JP2016159272A - 脱硝触媒の再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、脱硝触媒の触媒性能を回復させることが可能な脱硝触媒の再生方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の脱硝触媒の再生方法は、排煙脱硝装置の脱硝触媒２０の再生方法であって、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子を含む溶液３０を、脱硝触媒２０の表面２０ｆに生成した被膜２２に塗布する塗布ステップ（ＳＴ３）と、被膜２２を除去する除去ステップ（ＳＴ５）とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ボイラ等の排煙脱硝装置に用いられる脱硝触媒の再生方法に関する。

火力発電所のボイラや各種大型ボイラ等には、排ガスから窒化酸化物（ＮＯ_ｘ）を除去するために、脱硝触媒を有する排煙脱硝装置が設けられている。脱硝触媒が長期間使用されると、排ガス中に存在する燃焼灰等によって、脱硝触媒の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等を含む被膜が付着し、触媒性能が低下する。従来から、触媒性能が低下した脱硝触媒を再生する種々の方法が知られている。例えば、フッ化水素等の薬液を用いて脱硝触媒を洗浄する方法（下記特許文献１参照）や、研磨剤を用いて脱硝触媒の表面を研磨する方法（下記特許文献２参照）や、使用済み脱硝触媒の表面に新たに触媒層を設ける方法（下記特許文献３参照）が知られている。

特開昭６３−１４２９号公報 特開２０１１−１６１３７３号公報 特開２００６−１９２３４４号公報

しかし、フッ化水素等の薬液を用いて脱硝触媒を洗浄する方法では、薬液により脱硝触媒が変質して脱硝性能が低下する可能性がある。脱硝触媒の表面を研磨する方法では、研磨により脱硝触媒の表面の凹凸が大きくなるため、触媒性能の回復が十分に得られない場合や、脱硝触媒の物理的強度が低下する可能性が生じる。新たに触媒層を設ける方法では、使用済み脱硝触媒に付着した被膜の上に、新たな触媒層が設けられる。このため、排ガスは元の脱硝触媒に接触することができず、元の脱硝触媒の触媒性能が活かされず、触媒性能の回復が十分に得られないという課題が生じる可能性がある。

本発明は、上記課題を解決して、脱硝触媒の触媒性能を回復させることが可能な脱硝触媒の再生方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様による脱硝触媒の再生方法は、排煙脱硝装置に用いられる脱硝触媒の再生方法であって、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子を含む溶液を、前記脱硝触媒の表面に生成した被膜の表面に塗布する塗布ステップと、前記被膜を除去する除去ステップとを有する。

これによれば、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子を含む溶液を、脱硝触媒の被膜に塗布することにより、被膜の強度が低下するため、容易に被膜を除去することができ、脱硝触媒が被膜から露出する。したがって、本発明の一態様による脱硝触媒の再生方法によれば、脱硝触媒の触媒性能を回復させることが可能である。

本発明の望ましい態様として、前記被膜に塗布された前記溶液の酸化シリコン粒子が、前記被膜の内部に浸透する。これによれば、酸化シリコン粒子が浸透した箇所において、被膜の強度が低下するため、容易に被膜を除去することが可能である。

本発明の望ましい態様として、前記酸化シリコン粒子の一次粒子径が、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。これによれば、酸化シリコン粒子が、被膜の内部に浸透し易くなるため、確実に被膜の強度が低下する。

本発明の望ましい態様として、前記塗布ステップにおいて、前記脱硝触媒が前記排煙脱硝装置に設置された状態で、前記溶液を前記被膜に塗布する。これによれば、脱硝触媒が排煙脱硝装置に設置された状態で、塗布工程を行うことができるため、脱硝触媒を排煙脱硝装置から取り外す工程を省略することができる。したがって、再生工程を簡略化して容易に触媒性能を回復させることが可能であり、触媒性能の回復に必要なコストが低減する。

本発明の望ましい態様として、前記塗布ステップにおいて、前記脱硝触媒を前記排煙脱硝装置から取り出して、前記溶液を前記被膜に塗布する。これによれば、脱硝触媒の表面に均一に溶液を塗布することが容易である。

