JPWO2018047377A1 - 燃焼システム - Google Patents

Abstract

稼働のコストが低い燃焼システムを提供する。
燃料を燃焼させる燃焼装置１０と、燃焼装置１０において燃料が燃焼することによって発生する排ガスが流通する排気路Ｌ１と、排気路Ｌ１に配置され且つ排ガス中の煤塵を収集する集塵装置５０と、排気路Ｌ１に配置され且つ脱硝触媒によって排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置９０と、を備える燃焼システム１であって、脱硝装置９０は、排気路Ｌ１における集塵装置５０の下流側に配置され、脱硝触媒は、五酸化バナジウムが４３ｗｔ％以上存在し、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ^２／ｇ以上である。

Description

本発明は、燃焼システムに関する。より詳しくは、本発明は、燃焼装置と、排ガスが流通する排気路と、排ガス中の煤塵を収集する集塵装置と、排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、を備える燃焼システムに関する。

従来、ボイラを備える燃焼システムでは、ボイラにおいて石炭等の燃料を燃焼させることによって熱エネルギーを得た後、例えば、この熱エネルギーを電気エネルギーに変換している。この際、ボイラにおいて燃料を燃焼させると、窒素酸化物を含む排ガスが発生する。

ボイラにおいて発生する排ガスは、排気路を通してボイラから外部に排出される。ボイラから外部に排出される排ガスからは、環境面への配慮により、脱硝装置によって窒素酸化物が除去されている。

ところで、排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置には、一般的にバナジウム／チタン触媒（Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２）等の脱硝触媒が用いられている。そして、バナジウム／チタン触媒は、高温（例えば、約３７０℃）環境下において高い触媒活性が発揮されることから、例えば火力発電所においては、脱硝装置は、ボイラ内の排ガスの出口の近傍や、排気路の上流側に配置される（例えば、特許文献１等参照）。

特開２０１１−１９０９４０号公報

一方で、ボイラ内の排ガスの出口の近傍や、排気路の上流側は、上記のように高温環境下であるとともに石炭灰及びＳ分が高濃度で存在していることから、脱硝触媒の劣化が進行しやすい環境でもある。脱硝触媒の劣化が急速に進行すると、脱硝触媒の交換頻度が高くなることから、燃焼システムの稼働のコストも高くなる傾向にある。

なお、脱硝装置において、選択接触還元法によって排ガスから窒素酸化物を除去する場合には、脱硝触媒の劣化が進行すると、還元剤として用いられるアンモニアが脱硝装置からリークしてしまう。脱硝装置からアンモニアがリークすると、アンモニアと排ガス中のＳ分とが反応することで硫酸アンモニウムが生成し、脱硝装置の二次側に配置される空気予熱器に硫酸アンモニウムが付着してしまう。このように、空気予熱器に硫酸アンモニウムが付着して堆積した場合、排ガスの流路の目詰まりの防止のために空気予熱器を洗浄する必要がある等で、燃焼システムの稼働のコストが更に高くなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、稼働のコストが低い燃焼システムを提供することを目的とする。

本発明は、燃料を燃焼させる燃焼装置と、前記燃焼装置において前記燃料が燃焼することによって発生する排ガスが流通する排気路と、前記排気路に配置され且つ前記排ガス中の煤塵を収集する集塵装置と、前記排気路に配置され且つ脱硝触媒によって前記排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、を備える燃焼システムであって、前記脱硝装置は、前記排気路における前記集塵装置の下流側に配置され、前記脱硝触媒は、五酸化バナジウムが４３ｗｔ％以上存在し、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ^２／ｇ以上である燃焼システムに関する。

また、前記燃焼システムは、前記排気路に配置され且つ前記排ガスから熱回収する空気予熱器を更に備え、前記空気予熱器は、前記集塵装置の上流側に配置されることが好ましい。

また、前記脱硝触媒は、ＮＨ_３−ＴＰＤ（ＴＰＤ：昇温脱離プログラム）によるＮＨ_３脱離量が、１０．０μｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。

また、前記脱硝装置は、選択接触還元法によって前記排ガスから窒素酸化物を除去することが好ましい。

また、前記燃料は、石炭であることが好ましい。

脱硝装置に用いられる脱硝触媒の劣化が進行し難いことから、稼働のコストが低い燃焼システムを提供できる。

本発明の第一実施形態に係る燃焼システムの構成を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る燃焼システムの構成を示す図である。 実施例１、参考例１〜２、比較例１により調製された五酸化バナジウム触媒の粉末Ｘ線回折の結果である。 実施例１〜２、参考例３〜６、比較例２〜３により調製された五酸化バナジウム触媒の粉末Ｘ線回折の結果である。 実施例１、参考例１〜２、比較例１、比較例４により調製された五酸化バナジウム触媒のＮＨ_３−ＳＣＲ活性を示す図である。 参考例１、及び比較例１により調製された五酸化バナジウム触媒を用いた選択的触媒還元反応における、反応温度とＮ_２選択率との関係を示す図である。 参考例１により調製された五酸化バナジウム触媒をＮＨ_３−ＳＣＲ反応に用いた場合の、空間速度依存性を示す図である。 参考例１により調製された五酸化バナジウム触媒を、水分共存下の選択的触媒還元反応に用いた場合の、ＮＯ転化率の時間経過を示す図である。 参考例１により調製された五酸化バナジウム触媒を、Ｓ分共存下の選択的触媒還元反応に用いた場合の、ＮＨ_３、ＮＯ、ＳＯ_２濃度の時間経過を示す図である。 各実施例により調製された五酸化バナジウム触媒の、五酸化バナジウム担持量とＮＯ転化率との関係を、反応温度毎に示した図である。 各実施例、各参考例、及び各比較例により調製された五酸化バナジウム触媒のＢＥＴ比表面積とＮＯ転化率の関係を示す図である。 実施例４〜６、参考例７〜８により調製された五酸化バナジウム触媒の粉末Ｘ線回折の結果である。 実施例４〜６、参考例７〜８により調製された五酸化バナジウム触媒のＮＨ_３−ＳＣＲ活性を示す図である。 実施例４〜６、参考例１〜２、参考例７、比較例１により調製された五酸化バナジウム触媒の比表面積とＮＯ転化率の関係を示す図である。 実施例４〜５、参考例１〜２、比較例１により調製された五酸化バナジウム触媒のＢＥＴ比表面積とＮＨ_３脱離量の関係を示す図である。 実施例４〜５、参考例１〜２、比較例１により調製された五酸化バナジウム触媒のＮＨ_３脱離量とＮＯ転化率の関係を示す図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る燃焼システム１の構成を示す図である。図１に示すように、燃焼システム１は、例として火力発電システムを想定しており、燃焼装置としてのボイラ１０と、微粉炭機２０と、排気路Ｌ１と、空気予熱器３０と、熱回収器としてのガスヒータ４０と、集塵装置５０と、誘引通風機６０と、脱硫装置７０と、加熱器としてのガスヒータ８０と、脱硝装置９０と、煙突１００と、を備える。

