JP2014034008A - Gas activation device, nitrogen oxide treatment device, and nitrogen oxide treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば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ために用いられるガス活性化装置およびこのガス活性化装置を備えた窒素酸化物処理装置、並びに窒素酸化物処理方法に関する。 The present invention relates to a gas activation device used for reducing nitrogen oxides in a gas to be treated such as exhaust gas, a nitrogen oxide treatment device provided with the gas activation device, and a nitrogen oxide treatment method.
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。 For example, in an internal combustion engine such as an incinerator or a combustion furnace or a diesel engine, when the nitrogen and oxygen in the air react or when the nitrogen and oxygen contained in the fuel react, Since nitrogen oxides such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide are generated, exhaust gases discharged from incinerators and internal combustion engines contain nitrogen oxides such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide. Such nitrogen oxides are substances that are harmful to the human body, and are air pollutants that cause photochemical smog and acid rain. Therefore, for exhaust gas discharged from an incinerator or the like and an internal combustion engine, reduction treatment of nitrogen oxides contained therein is performed.
例えば、特許文献１には、アンモニアガスに紫外線を照射することにより、アンモニアガスを活性化させ、活性化させたアンモニアガスを、窒素酸化物が含有される被処理ガスに混合して還元処理することが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that ammonia gas is activated by irradiating the ammonia gas with ultraviolet light, and the activated ammonia gas is mixed with a gas to be treated containing nitrogen oxides for reduction treatment. It is disclosed.
近年においては、窒素酸化物をより効率的に還元処理することが望まれており、その手段のひとつとして、アンモニアガスをより高い効率で活性化させることが考えられる。 In recent years, it has been desired that nitrogen oxides be reduced more efficiently. As one of the means, it is conceivable to activate ammonia gas with higher efficiency.
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、その第１の目的は、アンモニアガスをより高い効率で活性化することのできるガス活性化装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、窒素酸化物を効率的に還元処理することのできる窒素酸化物処理装置および窒素酸化物処理方法を提供することにある。
The present invention has been made based on the above circumstances, and a first object thereof is to provide a gas activation device that can activate ammonia gas with higher efficiency.
A second object of the present invention is to provide a nitrogen oxide processing apparatus and a nitrogen oxide processing method capable of efficiently reducing nitrogen oxide.
本発明のガス活性化装置は、アンモニアガスが流通される反応室内に、紫外線を放射する紫外線ランプが配置されてなり、
前記紫外線ランプは、放電空間を有する発光管と、当該発光管の放電空間と発光管の管壁とを介在させた状態で配置した、一方の電極および他方の電極とを備えてなり、
前記紫外線ランプは、少なくとも前記一方の電極が、前記反応室内に露出するよう、前記発光管の外面に配置されてなるものであり、
当該一方の電極はアンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることを特徴とする。
In the gas activation device of the present invention, an ultraviolet lamp that radiates ultraviolet rays is disposed in a reaction chamber in which ammonia gas is circulated,
The ultraviolet lamp comprises an arc tube having a discharge space, one electrode and the other electrode arranged with the discharge space of the arc tube and the tube wall of the arc tube interposed,
The ultraviolet lamp is arranged on the outer surface of the arc tube so that at least one of the electrodes is exposed in the reaction chamber,
The one electrode includes an ammonia activation reaction catalyst material.
本発明のガス活性化装置においては、前記アンモニア活性化反応用触媒材料は、Ｔｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｃｏ，ＭｎおよびＣｒのうちの少なくとも一種よりなるものであることが好ましい。 In the gas activation device of the present invention, the ammonia activation reaction catalyst material is preferably made of at least one of Ti, Pd, Rh, Ni, Co, Mn, and Cr.
本発明のガス活性化装置においては、前記紫外線ランプは、前記一方の電極が発光管の外周面上に設けられると共に、他方の電極が発光管の中心軸に沿って伸びるように設けられるものであることが好ましい。 In the gas activation device of the present invention, the ultraviolet lamp is provided such that the one electrode is provided on the outer peripheral surface of the arc tube and the other electrode extends along the central axis of the arc tube. Preferably there is.
本発明のガス活性化装置においては、前記一方の電極が網状のものであることが好ましい。 In the gas activation device of the present invention, it is preferable that the one electrode has a mesh shape.
本発明のガス活性化装置においては、前記反応室は、ガス流路管によって形成されてなり、
前記ガス流路管の内面を形成する壁材が、アンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることが好ましい。
In the gas activation device of the present invention, the reaction chamber is formed by a gas flow channel tube,
It is preferable that the wall material forming the inner surface of the gas flow channel tube contains an ammonia activation reaction catalyst material.
本発明のガス活性化装置においては、前記ガス流路管の内面には、前記紫外線ランプからの紫外線を反射する紫外線反射面が形成されていることが好ましい。 In the gas activation device of the present invention, it is preferable that an ultraviolet reflecting surface for reflecting the ultraviolet rays from the ultraviolet lamp is formed on the inner surface of the gas passage tube.
本発明の窒素酸化物処理装置は、窒素酸化物を含む被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理する装置であって、
上記のガス活性化装置を備え、
前記ガス活性化装置によって活性化処理されたアンモニアガスを、窒素酸化物を含む被処理ガスに混合することにより、当該窒素酸化物を還元反応させる処理部を備えることを特徴とする。
The nitrogen oxide treatment apparatus of the present invention is an apparatus for reducing the nitrogen oxide in a gas to be treated containing nitrogen oxide,
Comprising the above gas activation device,
It is characterized by comprising a processing section for reducing the nitrogen oxides by mixing ammonia gas activated by the gas activation device with a gas to be treated containing nitrogen oxides.
本発明の窒素酸化物処理方法は、窒素酸化物を含む被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理する方法であって、
アンモニアガスに紫外線ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアガスを活性化処理し、この活性化処理されたアンモニアガスを、窒素酸化物を含む被処理ガスに混合することにより、当該窒素酸化物を還元反応させる工程を有し、
前記紫外線ランプは、放電空間を有する発光管と、当該発光管の放電空間と発光管の管壁とを介在させた状態で配置した、一方の電極および他方の電極とを備えてなり、
前記紫外線ランプは、少なくとも前記一方の電極が、前記アンモニアガスと接触するよう、前記発光管の外面に配置されてなるものであり、
当該一方の電極はアンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることを特徴とする。
The nitrogen oxide treatment method of the present invention is a method for reducing the nitrogen oxide in a gas to be treated containing nitrogen oxide,
The ammonia gas is activated by irradiating the ammonia gas with an ultraviolet ray from an ultraviolet lamp, and the activated ammonia gas is mixed with a gas to be treated containing nitrogen oxide to thereby react the nitrogen oxide. A step of reducing the reaction,
The ultraviolet lamp comprises an arc tube having a discharge space, one electrode and the other electrode arranged with the discharge space of the arc tube and the tube wall of the arc tube interposed,
The ultraviolet lamp is arranged on the outer surface of the arc tube so that at least one of the electrodes is in contact with the ammonia gas,
The one electrode includes an ammonia activation reaction catalyst material.
