CN113841009A - 燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃烧系统，其在进行以氨作为还原剂的选择性催化还原反应时使用了与现有技术相比在低温的脱硝效率更好的催化剂。本发明的燃烧系统具有使燃料燃烧的燃烧装置、流通燃料在燃烧装置中燃烧而产生的废气的废气通路、配置于废气通路并收集上述废气中的煤尘的集尘装置和配置于废气通路并通过脱硝催化剂从上述废气中除去氮氧化物的脱硝装置，脱硝装置配置于上述废气通路中的上述集尘装置的下游侧，脱硝催化剂包含氧化钒，上述氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。

Description

燃烧系统
技术领域
本发明涉及燃烧系统。更详细而言，本发明涉及使用脱硝催化剂净化通过使燃料燃烧而产生的废气的燃烧系统。
背景技术
作为由于燃料的燃烧而排出到大气中的污染物质之一，可举出氮氧化物(NO、NO2、NO3、N2O、N2O3、N2O4、N2O5)。氮氧化物会引起酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾等，对环境、人体造成严重的影响，因此对其进行处理成为重要的课题。
作为除去上述氮氧化物的技术，已知有以氨(NH3)作为还原剂的选择性催化还原反应(NH3-SCR)。如专利文献1所记载的，作为用于选择性催化还原反应的催化剂，广泛使用以氧化钛为载体、担载了氧化钒的催化剂。氧化钛对硫氧化物的活性低、并且稳定性高，因此被认为是最佳的载体。
另一方面，虽然氧化钒在NH3-SCR中发挥主要的作用，但是会将SO2氧化为SO3，因此不能担载约1wt％以上的氧化钒。此外，在现有的NH3-SCR中，由于使氧化钛载体担载了氧化钒的催化剂在低温下几乎不反应，所以不得不在350-400℃这样的高温使用。
但是，为了提高实施NH3-SCR的装置、设备的设计自由度、提高效率，要求开发即使在低温也显示高氮氧化物还原率活性的催化剂。
然后，本发明人等发现了一种脱硝催化剂，其中五氧化二钒存在43wt％以上，BET比表面积为30m2/g以上，在200℃以下用于脱硝(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-275852号公报；
专利文献2：日本专利第6093101号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明人等尝试对上述专利文献2进行进一步改良而进行了深入研究，结果发现了显示更优异的氮氧化物的还原率活性的脱硝催化剂。
本发明的目的在于提供一种燃烧系统，其在进行以氨作为还原剂的选择性催化还原反应时使用了与现有技术相比在低温的脱硝效率更好的催化剂。
用于解决问题的方案
本发明涉及一种燃烧系统，其具有使燃料燃烧的燃烧装置、流通上述燃料在上述燃烧装置中燃烧而产生的废气的废气通路、配置于上述废气通路并且收集上述废气中的煤尘的集尘装置、配置于上述废气通路并且通过脱硝催化剂从上述废气中除去氮氧化物的脱硝装置，上述脱硝装置配置于上述废气通路中的上述集尘装置的下游侧，上述脱硝催化剂包含氧化钒，上述氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
此外，上述燃烧系统优选还具有配置于上述废气通路并且从上述废气中回收热的空气预热器，上述空气预热器配置于上述集尘装置的上游侧。
此外，本发明还涉及一种燃烧系统，其具有使燃料燃烧的燃烧装置、流通上述燃料在上述燃烧装置中燃烧而产生的废气的废气通路、配置于上述废气通路并且从上述废气中回收热的空气预热器以及配置于上述废气通路并且通过脱硝催化剂从上述废气中除去氮氧化物的脱硝装置，上述脱硝装置配置于上述废气通路中的上述空气预热器的下游侧，上述脱硝催化剂包含氧化钒，上述氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
此外，本发明涉及一种燃烧系统，其具有使燃料燃烧的内燃机、流通上述燃料在上述内燃机中燃烧而产生的废气的废气通路、配置于上述废气通路并且从上述内燃机排出的废气中回收废热的废热回收装置以及配置于上述废气通路并且通过脱硝催化剂从上述废气中除去氮氧化物的脱硝装置，上述脱硝装置配置于上述废气通路中的上述废热回收装置的下游侧，上述脱硝催化剂包含氧化钒，上述氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
此外，优选上述废热回收装置具有涡轮装置和废气经济器(exhaust gaseconomizer)，上述废气经济器将从上述内燃机排出的废气和从上述涡轮装置供给的废气作为热源产生蒸气，上述涡轮装置使用从上述内燃机排出的废气和从上述废气经济器供给的蒸气进行发电。
发明效果
本发明的燃烧系统在进行以氨作为还原剂的选择性催化还原反应时与现有技术相比在低温的脱硝效率更好。
附图说明
图1A是示出各实施例和比较例的催化剂的NO转化率的图。
图1B是示出实施例2的催化剂的NO转化率随时间变化的图。
图2A是实施例1的催化剂的TEM图像。
图2B是实施例1的催化剂的TEM图像。
图2C是实施例2的催化剂的TEM图像。
图2D是实施例2的催化剂的TEM图像。
图2E是实施例3的催化剂的TEM图像。
图2F是实施例3的催化剂的TEM图像。
图2G是实施例4的催化剂的TEM图像。
图2H是实施例4的催化剂的TEM图像。
图2I是比较例1的催化剂的TEM图像。
图2J是比较例1的催化剂的TEM图像。
图3是示出各实施例的粉末XRD图案的图。
图4是示出烧结(NH4)2[VO(C2O4)2]和VO(C2O4)的情况下的内部结构的变化的概要的图。
图5是示出各实施例和比较例的催化剂的强度比与NO转化率的关系的图。
图6是示出各实施例和比较例的催化剂的紫外-可见-近红外光谱的图。
图7是示出各实施例和比较例的催化剂在波长1200nm处的透过率与NO转化率的关系的图。
图8是示出各实施例和比较例的催化剂的拉曼光谱的图。
图9是示出测定各实施例和比较例的催化剂的红外吸收光谱而得到的光谱曲线的图。
