含氮氧化物气体的处理方法

摘要

本发明的第一目的是能够使氮氧化物的排出量减少至无限接近零、将一氧化碳排除量减少至容许范围内。第二目的是实现利用接近1.0的低空气比的燃烧的节能。第三目的是在低空气比的燃烧区域内稳定地进行空气比控制。其特征在于包括：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；将氧化催化剂初级侧气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比调整至氧化催化剂次级侧氮氧化物浓度基本为零或规定值以下、一氧化碳浓度基本为零或规定值以下的规定浓度比的浓度比调整步骤。

权利要求

1.含氮氧化物气体的处理方法，其为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；

使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；

调整上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比K的浓度比调整步骤，上述浓度比调整步骤为下述调整0、调整1、调整2的任一种：

调整0：将上述浓度比K调整至上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度为5ppm以下和一氧化碳浓度为30ppm以下的标准规定浓度比K0，调整1：将上述浓度比K调整至上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度为5ppm以下、同时一氧化碳浓度为规定值以下的第一规定浓度比K1，调整2：将上述浓度比K调整至上述氧化催化剂的次级侧的一氧化碳浓度为30ppm以下、同时氮氧化物浓度为规定值以下的第二规定浓度比K2，使判定上述标准规定浓度比K0的式子为满足下式(2)的下式(1)，使上述第一规定浓度比K1小于上述标准规定浓度比K0、使上述第二规定浓度比K2大于上述标准规定浓度比K0，([NOx]+2[O2])/[CO]＝K …(1)

1.0≤K＝K0≤2.0 …(2)

式(1)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示一氧化碳浓度、氮氧化物浓度和氧浓度，满足[O2]＞0的条件。

2.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述调整0中的上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度为3ppm以下。

3.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述调整0中的上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度为0。

4.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述调整0中的一氧化碳浓度为10ppm以下。

5.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述调整1中的上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度为3ppm以下。

6.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述调整1中的上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度为0。

7.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述调整2中的上述氧化催化剂的次级侧的一氧化碳浓度为10ppm以下。

8.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述燃烧器的空气比为1.1以下。

9.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，通过变更空气比使上述燃烧器燃烧，利用由此产生的一氧化碳量和氮氧化物量发生变化的特性进行上述规定浓度比K的调整。

10.根据权利要求1所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，在通过变更空气比使上述燃烧器燃烧，利用由此产生的一氧化碳量和氮氧化物量发生变化的特性的同时，使用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间辅助调整上述浓度比的辅助调整装置进行。

11.一种含氮氧化物气体的处理方法，其为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；

使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；

将上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比K调整至规定浓度比的浓度比调整步骤，上述规定浓度比满足下式(3)：

([NOx]+2[O2])/[CO]≤2.0 …(3)

式(3)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示CO浓度、NOx浓度和O2浓度，满足[O2]＞0的条件。

12.根据权利要求11所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，使上述燃烧器的空气比为1.1以下。

13.根据权利要求11所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，通过变更空气比使上述燃烧器燃烧，利用由此产生的一氧化碳量和氮氧化物量发生变化的特性进行上述规定浓度比K的调整。

14.根据权利要求11所述的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，在通过变更空气比使上述燃烧器燃烧，利用由此产生的一氧化碳量和氮氧化物量发生变化的特性的同时，使用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间辅助调整上述浓度比的辅助调整装置进行。

说明书

含氮氧化物气体的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及适用于水管锅炉、吸收式冷冻机的再生器等的含氮氧化物气体的处理方法。

背景技术

[0002] 一般来说，作为抑制NOx产生的原理，已知有抑制火焰(燃烧气体)的温度、缩短高温燃烧气体的滞留时间等。而且，具有应用这些原理的各种低NOx化技术。例如，提出并实用化有2级燃烧法、浓淡燃烧法、排气再循环燃烧法、加氢燃烧法、蒸汽喷射燃烧法、利用水管群的火焰冷却燃烧法等。

[0003] 另外，水管锅炉等容量较小的NOx产生源对环境的影响也增高，需求进一步的低NOx化。在该低NOx化中，当减少NOx的生成时，CO的排出量增加，因此难以同时减少NOx和CO。

[0004] 其原因是因为低NOx化和低CO化是相反的技术课题。即，为了促进低NOx，使燃烧气体温度急剧地降低，当抑制至900℃以下的低温时，在大量产生CO的同时所产生的CO在未被氧化的状态排出，CO排出量增大。相反，为了减少CO排出量，将燃烧气体温度抑制在很高时，NOx生成量的抑制变得不足。