本発明のガス活性化装置においては、アンモニアガスが流通される反応室内に配置された紫外線ランプの少なくとも一方の電極が、発光管の外面に配置されていることにより、当該電極は流通されるアンモニアガスと接触することとなる。そして、当該電極がアンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることにより、アンモニアガスが当該アンモニア活性化反応用触媒材料に接触される状態で、当該アンモニアガスに紫外線が照射されるので、アンモニアガスが高い効率で活性化される。 In the gas activation device of the present invention, the at least one electrode of the ultraviolet lamp disposed in the reaction chamber through which ammonia gas is circulated is disposed on the outer surface of the arc tube, so that the electrode is circulated through ammonia. Contact with gas. Then, since the electrode includes the ammonia activation reaction catalyst material, the ammonia gas is irradiated with ultraviolet rays in a state where the ammonia gas is in contact with the ammonia activation reaction catalyst material. It is activated with high efficiency.
また、本発明のガス活性化装置によれば、一方の電極が発光管の外周面上に設けられると共に、他方の電極が発光管の中心軸に沿って伸びるように設けられることにより、一方の電極を発光管の外周面全体に存在させることができ、アンモニアガスと触媒機能を担持する一方の電極との接触面積を十分に確保することができるので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。 Further, according to the gas activation device of the present invention, one electrode is provided on the outer peripheral surface of the arc tube, and the other electrode is provided so as to extend along the central axis of the arc tube. An electrode can be present on the entire outer peripheral surface of the arc tube, and a sufficient contact area between the ammonia gas and one of the electrodes supporting the catalytic function can be secured, so that the ammonia gas is activated with higher efficiency. Is done.
さらに、本発明のガス活性化装置によれば、一方の電極が網状のものであることにより、アンモニアガスと触媒機能を担持する一方の電極とが接触する表面積を十分に確保することができるので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。 Furthermore, according to the gas activation device of the present invention, since one of the electrodes is a net-like one, a sufficient surface area can be secured for contact between the ammonia gas and the one electrode carrying the catalytic function. The ammonia gas is activated with higher efficiency.
さらに、本発明のガス活性化装置によれば、ガス流路管の内面を形成する壁材が、アンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることにより、アンモニアガスが当該アンモニア活性化反応用触媒材料に接触される状態で、当該アンモニアガスに紫外線が照射されるので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。 Furthermore, according to the gas activation device of the present invention, the wall material forming the inner surface of the gas flow path tube contains the ammonia activation reaction catalyst material, so that the ammonia gas can be converted into the ammonia activation reaction catalyst material. Since the ammonia gas is irradiated with ultraviolet rays while being in contact with the ammonia gas, the ammonia gas is activated with higher efficiency.
さらに、本発明のガス活性化装置によれば、ガス流路管の内面に紫外線反射面が形成されていることにより、有効紫外線量が増加するので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。 Furthermore, according to the gas activation device of the present invention, the amount of effective ultraviolet rays increases due to the formation of the ultraviolet reflecting surface on the inner surface of the gas channel tube, so that ammonia gas is activated with higher efficiency. The
本発明の窒素酸化物処理装置によれば、アンモニアガスがより高い効率で活性化されるガス活性化装置を備え、当該ガス活性化装置によって活性化処理されたアンモニアガス（以下、「活性化ガス」ともいう。）を被処理ガスに混合する処理部を備えることにより、被処理ガスにおける窒素酸化物が効率的に還元処理される。 According to the nitrogen oxide treatment apparatus of the present invention, a gas activation device that activates ammonia gas with higher efficiency is provided, and the ammonia gas activated by the gas activation device (hereinafter referred to as “activation gas”). The nitrogen oxide in the gas to be processed is efficiently reduced by providing the processing unit that mixes the gas with the gas to be processed.
本発明の窒素酸化物処理方法によれば、少なくとも一方の電極がアンモニアガスと接触するよう、発光管の外面に配置され、当該一方の電極がアンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることにより、アンモニアガスが当該アンモニア活性化反応用触媒材料に接触される状態で当該アンモニアガスに紫外線が照射されるので、アンモニアガスがより高い効率で活性化され、この活性化処理されたアンモニアガスを被処理ガスに混合することにより、被処理ガスにおける窒素酸化物が効率的に還元処理される。 According to the nitrogen oxide treatment method of the present invention, at least one electrode is disposed on the outer surface of the arc tube so as to be in contact with ammonia gas, and the one electrode contains a catalyst material for ammonia activation reaction. Since the ammonia gas is irradiated with ultraviolet rays in a state where the ammonia gas is in contact with the ammonia activation reaction catalyst material, the ammonia gas is activated with higher efficiency, and the activated ammonia gas is treated. By mixing with gas, nitrogen oxides in the gas to be treated are efficiently reduced.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
〔ガス活性化装置〕
図１は、本発明のガス活性化装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。このガス活性化装置２０は、アンモニアガスに紫外線を照射することにより、アンモニアを分解し、アンモニアガスを活性化する装置である。
具体的には、ガス活性化装置２０は、アンモニアガスが流通される反応室２８内に、紫外線を放射する紫外線ランプ２１が配置されてなるものである。
[Gas activation equipment]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an outline of a configuration in an example of a gas activation device of the present invention. The gas activation device 20 is a device that decomposes ammonia and activates the ammonia gas by irradiating the ammonia gas with ultraviolet rays.
Specifically, the gas activation device 20 includes an ultraviolet lamp 21 that emits ultraviolet light in a reaction chamber 28 in which ammonia gas is circulated.
反応室２８は、例えば円筒状のガス流路管２８ａによって形成されており、このガス流路管２８ａの一端（図１における左端）にガス供給口２９ａを有し、他端（図１における右端）に活性化ガス排出口２９ｂを有する。 The reaction chamber 28 is formed by, for example, a cylindrical gas passage tube 28a, and has a gas supply port 29a at one end (the left end in FIG. 1) of the gas passage tube 28a and the other end (the right end in FIG. 1). ) Has an activated gas outlet 29b.
ガス流路管２８ａの構成材料は、ガス流路管２８ａの内面が、アンモニアに対する耐腐食性を有していれば特に限定されず、例えばガラスやステンレス鋼等の金属等が挙げられる。 The constituent material of the gas passage tube 28a is not particularly limited as long as the inner surface of the gas passage tube 28a has corrosion resistance to ammonia, and examples thereof include metals such as glass and stainless steel.
