JPH08100631A - 排ガス処理装置 - Google Patents
排ガス処理装置Info
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- JPH08100631A JPH08100631A JP6236380A JP23638094A JPH08100631A JP H08100631 A JPH08100631 A JP H08100631A JP 6236380 A JP6236380 A JP 6236380A JP 23638094 A JP23638094 A JP 23638094A JP H08100631 A JPH08100631 A JP H08100631A
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Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガス中からの脱硝率や脱硫率を十分に確保
しながらも、ランニングコストが安くて済むとともに、
処理に多量の用水が不要で、小型に構成できる排ガス処
理装置を提供する。 【構成】 放電極１Ｂと接地極１Ａとの間を排ガス処理
通路５とさせる放電装置１を設け、その放電装置１の放
電極１Ｂと接地極１Ａとの間に短パルスコロナ放電を行
わせるパルス電源２を設け、前記放電装置１の接地極１
Ａの表面にアルカリ成分溶液を供給する中和用の溶液供
給手段を設ける。
しながらも、ランニングコストが安くて済むとともに、
処理に多量の用水が不要で、小型に構成できる排ガス処
理装置を提供する。 【構成】 放電極１Ｂと接地極１Ａとの間を排ガス処理
通路５とさせる放電装置１を設け、その放電装置１の放
電極１Ｂと接地極１Ａとの間に短パルスコロナ放電を行
わせるパルス電源２を設け、前記放電装置１の接地極１
Ａの表面にアルカリ成分溶液を供給する中和用の溶液供
給手段を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、重油・石炭を燃料とす
る工業炉やボイラ、或いは、舶用内燃機関などから排出
される排ガス、つまり、窒素酸化物（一酸化窒素などで
以下ＮＯｘと称する。）や硫黄酸化物（二酸化硫黄など
で以下ＳＯｘと称する。）といった有害ガス成分を含む
排ガスを浄化処理するための装置に関する。
る工業炉やボイラ、或いは、舶用内燃機関などから排出
される排ガス、つまり、窒素酸化物（一酸化窒素などで
以下ＮＯｘと称する。）や硫黄酸化物（二酸化硫黄など
で以下ＳＯｘと称する。）といった有害ガス成分を含む
排ガスを浄化処理するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、排ガス処理装置としては次のよう
なものが実用化されている。
なものが実用化されている。
【０００３】排ガス中のＮＯｘを除去する排煙脱硝装置
としては、アンモニア（又は尿素）でＮＯｘを窒素と水
とに還元して排出する方法であって、ＮＯｘを含んだ排
ガス中にアンモニア（ＮＨ3 ）を添加して均一混合した
後に反応器に導いて、３００〜４００℃の温度下で脱硝
触媒と接触させることにより、排ガス中のＮＯｘをアン
モニアと選択的に反応させて、無害な窒素と水蒸気とに
分解する選択触媒還元法で脱硝する装置が知られてい
る。
としては、アンモニア（又は尿素）でＮＯｘを窒素と水
とに還元して排出する方法であって、ＮＯｘを含んだ排
ガス中にアンモニア（ＮＨ3 ）を添加して均一混合した
後に反応器に導いて、３００〜４００℃の温度下で脱硝
触媒と接触させることにより、排ガス中のＮＯｘをアン
モニアと選択的に反応させて、無害な窒素と水蒸気とに
分解する選択触媒還元法で脱硝する装置が知られてい
る。
【０００４】排ガス中のＳＯｘを除去する排煙脱硫装置
としては、吸収剤として石灰石を用いる湿式石灰石膏法
により脱硫する装置や、吸収剤として苛性ソーダを用い
る湿式苛性ソーダ吸収法により脱硫する装置、吸収剤と
して水酸化マグネシウムを用いる湿式水酸化マグネシウ
ム吸収法により脱硫する装置、乾式活性炭吸着法により
脱硫する装置等が知られている。
としては、吸収剤として石灰石を用いる湿式石灰石膏法
により脱硫する装置や、吸収剤として苛性ソーダを用い
る湿式苛性ソーダ吸収法により脱硫する装置、吸収剤と
して水酸化マグネシウムを用いる湿式水酸化マグネシウ
ム吸収法により脱硫する装置、乾式活性炭吸着法により
脱硫する装置等が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の排
煙脱硝装置によるときは、高価な割りには寿命が４年程
度の脱硝触媒を必要とするから、ランニングコストが高
く付くという欠点があった。しかも、アンモニアなどの
還元剤を必要とするから、排ガス発生源が舶用内燃機関
などの移動用機関や移動するもの（以下これらを移動発
生源と総称する。）である場合には還元剤の搭載及び補
給が不可欠で、それが負担となって移動発生源用として
不向きであるという欠点も有していた。
煙脱硝装置によるときは、高価な割りには寿命が４年程
度の脱硝触媒を必要とするから、ランニングコストが高
く付くという欠点があった。しかも、アンモニアなどの
