JP5697077B2 - Denitration catalyst degradation regeneration method and degradation regeneration system - Google Patents
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Description
本発明は、脱硝触媒の劣化再生方法及び劣化再生システムに関する。 The present invention relates to a degradation regeneration method and degradation regeneration system for a denitration catalyst.
ディーゼルエンジンやガスタービン等の燃焼機関の排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する脱硝装置が用いられている。脱硝方法として、排ガス通路に設けたチタン・バナジウム系の触媒に還元剤となるアンモニアを供給することによって窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応させ、化学式（１）のように、水と窒素に分解するアンモニア選択接触還元法（ＳＣＲ法）が知られている。また、排ガス通路に尿素を噴射し、化学式（２）のように尿素を分解することによってアンモニアを触媒へ供給する方法が採られている。 A denitration apparatus that removes nitrogen oxides contained in exhaust gas from combustion engines such as diesel engines and gas turbines is used. As a denitration method, by supplying ammonia as a reducing agent to a titanium / vanadium catalyst provided in an exhaust gas passage, it is reacted with nitrogen oxide (NOx), and decomposed into water and nitrogen as in chemical formula (1). An ammonia selective catalytic reduction method (SCR method) is known. Further, a method is employed in which urea is injected into the exhaust gas passage and ammonia is supplied to the catalyst by decomposing urea as in chemical formula (2).
このような脱硝装置において、未反応アンモニアによる酸性硫安析出により生ずる装置の閉塞又は硫黄酸化物ＳＯ3による腐食を防止することが必要とされている。 In such a denitration apparatus, it is necessary to prevent the blockage of the apparatus caused by acid ammonium sulfate precipitation due to unreacted ammonia or corrosion due to sulfur oxide SO 3 .
例えば、焼却炉停止時に、脱硝反応炉の出口側と入口側のダクトを閉鎖して排ガス流路を遮断し、脱硝触媒に堆積した被毒物質から発生するガス成分を循環系に設けたガス処理装置により分解除去して再生ガスとし、再度３５０℃〜５５０℃まで加熱して脱硝反応炉へ再送することにより脱硝触媒を再生する処理が開示されている（特許文献１参照）。 For example, when the incinerator is shut down, the duct on the outlet side and the inlet side of the denitration reactor is closed to shut off the exhaust gas flow path, and the gas processing generated by poisoning substances deposited on the denitration catalyst is provided in the circulation system A process is disclosed in which the denitration catalyst is regenerated by decomposing and removing it by an apparatus to regenerate gas, heating it again to 350 ° C. to 550 ° C., and retransmitting it to the denitration reactor (see Patent Document 1).
また、脱硝触媒の直前にガス加熱装置付ノズルを設け、アンモニア性還元剤を含む排ガスを２５０℃〜５００℃に加熱し、脱硝触媒を再生する処理が開示されている（特許文献２参照）。 Further, a process is disclosed in which a nozzle with a gas heating device is provided immediately before the denitration catalyst, and the exhaust gas containing the ammoniacal reducing agent is heated to 250 ° C. to 500 ° C. to regenerate the denitration catalyst (see Patent Document 2).
また、チタン、バナジウム、タングステン及びモリブデン等を含む金属の酸化物の脱硝触媒の再生処理において、再生ガスを加熱して供給する際に脱硝触媒の温度を定常的に測定して制御を行う技術（特許文献３参照）、脱硝触媒の昇温速度を制御する技術（特許文献４，５参照）及び再生処理時間の制御を行う技術（特許文献５参照）が開示されている。 In addition, in the regeneration treatment of denitration catalysts for metal oxides containing titanium, vanadium, tungsten, molybdenum, etc., a technology for controlling and controlling the temperature of the denitration catalyst constantly when heating and supplying the regeneration gas ( Patent Document 3), a technique for controlling the temperature rise rate of the denitration catalyst (see Patent Documents 4 and 5), and a technique for controlling the regeneration processing time (see Patent Document 5) are disclosed.
ところで、船舶等の動力機関を停止させた状態において排ガスの脱硝触媒の再生を行う劣化再生システムにおいて、より短時間でより最適な再生処理を行うことが望まれている。また、再生処理を好適な時間だけ行うことができる劣化再生システムが望まれている。 By the way, in a deterioration regeneration system that regenerates a denitration catalyst for exhaust gas in a state where a power engine such as a ship is stopped, it is desired to perform more optimal regeneration processing in a shorter time. In addition, there is a demand for a deteriorated reproduction system that can perform reproduction processing for a suitable time.
請求項１に対応した脱硝触媒の劣化再生方法は、燃焼機器からの排ガスにアンモニア系物質を添加して脱硝触媒で窒素酸化物の分解を行う排ガス処理において、前記燃焼機器の運転停止時に送風手段による送風と加熱手段による加熱とによって前記脱硝触媒の硫黄酸化物による劣化に対する再生処理を行う際に、前記脱硝触媒に対する再生処理時間を設定し、前記再生処理時間に基づいて、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生温度と、を決定するとともに、前記再生時空塔速度を１０００〜５０００ｈ -1 の範囲に設定して前記再生処理を制御する。これにより、より適切な条件及び再生処理時間で脱硝触媒の再生処理を行うことが可能となる。 The method of deteriorating and regenerating a denitration catalyst according to claim 1 is an exhaust gas treatment in which an ammonia substance is added to exhaust gas from a combustion device and nitrogen oxides are decomposed by the denitration catalyst, and when the operation of the combustion device is stopped When the regeneration process for the deterioration due to sulfur oxides of the denitration catalyst is performed by the blowing by the heating and the heating by the heating means, the regeneration process time for the denitration catalyst is set, and the denitration by the blowing is performed based on the regeneration process time The regeneration space-time speed of the catalyst and the regeneration temperature of the denitration catalyst due to the heating are determined , and the regeneration time is set in the range of 1000 to 5000 h −1 to control the regeneration process. As a result, the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed under more appropriate conditions and regeneration treatment time.
請求項２に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記再生処理時間を短くするように設定すると前記再生温度を高くなるように決定する。これにより、脱硝触媒の再生処理時間に応じて再生温度を適切に制御することができる。 The degradation reproducing method denitration catalyst corresponding to claim 2, is determined as a set so as to shorten the pre-Symbol reproduction processing time increases the regeneration temperature. Thus, the regeneration temperature can be appropriately controlled according to the regeneration treatment time of the denitration catalyst.
請求項３に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記再生温度を３００℃以上６００℃以下の範囲とする。より好ましくは３５０℃以上５００℃以下の範囲とする。これにより、実効的な再生処理時間内において、脱硝触媒の熱劣化を防ぎつつ最適な再生処理を行うことができる。 In the denitration catalyst deterioration regeneration method corresponding to claim 3, the regeneration temperature is set in a range of 300 ° C. or more and 600 ° C. or less. More preferably, the temperature is in the range of 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. As a result, the optimum regeneration process can be performed while preventing thermal degradation of the denitration catalyst within the effective regeneration process time.
請求項４に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記加熱手段によって６０℃／ｈを超える昇温速度で脱硝触媒を加熱する。これにより、脱硝触媒の再生処理をより短時間で行うことができる。 In the denitration catalyst deterioration regeneration method corresponding to claim 4, the denitration catalyst is heated by the heating means at a temperature rising rate exceeding 60 ° C./h. Thereby, the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed in a shorter time.
請求項５に対応した脱硝触媒の劣化再生方法では、前記脱硝触媒はニオブ（Ｎｂ）を含む。特に、ニオブ（Ｎｂ）の含有量は、脱硝触媒１０４に対して０．００１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とすることが好適である。これにより、より高い耐熱性を発揮させることができ、例えば、３００℃以上６００℃以下の温度範囲で再生処理又は６０℃／ｈを超える昇温速度で加熱を行っても脱硝触媒の熱劣化を抑制することができる。一方、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が５ｗｔ％を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。 In the denitration catalyst deterioration regeneration method corresponding to claim 5, the denitration catalyst contains niobium (Nb). In particular, the niobium (Nb) content is preferably 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the denitration catalyst 104. Thereby, higher heat resistance can be exhibited. For example, even if regeneration treatment is performed in a temperature range of 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower or heating is performed at a temperature rising rate exceeding 60 ° C./h, thermal degradation of the denitration catalyst is prevented. Can be suppressed. On the other hand, when the content of niobium (Nb) exceeds 5 wt%, the effect of improving heat resistance is saturated, and there is a risk of causing economic disadvantage.
請求項６に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、燃焼機器と、前記燃焼機器からの排ガスを排出する排ガス経路と、前記排ガス経路に設けた脱硝触媒と、前記燃焼機器と前記脱硝触媒の間の前記排ガス経路に設けた前記排ガスにアンモニア系物質を添加するアンモニア系物質添加手段と、前記脱硝触媒に送風を行う送風手段と、前記脱硝触媒を加熱する加熱手段と、前記脱硝触媒に対する再生処理時間を設定し、前記再生処理時間に基づいて、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生温度と、を決定するとともに、前記再生時空塔速度を１０００〜５０００ｈ -1 の範囲に設定して前記燃焼機器の運転停止時における前記脱硝触媒に対する再生処理を制御する再生制御手段と、を備える。これにより、より適切な条件及び再生処理時間で脱硝触媒の再生処理を行うことが可能となる。
In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 6, a combustion device, an exhaust gas path for discharging exhaust gas from the combustion device, a denitration catalyst provided in the exhaust gas channel, and between the combustion device and the denitration catalyst Ammonia substance addition means for adding ammonia substance to the exhaust gas provided in the exhaust gas path, a blower means for blowing air to the denitration catalyst, a heating means for heating the denitration catalyst, and a regeneration process for the denitration catalyst The time is set, and based on the regeneration treatment time, the regeneration space-time speed of the denitration catalyst by the air blowing and the regeneration temperature of the denitration catalyst by the heating are determined , and the regeneration space-time speed is set to 1000 to Regeneration control means for controlling the regeneration process for the denitration catalyst when the operation of the combustion device is stopped by setting it in a range of 5000 h −1 . As a result, the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed under more appropriate conditions and regeneration treatment time.
請求項７に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記再生時空塔速度は、前記燃焼機器の運転時の排ガスによる運転時空塔速度よりも小さくする。通常、船舶用ディーゼル機関では燃焼機器の運転時の排ガスの空塔速度は１００００〜２５０００ｈ-1であるが、パージガスとして必要な空塔速度は好適なパージガスの温度の範囲及び実効的な再生処理時間の範囲に対して１０００〜５０００ｈ-1程度である。このように、少ないパージガスの流量でも脱硝触媒の再生処理を行うことができる。 In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 7, the regeneration space-time speed is made smaller than the operation space-time speed due to exhaust gas during operation of the combustion equipment. Usually, in a marine diesel engine, the superficial velocity of exhaust gas during operation of the combustion equipment is 10,000 to 25000 h −1 , but the superficial velocity required as the purge gas is within a suitable purge gas temperature range and effective regeneration processing time. The range is about 1000 to 5000 h −1 . Thus, the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed even with a small purge gas flow rate.
請求項８に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記送風手段は、前記加熱手段の上部に前記脱硝触媒を配置して前記加熱手段による加熱により自然ドラフト力を発生させ送風をおこなう。これにより、コンプレッサやブロワといった装置を用いることなく脱硝触媒へパージガスを送り込むことができ、再生処理における省消費電力化や設備の簡略化を実現することができる。 In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 8, the blower means arranges the denitration catalyst above the heating means and generates a natural draft force by heating by the heating means to blow. Accordingly, the purge gas can be sent to the denitration catalyst without using an apparatus such as a compressor or a blower, and it is possible to realize power saving and simplification of equipment in the regeneration process.
請求項９に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記燃焼機器は、ディーゼル機関である。脱硝触媒の劣化再生システムは、船舶や他の移動体のディーゼル機関に適用することができる。もちろん、ディーゼル機関の燃焼機器、例えば間欠燃焼を行う機器（直噴式のオットー機関等）に適用してもよい。また、船舶以外のゴミ焼却器や火力発電設備等の一般の燃焼機器にも適用が可能である。 According to a ninth aspect of the present invention, the combustion equipment is a diesel engine. The denitration catalyst deterioration regeneration system can be applied to a ship or other moving diesel engines. Of course, you may apply to the combustion apparatus of a diesel engine, for example, the apparatus (direct injection type otto engine etc.) which performs intermittent combustion. Further, the present invention can be applied to general combustion equipment such as garbage incinerators and thermal power generation facilities other than ships.
請求項１０に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記送風手段は、前記ディーゼル機関の始動に用いられる手段又は前記ディーゼル機関に装備された手段である。例えば、燃焼機関の始動用コンプレッサや補助ブロアをパージガスの送風手段として流用することができる。これにより、従来の排ガスの脱硝システムに既に備わっている設備を用いて、脱硝触媒の再生処理を最適な条件下で行うことができる。 In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 10, the air blowing means is a means used for starting the diesel engine or a means equipped in the diesel engine. For example, a starting compressor or auxiliary blower for a combustion engine can be used as a blower for purge gas. Thus, the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed under the optimum conditions using the equipment already provided in the conventional exhaust gas denitration system.
請求項１１に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記脱硝触媒はニオブ（Ｎｂ）を含む。特に、ニオブ（Ｎｂ）の含有量は、脱硝触媒１０４に対して０．００１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とすることが好適である。これにより、より高い耐熱性を発揮させることができ、例えば、６０℃／ｈを超える昇温速度で加熱を行っても脱硝触媒の熱劣化を抑制することができる。一方、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が５ｗｔ％を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。 In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 11, the denitration catalyst contains niobium (Nb). In particular, the niobium (Nb) content is preferably 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the denitration catalyst 104. Thereby, higher heat resistance can be exhibited. For example, even when heating is performed at a temperature rising rate exceeding 60 ° C./h, thermal degradation of the denitration catalyst can be suppressed. On the other hand, when the content of niobium (Nb) exceeds 5 wt%, the effect of improving heat resistance is saturated, and there is a risk of causing economic disadvantage.
請求項１２に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記触媒の劣化予測手段をさらに備え、前記劣化予測手段の予測値に基づいて再生処理を実施する。例えば、脱硝触媒の劣化と密接に関連する硫黄酸化物の酸化率との関係に基づき、脱硝触媒の劣化をより正確に予測することが可能となる。これにより、脱硝触媒の劣化に対する再生処理を適切なタイミング及び条件で実行することができる。 In the deterioration regeneration system for a denitration catalyst corresponding to claim 12, the catalyst deterioration prediction means is further provided, and the regeneration processing is performed based on the predicted value of the deterioration prediction means. For example, it is possible to predict the deterioration of the denitration catalyst more accurately based on the relationship with the oxidation rate of sulfur oxide that is closely related to the deterioration of the denitration catalyst. Thereby, the regeneration process for the deterioration of the denitration catalyst can be executed at an appropriate timing and condition.
