排ガスの無触媒脱硝方法および装置
【課題】信頼性が高く、しかも、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができるガス処理方法およびガス処理装置を提供する。
【解決手段】本発明のガス処理方法は、窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理方法であって、アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とする。
【解決手段】本発明のガス処理方法は、窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理方法であって、アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスなどの被処理ガスにおける窒素酸化物を還元処理するガス処理方法およびガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば焼却炉若しくは燃焼炉や、ディーゼルエンジン等の内燃機関においては、その使用時に、空気中の窒素と酸素とが反応することにより、或いは燃料等に含まれる窒素と酸素とが反応することにより、一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物が生成されるため、焼却炉等や内燃機関などから排出される排ガス中には、一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物が含まれている。このような窒素酸化物は、それ自体が人体に有害な物質であると共に、光化学スモッグや酸性雨を引き起こす大気汚染原因物質である。そのため、焼却炉等や内燃機関から排出される排ガスについては、それに含まれる窒素酸化物を還元処理することが行われている。
【０００３】
従来、排ガス中の窒素酸化物を還元処理する装置としては、還元剤としてアンモニアを用いるガス処理装置が知られており、このようなガス処理装置において、高い効率で窒素酸化物を還元処理するガス処理方法として、アンモニアガスと、不活性ガス例えばアルゴンガス等の希ガス若しくは窒素ガスなどのキャリアガスとの混合ガスを調製し、この混合ガス中において誘電体バリア放電を行うことにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理する方法が提案されている（特許文献１等参照）。
【０００４】
しかしながら、上記のガス処理方法においては、以下のような問題がある。
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガス中において誘電体バリア放電を行う際には、キャリアガスが放電ガスとして機能するため、当該混合ガス中のアンモニアガスとキャリアガスとの割合によって放電状態に変化が生じやすく、特にアンモニアガスの濃度が高いすなわちキャリアガスの濃度が低い混合ガスにおいては、安定な放電状態を得ることができず、従って、アンモニアラジカルの発生量が変化し、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理において高い信頼性が得られない、という問題がある。
また、窒素ガスは、放電開始電圧が高いものであるため、消費電力を考慮すると、キャリアガスとしては、実際上、高価なアルゴンガス等の希ガスを用いることが必要であり、しかも、前述したように、安定な放電状態を得るためには、混合ガス中のキャリアガスの濃度を高くすることが必要であるため、多量の希ガスを使用しなければならず、従って、ガス処理のコストが増大する、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８２６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、信頼性が高く、しかも、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができるガス処理方法およびガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス処理方法は、窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理方法であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とする。
【０００８】
本発明のガス処理方法においては、前記アンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることが好ましい。
また、前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることが好ましい。
また、前記キャリアガスが窒素ガスであることが好ましい。
【０００９】
本発明のガス処理装置は、窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理装置であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することによってアンモニアラジカルを発生させるアンモニアラジカル発生部と、
このアンモニアラジカル発生部から供給されるアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることによって当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理するガス還元処理部と
を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明のガス処理装置においては、ガス還元処理部におけるアンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることが好ましい。
また、ガス還元処理部に供給される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部を有することが好ましい。
また、前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることが好ましい。
また、前記キャリアガスが窒素ガスであることが好ましい。
【００１１】
本発明において、「アンモニアラジカル」とは、アンモニアから生ずるラジカルおよびイオンを意味し、このアンモニアラジカルには、ＮＨ2 ラジカル、ＮＨラジカル、Ｎラジカル、Ｎ+ イオン、ＮＨ+ イオン、ＮＨ2 + イオン、ＮＨ3 + イオンなどが含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アンモニアガスおよびキャリアガスの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを安定的に発生させることができるので、混合ガス中のアンモニアガスの濃度に関わらず、安定した量のアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることができ、従って、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理において高い信頼性が得られる。
