(57)【要約】【課題】排ガス中のＮＯｘを安定して効率良く脱硝することができる排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供する。【解決手段】排ガス処理装置１０は、排ガスにＮＨ３を供給する第１ＮＨ３供給部１１と、ＮＨ３および空気を用いて生成したＮＯを排ガスに供給するＮＯ生成・供給部１２と、脱硝部１３と、排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第１ＮＯｘ濃度測定部１４と、脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第２ＮＯｘ濃度測定部１５と、第１ＮＯｘ濃度測定部１４および第２ＮＯｘ濃度測定部１５の測定結果で得られるガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、排ガスに供給するＮＨ３供給量と、ＮＯ生成に用いるＮＨ３供給量または空気供給量とを調整する制御部１６とを具備してなる。ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＨ３および空気を用いてＮＯを生成するＮＯ生成部３１と、ＮＨ３を供給する第２ＮＨ３供給部３２と、空気を供給する空気供給部３３とを具備してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未処理の排ガスにＮＨ３を供給してＮＨ３含有排ガスとし、前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝し、脱硝済み排ガスとする排ガス処理装置であって、
前記排ガスにＮＨ３を供給する第１ＮＨ３供給部と、
ＮＨ３および酸素を用いてＮＯを生成し、生成されたＮＯを前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスに供給するＮＯ生成・供給部と、
前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝する脱硝部と、
ＮＯ供給前の排ガスまたはＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第１ＮＯｘ濃度測定部と、
前記脱硝部から排出された脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第２ＮＯｘ濃度測定部と、
前記第１ＮＯｘ濃度測定部および前記第２ＮＯｘ濃度測定部の測定結果で得られる前記排ガスもしくは前記ＮＨ３含有排ガスまたは前記脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記第１ＮＨ３供給部から前記排ガスに供給するＮＨ３の供給量と、前記ＮＯ生成に用いるＮＨ３の供給量と、前記ＮＯ生成に用いる空気の供給量とを調整する制御部と、
を具備してなり、
前記ＮＯ生成・供給部が、ＮＨ３および空気を用いてＮＯを生成するＮＯ生成部と、前記ＮＯ生成部にＮＨ３を供給する第２ＮＨ３供給部と、前記ＮＯ生成部に空気を供給する空気供給部とを具備してなることを特徴とする、排ガス処理装置。
【請求項２】
前記ＮＯ生成部が、ＮｉＯ、ＣｏＯ、およびＹ２Ｏ３からなる群より選択された１種以上の成分を担持体に担持させた触媒を含んでなる、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記ＮＯ生成部内の温度を測定する温度測定部と、前記ＮＯ生成部で生成されたＮＯの供給量を測定するＮＯ供給量測定部とをさらに具備してなる、請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスのＮＯ濃度およびＮＯ２濃度に基づいて、前記ＮＯ生成・供給部から前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスに供給されるＮＯ供給量を、下記式（１）または（２）に基づいて制御するものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
ＣＮＯ＜ＣＮＯ２の場合には、ＦＮＯ＝Ｆｆｌｕｅ（ＣＮＯ２−ＣＮＯ）／１０６  ・・・（１）
ＣＮＯ≧ＣＮＯ２の場合には、ＦＮＯ＝０  ・・・（２）
（式（１）、（２）中、ＣＮＯは第１ＮＯｘ濃度測定部で測定されるＮＯ濃度であり、ＣＮＯ２は第１ＮＯｘ濃度測定部で測定されるＮＯ２濃度であり、ＦＮＯはＮＯ生成部から供給されるＮＯ供給量であり、Ｆｆｌｕｅは排ガスまたはＮＨ３含有排ガスの流量である。）
【請求項５】
前記制御部が、前記第２ＮＨ３供給部から前記ＮＯ生成部に供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−２と、前記空気供給部から前記ＮＯ生成部に供給される空気供給量Ｆａｉｒとを、下記式（３）および（４）に基づいて求めるものである、請求項４に記載の排ガス処理装置。
ＦＮＨ３−２＝ＦＮＯ／０．４５  ・・・（３）
Ｆａｉｒ＝０．９５ＦＮＨ３−２／０．２１  ・・・（４）
