JP5767204B2 - 除害処理装置および除害処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、固形吸着剤等の使用量を極小化できるとともに窒素酸化物の排出を抑制できる、アンモニアの除害処理装置およびアンモニアの除害処理方法に関する。
アンモニア（ＮＨ3）は、特有の強い刺激臭を持つ、常温常圧において無色の気体であり、ヒトの粘膜に対する刺激性が強く、濃度０．１％以上のガスを吸引することで危険症状を呈する。このため、アンモニアは、悪臭防止法に基づく特定悪臭物質のひとつに指定されており、また、毒物および劇物取締法においても劇物に指定されている。
その一方で、アンモニアは、硝酸等の基礎化学品の原料となり、工業的に極めて重要な物質であるとともに、工業的生産過程において副生成物として合成されることも多いことから、アンモニアを含む排ガスが発生するような生産設備においては、同排ガス中に含まれるアンモニアを除害するアンモニアの除害処理装置を設けることが要求されている。
このようなアンモニアの除害処理装置として、（１）アンモニアを水に吸収させる方法、（２）強酸水溶液を用いてアンモニアを中和する方法、（３）炭酸ガスと水とを用いて、アンモニアを炭酸アンモニウムにする方法（例えば、（３）アンモニアを炭酸アンモニウムにする方法をさらに改良した発明が特許文献１に開示されている。）、（４）イオン交換樹脂や活性炭等の固形吸着剤にアンモニアを吸着させる方法、および（５）アンモニアを酸素雰囲気下で熱分解する方法を用いるものが開発されている。
しかしながら、（１）〜（３）の方法のように、アンモニアの除害に際して水を用いる湿式除害方式の場合、アンモニアやアンモニアを中和することによって生成された塩が含まれた排水を処理する排水処理装置をアンモニアの除害処理装置とは別に設ける必要があり、装置全体のイニシャルコストだけでなく、排水処理費用も必要となることからランニングコストも高くなるという問題があった。
一方、（４）あるいは（５）の方法であれば、水を必要としない乾式除害方法であることから、上述のような排水処理装置を設ける必要はないものの、（４）の方法では、使用済み固形吸着剤の廃棄（あるいは再生）処理が大量に必要となるという問題があった。
また、（５）の方法では、固形吸着剤を必要としないものの、アンモニアを熱分解することによって光化学スモッグや酸性雨等を引き起こす大気汚染原因物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）を排出してしまうという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、固形吸着剤等の使用量を極小化できるとともに窒素酸化物の排出を抑制できる、乾式の、アンモニアの除害処理装置およびアンモニアの除害処理方法を提供することにある。
請求項１に記載した発明は、
「処理対象ガスＦに含まれるアンモニアの全部あるいは一部を酸素雰囲気下で触媒を用いずに熱分解して窒素酸化物を生成する分解炉１２と、
一端が前記分解炉１２に接続され、前記分解炉１２に処理対象ガスＦを導入する処理対象ガス導入路１６と、
一端が前記処理対象ガス導入路１６に接続されているとともに、他端が前記分解炉１２の下流側に接続され、前記処理対象ガス導入路１６を通流する処理対象ガスＦの一部を分岐して前記分解炉１２をバイパスさせ、前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦに混合させるバイパス路２０と、
前記バイパス路２０の他端が接続された位置よりもさらに下流側に接続され、前記バイパス路２０でバイパスされた処理対象ガスＦ中のアンモニアを還元剤として窒素酸化物を分解する脱硝触媒３８が収容された脱硝器１４とを備えており、
処理対象ガスＦに水素が含まれている場合に前記バイパス路２０の開度を開き、逆に、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合に前記バイパス路２０の開度を絞るバイパス路開度調整バルブ１００が前記バイパス路２０に設けられていることを特徴とするアンモニアの除害処理装置１０」である。
「処理対象ガスＦに含まれるアンモニアの全部あるいは一部を酸素雰囲気下で触媒を用いずに熱分解して窒素酸化物を生成する分解炉１２と、
一端が前記分解炉１２に接続され、前記分解炉１２に処理対象ガスＦを導入する処理対象ガス導入路１６と、
一端が前記処理対象ガス導入路１６に接続されているとともに、他端が前記分解炉１２の下流側に接続され、前記処理対象ガス導入路１６を通流する処理対象ガスＦの一部を分岐して前記分解炉１２をバイパスさせ、前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦに混合させるバイパス路２０と、
前記バイパス路２０の他端が接続された位置よりもさらに下流側に接続され、前記バイパス路２０でバイパスされた処理対象ガスＦ中のアンモニアを還元剤として窒素酸化物を分解する脱硝触媒３８が収容された脱硝器１４とを備えており、
処理対象ガスＦに水素が含まれている場合に前記バイパス路２０の開度を開き、逆に、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合に前記バイパス路２０の開度を絞るバイパス路開度調整バルブ１００が前記バイパス路２０に設けられていることを特徴とするアンモニアの除害処理装置１０」である。
本発明の除害処理装置１０によれば、発生源（例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）系のＬＥＤ製造装置）から排出された、アンモニアを含む処理対象ガスＦは、処理対象ガス導入路１６を通って分解炉１２に導入される前に、その一部がバイパス路２０に分岐される。
分解炉１２に導入された処理対象ガスＦに含まれるアンモニアは、分解炉１２において酸素雰囲気下で熱分解されることによって全部あるいはその一部が窒素酸化物となり、当該分解炉１２から排出される。このとき、一部のアンモニアが熱分解された場合には、分解炉１２から排出された処理対象ガスＦ中に窒素酸化物と未分解のアンモニアとが混在することになり、全てのアンモニアが熱分解された場合には、アンモニアは残存しないことになる。
一方、バイパス路２０に分岐された処理対象ガスＦは、分解炉１２を経由した処理対象ガスＦに混合され、バイパス路２０を経由した処理対象ガスＦ中のアンモニアと、分解炉１２を経由した処理対象ガスＦ中の窒素酸化物およびアンモニア（熱分解されずに残存した一部）とが混合された状態で脱硝器１４に導入される。
脱硝器１４に導入された窒素酸化物およびアンモニアは、脱硝器１４内に収容された脱硝触媒３８によって、例えば下記反応式のように無害な窒素と水とに分解される。
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