請求項１３に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記再生制御手段は、前記脱硝触媒の再生処理時間を複数設定可能である。例えば、船舶の運航スケジュールに応じて、１晩を掛けての再生処理と、２時間の急速再生処理と、を選択することを可能とする。 In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 13, the regeneration control means can set a plurality of regeneration treatment times for the denitration catalyst. For example, it is possible to select a regeneration process that takes one night and a rapid regeneration process of 2 hours according to the operation schedule of the ship.
請求項１４に対応した脱硝触媒の劣化再生システムでは、前記燃焼機器の運転停止後、１時間以内に前記脱硝触媒の再生処理を開始する。脱硝触媒の再生処理を開始は、燃焼機関を停止させてから脱硝触媒の温度が１５０℃以下となる前に行うことが好適であり、具体的には、１時間以内に開始することが好適である。これにより、再生処理を実行する際に脱硝触媒の温度を再度上昇させるための時間を短縮でき、再生処理全体の時間も短縮できる。また、再生処理で消費される電力を低減できる。 In the denitration catalyst deterioration regeneration system corresponding to claim 14, the regeneration process of the denitration catalyst is started within one hour after the operation of the combustion equipment is stopped. The regeneration treatment of the denitration catalyst is preferably started before the temperature of the denitration catalyst reaches 150 ° C. or less after the combustion engine is stopped, and specifically, it is preferably started within one hour. is there. As a result, when the regeneration process is executed, the time for raising the temperature of the denitration catalyst again can be shortened, and the time for the entire regeneration process can also be shortened. In addition, power consumed in the reproduction process can be reduced.
本発明の脱硝触媒の劣化再生方法及び劣化再生システムによれば、より適切な条件及び再生処理時間で脱硝触媒の再生処理を行うことが可能となる。 According to the degradation regeneration method and degradation regeneration system of the denitration catalyst of the present invention, the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed under more appropriate conditions and regeneration treatment time.
また、再生処理時間を短くするように設定すると前記再生温度を高くなるように決定することにより、脱硝触媒の再生処理時間に応じて再生温度を適切に制御することができる。
Further, by determining such a set to shorten the playback processing time increases the regeneration temperature, it is possible to properly control the regeneration temperature depending on the reproduction processing time of the denitration catalyst.
また、再生温度を３００℃以上６００℃以下の範囲とすることにより、実効的な再生処理時間内において、脱硝触媒の熱劣化を防ぎつつ最適な再生処理を行うことができる。 In addition, by setting the regeneration temperature in the range of 300 ° C. or more and 600 ° C. or less, it is possible to perform optimum regeneration processing while preventing thermal deterioration of the denitration catalyst within the effective regeneration processing time.
また、加熱手段によって６０℃／ｈを超える昇温速度で脱硝触媒を加熱することにより、脱硝触媒の再生処理をより短時間で行うことができる。特に、脱硝触媒にニオブ（Ｎｂ）を含有させることにより、６０℃／ｈを超える昇温速度で加熱を行っても脱硝触媒の熱劣化を抑制することができる。 Further, the denitration catalyst can be regenerated in a shorter time by heating the denitration catalyst at a temperature rising rate exceeding 60 ° C./h by the heating means. In particular, by including niobium (Nb) in the denitration catalyst, thermal degradation of the denitration catalyst can be suppressed even if heating is performed at a temperature rising rate exceeding 60 ° C./h.
また、再生時空塔速度は、燃焼機器の運転時の排ガスによる運転時空塔速度よりも小さくすることにより、少ないパージガスの流量でも脱硝触媒の再生処理を行うことができる。 Further, the regeneration space temperature can be made smaller than the operation space velocity due to the exhaust gas during operation of the combustion equipment, so that the regeneration treatment of the denitration catalyst can be performed even with a small purge gas flow rate.
また、送風手段は、加熱手段の上部に脱硝触媒を配置して加熱手段による加熱により自然ドラフト力を発生させ送風をおこなうことにより、再生処理における省消費電力化や設備の簡略化を実現することができる。 In addition, the blower means realizes power saving and simplification of equipment in the regeneration process by arranging a denitration catalyst on the upper part of the heating means and generating natural draft force by heating by the heating means to blow. Can do.
また、脱硝触媒の劣化再生システムは、船舶や他の移動体のディーゼル機関に適用することができる。 Further, the denitration catalyst deterioration regeneration system can be applied to a ship or other moving diesel engines.
また、送風手段は、ディーゼル機関の始動に用いられる手段又は前記ディーゼル機関に装備された手段とすることにより、従来からディーゼル機関の始動に用いられる手段や従来の排ガスの脱硝システムに既に備わっている設備を用いて脱硝触媒の再生処理を最適な条件下で行うことができる。 Further, the air blowing means is already provided in the means used for starting the diesel engine or the conventional exhaust gas denitration system by using the means used for starting the diesel engine or the means equipped in the diesel engine. The equipment can be used to regenerate the denitration catalyst under optimum conditions.
また、触媒の劣化予測手段をさらに備え、劣化予測手段の予測値に基づいて再生処理を実施することにより、脱硝触媒の劣化に対する再生処理を適切なタイミング及び条件で実行することができる。 Further, by further comprising catalyst deterioration prediction means and performing the regeneration process based on the predicted value of the deterioration prediction means, the regeneration process for the deterioration of the denitration catalyst can be executed at an appropriate timing and conditions.
また、再生制御手段は、脱硝触媒の再生処理時間を複数設定可能とすることにより、例えば、船舶の運航スケジュールに応じて、１晩を掛けての再生処理と、２時間の急速再生処理と、を選択できるようにすることができる。 In addition, the regeneration control means can set a plurality of regeneration treatment times for the denitration catalyst, for example, depending on the ship operation schedule, the regeneration process over one night, the rapid regeneration process for 2 hours, Can be selected.
また、燃焼機器の運転停止後、１時間以内に脱硝触媒の再生処理を開始することにより、再生処理を実行する際に脱硝触媒の温度を再度上昇させるための時間を短縮でき、再生処理全体の時間も短縮できる。また、再生処理で消費される電力を低減できる。 In addition, by starting the regeneration process of the denitration catalyst within one hour after the operation of the combustion equipment is stopped, the time for raising the temperature of the denitration catalyst again when performing the regeneration process can be shortened. Time can be shortened. In addition, power consumed in the reproduction process can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を、図面に従って説明する。図１は、本発明の実施の形態における排ガスの脱硝システム１００の主要構成を示す。脱硝システム１００は、図１に示すように、燃焼機器１０２、ガス通路１０３、脱硝触媒１０４、還元剤供給部１０６、制御部１０８及びパージガス供給部１１０を含んで構成される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main configuration of an exhaust gas denitration system 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the denitration system 100 includes a combustion device 102, a gas passage 103, a denitration catalyst 104, a reducing agent supply unit 106, a control unit 108, and a purge gas supply unit 110.
燃焼機器１０２は、内燃機関やガスタービン、例えば船舶用ディーゼル機関等である。脱硝システム１００は、燃焼機器１０２から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を除去するために用いられる。 The combustion device 102 is an internal combustion engine or a gas turbine, for example, a marine diesel engine. The denitration system 100 is used to remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the combustion device 102.
脱硝触媒１０４は、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアと反応させて分解するための触媒である。脱硝触媒１０４は、チタン・バナジウム系の金属が用いられる。例えば、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）を活性成分にした酸化チタンＴｉＯ2系触媒が使用される。特に、本実施の形態では、脱硝触媒１０４は、ニオブ（Ｎｂ）を添加物として含むことが好適である。ニオブ（Ｎｂ）の含有量は、脱硝触媒１０４に対して０．００１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とすることが好適である。この範囲の含有量とすることによって、脱硝触媒１０４の耐熱性を向上させることができ、より高温での再生処理及びより速い昇温速度を適用することができる。すなわち、ニオブ（Ｎｂ）の添加によって脱硝触媒１０４に含まれるチタニア粒子同士や他の成分の焼結（シンタリング）が抑制され、脱硝触媒１０４の細孔の微小構造が維持され、耐蝕性、耐熱性、耐衝撃性を高めることができると推考される。特に、ニオブ（Ｎｂ）を０．０１ｗｔ％以上含有させることによって、より高い耐熱性を発揮させることができる。一方、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が５ｗｔ％を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。 The denitration catalyst 104 is a catalyst for decomposing nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas by reacting with ammonia. The denitration catalyst 104 is made of a titanium / vanadium metal. For example, a titanium oxide TiO 2 catalyst using vanadium (V), molybdenum (Mo), or tungsten (W) as an active component is used. In particular, in the present embodiment, it is preferable that the denitration catalyst 104 contains niobium (Nb) as an additive. The content of niobium (Nb) is preferably 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the denitration catalyst 104. By setting the content in this range, the heat resistance of the denitration catalyst 104 can be improved, and a regeneration treatment at a higher temperature and a faster temperature increase rate can be applied. That is, the addition of niobium (Nb) suppresses sintering (sintering) of the titania particles contained in the denitration catalyst 104 and other components, maintains the fine structure of the pores of the denitration catalyst 104, and provides corrosion resistance and heat resistance. It is estimated that the resistance and impact resistance can be improved. In particular, by containing niobium (Nb) in an amount of 0.01 wt% or more, higher heat resistance can be exhibited. On the other hand, when the content of niobium (Nb) exceeds 5 wt%, the effect of improving heat resistance is saturated, and there is a risk of causing economic disadvantage.
脱硝触媒１０４は、ガス通路１０３内に配置される。脱硝触媒１０４は、その反応面積を広くするために平板や触媒の細管を束ねた構造とすることが好ましい。例えば、ハニカム構造とすることが好適である。 The denitration catalyst 104 is disposed in the gas passage 103. The denitration catalyst 104 preferably has a structure in which flat plates and catalyst thin tubes are bundled in order to increase the reaction area. For example, a honeycomb structure is preferable.
還元剤供給部１０６は、尿素タンク、ポンプ、尿素バルブ、コンプレッサ、空気バルブ、噴射ノズル及び配管を含んで構成することができる。還元剤供給部１０６は、噴射ノズルを介して尿素（尿素水）と空気とをガス通路１０３へ供給するために設けられる。例えば、尿素（尿素水）を還元剤としてガス通路１０３内へ噴射し、化学式（２）で表される分解反応により生ずるアンモニアを脱硝触媒１０４の表面に供給する構成としている。尿素タンクは、尿素水（（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）を蓄えるタンクである。ポンプは、尿素タンクと噴射ノズルとを接続する配管の途中に設けられる。ポンプは、尿素タンクに蓄えられている尿素水に圧力を与え、配管及び噴射ノズルを介してガス通路１０３へ尿素水を供給する。尿素バルブは、配管のポンプの下流に設けられ、ポンプによって加圧された尿素水の噴射ノズルへの供給・遮断を行う。コンプレッサは、噴射ノズルに繋がる配管の途中に設けられる。コンプレッサは、空気を加圧して配管を介して噴射ノズルへ供給する。なお、脱硝システム１００を船舶に搭載する場合には、コンプレッサの代わりに船舶に設けられている空気配管の空気を利用してもよい。空気バルブは、配管のコンプレッサの下流に設けられ、コンプレッサによって加圧された空気の噴射ノズルへの供給・遮断を行う。噴射ノズルは、還元剤供給部１０６からガス通路１０３へ尿素水を噴射するためのノズルである。噴射ノズルは、配管の先端部を加工して形成され、又は配管の先端部に他部材を接続して構成される。噴射ノズルは、ガス通路１０３内の脱硝触媒１０４よりも上流側に配設される。噴射ノズルは、尿素水と空気とを混合させて、適切な供給圧力によってガス通路１０３へ予め空気と混合された尿素水を噴射する。ただし、還元剤は尿素（尿素水）に限定されるものではない。 The reducing agent supply unit 106 can include a urea tank, a pump, a urea valve, a compressor, an air valve, an injection nozzle, and piping. The reducing agent supply unit 106 is provided to supply urea (urea water) and air to the gas passage 103 via the injection nozzle. For example, urea (urea water) is injected into the gas passage 103 as a reducing agent, and ammonia generated by the decomposition reaction represented by the chemical formula (2) is supplied to the surface of the denitration catalyst 104. The urea tank is a tank that stores urea water ((NH 2 ) 2 CO + H 2 O). A pump is provided in the middle of piping which connects a urea tank and an injection nozzle. The pump applies pressure to the urea water stored in the urea tank, and supplies the urea water to the gas passage 103 via the pipe and the injection nozzle. The urea valve is provided downstream of the pump of the piping, and supplies / blocks urea water pressurized by the pump to the injection nozzle. A compressor is provided in the middle of piping connected to an injection nozzle. A compressor pressurizes air and supplies it to an injection nozzle through piping. Note that when the denitration system 100 is mounted on a ship, air in an air pipe provided in the ship may be used instead of the compressor. The air valve is provided downstream of the compressor of the pipe, and supplies and blocks air pressurized by the compressor to the injection nozzle. The injection nozzle is a nozzle for injecting urea water from the reducing agent supply unit 106 into the gas passage 103. The injection nozzle is formed by processing the tip of the pipe, or is configured by connecting another member to the tip of the pipe. The injection nozzle is disposed upstream of the denitration catalyst 104 in the gas passage 103. The injection nozzle mixes urea water and air, and injects urea water mixed in advance with air into the gas passage 103 with an appropriate supply pressure. However, the reducing agent is not limited to urea (urea water).
制御部１０８は、脱硝システム１００を統合的に制御する。制御部１０８は、ＣＰＵ、メモリ、入力装置、出力装置、外部インターフェース等を含む一般的なコンピュータで構成することができる。制御部１０８は、ＣＰＵにてメモリに予め記憶させた制御プログラムを読み出して実行することによって脱硝システム１００の脱硝触媒１０４の劣化の予測処理及び劣化に対する再生処理を実行する。また、制御部１０８は、後述する脱硝触媒１０４の再生処理時間を計測するための時計（タイマ）を内蔵する。制御部１０８での処理は後述する。 The control unit 108 controls the denitration system 100 in an integrated manner. The control unit 108 can be configured by a general computer including a CPU, a memory, an input device, an output device, an external interface, and the like. The control unit 108 reads out and executes a control program stored in advance in a memory by the CPU, thereby executing a process for predicting deterioration of the denitration catalyst 104 of the denitration system 100 and a regeneration process for the deterioration. Further, the control unit 108 incorporates a clock (timer) for measuring a regeneration processing time of the denitration catalyst 104 described later. Processing in the control unit 108 will be described later.