【請求項６】
前記制御部が、前記第１ＮＨ３供給部から前記排ガスに供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−１を、下記式（５）に基づいて求めるものである、請求項４または５に記載の排ガス処理装置。
ＦＮＨ３−１＝Ｆｆｌｕｅ（ＣＮＯ＋ＣＮＯ２−ＣＮＯｘ−ｔ）＋ＦＮＯ  ・・・（５）
（式（５）中、目標ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ−ｔは脱硝済み排ガスの目標とするＮＯｘ濃度である。）
【請求項７】
未処理の排ガスにＮＨ３を供給してＮＨ３含有排ガスとし、前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝し、脱硝済み排ガスとする排ガス処理方法であって、
前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘ濃度を測定し、
得られた前記ＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯ生成に用いるＮＨ３および酸素の供給量を調整してＮＯを生成し、生成されたＮＯを前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスに供給することを特徴とする、排ガス処理方法。
【請求項８】
前記脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度を測定し、
得られた前記脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記排ガス中のＮＯｘの脱硝に用いるＮＨ３の供給量を調整する、請求項７に記載の排ガス処理方法。
【請求項９】
ＮＯ供給後の排ガスまたはＮＨ３含有排ガス中のＮＯ／ＮＯ２を、０．９〜１．１に調整する、請求項７または８に記載の排ガス処理方法。
【請求項１０】
ＮＯを生成する際に、ＮｉＯ、ＣｏＯ、およびＹ２Ｏ３からなる群より選択された１種以上の成分を担持体に担持させた触媒を用いる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の排ガス処理方法。
【請求項１１】
ＮＯを生成する際の反応温度を、５００〜５５０℃とする、請求項１０に記載の排ガス処理方法。
【請求項１２】
前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスのＮＯ濃度およびＮＯ２濃度に基づいて、ＮＯを生成する際に前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスに供給するＮＯ供給量を、下記式（１）または（２）に基づいて制御する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の排ガス処理方法。
ＣＮＯ＜ＣＮＯ２の場合には、ＦＮＯ＝Ｆｆｌｕｅ（ＣＮＯ２−ＣＮＯ）／１０６  ・・・（１）
ＣＮＯ≧ＣＮＯ２の場合には、ＦＮＯ＝０  ・・・（２）
（式（１）、（２）中、ＣＮＯは第１ＮＯｘ濃度測定部で測定されるＮＯ濃度であり、ＣＮＯ２は第１ＮＯｘ濃度測定部で測定されるＮＯ２濃度であり、ＦＮＯはＮＯ生成部から供給されるＮＯ供給量であり、Ｆｆｌｕｅは排ガスまたはＮＨ３含有排ガスの流量である。）
【請求項１３】
ＮＯを生成する際に供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−２および空気供給量Ｆａｉｒを、下記式（３）および（４）に基づいて求める、請求項１２に記載の排ガス処理方法。
ＦＮＨ３−２＝ＦＮＯ／０．４５  ・・・（３）
Ｆａｉｒ＝０．９５ＦＮＯ／０．２１  ・・・（４）
【請求項１４】
前記排ガスに供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−１を、下記式（５）に基づいて求める、請求項１２または１３に記載の排ガス処理方法。
ＦＮＨ３−１＝Ｆｆｌｕｅ（ＣＮＯ＋ＣＮＯ２−ＣＮＯｘ−ｔ）＋ＦＮＯ  ・・・（５）
（式（５）中、目標ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ−ｔは、脱硝済み排ガスの目標とするＮＯｘ濃度である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備においてボイラ、ガスタービンなどから排出される排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）は、環境保全などの観点から、排出濃度が規制されており、排ガス中に含まれるＮＯｘを除去する必要がある。
【０００３】
排ガス中に含まれるＮＯｘを除去するため、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として用いて、排ガス中のＮＯｘをＮＨ３と反応させて、窒素（Ｎ２）と水に分解する脱硝装置が適用されている。また、排ガスに含まれるＮＯｘ中に一酸化窒素（ＮＯ）に比べて反応速度が遅い二酸化窒素（ＮＯ２）が含まれる割合が高い（例えば、８０％以上）場合には、脱硝装置で用いられる脱硝触媒の反応速度や応答性が低下することが知られている。