[0005] 为了解决该课题，申请人为了尽量减少随着低NOx化产生的CO量、或者所产生的CO发生氧化，提出了抑制燃烧气体温度的低NOx和低CO技术，并制品化(参照专利文献1、2)。但是，该专利文献1、2所述的低NOx化技术在现实中生成NOx值停滞在25ppm左右。 [0006] 作为该课题的解决方案，申请人提出了一种低NOx燃烧方法，其包括以下步骤：抑制燃烧气体温度使得NOx产生的抑制优先于排出CO值的降低，使生成NOx值为规定值以下的低NOx化步骤；之后进行使来自上述低NOx化步骤中的排出CO值为规定值以下的低CO化步骤(参照专利文献3、4)。利用该专利文献3、4所记载的技术，可以进行低于10ppm的低NOx化，但难以实现低于5ppm的低NOx化。其原因在于，由于燃烧的特性，无法避免5ppm以上的NOx的产生。

[0007] 而且，专利文献3、4所记载的低NOx化技术如图15所示，属于空气比为1.38以上的所谓高空气比燃烧区域Z1。另一方面，在空气比1.1以下(以下称作“低空气比”)的燃烧区域Z2处氮氧化物的产生量增加，由于难以兼顾低NOx和低CO以及空气比达到1以下时会引起回火等稳定燃烧控制变难，因此低空气比燃烧的区域Z2至今也未成为研究开发的对象。图15中，线F、E分别模式地表示利用该发明燃烧装置的初级侧NOx特性和CO特性，线U、J分别模式地表示利用该发明燃烧装置的催化剂次级侧的NOx特性和CO特性。上述专利文献3、4的低NOx化技术基本上为通过在高空气比区域Z1内使燃烧器燃烧抑制NOx产生、使用氧化催化剂(专利文献3、4)除去产生CO的技术。

[0008] 另一方面，作为时代背景，在寻求对锅炉的进一步低NOx化的同时，寻求节能的低空气比运转。

[0009] 本申请的发明人研究开发了可以使用氧化催化剂使氮氧化物减少至无限接近于零的燃烧方法。

[0010] 另外，作为燃烧器的燃烧所产生的含氮氧化物气体的处理方法，已知有专利文献5。

[0011] 上述专利文献5的排气处理方法中，通过在空气比小于1.0下使燃烧器燃烧，从而使得在燃烧排气中不含氧、含有CO、HC(碳氢化合物)的未燃成分，在氮氧化还原催化剂下利用未燃成分将氮氧化物还原，将氮氧化物净化，在净化后的排气中添加空气，使用氧化催化剂将未燃成分净化。

[0012] 该专利文献5的处理方法并非在氧的存在下减少一氧化碳和氮氧化物。另外，根据该专利文献5，由于未燃烧的碳氢化合物大量地被排出，因此难以利用氧化催化剂使排出氮氧化物浓度和排出一氧化碳浓度基本为零。另外，在碳氢化合物的存在下，无法利用氮氧化物还原效率降低的特性的氧化催化剂。另外，由于使用其它催化剂进行氮氧化物的还原步骤和未燃成分的氧化步骤，因此处理变得复杂。

[0013] 另外，专利文献6记载了来自内燃机的含氮氧化物气体的净化方法。该专利文献6是使用三效催化剂将氮氧化物和一氧化碳净化，但在气体中必须存在碳氢化合物，同时仅适用于不存在过量氧的理论空气比的气体。因此，专利文献6的处理方法并不适于含有燃烧器的燃烧所产生的过量氧的锅炉等燃烧装置的燃烧气体处理。

[0014] 进而，通过专利文献7已知使用氧化催化剂利用一氧化碳将焚烧炉的排气中的氮氧化物还原的技术。该专利文献7的技术由于在排气中存在氧时，氮氧化物的还原不会进行，因此在初级燃烧中，通过使燃料的浓度过量地(空气比小于1)燃烧，使排气成为无氧状态。该专利文献7中，由于受到使燃烧的浓度过量的燃烧的制约，因此难以适用于使用了燃烧器的锅炉等排气中含有氧气的燃烧装置。