このように、本発明のアンモニアの除害処理装置１０によれば、発生源から排出されたアンモニアの一部を窒素酸化物に変換し、然る後、当該窒素酸化物と残部のアンモニアとを互いに反応させて双方を無害化するので、固形吸着剤や触媒等で直接的に除害しなければならないアンモニアの量を、発生源から排出されるアンモニアの量に比べて大幅に少なくすることができ、アンモニアの除害処理装置１０全体のイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。
加えて、処理対象ガスＦの発生源の稼働条件によっては、アンモニアを含む処理対象ガスＦに、さらに水素が含まれている場合と含まれていない場合とがあるが（例えば、ＧａＮ系のＬＥＤ製造装置であれば、水素ガスが半導体の結晶成長場を還元雰囲気にするために使用されているが、結晶成長場の状態によっては水素ガスがほぼゼロに絞られることもあり得る。）、水素含有の有無に拘わらず連続的に処理対象ガスＦを処理したいという要望が存在する。
処理対象ガスＦ中の水素は、分解炉１２の内部で燃焼し、当該内部の温度を高める役割を有していることから、処理対象ガスＦに水素が含まれている場合、分解炉１２の内部温度は基準温度（アンモニアの熱分解温度（約９５０℃）よりもやや高めに設定された温度）以上となって当該処理対象ガスＦに含まれているアンモニアが完全に熱分解され、窒素酸化物が発生する（熱分解されたアンモニアに対して約１％［モル比］の窒素酸化物が発生する。）。したがって、処理対象ガスＦに水素が含まれている場合（＝分解炉１２の内部温度が基準温度以上になった場合）、バイパス路開度調整バルブ１００を開け、上述のように、処理対象ガス導入路１６から分岐された処理対象ガスＦを、分解炉１２から排出された（窒素酸化物を含む）処理対象ガスＦに混合させる必要がある。
一方、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合、水素の燃焼熱が発生しないので分解炉１２の内部温度は基準温度よりも低くなり、処理対象ガスＦ中のアンモニアの熱分解はやや不完全な状態となって窒素酸化物の発生量が基準温度よりも高い場合に比べて減少する。
このような場合に処理対象ガスＦのバイパスを継続すると、分解炉１２で発生した窒素酸化物の量に比べて、バイパスされた処理対象ガスＦ中のアンモニアの量の方が多くなってしまい、分解しきれなかったアンモニアが排出されてしまうおそれがある。
そこで、本発明では、バイパス路２０にバイパス路開度調整バルブ１００を設け、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合（水素の有無については、処理対象ガスＦの発生源から受け入れる水素有無信号ＨＳや、処理対象ガスＦ中の水素流量によって判断することが一例として考えられる）、あるいは分解炉１２の内部温度が基準温度よりも低くなった場合に、バイパス路開度調整バルブ１００の開度を絞ってバイパス路２０を通流する処理対象ガスＦの量を減少させることにより、分解しきれなかったアンモニアが排出されるおそれを低減し、水素含有の有無に拘わらず処理対象ガスＦを連続的に処理することを可能にした。
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したアンモニアの除害処理装置１０に関し、
「前記バイパス路２０の他端が接続された中央部、および、両端部において前記中央部に比べて小径に形成された縮径部４４ａ、４４ｂを有しており、一方の前記縮径部４４ｂが前記分解炉１２の下流側に接続されているとともに、他方の前記縮径部４４ａが前記脱硝器１４に接続されたバイパスガス混合器４４と、
前記分解炉１２と前記バイパスガス混合器４４との間に冷却空気ＣＡを送給して、前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦを前記脱硝触媒３８による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させる冷却空気送給装置８０とをさらに備えている」ことを特徴とする。
「前記バイパス路２０の他端が接続された中央部、および、両端部において前記中央部に比べて小径に形成された縮径部４４ａ、４４ｂを有しており、一方の前記縮径部４４ｂが前記分解炉１２の下流側に接続されているとともに、他方の前記縮径部４４ａが前記脱硝器１４に接続されたバイパスガス混合器４４と、
前記分解炉１２と前記バイパスガス混合器４４との間に冷却空気ＣＡを送給して、前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦを前記脱硝触媒３８による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させる冷却空気送給装置８０とをさらに備えている」ことを特徴とする。
分解炉１２から排出された直後の処理対象ガスＦは高温になっており、高温の処理対象ガスＦに対して、バイパスさせた処理対象ガスＦを混合させると、バイパスさせた処理対象ガスＦ中のアンモニアが高温分解して脱硝器１４で窒素酸化物を分解できなくなってしまい、制御が不安定になるおそれがある。
しかしながら、本発明では、分解炉１２から排出された処理対象ガスＦを前記脱硝触媒３８による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させるための冷却空気ＣＡを送給する冷却空気送給装置８０が設けられており、当該冷却空気ＣＡによって冷却された分解炉１２からの処理対象ガスＦに対して、バイパスガス混合器４４においてバイパスさせた処理対象ガスＦが混合されるようになっているので、アンモニアが高温分解してしまうのを回避し、制御が不安定になるおそれをなくすことができる。
加えて、本発明のバイパスガス混合器４４には、その両端部に縮径部４４ａ、４４ｂが形成されていることから、冷却空気ＣＡが混合された分解炉１２からの処理対象ガスＦがバイパスガス混合器４４内に導入される際、および、バイパスされた処理対象ガスＦがさらに混合された上でバイパスガス混合器４４から排出される際の両方において、流路が拡大・収縮することによって発生する乱流により、混同の度合いをより高めることができる。
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載したアンモニアの除害処理装置１０に関し、
「前記処理対象ガス導入路１６から分岐して前記バイパス路２０に処理対象ガスＦを流す場合において、その処理対象ガスＦの割合は、前記脱硝触媒３８に導入される処理対象ガスＦにおいて窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２以上となるように設定されており、
前記脱硝触媒３８の後流側には、処理対象ガスＦ中のアンモニアを分解するアンモニア触媒４０が設けられている」ことを特徴とする。
「前記処理対象ガス導入路１６から分岐して前記バイパス路２０に処理対象ガスＦを流す場合において、その処理対象ガスＦの割合は、前記脱硝触媒３８に導入される処理対象ガスＦにおいて窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２以上となるように設定されており、