ボイラ１０は、燃料としての微粉炭を空気とともに燃焼させる。ボイラ１０において、微粉炭が燃焼することにより排ガスが発生する。なお、微粉炭が燃焼することによって、クリンカアッシュ及びフライアッシュ等の石炭灰が生成する。ボイラ１０において生成するクリンカアッシュは、ボイラ１０の下方に配置されるクリンカホッパ１１に排出されてから、図示しない石炭灰回収サイロに搬送される。

ボイラ１０は、全体として略逆Ｕ字状に形成される。ボイラ１０において生成する排ガスは、ボイラ１０の形状に沿って逆Ｕ字状に移動する。ボイラ１０の排ガスの出口付近における排ガスの温度は、例えば３００〜４００℃である。

微粉炭機２０は、図示しない石炭バンカから供給される石炭を、微細な粒度に粉砕して微粉炭を形成する。微粉炭機２０は、微粉炭と空気とを混合することにより、微粉炭を予熱及び乾燥させる。微粉炭機２０において形成された微粉炭は、エアーが吹きつけられることにより、ボイラ１０に供給される。

排気路Ｌ１は、上流側がボイラ１０に接続される。排気路Ｌ１は、ボイラ１０において発生する排ガスが流通する流路である。

空気予熱器３０は、排気路Ｌ１に配置される。空気予熱器３０は、排ガスと図示しない押込式通風機から送り込まれる燃焼用の空気との間で熱交換を行い、排ガスから熱回収する。燃焼用の空気は、空気予熱器３０において加熱されてからボイラ１０に供給される。

ガスヒータ４０は、排気路Ｌ１における空気予熱器３０の下流側に配置される。ガスヒータ４０には、空気予熱器３０において熱回収された排ガスが供給される。ガスヒータ４０は、排ガスから更に熱回収する。

集塵装置５０は、排気路Ｌ１におけるガスヒータ４０の下流側に配置される。集塵装置５０には、ガスヒータ４０において熱回収された排ガスが供給される。集塵装置５０は、電極に電圧を印加することによって排ガス中の石炭灰（フライアッシュ）等の煤塵を収集する装置である。集塵装置５０において捕集されるフライアッシュは、図示しない石炭灰回収サイロに搬送される。集塵装置５０における排ガスの温度は、例えば８０〜１２０℃である。

誘引通風機６０は、排気路Ｌ１における電気集塵装置５０の下流側に配置される。誘引通風機６０は、電気集塵装置５０においてフライアッシュを除去した排ガスを、一次側から取り込んで二次側に送り出す。

脱硫装置７０は、排気路Ｌ１における誘引通風機６０の下流側に配置される。脱硫装置７０には、誘引通風機６０から送り出された排ガスが供給される。脱硫装置７０は、排ガスから硫黄酸化物を除去する。詳しくは、脱硫装置７０は、排ガスに石灰石と水との混合液（石灰石スラリー）を吹き付けることによって、排ガスに含まれる硫黄酸化物を混合液に吸収させて、排ガスから硫黄酸化物を除去する。脱硫装置７０における排ガスの温度は、例えば５０〜１２０℃である。

ガスヒータ８０は、排気路Ｌ１における脱硫装置７０の下流側に配置される。ガスヒータ８０には、脱硫装置７０において硫黄酸化物が除去された排ガスが供給される。ガスヒータ８０は、排ガスを加熱する。ガスヒータ４０及びガスヒータ８０は、排気路Ｌ１における、空気予熱器３０と電気集塵装置５０との間を流通する排ガスと、脱硫装置７０と後述する脱硝装置９０との間を流通する排ガスと、の間で熱交換を行うガスガスヒータとして構成してもよい。

脱硝装置９０は、排気路Ｌ１におけるガスヒータ８０の下流側に配置される。脱硝装置９０には、ガスヒータ８０において加熱された排ガスが供給される。脱硝装置９０は、脱硝触媒によって排ガスから窒素酸化物を除去する。脱硝装置９０において用いられる脱硝触媒については、後段で詳述する。脱硝装置９０における排ガスの温度は、例えば１３０〜２００℃である。

脱硝装置９０では、選択接触還元法によって排ガスから窒素酸化物を除去する。選択接触還元法によれば、還元剤及び脱硝触媒によって窒素酸化物から窒素及び水を生成することで、排ガスから効率的に窒素酸化物を除去することができる。選択接触還元法において用いられる還元剤は、アンモニア及び尿素の少なくとも一方を含む。還元剤としてアンモニアを用いる場合、アンモニアガス、液体アンモニア及びアンモニア水溶液のいずれの状態のアンモニアを用いてもよい。

