バグフィルタ及び排ガス処理装置
【課題】装置の省スペース化が可能で、且つ脱硝効率を高く維持することができるバグフィルタ及び排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスが、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタ６０において、前記筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に第１の触媒層６２を有し、前記排ガスの排気面に前記第１の触媒層６２とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層６３を有しており、前記第２の触媒層６３は脱硝触媒で形成された構成とする。
【解決手段】窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスが、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタ６０において、前記筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に第１の触媒層６２を有し、前記排ガスの排気面に前記第１の触媒層６２とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層６３を有しており、前記第２の触媒層６３は脱硝触媒で形成された構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ布に脱硝触媒を担持させて脱硝を行うようにしたバグフィルタ、及び該バグフィルタを有する除塵手段を備えた排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばゴミ焼却炉や石炭焚きボイラ等の燃焼機器から排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。そのため、燃焼機器が具備する排ガス処理装置にはＮＯｘを低減する手段が設けられている。
ここで一例として、図１０を参照して従来の排ガス処理装置を備えたゴミ焼却プラントの構成例を説明する。ゴミ焼却プラントでは、焼却炉１で発生した排ガスはボイラ２で熱回収された後、減温塔３で水噴霧により冷却される。次いで除塵手段５で排ガスの除塵が行なわれるとともに、必要に応じてこの上流側で排ガス中に供給された消石灰によりＨＣｌ除去、ＳＯｘ除去が行われる。さらに除塵手段５には脱硝触媒が担持されており、この上流側で排ガス中に供給された還元剤５ａにより除塵手段５でＮＯｘが除去される。各種の有害物質が除去された排ガスは、煙突７より外部に排出される。
【０００３】
上記したように従来の排ガス処理装置では、除塵手段５に脱硝触媒を担持させて、脱硝触媒でＮＯｘの脱硝反応を行わせる構成が多く用いられている。例えば特許文献１（特開平９−２９０１３６号公報）には、脱硝触媒成分を担持した脱じん用フィルタを配置した構成が開示されている。さらにここで用いられる脱硝触媒には、酸化チタン系の触媒、例えばＴｉ−Ｍｏ−Ｖ系やＴｉ−Ｗ−Ｖ系の触媒が適していると記載されている。
また、特許文献２（特開平１−１２７０２８号公報）には、バグフィルタの筒状ろ布の変形を防ぐために筒状ケージが配置され、この筒状ケージに脱硝触媒が担持されたバグフィルタの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９０１３６号公報
【特許文献２】特開平１−１２７０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるように、従来よりバグフィルタのろ布に担持させる脱硝触媒には、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｖ系やＴｉ−Ｗ−Ｖ系等の触媒が多く用いられていた。しかしながら、これらの脱硝触媒は硫黄分に弱く、排ガス中に含まれるＳＯｘにより劣化が促進されてしまう。そこで、ＮＯｘの反応率から決定する触媒量よりろ布に担持させる触媒量を多くする必要があった。ところが、ろ布に脱硝触媒を担持させる構成では、触媒量を多くするとバグフィルタの圧力損失が高くなり、ランニングコストが高くなってしまうという問題があった。また、一般にバグフィルタでは、煤塵がろ布に一定量以上堆積したら煤塵を払い落とすために空気逆洗を行っているが、ろ布に担持させる触媒量が多くなると空気逆洗効果が半減してしまい、ろ布に堆積した煤塵を十分に払い落とすことができず、やはり圧力損失が高くなってしまう。一方、従来から耐硫黄性の脱硝触媒も知られているが、この耐硫黄性の脱硝触媒は上記したようなＴｉ−Ｍｏ−Ｖ系やＴｉ−Ｗ−Ｖ系等の脱硝触媒より脱硝効率が低く、且つ高価であった。
【０００６】
また、一般に脱硝反応はＮＯと還元剤との反応を基本としているが、この反応はＮＯとＮＯ２が等量存在する場合に比べて反応速度が遅い。しかし、排ガス中に含まれるＮＯ２はＮＯに比べて極めて少なくいため、脱硝効率を向上させることは難しかった。そこで特許文献１のように酸化剤を供給してＮＯｘ中のＮＯ２比率を増大させることが考えられるが、この場合ＮＯ２を生成する酸化反応を促進させるために、酸化触媒を用いた触媒塔等を設置する必要があり、設置スペースの増大が問題となる。
【０００７】
さらに、特許文献２に開示されるように筒状ケージに脱硝触媒を担持する構成においては、ろ布に脱硝触媒を担持する場合よりも排ガスとの接触面積が小さくなり、脱硝効率が低下することが考えられる。
さらにまた、従来の排ガス処理装置では、脱硝効率を高く維持するために還元剤を多く供給しており、この場合、除塵手段をスリップして排出規制のあるＮＨ３等の還元剤が煙突から排出してしまうことがあった。そこで還元剤を排ガス処理装置内で除去するためには、別途、脱硝触媒の下流側に還元剤浄化用触媒を担持した触媒塔を設置する必要があり、設置スペースの増大が問題となっていた。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、装置の省スペース化が可能で、且つ脱硝効率を高く維持することができるバグフィルタ及び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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るバグフィルタは、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスが、筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタにおいて、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に第１の触媒層を有し、前記排ガスの排気面に前記第１の触媒層とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層を有しており、前記第２の触媒層は脱硝触媒で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、筒状ろ布の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面と排気面に、それぞれ異なる種類の触媒で形成された第１の触媒層と第２の触媒層とを設けることにより、１つのバグフィルタで２つの触媒機能を実現することができ、従来は除塵手段とは別に触媒塔等を設けていたところ、この機能をバグフィルタに担わせることで装置の省スペース化が図れる。
また、排ガス中に含有される硫黄酸化物（ＳＯｘ）は煤塵中に多く含まれるが、この煤塵は筒状ろ布の表面のうち排ガス導入面に堆積し、排ガス排気面側へ通過するＳＯｘは低減される。したがって、排ガス排気面に設けられた第２の触媒層でのＳＯｘ濃度は低くなり、第２の触媒層を形成する脱硝触媒の劣化を抑制することが可能で、延いては脱硝効率を高く維持することが可能となる。
【００１１】
なお、本発明は特に、バグフィルタより上流側で消石灰や苛性ソーダ等のアルカリ剤を排ガスに供給して酸性ガス（ＳＯｘ、ＨＣｌ等）除去を行う場合に適している。これは、例えば消石灰を供給して筒状ろ布の排ガス導入面に消石灰層を形成し、この消石灰層で排ガス中のＳＯｘやＨＣｌを中和反応させ、煤塵とともに除去する。このような構成を有する排ガス処理装置に本発明を適用することにより、筒状ろ布の排ガス排気面側に通過するＳＯｘをより低減させることができ、脱硝触媒のＳＯｘによる劣化をより一層防止することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一の態様として、前記第１の触媒層は耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成され、前記第２の触媒層は耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成されていることが好ましい。
ここで、耐硫黄性を有する脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含むとともに、クロム、マンガン、銅、コバルトのうち少なくともいずれかを含む触媒、又は、ゼオライトを主成分とし、鉄、コバルト、ニッケル、銅のうち少なくともいずれかを含む触媒が挙げられる。一方、耐硫黄性を有していない脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含み、クロム、マンガン、銅、コバルトを含まない触媒が挙げられる。
【００１３】
本構成では、排ガス導入面に設けられた第１の触媒層が、耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成されていることにより、排ガス中に含有されるＳＯｘにより第１の触媒層を形成する脱硝触媒が劣化することを抑制できる。また、上記したような耐硫黄性を有していない脱硝触媒は、耐硫黄性を有する脱硝触媒より脱硝効率が高いため、ＳＯｘ濃度の低い排ガス排気面に、耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成した第２の触媒層を設けることにより、脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の他の態様として、前記第１の触媒層は、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成されていることが好ましい。
ここで、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒とは、例えば、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも１種の無機酸化物に、白金、パラジウム、ロジウム及び金等の活性金属を担持した触媒が挙げられる。
【００１５】