前記脱硝触媒３８の後流側には、処理対象ガスＦ中のアンモニアを分解するアンモニア触媒４０が設けられている」ことを特徴とする。
バイパス路２０に処理対象ガスＦを流す場合、理論上（＝反応効率１００％）、脱硝器１４に導入されるアンモニアの量を窒素酸化物の量と同じ（すなわちモル比＝１．０）にすれば、脱硝触媒３８から排出される処理対象ガスＦ中のアンモニアおよび窒素酸化物はゼロになる。
しかしながら、実際の装置で反応効率が１００％ということはありえないことから、上記モル比を１．０に設定すると、反応しなかったアンモニアおよび窒素酸化物の両方が脱硝触媒３８から排出されてしまい、脱硝触媒３８の後流側に「アンモニアを除去する装置」および「窒素酸化物を除去する装置」の両方を設けなければならなくなって不合理である。
そこで、本発明の除害処理装置１０では、窒素酸化物に対するアンモニアのモル比を「１．２以上」に設定することにより、脱硝触媒３８において窒素酸化物を確実に分解するとともに、窒素酸化物と未反応のままで脱硝触媒３８から排出されたアンモニアを当該脱硝触媒３８の後流側に設けられたアンモニア触媒４０で分解して、アンモニアの除害処理装置１０から排出される処理対象ガス中の窒素酸化物やアンモニアの量を極小化するようにしている。
これにより、脱硝触媒３８の後流側に窒素酸化物を除去する装置を設ける必要がなくなり、アンモニアの除害処理装置１０のイニシャルコストおよびランニングコストを確実に低減することができる。
なお、窒素酸化物に対するアンモニアのモル比は、１．２に近い方が、脱硝触媒３８から排出されるアンモニアの量が少なくなってアンモニア触媒４０の装置容量を小さくすることができる点で好適である。
また、アンモニア触媒４０は、脱硝器１４の内部における脱硝触媒３８の後流側に配置してもよいし、脱硝器１４の後流側において、脱硝器１４とは別体のアンモニア分解器を設け、その内にアンモニア触媒４０を配置してもよい。
請求項４に記載した発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載したアンモニアの除害処理装置１０に関し、
「ケーシング６０と、前記ケーシング６０の内部を２つの空間５８ａ、５８ｂに区分けするとともに、両空間５８ａ、５８ｂを互いに連通させる複数の貫通孔７０が形成されたセパレータ６２とを有する分配器２２をさらに備えており、
前記両空間５８ａ、５８ｂ、および前記貫通孔７０が前記処理対象ガス導入路１６の一部となっており、
前記バイパス路２０の一端が前記貫通孔７０のいずれか１つに接続されている」ことを特徴とする。
「ケーシング６０と、前記ケーシング６０の内部を２つの空間５８ａ、５８ｂに区分けするとともに、両空間５８ａ、５８ｂを互いに連通させる複数の貫通孔７０が形成されたセパレータ６２とを有する分配器２２をさらに備えており、
前記両空間５８ａ、５８ｂ、および前記貫通孔７０が前記処理対象ガス導入路１６の一部となっており、
前記バイパス路２０の一端が前記貫通孔７０のいずれか１つに接続されている」ことを特徴とする。
この分配器２２によれば、セパレータ６２によって区分けされた、ケーシング６０内の両空間５８ａ、５８ｂおよびこれらを互いに連通させる複数の貫通孔７０が処理対象ガス導入路１６の一部になっていることから、上流から流れてきた処理対象ガスＦは、一方の空間５８ａに入った後で各貫通孔７０にほぼ均等に分配され、それぞれ均等な流速で通過する（貫通孔７０の数が多ければ多いほど、各貫通孔７０を通流する処理対象ガスＦの流量はより均一になる。）。
このとき、バイパス路２０の一端が貫通孔７０のいずれか１つに接続されていることから、当該バイパス路２０には、上流から流れてきた処理対象ガスＦの全流量を貫通孔７０の数で除した分の処理対象ガスＦが分岐されることになり（例えば、貫通孔７０の数が２０であれば、バイパス路２０に分岐される処理対象ガスＦの割合は、１／２０＝０．０５＝５％となる。）、この割合は、処理対象ガスＦの流量が極端に少なくならない限り、流量の変動に拘わらずほぼ一定になる。
したがって、本発明によれば、処理対象ガスＦの流量変動に拘わらず、予め設定した割合（＝貫通孔７０の数）の処理対象ガスＦをバイパス路２０に分岐することによって、除害処理を安定して継続できるアンモニアの除害処理装置１０を提供することができる。
請求項５に記載した発明は、請求項１におけるアンモニアの除害処理装置１０を用いて行うアンモニアの除害処理方法に関し、
「処理対象ガス導入路１６に導入された、アンモニアを含む処理対象ガスＦの内、所定の割合の処理対象ガスＦをバイパス路２０に分岐させるとともに、残部の処理対象ガスＦを、当該処理対象ガスＦに含まれるアンモニアの全部あるいは一部を酸素雰囲気下で触媒を用いずに熱分解して窒素酸化物を生成する分解炉１２に導入し、
前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦと、前記バイパス路２０を通って前記分解炉１２をバイパスした処理対象ガスＦとを混合した後、バイパスされた処理対象ガスＦ中のアンモニア、および前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦ中にアンモニアが残留する場合における当該アンモニアを還元剤として窒素酸化物を分解する脱硝触媒３８に供給するアンモニアの除害処理方法であって、
処理対象ガスＦに水素が含まれている場合には、前記バイパス路２０へ分岐する処理対象ガスＦの量を増加させ、
逆に、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合には、前記バイパス路２０へ分岐する処理対象ガスＦの量を減少させる」ことを特徴とする。
「処理対象ガス導入路１６に導入された、アンモニアを含む処理対象ガスＦの内、所定の割合の処理対象ガスＦをバイパス路２０に分岐させるとともに、残部の処理対象ガスＦを、当該処理対象ガスＦに含まれるアンモニアの全部あるいは一部を酸素雰囲気下で触媒を用いずに熱分解して窒素酸化物を生成する分解炉１２に導入し、
前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦと、前記バイパス路２０を通って前記分解炉１２をバイパスした処理対象ガスＦとを混合した後、バイパスされた処理対象ガスＦ中のアンモニア、および前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦ中にアンモニアが残留する場合における当該アンモニアを還元剤として窒素酸化物を分解する脱硝触媒３８に供給するアンモニアの除害処理方法であって、
処理対象ガスＦに水素が含まれている場合には、前記バイパス路２０へ分岐する処理対象ガスＦの量を増加させ、
逆に、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合には、前記バイパス路２０へ分岐する処理対象ガスＦの量を減少させる」ことを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、請求項５に記載したアンモニアの除害処理方法に関し、