[0015] 专利文献1：日本专利第3221582号公报

[0016] 专利文献2：美国专利第5353748号说明书

[0017] 专利文献3：日本特开2004-125378号公报

[0018] 专利文献4：美国专利第6792895号说明书

[0019] 专利文献5：日本特开2001-241619号公报

[0020] 专利文献6：日本特开平5-38421号公报

[0021] 专利文献7：日本特开平2003-275543号公报

发明内容

[0022] 发明所要解决的课题

[0023] 本发明所要解决的课题在于提供通过简单的方法，使用氧化催化剂，使含有氧的气体中所含的氮氧化物和一氧化碳的排出量能够减少至无限接近于零的值、或者能够减少至容许范围的含氮氧化物气体的处理方法。

[0024] 用于解决课题的方法

[0025] 本申请的发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现以下关键：在具备专利文献3、4所述的用于减少一氧化碳的氧化催化剂的锅炉中，在之前基本没有研究的、无限接近于1的低空气比的燃烧器的燃烧区域(图15的区域Z2)中，使氮氧化物和一氧化碳的排出量基本为零。而且，追究能够使氮氧化物和一氧化碳的排出量基本为零的原因，结果获得以下发现：通过使氧化催化剂的初级侧的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比为标准规定浓度比，可以在使用氧化催化剂使氮氧化物和一氧化碳的排出量减少至无限接近于零的同时，在上述标准规定浓度比的附近调整上述浓度比，可以使有害物质(氮氧化物和一氧化碳)的排出量减少至基本为零或容许值。本发明根据该发现而完成。根据该发明，不仅可以使有害物质的排出浓度基本为零，而且由于其可通过无限接近 于1.0的空气比实现，因此可以实现显著的节能。

[0026] 以下，当仅提到浓度比时是指氧化催化剂的初级侧的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比。上述氧化催化剂可以使用公知的氧化催化剂，还可以使用新型的氧化催化剂。 [0027] 即，本申请的发明人如专利文献7上述，在氧化催化剂作用下利用一氧化碳还原氮氧化物时，打破了氧成为障碍的技术常识，采用有效地利用氧，将氧化催化剂的初级侧的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度的关系调整至规定关系(规定浓度比)的新型技术方法，由此解决了上述课题。

[0028] 上述课题具有以下的副课题。第一副课题为使通过燃烧器产生的气体中不含妨碍上述氧化催化剂的有害物质(NOx和CO)减少的碳氢化合物。这通过使其成为不进行内燃机般急剧冷却的燃烧，可以在不使用碳氢化合物除去装置的情况下解决。 [0029] 第二副课题为使上述气体的浓度比如何达到上述标准规定浓度比。当仅使上述燃烧器燃烧时，无法获得上述标准规定浓度。对于该副课题，可以通过利用上述燃烧器的上述浓度比特性的调整、利用上述燃烧器和将来自该燃烧器的气体吸热的吸热装置的浓度比特性的调整、在这些调整的基础上利用辅助调整装置进行上述浓度比的辅助调整的任一种进行调整来解决。

[0030] 如上所述，本发明不仅在有害物质减少效果方面显著，而且是相比较于以往的使用燃烧器、氧化催化剂的上述浓度比的调整等技术方法，可以简单解决上述课题的划时代的发明。

[0031] 该发明不仅限于锅炉，还可以适用于燃烧器所产生的含氮氧化物气体的处理方法。

[0032] 权利要求1记载的发明为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；将上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比调整至上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度基本为零或规定值 以下、一氧化碳浓度基本为零或规定值以下的规定浓度比的浓度比调整步骤。

[0033] 这里，氮氧化物浓度基本为零是指优选为5ppm、更优选为3ppm、进一步优选为零。一氧化碳浓度基本为零是指优选为30ppm、更优选为10ppm。另外，在以下的说明中，氧浓度基本为零是指为100ppm以下，但优选为测量临界值以下。而且，氮氧化物浓度、一氧化碳浓度为规定值以下是指各国、各地域规定的排出标准浓度以下，但当然可以设定为无限接近于基本为零的值。这样在所谓排出标准值的意义中，可以将“规定值”以下称作“容许值”、“排出标准值”。