图10是示出各实施例的五氧化二钒的晶体结构的图。
图11是在各实施例和比较例中，以P1/P3的比为横轴、以NO转化率为纵轴的图。
图12是示出各实施例和比较例的催化剂在V2p区域的XPS谱的图。
图13是以各实施例和比较例的催化剂的表面的4价钒在全部钒中的比例为横轴、NO转化率为纵轴的图。
图14是示出本发明的第1应用例的燃烧系统的结构的图。
图15是示出本发明的第2应用例的燃烧系统的结构的图。
图16是示出本发明的第3应用例的燃烧系统的结构的图。
图17是示出本发明的第4应用例的燃烧系统的结构的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
本发明的脱硝催化剂包含氧化钒，该氧化钒包含五氧化二钒，该五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。这样的脱硝催化剂与以往使用的钒/钛催化剂等脱硝催化剂相比即使在低温环境下也能够发挥高脱硝效果。
第一，本发明的脱硝催化剂包含氧化钒。该氧化钒包含氧化钒(II)(VO)、三氧化二钒(III)(V2O3)、四氧化二钒(IV)(V2O4)、五氧化二钒(V)(V2O5)，在脱硝反应中，五氧化二钒(V2O5)的V元素可以取5价、4价、3价、2价的形态。
另外，该氧化钒是本发明的脱硝催化剂的主成分，在不妨碍本发明的效果的范围内，可以包含其他物质，在本发明的脱硝催化剂中，优选氧化钒以五氧化二钒换算计存在50wt％以上。进一步优选氧化钒以五氧化二钒换算计存在65wt％以上。进一步优选氧化钒在本发明的脱硝催化剂中以五氧化二钒换算计存在90wt％以上。
第二，在本发明的脱硝催化剂中，上述氧化钒所包含的五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
另外，在此的“缺陷位点”是指在晶体中，某种原子本应占据的位置(位点)但该某种原子并没有占据的位置(位点)。
在本发明的脱硝催化剂中，通过在较低温进行烧结，该脱硝催化剂所包含的五氧化二钒晶体的结构局部紊乱，能够发挥高脱硝效果，推测特别是通过五氧化二钒的晶体结构中氧原子缺失的位点出现，发挥了高脱硝效果。另外，“氧原子缺失的位点”也被称作“氧缺陷位点”。
另外，在此的“具有氧原子缺失的缺陷位点”是指如后述的实施例所记载的那样，通过脱硝催化剂的粉末X射线衍射法检测出的V6O13的(110)面的峰强度(P6-13)相对于V2O5的(001)面的峰强度(P2-5)的强度比为0.08以上且2.05以下。
此外，在本发明的脱硝催化剂中，上述氧化钒所包含的五氧化二钒的晶体结构由于包含结晶水的五氧化二钒的存在而具有结晶度降低的状态。
在本发明的脱硝催化剂中，通过在较低温进行烧结，该脱硝催化剂所包含的五氧化二钒晶体的结构局部紊乱，能够发挥高脱硝效果，推测通过五氧化二钒的晶体结构与含结晶水的五氧化二钒共存，阻碍五氧化二钒晶体的生长，产生五氧化二钒晶体结构的局部紊乱，由此发挥了高脱硝效果。
在本发明的实施方式中，例如，在使用了通过脱硝催化剂的粉末X射线衍射法检测出的V6O13的(110)面的峰强度(Pv6O13)相对于V2O5的(001)面的峰强度(PV2O5)的强度比(Pv6O13/Pv2O5)为0.08以上且2.05以下的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃显示出61％～79％的NO转化率，在反应温度150℃显示出93％～100％的NO转化率。
另一方面，在使用了通过脱硝催化剂的粉末X射线衍射法检测出的V6O13的(110)面的峰强度(Pv6O13)相对于V2O5的(001)面的峰强度(Pv2O5)的强度比(Pv6O13/Pv2O5)为0.00的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃仅显示出47％的NO转化率，在反应温度150℃仅显示出76％的NO转化率。
此外，通过脱硝催化剂的粉末X射线衍射法检测出的V6O13的(110)面的峰强度(Pv6O13)相对于V2O5的(001)面的峰强度(Pv2O5)的强度比(Pv6O13/Pv2O5)优选为0.08以上且2.05以下，可以进一步优选为0.16以上且2.05以下。也可以进一步优选为0.16以上且0.32以下。
此外，在此的“具有氧原子缺失的缺陷位点”是指如后述的实施例所记载的那样，在紫外可见近红外吸收光谱中的将在波长600nm处的透过率作为1而归一化后的在波长1200nm处的透过率为0.90以下。
在本发明的实施方式中，例如，在使用了在紫外可见近红外吸收光谱中的将在波长600nm处的反射率作为1而归一化后的在波长1200nm处的反射率为0.157以上且0.901以下的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃显示出61％～79％的NO转化率，在反应温度150℃显示出93％～100％的NO转化率。
另一方面，在使用了在紫外可见近红外吸收光谱中的将在波长600nm处的反射率作为1而归一化后的在波长1200nm处的反射率为0.943的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃仅显示出47％的NO转化率，在反应温度150℃仅显示出76％的NO转化率。
此外，在紫外可见近红外吸收光谱中的将在波长600nm处的反射率作为1而归一化后的在波长1200nm处的反射率优选为0.90以下，可以进一步优选为0.157以上且0.901以下。也可以进一步优选为0.157以上且0.813以下。可以进一步优选为0.700以上且0.813以下。
此外，在此的“具有氧原子缺失的缺陷位点”是指如后述的实施例所记载的那样，通过X射线光电子能谱法检测出的催化剂表面的4价钒相对于全部钒的比率为0.20以上。
在本发明的实施方式中，例如，在使用了通过X射线光电子能谱法检测出的催化剂表面的4价钒相对于全部钒的比率为0.28以上且0.40以下的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃显示出61％～79％的NO转化率，在反应温度150℃显示出93％～100％的NO转化率。