このように、第１の触媒層が酸化触媒で形成されていることにより、まず最初に排ガス導入面で排ガス中に含有されるＮＯからＮＯ２を生成する反応を促進し、次いで排ガス排気面で第２の触媒層の脱硝触媒によりＮＯ、ＮＯ２の脱硝反応を促進する。ＮＯ、ＮＯ２が等量存在する場合の脱硝反応はＮＯ単独の脱硝反応よりも反応速度が速いため、第１の触媒層で予めＮＯｘ中のＮＯ２の比率を増加させておくことにより、第２の触媒層での脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、前記排ガスが前記筒状ろ布の外表面から内表面に通過するバグフィルタであって、前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、前記リテーナの表面に、前記排ガスに含まれる還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることが好ましい。
ここで、還元剤浄化用触媒とは、例えば、白金、パラジウム又はロジウムより選ばれる貴金属の塩類、若しくはこれらの貴金属をゼオライト、アルミナ、シリカ等の多孔体単体に担持したものが用いられる。
このように、リテーナの表面に還元剤浄化用触媒が塗布されていることにより、筒状ろ布表面での脱硝反応に用いられなかった未反応の還元剤の分解反応を促進することができる。また、還元剤浄化装置を新たに設けない構成とすることもでき、装置の省スペース化が図れる。
【００１７】
また、本発明に係る排ガス処理装置は、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面にＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記除塵手段は前記筒状ろ布の外表面から内表面に排ガスが通過する構成であり、前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、前記リテーナの表面に前記排ガスに含まれる前記還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上記載のように本発明によれば、筒状ろ布の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面と排気面に、それぞれ異なる種類の触媒で形成された第１の触媒層と第２の触媒層とを設けることにより、一のバグフィルタで２つの触媒機能を実現することができ、従来は除塵手段とは別に触媒塔等を設けていたところ、この機能をバグフィルタに担わせることで装置の省スペース化が図れる。
また、排ガス中に含有される硫黄酸化物は煤塵中に多く含まれるが、この煤塵は筒状ろ布の表面のうち排ガス導入面に堆積し、排ガス排気面側へ通過するＳＯｘは低減される。したがって、排ガス排気面に設けられた第２の触媒層でのＳＯｘ濃度は低くなり、第２の触媒層を形成する脱硝触媒の劣化を抑制することが可能で、延いては脱硝効率を高く維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る排ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態における除塵手段の内部構成を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバグフィルタの構成を示す図であり、（Ａ）はリテーナを装着した状態を示す斜視図で、（Ｂ）はリテーナを一部抜き出した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の斜視図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の拡大断面図である。
【図８】本発明の第３実施例に係るバグフィルタの構成を示す図であり、（Ａ）は筒状ろ布の斜視図で、（Ｂ）は筒状ろ布からリテーナを一部抜き出した状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施例に係るバグフィルタの拡大断面図である。
【図１０】従来の排ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本実施形態では、一例として排ガス処理装置をゴミ焼却プラントに取り付けた場合につき説明するが、排ガス処理装置を取り付ける燃焼機器はこれに限定されるものではなく、熱分解炉、溶融炉、ボイラ、内燃機関、外燃機関等種々の燃焼機器に適用することができる。より好ましくは、本発明は焼却炉、熱分解炉、溶融炉、ボイラに取り付けられる排ガス処理装置に適している。
【００２３】
まず最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る排ガス処理装置が適用されるゴミ焼却プラントの全体構成を説明する。
ゴミ焼却プラントは、主に、焼却炉１と、ボイラ２と、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、煙突７とを有する。
【００２４】
焼却炉１は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の各種の焼却炉を用いることができる。例えばストーカ式焼却炉を用いる場合、投入ホッパ１１から投入されたゴミは、火炉１２内で火格子上を移送されながら火炉底部から導入される一次空気により燃焼する。この燃焼により発生した排ガス中の未燃分は、火炉上方に導入される二次空気により再燃焼する。焼却炉１でゴミを燃焼させることにより発生した燃焼灰は灰処理部１３に送られ、排ガスは配管によりボイラ２に送られる。
【００２５】
ボイラ２は、焼却炉１から排出される高温の排ガスから熱を回収する。ボイラ２で熱を回収された排ガスは減温塔３に送られる。
減温塔３は、水が貯留された水タンク３１と接続されている。水タンク３１の水はポンプ３２により減温塔３に供給される。そして、ボイラ２から送られた排ガスに減温塔３で水を噴霧し、排ガスを冷却する。減温塔３で冷却された排ガスは除塵手段５に送られる。
【００２６】
減温塔３と除塵手段５とを接続する配管には、還元剤供給手段４が設けられている。還元剤供給手段４は、還元剤を貯留する還元剤タンク４１からポンプ４２により還元剤を送給し、この還元剤を排ガス中に供給する手段である。還元剤の状態は液体、気体、粉末固体のいずれであってもよく、具体的に還元剤としては、尿素水、アンモニア水、アンモニアガス等が用いられる。なお、還元剤供給手段４は、除塵手段５より上流側の配管であればどの位置に接続されていてもよい。
また、除塵手段５の上流側の配管に、添加剤供給手段８を接続してもよい。添加剤供給手段８は、還元剤以外の添加剤を供給する手段である。添加剤としては、例えば排ガス中に含まれるＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスを中和する消石灰や苛性ソーダ等のアルカリ剤、又は、排ガス中のダイオキシン類を吸着除去する活性炭、又は、除塵手段５のろ布の目詰まりを抑制する特反剤（珪藻土）等が挙げられる。
【００２７】
除塵手段５は、配管を介して減温塔３と接続されており、減温塔３から該配管を通過した排ガスが導入される。除塵手段５は複数の筒状ろ布を含み、主に、排ガス中に含まれる煤塵を除去するとともに、排ガス中のＮＯｘと還元剤とを触媒存在下で反応させ、ＮＯｘを還元する。さらに除塵手段５では、その上流側で上記した各種添加剤が添加された場合には、排ガス中の酸性ガスと消石灰との中和反応で得られた塩類やダイオキシン類等を吸着した活性炭を含む煤塵を除去する。除塵手段５で除塵、ＮＯｘ還元が行われて浄化された排ガスは煙突７から排出される。
【００２８】
図２は本発明の実施形態における除塵手段５の内部構成を示す概略側面図である。
除塵手段５は、排ガス流入部５１と、排ガス流出部５２と、排ガス流入部５１に連通するダーティ室５３と、排ガス流出部５２に連通するクリーン室５４と、クリーン室５４に配置されるブローチューブ５６と、ブローチューブ５６に接続される逆洗ヘッダ５５と、ダーティ室５３に配置されブローチューブ５６に接続される複数のバグフィルタ６０とを有する。
【００２９】
焼却炉１からの排ガスは、排ガス流入部５１を通ってダーティ室５３に流入し、バグフィルタ６０を通過してクリーン室５４に流入し、排ガス流出部５２を通ってクリーン室５４から流出し、煙突７に導かれる。
この除塵手段５は、適切なタイミングで逆洗操作を行うようになっている。逆洗操作において、逆洗ヘッダ５５から送り出された逆洗用空気は、ブローチューブ５６からバグフィルタ６０に噴き出し、バグフィルタ６０の筒状ろ布６１を内側から外側へ通過する。このとき、筒状ろ布に堆積した堆積層の一部が筒状ろ布６１から除去される。
なお、ここではバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の外表面から内表面に排ガスが通過して除塵が行われる構成について説明したが、筒状ろ布６１の内表面から外表面に排ガスが通過して除塵が行われる構成としてもよい。この場合、ダーティ室５３とクリーン室５４が逆の配置となる。
【００３０】
次いで、図３を参照して、本発明の実施形態に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図３は本発明の実施形態に係るバグフィルタ６０の構成を示す図であり、（Ａ）はリテーナ６５を装着した状態を示す斜視図で、（Ｂ）はリテーナ６５を一部抜き出した状態を示す斜視図である。
バグフィルタ６０は、筒状ろ布６１と、該筒状ろ布６１の内表面に接して設けられるろ布変形防止用のリテーナ６５とを有している。
筒状ろ布６１は、円筒部６１ａと、該円筒部６１ａの一端側の開口を塞ぐ底部６１ｂとを含む。
リテーナ６５は、筒状ろ布６１内に挿入される円筒部６６と、クリーン室５４に配置されるベンチュリ部６７とを含む。円筒部６５は、筒状ろ布６１の形状を保持するとともに該筒状ろ布６１を通過する排ガスの流れを阻止しないように、複数の排ガス通気部を有するように形成されている。例えば、リテーナ６５の円筒部６５は、メッシュ構造又は格子状構造を有する。
【００３１】
このようなバグフィルタ６０において、図２に示すような排ガス流れの場合は、図３の矢印Ｂ方向に排ガスが流れる。すなわち、筒状ろ布６１の外表面から内表面に排ガスが通過するようになっている。一方、図３の矢印Ａ方向に排ガスが流れる構成とすることもでき、この場合、筒状ろ布６１の内表面から外表面に排ガスが通過するようになっている。この筒状ろ布６１の表面において、排ガスの流れ方向上流側に位置する面を排ガス導入面と呼び、下流側に位置する面を排ガス排気面と呼ぶ。
【００３２】
本発明の実施形態においては、バグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面に第１の触媒層を有し、排ガスの排気面に第１の触媒層とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層を有している。さらに、第２の触媒層は脱硝触媒で形成されている。
【００３３】