また、キャリアガスは紫外線の吸収が小さいものであればよく、従って、キャリアガスとして安価な窒素ガスを用いることができるので、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、アンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることにより、高い効率で被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、紫外線放射ランプとして、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものを用いることにより、高い効率でアンモニアラジカルを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガス処理装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】実施例で使用した実験用ガス処理装置の構成の概略を示す説明図である。
【図３】実験例１および比較実験例１に係るガス処理方法において、ガス還元処理部の温度と脱硝率との関係を示す図である。
【図４】実験例１および実験例２に係るガス処理方法において、ガス還元処理部の温度と脱硝率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のガス処理方法およびガス処理装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のガス処理装置の一例における構成の概略を示す説明図である。このガス処理装置は、アンモニアガス供給源１１およびキャリアガス供給源１２の各々に導管１３，１４を介して接続されたガス混合部１０と、このガス混合部１０に導管１５を介して接続された二重管状のガス流路部材２１を有するアンモニアラジカル発生部２０とを有すると共に、一端（図１において左端）に例えば焼却炉等の被処理ガス発生源１が接続され、他端（図１において右端）にガス排出口５１が形成された、被処理ガス発生源１からの被処理ガスが流通するガス流通管５０を有し、このガス流通管５０には、被処理ガス発生源１から排出される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部３０が形成され、このガス加熱処理部３０の下流側にアンモニアラジカル発生部２０に導管２６を介して接続されたガス還元処理部４０が形成されている。
アンモニアラジカル発生部２０においては、ガス流路部材２１の内管部分に、紫外線を透過する例えば石英ガラスよりなる管状の紫外線透過窓（石英ガラス管）２２が設けられ、この紫外線透過窓２２を構成する石英ガラス管内に、紫外線放射ランプ２５が設けられている。
【００１５】
キャリアガス供給源１２から供給されるキャリアガスとしては、紫外線放射ランプ２５からの紫外線の吸収が小さいものであればよく、例えばアルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス、クリプトンガス等の希ガスや、窒素ガスなどの不活性ガスを用いることができるが、安価に入手することができる点で、窒素ガスを用いることが好ましく、これにより、ガス処理コストの低減化を図ることができる。
【００１６】
紫外線放射ランプ２５としては、アンモニアにおけるＮ−Ｈ結合を切断し得るエネルギーを有する紫外線を放射するものであればよいが、アンモニアの光吸収波長域が２２０ｎｍ以下であることから、波長が２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることが好ましい。
また、アンモニアにおけるＮ−Ｈ結合を効率良く切断し得るために、紫外線放射ランプ２５としては、アンモニアガスの吸収係数が高い波長の紫外線を放射するもの用いることが好ましい。例えば、アンモニアガスの吸収係数が１０ａｔｍ-1ｃｍ-1以上である紫外線の波長域は、１５０ｎｍ以下および１６２〜２１０ｎｍである。
また、紫外線透過窓２２を構成する材料として１２０ｎｍより短い波長の紫外線を効率よく透過するものがなく、また、比較的安価な石英ガラスは１２０ｎｍより短い紫外線によりダメージを受け、短時間に破損してしまうことから、紫外線放射ランプ２５としては、波長が１２０ｎｍ以上の紫外線を放射するものを用いることが好ましい。
波長１２０〜１５０ｎｍおよび波長１６２〜２１０ｎｍの紫外線を放射する紫外線放射ランプの具体例としては、重水素ランプ（波長１２０〜１７０ｎｍ）、ＡｒＢｒエキシマランプ（波長１６５ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（波長１７２ｎｍ）、ＡｒＣｌエキシマランプ（波長１７５ｎｍ）、低圧水銀ランプ（波長１８５ｎｍ）、ＡｒＦエキシマランプ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＢｒエキシマランプ（波長２０７ｎｍ）などが挙げられる。
【００１７】
上記のガス処理装置においては、焼却炉、燃焼炉または内燃機関などの被処理ガス発生源１からガス流通管５０に被処理ガス（矢印Ｇ１で示す）が排出され、この被処理ガスはガス加熱処理部３０において加熱され、この加熱された被処理ガス（矢印Ｇ２で示す）がガス還元処理部４０に供給される。
一方、ガス混合部１０に、アンモニア供給源１１から導管１３を介してアンモニアガス（矢印ｇ１で示す）が供給されると共に、キャリアガス供給源１２から導管１４を介してキャリアガス（矢印ｇ２で示す）が供給されることにより、当該ガス混合部１０においてアンモニアガスとキャリアガスとが混合され、更に、ガス混合部１０から導管１５を介してアンモニアガスとキャリアガスとの混合ガス（矢印ｇ３で示す）がアンモニアラジカル発生部２０におけるガス流路部材２１内に供給される。
そして、アンモニアラジカル発生部２０においては、紫外線放射ランプ２５からの紫外線（矢印Ｌで示す）が、紫外線透過窓２２を介してガス流路部材２１内に供給された混合ガスに照射されることにより、例えばＮＨ2 ラジカル、ＮＨラジカル、Ｎラジカル、Ｎ+ イオン、ＮＨ+ イオン、ＮＨ2 + イオン、ＮＨ3 + イオンなどのアンモニアラジカルが発生する。
そして、ガス還元処理部４０に、アンモニアラジカル発生部２０から導管２６を介してアンモニアラジカルを含有する還元処理用ガス（矢印ｇ４で示す）が供給され、当該ガス還元処理部４０内において、被処理ガスに還元処理用ガスが混入されることにより、被処理ガス中の窒素酸化物が還元処理される。その後、処理済ガス（矢印Ｇ３で示す）がガス流通管５０におけるガス排出口５１から外部に排出される。
【００１８】
以上において、アンモニアラジカル発生部２０におけるアンモニア濃度の制御条件としては、以下の関係式を満たすように制御される。
アンモニアラジカル発生部２０のガス流路幅Ｄｃｍ、アンモニアガスの吸収係数αａｔｍ-1ｃｍ-1、アンモニアの濃度をＸ％とすると、紫外線透過窓を透過した紫外線は次の式に従ってアンモニアに吸収される。
式：紫外線吸収割合β＝１−ｅｘｐ（−α×Ｘ÷１００×Ｄ)