另一方面，在使用了通过X射线光电子能谱法检测出的催化剂表面的4价钒相对于全部钒的比率为0.19的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃仅显示出47％的NO转化率，在反应温度150℃仅显示出76％的NO转化率。
此外，通过X射线光电子能谱法检测出的催化剂表面的4价钒相对于全部钒的比率优选为0.20以上，可以进一步优选为0.28以上且0.40以下。也可以进一步优选为0.35以上且0.40以下。
此外，在此的“具有氧原子缺失的缺陷位点”是指如后述的实施例所记载的那样，来自桥联V-OB-V变形振动的波数450～550cm-1的峰强度P1相对于来自共棱3V-OC变形振动的波数590～670cm-1的峰强度P3的比(P1/P3)为1.6以下。用于计算该“P1/P3”的波数是从峰开始上升到结束为止的情况下的波数，在使用峰顶的波数计算的情况下，可以作为来自桥联V-OB-V变形振动的波数474～542cm-1的峰强度P1相对于来自共棱3V-OC变形振动的波数604～612cm-1的峰强度P3的比(P1/P3)来计算。
在本发明的实施方式中，例如，在使用了来自桥联V-OB-V变形振动的波数450～550cm-1的峰强度P1相对于来自共棱3V-OC变形振动的波数590～670cm-1的峰强度P3的比(P1/P3)为0.83～1.43的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃显示出61％～79％的NO转化率，在反应温度150℃显示出93％～100％的NO转化率。
另一方面，在使用了来自桥联V-OB-V变形振动的波数450～550cm-1的峰强度P1相对于来自共棱3V-OC变形振动的波数590～670cm-1的峰强度P3的比(P1/P3)为1.71的脱硝催化剂的选择性催化还原反应中，在反应温度100℃仅显示出47％的NO转化率，在反应温度150℃仅显示出76％的NO转化率。
此外，来自桥联V-OB-V变形振动的波数450～550cm-1的峰强度P1相对于来自共棱3V-OC变形振动的波数590～670cm-1的峰强度P3的比(P1/P3)优选为1.6以下，可以进一步优选为0.83以上且1.43以下。也可以进一步优选为0.83以上且1.09以下。也可以进一步优选为0.87以上且1.09以下。
进而，本发明的脱硝催化剂有时具有例如“氧原子缺失的缺陷位点”这样的点缺陷一维地连续配置的线缺陷、点缺陷二维地连续配置的面缺陷、或者晶格扭曲这样的晶格缺陷。
此外，本发明的脱硝催化剂优选用于270℃以下的脱硝。这是因为本发明的脱硝催化剂的烧结温度为270℃。另一方面，在后述的实施例中，由于本发明的脱硝催化剂在反应温度200℃以下的选择性催化还原反应中发挥高脱硝效果，所以本发明的脱硝催化剂能够用于200℃以下的脱硝。由此，如上述专利文献2的发现也可知，在选择性催化还原反应时不伴随SO2向SO3的氧化。
此外，在上述记载中，本发明的脱硝催化剂优选用于270℃以下的脱硝，也可以优选用于200℃以下的脱硝，也可以进一步优选用于反应温度为100―200℃的脱硝。可以进一步优选用于反应温度为160-200℃的脱硝。或者，也可以用于反应温度为80-150℃的脱硝。
包含氧化钒、且该氧化钒所包含的五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点的脱硝催化剂主要能够通过溶胶凝胶法制作。
溶胶凝胶法具有如下工序：混合钒酸盐和螯形化合物，将该混合物溶解于纯水，在干燥后进行烧结。
作为钒酸盐，可使用例如钒酸铵、钒酸镁、钒酸锶、钒酸钡、钒酸锌、钒酸铅、钒酸锂等。
此外，作为螯形化合物，可使用例如草酸、柠檬酸等具有多个羧基的螯形化合物、乙酰丙酮、乙二胺等具有多个氨基的螯形化合物、乙二醇等具有多个羟基的螯形化合物等。
另外，在本实施方式中，将钒酸盐溶解在螯形化合物中，进行干燥后，在270℃以下的温度进行烧结。
在本发明的实施方式中，通过包含将钒酸铵溶解于草酸水溶液的工序、以及在其后进行干燥后在270℃的温度进行烧结的工序的方法来制造脱硝催化剂，该脱硝催化剂在反应温度100℃显示出61％～79％的NO转化率，在反应温度150℃显示出93％～100％的NO转化率。
另一方面，作为通过与这样的工序不同的方法所制造的脱硝催化剂，例如通过包含将钒酸铵溶解于草酸水溶液的工序、以及在其后进行干燥后在300℃的温度进行4小时烧结的工序的方法来制造脱硝催化剂，该所制造的脱硝催化剂在反应温度100℃仅显示出47％的NO转化率，在反应温度150℃仅显示出76％的NO转化率。
像这样制备的脱硝催化剂通常包含氧化钒，该氧化钒包含五氧化二钒，该五氧化二钒的晶体结构中具有产生氧缺陷的缺陷位点。
另外，本发明不受上述实施方式所限定，在能够实现本发明目的的范围内的变形、改良等均包含于本发明。
实施例
以下，将本发明的实施例与比较例一同进行具体说明。另外，本发明不被这些实施例所限定。
＜1各实施例和比较例＞
[实施例1]
使钒酸铵溶解于草酸水溶液。在此，钒酸铵∶草酸的摩尔比为1∶3。在全部溶解后，在加热搅拌器上使溶液中的水分蒸发，在干燥机中，以120℃使其干燥一晚。然后，将干燥后的粉末在空气中以270℃烧结1小时。将烧结后的五氧化二钒作为实施例1的脱硝催化剂。另外，将该实施例1的脱硝催化剂的样品名记作“V270-1”。
[实施例2]
使钒酸铵溶解于草酸水溶液。在此，钒酸铵∶草酸的摩尔比为1∶3。在全部溶解后，在加热搅拌器上使溶液中的水分蒸发，在干燥机中，以120℃使其干燥一晚。然后，将干燥后的粉末在空气中以270℃烧结2小时。将烧结后的五氧化二钒作为实施例2的脱硝催化剂。另外，将该实施例2的脱硝催化剂的样品名记作“V270-2”。
[实施例3]
使钒酸铵溶解于草酸水溶液。在此，钒酸铵∶草酸的摩尔比为1∶3。在全部溶解后，在加热搅拌器上使溶液中的水分蒸发，在干燥机中，以120℃使其干燥一晚。然后，将干燥后的粉末在空气中以270℃烧结3小时。将烧结后的五氧化二钒作为实施例3的脱硝催化剂。另外，将该实施例3的脱硝催化剂的样品名记作“V270-3”。
[实施例4]
