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公開番号2025012596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115537
出願日2023-07-13
発明の名称燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム、発電設備
出願人一般財団法人電力中央研究所
代理人個人,個人
主分類C01B 21/40 20060101AFI20250117BHJP(無機化学)
要約【課題】エネルギーを大幅に低減して反応性窒素を有効に利用(再利用)する。
【解決手段】NO_Xの排出を伴う燃焼手段1と、燃焼手段1で排出されたNO_Xを水溶性のN₂O₅に酸化する酸化手段2と、酸化されたN₂O₅を溶解してNO₃ ^-にする溶解・酸化手段3と、溶解されたNO₃ ^-を硝酸塩に変換して回収する第1変換手段4と、溶解されたNO₃ ^-を還元してNH₄ ⁺にすると共に、還元されたNH₄ ⁺をNH₃やアンモニウム塩に変換して回収する還元手段5、及び、NH₃変換手段6とを備えた。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、
前記燃焼手段で排出された、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、
前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を硝酸塩に変換して回収する第１変換手段とを備えた
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、
前記燃焼手段で排出された、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、
前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を、ＮＨ
３
もしくはアンモニウム塩、または、ＮＨ
３
及びアンモニウム塩に変換して回収する第２変換手段とを備えた
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
【請求項３】
水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、
前記燃焼手段で排出された、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、
前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を硝酸塩に変換して回収する第１変換手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を、ＮＨ
３
もしくはアンモニウム塩、または、ＮＨ
３
及びアンモニウム塩に変換して回収する第２変換手段とを備えた
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３に記載の燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システムにおいて、
前記第２変換手段は、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を還元してＮＨ
４
＋
にすると共に、還元されたＮＨ
４
＋
をＮＨ
３
もしくはアンモニウム塩、または、ＮＨ
３
及びアンモニウム塩に変換して回収する
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
【請求項５】
請求項２もしくは請求項３に記載の燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システムにおいて、
前記第２変換手段で変換されたＮＨ
３
が、前記燃焼手段の燃料とされる
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システムにおいて、
前記燃焼手段は、燃料が燃焼されることで高圧流体を得るものである
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システムにおいて、
前記燃焼手段は、燃料が燃焼されることで動力を得る機関である
ことを特徴とする燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システム。
【請求項８】
水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、
前記燃焼手段の燃焼で得られた高圧流体を膨張して発電動力を得る膨張タービンと、
発電動力を得た後の排ガスを処理する排ガス処理手段とを備え、
前記排ガス処理手段は、
排ガス中の、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、
前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を硝酸塩に変換し硝酸塩を回収する第１変換手段とを有する
ことを特徴とする発電設備。
【請求項９】
水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、
前記燃焼手段の燃焼で得られた高圧流体を膨張して発電動力を得る膨張タービンと、
発電動力を得た後の排ガスを処理する排ガス処理手段とを備え、
前記排ガス処理手段は、
排ガス中の、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、
前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
をＮＨ
３
もしくはアンモニウム塩、または、ＮＨ
３
及びアンモニウム塩に変換して回収する第２変換手段とを有する
ことを特徴とする発電設備。
【請求項１０】
水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、
前記燃焼手段の燃焼で得られた高圧流体を膨張して発電動力を得る膨張タービンと、
発電動力を得た後の排ガスを処理する排ガス処理手段とを備え、
前記排ガス処理手段は、
排ガス中の、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、
前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を硝酸塩に変換し硝酸塩を回収する第１変換手段と、
前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
をＮＨ
３
もしくはアンモニウム塩、または、ＮＨ
３
及びアンモニウム塩に変換して回収する第２変換手段とを有する
ことを特徴とする発電設備。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼プロセスにおいて排出される、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を有価な反応性窒素として回収する回収システム、及び、発電設備に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
窒素は生活に不可欠なものであり、アンモニア（ＮＨ
３
）などの反応性窒素として、例えば、肥料などとして使用されている。また、燃焼用の燃料としての使用が検討されている。ＮＨ
３
を燃焼用の燃料として使用することで、脱炭素社会の要望に応えることができると考えられている。使用後に排出される反応性窒素（窒素含有ガスや窒素含有排水）の大半はＮ
２
（窒素分子）に無害化することができる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ＮＨ
３
を得るためには、外部のエネルギーを用いて、大気中のＮ
２
と化石燃料から製造したＨ
２
（水素分子）を反応させる。そして、例えば、燃焼排ガスに含まれるＮＯ
Ｘ
は、外部のエネルギーと、還元剤としてのＮＨ
３
を用いてＮ
２
に分解して無害化（脱硝）されている。
【０００４】
このように、ＮＨ
３
などの反応性窒素は、様々な分野で利用されているのが現状である。脱炭素社会の構築が重要になってきている状況で、ＮＨ
３
などの脱炭素燃料の需要は大幅に増加することが考えられている。このような状況において、エネルギーを用いて無害化していた反応性窒素に対し、エネルギーを大幅に低減して有効に利用できる技術の出現が望まれているのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１８９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃焼プロセスにおいて排出される、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を反応性窒素として回収することで、エネルギーを大幅に低減して反応性窒素を有効に利用（再利用）することができる燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システムを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃焼プロセスにおいて排出される、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を反応性窒素として回収することで、エネルギーを大幅に低減して反応性窒素を有効に利用（再利用）することができる排ガス処理手段を備えた発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の燃焼プロセスにおける反応性窒素の回収システムは、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の排出を伴う燃焼手段と、（燃焼手段の排気系に配され）前記燃焼手段で排出された、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を水溶性の窒素酸化物に酸化する酸化手段と、前記酸化手段で酸化された水溶性の窒素酸化物を溶解もしくは溶解、酸化してＮＯ
３
－
にする溶解・酸化手段と、前記溶解・酸化手段で溶解もしくは溶解、酸化されたＮＯ
３
－
を硝酸塩に変換して回収する第１変換手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、燃焼手段の排ガスの、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
から硝酸塩を得て回収することができる。このため、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を低減するための対策をする必要がない燃焼手段を用いることができる。例えば、二段燃焼の比率（二段燃焼率）を上げたり、空気比を下げたりして、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
の発生を抑制する必要がない。これにより、例えば、燃料として石炭を用いた場合、未燃炭素を減らす燃焼を行い、灰の品質を高めることができる。即ち、水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
を排出する燃焼が可能になり、燃焼に対する制限を抑制することができ、排ガスにＮＨ
３
を投入して脱硝する必要がないので、配管の腐食などの発生を抑制することができる。
【００１０】
「水に対し不溶性のＮＯを主に含む不溶性のＮＯ
Ｘ
」「水溶性の窒素酸化物」における「水」とは、「純水」だけの意味ではなく「水溶液やスラリーなど」を含む意味である。
（【００１１】以降は省略されています）

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