紫外線を有効に利用する観点から、上記紫外線吸収割合βは１．０未満が好ましい。紫外線吸収割合βが過小である場合には、紫外線が有効に使われず経済性が悪く、一方、紫外線吸収割合βが過大な場合には、アンモニアガスが充分にラジカル化されない可能性を招くことになり好ましくない。
このため、アンモニア濃度Ｘ％は、上式において、紫外線吸収割合βが１．０未満を満たすように制御されることが好ましい。
例えば，紫外線の波長が１７２ｎｍとすると、アンモニアガスの吸収係数は５９ａｔｍ-1ｃｍ-1であり、Ｄ＝２ｃｍとすると、アンモニアガス濃度は２．０〜６．０％に制御されることが好ましい。このときの紫外線吸収割合は、上記式より０．９１〜０．９９となる。
【００１９】
また、アンモニア流量は、被処理ガスの流量と被処理ガス中の窒素酸化物（ＮＯ）濃度、および目標とする脱硝率Ｙ％によって制御される。焼却炉の場合には、一般にＹ＝５０〜８０％である。すなわち、アンモニア流量は、未反応のアンモニア（リークアンモニア）が極力発生しないように、ＮＨ3 ／ＮＯモル比＝Ｙ／１００〜Ｙ／１００×１．５となるように制御されることが好ましい。
【００２０】
また、アンモニアラジカル発生部２０における混合ガスに対する紫外線の照射条件としては、以下のような関係式１および関係式２を満たすように制御される。
関係式１：紫外線のフォトン総数ｎ個／ｍｉｎ×アンモニアガスの紫外線吸収割合β
＝ラジカル化されるアンモニア分子数ｍ1 個／ｍｉｎ
＝還元される窒素酸化物（ＮＯ）分子数ｍ2 個／ｍｉｎ×反応選択率γ
関係式２：脱硝率Ｙ％＝ｍ2 ×γ／被処理ガス中の窒素酸化物の分子数×１００
すなわち、目標とする脱硝率Ｙ％および反応選択率γによって、ｍ2 が決定され、そのｍ2 を得るための紫外線の照射条件が以下の関係式３で決定される。
関係式３：ｍ2 ＝ｎ×β＝ランプ出力／ｈν×紫外光出力面積×β
ここで、ｈはプランク定数、νは紫外線の波長である。
ランプ出力ｍＷ／ｃｍ2 は一定であり、アンモニアガスの紫外線吸収割合βは上述のように制御されるから、紫外線の照射条件は、反応選択率γと紫外光出力面積（紫外線ランプを点灯するランプ本数）で制御される。
【００２１】
また、ガス還元処理部４０における被処理ガスの温度、すなわちアンモニアラジカルを含む還元処理用ガスが混入された被処理ガスの温度は６００℃以上であることが好ましく、より好ましくは６５０〜８００℃である。この被処理ガスの温度が６５０℃未満である場合には、好適な脱硝率を得ることが困難となることがある。一方、被処理ガスの温度が８００℃を超える場合には、アンモニアと窒素酸化物とが熱的な還元反応を開始するため、本発明の効果は得られ難くなることがある。
また、被処理ガス発生源１から排出された被処理ガスが高温、具体的にはガス還元処理部４０において還元処理用ガスが混入された状態で６００℃以上となる温度である場合には、当該被処理ガスをガス加熱処理部３０において加熱することなしにガス還元処理部４０に供給することができる。
【００２２】
また、アンモニアラジカルによる被処理ガスにおける窒素酸化物の還元処理時間、具体的には、ガス還元処理部４０における被処理ガスの混合時間は、２．０秒間以上であることが好ましく、より好ましくは４．０〜６．０秒間である。この時間が過小である場合には、脱硝率５０％以上を得ることが困難となることがある。
【００２３】
このようなガス処理装置およびガス処理方法によれば、アンモニアラジカル発生部２０において、アンモニアガスおよびキャリアガスの混合ガスに紫外線放射ランプ２５からの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させるので、混合ガス中のアンモニアガスの濃度に関わらず、安定かつ高効率にアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることができ、従って、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理において高い信頼性が得られる。
また、キャリアガスは紫外線の吸収が小さいものであればよく、従って、キャリアガスとして安価な窒素ガスを用いることができるので、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、ガス還元処理部４０におけるアンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることにより、高い効率で被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、紫外線放射ランプ２５として、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものを用いることにより、アンモニアラジカル発生部２０において高い効率でアンモニアラジカルを発生させることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
図２に示す構成の実験用ガス処理装置を作製した。この実験用ガス処理装置は、アンモニアガス供給源１１、窒素ガス供給源１２ａおよびアルゴンガス供給源１２ｂの各々に導管１３，１４ａ，１４ｂを介して接続されたガス混合部１０と、このガス混合部１０に導管１５を介して接続された二重管状のガス流路部材２１を有するアンモニアラジカル発生部２０とを有すると共に、一端（図２において左端）に被処理ガス供給装置２が接続された、被処理ガス供給装置２からの被処理ガスが流通するガス流通管５０を有し、このガス流通管５０には、被処理ガス供給装置２から供給される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部３０が形成され、このガス加熱処理部３０の下流側にアンモニアラジカル発生部２０に導管２６を介して接続されたガス還元処理部４０が形成されている。また、ガス還元処理部４０の下流側には、処理済ガス中における窒素酸化物の濃度を測定するガス濃度測定器５５が設けられ、このガス濃度測定器５５の下流側には、処理済ガス中に含まれるアンモニア等を除去する湿式気体浄化装置５６が設けられている。
アンモニアラジカル発生部２０においては、ガス流路部材２１の内管部分に、石英ガラスよりなる管状の紫外線透過窓（石英ガラス管）２２が設けられ、この紫外線透過窓２２を構成する石英ガラス管内に、キセノンエキシマランプよりなる紫外線放射ランプ２５が設けられている。また、紫外線が酸素に吸収されることによって、アンモニアガスに対する紫外線照射量が低下することを防止するため、紫外線放射ランプ２５と紫外線透過窓（石英管) ２２との間は、紫外線を吸収しない窒素ガスで満たされている。
被処理ガス供給装置２は、被処理ガス調製部３と、一酸化窒素ガス供給源４と、酸素ガス供給源５と、窒素ガス供給源６とを有し、一酸化窒素ガス供給源４、酸素ガス供給源５および窒素ガス供給源６の各々は、導管７，８，９を介して被処理ガス調製部３に接続されている。
【００２５】
〈実験例１〉
上記の実験用ガス処理装置を用いて、被処理ガス供給装置２から供給される、酸素ガス、窒素ガスおよび一酸化窒素ガスよりなる被処理ガスのガス処理を行い、下記の条件により、被処理ガスにおける窒素酸化物の還元処理を行った。
【００２６】
［被処理ガス］