脱硝触媒１０４は、図２に示す化学反応系で表されるアンモニア等の還元剤と排ガス中の窒化化合物（ＮＯｘ）との反応を促進する。排ガスには、一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ2）等の窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれ、還元剤供給部１０６から供給される尿素及び水との反応によって生成されたアンモニアと反応して、化学式（１）で示される反応によって水と窒素に分解される。 The denitration catalyst 104 promotes the reaction between a reducing agent such as ammonia represented by the chemical reaction system shown in FIG. 2 and a nitride compound (NOx) in the exhaust gas. The exhaust gas contains nitrogen oxides (NOx) such as nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ), and ammonia generated by reaction with urea and water supplied from the reducing agent supply unit 106 It reacts and is decomposed into water and nitrogen by the reaction represented by the chemical formula (1).
また、排ガスにＳＯ2等の硫黄酸化物が含まれる場合、脱硝触媒１０４は、図３に示す化学反応系で表される反応を促進する。排ガスに含まれる二酸化硫黄（ＳＯ2）は、還元剤供給部１０６から供給される尿素及び水との反応によって生成されたアンモニアと反応して、化学式（３）及び（４）で示される反応によって三酸化硫黄（ＳＯ3）や硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）が生成される。なお、化学式（４）の反応は、温度が低くなるにつれて左から右への反応が進行し易く、温度が高くなるにつれて右から左への反応が進行し易くなる平衡反応である。 When the exhaust gas contains sulfur oxides such as SO 2 , the denitration catalyst 104 promotes the reaction represented by the chemical reaction system shown in FIG. Sulfur dioxide (SO 2 ) contained in the exhaust gas reacts with ammonia generated by the reaction with urea and water supplied from the reducing agent supply unit 106, and reacts with the chemical formulas (3) and (4). Sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) are produced. The reaction represented by the chemical formula (4) is an equilibrium reaction in which the reaction from the left to the right easily proceeds as the temperature decreases, and the reaction from the right to the left easily proceeds as the temperature increases.
図４は、脱硝システム１００のシステムブロック図を示す。脱硝システム１００は、図４に示すように、ガス流量計１０、ガス温度計１２、窒素酸化物濃度計１４，１６、硫黄酸化物濃度計１８、尿素量注入制御器２０、尿素注入器２２、発電機２４、クラッチ２６、排ガス加熱手段２８、加熱ヒータ３０、ガバナー等負荷調節器３２、ディスプレイ３４、警報器３６、パージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０、流量制御弁４２、ガス温度計４４及びエコノマイザ４６を含んで構成される。 FIG. 4 shows a system block diagram of the denitration system 100. As shown in FIG. 4, the denitration system 100 includes a gas flow meter 10, a gas thermometer 12, a nitrogen oxide concentration meter 14, 16, a sulfur oxide concentration meter 18, a urea amount injection controller 20, a urea injector 22, Generator 24, clutch 26, exhaust gas heating means 28, heater 30, load regulator 32 such as governor, display 34, alarm device 36, purge gas supply means 38, purge gas heating means 40, flow control valve 42, gas thermometer 44, An economizer 46 is included.
ガス流量計１０は、燃焼機器１０２から排出される排ガス及びパージガス供給部１１０から供給されるパージガスの流量（空塔速度）を計測して、制御部１０８へ出力する。なお、脱硝触媒１０４の空塔速度（ＳＶ）は、ガス流量と脱硝触媒１０４の量との比で表すことができる。ガス温度計１２は、燃焼機器１０２から排出される排ガスの温度及びパージガス供給部１１０から供給されるパージガスの温度を計測して、制御部１０８へ出力する。ガス流量計１０及びガス温度計１２は、既存の流量センサや温度センサを使用することができる。また、ガス流量計１０及びガス温度計１２は、燃焼機器１０２と脱硝触媒１０４との間のガス通路１０３に設けることが好適である。ガス温度計４４は、脱硝触媒１０４から排出されるガスの温度を計測して、制御部１０８へ出力する。ガス温度計４４は、既存の温度センサを使用することができる。ガス温度計４４は、脱硝触媒１０４の出口側のガス通路１０３に設けることが好適である。 The gas flow meter 10 measures the flow rate (superficial velocity) of the exhaust gas discharged from the combustion device 102 and the purge gas supplied from the purge gas supply unit 110 and outputs it to the control unit 108. Note that the superficial velocity (SV) of the denitration catalyst 104 can be represented by a ratio between the gas flow rate and the amount of the denitration catalyst 104. The gas thermometer 12 measures the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion device 102 and the temperature of the purge gas supplied from the purge gas supply unit 110 and outputs the measured temperature to the control unit 108. As the gas flow meter 10 and the gas thermometer 12, an existing flow sensor or temperature sensor can be used. The gas flow meter 10 and the gas thermometer 12 are preferably provided in the gas passage 103 between the combustion device 102 and the denitration catalyst 104. The gas thermometer 44 measures the temperature of the gas discharged from the denitration catalyst 104 and outputs it to the control unit 108. An existing temperature sensor can be used for the gas thermometer 44. The gas thermometer 44 is preferably provided in the gas passage 103 on the outlet side of the denitration catalyst 104.
窒素酸化物濃度計１４，１６は、燃焼機器１０２から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定して、制御部１０８へ出力する。窒素酸化物濃度計１４，１６としては、化学発光式ＮＯｘ計や定電圧電解式ＮＯｘ計、ジルコニア固体電解質を利用した一般的なセンサ等を利用することができる。窒素酸化物濃度計１４は、燃焼機器１０２と脱硝触媒１０４との間のガス通路１０３に配置され、脱硝触媒１０４の入口側の脱硝処理前の排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定して出力する。窒素酸化物濃度計１６は、脱硝触媒１０４の出口側に配置され、脱硝触媒１０４の出口側の脱硝処理後の排ガス中の窒素酸化物の濃度を測定して出力する。 The nitrogen oxide concentration meters 14 and 16 measure the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the combustion device 102 and output it to the control unit 108. As the nitrogen oxide concentration meters 14 and 16, a chemiluminescent NOx meter, a constant voltage electrolytic NOx meter, a general sensor using a zirconia solid electrolyte, or the like can be used. The nitrogen oxide concentration meter 14 is disposed in the gas passage 103 between the combustion device 102 and the denitration catalyst 104, and measures and outputs the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas before the denitration treatment on the inlet side of the denitration catalyst 104. To do. The nitrogen oxide concentration meter 16 is disposed on the outlet side of the denitration catalyst 104, and measures and outputs the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas after the denitration treatment on the outlet side of the denitration catalyst 104.
硫黄酸化物濃度計１８は、燃焼機器１０２から排出される排ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度を測定して、制御部１０８へ出力する。硫黄酸化物（ＳＯｘ）としては、少なくともＳＯ2の濃度を測定して出力する。硫黄酸化物濃度計１８としては、固体電解質を用いるセンサや紫外線蛍光法（ＵＶＦ法）を用いるセンサを利用することができる。硫黄酸化物濃度計１８は、燃焼機器１０２と脱硝触媒１０４との間のガス通路１０３に配置され、脱硝触媒１０４の入口側の脱硝処理前の排ガス中の硫黄酸化物の濃度を測定して出力する。 The sulfur oxide concentration meter 18 measures the concentration of sulfur oxide (SOx) contained in the exhaust gas discharged from the combustion device 102 and outputs it to the control unit 108. As the sulfur oxide (SOx), at least the concentration of SO 2 is measured and output. As the sulfur oxide concentration meter 18, a sensor using a solid electrolyte or a sensor using an ultraviolet fluorescent method (UVF method) can be used. The sulfur oxide concentration meter 18 is disposed in the gas passage 103 between the combustion device 102 and the denitration catalyst 104, and measures and outputs the concentration of sulfur oxide in the exhaust gas before denitration treatment on the inlet side of the denitration catalyst 104. To do.
尿素量注入制御器２０及び尿素注入器２２は、還元剤供給部１０６を構成する要素である。尿素量注入制御器２０は、制御部１０８からの制御信号を受けて、尿素注入器２２からガス通路１０３を介して脱硝触媒１０４へ排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理するのに適した尿素及び水の量を調整する。尿素注入器２２は、先に説明したように尿素タンク、ポンプ、尿素バルブ、コンプレッサ、空気バルブ、噴射ノズル及び配管等を含んで構成され、尿素量注入制御器２０によって制御された量の尿素水をガス通路１０３内へ噴射する。尿素注入器２２の注入量の情報は、尿素量注入制御器２０を介して制御部１０８に伝えられる。 The urea amount injection controller 20 and the urea injector 22 are elements constituting the reducing agent supply unit 106. The urea amount injection controller 20 is suitable for receiving nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas from the urea injector 22 to the denitration catalyst 104 via the gas passage 103 in response to a control signal from the control unit 108. Adjust the amount of urea and water. As described above, the urea injector 22 includes a urea tank, a pump, a urea valve, a compressor, an air valve, an injection nozzle, a pipe, and the like, and an amount of urea water controlled by the urea amount injection controller 20. Is injected into the gas passage 103. Information on the injection amount of the urea injector 22 is transmitted to the control unit 108 via the urea injection controller 20.
発電機２４は、燃焼機器１０２から出力されるエネルギーを受けてステータによって形成される磁界中でロータを回転させて発電を行う。発電機２４で得られた電気エネルギーは排ガス加熱手段２８、加熱ヒータ３０、パージガス供給手段３８及びパージガス加熱手段４０で利用するようにしてもよい。また、クラッチ２６は、制御部１０８からの制御信号を受けてクラッチの開閉を行い、燃焼機器１０２を発電機２４へ接続した状態と接続しない状態とを切り換えるために用いられる。 The generator 24 receives the energy output from the combustion device 102 and generates power by rotating the rotor in a magnetic field formed by the stator. The electric energy obtained by the generator 24 may be used by the exhaust gas heating means 28, the heater 30, the purge gas supply means 38, and the purge gas heating means 40. The clutch 26 is used to open and close the clutch in response to a control signal from the control unit 108 and to switch between a state where the combustion device 102 is connected to the generator 24 and a state where it is not connected.
排ガス加熱手段２８は、再加熱バーナや電気式再加熱器を含んで構成される。排ガス加熱手段２８は、制御部１０８からの制御信号を受けて、ガス通路１０３を流れる排ガスを加熱するために設けられる。再加熱バーナは、燃料を気体中に拡散させることにより混合して高温で燃焼させ排ガスの温度を上昇させる。また、電気式再加熱器は、抵抗加熱ヒータ等に電気を通電することによって排ガスの温度を上昇させる。電気式再加熱器を用いる場合、発電機２４から出力された電気を用いて加熱を行うことが好適である。 The exhaust gas heating means 28 includes a reheating burner and an electric reheater. The exhaust gas heating means 28 is provided for heating the exhaust gas flowing through the gas passage 103 in response to a control signal from the control unit 108. The reheating burner mixes fuel by diffusing into the gas and burns it at a high temperature to raise the temperature of the exhaust gas. The electric reheater raises the temperature of exhaust gas by energizing a resistance heater or the like with electricity. When using an electric reheater, it is preferable to heat using the electricity output from the generator 24.
加熱ヒータ３０は、脱硝触媒１０４を加熱する手段を含んで構成される。加熱ヒータ３０は、制御部１０８からの制御信号を受けて、脱硝触媒１０４を直接的に加熱、又は、ガス通路１０３を流れる排ガスを加熱するために設けられる。加熱ヒータ３０としては、例えば、電気誘導加熱ヒータ等とすることが好適である。加熱ヒータ３０は、発電機２４から出力された電気を用いて加熱を行うことが好適である。 The heater 30 includes means for heating the denitration catalyst 104. The heater 30 is provided to directly heat the denitration catalyst 104 or heat the exhaust gas flowing through the gas passage 103 in response to a control signal from the control unit 108. The heater 30 is preferably an electric induction heater, for example. The heater 30 is preferably heated using electricity output from the generator 24.
ガバナー等負荷調節器３２は、燃焼機器１０２の負荷を調整する手段である。ガバナー３２は、制御部１０８における脱硝触媒１０４の劣化状況の予測結果に応じて燃焼機器１０２の出力負荷を調整し、排ガスの温度を上昇又は下降させる。 The load regulator 32 such as the governor is a means for adjusting the load of the combustion device 102. The governor 32 adjusts the output load of the combustion device 102 according to the prediction result of the deterioration state of the denitration catalyst 104 in the control unit 108, and raises or lowers the temperature of the exhaust gas.
なお、排ガス加熱手段２８、加熱ヒータ３０及びガバナー３２は少なくともいずれか１つを備えればよい。また、排ガス加熱手段２８及び加熱ヒータ３０は、再加熱バーナ、電気式再加熱器、電気誘導加熱ヒータ等の加熱手段を少なくとも１つ含んでいればよい。 The exhaust gas heating means 28, the heater 30 and the governor 32 may be provided with at least one of them. Further, the exhaust gas heating means 28 and the heater 30 may include at least one heating means such as a reheating burner, an electric reheater, and an electric induction heater.
ディスプレイ３４は、制御部１０８に含まれ、脱硝触媒１０４の劣化再生システムの制御状態をユーザに呈示するために用いられる。警報器３６は、制御部１０８に含まれ、脱硝触媒１０４の劣化に応じてユーザに警告を発する。また、ディスプレイ３４に劣化情報を表示し警告してもよい。 The display 34 is included in the control unit 108 and is used for presenting the control state of the deterioration regeneration system of the denitration catalyst 104 to the user. The alarm device 36 is included in the control unit 108 and issues a warning to the user in accordance with the deterioration of the denitration catalyst 104. Further, the deterioration information may be displayed on the display 34 for warning.
パージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０及び流量制御弁４２はパージガス供給部１１０を構成する。パージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０及び流量制御弁４２は、脱硝触媒１０４の劣化再生処理に使用される。 The purge gas supply unit 38, the purge gas heating unit 40 and the flow rate control valve 42 constitute a purge gas supply unit 110. The purge gas supply means 38, the purge gas heating means 40, and the flow rate control valve 42 are used for the deterioration regeneration process of the denitration catalyst 104.
パージガス供給手段３８は、燃焼機器１０２が停止中に行われる脱硝触媒１０４の再生処理において脱硝触媒１０４へパージガスを供給する。パージガス供給手段３８は、例えば、ブロワやコンプレッサ等のパージガスを圧縮送気できる装置を含んで構成される。パージガス供給手段３８は、図１に示すように、ブロワやコンプレッサ等の装置を駆動させるための補助エンジンや発電機を含んで構成してもよい。 The purge gas supply means 38 supplies the purge gas to the denitration catalyst 104 in the regeneration process of the denitration catalyst 104 performed while the combustion device 102 is stopped. The purge gas supply means 38 includes a device capable of compressing and feeding purge gas, such as a blower or a compressor. As shown in FIG. 1, the purge gas supply means 38 may include an auxiliary engine or a generator for driving a device such as a blower or a compressor.