本発明の望ましい態様として、前記塗布ステップの後、前記脱硝触媒が前記排煙脱硝装置に設置された状態で、前記脱硝触媒に熱処理が施される。これによれば、排煙脱硝装置を稼働させたときの排ガスの熱が、脱硝触媒に加えられ、塗布された溶液が乾燥する。したがって、焼成炉や乾燥炉等の設備が不要であり、触媒性能の回復に必要なコストが低減する。また、熱処理を行うことにより、確実に被膜を脆化させることが可能である。

本発明の望ましい態様として、前記除去ステップにおいて、前記脱硝触媒が前記排煙脱硝装置に設置された状態で、前記排煙脱硝装置を稼働させることにより、前記被膜が除去される。これによれば、脆化した被膜を除去する際に、脱硝触媒を排煙脱硝装置から取り外す工程を省略することができるため、容易に脱硝触媒の触媒性能が回復する。

本発明の望ましい態様として、前記塗布ステップの後、焼成炉を用いて前記脱硝触媒に熱処理が施される。これによれば、確実に脱硝触媒に塗布された溶液が乾燥する。

本発明の望ましい態様として、前記除去ステップにおいて、研磨剤を用いて前記被膜を研磨する。これによれば、確実に被膜を除去することができ、脱硝触媒の触媒性能が回復する。

本発明の一態様による脱硝触媒の再生方法によれば、脱硝触媒の触媒性能を回復させることが可能である。

図１は、第１の実施形態に係る排煙脱硝装置の模式断面図である。 図２は、第１の実施形態に係る脱硝触媒の再生方法を説明するための説明図である。 図３は、第２の実施形態に係る脱硝触媒の再生方法を説明するための説明図である。

以下、本発明に係る脱硝触媒の再生方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施形態に記載された方法、装置及び変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る排煙脱硝装置の模式断面図である。図１に示すように、排煙脱硝装置１０は、ボイラ等（図示しない）からの排ガスを脱硝反応させるための触媒反応器１２と、触媒反応器１２に設置された複数の脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）とを有する。触媒反応器１２の上流側には排ガス導入部１３が接続されており、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を含む排ガスが、排ガス導入部１３から触媒反応器１２に導入される。触媒反応器１２の下流側には、脱硝された排ガスを排気する排気部１５が接続されている。排気部１５から排気された排ガスは、図示しない熱交換器や集塵機、脱硫装置等を通過した後、煙突から排出される。また、排ガス導入部１３には、還元剤を触媒反応器１２に供給する還元剤供給部１４が接続されている。還元剤としてアンモニア（ＮＨ_３）が用いられる。

脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）は、触媒反応器１２の内部において、排ガスの流路方向に所定の間隔を設けて重なって配置される。脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）は、担体として酸化チタン（ＴｉＯ_２）が用いられ、助触媒としてタングステン（Ｔａ）やモリブデン（Ｍｏ）等の酸化物が用いられ、また、活性金属としてバナジウム（Ｖ）等の酸化物が用いられる。脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）は、格子状のハニカム構造を有しており、断面矩形状または断面多角形状の柱状ハニカムタイプの触媒が複数配列された構造である。ハニカム構造の脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）は、複数の貫通孔を有しており、排ガスが貫通孔を通過するように触媒反応器１２に設置される。ハニカム構造の脱硝触媒として、ハニカム形状の基材に触媒成分をコーティングしたコート形や、基材となる材料に触媒成分を混練して成形した混練形や、ハニカム形状の基材に触媒成分を含浸させた含浸形などがある。本実施形態において、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）は４層設けられているが、これに限定されず脱硝触媒の数は適宜変更することができる。

なお、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）の、材料や形状は、特に限定されない。例えば、ハニカム構造に限定されず、例えば排ガスの流路方向に延びる板状触媒を複数組み合わせた構造であってもよい。板状の脱硝触媒として、金属又はセラミックスの基板に触媒成分をコーティングしたもの等が挙げられる。

図１に示すように、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を含む排ガスが、還元剤としてのアンモニア（ＮＨ_３）とともに触媒反応器１２に導入され、例えば２５０℃〜４５０℃程度の温度で脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）を通過する。この際、下記の式（１）、式（２）に示すように窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）とアンモニア（ＮＨ_３）とが反応する。これにより、有害な窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）が、無害な窒素（Ｎ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ）とに分解されて、排気部１５から排出される。