被処理ガス供給装置２から供給される被処理ガスは、一酸化窒素ガスの濃度が１６４０ｐｐｍ、酸素ガスの濃度が８．３％のものであり、被処理ガスの流量は３．０Ｌ／ｍｉｎである。
［混合ガス］
ガス混合部１０から供給される混合ガスは、アンモニアガス２．０モル％とアルゴンガス９８．０モル％との混合ガスであり、この混合ガスの流量は０．３８Ｌ／ｍｉｎである。
また、一酸化窒素ガスに対するアンモニアガスのモル比（単位時間当たりに供給される被処理ガス中の一酸化窒素ガスの量に対する単位時間当たりに供給される混合ガス中のアンモニアガスの量の体積比率）は、１．５である。
［紫外線照射条件］
紫外線放射ランプ２５として用いたキセノンエキシマランプは、紫外線の放射照度が、紫外線透過窓（石英管) ２２の表面において２６ｍＷ／ｃｍ2 のものである。また、アンモニアラジカル発生部２０における各部の寸法は以下のようである。
紫外線透過窓（石英ガラス管）２２の外径ｄ１＝４ｃｍ
ガス流路部材２１の内径ｄ２＝８ｃｍ
紫外線透過窓（石英ガラス管）２２の外面とガス流路部材２１の内面とのギャップＤ＝２ｃｍ
ガス流路部材２１における有効ガス流路長Ｗ＝１０ｃｍ
［ガス還元処理部内の温度］
ガス還元処理部４０内の温度については、５００〜８００℃の範囲で段階的に変更してガス処理を行った。
［還元処理時間］
ガス還元処理部４０における被処理ガスの混合時間は、５．９秒間である。
【００２７】
そして、ガス濃度測定器５５によって処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定し、下記式により、脱硝率を求めた。結果を図３に示す。
【００２８】
【数１】
【００２９】
〈比較実験例１〉
アンモニアラジカル発生部２０において混合ガスに紫外線を照射せずに、当該混合ガスをガス還元処理部４０に供給したこと以外は、実験例１と同様の条件により、被処理ガスのガス処理を行い、処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定して脱硝率を求めた。結果を図３に示す。
【００３０】
図３の結果から明らかなように、実験例１に係るガス処理方法によれば、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理を高い信頼性で行うことができることが確認された。ガス還元処理部における被処理ガスの温度が高いほど、被処理ガス中の窒素酸化物が高い効率で還元処理されることが確認された。
【００３１】
〈実験例２〉
キャリアガスとして、アルゴンガスに代えて窒素ガスを用いたこと以外は、実験例１と同様の条件により、被処理ガスのガス処理を行い、処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定して脱硝率を求めた。結果を図４に示す。
【００３２】
図４の結果から明らかなように、実験例２に係るガス処理方法によれば、キャリアガスとしてアルゴンガスを用いた実験例１に係るガス処理方法と同等の脱硝率が得られることから、キャリアガスとして窒素ガスを好適に用いることができることが確認された。
【００３３】
〈実験例３〉
混合ガスの流量を０．３８Ｌ／ｍｉｎから０．２５Ｌ／ｍｉｎに変更することにより、一酸化窒素ガスに対するアンモニアガスのモル比を１．５から１．０に変更したこと以外は、実験例１と同様の条件により、被処理ガスのガス処理を行い、処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定して脱硝率を求めた。結果を下記表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１の結果から明らかなように、実験例３に係るガス処理方法によれば、実験例１に係るガス処理方法より高い脱硝率が得られ、従って、窒素酸化物に対するアンモニアガスの供給量比を高くすることにより、高い効率で窒素酸化物の還元処理を行うことができることが確認された。
【符号の説明】
【００３６】
１ 被処理ガス発生源
２ 被処理ガス供給装置
３ 被処理ガス調製部
４ 一酸化窒素ガス供給源
５ 酸素ガス供給源
６ 窒素ガス供給源
７，８，９ 導管
１０ ガス混合部
１１ アンモニアガス供給源
１２ キャリアガス供給源
１２ａ 窒素ガス供給源
１２ｂ アルゴンガス供給源
１３，１４，１４ａ，１４ｂ，１５ 導管
２０ アンモニアラジカル発生部
２１ ガス流路部材
２２ 紫外線透過窓
２５ 紫外線放射ランプ
２６ 導管
３０ ガス加熱処理部
４０ ガス還元処理部
５０ ガス流通管
５１ ガス排出口
５５ ガス濃度測定器
５６ 湿式気体浄化装置
Ｇ１，Ｇ２ 被処理ガス
Ｇ３ 処理済ガス
ｇ１ アンモニアガス
ｇ２ キャリアガス
ｇ３ 混合ガス
ｇ４ 還元処理用ガス
Ｌ 紫外線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスなどの被処理ガスにおける窒素酸化物を還元処理するガス処理方法およびガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば焼却炉若しくは燃焼炉や、ディーゼルエンジン等の内燃機関においては、その使用時に、空気中の窒素と酸素とが反応することにより、或いは燃料等に含まれる窒素と酸素とが反応することにより、一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物が生成されるため、焼却炉等や内燃機関などから排出される排ガス中には、一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物が含まれている。このような窒素酸化物は、それ自体が人体に有害な物質であると共に、光化学スモッグや酸性雨を引き起こす大気汚染原因物質である。そのため、焼却炉等や内燃機関から排出される排ガスについては、それに含まれる窒素酸化物を還元処理することが行われている。
【０００３】
従来、排ガス中の窒素酸化物を還元処理する装置としては、還元剤としてアンモニアを用いるガス処理装置が知られており、このようなガス処理装置において、高い効率で窒素酸化物を還元処理するガス処理方法として、アンモニアガスと、不活性ガス例えばアルゴンガス等の希ガス若しくは窒素ガスなどのキャリアガスとの混合ガスを調製し、この混合ガス中において誘電体バリア放電を行うことにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理する方法が提案されている（特許文献１等参照）。
【０００４】
しかしながら、上記のガス処理方法においては、以下のような問題がある。
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガス中において誘電体バリア放電を行う際には、キャリアガスが放電ガスとして機能するため、当該混合ガス中のアンモニアガスとキャリアガスとの割合によって放電状態に変化が生じやすく、特にアンモニアガスの濃度が高いすなわちキャリアガスの濃度が低い混合ガスにおいては、安定な放電状態を得ることができず、従って、アンモニアラジカルの発生量が変化し、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理において高い信頼性が得られない、という問題がある。