紫外線ランプ２１は、ガス流路管２８ａの管軸と、紫外線ランプ２１の発光管２２の中心軸とが一致した状態で、ガス流路管２８ａの底壁に設けられたランプホルダー２７によって支持されて配置されている。
ガス流路管２８ａの内周面と紫外線ランプ２１の発光管２２の外周面との間には、基本的に円筒状のガス流路Ｒが形成されている。
The ultraviolet lamp 21 is supported by a lamp holder 27 provided on the bottom wall of the gas passage tube 28a with the tube axis of the gas passage tube 28a and the central axis of the arc tube 22 of the ultraviolet lamp 21 aligned. Are arranged.
A cylindrical gas flow path R is basically formed between the inner peripheral surface of the gas flow path tube 28 a and the outer peripheral surface of the arc tube 22 of the ultraviolet lamp 21.
紫外線ランプ２１は、図２に示すように、発光ガスが充填された放電空間Ｓを有する例えば石英ガラスよりなる発光管２２と、当該発光管２２の放電空間Ｓと発光管２２の管壁とを介在させた状態で配置した、一方の電極２３および他方の電極２４とが備えられている。 As shown in FIG. 2, the ultraviolet lamp 21 includes an arc tube 22 made of, for example, quartz glass having a discharge space S filled with a luminescent gas, a discharge space S of the arc tube 22, and a tube wall of the arc tube 22. One electrode 23 and the other electrode 24 arranged in an interposed state are provided.
発光管２２は、円筒状の外側管２２１と、この外側管２２１内においてその管軸と同軸上に配置された、当該外側管２２１の内径より小さい外径を有する、円筒状の内側管２２２とにより構成されている。外側管２２１の両端は封止部２２ｂ，２２ｂによって封止されている。そして、一方の電極（以下、「外部電極」ともいう。）２３が、発光管２２の外面に配置されている。具体的には、外部電極２３は、図３に示すような金属素線によって網状に形成されたものであって、発光管２２における外側管２２１の外周面に密接した状態で当該外周面を覆うように設けられている。 The arc tube 22 includes a cylindrical outer tube 221, and a cylindrical inner tube 222 having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer tube 221 disposed coaxially with the tube axis in the outer tube 221. It is comprised by. Both ends of the outer tube 221 are sealed by sealing portions 22b and 22b. One electrode (hereinafter also referred to as “external electrode”) 23 is arranged on the outer surface of the arc tube 22. Specifically, the external electrode 23 is formed in a net shape by a metal wire as shown in FIG. 3, and covers the outer peripheral surface in close contact with the outer peripheral surface of the outer tube 221 in the arc tube 22. It is provided as follows.
内側管２２２の一端（図２においては左端）は、シュリンクシール法によって封止部２２ｂが形成されて封止されると共に、他端（図２においては右端）は外側管２２１と離間して設けられている。そして、他方の電極（以下、「内部電極」ともいう。）２４は、内側管２２２の内部に、内側管２２２の中心軸に沿って伸びるよう設けられている。 One end (the left end in FIG. 2) of the inner tube 222 is sealed by forming a sealing portion 22b by a shrink seal method, and the other end (the right end in FIG. 2) is spaced from the outer tube 221. It has been. The other electrode (hereinafter also referred to as “internal electrode”) 24 is provided inside the inner tube 222 so as to extend along the central axis of the inner tube 222.
外側管２２１の内周面と内側管２２２の外周面との間に形成された円環状の放電空間Ｓには、発光ガスとして例えばキセノンガスが封入されている。 In an annular discharge space S formed between the inner peripheral surface of the outer tube 221 and the outer peripheral surface of the inner tube 222, for example, xenon gas is enclosed as a luminescent gas.
外部電極２３は、アンモニア活性化反応用触媒材料を含む金属材料により構成されており、例えば６６．５％のＮｉを含むＣｕよりなるモネルメタルにより構成されている。
本発明において、アンモニア活性化反応用触媒材料とは、アンモニア分解反応における触媒として機能する材料をいい、例えば、Ｔｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒなどが挙げられる。具体的な外部電極の構成材料としては、Ｎｉを含むＣｕよりなる合金であるモネルメタルなどが好ましい。
The external electrode 23 is made of a metal material containing an ammonia activation reaction catalyst material, and is made of, for example, a monel metal made of Cu containing 66.5% Ni.
In the present invention, the ammonia activation reaction catalyst material refers to a material that functions as a catalyst in the ammonia decomposition reaction, and examples thereof include Ti, Pd, Rh, Ni, Co, Mn, and Cr. As a specific constituent material of the external electrode, Monel metal which is an alloy made of Cu containing Ni is preferable.
内部電極２４の形態は、特に限定されないが、例えばコイル状であり、その構成材料としては、例えばタングステンなどが挙げられる。 Although the form of the internal electrode 24 is not specifically limited, For example, it is coil shape, As a constituent material, tungsten etc. are mentioned, for example.
内部電極２４は、封止部２２ｂ内に埋設された金属箔２５を介して、紫外線ランプ２１の外部に導出する外部リード２６に電気的に接続されている。 The internal electrode 24 is electrically connected to an external lead 26 led out of the ultraviolet lamp 21 through a metal foil 25 embedded in the sealing portion 22b.
本発明においては、紫外線ランプとしては、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結合を効率良く活性化させるために、紫外線ランプ２１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。
In the present invention, the ultraviolet lamp is not limited as long as it emits ultraviolet rays having energy capable of breaking the NH bond in ammonia. It is preferable to emit ultraviolet rays of 220 nm or less.
In order to efficiently activate NH bonds in ammonia, it is preferable to use an ultraviolet lamp 21 that emits ultraviolet light having a wavelength with a high absorption coefficient of ammonia gas. For example, the wavelength range of ultraviolet light having an absorption coefficient of ammonia gas of 10 atm −1 cm −1 or more is 150 nm or less and 162 to 210 nm.