[0034] 根据权利要求1记载的发明，在使用氧化催化剂的上述调整步骤中，通过使上述气体的浓度比达到上述规定浓度，在上述有害物质减少步骤中，有效地应用利用氧的一氧化碳的氧化作用，调整一氧化碳浓度，可以将上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度降低至基本为零或规定值以下、可以将一氧化碳浓度降低至基本为零或规定值以下。另外，上述燃烧步骤中的燃烧是不向上述气体中排出碳氢化合物的燃烧，因此与专利文献7所述的使其燃烧使得排出碳氢化合物的方法相比，可以容易地进行燃烧控制。而且，由于流入上述氧化催化剂的气体中不含碳氢化合物，因此可以不使用如专利文献5的复杂方法，即可有效地进行利用上述氧化催化剂的氮氧化物和一氧化碳的减少，同时可以不考虑碳氢化合物所产生的反应，容易地调整上述浓度比。

[0035] 权利要求2记载的发明为含氮氧化物气体的处理方法，其为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；调整上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比K的浓度比调整步骤，上述浓度比调整步骤为下述调整0、调整1、调整2的任一种。 [0036] 调整0：将上述浓度比K调整至上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零的标准规定浓度比K0。

[0037] 调整1：将上述浓度比K调整至上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化 物浓度基本为零、同时一氧化碳浓度为规定值以下的第一规定浓度比K1。

[0038] 调整2：将上述浓度比K调整至上述氧化催化剂的次级侧的一氧化碳浓度基本为零、同时氮氧化物浓度为规定值以下的第二规定浓度比K2。

[0039] 权利要求3记载的发明为权利要求2，其特征在于，使判定上述标准规定浓度比K0的式子为下式(1)、上述标准规定浓度比K0满足下式(2)，使上述第一规定浓度比K1小于上述标准规定浓度比K0、使上述第二规定浓度比K2大于上述标准规定浓度比K0。 [0040] ([NOx]+2[O2])/[CO]＝K…(1)

[0041] 1.0≦K＝K0≦2.0 …(2)(式(1)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示一氧化碳浓度、氮氧化物浓度和氧浓度，满足[O2]>0的条件。)

[0042] 通过权利要求2或3记载的发明，在上述调整步骤中，通过上述调整0、即使上述气体的浓度比K为上述标准规定浓度比K0，可以使用上述氧化催化剂使排出氮氧化物浓度和排出一氧化碳浓度基本为零。另外，通过上述调整1、即使上述气体的浓度比K为上述第一规定浓度比K1，可以使用上述氧化催化剂使排出氮氧化物浓度基本为零、使排出一氧化碳浓度为规定值以下。另外，通过上述调整2、即使上述气体的浓度比为上述第二规定浓度比，可以使用上述氧化催化剂使排出一氧化碳浓度基本为零、使排出氮氧化物浓度为设定值以下。而且，在权利要求2或权利要求3中也可以同样地达到上述权利要求1所述的其它效果。

[0043] 权利要求4记载的发明为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；将上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比调整至规定浓度比的浓度比调整步骤，上述规定浓度比满足下式(3)。

[0044] ([NOx]+2[O2])/[CO]≦2.0…(3)

[0045] (式(3)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示CO浓度、NOx浓度和O2浓度，满足[O2]>0的条件。)

[0046] 通过权利要求4记载的发明，在上述浓度比调整步骤中，通过使上述气体的浓度比为上述规定浓度比，在上述有害物质减少步骤中，有效地应用利用氧的一氧化碳的氧化，调整一氧化碳浓度，可以使用上述氧化催化剂使排出氮氧化物浓度基本为零、使排出一氧化碳浓度基本为零或规定值以下。在权利要求4中也可以同样地达成上述权利要求1所述的其它效果。

[0047] 权利要求5记载的发明为权利要求1～4任一项，其特征在于，使上述燃烧器的空气比为1.1以下。

[0048] 通过权利要求5记载的发明，除了权利要求1～4任一项记载的发明的效果之外，还有能够实现节能的效果。

[0049] 权利要求6记载的发明为权利要求1～4任一项，其特征在于，利用上述燃烧器的浓度比特性进行上述浓度比K的调整。

[0050] 通过权利要求6记载的发明，除了权利要求1～4任一项记载的发明的效果之外，由于利用上述燃烧器的浓度比特性进行上述浓度比调整，因此可以达成不用其它用于浓度比调整的装置的效果。

[0051] 权利要求7记载的发明为权利要求1～4任一项，其特征在于，上述浓度比K的调整利用上述燃烧器与配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间从上述气体吸热的吸热装置的浓度比特性进行。