より具体的には、脱硝装置９０は、導入された排ガスに対してアンモニアガスを注入してから、その混合ガスを、脱硝触媒に接触させる構成とすることができる。

煙突１００は、排気路Ｌ１の下流側が接続される。煙突１００には、脱硝装置９０において窒素酸化物を除去した排ガスが導入される。煙突１００に導入された排ガスは、ガスヒータ８０によって加熱されていることから、煙突効果によって煙突１００の上部から効果的に排出される。また、ガスヒータ８０において排ガスが加熱されることで、煙突１００の上方において水蒸気が凝縮して白煙が生じるのを防ぐことができる。煙突１００の出口付近における排ガスの温度は、例えば１１０℃である。

続いて、脱硝装置９０において用いられる脱硝触媒について説明する。
本発明の脱硝触媒は、五酸化バナジウムが４３ｗｔ％以上存在し、前記触媒成分のＢＥＴ比表面積が３０ｍ^２／ｇ以上である。このような脱硝触媒は、従来用いられているバナジウム／チタン触媒等の脱硝触媒に比べて、低温環境下でも高い脱硝効果を発揮できる。

具体的には、酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で３．３ｗｔ％以上存在する脱硝触媒を用いた、アンモニアを還元剤とする選択的触媒還元反応（ＮＨ_３−ＳＣＲ）においては、概ね、反応温度１２０℃の場合で約３５％以上、反応温度１５０℃の場合で約６０％以上のＮＯ転化率を示す。反応温度１００℃の場合においてすら、２０％を超えるＮＯ転化率を示す。一方で、脱硝触媒中に酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で３．３ｗｔ％未満しか存在しない場合は、反応温度１２０℃の場合でも反応温度１５０℃の場合でも、２０％未満のＮＯ転化率しか示されない。

上記のように、本発明に係る脱硝触媒においては、酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で４３ｗｔ％以上存在するが、その他の含有物として、酸化バナジウム以外に、酸化チタンを含んでもよい。その他、貴金属および卑金属，典型金属を含んでも良い。好ましくは酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン等を含むことも可能である。

また、上述の記載では、脱硝触媒中に、酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で４３ｗｔ％以上存在するとしたが、なお好ましくは、脱硝触媒中に、酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で８０ｗｔ％以上存在してもよい。更に好ましくは、脱硝触媒中１００％が、酸化バナジウムであってもよい。

上記の酸化バナジウムは、酸化バナジウム（ＩＩ）（ＶＯ）、三酸化バナジウム（ＩＩＩ）（Ｖ_２Ｏ_３）、二酸化バナジウム（ＩＶ）（Ｖ_２Ｏ_４）、五酸化バナジウム（Ｖ）（Ｖ_２Ｏ_５）を含み、脱硝反応中、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）のＶ元素は、５価、４価、３価、２価の形態を取ってもよい。

また、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積に関して、例えば、五酸化バナジウムを含み、ＢＥＴ比表面積が１３．５ｍ^２／ｇの脱硝触媒を用いた、反応温度１２０℃のＮＨ_３-ＳＣＲでは、ＮＯ転化率が２０％を超える。また、五酸化バナジウムを含み、ＢＥＴ比表面積が１６．６ｍ^２／ｇの脱硝触媒を用いた、反応温度１２０℃のＮＨ_３-ＳＣＲでも、ＮＯ転化率が２０％を超える。一方、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ^２／ｇに満たない脱硝触媒として、例えばＢＥＴ比表面積４．６８ｍ^２／ｇの脱硝触媒を用いた、反応温度１２０℃のＮＨ_３−ＳＣＲでは、ＮＯ転化率が２０％を下回る。

また、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積は、１０ｍ^２／ｇ以上であるが、好ましくは、１５ｍ^２／ｇ以上であってもよい。更に好ましくは、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積が、３０ｍ^２／ｇであってもよい。更に好ましくは、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積が４０ｍ^２／ｇ以上であってもよい。更に好ましくは、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積が５０ｍ^２／ｇ以上であってもよい。更に好ましくは、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積が６０ｍ^２／ｇ以上であってもよい。

なお、脱硝触媒のＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ Ｚ８８３０：２０１３に規定された条件に準拠して測定することが好ましい。具体的には、以下の実施例記載の方法により、ＢＥＴ比表面積を測定することが可能である。

本発明の脱硝触媒は、２００℃以下での脱硝に用いられる。好ましくは１６０℃以上２００℃以下での脱硝に用いられる。これにより、ＮＨ_３−ＳＣＲ反応時には、ＳＯ_２のＳＯ_３への酸化が伴わない。

ＮＨ_３−ＴＰＤ（ＴＰＤ：昇温脱離プログラム）によるＮＨ_３脱離量に関して、ＮＨ_３脱離量が１０．０μｍｏｌ／ｇを超える脱硝触媒は、反応温度１２０℃でのＮＨ_３−ＳＣＲにおけるＮＯ転化率が、２０％以上の値を示す。一方で、ＮＨ_３脱離量が１０．０μｍｏｌ／ｇを下回る脱硝触媒は、反応温度１２０℃でのＮＨ_３−ＳＣＲにおけるＮＯ転化率が、２０％を下回る。

本発明の脱硝触媒は、ＮＨ_３−ＴＰＤ（ＴＰＤ：昇温脱離プログラム）によるＮＨ_３脱離量が、１０．０μｍｏｌ／ｇ以上であるが、好ましくは、ＮＨ_３−ＴＰＤによるＮＨ_３脱離量が、２０．０μｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。更に好ましくは、ＮＨ_３−ＴＰＤによるＮＨ_３脱離量が、５０．０μｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。更に好ましくは、ＮＨ_３−ＴＰＤによるＮＨ_３脱離量が、７０．０μｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。

酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で３．３ｗｔ％以上存在し、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である脱硝触媒は、熱分解法、ゾルゲル法、及び含浸法のいずれかによって作製できる。以下、熱分解法、ゾルゲル法、及び含浸法により、五酸化バナジウムが３．３ｗｔ％以上存在し、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である脱硝触媒を作製する方法を示す。