【０００４】
そのため、従来の脱硝装置では、例えば、煙道内に配置される脱硝触媒に向って流れる排ガスにＮＨ３を注入すると共に、脱硝触媒の前後の排ガスのＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯ注入源に貯蔵されているＮＯを脱硝前の排ガスに供給して、排ガス中のＮＯ２の割合（ＮＯ２／ＮＯｘ）を、例えば、０．２５〜０．７５など所定の範囲に調整した後、脱硝触媒において、排ガス中のＮＯｘを分解している。これにより、脱硝触媒の反応速度や応答性の低下を抑制して、排ガスに含まれるＮＯｘの脱硝を効率良く行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＮＯ注入源に貯蔵されているＮＯガスは、ＮＯ２ガスに変性し易いため、一般的にＮ２ガスなどにより数百ｐｐｍ程度に希釈されており、ＮＯガスは、低い濃度で、高圧の状態としてＮＯ貯蔵用タンクなどのＮＯ注入源に保存されている。そのため、ＮＯ貯蔵用タンクなどからＮＯガスを排ガスに供給しても、排ガス中のＮＯ２濃度や排ガスの流量などによっては、排ガス中のＮＯとＮＯ２との比（ＮＯ／ＮＯ２）を脱硝に有効な範囲内（例えば、０．９〜１．１）となるように十分調整しきれず、ＮＯｘの脱硝性能が低下する可能性がある。よって、排ガス中のＮＯｘをより安定して効率良く脱硝させる上で、排ガス中のＮＯ濃度およびＮＯ２濃度を脱硝に有効なＮＯ／ＮＯ２の範囲内となるように安定して調整できる必要がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、排ガス中のＮＯｘを安定して効率良く脱硝することができる排ガス処理装置および排ガス処理方法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】
【０００８】
一の実施形態による排ガス処理装置は、未処理の排ガスにＮＨ３を供給してＮＨ３含有排ガスとし、前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝し、脱硝済み排ガスとする排ガス処理装置であって、前記排ガスにＮＨ３を供給する第１ＮＨ３供給部と、ＮＨ３および酸素を用いてＮＯを生成し、生成されたＮＯを前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスに供給するＮＯ生成・供給部と、前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝する脱硝部と、ＮＯ供給前の排ガスまたはＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第１ＮＯｘ濃度測定部と、前記脱硝部から排出された脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第２ＮＯｘ濃度測定部と、前記第１ＮＯｘ濃度測定部および前記第２ＮＯｘ濃度測定部の測定結果で得られる前記排ガスもしくは前記ＮＨ３含有排ガスまたは前記脱硝済み排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記第１ＮＨ３供給部から前記排ガスに供給するＮＨ３の供給量と、前記ＮＯ生成に用いるＮＨ３の供給量と、前記ＮＯ生成に用いる空気の供給量とを調整する制御部と、を具備してなり、前記ＮＯ生成・供給部が、ＮＨ３および空気を用いてＮＯを生成するＮＯ生成部と、前記ＮＯ生成部にＮＨ３を供給する第２ＮＨ３供給部と、前記ＮＯ生成部に空気を供給する空気供給部とを具備してなる。
【０００９】
別の実施形態による排ガス処理方法は、未処理の排ガスにＮＨ３を供給してＮＨ３含有排ガスとし、前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝し、脱硝済み排ガスとする排ガス処理方法であって、前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘ濃度を測定し、得られた前記ＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯ生成に用いるＮＨ３および酸素の供給量を調整してＮＯを生成し、生成されたＮＯを前記排ガスまたは前記ＮＨ３含有排ガスに供給する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排ガスまたはＮＨ３含有排ガス中のＮＯ濃度およびＮＯ２濃度に基づいて、ＮＨ３および空気を用いて生成したＮＯを排ガスまたはＮＨ３含有排ガスに供給することにより、排ガスまたはＮＨ３含有排ガス中のＮＯ濃度およびＮＯ２濃度を脱硝に有効なＮＯ／ＮＯ２として脱硝させることができるため、排ガスまたはＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを安定して効率良く脱硝することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態による排ガス処理装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】排ガス処理装置を用いて排ガスのＮＯ／ＮＯ２を調整する排ガス処理方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態による排ガス処理装置の構成を簡略に示す図である。図１に示すように、排ガス処理装置１０は、第１ＮＨ３供給部１１と、ＮＯ生成・供給部１２と、脱硝部１３と、第１ＮＯｘ濃度測定部１４と、第２ＮＯｘ濃度測定部１５と、制御部１６とを有している。