「前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦに対し、バイパスした処理対象ガスＦを混合させる前に、前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦを前記脱硝触媒３８による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させる冷却空気ＣＡを送給し、
中央部に比べて小径に形成された縮径部４４ａ、４４ｂを有するバイパスガス混合器４４においてバイパスした処理対象ガスＦを混合させる」ことを特徴とする。
「前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦに対し、バイパスした処理対象ガスＦを混合させる前に、前記分解炉１２から排出された処理対象ガスＦを前記脱硝触媒３８による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させる冷却空気ＣＡを送給し、
中央部に比べて小径に形成された縮径部４４ａ、４４ｂを有するバイパスガス混合器４４においてバイパスした処理対象ガスＦを混合させる」ことを特徴とする。
また、請求項７に記載した発明は、請求項５または６に記載したアンモニアの除害処理方法に関し、
「前記処理対象ガス導入路１６から分岐して前記バイパス路２０に流す処理対象ガスＦの割合は、前記脱硝触媒３８に導入される処理対象ガスＦにおいて窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２以上となるように設定されており、
前記脱硝触媒３８に処理対象ガスＦを供給した後、前記脱硝触媒３８から排出された処理対象ガスＦを、当該処理対象ガスＦ中のアンモニアを分解するアンモニア触媒４０に供給する」ことを特徴とする。
「前記処理対象ガス導入路１６から分岐して前記バイパス路２０に流す処理対象ガスＦの割合は、前記脱硝触媒３８に導入される処理対象ガスＦにおいて窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２以上となるように設定されており、
前記脱硝触媒３８に処理対象ガスＦを供給した後、前記脱硝触媒３８から排出された処理対象ガスＦを、当該処理対象ガスＦ中のアンモニアを分解するアンモニア触媒４０に供給する」ことを特徴とする。
本発明によれば、処理対象ガス中に含まれるアンモニアの一部を窒素酸化物に変換し、当該窒素酸化物および残存するアンモニアの双方を脱硝触媒で無害化することにより、固形吸着剤等の使用量を極小化して低コストでアンモニアを乾式除害でき、かつ、窒素酸化物の排出を抑えることのできる、イニシャルコストおよびランニングコストの低い、アンモニアの除害処理装置およびアンモニアの除害処理方法を提供することができた。
本発明を適用したアンモニアの除害処理装置１０の実施例について、図面を用いて説明する。図１は、このアンモニアの除害処理装置１０のフロー図である。
本実施例のアンモニアの除害処理装置１０は、大略、分解炉１２と、脱硝器１４と、処理対象ガス導入路１６と、処理対象ガス連絡路１８と、バイパス路２０と、排気ファン２３とを備えている。
分解炉１２は、導入された処理対象ガスＦにおけるアンモニアの一部あるいは全部を酸素雰囲気下で熱分解して窒素酸化物を生成する装置であり、ケーシング２４と、ケーシング２４の天面から挿設された電気ヒータ２６と、分解炉１２内に酸素源および炉内温度調整媒体として空気Ａを送給する空気送給装置２８と、処理対象ガス導入路１６から導入された処理対象ガスＦを分解炉１２内に供給する処理対象ガス供給管３０とを備えている。
ケーシング２４は、ステンレス等の金属で形成された有蓋円筒状のケーシング本体２４ａとその内側壁に取り付けられた耐火断熱材２４ｂとで構成されており、その底部はコーン状に縮径された後、処理対象ガス連絡路１８に接続されている。
電気ヒータ２６は、電気を熱源とするシーズヒータ等の棒状体であり、分解炉１２の内部温度をアンモニアの熱分解温度以上（約９５０℃）の高温にする能力を有している。なお、本実施例では、２本の電気ヒータ２６がケーシング２４の天面から挿設されているが、分解炉１２の内部温度をアンモニアの熱分解温度以上にすることが可能であれば、電気ヒータ２６の本数や１本当たりのワット数あるいは形状等はどのようなものでもよい。また、電気ヒータ２６に替え、大気圧プラズマや燃料バーナを用いてアンモニアを熱分解してもよい。
空気送給装置２８は、空気送給ファン３２と、空気供給管３４とを備えており、空気供給管３４を介して、分解炉１２内におけるアンモニアの熱分解に必要な空気（酸素）および分解炉１２内を冷却する空気を、空気送給ファン３２から送給するようになっている。
分解炉１２内を冷却する空気を送給する理由について簡単に説明すると、分解炉１２内で生じるアンモニアの熱分解は発熱反応であることから、仮に分解炉１２内に冷却用の空気（分解反応に必要な分以上の空気）を送給しなければ、分解炉１２内の温度が過大となって耐火断熱材２４ｂや電気ヒータ２６が損傷したり、脱硝器１４に導入される処理対象ガスＦの温度が高くなりすぎて脱硝効率が低下したりするといった問題が生じるからである（とりわけ、アンモニアだけでなく、多量の水素が処理対象ガスＦに含まれている場合［例えば、ＬＥＤ製造工程でのＧａＮ成膜装置から排出される処理対象ガスＦ］、分解炉１２において水素の燃焼熱が大量に生じることから、この「分解炉１２内の温度が過大になる」という問題が顕著となる。）。
空気送給ファン３２から送給される空気Ａの量は、分解炉１２のケーシング本体２４ａに取り付けられた温度計３５で測定された分解炉１２の内部温度に基づいて調整されるようになっている。
また、空気供給管３４の分解炉１２側部分は、処理対象ガスＦを分解炉１２に供給する処理対象ガス供給管３０の径よりも小径に設定され、当該処理対象ガス供給管３０の内側に挿設されている。つまり、空気供給管３４の分解炉１２側端部は、その外周を処理対象ガス供給管３０で覆われて二重管構造となっており、処理対象ガス供給管３０から供給された処理対象ガスＦが、空気送給ファン３２から送給された空気Ａを外側から巻き込むようにして効率よく混ざりあった状態で分解炉１２内に導入される。
脱硝器１４は、ステンレス等の金属で形成された有底円筒状のケーシング３６と、ケーシング３６の内部において処理対象ガスＦの上流から下流に向かって順に配設された、脱硝触媒３８、アンモニア触媒４０、および酸化触媒４２とを備えている。
ケーシング３６は、その側面下部に、処理対象ガス連絡路１８を構成するバイパスガス混合器４４が接続される処理対象ガス連絡路接続孔４６が設けられており、また、その天面には、処理対象ガスＦを排気ファン２３に排出する処理対象ガス排気ダクト４８が接続される処理対象ガス排気ダクト接続孔５０が設けられている。なお、ケーシング３６の上部は、上方（すなわち、処理対象ガスＦの下流側）に向けて縮径するコーン状に形成されており、当該コーンの頂部に前述の処理対象ガス排気ダクト接続孔５０が設けられている。
