてもよい。輸送流路８には、空気を流すことができる。また、排ガス中にオゾンと粉末３５を同時に供給する場合、輸送流路８にオゾン発生装置３で発生させたオゾン含有気体を流してもよい。
【００３２】
アルカリ剤供給部７により供給された粉末３５を含む排ガスをろ過する集塵器１５を設けることができる。このことにより、集塵器１５のフィルター１７上に粉末３５を堆積させることができ、排ガスから粉末３５を除去することができる。また、排ガスに煤塵が含まれる場合、煤塵も除去することができる。集塵器１５は、例えば、バグフィルター１６とすることができる。
【００３３】
フィルター１７上に粉末３５を堆積させると、排ガスが粉末３５の堆積層を通過するため、効率よく気固接触させることができ、排ガスに含まれるＮＯ2と粉末３５に含まれるアルカリ剤とを効率よく反応させることができる。例えば、図２のようにフィルター１７上に粉末３５を堆積させることができ、気固接触させることができる。フィルター１７上の粉末３５の堆積層の温度は、１００℃以上であってもよく、１５０℃以上であってもよく、１８０℃以上であってもよく、２００℃以上であってもよい。このことにより、ＮＯ2と粉末３５に含まれるアルカリ剤とを効率よく反応させることができる。
【００３４】
排ガスとの反応によりアルカリ剤が消費された粉末３５は、粉末３５の堆積層をフィルター１４上から除去することにより回収することができる。この堆積層の除去は、時間間隔をおいて行うことができる。また、集塵器１５がバグフィルター１６である場合、フィルター１４の堆積層と逆側から空気をぶつけて堆積層を除去することができる。フィルター１４上から除去した堆積層は、バグフィルター１６の下部から回収することができ、回収物はガラスの原料などとして利用することができる。
【００３５】
（アルカリ剤によるＮＯ2除去実験）
図５に示したような実験装置を用いて、ＮａＨＣＯ3粉末３５により流通ガス中のＮＯ2を除去する実験及びＮａ2ＣＯ3粉末３５により流通ガス中のＮＯ2を除去する実験を行った。反応器３７には内径が約１６０ｍｍのステンレスパイプを用い、ＮａＨＣＯ3粉末３５又はＮａ2ＣＯ3粉末３５の堆積層をフィルター１７上に形成したものを反応器３７中に設置した。フィルター１７には、ガラス二重織ＰＴＦＥラミネート膜ガラス生地を用いた。そして、１００ｐｐｍＮＯ2ガス（バランスガス：９０％Ｎ2、１０％Ｏ2）を反応器３７にガス流量１０Ｌ／ｍｉｎで導入し、粉末３５の堆積層及びフィルター１７を通過させ、ＮａＨＣＯ3粉末３５又はＮａ2ＣＯ3粉末３５とＮＯ2とを反応させた。なお、導入ガスの温度及び反応器３７の温度は、室温とした。また、反応器３７に導入する前のガスのＮＯｘ濃度、反応器３７から排出されたガスのＮＯｘ濃度・ＮＯ濃度を測定し、濃度の経時変化を調べた。
【００３６】
ＮａＨＣＯ3粉末２４ｇ（０．２９ｍｏｌ）をフィルター１７上に堆積させて実験を行った実験結果を図６に示す。反応器３７に導入する前のガスのＮＯｘ濃度は約９０ｐｐｍであり、反応器３７から排出されたガスのＮＯｘ濃度は、約７８ｐｐｍであり、ＮＯｘ濃度はΔ１２ｐｐｍ減少した。これは、ガス中のＮＯ2がＮａＨＣＯ3と反応したためと考えられる。
【００３７】
Ｎａ2ＣＯ3粉末２４ｇ（０．２３ｍｏｌ）をフィルター１７上に堆積させて実験を行った実験結果を図７に示す。反応器３７に導入する前のガスのＮＯｘ濃度は約８５ｐｐｍであり、反応器３７から排出されたガスのＮＯｘ濃度は、約６７ｐｐｍであり、ＮＯｘ濃度はΔ１８ｐｐｍ減少した。これは、ガス中のＮＯ2がＮａ2ＣＯ3と反応したためと考えられる。
【符号の説明】
【００３８】
１：排ガス流路    ３：オゾン発生装置    ４：オゾン供給部    ５：オゾン流路    ６：アルカリ剤貯蔵部    ７：アルカリ剤供給部    ８：輸送流路    ９：定量供給機    １０：噴霧部    １１：冷却水流路    １２：ミスト    １３：局所冷却域    １５：ろ過集塵器    １６：バグフィルター    １７：フィルター    ２０：反応塔    ２２：電気集塵器    ２５：ファン    ２６：分析計    ２７：煙突    ３０：排ガス処理装置    ３２：水滴    ３５：アルカリ剤を含む粉末    ３７：反応器    ３９：マノスターゲージ
【図１】
2016150274.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016150274.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月17日(2016.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、
オゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化させた後、排ガス流路中に供給した前記アルカリ剤又はその熱分解生成物をバグフィルターに含まれるフィルター上に堆積させ堆積層を形成し、前記堆積層において前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ2とを気固反応させることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
前記アルカリ剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及び炭酸カルシウムのうち少なくとも１つを含む請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成し、第１ミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化する請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
第１ミストは、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を前記排ガス中に噴霧することにより形成される請求項３に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
第１ミストを形成した後の排ガス中に、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成する請求項３に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
前記粉末は、ミストに含まれる水が蒸発した後の排ガス中に供給される請求項３〜５のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部と、前記アルカリ剤供給部により供給された前記粉末を含む排ガスをろ過するフィルターを含む集塵器とを備え、
前記オゾン供給部は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化するように設けられ、
前記集塵器は、バグフィルターであり、
前記アルカリ剤供給部及び前記バグフィルターは、排ガス流路に供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物をバグフィルターに含まれるフィルター上に堆積させ堆積層を形成し、前記堆積層において前記アルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ2とを気固反応させるように設けられた排ガス処理装置。
【請求項８】
前記排ガス流路を流れる排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成する第１噴霧部をさらに備え、
前記オゾン供給部は、第１ミスト内の局所冷却域にオゾンを供給するように設けられた請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
第１噴霧部は、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第１ミストを形成するように設けられた請求項８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
第２噴霧部をさらに備え、
第２噴霧部は、第１ミストを形成した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成するように設けられた請求項８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記アルカリ剤供給部は、前記オゾン供給部によりオゾンが供給された後の排ガス中に前記粉末を供給するように設けられた請求項７〜１０のいずれか１つに記載の排ガス処理装置。