還元剤を必要とするから、排ガス発生源が舶用内燃機関
などの移動用機関や移動するもの（以下これらを移動発
生源と総称する。）である場合には還元剤の搭載及び補
給が不可欠で、それが負担となって移動発生源用として
不向きであるという欠点も有していた。
【０００６】他方、上記従来の排煙脱硫装置のうち湿式
吸収型の各装置によるときは、吸収剤を溶解した吸収液
スラリーに排ガスを接触させて、その排ガス中のＳＯｘ
を吸収除去するから、用水（淡水）を多量に必要とする
という欠点があった。また、乾式活性炭吸着法による装
置によるときも、ＳＯｘを良好に除去するためには活性
炭と排ガスとの接触面積を十分に確保する必要があるか
ら、装置全体が大型化するという欠点があった。
吸収型の各装置によるときは、吸収剤を溶解した吸収液
スラリーに排ガスを接触させて、その排ガス中のＳＯｘ
を吸収除去するから、用水（淡水）を多量に必要とする
という欠点があった。また、乾式活性炭吸着法による装
置によるときも、ＳＯｘを良好に除去するためには活性
炭と排ガスとの接触面積を十分に確保する必要があるか
ら、装置全体が大型化するという欠点があった。
【０００７】そして、そのように多量に用水を必要とす
る装置や大型化した装置は、積載面や搭載面から移動発
生源用として非常に不利である。
る装置や大型化した装置は、積載面や搭載面から移動発
生源用として非常に不利である。
【０００８】本発明の第１の目的は、排ガス中からの脱
硝率や脱硫率を十分に確保しながらも、ランニングコス
トが安くて済むとともに、処理に多量の用水が不要で、
小型に構成できる排ガス処理装置を提供する点にある。
硝率や脱硫率を十分に確保しながらも、ランニングコス
トが安くて済むとともに、処理に多量の用水が不要で、
小型に構成できる排ガス処理装置を提供する点にある。
【０００９】本発明の第２の目的は、煤塵や炭化水素を
も同時に除去できる排ガス処理装置を提供する点にあ
る。
も同時に除去できる排ガス処理装置を提供する点にあ
る。
【００１０】本発明の第３の目的は、舶用内燃機関など
移動発生源用として非常に有用な排ガス処理装置を提供
する点にある。
移動発生源用として非常に有用な排ガス処理装置を提供
する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明第
１発明による排ガス処理装置の特徴は、放電極と接地極
との間を排ガス処理通路とさせる放電装置を設け、その
放電装置の放電極と接地極との間に短パルスコロナ放電
を行わせるパルス電源を設け、前記放電装置の接地極の
表面にアルカリ成分溶液を供給する中和用の溶液供給手
段を設けてある点にある。
１発明による排ガス処理装置の特徴は、放電極と接地極
との間を排ガス処理通路とさせる放電装置を設け、その
放電装置の放電極と接地極との間に短パルスコロナ放電
を行わせるパルス電源を設け、前記放電装置の接地極の
表面にアルカリ成分溶液を供給する中和用の溶液供給手
段を設けてある点にある。
【００１２】請求項２記載の本発明第２発明による排ガ
ス処理装置の特徴は、上記本発明第１発明において、前
記放電装置に供給する排ガスを冷却・洗浄するスクラバ
ーを設けてある点にある。
ス処理装置の特徴は、上記本発明第１発明において、前
記放電装置に供給する排ガスを冷却・洗浄するスクラバ
ーを設けてある点にある。
【００１３】請求項３記載の本発明第３発明による排ガ
ス処理装置の特徴は、上記本発明第１発明や本発明第２
発明において、前記溶液供給手段として、アルカリ成分
溶液に海水を用いる手段を設けてある点にある。
ス処理装置の特徴は、上記本発明第１発明や本発明第２
発明において、前記溶液供給手段として、アルカリ成分
溶液に海水を用いる手段を設けてある点にある。
【００１４】請求項４記載の本発明第４発明による排ガ
ス処理装置の特徴は、上記本発明第２発明や本発明第３
発明において、前記スクラバーとして、海水を冷却・洗
浄液に用いるものを設けてある点にある。
ス処理装置の特徴は、上記本発明第２発明や本発明第３
発明において、前記スクラバーとして、海水を冷却・洗
浄液に用いるものを設けてある点にある。
【００１５】
【作用】ＮＯｘやＳＯｘを含有する排ガス中でコロナ放
電を行うと、ＯＨなどの酸化ラジカルが生成してＮＯｘ
やＳＯｘが酸化され、酸が生成されることが知られてい
る。
電を行うと、ＯＨなどの酸化ラジカルが生成してＮＯｘ
やＳＯｘが酸化され、酸が生成されることが知られてい
る。
【００１６】すなわち、ＮＯｘについて言えば、コロナ
放電によるＮＯｘ（ＮＯとＮＯ2 ）の酸化反応は、 ＮＯ＋Ｎ→Ｎ2 ＋Ｏ ……… （式１） ＮＯ＋Ｏ→ＮＯ2 ……… （式２） ＮＯ2 ＋ＯＨ→ＨＮＯ3 ……… （式３） で示され、常温では、式１、式２、式３のいずれも同じ
オーダーの速い反応速度である。なお、ＯＨは水蒸気の
結合解離により生成される。
放電によるＮＯｘ（ＮＯとＮＯ2 ）の酸化反応は、 ＮＯ＋Ｎ→Ｎ2 ＋Ｏ ……… （式１） ＮＯ＋Ｏ→ＮＯ2 ……… （式２） ＮＯ2 ＋ＯＨ→ＨＮＯ3 ……… （式３） で示され、常温では、式１、式２、式３のいずれも同じ
オーダーの速い反応速度である。なお、ＯＨは水蒸気の
結合解離により生成される。