このガス活性化装置の一構成例を示すと、ガス流路管２８ａの全長が１１０ｃｍ、ガス流路管２８ａの外径が６ｃｍ、ガス流路管２８ａの内径が５．５ｃｍ、ガス流路幅（ガス流路管２８ａの内面と外側管２２１の外面とのギャップ）Ｄが１．７５ｃｍ、ガス流路管２８ａにおける有効ガス流路長Ｗが８５ｃｍ、紫外線ランプ２１の発光管２２の全長が１００ｃｍ、外側管２２１の外径が２ｃｍ、外側管２２１の内径が１．８ｃｍ、内側管２２２の外径が０．６ｃｍ、内側管２２２の内径が０．４ｃｍ、外部電極２３の金属素線径が０．５ｍｍである。また、紫外線ランプ２１から照射される紫外線の照射条件としては、電力密度（ランプへの投入電力／有効発光長）が２Ｗ／ｃｍである。 An example of the configuration of this gas activation device is as follows. The total length of the gas flow path pipe 28a is 110 cm, the outer diameter of the gas flow path pipe 28a is 6 cm, the inner diameter of the gas flow path pipe 28a is 5.5 cm, and the gas flow path width. (Gap between the inner surface of the gas channel tube 28a and the outer surface of the outer tube 221) D is 1.75 cm, the effective gas channel length W in the gas channel tube 28a is 85 cm, and the total length of the arc tube 22 of the ultraviolet lamp 21 is 100 cm. The outer diameter of the outer tube 221 is 2 cm, the inner diameter of the outer tube 221 is 1.8 cm, the outer diameter of the inner tube 222 is 0.6 cm, the inner diameter of the inner tube 222 is 0.4 cm, and the metal wire diameter of the outer electrode 23 is 0.5 mm. Moreover, as an irradiation condition of the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet lamp 21, the power density (input power to the lamp / effective light emission length) is 2 W / cm.
このようなガス活性化装置２０においては、アンモニアガスがガス供給口２９ａからガス流路Ｒに供給され、内部電極２４に高周波電力が供給され、外部電極２３が接地されることにより、エキシマ放電が生じ、発光ガスとしてキセノンガスを利用したときには、１７２ｎｍの中心波長を有する紫外光が紫外線ランプ２１から放射される。そして、ガス流路Ｒを流通するアンモニアガスに、紫外線ランプ２１から紫外線が照射され、アンモニアが分解されることにより、アンモニアガスが活性状態となって活性化ガス排出口２９ｂから排出される。 In such a gas activation device 20, ammonia gas is supplied from the gas supply port 29a to the gas flow path R, high frequency power is supplied to the internal electrode 24, and the external electrode 23 is grounded, so that excimer discharge is generated. Thus, when xenon gas is used as the luminescent gas, ultraviolet light having a center wavelength of 172 nm is emitted from the ultraviolet lamp 21. Then, the ammonia gas flowing through the gas flow path R is irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet lamp 21 and the ammonia is decomposed, whereby the ammonia gas is activated and discharged from the activated gas discharge port 29b.
而して、上記のガス活性化装置２０においては、アンモニアガスは、触媒機能を担持する外部電極２３が反応室２８内に露出された状態で反応室２８内のガス流路Ｒに供給されるので、当該アンモニアガスが外部電極２３に直接接触される状態で紫外線ランプ２１からの紫外線が直接照射されることにより、高い効率でアンモニアが分解されてアンモニアラジカルが生成され、アンモニアガスを活性状態とすることができる。
本発明において、アンモニアラジカルとは、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 + イオンを含むものである。
Thus, in the gas activation device 20 described above, the ammonia gas is supplied to the gas flow path R in the reaction chamber 28 with the external electrode 23 carrying a catalytic function exposed in the reaction chamber 28. Therefore, by directly irradiating the ultraviolet light from the ultraviolet lamp 21 with the ammonia gas being in direct contact with the external electrode 23, ammonia is decomposed with high efficiency to generate ammonia radicals, and the ammonia gas is brought into an active state. can do.
In the present invention, the ammonia radical includes NH 2 radical, NH radical, N radical, N + ion, NH + ion, NH 2 + ion, and NH 3 + ion.
また、上記のガス活性化装置２０においては、外部電極２３が金属素線によって網状に形成されたものであることにより、当該外部電極２３におけるアンモニアガスの接触面積が大きくなるので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。 Further, in the gas activation device 20 described above, since the external electrode 23 is formed in a net shape with a metal strand, the contact area of the ammonia gas in the external electrode 23 is increased, so that the ammonia gas is more It is activated with higher efficiency.
本発明のガス活性化装置においては、上記の実施態様に限定されず、種々の変更を加えることができる。 In the gas activation apparatus of this invention, it is not limited to said embodiment, A various change can be added.
例えば、反応室内に配置される紫外線ランプの個数は限定されず、複数個配置することができる。 For example, the number of ultraviolet lamps arranged in the reaction chamber is not limited, and a plurality of ultraviolet lamps can be arranged.
また、反応室を構成するガス流路管の内面を形成する壁材を、アンモニア活性化反応用触媒材料を含むものとすることができる。これにより、アンモニアガスが、ガス流路管の内面の壁材によるアンモニア活性化反応用触媒材料に接触される状態で、当該アンモニアガスに紫外線が照射されるので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。 Moreover, the wall material which forms the inner surface of the gas flow path pipe which comprises a reaction chamber shall contain the catalyst material for ammonia activation reactions. As a result, the ammonia gas is irradiated with ultraviolet rays in a state where the ammonia gas is in contact with the catalyst material for the ammonia activation reaction by the wall material on the inner surface of the gas flow pipe, so that the ammonia gas is more efficiently Activated.
さらに、反応室を構成するガス流路管の内面には、紫外線を反射する紫外線反射面が形成される構成とすることができる。これにより、有効紫外線量が増加するので、アンモニアガスがより一層高い効率で活性化される。
このような紫外線反射面は、具体的には、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などの粒子による反射膜をガス流路管の内面に設けることによって形成することができる。また、紫外線反射面は、ガス流路管の内面に光輝アルミを貼り付けたり、ガス流路管の内面を鏡面加工して形成することもできる。
Furthermore, an ultraviolet reflecting surface that reflects ultraviolet rays may be formed on the inner surface of the gas flow path tube that constitutes the reaction chamber. Thereby, since the amount of effective ultraviolet rays increases, ammonia gas is activated with higher efficiency.
Specifically, such an ultraviolet reflection surface can be formed by providing a reflection film made of particles such as SiO 2 and Al 2 O 3 on the inner surface of the gas flow channel tube. In addition, the ultraviolet reflecting surface can be formed by attaching bright aluminum to the inner surface of the gas flow channel tube or mirror-finishing the inner surface of the gas flow channel tube.
さらに、紫外線ランプにおいて、発光管の外面に配置される一方の電極の形態は、網状に限定されることなく、例えば格子状など紫外線が通過する形状であればよい。また、他方の電極を放電空間内に露出した状態で設ける構成としてもよい。 Furthermore, in the ultraviolet lamp, the form of one of the electrodes arranged on the outer surface of the arc tube is not limited to a net shape, and may be any shape as long as ultraviolet rays pass, such as a lattice shape. Moreover, it is good also as a structure provided in the state which exposed the other electrode in discharge space.
