特許 5697077 脱硝触媒の劣化再生方法及び劣化再生システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5697077

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】脱硝触媒の劣化再生方法及び劣化再生システム

(51)【国際特許分類】

   B01J 23/92 20060101AFI20150319BHJP

   B01J 38/12 20060101ALI20150319BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20150319BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20150319BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   B01J23/92 AZAB

   B01J38/12 A

   B01D53/36 102E

   F01N3/08 B

【請求項の数】14

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2010-218676(P2010-218676)

(22)【出願日】2010年9月29日

(65)【公開番号】特開2012-71262(P2012-71262A)

(43)【公開日】2012年4月12日

【審査請求日】2012年7月27日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用 平成２２年度（第１０回）研究発表会講演集 ２０１０年６月２１日、独立行政法人海上技術安全研究所発行

(73)【特許権者】

【識別番号】501204525

【氏名又は名称】独立行政法人海上技術安全研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】595055162

【氏名又は名称】一般社団法人日本舶用工業会

(73)【特許権者】

【識別番号】503116899

【氏名又は名称】新潟原動機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390033042

【氏名又は名称】ダイハツディーゼル株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005902

【氏名又は名称】三井造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 利晴

(72)【発明者】

【氏名】岸 武行

(72)【発明者】

【氏名】川内 智詞

(72)【発明者】

【氏名】仁木 洋一

(72)【発明者】

【氏名】高木 正英

(72)【発明者】

【氏名】金子 純蔵

(72)【発明者】

【氏名】福田 哲吾

(72)【発明者】

【氏名】平田 宏一

【審査官】 佐藤 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５１−００３３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００９８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０５２６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０８１７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０２８７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０２８４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１０６３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１３２４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−１０６５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０８７８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７９５２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２１／００ − ３８／７４

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｂ０１Ｄ ５３／９６

Ｆ０１Ｎ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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とを特徴とする脱硝触媒の劣化再生方法。

【請求項2】

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とを特徴とする請求項１記載の脱硝触媒の劣化再生方法。

【請求項3】

前記再生温度は、３００℃以上６００℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脱硝触媒の劣化再生方法。

【請求項4】

前記加熱手段は、６０℃／ｈを超える昇温速度で前記脱硝触媒を加熱することを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生方法。

【請求項5】

前記脱硝触媒は、ニオブ（Ｎｂ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生方法。

【請求項6】

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、
を備えたこと特徴とする脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項7】

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いことを特徴とする請求項６に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項8】

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とを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項9】

前記燃焼機器は、ディーゼル機関であることを特徴とする請求項６から請求項８のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項10】

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ことを特徴とする請求項９に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項11】

前記脱硝触媒は、ニオブ（Ｎｂ）を含むことを特徴とする請求項６から請求項１０のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項12】

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ことを特徴とする請求項６から請求項１１のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項13】

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ことを特徴とする請求項６から請求項１２のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【請求項14】

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ことを特徴とする請求項６から請求項１３のうちの１項に記載の脱硝触媒の劣化再生システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

【化1】

【化2】

【0004】

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。

【0005】

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）。

【0006】

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）。

【0007】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８−７３６６５号公報

【特許文献2】特開２００１−１１３１３１号公報

【特許文献3】特開２００１−３１０１１４号公報

【特許文献4】特許第３７７９８８９号公報

【特許文献5】特開２００８−７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【発明の効果】

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明の実施の形態における脱硝システムの主要構成を示す図である。

【図2】窒素酸化物と還元剤との反応系を示す図である。

【図3】硫黄酸化物と還元剤との反応系を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態における脱硝システムの構成を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態における劣化再生処理を示すフローチャートである。

【図6】脱硝触媒の劣化再生処理におけるパージガス流量と再生処理後の脱硝触媒の活性度の関係を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態における再生処理システムの構成を示す図である。

【図8】変形例１における再生処理システムの構成を示す図である。

【図9】変形例２における再生処理システムの構成を示す図である。

【図10】変形例３における再生処理システムの構成を示す図である。

【図11】変形例４における再生処理システムの構成を示す図である。

【図12】変形例５における再生処理システムの構成を示す図である。

【図13】本発明の実施の形態における劣化予測処理を示すフローチャートである。

【図14】本発明の実施の形態における劣化予測処理を説明する図である。

【図15】反応温度と二酸化硫黄の酸化率との関係を示す図である。

【図16】硫黄析出物の析出量と脱硝触媒の脱硝活性及び／又はＳＯ₂酸化活性の活性度との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

【化3】

【化4】

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

【化5】

【化6】

【0101】

ここで、−ΔＣ_SO2は二酸化硫黄（ＳＯ₂）の濃度減少量、ΔＣ_SO3は三酸化硫黄（ＳＯ₃）の濃度増加量（＝−ΔＣ_SO2：化学式（３）より）、Ｃ_SO2は二酸化硫黄（ＳＯ₂）の濃度、−ΔＣ_NH3はアンモニア（ＮＨ₃）の濃度減少量、Ｃ_NH3はアンモニアの濃度、Ｋ_SO2，Ｋ_NH3は反応速度係数、Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）は時刻ｔにおける領域Ａｎの脱硝触媒１０４の活性度（０≦Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）≦１）である。Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）はＦ_SO2（ｔ，Ａｎ）に等しいものとし、それらの初期値は１とする。

【0102】

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Ｋ_NH3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η_NOX％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Ｋ_NH3を求めることができる。

【0103】

【化7】

【0104】

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Ｋ_NH3は反応速度係数Ｋ_NOx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Ｋ_NH3を求めることができる。

【0105】

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Ｋ_SO2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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０との関係を示す。ここで、Ｋ_SO2０は実験初期の劣化していない脱硝触媒の反応速度係数Ｋ_SO2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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_NH3／Ｋ_NH3０又はＫ_NOX／Ｋ_NOX０から活性度を計算してもよい。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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Ｋ_SO2、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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０を求めることが可能となる。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

このようにして得られた反応速度係数Ｋ_SO2、反応速度係数Ｋ_NH3及び脱硝触媒１０４の活性度Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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。

【0112】

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、Ｐ_SO3は三酸化硫黄（ＳＯ₃）の分圧、Ｐ_NH3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。

【0113】

【化8】

【0114】

ここで、Ｐ_SO3は三酸化硫黄（ＳＯ₃）の分圧、Ｐ_NH3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。

【0115】

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。

【0116】

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。

【0117】

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。

【0118】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０を得る。

【0119】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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。

【0120】

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。

【0121】

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。

【0122】

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。

【0123】

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。

【0124】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０を１として反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数Ｋ_SO2，Ｋ_NH3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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０を１として反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数Ｋ_SO2，Ｋ_NH3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。

【0125】

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。

【0126】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０は１のままとなる。

【0127】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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。

【0128】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０の値を用いて、反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数Ｋ_SO2，Ｋ_NH3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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０を１として反応速度式（５）及び（６）に反応速度係数Ｋ_SO2，Ｋ_NH3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。

【0129】

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。

【0130】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０は１のままとなる。

【0131】

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Ｆ_SO2（ｔ，Ａｎ），Ｆ_NH3（ｔ，Ａｎ）＝Ｋ_SO2／Ｋ_SO2０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。

【0132】

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。

【0133】

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。

【0134】

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。

【産業上の利用可能性】

【0135】

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。

【符号の説明】

【0136】

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。

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図1】

【図2】

【図3】