【００１４】
例えば石炭炊きボイラなどから排出された排ガス２１Ａが、煙道２２に排出される。排ガス２１Ａは、石炭炊きボイラなどで燃料中の窒素などが燃焼によりＮＯｘとなるため、石炭炊きボイラなどから排出される排ガス２１Ａ中には、ＮＯやＮＯ２などのＮＯｘなどが含まれている。なお、本実施形態では、排ガス２１Ａは、ＮＨ３が添加される前の排ガスをいい、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂは、排ガス２１ＡにＮＨ３が供給された後の排ガスをいい、脱硝済み排ガス２１Ｃは、ＮＨ３含有排ガス中のＮＯｘを脱硝した後の排ガスをいう。
【００１５】
第１ＮＨ３供給部１１は、排ガス２１ＡにＮＨ３を供給するものであり、アンモニア（ＮＨ３）供給源２４と、ＮＨ３を煙道２２内に噴霧するアンモニア（ＮＨ３）注入ノズル２５と、ＮＨ３供給源２４とＮＨ３注入ノズル２５とを連結するアンモニア（ＮＨ３）供給ラインＬ１１とを備えている。排ガス２１Ａ中のＮＯｘを脱硝部１３の脱硝触媒で脱硝するため、排ガス２１Ａを脱硝触媒と接触させる前に還元剤としてＮＨ３が排ガス２１Ａに供給される。
【００１６】
第１ＮＨ３供給部１１は、制御部１６からのＮＨ３供給量の信号に基づいて、ＮＨ３供給源２４からＮＨ３注入ノズル２５に送られるＮＨ３の供給量を調整し、脱硝済み排ガス２１Ｃが目標とするＮＯｘ濃度となるようにＮＨ３の供給量を調整する。
【００１７】
ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＯを排ガス２１Ａに供給するものであり、排ガス２１Ａに供給されるＮＯをＮＨ３および空気から生成している。ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＨ３および空気を用いてＮＯを生成するＮＯ生成部３１と、ＮＯ生成部３１にＮＨ３を供給する第２ＮＨ３供給部３２と、空気を供給する空気供給部３３とを有する。
【００１８】
また、本実施形態では、ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＯを排ガス２１ＡにＮＨ３と同時に供給しているが、ＮＨ３を排ガス２１Ａに供給する前にＮＯを排ガス２１Ａに供給してもよいし、ＮＨ３含有排ガス２１ＢにＮＯを供給してもよい。
【００１９】
本実施形態では、ＮＯ生成・供給部１２では、ＮＯ生成部３１における酸素とＮＨ３との比（Ｏ２／ＮＨ３）が０．５〜１の範囲内となるように、第２ＮＨ３供給部３２からＮＯ生成部３１に供給されるＮＨ３供給量および空気供給部３３からＮＯ生成部３１に供給される酸素供給量が調整されており、ＮＯ生成部３１におけるＯ２／ＮＨ３は好ましくは０．７５〜０．９５である。Ｏ２／ＮＨ３が上記範囲内であれば、脱硝部１３で用いられるＮＯ生成触媒が、例えばＮｉＯなどであるとき、ＮＨ３の酸化効率が良く、ＮＯの生成効率を高くすることができると共にＮＯ２の生成効率を低く抑えることができる。
【００２０】
ＮＯ生成部３１では、ＮＨ３および空気中の酸素を用いてＮＯが生成される。本実施形態においては、ＮＯ生成部３１は、ＮＯ生成触媒を含んでいる。ＮＯ生成触媒としては、例えば、ＮｉＯ、ＣｏＯ、およびＹ２Ｏ３からなる群より選択された１種以上の成分をアルミナ、シリカなどの担持体に担持させた触媒などを用いることができ、中でも、ＮＨ３からのＮＯ生成効率の観点から、ＮｉＯを担持体に担持させた触媒を用いることが好ましい。
【００２１】
ＮＨ３および空気がＮＯ生成部３１に供給され、ＮＯ生成触媒と接触すると、ＮＨ３は、下記式（Ｉ）のように、酸化され、ＮＯが生成される。
４ＮＨ３＋５Ｏ２→４ＮＯ＋６Ｈ２Ｏ  ・・・（Ｉ）
【００２２】
ＮＯ生成部３１における反応温度は、５００〜５５０℃であることが好ましく、より好ましくは５２０〜５４０℃である。ＮＯ生成部３１に含まれるＮＯ生成触媒がＮｉＯを担持体に担持させた触媒である場合、反応温度が上記範囲内であれば、ＮｉＯが有効に機能するため、ＮＨ３の酸化効率が良く、ＮＯの生成率を高くすることができる。これにより、空気中のＮＯの含有量が５〜１５％のＮＯ調整用ガス３４が得られる。なお、ＮＯ生成部３１の反応温度は、加熱ヒータなどの加熱手段を用いて反応温度まで加熱される。
【００２３】