さらに、紫外線ランプにおいて、一方の電極および他方の電極の双方を、発光管の外面に配置する構成とすることもできる。具体的には、図４および図５に示すように、紫外線ランプ５１は、全体が扁平な直方体の箱状の発光管５２を有し、当該発光管５２の内部には、密閉された放電空間Ｓが形成されている。発光管５２の外表面における一面には、その周辺領域５５を除く中央領域に網状の一方の電極５３が設けられ、この一面に対向する他面には、その周辺領域５５を除く中央領域に網状の他方の電極５４が設けられており、これらの一対の電極５３，５４は、発光管５２における一面および他面を構成する管壁並びに放電空間Ｓを介在させて対向配置されている。 Further, in the ultraviolet lamp, both the one electrode and the other electrode can be arranged on the outer surface of the arc tube. Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the ultraviolet lamp 51 has a box-shaped arc tube 52 that is a flat rectangular parallelepiped as a whole, and a sealed discharge space is provided inside the arc tube 52. S is formed. One surface of the outer surface of the arc tube 52 is provided with one net-like electrode 53 in the central region excluding the peripheral region 55, and the other surface opposite to the one surface has a net-like shape in the central region excluding the peripheral region 55. The other electrode 54 is provided, and the pair of electrodes 53 and 54 are disposed to face each other with the tube wall and the discharge space S constituting one surface and the other surface of the arc tube 52 interposed therebetween.
さらに、紫外線ランプは、一方の電極が発光管の外周面上に設けられると共に、他方の電極が発光管の中心軸に沿って伸びるように設けられる構成であることが、アンモニアガスと触媒機能を担持する一方の電極との接触面積を確保する観点から好ましく、このような構成であれば、必ずしも他方の電極が発光管の内部に設けられている必要はない。具体的には、図６に示すように、この紫外線ランプ５６は、円筒状の外側管５７１と、この外側管５７１内においてその管軸と同軸上に配置された、当該外側管５７１の内径より小さい外径を有する、円筒状の内側管５７２とを有する発光管５７を備えている。この発光管５７は、当該発光管５７の両端の各々の端部を覆うように設けられたベース６０，６０によって保持固定されている。また、発光管５７は、外側管５７１と内側管５７２とが両端部において溶融接合されて外側管５７１と内側管５７２との間に気密に閉塞された筒状の放電空間Ｓが形成されてなる二重管構造のものである。この外側管５７１には、その外周面に密接して、網状の一方の電極５８が外側管５７１の外周面に沿って当該外周面を覆うように設けられると共に、内側管５７２には、その内周面に密接して発光管５７の中心軸に沿って伸びるように、例えば円筒状（パイプ状）あるいは断面において一部に切欠きを有する概略Ｃ字状（樋状）の他方の電極５９が設けられている。 In addition, the ultraviolet lamp has a structure in which one electrode is provided on the outer peripheral surface of the arc tube and the other electrode is provided so as to extend along the central axis of the arc tube, so that the ammonia gas and the catalytic function are provided. It is preferable from the viewpoint of securing a contact area with one electrode to be supported. With such a configuration, the other electrode is not necessarily provided inside the arc tube. Specifically, as shown in FIG. 6, the ultraviolet lamp 56 includes a cylindrical outer tube 571 and an inner diameter of the outer tube 571 disposed coaxially with the tube axis in the outer tube 571. An arc tube 57 having a cylindrical inner tube 572 having a small outer diameter is provided. The arc tube 57 is held and fixed by bases 60 and 60 provided so as to cover the end portions of both ends of the arc tube 57. The arc tube 57 is formed by joining the outer tube 571 and the inner tube 572 at both ends to form a cylindrical discharge space S that is hermetically closed between the outer tube 571 and the inner tube 572. It has a double tube structure. The outer tube 571 is provided in close contact with the outer peripheral surface of the outer tube 571 so as to cover the outer peripheral surface along the outer peripheral surface of the outer tube 571, and the inner tube 572 includes the inner tube 58. The other electrode 59 having, for example, a cylindrical shape (pipe shape) or a substantially C-shaped shape (a bowl shape) having a notch in a cross section so as to extend along the central axis of the arc tube 57 in close contact with the peripheral surface. Is provided.
〔窒素酸化物処理装置〕
図７は、本発明のガス活性化装置を備えた窒素酸化物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。この窒素酸化物処理装置は、窒素酸化物を含む被処理ガスにおける当該窒素酸化物を還元処理する装置であって、本発明のガス活性化装置によって活性化処理されたアンモニアガスが被処理ガスに混合されることにより、当該窒素酸化物を還元反応させる処理部を備える。
[Nitrogen oxide treatment equipment]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a nitrogen oxide processing apparatus provided with the gas activation device of the present invention. This nitrogen oxide treatment apparatus is an apparatus for reducing the nitrogen oxide in the gas to be treated containing nitrogen oxide, and the ammonia gas activated by the gas activation device of the present invention is used as the gas to be treated. By being mixed, a processing unit for reducing the nitrogen oxide is provided.
この窒素酸化物処理装置は、アンモニアガスが収容されたアンモニアガス供給源１１および例えば窒素ガスよりなるキャリアガスが収容された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に分岐部３０を介して接続された、複数のガス活性化装置２０と、このガス活性化装置２０に集合部３１を介して接続された処理部４０とを有する。
符号３２は、ガス活性化装置２０における紫外線ランプの点灯電源である。
This nitrogen oxide treatment apparatus is a gas connected to each of an ammonia gas supply source 11 containing ammonia gas and a carrier gas supply source 12 containing a carrier gas made of, for example, nitrogen gas, via conduits 13 and 14. A mixing unit 10, a plurality of gas activation devices 20 connected to the gas mixing unit 10 via a branch unit 30, and a processing unit 40 connected to the gas activation device 20 via a collecting unit 31 Have
Reference numeral 32 denotes a lighting power source for the ultraviolet lamp in the gas activation device 20.
アンモニアガス供給源１１とガス混合部１０との間の導管１３には、アンモニアガス用流量計１６が設けられると共に、キャリアガス供給源１２とガス混合部１０との間の導管１４には、キャリアガス用流量計１７が設けられている。
分岐部３０とガス活性化装置２０との間の導管１５には、混合ガス用流量計１８が設けられている。
The conduit 13 between the ammonia gas supply source 11 and the gas mixing unit 10 is provided with an ammonia gas flow meter 16, and the conduit 14 between the carrier gas supply source 12 and the gas mixing unit 10 has a carrier. A gas flow meter 17 is provided.
A mixed gas flow meter 18 is provided in the conduit 15 between the branch portion 30 and the gas activation device 20.
処理部４０は、例えば、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からの被処理ガスが流通される煙道４１中に形成されている。符号４２は、処理済ガス排出口である。 The processing unit 40 is formed in a flue 41 through which the gas to be processed from the gas source 1 to be processed such as an incinerator, a combustion furnace, or an internal combustion engine is circulated. Reference numeral 42 denotes a processed gas discharge port.
