JP 2012-71262 A 2012.4.12(57)【要約】【課題】脱硝触媒の再生処理をより適切な条件及び再生処理時間で行うことを可能とする。
【解決手段】燃焼機器１０２からの排ガスにアンモニア
系物質を添加して脱硝触媒１０４で窒素酸化物の分解を行う排ガス処理において、燃焼機器１０２の運転停止時にパージガス供給手段３８による送風とパージガス加熱
手段４０による加熱とによって脱硝触媒１０４の硫黄酸化物による劣化に対する再生処理を行う際に、送風による脱硝触媒１０４の再生時のパージガスの流量（空塔速度）と、加熱による脱硝触媒１０４の再生温度と、脱硝
触媒１０４に対する再生処理時間に基づいて再生処理を制御する。
【選択図】図４

(2)JP 2012-71262 A 2012.4.12【特許請求の範囲】【請求項１】
燃焼機器からの排ガスにアンモニア系物質を添加して脱硝触媒で窒素酸化物の分解を行
う排ガス処理において、前記燃焼機器の運転停止時に送風手段による送風と加熱手段による加熱とによって前記脱硝触媒の硫黄酸化物による劣化に対する再生処理を行う際に、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生温度と、前記脱硝触媒に対する再生処理時間に基づいて前記再生処理を制御することを特徴とする脱硝触媒の劣化再生方法。
【請求項２】
前記再生温度が高くなるほど前記再生処理時間を短くするように制御することを特徴とする請求項１記載の脱硝触媒の劣化再生方法。
【請求項３】
前記再生温度は、３００℃以上６００℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脱硝触媒の劣化再生方法。
【請求項４】
前記加熱手段は、６０℃／ｈを超える昇温速度で前記脱硝触媒を加熱することを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生方法。
【請求項５】
前記脱硝触媒は、ニオブ（Ｎｂ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生方法。
【請求項６】
燃焼機器と、
前記燃焼機器からの排ガスを排出する排ガス経路と、
前記排ガス経路に設けた脱硝触媒と、前記燃焼機器と前記脱硝触媒の間の前記排ガス経路に設けた前記排ガスにアンモニア系
物質を添加するアンモニア系物質添加手段と、前記脱硝触媒に送風を行う送風手段と、
前記脱硝触媒を加熱する加熱手段と、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生
温度と、前記脱硝触媒に対する再生処理時間と、に基づいて前記燃焼機器の運転停止時における前記脱硝触媒に対する再生処理を制御する再生制御手段と、を備えたこと特徴とする脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項７】
前記再生時空塔速度は、前記燃焼機器の運転時の排ガスによる運転時空塔速度よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項８】
前記送風手段は、前記加熱手段の上部に前記脱硝触媒を配置して前記加熱手段による加熱により自然ドラフト力を発生させ送風をおこなうことを特徴とする請求項６又は請求項
７に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項９】
前記燃焼機器は、ディーゼル機関であることを特徴とする請求項６から請求項８のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項１０】前記送風手段は、前記ディーゼル機関の始動に用いられる手段又は前記ディーゼル機関に装備された手段であることを特徴とする請求項９に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項１１】
前記脱硝触媒は、ニオブ（Ｎｂ）を含むことを特徴とする請求項６から請求項１０のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

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JP 2012-71262 A 2012.4.12【請求項１２】
前記触媒の劣化予測手段をさらに備え、前記劣化予測手段の予測値に基づいて再生処理を実施することを特徴とする請求項６から請求項１１のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項１３】
前記再生制御手段は、前記脱硝触媒の再生処理時間を複数設定可能であることを特徴とする請求項６から請求項１２のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【請求項１４】
前記燃焼機器の運転停止後、１時間以内に前記脱硝触媒の再生処理を開始することを特徴とする請求項６から請求項１３のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、脱硝触媒の劣化再生方法及び劣化再生システムに関する。
【背景技術】【０００２】
ディーゼルエンジンやガスタービン等の燃焼機関の排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する脱硝装置が用いられている。脱硝方法として、排ガス通路に設けたチタン・バナジ
ウム系の触媒に還元剤となるアンモニアを供給することによって窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応させ、化学式（１）のように、水と窒素に分解するアンモニア選択接触還元法（ＳＣＲ法）が知られている。また、排ガス通路に尿素を噴射し、化学式（２）のように尿素を分解することによってアンモニアを触媒へ供給する方法が採られている。
【０００３】
【化１】

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【化２】

【０００４】
このような脱硝装置において、未反応アンモニアによる酸性硫安析出により生ずる装置の 閉 塞 又 は 硫 黄 酸 化 物 Ｓ Ｏ 3に よ る 腐 食 を 防 止 す る こ と が 必 要 と さ れ て い る 。
【０００５】
例えば、焼却炉停止時に、脱硝反応炉の出口側と入口側のダクトを閉鎖して排ガス流路を遮断し、脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を循環系に設けたガス処理装置により分解除去して再生ガスとし、再度３５０℃〜５５０℃まで加熱して脱硝反応炉へ再送することにより脱硝触媒を再生する処理が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、脱硝触媒の直前にガス加熱装置付ノズルを設け、アンモニア性還元剤を含む排ガ
スを２５０℃〜５００℃に加熱し、脱硝触媒を再生する処理が開示されている（特許文献２参照）。
【０００７】
また、チタン、バナジウム、タングステン及びモリブデン等を含む金属の酸化物の脱硝
触媒の再生処理において、再生ガスを加熱して供給する際に脱硝触媒の温度を定常的に測定して制御を行う技術（特許文献３参照）、脱硝触媒の昇温速度を制御する技術（特許文
献４，５参照）及び再生処理時間の制御を行う技術（特許文献５参照）が開示されている
。

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JP 2012-71262 A 2012.4.12【先行技術文献】【特許文献】【０００８】【特許文献１】特開２００８−７３６６５号公報【特許文献２】特開２００１−１１３１３１号公報【特許文献３】特開２００１−３１０１１４号公報【特許文献４】特許第３７７９８８９号公報【特許文献５】特開２００８−７４８号公報【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００９】
ところで、船舶等の動力機関を停止させた状態において排ガスの脱硝触媒の再生を行う
劣化再生システムにおいて、より短時間でより最適な再生処理を行うことが望まれている。また、再生処理を好適な時間だけ行うことができる劣化再生システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】【００１０】
請求項１に対応した脱硝触媒の劣化再生方法は、燃焼機器からの排ガスにアンモニア系
物質を添加して脱硝触媒で窒素酸化物の分解を行う排ガス処理において、前記燃焼機器の運転停止時に送風手段による送風と加熱手段による加熱とによって前記脱硝触媒の硫黄酸化物による劣化に対する再生処理を行う際に、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔
速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生温度と、前記脱硝触媒に対する再生処理時間に基づいて前記再生処理を制御する。これにより、より適切な条件及び再生処理時間で脱硝触媒の再生処理を行うことが可能となる。
【００１１】
請求項２に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記再生温度が高くなるほど前記再生処理時間を短くするように制御する。これにより、脱硝触媒の再生処理温度に応じて再生処理時間を適切に制御することができる。
【００１２】
請求項３に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記再生温度を３００℃以上６００℃以下の範囲とする。より好ましくは３５０℃以上５００℃以下の範囲とする。これにより、実効的な再生処理時間内において、脱硝触媒の熱劣化を防ぎつつ最適な再生処理を行うことができる。
【００１３】
請求項４に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記加熱手段によって６０℃／ｈを超える昇温速度で脱硝触媒を加熱する。これにより、脱硝触媒の再生処理をより短時間で行うことができる。
【００１４】
請求項５に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記脱硝触媒はニオブ（Ｎｂ）を含む。特に、ニオブ（Ｎｂ）の含有量は、脱硝触媒１０４に対して０．００１ｗｔ％以上１
０ｗｔ％以下とすることが好適である。これにより、より高い耐熱性を発揮させることができ、例えば、３００℃以上６００℃以下の温度範囲で再生処理又は６０℃／ｈを超える
昇温速度で加熱を行っても脱硝触媒の熱劣化を抑制することができる。一方、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が５ｗｔ％を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。
【００１５】
請求項６に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、燃焼機器と、前記燃焼機器からの排ガスを排出する排ガス経路と、前記排ガス経路に設けた脱硝触媒と、前記燃焼機器と
前記脱硝触媒の間の前記排ガス経路に設けた前記排ガスにアンモニア系物質を添加するアンモニア系物質添加手段と、前記脱硝触媒に送風を行う送風手段と、前記脱硝触媒を加熱する加熱手段と、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記