【００１７】従って、コロナ放電によるＮＯｘやＳＯｘ
の酸化で生成された酸をアルカリで捕捉中和することに
より、排ガス中のＮＯｘやＳＯｘを除去できることが判
る。
の酸化で生成された酸をアルカリで捕捉中和することに
より、排ガス中のＮＯｘやＳＯｘを除去できることが判
る。
【００１８】更に、ＮＯｘやＳＯｘを酸化させるための
コロナ放電としては、一定電圧（２０〜６０ＫＶ）での
直流コロナ放電と、ノナセカンドパルス高電圧（立上り
時間が５０〜５００ノナセカンド、周期が５〜５０ミリ
セカンド、電圧が５０〜２００ＫＶ程度）での短パルス
コロナ放電（ＰＰＣＰ＝Ｐｕｌｓｅ ＣｏｒｏｎａＩｎ
ｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏ
ｃｅｓｓ）とが知られている。
コロナ放電としては、一定電圧（２０〜６０ＫＶ）での
直流コロナ放電と、ノナセカンドパルス高電圧（立上り
時間が５０〜５００ノナセカンド、周期が５〜５０ミリ
セカンド、電圧が５０〜２００ＫＶ程度）での短パルス
コロナ放電（ＰＰＣＰ＝Ｐｕｌｓｅ ＣｏｒｏｎａＩｎ
ｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏ
ｃｅｓｓ）とが知られている。
【００１９】また、コロナ放電により、例えばＮＯをＮ
Ｏ2 に酸化させ、更にＨＮＯ3 に酸化させるなど、ＮＯ
ｘやＳＯｘを酸化させるには、ＯＨラジカルの生成が不
可欠であり、このＯＨラジカルは水蒸気の結合解離によ
り生成され、それに必要なエネルギーは、４９９ＫＪ／
ｍｏｌであり、これを電界内の電子温度に換算すれば、
５．１７ｅＶである。
Ｏ2 に酸化させ、更にＨＮＯ3 に酸化させるなど、ＮＯ
ｘやＳＯｘを酸化させるには、ＯＨラジカルの生成が不
可欠であり、このＯＨラジカルは水蒸気の結合解離によ
り生成され、それに必要なエネルギーは、４９９ＫＪ／
ｍｏｌであり、これを電界内の電子温度に換算すれば、
５．１７ｅＶである。
【００２０】ところで、直流コロナ放電では、ガス温度
の上昇を抑制する上で、電圧が一定で電界強度Ｅが１〜
５ＫＶ／ｃｍの範囲に限定されるために放射される電子
の加速度が極めて小さくて、電界内の平均電子温度が１
ｅＶ以下であり、その結果、電界全域においてＯＨラジ
カルを生成することができずに、放電極近傍だけで局所
的にＯＨラジカルが生成される可能性しかない。つま
り、ＮＯｘやＳＯｘを酸化させるに必要な非平衡プラズ
マ（低温プラズマ）の生成域が小さく、ラジカルの生成
効率が悪い。
の上昇を抑制する上で、電圧が一定で電界強度Ｅが１〜
５ＫＶ／ｃｍの範囲に限定されるために放射される電子
の加速度が極めて小さくて、電界内の平均電子温度が１
ｅＶ以下であり、その結果、電界全域においてＯＨラジ
カルを生成することができずに、放電極近傍だけで局所
的にＯＨラジカルが生成される可能性しかない。つま
り、ＮＯｘやＳＯｘを酸化させるに必要な非平衡プラズ
マ（低温プラズマ）の生成域が小さく、ラジカルの生成
効率が悪い。
【００２１】それに対して、短パルスコロナ放電では、
極短い立上り時間と短い周期で間欠的に放電するから、
ガス温度の上昇を抑制しながらも高電圧を印加して瞬間
的に２０〜５０ＫＶ／ｃｍの範囲の高い電界を生成でき
るために電子に大きい加速度と速度とを与えることがで
きて、電界内の平均電子温度を２〜６ｅＶとできる。そ
の結果、電界内の広域においてＯＨラジカルを生成する
ことができる。つまり、ＮＯｘやＳＯｘを酸化させるに
必要な非平衡プラズマの生成域が大きく、効率良くラジ
カルを発生してＮＯｘやＳＯｘを酸化させることができ
る。
極短い立上り時間と短い周期で間欠的に放電するから、
ガス温度の上昇を抑制しながらも高電圧を印加して瞬間
的に２０〜５０ＫＶ／ｃｍの範囲の高い電界を生成でき
るために電子に大きい加速度と速度とを与えることがで
きて、電界内の平均電子温度を２〜６ｅＶとできる。そ
の結果、電界内の広域においてＯＨラジカルを生成する
ことができる。つまり、ＮＯｘやＳＯｘを酸化させるに
必要な非平衡プラズマの生成域が大きく、効率良くラジ
カルを発生してＮＯｘやＳＯｘを酸化させることができ
る。
【００２２】すなわち、放電界において１００ｅＶ当た
りのエネルギー入力によって生成されるラジカルの生成
数は、直流コロナ放電（Ｅ＝５ＫＶ／ｃｍ）では、Ｎラ
ジカルが０．１、Ｏラジカルが０．１、ＯＨラジカルが
０．１であり、短パルスコロナ放電（Ｅ＝５０ＫＶ／ｃ
ｍ）では、Ｎラジカルが０．７、Ｏラジカルが１．５、
ＯＨラジカルが１．６である。
りのエネルギー入力によって生成されるラジカルの生成
数は、直流コロナ放電（Ｅ＝５ＫＶ／ｃｍ）では、Ｎラ
ジカルが０．１、Ｏラジカルが０．１、ＯＨラジカルが
０．１であり、短パルスコロナ放電（Ｅ＝５０ＫＶ／ｃ
ｍ）では、Ｎラジカルが０．７、Ｏラジカルが１．５、
ＯＨラジカルが１．６である。
【００２３】従って、例えば前述の式１〜３に基づい
て、放電場のＮＯｘ分子１個当たりの酸化処理に要する
エネルギーを算定すると、直流コロナ放電（Ｅ＝５ＫＶ
／ｃｍ）では、 ０．１（Ｎ＋ＮＯ）→０．１Ｎ2 ＋０．０５Ｏ2 ０．１（Ｏ＋ＮＯ）→０．１ＮＯ2 ０．１（ＯＨ＋ＮＯ2 ）→０．１ＨＮＯ3 となって、 ０．１（Ｎ＋Ｏ＋ＯＨ）＋０．２ＮＯ→０．１Ｎ2 ＋
