WO2016132789A1 - 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる排ガス処理方法、排ガス処理装置を提供する。本発明の排ガス処理方法は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化させ、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ₂とを気固反応させることを特徴とする。また、本発明の排ガス処理装置は、ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部とを備え、オゾン供給部は、供給したオゾンにより排ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化するように設けられ、アルカリ剤供給部は、供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ₂とを気固反応させるように設けられたことを特徴とする。

Description

排ガス処理方法及び排ガス処理装置

　本発明は、排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関する。

　ゴミの焼却などにより生じる排ガス中のＨＣｌやＳＯｘなどの酸性ガスを粉末状のアルカリ剤により除去する方法が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。この方法では、重曹などのアルカリ剤粉末をバグフィルターの上流側の排ガス流路に吹き込み、吹き込んだ粉末をフィルター上に堆積させ、酸性ガスを除去している。
　また、排ガスをオゾン処理することにより排ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化し、その後湿式スクラバーで排ガスを還元剤水溶液で洗浄することによりＮＯｘを除去する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００８－１２４９８号公報 特開２０００－２１８１２８号公報 特開２００６－２３９６８９号公報 特開２０１０－２６４３８６号公報

　しかし、従来のアルカリ剤粉末を用いた排ガス処理方法では、排ガス中のＮＯｘの除去効率が低いという問題がある。また、湿式スクラバーを用いる方法では、大量の還元剤水溶液を循環させる設備や排水を処理する設備を設ける必要がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる排ガス処理方法を提供する。

　本発明は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ₂とを気固反応させることを特徴とする排ガス処理方法を提供する。

　本発明によれば、ＮＯｘを含む排ガス中にオゾンを供給するため、オゾンにより、ＮＯｘの大部分を占めるＮＯをＮＯ₂に変換することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯｘ中のＮＯ₂の割合を大きくすることができる。なお、ＮＯ₂はＮＯに比べアルカリ剤と反応しやすいと考えられる。
　本発明によれば、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するため、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、オゾンによる酸化によりＮＯｘ中の割合を大きくなったＮＯ₂とを気固反応させ排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。このことにより、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる。

本発明の一実施形態の排ガス処理装置の構成を示す概略図である。 図１の点線で囲んだ範囲Ａの拡大図で有り、ろ過集塵器における排ガスの流れの説明図である。 ミスト中における化学反応の説明図である。 ミスト中における化学反応の説明図である。 実験で用いた反応器の概略断面図である。 実験結果を示すグラフである。 実験結果を示すグラフである。

　本発明の排ガス処理方法は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ₂とを気固反応させることを特徴とする。
　本発明の排ガス処理方法において、アルカリ剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及び炭酸カルシウムのうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
　このような構成によれば、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ₂とを効率よく気固反応させることができる。

　本発明の排ガス処理方法において、排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成し、第１ミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化することが好ましい。
　オゾンを１５０℃以上の排ガス中に供給すると、オゾンの酸化力の低下又は熱分解によりＮＯをＮＯ₂に酸化することが難しくなる。しかし、１５０℃以上の排ガス中に水又は水溶液を噴霧しミストを形成すると、水の気化熱によりミスト中に１５０℃以下の局所冷却域を形成することができる。この局所冷却域にオゾンを供給するとオゾンの酸化力の低下又は熱分解を抑制することができ、局所冷却域の排ガスに含まれるＮＯをＮＯ₂に酸化することができる。従って、排ガス温度が１５０℃以上であっても、局所冷却域を形成することによりＮＯをＮＯ₂に変換することができる。