パージガス供給手段３８は、燃焼機器１０２の始動に用いられる手段又は燃焼機器１０２に装備された手段を流用することが好適である。例えば、燃焼機器１０２の始動用コンプレッサ又は補助ブロアを流用してパージガスを供給することができる。 The purge gas supply means 38 is preferably diverted from means used for starting the combustion equipment 102 or means provided in the combustion equipment 102. For example, the starting compressor or auxiliary blower of the combustion device 102 can be used to supply the purge gas.
パージガスは、脱硝触媒１０４を再生処理する際に生ずるガスを脱硝触媒１０４からパージできる気体であればよく、例えば、空気、窒素、希ガス等を適用することができる。また、再生用ガスとして、一部又は全部を燃焼機器１０２の排ガスを用いても構わない。パージガスとしては、特に空気を用いることが好適である。 The purge gas may be any gas that can purge the denitration catalyst 104 from the gas generated when the denitration catalyst 104 is regenerated. For example, air, nitrogen, a rare gas, or the like can be applied. Moreover, you may use the exhaust gas of the combustion apparatus 102 for a part or all as regeneration gas. It is particularly preferable to use air as the purge gas.
パージガス加熱手段４０は、加熱バーナや電気式加熱器を含んで構成される。パージガス加熱手段４０は、制御部１０８からの温度制御信号を受けて、パージガス供給手段３８から供給されるパージガスを加熱するために設けられる。加熱バーナは、燃料を気体中に拡散させることにより混合して高温で燃焼させパージガスの温度を上昇させる。また、電気式再加熱器は、抵抗加熱ヒータ等に電気を通電することによってパージガスの温度を上昇させる。電気式再加熱器を用いる場合、パージガス供給手段３８に含まれる発電機や発電機２４から出力された電気を用いて加熱を行うことが好適である。 The purge gas heating means 40 includes a heating burner and an electric heater. The purge gas heating means 40 is provided for heating the purge gas supplied from the purge gas supply means 38 in response to a temperature control signal from the control unit 108. The heating burner mixes the fuel by diffusing it into the gas and burns it at a high temperature to raise the temperature of the purge gas. The electric reheater raises the temperature of the purge gas by energizing a resistance heater or the like with electricity. In the case of using an electric reheater, it is preferable to perform heating using the electricity output from the generator included in the purge gas supply means 38 or the generator 24.
流量制御弁４２は、パージガス供給手段３８から脱硝触媒１０４へのパージガスの供給・遮断及び流量（空塔速度）の調整を行う。流量制御弁４２は、脱硝触媒１０４の再生処理が開始されると、制御部１０８からの流量制御信号に応じてパージガスの流量を制御しつつ脱硝触媒１０４へのパージガスを供給する。また、流量制御弁４２は、脱硝触媒１０４の再生処理が終了すると閉状態とされてパージガス供給手段３８から脱硝触媒１０４へのパージガスの供給路を遮断する。 The flow rate control valve 42 supplies and shuts off the purge gas from the purge gas supply means 38 to the denitration catalyst 104 and adjusts the flow rate (superficial velocity). When the regeneration process of the denitration catalyst 104 is started, the flow rate control valve 42 supplies the purge gas to the denitration catalyst 104 while controlling the flow rate of the purge gas according to the flow rate control signal from the control unit 108. Further, the flow rate control valve 42 is closed when the regeneration process of the denitration catalyst 104 is completed, and shuts off the purge gas supply path from the purge gas supply means 38 to the denitration catalyst 104.
エコノマイザ４６は、排気ガスからの排熱を利用するための熱交換器を備える。エコノマイザ４６の筐体内には脱硝触媒１０４からの排気配管の一部が通され、エコノマイザ４６を流れる排気ガスの排熱との熱交換が行われる。エコノマイザ４６における熱交換は、制御部１０８によって制御される。制御部１０８は、運転操作盤によるユーザからの運転の開始、停止等の運転パラメータの設定や状態の測定値が入力され、これらの入力値に応じてエコノマイザ４６に流れる排ガスの量等を調整して排気ガスの排熱との熱交換の制御が行われる。 The economizer 46 includes a heat exchanger for using exhaust heat from the exhaust gas. A part of the exhaust pipe from the denitration catalyst 104 is passed through the housing of the economizer 46, and heat exchange with the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the economizer 46 is performed. The heat exchange in the economizer 46 is controlled by the control unit 108. The control unit 108 is input with operation parameter settings such as start and stop of operation and measurement values of the state from the user through the operation operation panel, and adjusts the amount of exhaust gas flowing to the economizer 46 according to these input values. Thus, heat exchange with exhaust heat of exhaust gas is controlled.
また、エコノマイザ４６を設けることによって、脱硝触媒１０４の劣化再生処理によって生ずる分解生成物（ＮＨ3，ＳＯ3，Ｈ2Ｏ）や酸性硫安（ＮＨ4ＨＳＯ4）を回収することもできる。したがって、外気への悪影響を抑制することができる。なお、エコノマイザ４６に付着した硫安は、水洗洗浄によって取り除くことができ、洗浄後の廃液を回収することによって外部への影響を避けることができる。なお、脱硝触媒１０４を濡らすと特性劣化する可能性があるので、エコノマイザ４６を洗浄する際に脱硝触媒１０４に水分が届かないように配慮する必要がある。 In addition, by providing the economizer 46, decomposition products (NH 3 , SO 3 , H 2 O) and acidic ammonium sulfate (NH 4 HSO 4 ) generated by the deterioration regeneration process of the denitration catalyst 104 can be recovered. Accordingly, adverse effects on the outside air can be suppressed. The ammonium sulfate adhering to the economizer 46 can be removed by washing with water, and the influence on the outside can be avoided by collecting the waste liquid after washing. In addition, since the characteristics may be deteriorated when the denitration catalyst 104 is wet, it is necessary to consider that moisture does not reach the denitration catalyst 104 when the economizer 46 is washed.
以下、図５のフローチャートを参照して、脱硝触媒１０４の再生処理について説明する。以下の処理は、制御部１０８において制御プログラムを実行することによって実現される。脱硝触媒１０４の再生処理は、燃焼機器１０２が停止されている間に行われる。例えば、船舶の停泊中に燃焼機器１０２を停止させている間に行うことが好適である。 Hereinafter, the regeneration process of the denitration catalyst 104 will be described with reference to the flowchart of FIG. The following processing is realized by executing a control program in the control unit 108. The regeneration process of the denitration catalyst 104 is performed while the combustion device 102 is stopped. For example, it is preferable to perform this while the combustion device 102 is stopped while the ship is anchored.
ステップＳ１０では、脱硝触媒１０４の再生処理を開始するか否かが判断される。再生処理を開始する場合にはステップＳ１２に処理を移行し、そうでない場合にはステップＳ１０に戻り、定期的に判断を行う。 In step S10, it is determined whether or not the regeneration process of the denitration catalyst 104 is started. If the reproduction process is started, the process proceeds to step S12. If not, the process returns to step S10 to make a regular determination.
例えば、制御部１０８は、燃焼機器１０２が停止されると所定の期間内に脱硝触媒１０４の再生処理を開始させるものとすればよい。所定の期間は、燃焼機器１０２を停止させてから脱硝触媒１０４の温度が１００℃以下となる期間より短いものとすることが好適である。すなわち、脱硝触媒１０４の温度が１００℃以下となった後に再生処理を開始すると、再生処理を実行する際に脱硝触媒１０４の温度を再度上昇させるための時間が長くなり、再生処理に必要とされる時間が長くなったり、再生処理で消費される電力が大きくなったりする。より具体的には、所定の期間は１時間以内とすることが好適である。 For example, the control unit 108 may start the regeneration process of the denitration catalyst 104 within a predetermined period when the combustion device 102 is stopped. It is preferable that the predetermined period is shorter than the period in which the temperature of the denitration catalyst 104 is 100 ° C. or less after the combustion device 102 is stopped. That is, if the regeneration process is started after the temperature of the denitration catalyst 104 becomes 100 ° C. or less, the time for increasing the temperature of the denitration catalyst 104 again becomes longer when the regeneration process is executed, which is necessary for the regeneration process. The time required for playback increases, and the power consumed by the playback process increases. More specifically, the predetermined period is preferably within one hour.
また、後述する劣化評価処理において脱硝触媒１０４に劣化が生じていると判定された場合に脱硝触媒１０４の再生処理を開始するものとしてもよい。これによって、脱硝触媒１０４の実際の劣化状態を考慮して再生処理を施すことが可能となる。 Further, the regeneration process of the denitration catalyst 104 may be started when it is determined that the denitration catalyst 104 is degraded in a degradation evaluation process described later. As a result, the regeneration process can be performed in consideration of the actual deterioration state of the denitration catalyst 104.
ステップＳ１２では、パージガスの供給を開始する。制御部１０８は、パージガス供給部１１０に対してパージガス供給開始信号を出力し、パージガス供給手段３８を動作させる。また、制御部１０８は、流量制御弁４２へ流量制御信号を出力し、流量制御弁４２流量制御信号に応じた流量のパージガスを脱硝触媒１０４へ送出させる。さらに、制御部１０８は、パージガス加熱手段４０へ温度制御信号を出力し、温度制御信号に応じてパージガスを所望の温度に加熱する。パージガスの温度制御は、ガス温度計４４からの温度信号が所望の温度となるように、パージガス加熱手段４０に対するフィードバック制御によって行ってもよい。 In step S12, supply of purge gas is started. The control unit 108 outputs a purge gas supply start signal to the purge gas supply unit 110 to operate the purge gas supply unit 38. Further, the control unit 108 outputs a flow rate control signal to the flow rate control valve 42 and sends a purge gas having a flow rate corresponding to the flow rate control valve 42 to the denitration catalyst 104. Further, the control unit 108 outputs a temperature control signal to the purge gas heating means 40 and heats the purge gas to a desired temperature in accordance with the temperature control signal. The temperature control of the purge gas may be performed by feedback control to the purge gas heating means 40 so that the temperature signal from the gas thermometer 44 becomes a desired temperature.
これにより脱硝触媒１０４の再生処理が開始される。すなわち、高温のパージガスを脱硝触媒１０４へ供給することにより、脱硝触媒１０４の温度を上昇させ、平衡式（４）を右辺から左辺へ進行するようにさせ、脱硝触媒１０４に析出した硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）を三酸化硫黄（ＳＯ3）のガスとして排出させる。三酸化硫黄（ＳＯ3）のガスは、パージガスによって脱硝触媒１０４から効果的に排出される。 Thereby, the regeneration process of the denitration catalyst 104 is started. That is, by supplying a high temperature purge gas to the denitration catalyst 104, the temperature of the denitration catalyst 104 is increased, and the equilibrium equation (4) is caused to advance from the right side to the left side, and ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) is discharged as sulfur trioxide (SO 3 ) gas. Sulfur trioxide (SO 3 ) gas is effectively discharged from the denitration catalyst 104 by the purge gas.
再生処理の際のパージガスの温度は３００℃以上６００℃以下とすることが好適である。３００℃未満では、脱硝触媒１０４が十分に加熱されず、平衡式（４）の反応が右辺から左辺へ進み難く、再生処理が必要程度に十分に行われなかったり、再生処理時間が長くなり過ぎたりする。また、６００℃以上では、脱硝触媒１０４に含まれるチタニアが熱溶融し、脱硝触媒１０４の表面積が低減する等の熱劣化が激しくなり、脱硝触媒１０４の交換頻度が多くなる等の問題を生ずる。なお、これらの観点から、再生処理の際のパージガスの温度は、より好ましくは３５０℃以上５００℃以下の範囲である。 The temperature of the purge gas during the regeneration process is preferably set to 300 ° C. or more and 600 ° C. or less. If it is less than 300 ° C., the denitration catalyst 104 is not sufficiently heated, and the reaction of the equilibrium equation (4) does not easily proceed from the right side to the left side, and the regeneration process is not sufficiently performed or the regeneration process time becomes too long. Or Further, at 600 ° C. or higher, the titania contained in the denitration catalyst 104 is melted by heat, and thermal deterioration such as a reduction in the surface area of the denitration catalyst 104 becomes severe, resulting in a problem that the replacement frequency of the denitration catalyst 104 increases. From these viewpoints, the temperature of the purge gas during the regeneration process is more preferably in the range of 350 ° C. or more and 500 ° C. or less.
また、パージガスの流量（空塔速度）は、後述するようにパージガスの温度及び再生処理時間によって決定されるが、燃焼機器１０２を運転している時に排出される排ガスの流量（空塔速度）よりも小さくても十分である。通常、船舶用ディーゼル機関では燃焼機器１０２の運転時の排ガスの空塔速度は１００００〜２５０００ｈ-1であるが、パージガスとして必要な空塔速度は、パージガスの温度及び再生処理時間にも依るが、上記好適なパージガスの温度の範囲及び実効的な再生処理時間の範囲に対して１０００〜５０００ｈ-1程度である。 The purge gas flow rate (superficial velocity) is determined by the purge gas temperature and the regeneration processing time, as will be described later, but from the exhaust gas flow rate (superficial velocity) discharged when the combustion device 102 is operating. Even a small size is sufficient. Usually, in a marine diesel engine, the superficial velocity of exhaust gas during operation of the combustion device 102 is 10,000 to 25000 h −1 , but the superficial velocity required as the purge gas depends on the temperature of the purge gas and the regeneration processing time, It is about 1000 to 5000 h −1 with respect to the preferable purge gas temperature range and effective regeneration processing time range.
ここでは、パージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）を予め設定した値とする。 Here, the temperature of the purge gas and the flow rate (superficial velocity) of the purge gas are set to preset values.
ステップＳ１４では、脱硝触媒１０４を通過して排気配管に到達したパージガスの温度が取得される。制御部１０８は、ガス温度計４４から出力される温度データを取得する。 In step S14, the temperature of the purge gas that has passed through the denitration catalyst 104 and reached the exhaust pipe is acquired. The control unit 108 acquires temperature data output from the gas thermometer 44.
ステップＳ１６では、脱硝触媒１０４に供給されるパージガスの流量が出力される。制御部１０８は、ガス流量計１０から出力されるパージガスの流量（空塔速度）データを取得する。 In step S16, the flow rate of the purge gas supplied to the denitration catalyst 104 is output. The control unit 108 acquires the flow rate (superficial velocity) data of the purge gas output from the gas flow meter 10.
ステップＳ１８では、ステップＳ１４で取得されたパージガスの温度及びステップＳ１６で取得されたガス流量（空塔速度）に応じた脱硝触媒１０４の再生処理時間を算出する。 In step S18, the regeneration processing time of the denitration catalyst 104 corresponding to the purge gas temperature acquired in step S14 and the gas flow rate (superficial velocity) acquired in step S16 is calculated.