０．０５Ｏ2 ＋０．１ＨＮＯ3 となり、０．１（Ｎ＋Ｏ＋ＯＨ）＝１００ｅＶの入力で
０．２個のＮＯを処理でき、その結果、ＮＯ分子１個当
たりの酸化処理に要するエネルギーは、５００ｅＶとな
る。
て、放電場のＮＯｘ分子１個当たりの酸化処理に要する
エネルギーを算定すると、直流コロナ放電（Ｅ＝５ＫＶ
／ｃｍ）では、 ０．１（Ｎ＋ＮＯ）→０．１Ｎ2 ＋０．０５Ｏ2 ０．１（Ｏ＋ＮＯ）→０．１ＮＯ2 ０．１（ＯＨ＋ＮＯ2 ）→０．１ＨＮＯ3 となって、 ０．１（Ｎ＋Ｏ＋ＯＨ）＋０．２ＮＯ→０．１Ｎ2 ＋
０．０５Ｏ2 ＋０．１ＨＮＯ3 となり、０．１（Ｎ＋Ｏ＋ＯＨ）＝１００ｅＶの入力で
０．２個のＮＯを処理でき、その結果、ＮＯ分子１個当
たりの酸化処理に要するエネルギーは、５００ｅＶとな
る。
【００２４】他方、短パルスコロナ放電（Ｅ＝５０ＫＶ
／ｃｍ）では ０．７（Ｎ＋ＮＯ）→０．７Ｎ2 ＋０．３５Ｏ2 １．５（Ｏ＋ＮＯ）→１．５ＮＯ2 １．６（ＯＨ＋ＮＯ2 ）→１．６ＨＮＯ3 となって、 ０．７Ｎ＋１．５Ｏ＋１．６ＯＨ＋２．２ＮＯ＋０．１
ＨＮＯ2 となり、０．７Ｎ＋１．５Ｏ＋１．６ＯＨ＝１００ｅＶ
の入力で２．３個のＮＯｘ（２．２ＮＯ＋０．１ＨＮＯ
2 ）を処理でき、その結果、ＮＯｘ分子１個当たりの酸
化処理に要するエネルギーは、４３．５ｅＶとなる。
／ｃｍ）では ０．７（Ｎ＋ＮＯ）→０．７Ｎ2 ＋０．３５Ｏ2 １．５（Ｏ＋ＮＯ）→１．５ＮＯ2 １．６（ＯＨ＋ＮＯ2 ）→１．６ＨＮＯ3 となって、 ０．７Ｎ＋１．５Ｏ＋１．６ＯＨ＋２．２ＮＯ＋０．１
ＨＮＯ2 となり、０．７Ｎ＋１．５Ｏ＋１．６ＯＨ＝１００ｅＶ
の入力で２．３個のＮＯｘ（２．２ＮＯ＋０．１ＨＮＯ
2 ）を処理でき、その結果、ＮＯｘ分子１個当たりの酸
化処理に要するエネルギーは、４３．５ｅＶとなる。
【００２５】要するに、直流コロナ放電と短パルスコロ
ナ放電とを比べてみた場合、短パルスコロナ放電では、
直流コロナ放電よりも一桁少ない放電入力で同じラジカ
ル生成を行えることが、実験の結果からも判明してい
る。
ナ放電とを比べてみた場合、短パルスコロナ放電では、
直流コロナ放電よりも一桁少ない放電入力で同じラジカ
ル生成を行えることが、実験の結果からも判明してい
る。
【００２６】従って、本発明第１発明によれば、コロナ
放電用の放電装置と、その放電装置で短パルスコロナ放
電を行わせるようにノナセカンドパルス高電圧を印加さ
せるパルス電源とを設けて、排ガス処理通路内で短パル
スコロナ放電を行わせるように構成してあるから、少な
い放電入力により、ラジカルを生成する非平衡プラズマ
を排ガス処理通路の広域に生成して、排ガス中に含まれ
るＮＯｘやＳＯｘを効率よく酸化させることができる。
放電用の放電装置と、その放電装置で短パルスコロナ放
電を行わせるようにノナセカンドパルス高電圧を印加さ
せるパルス電源とを設けて、排ガス処理通路内で短パル
スコロナ放電を行わせるように構成してあるから、少な
い放電入力により、ラジカルを生成する非平衡プラズマ
を排ガス処理通路の広域に生成して、排ガス中に含まれ
るＮＯｘやＳＯｘを効率よく酸化させることができる。
【００２７】そして、溶液供給手段を設けて、放電装置
の接地極の表面にアルカリ成分溶液を供給することで、
ＮＯｘやＳＯｘの酸化で生成された酸をそのアルカリ成
分溶液と接触させることにより中和してアルカリ成分溶
液内に取り込むように構成してあるから、排ガス中から
ＮＯｘやＳＯｘを除去することができる。
の接地極の表面にアルカリ成分溶液を供給することで、
ＮＯｘやＳＯｘの酸化で生成された酸をそのアルカリ成
分溶液と接触させることにより中和してアルカリ成分溶
液内に取り込むように構成してあるから、排ガス中から
ＮＯｘやＳＯｘを除去することができる。
【００２８】以上のように、短パルスコロナ放電により
ＮＯｘやＳＯｘを酸化させ、この酸化で生成された酸を
アルカリ成分溶液で中和することで脱硝や脱硫を行うか
ら、脱硝に脱硝触媒が不要であり、また、脱硫に用水が
不要である。
ＮＯｘやＳＯｘを酸化させ、この酸化で生成された酸を
アルカリ成分溶液で中和することで脱硝や脱硫を行うか
ら、脱硝に脱硝触媒が不要であり、また、脱硫に用水が
不要である。
【００２９】そして、短パルスコロナ放電によりＮＯｘ
やＳＯｘを酸化させ、この酸化で生成された酸をアルカ
リ成分溶液で中和することで行う脱硝や脱硫では、放電
装置で印加する電圧制御により、脱硝率及び脱硫率を０
〜９０％以上の広範囲で制御できることが実験で確かめ
られている。
やＳＯｘを酸化させ、この酸化で生成された酸をアルカ
リ成分溶液で中和することで行う脱硝や脱硫では、放電
装置で印加する電圧制御により、脱硝率及び脱硫率を０
〜９０％以上の広範囲で制御できることが実験で確かめ
られている。
【００３０】従って、効率良く脱硝でき、その結果、脱
硝や脱硫の性能の割りには装置全体を小型に構成でき
る。
硝や脱硫の性能の割りには装置全体を小型に構成でき
る。
【００３１】更に、本発明者が実験研究を行った結果、
前記短パルスコロナ放電により非平衡プラズマを生成し
てＮＯｘやＳＯｘを酸化処理するに際しては、排ガス温