また、窒素ガスは、放電開始電圧が高いものであるため、消費電力を考慮すると、キャリアガスとしては、実際上、高価なアルゴンガス等の希ガスを用いることが必要であり、しかも、前述したように、安定な放電状態を得るためには、混合ガス中のキャリアガスの濃度を高くすることが必要であるため、多量の希ガスを使用しなければならず、従って、ガス処理のコストが増大する、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８２６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、信頼性が高く、しかも、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができるガス処理方法およびガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス処理方法は、窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理方法であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とする。
【０００８】
本発明のガス処理方法においては、前記アンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることが好ましい。
また、前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることが好ましい。
また、前記キャリアガスが窒素ガスであることが好ましい。
【０００９】
本発明のガス処理装置は、窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理装置であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することによってアンモニアラジカルを発生させるアンモニアラジカル発生部と、
このアンモニアラジカル発生部から供給されるアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることによって当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理するガス還元処理部と
を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明のガス処理装置においては、ガス還元処理部におけるアンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることが好ましい。
また、ガス還元処理部に供給される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部を有することが好ましい。
また、前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることが好ましい。
また、前記キャリアガスが窒素ガスであることが好ましい。
【００１１】
本発明において、「アンモニアラジカル」とは、アンモニアから生ずるラジカルおよびイオンを意味し、このアンモニアラジカルには、ＮＨ2 ラジカル、ＮＨラジカル、Ｎラジカル、Ｎ+ イオン、ＮＨ+ イオン、ＮＨ2 + イオン、ＮＨ3 + イオンなどが含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アンモニアガスおよびキャリアガスの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを安定的に発生させることができるので、混合ガス中のアンモニアガスの濃度に関わらず、安定した量のアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることができ、従って、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理において高い信頼性が得られる。
また、キャリアガスは紫外線の吸収が小さいものであればよく、従って、キャリアガスとして安価な窒素ガスを用いることができるので、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、アンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることにより、高い効率で被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、紫外線放射ランプとして、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものを用いることにより、高い効率でアンモニアラジカルを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガス処理装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】実施例で使用した実験用ガス処理装置の構成の概略を示す説明図である。
【図３】実験例１および比較実験例１に係るガス処理方法において、ガス還元処理部の温度と脱硝率との関係を示す図である。
【図４】実験例１および実験例２に係るガス処理方法において、ガス還元処理部の温度と脱硝率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のガス処理方法およびガス処理装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のガス処理装置の一例における構成の概略を示す説明図である。このガス処理装置は、アンモニアガス供給源１１およびキャリアガス供給源１２の各々に導管１３，１４を介して接続されたガス混合部１０と、このガス混合部１０に導管１５を介して接続された二重管状のガス流路部材２１を有するアンモニアラジカル発生部２０とを有すると共に、一端（図１において左端）に例えば焼却炉等の被処理ガス発生源１が接続され、他端（図１において右端）にガス排出口５１が形成された、被処理ガス発生源１からの被処理ガスが流通するガス流通管５０を有し、このガス流通管５０には、被処理ガス発生源１から排出される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部３０が形成され、このガス加熱処理部３０の下流側にアンモニアラジカル発生部２０に導管２６を介して接続されたガス還元処理部４０が形成されている。
アンモニアラジカル発生部２０においては、ガス流路部材２１の内管部分に、紫外線を透過する例えば石英ガラスよりなる管状の紫外線透過窓（石英ガラス管）２２が設けられ、この紫外線透過窓２２を構成する石英ガラス管内に、紫外線放射ランプ２５が設けられている。
【００１５】
キャリアガス供給源１２から供給されるキャリアガスとしては、紫外線放射ランプ２５からの紫外線の吸収が小さいものであればよく、例えばアルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス、クリプトンガス等の希ガスや、窒素ガスなどの不活性ガスを用いることができるが、安価に入手することができる点で、窒素ガスを用いることが好ましく、これにより、ガス処理コストの低減化を図ることができる。