このような窒素酸化物処理装置においては、ガス混合部１０には、アンモニアガス供給源１１からのアンモニアガスが、アンモニアガス用流量計１６によって流量が制御された状態で供給されると共に、キャリアガス供給源１２からのキャリアガスが、キャリアガス用流量計１７によって流量が制御された状態で供給され、このガス混合部１０よりの混合ガスが、分岐部３０を介して、混合ガス用流量計１８によって流量が制御された状態で複数のガス活性化装置２０の各々に供給される。
そして、各々のガス活性化装置２０においてアンモニアガスが活性化処理され、活性化ガスが集合部３１を介して処理部４０に供給される。
処理部４０においては、被処理ガス発生源１から流入された被処理ガスに、ガス活性化装置２０よりの活性化処理されたアンモニアガスが混合されることにより、被処理ガス中の窒素酸化物が還元処理され、その後、処理済ガスが処理済ガス排出口４２から外部に排出される。
In such a nitrogen oxide treatment apparatus, ammonia gas from the ammonia gas supply source 11 is supplied to the gas mixing unit 10 in a state in which the flow rate is controlled by the ammonia gas flow meter 16, and the carrier gas The carrier gas from the supply source 12 is supplied in a state where the flow rate is controlled by the carrier gas flow meter 17, and the mixed gas from the gas mixing unit 10 is supplied to the mixed gas flow meter 18 via the branch unit 30. Is supplied to each of the plurality of gas activation devices 20 in a state in which the flow rate is controlled by the above.
Then, in each gas activation device 20, ammonia gas is activated, and the activated gas is supplied to the processing unit 40 via the collecting unit 31.
In the processing unit 40, the ammonia gas that has been activated by the gas activation device 20 is mixed with the gas to be processed that has flowed from the gas source 1 to be processed, whereby nitrogen oxides in the gas to be processed are mixed. Then, the treated gas is discharged from the treated gas discharge port 42 to the outside.
ガス活性化装置２０における混合ガスの流量は、例えば１〜１００Ｌ／ｍｉｎとされる。
また、処理部４０における被処理ガスの温度、すなわちガス活性化装置２０からの活性化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。
The flow rate of the mixed gas in the gas activation device 20 is, for example, 1 to 100 L / min.
Further, the temperature of the gas to be processed in the processing unit 40, that is, the temperature of the gas to be processed in which the activation gas from the gas activation device 20 is mixed is preferably 600 ° C. or higher, more preferably 650 to 800 ° C. is there.
また、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、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。 Further, the reduction time of the nitrogen oxide in the gas to be processed, specifically, the mixing time of the gas to be processed in the processing unit 40 is preferably 2.0 seconds or more, more preferably 4.0 to 6 0 seconds. If this time is too short, it may be difficult to obtain a denitration rate of 50% or more.
本発明の窒素酸化物処理装置においては、上記の実施態様に限定されず、種々の変更を加えることができる。 In the nitrogen oxide processing apparatus of this invention, it is not limited to said embodiment, A various change can be added.
例えば、アンモニアガスと混合されるキャリアガスとしては、紫外線ランプ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化ガスを用いることができる。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。 For example, the carrier gas mixed with the ammonia gas may be any carrier gas that absorbs less ultraviolet light from the ultraviolet lamp. For example, a rare gas such as argon gas, neon gas, xenon gas, krypton gas, nitrogen gas, etc. An activated gas can be used. Nitrogen gas is preferably used from the viewpoint that it can be obtained at a low cost, thereby reducing the gas processing cost.
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
〔実施例〕
図１に示すガス活性化装置を備え、図７に示すような実験用窒素酸化物処理装置を作製した。この実験用窒素酸化物処理装置においては、ガス活性化装置には、図２に示す紫外線ランプが用いられている。また、この実験用窒素酸化物処理装置においては、ガス活性化装置が８個配置されている。
この実験用窒素酸化物処理装置を用いて、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。
〔Example〕
An experimental nitrogen oxide treatment apparatus as shown in FIG. 7 having the gas activation apparatus shown in FIG. 1 was produced. In this experimental nitrogen oxide treatment apparatus, the ultraviolet lamp shown in FIG. 2 is used as the gas activation apparatus. Further, in this experimental nitrogen oxide treatment apparatus, eight gas activation apparatuses are arranged.
Using this experimental nitrogen oxide treatment apparatus, the nitrogen oxide in the gas to be treated was reduced under the following conditions.
［被処理ガス］
被処理ガスは、一酸化窒素ガスの濃度が５００（３００〜７００）ｐｐｍ、酸素ガスの濃度が１８（１０〜２０）％のものであり、被処理ガスの流量は８５，０００（１０，０００〜２００，０００）Ｌ／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３（１〜１０）モル％とキャリアガスとして窒素ガス９７（９０〜９９）モル％との混合ガスであり、この混合ガスの流量は１５（１〜１００）Ｌ／ｍｉｎである。
［紫外線照射条件］
紫外線の放射照度を、３５ｍＷ／ｃｍ2 、４０ｍＷ／ｃｍ2 、５０ｍＷ／ｃｍ2 および６０ｍＷ／ｃｍ2 としてそれぞれ行った。
この紫外線の各放射照度は、発光管２２（外側管２２１）の表面における値である。
［各部位の構成］
ガス流路管２８ａ（内面）の構成材料；ステンレス鋼
ガス流路管２８ａの全長＝１１０ｃｍ
ガス流路管２８ａの外径＝６ｃｍ
ガス流路管２８ａの内径＝５．５ｃｍ
ガス流路幅Ｄ＝１．７５ｍｍ
ガス流路管２８ａにおける有効ガス流路長Ｗ＝８５ｃｍ
発光管２２の構成材料；石英ガラス
発光ガス；キセノンガス
発光管２２の全長＝１００ｃｍ
発光管２２（外側管２２１）の外径＝２ｃｍ
発光管２２（外側管２２１）の内径＝１．８ｃｍ
外部電極２３の構成材料；モネルメタル
外部電極２３の長さ＝９０ｃｍ
内部電極２４の構成材料；タングステン
内部電極２４の長さ＝９５ｃｍ
［処理部内の温度］
処理部４０内の温度を８００℃とした。
［還元反応時間］
処理部４０における被処理ガスの混合時間は、６０秒間である。
[Treatment gas]
The gas to be treated has a nitrogen monoxide gas concentration of 500 (300 to 700) ppm and an oxygen gas concentration of 18 (10 to 20)%, and the gas flow rate is 85,000 (10,000). ~ 200,000) L / min.