４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ ・・・ （１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ ・・・ （２）

次に、脱硝触媒２０の再生方法について説明する。図２は、第１の実施形態に係る脱硝触媒の再生方法を説明するための説明図である。図２に示すように、脱硝触媒２０の初期状態において、脱硝触媒２０に被膜が設けられておらず、脱硝触媒２０の表面２０ｆが露出している（ステップＳＴ１）。なお、図２の脱硝触媒２０は、複数の脱硝触媒２０ａ〜２０ｄのいずれか１つについて示しており、他の脱硝触媒２０ａ〜２０ｄついても同様の方法で再生可能である。また、ハニカム構造の脱硝触媒２０の場合、図２に示す表面２０ｆは、ハニカム構造の貫通孔の内面である。

脱硝触媒２０の使用を続けた場合、排ガスに含まれる燃焼灰などが脱硝触媒２０の表面２０ｆに付着して、脱硝触媒２０の表面２０ｆが被膜２２によって覆われる（ステップＳＴ２）。被膜２２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とする膜であり、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化硫黄（ＳＯ_３）等を含む。被膜２２は、使用期間が長くなるにしたがって厚くなり、例えば、数μｍ〜３０μｍ程度の厚さに形成される。図１に示すように、脱硝触媒２０は排ガスの流路方向に複数設置されているが、排ガス導入部１３側に設置された脱硝触媒２０ａの被膜２２が厚く生成され、排気部１５側に設置された脱硝触媒２０ｄの被膜２２は比較的薄く生成される。脱硝触媒２０の表面２０ｆが被膜２２に覆われると、排ガスが脱硝触媒２０に接触可能な面積が減少し、又は排ガスが脱硝触媒２０に接触できなくなるため、脱硝触媒２０の触媒性能が低下する。

次に、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含む被膜２２に、ナノコロイドシリカ溶液３０が塗布される（ステップＳＴ３）。ナノコロイドシリカ溶液３０は、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子が、水や有機溶剤等の溶媒中に単分散された溶液である。本実施形態において、ナノコロイドシリカ溶液３０は、酸化シリコン粒子を１０質量％以上、６０質量％以下（例えば４０質量％）含む原液を、１０倍以上、１０００倍以下程度に水または揮発性の有機溶剤で希釈して作製した。ナノコロイドシリカ溶液３０全体の質量に対する酸化シリコン粒子の質量は、０．０１質量％以上、６．０質量％以下である。より好ましい酸化シリコン粒子の含有量は、０．０１質量％以上、３．０質量％以下である。酸化シリコン粒子は球状であり、一次粒子径が、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲であることがより好ましい。なお、ナノコロイドシリカ溶液３０は、酸化シリコン粒子が溶媒中に単分散されたものに限定されず、酸化シリコン粒子の一部が例えば鎖状に凝集した粒子を含むものであっても良い。本実施形態において、酸化シリコン粒子の粒径は、顕微鏡電気泳動法等によるゼータ電位測定から求めることができる。また、酸化シリコン粒子の粒径は、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｏｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像から求めてもよい。

図１に示すように、触媒反応器１２の内部に噴霧装置１７が設置されており、脱硝触媒２０が触媒反応器１２に設置された状態で、酸化シリコン粒子を含むナノコロイドシリカ溶液３０が被膜２２に塗布される。噴霧装置１７は、周知の噴霧装置を用いることができる。噴霧装置１７には、ナノコロイドシリカ溶液３０を供給する溶液供給部１８及び高圧の空気を供給する圧縮空気供給部１９が接続されている。ナノコロイドシリカ溶液３０は、高圧の空気とともに噴霧装置１７から霧状になって射出され、脱硝触媒２０に塗布される。これにより、被膜２２にナノコロイドシリカ溶液３０が薄く均一に塗布される。なお、噴霧装置１７は、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）の上部に設けられているが、複数の脱硝触媒２０ａ〜２０ｄのそれぞれに噴霧装置１７を設けても良い。また、圧縮空気供給部１９は、高圧の窒素（Ｎ_２）ガス等を供給する装置であってもよい。