熱分解法は、バナジン酸塩を熱分解する工程を備える。バナジン酸塩としては、例えば、バナジン酸アンモニウム、バナジン酸マグネシウム、バナジン酸ストロンチウム、バナジン酸バリウム、バナジン酸亜鉛、バナジン酸鉛、バナジン酸リチウム等を用いてもよい。

なお、上記の熱分解法は、バナジン酸塩を３００℃〜４００℃で熱分解することが好ましい。

ゾルゲル法は、バナジン酸塩をキレート化合物に溶解して乾燥した後に焼成する工程を備える。キレート化合物としては、例えば、シュウ酸やクエン酸などの複数のカルボキシル基を有するもの、アセチルアセトナート、エチレンジアミンなどの複数のアミノ基を有するもの、エチレングリコールなどの複数のヒドロキシル基を有するもの等を用いてもよい。

なお、上記のゾルゲル法は、キレート化合物によるが、例えば、バナジウムとキレート化合物のモル比が１：１〜１：５となるように、バナジン酸塩をキレート化合物に溶解する工程を備えることが好ましい。なお好ましくは、バナジン酸塩とキレート化合物のモル比が１：２〜１：４であってもよい。

含浸法は、バナジン酸塩をキレート化合物に溶解した後、担体を加えてから乾燥した後に焼成する工程を備える。担体としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、シリカ等を用いてもよい。上記と同様に、キレート化合物としては、例えば、シュウ酸やクエン酸などの複数のカルボキシル基を有するもの、アセチルアセトナート、エチレンジアミンなどの複数のアミノ基を有するもの、エチレングリコールなどの複数のヒドロキシル基を有するもの等を用いてもよい。

なお、上記の含浸法においては、例えば、バナジン酸アンモニウムをシュウ酸溶液に溶解し、更に、担体である酸化チタン（ＴｉＯ_２）を加えた後、乾燥した後、焼成することにより、本発明の実施形態に係る脱硝触媒として、ｘｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２（ｘ≧４３）を得てもよい。

このようにして調製される脱硝触媒においては、通常、五酸化バナジウムが３．３ｗｔ％以上含まれ、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である。

なお、脱硝触媒の形態としては、ハニカム形状の基盤に上記の脱硝触媒の粉末をコーティングしたハニカムタイプの触媒や、上記の脱硝触媒を触媒成分としてブロック状に焼き固めた触媒とすることが好ましい。

上記実施形態に係る燃焼システム１によれば、以下の効果が奏される。
（１）上記実施形態に係る燃焼システム１では、ボイラ（燃焼装置）１０において発生する排ガスの流通する排気路Ｌ１において、脱硝装置９０を集塵装置５０の下流側に配置した。更に、上記実施形態では、脱硝装置９０において五酸化バナジウムが４３ｗｔ％以上存在し、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ^２／ｇ以上である脱硝触媒を用いた。
上記の実施形態における脱硝触媒は、２００℃以下での脱硝に用いることが可能であるため、脱硝装置９０を集塵装置５０の下流側に配置することが可能となる。これにより、灰分の少ない、比較的クリーンな排ガスを脱硝装置９０に導入することにより、脱硝触媒の劣化を低減することが可能となる。

（２）上記実施形態に係る燃焼システム１は、排ガスから熱回収する空気予熱器３０を更に備え、空気予熱器３０は集塵装置５０の上流側に配置した。
空気予熱器３０により熱回収された排ガスが、集塵装置５０に供給されることにより、排ガスの熱による集塵装置５０への負荷が抑えられる。また、排気路Ｌ１におけるボイラ（燃焼装置）１０の近傍に通常配置される空気予熱器３０の上流に脱硝装置９０が配置されていないことから、アンモニアと排ガス中のＳ分とが反応することで生成する硫酸アンモニウムに起因する空気予熱器３０の目詰まりが生じない。これにより、燃焼システム１は稼働のコストが低い。

（３）上記のように、脱硝装置９０において用いられる脱硝触媒は、ＮＨ_３−ＴＰＤ（ＴＰＤ：昇温脱離プログラム）によるＮＨ_３脱離量が、１０．０μｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。
これにより、反応温度が１２０℃でのＮＨ_３−ＳＣＲに、この脱硝触媒を用いると、２０％を超えるＮＯ転化率を示す。

（４）上記実施形態では、脱硝装置９０が、選択接触還元法によって排ガスから窒素酸化物を除去するものとした。
脱硝装置９０において、選択接触還元法によって排ガスから窒素酸化物を除去する場合には、脱硝触媒の劣化が進行すると、還元剤として用いられるアンモニア（又は尿素）が脱硝装置９０からリークしてしまう。上記の繰り返しとなるが、排気路Ｌ１におけるボイラ１０の近傍に通常配置される空気予熱器３０の上流に脱硝装置９０が配置されていないことから、アンモニアと排ガス中のＳ分とが反応することで生成する硫酸アンモニウムに起因する空気予熱器３０の目詰まりが生じない。このように、空気予熱器３０の目詰まりが防止されるので、空気予熱器３０を洗浄するためのコストを抑えることができる。
また、上記実施形態においては、脱硫装置７０によって排ガスからＳ分が十分に除去されることから、脱硝装置９０からアンモニアがリークした場合でも、硫酸アンモニウムは生成し難い。

（５）上記実施形態に係る燃焼システム１では、ボイラ（燃焼装置）１０において燃焼させる燃料を石炭とした。
火力発電システムのボイラにおいて石炭を燃焼させると、排ガスにおける硫黄酸化物及び窒素酸化物の濃度が高くなる傾向にあることから、脱硝触媒の劣化が進行しやすくなる。上記実施形態に係る火力発電システム１よれば、ボイラ１０において石炭を燃焼させた場合であっても、脱硝装置９０における脱硝触媒の劣化を抑えることができる。

以下、本発明の第二実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、本実施形態に係る燃焼システム１Ａの構成を示す図である。火力発電システム１Ａにおいて、第一実施形態に係る燃焼システム１と同一の構成要素については、同一の符号を用いると共に、その機能の説明は省略する。