[Mixed gas]
The mixed gas supplied from the gas mixing unit 10 is a mixed gas of 3 (1 to 10) mol% of ammonia gas and 97 (90 to 99) mol% of nitrogen gas as a carrier gas. (1-100) L / min.
[UV irradiation conditions]
The ultraviolet irradiance was set to 35 mW / cm 2 , 40 mW / cm 2 , 50 mW / cm 2 and 60 mW / cm 2 , respectively.
Each irradiance of the ultraviolet rays is a value on the surface of the arc tube 22 (outer tube 221).
[Configuration of each part]
Constituent material of gas flow pipe 28a (inner surface): Stainless steel Total length of gas flow pipe 28a = 110 cm
Gas channel tube 28a outer diameter = 6 cm
Inner diameter of gas flow pipe 28a = 5.5 cm
Gas flow path width D = 1.75mm
Effective gas channel length W in gas channel tube 28a = 85 cm
Constituent material of arc tube 22; quartz glass, luminous gas; xenon gas, total length of arc tube 22 = 100 cm
Outer diameter of arc tube 22 (outer tube 221) = 2 cm
Inner diameter of arc tube 22 (outer tube 221) = 1.8 cm
Constituent material of external electrode 23; Monel metal Length of external electrode 23 = 90 cm
Constituent material of internal electrode 24: Tungsten Internal electrode 24 length = 95 cm
[Temperature in the processing section]
The temperature in the processing unit 40 was set to 800 ° C.
[Reduction reaction time]
The mixing time of the gas to be processed in the processing unit 40 is 60 seconds.
そして、処理済ガス排出口４２から排出された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。結果を表１に示す。 And the density | concentration of the nitrogen oxide gas in the processed gas discharged | emitted from the processed gas discharge port 42 was measured, and the denitration rate was calculated | required by the following formula. The results are shown in Table 1.
〔比較例〕
紫外線ランプを図８に示すものに変更したことの他は実施例と同様にして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。結果を表１に示す。
図８に示す紫外線ランプ６１は、基本的に図２に示す紫外線ランプ２１に外套管６２が設けられる構成であり、両端にセラミック製のベース６４を備え、円筒状の外套管６２がベース６４によって保持されている。外套管６２の内部には発光管６３が配置されている。発光管６３は、内側管６５と外側管６６とを備え、内側管６５の内部にコイル状の内部電極６７が設けられていると共に、外側管６６の外周面に網状の外部電極６８が設けられている。内側管６５の一端は封止され、他端はシュリンクシールされて外側管６６に溶着されている。内部電極６７はシュリンクシール内に埋設された金属箔６９に接続されている。金属箔６９には、紫外線ランプの外部に導出する外部リード７０が接続されている。
外套管６２とベース６４とは金属部材７１を介して接続されている。ベース６４は、ネジ７４によって固定されている。金属部材７１と外部電極６８との間には金属バネ７２が設けられている。外部電極６８を金属バネ７２に接触させて、金属部材７１に導通をとっている。
[Comparative example]
Except that the ultraviolet lamp was changed to the one shown in FIG. 8, the gas to be treated was treated in the same manner as in the example, and the concentration of nitrogen oxide gas in the treated gas was measured to obtain the denitration rate. . The results are shown in Table 1.
The ultraviolet lamp 61 shown in FIG. 8 basically has a configuration in which an outer tube 62 is provided on the ultraviolet lamp 21 shown in FIG. Is retained. An arc tube 63 is disposed inside the outer tube 62. The arc tube 63 includes an inner tube 65 and an outer tube 66, a coiled internal electrode 67 is provided inside the inner tube 65, and a net-like external electrode 68 is provided on the outer peripheral surface of the outer tube 66. ing. One end of the inner tube 65 is sealed, and the other end is shrink-sealed and welded to the outer tube 66. The internal electrode 67 is connected to a metal foil 69 embedded in the shrink seal. The metal foil 69 is connected to an external lead 70 that leads to the outside of the ultraviolet lamp.
The outer tube 62 and the base 64 are connected via a metal member 71. The base 64 is fixed by screws 74. A metal spring 72 is provided between the metal member 71 and the external electrode 68. The external electrode 68 is brought into contact with the metal spring 72 to conduct the metal member 71.
［各部位の構成］
ガス流路幅（ガス流路管２８ａの内面と外套管６２の外面とのギャップ）Ｄ＝１．４５ｍｍ
ガス流路管２８ａにおける有効ガス流路長Ｗ＝８５ｃｍ
外套管６２の構成材料；石英ガラス
外套管６２の全長＝９０ｃｍ
上記外套管６２以外の構成、例えば発光管６３の外側管６６および内側管６５、並びに外部電極６８および内部電極６７などの構成は、実施例で用いた図２に示す紫外線ランプ２１と同様の構成である。
[Configuration of each part]
Gas channel width (gap between the inner surface of the gas channel tube 28a and the outer surface of the outer tube 62) D = 1.45 mm
Effective gas channel length W in gas channel tube 28a = 85 cm
Constituent material of the outer tube 62; quartz glass Overall length of the outer tube 62 = 90 cm
Configurations other than the outer tube 62, for example, the outer tube 66 and the inner tube 65 of the arc tube 63, and the outer electrode 68 and the inner electrode 67 are the same as those of the ultraviolet lamp 21 shown in FIG. It is.
なお、この比較例においては、紫外線の各放射照度（３５ｍＷ／ｃｍ2 、４０ｍＷ／ｃｍ2 、５０ｍＷ／ｃｍ2 、６０ｍＷ／ｃｍ2 ）は、外套管６２の表面における値である。 In this comparative example, each irradiance (35 mW / cm 2 , 40 mW / cm 2 , 50 mW / cm 2 , 60 mW / cm 2 ) of ultraviolet rays is a value on the surface of the outer tube 62.
以上の結果より、実施例の脱硝率は、いずれの照度においても、比較例の脱硝率に比べて高いことが確認された。これは、実施例に係る窒素酸化物処理装置においては、外部電極が発光管の外面に配置され、当該電極にはアンモニア活性化反応用触媒材料が含まれていることから、アンモニアガスが効率的に活性化され、従って、脱硝率が高くなったものと推測される。 From the above results, it was confirmed that the denitration rate of the example was higher than that of the comparative example at any illuminance. This is because in the nitrogen oxide treatment apparatus according to the embodiment, the external electrode is disposed on the outer surface of the arc tube, and the ammonia gas is efficiently used because the electrode contains the catalyst material for the ammonia activation reaction. Therefore, it is presumed that the denitration rate was increased.