　本発明の排ガス処理方法において、第１ミストは、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を排ガス中に噴霧することにより形成されることが好ましい。
　アルカリ性水溶液を排ガス中に噴霧すると、アルカリ性水溶液の水滴が排ガス中に浮遊するミストを形成することができる。このミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化することができ、生成したＮＯ₂を水滴に溶解させることができる。一方、排ガスにＳＯ₂が含まれる場合、ＳＯ₂は水滴に溶解しアルカリと中和反応する。そして、この中和反応の反応生成物と水滴に溶解させたＮＯ₂を反応させることができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。
　還元剤水溶液を排ガス中に噴霧すると、還元剤水溶液の水滴が排ガス中に浮遊するミストを形成することができる。このミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化することができ、生成したＮＯ₂を水滴に溶解させることができる。このＮＯ₂を水滴に溶解した還元剤によりＮ₂に還元することができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。
　本発明の排ガス処理方法において、第１ミストを形成した後の排ガス中に、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成することが好ましい。
　このような構成によれば、オゾンにより還元剤が消費されることを抑制することができる。
　本発明の排ガス処理方法において、前記粉末は前記ミストに含まれる水が蒸発した後の排ガス中に供給されることが好ましい。
　このような構成によれば、オゾンによりＮＯがＮＯ₂に変換された後のＮＯｘとアルカリ剤とを反応させることができ、排ガスから効率よくＮＯｘを除去することができる。また、ミストを構成する水滴が粉末に吸収されることを抑制することができ、粉末が排ガス流路の内壁に付着することを抑制することができる。

　また、本発明は、ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部とを備え、前記オゾン供給部は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化するように設けられ、前記アルカリ剤供給部は、供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ₂とを気固反応させるように設けられた排ガス処理装置も提供する。
　本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス流路を流れるＮＯｘを含む排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部を備えるため、オゾンにより、ＮＯｘの大部分を占めるＮＯをＮＯ₂に変換することができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯｘ中のＮＯ₂の割合を大きくすることができる。
　本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス流路を流れるＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部を備えるため、アルカリ剤又はその熱分解生成物と、オゾンによる酸化によりＮＯｘ中の割合を大きくなったＮＯ₂とを気固反応させ排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。このことにより、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる。

　本発明の排ガス処理装置において、前記排ガス流路を流れる排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成する噴霧部をさらに備え、前記オゾン供給部は、第１ミスト内の局所冷却域にオゾンを供給するように設けられたことが好ましい。
　このような構成によれば、排ガス温度が１５０℃以上であっても、局所冷却域を形成することによりＮＯをＮＯ₂に変換することができる。
　本発明の排ガス処理装置において、前記噴霧部は、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第１ミストを形成するように設けられたことが好ましい。
　このような構成によれば、排ガス中のＮＯ₂と水滴に溶解した還元剤などと反応させることができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。
　本発明の排ガス処理装置において、第２噴霧部をさらに備え、第２噴霧部は、第１ミストを形成した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成するように設けられたことが好ましい。
　このような構成によれば、オゾン供給部が供給したオゾンにより還元剤が消費されることを抑制することができる。

　本発明の排ガス処理装置において、前記アルカリ剤供給部は、前記オゾン供給部によりオゾンが供給された後の排ガス中に前記粉末を供給するように設けられたことが好ましい。
　このような構成によれば、オゾンによりＮＯがＮＯ₂に変換された後のＮＯｘとアルカリ剤とを反応させることができ、排ガスから効率よくＮＯｘを除去することができる。
　本発明の排ガス処理装置において、前記アルカリ剤供給部により供給された前記粉末を含む排ガスをろ過する集塵器をさらに備えることが好ましい。
　このような構成によれば、集塵器のフィルター上に粉末の堆積層を形成することができ、排ガスをこの堆積層を通過させることができる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯ₂とアルカリ剤とを効率よく気固反応させることができ、排ガス中のＮＯｘを効率よく除去することができる。

　以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。

排ガス処理方法及び排ガス処理装置
　図１は、本実施形態の排ガス処理装置の構成を示す概略図である。図２は、図１の点線で囲んだ範囲Ａの拡大図で有り、ろ過集塵器における排ガスの流れの説明図である。
　本実施形態の排ガス処理方法は、ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、オゾンによりＮＯガスをＮＯ₂ガスに酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ₂ガスとを気固反応させることを特徴とする。
　また、本実施形態の排ガス処理装置３０は、ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路１と、排ガス流路１を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部４と、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給するアルカリ剤供給部７とを備え、オゾン供給部４は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯガスをＮＯ₂ガスに酸化するように設けられ、アルカリ剤供給部７は、供給した粉末３５に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ₂ガスとを気固反応させるように設けられたことを特徴とする。
　以下、本実施形態の排ガス処理方法及び排ガス処理装置３０について説明する。