脱硝触媒３８は、例えば、ハニカム状あるいはプレート状の基材にバナジウム（Ｖ）を担持させたものが使用されており（もちろん、基材の形状や担持体の種類はこれに限られるものではない。）、下記反応式のようにアンモニアを用いて、窒素酸化物を無害な窒素と水とに分解する役割を有している。
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
アンモニア触媒４０は、脱硝触媒３８の後流側に設けられ、脱硝触媒３８から排出された処理対象ガスＦ中に残存するアンモニアを分解する触媒である。アンモニアを分解する触媒には、大きく分けて、アンモニアを酸化分解する方式（下記式Ａ）と、アンモニアを非酸化分解する方式（下記式Ｂ）とがあり、いずれの方式のものを使用してもよいが、本実施例では、後者（非酸化分解）の方式を使用している。
４ＮＨ3＋３Ｏ2 → ２Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …式Ａ
２ＮＨ3 → Ｎ2＋３Ｈ2 …式Ｂ
４ＮＨ3＋３Ｏ2 → ２Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …式Ａ
２ＮＨ3 → Ｎ2＋３Ｈ2 …式Ｂ
酸化触媒４２は、アンモニア触媒４０の後流側に設けられ、アンモニア触媒４０から排出された処理対象ガスＦ中に含有される水素を酸化（燃焼）させる触媒である。本実施例のように、アンモニア触媒４０としてアンモニアを非酸化分解するものを使用すると、上図式Ｂに示すように、アンモニアが分解されることによって水素が生成されるが、高い可燃性を有する水素を処理対象ガスＦとともに排出することはできないことから、本実施例のアンモニアの除害処理装置１０では、酸化触媒４２を設けて当該水素を酸化して無害な水にするようにしている（下式参照）。
２Ｈ2＋Ｏ2 → ２Ｈ2Ｏ
２Ｈ2＋Ｏ2 → ２Ｈ2Ｏ
処理対象ガス導入路１６は、アンモニアを含有する処理対象ガスＦの発生源（図示せず）から分解炉１２に処理対象ガスＦを導入するための流路であり、本実施例では、一端が当該発生源に接続され、他端が分解炉１２に接続されたステンレス製の処理対象ガス導入管５２の内側に形成されている。もちろん、処理対象ガスＦの流量に応じて、より断面積の大きなダクト等で処理対象ガス導入路１６を構成してもよい。また、管やダクトの材質は、処理対象ガスＦに含まれるガスの性質（腐食性等）に応じて適宜選択される。これらは、本明細書で説明するすべての管やダクトにおいて共通する。
処理対象ガス連絡路１８は、分解炉１２から排出された窒素酸化物を含有する処理対象ガスＦを脱硝器１４に導入する流路であり、本実施例では、分解炉１２の下端に接続された有底筒状の下部ケーシング５４と、前述のように脱硝器１４のケーシング３６の側面下部にその一端が接続され、他端が下部ケーシング５４の側面に接続されたバイパスガス混合器４４とで構成されている。また、バイパスガス混合器４４の両端部には、当該バイパスガス混合器４４の中央部に比べて小径の縮径部４４ａ、４４ｂが形成されている。
また、本実施例では、下部ケーシング５４内の処理対象ガス連絡路１８に脱硝器１４に導入する処理対象ガスＦの温度を脱硝触媒３８による窒素酸化物の分解に適した温度（例えば、３５０〜４００℃）に低下させる冷却空気ＣＡを送給する冷却空気送給装置８０が設けられている。逆に、脱硝器１４に導入する処理対象ガスＦの温度が窒素酸化物の分解に適した温度よりも低くなってしまうおそれがある場合には、バイパスガス混合器４４に電気ヒータ（図示せず）を設けてもよい。
冷却空気送給装置８０は、冷却空気送給ファン８２と冷却空気供給管８４とを備えており、冷却空気送給ファン８２からの冷却空気ＣＡが冷却空気供給管８４を介して下部ケーシング５４内の処理対象ガス連絡路１８に送給される。また、冷却空気送給ファン８２から送給される冷却空気ＣＡの量は、バイパスガス混合器４４に取り付けられた温度計８６で測定された処理対象ガスＦの温度に基づいて調整されるようになっている。
なお、冷却空気送給ファン８２は、必須の構成要素ではなく、当該冷却空気送給ファン８２を設けずに冷却空気供給管８４の吸気側端を開放しておき、当該冷却空気供給管８４に設けたダンパ１２０（もちろんバルブでもよい）の開度を調節することにより、処理対象ガス連絡路１８に送給する冷却空気ＣＡの流量を調節してもよい。ダンパ１２０は、自動調節でもよいし、手動固定でもよい。
バイパス路２０は、発生源から供給された処理対象ガスＦの一部を処理対象ガス導入路１６から分岐して分解炉１２を経由することなく、直接、処理対象ガス連絡路１８に導入するための流路であり、本実施例では、その一端が処理対象ガス導入路１６に接続されており、他端がバイパスガス混合器４４に接続されたバイパス管５６の内側に構成されている。
もちろん、バイパス管５６の他端を、下部ケーシング５４における、冷却空気供給管８４の接続位置よりも上流側、あるいは下流側に接続してもよい。しかしながら、分解炉１２から排出された直後の処理対象ガスＦは高温になっており、高温の処理対象ガスＦに対してバイパスさせた処理対象ガスＦを混合させると、バイパスさせた処理対象ガスＦ中のアンモニアが高温分解して脱硝器１４で窒素酸化物を分解できなくなってしまい、制御が不安定になることから、上述の通り、バイパス管５６の他端をバイパスガス混合器４４に接続し、分解炉１２から排出された処理対象ガスＦと冷却空気ＣＡとが十分に混合されて温度が低下した位置でバイパスさせた処理対象ガスＦを混合させるのが好適である。
また、このバイパス路２０には、バイパス路開度調整バルブ１００が設けられており、さらに、必要に応じて、当該バイパス路開度調整バルブ１００の下流側にバイパス流量調節弁１０１が設けられている。
バイパス路開度調整バルブ１００は、処理対象ガスＦに水素が含まれている場合、あるいは分解炉１２の内部温度がアンモニアの熱分解温度よりも高く設定された基準温度以上になった場合に開き、逆に、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合、あるいは当該内部温度が基準温度よりも低くなった場合に閉じるように設定されている。もちろん、バイパス路開度調整バルブ１００は、単に全開全閉するだけでなく、分解炉１２の内部が所定の温度となるように、あるいは、脱硝器１４に導入される処理対象ガスＦ中のアンモニア（または窒素酸化物）濃度が所定の濃度となるようにバイパス路２０の開度を自動調整するものとしてもよい（なお、バイパス路開度調整バルブ１００を用いてバイパス路２０の開度を自動調整する場合、バイパス流量調節弁１０１は不要になる。）。
処理対象ガスＦ中の水素は、分解炉１２の内部で燃焼し、当該内部の温度を高める役割を有していることから、処理対象ガスＦに水素が含まれている場合、分解炉１２の内部温度はアンモニアの熱分解温度（約９５０℃）よりも高く設定された基準温度以上となって当該処理対象ガスＦに含まれているアンモニアが完全に熱分解され、窒素酸化物が発生する（熱分解されたアンモニアに対して約１％［モル比］の窒素酸化物が発生する。）。したがって、処理対象ガスＦに水素が含まれている場合（＝分解炉１２の内部温度が基準温度以上になった場合）、バイパス路開度調整バルブ１００を開け、上述のように、分配器２２で分岐された処理対象ガスＦを、分解炉１２から排出された（窒素酸化物を含む）処理対象ガスＦに混合させる必要がある。