度を１００℃以下、好ましくは、７５℃以下にすると、
その酸化処理を効果的に行えることを知見した。
前記短パルスコロナ放電により非平衡プラズマを生成し
てＮＯｘやＳＯｘを酸化処理するに際しては、排ガス温
度を１００℃以下、好ましくは、７５℃以下にすると、
その酸化処理を効果的に行えることを知見した。
【００３２】上記の知見に着目して、本発明第２発明で
は、スクラバーを設けて、放電装置に供給する排ガスを
冷却・洗浄するように構成してあるから、短パルスコロ
ナ放電によるＮＯｘやＳＯｘの酸化処理性能の向上を図
ると同時に、排ガス中に煤塵や炭化水素が含まれる場
合、それらを除去することができる。
は、スクラバーを設けて、放電装置に供給する排ガスを
冷却・洗浄するように構成してあるから、短パルスコロ
ナ放電によるＮＯｘやＳＯｘの酸化処理性能の向上を図
ると同時に、排ガス中に煤塵や炭化水素が含まれる場
合、それらを除去することができる。
【００３３】換言すれば、短パルスコロナ放電によるＮ
ＯｘやＳＯｘの酸化処理の適正化と、煤塵や炭化水素除
去とを行えながらも、一つのスクラバーを設けるだけの
簡単安価な構造で済む。
ＯｘやＳＯｘの酸化処理の適正化と、煤塵や炭化水素除
去とを行えながらも、一つのスクラバーを設けるだけの
簡単安価な構造で済む。
【００３４】また、短パルスコロナ放電によりＮＯｘや
ＳＯｘを酸化させることで生成された酸を中和させるに
あたっては、アルカリ成分溶液として、弱アルカリの用
水（海水など、苛性ソーダなら０．０２％以下の濃度の
もの）を用いれば済むことが判った。
ＳＯｘを酸化させることで生成された酸を中和させるに
あたっては、アルカリ成分溶液として、弱アルカリの用
水（海水など、苛性ソーダなら０．０２％以下の濃度の
もの）を用いれば済むことが判った。
【００３５】すなわち、ＮＯｘ（ＮＯとＮＯ2 ）の酸化
反応では、式１、式２のＮＯが２モルで式３のＨＮＯ3
が１モル生成され、ＮＯ１モルにつきこれを中和するア
ルカリは１／２モルとなる。
反応では、式１、式２のＮＯが２モルで式３のＨＮＯ3
が１モル生成され、ＮＯ１モルにつきこれを中和するア
ルカリは１／２モルとなる。
【００３６】今、例えば対象ガスのＮＯ（気体）濃度を
２０００ｐｐｍとすると、常温での対象ガス１ｍ3 当た
りのＮＯのモル数は、 ２０００×１０-6／２２．４＝９０×１０-3ｍｏｌ となり、これを中和するアルカリの当量は、苛性ソーダ
（４０ｇ／ｍｏｌ）の場合で、 １／２×９０×１０-3×４０＝１．８ｇ となる。そして、常温の対象ガス１ｍ3 に対する処理水
量を１０リットルとすると、中和に要するアルカリの重
量濃度は、 １．８／１０4 ＝０．０２％ となる。
２０００ｐｐｍとすると、常温での対象ガス１ｍ3 当た
りのＮＯのモル数は、 ２０００×１０-6／２２．４＝９０×１０-3ｍｏｌ となり、これを中和するアルカリの当量は、苛性ソーダ
（４０ｇ／ｍｏｌ）の場合で、 １／２×９０×１０-3×４０＝１．８ｇ となる。そして、常温の対象ガス１ｍ3 に対する処理水
量を１０リットルとすると、中和に要するアルカリの重
量濃度は、 １．８／１０4 ＝０．０２％ となる。
【００３７】上記の点に着目して、本発明第３発明で
は、アルカリ成分溶液として海水を供給するようにして
あるから、短パルスコロナ放電によるＮＯｘやＳＯｘの
酸化で生成された酸を確実に中和できることはもちろ
ん、舶用内燃機関用とした場合には、アルカリ成分溶液
の入手を容易安価に達成できる。
は、アルカリ成分溶液として海水を供給するようにして
あるから、短パルスコロナ放電によるＮＯｘやＳＯｘの
酸化で生成された酸を確実に中和できることはもちろ
ん、舶用内燃機関用とした場合には、アルカリ成分溶液
の入手を容易安価に達成できる。
【００３８】本発明第４発明によれば、海水を冷却・洗
浄液に用いるスクラバーを設けてあるから、舶用内燃機
関用とした場合には、冷却・洗浄液の入手を容易安価に
達成できる。
浄液に用いるスクラバーを設けてあるから、舶用内燃機
関用とした場合には、冷却・洗浄液の入手を容易安価に
達成できる。
【００３９】
【発明の効果】従って、本発明第１発明によれば、効率
良く脱硝や脱硫を行えて脱硝性能や脱硫性能に優れなが
らも、脱硝触媒が不要であることと、脱硝、脱硫に要す
る入力エネルギーが少なくて済むこととの相乗により、
ローコストで実施でき、しかも、用水使用量が少なくて
済み、その上、小型に構成でき、更に、脱硝や脱硫に、
還元剤や多量の用水を使用しないことと、小型に構成で
きることとにより、舶用内燃機関など移動発生源用のも
のとして実施し易い排ガス処理装置を提供できるように
なった。
良く脱硝や脱硫を行えて脱硝性能や脱硫性能に優れなが
らも、脱硝触媒が不要であることと、脱硝、脱硫に要す
る入力エネルギーが少なくて済むこととの相乗により、
ローコストで実施でき、しかも、用水使用量が少なくて
済み、その上、小型に構成でき、更に、脱硝や脱硫に、
還元剤や多量の用水を使用しないことと、小型に構成で
きることとにより、舶用内燃機関など移動発生源用のも
のとして実施し易い排ガス処理装置を提供できるように
なった。
【００４０】本発明第２発明によれば、更に、排ガス中
の煤塵や炭化水素をも除去できるのみならず、初期の脱