図６は、活性度Ｋ／Ｋ０を０．２まで劣化させた脱硝触媒１０４に対して再生処理を行った場合におけるパージガスの流量（空塔速度）と活性度Ｋ／Ｋ０の回復との関係を示す。ここで、Ｋは実際の脱硝触媒１０４の活性度であり、Ｋ０は新品の脱硝触媒１０４の活性度であり、活性度Ｋ／Ｋ０は実際の脱硝触媒１０４の活性度を新品の脱硝触媒１０４で規格化した値である。図６は、再生処理時間を２時間に限定した場合の活性度Ｋ／Ｋ０の回復度を示している。 FIG. 6 shows the relationship between the purge gas flow rate (superficial velocity) and the recovery of the activity K / K0 when the regeneration treatment is performed on the denitration catalyst 104 having the activity K / K0 degraded to 0.2. Show. Here, K is the activity of the actual denitration catalyst 104, K0 is the activity of the new denitration catalyst 104, and the activity K / K0 is the activity of the actual denitration catalyst 104 by the new denitration catalyst 104. This is a standardized value. FIG. 6 shows the degree of recovery of activity K / K0 when the regeneration processing time is limited to 2 hours.
図６に示すように、脱硝触媒１０４の再生処理時間は、パージガスの温度とパージガスの流量（空塔速度）とに応じて変動する。例えば、パージガスの温度を５００℃とした場合、パージガスの流量（空塔速度）が１０００ｈ-1であっても２時間の再生処理時間で十分であるが、パージガスの温度を４００℃とした場合、２時間の再生処理時間で活性度Ｋ／Ｋ０を１程度に戻すためにはパージガスの流量（空塔速度）が５０００ｈ-1以上必要である。 As shown in FIG. 6, the regeneration processing time of the denitration catalyst 104 varies according to the purge gas temperature and the purge gas flow rate (superficial velocity). For example, when the purge gas temperature is 500 ° C., the regeneration process time of 2 hours is sufficient even if the purge gas flow rate (superficial velocity) is 1000 h −1 , but when the purge gas temperature is 400 ° C., In order to return the activity K / K0 to about 1 in the regeneration time of 2 hours, the flow rate of the purge gas (superficial velocity) needs to be 5000 h −1 or more.
制御部１０８は、設定されたパージガスの温度（脱硝触媒１０４の温度に対応）及びパージガスの流量（空塔速度）に応じて、脱硝触媒１０４を活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させるまでの時間を求める。例えば、パージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせ毎に脱硝触媒１０４を再生前の活性度Ｋ／Ｋ０から再生後の活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させるまでの時間をデータベースとして制御部１０８の内部メモリに予め登録しておき、ステップＳ１４及びＳ１６において取得されたパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）に対応付けられた再生前の活性度Ｋ／Ｋ０から再生後の活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させるまでの時間を抽出して再生処理時間として設定する。このとき、再生処理時間は、ステップＳ１４において取得されたパージガスの温度（脱硝触媒１０４の温度に対応）が高くなるほど短く設定される。 The control unit 108 controls the regeneration of the denitration catalyst 104 to the target value of the activity K / K0 in accordance with the set purge gas temperature (corresponding to the temperature of the denitration catalyst 104) and the purge gas flow rate (superficial velocity). Ask for time. For example, for each combination of the purge gas temperature and the purge gas flow rate (superficial velocity), the database stores the time until the denitration catalyst 104 is regenerated from the activity K / K0 before regeneration to the target value of the activity K / K0 after regeneration. Is registered in advance in the internal memory of the control unit 108, and after regeneration from the activity K / K0 before regeneration associated with the purge gas temperature and the purge gas flow rate (superficial velocity) acquired in steps S14 and S16. The time until reproduction to the target value of the activity K / K0 is extracted and set as the reproduction processing time. At this time, the regeneration processing time is set shorter as the purge gas temperature (corresponding to the temperature of the denitration catalyst 104) acquired in step S14 becomes higher.
ステップＳ２０では、再生処理を継続するか否かが判定される。制御部１０８は、ステップＳ１２において再生処理が開始された時刻からステップＳ１６で設定された再生処理時間が経過したか否かを判定し、経過していれば再生処理を終了し、そうでなければステップＳ２０の処理を繰り返す。 In step S20, it is determined whether or not to continue the reproduction process. The control unit 108 determines whether or not the reproduction processing time set in step S16 has elapsed since the time when the reproduction processing was started in step S12. If the reproduction processing time has elapsed, the control unit 108 ends the reproduction processing. The process of step S20 is repeated.
なお、本実施の形態では、パージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）に基づいて再生処理時間を設定するものとしたが、制御部１０８に再生処理時間を設定し、再生処理時間に基づいてパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）を決定するものとしてもよい。例えば、目標とする再生処理時間を制御部１０８に入力し、その再生処理時間内において再生前の活性度Ｋ／Ｋ０から再生後の活性度Ｋ／Ｋ０の目標値まで再生させることが可能なパージガスの温度の最低値とパージガスの流量（空塔速度）をデータベースから抽出する処理を行えばよい。このとき、目標とする再生処理時間を達成できるパージガスの温度の最低値を選択することにより、脱硝触媒１０４を最も熱劣化させないように再生処理を行うことができる。 In the present embodiment, the regeneration processing time is set based on the purge gas temperature and the purge gas flow rate (superficial velocity). However, the regeneration processing time is set in the control unit 108, and based on the regeneration processing time. The purge gas temperature and purge gas flow rate (superficial velocity) may be determined. For example, the target regeneration processing time is input to the control unit 108, and the purge gas that can be regenerated from the activity K / K0 before regeneration to the target value of the activity K / K0 after regeneration within the regeneration processing time. The minimum value of the temperature and the flow rate of the purge gas (superficial velocity) may be extracted from the database. At this time, by selecting the lowest value of the purge gas temperature that can achieve the target regeneration process time, the regeneration process can be performed so that the denitration catalyst 104 is not most thermally deteriorated.
また、再生処理時間を複数の選択肢から選択できる構成としてもよい。例えば、船舶の運航スケジュールに応じて、１晩（例えば、８時間）を掛けての再生処理と、２時間の急速再生処理と、を選択できるようにしてもよい。この場合、それぞれの再生処理時間を満足するパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせを再生処理時間の選択肢毎に対応付けて予め登録しておき、選択された再生処理時間に対応付けられているパージガスの温度及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせを用いて再生処理を行えばよい。 Moreover, it is good also as a structure which can select reproduction | regeneration processing time from several choices. For example, it may be possible to select a regeneration process taking one night (for example, 8 hours) and a rapid regeneration process of 2 hours according to the ship's operation schedule. In this case, the combination of the purge gas temperature and purge gas flow rate (superficial velocity) that satisfy each regeneration processing time is registered in advance in association with each regeneration processing time option, and corresponds to the selected regeneration processing time. The regeneration process may be performed using a combination of the temperature of the purge gas and the flow rate of the purge gas (superficial velocity).
もちろん、再生処理時間及びパージガスの温度の組み合わせに基づいてパージガスの流量（空塔速度）を決定する構成としてもよいし、再生処理時間及びパージガスの流量（空塔速度）の組み合わせに基づいてパージガスの温度を決定する構成としてもよい。 Of course, the purge gas flow rate (superficial velocity) may be determined based on the combination of the regeneration treatment time and the purge gas temperature, or the purge gas flow rate may be determined based on the combination of the regeneration treatment time and the purge gas flow rate (superficial velocity). It is good also as a structure which determines temperature.
さらに、本実施の形態では、パージガス加熱手段４０のみを用いて間接的に脱硝触媒１０４を加熱する構成としたが、排ガス加熱手段２８や加熱ヒータ３０を流用してもよい。加熱ヒータ３０を用いた場合、直接的に脱硝触媒１０４を加熱することができる。 Furthermore, in this embodiment, the denitration catalyst 104 is indirectly heated using only the purge gas heating means 40, but the exhaust gas heating means 28 and the heater 30 may be diverted. When the heater 30 is used, the denitration catalyst 104 can be directly heated.
なお、本実施の形態では、パージガスの温度又は脱硝触媒１０４の温度を６０℃／時間を超えて昇温することが好適である。特に、上記のように脱硝触媒１０４にニオブ（Ｎｂ）を添加した場合に好適である。このように、６０℃／時間を超える昇温速度で加熱を行うことによって再生処理時間を短縮することが可能となる。 In the present embodiment, it is preferable to raise the temperature of the purge gas or the temperature of the denitration catalyst 104 at a rate exceeding 60 ° C./hour. Particularly, it is suitable when niobium (Nb) is added to the denitration catalyst 104 as described above. As described above, it is possible to shorten the regeneration processing time by heating at a temperature rising rate exceeding 60 ° C./hour.
また、本実施の形態では、パージガスの温度に基づいて再生処理時間を設定するものとしたが、脱硝触媒１０４に温度センサを設置して脱硝触媒１０４の温度を取得し、脱硝触媒１０４の温度に基づいて再生処理時間を設定してもよい。この場合、上記再生処理において、パージガスの温度を脱硝触媒１０４の温度と読み替えて処理を行えばよい。 In the present embodiment, the regeneration processing time is set based on the temperature of the purge gas. However, a temperature sensor is installed in the denitration catalyst 104 to acquire the temperature of the denitration catalyst 104, and the temperature of the denitration catalyst 104 is set. The playback processing time may be set based on this. In this case, in the regeneration process, the purge gas temperature may be read as the temperature of the denitration catalyst 104.
以上のように、本実施の形態における脱硝システム１００では、パージガスの温度（脱硝触媒１０４の温度）、パージガスの流量（空塔速度）及び再生処理時間に基づいて脱硝触媒１０４の再生処理の条件を制御する。これによって、脱硝触媒１０４の再生処理を適切に行うことができる。 As described above, in the denitration system 100 in the present embodiment, the conditions for the regeneration process of the denitration catalyst 104 are determined based on the purge gas temperature (temperature of the denitration catalyst 104), the purge gas flow rate (superficial velocity), and the regeneration process time. Control. Thereby, the regeneration process of the denitration catalyst 104 can be appropriately performed.
次に、本実施の形態の脱硝システム１００の構成の変形例について説明する。上記脱硝システム１００は、図７に示すように、燃焼機器１０２の後段に脱硝触媒１０４の再生処理専用のパージガス供給手段３８、パージガス加熱手段４０及び流量制御弁４２を設けた構成である。なお、図７〜図１２において、実線矢印はガスの流れを示し、破線矢印は制御信号の流れを示す。 Next, a modified example of the configuration of the denitration system 100 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the denitration system 100 has a configuration in which a purge gas supply unit 38, a purge gas heating unit 40, and a flow rate control valve 42 dedicated to the regeneration process of the denitration catalyst 104 are provided after the combustion device 102. 7-12, the solid line arrow shows the flow of gas, and the broken line arrow shows the flow of control signal.
脱硝システム１００の第１の変形例は、図８に示すように、パージガス加熱手段４０を燃焼機器１０２の排ガスが通るガス通路１０３に設けた構成を有する。パージガス加熱手段４０は、排ガス加熱手段２８を流用してもよいし、パージガス専用に排ガス加熱手段２８とは別途設けてもよい。 As shown in FIG. 8, the first modification of the denitration system 100 has a configuration in which the purge gas heating means 40 is provided in the gas passage 103 through which the exhaust gas of the combustion device 102 passes. The purge gas heating means 40 may use the exhaust gas heating means 28, or may be provided separately from the exhaust gas heating means 28 exclusively for the purge gas.
脱硝システム１００の第２の変形例は、図９に示すように、パージガス供給手段３８を燃焼機器１０２の始動用コンプレッサ５０又は補助ブロア５２を流用した構成を有する。始動用コンプレッサ５０は、燃焼機器１０２の吸気配管に接続されており、燃焼機器１０２を始動させる際に開閉弁５０ａを開いて燃焼機器１０２のシリンダ内に圧縮空気を送ることによりピストンの運動を開始するために設けられる。また、補助ブロア５２は、燃焼機器１０２の過給器に接続されており、燃焼機器１０２を始動させる際にバイパス弁５２ａ，５２ｂを開いて燃焼機器１０２のシリンダ内に圧縮空気を送ることにより始動を補助するために設けられる。 As shown in FIG. 9, the second modification of the denitration system 100 has a configuration in which the purge gas supply means 38 is diverted to the starter compressor 50 or the auxiliary blower 52 of the combustion device 102. The start-up compressor 50 is connected to the intake pipe of the combustion device 102, and when the combustion device 102 is started, the opening / closing valve 50a is opened and compressed air is sent into the cylinder of the combustion device 102 to start the movement of the piston. To be provided. The auxiliary blower 52 is connected to the supercharger of the combustion device 102, and when the combustion device 102 is started, the auxiliary blower 52 is opened by opening the bypass valves 52a and 52b and sending compressed air into the cylinder of the combustion device 102. It is provided to assist.
第２の変形例では、始動用コンプレッサ５０又は補助ブロア５２を用いてパージガスを供給して再生処理を行う。始動用コンプレッサ５０を用いる場合、停止中の燃焼機器１０２のシリンダを介して、パージガスを脱硝触媒１０４へ供給する。補助ブロア５２を用いる場合、停止中の燃焼機器１０２のシリンダ及び過給器を介して、パージガスを脱硝触媒１０４へ供給する。パージガスの加熱は、ガス通路１０３に設けられたパージガス加熱手段４０によって行う。 In the second modification, the regeneration process is performed by supplying the purge gas using the starting compressor 50 or the auxiliary blower 52. When the starting compressor 50 is used, purge gas is supplied to the denitration catalyst 104 via the cylinder of the combustion device 102 that is stopped. When the auxiliary blower 52 is used, the purge gas is supplied to the denitration catalyst 104 through the cylinder and the supercharger of the stopped combustion device 102. The purge gas is heated by the purge gas heating means 40 provided in the gas passage 103.
なお、第３の変形例では、図１０に示すように、始動用コンプレッサ５０又は補助ブロア５２からのパージガスの供給のために燃焼機器１０２を介さないバイパス経路５４，５６を設けてもよい。この場合、燃焼機器１０２の始動時にはバイパス弁５４ａ，５６ａを閉じると共に開閉弁５０ａ及び５２ｃを開いて上記のように燃焼機器１０２の運転開始を行い、脱硝触媒１０４の再生処理時にはバイパス弁５４ａ，５６ａを開くと共に開閉弁５０ａ及び５２ｃを閉じてパージガスを脱硝触媒１０４へ供給する。 In the third modified example, as shown in FIG. 10, bypass paths 54 and 56 not passing through the combustion device 102 may be provided for supplying purge gas from the starting compressor 50 or the auxiliary blower 52. In this case, when the combustion device 102 is started, the bypass valves 54a and 56a are closed and the on-off valves 50a and 52c are opened to start the operation of the combustion device 102 as described above. When the denitration catalyst 104 is regenerated, the bypass valves 54a and 56a are started. Is opened and the on-off valves 50 a and 52 c are closed to supply purge gas to the denitration catalyst 104.