一方、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合、水素の燃焼熱が発生しないので分解炉１２の内部温度は基準温度よりも低くなり、処理対象ガスＦ中のアンモニアの熱分解はやや不完全な状態となって窒素酸化物の発生量が基準温度よりも高い場合に比べて減少する。
このような場合に処理対象ガスＦのバイパスを継続すると、分解炉１２で発生した窒素酸化物の量に比べて、バイパスされた処理対象ガスＦ中のアンモニアの量の方が多くなってしまい、分解しきれなかったアンモニアが排出されてしまうおそれがある。しかし、上述のように、バイパス路２０にバイパス路開度調整バルブ１００を（さらに必要に応じてバイパス流量調節弁１０１も）設け、処理対象ガスＦに水素が含まれない場合（水素の有無については、処理対象ガスＦの発生源から受け入れる水素有無信号ＨＳや、処理対象ガスＦ中の水素流量によって判断することが一例として考えられる）、あるいは分解炉１２の内部温度が基準温度よりも低くなった場合にバイパス路２０の開度を絞る（あるいは閉じる）ことにより、分解しきれなかったアンモニアが排出されるおそれを低減し、水素の有無に拘わらず処理対象ガスＦを連続的に処理することが可能となる。
バイパス流量調節弁１０１は、バイパス路２０における通流量を調節するため、必要に応じて、上述のようにバイパス路開度調整バルブ１００の下流側に設けられた手動固定バルブである。もちろん、当該バイパス流量調節弁１０１をバイパス路開度調整バルブ１００の上流側に設けてもよいし、分解炉１２の内部温度に基づいてその開度を調節する自動調節弁であってもよい。
排気ファン２３は、アンモニアの除害処理装置１０中の処理対象ガスＦを吸引して装置１０の内部を負圧に維持するためのものであり、後述する前処理装置７６の上流側における処理対象ガス導入路１６の圧力を検出端として、当該圧力が所定の負圧となるように制御されている。
このようなアンモニアの除害処理装置１０を用いて、処理対象ガスＦの発生源（図示せず）から排出された、アンモニアを含む処理対象ガスＦを除害する手順について説明する。まず、排気ファン２３を稼働させてアンモニアの除害処理装置１０内部全体を負圧にするとともに、分解炉１２の電気ヒータ２６を稼働させて分解炉１２の内部空間を昇温する。
分解炉１２の内部空間が所定の温度（＝酸素雰囲気下におけるアンモニアの熱分解可能温度）に達したことを確認した後、空気送給装置２８の空気送給ファン３２を稼働させ、空気供給管３４を介してアンモニア分解用の空気Ａを分解炉１２に送給し、然る後、発生源から処理対象ガス導入路１６に処理対象ガスＦを導入する。
処理対象ガス導入路１６に導入された処理対象ガスＦは、前処理装置７６を通ってシラン等のガスを吸着除去された後、分配器２２の上流空間５８ａに供給される。分配器２２の上流空間５８ａに供給された処理対象ガスＦは、各貫通孔７０での通流抵抗が処理対象ガス導入管５２（５２ａ）や上流空間５８ａに比べて大きいことから、セパレータ６２に形成された各貫通孔７０に対してほぼ均等な量で流れ込む。このため、バイパス管５６のノズル部７２が接続された１つの貫通孔７０に流れ込んだ処理対象ガスＦのみが、分解炉１２を経由することなくバイパス路２０を通って下部ケーシング５４内の処理対象ガス連絡路１８に導かれ、それ以外の処理対象ガスＦは、下流側処理対象ガス導入管接続孔６８を通過して処理対象ガス導入路１６に入り、分解炉１２に導入される。
分解炉１２に導入された処理対象ガスＦに含まれるアンモニアの一部は、分解炉１２において空気送給装置２８から送給された空気Ａによる酸素雰囲気下で熱分解されることにより、窒素酸化物となって処理対象ガス連絡路１８に排出される。
一方、バイパス路２０を通って分解炉１２を通過することなく処理対象ガス連絡路１８に導入された、アンモニアを含有する処理対象ガスＦは、分解炉１２を経由した処理対象ガスＦと処理対象ガス連絡路１８で合流し、バイパス路２０を経由した処理対象ガスＦ中のアンモニアと分解炉１２を経由した処理対象ガスＦ中の窒素酸化物とが混合された状態で脱硝器１４に導入される。
なお、上述のように、本実施例では、発生源から供給される処理対象ガスＦの内、５％をバイパス路２０に流し、残りの９５％を分解炉１２に導入するようになっており、かつ、実験により、分解炉１２における分解効率（つまり、アンモニアから窒素酸化物への変換率）は約４８％であることが判っていることから、この分岐割合によれば、脱硝触媒３８において、窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が最適な１．２となる。
（アンモニアの割合）／（窒素酸化物の割合）
＝（０．０５＋０．９５×０．５２）／（０．９５×０．４８）≒１．２
（アンモニアの割合）／（窒素酸化物の割合）
＝（０．０５＋０．９５×０．５２）／（０．９５×０．４８）≒１．２
脱硝器１４に導入された窒素酸化物およびアンモニアは、脱硝器１４のケーシング３６内に収容された脱硝触媒３８によって無害な窒素と水とに分解される。このとき、窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２である（つまり、窒素酸化物よりもアンモニアの方が多い）ことから、窒素酸化物はほぼ分解され、未反応のアンモニアが脱硝触媒３８から排出された処理対象ガスＦ中に残存する。
未反応のアンモニアを含有する処理対象ガスＦは、脱硝触媒３８の後流側に配置されたアンモニア触媒４０によって窒素と水素とに分解される。然る後、当該水素は、酸化触媒４２によって酸化（燃焼）して無害な水になる。
このように、処理対象ガスＦ中のアンモニア（および窒素酸化物）が無害な窒素および水に分解された後、当該処理対象ガスＦは、処理対象ガス排気ダクト４８および排気ファン２３を介してアンモニアの除害処理装置１０の外へ排出される。
このアンモニアの除害処理装置１０によれば、発生源から排出されたアンモニアの一部を窒素酸化物に変換し、然る後、当該窒素酸化物と残部のアンモニアとを反応させて双方を無害化するので、固形吸着剤や触媒等で直接的に除害しなければならないアンモニアの量を、発生源から排出されたアンモニアの量に比べて大幅に少なくすることができ、アンモニアの除害処理装置１０全体のイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。
また、このアンモニアの除害処理装置１０では、窒素酸化物に対するアンモニアのモル比を「１．２以上」に設定することにより、脱硝触媒３８において窒素酸化物を確実に分解するとともに、窒素酸化物と未反応のままで脱硝触媒３８から排出されたアンモニアを当該脱硝触媒３８の後流側に設けられたアンモニア触媒４０で分解して、アンモニアの除害処理装置１０から排出される処理対象ガス中の窒素酸化物やアンモニアの量を極小化するようにしている。