１．排ガス、排ガス流路
　排ガスは、本実施形態の排ガス処理方法および排ガス処理装置３０の被処理ガスであり、ＮＯｘを含むものであれば特に限定されないが、燃焼排ガスであってもよい。例えば、排ガスは、ガラス原料をバーナーにより溶解する溶解炉から排出される燃焼排ガスであってもよく、ガラス原料を電気溶融させる溶解炉から排出される排ガスであってもよく、ボイラーの燃焼室から排出される燃焼排ガスであってもよく、エンジンから排出される燃焼排ガスであってもよく、ガスタービンから排出される燃焼排ガスであってもよく、焼却炉から排出される燃焼排ガスであってもよい。なお、燃焼排ガスに含まれるＮＯｘのうち約９５％がＮＯであり約５％がＮＯ₂である。また、ＮＯは水への溶解性を有さないが、ＮＯ₂は水への溶解性を有する。
　燃焼などにより発生した排ガスには、ＮＯ、ＮＯ₂などのＮＯｘの他にＳＯｘ、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂、煤塵などが含まれてもよい。この排ガスは、排ガス流路１に流入する。
　排ガス流路１は、排ガスが発生してから大気中に放出されるまでの流路である。例えば、図１に示した排ガス処理装置３０では、排ガス流路１は、反応塔２０、電気集塵器２２、ろ過集塵器１５、煙突２７及び配管などから構成される。なお、図１に示した電気集塵器２２は省略可能である。

２．オゾン供給部、噴霧部
　オゾン供給部４は、排ガス流路１を流れる排ガス中にオゾンを供給するように設けられる。このことにより、排ガスに含まれるＮＯをＮＯ₂に酸化することができ、排ガス中のＮＯｘのＮＯ₂割合を高くすることができる。なお、ＮＯ₂はＮＯに比べアルカリ剤と反応しやすいと考えられる。
　オゾン供給部４は、酸素含有気体中でのプラズマ放電を行うオゾン発生装置３（オゾナイザ）により発生させたオゾン含有気体を排ガス中に供給する部分であってもよい。

　オゾン供給部４によりオゾンを供給する箇所における排ガス温度は、１５０℃以下とすることができる。このことにより、排ガス中に供給したオゾンの酸化力の低下や熱分解を抑制することができ、ＮＯを効率よくＮＯ₂に酸化することができる。オゾン供給部４は、例えば、排ガス冷却部や廃熱回収部を流れた後の排ガス中にオゾンを供給するように設けることができる。

　また、オゾン供給部４は、排ガス中に水又は水溶液を噴霧部１０により噴霧することにより形成されたミスト１２中の局所冷却域１３にオゾンを供給するように設けられてもよい。オゾン供給部４は、水又は水溶液と共にオゾンを排ガス中に噴霧するように設けられてもよい。オゾン供給部４は、噴霧部１０を構成するノズルに近接して設けたオゾン噴出口を有してもよい。また、オゾン供給部４は、ミスト１２中の局所冷却域１３にオゾンを直接供給するように設けられたオゾン流路５を有してもよい。
　噴霧部１０により排ガス中にミスト１２を形成するとミスト１２に含まれる浮遊水滴３２の水分は気体になるため、気化熱により排ガスの熱が奪われる。このため、ミスト１２中には周囲の排ガスよりも温度が低い局所冷却域１３が生じる。この局所冷却域１３の温度が１５０℃以下となるようにミスト１２を形成し、この局所冷却域１３にオゾンを供給することにより局所冷却域１３におけるオゾンの酸化力の低下や熱分解を抑制することができる。この結果、局所冷却域１３においてオゾンによりＮＯをＮＯ₂に効率よく酸化させることができる。このようにミスト１２中の局所冷却域１３において排ガスをオゾン処理することにより、ミスト１２の周囲の排ガス温度が１５０℃以上であってもＮＯガスをＮＯ₂ガスに効率よく酸化することができる。また、ミスト１２の周囲の排ガス温度は、１７０℃以上であってもよく、２００℃以上であってもよい。
　噴霧部１０は、噴霧した水滴３２の大部分が排ガスの流れに乗って移動しこれらの水滴３２の水分が実質的にすべて蒸発するように設けることができる。このことにより、局所冷却域１３を有するミスト１２を排ガス中に形成することができる。