このように、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面と排気面に、それぞれ異なる種類の触媒で形成された第１の触媒層と第２の触媒層とを設けることにより、一のバグフィルタ６０で２つの触媒機能を実現することができ、従来は除塵手段とは別に触媒塔等を設けていたところ、この機能をバグフィルタ６０に担わせることで装置の省スペース化が図れる。
また、排ガス中に含有される硫黄酸化物は煤塵中に多く含まれるが、この煤塵は筒状ろ布６１の表面のうち排ガス導入面に堆積し、排ガス排気面側へ通過するＳＯｘは低減される。したがって、排ガス排気面に設けられた第２の触媒層でのＳＯｘ濃度は低くなり、第２の触媒層を形成する脱硝触媒の劣化を抑制することが可能で、延いては脱硝効率を高く維持することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明の実施形態は、バグフィルタ６０より上流側で消石灰や苛性ソーダ等のアルカリ剤を排ガスに供給して酸性ガス（ＳＯｘ、ＨＣｌ等）除去を行う添加剤供給手段８（図１参照）を有している場合に特に適している。これは、例えば消石灰を供給して筒状ろ布６１の排ガス導入面に消石灰層を形成し、この消石灰層で排ガス中のＳＯｘやＨＣｌを中和反応させ、煤塵とともに除去する。このような構成を有する排ガス処理装置に本発明を適用することにより、筒状ろ布６１の排ガス排気面側に通過するＳＯｘをより低減させることができ、脱硝触媒のＳＯｘによる劣化をより一層防止することが可能となる。
次に、以下に示す第１実施例乃至第３実施例により、本発明に係るバグフィルタ６０の具体的な構成をさらに説明する。
【００３５】
（第１実施例）
図４及び図５により本発明の第１実施例に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図４は本発明の第１実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の斜視図であり、図５は本発明の第１実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の拡大断面図である。なお、図４及び図５に示すバグフィルタ６０において、リテーナ６５は省略している。
このバグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガス導入面に耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層６２が設けられ、排ガス排気面に耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３が設けられている。このとき、筒状ろ布６１の円筒部６１ａと底部６１ｂの両方に同様の触媒層を設けることが好ましい。なお、図４では一例として、筒状ろ布６１の外側から内側に向けて排ガスが流れる場合を示している。したがって、この図では外表面が排ガス導入面となり、内表面が排ガス排気面となる。
【００３６】
耐硫黄性を有する脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含むとともに、クロム、マンガン、銅、コバルトのうち少なくともいずれかを含む触媒、又は、ゼオライトを主成分とし、鉄、コバルト、ニッケル、銅のうち少なくともいずれかを含む触媒が挙げられる。
一方、耐硫黄性を有していない脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含み、クロム、マンガン、銅、コバルトを含まない触媒が挙げられる。
【００３７】
また、具体的には、筒状ろ布６１の厚さが１ｍｍ以上数ｍｍ以下である場合、第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の厚さは、０．１μｍ以上数μｍ以下であることが好ましく、さらに好適には０．１μｍ以上１．０μｍ以下であるとよい。これは、第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の厚さが０．１μｍ未満である場合、触媒層と排ガスとの十分な接触が得られず脱硝率が低くなってしまい、一方、第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の厚さが数μｍ超過である場合、圧力損失が高くなりランニングコストが高くなったり、触媒層が厚すぎて逆洗操作を行ったときに触媒層が剥がれ落ちてしまうことがある。
【００３８】
このような第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の形成方法は、例えば、筒状ろ布６１の内表面及び外表面のうち一面側をマスキングしておき、触媒を溶媒に溶かした触媒スラリに筒状ろ布６１を含浸させた後、同様に他面側をマスキングして他の種類の触媒スラリに筒状ろ布６１を含浸させ、筒状ろ布６１の両面にそれぞれ異なる種類の触媒層を形成する。また別の方法として、筒状ろ布６１を吊下した状態で、一面側に触媒スラリをスプレーで塗布した後、他面側に他の種類の触媒スラリをスプレーで塗布し、筒状ろ布６１の両面にそれぞれ異なる種類の触媒層を形成する。なお、各触媒層の形成方法は上記に限定されるものではなく、それぞれ異なる種類の触媒層を分離した状態で形成することができればいずれの方法を採用してもよい。更に、触媒の存在箇所はろ布の外表面、内表面に限定されるものではなく、いずれかの触媒をろ布の繊維内部に埋め込んでもよい。
【００３９】
ここで、図５を参照して、上記した構成を有するバグフィルタ６０の作用を説明する。
ダーティ室５３に導入される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵（ダスト）、及び還元剤供給手段で供給された還元剤（ＮＨ３等）が含まれている。筒状ろ布６１の表面には、ＳＯｘやＨＣｌを中和するアルカリ剤として予め供給された消石灰層１０１が形成されている。さらに消石灰層１０１の表面には煤塵が堆積した煤塵層１０２が形成されている。消石灰層１０１と煤塵層１０２とを含めて堆積層１００と称する。
上記した排ガスは、堆積層１００、耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層６２、筒状ろ布６１、耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３の順に通過する。
【００４０】
まず、排ガス中の煤塵は堆積層１００の表面にさらに堆積し、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣｌは消石灰層１０１で主に以下の反応式（１）、（２）により消石灰と中和反応して除去される。
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＳＯｘ→ＣａＳＯ４＋Ｈ２Ｏ ・・・（１）
Ｃａ（ＯＨ）２＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ ・・・（２）
【００４１】
続いて排ガス中のＮＯｘは、まず第１の触媒層６２で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去され、排ガス中に残存するＮＯｘは、筒状ろ布６１を通過した後、第２の触媒層６３で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去される。第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３では、主に以下の反応式（３）により脱硝反応が行われる。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（３）
このようにして、バグフィルタ６０により排ガス中の煤塵、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＯｘが除去される。
【００４２】
本第１実施例では、排ガス導入面に設けられた第１の触媒層６２が、耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成されていることにより、排ガス中に含有されるＳＯｘにより第１の触媒層６２を形成する脱硝触媒が劣化することを抑制できる。また、上記したような耐硫黄性を有していない脱硝触媒は、耐硫黄性を有する脱硝触媒より脱硝効率が高いため、ＳＯｘ濃度の低い排ガス排気面に、耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成した第２の触媒層６３を設けることにより、脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。
【００４３】
（第２実施例）
図６及び図７により本発明の第２実施例に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図６は本発明の第２実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の斜視図であり、図７は本発明の第２実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の拡大断面図である。なお、図６及び図７に示すバグフィルタ６０において、リテーナ６５は省略している。また、上記した第１実施例と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
このバグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガス導入面に、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４が設けられ、排ガス排気面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３が設けられている。なお、図６では一例として、筒状ろ布６１の外側から内側に向けて排ガスが流れる場合を示している。したがって、この図では外表面が排ガス導入面となり、内表面が排ガス排気面となる。
【００４４】
ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒には、例えば、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも１種の無機酸化物に、白金、パラジウム、ロジウム及び金等の活性金属を担持した触媒が挙げられる。
一方、脱硝触媒には、例えば、第１実施例で記載した耐硫黄性を有する脱硝触媒又は耐硫黄性を有していない脱硝触媒が用いられる。好適には、耐硫黄性を有していない脱硝触媒が用いられる。
各触媒層の厚さやその形成方法は第１実施例と同様である。
【００４５】
ここで、図７を参照して、上記した構成を有するバグフィルタ６０の作用を説明する。
ダーティ室５３に導入される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵（ダスト）、及び還元剤供給手段で供給された還元剤（ＮＨ３等）が含まれている。筒状ろ布６１の表面には、消石灰層１０１、煤塵層１０２からなる堆積層１００が形成されている。