これにより、脱硝触媒３８の後流側に窒素酸化物を除去する装置を設ける必要がなくなり、アンモニアの除害処理装置１０のイニシャルコストおよびランニングコストを確実に低減することができる。なお、モル比は１．２に近い方が、脱硝触媒３８から排出されるアンモニアの量が少なくなり、アンモニア触媒４０の容量を小さくすることができる点で好適である。
なお、本発明の効果を奏するのに必須の構成要素ではないが、図１に示すように、バイパス路２０の分岐位置よりも上流側における処理対象ガス導入管５２（５２ａ）に、発生源から供給される処理対象ガスＦに含まれるシラン（ＳｉＨ4）あるいは有機金属等を乾式吸着方法によって事前に吸着除去するための前処理装置７６を取り付けてもよい。
また、当該前処理装置７６をバイパスする前処理装置バイパス路１０２を設け、アンモニアの除害処理装置１０の始動時等において、分解炉１２の内部温度が所定の始動開始温度になるまでの昇温期間中、前処理装置７６をバイパスさせるようにしてもよい。
また、その一端を前処理装置バイパス路１０２の接続位置よりも上流側における処理対象ガス導入管５２に接続するとともに、他端を処理対象ガス排気ダクト４８に接続し、アンモニアの除害処理装置１０にトラブル（例えば、流路の閉塞）が発生した場合、処理対象ガスＦを直接、処理対象ガス排気ダクト４８にバイパスするための流路を構成するバイパスダクト７４を取り付けてもよい。さらに、当該バイパスダクト７４に、処理対象ガスＦ中のアンモニアを除害するバイパス用アンモニア除害器１０４を設けてもよい。
また、排気ファン２３を介して外部へ排出する処理対象ガスＦの温度を低下させるため、処理対象ガス排気ダクト４８に処理対象ガスＦを冷却するためのチラーや熱交換器を取り付けてもよい。
さらに、空気送給装置２８に非常用空気供給器１０６を追加してもよい。この非常用空気供給器１０６は、大略、乾燥圧縮空気ＣＤＡを貯留する空気タンク１０８と、当該空気タンク１０８内の乾燥圧縮空気ＣＤＡを空気送給装置２８の空気供給管３４へ供給するための非常用空気供給管１１０と、非常用空気供給管１１０に設けられ、通常（通電時）は閉状態となっており、停電等によって空気送給ファン３２が非常停止した場合に開状態となる非常用バルブ１１２とで構成されている。
処理対象ガスＦの除害処理中に停電が発生したとき、排気ファン２３や空気送給ファン３２が停止し、分解炉１２や脱硝器１４中にあった処理対象ガスＦはその位置で滞留してしまうことから、停電等を感知したときには、処理対象ガス導入管５２に窒素ガス等のパージガスが導入されるようになっている。このようなパージガスが導入されると、処理対象ガス導入管５２から処理対象ガス排気ダクト４８かけての処理対象ガスＦが順に押し流されて行くことになるが、そのままでは、処理対象ガス導入管５２内にあった処理対象ガスＦは、酸素不足により分解されることなく排出されるおそれがあった。
しかし、非常用空気供給器１０６を設けることにより、停電が発生すると、非常用バルブ１１２が開いて空気タンク１０８中の乾燥圧縮空気ＣＤＡが非常用空気供給管１１０および空気供給管３４を経由して分解炉１２内に入り、当該乾燥圧縮空気ＣＤＡと耐火断熱材２４ｂ等で構成されて熱容量の大きい分解炉１２内の熱とによってパージガスで流されてきた処理対象ガスＦに含まれているアンモニアや水素を燃焼分解することができる。このように非常用空気供給器１０６によれば、万一、停電等が発生しても、未処理の処理対象ガスＦを排出することもなく、かつ、分解炉１２や脱硝器１４内に処理対象ガスＦが滞留しないクリーンな状態で装置１０を停止させることができる。
さらに、図２に示すように、処理対象ガス導入路１６とバイパス路２０との分岐位置（すなわち、処理対象ガス導入管５２とバイパス管５６との接合位置）に分配器２２を設けてもよい（なお、分配器２２を設ける場合、バイパス流量調節弁１０１は不要になる。）。
分配器２２は、所定の割合の処理対象ガスＦを当該処理対象ガス導入路１６から分岐してバイパス路２０に流す役割を有するものであり、図３に示すように、大略、内部空間５８を有するケーシング６０と、当該内部空間５８を処理対象ガスＦの上流空間５８ａと下流空間５８ｂとに区分けする（図中では左右方向に区分けする例を示しているが、もちろん上下方向に区分けしてもよい。）セパレータ６２とを備えている。
上流空間５８ａを臨むケーシング６０の側面には、処理対象ガスＦを分配器２２に供給する処理対象ガス導入管５２（５２ａ）が接続される上流側処理対象ガス導入管接続孔６４が形成されており、下流空間５８ｂを臨むケーシング６０の側面には、バイパス管５６が挿通されるバイパス管挿通孔６６が形成されており、さらに、下流空間５８ｂを臨むケーシング６０の下面には、分配器２２で分配された後の処理対象ガスＦを分解炉１２に導入する処理対象ガス導入管５２（５２ｂ）が接続される下流側処理対象ガス導入管接続孔６８が形成されている。
セパレータ６２は、所定の厚さを有する板材であってその表面から裏面にかけて互いに等しい直径にて複数の貫通孔７０が形成されており、この貫通孔７０によってケーシング６０の上流空間５８ａと下流空間５８ｂとが互いに連通されている。ここで、バイパス管５６の端部には、貫通孔７０の径とほぼ同じ内径を有するノズル部７２が形成されており、当該ノズル部７２の先端がセパレータ６２に形成された複数の貫通孔７０のうちのいずれか１つに接続されている。なお、バイパス管５６の端部にノズル部７２を形成せず、貫通孔７０の径よりも大径のままでバイパス管５６の端を、対応する貫通孔７０に被せるようにしてセパレータ６２に接続してもよい。
この分配器２２によれば、セパレータ６２によって区分けされた、ケーシング６０内の両空間５８ａ、５８ｂおよびこれらを互いに連通させる複数の貫通孔７０が処理対象ガス導入路１６の一部になっていることから、上流から流れてきた処理対象ガスＦは、一方の空間５８ａに入った後で各貫通孔７０にほぼ均等に分配され、それぞれ均等な流速で通過する（貫通孔７０の数が多ければ多いほど、各貫通孔７０を通流する処理対象ガスＦの流量はより均一になる。）。
このとき、バイパス路２０の一端が貫通孔７０のいずれか１つに接続されていることから、当該バイパス路２０には、上流から流れてきた処理対象ガスＦの全流量を貫通孔７０の数で除した分の処理対象ガスＦが分岐されることになり（例えば、貫通孔７０の数が２０であれば、バイパス路２０に分岐される処理対象ガスＦの割合は、１／２０＝０．０５＝５％となる。）、この割合は、処理対象ガスＦの流量が極端に少なくならない限り、流量の変動に拘わらずほぼ一定になる。
したがって、本発明によれば、処理対象ガスＦの流量変動に拘わらず、予め設定した割合（＝貫通孔７０の数）の処理対象ガスＦをバイパス路２０に分岐することによって、除害処理を安定して継続できるアンモニアの除害処理装置１０を提供することができる。
１０…アンモニアの除害処理装置
１２…分解炉
１４…脱硝器
１６…処理対象ガス導入路
１８…処理対象ガス連絡路
２０…バイパス路
２２…分配器
２３…排気ファン
２４…ケーシング
２６…電気ヒータ
２８…空気送給装置
３０…処理対象ガス供給管