このように、脱硝触媒２０が排煙脱硝装置１０に設置された状態で、ナノコロイドシリカ溶液３０の塗布工程が可能であるため、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０の外部で洗浄又は研磨する方法に比べて、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０から取り外す工程を省略することができる。したがって、再生工程を簡略化して容易に触媒性能を回復させることが可能であり、触媒性能の回復に必要なコストが低減する。

次に、ナノコロイドシリカ溶液３０が被膜２２に塗布された状態で、所定の時間保持する。これにより、図２に示すように、ナノコロイドシリカ溶液３０に含まれる酸化シリコン粒子が、被膜２２の内部に浸透する（ステップＳＴ４）。上述のように、被膜２２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とするシリカ層であり、ナノコロイドシリカ溶液３０の酸化シリコン粒子は、一次粒子径が例えば１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲の微粒子である。このため、ナノコロイドシリカ溶液３０に含まれる酸化シリコン粒子が、被膜２２の内部に浸透し易くなっている。

酸化シリコン粒子は、一定の形状を維持した状態で被膜２２の内部に浸透する。このため、被膜２２は、酸化シリコン粒子が浸透した箇所において、マイクロクラック３１が発生した状態と同様の状態となる（図２のステップＳＴ４参照）。したがって、酸化シリコン粒子が浸透することにより、被膜２２が脆化して強度が低下する。

本実施形態において、ナノコロイドシリカ溶液３０は、酸化シリコン粒子を１０質量％以上、６０質量％以下（例えば４０質量％）含む原液を、１０倍以上、１０００倍以下程度に水または揮発性の有機溶剤で希釈したものである。これにより、ナノコロイドシリカ溶液３０の粘度が低減され、ナノコロイドシリカ溶液３０が被膜２２に薄く均一に塗布されるため、酸化シリコン粒子が被膜２２に付着しやすくなる。よって、付着した酸化シリコン粒子が確実に被膜２２の内部に浸透して、被膜２２の強度が低下する。また、ナノコロイドシリカ溶液３０全体の質量に対する酸化シリコン粒子の質量が、０．０１質量％以上、６．０質量％以下、より好ましくは、０．０１質量％以上、３．０質量％以下であることが好ましい。酸化シリコン粒子の含有量が０．０１質量％よりも小さい場合、被膜２２の内部に浸透する酸化シリコン粒子の数が少なく、被膜２２の強度を十分に低下させることが困難となる可能性がある。また、酸化シリコン粒子の含有量が３．０質量％よりも大きい場合、ナノコロイドシリカ溶液３０の流動性や粘度を制御することが困難になり、ナノコロイドシリカ溶液３０を薄く均一に塗布することが困難となる可能性がある。

次に、酸化シリコン粒子を含むナノコロイドシリカ溶液３０を被膜２２に塗布した後、排煙脱硝装置１０の内部で脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）に熱処理が施される。図１に示すように、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）が触媒反応器１２に設置された状態で、排煙脱硝装置１０を稼働させる。触媒反応器１２を通過する排ガスの熱は、２５０℃〜４５０℃程度であり、排ガスの熱が脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）に加えられ、ナノコロイドシリカ溶液３０の溶媒（水又は有機溶剤）が乾燥する。これにより、ナノコロイドシリカ溶液３０を乾燥させるための焼成炉や乾燥炉等の設備が不要であり、触媒性能の回復に必要なコストが低減する。また、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）に熱処理を行うことにより、被膜２２に付着した酸化シリコン粒子が被膜２２の内部に浸透しやすくなり、確実に被膜２２を脆化させることが可能である。

次に、被膜２２を除去する（ステップＳＴ５）。脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）が触媒反応器１２に設置された状態で、排煙脱硝装置１０を継続して稼働させる。触媒反応器１２を通過する排ガスには燃焼灰等が含まれており、排ガス中の燃焼灰が被膜２２に衝突する。燃焼灰は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）と酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とする球状粒子の灰であり、フライアッシュと呼ばれるものである。被膜２２は、上述のように、ナノコロイドシリカ溶液３０を塗布、乾燥する工程により、酸化シリコン粒子が被膜２２の内部に浸透して被膜２２が脆化している。このため、小さな荷重であっても被膜２２が剥離しやすくなっており、燃焼灰が被膜２２に衝突することにより、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）から被膜２２が剥離されて除去される。この際、被膜２２に付着し、内部に浸透した酸化シリコン粒子も、被膜２２とともに除去される。