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脱硝触媒の再生温度と、前記脱硝触媒に対する再生処理時間と、に基づいて前記燃焼機器の運転停止時における前記脱硝触媒に対する再生処理を制御する再生制御手段と、を備える。これにより、より適切な条件及び再生処理時間で脱硝触媒の再生処理を行うことが可能となる。
【００１６】
請求項７に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記再生時空塔速度は、前記燃焼機器の運転時の排ガスによる運転時空塔速度よりも小さくする。通常、船舶用ディーゼ-1
ル機関では燃焼機器の運転時の排ガスの空塔速度は１００００〜２５０００ｈ であるが、パージガスとして必要な空塔速度は好適なパージガスの温度の範囲及び実効的な再生処-1
理時間の範囲に対して１０００〜５０００ｈ 程度である。このように、少ないパージガスの流量でも脱硝触媒の再生処理を行うことができる。
【００１７】
請求項８に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記送風手段は、前記加熱手段の上部に前記脱硝触媒を配置して前記加熱手段による加熱により自然ドラフト力を発生させ送風をおこなう。これにより、コンプレッサやブロワといった装置を用いることなく脱硝触媒へパージガスを送り込むことができ、再生処理における省消費電力化や設備の簡略化を実現することができる。
【００１８】
請求項９に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記燃焼機器は、ディーゼル機関である。脱硝触媒の劣化再生システムは、船舶や他の移動体のディーゼル機関に適用することができる。もちろん、ディーゼル機関の燃焼機器、例えば間欠燃焼を行う機器（直噴式のオットー機関等）に適用してもよい。また、船舶以外のゴミ焼却器や火力発電設備
等の一般の燃焼機器にも適用が可能である。
【００１９】
請求項１０に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記送風手段は、前記ディー
ゼル機関の始動に用いられる手段又は前記ディーゼル機関に装備された手段である。例えば、燃焼機関の始動用コンプレッサや補助ブロアをパージガスの送風手段として流用することができる。これにより、従来の排ガスの脱硝システムに既に備わっている設備を用いて、脱硝触媒の再生処理を最適な条件下で行うことができる。
【００２０】
請求項１１に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記脱硝触媒はニオブ（Ｎｂ）を含む。特に、ニオブ（Ｎｂ）の含有量は、脱硝触媒１０４に対して０．００１ｗｔ％
以上１０ｗｔ％以下とすることが好適である。これにより、より高い耐熱性を発揮させることができ、例えば、６０℃／ｈを超える昇温速度で加熱を行っても脱硝触媒の熱劣化を抑制することができる。一方、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が５ｗｔ％を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。
【００２１】
請求項１２に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記触媒の劣化予測手段をさらに備え、前記劣化予測手段の予測値に基づいて再生処理を実施する。例えば、脱硝触媒の劣化と密接に関連する硫黄酸化物の酸化率との関係に基づき、脱硝触媒の劣化をより正確に予測することが可能となる。これにより、脱硝触媒の劣化に対する再生処理を適切なタイミング及び条件で実行することができる。
【００２２】
請求項１３に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記再生制御手段は、前記脱硝触媒の再生処理時間を複数設定可能である。例えば、船舶の運航スケジュールに応じて、１晩を掛けての再生処理と、２時間の急速再生処理と、を選択することを可能とする。
【００２３】
請求項１４に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記燃焼機器の運転停止後、１時間以内に前記脱硝触媒の再生処理を開始する。脱硝触媒の再生処理を開始は、燃焼機関を停止させてから脱硝触媒の温度が１５０℃以下となる前に行うことが好適であり、具

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体的には、１時間以内に開始することが好適である。これにより、再生処理を実行する際に脱硝触媒の温度を再度上昇させるための時間を短縮でき、再生処理全体の時間も短縮できる。また、再生処理で消費される電力を低減できる。
【発明の効果】【００２４】
本発明の脱硝触媒の劣化再生方法及び劣化再生システムによれば、より適切な条件及び再生処理時間で脱硝触媒の再生処理を行うことが可能となる。
【００２５】
また、再生温度が高くなるほど再生処理時間を短くするように制御することにより、脱硝触媒の再生処理温度に応じて再生処理時間を適切に制御することができる。
【００２６】
また、再生温度を３００℃以上６００℃以下の範囲とすることにより、実効的な再生処
理時間内において、脱硝触媒の熱劣化を防ぎつつ最適な再生処理を行うことができる。
【００２７】
また、加熱手段によって６０℃／ｈを超える昇温速度で脱硝触媒を加熱することにより、脱硝触媒の再生処理をより短時間で行うことができる。特に、脱硝触媒にニオブ（Ｎｂ）を含有させることにより、６０℃／ｈを超える昇温速度で加熱を行っても脱硝触媒の熱劣化を抑制することができる。
【００２８】
また、再生時空塔速度は、燃焼機器の運転時の排ガスによる運転時空塔速度よりも小さくすることにより、少ないパージガスの流量でも脱硝触媒の再生処理を行うことができる。
【００２９】
また、送風手段は、加熱手段の上部に脱硝触媒を配置して加熱手段による加熱により自然ドラフト力を発生させ送風をおこなうことにより、再生処理における省消費電力化や設備の簡略化を実現することができる。
【００３０】
また、脱硝触媒の劣化再生システムは、船舶や他の移動体のディーゼル機関に適用することができる。
【００３１】
また、送風手段は、ディーゼル機関の始動に用いられる手段又は前記ディーゼル機関に装備された手段とすることにより、従来からディーゼル機関の始動に用いられる手段や従来の排ガスの脱硝システムに既に備わっている設備を用いて脱硝触媒の再生処理を最適な条件下で行うことができる。
【００３２】
また、触媒の劣化予測手段をさらに備え、劣化予測手段の予測値に基づいて再生処理を実施することにより、脱硝触媒の劣化に対する再生処理を適切なタイミング及び条件で実行することができる。
【００３３】
また、再生制御手段は、脱硝触媒の再生処理時間を複数設定可能とすることにより、例
えば、船舶の運航スケジュールに応じて、１晩を掛けての再生処理と、２時間の急速再生処理と、を選択できるようにすることができる。
【００３４】
また、燃焼機器の運転停止後、１時間以内に脱硝触媒の再生処理を開始することにより、再生処理を実行する際に脱硝触媒の温度を再度上昇させるための時間を短縮でき、再生処理全体の時間も短縮できる。また、再生処理で消費される電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】【００３５】【図１】本発明の実施の形態における脱硝システムの主要構成を示す図である。
【図２】窒素酸化物と還元剤との反応系を示す図である。

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JP 2012-71262 A 2012.4.12【図３】硫黄酸化物と還元剤との反応系を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における脱硝システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における劣化再生処理を示すフローチャートである。
【図６】脱硝触媒の劣化再生処理におけるパージガス流量と再生処理後の脱硝触媒の活性度の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における再生処理システムの構成を示す図である。
【図８】変形例１における再生処理システムの構成を示す図である。
【図９】変形例２における再生処理システムの構成を示す図である。
【図１０】変形例３における再生処理システムの構成を示す図である。
【図１１】変形例４における再生処理システムの構成を示す図である。
【図１２】変形例５における再生処理システムの構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における劣化予測処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態における劣化予測処理を説明する図である。
【図１５】反応温度と二酸化硫黄の酸化率との関係を示す図である。
【 図 １ ６ 】 硫 黄 析 出 物 の 析 出 量 と 脱 硝 触 媒 の 脱 硝 活 性 及 び ／ 又 は Ｓ Ｏ 2酸 化 活 性 の 活 性 度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】【００３６】
以下、本発明の実施の形態を、図面に従って説明する。図１は、本発明の実施の形態における排ガスの脱硝システム１００の主要構成を示す。脱硝システム１００は、図１に示すように、燃焼機器１０２、ガス通路１０３、脱硝触媒１０４、還元剤供給部１０６、制御部１０８及びパージガス供給部１１０を含んで構成される。
【００３７】
燃焼機器１０２は、内燃機関やガスタービン、例えば船舶用ディーゼル機関等である。
脱硝システム１００は、燃焼機器１０２から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を除去するために用いられる。
【００３８】
脱硝触媒１０４は、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアと反応させて分解するための触媒である。脱硝触媒１０４は、チタン・バナジウム系の金属が用いられる。例えば、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）を活性成
分 に し た 酸 化 チ タ ン Ｔ ｉ Ｏ 2系 触 媒 が 使 用 さ れ る 。 特 に 、 本 実 施 の 形 態 で は 、 脱 硝 触 媒 １
０４は、ニオブ（Ｎｂ）を添加物として含むことが好適である。ニオブ（Ｎｂ）の含有量
は、脱硝触媒１０４に対して０．００１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とすることが好適である。この範囲の含有量とすることによって、脱硝触媒１０４の耐熱性を向上させることができ、より高温での再生処理及びより速い昇温速度を適用することができる。すなわち、ニオブ（Ｎｂ）の添加によって脱硝触媒１０４に含まれるチタニア粒子同士や他の成分の焼結（シンタリング）が抑制され、脱硝触媒１０４の細孔の微小構造が維持され、耐蝕性、耐熱性、耐衝撃性を高めることができると推考される。特に、ニオブ（Ｎｂ）を０．０
１ｗｔ％以上含有させることによって、より高い耐熱性を発揮させることができる。一方、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が５ｗｔ％を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。
【００３９】
脱硝触媒１０４は、ガス通路１０３内に配置される。脱硝触媒１０４は、その反応面積を広くするために平板や触媒の細管を束ねた構造とすることが好ましい。例えば、ハニカ
ム構造とすることが好適である。
【００４０】
還元剤供給部１０６は、尿素タンク、ポンプ、尿素バルブ、コンプレッサ、空気バルブ、噴射ノズル及び配管を含んで構成することができる。還元剤供給部１０６は、噴射ノズ
ルを介して尿素（尿素水）と空気とをガス通路１０３へ供給するために設けられる。例えば、尿素（尿素水）を還元剤としてガス通路１０３内へ噴射し、化学式（２）で表される