　噴霧部１０は、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧しミスト１２を形成するように設けられてもよい。この場合、ミスト１２に含まれる水滴３２にはアルカリ又は還元剤が含まれる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。還元剤としては、亜硫酸ナトリウムなどが挙げられる。なお、噴霧部１０は、アルカリと還元剤の両方を含む水溶液を噴霧しミストを形成してもよい。
　なお、噴霧部１０は、第１噴霧部と第２噴霧部とを有してもよい。この場合、第１及び第２噴霧部は、第１噴霧部により排ガス流路１を流れる排ガス中に水を噴霧し第１ミストを形成し、第１噴霧部よりも下流側の排ガス流路１を流れる排ガス中に第２噴霧部によりアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成するように設けることができる。また、オゾン供給部４は、第１ミスト中の局所冷却域にオゾンを供給するように設けることができる。このことにより、第１ミスト中の局所冷却域において排ガス中のＮＯガスをＮＯ₂ガスに効率よく酸化することができ、第２ミスト中において排ガスをアルカリ又は還元剤で処理することができる。また、第２噴霧部は、第１ミストを構成する水滴３２の水分が実質的にすべて蒸発した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧するように設けられてもよい。このことにより、第１ミストと第２ミストを分離することができ、オゾン供給部４が供給したオゾンにより還元剤が消費されることを抑制することができる。また、第２噴霧部は、１５０℃以上の排ガス中に水溶液を噴霧するように設けられてもよい。

　還元剤水溶液を排ガス中に噴霧すると、還元剤水溶液の水滴３２が排ガス中に浮遊するミスト１２を形成することができる。このミスト１２内の局所冷却域１３においてオゾンにより非溶解性のＮＯを溶解性のＮＯ₂に酸化することができ、生成したＮＯ₂を水滴３２に溶解させることができる。このＮＯ₂を水滴３２に溶解した還元剤によりＮ₂に還元することができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。なお、第１ミストと第２ミストを形成する場合、ＮＯの酸化反応は第１ミストで進行し、ＮＯ₂の還元反応は第２ミスとで進行する。

　ここでは、噴霧部１０が還元剤水溶液である亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）水溶液をＮＯｘを含む排ガス中に噴霧しミスト１２を形成する場合について説明する。図３は、Ｎａ₂ＳＯ₃水溶液を噴霧したミスト１２中における化学反応の説明図である。ミスト１２内では、図３のように、排ガス中にＮａ₂ＳＯ₃水溶液の水滴３２が浮遊している。水滴３２の表面では、水分の気化が進み、気化熱により排ガスの熱が奪われる。このため、ミスト１２中の排ガス温度は下がりミスト１２中に局所冷却域１３が形成される。オゾン供給部４によりこの局所冷却域１３にオゾンが供給されると、局所冷却域１３のＮＯが気相においてＮＯ₂に酸化される。生成したＮＯ₂が水滴３２に溶解しＮａ₂ＳＯ₃と反応しＮａ₂ＳＯ₄とＮ₂を生成する。このように排ガス中のＮＯｘをＮ₂に還元することにより除去することができる。また、生成したＮａ₂ＳＯ₄は、水分の蒸発後微粒子となり、電気集塵器２２又はろ過集塵器１５により排ガス中から除去される。ここでは、還元剤としてＮａ₂ＳＯ₃を用いた場合を説明したが、還元剤は、ＮＯ₂をＮ₂に還元できれば特に限定されない。
　なお、この場合、Ｎａ₂ＳＯ₃と未反応のＮＯ₂が後述のアルカリ剤と反応する。