【００１６】
紫外線放射ランプ２５としては、アンモニアにおけるＮ−Ｈ結合を切断し得るエネルギーを有する紫外線を放射するものであればよいが、アンモニアの光吸収波長域が２２０ｎｍ以下であることから、波長が２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることが好ましい。
また、アンモニアにおけるＮ−Ｈ結合を効率良く切断し得るために、紫外線放射ランプ２５としては、アンモニアガスの吸収係数が高い波長の紫外線を放射するもの用いることが好ましい。例えば、アンモニアガスの吸収係数が１０ａｔｍ-1ｃｍ-1以上である紫外線の波長域は、１５０ｎｍ以下および１６２〜２１０ｎｍである。
また、紫外線透過窓２２を構成する材料として１２０ｎｍより短い波長の紫外線を効率よく透過するものがなく、また、比較的安価な石英ガラスは１２０ｎｍより短い紫外線によりダメージを受け、短時間に破損してしまうことから、紫外線放射ランプ２５としては、波長が１２０ｎｍ以上の紫外線を放射するものを用いることが好ましい。
波長１２０〜１５０ｎｍおよび波長１６２〜２１０ｎｍの紫外線を放射する紫外線放射ランプの具体例としては、重水素ランプ（波長１２０〜１７０ｎｍ）、ＡｒＢｒエキシマランプ（波長１６５ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（波長１７２ｎｍ）、ＡｒＣｌエキシマランプ（波長１７５ｎｍ）、低圧水銀ランプ（波長１８５ｎｍ）、ＡｒＦエキシマランプ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＢｒエキシマランプ（波長２０７ｎｍ）などが挙げられる。
【００１７】
上記のガス処理装置においては、焼却炉、燃焼炉または内燃機関などの被処理ガス発生源１からガス流通管５０に被処理ガス（矢印Ｇ１で示す）が排出され、この被処理ガスはガス加熱処理部３０において加熱され、この加熱された被処理ガス（矢印Ｇ２で示す）がガス還元処理部４０に供給される。
一方、ガス混合部１０に、アンモニア供給源１１から導管１３を介してアンモニアガス（矢印ｇ１で示す）が供給されると共に、キャリアガス供給源１２から導管１４を介してキャリアガス（矢印ｇ２で示す）が供給されることにより、当該ガス混合部１０においてアンモニアガスとキャリアガスとが混合され、更に、ガス混合部１０から導管１５を介してアンモニアガスとキャリアガスとの混合ガス（矢印ｇ３で示す）がアンモニアラジカル発生部２０におけるガス流路部材２１内に供給される。
そして、アンモニアラジカル発生部２０においては、紫外線放射ランプ２５からの紫外線（矢印Ｌで示す）が、紫外線透過窓２２を介してガス流路部材２１内に供給された混合ガスに照射されることにより、例えばＮＨ2 ラジカル、ＮＨラジカル、Ｎラジカル、Ｎ+ イオン、ＮＨ+ イオン、ＮＨ2 + イオン、ＮＨ3 + イオンなどのアンモニアラジカルが発生する。
そして、ガス還元処理部４０に、アンモニアラジカル発生部２０から導管２６を介してアンモニアラジカルを含有する還元処理用ガス（矢印ｇ４で示す）が供給され、当該ガス還元処理部４０内において、被処理ガスに還元処理用ガスが混入されることにより、被処理ガス中の窒素酸化物が還元処理される。その後、処理済ガス（矢印Ｇ３で示す）がガス流通管５０におけるガス排出口５１から外部に排出される。
【００１８】
以上において、アンモニアラジカル発生部２０におけるアンモニア濃度の制御条件としては、以下の関係式を満たすように制御される。
アンモニアラジカル発生部２０のガス流路幅Ｄｃｍ、アンモニアガスの吸収係数αａｔｍ-1ｃｍ-1、アンモニアの濃度をＸ％とすると、紫外線透過窓を透過した紫外線は次の式に従ってアンモニアに吸収される。
式：紫外線吸収割合β＝１−ｅｘｐ（−α×Ｘ÷１００×Ｄ)
紫外線を有効に利用する観点から、上記紫外線吸収割合βは１．０未満が好ましい。紫外線吸収割合βが過小である場合には、紫外線が有効に使われず経済性が悪く、一方、紫外線吸収割合βが過大な場合には、アンモニアガスが充分にラジカル化されない可能性を招くことになり好ましくない。
このため、アンモニア濃度Ｘ％は、上式において、紫外線吸収割合βが１．０未満を満たすように制御されることが好ましい。
例えば，紫外線の波長が１７２ｎｍとすると、アンモニアガスの吸収係数は５９ａｔｍ-1ｃｍ-1であり、Ｄ＝２ｃｍとすると、アンモニアガス濃度は２．０〜６．０％に制御されることが好ましい。このときの紫外線吸収割合は、上記式より０．９１〜０．９９となる。
【００１９】
また、アンモニア流量は、被処理ガスの流量と被処理ガス中の窒素酸化物（ＮＯ）濃度、および目標とする脱硝率Ｙ％によって制御される。焼却炉の場合には、一般にＹ＝５０〜８０％である。すなわち、アンモニア流量は、未反応のアンモニア（リークアンモニア）が極力発生しないように、ＮＨ3 ／ＮＯモル比＝Ｙ／１００〜Ｙ／１００×１．５となるように制御されることが好ましい。
【００２０】
また、アンモニアラジカル発生部２０における混合ガスに対する紫外線の照射条件としては、以下のような関係式１および関係式２を満たすように制御される。
関係式１：紫外線のフォトン総数ｎ個／ｍｉｎ×アンモニアガスの紫外線吸収割合β
＝ラジカル化されるアンモニア分子数ｍ1 個／ｍｉｎ
＝還元される窒素酸化物（ＮＯ）分子数ｍ2 個／ｍｉｎ×反応選択率γ
関係式２：脱硝率Ｙ％＝ｍ2 ×γ／被処理ガス中の窒素酸化物の分子数×１００
すなわち、目標とする脱硝率Ｙ％および反応選択率γによって、ｍ2 が決定され、そのｍ2 を得るための紫外線の照射条件が以下の関係式３で決定される。
関係式３：ｍ2 ＝ｎ×β＝ランプ出力／ｈν×紫外光出力面積×β
ここで、ｈはプランク定数、νは紫外線の波長である。
ランプ出力ｍＷ／ｃｍ2 は一定であり、アンモニアガスの紫外線吸収割合βは上述のように制御されるから、紫外線の照射条件は、反応選択率γと紫外光出力面積（紫外線ランプを点灯するランプ本数）で制御される。
【００２１】
また、ガス還元処理部４０における被処理ガスの温度、すなわちアンモニアラジカルを含む還元処理用ガスが混入された被処理ガスの温度は６００℃以上であることが好ましく、より好ましくは６５０〜８００℃である。この被処理ガスの温度が６５０℃未満である場合には、好適な脱硝率を得ることが困難となることがある。一方、被処理ガスの温度が８００℃を超える場合には、アンモニアと窒素酸化物とが熱的な還元反応を開始するため、本発明の効果は得られ難くなることがある。
また、被処理ガス発生源１から排出された被処理ガスが高温、具体的にはガス還元処理部４０において還元処理用ガスが混入された状態で６００℃以上となる温度である場合には、当該被処理ガスをガス加熱処理部３０において加熱することなしにガス還元処理部４０に供給することができる。
【００２２】
また、アンモニアラジカルによる被処理ガスにおける窒素酸化物の還元処理時間、具体的には、ガス還元処理部４０における被処理ガスの混合時間は、２．０秒間以上であることが好ましく、より好ましくは４．０〜６．０秒間である。この時間が過小である場合には、脱硝率５０％以上を得ることが困難となることがある。