上記した排ガスは、堆積層１００、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４、筒状ろ布６１、脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３の順に通過する。
【００４６】
まず、排ガス中の煤塵は堆積層１００の表面にさらに堆積し、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣｌは消石灰層１０１で第１実施例に示した反応式（１）、（２）により消石灰と中和反応して除去される。
続いて排ガス中のＮＯｘは、第１の触媒層６４で酸化触媒の存在下にて、主に以下の反応式（４）に示すＮＯ２生成反応によりＮＯからＮＯ２が生成される。
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２ ・・・（４）
【００４７】
そして、排ガス中に残存するＮＯと、第１の触媒層６４で生成されたＮＯ２とを含む排ガスは、筒状ろ布６１を通過した後、第２の触媒層６３で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去される。第２の触媒層６３では、主に、第１実施例に示した反応式（３）と、以下に示す反応式（５）、（６）とにより脱硝反応が行われる。
２ＮＯ＋２ＮＯ２＋４ＮＨ３→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（５）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ ・・・（６）
このようにして、バグフィルタ６０により排ガス中の煤塵、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＯｘが除去される。
【００４８】
本第２実施例では、第１の触媒層６４が酸化触媒で形成されていることにより、まず最初に排ガス導入面で排ガス中に含有されるＮＯからＮＯ２を生成する反応を促進し、次いで排ガス排気面で第２の触媒層６３の脱硝触媒によりＮＯ、ＮＯ２の脱硝反応を促進する。ＮＯとＮＯ２が等量存在する場合の脱硝反応はＮＯの脱硝反応よりも反応速度が速いため、第１の触媒層６４で予めＮＯ２の比率を増加させておくことにより、第２の触媒層６３での脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。ＮＯ２／ＮＯ比はより好ましくは１とすることがよく、このときに最も脱硝反応速度が速く、高脱硝性能となる。
【００４９】
（第３実施例）
図８及び図９により本発明の第３実施例に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図８は本発明の第３実施例に係るバグフィルタ６０の構成を示す図であり、（Ａ）は筒状ろ布６１の斜視図で、（Ｂ）は筒状ろ布６１からリテーナ６５を一部抜き出した状態を示す斜視図であり、図９は本発明の第３実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の拡大断面図である。また、上記した第１実施例、第２実施例と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
このバグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外側から内側に向けて排ガスが流れるように構成される。バグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の排ガス導入面である外表面にＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４が設けられ、排ガス排気面である内表面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３が設けられている。
【００５０】
さらに、第３実施例においては、リテーナ６５の円筒部６６に、還元剤浄化用触媒６９が塗布された構成となっている。このとき、円筒部６６の底部にも還元剤浄化用触媒６９が塗布されていることが好ましい。
ここで、還元剤浄化用触媒６９とは、例えば、白金、パラジウム又はロジウムより選ばれる貴金属の塩類、若しくはこれらの貴金属をゼオライト、アルミナ、シリカ等の多孔体単体に担持したものが用いられる。
リテーナ６５に還元剤浄化用触媒６９を塗布する方法としては、例えば、触媒を溶媒に溶かした触媒スラリにリテーナ６５を含浸させたり、触媒スラリをスプレーでリテーナ６５に塗布したりする方法が挙げられる。但し、還元剤浄化用触媒６９を塗布する方法は上記に限定されるものではなく、リテーナ６５の表面に触媒を塗布することができればいずれの方法を採用してもよい。
なお、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒及び脱硝触媒の構成、並びに各触媒層の厚さやその形成方法は第１実施例又は第２実施例と同様である。
【００５１】
ここで、図９を参照して、上記した構成を有するバグフィルタ６０の作用を説明する。
ダーティ室５３に導入される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵（ダスト）、及び還元剤供給手段で供給された還元剤（ＮＨ３等）が含まれている。筒状ろ布６１の表面には、消石灰層１０１、煤塵層１０２からなる堆積層１００が形成されている。
上記した排ガスは、堆積層１００、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４、筒状ろ布６１、脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３、還元剤浄化用触媒６９が塗布されたリテーナ６５の順に通過する。
【００５２】
まず、排ガス中の煤塵は堆積層１００の表面にさらに堆積し、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣｌは消石灰層１０１で第１実施例に示した反応式（１）、（２）により消石灰と中和反応して除去される。
続いて排ガス中のＮＯｘは、第１の触媒層６４で酸化触媒の存在下にて、実施例２に示した反応式（４）によりＮＯからＮＯ２が生成される。
そして、排ガス中に残存するＮＯと、第１の触媒層６４で生成されたＮＯ２とを含む排ガスは、筒状ろ布６１を通過した後、第２の触媒層６３で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去される。第２の触媒層６３では、主に、第１実施例に示した反応式（３）と、第２実施例に示した反応式（５）、（６）とにより脱硝反応が行われる。
【００５３】
さらに、排ガス中に残存する未反応のアンモニアは、以下の反応式（７）により分解し浄化される。
４ＮＨ３＋３Ｏ２→２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（７）
このようにして、バグフィルタ６０により排ガス中の煤塵、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＯｘが除去されるとともに、未反応のアンモニアもリテーナ６５で浄化される。
【００５４】
本第３実施例では、リテーナ６５の表面に還元剤浄化用触媒６９が塗布されていることにより、筒状ろ布６１表面での脱硝反応に用いられなかった未反応の還元剤の分解反応を促進することができる。また、還元剤浄化装置を新たに設けない構成とすることもでき、装置の省スペース化が図れる。また供給する還元剤量を誤って多量に供給した場合にも未反応の還元剤排出量を低減できる。
【００５５】
なお、上記した第３実施例では、第２実施例に示した各触媒層の構成（第１触媒層６４、第２触媒層６３）に対して、リテーナ６５に還元剤浄化用触媒６９を塗布する構成を加えたバグフィルタ６０について説明したが、各触媒層の構成として第１実施例の構成（第１触媒層６２、第２触媒層６３）を採用してもよい。
さらに、本第３実施例において、還元剤浄化用触媒６９とともに脱硝触媒をリテーナ６５に塗布してもよい。この場合、還元剤浄化用触媒６９に脱硝触媒を混合して塗布してもよいし、これらの触媒を層状にコートした構成としてもよい。本構成により、第２の触媒層６３の触媒量を低減することが可能であり、これにより筒状ろ布６１の圧力損失の低減が可能でランニングコストを低減できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 焼却炉
２ ボイラ
３ 減温塔
４ 還元剤供給手段
５ 除塵手段
５１ 排ガス流入部
５２ 排ガス流出部
５３ ダーティ室
５４ クリーン室
６０ バグフィルタ
６１ 筒状ろ布
６２、６４ 第１の触媒層
６３ 第２の触媒層
６５ リテーナ
６９ 還元剤浄化用触媒
１００ 堆積層
１０１ 消石灰層
１０２ 煤塵層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ布に脱硝触媒を担持させて脱硝を行うようにしたバグフィルタ、及び該バグフィルタを有する除塵手段を備えた排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばゴミ焼却炉や石炭焚きボイラ等の燃焼機器から排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。そのため、燃焼機器が具備する排ガス処理装置にはＮＯｘを低減する手段が設けられている。
ここで一例として、図１０を参照して従来の排ガス処理装置を備えたゴミ焼却プラントの構成例を説明する。ゴミ焼却プラントでは、焼却炉１で発生した排ガスはボイラ２で熱回収された後、減温塔３で水噴霧により冷却される。次いで除塵手段５で排ガスの除塵が行なわれるとともに、必要に応じてこの上流側で排ガス中に供給された消石灰によりＨＣｌ除去、ＳＯｘ除去が行われる。さらに除塵手段５には脱硝触媒が担持されており、この上流側で排ガス中に供給された還元剤５ａにより除塵手段５でＮＯｘが除去される。各種の有害物質が除去された排ガスは、煙突７より外部に排出される。
【０００３】
上記したように従来の排ガス処理装置では、除塵手段５に脱硝触媒を担持させて、脱硝触媒でＮＯｘの脱硝反応を行わせる構成が多く用いられている。例えば特許文献１（特開平９−２９０１３６号公報）には、脱硝触媒成分を担持した脱じん用フィルタを配置した構成が開示されている。さらにここで用いられる脱硝触媒には、酸化チタン系の触媒、例えばＴｉ−Ｍｏ−Ｖ系やＴｉ−Ｗ−Ｖ系の触媒が適していると記載されている。
また、特許文献２（特開平１−１２７０２８号公報）には、バグフィルタの筒状ろ布の変形を防ぐために筒状ケージが配置され、この筒状ケージに脱硝触媒が担持されたバグフィルタの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９０１３６号公報