　アルカリ性水溶液を排ガス中に噴霧すると、アルカリ性水溶液の水滴３２が排ガス中に浮遊するミスト１２を形成することができる。ミスト１２内の局所冷却域１３においてオゾンにより非溶解性のＮＯを溶解性のＮＯ₂に酸化することができ、生成したＮＯ₂を水滴３２に溶解させることができる。一方、排ガスにＳＯ₂が含まれる場合、ＳＯ₂は水滴３２に溶解しアルカリと中和反応する。そして、この中和反応の反応生成物と水滴３２に溶解させたＮＯ₂を反応させることができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。なお、第１ミストと第２ミストを形成する場合、ＮＯの酸化反応は第１ミストで進行し、ＳＯ₂とアルカリとＮＯ₂との反応は第２ミストで進行する。

　ここでは、ＳＯｘ及びＮＯｘを含む排ガス中に、噴霧部１０がアルカリ性水溶液である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を噴霧しミスト１２を形成する場合について説明する。図４は、ＮａＯＨ水溶液を噴霧したミスト１２中における化学反応の説明図である。ミスト１２内では、図４のように、排ガス中にＮａＯＨ水溶液の水滴３２が浮遊している。排ガス中のＳＯ₂は、水滴３２に溶解しＮａＯＨと反応しＮａ₂ＳＯ₃を生成する。また、排ガス中のＮＯは、局所冷却域１３に供給されたオゾンによりＮＯ₂に酸化される。そして、生成したＮＯ₂は、水滴３２に溶解しＳＯ₂から生成されたＮａ₂ＳＯ₃と反応しＮａ₂ＳＯ₄とＮ₂を生成する。このように排ガス中のＮＯｘをＮ₂に還元することにより排ガス中のＮＯｘを除去することができる。また、排ガス中のＳＯ₂は水酸化ナトリウムと反応するため、排ガス中のＳＯ₂も除去することができる。ここでは、アルカリとしてＮａＯＨを用いた場合を説明したが、アルカリは、ＳＯ₂と反応し還元性物質を生成するものであれば特に限定されない。また、この場合、Ｎａ₂ＳＯ₃と未反応のＮＯ₂が後述のアルカリ剤と反応する。
　なお、噴霧部１０により噴霧する水溶液が還元剤とアルカリの両方を含む場合、上記の反応が並行して進行すると考えられる。

３．アルカリ剤供給部、アルカリ剤、ろ過集塵器
　アルカリ剤供給部７は、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給するように設けられる。このことにより、排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を浮遊させ気固接触させることができ、排ガスに含まれるＮＯ₂とアルカリ剤とを反応させることができる。この反応により排ガス中のＮＯ₂を消費することができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。また、オゾン供給部４より排ガス中に供給されたオゾンにより排ガスに含まれるＮＯｘのＮＯ₂割合は大きくなっているため、アルカリ剤との反応によりＮＯ₂を消費させることにより、排ガス中のＮＯｘの多くを除去することができる。従って、処理後の排ガスのＮＯｘ濃度を低くすることができる。なお、粉末３５を供給した箇所よりも下流の排ガス流路１にフィルター１７を設け、フィルター１７上において排ガスと粉末３５を気固接触させてもよい。
　また、粉末３５に含まれるアルカリ剤とＳＯｘとを反応させることができ、排ガス中のＳＯｘも除去することができる。