【００２３】
このようなガス処理装置およびガス処理方法によれば、アンモニアラジカル発生部２０において、アンモニアガスおよびキャリアガスの混合ガスに紫外線放射ランプ２５からの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させるので、混合ガス中のアンモニアガスの濃度に関わらず、安定かつ高効率にアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることができ、従って、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理において高い信頼性が得られる。
また、キャリアガスは紫外線の吸収が小さいものであればよく、従って、キャリアガスとして安価な窒素ガスを用いることができるので、小さい処理コストで被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、ガス還元処理部４０におけるアンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることにより、高い効率で被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
また、紫外線放射ランプ２５として、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものを用いることにより、アンモニアラジカル発生部２０において高い効率でアンモニアラジカルを発生させることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
図２に示す構成の実験用ガス処理装置を作製した。この実験用ガス処理装置は、アンモニアガス供給源１１、窒素ガス供給源１２ａおよびアルゴンガス供給源１２ｂの各々に導管１３，１４ａ，１４ｂを介して接続されたガス混合部１０と、このガス混合部１０に導管１５を介して接続された二重管状のガス流路部材２１を有するアンモニアラジカル発生部２０とを有すると共に、一端（図２において左端）に被処理ガス供給装置２が接続された、被処理ガス供給装置２からの被処理ガスが流通するガス流通管５０を有し、このガス流通管５０には、被処理ガス供給装置２から供給される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部３０が形成され、このガス加熱処理部３０の下流側にアンモニアラジカル発生部２０に導管２６を介して接続されたガス還元処理部４０が形成されている。また、ガス還元処理部４０の下流側には、処理済ガス中における窒素酸化物の濃度を測定するガス濃度測定器５５が設けられ、このガス濃度測定器５５の下流側には、処理済ガス中に含まれるアンモニア等を除去する湿式気体浄化装置５６が設けられている。
アンモニアラジカル発生部２０においては、ガス流路部材２１の内管部分に、石英ガラスよりなる管状の紫外線透過窓（石英ガラス管）２２が設けられ、この紫外線透過窓２２を構成する石英ガラス管内に、キセノンエキシマランプよりなる紫外線放射ランプ２５が設けられている。また、紫外線が酸素に吸収されることによって、アンモニアガスに対する紫外線照射量が低下することを防止するため、紫外線放射ランプ２５と紫外線透過窓（石英管) ２２との間は、紫外線を吸収しない窒素ガスで満たされている。
被処理ガス供給装置２は、被処理ガス調製部３と、一酸化窒素ガス供給源４と、酸素ガス供給源５と、窒素ガス供給源６とを有し、一酸化窒素ガス供給源４、酸素ガス供給源５および窒素ガス供給源６の各々は、導管７，８，９を介して被処理ガス調製部３に接続されている。
【００２５】
〈実験例１〉
上記の実験用ガス処理装置を用いて、被処理ガス供給装置２から供給される、酸素ガス、窒素ガスおよび一酸化窒素ガスよりなる被処理ガスのガス処理を行い、下記の条件により、被処理ガスにおける窒素酸化物の還元処理を行った。
【００２６】
［被処理ガス］
被処理ガス供給装置２から供給される被処理ガスは、一酸化窒素ガスの濃度が１６４０ｐｐｍ、酸素ガスの濃度が８．３％のものであり、被処理ガスの流量は３．０Ｌ／ｍｉｎである。
［混合ガス］
ガス混合部１０から供給される混合ガスは、アンモニアガス２．０モル％とアルゴンガス９８．０モル％との混合ガスであり、この混合ガスの流量は０．３８Ｌ／ｍｉｎである。
また、一酸化窒素ガスに対するアンモニアガスのモル比（単位時間当たりに供給される被処理ガス中の一酸化窒素ガスの量に対する単位時間当たりに供給される混合ガス中のアンモニアガスの量の体積比率）は、１．５である。
［紫外線照射条件］
紫外線放射ランプ２５として用いたキセノンエキシマランプは、紫外線の放射照度が、紫外線透過窓（石英管) ２２の表面において２６ｍＷ／ｃｍ2 のものである。また、アンモニアラジカル発生部２０における各部の寸法は以下のようである。
紫外線透過窓（石英ガラス管）２２の外径ｄ１＝４ｃｍ
ガス流路部材２１の内径ｄ２＝８ｃｍ
紫外線透過窓（石英ガラス管）２２の外面とガス流路部材２１の内面とのギャップＤ＝２ｃｍ
ガス流路部材２１における有効ガス流路長Ｗ＝１０ｃｍ
［ガス還元処理部内の温度］
ガス還元処理部４０内の温度については、５００〜８００℃の範囲で段階的に変更してガス処理を行った。
［還元処理時間］
ガス還元処理部４０における被処理ガスの混合時間は、５．９秒間である。
【００２７】
そして、ガス濃度測定器５５によって処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定し、下記式により、脱硝率を求めた。結果を図３に示す。
【００２８】
【数１】
【００２９】
〈比較実験例１〉
アンモニアラジカル発生部２０において混合ガスに紫外線を照射せずに、当該混合ガスをガス還元処理部４０に供給したこと以外は、実験例１と同様の条件により、被処理ガスのガス処理を行い、処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定して脱硝率を求めた。結果を図３に示す。
【００３０】
図３の結果から明らかなように、実験例１に係るガス処理方法によれば、被処理ガス中の窒素酸化物の還元処理を高い信頼性で行うことができることが確認された。ガス還元処理部における被処理ガスの温度が高いほど、被処理ガス中の窒素酸化物が高い効率で還元処理されることが確認された。
【００３１】
〈実験例２〉
キャリアガスとして、アルゴンガスに代えて窒素ガスを用いたこと以外は、実験例１と同様の条件により、被処理ガスのガス処理を行い、処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定して脱硝率を求めた。結果を図４に示す。
【００３２】
図４の結果から明らかなように、実験例２に係るガス処理方法によれば、キャリアガスとしてアルゴンガスを用いた実験例１に係るガス処理方法と同等の脱硝率が得られることから、キャリアガスとして窒素ガスを好適に用いることができることが確認された。
【００３３】
〈実験例３〉