燃焼システム１Ａにおいては、脱硝装置９０が、集塵装置５０の直後に設置されている点で、第一実施形態に係る燃焼システム１と異なる。更に、脱硝装置９０の下流には、上流から順に、誘引通風機６０、脱硫装置７０、ガスヒータ８０が備わる。

脱硝装置９０を集塵装置５０の直後に設置することにより、脱硝装置９０の前段にガスヒータを設ける必要なく、脱硝装置９０における排ガスの温度を、１３０〜２００℃とすることができる。

上記実施形態に係る燃焼システム１Ａによれば、燃焼システム１が奏するのと同一の効果に加えて、更に、以下の効果を奏する。

（６）燃焼システム１Ａにおいては、脱硝装置９０が、集塵装置５０の直後に設置されている。このため、第１実施形態に係る燃焼システム１よりも、より一層灰分の少ない、比較的クリーンな排ガスを脱硝装置９０に導入することにより、脱硝触媒の劣化を低減することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

上記実施形態では、脱硝装置９０において、選択接触還元法によって排ガスから窒素酸化物を除去するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明においては、脱硝装置９０において、非選択接触還元法によって排ガスから窒素酸化物を除去する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、脱硝装置９０を、ガスヒータ８０の後段に配置されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。脱硝装置９０は、集塵装置５０の後段であれば、どこに配置されてもよい。また、ガスガスヒーターを用いて排ガスを再加熱した後に、脱硝装置９０を用いて脱硝してもよい。

以下、本発明の触媒成分の実施例を、参考例及び比較例と共に、具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。

１．酸化バナジウム含有量及び比表面積とＮＨ _３ −ＳＣＲ活性との関係
１．１ 各実施例と比較例
［参考例１］
バナジン酸アンモニウム（ＮＨ_４ＶＯ_３）を、空気中において３００℃で４時間熱分解することにより得られた五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）を、参考例１の脱硝触媒とした。なお、この参考例１の脱硝触媒のサンプル名を、“Ｖ_２Ｏ_５＿３００”とした。

［参考例２］
バナジン酸アンモニウムを、空気中において４００℃で４時間熱分解することにより得られた五酸化バナジウムを、参考例２の脱硝触媒とした。なお、この参考例２の脱硝触媒のサンプル名を、“Ｖ_２Ｏ_５＿４００”とした。

［比較例１］
バナジン酸アンモニウムを、空気中において５００℃で４時間熱分解することにより得られた五酸化バナジウムを、比較例１の脱硝触媒とした。なお、この比較例１の脱硝触媒のサンプル名を、“Ｖ_２Ｏ_５＿５００”とした。

［実施例１］
バナジン酸アンモニウムをシュウ酸溶液に溶解させた（バナジウム：シュウ酸のモル比＝１：３）。全て溶かしきった後、ホットスターラー上で溶液中の水分を蒸発させ、乾燥機中において、１２０℃で一晩乾燥させた。その後、乾燥後の粉末を空気中において３００℃で４時間焼成した。焼成後の五酸化バナジウムを、実施例１の脱硝触媒とした。なお、このゾルゲル法によって得られた実施例１の脱硝触媒のサンプル名を、“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００”とした。また、バナジン酸アンモニウムをシュウ酸溶液に溶解する際の、バナジウムとシュウ酸のモル比が異なる脱硝触媒については、後述する。

［比較例２］
バナジン酸アンモニウムをシュウ酸溶液に加え、１０分間撹拌し、担体である酸化チタンをゆっくりと加えた。その後、ホットスターラー上で溶液中の水分を蒸発させ、乾燥機中において、１２０℃で一晩乾燥させた。その後、乾燥後の粉末を空気中において３００℃で４時間焼成した。その結果として、五酸化バナジウムの質量パーセントが、０．３ｗｔ％となった焼成後の脱硝触媒を、比較例２の脱硝触媒とした。なお、この比較例２の脱硝触媒のサンプル名を、“０．３ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［比較例３］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、０．９ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、比較例３の脱硝触媒とした。なお、この比較例３の脱硝触媒のサンプル名を、“０．９ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［参考例３］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、３．３ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、参考例３の脱硝触媒とした。なお、この参考例３の脱硝触媒のサンプル名を、“３．３ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［参考例４］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、９ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、参考例４の脱硝触媒とした。なお、この参考例４の脱硝触媒のサンプル名を、“９ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［参考例５］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、２０ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、参考例５の脱硝触媒とした。なお、この参考例５の脱硝触媒のサンプル名を、“２０ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［参考例６］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、３３ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、参考例６の脱硝触媒とした。なお、この参考例６の脱硝触媒のサンプル名を、“３３ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［実施例２］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、４３ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、実施例２の脱硝触媒とした。なお、この実施例２の脱硝触媒のサンプル名を、“４３ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［実施例３］
比較例２と同様の手法によって得られると共に、五酸化バナジウムの質量パーセントが、８０ｗｔ％である焼成後の脱硝触媒を、実施例３の脱硝触媒とした。なお、この実施例３の脱硝触媒のサンプル名を、“８０ｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２”とした。

［比較例４］
既存触媒を比較例４とした。なお、既存触媒とは、酸化チタン（ＴｉＯ_２）（含有率：７９．６７ｗｔ％）に、酸化タングステン（ＷＯ_３）（含有率：１０．７２ｗｔ％）及びシリカ（ＳｉＯ_２）（含有率：６．２５ｗｔ％）等が担持され、バナジウムが０．５％前後含まれた触媒である。