使钒酸铵溶解于草酸水溶液。在此，钒酸铵∶草酸的摩尔比为1∶3。在全部溶解后，在加热搅拌器上使溶液中的水分蒸发，在干燥机中，以120℃使其干燥一晚。然后，将干燥后的粉末在空气中以270℃烧结4小时。将烧结后的五氧化二钒作为实施例4的脱硝催化剂。另外，将该实施例4的脱硝催化剂的样品名记作“V270-4”。
[比较例1]
使钒酸铵溶解于草酸水溶液。在此，钒酸铵∶草酸的摩尔比为1∶3。在全部溶解后，在加热搅拌器上使溶液中的水分蒸发，在干燥机中，以120℃使其干燥一晚。然后，将干燥后的粉末在空气中以300℃烧结4小时。将烧结后的五氧化二钒作为比较例1的脱硝催化剂。另外，将该比较例1的脱硝催化剂的样品名记作“V300-4”。另外，该比较例1是上述专利文献2所公开的脱硝催化剂。
＜2评价＞
＜2.1NO转化率＞
(测定方法1)
在以下的表1的条件下，在反应温度100-200℃使用固定床流通式催化反应装置进行NH3-SCR反应。用Jasco FT-IR-4700分析通过催化剂层的气体中的NO。
[表1]
(表l)NH3·SCR测定条件
Figure BDA0003249022030000101
此外，通过下式(1)计算NO转化率。另外，NOin是反应管入口的NO浓度，NOout是反应管出口的NO浓度。
[数1]
Figure BDA0003249022030000111
(测定结果1)
在表2中示出各催化剂在反应温度为100℃的情况下和在反应温度为150℃的情况下两者的NO转化率。图1A是将该表2图形化的图。
[表2]
(表2)钒催化剂的NO转化率
Figure BDA0003249022030000112
在反应温度为100℃和在反应温度为150℃这两种情况下，实施例的脱硝催化剂显示出了比比较例的脱硝催化剂高的NO转化率。特别是在270℃烧结2小时～3小时的脱硝催化剂显示出了高NO转化率。尤其是实施例2(V270-2)显示出了最高的NO转化率。
(测定方法2)
在上述表1的反应温度150℃的条件下，使用实施例2(V270-2)的催化剂，在不共存水分的情况下(干燥)、与共存了2.3体积％的水分的情况下(2.3体积％水分)，使用与测定方法1同样的方法进行80小时的NH3-SCR反应。
(测定结果2)
图1B是示出实施例2(V270-2)的催化剂在80小时的NO转化率的变化的图。根据图1B的图，明显可知不论是在不共存水分的情况下，还是在共存水分的情况下，实施例2(V270-2)的催化剂的NO转化率在整个80小时以上均显示出稳定的数值。
＜2.2TEM图像＞
图2A和图2B示出实施例1(V270-1)的TEM图像。另外，图2A是倍率14万倍的TEM图像，图2B是倍率140万倍的TEM图像。
此外，图2C和图2D示出实施例2(V270-2)的TEM图像。另外，图2C是倍率14万倍的TEM图像，图2D是倍率140万倍的TEM图像。
此外，图2E和图2F示出实施例3(V270-3)的TEM图像。另外，图2E是倍率14万倍的TEM图像，图2F是倍率140万倍的TEM图像。
此外，图2G和图2H示出实施例4(V270-4)的TEM图像。另外，图2G是倍率14万倍的TEM图像，图2H是倍率140万倍的TEM图像。
另一方面，图2I和图2J示出比较例1(V300-4)的TEM图像。另外，图2I是倍率14万倍的TEM图像，图2J是倍率140万倍的TEM图像。
另外，图2B、图2D、图2F、图2H、图2I的各图所包含的右下角的图像示出氧化钒催化剂的电子衍射图。
从这些图像显然可知，在实施例中，晶体结构内存在晶体部分和无定形部分。
<2.3粉末X射线衍射>
(测定方法)
作为粉末X射线衍射，通过Rigaku smart lab，使用Cu-Kα进行测定。
(测定结果)
图3示出实施例1(V270-1)、实施例2(V270-2)、实施例3(V270-3)、实施例4(V270-4)的粉末XRD(X-Ray Diffraction)图。主要在2θ＝7.6°观察到V2O5·1.6H2O的(001)面的峰，在2θ＝20.2°观察到V2O5的(001)面的峰，在2θ＝25.6°观察到V6O13的(110)面的峰。
图4是示出在烧结作为前体的VO2(C2O4)的情况下的内部结构的变化的概要的图。在以270℃烧结1～2小时的阶段，在脱硝催化剂中，主要生成V2O5·1.6H2O、V6O13和V2O5，除此之外的部分为无定形的V2O5。然后，在以270℃烧结3～4小时的阶段，在脱硝催化剂中，主要生成V2O5、V2O5·1.6H2O和V6O13，除此之外的部分为无定形的V2O5。接着，在完全烧结的阶段，在脱硝催化剂中，主要生成V2O5，除此之外的部分为无定形的V2O5。
因此，对于各催化剂，计算V6O13的(110)面的峰强度(P6-13)相对于V2O5的(001)面的峰强度(P2-5)的强度比(P6-13/P2-5)，将其作为各催化剂的指标。
表3中示出了各钒催化剂的强度比与反应温度为100℃的情况下和反应温度为150℃的情况下的两者的NO转化率。图5是将该表3图形化的图。
[表3]
(表3)钒催化剂的NO转化率
Figure BDA0003249022030000131
由表3和图5可知，强度比为0.07以上的实施例的催化剂显示出比比较例高的NO转化率。
＜2.4紫外-可见-近红外光谱＞
(测定方法)
上述实施例和比较例的钒催化剂自身的颜色随着烧结的进行从绿色变为黄色。因此，对各催化剂使用漫反射分光计计算紫外-可见-近红外光谱。更详细而言，在具有硫酸钡的白板的样品架上填充各催化剂的样品，通过漫反射法测定紫外-可见-近红外光谱。作为测定仪器，使用岛津制UV-3100PC紫外可见分光光度计。
(测定结果)
图6示出作为各催化剂的以波长为横轴、以在波长600nm处的反射率作为1而归一化后的反射率为纵轴的紫外-可见-近红外光谱的图。根据图6的图所示，4价钒越增加，在波长600nm之后的宽范围内反射率的值越降低。另外，以下的表4示出各催化剂的吸收端波长和在波长1200nm处的反射率。
[表4]
(表4)钒催化剂的吸收端波长和反射率
Figure BDA0003249022030000141