混合ガスの流量を０．３８Ｌ／ｍｉｎから０．２５Ｌ／ｍｉｎに変更することにより、一酸化窒素ガスに対するアンモニアガスのモル比を１．５から１．０に変更したこと以外は、実験例１と同様の条件により、被処理ガスのガス処理を行い、処理済ガス中の窒素酸化物ガスの濃度を測定して脱硝率を求めた。結果を下記表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１の結果から明らかなように、実験例３に係るガス処理方法によれば、実験例１に係るガス処理方法より高い脱硝率が得られ、従って、窒素酸化物に対するアンモニアガスの供給量比を高くすることにより、高い効率で窒素酸化物の還元処理を行うことができることが確認された。
【符号の説明】
【００３６】
１ 被処理ガス発生源
２ 被処理ガス供給装置
３ 被処理ガス調製部
４ 一酸化窒素ガス供給源
５ 酸素ガス供給源
６ 窒素ガス供給源
７，８，９ 導管
１０ ガス混合部
１１ アンモニアガス供給源
１２ キャリアガス供給源
１２ａ 窒素ガス供給源
１２ｂ アルゴンガス供給源
１３，１４，１４ａ，１４ｂ，１５ 導管
２０ アンモニアラジカル発生部
２１ ガス流路部材
２２ 紫外線透過窓
２５ 紫外線放射ランプ
２６ 導管
３０ ガス加熱処理部
４０ ガス還元処理部
５０ ガス流通管
５１ ガス排出口
５５ ガス濃度測定器
５６ 湿式気体浄化装置
Ｇ１，Ｇ２ 被処理ガス
Ｇ３ 処理済ガス
ｇ１ アンモニアガス
ｇ２ キャリアガス
ｇ３ 混合ガス
ｇ４ 還元処理用ガス
Ｌ 紫外線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理方法であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とするガス処理方法。
【請求項２】
前記アンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のガス処理方法。
【請求項３】
前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項４】
前記キャリアガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス処理方法。
【請求項５】
窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理装置であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することによってアンモニアラジカルを発生させるアンモニアラジカル発生部と、
このアンモニアラジカル発生部から供給されるアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることによって当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理するガス還元処理部と
を備えてなることを特徴とするガス処理装置。
【請求項６】
ガス還元処理部におけるアンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることを特徴とする請求項５に記載のガス処理装置。
【請求項７】
ガス還元処理部に供給される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部を有することを特徴とする請求項６に記載のガス処理装置。
【請求項８】
前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のガス処理装置。
【請求項９】
前記キャリアガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のガス処理装置。
【請求項１】
窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理方法であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアラジカルを発生させ、このアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることにより、当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とするガス処理方法。
【請求項２】
前記アンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のガス処理方法。
【請求項３】
前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項４】
前記キャリアガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス処理方法。
【請求項５】
窒素酸化物を含有する被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理するガス処理装置であって、
アンモニアガスとキャリアガスとの混合ガスに紫外線放射ランプからの紫外線を照射することによってアンモニアラジカルを発生させるアンモニアラジカル発生部と、
このアンモニアラジカル発生部から供給されるアンモニアラジカルを被処理ガスに混入させることによって当該被処理ガス中の窒素酸化物を還元処理するガス還元処理部と
を備えてなることを特徴とするガス処理装置。
【請求項６】
ガス還元処理部におけるアンモニアラジカルが混入された被処理ガスの温度が６００℃以上であることを特徴とする請求項５に記載のガス処理装置。
【請求項７】
ガス還元処理部に供給される被処理ガスを加熱するガス加熱処理部を有することを特徴とする請求項６に記載のガス処理装置。
【請求項８】
前記紫外線放射ランプは、波長２２０ｎｍ以下の紫外線を放射するものであることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のガス処理装置。
【請求項９】
前記キャリアガスが窒素ガスであることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７６０３３（Ｐ２０１２−７６０３３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４６３８（Ｐ２０１０−２２４６３８）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人科学技術振興機構、独創的シーズ展開事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【出願人】（３０４０１９３９９）国立大学法人岐阜大学 (289)
【出願人】（３９２０１９８５７）株式会社アクトリー (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人科学技術振興機構、独創的シーズ展開事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【出願人】（３０４０１９３９９）国立大学法人岐阜大学 (289)
【出願人】（３９２０１９８５７）株式会社アクトリー (27)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]