１．２ 評価
１．２．１ 粉末Ｘ線回折
（回折方法）
粉末Ｘ線回折としては、Ｒｉｇａｋｕ ｓｍａｒｔ ｌａｂにより、Ｃｕ−Ｋａを用いて測定を行った。

（回折結果）
実施例１（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００），参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００），参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００），及び比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００）の粉末ＸＲＤパターンを図３に、実施例１（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００），実施例２、参考例３〜６，及び比較例２〜３（ｘｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２）の粉末ＸＲＤパターンを図４に示す。実施例１（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００），参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００），参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００），比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００）の粉末ＸＲＤパターンでは、熱分解温度、調製法に関わらず、Ｖ_２Ｏ_５のみのピークが観察された。実施例２，参考例３〜６，及び比較例２〜３（ｘｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２）の粉末ＸＲＤパターンに関しては、９ｗｔ％までＶ_２Ｏ_５ピークが見られず、ＴｉＯ_２に高分散していると考えられる。Ｖ_２Ｏ_５担持量が２０ｗｔ％まで増加すると、２２．２°、２７．４°にＶ_２Ｏ_５のピークが観察されるようになり、担持量が増すごとにＶ_２Ｏ_５ピーク強度が大きくなっていった。一方、ＴｉＯ_２ピークは減少していく傾向にあった。

１．２．２ ＢＥＴ比表面積測定
（測定方法）
ＢＥＴ比表面積の測定には、ＭｉｃｒｏｔｒａｃＢＥＬ ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘを用いた。Ａｒ雰囲気下、２００℃で２時間前処理をした後、１９６℃で測定した。

（測定結果）

参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００），参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００），比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００），実施例１（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００）と、比較例２〜３、参考例３〜６、及び実施例２〜３（ｘｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２触媒）、及び比較例４（既存触媒）のＢＥＴ比表面積を表１に示す。バナジン酸アンモニウムを熱分解することにより調製した五酸化バナジウム触媒は、熱分解温度の上昇に伴い、ＢＥＴ比表面積は減少した。すなわち、最大のＢＥＴ比表面積を示す五酸化バナジウムは、３００℃で熱分解した参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００）の五酸化バナジウムにおいて、最大のＢＥＴ比表面積１６．６ｍ^２ｇ^−１が示された。また、ゾルゲル法を用い、３００℃で調整した五酸化バナジウムのＢＥＴ比表面積は更に大きく、６２．９ｍ^２ｇ^−１であった。
参考例３〜６、及び実施例２〜３、及び比較例２〜３（ｘｗｔ％Ｖ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２）に関しては、五酸化バナジウムの担持量が増加するにつれ、ＴｉＯ_２の細孔が埋められていき、ＢＥＴ比表面積が低下していった。

１．２．３ 触媒活性測定
（測定方法）
以下の表２の条件の下、固定床流通式触媒反応装置を用いてＮＨ_３−ＳＣＲ反応を行った。触媒層を通過したガスのうち、ＮＯ、ＮＨ_３、ＮＯ_２、Ｎ_２ＯをＪａｓｃｏ ＦＴ−ＩＲ−４７００で分析した。

また、ＮＯ転化率、Ｎ_２選択率を、下記の式により算出した。なお、ＮＯ_ｉｎは反応管入口のＮＯ濃度、ＮＯ_ｏｕｔは反応管出口のＮＯ濃度、Ｎ_２ｏｕｔは反応管出口のＮ_２濃度、ＮＨ_３ｉｎは反応管入口のＮＨ_３濃度、ＮＨ_３ｏｕｔは反応管出口のＮＨ_３濃度である。

（測定結果）
図５に五酸化バナジウム触媒のＮＨ_３−ＳＣＲ活性を示す。バナジン酸アンモニウムを熱分解して得られた触媒の場合、熱分解温度が低くなるにつれてＮＯ転化率は大きくなっていき、熱分解温度３００℃の触媒である参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００℃）で最も高い活性を示した。また、反応温度２００℃においては、参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００℃）、参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００℃）、実施例１（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００℃）のいずれかを触媒として用いた場合、８０％以上のＮＯ転化率があった。更に、いずれの実施例も、比較例１及び比較例４に比較して高いＮＯ転化率を示した。

熱分解温度が低いほど、五酸化バナジウムの比表面積が大きくなっていることから、バルクの五酸化バナジウム触媒を使用した低温ＮＨ_３−ＳＣＲ活性にはＢＥＴ比表面積の大きさが起因していると考えられる。そのため、上記のように、実施例１として、ＢＥＴ比表面積を大きくするためにシュウ酸を用いたゾルゲル法により五酸化バナジウムを調製した次第である。この方法で調整した五酸化バナジウムのＢＥＴ比表面積は、表１に記載のように６２．９ｍ^２ｇ^−１であり、熱分解法で調整した五酸化バナジウムの約４倍近い大きさを有している。実施例１（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００℃）のＮＯ転化率は、熱分解法で調製した五酸化バナジウムに比べて、１００−１５０℃間で８０−２００％上昇した。

なお、いずれの温度においてもＮ_２選択率は、ほぼ１００％であった。図６に、例として、参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００℃）と比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００℃）のＮ_２選択率を示す。

（空間速度依存性）
以下の表３の条件の下、選択的触媒還元反応を行うことにより、参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００℃）を触媒として用いた場合の、空間速度（ガス処理用）依存性を測定した。測定結果を、図７に示す。図７（ａ）は、反応温度１２０℃におけるＮＯ転化率を示し、図７（ｂ）は、反応温度１００℃におけるＮＯ転化率を示す。
８０％のＮＯ無害化達成は、１２０℃において約１５Ｌｈ^−１ｇ_ｃａｔ ^−１であり、１００℃において約１１Ｌｈ^−１ｇ_ｃａｔ ^−１であった。
空間速度を変化させた実験においても、Ｎ_２への選択率は、ほぼ１００％であった。

（水分共存下における反応）
参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００℃）を触媒とし、以下の表４の条件の下、反応温度１５０℃、空間速度２０Ｌｈ^−１ｇ_ｃａｔ ^−１にてＮＨ_３−ＳＣＲ反応の実験を行った際の、時間経過に伴うＮＯ転化率を、図８に示す。反応開始１．５ｈ経過後に、２．３％Ｈ_２Ｏを添加した所、ＮＯ転化率は６４％から５０％へと低下した。Ｈ_２Ｏを添加してもＮ_２への選択性は変化がなく、１００％であった。反応開始から３．５ｈ経過後に水の導入を止めた所、ＮＯ転化率は増加し、６７％となった。