图7是示出各催化剂的在波长1200nm处的反射率和NO转化率的关系的图。在反应温度为100℃和反应温度为150℃这两种情况下，反射率为0.90以下的实施例的催化剂的NO转化率显示出了比反射率超过0.90的比较例的催化剂的NO转化率高的值。
＜2.5拉曼光谱＞
(测定方法)
为了分析各催化剂的晶体结构，通过拉曼分光法测定了拉曼光谱。更详细而言，在载玻片上放置少量的各催化剂样品，通过拉曼分光装置测定拉曼光谱。作为测定仪器，使用了日本分光制NRS-4100拉曼分光光度计。
(测定结果)
图8示出了各催化剂的拉曼光谱。由图8能够确认各催化剂的来自晶体结构的峰。特别示出了实施例的各催化剂的晶体结构中具有缺陷部分和V4+的部位。
＜2.6红外吸收光谱＞
(测定方法)
测定了各催化剂的红外吸收光谱。另外，在测定时，混合1mg的各催化剂样品和10mg的溴化钾，通过片剂成型机加压成型。进而，使用TGS检测器通过透射法测定红外吸收光谱。作为测定仪器，使用日本分光制FT/IR-6100红外分光装置。
(测定结果)
图9示出测定指纹区域：1150-400cm-1的红外吸收光谱所得到的各催化剂的光谱曲线。此外，图10示出各实施例的五氧化二钒的晶体结构。在五氧化二钒的晶体结构中，存在末端V＝O(图10中的1)、共棱3V-OC(图10中的2)和桥联V-OB-V(图10中的3)。
如图9所示，来自桥联V-OB-V变形振动的峰(峰1)与来自共棱3V-OC伸缩振动的峰(峰2)重叠。因此，算出了来自桥联V-OB-V变形振动的波数450～550cm-1的峰(峰1)的强度P1相对于来自共棱3V-OC变形振动的波数590～670cm-1的峰(峰3)的强度P3的比(P1/P3)。以下的表5示出各催化剂的各峰的波数、透射率和P1/P3的比。此外，图11是以表5中的P1/P3的比为横轴、各催化剂的NO转化率为纵轴的图。
[表5]
Figure BDA0003249022030000161
由表5和图11可知，实施例的P1/P3为1.6以下的实施例的催化剂比P1/P3为1.71的比较例的催化剂显示出高NO转化率。
＜2.7X射线光电子能谱(XPS)测定＞
(测定方法)
对于各实施例和比较例的催化剂，为了对电子状态进行分析，测定了X射线光电子能谱(XPS：X-Ray Photoelectron Spectrum)。更详细而言，使用碳带将各实施例和比较例的催化剂粉末试样固定在样品架，测定X射线光电子能谱。作为测定装置，使用日本电子制JPS-9010MX光电子分光计。
(测定结果)
图12示出V2p区域的XPS谱。与图8同样，图12示出了实施例的各催化剂的晶体结构中具有缺陷部分和V4+的部位。
此外，作为光电子逃逸深度的从催化剂表面起至2nm为止的4价钒相对于全部钒的比率在实施例1为0.40、在实施例2为0.35、在实施例3为0.35、在实施例4为0.28。另一方面，在比较例仅为0.19。
图13是以各实施例和比较例中的催化剂表面的4价钒在全部钒中的比例为横轴、NO转化率为纵轴的图。催化剂表面的4价钒在全部钒中的比例为0.20以上的实施例的催化剂的NO转化率显示出比催化剂表面的4价钒在全部钒中的比例为0.19的比较例的催化剂的NO转化率高。
如上所述，在使用了包含氧化钒、且五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点的脱硝催化剂的以氨为还原剂的选择性催化还原反应中，在270℃以下的低温的脱硝效率高。
＜3应用例＞
＜3.1燃烧系统＞
＜3.1.1第1燃烧系统＞
以下，一边参考附图，一边对本发明的第1应用例进行说明。
图14是示出第1应用例的燃烧系统1的结构的图。燃烧系统1是以煤粉为燃料的燃烧系统。如图14所示，燃烧系统1作为例子假定为火力发电系统，具有作为燃烧装置的锅炉10、煤粉机20、废气通路L1、空气预热器30、作为热回收器的气体加热器40、集尘装置50、诱导通风机60、脱硫装置70、作为加热器的气体加热器80、脱硝装置90以及烟囱100。
锅炉10使作为燃料的煤粉与空气一起燃烧。在锅炉10中，通过煤粉燃烧而产生废气。另外，通过煤粉燃烧，生成煤渣灰和飘尘等煤灰。在锅炉10中生成的煤渣灰排出到配置于锅炉10下方的煤渣料斗11后，被运送至未图示的煤灰回收仓中。
锅炉10整体呈大致倒U字状。在锅炉10中生成的废气沿着锅炉10的形状以倒U字状移动。锅炉10的废气的出口附近的废气的温度例如为300～400℃。
煤粉机20将从未图示的煤仓中供给的煤粉碎为微细的粒径，形成煤粉。煤粉机20通过混合煤粉和空气，将煤粉预热和干燥。在煤粉机20中形成的煤粉通过吹送空气来供给至锅炉10。
废气通路L1的上游侧与锅炉10连接。废气通路L1是流通在锅炉10中产生的废气的流路。
空气预热器30配置于废气通路L1。空气预热器30在废气和从未图示的压入式通风机送入的燃烧用的空气之间进行热交换，从废气中回收热。燃烧用的空气在空气预热器30中被加热后供给至锅炉10。
气体加热器40配置于废气通路L1中的空气预热器30的下游侧。在空气预热器30中被回收了热的废气供给气体加热器40。气体加热器40从废气中进一步回收热。
集尘装置50配置于废气通路L1中的气体加热器40的下游侧。在气体加热器40中被回收了热的废气供给集尘装置50。集尘装置50是通过对电极施加电压来收集废气中的煤灰(飘尘)等煤尘的装置。在集尘装置50中所收集的飘尘被运送至未图示的煤灰回收仓。集尘装置50中的废气的温度例如为80～120℃。
诱导通风机60配置于废气通路L1中的集尘装置50的下游侧。诱导通风机60将在集尘装置50中除去了飘尘的废气从一次侧(primary side)吸入并送出到二次侧(secondaryside)。
脱硫装置70配置于废气通路L1中的诱导通风机60的下游侧。从诱导通风机60送出的废气供给脱硫装置70。脱硫装置70从废气中除去硫氧化物。详细而言，脱硫装置70通过对废气吹送石灰石与水的混合液(石灰石浆料)来使混合液吸收废气中所包含的硫氧化物，从废气中除去硫氧化物。脱硫装置70中的废气的温度例如为50～120℃。
气体加热器80配置于废气通路L1中的脱硫装置70的下游侧。在脱硫装置70中被除去了硫氧化物的废气供给气体加热器80。气体加热器80加热废气。气体加热器40和气体加热器80可以构成烟气换热器，该烟气换热器在废气通路L1中的流通于空气预热器30与集尘装置50之间的废气、和流通于脱硫装置70与后述的脱硝装置90之间的废气之间进行热交换。