以上の工程により、触媒性能を有する脱硝触媒２０の表面２０ｆが被膜２２から露出する。よって、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を含む排ガスが、脱硝触媒２０の表面２０ｆに接触可能となり、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）とアンモニア（ＮＨ_３）とが反応する。したがって、本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法により、触媒性能を回復させることが可能となる。また、被膜２２の除去工程において、小さい荷重で被膜２２が剥離可能であるため、脱硝触媒２０の表面２０ｆに凹凸が発生することや、脱硝触媒２０が損傷を受けることが抑制される。したがって、脱硝触媒２０の触媒性能の低下が抑制されるため、脱硝触媒の交換や、脱硝触媒２０の表面２０ｆに新たな脱硝触媒を設けることが不要である。

本実施形態において、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）が排煙脱硝装置１０に設置された状態で、被膜２２が除去されるため、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）を排煙脱硝装置１０から取り外す工程を省略することができる。したがって、容易に被膜２２を除去することができ、また、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）の再生工程のコストが低減する。なお、排煙脱硝装置１０の内部で剥離された被膜２２は、フライアッシュとともに集塵装置（図示しない）に集められて煤塵処理される。したがって、除去された被膜２２の廃棄処理を行う工程や設備を省略することができるため、被膜２２の廃棄工程のコストが低減する。

なお、図２のステップＳＴ５では、脱硝触媒２０の表面２０ｆが全て露出しているが、このような態様に限定されない。例えば、被膜２２が完全に除去されず、脱硝触媒２０の表面２０ｆの一部に被膜２２が付着している場合であっても、触媒性能を回復させることが可能である。

以上のように、本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法は、排煙脱硝装置１０に用いられる脱硝触媒２０の再生方法であって、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子を含むナノコロイドシリカ溶液３０を、脱硝触媒２０の表面に生成した被膜２２に塗布する塗布ステップ（ステップＳＴ３）と、被膜２２を除去する除去ステップ（ステップＳＴ５）とを有する。ナノコロイドシリカ溶液３０は、酸化シリコン粒子を含む原液を、１０倍以上、１０００倍以下に水または有機溶剤で希釈したものであり、ナノコロイドシリカ溶液３０の全体の質量に対する酸化シリコン粒子の質量が、０．０１質量％以上、３．０質量％以下である。

これによれば、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子を含むナノコロイドシリカ溶液３０を、脱硝触媒２０の被膜２２に塗布することにより、酸化シリコン粒子は、一定の形状を維持した状態で被膜２２の内部に浸透し、被膜２２の強度が低下する。したがって、容易に被膜２２を除去することができ、触媒性能を有する脱硝触媒２０が被膜２２から露出する。また、酸化シリコン粒子を含む原液を、１０倍以上、１０００倍以下に水または有機溶剤で希釈したナノコロイドシリカ溶液３０を用いることにより、ナノコロイドシリカ溶液３０が被膜２２に薄く均一に塗布されて、酸化シリコン粒子が被膜２２に付着しやすくなる。これにより、確実に被膜２２の強度が低下するため、容易に被膜２２を除去することができる。したがって、本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法によれば、脱硝触媒２０の触媒性能を回復させることが可能である。

また、本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法において、被膜２２に塗布されたナノコロイドシリカ溶液３０の酸化シリコン粒子が、被膜２２の内部に浸透する。これによれば、酸化シリコン粒子は、一定の形状を維持した状態で被膜２２の内部に浸透するため、被膜２２は、酸化シリコン粒子が浸透した箇所において、マイクロクラック３１が発生した状態と同様の状態となり、被膜２２が脆化して強度が低下する。したがって、小さい荷重であっても被膜２２を容易に除去することが可能である。

本実施形態において、酸化シリコン粒子の一次粒子径が、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが好ましい。これによれば、酸化シリコン粒子が、被膜２２の内部に浸透し易くなるため、確実に被膜２２の強度を低下させることができる。

本実施形態において、脱硝触媒２０が排煙脱硝装置１０に設置された状態で、酸化シリコン粒子を含むナノコロイドシリカ溶液３０を被膜２２に塗布することが好ましい。これによれば、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０の外部に取り出して洗浄又は研磨する方法に比べて、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０から取り外す工程を省略することができる。したがって、再生工程を簡略化して容易に触媒性能を回復させることが可能であり、触媒性能の回復に必要なコストが低減する。