　アルカリ剤供給部７は、オゾン供給部４によりオゾンが供給された後の排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給するように設けられることが好ましい。このことにより、排ガスのＮＯｘ濃度を効率よく低くすることができる。しかし、オゾンによるＮＯの酸化反応及びアルカリ剤とＮＯ₂との反応を同時に進行させることができる場合には、オゾンと粉末３５は、一緒に排ガス中に供給されてもよく、実質的に同じ箇所の排ガス中に供給されてもよく、また、粉末３５が供給された後の排ガス中にオゾンを供給してもよい。
　アルカリ剤供給部７は、１５０℃以上の排ガス中に粉末３５を供給するように設けられてもよく、１８０℃以上の排ガス中に粉末３５を供給するように設けられてもよく、２００℃以上の排ガス中に粉末３５を供給するように設けられてもよい。このことにより、アルカリ剤とＮＯ₂との反応速度を速くすることができ効率よくＮＯ₂を除去することができる。また、アルカリ剤を熱分解させる場合、効率よくアルカリ剤を熱分解することができる。

　アルカリ剤供給部７により排ガス中に供給される粉末３５は、少なくともアルカリ剤を含む。前記粉末３５は反応助剤を含んでもよい。また、前記粉末３５は、２種類以上のアルカリ剤を含んでもよい。また、粉末３５は、アルカリ剤を９０％以上含んでもよい。
　粉末３５に含まれるアルカリ剤は、排ガス中のＮＯ₂と気固反応するものであれば特に限定されないが、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）のうち少なくとも１つを含むことができる。これらのアルカリ剤は、ＮＯ₂と反応することができる。また、これらのアルカリ剤は、ＳＯ₂とも反応することができる。また、アルカリ剤はＮＯ₂と中和反応するものであってもよい。

　粉末３５がアルカリ剤としてＮａＨＣＯ₃を含む場合、ＮａＨＣＯ₃を含む粉末３５を排ガス中に供給すると、ＮａＨＣＯ₃は、Ｎａ₂ＣＯ₃とＨ₂ＯとＣＯ₂に熱分解すると考えられる。そして、熱分解生成物であるＮａ₂ＣＯ₃が排ガス中のＮＯ₂と気固反応し、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₂）又は硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）が生成すると考えられる。従って、この反応により排ガス中のＮＯ₂を消費することができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。なお、反応後のＮａＮＯ₂又はＮａＮＯ₃を含む粉末は、集塵器などにより排ガスから除去することができる。また、回収したＮａＮＯ₂又はＮａＮＯ₃を含む粉末は、原料などとして利用してもよい。
　また、排ガスがＳＯ₂を含む場合、ＮａＨＣＯ₃が熱分解して生成したＮａ₂ＣＯ₃がＳＯ₂と気固反応し、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）又は硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＳＯ₂も除去することができる。

　粉末３５がアルカリ剤としてＮａ₂ＣＯ₃を含む場合、Ｎａ₂ＣＯ₃を含む粉末３５を排ガス中に供給すると、Ｎａ₂ＣＯ₃が排ガス中のＮＯ₂と反応し、ＮａＮＯ₂又はＮａＮＯ₃が生成すると考えられる。従って、この反応により排ガス中のＮＯ₂を消費することができ、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。なお、反応後のＮａＮＯ₂又はＮａＮＯ₃を含む粉末は、集塵器などにより排ガスから除去することができる。
　また、排ガスがＳＯ₂を含む場合、Ｎａ₂ＣＯ₃がＳＯ₂と反応し、Ｎａ₂ＳＯ₃又はＮａ₂ＳＯ₄が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＳＯ₂も除去することができる。

　粉末３５がアルカリ剤としてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂又はＣａＣＯ₃を含む場合、粉末３５を排ガス中に供給すると、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂又はＣａＣＯ₃が排ガス中のＮＯ₂と反応し、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ₃）₂）が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＮＯ₂を除去することができる。
　また、排ガスがＳＯ₂を含む場合、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂又はＣａＣＯ₃がＳＯ₂と反応し、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₃）又は硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）が生成すると考えられる。従って、排ガス中のＳＯ₂も除去することができる。