ＮＯ生成部３１で生成されたＮＯを含むＮＯ調整用ガス３４は、ＮＯ供給ラインＬ１２を通ってＮＨ３供給ラインＬ１１に供給され、ＮＨ３注入ノズル２５からＮＨ３と共に煙道２２内に供給される。また、ＮＨ３が煙道２２に供給されない場合には、ＮＯ調整用ガス３４は単独でＮＨ３供給ラインＬ１１を介して煙道２２に供給されてもよい。
【００２４】
また、ＮＯ供給ラインＬ１２は、ＮＨ３供給ラインＬ１１の途中に連結されているが、ＮＨ３注入ノズル２５のガス流れ方向の上流側または下流側で煙道２２に直接連結されていてもよい。
【００２５】
ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＯ生成部３１において、排ガス２１Ａ中のＮＯとＮＯ２との比（ＮＯ／ＮＯ２）に応じてＮＯを適量生成し、使用することができる。そのため、本実施形態では、ＮＯガスを希釈して高圧ガスの状態で予め保存しておくためのＮＯ貯蔵用タンクなどを設ける必要がない。また、第２ＮＨ３供給部３２としては、例えば発電設備内のアンモニア製造設備などを用いることができる。そのため、ＮＯ生成・供給部１２は、発電設備内で生成されたＮＨ３をＮＯ生成用に用いることができる。よって、本実施形態では、ＮＨ３や空気はＮＯガスに比べて安価に入手できるため、ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＯを安価に製造することが可能となり、ＮＯｘの脱硝に要する費用を低減することができる。
【００２６】
ＮＯ生成・供給部１２では、第２ＮＨ３供給部３２が制御部１６からのＮＨ３供給量の信号に基づいて、第２ＮＨ３供給部３２からＮＯ生成部３１にＮＨ３を供給している。また、空気供給部３３が制御部１６からの空気の供給量の信号に基づいて、空気供給部３３からＮＯ生成部３１に空気を供給している。
【００２７】
また、本実施形態では、第１ＮＨ３供給部１１および第２ＮＨ３供給部３２が別々に存在しているが、第２ＮＨ３供給部３２を設けず、第１ＮＨ３供給部１１からＮＨ３をＮＯ生成部３１に供給するようにしてもよい。これにより、ＮＨ３供給源を複数設ける必要がないため、排ガス処理装置１０の簡素化を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、ＮＯ生成・供給部１２は、ＮＯ生成部３１の温度を測定する温度測定部３６と、ＮＯ供給ラインＬ１２を流れるＮＯの供給量を測定するＮＯ供給量測定部３７とを有している。測定する温度測定部３６としては、従来より公知の温度計などを用いることができ、ＮＯ供給量測定部３７としては、従来より公知のガス流量測定センサーなどを用いることができる。温度測定部３６およびＮＯ供給量測定部３７で測定された測定結果は、制御部１５に伝達される。
【００２９】
脱硝部１３は、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯｘを、下記式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）のように、ＮＨ３と反応させて、脱硝触媒による脱硝反応で分解して、窒素と水に分解している。また、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中にＮＯ、ＮＯ２の双方を成分として含んでいる場合には、下記式（ＩＶ）のように、ＮＯおよびＮＯ２は、ＮＨ３と同時に反応して分解される。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２  →  ４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ  ・・・（ＩＩ）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３  →  ７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ  ・・・（ＩＩＩ）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ  ・・・（ＩＶ）
【００３０】
また、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯｘの反応速度は、上記式（ＩＶ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の順に速く、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中にＮＯ、ＮＯ２の双方を成分として含む場合、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂの脱硝反応は、この順に進行する。すなわち、まず、同量のＮＯ及びＮＯ２が上記式（ＩＶ）に従って反応し、次いで、残っているＮＯが上記式（ＩＩ）に従って反応し、最後に、残っているＮＯ２が上記式（ＩＩＩ）に従って反応する。そのため、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂが、ＮＯｘとして、ＮＯおよびＮＯ２の双方を成分として含む場合、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂの脱硝反応が効率良く行われるようにするためには、上記式（ＩＶ）の反応で進行させることが好ましい。