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分解反応により生ずるアンモニアを脱硝触媒１０４の表面に供給する構成としている。尿素 タ ン ク は 、 尿 素 水 （ （ Ｎ Ｈ 2） 2Ｃ Ｏ ＋ Ｈ 2Ｏ ） を 蓄 え る タ ン ク で あ る 。 ポ ン プ は 、 尿 素タンクと噴射ノズルとを接続する配管の途中に設けられる。ポンプは、尿素タンクに蓄えられている尿素水に圧力を与え、配管及び噴射ノズルを介してガス通路１０３へ尿素水を供給する。尿素バルブは、配管のポンプの下流に設けられ、ポンプによって加圧された尿素水の噴射ノズルへの供給・遮断を行う。コンプレッサは、噴射ノズルに繋がる配管の途中に設けられる。コンプレッサは、空気を加圧して配管を介して噴射ノズルへ供給する。
なお、脱硝システム１００を船舶に搭載する場合には、コンプレッサの代わりに船舶に設けられている空気配管の空気を利用してもよい。空気バルブは、配管のコンプレッサの下流に設けられ、コンプレッサによって加圧された空気の噴射ノズルへの供給・遮断を行う。噴射ノズルは、還元剤供給部１０６からガス通路１０３へ尿素水を噴射するためのノズルである。噴射ノズルは、配管の先端部を加工して形成され、又は配管の先端部に他部材を接続して構成される。噴射ノズルは、ガス通路１０３内の脱硝触媒１０４よりも上流側に配設される。噴射ノズルは、尿素水と空気とを混合させて、適切な供給圧力によってガス通路１０３へ予め空気と混合された尿素水を噴射する。ただし、還元剤は尿素（尿素水）に限定されるものではない。
【００４１】
制御部１０８は、脱硝システム１００を統合的に制御する。制御部１０８は、ＣＰＵ、メモリ、入力装置、出力装置、外部インターフェース等を含む一般的なコンピュータで構成することができる。制御部１０８は、ＣＰＵにてメモリに予め記憶させた制御プログラ
ムを読み出して実行することによって脱硝システム１００の脱硝触媒１０４の劣化の予測処理及び劣化に対する再生処理を実行する。また、制御部１０８は、後述する脱硝触媒１０４の再生処理時間を計測するための時計（タイマ）を内蔵する。制御部１０８での処理は後述する。
【００４２】
脱硝触媒１０４は、図２に示す化学反応系で表されるアンモニア等の還元剤と排ガス中の窒化化合物（ＮＯｘ）との反応を促進する。排ガスには、一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒 素 （ Ｎ Ｏ 2） 等 の 窒 素 酸 化 物 （ Ｎ Ｏ ｘ ） が 含 ま れ 、 還 元 剤 供 給 部 １ ０ ６ か ら 供 給 さ れ る
尿素及び水との反応によって生成されたアンモニアと反応して、化学式（１）で示される反応によって水と窒素に分解される。
【００４３】ま た 、 排 ガ ス に Ｓ Ｏ 2等 の 硫 黄 酸 化 物 が 含 ま れ る 場 合 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ は 、 図 ３ に 示 す
化 学 反 応 系 で 表 さ れ る 反 応 を 促 進 す る 。 排 ガ ス に 含 ま れ る 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） は 、 還 元剤供給部１０６から供給される尿素及び水との反応によって生成されたアンモニアと反応
し て 、 化 学 式 （ ３ ） 及 び （ ４ ） で 示 さ れ る 反 応 に よ っ て 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） や 硫 安 （ （Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） が 生 成 さ れ る 。 な お 、 化 学 式 （ ４ ） の 反 応 は 、 温 度 が 低 く な る に つ れ て
左から右への反応が進行し易く、温度が高くなるにつれて右から左への反応が進行し易くなる平衡反応である。
【００４４】
【化３】

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【化４】

【００４５】
図４は、脱硝システム１００のシステムブロック図を示す。脱硝システム１００は、図４に示すように、ガス流量計１０、ガス温度計１２、窒素酸化物濃度計１４，１６、硫黄
酸化物濃度計１８、尿素量注入制御器２０、尿素注入器２２、発電機２４、クラッチ２６

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JP 2012-71262 A 2012.4.12、排ガス加熱手段２８、加熱ヒータ３０、ガバナー等負荷調節器３２、ディスプレイ３４、警報器３６、パージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０、流量制御弁４２、ガス温度計４４及びエコノマイザ４６を含んで構成される。
【００４６】
ガス流量計１０は、燃焼機器１０２から排出される排ガス及びパージガス供給部１１０から供給されるパージガスの流量（空塔速度）を計測して、制御部１０８へ出力する。な
お、脱硝触媒１０４の空塔速度（ＳＶ）は、ガス流量と脱硝触媒１０４の量との比で表すことができる。ガス温度計１２は、燃焼機器１０２から排出される排ガスの温度及びパー
ジガス供給部１１０から供給されるパージガスの温度を計測して、制御部１０８へ出力する。ガス流量計１０及びガス温度計１２は、既存の流量センサや温度センサを使用することができる。また、ガス流量計１０及びガス温度計１２は、燃焼機器１０２と脱硝触媒１０４との間のガス通路１０３に設けることが好適である。ガス温度計４４は、脱硝触媒１０４から排出されるガスの温度を計測して、制御部１０８へ出力する。ガス温度計４４は、既存の温度センサを使用することができる。ガス温度計４４は、脱硝触媒１０４の出口側のガス通路１０３に設けることが好適である。
【００４７】
窒素酸化物濃度計１４，１６は、燃焼機器１０２から排出される排ガスに含まれる窒素
酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定して、制御部１０８へ出力する。窒素酸化物濃度計１４，
１６としては、化学発光式ＮＯｘ計や定電圧電解式ＮＯｘ計、ジルコニア固体電解質を利用した一般的なセンサ等を利用することができる。窒素酸化物濃度計１４は、燃焼機器１０２と脱硝触媒１０４との間のガス通路１０３に配置され、脱硝触媒１０４の入口側の脱硝処理前の排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定して出力する。窒素酸化物濃度計１６は、脱硝触媒１０４の出口側に配置され、脱硝触媒１０４の出口側の脱硝処理後の排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定して出力する。
【００４８】
硫黄酸化物濃度計１８は、燃焼機器１０２から排出される排ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度を測定して、制御部１０８へ出力する。硫黄酸化物（ＳＯｘ）としては、 少 な く と も Ｓ Ｏ 2の 濃 度 を 測 定 し て 出 力 す る 。 硫 黄 酸 化 物 濃 度 計 １ ８ と し て は 、 固 体 電解質を用いるセンサや紫外線蛍光法（ＵＶＦ法）を用いるセンサを利用することができる。硫黄酸化物濃度計１８は、燃焼機器１０２と脱硝触媒１０４との間のガス通路１０３に配置され、脱硝触媒１０４の入口側の脱硝処理前の排ガス中の硫黄酸化物の濃度を測定して出力する。
【００４９】
尿素量注入制御器２０及び尿素注入器２２は、還元剤供給部１０６を構成する要素である。尿素量注入制御器２０は、制御部１０８からの制御信号を受けて、尿素注入器２２からガス通路１０３を介して脱硝触媒１０４へ排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理するのに適した尿素及び水の量を調整する。尿素注入器２２は、先に説明したように尿素タン
ク、ポンプ、尿素バルブ、コンプレッサ、空気バルブ、噴射ノズル及び配管等を含んで構成され、尿素量注入制御器２０によって制御された量の尿素水をガス通路１０３内へ噴射する。尿素注入器２２の注入量の情報は、尿素量注入制御器２０を介して制御部１０８に伝えられる。
【００５０】
発電機２４は、燃焼機器１０２から出力されるエネルギーを受けてステータによって形成される磁界中でロータを回転させて発電を行う。発電機２４で得られた電気エネルギーは排ガス加熱手段２８、加熱ヒータ３０、パージガス供給手段３８及びパージガス加熱手段４０で利用するようにしてもよい。また、クラッチ２６は、制御部１０８からの制御信号を受けてクラッチの開閉を行い、燃焼機器１０２を発電機２４へ接続した状態と接続しない状態とを切り換えるために用いられる。
【００５１】
排ガス加熱手段２８は、再加熱バーナや電気式再加熱器を含んで構成される。排ガス加