【特許文献２】特開平１−１２７０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるように、従来よりバグフィルタのろ布に担持させる脱硝触媒には、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｖ系やＴｉ−Ｗ−Ｖ系等の触媒が多く用いられていた。しかしながら、これらの脱硝触媒は硫黄分に弱く、排ガス中に含まれるＳＯｘにより劣化が促進されてしまう。そこで、ＮＯｘの反応率から決定する触媒量よりろ布に担持させる触媒量を多くする必要があった。ところが、ろ布に脱硝触媒を担持させる構成では、触媒量を多くするとバグフィルタの圧力損失が高くなり、ランニングコストが高くなってしまうという問題があった。また、一般にバグフィルタでは、煤塵がろ布に一定量以上堆積したら煤塵を払い落とすために空気逆洗を行っているが、ろ布に担持させる触媒量が多くなると空気逆洗効果が半減してしまい、ろ布に堆積した煤塵を十分に払い落とすことができず、やはり圧力損失が高くなってしまう。一方、従来から耐硫黄性の脱硝触媒も知られているが、この耐硫黄性の脱硝触媒は上記したようなＴｉ−Ｍｏ−Ｖ系やＴｉ−Ｗ−Ｖ系等の脱硝触媒より脱硝効率が低く、且つ高価であった。
【０００６】
また、一般に脱硝反応はＮＯと還元剤との反応を基本としているが、この反応はＮＯとＮＯ２が等量存在する場合に比べて反応速度が遅い。しかし、排ガス中に含まれるＮＯ２はＮＯに比べて極めて少なくいため、脱硝効率を向上させることは難しかった。そこで特許文献１のように酸化剤を供給してＮＯｘ中のＮＯ２比率を増大させることが考えられるが、この場合ＮＯ２を生成する酸化反応を促進させるために、酸化触媒を用いた触媒塔等を設置する必要があり、設置スペースの増大が問題となる。
【０００７】
さらに、特許文献２に開示されるように筒状ケージに脱硝触媒を担持する構成においては、ろ布に脱硝触媒を担持する場合よりも排ガスとの接触面積が小さくなり、脱硝効率が低下することが考えられる。
さらにまた、従来の排ガス処理装置では、脱硝効率を高く維持するために還元剤を多く供給しており、この場合、除塵手段をスリップして排出規制のあるＮＨ３等の還元剤が煙突から排出してしまうことがあった。そこで還元剤を排ガス処理装置内で除去するためには、別途、脱硝触媒の下流側に還元剤浄化用触媒を担持した触媒塔を設置する必要があり、設置スペースの増大が問題となっていた。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、装置の省スペース化が可能で、且つ脱硝効率を高く維持することができるバグフィルタ及び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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るバグフィルタは、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスが、筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタにおいて、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に第１の触媒層を有し、前記排ガスの排気面に前記第１の触媒層とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層を有しており、前記第２の触媒層は脱硝触媒で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、筒状ろ布の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面と排気面に、それぞれ異なる種類の触媒で形成された第１の触媒層と第２の触媒層とを設けることにより、１つのバグフィルタで２つの触媒機能を実現することができ、従来は除塵手段とは別に触媒塔等を設けていたところ、この機能をバグフィルタに担わせることで装置の省スペース化が図れる。
また、排ガス中に含有される硫黄酸化物（ＳＯｘ）は煤塵中に多く含まれるが、この煤塵は筒状ろ布の表面のうち排ガス導入面に堆積し、排ガス排気面側へ通過するＳＯｘは低減される。したがって、排ガス排気面に設けられた第２の触媒層でのＳＯｘ濃度は低くなり、第２の触媒層を形成する脱硝触媒の劣化を抑制することが可能で、延いては脱硝効率を高く維持することが可能となる。
【００１１】
なお、本発明は特に、バグフィルタより上流側で消石灰や苛性ソーダ等のアルカリ剤を排ガスに供給して酸性ガス（ＳＯｘ、ＨＣｌ等）除去を行う場合に適している。これは、例えば消石灰を供給して筒状ろ布の排ガス導入面に消石灰層を形成し、この消石灰層で排ガス中のＳＯｘやＨＣｌを中和反応させ、煤塵とともに除去する。このような構成を有する排ガス処理装置に本発明を適用することにより、筒状ろ布の排ガス排気面側に通過するＳＯｘをより低減させることができ、脱硝触媒のＳＯｘによる劣化をより一層防止することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一の態様として、前記第１の触媒層は耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成され、前記第２の触媒層は耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成されていることが好ましい。
ここで、耐硫黄性を有する脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含むとともに、クロム、マンガン、銅、コバルトのうち少なくともいずれかを含む触媒、又は、ゼオライトを主成分とし、鉄、コバルト、ニッケル、銅のうち少なくともいずれかを含む触媒が挙げられる。一方、耐硫黄性を有していない脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含み、クロム、マンガン、銅、コバルトを含まない触媒が挙げられる。
【００１３】
本構成では、排ガス導入面に設けられた第１の触媒層が、耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成されていることにより、排ガス中に含有されるＳＯｘにより第１の触媒層を形成する脱硝触媒が劣化することを抑制できる。また、上記したような耐硫黄性を有していない脱硝触媒は、耐硫黄性を有する脱硝触媒より脱硝効率が高いため、ＳＯｘ濃度の低い排ガス排気面に、耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成した第２の触媒層を設けることにより、脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の他の態様として、前記第１の触媒層は、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成されていることが好ましい。
ここで、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒とは、例えば、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも１種の無機酸化物に、白金、パラジウム、ロジウム及び金等の活性金属を担持した触媒が挙げられる。
【００１５】
このように、第１の触媒層が酸化触媒で形成されていることにより、まず最初に排ガス導入面で排ガス中に含有されるＮＯからＮＯ２を生成する反応を促進し、次いで排ガス排気面で第２の触媒層の脱硝触媒によりＮＯ、ＮＯ２の脱硝反応を促進する。ＮＯ、ＮＯ２が等量存在する場合の脱硝反応はＮＯ単独の脱硝反応よりも反応速度が速いため、第１の触媒層で予めＮＯｘ中のＮＯ２の比率を増加させておくことにより、第２の触媒層での脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、前記排ガスが前記筒状ろ布の外表面から内表面に通過するバグフィルタであって、前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、前記リテーナの表面に、前記排ガスに含まれる還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることが好ましい。
ここで、還元剤浄化用触媒とは、例えば、白金、パラジウム又はロジウムより選ばれる貴金属の塩類、若しくはこれらの貴金属をゼオライト、アルミナ、シリカ等の多孔体単体に担持したものが用いられる。
このように、リテーナの表面に還元剤浄化用触媒が塗布されていることにより、筒状ろ布表面での脱硝反応に用いられなかった未反応の還元剤の分解反応を促進することができる。また、還元剤浄化装置を新たに設けない構成とすることもでき、装置の省スペース化が図れる。
【００１７】
また、本発明に係る排ガス処理装置は、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面にＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記除塵手段は前記筒状ろ布の外表面から内表面に排ガスが通過する構成であり、前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、前記リテーナの表面に前記排ガスに含まれる前記還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上記載のように本発明によれば、筒状ろ布の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面と排気面に、それぞれ異なる種類の触媒で形成された第１の触媒層と第２の触媒層とを設けることにより、一のバグフィルタで２つの触媒機能を実現することができ、従来は除塵手段とは別に触媒塔等を設けていたところ、この機能をバグフィルタに担わせることで装置の省スペース化が図れる。
また、排ガス中に含有される硫黄酸化物は煤塵中に多く含まれるが、この煤塵は筒状ろ布の表面のうち排ガス導入面に堆積し、排ガス排気面側へ通過するＳＯｘは低減される。したがって、排ガス排気面に設けられた第２の触媒層でのＳＯｘ濃度は低くなり、第２の触媒層を形成する脱硝触媒の劣化を抑制することが可能で、延いては脱硝効率を高く維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る排ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態における除塵手段の内部構成を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバグフィルタの構成を示す図であり、（Ａ）はリテーナを装着した状態を示す斜視図で、（Ｂ）はリテーナを一部抜き出した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の斜視図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例に係るバグフィルタの筒状ろ布の拡大断面図である。