また、脱硝システム１００の第４の変形例は、図１１に示すように、重力方向に対して下から順にパージガス加熱手段４０、脱硝触媒１０４をアップフローに配置する。このような配置とすることによって、パージガス加熱手段４０での加熱によって熱膨張したパージガスの密度が低下し、自然ドラフト力によってパージガスが流量制御弁４２を介して脱硝触媒１０４へ供給される。 Further, in the fourth modification of the denitration system 100, as shown in FIG. 11, the purge gas heating means 40 and the denitration catalyst 104 are arranged in the upflow in order from the bottom in the direction of gravity. With such an arrangement, the density of the purge gas thermally expanded by heating with the purge gas heating means 40 is reduced, and the purge gas is supplied to the denitration catalyst 104 via the flow rate control valve 42 by natural drafting force.
さらに、脱硝システム１００の第５の変形例は、図１２に示すように、第４の変形例に加えて脱硝触媒１０４を直接加熱する加熱ヒータ３０を備えるものとしてもよい。このような構成では、パージガス加熱手段４０によるパージガスの加熱に加えて、加熱ヒータ３０によって脱硝触媒１０４を直接的に加熱することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 12, the fifth modification of the denitration system 100 may include a heater 30 that directly heats the denitration catalyst 104 in addition to the fourth modification. In such a configuration, the denitration catalyst 104 can be directly heated by the heater 30 in addition to the purge gas heating by the purge gas heating means 40.
なお、上記図７〜図１２に示した構成要素を適宜組み合わせた構成としてもよいし、適宜省いた構成としてもよい。 In addition, it is good also as a structure which combined suitably the component shown in the said FIGS. 7-12, and good also as a structure omitted suitably.
また、脱硝触媒１０４の再生処理の開始は、以下の図１３のフローチャートに示す脱硝触媒１０４の劣化の予測に基づいて行ってもよい。以下の処理は、制御部１０８において制御プログラムを実行することによって実現される。 Further, the regeneration process of the denitration catalyst 104 may be started based on the prediction of the deterioration of the denitration catalyst 104 shown in the flowchart of FIG. The following processing is realized by executing a control program in the control unit 108.
ステップＳ３０では、排ガスの流量、温度、窒素酸化物濃度及び硫黄酸化物濃度の測定が行われる。制御部１０８のＣＰＵは、外部インターフェースを介して接続されたガス流量計１０、ガス温度計１２、窒素酸化物濃度計１４，１６、硫黄酸化物濃度計１８からそれぞれ排ガス流量、排ガス温度、入口側の窒素酸化物濃度、出口側の窒素酸化物濃度及び入口側の硫黄酸化物濃度の測定値を取得する。 In step S30, the exhaust gas flow rate, temperature, nitrogen oxide concentration, and sulfur oxide concentration are measured. The CPU of the control unit 108 controls the exhaust gas flow rate, the exhaust gas temperature, and the inlet side from the gas flow meter 10, the gas thermometer 12, the nitrogen oxide concentration meters 14 and 16, and the sulfur oxide concentration meter 18 connected via an external interface. The measured values of the nitrogen oxide concentration, the nitrogen oxide concentration on the outlet side, and the sulfur oxide concentration on the inlet side are obtained.
ステップＳ３２では、燃焼機器１０２の回転数、トルク、給気圧力、等を処理した還元剤供給部１０６からの還元剤（尿素）及び水分の注入量、ガバナー等負荷調節器３２の燃焼機器負荷値の取得が行われる。制御部１０８のＣＰＵは、外部インターフェースを介して接続された燃焼機器１０２、還元剤供給部１０６及びガバナー３２からそれぞれの特性値を取得する。 In step S32, the reducing agent (urea) and moisture injection amount from the reducing agent supply unit 106 that has processed the rotational speed, torque, supply air pressure, etc. of the combustion device 102, the combustion device load value of the load regulator 32 such as the governor. Is acquired. The CPU of the control unit 108 acquires respective characteristic values from the combustion device 102, the reducing agent supply unit 106, and the governor 32 that are connected via an external interface.
ステップＳ３４では、化学反応モデルを用いて三酸化硫黄（ＳＯ3）の濃度及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を算出する。図１４に示すように、脱硝触媒１０４内のガス通路１０３を排ガスの流れる方向に沿って複数の領域Ａ０〜Ａｎ（ｎは１以上の整数）に分割し、脱硝触媒１０４の入口から各領域Ａ１〜Ａｎの境界に排ガスが到達するまでの時間をｔ１〜ｔｎ（各時間の間隔ｔｎ−ｔ（ｎ−１）＝Δｔとする）として、各領域Ａ０〜Ａｎにおける三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を求める。なお、各領域Ａ０〜Ａｎにおける三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度は近似的に各領域Ａ０〜Ａｎの入口の濃度に等しいとする。 In step S34, the concentration of sulfur trioxide (SO 3 ) and the concentration of ammonia (NH 3 ) are calculated using the chemical reaction model. As shown in FIG. 14, the gas passage 103 in the denitration catalyst 104 is divided into a plurality of regions A0 to An (n is an integer of 1 or more) along the flow direction of the exhaust gas, and each region A1 from the inlet of the denitration catalyst 104. the time until the exhaust gas reaches the boundary of the ~An as t1 to tn (the time interval tn-t (a n-1) = Δt), sulfur trioxide (SO 3) in each area A0~An and Obtain the concentration of ammonia (NH 3 ). It is assumed that the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) in each region A0 to An are approximately equal to the concentration at the inlet of each region A0 to An.
三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の反応速度は反応速度式（５）及び（６）に示すように１次反応式で表すことができる。 The reaction rate of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) can be expressed by a first-order reaction equation as shown in reaction rate equations (5) and (6).
ここで、−ΔＣSO2は二酸化硫黄（ＳＯ2）の濃度減少量、ΔＣSO3は三酸化硫黄（ＳＯ3）の濃度増加量（＝−ΔＣSO2：化学式（３）より）、ＣSO2は二酸化硫黄（ＳＯ2）の濃度、−ΔＣNH3はアンモニア（ＮＨ3）の濃度減少量、ＣNH3はアンモニアの濃度、ＫSO2，ＫNH3は反応速度係数、ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）は時刻ｔにおける領域Ａｎの脱硝触媒１０４の活性度（０≦ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）≦１）である。ＦNH3（ｔ，Ａｎ）はＦSO2（ｔ，Ａｎ）に等しいものとし、それらの初期値は１とする。 Here, -ΔC SO2 is the concentration decrease amount of sulfur dioxide (SO 2 ), ΔC SO3 is the concentration increase amount of sulfur trioxide (SO 3 ) (= -ΔC SO2 : from the chemical formula (3)), and C SO2 is sulfur dioxide. (SO 2 ) concentration, −ΔC NH3 is ammonia (NH 3 ) concentration decrease amount, C NH3 is ammonia concentration, K SO2 and K NH3 are reaction rate coefficients, F SO2 (t, An), F NH3 (t , An) is the activity of the denitration catalyst 104 in the region An at time t (0 ≦ F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) ≦ 1). F NH3 (t, An) is equal to F SO2 (t, An), and their initial value is 1.
各領域の境界におけるアンモニア（ＮＨ3）の反応速度式における反応速度係数ＫNH3は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の脱硝率から求めることができる。例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の脱硝率をηNOX％とすると、触媒入口側のアンモニア（ＮＨ3）濃度と窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の体積比α（＝ＮＨ3／ＮＯｘ［ｐｐｍ／ｐｐｍ］）で０≦α≦１のとき、窒素酸化物（ＮＯｘ）の反応速度式も化学式（６）と同じように１次反応式で表されるとすると、次の関係式（７）が成り立ち、時間ｔｎを代入することによって反応速度係数ＫNH3を求めることができる。 The reaction rate coefficient K NH3 in the reaction rate equation of ammonia (NH 3 ) at the boundary of each region can be obtained from the denitration rate of nitrogen oxides (NOx). For example, if the denitration rate of nitrogen oxide (NOx) is η NOX %, the volume ratio α (= NH 3 / NOx [ppm / ppm) of ammonia (NH 3 ) concentration and nitrogen oxide (NOx) concentration on the catalyst inlet side. ppm]) and 0 ≦ α ≦ 1, the reaction rate equation of nitrogen oxide (NOx) is expressed by the primary reaction equation as in the chemical equation (6). Thus, the reaction rate coefficient K NH3 can be obtained by substituting the time tn.
脱硝反応の化学式（１）より、窒素酸化物（ＮＯｘ）とアンモニア（ＮＨ3）との反応の当量の割合が決まれば、アンモニア（ＮＨ3）の反応速度係数ＫNH3は反応速度係数ＫNOxから求めることができる。なお、排ガスの脱硝処理おいては化学式（１）の一酸化窒素（ＮＯ）とアンモニア（ＮＨ3）との反応が主であるので、二酸化窒素（ＮＯ2）とアンモニア（ＮＨ3）との反応は近似的に無視してもよい。このように、脱硝触媒１０４の入口と出口とにおける窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の測定値からアンモニア（ＮＨ3）の反応速度係数ＫNH3を求めることができる。 From the chemical formula (1) of the denitration reaction, the reaction rate coefficient K NH3 of ammonia (NH 3 ) can be calculated from the reaction rate coefficient K NOx by determining the equivalent ratio of the reaction between nitrogen oxide (NOx) and ammonia (NH 3 ). Can be sought. In the denitration treatment of exhaust gas, the reaction between nitrogen monoxide (NO) and ammonia (NH 3 ) is mainly performed in the chemical formula (1), so the reaction between nitrogen dioxide (NO 2 ) and ammonia (NH 3 ). May be ignored approximately. In this way, the reaction rate coefficient K NH3 of ammonia (NH 3 ) can be obtained from the measured values of the nitrogen oxide (NO x) concentration at the inlet and outlet of the denitration catalyst 104.
一方、二酸化硫黄（ＳＯ2）から三酸化硫黄（ＳＯ3）が生成される反応の反応速度係数ＫSO2は模擬排ガスによる実験によって求められる。図１５は、試験装置として固定床の小型流通式触媒試験装置（触媒充填量４０〜５０ｃｃ）に模擬排ガスを流した際の二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率と温度との関係を示す。また、図１６は、触媒に付着した四酸化硫黄（ＳＯ4）の量と脱硝触媒の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０との関係を示す。ここで、ＫSO2０は実験初期の劣化していない脱硝触媒の反応速度係数ＫSO2である。バナジウム系脱硝触媒の場合は、ＳＯ2酸化活性度と脱硝触媒の活性金属が共通のバナジウムであることからＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫNH3／ＫNH3０又はＫNOX／ＫNOX０から活性度を計算してもよい。 On the other hand, the reaction rate coefficient K SO2 of the reaction in which sulfur trioxide (SO 3 ) is generated from sulfur dioxide (SO 2 ) is obtained by an experiment using simulated exhaust gas. FIG. 15 shows the relationship between the oxidation rate of sulfur dioxide (SO 2 ) and temperature when a simulated exhaust gas is passed through a fixed bed small-flow catalyst test apparatus (catalyst filling amount: 40 to 50 cc) as a test apparatus. FIG. 16 shows the relationship between the amount of sulfur tetroxide (SO 4 ) adhering to the catalyst and the activity of the NOx removal catalyst F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0. Indicates. Here, K SO2 0 is the reaction rate coefficient K SO2 of the denitration catalyst which has not deteriorated at the beginning of the experiment. In the case of a vanadium-based denitration catalyst, the SO 2 oxidation activity and the active metal of the denitration catalyst are common vanadium, so F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K NH3 / K NH3 0 or The activity may be calculated from K NOX / K NOX 0.
触媒としては、バナジウム（Ｖ）−タングステン（Ｗ）／二酸化チタン（ＴｉＯ2）系ハニカム型低温脱硝触媒を用いた。模擬試験では、二酸化硫黄（ＳＯ2）を８００ｐｐｍ、酸素（Ｏ2）を１３％、一酸化窒素（ＮＯ）を１５００ｐｐｍ、水を１０重量％の混合ガスを窒素バランスで流し、還元剤として３％尿素水を４００℃の蒸発器でアンモニア（ＮＨ3）に加水分解させて脱硝触媒の上流にてアンモニア（ＮＨ3）換算で１５００ｐｐｍほど供給した。また、実験系の脱硝触媒の空塔速度（ＳＶ）は２５０００ｈ-1とした。反応温度は２００℃から４００℃の範囲で変化させた。 As the catalyst, a vanadium (V) -tungsten (W) / titanium dioxide (TiO 2 ) honeycomb type low temperature denitration catalyst was used. In the simulation test, a mixed gas of 800 ppm of sulfur dioxide (SO 2 ), 13% of oxygen (O 2 ), 1500 ppm of nitric oxide (NO), and 10% by weight of water was flowed in a nitrogen balance, and 3% as a reducing agent. Urea water was hydrolyzed to ammonia (NH 3 ) with an evaporator at 400 ° C., and about 1500 ppm in terms of ammonia (NH 3 ) was supplied upstream of the denitration catalyst. The superficial velocity (SV) of the experimental denitration catalyst was 25000 h −1 . The reaction temperature was changed in the range of 200 ° C to 400 ° C.
このような模擬排ガスによる実験において、文献（Carlo Orsenigo, Ind.Eng.Chem.Res,1998,vol.37,pp.2350-2359）に準じてＮＤＩＲ式の二酸化硫黄（ＳＯ2）濃度計により除湿処理後の二酸化硫黄（ＳＯ2）濃度を測定し、二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率は触媒の入口と出口とにおける二酸化硫黄（ＳＯ2）濃度の減少率とした。また、触媒に付着した四酸化硫黄（ＳＯ4）の量は、劣化した触媒を抜き取り、水抽出法・イオンクロマト分析により定量した。 In such simulated exhaust gas experiments, dehumidification was performed using an NDIR sulfur dioxide (SO 2 ) concentration meter according to the literature (Carlo Orsenigo, Ind. Eng. Chem. Res, 1998, vol. 37, pp. 2350-2359). sulfur dioxide (SO 2) concentration after treatment were measured, the oxidation rate of sulfur dioxide (SO 2) was inlet and sulfur dioxide (SO 2) in the outlet concentration reduction rate of the catalyst. The amount of sulfur tetroxide (SO 4 ) adhering to the catalyst was quantified by extracting the deteriorated catalyst and using a water extraction method or ion chromatography analysis.