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熱手段２８は、制御部１０８からの制御信号を受けて、ガス通路１０３を流れる排ガスを加熱するために設けられる。再加熱バーナは、燃料を気体中に拡散させることにより混合して高温で燃焼させ排ガスの温度を上昇させる。また、電気式再加熱器は、抵抗加熱ヒー
タ等に電気を通電することによって排ガスの温度を上昇させる。電気式再加熱器を用いる
場合、発電機２４から出力された電気を用いて加熱を行うことが好適である。
【００５２】
加熱ヒータ３０は、脱硝触媒１０４を加熱する手段を含んで構成される。加熱ヒータ３０は、制御部１０８からの制御信号を受けて、脱硝触媒１０４を直接的に加熱、又は、ガ
ス通路１０３を流れる排ガスを加熱するために設けられる。加熱ヒータ３０としては、例
えば、電気誘導加熱ヒータ等とすることが好適である。加熱ヒータ３０は、発電機２４から出力された電気を用いて加熱を行うことが好適である。
【００５３】
ガバナー等負荷調節器３２は、燃焼機器１０２の負荷を調整する手段である。ガバナー
３２は、制御部１０８における脱硝触媒１０４の劣化状況の予測結果に応じて燃焼機器１０２の出力負荷を調整し、排ガスの温度を上昇又は下降させる。
【００５４】
なお、排ガス加熱手段２８、加熱ヒータ３０及びガバナー３２は少なくともいずれか１つを備えればよい。また、排ガス加熱手段２８及び加熱ヒータ３０は、再加熱バーナ、電気式再加熱器、電気誘導加熱ヒータ等の加熱手段を少なくとも１つ含んでいればよい。
【００５５】
ディスプレイ３４は、制御部１０８に含まれ、脱硝触媒１０４の劣化再生システムの制御状態をユーザに呈示するために用いられる。警報器３６は、制御部１０８に含まれ、脱硝触媒１０４の劣化に応じてユーザに警告を発する。また、ディスプレイ３４に劣化情報を表示し警告してもよい。
【００５６】
パージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０及び流量制御弁４２はパージガス供給部１１０を構成する。パージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０及び流量制御
弁４２は、脱硝触媒１０４の劣化再生処理に使用される。
【００５７】
パージガス供給手段３８は、燃焼機器１０２が停止中に行われる脱硝触媒１０４の再生処理において脱硝触媒１０４へパージガスを供給する。パージガス供給手段３８は、例えば、ブロワやコンプレッサ等のパージガスを圧縮送気できる装置を含んで構成される。パージガス供給手段３８は、図１に示すように、ブロワやコンプレッサ等の装置を駆動させるための補助エンジンや発電機を含んで構成してもよい。
【００５８】
パージガス供給手段３８は、燃焼機器１０２の始動に用いられる手段又は燃焼機器１０２に装備された手段を流用することが好適である。例えば、燃焼機器１０２の始動用コン
プレッサ又は補助ブロアを流用してパージガスを供給することができる。
【００５９】
パージガスは、脱硝触媒１０４を再生処理する際に生ずるガスを脱硝触媒１０４からパージできる気体であればよく、例えば、空気、窒素、希ガス等を適用することができる。
また、再生用ガスとして、一部又は全部を燃焼機器１０２の排ガスを用いても構わない。
パージガスとしては、特に空気を用いることが好適である。
【００６０】
パージガス加熱手段４０は、加熱バーナや電気式加熱器を含んで構成される。パージガ
ス加熱手段４０は、制御部１０８からの温度制御信号を受けて、パージガス供給手段３８から供給されるパージガスを加熱するために設けられる。加熱バーナは、燃料を気体中に拡散させることにより混合して高温で燃焼させパージガスの温度を上昇させる。また、電気式再加熱器は、抵抗加熱ヒータ等に電気を通電することによってパージガスの温度を上昇させる。電気式再加熱器を用いる場合、パージガス供給手段３８に含まれる発電機や発

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電機２４から出力された電気を用いて加熱を行うことが好適である。
【００６１】
流量制御弁４２は、パージガス供給手段３８から脱硝触媒１０４へのパージガスの供給・遮断及び流量（空塔速度）の調整を行う。流量制御弁４２は、脱硝触媒１０４の再生処理が開始されると、制御部１０８からの流量制御信号に応じてパージガスの流量を制御しつつ脱硝触媒１０４へのパージガスを供給する。また、流量制御弁４２は、脱硝触媒１０４の再生処理が終了すると閉状態とされてパージガス供給手段３８から脱硝触媒１０４へのパージガスの供給路を遮断する。
【００６２】
エコノマイザ４６は、排気ガスからの排熱を利用するための熱交換器を備える。エコノ
マイザ４６の筐体内には脱硝触媒１０４からの排気配管の一部が通され、エコノマイザ４
６を流れる排気ガスの排熱との熱交換が行われる。エコノマイザ４６における熱交換は、制御部１０８によって制御される。制御部１０８は、運転操作盤によるユーザからの運転の開始、停止等の運転パラメータの設定や状態の測定値が入力され、これらの入力値に応じてエコノマイザ４６に流れる排ガスの量等を調整して排気ガスの排熱との熱交換の制御が行われる。
【００６３】
また、エコノマイザ４６を設けることによって、脱硝触媒１０４の劣化再生処理によって 生 ず る 分 解 生 成 物 （ Ｎ Ｈ 3， Ｓ Ｏ 3， Ｈ 2Ｏ ） や 酸 性 硫 安 （ Ｎ Ｈ 4Ｈ Ｓ Ｏ 4） を 回 収 す る こともできる。したがって、外気への悪影響を抑制することができる。なお、エコノマイザ
４６に付着した硫安は、水洗洗浄によって取り除くことができ、洗浄後の廃液を回収することによって外部への影響を避けることができる。なお、脱硝触媒１０４を濡らすと特性劣化する可能性があるので、エコノマイザ４６を洗浄する際に脱硝触媒１０４に水分が届
かないように配慮する必要がある。
【００６４】
以下、図５のフローチャートを参照して、脱硝触媒１０４の再生処理について説明する。以下の処理は、制御部１０８において制御プログラムを実行することによって実現される。脱硝触媒１０４の再生処理は、燃焼機器１０２が停止されている間に行われる。例えば、船舶の停泊中に燃焼機器１０２を停止させている間に行うことが好適である。
【００６５】
ステップＳ１０では、脱硝触媒１０４の再生処理を開始するか否かが判断される。再生処理を開始する場合にはステップＳ１２に処理を移行し、そうでない場合にはステップＳ
１０に戻り、定期的に判断を行う。
【００６６】
例えば、制御部１０８は、燃焼機器１０２が停止されると所定の期間内に脱硝触媒１０４の再生処理を開始させるものとすればよい。所定の期間は、燃焼機器１０２を停止させてから脱硝触媒１０４の温度が１００℃以下となる期間より短いものとすることが好適である。すなわち、脱硝触媒１０４の温度が１００℃以下となった後に再生処理を開始すると、再生処理を実行する際に脱硝触媒１０４の温度を再度上昇させるための時間が長くなり、再生処理に必要とされる時間が長くなったり、再生処理で消費される電力が大きくなったりする。より具体的には、所定の期間は１時間以内とすることが好適である。
【００６７】
また、後述する劣化評価処理において脱硝触媒１０４に劣化が生じていると判定された場合に脱硝触媒１０４の再生処理を開始するものとしてもよい。これによって、脱硝触媒
１０４の実際の劣化状態を考慮して再生処理を施すことが可能となる。
【００６８】
ステップＳ１２では、パージガスの供給を開始する。制御部１０８は、パージガス供給
部１１０に対してパージガス供給開始信号を出力し、パージガス供給手段３８を動作させる。また、制御部１０８は、流量制御弁４２へ流量制御信号を出力し、流量制御弁４２流量制御信号に応じた流量のパージガスを脱硝触媒１０４へ送出させる。さらに、制御部１

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０８は、パージガス加熱手段４０へ温度制御信号を出力し、温度制御信号に応じてパージガスを所望の温度に加熱する。パージガスの温度制御は、ガス温度計４４からの温度信号が所望の温度となるように、パージガス加熱手段４０に対するフィードバック制御によって行ってもよい。
【００６９】
これにより脱硝触媒１０４の再生処理が開始される。すなわち、高温のパージガスを脱硝触媒１０４へ供給することにより、脱硝触媒１０４の温度を上昇させ、平衡式（４）を
右 辺 か ら 左 辺 へ 進 行 す る よ う に さ せ 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ に 析 出 し た 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） を 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の ガ ス と し て 排 出 さ せ る 。 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の ガ ス は 、 パ ー
ジガスによって脱硝触媒１０４から効果的に排出される。
【００７０】
再生処理の際のパージガスの温度は３００℃以上６００℃以下とすることが好適である。３００℃未満では、脱硝触媒１０４が十分に加熱されず、平衡式（４）の反応が右辺から左辺へ進み難く、再生処理が必要程度に十分に行われなかったり、再生処理時間が長くなり過ぎたりする。また、６００℃以上では、脱硝触媒１０４に含まれるチタニアが熱溶
融し、脱硝触媒１０４の表面積が低減する等の熱劣化が激しくなり、脱硝触媒１０４の交換頻度が多くなる等の問題を生ずる。なお、これらの観点から、再生処理の際のパージガ
スの温度は、より好ましくは３５０℃以上５００℃以下の範囲である。
【００７１】
また、パージガスの流量（空塔速度）は、後述するようにパージガスの温度及び再生処
理時間によって決定されるが、燃焼機器１０２を運転している時に排出される排ガスの流量（空塔速度）よりも小さくても十分である。通常、船舶用ディーゼル機関では燃焼機器-1１０２の運転時の排ガスの空塔速度は１００００〜２５０００ｈ であるが、パージガスとして必要な空塔速度は、パージガスの温度及び再生処理時間にも依るが、上記好適なパ-1
ージガスの温度の範囲及び実効的な再生処理時間の範囲に対して１０００〜５０００ｈ程度である。
【００７２】
ここでは、パージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）を予め設定した値とする。
【００７３】
ステップＳ１４では、脱硝触媒１０４を通過して排気配管に到達したパージガスの温度が取得される。制御部１０８は、ガス温度計４４から出力される温度データを取得する。
【００７４】
ステップＳ１６では、脱硝触媒１０４に供給されるパージガスの流量が出力される。制御部１０８は、ガス流量計１０から出力されるパージガスの流量（空塔速度）データを取得する。
【００７５】
ステップＳ１８では、ステップＳ１４で取得されたパージガスの温度及びステップＳ１６で取得されたガス流量（空塔速度）に応じた脱硝触媒１０４の再生処理時間を算出する。
【００７６】
図６は、活性度Ｋ／Ｋ０を０．２まで劣化させた脱硝触媒１０４に対して再生処理を行った場合におけるパージガスの流量（空塔速度）と活性度Ｋ／Ｋ０の回復との関係を示す。ここで、Ｋは実際の脱硝触媒１０４の活性度であり、Ｋ０は新品の脱硝触媒１０４の活性度であり、活性度Ｋ／Ｋ０は実際の脱硝触媒１０４の活性度を新品の脱硝触媒１０４で規格化した値である。図６は、再生処理時間を２時間に限定した場合の活性度Ｋ／Ｋ０の回復度を示している。
【００７７】
図６に示すように、脱硝触媒１０４の再生処理時間は、パージガスの温度とパージガスの流量（空塔速度）とに応じて変動する。例えば、パージガスの温度を５００℃とした場