【図８】本発明の第３実施例に係るバグフィルタの構成を示す図であり、（Ａ）は筒状ろ布の斜視図で、（Ｂ）は筒状ろ布からリテーナを一部抜き出した状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施例に係るバグフィルタの拡大断面図である。
【図１０】従来の排ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本実施形態では、一例として排ガス処理装置をゴミ焼却プラントに取り付けた場合につき説明するが、排ガス処理装置を取り付ける燃焼機器はこれに限定されるものではなく、熱分解炉、溶融炉、ボイラ、内燃機関、外燃機関等種々の燃焼機器に適用することができる。より好ましくは、本発明は焼却炉、熱分解炉、溶融炉、ボイラに取り付けられる排ガス処理装置に適している。
【００２３】
まず最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る排ガス処理装置が適用されるゴミ焼却プラントの全体構成を説明する。
ゴミ焼却プラントは、主に、焼却炉１と、ボイラ２と、減温塔３と、還元剤供給手段４と、除塵手段５と、煙突７とを有する。
【００２４】
焼却炉１は、ゴミを燃焼させる燃焼機器であり、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、バーナ式焼却炉等の各種の焼却炉を用いることができる。例えばストーカ式焼却炉を用いる場合、投入ホッパ１１から投入されたゴミは、火炉１２内で火格子上を移送されながら火炉底部から導入される一次空気により燃焼する。この燃焼により発生した排ガス中の未燃分は、火炉上方に導入される二次空気により再燃焼する。焼却炉１でゴミを燃焼させることにより発生した燃焼灰は灰処理部１３に送られ、排ガスは配管によりボイラ２に送られる。
【００２５】
ボイラ２は、焼却炉１から排出される高温の排ガスから熱を回収する。ボイラ２で熱を回収された排ガスは減温塔３に送られる。
減温塔３は、水が貯留された水タンク３１と接続されている。水タンク３１の水はポンプ３２により減温塔３に供給される。そして、ボイラ２から送られた排ガスに減温塔３で水を噴霧し、排ガスを冷却する。減温塔３で冷却された排ガスは除塵手段５に送られる。
【００２６】
減温塔３と除塵手段５とを接続する配管には、還元剤供給手段４が設けられている。還元剤供給手段４は、還元剤を貯留する還元剤タンク４１からポンプ４２により還元剤を送給し、この還元剤を排ガス中に供給する手段である。還元剤の状態は液体、気体、粉末固体のいずれであってもよく、具体的に還元剤としては、尿素水、アンモニア水、アンモニアガス等が用いられる。なお、還元剤供給手段４は、除塵手段５より上流側の配管であればどの位置に接続されていてもよい。
また、除塵手段５の上流側の配管に、添加剤供給手段８を接続してもよい。添加剤供給手段８は、還元剤以外の添加剤を供給する手段である。添加剤としては、例えば排ガス中に含まれるＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスを中和する消石灰や苛性ソーダ等のアルカリ剤、又は、排ガス中のダイオキシン類を吸着除去する活性炭、又は、除塵手段５のろ布の目詰まりを抑制する特反剤（珪藻土）等が挙げられる。
【００２７】
除塵手段５は、配管を介して減温塔３と接続されており、減温塔３から該配管を通過した排ガスが導入される。除塵手段５は複数の筒状ろ布を含み、主に、排ガス中に含まれる煤塵を除去するとともに、排ガス中のＮＯｘと還元剤とを触媒存在下で反応させ、ＮＯｘを還元する。さらに除塵手段５では、その上流側で上記した各種添加剤が添加された場合には、排ガス中の酸性ガスと消石灰との中和反応で得られた塩類やダイオキシン類等を吸着した活性炭を含む煤塵を除去する。除塵手段５で除塵、ＮＯｘ還元が行われて浄化された排ガスは煙突７から排出される。
【００２８】
図２は本発明の実施形態における除塵手段５の内部構成を示す概略側面図である。
除塵手段５は、排ガス流入部５１と、排ガス流出部５２と、排ガス流入部５１に連通するダーティ室５３と、排ガス流出部５２に連通するクリーン室５４と、クリーン室５４に配置されるブローチューブ５６と、ブローチューブ５６に接続される逆洗ヘッダ５５と、ダーティ室５３に配置されブローチューブ５６に接続される複数のバグフィルタ６０とを有する。
【００２９】
焼却炉１からの排ガスは、排ガス流入部５１を通ってダーティ室５３に流入し、バグフィルタ６０を通過してクリーン室５４に流入し、排ガス流出部５２を通ってクリーン室５４から流出し、煙突７に導かれる。
この除塵手段５は、適切なタイミングで逆洗操作を行うようになっている。逆洗操作において、逆洗ヘッダ５５から送り出された逆洗用空気は、ブローチューブ５６からバグフィルタ６０に噴き出し、バグフィルタ６０の筒状ろ布６１を内側から外側へ通過する。このとき、筒状ろ布に堆積した堆積層の一部が筒状ろ布６１から除去される。
なお、ここではバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の外表面から内表面に排ガスが通過して除塵が行われる構成について説明したが、筒状ろ布６１の内表面から外表面に排ガスが通過して除塵が行われる構成としてもよい。この場合、ダーティ室５３とクリーン室５４が逆の配置となる。
【００３０】
次いで、図３を参照して、本発明の実施形態に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図３は本発明の実施形態に係るバグフィルタ６０の構成を示す図であり、（Ａ）はリテーナ６５を装着した状態を示す斜視図で、（Ｂ）はリテーナ６５を一部抜き出した状態を示す斜視図である。
バグフィルタ６０は、筒状ろ布６１と、該筒状ろ布６１の内表面に接して設けられるろ布変形防止用のリテーナ６５とを有している。
筒状ろ布６１は、円筒部６１ａと、該円筒部６１ａの一端側の開口を塞ぐ底部６１ｂとを含む。
リテーナ６５は、筒状ろ布６１内に挿入される円筒部６６と、クリーン室５４に配置されるベンチュリ部６７とを含む。円筒部６５は、筒状ろ布６１の形状を保持するとともに該筒状ろ布６１を通過する排ガスの流れを阻止しないように、複数の排ガス通気部を有するように形成されている。例えば、リテーナ６５の円筒部６５は、メッシュ構造又は格子状構造を有する。
【００３１】
このようなバグフィルタ６０において、図２に示すような排ガス流れの場合は、図３の矢印Ｂ方向に排ガスが流れる。すなわち、筒状ろ布６１の外表面から内表面に排ガスが通過するようになっている。一方、図３の矢印Ａ方向に排ガスが流れる構成とすることもでき、この場合、筒状ろ布６１の内表面から外表面に排ガスが通過するようになっている。この筒状ろ布６１の表面において、排ガスの流れ方向上流側に位置する面を排ガス導入面と呼び、下流側に位置する面を排ガス排気面と呼ぶ。
【００３２】
本発明の実施形態においては、バグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面に第１の触媒層を有し、排ガスの排気面に第１の触媒層とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層を有している。さらに、第２の触媒層は脱硝触媒で形成されている。
【００３３】
このように、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガスの導入面と排気面に、それぞれ異なる種類の触媒で形成された第１の触媒層と第２の触媒層とを設けることにより、一のバグフィルタ６０で２つの触媒機能を実現することができ、従来は除塵手段とは別に触媒塔等を設けていたところ、この機能をバグフィルタ６０に担わせることで装置の省スペース化が図れる。
また、排ガス中に含有される硫黄酸化物は煤塵中に多く含まれるが、この煤塵は筒状ろ布６１の表面のうち排ガス導入面に堆積し、排ガス排気面側へ通過するＳＯｘは低減される。したがって、排ガス排気面に設けられた第２の触媒層でのＳＯｘ濃度は低くなり、第２の触媒層を形成する脱硝触媒の劣化を抑制することが可能で、延いては脱硝効率を高く維持することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明の実施形態は、バグフィルタ６０より上流側で消石灰や苛性ソーダ等のアルカリ剤を排ガスに供給して酸性ガス（ＳＯｘ、ＨＣｌ等）除去を行う添加剤供給手段８（図１参照）を有している場合に特に適している。これは、例えば消石灰を供給して筒状ろ布６１の排ガス導入面に消石灰層を形成し、この消石灰層で排ガス中のＳＯｘやＨＣｌを中和反応させ、煤塵とともに除去する。このような構成を有する排ガス処理装置に本発明を適用することにより、筒状ろ布６１の排ガス排気面側に通過するＳＯｘをより低減させることができ、脱硝触媒のＳＯｘによる劣化をより一層防止することが可能となる。
次に、以下に示す第１実施例乃至第３実施例により、本発明に係るバグフィルタ６０の具体的な構成をさらに説明する。
【００３５】
（第１実施例）
図４及び図５により本発明の第１実施例に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図４は本発明の第１実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の斜視図であり、図５は本発明の第１実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の拡大断面図である。なお、図４及び図５に示すバグフィルタ６０において、リテーナ６５は省略している。
このバグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガス導入面に耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層６２が設けられ、排ガス排気面に耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３が設けられている。このとき、筒状ろ布６１の円筒部６１ａと底部６１ｂの両方に同様の触媒層を設けることが好ましい。なお、図４では一例として、筒状ろ布６１の外側から内側に向けて排ガスが流れる場合を示している。したがって、この図では外表面が排ガス導入面となり、内表面が排ガス排気面となる。
【００３６】
耐硫黄性を有する脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含むとともに、クロム、マンガン、銅、コバルトのうち少なくともいずれかを含む触媒、又は、ゼオライトを主成分とし、鉄、コバルト、ニッケル、銅のうち少なくともいずれかを含む触媒が挙げられる。
一方、耐硫黄性を有していない脱硝触媒には、例えば酸化チタンを主成分とし、活性金属成分としてバナジウム、タングステン、モリブデンの少なくともいずれかを含み、クロム、マンガン、銅、コバルトを含まない触媒が挙げられる。
【００３７】