本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法において、ナノコロイドシリカ溶液３０を被膜２２に塗布した後、脱硝触媒２０が排煙脱硝装置１０に設置された状態で、脱硝触媒２０に熱処理が施される。これによれば、排煙脱硝装置１０を稼働させたときの排ガスの熱が、脱硝触媒２０に加えられ、酸化シリコン粒子を含むナノコロイドシリカ溶液３０が乾燥する。したがって、焼成炉や乾燥炉等の設備が不要であり、触媒性能の回復に必要なコストが低減する。また、熱処理を行うことにより、確実に被膜２２を脆化させることが可能である。

本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法において、ナノコロイドシリカ溶液３０を被膜２２に塗布した後、脱硝触媒２０が排煙脱硝装置１０に設置された状態で排煙脱硝装置１０を稼働させて、排煙脱硝装置１０を通過する排ガスに含まれる燃焼灰により被膜２２が除去される。これによれば、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０から取り外す工程を省略して、脆化した被膜２２が除去される。したがって、容易に脱硝触媒２０の触媒性能が回復する。また、除去された被膜２２は、排ガスに含まれる燃焼灰とともに処理されるため、除去された被膜を廃棄処理する工程、設備を省略することができ、コストが低減される。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、脱硝触媒２０（２０ａ〜２０ｄ）に噴霧装置１７を用いてナノコロイドシリカ溶液３０を塗布する方法を示したが、これに限定されるものではない。図３は、第２の実施形態に係る脱硝触媒の再生方法を説明するための説明図である。本実施形態において、脱硝触媒２０は、クレーン２６等により吊下げられて図１に示す排煙脱硝装置１０から取り出される。あらかじめ、脱硝触媒２０を収納できる大きさの浸漬漕２５が用意され、浸漬漕２５にナノコロイドシリカ溶液３０が溜められている（ステップＳＴ１１）。本実施形態のナノコロイドシリカ溶液３０は、第１の実施形態と同様に、酸化シリコン粒子を含む原液を、１０倍以上、１０００倍以下に水または有機溶剤で希釈して作製したものを用いることができ、粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子が溶媒（水又は有機溶剤）中に分散されたものである。ナノコロイドシリカ溶液３０の全体の質量に対する酸化シリコン粒子の質量は、０．０１質量％以上、３．０質量％以下であり、酸化シリコン粒子の一次粒子径が、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。

なお、図３に示すように、脱硝触媒２０は、柱状のハニカムタイプ触媒２１が複数配列された構造である。ハニカムタイプ触媒２１には、上下方向に貫通する貫通孔２１ａが設けられており、排ガスが貫通孔２１ａを通ることで脱硝される。

次に、クレーン２６等で脱硝触媒２０を下方に移動させて、浸漬漕２５のナノコロイドシリカ溶液３０に脱硝触媒２０を浸漬する（ステップＳＴ１２、ＳＴ１３）。ここで、脱硝触媒２０は、所定の時間、ナノコロイドシリカ溶液３０に浸漬される。例えば、脱硝触媒２０からの発泡がなくなるまで、５分から１５分程度浸漬することが好ましい。その後、脱硝触媒２０を浸漬漕２５から引き上げると、脱硝触媒２０にナノコロイドシリカ溶液３０が薄く均一に塗布される。本実施形態において、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０から取り出して、ナノコロイドシリカ溶液３０の塗布工程を行うことにより、貫通孔２１ａの内面全体に、確実にナノコロイドシリカ溶液３０が塗布される。

その後、焼成炉を用いて脱硝触媒２０を３００℃から７５０℃程度に加熱する。これにより、脱硝触媒２０に塗布されたナノコロイドシリカ溶液３０の溶媒（水又は有機溶剤）が乾燥する。焼成炉を用いた場合には、所定の温度、時間を設定して、確実に脱硝触媒２０に熱処理が施される。