硝や脱硫の適正化を同時に図れて、簡単安価な構造で実
施することができる。
の煤塵や炭化水素をも除去できるのみならず、初期の脱
硝や脱硫の適正化を同時に図れて、簡単安価な構造で実
施することができる。
【００４１】本発明第３発明によるときは、舶用内燃機
関用とした場合、アルカリ成分溶液の入手が容易である
から、舶用内燃機関用のものとして好適である。
関用とした場合、アルカリ成分溶液の入手が容易である
から、舶用内燃機関用のものとして好適である。
【００４２】本発明第４発明によるときは、舶用内燃機
関用とした場合、冷却・洗浄液の入手が容易であるか
ら、舶用内燃機関用のものとして好適である。
関用とした場合、冷却・洗浄液の入手が容易であるか
ら、舶用内燃機関用のものとして好適である。
【００４３】
【実施例】舶用内燃機関用の排ガス処理装置への適用例
を示す。排ガス処理装置は、図１に示すように、放電装
置１とパルス電源２と溶液供給手段とスクラバー３とを
設けて構成されている。
を示す。排ガス処理装置は、図１に示すように、放電装
置１とパルス電源２と溶液供給手段とスクラバー３とを
設けて構成されている。
【００４４】前記放電装置１は、下部に排ガス入口４Ａ
を、かつ、上部に排ガス出口４Ｂをそれぞれ形成した処
理ケース４内に配置されており、上下向き姿勢の円筒形
の接地極１Ａとその中心に配置した放電極１Ｂとの対の
３つを並置して構成されている。
を、かつ、上部に排ガス出口４Ｂをそれぞれ形成した処
理ケース４内に配置されており、上下向き姿勢の円筒形
の接地極１Ａとその中心に配置した放電極１Ｂとの対の
３つを並置して構成されている。
【００４５】そして、接地極１Ａ内、つまりは、接地極
１Ａと放電極１Ｂとの間は下方から上方に向かう排ガス
処理通路５に形成されており、排ガス処理通路５は、下
端において排ガス入口４Ａに連通接続し、かつ、上端に
おいて排ガス出口４Ｂに連通接続されている。前記放電
極１Ｂは、上端部において処理ケース４の天板に電気絶
縁碍子６を介して支持されており、下端において、振動
により接地極１Ａに接触しないように支持材７で支持さ
れている。前記支持材７は、電気絶縁体８を介して処理
ケース４に装着されている。前記電気絶縁碍子６及び電
気絶縁体８は、露点以上に加熱した乾燥気体が供給され
るボックス９内に収容されている。かつ、放電極１Ｂに
は、複数の放電誘発用の突起１ａが長手方向に間隔を隔
てて形成されている。すなわち、放電極１Ｂの中間が若
干曲がって放電極１Ｂと接地極１Ａとの距離が不均一に
なることがあっても、突起１ａからの放電を優先して行
わせることにより、放電を放電極１Ｂの全長（排ガス処
理通路５の全長）にわたって行わせるように構成されて
いる。また、突起１ａを接地極１Ａに形成せずに、放電
極１Ｂに形成する理由は、接地極１Ａに突起１ａを形成
すると、接地極１Ａが汚れるからである。
１Ａと放電極１Ｂとの間は下方から上方に向かう排ガス
処理通路５に形成されており、排ガス処理通路５は、下
端において排ガス入口４Ａに連通接続し、かつ、上端に
おいて排ガス出口４Ｂに連通接続されている。前記放電
極１Ｂは、上端部において処理ケース４の天板に電気絶
縁碍子６を介して支持されており、下端において、振動
により接地極１Ａに接触しないように支持材７で支持さ
れている。前記支持材７は、電気絶縁体８を介して処理
ケース４に装着されている。前記電気絶縁碍子６及び電
気絶縁体８は、露点以上に加熱した乾燥気体が供給され
るボックス９内に収容されている。かつ、放電極１Ｂに
は、複数の放電誘発用の突起１ａが長手方向に間隔を隔
てて形成されている。すなわち、放電極１Ｂの中間が若
干曲がって放電極１Ｂと接地極１Ａとの距離が不均一に
なることがあっても、突起１ａからの放電を優先して行
わせることにより、放電を放電極１Ｂの全長（排ガス処
理通路５の全長）にわたって行わせるように構成されて
いる。また、突起１ａを接地極１Ａに形成せずに、放電
極１Ｂに形成する理由は、接地極１Ａに突起１ａを形成
すると、接地極１Ａが汚れるからである。
【００４６】前記パルス電源２は、放電装置１の放電極
１Ｂと接地極１Ａとの間に、図２に示すような電圧波形
（つまり、電圧が５０〜２００ＫＶ、立上り時間が５０
〜５００ｎｓ、周期が５〜５０ｍｓ）のノナセカンドパ
ルス高電圧を印加して短パルスコロナ放電を行わせるも
のであって、電界強度は２０〜５０ＫＶ／ｃｍ程度であ
り、電界内の平均電子温度は２〜６ｅＶである。
１Ｂと接地極１Ａとの間に、図２に示すような電圧波形
（つまり、電圧が５０〜２００ＫＶ、立上り時間が５０
〜５００ｎｓ、周期が５〜５０ｍｓ）のノナセカンドパ
ルス高電圧を印加して短パルスコロナ放電を行わせるも
のであって、電界強度は２０〜５０ＫＶ／ｃｍ程度であ
り、電界内の平均電子温度は２〜６ｅＶである。
【００４７】従って、排ガス処理通路５内に１００℃以
下、好ましくは、７５℃以下の排ガスが供給された場
合、放電装置１による短パルスコロナ放電により、排ガ
ス処理通路５内は非平衡プラズマ（低温プラズマ）状態
となり、排ガス中にＮＯｘやＳＯｘが含まれていると、
ＮやＳ、ＯＨのラジカルが生成されて、ＮＯｘやＳＯｘ
が酸化され、酸が生成される。なお、実験によれば、接