また、具体的には、筒状ろ布６１の厚さが１ｍｍ以上数ｍｍ以下である場合、第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の厚さは、０．１μｍ以上数μｍ以下であることが好ましく、さらに好適には０．１μｍ以上１．０μｍ以下であるとよい。これは、第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の厚さが０．１μｍ未満である場合、触媒層と排ガスとの十分な接触が得られず脱硝率が低くなってしまい、一方、第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の厚さが数μｍ超過である場合、圧力損失が高くなりランニングコストが高くなったり、触媒層が厚すぎて逆洗操作を行ったときに触媒層が剥がれ落ちてしまうことがある。
【００３８】
このような第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３の形成方法は、例えば、筒状ろ布６１の内表面及び外表面のうち一面側をマスキングしておき、触媒を溶媒に溶かした触媒スラリに筒状ろ布６１を含浸させた後、同様に他面側をマスキングして他の種類の触媒スラリに筒状ろ布６１を含浸させ、筒状ろ布６１の両面にそれぞれ異なる種類の触媒層を形成する。また別の方法として、筒状ろ布６１を吊下した状態で、一面側に触媒スラリをスプレーで塗布した後、他面側に他の種類の触媒スラリをスプレーで塗布し、筒状ろ布６１の両面にそれぞれ異なる種類の触媒層を形成する。なお、各触媒層の形成方法は上記に限定されるものではなく、それぞれ異なる種類の触媒層を分離した状態で形成することができればいずれの方法を採用してもよい。更に、触媒の存在箇所はろ布の外表面、内表面に限定されるものではなく、いずれかの触媒をろ布の繊維内部に埋め込んでもよい。
【００３９】
ここで、図５を参照して、上記した構成を有するバグフィルタ６０の作用を説明する。
ダーティ室５３に導入される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵（ダスト）、及び還元剤供給手段で供給された還元剤（ＮＨ３等）が含まれている。筒状ろ布６１の表面には、ＳＯｘやＨＣｌを中和するアルカリ剤として予め供給された消石灰層１０１が形成されている。さらに消石灰層１０１の表面には煤塵が堆積した煤塵層１０２が形成されている。消石灰層１０１と煤塵層１０２とを含めて堆積層１００と称する。
上記した排ガスは、堆積層１００、耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層６２、筒状ろ布６１、耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３の順に通過する。
【００４０】
まず、排ガス中の煤塵は堆積層１００の表面にさらに堆積し、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣｌは消石灰層１０１で主に以下の反応式（１）、（２）により消石灰と中和反応して除去される。
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＳＯｘ→ＣａＳＯ４＋Ｈ２Ｏ ・・・（１）
Ｃａ（ＯＨ）２＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ ・・・（２）
【００４１】
続いて排ガス中のＮＯｘは、まず第１の触媒層６２で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去され、排ガス中に残存するＮＯｘは、筒状ろ布６１を通過した後、第２の触媒層６３で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去される。第１の触媒層６２及び第２の触媒層６３では、主に以下の反応式（３）により脱硝反応が行われる。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（３）
このようにして、バグフィルタ６０により排ガス中の煤塵、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＯｘが除去される。
【００４２】
本第１実施例では、排ガス導入面に設けられた第１の触媒層６２が、耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成されていることにより、排ガス中に含有されるＳＯｘにより第１の触媒層６２を形成する脱硝触媒が劣化することを抑制できる。また、上記したような耐硫黄性を有していない脱硝触媒は、耐硫黄性を有する脱硝触媒より脱硝効率が高いため、ＳＯｘ濃度の低い排ガス排気面に、耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成した第２の触媒層６３を設けることにより、脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。
【００４３】
（第２実施例）
図６及び図７により本発明の第２実施例に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図６は本発明の第２実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の斜視図であり、図７は本発明の第２実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の拡大断面図である。なお、図６及び図７に示すバグフィルタ６０において、リテーナ６５は省略している。また、上記した第１実施例と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
このバグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外表面及び内表面のうち排ガス導入面に、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４が設けられ、排ガス排気面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３が設けられている。なお、図６では一例として、筒状ろ布６１の外側から内側に向けて排ガスが流れる場合を示している。したがって、この図では外表面が排ガス導入面となり、内表面が排ガス排気面となる。
【００４４】
ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒には、例えば、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも１種の無機酸化物に、白金、パラジウム、ロジウム及び金等の活性金属を担持した触媒が挙げられる。
一方、脱硝触媒には、例えば、第１実施例で記載した耐硫黄性を有する脱硝触媒又は耐硫黄性を有していない脱硝触媒が用いられる。好適には、耐硫黄性を有していない脱硝触媒が用いられる。
各触媒層の厚さやその形成方法は第１実施例と同様である。
【００４５】
ここで、図７を参照して、上記した構成を有するバグフィルタ６０の作用を説明する。
ダーティ室５３に導入される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵（ダスト）、及び還元剤供給手段で供給された還元剤（ＮＨ３等）が含まれている。筒状ろ布６１の表面には、消石灰層１０１、煤塵層１０２からなる堆積層１００が形成されている。
上記した排ガスは、堆積層１００、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４、筒状ろ布６１、脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３の順に通過する。
【００４６】
まず、排ガス中の煤塵は堆積層１００の表面にさらに堆積し、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣｌは消石灰層１０１で第１実施例に示した反応式（１）、（２）により消石灰と中和反応して除去される。
続いて排ガス中のＮＯｘは、第１の触媒層６４で酸化触媒の存在下にて、主に以下の反応式（４）に示すＮＯ２生成反応によりＮＯからＮＯ２が生成される。
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２ ・・・（４）
【００４７】
そして、排ガス中に残存するＮＯと、第１の触媒層６４で生成されたＮＯ２とを含む排ガスは、筒状ろ布６１を通過した後、第２の触媒層６３で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去される。第２の触媒層６３では、主に、第１実施例に示した反応式（３）と、以下に示す反応式（５）、（６）とにより脱硝反応が行われる。
２ＮＯ＋２ＮＯ２＋４ＮＨ３→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（５）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ ・・・（６）
このようにして、バグフィルタ６０により排ガス中の煤塵、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＯｘが除去される。
【００４８】
本第２実施例では、第１の触媒層６４が酸化触媒で形成されていることにより、まず最初に排ガス導入面で排ガス中に含有されるＮＯからＮＯ２を生成する反応を促進し、次いで排ガス排気面で第２の触媒層６３の脱硝触媒によりＮＯ、ＮＯ２の脱硝反応を促進する。ＮＯとＮＯ２が等量存在する場合の脱硝反応はＮＯの脱硝反応よりも反応速度が速いため、第１の触媒層６４で予めＮＯ２の比率を増加させておくことにより、第２の触媒層６３での脱硝効率をより一層高くすることが可能となる。ＮＯ２／ＮＯ比はより好ましくは１とすることがよく、このときに最も脱硝反応速度が速く、高脱硝性能となる。
【００４９】
（第３実施例）
図８及び図９により本発明の第３実施例に係るバグフィルタ６０の構成を説明する。ここで、図８は本発明の第３実施例に係るバグフィルタ６０の構成を示す図であり、（Ａ）は筒状ろ布６１の斜視図で、（Ｂ）は筒状ろ布６１からリテーナ６５を一部抜き出した状態を示す斜視図であり、図９は本発明の第３実施例に係るバグフィルタ６０の筒状ろ布６１の拡大断面図である。また、上記した第１実施例、第２実施例と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
このバグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の外側から内側に向けて排ガスが流れるように構成される。バグフィルタ６０は、筒状ろ布６１の排ガス導入面である外表面にＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４が設けられ、排ガス排気面である内表面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３が設けられている。