　アルカリ剤供給部７は、排ガス流路１を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末３５を供給することができれば特に限定されないが、例えば、アルカリ剤貯蔵部６、定量供給機９及び輸送流路８を備えることができる。この場合、定量供給機９は、アルカリ剤貯蔵部６に貯蔵した粉末３５を輸送流路８に定量供給する。そして、輸送流路８に供給された粉末３５は、輸送流路８を流れる気体の流れに乗り排ガス流路１に供給される。このようなアルカリ剤供給部７により、粉末３５を排ガス流路１に定量供給することができる。なお、アルカリ剤供給部７は、定量供給機９が排ガス流路１に直接粉末３５を供給するように設けてもよい。輸送流路８には、空気を流すことができる。また、排ガス中にオゾンと粉末３５を同時に供給する場合、輸送流路８にオゾン発生装置３で発生させたオゾン含有気体を流してもよい。

　アルカリ剤供給部７により供給された粉末３５を含む排ガスをろ過する集塵器１５を設けることができる。このことにより、集塵器１５のフィルター１７上に粉末３５を堆積させることができ、排ガスから粉末３５を除去することができる。また、排ガスに煤塵が含まれる場合、煤塵も除去することができる。集塵器１５は、例えば、バグフィルター１６とすることができる。

　フィルター１７上に粉末３５を堆積させると、排ガスが粉末３５の堆積層を通過するため、効率よく気固接触させることができ、排ガスに含まれるＮＯ₂と粉末３５に含まれるアルカリ剤とを効率よく反応させることができる。例えば、図２のようにフィルター１７上に粉末３５を堆積させることができ、気固接触させることができる。フィルター１７上の粉末３５の堆積層の温度は、１００℃以上であってもよく、１５０℃以上であってもよく、１８０℃以上であってもよく、２００℃以上であってもよい。このことにより、ＮＯ₂と粉末３５に含まれるアルカリ剤とを効率よく反応させることができる。

　排ガスとの反応によりアルカリ剤が消費された粉末３５は、粉末３５の堆積層をフィルター１４上から除去することにより回収することができる。この堆積層の除去は、時間間隔をおいて行うことができる。また、集塵器１５がバグフィルター１６である場合、フィルター１４の堆積層と逆側から空気をぶつけて堆積層を除去することができる。フィルター１４上から除去した堆積層は、バグフィルター１６の下部から回収することができ、回収物はガラスの原料などとして利用することができる。

（アルカリ剤によるＮＯ₂除去実験）
　図５に示したような実験装置を用いて、ＮａＨＣＯ₃粉末３５により流通ガス中のＮＯ₂を除去する実験及びＮａ₂ＣＯ₃粉末３５により流通ガス中のＮＯ₂を除去する実験を行った。反応器３７には内径が約１６０ｍｍのステンレスパイプを用い、ＮａＨＣＯ₃粉末３５又はＮａ₂ＣＯ₃粉末３５の堆積層をフィルター１７上に形成したものを反応器３７中に設置した。フィルター１７には、ガラス二重織ＰＴＦＥラミネート膜ガラス生地を用いた。そして、１００ｐｐｍＮＯ₂ガス（バランスガス：９０％Ｎ₂、１０％Ｏ₂）を反応器３７にガス流量１０Ｌ／ｍｉｎで導入し、粉末３５の堆積層及びフィルター１７を通過させ、ＮａＨＣＯ₃粉末３５又はＮａ₂ＣＯ₃粉末３５とＮＯ₂とを反応させた。なお、導入ガスの温度及び反応器３７の温度は、室温とした。また、反応器３７に導入する前のガスのＮＯｘ濃度、反応器３７から排出されたガスのＮＯｘ濃度・ＮＯ濃度を測定し、濃度の経時変化を調べた。

　ＮａＨＣＯ₃粉末２４ｇ（０．２９ｍｏｌ）をフィルター１７上に堆積させて実験を行った実験結果を図６に示す。反応器３７に導入する前のガスのＮＯｘ濃度は約９０ｐｐｍであり、反応器３７から排出されたガスのＮＯｘ濃度は、約７８ｐｐｍであり、ＮＯｘ濃度はΔ１２ｐｐｍ減少した。これは、ガス中のＮＯ₂がＮａＨＣＯ₃と反応したためと考えられる。