地極１Ａとして直径１０ｃｍの金属管を用いた場合、放
電極１Ｂに印加させる尖頭電圧は５０〜８０ＫＶｐｐで
ある。
下、好ましくは、７５℃以下の排ガスが供給された場
合、放電装置１による短パルスコロナ放電により、排ガ
ス処理通路５内は非平衡プラズマ（低温プラズマ）状態
となり、排ガス中にＮＯｘやＳＯｘが含まれていると、
ＮやＳ、ＯＨのラジカルが生成されて、ＮＯｘやＳＯｘ
が酸化され、酸が生成される。なお、実験によれば、接
地極１Ａとして直径１０ｃｍの金属管を用いた場合、放
電極１Ｂに印加させる尖頭電圧は５０〜８０ＫＶｐｐで
ある。
【００４８】前記溶液供給手段は、前記接地極１Ａの表
面（排ガスに接触する内周面）にアルカリ成分溶液を供
給して、前記の短パルスコロナ放電で生成された酸を接
触させて中和させる手段であって、ポンプなどを用いて
アルカリ成分溶液を供給する供給管１０とそれにより供
給されてきたアルカリ成分溶液を各接地極１Ａの上端に
分配供給する分配管１１とからなる。そして、アルカリ
成分溶液は、アルカリが苛性ソーダ（４０ｇ／ｍｏｌ）
の場合で、重量濃度が０．０２％又はそれ以下の溶液で
あり、この実施例では、アルカリ成分溶液として海水を
使用している。なお、接地極１Ａの内周面は、それに沿
って流下するアルカリ成分溶液の放電極１Ｂ側への飛散
をなくす、或いは、非常に少なくするように凹凸のない
平滑な面に形成されている。その理由は、接地極１Ａの
内周面に沿って流下するアルカリ成分溶液が放電極１Ｂ
に飛散すると電流の短絡のおそれがあるからである。
面（排ガスに接触する内周面）にアルカリ成分溶液を供
給して、前記の短パルスコロナ放電で生成された酸を接
触させて中和させる手段であって、ポンプなどを用いて
アルカリ成分溶液を供給する供給管１０とそれにより供
給されてきたアルカリ成分溶液を各接地極１Ａの上端に
分配供給する分配管１１とからなる。そして、アルカリ
成分溶液は、アルカリが苛性ソーダ（４０ｇ／ｍｏｌ）
の場合で、重量濃度が０．０２％又はそれ以下の溶液で
あり、この実施例では、アルカリ成分溶液として海水を
使用している。なお、接地極１Ａの内周面は、それに沿
って流下するアルカリ成分溶液の放電極１Ｂ側への飛散
をなくす、或いは、非常に少なくするように凹凸のない
平滑な面に形成されている。その理由は、接地極１Ａの
内周面に沿って流下するアルカリ成分溶液が放電極１Ｂ
に飛散すると電流の短絡のおそれがあるからである。
【００４９】従って、短パルスコロナ放電により生成さ
れた酸はアルカリ成分溶液により捕捉中和されて、その
アルカリ成分溶液とともに流下排出され、その結果、排
ガス中からＮＯｘやＳＯｘが除去される。つまり、脱硝
や脱硫が行われる。この脱硝や脱硫による除去率は、放
電装置１に印加する電圧を制御することで調整でき、普
通、脱硝においては、除去率８０％程度を容易に達成で
き、脱硫においては、除去率９０％程度を容易に達成で
きる。
れた酸はアルカリ成分溶液により捕捉中和されて、その
アルカリ成分溶液とともに流下排出され、その結果、排
ガス中からＮＯｘやＳＯｘが除去される。つまり、脱硝
や脱硫が行われる。この脱硝や脱硫による除去率は、放
電装置１に印加する電圧を制御することで調整でき、普
通、脱硝においては、除去率８０％程度を容易に達成で
き、脱硫においては、除去率９０％程度を容易に達成で
きる。
【００５０】前記スクラバー３は、前記放電装置１に供
給する排ガス（舶用ディーゼル機関の排ガスの場合、排
ガス温度は２５０〜４００℃程度である。）を１００℃
以下、好ましくは、７５℃以下にまで冷却するととも
に、その排ガス中の煤塵や炭化水素（タールなど）を洗
浄除去するサイクロンスクラバーであって、放電装置１
の下部に配置されている。１２は、スクラバー３に海水
を冷却・洗浄液として供給する供給管である。
給する排ガス（舶用ディーゼル機関の排ガスの場合、排
ガス温度は２５０〜４００℃程度である。）を１００℃
以下、好ましくは、７５℃以下にまで冷却するととも
に、その排ガス中の煤塵や炭化水素（タールなど）を洗
浄除去するサイクロンスクラバーであって、放電装置１
の下部に配置されている。１２は、スクラバー３に海水
を冷却・洗浄液として供給する供給管である。
【００５１】従って、排ガスが煤塵や炭化水素を含有す
る場合、その煤塵や炭化水素を除去でき、しかも、放電
極１Ｂや接地極１Ａがそれら煤塵や炭化水素で汚染され
ることもなく、所期の短パルスコロナ放電の性能を良好
に維持することができる。
る場合、その煤塵や炭化水素を除去でき、しかも、放電
極１Ｂや接地極１Ａがそれら煤塵や炭化水素で汚染され
ることもなく、所期の短パルスコロナ放電の性能を良好
に維持することができる。
【００５２】そして、処理ケース４の下部には、流下し
てきたアルカリ成分溶液及びスクラバー３による冷却・
洗浄排水を外部に排出する排水口１３が形成されてい
る。１４は、その排水口１３からの排液を受け入れる排
水溜である。
てきたアルカリ成分溶液及びスクラバー３による冷却・
洗浄排水を外部に排出する排水口１３が形成されてい
る。１４は、その排水口１３からの排液を受け入れる排
水溜である。
【００５３】〔別実施例〕上記実施例では、放電極１Ｂ
と接地極１Ａとの対を３つ設けて実施したが、対の数は