このようにして得られた関係から、各温度における二酸化硫黄（ＳＯ2）から三酸化硫黄（ＳＯ3）が生成される反応の反応速度係数ＫSO2、及び、触媒に付着した四酸化硫黄（ＳＯ4）の量と脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を求めることが可能となる。 From the relationship thus obtained, the reaction rate coefficient K SO2 of the reaction in which sulfur trioxide (SO 3 ) is produced from sulfur dioxide (SO 2 ) at each temperature, and sulfur tetraoxide (SO 2 ) attached to the catalyst. 4 ) and the activity of the NOx removal catalyst 104 F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 can be obtained.
ここで、本実施の形態の脱硝触媒の劣化予測方法及び劣化対策方法における特徴の１つとして、図１５に示すように、４００℃までの範囲では反応温度が上昇すると共に二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率が低下する関係を用いる点が挙げられる。二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率は従来反応温度の上昇と共に増加すると考えられていたが、実際の脱硝反応における排ガスでは、反応温度が上昇すると共に二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率が低下する関係となっている。 Here, as one of the features of the denitration catalyst degradation prediction method and degradation countermeasure method of the present embodiment, as shown in FIG. 15, the reaction temperature rises and sulfur dioxide (SO 2 ) increases up to 400 ° C. The point which uses the relationship where the oxidation rate of this falls is mentioned. Conventionally, the oxidation rate of sulfur dioxide (SO 2 ) was thought to increase as the reaction temperature increased, but in the exhaust gas in the actual denitration reaction, the reaction temperature increased and the oxidation rate of sulfur dioxide (SO 2 ) decreased. It has become a relationship.
なお、このような傾向はバナジウム（Ｖ）−タングステン（Ｗ）／二酸化チタン（ＴｉＯ2）系ハニカム型低温脱硝触媒に限定されるものではなく、バナジウム系等の他の脱硝触媒においても同様の傾向を示すと考えられる。ただし、４００℃を超える温度範囲では、反応温度の上昇と共に二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率が上昇することも考えられる。 Such a tendency is not limited to the vanadium (V) -tungsten (W) / titanium dioxide (TiO 2 ) -type honeycomb-type low-temperature denitration catalyst, and the same tendency is observed in other denitration catalysts such as vanadium. It is thought that shows. However, in the temperature range exceeding 400 ° C., it is conceivable that the oxidation rate of sulfur dioxide (SO 2 ) increases as the reaction temperature increases.
このようにして得られた反応速度係数ＫSO2、反応速度係数ＫNH3及び脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を反応速度式（６）及び（７）に当てはめ、時刻Ｔにおける各領域Ａ０〜Ａｎにおける三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を求める。 The reaction rate coefficient K SO2 , the reaction rate coefficient K NH3, and the activity of the NOx removal catalyst 104 F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 were obtained. By applying the equations (6) and (7), the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) in each region A0 to An at time T are obtained.
ステップＳ３６では、ステップＳ３４にて算出した各領域Ａ０〜Ａｎにおける三酸化硫黄（ＳＯ3）のうち硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）として析出する量を算出する。ここでは、上記平衡式（８）を用いて硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）として析出する量を算出する。ここで、ＰSO3は三酸化硫黄（ＳＯ3）の分圧、ＰNH3はアンモニア（ＮＨ3）の分圧、Ｒは気体常数及びＴは温度である。 In step S36, the amount deposited as ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) in the sulfur trioxide (SO 3 ) in each region A0 to An calculated in step S34 is calculated. Here, the amount precipitated as ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) is calculated using the above-described equilibrium formula (8). Here, P SO3 is a partial pressure of sulfur trioxide (SO 3 ), P NH3 is a partial pressure of ammonia (NH 3 ), R is a gas constant, and T is a temperature.
ここで、ＰSO3は三酸化硫黄（ＳＯ3）の分圧、ＰNH3はアンモニア（ＮＨ3）の分圧、Ｒは気体常数及びＴは温度である。なお、平衡式（８）は、文献(S Matsuda et.al,Ind.Eng.Prod.Res.,Dev.1982,vol.21,pp.48-52)に開示されている。 Here, P SO3 is a partial pressure of sulfur trioxide (SO 3 ), P NH3 is a partial pressure of ammonia (NH 3 ), R is a gas constant, and T is a temperature. The equilibrium formula (8) is disclosed in literature (S Matsuda et.al, Ind. Eng. Prod. Res., Dev. 1982, vol. 21, pp. 48-52).
平衡式（８）では、三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の分圧（濃度）の積は温度の関数で表される。そこで、ステップＳ３４で求めたアンモニア（ＮＨ3）の濃度を分圧換算して、排ガスの温度Ｔｍｐと共に平衡式（８）に代入することによって、その状態においてガスとして存在し得る三酸化硫黄（ＳＯ3）の分圧を求めることができる。そして、ガスとして存在し得る三酸化硫黄（ＳＯ3）の分圧を濃度換算し、ステップＳ３４で求めた三酸化硫黄（ＳＯ3）の生成濃度から減算することによって、硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）として脱硝触媒１０４の表面に析出する量を算出することができる。なお、硫安の平衡計算は、化学式（４）の文献平衡データや化学平衡計算ソフトで計算代理してもよい。 In the equilibrium equation (8), the product of partial pressure (concentration) of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) is expressed as a function of temperature. Therefore, by converting the ammonia (NH 3 ) concentration obtained in step S34 into partial pressure and substituting it into the equilibrium equation (8) together with the exhaust gas temperature Tmp, sulfur trioxide (SO 2) that can exist as a gas in that state. 3 ) Partial pressure can be obtained. Then, the partial pressure of sulfur trioxide (SO 3 ) that can exist as a gas is converted into a concentration, and is subtracted from the generated concentration of sulfur trioxide (SO 3 ) obtained in step S 34, thereby obtaining ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO. As 4 ), the amount deposited on the surface of the denitration catalyst 104 can be calculated. In addition, the equilibrium calculation of ammonium sulfate may be a proxy for calculation using literature equilibrium data of chemical formula (4) or chemical equilibrium calculation software.
さらに、脱硝触媒１０４の表面に析出する硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の量を時刻Ｔまでに既に析出した硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の量に累積加算することによって、各領域Ａ０〜Ａｎにおける硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出累積値を算出することができる。 Furthermore, the amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) deposited on the surface of the denitration catalyst 104 is cumulatively added to the amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) that has already been deposited by time T. The precipitation accumulation value of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) in ˜An can be calculated.
ステップＳ３８では、ステップＳ３６で求めた各領域Ａ０〜Ａｎにおける硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出累積値に基づいて、各領域Ａ０〜Ａｎにおける脱硝触媒１０４の活性度を求める。 In step S38, the activity of the denitration catalyst 104 in each of the regions A0 to An is obtained based on the precipitation accumulation value of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) in each of the regions A0 to An obtained in step S36.
図１６に示すように、模擬ガスによる実験によって触媒に付着した四酸化硫黄（ＳＯ4）の量と脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を予め求めておき、各領域Ａ０〜Ａｎにおける硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出総量から脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を得る。 As shown in FIG. 16, the amount of sulfur tetroxide (SO 4 ) adhering to the catalyst by the experiment with the simulated gas and the activity of the NOx removal catalyst 104 F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 is obtained in advance, and the activity F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) of the denitration catalyst 104 is determined from the total precipitation amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) in each region A0 to An. = K SO2 / K SO2 0 is obtained.
ステップＳ４０では、ステップＳ３８で得られた脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０に基づいて脱硝触媒１０４の再生処理を行うか否かを判定する。 In step S40, is the regeneration process of the denitration catalyst 104 performed based on the activities F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 of the denitration catalyst 104 obtained in step S38? Determine whether or not.
再生処理は、例えば、各領域Ａ０〜Ａｎにおける脱硝触媒１０４の活性度の値が所定の基準閾値を下回った場合に行うものとすることができる。また、例えば、各領域Ａ０〜Ａｎにおける脱硝触媒１０４の活性度の平均値が所定の基準閾値を下回った場合に行うものとしてもよい。ただし、これらに限定されるものではなく、脱硝触媒１０４の活性度に基づいた処理であればよい。 The regeneration process can be performed, for example, when the activity value of the denitration catalyst 104 in each of the regions A0 to An falls below a predetermined reference threshold value. For example, it may be performed when the average value of the activity of the denitration catalyst 104 in each of the regions A0 to An falls below a predetermined reference threshold. However, the treatment is not limited to these, and any treatment based on the activity of the denitration catalyst 104 may be used.
劣化対策処理を行う場合には、図５に示した再生処理のフローチャートのステップＳ１２以降の処理に移行する。そうでない場合にはステップＳ３０に処理を移して次の時刻Ｔにおける劣化予測処理を行う。 When performing the deterioration countermeasure process, the process proceeds to the process after step S12 in the flowchart of the reproduction process shown in FIG. If not, the process moves to step S30 to perform the deterioration prediction process at the next time T.
また、劣化対策処理では、例えば、ディスプレイ３４に脱硝触媒１０４の活性度が基準閾値を超えたことを示す情報を表示させてユーザ（燃焼機器１０２の管理者）に対して警告を呈示するものとしてもよい。また、警報器３６から音や光を発することによってユーザ（燃焼機器１０２の管理者）に対して警告を呈示するものとしてもよい。 Further, in the deterioration countermeasure process, for example, information indicating that the activity of the denitration catalyst 104 exceeds the reference threshold is displayed on the display 34 and a warning is given to the user (an administrator of the combustion device 102). Also good. Moreover, it is good also as giving a warning with respect to a user (administrator of the combustion apparatus 102) by emitting a sound and light from the alarm device 36.
この場合、ユーザは、手動で排ガスの温度Ｔｍｐを上昇させる処理を実行させたり、燃焼機器１０２を停止させて脱硝触媒１０４の再生処理を開始させたりすることができる。 In this case, the user can manually execute a process of increasing the temperature Tmp of the exhaust gas, or stop the combustion device 102 and start the regeneration process of the denitration catalyst 104.
以下に、上記処理についてより具体的に説明する。脱硝処理開始時には、ステップＳ３０からＳ３２では各種データが取得され、ステップＳ３４にて、各領域Ａ０〜Ａｎの脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０は１（劣化なし）として、脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスによる各領域Ａ０〜Ａｎの出口側境界の三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度が求められる。すなわち、時刻Ｔ＝０において領域Ａ０を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度は、領域Ａ０での活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を１として反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数ＫSO2，ＫNH3及び触媒入口部の排ガスにおける二硫化硫黄（ＳＯ2）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を代入して求めることができる。時刻Ｔ＝０に脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスは時刻ｔ１、ｔ２、・・・ｔｎに各領域Ａ１〜Ａｎの境界に到達することになるので、時刻ｔ１において領域Ａ１を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度は、時刻ｔ１における領域Ａ１での活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を１として反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数ＫSO2，ＫNH3及び領域Ａ１に到達する二硫化硫黄（ＳＯ2）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を代入して求めることができる。同様に、時刻ｔ２において領域Ａ２を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度、時刻ｔ３において領域Ａ３を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度・・・時刻ｔｎにおいて領域Ａｎを通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を算出することができる。 Hereinafter, the above process will be described more specifically. At the start of the denitration process, various data are acquired in steps S30 to S32. In step S34, the activities F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K of the denitration catalyst 104 in each region A0 to An. SO2 / K SO2 0 is 1 (no deterioration), and the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the outlet side boundary of each region A0 to An due to the exhaust gas flowing from the inlet of the denitration catalyst 104 are obtained. It is done. That is, the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the time Δt passing through the region A 0 at time T = 0 are determined based on the activities F SO2 (t, An), F NH3 ( t, An) = K SO2 / K SO2 0 is set to 1, and the reaction rate equations (5) and (6) are changed to the reaction rate coefficients K SO2 , K NH3 , sulfur disulfide (SO 2 ) and ammonia (SO 2 ) in the exhaust gas at the catalyst inlet. It can be obtained by substituting the concentration of NH 3 ). Since the exhaust gas flowing in from the inlet of the denitration catalyst 104 at time T = 0 reaches the boundary between the regions A1 to An at times t1, t2,... Tn, the time Δt that passes through the region A1 at time t1. The concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the time are determined by the activity F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 in the region A1 at time t1. Is obtained by substituting the reaction rate coefficients K SO2 and K NH3 and the concentrations of sulfur disulfide (SO 2 ) and ammonia (NH 3 ) reaching the region A1 into the reaction rate equations (5) and (6). it can. Similarly, sulfur trioxide in the time Δt to pass at the time t2 concentration of sulfur trioxide (SO 3) and ammonia (NH 3) at time Δt which passes through the area A2, the area A3 at time t3 (SO 3) And the concentration of ammonia (NH 3 ): the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the time Δt passing through the region An at time tn can be calculated.
次に、ステップＳ３６にて、時刻Ｔ＝０における領域Ａ０での三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度、時刻ｔ１における領域Ａ１での三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度・・・及び反応（排ガス）の温度Ｔｍｐから、時刻Ｔ＝０における領域Ａ０での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量、時刻ｔ１における領域Ａ１での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量・・・を求める。この算出された析出量を時刻Ｔ＝０までの領域Ａ０での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量の累積値、時刻ｔ１における領域Ａ１での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量の累積値・・・の初期値とする。 Next, in step S36, sulfur trioxide in the region A0 at time T = 0 (SO 3) and ammonia concentration (NH 3), sulfur trioxide in the region A1 at time t1 (SO 3) and ammonia ( From the concentration of NH 3 ) and the temperature (Tmp) of the reaction (exhaust gas), the amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) deposited in region A0 at time T = 0, and ammonium sulfate ((( The amount of precipitation of NH 4 ) HSO 4 ) is determined. Of the calculated amount of precipitation in the region A0 until time T = 0 ammonium sulfate ((NH 4) HSO 4) precipitation amount of the cumulative value, ammonium sulfate in the region A1 at time t1 ((NH 4) HSO 4 ) It is set as the initial value of the accumulated value ... of the deposited amount.
ステップＳ３８では、時刻Ｔ＝０における各領域Ａ０〜Ａｎの硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量の累積値から領域Ａ０の脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を求める。他の領域Ａ１〜Ａｎには未だ排ガスは到達していないので、脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０は１のままとなる。 In step S38, the activity F SO2 (t, An), F NH3 of the denitration catalyst 104 in the region A0 is calculated from the accumulated value of the amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) deposited in each region A0 to An at time T = 0. (T, An) = K SO2 / K SO2 0 is obtained. Since the exhaust gas has not yet reached the other regions A1 to An, the activity of the NOx removal catalyst 104 F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 remains 1 Become.
ステップＳ４０では、ステップＳ３８で求められた各領域Ａ０〜Ａｎの脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０に基づいて劣化に対する再生処理を行うか否かを判定し、再生処理を行わない場合にはステップＳ３０に処理を戻す。 In step S40, regeneration against deterioration is performed based on the activities F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 of the denitration catalyst 104 in each region A0 to An determined in step S38. It is determined whether or not the process is to be performed. If the reproduction process is not to be performed, the process returns to step S30.