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合、パージガスの流量（空塔速度）が１０００ｈ であっても２時間の再生処理時間で十分であるが、パージガスの温度を４００℃とした場合、２時間の再生処理時間で活性度Ｋ-1／Ｋ０を１程度に戻すためにはパージガスの流量（空塔速度）が５０００ｈ 以上必要である。
【００７８】
制御部１０８は、設定されたパージガスの温度（脱硝触媒１０４の温度に対応）及びパージガスの流量（空塔速度）に応じて、脱硝触媒１０４を活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させるまでの時間を求める。例えば、パージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせ毎に脱硝触媒１０４を再生前の活性度Ｋ／Ｋ０から再生後の活性度Ｋ／
Ｋ０の目標値まで再生させるまでの時間をデータベースとして制御部１０８の内部メモリに予め登録しておき、ステップＳ１４及びＳ１６において取得されたパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）に対応付けられた再生前の活性度Ｋ／Ｋ０から再生後の活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させるまでの時間を抽出して再生処理時間として設定する。このとき、再生処理時間は、ステップＳ１４において取得されたパージガスの温度（
脱硝触媒１０４の温度に対応）が高くなるほど短く設定される。
【００７９】
ステップＳ２０では、再生処理を継続するか否かが判定される。制御部１０８は、ステップＳ１２において再生処理が開始された時刻からステップＳ１６で設定された再生処理
時間が経過したか否かを判定し、経過していれば再生処理を終了し、そうでなければステップＳ２０の処理を繰り返す。
【００８０】
なお、本実施の形態では、パージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）に基づいて再生処理時間を設定するものとしたが、制御部１０８に再生処理時間を設定し、再生処理時間に基づいてパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）を決定するもの
としてもよい。例えば、目標とする再生処理時間を制御部１０８に入力し、その再生処理
時間内において再生前の活性度Ｋ／Ｋ０から再生後の活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させることが可能なパージガスの温度の最低値とパージガスの流量（空塔速度）をデータベースから抽出する処理を行えばよい。このとき、目標とする再生処理時間を達成できるパージガスの温度の最低値を選択することにより、脱硝触媒１０４を最も熱劣化させないよ
うに再生処理を行うことができる。
【００８１】
また、再生処理時間を複数の選択肢から選択できる構成としてもよい。例えば、船舶の運航スケジュールに応じて、１晩（例えば、８時間）を掛けての再生処理と、２時間の急速再生処理と、を選択できるようにしてもよい。この場合、それぞれの再生処理時間を満足するパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせを再生処理時間の選択肢毎に対応付けて予め登録しておき、選択された再生処理時間に対応付けられているパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせを用いて再生処理を行えばよい。
【００８２】
もちろん、再生処理時間及びパージガスの温度の組み合わせに基づいてパージガスの流量（空塔速度）を決定する構成としてもよいし、再生処理時間及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせに基づいてパージガスの温度を決定する構成としてもよい。
【００８３】
さらに、本実施の形態では、パージガス加熱手段４０のみを用いて間接的に脱硝触媒１０４を加熱する構成としたが、排ガス加熱手段２８や加熱ヒータ３０を流用してもよい。
加熱ヒータ３０を用いた場合、直接的に脱硝触媒１０４を加熱することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、パージガスの温度又は脱硝触媒１０４の温度を６０℃／時間を超えて昇温することが好適である。特に、上記のように脱硝触媒１０４にニオブ（Ｎｂ）を添加した場合に好適である。このように、６０℃／時間を超える昇温速度で加熱を行

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うことによって再生処理時間を短縮することが可能となる。
【００８５】
また、本実施の形態では、パージガスの温度に基づいて再生処理時間を設定するものとしたが、脱硝触媒１０４に温度センサを設置して脱硝触媒１０４の温度を取得し、脱硝触
媒１０４の温度に基づいて再生処理時間を設定してもよい。この場合、上記再生処理において、パージガスの温度を脱硝触媒１０４の温度と読み替えて処理を行えばよい。
【００８６】
以上のように、本実施の形態における脱硝システム１００では、パージガスの温度（脱硝触媒１０４の温度）、パージガスの流量（空塔速度）及び再生処理時間に基づいて脱硝
触媒１０４の再生処理の条件を制御する。これによって、脱硝触媒１０４の再生処理を適切に行うことができる。
【００８７】
次に、本実施の形態の脱硝システム１００の構成の変形例について説明する。上記脱硝システム１００は、図７に示すように、燃焼機器１０２の後段に脱硝触媒１０４の再生処
理専用のパージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０及び流量制御弁４２を設けた構成である。なお、図７〜図１２において、実線矢印はガスの流れを示し、破線矢印は制御信号の流れを示す。
【００８８】
脱硝システム１００の第１の変形例は、図８に示すように、パージガス加熱手段４０を
燃焼機器１０２の排ガスが通るガス通路１０３に設けた構成を有する。パージガス加熱手
段４０は、排ガス加熱手段２８を流用してもよいし、パージガス専用に排ガス加熱手段２８とは別途設けてもよい。
【００８９】
脱硝システム１００の第２の変形例は、図９に示すように、パージガス供給手段３８を燃焼機器１０２の始動用コンプレッサ５０又は補助ブロア５２を流用した構成を有する。
始動用コンプレッサ５０は、燃焼機器１０２の吸気配管に接続されており、燃焼機器１０２を始動させる際に開閉弁５０ａを開いて燃焼機器１０２のシリンダ内に圧縮空気を送る
ことによりピストンの運動を開始するために設けられる。また、補助ブロア５２は、燃焼機器１０２の過給器に接続されており、燃焼機器１０２を始動させる際にバイパス弁５２ａ，５２ｂを開いて燃焼機器１０２のシリンダ内に圧縮空気を送ることにより始動を補助するために設けられる。
【００９０】
第２の変形例では、始動用コンプレッサ５０又は補助ブロア５２を用いてパージガスを供給して再生処理を行う。始動用コンプレッサ５０を用いる場合、停止中の燃焼機器１０２のシリンダを介して、パージガスを脱硝触媒１０４へ供給する。補助ブロア５２を用いる場合、停止中の燃焼機器１０２のシリンダ及び過給器を介して、パージガスを脱硝触媒
１０４へ供給する。パージガスの加熱は、ガス通路１０３に設けられたパージガス加熱手
段４０によって行う。
【００９１】
なお、第３の変形例では、図１０に示すように、始動用コンプレッサ５０又は補助ブロ
ア５２からのパージガスの供給のために燃焼機器１０２を介さないバイパス経路５４，５６を設けてもよい。この場合、燃焼機器１０２の始動時にはバイパス弁５４ａ，５６ａを閉じると共に開閉弁５０ａ及び５２ｃを開いて上記のように燃焼機器１０２の運転開始を行い、脱硝触媒１０４の再生処理時にはバイパス弁５４ａ，５６ａを開くと共に開閉弁５０ａ及び５２ｃを閉じてパージガスを脱硝触媒１０４へ供給する。
【００９２】
また、脱硝システム１００の第４の変形例は、図１１に示すように、重力方向に対して
下から順にパージガス加熱手段４０、脱硝触媒１０４をアップフローに配置する。このような配置とすることによって、パージガス加熱手段４０での加熱によって熱膨張したパー
ジガスの密度が低下し、自然ドラフト力によってパージガスが流量制御弁４２を介して脱