（Ｓ分共存下における反応）
上記の水分共存下における反応に係る実験と同様の条件下で、ＳＯ_２１００ｐｐｍを反応ガスに流通させた。実験結果を、図９に示す。ＮＯの触媒活性には変化がなく、１５０℃までの温度上昇完了後から、常にＨ_２ＯとＯ_２が存在するものの、ＳＯ_２の濃度が下がることはなく、ＳＯ_２は反応しなかった。したがって、実施例の脱硝触媒は、耐Ｓ性も有することが分かった。

（五酸化バナジウム担持量とＮＯ転化率との関係）
図１０に、反応温度毎の、五酸化バナジウム担持量とＮＯ転化率との関係を示す。図１０（ａ）は、反応温度１２０℃における五酸化バナジウム担持量とＮＯ転化率の関係を示す。同様に、図１０（ｂ）は、反応温度１５０℃、図１０（ｃ）は、反応温度１００℃における五酸化バナジウム担持量とＮＯ転化率の関係を示す。なお、各グラフにおいて、五酸化バナジウム担持量が１００ｗｔ％となっている触媒は、上記の実施例１により調製された脱硝触媒Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００である。四角を用いてプロットされた点は、比較例４である既存触媒のＮＯ転化率を示す。
全てのグラフにおいて、概ね、五酸化バナジウム担持量が増えるほど、ＮＯ転化率が高くなることが示された。ただし、いずれのグラフにおいても、五酸化バナジウム担持量が３．３ｗｔ％の触媒が、五酸化バナジウム担持量が９．０ｗｔ％の触媒よりも高いＮＯ転化率を示した。
具体的には、図１０（ａ）に見られるように、反応温度１２０℃のＮＨ_３−ＳＣＲ反応においては、五酸化バナジウム担持量が８０ｗｔ％となった段階で、ＮＯ転化率が８０％となった。また、図１０（ｂ）に見られるように、反応温度１５０℃のＮＨ_３−ＳＣＲ反応においては、五酸化バナジウム担持量が３．３ｗｔ％となった段階で、ＮＯ転化率は大きく上昇することが示された。更に、図１０（ｃ）に見られるように、反応温度１００℃の選択的触媒還元反応においては、五酸化バナジウム担持量が４３ｗｔ％までの脱硝触媒に比較して、五酸化バナジウム担持量が８０ｗｔ％の脱硝触媒で、ＮＯ転化率が大きく上昇することが示された。

（ＢＥＴ比表面積とＮＯ転化率との関係）
図１１（ａ）に、五酸化バナジウムを酸化チタンに担持させた脱硝触媒における、ＢＥＴ比表面積とＮＯ転化率との関係を示す。五酸化バナジウムを酸化チタンに担持させた脱硝触媒においては、担持量を増やしていくと、概して、ＢＥＴ比表面積は減る一方で、活性は上がっていくことが示された。
また、図１１（ｂ）に、五酸化バナジウムを酸化チタンに担持させた脱硝触媒と、酸化チタンに担持させない脱硝触媒双方の、ＢＥＴ比表面積とＮＯ転化率の関係を示す。五酸化バナジウムを酸化チタンに担持させない触媒においては、ＢＥＴ比表面積を増やすほど、活性が上がっていくことが示された。

２．ゾルゲル法を用いて製造したＶ _２ Ｏ _５ 触媒
２．１ 各実施例（実施例４〜６、参考例７〜８）
上記の「１．１ 各実施例と比較例」においては、「実施例１」として、バナジウムとシュウ酸のモル比が１：３となるように、バナジン酸アンモニウムをシュウ酸溶液に溶解させた後、水分を蒸発させ、乾燥させ、乾燥粉末を焼成した脱硝触媒を作製した。このバナジウムとシュウ酸のモル比を、１：１、１：２、１：３、１：４、１：５とした脱硝触媒を、参考例７、実施例４〜６、参考例８とする。
具体的には、上記の繰り返しとなるが、バナジン酸アンモニウムをシュウ酸溶液に溶解させた（バナジウム：シュウ酸のモル比＝１：１〜１：５）。全て溶かしきった後、ホットスターラー上で溶液中の水分を蒸発させ、乾燥機中において、１２０℃で一晩乾燥させた。その後、乾燥後の粉末を空気中において３００℃で４時間焼成した。
それらのサンプル名を、各々、“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：１”（参考例７），“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：２”（実施例４），“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３”（実施例５），“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：４”（実施例６），“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：５”（参考例８）とした。
なお、「１．１ 各実施例と比較例」における「実施例１」である、“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿３００”と、実施例５の“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３”とは、実質的に同一物であるが、説明の便宜上、ここでは、サンプル名が“Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３”の「実施例５」とした。
なお、ＢＥＴ比表面積を高めるため、シュウ酸溶液に界面活性剤を加えてもよい。界面活性剤としては、例えば、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ヘキサデシルアミン等の陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤が例示できる。

２．２ 評価
２．２．１ 粉末Ｘ線回折
（回折方法）
上記の１．２．１と同様、粉末Ｘ線回折は、Ｒｉｇａｋｕ ｓｍａｒｔ ｌａｂにより、Ｃｕ−Ｋａを用いて測定を行った。

（回折結果）
参考例７、実施例４〜６、参考例８（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ）の粉末ＸＲＤパターンを、図１２に示す。バナジウム：シュウ酸比が１：１，１：２，１：５となる溶液を用いて作製した五酸化バナジウム（参考例７、７、及び１０）は、斜包晶Ｖ_２Ｏ_５ピークのみ検出されたが、バナジウム：シュウ酸比が１：３，１：４となる溶液を用いて作製した五酸化バナジウム（実施例５及び６）では、斜包晶Ｖ_２Ｏ_５ピークの他に、１１°に未確認ピークが検出された。しかしながら、現時点で同定はできていない。