【００３１】
脱硝触媒としては、従来より公知の触媒を用いることができ、例えば、活性成分として、酸化バナジウム、酸化タングステンなどを酸化チタンで形成された担体に担持させた触媒、ゼオライト系触媒などを用いることができる。
【００３２】
第１ＮＯｘ濃度測定部１４は、ＮＯ供給前の排ガス２１ＡまたはＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯｘ濃度を測定するものであり、本実施形態では、煙道２２のＮＨ３注入ノズル２５よりもガス流れ方向の上流側に設けられ、ＮＯ供給前の排ガス２１Ａ中のＮＯｘ濃度を測定している。第２ＮＯｘ濃度測定部１５は、煙道２２の脱硝部１３よりもガス流れ方向の下流側に設けられている。第１ＮＯｘ濃度測定部１４は、排ガス２１Ａ中のＮＯｘ濃度を測定し、第２ＮＯｘ濃度測定部１５は、脱硝部１３から排出された脱硝済み排ガス２１Ｃ中のＮＯｘ濃度を測定する。本実施形態では、特に、第１ＮＯｘ濃度測定部１４は、排ガス２１Ａ中のＮＯ濃度およびＮＯ２濃度に基づいて、ＮＯ生成・供給部１２からのＮＯ供給量が調整されるため、ＮＯｘの中でも、ＮＯ濃度およびＮＯ２濃度を測定するセンサーであることが好ましい。第１ＮＯｘ濃度測定部１４および第２ＮＯｘ濃度測定部１５としては、例えば、紫外線（ＵＶ）吸収法、差分光吸収法等を用いたＮＯ２センサージルコニア式、オゾン発光式、赤外吸光式ＮＯｘセンサーなどを用いることができる。第１ＮＯｘ濃度測定部１４および第２ＮＯｘ濃度測定部１５で測定された測定結果は、制御部１５に伝達される。
【００３３】
制御部１５は、第１ＮＨ３供給部１１、ＮＯ生成・供給部１２、第１ＮＯｘ濃度測定部１４、第２ＮＯｘ濃度測定部１５、温度測定部３６、またはＮＯ供給量測定部３７など排ガス処理装置１０を構成する各部材に接続されており、第１ＮＨ３供給部１１、第２ＮＨ３供給部３２、または空気供給部３３は、制御部１５により制御されている。
【００３４】
本実施形態では、制御部１５は、第１ＮＯｘ濃度測定部１４または第２ＮＯｘ濃度測定部１５の測定結果に基づいて、排ガス２１Ａまたは脱硝済み排ガス２１Ｃ中のＮＯｘ濃度を算出し、第１ＮＨ３供給部１１から排ガス２１Ａに供給するＮＨ３の供給量を調整している。そのため、本実施形態では、第１ＮＨ３供給部１１から排ガス２１Ａに脱硝に必要なＮＨ３を供給させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、制御部１５は、第１ＮＯｘ濃度測定部１４の測定結果に基づいて、排ガス２１Ａ中のＮＯ／ＮＯ２を算出し、第２ＮＨ３供給部３２からＮＯ生成部３１に供給するＮＨ３の供給量、または空気供給部３３からＮＯ生成部３１に供給する空気の供給量を調整している。そのため、本実施形態では、第２ＮＨ３供給部３２からＮＯ生成に用いるＮＨ３の供給量、または空気供給部３３からＮＯ生成に用いる空気の供給量を調整して、ＮＯ生成・供給部１２で生成されるＮＯの生成量を調整することができる。制御部１５は、ＮＯ生成・供給部１２よりＮＯを、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯ／ＮＯ２が、０．９〜１．１となるように供給して、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯｘを脱硝させることが好ましい。より好ましくは、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯ／ＮＯ２が０．９５〜１．０５となるようにＮＯ生成・供給部１２よりＮＯが供給され、最も好ましくは１対１程度である。
【００３６】
脱硝済み排ガス２１Ｂが、ＮＯおよびＮＯ２の双方をＮＯｘとして含む場合、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯｘの反応速度は、上述の通り、上記式（ＩＶ）が最も早いため、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯｘは、上記式（ＩＶ）の反応で進行させれば、脱硝済み排ガス２１Ｂの脱硝反応を効率良く行うことができる。よって、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯ／ＮＯ２を上記範囲内にすることにより、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯ対ＮＯ２はほぼ１対１となり、上記式（ＩＶ）の反応を進行させることができるため、脱硝済み排ガス２１Ｂ中のＮＯｘを安定して効率良く脱硝することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、制御部１５は、温度測定部３６、またはＮＯ供給量測定部３７の測定結果に基づいて、第２ＮＨ３供給部３２からＮＯ生成に用いるＮＨ３供給量、または空気供給部３３からＮＯ生成に用いる空気供給量を調整することができる。このため、ＮＯ生成部３１で、ＮＯ生成触媒の活性成分が有効に発揮されるように調整することができるため、ＮＯを効率良く生成することができる。