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硝触媒１０４へ供給される。
【００９３】
さらに、脱硝システム１００の第５の変形例は、図１２に示すように、第４の変形例に加えて脱硝触媒１０４を直接加熱する加熱ヒータ３０を備えるものとしてもよい。このような構成では、パージガス加熱手段４０によるパージガスの加熱に加えて、加熱ヒータ３０によって脱硝触媒１０４を直接的に加熱することができる。
【００９４】
なお、上記図７〜図１２に示した構成要素を適宜組み合わせた構成としてもよいし、適宜省いた構成としてもよい。
【００９５】
また、脱硝触媒１０４の再生処理の開始は、以下の図１３のフローチャートに示す脱硝触媒１０４の劣化の予測に基づいて行ってもよい。以下の処理は、制御部１０８において制御プログラムを実行することによって実現される。
【００９６】
ステップＳ３０では、排ガスの流量、温度、窒素酸化物濃度及び硫黄酸化物濃度の測定が行われる。制御部１０８のＣＰＵは、外部インターフェースを介して接続されたガス流量計１０、ガス温度計１２、窒素酸化物濃度計１４，１６、硫黄酸化物濃度計１８からそれぞれ排ガス流量、排ガス温度、入口側の窒素酸化物濃度、出口側の窒素酸化物濃度及び入口側の硫黄酸化物濃度の測定値を取得する。
【００９７】
ステップＳ３２では、燃焼機器１０２の回転数、トルク、給気圧力、等を処理した還元剤供給部１０６からの還元剤（尿素）及び水分の注入量、ガバナー等負荷調節器３２の燃焼機器負荷値の取得が行われる。制御部１０８のＣＰＵは、外部インターフェースを介して接続された燃焼機器１０２、還元剤供給部１０６及びガバナー３２からそれぞれの特性値を取得する。
【００９８】
ス テ ッ プ Ｓ ３ ４ で は 、 化 学 反 応 モ デ ル を 用 い て 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 濃 度 及 び ア ン モ
ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 算 出 す る 。 図 １ ４ に 示 す よ う に 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ 内 の ガ ス 通 路 １
０３を排ガスの流れる方向に沿って複数の領域Ａ０〜Ａｎ（ｎは１以上の整数）に分割し、脱硝触媒１０４の入口から各領域Ａ１〜Ａｎの境界に排ガスが到達するまでの時間をｔ
１〜ｔｎ（各時間の間隔ｔｎ−ｔ（ｎ−１）＝Δｔとする）として、各領域Ａ０〜Ａｎに
お け る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 求 め る 。 な お 、 各 領 域 Ａ ０〜 Ａ ｎ に お け る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 は 近 似 的 に 各 領 域 Ａ
０〜Ａｎの入口の濃度に等しいとする。
【００９９】
三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 反 応 速 度 は 反 応 速 度 式 （ ５ ） 及 び （ ６）に示すように１次反応式で表すことができる。
【０１００】
【化５】

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【化６】

【０１０１】
こ こ で 、 − Δ Ｃ SO2は 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 濃 度 減 少 量 、 Δ Ｃ SO3は 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 濃 度 増 加 量 （ ＝ − Δ Ｃ SO2： 化 学 式 （ ３ ） よ り ） 、 Ｃ SO2は 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 濃
度 、 − Δ Ｃ NH3は ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 減 少 量 、 Ｃ NH3は ア ン モ ニ ア の 濃 度 、 Ｋ SO2，

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Ｋ NH3は 反 応 速 度 係 数 、 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） は 時 刻 ｔ に お け る 領 域 Ａ
ｎ の 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 （ ０ ≦ Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ≦ １ ） で あ る。 Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） は Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） に 等 し い も の と し 、 そ れ ら の 初 期 値 は １ と す る。
【０１０２】
各 領 域 の 境 界 に お け る ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 反 応 速 度 式 に お け る 反 応 速 度 係 数 Ｋ NH3は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の脱硝率から求めることができる。例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ） の 脱 硝 率 を η NOX％ と す る と 、 触 媒 入 口 側 の ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） 濃 度 と 窒 素 酸 化 物 （ ＮＯ ｘ ） の 濃 度 の 体 積 比 α （ ＝ Ｎ Ｈ 3／ Ｎ Ｏ ｘ ［ ｐ ｐ ｍ ／ ｐ ｐ ｍ ］ ） で ０ ≦ α ≦ １ の と き 、
窒素酸化物（ＮＯｘ）の反応速度式も化学式（６）と同じように１次反応式で表されるとすると、次の関係式（７）が成り立ち、時間ｔｎを代入することによって反応速度係数Ｋ
NH3を 求 め る こ と が で き る 。
【０１０３】【化７】【０１０４】
脱 硝 反 応 の 化 学 式 （ １ ） よ り 、 窒 素 酸 化 物 （ Ｎ Ｏ ｘ ） と ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） と の 反 応の 当 量 の 割 合 が 決 ま れ ば 、 ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 反 応 速 度 係 数 Ｋ NH3は 反 応 速 度 係 数 Ｋ NO
xか ら 求 め る こ と が で き る 。 な お 、 排 ガ ス の 脱 硝 処 理 お い て は 化 学 式 （ １ ） の 一 酸 化 窒 素（ Ｎ Ｏ ） と ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） と の 反 応 が 主 で あ る の で 、 二 酸 化 窒 素 （ Ｎ Ｏ 2） と ア ン モ
ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） と の 反 応 は 近 似 的 に 無 視 し て も よ い 。 こ の よ う に 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 入 口と 出 口 と に お け る 窒 素 酸 化 物 （ Ｎ Ｏ ｘ ） の 濃 度 の 測 定 値 か ら ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 反 応
速 度 係 数 Ｋ NH3を 求 め る こ と が で き る 。
【０１０５】
一 方 、 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） か ら 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） が 生 成 さ れ る 反 応 の 反 応 速 度 係 数
Ｋ SO2は 模 擬 排 ガ ス に よ る 実 験 に よ っ て 求 め ら れ る 。 図 １ ５ は 、 試 験 装 置 と し て 固 定 床 の
小型流通式触媒試験装置（触媒充填量４０〜５０ｃｃ）に模擬排ガスを流した際の二酸化
硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 酸 化 率 と 温 度 と の 関 係 を 示 す 。 ま た 、 図 １ ６ は 、 触 媒 に 付 着 し た 四 酸 化
硫 黄 （ Ｓ Ｏ 4） の 量 と 脱 硝 触 媒 の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／
Ｋ SO2０ と の 関 係 を 示 す 。 こ こ で 、 Ｋ SO2０ は 実 験 初 期 の 劣 化 し て い な い 脱 硝 触 媒 の 反 応 速
度 係 数 Ｋ SO2で あ る 。 バ ナ ジ ウ ム 系 脱 硝 触 媒 の 場 合 は 、 Ｓ Ｏ 2酸 化 活 性 度 と 脱 硝 触 媒 の 活 性
金 属 が 共 通 の バ ナ ジ ウ ム で あ る こ と か ら Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ NH3／ Ｋ NH3０ 又 は Ｋ NOX／ Ｋ NOX０ か ら 活 性 度 を 計 算 し て も よ い 。
【０１０６】
触 媒 と し て は 、 バ ナ ジ ウ ム （ Ｖ ） − タ ン グ ス テ ン （ Ｗ ） ／ 二 酸 化 チ タ ン （ Ｔ ｉ Ｏ 2） 系
ハ ニ カ ム 型 低 温 脱 硝 触 媒 を 用 い た 。 模 擬 試 験 で は 、 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） を ８ ０ ０ ｐ ｐ ｍ、 酸 素 （ Ｏ 2） を １ ３ ％ 、 一 酸 化 窒 素 （ Ｎ Ｏ ） を １ ５ ０ ０ ｐ ｐ ｍ 、 水 を １ ０ 重 量 ％ の 混 合ガスを窒素バランスで流し、還元剤として３％尿素水を４００℃の蒸発器でアンモニア（
Ｎ Ｈ 3） に 加 水 分 解 さ せ て 脱 硝 触 媒 の 上 流 に て ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） 換 算 で １ ５ ０ ０ ｐ ｐ ｍ-1ほど供給した。また、実験系の脱硝触媒の空塔速度（ＳＶ）は２５０００ｈ とした。反
応温度は２００℃から４００℃の範囲で変化させた。
【０１０７】
こ の よ う な 模 擬 排 ガ ス に よ る 実 験 に お い て 、 文 献 （ Carlo Orsenigo, Ind.Eng.Chem.Res,1998,vol.37,pp.2350-2359） に 準 じ て Ｎ Ｄ Ｉ Ｒ 式 の 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2 ） 濃 度 計 に よ り 除
湿 処 理 後 の 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） 濃 度 を 測 定 し 、 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 酸 化 率 は 触 媒 の 入
口 と 出 口 と に お け る 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） 濃 度 の 減 少 率 と し た 。 ま た 、 触 媒 に 付 着 し た 四酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 4） の 量 は 、 劣 化 し た 触 媒 を 抜 き 取 り 、 水 抽 出 法 ・ イ オ ン ク ロ マ ト 分 析 に