１ 被処理ガス発生源
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
１３ 導管
１４ 導管
１５ 導管
１６ アンモニアガス用流量計
１７ キャリアガス用流量計
１８ 混合ガス用流量計
２０ ガス活性化装置
２１ 紫外線ランプ
２２ 発光管
２２ｂ 封止部
２２１ 外側管
２２２ 内側管
２３ 一方の電極（外部電極）
２４ 他方の電極（内部電極）
２５ 金属箔
２６ 外部リード
２７ ランプホルダー
２８ 反応室
２８ａ ガス流路管
２９ａ ガス供給口
２９ｂ 活性化ガス排出口
３０ 分岐部
３１ 集合部
３２ 点灯電源
４０ 処理部
４１ 煙道
４２ 処理済ガス排出口
５１ 紫外線ランプ
５２ 発光管
５３ 一方の電極
５４ 他方の電極
５５ 周辺領域
５６ 紫外線ランプ
５７ 発光管
５７１ 外側管
５７２ 内側管
５８ 一方の電極
５９ 他方の電極
６０ ベース
６１ 紫外線ランプ
６２ 外套管
６３ 発光管
６４ ベース
６５ 内側管
６６ 外側管
６７ 内部電極
６８ 外部電極
６９ 金属箔
７０ 外部リード
７１ 金属部材
７２ 金属バネ
７４ ネジ
Ｓ 放電空間
Ｒ ガス流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processed gas generation source 10 Gas mixing part 11 Ammonia gas supply source 12 Carrier gas supply source 13 Conduit 14 Conduit 15 Conduit 16 Flow meter for ammonia gas 17 Flow meter for carrier gas 18 Flow meter for mixed gas 20 Gas activation device 21 UV lamp 22 arc tube 22b sealing portion 221 outer tube 222 inner tube 23 One electrode (external electrode)
24 The other electrode (internal electrode)
25 Metal foil 26 External lead 27 Lamp holder 28 Reaction chamber 28a Gas passage tube 29a Gas supply port 29b Activated gas discharge port 30 Branching portion 31 Collecting portion 32 Lighting power supply 40 Processing unit 41 Flue 42 Processed gas discharge port 51 Ultraviolet light Lamp 52 Light-emitting tube 53 One electrode 54 Other electrode 55 Peripheral region 56 Ultraviolet lamp 57 Light-emitting tube 571 Outer tube 572 Inner tube 58 One electrode 59 Other electrode 60 Base 61 Ultraviolet lamp 62 Outer tube 63 Light-emitting tube 64 Base 65 Inside Tube 66 Outer tube 67 Internal electrode 68 External electrode 69 Metal foil 70 External lead 71 Metal member 72 Metal spring 74 Screw S Discharge space R Gas flow path
Claims (8)
前記紫外線ランプは、放電空間を有する発光管と、当該発光管の放電空間と発光管の管壁とを介在させた状態で配置した、一方の電極および他方の電極とを備えてなり、
前記紫外線ランプは、少なくとも前記一方の電極が、前記反応室内に露出するよう、前記発光管の外面に配置されてなるものであり、
当該一方の電極はアンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることを特徴とするガス活性化装置。 An ultraviolet lamp that emits ultraviolet rays is placed in a reaction chamber in which ammonia gas is circulated,
The ultraviolet lamp comprises an arc tube having a discharge space, one electrode and the other electrode arranged with the discharge space of the arc tube and the tube wall of the arc tube interposed,
The ultraviolet lamp is arranged on the outer surface of the arc tube so that at least one of the electrodes is exposed in the reaction chamber,
The gas activation apparatus characterized in that the one electrode includes a catalyst material for ammonia activation reaction.
前記ガス流路管の内面を形成する壁材が、アンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガス活性化装置。 The reaction chamber is formed by a gas flow path pipe,
The gas activation device according to any one of claims 1 to 4, wherein a wall material forming an inner surface of the gas flow channel tube contains an ammonia activation reaction catalyst material.
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のガス活性化装置を備え、
前記ガス活性化装置によって活性化処理されたアンモニアガスを、窒素酸化物を含む被処理ガスに混合することにより、当該窒素酸化物を還元反応させる処理部を備えることを特徴とする窒素酸化物処理装置。 An apparatus for reducing nitrogen oxide in a gas to be treated containing nitrogen oxide,
A gas activation device according to any one of claims 1 to 6, comprising:
A nitrogen oxide treatment characterized by comprising a treatment section for reducing the nitrogen oxide by mixing ammonia gas activated by the gas activation device with a gas to be treated containing nitrogen oxide. apparatus.
アンモニアガスに紫外線ランプからの紫外線を照射することにより、アンモニアガスを活性化処理し、この活性化処理されたアンモニアガスを、窒素酸化物を含む被処理ガスに混合することにより、当該窒素酸化物を還元反応させる工程を有し、
前記紫外線ランプは、放電空間を有する発光管と、当該発光管の放電空間と発光管の管壁とを介在させた状態で配置した、一方の電極および他方の電極とを備えてなり、
前記紫外線ランプは、少なくとも前記一方の電極が、前記アンモニアガスと接触するよう、前記発光管の外面に配置されてなるものであり、
当該一方の電極はアンモニア活性化反応用触媒材料を含むものであることを特徴とする窒素酸化物処理方法。 A method for reducing the nitrogen oxide in a gas to be treated containing nitrogen oxide,
The ammonia gas is activated by irradiating the ammonia gas with an ultraviolet ray from an ultraviolet lamp, and the activated ammonia gas is mixed with a gas to be treated containing nitrogen oxide to thereby react the nitrogen oxide. A step of reducing the reaction,
The ultraviolet lamp comprises an arc tube having a discharge space, one electrode and the other electrode arranged with the discharge space of the arc tube and the tube wall of the arc tube interposed,
The ultraviolet lamp is arranged on the outer surface of the arc tube so that at least one of the electrodes is in contact with the ammonia gas,
The said one electrode contains the catalyst material for ammonia activation reaction, The nitrogen oxide processing method characterized by the above-mentioned.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001155690A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Photocatalytic mechanism, photocatalytic deodorizer and apparatus having photocatalytic deodorizing function |
| JP2001187319A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Daido Steel Co Ltd | Method and device for cleaning gas |
| JP2003165711A (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-10 | Wakomu Denso:Kk | Ozone generating device |
| JP2004095441A (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Ushio Inc | Excimer lamp lighting device |
| JP2012076033A (en) * | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Ushio Inc | Method and apparatus for non-catalytic denitration of exhaust gas |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001155690A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Photocatalytic mechanism, photocatalytic deodorizer and apparatus having photocatalytic deodorizing function |
| JP2001187319A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Daido Steel Co Ltd | Method and device for cleaning gas |
| JP2003165711A (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-10 | Wakomu Denso:Kk | Ozone generating device |
| JP2004095441A (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Ushio Inc | Excimer lamp lighting device |
| JP2012076033A (en) * | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Ushio Inc | Method and apparatus for non-catalytic denitration of exhaust gas |
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