特别是气体加热器80使废气加热到适合后段的脱硝装置90中的脱硝反应的温度。
脱硝装置90配置于废气通路L1中的气体加热器80的下游侧。在气体加热器80中被加热了的废气供给脱硝装置90。脱硝装置90通过脱硝催化剂从废气中除去氮氧化物。在脱硝装置90中，使用包含氧化钒、且含碳量为0.05wt％以上、晶体结构中具有产生氧缺陷的缺陷位点的上述脱硝催化剂。脱硝装置90中的废气的温度例如为130～200℃。
在脱硝装置90中，通过选择接触还原法从废气中除去氮氧化物。根据选择接触还原法，通过利用还原剂和上述脱硝催化剂由氮氧化物生成氮和水，能够从废气中高效地除去氮氧化物。在选择接触还原法中使用的还原剂包含氨和尿素中的至少一者。在使用氨作为还原剂的情况下，可以使用氨气、液氨和氨水溶液中的任一种状态的氨。
更具体而言，脱硝装置90能够为如下结构：在对被导入的废气注入氨气之后，使该混合气体与脱硝催化剂接触。
因此，脱硝装置90具有例如一段或多段的脱硝催化剂层，该脱硝催化剂层可以具有多个壳体、收纳在这些多个壳体中的多个蜂窝催化剂、以及密封构件。
更详细而言，壳体由一端和另一端开放的方筒状的金属构件构成，以开放的一端和另一端与脱硝反应器中的废气的流路相向的方式、即以废气流通壳体的内部的方式进行配置。此外，多个壳体可以以堵塞废气的流路的方式以抵接的状态连接配置。
蜂窝催化剂为形成有沿长度方向延伸的多个废气流通孔的长条状(长方体状)，废气流通孔的延伸方向可以沿着废气的流路配置。
烟囱100连接废气通路L1的下游侧。在脱硝装置90中除去了氮氧化物的废气导入烟囱100。导入烟囱100的废气在被气体加热器80加热后，通过烟囱效应从烟囱100的上部有效地排出。此外，通过在气体加热器80中加热废气，能够防止水蒸气在烟囱100的上方凝结并产生白烟。烟囱100的出口附近的废气的温度例如为110℃。
＜3.1.2第2燃烧系统＞
图15是示出第2应用例的燃烧系统1A的结构的图。燃烧系统1A与燃烧系统1同样地是以煤粉为燃料的燃烧系统。在燃烧系统1A中，对于与燃烧系统1相同的结构构件，使用相同的符并且省略其功能的说明。
在燃烧系统1A中，脱硝装置90紧跟在集尘装置50后，在这一点上与燃烧系统1不同。进而，在脱硝装置90的下游，自上游起依次具有诱导通风机60、脱硫装置70、气体加热器80。
燃烧系统1中的气体加热器80将废气加热到适合后段的脱硝装置90中的脱硝反应的温度。另一方面，燃烧系统1A中的气体加热器80将废气加热至适合从后段的烟囱100扩散的温度。
通过将脱硝装置90设置于紧跟着集尘装置50后，能够将脱硝装置90中的废气的温度设为130～200℃而不需要在脱硝装置90的前段设置气体加热器。
＜3.1.3第3燃烧系统＞
图16是示出第3应用例的燃烧系统1B的结构的图。燃烧系统1B与燃烧系统1和1A不同，是以天然气为燃料的燃烧系统。在燃烧系统1B中，对于与燃烧系统1和燃烧系统1A相同的结构构件，使用相同的符号并且省略其功能的说明。
如图16所示，燃烧系统1B具有作为燃烧装置的锅炉10、天然气的汽化器15、废气通路L1、空气预热器30、脱硝装置90、诱导通风机60以及烟囱100。另一方面，燃烧系统1B并没有把集尘装置和脱硫装置作为必需的结构构件。
汽化器15将从未图示的LNG罐供给的天然气汽化并供给锅炉10。在汽化时，可以使用利用海水的方式(开架式)，可以使用通过煤气喷灯(gas burner)制作热水并加热的方式(浸没燃烧式)，也可以使用利用中间介质进行多阶段热交换的方式。
脱硝装置90配置于废气通路L1中的空气预热器30的下游侧。在空气预热器30中被冷却了的废气供给脱硝装置90。脱硝装置90通过脱硝催化剂从废气中除去氮氧化物。脱硝装置90中的废气的温度例如为130～200℃。
烟囱100连接废气通路L1的下游侧。在脱硝装置90中除去了氮氧化物的废气导入烟囱100。由于脱硝装置90中的废气的温度例如为130～200℃，所以被导入至烟囱100的废气通过烟囱效应从烟囱100的上部有效地排出。此外，烟囱100的出口附近的废气的温度例如为110℃。
通过将脱硝装置90配置于空气预热器30的下游侧，能够降低脱硝催化剂进行脱硝的废气的温度，减少脱硝催化剂的劣化。
＜3.1.4第4燃烧系统＞
图17是示出第4应用例的燃烧系统1C的结构的图。如图20所示，燃烧系统1C是用于推进船舶的燃烧系统，具有燃料供给装置110、作为燃烧装置的内燃机120、集尘装置130、废热回收装置140、脱硝装置150、烟囱160、辅助马达170、燃料通路R1、废气通路R2和R3、蒸气通路R4以及电力通路R5。
燃料供给装置110使用燃料通路R1对内燃机120供给燃料。作为燃料，能够使用例如轻油、重油等石油系燃料。
燃料通路R1的上游侧连接燃料供给装置110，下游侧连接内燃机120。燃料通路R1是燃料从燃料供给装置110向内燃机120运送的流路。
内燃机120使石油系燃料与空气一起燃烧。在内燃机120中，通过石油系燃料燃烧而产生废气。产生的废气经由废气通路R2被排出至集尘装置130。另外，内燃机120例如可以是用于大型船舶的二冲程低速柴油机，可以是用于渡轮等的四冲程中速柴油机，也可以是用于高速船艇、小型船的四冲程高速柴油机。
废气通路R2的上游侧与内燃机120连接。废气通路R2是流通在内燃机120产生的废气的流路。
集尘装置130配置于废气通路R2中的内燃机120的下游侧，获得从内燃机120排出的废气。集尘装置130是收集废气中的煤尘的装置。作为煤尘的收集方法，可以使用例如对电极施加电压使煤尘带电、利用库仑力进行收集的方法。或者，也可以如文丘里洗涤器实施的方法那样，使用下述方法：向文丘里部供给煤尘吸收液，通过在该文丘里部成为高速的废气使煤尘吸收液微细化，通过气液接触收集煤尘。
废热回收装置140配置于废气通路中的集尘装置130的下游侧，获得在集尘装置130中除去了煤尘的废气。废热回收装置140从由集尘装置130供给的废气中回收废热。更具体而言，废热回收装置140具有涡轮装置141和废气经济器145。