ステップＳ３０からＳ３２では各種データが再び取得され、ステップＳ３４にて、時刻Ｔ＝Δｔに脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスによって三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度が求められる。ここでは、領域Ａ０についてはステップＳ３８において新たに得られた活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を用いて濃度を算出し、他の領域Ａ１〜Ａｎについては１（劣化なし）として三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度が求められる。すなわち、時刻Ｔ＝Δｔにおいて領域Ａ０を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度は、ステップＳ３８において時刻Ｔ＝０における処理で得られた領域Ａ０での活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０の値を用いて、反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数ＫSO2，ＫNH3及び触媒入口部の排ガスにおける二硫化硫黄（ＳＯ2）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を代入して求めることができる。時刻Ｔ＝Δｔに脱硝触媒１０４の入口から流入した排ガスは時刻ｔ１、ｔ２、・・・ｔｎ後に各領域Ａ１〜Ａｎの境界に到達することになるので、時刻Δｔ＋ｔ１において領域Ａ１を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度は、時刻Δｔ＋ｔ１における領域Ａ１での活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を１として反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数ＫSO2，ＫNH3及び領域Ａ１に到達する二硫化硫黄（ＳＯ2）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を代入して求めることができる。同様に、時刻Δｔ＋ｔ２において領域Ａ２を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度、時刻Δｔ＋ｔ３において領域Ａ３を通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度・・・時刻Δｔ＋ｔｎにおいて領域Ａｎを通過する時間Δｔでの三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度を算出することができる。 In Steps S30 to S32, various data are acquired again, and in Step S34, the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) are obtained from the exhaust gas flowing from the inlet of the denitration catalyst 104 at time T = Δt. . Here, for the region A0, the concentration is calculated using the activities F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 newly obtained in step S38, and other regions are obtained. the concentration of 1 sulfur trioxide as (Lossless) (SO 3) and ammonia (NH 3) are determined for Al-An. That is, the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the time Δt passing through the region A0 at the time T = Δt are the values in the region A0 obtained by the processing at the time T = 0 in step S38. Activity values F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 are used, and the reaction rate equations K SO2 , K NH3 and the reaction rate equations (5) and (6) It can be determined by substituting the concentrations of sulfur disulfide (SO 2 ) and ammonia (NH 3 ) in the exhaust gas at the catalyst inlet. Since the exhaust gas flowing in from the inlet of the denitration catalyst 104 at time T = Δt reaches the boundary between the regions A1 to An after time t1, t2,... Tn, the time Δt that passes through the region A1 at time Δt + t1. The concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the time indicated by the activity F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 in region A1 at time Δt + t1 Is obtained by substituting the reaction rate coefficients K SO2 and K NH3 and the concentrations of sulfur disulfide (SO 2 ) and ammonia (NH 3 ) reaching the region A1 into the reaction rate equations (5) and (6). it can. Similarly, sulfur trioxide (SO 3) in the time Delta] t to pass through the region A2 at the time Delta] t + t2 and ammonia concentration (NH 3), sulfur trioxide in the time Delta] t to pass through the area A3 at time Δt + t3 (SO 3) And the concentration of ammonia (NH 3 ): the concentrations of sulfur trioxide (SO 3 ) and ammonia (NH 3 ) at the time Δt passing through the region An at time Δt + tn can be calculated.
次に、ステップＳ３６にて、時刻Ｔ＝Δｔにおける領域Ａ０での三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度、時刻Δｔ＋ｔ１における領域Ａ１での三酸化硫黄（ＳＯ3）及びアンモニア（ＮＨ3）の濃度・・・及び反応（排ガス）の温度Ｔｍｐから、時刻Ｔ＝Δｔにおける領域Ａ０での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量、時刻Δｔ＋ｔ１における領域Ａ１での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量・・・を求める。この算出された析出量から時刻Ｔ＝Δｔまでの領域Ａ０での硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量の累積値を求める。すなわち、領域Ａ０については時刻Ｔ＝０及びＴ＝Δｔにおける硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量の総和が累積値となり、領域Ａ１については時刻Ｔ＝０に対する処理で得られた時刻Ｔ＝ｔ１（＝Δｔ）における硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量が累積値となる。領域Ａ２〜Ａｎについてはガスとして存在し得る三酸化硫黄（ＳＯ3）の分圧より、各領域Ａ２〜Ａｎにおいて触媒で酸化し生成される三酸化硫黄（ＳＯ3）の生成濃度が下回り、硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量は０となる。 Next, in step S36, the concentration of sulfur trioxide in the region A0 at time T = Δt (SO 3) and ammonia (NH 3), sulfur trioxide (SO 3) in the region A1 at time Delta] t + t1 and ammonia ( From the concentration of NH 3 ) and the temperature (Tmp) of the reaction (exhaust gas), the amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) deposited in the region A0 at the time T = Δt, the ammonium sulfate in the region A1 at the time Δt + t1 (( The amount of precipitation of NH 4 ) HSO 4 ) is determined. A cumulative value of the precipitation amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) in the region A0 from the calculated precipitation amount to time T = Δt is obtained. That is, for the region A0, the total amount of precipitation of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) at the times T = 0 and T = Δt is a cumulative value, and for the region A1, the time T obtained by the processing for the time T = 0. = Amount of precipitation of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) at t1 (= Δt) is a cumulative value. Than the partial pressure of sulfur trioxide that may be present as a gas for region A2~An (SO 3), below the product concentration of sulfur trioxide (SO 3) which was oxidized with a catalyst in each region A2～An is generated, ammonium sulfate The amount of precipitation of ((NH 4 ) HSO 4 ) is zero.
ステップＳ３８では、時刻Ｔ＝Δｔにおける各領域Ａ０及びＡ１の硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の析出量の累積値から領域Ａ０及びＡ１の脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０を求める。他の領域Ａ２〜Ａｎには硫安析出量が未だ０なので、脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０は１のままとなる。 In step S38, the activity F SO2 (t, An) of the denitration catalyst 104 in the regions A0 and A1 is calculated from the accumulated value of the precipitation amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) in each region A0 and A1 at time T = Δt. F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 is obtained. Still 0, so the amount of ammonium sulfate precipitation in other areas A2～An, activity F SO2 denitration catalyst 104 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 remains at 1 .
ステップＳ４０では、ステップＳ３８で求められた各領域Ａ０〜Ａｎの脱硝触媒１０４の活性度ＦSO2（ｔ，Ａｎ），ＦNH3（ｔ，Ａｎ）＝ＫSO2／ＫSO2０に基づいて脱硝触媒１０４の再生処理を行うか否かを判定し、再生処理を行わない場合にはステップＳ３０に処理を戻す。 In step S40, the denitration catalyst 104 is calculated based on the activities F SO2 (t, An), F NH3 (t, An) = K SO2 / K SO2 0 of the denitration catalyst 104 in each region A0 to An determined in step S38. Whether or not to perform the reproduction process is determined. If the reproduction process is not performed, the process returns to step S30.
このような処理を繰り返すことによって、脱硝触媒１０４の劣化予測処理を実行し、予測結果に基づいて脱硝触媒１０４の再生処理を開始することができる。ただし、劣化予測処理は上記に限定されるものではなく、燃焼機器１０２からの排ガスにアンモニア系物質を添加して脱硝触媒１０４で窒素酸化物の分解を行う排ガス処理において、硫黄酸化物による脱硝触媒１０４の劣化を少なくとも温度Ｔｍｐと硫黄酸化物の酸化率との関係に基づいて予測するものであればよい。特に、温度Ｔｍｐと硫黄酸化物の酸化率との関係は、温度が上がるほど酸化率が下がる関係とすることが好適であるが、温度が上がるにつれて二酸化硫黄（ＳＯ2）の酸化率が上がる温度域又は当該特性の触媒に用いることも可能である。 By repeating such processing, it is possible to execute deterioration prediction processing of the denitration catalyst 104 and start regeneration processing of the denitration catalyst 104 based on the prediction result. However, the deterioration prediction process is not limited to the above, and in the exhaust gas process in which ammonia substance is added to the exhaust gas from the combustion device 102 and nitrogen oxide is decomposed by the denitration catalyst 104, the denitration catalyst by sulfur oxides. What is necessary is just to predict the deterioration of 104 based on at least the relationship between the temperature Tmp and the oxidation rate of the sulfur oxide. In particular, the relationship between the temperature Tmp and the oxidation rate of the sulfur oxide is preferably a relationship in which the oxidation rate decreases as the temperature increases, but the temperature at which the oxidation rate of sulfur dioxide (SO 2 ) increases as the temperature increases. It is also possible to use for the catalyst of the area or the said characteristic.
また、燃焼機器１０２から排出される排ガスの時間的な変化が予想できる場合には、その排ガスの性状（排ガスの流量、温度、窒素酸化物濃度及び硫黄酸化物濃度等）の変化の予想値に基づいて、脱硝触媒１０４の劣化の将来的な予測を行うことも可能である。 In addition, when a temporal change in the exhaust gas discharged from the combustion device 102 can be predicted, the expected value of the change in the properties of the exhaust gas (exhaust gas flow rate, temperature, nitrogen oxide concentration, sulfur oxide concentration, etc.) Based on this, it is possible to predict future deterioration of the denitration catalyst 104.
例えば、燃焼機器１０２から排出される排ガスの性状が時間的に変化しない場合には、劣化予測処理においてステップＳ３０で最初に取得した排ガスの性状（排ガスの流量、温度、窒素酸化物濃度及び硫黄酸化物濃度等）に基づいて将来に亘って脱硝触媒１０４に析出される硫安（（ＮＨ4）ＨＳＯ4）の量を算出し、その量から脱硝触媒１０４の活性度が所定の基準閾値を超える時刻を求め、その予想時刻をユーザに呈示するものとしてもよい。 For example, when the properties of the exhaust gas discharged from the combustion device 102 do not change with time, the properties of the exhaust gas (the exhaust gas flow rate, temperature, nitrogen oxide concentration, and sulfur oxidation) acquired first in step S30 in the deterioration prediction process The amount of ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) deposited on the denitration catalyst 104 in the future based on the concentration of the product, and the time when the activity of the denitration catalyst 104 exceeds a predetermined reference threshold And the predicted time may be presented to the user.
以上の実施形態は、船舶用のディーゼル機関の排ガスの処理に適用することができるがこれに限定されるものではなく、他の移動体、例えば鉄道車両、自動車等についても適用することができる。また、ディーゼル機関以外の間欠燃焼を行う機関（直噴式のオットー機関等）についても適用することができる。さらに、ゴミ焼却器や火力発電設備等の一般の燃焼機器にも適用が可能である。 The above embodiment can be applied to the treatment of exhaust gas from marine diesel engines, but is not limited to this, and can also be applied to other mobile objects such as railway vehicles and automobiles. The present invention can also be applied to an engine (such as a direct injection type Otto engine) that performs intermittent combustion other than a diesel engine. Furthermore, the present invention can be applied to general combustion equipment such as garbage incinerators and thermal power generation facilities.
１２ ガス温度計、１４，１６ 窒素酸化物濃度計、１８ 硫黄酸化物濃度計、２８ 排ガス加熱手段、３０ 加熱ヒータ、３２ ガバナー等負荷調節器、３８ パージガス供給手段、４０ パージガス加熱手段、４２ 流量制御弁、４４ ガス温度計、１００ 脱硝システム、１０２ 燃焼機器、１０３ ガス通路、１０４ 脱硝触媒、１０６ 還元剤供給部、１０８ 制御部。 12 Gas thermometer, 14, 16 Nitrogen oxide concentration meter, 18 Sulfur oxide concentration meter, 28 Exhaust gas heating means, 30 Heating heater, 32 Governor and other load regulator, 38 Purge gas supply means, 40 Purge gas heating means, 42 Flow rate control Valve, 44 Gas thermometer, 100 Denitration system, 102 Combustion equipment, 103 Gas passage, 104 Denitration catalyst, 106 Reductant supply unit, 108 Control unit.
Claims (14)
前記燃焼機器の運転停止時に送風手段による送風と加熱手段による加熱とによって前記脱硝触媒の硫黄酸化物による劣化に対する再生処理を行う際に、前記脱硝触媒に対する再生処理時間を設定し、前記再生処理時間に基づいて、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生温度と、を決定するとともに、前記再生時空塔速度を１０００〜５０００ｈ-1の範囲に設定して前記再生処理を制御することを特徴とする脱硝触媒の劣化再生方法。 In exhaust gas treatment that adds ammonia-based substances to exhaust gas from combustion equipment and decomposes nitrogen oxides with a denitration catalyst,
When performing regeneration processing for deterioration due to sulfur oxides of the denitration catalyst by blowing air by the blowing means and heating by the heating means when the combustion apparatus is stopped, a regeneration processing time for the denitration catalyst is set, and the regeneration processing time And determining the regeneration space-time speed of the denitration catalyst by the blowing and the regeneration temperature of the denitration catalyst by the heating, and setting the regeneration space-time speed in a range of 1000 to 5000 h −1. A method for regenerating deterioration of a denitration catalyst, wherein the regeneration process is controlled.
前記燃焼機器からの排ガスを排出する排ガス経路と、
前記排ガス経路に設けた脱硝触媒と、
前記燃焼機器と前記脱硝触媒の間の前記排ガス経路に設けた前記排ガスにアンモニア系物質を添加するアンモニア系物質添加手段と、
前記脱硝触媒に送風を行う送風手段と、
前記脱硝触媒を加熱する加熱手段と、
前記脱硝触媒に対する再生処理時間を設定し、前記再生処理時間に基づいて、前記送風による前記脱硝触媒の再生時空塔速度と、前記加熱による前記脱硝触媒の再生温度と、を決定するとともに、前記再生時空塔速度を１０００〜５０００ｈ-1の範囲に設定して前記燃焼機器の運転停止時における前記脱硝触媒に対する再生処理を制御する再生制御手段と、
を備えたこと特徴とする脱硝触媒の劣化再生システム。 Combustion equipment,
An exhaust gas path for exhausting exhaust gas from the combustion device;
A denitration catalyst provided in the exhaust gas path;
Ammonia-based material addition means for adding ammonia-based material to the exhaust gas provided in the exhaust gas path between the combustion device and the denitration catalyst;
Air blowing means for blowing air to the denitration catalyst;
Heating means for heating the denitration catalyst;
A regeneration treatment time for the denitration catalyst is set, and based on the regeneration treatment time, a regeneration space-time speed of the denitration catalyst by the blowing and a regeneration temperature of the denitration catalyst by the heating are determined, and the regeneration A regeneration control means for setting a space-time tower speed in a range of 1000 to 5000 h −1 and controlling a regeneration process for the denitration catalyst when the combustion equipment is shut down;
A denitration catalyst deterioration regeneration system characterized by comprising:
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