【００３８】
（排ガス処理装置１０を用いた排ガス２１Ａの排ガス処理方法）
次に、排ガス処理装置１０を用いて排ガス２１ＡのＮＯ／ＮＯ２を調整する排ガス処理方法の一例について説明する。
【００３９】
図２は、排ガス処理装置１０を用いて排ガス２１ＡのＮＯ／ＮＯ２を調整する排ガス処理方法の一例を示すフローチャートである。図２に示すように、制御部１５は、第１ＮＯｘ濃度測定部１４の測定結果に基づいて、排ガス２１ＡのＮＯ濃度ＣＮＯ（単位：ｐｐｍ）およびＮＯ２濃度ＣＮＯ２（単位：ｐｐｍ）を比較し（ステップＳ１１）、排ガス２１ＡのＮＯ濃度ＣＮＯがＮＯ２濃度ＣＮＯ２よりも低いか否か判断する（ステップＳ１２）。なお、本実施形態では、排ガス２１ＡのＮＯ濃度ＣＮＯおよびＮＯ２濃度ＣＮＯ２を測定しているが、ＮＨ３含有排ガス２１ＢのＮＯ濃度およびＮＯ２濃度を測定してもよい。
【００４０】
次ぎに、制御部１５は、排ガス２１ＡのＮＯ濃度ＣＮＯがＮＯ２濃度ＣＮＯ２よりも低い（ＣＮＯ＜ＣＮＯ２）と判断した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）には、第１ＮＯｘ濃度測定部１４で得られたＮＯ濃度ＣＮＯおよびＮＯ２濃度ＣＮＯ２に基づいて、ＮＯ生成・供給部１２から供給されるＮＯ供給量ＦＮＯ（単位：Ｎｍ３／ｈ）を、下記式（１）に基づいて算出する（ステップＳ１３）。
ＦＮＯ＝Ｆｆｌｕｅ（ＣＮＯ２−ＣＮＯ）／１０６  ・・・（１）
（式（１）中、ＦＮＯ（単位：Ｎｍ３／ｈ）がＮＯ生成部１２から供給されるＮＯ供給量であり、Ｆｆｌｕｅ（単位：Ｎｍ３／ｈ）が排ガス２１ＡまたはＮＨ３含有排ガス２１Ｂの流量であり、ＣＮＯ２（単位：ｐｐｍ）が第１ＮＯｘ濃度測定部１４で得られるＮＯ２濃度であり、ＣＮＯ（単位：ｐｐｍ）が第１ＮＯｘ濃度測定部１４で得られるＮＯ濃度である。）
【００４１】
すなわち、ＮＯ生成・供給部１２から補充すべきＮＯ供給量ＦＮＯは、排ガス２１ＡまたはＮＨ３含有排ガス２１Ｂの流量に、ＮＯよりも多く含まれている分のＮＯ２濃度（ｐｐｍ単位（１０−６））を乗じて求められる。
【００４２】
一方、排ガス２１Ａ中のＮＯ濃度がＮＯ２濃度以上（ＣＮＯ≧ＣＮＯ２）の場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）には、排ガス２１ＡにはＮＯがＮＯ２以上含まれており、脱硝部１３において、脱硝触媒によりＮＨ３含有排ガス２１Ｂに含まれるＮＯｘの脱硝性能を維持することができるため、制御部１５は、下記式（２）の通り、ＮＯ生成・供給部１２からＮＯを供給しなくてよいと判断する（ステップＳ１４）。
ＦＮＯ＝０  ・・・（２）
（式（２）中、ＦＮＯ（単位：Ｎｍ３／ｈ）がＮＯ生成部１２から供給されるＮＯ供給量である。）
【００４３】
次いで、ステップＳ１３において、ＮＯ生成・供給部１２からのＮＯ供給量ＦＮＯを算出した後、制御部１５は、第２ＮＨ３供給部３２から供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−２（単位：Ｎｍ３／ｈ）、および空気供給部３３から供給される空気供給量Ｆａｉｒ（単位：Ｎｍ３／ｈ）を、下記式（３）および（４）に基づいて求める（ステップＳ１５）。
ＦＮＨ３−２＝ＦＮＯ／０．４５  ・・・（３）
Ｆａｉｒ＝０．９５ＦＮＨ３−２／０．２１  ・・・（４）
【００４４】
ＮＯ生成部３１がＮｉＯ触媒などのＮＯ生成触媒を用いる場合、ＮＯ生成触媒は、供給されるＮＨ３のうちの４０〜５０％のＮＨ３をＮＯに酸化させることができるため、この範囲のうち、第２ＮＨ３供給部３２から供給されるＮＨ３の量のうちの約４５％のＮＨ３がＮＯに酸化されると想定して求められる。また、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中の酸素とＮＨ３との比（Ｏ２／ＮＨ３比）は、上記の通り、０．７５〜０．９５となるようにして、第１ＮＨ３供給部１１からのＮＨ３供給量を調整することが好ましい。また、空気中には酸素が一般に約２１％含まれる。そこで、空気供給部３３から供給される空気供給量Ｆａｉｒは、Ｏ２／ＮＨ３比を０．９５として、第２ＮＨ３供給部３２から供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−２に空気中の酸素量の分を除して求められる。
【００４５】
次いで、制御部１５は、第１ＮＨ３供給部２４から供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−１（Ｎｍ３／ｈ）を、下記式（５）に基づいて求める（ステップＳ１６）。
ＦＮＨ３−１＝Ｆｆｌｕｅ（ＣＮＯ＋ＣＮＯ２−ＣＮＯｘ−ｔ）＋ＦＮＯ  ・・・（５）
（式（５）中、目標ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ−ｔは脱硝済み排ガス２１Ｃの目標とするＮＯｘ濃度である。）
【００４６】