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JP 2012-71262 A 2012.4.12より定量した。
【０１０８】
こ の よ う に し て 得 ら れ た 関 係 か ら 、 各 温 度 に お け る 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） か ら 三 酸 化 硫
黄 （ Ｓ Ｏ 3） が 生 成 さ れ る 反 応 の 反 応 速 度 係 数 Ｋ SO2、 及 び 、 触 媒 に 付 着 し た 四 酸 化 硫 黄 （Ｓ Ｏ 4） の 量 と 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／
Ｋ SO2０ を 求 め る こ と が 可 能 と な る 。
【０１０９】
ここで、本実施の形態の脱硝触媒の劣化予測方法及び劣化対策方法における特徴の１つ
として、図１５に示すように、４００℃までの範囲では反応温度が上昇すると共に二酸化
硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 酸 化 率 が 低 下 す る 関 係 を 用 い る 点 が 挙 げ ら れ る 。 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の酸化率は従来反応温度の上昇と共に増加すると考えられていたが、実際の脱硝反応における 排 ガ ス で は 、 反 応 温 度 が 上 昇 す る と 共 に 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 酸 化 率 が 低 下 す る 関 係となっている。
【０１１０】
なお、このような傾向はバナジウム（Ｖ）−タングステン（Ｗ）／二酸化チタン（ＴｉＯ 2） 系 ハ ニ カ ム 型 低 温 脱 硝 触 媒 に 限 定 さ れ る も の で は な く 、 バ ナ ジ ウ ム 系 等 の 他 の 脱 硝
触媒においても同様の傾向を示すと考えられる。ただし、４００℃を超える温度範囲では、 反 応 温 度 の 上 昇 と 共 に 二 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 酸 化 率 が 上 昇 す る こ と も 考 え ら れ る 。
【０１１１】
こ の よ う に し て 得 ら れ た 反 応 速 度 係 数 Ｋ SO2、 反 応 速 度 係 数 Ｋ NH3及 び 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の
活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ を 反 応 速 度 式 （ ６ ） 及 び（ ７ ） に 当 て は め 、 時 刻 Ｔ に お け る 各 領 域 Ａ ０ 〜 Ａ ｎ に お け る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び
ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 求 め る 。
【０１１２】
ステップＳ３６では、ステップＳ３４にて算出した各領域Ａ０〜Ａｎにおける三酸化硫
黄 （ Ｓ Ｏ 3） の う ち 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） と し て 析 出 す る 量 を 算 出 す る 。 こ こ で は 、
上 記 平 衡 式 （ ８ ） を 用 い て 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） と し て 析 出 す る 量 を 算 出 す る 。 こ こ
で 、 Ｐ SO3は 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 分 圧 、 Ｐ NH3は ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 分 圧 、 Ｒ は 気 体
常数及びＴは温度である。
【０１１３】【化８】【０１１４】
こ こ で 、 Ｐ SO3は 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 分 圧 、 Ｐ NH3は ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 分 圧 、 Ｒ
は 気 体 常 数 及 び Ｔ は 温 度 で あ る 。 な お 、 平 衡 式 （ ８ ） は 、 文 献 (S Matsuda et.al,Ind.Eng.Prod.Res.,Dev.1982,vol.21,pp.48-52)に 開 示 さ れ て い る 。
【０１１５】
平 衡 式 （ ８ ） で は 、 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 分 圧 （ 濃 度 ） の 積
は 温 度 の 関 数 で 表 さ れ る 。 そ こ で 、 ス テ ッ プ Ｓ ３ ４ で 求 め た ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度を分圧換算して、排ガスの温度Ｔｍｐと共に平衡式（８）に代入することによって、その状 態 に お い て ガ ス と し て 存 在 し 得 る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 分 圧 を 求 め る こ と が で き る 。
そ し て 、 ガ ス と し て 存 在 し 得 る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 分 圧 を 濃 度 換 算 し 、 ス テ ッ プ Ｓ ３
４ で 求 め た 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 生 成 濃 度 か ら 減 算 す る こ と に よ っ て 、 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4）
Ｈ Ｓ Ｏ 4） と し て 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 表 面 に 析 出 す る 量 を 算 出 す る こ と が で き る 。 な お 、 硫
安の平衡計算は、化学式（４）の文献平衡データや化学平衡計算ソフトで計算代理してもよい。
【０１１６】
さ ら に 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 表 面 に 析 出 す る 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 量 を 時 刻 Ｔ ま で

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JP 2012-71262 A 2012.4.12に 既 に 析 出 し た 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 量 に 累 積 加 算 す る こ と に よ っ て 、 各 領 域 Ａ ０〜 Ａ ｎ に お け る 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 累 積 値 を 算 出 す る こ と が で き る 。
【０１１７】
ステップＳ３８では、ステップＳ３６で求めた各領域Ａ０〜Ａｎにおける硫安（（ＮＨ4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 累 積 値 に 基 づ い て 、 各 領 域 Ａ ０ 〜 Ａ ｎ に お け る 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性度を求める。
【０１１８】
図１６に示すように、模擬ガスによる実験によって触媒に付着した四酸化硫黄（ＳＯ4） の 量 と 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2
０ を 予 め 求 め て お き 、 各 領 域 Ａ ０ 〜 Ａ ｎ に お け る 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 総 量 から 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ を 得る。
【０１１９】
ス テ ッ プ Ｓ ４ ０ で は 、 ス テ ッ プ Ｓ ３ ８ で 得 ら れ た 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ，Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ に 基 づ い て 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 再 生 処 理 を 行
うか否かを判定する。
【０１２０】
再生処理は、例えば、各領域Ａ０〜Ａｎにおける脱硝触媒１０４の活性度の値が所定の基準閾値を下回った場合に行うものとすることができる。また、例えば、各領域Ａ０〜Ａｎにおける脱硝触媒１０４の活性度の平均値が所定の基準閾値を下回った場合に行うもの
としてもよい。ただし、これらに限定されるものではなく、脱硝触媒１０４の活性度に基づいた処理であればよい。
【０１２１】
劣化対策処理を行う場合には、図５に示した再生処理のフローチャートのステップＳ１
２以降の処理に移行する。そうでない場合にはステップＳ３０に処理を移して次の時刻Ｔにおける劣化予測処理を行う。
【０１２２】
また、劣化対策処理では、例えば、ディスプレイ３４に脱硝触媒１０４の活性度が基準
閾値を超えたことを示す情報を表示させてユーザ（燃焼機器１０２の管理者）に対して警告を呈示するものとしてもよい。また、警報器３６から音や光を発することによってユーザ（燃焼機器１０２の管理者）に対して警告を呈示するものとしてもよい。
【０１２３】
この場合、ユーザは、手動で排ガスの温度Ｔｍｐを上昇させる処理を実行させたり、燃焼機器１０２を停止させて脱硝触媒１０４の再生処理を開始させたりすることができる。
【０１２４】
以下に、上記処理についてより具体的に説明する。脱硝処理開始時には、ステップＳ３０からＳ３２では各種データが取得され、ステップＳ３４にて、各領域Ａ０〜Ａｎの脱硝
触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ は １ （ 劣 化なし）として、脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスによる各領域Ａ０〜Ａｎの出口
側 境 界 の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 が 求 め ら れ る 。 す な わ ち 、
時 刻 Ｔ ＝ ０ に お い て 領 域 Ａ ０ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ
ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 は 、 領 域 Ａ ０ で の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ S
O2／ Ｋ SO2０ を １ と し て 反 応 速 度 式 （ ５ ） 及 び （ ６ ） に 反 応 速 度 係 数 Ｋ SO2， Ｋ NH3及 び 触媒 入 口 部 の 排 ガ ス に お け る 二 硫 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 代 入 して求めることができる。時刻Ｔ＝０に脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスは時刻ｔ１、ｔ２、・・・ｔｎに各領域Ａ１〜Ａｎの境界に到達することになるので、時刻ｔ１に
お い て 領 域 Ａ １ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の
濃 度 は 、 時 刻 ｔ １ に お け る 領 域 Ａ １ で の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝
Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ を １ と し て 反 応 速 度 式 （ ５ ） 及 び （ ６ ） に 反 応 速 度 係 数 Ｋ SO2， Ｋ NH3及 び
領 域 Ａ １ に 到 達 す る 二 硫 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 代 入 し て 求 め

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ることができる。同様に、時刻ｔ２において領域Ａ２を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 、 時 刻 ｔ ３ に お い て 領 域 Ａ ３ を 通 過 す る 時 間 Δ
ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 ・ ・ ・ 時 刻 ｔ ｎ に お い て 領 域
Ａ ｎ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 算 出することができる。
【０１２５】
次 に 、 ス テ ッ プ Ｓ ３ ６ に て 、 時 刻 Ｔ ＝ ０ に お け る 領 域 Ａ ０ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 、 時 刻 ｔ １ に お け る 領 域 Ａ １ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び
ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 ・ ・ ・ 及 び 反 応 （ 排 ガ ス ） の 温 度 Ｔ ｍ ｐ か ら 、 時 刻 Ｔ ＝ ０ に
お け る 領 域 Ａ ０ で の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 、 時 刻 ｔ １ に お け る 領 域 Ａ １ で の硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 ・ ・ ・ を 求 め る 。 こ の 算 出 さ れ た 析 出 量 を 時 刻 Ｔ ＝ ０
ま で の 領 域 Ａ ０ で の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 の 累 積 値 、 時 刻 ｔ １ に お け る 領 域
Ａ １ で の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 の 累 積 値 ・ ・ ・ の 初 期 値 と す る 。
【０１２６】
ス テ ッ プ Ｓ ３ ８ で は 、 時 刻 Ｔ ＝ ０ に お け る 各 領 域 Ａ ０ 〜 Ａ ｎ の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 の 累 積 値 か ら 領 域 Ａ ０ の 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ を 求 め る 。 他 の 領 域 Ａ １ 〜 Ａ ｎ に は 未 だ 排 ガ ス は 到 達 し て い
な い の で 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ S
O2０ は １ の ま ま と な る 。
【０１２７】
ステップＳ４０では、ステップＳ３８で求められた各領域Ａ０〜Ａｎの脱硝触媒１０４の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ に 基 づ い て 劣 化 に 対 する再生処理を行うか否かを判定し、再生処理を行わない場合にはステップＳ３０に処理を戻す。
【０１２８】
ステップＳ３０からＳ３２では各種データが再び取得され、ステップＳ３４にて、時刻
Ｔ ＝ Δ ｔ に 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 入 口 か ら 流 入 し た 排 ガ ス に よ っ て 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び
ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 が 求 め ら れ る 。 こ こ で は 、 領 域 Ａ ０ に つ い て は ス テ ッ プ Ｓ ３
８ に お い て 新 た に 得 ら れ た 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０を用いて濃度を算出し、他の領域Ａ１〜Ａｎについては１（劣化なし）として三酸化硫
黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 が 求 め ら れ る 。 す な わ ち 、 時 刻 Ｔ ＝ Δ ｔ に お
い て 領 域 Ａ ０ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃
度は、ステップＳ３８において時刻Ｔ＝０における処理で得られた領域Ａ０での活性度Ｆ
SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ の 値 を 用 い て 、 反 応 速 度 式 （ ５ ）
及 び （ ６ ） に 反 応 速 度 係 数 Ｋ SO2， Ｋ NH3及 び 触 媒 入 口 部 の 排 ガ ス に お け る 二 硫 化 硫 黄 （ ＳＯ 2） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 代 入 し て 求 め る こ と が で き る 。 時 刻 Ｔ ＝ Δ ｔ に 脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスは時刻ｔ１、ｔ２、・・・ｔｎ後に各領域Ａ１〜Ａｎの境界に到達することになるので、時刻Δｔ＋ｔ１において領域Ａ１を通過する時間
Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 は 、 時 刻 Δ ｔ ＋ ｔ １ に お け
る 領 域 Ａ １ で の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ を １ と して 反 応 速 度 式 （ ５ ） 及 び （ ６ ） に 反 応 速 度 係 数 Ｋ SO2， Ｋ NH3及 び 領 域 Ａ １ に 到 達 す る 二 硫
化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 代 入 し て 求 め る こ と が で き る 。 同 様 に、 時 刻 Δ ｔ ＋ ｔ ２ に お い て 領 域 Ａ ２ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア
ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 、 時 刻 Δ ｔ ＋ ｔ ３ に お い て 領 域 Ａ ３ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 ・ ・ ・ 時 刻 Δ ｔ ＋ ｔ ｎ に お い て 領 域 Ａ
ｎ を 通 過 す る 時 間 Δ ｔ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 を 算 出 することができる。
【０１２９】
次 に 、 ス テ ッ プ Ｓ ３ ６ に て 、 時 刻 Ｔ ＝ Δ ｔ に お け る 領 域 Ａ ０ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3）
及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 、 時 刻 Δ ｔ ＋ ｔ １ に お け る 領 域 Ａ １ で の 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ

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Ｏ 3） 及 び ア ン モ ニ ア （ Ｎ Ｈ 3） の 濃 度 ・ ・ ・ 及 び 反 応 （ 排 ガ ス ） の 温 度 Ｔ ｍ ｐ か ら 、 時 刻
Ｔ ＝ Δ ｔ に お け る 領 域 Ａ ０ で の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 、 時 刻 Δ ｔ ＋ ｔ １ に お
け る 領 域 Ａ １ で の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 ・ ・ ・ を 求 め る 。 こ の 算 出 さ れ た 析
出 量 か ら 時 刻 Ｔ ＝ Δ ｔ ま で の 領 域 Ａ ０ で の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 の 累 積 値 を求める。すなわち、領域Ａ０については時刻Ｔ＝０及びＴ＝Δｔにおける硫安（（ＮＨ4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 の 総 和 が 累 積 値 と な り 、 領 域 Ａ １ に つ い て は 時 刻 Ｔ ＝ ０ に 対 す る 処
理 で 得 ら れ た 時 刻 Ｔ ＝ ｔ １ （ ＝ Δ ｔ ） に お け る 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 が 累 積
値 と な る 。 領 域 Ａ ２ 〜 Ａ ｎ に つ い て は ガ ス と し て 存 在 し 得 る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 分 圧
よ り 、 各 領 域 Ａ ２ 〜 Ａ ｎ に お い て 触 媒 で 酸 化 し 生 成 さ れ る 三 酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 3） の 生 成 濃
度 が 下 回 り 、 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 は ０ と な る 。
【０１３０】
ス テ ッ プ Ｓ ３ ８ で は 、 時 刻 Ｔ ＝ Δ ｔ に お け る 各 領 域 Ａ ０ 及 び Ａ １ の 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ
Ｓ Ｏ 4） の 析 出 量 の 累 積 値 か ら 領 域 Ａ ０ 及 び Ａ １ の 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ を 求 め る 。 他 の 領 域 Ａ ２ 〜 Ａ ｎ に は 硫 安 析 出
量 が 未 だ ０ な の で 、 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ
SO2／ Ｋ SO2０ は １ の ま ま と な る 。
【０１３１】
ステップＳ４０では、ステップＳ３８で求められた各領域Ａ０〜Ａｎの脱硝触媒１０４の 活 性 度 Ｆ SO2（ ｔ ， Ａ ｎ ） ， Ｆ NH3（ ｔ ， Ａ ｎ ） ＝ Ｋ SO2／ Ｋ SO2０ に 基 づ い て 脱 硝 触 媒 １
０４の再生処理を行うか否かを判定し、再生処理を行わない場合にはステップＳ３０に処理を戻す。
【０１３２】
このような処理を繰り返すことによって、脱硝触媒１０４の劣化予測処理を実行し、予測結果に基づいて脱硝触媒１０４の再生処理を開始することができる。ただし、劣化予測
処理は上記に限定されるものではなく、燃焼機器１０２からの排ガスにアンモニア系物質を添加して脱硝触媒１０４で窒素酸化物の分解を行う排ガス処理において、硫黄酸化物による脱硝触媒１０４の劣化を少なくとも温度Ｔｍｐと硫黄酸化物の酸化率との関係に基づいて予測するものであればよい。特に、温度Ｔｍｐと硫黄酸化物の酸化率との関係は、温度が上がるほど酸化率が下がる関係とすることが好適であるが、温度が上がるにつれて二酸 化 硫 黄 （ Ｓ Ｏ 2） の 酸 化 率 が 上 が る 温 度 域 又 は 当 該 特 性 の 触 媒 に 用 い る こ と も 可 能 で ある。
【０１３３】
また、燃焼機器１０２から排出される排ガスの時間的な変化が予想できる場合には、その排ガスの性状（排ガスの流量、温度、窒素酸化物濃度及び硫黄酸化物濃度等）の変化の予想値に基づいて、脱硝触媒１０４の劣化の将来的な予測を行うことも可能である。
【０１３４】
例えば、燃焼機器１０２から排出される排ガスの性状が時間的に変化しない場合には、劣化予測処理においてステップＳ３０で最初に取得した排ガスの性状（排ガスの流量、温度、窒素酸化物濃度及び硫黄酸化物濃度等）に基づいて将来に亘って脱硝触媒１０４に析
出 さ れ る 硫 安 （ （ Ｎ Ｈ 4） Ｈ Ｓ Ｏ 4） の 量 を 算 出 し 、 そ の 量 か ら 脱 硝 触 媒 １ ０ ４ の 活 性 度 が所定の基準閾値を超える時刻を求め、その予想時刻をユーザに呈示するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】【０１３５】
以上の実施形態は、船舶用のディーゼル機関の排ガスの処理に適用することができるがこれに限定されるものではなく、他の移動体、例えば鉄道車両、自動車等についても適用することができる。また、ディーゼル機関以外の間欠燃焼を行う機関（直噴式のオットー
機関等）についても適用することができる。さらに、ゴミ焼却器や火力発電設備等の一般の燃焼機器にも適用が可能である。
【符号の説明】

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20

30

40

50

(21)

JP 2012-71262 A 2012.4.12【０１３６】
１２ ガス温度計、１４，１６ 窒素酸化物濃度計、１８ 硫黄酸化物濃度計、２８排ガス加熱手段、３０ 加熱ヒータ、３２ ガバナー等負荷調節器、３８ パージガス供給手段、４０ パージガス加熱手段、４２ 流量制御弁、４４ ガス温度計、１００ 脱硝システム、１０２ 燃焼機器、１０３ ガス通路、１０４ 脱硝触媒、１０６ 還元剤
供給部、１０８ 制御部。

【図４】

【図５】

【図６】

(22)

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

JP 2012-71262 A 2012.4.12

(23)

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

JP 2012-71262 A 2012.4.12

(24)

【図１６】

JP 2012-71262 A 2012.4.12

(25)

【図１】

【図２】

JP 2012-71262 A 2012.4.12

(26)

【図３】

JP 2012-71262 A 2012.4.12

(27)JP 2012-71262 A 2012.4.12

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フロントページの続き(71)出願人 000005902
三井造船株式会社
東京都中央区築地５丁目６番４号(74)代理人 110001210
特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所(72)発明者 稲葉利晴

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 岸

独立行政法人海上技術安全研究所内

武行

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 川内智詞

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 仁木

独立行政法人海上技術安全研究所内哲吾

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 平田

独立行政法人海上技術安全研究所内純蔵

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 福田独立行政法人海上技術安全研究所内正英

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 金子

独立行政法人海上技術安全研究所内洋一

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号(72)発明者 高木

独立行政法人海上技術安全研究所内

独立行政法人海上技術安全研究所内宏一

東京都三鷹市新川６丁目３８番１号

独立行政法人海上技術安全研究所内

Ｆターム(参考) 3G091 AA18

AB04

BA07 BA11

4D048 AA06

AB02

AC04 BA07Y BA23Y BA27Y BA41Y BB02

BA14

CA17
BD01

BD04

4G169 AA03

AA10

BA04 BC54

CA13

GA06

BC55A BC60

CA02

CA08