[发明专利]催化剂劣化防止装置和低NOx燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及应用于水管锅炉、吸收式冷冻机的再生器等的催化剂劣化防止装置和低NOx燃烧装置。

本申请主张基于2007年3月15日在日本申请的特愿2007-66309号和2007年5月16日在日本申请的特愿2007-130789号的优先权，这里引用其内容。

背景技术

一般地，作为NOx产生的抑制原理，已知有火焰(燃烧气体)温度的抑制、高温燃烧气体滞留时间的缩短等。然后，有应用了这些原理的各种低NOx化技术。例如，提出了2阶段燃烧法、浓差燃烧法、废气再循环燃烧法、水添加燃烧法、蒸汽喷射燃烧法、利用水管组的火焰冷却燃烧法等的提案，并将其实用化。

但是，即使对于水管锅炉等的容量较小的NOx产生源，人们对其给环境造成的影响的担心也在增加，开始要求进一步的低NOx化。在该低NOx化过程中，当减少NOx的生成时，CO的排出量增加，因此难以同时消减NOx和CO。

其原因是由于低NOx化与CO化是两个相反的技术课题。即，当为了促进低NOx而使燃烧气体温度急剧降低、抑制在900℃以下的低温时，CO大量产生，同时产生的CO不被氧化而直接排出，从而CO排放量增大。相反，当为了减少CO的排放量而将燃烧气体温度抑制在高的温度时，NOx生成量的抑制变得不充分。

为了解决该课题，申请人提出了伴随低NOx化并尽可能地减少产生的CO量、以及将产生的CO氧化这样的抑制了燃烧气体温度的低NOx和低CO技术的方案，并进行商品化(参考专利文献1、2)。但是，对于该专利文献1、2记述的低NOx化技术，在现实中，生成NOx值限于25ppm左右。

作为该课题的解决方案，申请人提出了一种低NOx燃烧方法，该方法以使NOx产生的抑制优先于排放CO值的降低的方式抑制燃烧气体的温度，进行使生成的NOx值在规定值以下的低NOx化步骤，之后进行使来自上述低NOx化步骤的排放CO值在规定值以下的低CO化步骤(参考专利文献3、4)。根据该专利文献3、4记述的技术，可以进行使NOx值低于10ppm的低NOx化，但难以实现使NOx值低于5ppm的低NOx化。这是因为由于燃烧的特性，不可避免地生成5ppm以上的NOx的缘故。

专利文献3、4记述的低NOx化技术属于空气比为1.38以上的所谓高空气比燃烧区域。另一方面，在接近于1的低空气比的燃烧区域，氮氧化物的产生量增加，难以同时实现低NOx和低CO化，以及当空气比为1以下时，有发生回火的可能性等，难以进行稳定的燃烧控制，因此低空气比燃烧的区域迄今为止几乎不作为研究开发的对象。

另一方面，开始要求可节约能源的低空气比运转。

专利文献1：日本专利第3221582号公报

专利文献2：美国专利第5353748号说明书(对应专利文献1的美国专利)

专利文献3：特开2004-125378号公报

专利文献4：美国专利第6792895号说明书(对应专利文献2的美国专利)

发明内容

本申请的发明人在至今几乎没有被研究过的、接近于1的低空气比的燃烧区域，寻求并研究可以降低氮氧化物的排出量、且可以将一氧化碳排出量减少至容许范围，同时能够实现由低空气比导致的能源节约的燃烧方法和燃烧装置。

其结果是开发出使用氧化还原催化剂使空气比几乎为1时，使NOx和CO基本为零的、节约能源且超低公害的燃烧方法和燃烧装置。关于该燃烧方法和燃烧装置，在特愿2005-30034号和特愿2006-184879号等中已经申请完毕。

本发明是这些申请完的发明的改良，本发明欲解决的主要课题是防止催化剂手段的性能降低。另外，本发明的次要课题是长期持续保持能源节约和低公害的效果。这里，“防止性能降低”是含有延迟性能降低的概念。另外，“低公害”是减少NOx和CO的意思。

本发明是为了解决上述课题而作出的，本发明涉及的第一发明是关于催化剂手段的催化剂劣化防止装置，所述催化剂手段含有通过接触而产生气体的化学变化的催化剂成分。在本发明的装置中，在上述催化剂手段的一次侧具有除去中毒物质的中毒物质除去手段，所述中毒物质是在上述气体中含有、在上述催化剂成分上吸附、或者与该催化剂成分形成化合物的中毒物质。

根据本发明，通过上述中毒物质除去手段可以吸附除去中毒物质，因此能够长期保证上述催化剂手段的性能。

对于本发明涉及的第二发明，在上述第一发明中，使上述中毒物质除去手段与上述催化剂手段相互空出间隔，将它们各自以可交换的方式进行设置。