２．２．２ ＢＥＴ比表面積測定
（測定方法）
上記の１．２．３と同様、ＢＥＴ比表面積の測定には、ＭｉｃｒｏｔｒａｃＢＥＬ ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘを用いた。Ａｒ雰囲気下、２００℃で２時間前処理をした後、１９６℃で測定した。

（測定結果）

参考例７（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：１），実施例４（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：２），実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３），実施例６（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：４），参考例８（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：５）のＢＥＴ比表面積を表５に示す。シュウ酸の比率が高まるに従って、バナジウム：シュウ酸比が１：３まで比表面積が増加し、それ以上では減少した。また、以下の触媒活性試験後の実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３）の比表面積は、触媒活性試験前に比較して大きく減少し、４３．４ｍ^２ｇ^−１であった。

２．２．３ 触媒活性測定
（測定方法）
上記の１．２．４と同一の測定方法で、各Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ触媒のＮＨ_３−ＳＣＲ活性を測定し、ＮＯ転化率を算出した。

（測定結果）
図１３に、Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ触媒のＮＨ_３−ＳＣＲ活性を示す。図１３（ａ）は、各触媒を用いたＮＨ_３−ＳＣＲ反応における、反応温度毎のＮＯ転化率を示す。また、図１３（ｂ）は、反応温度１２０℃におけるバナジウム：シュウ酸の比率とＮＯ転化率の関係を示す。バナジウム：シュウ酸の比率が１：３の触媒である実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３）において、ＮＯ転化率が最も高くなり、それ以上シュウ酸を加えると、ＮＯ転化率は減少した。実施例６（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：４）は、実施例４（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：２）よりも比表面積が大きいにもかかわらず、ＮＯ転化率が低かった。

（比表面積とＮＯ転化率との関係）
図１４に、実施例４〜６、参考例７の各Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ、及び、上記の参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００），参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００），比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００）における、ＢＥＴ比表面積とＮＯ転化率との関係を示す。なお、四角の点で示されるプロットは、実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３）の、選択的触媒還元反応後におけるＢＥＴ比表面積とＮＯ転化率との関係を示す。上記の繰り返しとなるが、バナジウム：シュウ酸の比率が１：３の触媒である実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３）において、ＮＯ転化率が最も高くなることが示された。

２．２．４ ＮＨ _３ −ＴＰＤによるキャラクタリゼーション
（測定方法）
ＮＨ_３−ＴＰＤ（ＴＰＤ：昇温脱離プログラム）により、触媒表面の酸点の量を見積もることが出来る。そこで、マイクロトラックベル社製のベルキャットを用い、装置中で、参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００）、参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００）、比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００）、実施例４（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：２）、実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３）の各触媒０．１ｇを、Ｈｅ（５０ｍｌ／ｍｉｎ）流通下３００℃にて１時間前処理した。その後、１００℃に下げ、５％アンモニア／Ｈｅ（５０ｍｌ／ｍｉｎ）を３０分流通させ、アンモニアを吸着した。流通ガスをＨｅ（５０ｍｌ／ｍｉｎ）に切り替え、３０分の安定化の後、１０℃／ｍｉｎで昇温し、質量数１６のアンモニアを質量分析計にてモニターした。

（測定結果）

参考例１（Ｖ_２Ｏ_５＿３００）、参考例２（Ｖ_２Ｏ_５＿４００）、比較例１（Ｖ_２Ｏ_５＿５００）、実施例４（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：２）、実施例５（Ｖ_２Ｏ_５＿ＳＧ＿１：３）各々を用いた場合の、ＮＨ_３脱離量の測定結果を表６に示す。
これらのＮＨ_３脱離量の値と、各々の触媒のＢＥＴ比表面積とをプロットすると、図１５のグラフが得られる。この図１５のグラフからも分かるように、Ｖ_２Ｏ_５のＢＥＴ比表面積にほぼ比例して、ＮＨ_３脱離量が大きくなることが示された。また、各触媒のＮＨ_３脱離量とＮＯ転化率との対応関係をプロットすると、図１６のグラフが得られた。すなわち、ＮＨ_３脱離量＝触媒表面の酸点の量が大きい触媒ほど、ＮＯ転化率が高くなることが示された。

以上のように、酸化バナジウムが五酸化バナジウム換算で３．３ｗｔ％以上存在し、比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上である本発明の脱硝触媒を用いた、アンモニアを還元剤とする選択的触媒還元反応においては、２００℃以下の低温での脱硝効率が高い。一方で、ＳＯ_２の酸化は認められない。

１…燃焼システム
１０…ボイラ
３０…空気予熱器
５０…電気集塵装置
９０…脱硝装置
Ｌ１…排気路

Claims (5)

1. 燃料を燃焼させる燃焼装置と、
   前記燃焼装置において前記燃料が燃焼することによって発生する排ガスが流通する排気路と、
   前記排気路に配置され且つ前記排ガス中の煤塵を収集する集塵装置と、
   前記排気路に配置され且つ脱硝触媒によって前記排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝装置と、を備える燃焼システムであって、
   前記脱硝装置は、前記排気路における前記集塵装置の下流側に配置され、
   前記脱硝触媒は、五酸化バナジウムが４３ｗｔ％以上存在し、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ^２／ｇ以上である燃焼システム。
2. 前記燃焼システムは、前記排気路に配置され且つ前記排ガスから熱回収する空気予熱器を更に備え、
   前記空気予熱器は、前記集塵装置の上流側に配置される、請求項１に記載の燃焼システム。
3. 前記脱硝触媒は、ＮＨ_３−ＴＰＤ（ＴＰＤ：昇温脱離プログラム）によるＮＨ_３脱離量が、１０．０μｍｏｌ／ｇ以上である、請求項１又は２に記載の燃焼システム。
4. 前記脱硝装置は、選択接触還元法によって前記排ガスから窒素酸化物を除去する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼システム。
5. 前記燃料は、石炭である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼システム。

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