３２…空気送給ファン
３４…空気供給管
３５…温度計
３６…（脱硝器の）ケーシング
３８…脱硝触媒
４０…アンモニア触媒
４２…酸化触媒
４４…バイパスガス混合器
４６…処理対象ガス連絡路接続孔
４８…処理対象ガス排気ダクト
５０…処理対象ガス排気ダクト接続孔
５２…処理対象ガス導入管
５４…下部ケーシング
５６…バイパス管
５８…（ケーシングの）内部空間
６０…ケーシング
６２…セパレータ
６４…上流側処理対象ガス導入管接続孔
６６…バイパス管挿通孔
６８…下流側処理対象ガス導入管接続孔
７０…貫通孔
７２…ノズル部
７４…バイパスダクト
７６…前処理装置
８０…冷却空気送給装置
８２…冷却空気送給ファン
８４…冷却空気供給管
８６…温度計
１００…バイパス路開度調整バルブ
１０１…バイパス流量調節弁
１０２…前処理装置バイパス路
１０４…バイパス用アンモニア除害器
１０６…非常用空気供給器
１０８…空気タンク
１１０…非常用空気供給管
１１２…非常用バルブ
１２０…ダンパ
１２…分解炉
１４…脱硝器
１６…処理対象ガス導入路
１８…処理対象ガス連絡路
２０…バイパス路
２２…分配器
２３…排気ファン
２４…ケーシング
２６…電気ヒータ
２８…空気送給装置
３０…処理対象ガス供給管
３２…空気送給ファン
３４…空気供給管
３５…温度計
３６…（脱硝器の）ケーシング
３８…脱硝触媒
４０…アンモニア触媒
４２…酸化触媒
４４…バイパスガス混合器
４６…処理対象ガス連絡路接続孔
４８…処理対象ガス排気ダクト
５０…処理対象ガス排気ダクト接続孔
５２…処理対象ガス導入管
５４…下部ケーシング
５６…バイパス管
５８…（ケーシングの）内部空間
６０…ケーシング
６２…セパレータ
６４…上流側処理対象ガス導入管接続孔
６６…バイパス管挿通孔
６８…下流側処理対象ガス導入管接続孔
７０…貫通孔
７２…ノズル部
７４…バイパスダクト
７６…前処理装置
８０…冷却空気送給装置
８２…冷却空気送給ファン
８４…冷却空気供給管
８６…温度計
１００…バイパス路開度調整バルブ
１０１…バイパス流量調節弁
１０２…前処理装置バイパス路
１０４…バイパス用アンモニア除害器
１０６…非常用空気供給器
１０８…空気タンク
１１０…非常用空気供給管
１１２…非常用バルブ
１２０…ダンパ
Claims (7)
- 処理対象ガスに含まれるアンモニアの全部あるいは一部を酸素雰囲気下で触媒を用いずに熱分解して窒素酸化物を生成する分解炉と、
一端が前記分解炉に接続され、前記分解炉に処理対象ガスを導入する処理対象ガス導入路と、
一端が前記処理対象ガス導入路に接続されているとともに、他端が前記分解炉の下流側に接続され、前記処理対象ガス導入路を通流する処理対象ガスの一部を分岐して前記分解炉をバイパスさせ、前記分解炉から排出された処理対象ガスに混合させるバイパス路と、
前記バイパス路の他端が接続された位置よりもさらに下流側に接続され、前記バイパス路でバイパスされた処理対象ガス中のアンモニアを還元剤として窒素酸化物を分解する脱硝触媒が収容された脱硝器とを備えており、
処理対象ガスに水素が含まれている場合に前記バイパス路の開度を開き、逆に、処理対象ガスに水素が含まれない場合に前記バイパス路の開度を絞るバイパス路開度調整バルブが前記バイパス路に設けられていることを特徴とするアンモニアの除害処理装置。 - 前記バイパス路の他端が接続された中央部、および、両端部において前記中央部に比べて小径に形成された縮径部を有しており、一方の前記縮径部が前記分解炉の下流側に接続されているとともに、他方の前記縮径部が前記脱硝器に接続されたバイパスガス混合器と、
前記分解炉と前記バイパスガス混合器との間に冷却空気を送給して、前記分解炉から排出された処理対象ガスを前記脱硝触媒による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させる冷却空気送給装置とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のアンモニアの除害処理装置。 - 前記処理対象ガス導入路から分岐して前記バイパス路に処理対象ガスを流す場合において、その処理対象ガスの割合は、前記脱硝触媒に導入される処理対象ガスにおいて窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２以上となるように設定されており、
前記脱硝触媒の後流側には、処理対象ガス中のアンモニアを分解するアンモニア触媒が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンモニアの除害処理装置。 - ケーシングと、前記ケーシングの内部を２つの空間に区分けするとともに、両空間を互いに連通させる複数の貫通孔が形成されたセパレータとを有する分配器をさらに備えており、
前記両空間、および前記貫通孔が前記処理対象ガス導入路の一部となっており、
前記バイパス路の一端が前記貫通孔のいずれか１つに接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアンモニアの除害処理装置。 - 処理対象ガス導入路に導入された、アンモニアを含む処理対象ガスの内、所定の割合の処理対象ガスをバイパス路に分岐させるとともに、残部の処理対象ガスを、当該処理対象ガスに含まれるアンモニアの全部あるいは一部を酸素雰囲気下で触媒を用いずに熱分解して窒素酸化物を生成する分解炉に導入し、
前記分解炉から排出された処理対象ガスと、前記バイパス路を通って前記分解炉をバイパスした処理対象ガスとを混合した後、バイパスされた処理対象ガス中のアンモニア、および前記分解炉から排出された処理対象ガス中にアンモニアが残留する場合における当該アンモニアを還元剤として窒素酸化物を分解する脱硝触媒に供給するアンモニアの除害処理方法であって、
処理対象ガスに水素が含まれている場合には、前記バイパス路へ分岐する処理対象ガスの量を増加させ、
逆に、処理対象ガスに水素が含まれない場合には、前記バイパス路へ分岐する処理対象ガスの量を減少させることを特徴とするアンモニアの除害処理方法。 - 前記分解炉から排出された処理対象ガスに対し、バイパスした処理対象ガスを混合させる前に、前記分解炉から排出された処理対象ガスを前記脱硝触媒による窒素酸化物の分解に適した温度に低下させる冷却空気を送給し、
中央部に比べて小径に形成された縮径部を有するバイパスガス混合器においてバイパスした処理対象ガスを混合させることを特徴とする請求項５に記載のアンモニアの除害処理方法。 - 前記処理対象ガス導入路から分岐して前記バイパス路に流す処理対象ガスの割合は、前記脱硝触媒に導入される処理対象ガスにおいて窒素酸化物に対するアンモニアのモル比が１．２以上となるように設定されており、
前記脱硝触媒に処理対象ガスを供給した後、前記脱硝触媒から排出された処理対象ガスを、当該処理対象ガス中のアンモニアを分解するアンモニア触媒に供給することを特徴とする請求項５または６に記載のアンモニアの除害処理方法。
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