このような塗布及び乾燥方法であっても、酸化シリコン粒子は、一定の形状を維持した状態で被膜２２（図２ステップＳＴ４参照）の内部に浸透しやすくなり、被膜２２は、酸化シリコン粒子が浸透した箇所において、マイクロクラック３１が発生した状態と同様の状態となり、被膜２２が脆化して強度が低下する。

そして、研磨剤を用いて脆化した被膜２２を研磨することにより、脱硝触媒２０から被膜２２が除去される（図２ステップＳＴ５参照）。研磨剤として、例えばスチールグリッドが用いられる。なお、研磨剤の材質、形状は特に限定されないが、本実施形態において、ナノコロイドシリカ溶液３０を塗布することにより、被膜２２が脆化するため、小さい荷重であっても容易に被膜２２の研磨を行うことが可能であり、また、柔らかい材質の研磨剤を用いることが可能である。したがって、研磨工程において脱硝触媒２０の表面２０ｆに凹凸が発生することや、脱硝触媒２０が損傷を受けることを抑制することが可能であるため、脱硝触媒２０の触媒性能の低下が抑制される。よって、脱硝触媒２０の交換や、脱硝触媒２０の表面２０ｆに新たな脱硝触媒を設けることが不要である。

以上のように、研磨により被膜２２が確実に除去されて、脱硝触媒２０の表面２０ｆが被膜２２から露出する。したがって、本実施形態の脱硝触媒２０の再生方法により、脱硝触媒２０の触媒性能を回復させることが可能である。

なお、脱硝触媒２０の再生工程は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０から取り出した後、図１に示すような噴霧装置１７を用いてナノコロイドシリカ溶液３０を噴霧してもよい。また、第２の実施形態において、脱硝触媒２０を浸漬してナノコロイドシリカ溶液３０を塗布した後、焼成炉を用いて乾燥し、その後被膜２２を研磨する工程を示したが、適宜変更することが可能である。例えば、脱硝触媒２０を浸漬してナノコロイドシリカ溶液３０を塗布した後、脱硝触媒２０を排煙脱硝装置１０に設置して、第１の実施形態と同様に排煙脱硝装置１０の内部で脱硝触媒２０の乾燥工程及び被膜２２の除去工程を行うことも可能である。

１０ 排煙脱硝装置
１２ 触媒反応器
１３ 排ガス導入部
１４ 還元剤供給部
１５ 排気部
１７ 噴霧装置
１８ 溶液供給部
１９ 圧縮空気供給部
２０、２０ａ〜２０ｄ 脱硝触媒
２１ ハニカムタイプ触媒
２２ 被膜
２５ 浸漬漕
２６ クレーン
３０ ナノコロイドシリカ溶液
３１ マイクロクラック

Claims (9)

1. 排煙脱硝装置の脱硝触媒の再生方法であって、
   粒径１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の酸化シリコン粒子を含む溶液を、前記脱硝触媒の表面に生成した被膜に塗布する塗布ステップと、
   前記被膜を除去する除去ステップとを有する脱硝触媒の再生方法。
2. 前記被膜に塗布された前記溶液の前記酸化シリコン粒子が、前記被膜の内部に浸透する請求項１に記載の脱硝触媒の再生方法。
3. 前記酸化シリコン粒子の一次粒子径が、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の脱硝触媒の再生方法。
4. 前記塗布ステップにおいて、前記脱硝触媒が前記排煙脱硝装置に設置された状態で、前記溶液を前記被膜に塗布する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の脱硝触媒の再生方法。
5. 前記塗布ステップにおいて、前記脱硝触媒を前記排煙脱硝装置から取り出して、前記溶液を前記被膜に塗布する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の脱硝触媒の再生方法。
6. 前記塗布ステップの後、前記脱硝触媒が前記排煙脱硝装置に設置された状態で、前記脱硝触媒に熱処理が施される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の脱硝触媒の再生方法。
7. 前記除去ステップにおいて、前記脱硝触媒が前記排煙脱硝装置に設置された状態で、前記排煙脱硝装置を稼働させることにより、前記被膜が除去される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の脱硝触媒の再生方法。
8. 前記塗布ステップの後、焼成炉を用いて前記脱硝触媒に熱処理が施される請求項５に記載の脱硝触媒の再生方法。
9. 前記除去ステップにおいて、研磨剤を用いて前記被膜を研磨する請求項８に記載の脱硝触媒の再生方法。

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