涡轮装置141具有气体涡轮142、蒸气涡轮143以及发电机144。气体涡轮142和发电机144连接、以及蒸气涡轮143和发电机144连接。气体涡轮142利用从集尘装置130经由废气通路R3供给的废气来驱动。当气体涡轮142被驱动时，与气体涡轮142连接的发电机144也连动驱动并进行发电。此外，蒸气涡轮143利用从后述的废气经济器145经由蒸气通路R4供给的蒸气来驱动。当蒸气涡轮143被驱动时，与蒸气涡轮143连接的发电机144也连动进行发电。通过发电机144产生的电力经由电力通路R5供给至辅助马达170。
废气经济器145将从集尘装置130经由废气通路R2供给的废气、和从气体涡轮142经由废气通路R3供给的废气作为热源，由供水罐(未图示)等中贮藏的水产生蒸气。通过废气经济器145产生的蒸气经由蒸气通路R4供给至蒸气涡轮143。
废气通路R3是与废气通路R2不同的废气通路，上游侧连接集尘装置130，下游侧连接废气经济器145，并且在其途中经由气体涡轮142。废气通路R3是将由集尘装置130供给的废气经由气体涡轮142流通至废气经济器145的流路。
蒸气通路R4的上游侧连接废气经济器145，下游侧连接蒸气涡轮143。蒸气通路R4是流通在废气经济器145产生的蒸气的流路。
电力通路R5的上游侧连接发电机144，下游侧连接辅助马达170。电力通路是流通在发电机144中产生的电力的流路。
脱硝装置150配置于废气通路R2中的废热回收装置140的下游侧，获得被回收了废热的废气。脱硝装置150通过脱硝催化剂从废气中除去氮氧化物。在脱硝装置150中，使用包含氧化钒、且含碳量为0.05wt％以上、晶体结构中具有产生氧缺陷的缺陷位点的上述脱硝催化剂。脱硝装置150由于设置于废热回收装置140的下游侧，所以脱硝装置150中的废气的温度例如为130～200℃。
在脱硝装置150中，通过选择接触还原法从废气中除去氮氧化物。根据选择接触还原法，通过利用还原剂和脱硝催化剂由氮氧化物生成氮和水，能够从废气中高效地除去氮氧化物。在选择接触还原法中使用的还原剂包含氨和尿素中的至少一者。在使用氨作为还原剂的情况下，可以使用氨气、液氨和氨水溶液中的任一种状态的氨。
更具体而言，脱硝装置150能够为如下结构：在对被导入的废气注入氨气之后，使该混合气体与脱硝催化剂接触。
烟囱160连接废气通路R2的下游侧。在脱硝装置150中除去了氮氧化物的废气导入烟囱160。由于脱硝装置150中的废气的温度例如为130～200℃，所以被导入至烟囱160的废气通过烟囱效应从烟囱160的上部有效地排出。此外，能够防止水蒸气在烟囱160的上方凝结并产生白烟。烟囱160的出口附近的废气的温度例如为110℃。
辅助马达170设置于电力通路R5中的发电机144的下游侧，以辅助内燃机120的绕螺旋轴的旋转的方式进行驱动。电力从发电机144经由电力通路R5供给至辅助马达170，通过使用该电力，能够以辅助通过内燃机120产生的动力的方式进行驱动。
＜3.1.5第5燃烧系统＞
此外，作为未图示的第5应用例，可以在焚烧厨余垃圾等的燃烧系统中所具有的脱硝装置中使用包含氧化钒、且含碳量为0.05wt％以上、晶体结构中具有产生氧缺陷的缺陷位点的上述脱硝催化剂。在设置于燃烧厨余垃圾的锅炉的后段的脱硝装置中，废气的温度有时为150℃以下，但由于上述脱硝催化剂能够用于反应温度为80-150℃的脱硝，所以对于这样的燃烧系统也是有用的。
＜3.2在基体上涂敷催化剂成分而成的脱硝催化剂＞
上述脱硝催化剂基本上为粉末状，但例如日本特开2005-199108号公报所公开的在设置于火力发电站的排烟脱硝装置中，有时会使用在蜂窝形状的基体上涂敷了催化剂成分的蜂窝型催化剂。在本发明中，作为第6应用例，能够将上述脱硝催化剂作为催化剂成分对基体进行涂敷。
作为上述的基体，如果在200℃以上的温度不变形等，则能够使用任意的基体。例如，作为基体，可以使用陶瓷、陶器、钛等金属。或者，作为基体，可以使用由陶瓷纤维纸、玻璃纤维纸、阻燃纸、活性炭纸、除臭用纸、蜂窝过滤无纺布、毛毡、塑料片制成的波纹型的蜂窝过滤器。
或者，也可以在新的催化剂、已使用的催化剂上进一步涂敷本发明的催化剂成分。此外，基体能够为任意的形状，能够为例如板状、颗粒状、流体状、圆柱型、星型状、环状、挤出型、球状、片状、锭状、肋条挤出型、肋环型中的任一种。例如，波纹型的蜂窝过滤器能够采取块型、转子型、斜交型、变形块、条带型、迷你褶皱等自由的形态。
＜3.3成型为块状的脱硝催化剂＞
进而，例如，如日本特开2017-32215号所记载的，在燃煤发电设备所具有的脱硝装置中，有时使用蜂窝催化剂这样的催化剂块，在本发明中，作为第7应用例，能够制造以上述脱硝催化剂为催化剂成分的催化剂块。
具体而言，能够通过如下方式制造催化剂块：对上述粉末状的脱硝催化剂混合1～50wt％的例如CMC(羧甲基纤维素)或PVA(聚乙烯醇)作为粘结剂进行混炼，通过挤出造粒机、真空挤出机等成型机进行挤出成型或压制成型后，使其干燥，然后进行烧结，由此来制造催化剂块。另外，由于上述粘结剂在烧结时被烧掉，所以烧结后的催化剂块中的上述脱硝催化剂的重量比为100wt％。
此外，能够通过如下方式制造催化剂块：对上述粉末状的脱硝催化剂进一步混合例如钛、钼、钨和/或其化合物(特别是氧化物)或者二氧化硅等，之后进行混炼，挤出成型。
催化剂块能够采取任意的形状，能够为例如板状、颗粒状、流体状、圆柱状、星型状、环状、挤出型、球状、片状、蜂窝状、锭状、肋条挤出型、肋环状。此外，例如蜂窝状的催化剂块的蜂窝面可以为三角形、四边形、五边形、六边形等多边形，也可以为圆形。
＜3.4其它用途＞
作为上述脱硝催化剂的用途，在3.1中对燃烧系统进行了说明，在3.2中对在基体上涂敷催化剂成分而成的脱硝催化剂进行了说明，在3.3中对成型为块状的脱硝催化剂进行了说明，但脱硝催化剂的用途并不限定于此。
例如，在3.1.1和3.1.2中对以煤粉作为燃料的燃烧系统进行了说明，在3.1.3中对以天然气作为燃料的燃烧系统进行了说明，但上述脱硝催化剂也可以在代替煤粉、天然气而使用石油、生物燃料的燃烧系统中使用。此外，在3.1.4中对用于推进船舶的燃烧系统进行了说明，但上述脱硝催化剂也可以代替船舶而在用于推进汽车的燃烧系统中使用。
根据上述应用例的燃烧系统，实现了以下的效果。