【００５０】
さらに、第３実施例においては、リテーナ６５の円筒部６６に、還元剤浄化用触媒６９が塗布された構成となっている。このとき、円筒部６６の底部にも還元剤浄化用触媒６９が塗布されていることが好ましい。
ここで、還元剤浄化用触媒６９とは、例えば、白金、パラジウム又はロジウムより選ばれる貴金属の塩類、若しくはこれらの貴金属をゼオライト、アルミナ、シリカ等の多孔体単体に担持したものが用いられる。
リテーナ６５に還元剤浄化用触媒６９を塗布する方法としては、例えば、触媒を溶媒に溶かした触媒スラリにリテーナ６５を含浸させたり、触媒スラリをスプレーでリテーナ６５に塗布したりする方法が挙げられる。但し、還元剤浄化用触媒６９を塗布する方法は上記に限定されるものではなく、リテーナ６５の表面に触媒を塗布することができればいずれの方法を採用してもよい。
なお、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒及び脱硝触媒の構成、並びに各触媒層の厚さやその形成方法は第１実施例又は第２実施例と同様である。
【００５１】
ここで、図９を参照して、上記した構成を有するバグフィルタ６０の作用を説明する。
ダーティ室５３に導入される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵（ダスト）、及び還元剤供給手段で供給された還元剤（ＮＨ３等）が含まれている。筒状ろ布６１の表面には、消石灰層１０１、煤塵層１０２からなる堆積層１００が形成されている。
上記した排ガスは、堆積層１００、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層６４、筒状ろ布６１、脱硝触媒で形成された第２の触媒層６３、還元剤浄化用触媒６９が塗布されたリテーナ６５の順に通過する。
【００５２】
まず、排ガス中の煤塵は堆積層１００の表面にさらに堆積し、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣｌは消石灰層１０１で第１実施例に示した反応式（１）、（２）により消石灰と中和反応して除去される。
続いて排ガス中のＮＯｘは、第１の触媒層６４で酸化触媒の存在下にて、実施例２に示した反応式（４）によりＮＯからＮＯ２が生成される。
そして、排ガス中に残存するＮＯと、第１の触媒層６４で生成されたＮＯ２とを含む排ガスは、筒状ろ布６１を通過した後、第２の触媒層６３で脱硝触媒の存在下にて脱硝反応して除去される。第２の触媒層６３では、主に、第１実施例に示した反応式（３）と、第２実施例に示した反応式（５）、（６）とにより脱硝反応が行われる。
【００５３】
さらに、排ガス中に残存する未反応のアンモニアは、以下の反応式（７）により分解し浄化される。
４ＮＨ３＋３Ｏ２→２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（７）
このようにして、バグフィルタ６０により排ガス中の煤塵、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＯｘが除去されるとともに、未反応のアンモニアもリテーナ６５で浄化される。
【００５４】
本第３実施例では、リテーナ６５の表面に還元剤浄化用触媒６９が塗布されていることにより、筒状ろ布６１表面での脱硝反応に用いられなかった未反応の還元剤の分解反応を促進することができる。また、還元剤浄化装置を新たに設けない構成とすることもでき、装置の省スペース化が図れる。また供給する還元剤量を誤って多量に供給した場合にも未反応の還元剤排出量を低減できる。
【００５５】
なお、上記した第３実施例では、第２実施例に示した各触媒層の構成（第１触媒層６４、第２触媒層６３）に対して、リテーナ６５に還元剤浄化用触媒６９を塗布する構成を加えたバグフィルタ６０について説明したが、各触媒層の構成として第１実施例の構成（第１触媒層６２、第２触媒層６３）を採用してもよい。
さらに、本第３実施例において、還元剤浄化用触媒６９とともに脱硝触媒をリテーナ６５に塗布してもよい。この場合、還元剤浄化用触媒６９に脱硝触媒を混合して塗布してもよいし、これらの触媒を層状にコートした構成としてもよい。本構成により、第２の触媒層６３の触媒量を低減することが可能であり、これにより筒状ろ布６１の圧力損失の低減が可能でランニングコストを低減できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 焼却炉
２ ボイラ
３ 減温塔
４ 還元剤供給手段
５ 除塵手段
５１ 排ガス流入部
５２ 排ガス流出部
５３ ダーティ室
５４ クリーン室
６０ バグフィルタ
６１ 筒状ろ布
６２、６４ 第１の触媒層
６３ 第２の触媒層
６５ リテーナ
６９ 還元剤浄化用触媒
１００ 堆積層
１０１ 消石灰層
１０２ 煤塵層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスが、筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタにおいて、
前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に第１の触媒層を有し、前記排ガスの排気面に前記第１の触媒層とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層を有しており、
前記第２の触媒層は脱硝触媒で形成されていることを特徴とするバグフィルタ。
【請求項２】
前記第１の触媒層は耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成され、前記第２の触媒層は耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバグフィルタ。
【請求項３】
前記第１の触媒層は、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバグフィルタ。
【請求項４】
前記排ガスが前記筒状ろ布の外表面から内表面に通過するバグフィルタであって、
前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、
前記リテーナの表面に、前記排ガスに含まれる還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバグフィルタ。
【請求項５】
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、
前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、
前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面にＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項７】
前記除塵手段は前記筒状ろ布の外表面から内表面に排ガスが通過する構成であり、
前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、
前記リテーナの表面に前記排ガスに含まれる前記還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の排ガス処理装置。
【請求項１】
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスが、筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタにおいて、
前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に第１の触媒層を有し、前記排ガスの排気面に前記第１の触媒層とは異なる種類の触媒で形成された第２の触媒層を有しており、
前記第２の触媒層は脱硝触媒で形成されていることを特徴とするバグフィルタ。
【請求項２】
前記第１の触媒層は耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成され、前記第２の触媒層は耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバグフィルタ。
【請求項３】
前記第１の触媒層は、ＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバグフィルタ。
【請求項４】
前記排ガスが前記筒状ろ布の外表面から内表面に通過するバグフィルタであって、
前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、
前記リテーナの表面に、前記排ガスに含まれる還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバグフィルタ。
【請求項５】
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、
前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面に耐硫黄性を有する脱硝触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に耐硫黄性を有していない脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手段より排ガス流れ方向下流側に設けられた除塵手段とを備えた排ガス処理装置において、
前記除塵手段が、複数の筒状ろ布を含み、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のいずれか一方の面から他方の面に前記排ガスが通過することにより該排ガスに含まれる煤塵を除去する構成であり、前記筒状ろ布の外表面及び内表面のうち前記排ガスの導入面にＮＯからＮＯ２を生成する酸化反応を促進する酸化触媒で形成された第１の触媒層が設けられ、前記排ガスの排気面に脱硝触媒で形成された第２の触媒層が設けられていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項７】
前記除塵手段は前記筒状ろ布の外表面から内表面に排ガスが通過する構成であり、
前記筒状ろ布の内表面に接して設けられたろ布変形防止用のリテーナを有し、
前記リテーナの表面に前記排ガスに含まれる前記還元剤を分解する還元剤浄化用触媒が塗布されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３０８５３（Ｐ２０１２−１３０８５３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４４１０（Ｐ２０１０−２８４４１０）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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