　Ｎａ₂ＣＯ₃粉末２４ｇ（０．２３ｍｏｌ）をフィルター１７上に堆積させて実験を行った実験結果を図７に示す。反応器３７に導入する前のガスのＮＯｘ濃度は約８５ｐｐｍであり、反応器３７から排出されたガスのＮＯｘ濃度は、約６７ｐｐｍであり、ＮＯｘ濃度はΔ１８ｐｐｍ減少した。これは、ガス中のＮＯ₂がＮａ₂ＣＯ₃と反応したためと考えられる。

　１：排ガス流路　　３：オゾン発生装置　　４：オゾン供給部　　５：オゾン流路　　６：アルカリ剤貯蔵部　　７：アルカリ剤供給部　　８：輸送流路　　９：定量供給機　　１０：噴霧部　　１１：冷却水流路　　１２：ミスト　　１３：局所冷却域　　１５：ろ過集塵器　　１６：バグフィルター　　１７：フィルター　　２０：反応塔　　２２：電気集塵器　　２５：ファン　　２６：分析計　　２７：煙突　　３０：排ガス処理装置　　３２：水滴　　３５：アルカリ剤を含む粉末　　３７：反応器　　３９：マノスターゲージ

Claims (12)

1. 　ＮＯｘを含む排ガス中にアルカリ剤を含む粉末とオゾンとを供給し排ガスを処理する工程を含み、
   オゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化させ、前記アルカリ剤又はその熱分解生成物と、ＮＯ₂とを気固反応させることを特徴とする排ガス処理方法。
2. 　前記アルカリ剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及び炭酸カルシウムのうち少なくとも１つを含む請求項１に記載の排ガス処理方法。
3. 　前記排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成し、第１ミスト内の局所冷却域においてオゾンによりＮＯをＮＯ₂に酸化する請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
4. 　第１ミストは、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を前記排ガス中に噴霧することにより形成される請求項３に記載の排ガス処理方法。
5. 　第１ミストを形成した後の排ガス中に、アルカリ性水溶液又は還元剤水溶液を噴霧することにより第２ミストを形成する請求項３に記載の排ガス処理方法。
6. 　前記粉末は、ミストに含まれる水が蒸発した後の排ガス中に供給される請求項３～５のいずれか１つに記載の排ガス処理方法。
7. 　ＮＯｘを含む排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ剤を含む粉末を供給するアルカリ剤供給部とを備え、
   前記オゾン供給部は、供給したオゾンにより前記排ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化するように設けられ、
   前記アルカリ剤供給部は、供給した粉末に含まれるアルカリ剤又はその熱分解生成物とＮＯ₂とを気固反応させるように設けられた排ガス処理装置。
8. 　前記排ガス流路を流れる排ガス中に水又は水溶液を噴霧し第１ミストを形成する第１噴霧部をさらに備え、
   前記オゾン供給部は、第１ミスト内の局所冷却域にオゾンを供給するように設けられた請求項７に記載の排ガス処理装置。
9. 　第１噴霧部は、前記排ガス流路を流れる排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第１ミストを形成するように設けられた請求項８に記載の排ガス処理装置。
10. 　第２噴霧部をさらに備え、
    第２噴霧部は、第１ミストを形成した後の排ガス中にアルカリ性水溶液または還元剤水溶液を噴霧し第２ミストを形成するように設けられた請求項８に記載の排ガス処理装置。
11. 　前記アルカリ剤供給部は、前記オゾン供給部によりオゾンが供給された後の排ガス中に前記粉末を供給するように設けられた請求項７～１０のいずれか１つに記載の排ガス処理装置。
12. 　前記アルカリ剤供給部により供給された前記粉末を含む排ガスをろ過する集塵器をさらに備える請求項７～１１のいずれか１つに記載の排ガス処理装置。

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