(1)如上所述，在上述应用例的燃烧系统1中，在锅炉(燃烧装置)10产生的废气进行流通的废气通路L1中，脱硝装置90配置于集尘装置50的下游侧。进而，在上述实施方式中，在脱硝装置90中，使用了包含氧化钒、上述氧化钒包含五氧化二钒、上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点的脱硝催化剂。
通过使用上述脱硝催化剂，在上述实施方式的燃烧系统1中，在进行以氨作为还原剂的选择性催化还原反应时，能够发挥与现有技术相比在低温的脱硝效率更高的效果。
(2)在上述应用例的燃烧系统1A中，还具有从废气中回收热的空气预热器30，空气预热器30配置于集尘装置50的上游侧。
通过将从空气预热器30回收了热的废气供给集尘装置50，能够抑制废气的热对集尘装置50的负荷。此外，由于在通常配置于废气通路L1中的锅炉(燃烧装置)10附近的空气预热器30的上游没有配置脱硝装置90，所以不会产生由于氨与废气中的S成分反应而生成的硫酸铵导致的空气预热器30的堵塞。由此，燃烧系统1A的运营成本低。
(3)在上述应用例的燃烧系统1B中，在锅炉(燃烧装置)10中产生的废气进行流通的废气通路L1中，脱硝装置90配置于空气预热器30的下游侧。进而，在上述实施方式中，在脱硝装置90中，使用了包含氧化钒、上述氧化钒包含五氧化二钒、上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点的脱硝催化剂。
通过使用上述脱硝催化剂，在上述实施方式的燃烧系统1A中，在进行以氨作为还原剂的选择性催化还原反应时，能够发挥与现有技术相比在低温的脱硝效率更高的效果。此外，由此能够将脱硝装置90配置于空气预热器30的下游侧，所以能够降低脱硝催化剂进行脱硝的废气的温度，减少脱硝催化剂的劣化。
此外，在上述实施方式中的燃烧系统1B中，并没有把集尘装置和脱硫装置作为必需的结构构件。因此，通过使燃烧系统1B的结构简单化，能够降低设置成本。
(4)上述应用例的燃烧系统1C具有流通燃料在内燃机120中燃烧而产生的废气的废气通路R2、配置于废气通路R2并从内燃机120排出的废气中回收废热的废热回收装置140、配置于废气通路R2并通过脱硝催化剂从废气中除去氮氧化物的脱硝装置150，脱硝装置150配置在废气通路R2中的废热回收装置140的下游侧，脱硝催化剂包含氧化钒，上述氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
通过使用上述的脱硝催化剂，在上述实施方式的燃烧系统1C中，在进行以氨作为还原剂的选择性催化还原反应时，能够发挥与现有技术相比在低温的脱硝效率更高的效果，能够将脱硝装置配置在废热回收装置的下游侧。进而，在即将将废气导入脱硝装置150之前，不需要加热废气。由此，脱硝催化剂不会暴露于高温下，因此减少了脱硝催化剂的劣化，使燃烧系统1C的运营成本降低。
此外，在上述实施方式的燃烧系统1C中，由于加热废气的加热器不是必需成分，所以能够为紧凑的结构。由此，即使在船舶这样狭小的空间内也能够设置带有脱硝装置的燃烧系统。
(5)如上所述，优选废热回收装置140具有涡轮装置141和废气经济器145，废气经济器145将从内燃机120排出的废气和从涡轮装置141供给的废气作为热源产生蒸气，涡轮装置141使用从内燃机120排出的废气和从废气经济器145供给的蒸气进行发电。
上述实施方式的废热回收装置140通过具有涡轮装置141和废气经济器145，能够更有效地利用内燃机120中的燃料燃烧产生的热能。
附图标记说明
1、1A、1B、1C：燃烧系统
10：锅炉
15：汽化器
30：空气预热器
50：电集尘装置
90、150：脱硝装置
100、160：烟囱
110：燃料供给装置
120：内燃机
130：集尘装置
140：废热回收装置
141：涡轮装置
145：废气经济器
170：辅助马达。

Claims (5)

1.一种燃烧系统，其具有：
使燃料燃烧的燃烧装置；
流通废气的废气通路，所述废气是所述燃料在所述燃烧装置中燃烧而产生的；
集尘装置，所述集尘装置配置于所述废气通路并且收集所述废气中的煤尘；
脱硝装置，所述脱硝装置配置于所述废气通路并且通过脱硝催化剂从所述废气中除去氮氧化物；
所述脱硝装置配置于所述废气通路中的所述集尘装置的下游侧，
所述脱硝催化剂包含氧化钒，所述氧化钒包含五氧化二钒，所述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中，所述燃烧系统还具有空气预热器，所述空气预热器配置于所述废气通路并且从所述废气中回收热，
所述空气预热器配置于所述集尘装置的上游侧。
3.一种燃烧系统，其具有：
使燃料燃烧的燃烧装置；
流通废气的废气通路，所述废气是所述燃料在所述燃烧装置中燃烧而产生的；
空气预热器，所述空气预热器配置于所述废气通路并且从所述废气中回收热；
脱硝装置，所述脱硝装置配置于所述废气通路并且通过脱硝催化剂从所述废气中除去氮氧化物；
所述脱硝装置配置于所述废气通路中的所述空气预热器的下游侧，
所述脱硝催化剂包含氧化钒，所述氧化钒包含五氧化二钒，所述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
4.一种燃烧系统，其具有：
使燃料燃烧的内燃机；
流通废气的废气通路，所述废气是所述燃料在所述内燃机中燃烧而产生的；
废热回收装置，所述废热回收装置配置于所述废气通路并且从所述内燃机排出的废气中回收废热、
脱硝装置，所述脱硝装置配置于所述废气通路并且通过脱硝催化剂从所述废气中除去氮氧化物；
所述脱硝装置配置于所述废气通路中的所述废热回收装置的下游侧，
所述脱硝催化剂包含氧化钒，所述氧化钒包含五氧化二钒，所述五氧化二钒的晶体结构中具有氧原子缺失的缺陷位点。
5.根据权利要求4所述的燃烧系统，其中，所述废热回收装置具有涡轮装置和废气经济器，
所述废气经济器将从所述内燃机排出的废气和从所述涡轮装置供给的废气作为热源产生蒸气，
所述涡轮装置使用从所述内燃机排出的废气和从所述废气经济器供给的蒸气进行发电。
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