すなわち、第１ＮＨ３供給部２４から供給される、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯｘを脱硝するのに必要なＮＨ３供給量ＦＮＨ３−１は、排ガス２１Ａ中のＮＯおよびＮＯ２の含有量とＮＯ生成・供給部１２から供給されたＮＯ量との和に対して、脱硝済み排ガス２１Ｃの目標とするＮＯｘ濃度の量を減じることで、求められる。
【００４７】
このように、制御部１５が、算出されたＮＯ供給量およびＮＨ３供給量に基づいて、第１ＮＨ３供給部２４からＮＨ３を排ガス２１Ａに供給すると共に、第２ＮＨ３供給部３２から供給されたＮＨ３と空気供給部３３から供給された空気とを用いて生成したＮＯを排ガス２１Ａに供給するように制御する。これにより、予め排ガス２１ＡのＮＯ／ＮＯ２が１以下、すなわち、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯがＮＯ２よりも少ない状態になるようにして調整して、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂを脱硝部１３に供給することができる。そのため、脱硝部１３で脱硝触媒が用いられる場合、その脱硝触媒に含まれる活性成分が有効に機能するため、脱硝部１３の脱硝性能を維持した状態で、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂに含まれるＮＯｘを脱硝させることができる。
【００４８】
また、制御部１５は、ＮＯ調整用ガス３４のＮＯ濃度、流量に基づいて実際のＮＯ供給量を求め、この求めた実際のＮＯ供給量と、上記のように算出されたＮＯ供給量ＦＮＯとの差に応じて、第２ＮＨ３供給部３２から供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−２、空気供給部３３から供給される空気供給量Ｆａｉｒ、またはＮＯ生成部３１の反応温度などの調整を行うようにしてもよい。また、空気供給部３３からＮＯ生成部３１に供給される空気は、排ガス２１Ａから一部抽出して供給してもよい。
【００４９】
また、制御部１５は、第１ＮＨ３供給部２４から供給されるＮＨ３供給量ＦＮＨ３−１を、第２ＮＯｘ濃度測定部１５で測定されたＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ（ｐｐｍ）と目標ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ−ｔ（ｐｐｍ）との差に応じて調整するようにしてもよい。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、例えばＮＯ／ＮＯ２が１よりも高い排ガス２１Ａが煙道２２に供給されたとしても、予めＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯ濃度およびＮＯ２濃度を脱硝に有効なＮＯ／ＮＯ２として、上記式（ＩＶ）によりＮＨ３含有排ガス２１Ｂに含まれるＮＯｘを脱硝することができるため、ＮＨ３含有排ガス２１Ｂ中のＮＯｘを安定して効率良く脱硝することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、排ガス２１Ａ中のＮＯ／ＮＯ２に応じて、ＮＯ生成・供給部１２で、例えばＮＯ含有量が例えば５〜１５％の高濃度のＮＯを含むＮＯ調整用ガス３４を、逐次生成して排ガス２１Ａに供給することができる。そのため、ＮＯを予め準備しておく必要がない。よって、本実施形態によれば、排ガス２１Ａ中のＮＯ／ＮＯ２に応じて逐次生成したＮＯ調整用ガス３４を用いることにより、排ガス２１Ａ中のＮＯ／ＮＯ２を適切な範囲内に調整することができるため、排ガス２１Ａ中のＮＯｘをより効率良く脱硝することができる。また、ＮＨ３および空気を用いてＮＯを安価に製造することができるため、ＮＯｘの脱硝に要する費用を低減することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、排ガス２１Ａが、石炭炊きボイラから排出された燃焼排ガスである場合について説明したが、燃焼炉や工場設備、発電設備などから排出される排ガスなどの場合でも同様に適用することができる。
【００５３】
以上の通り、本発明による実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  排ガス処理装置
１１  第１ＮＨ３供給部
１２  ＮＯ生成・供給部
１３  脱硝部
１４  第１ＮＯｘ濃度測定部
１５  第２ＮＯｘ濃度測定部
１６  制御部
２１Ａ  排ガス
２１Ｂ  ＮＨ３含有排ガス
２１Ｃ  脱硝済み排ガス
２２  煙道
２４  アンモニア（ＮＨ３）供給源
２５  アンモニア（ＮＨ３）注入ノズル
３１  ＮＯ生成部
３２  第２ＮＨ３供給部
３３  空気供給部
３４  ＮＯ調整用ガス
３６  温度測定部
３７  ＮＯ供給量測定部
Ｌ１１  アンモニア（ＮＨ３）供給ライン
Ｌ１２  ＮＯ供給ライン
【図１】
2016187774.tif 000003
【図２】
2016187774.tif 000004