１つ、２つ、４つ以上であっても良い。
と接地極１Ａとの対を３つ設けて実施したが、対の数は
１つ、２つ、４つ以上であっても良い。
【００５４】上記実施例では、スクラバー３を設けて実
施したが、排ガスが煤塵や炭化水素を含有していない場
合などはスクラバー３を設けずに実施しても良い。この
場合、排ガス温度が、短パルスコロナ放電による非平衡
プラズマ状態の現出に好適な温度以上であるときは、放
電装置１への排ガス供給路に排ガスを好適温度（１００
℃以下、好ましくは、７５℃以下）に冷却する冷却器を
設けて実施することが好ましい。もちろん、この場合
は、ＮＯｘやＳＯｘの除去のみに止まる。
施したが、排ガスが煤塵や炭化水素を含有していない場
合などはスクラバー３を設けずに実施しても良い。この
場合、排ガス温度が、短パルスコロナ放電による非平衡
プラズマ状態の現出に好適な温度以上であるときは、放
電装置１への排ガス供給路に排ガスを好適温度（１００
℃以下、好ましくは、７５℃以下）に冷却する冷却器を
設けて実施することが好ましい。もちろん、この場合
は、ＮＯｘやＳＯｘの除去のみに止まる。
【００５５】上記実施例では、放電装置１の下方にスク
ラバー３を配置して実施したが、スクラバー３の設置箇
所は放電装置１への排ガス供給路であればいずれの箇所
でも良い。
ラバー３を配置して実施したが、スクラバー３の設置箇
所は放電装置１への排ガス供給路であればいずれの箇所
でも良い。
【００５６】上記実施例では、スクラバー３としてサイ
クロンスクラバーを示したが、スクラバー３は、サイク
ロン式の他、散水式のものなど他の形式のものであって
も良い。
クロンスクラバーを示したが、スクラバー３は、サイク
ロン式の他、散水式のものなど他の形式のものであって
も良い。
【００５７】上記実施例では、アルカリ成分溶液として
海水を用いたが、アルカリ成分溶液は、苛性ソーダなど
のアルカリを溶解した調整液であっても良い。
海水を用いたが、アルカリ成分溶液は、苛性ソーダなど
のアルカリを溶解した調整液であっても良い。
【００５８】上記実施例では、冷却・洗浄液として海水
を用いたが、冷却・洗浄液は淡水など海水以外のもので
あっても良い。
を用いたが、冷却・洗浄液は淡水など海水以外のもので
あっても良い。
【００５９】上記実施例では、舶用内燃機関用の排ガス
処理装置を示したが、本発明の排ガス処理装置は、ボイ
ラーや工業炉用にも適用できる。
処理装置を示したが、本発明の排ガス処理装置は、ボイ
ラーや工業炉用にも適用できる。
【００６０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図１】概略構成図
【図２】短パルス電圧の波形図
１ 放電装置 １Ａ 接地極 １Ｂ 放電極 ２ パルス電源 ３ スクラバー ５ 排ガス処理通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/56 53/74 Ｂ０１Ｊ 19/08 ＺＡＢ Ｃ 9342−4Ｄ Ｆ０１Ｎ 3/04 ＺＡＢ Ｚ Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９ Ｃ (72)発明者 溝内 清司 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目３番23号 株式会社田熊総合研究所内 (72)発明者 大西 謙之 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目３番23号 株式会社田熊総合研究所内 (72)発明者 太田 智久 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目３番23号 株式会社田熊総合研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 放電極（１Ｂ）と接地極（１Ａ）との間
を排ガス処理通路（５）とさせる放電装置（１）を設
け、その放電装置（１）の放電極（１Ｂ）と接地極（１
Ａ）との間に短パルスコロナ放電を行わせるパルス電源
（２）を設け、前記放電装置（１）の接地極（１Ａ）の
表面にアルカリ成分溶液を供給する中和用の溶液供給手
段を設けてある排ガス処理装置。 - 【請求項２】 前記放電装置（１）に供給する排ガスを
冷却・洗浄するスクラバー（３）を設けてある請求項１
記載の排ガス処理装置。 - 【請求項３】 前記溶液供給手段として、アルカリ成分
溶液に海水を用いる手段を設けてある請求項１又は２記
載の排ガス処理装置。 - 【請求項４】 前記スクラバー（３）として、海水を冷
却・洗浄液に用いるものを設けてある請求項２又は３記
載の排ガス処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23638094A JP3625499B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 排ガス処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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