[0052] 通过权利要求7记载的发明，除了权利要求1～4任一项记载的发明的效果之外，由于利用上述燃烧器和上述吸热装置的浓度比特性进行上述浓度比调整，因此不需要其它用于浓度比调整的装置。另外，能够达成利用上述吸热装置抑制上述气体的温度、可以提高上述氧化催化剂的持久性的效果。

[0053] 权利要求8记载的发明为权利要求1～4任一项，其特征在于，上述浓度比K的调整在利用上述燃烧器的浓度比特性的同时，使用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间辅助调整上述浓度比K的辅助调整装置进行。

[0054] 通过权利要求8记载的发明，除了权利要求1～4任一项记载的发明的效果之外，上述燃烧器的浓度比特性，再加上利用上述辅助调整装置进行上述浓度比调整，因此达成可以拓宽本发明可适用的上述燃烧器和上述吸热装置的范围的效果。

[0055] 权利要求9记载的发明为权利要求1～4任一项，其特征在于，上述浓度比K的调整在利用上述燃烧器与配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间从上述气体吸热的吸热装置的浓度比特性的同时，使用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间辅助调整上述浓度比K的辅助调整装置进行。

[0056] 通过权利要求9记载的发明，除了权利要求1～4任一项记载的发明的效果之外，上述燃烧器和上述吸热装置的浓度比特性，再加上利用上述辅助调整装置进行上述浓度比调整，因此达成可以拓宽本发明可适用的上述燃烧器和上述吸热装置的范围的效果。 [0057] 权利要求10记载的发明为使燃烧器的燃烧所产生的含有氮氧化物和一氧化碳的气体与氧化催化剂接触，从而减少排出氮氧化物和排出一氧化碳的浓度的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，通过在上述气体中含有氧，同时将上述气体中的氧化催化剂的初级侧的氮氧化物、一氧化碳和氧的浓度比调整至规定浓度比，使上述氮氧化物和一氧化碳的排出浓度基本为零或规定值以下。

[0058] 通过权利要求10记载的发明，由于利用氧的存在调整氮氧化物、一氧化碳和氧的浓度比，因此可以容易地进行上述规定浓度比的调整，可以使用上述氧化催化剂简单地使上述氮氧化物和一氧化碳的排出浓度基本为零或规定值以下。

[0059] 权利要求11记载的发明为权利要求10，其特征在于，使利用上述空气比调整装置的设定空气比为1.1以下。

[0060] 通过权利要求12记载的发明，除了权利要求11记载的发明的效果之外，还达成能够实现节能的效果。

[0061] 发明效果

[0062] 通过本发明，能够容易将氮氧化物和一氧化碳的排出量减少至无限接近于零的值或者容许范围的规定值以下。

[0063] 附图说明

[0064] 图1为本实施例1的蒸汽锅炉的纵剖面的示意图。

[0065] 图2为沿着图1的II-II线的剖面图。

[0066] 图3为表示从排气流动方向观察图2的氧化催化剂的要部构成的图。 [0067] 图4为表示本实施例1的空气比-NOx·CO特性的图。

[0068] 图5为本实施例1的风门位置调整装置的使用状态的一部分剖面的示意图。 [0069] 图6为同风门位置调整装置的要部的剖面示意图。

[0070] 图7为说明本实施例1的燃烧器和吸热装置的特性和氧化催化剂的特性的模式图。

[0071] 图8为说明本实施例1的传感器输出特性的图。

[0072] 图9为说明本实施例1的发动机控制特性的图。

[0073] 图10为说明本实施例1的NOx和CO减少特性的图。

[0074] 图11为本实施例2的蒸汽锅炉的纵剖面的示意图。

[0075] 图12为说明本实施例2的发动机控制特性的图。

[0076] 图13为说明本实施例3的使用空气比-NOx·CO特性的空气比控制的图。 [0077] 图14为本实施例4的蒸汽锅炉的纵剖面的示意图。

[0078] 图15为说明本发明的NOx·CO初级特性和次级特性的图。

[0079] 符号说明

[0080] 1燃烧器

[0081] 4氧化催化剂

[0082] 7传感器

[0083] 8控制器

[0084] 28空气比调整装置

[0085] 29风门

[0086] 30风门位置调整装置

[0087] 34发动机

具体实施方式

[0088] 接着，说明本发明的实施方式。说明本发明的实施方式之前，对于本申请中使用的用语进行说明。“气体”是指从燃烧器直至通过氧化催 化剂(可以称作氧化·还原催化剂。下文仅称作“催化剂”)的气体，将通过催化剂之后的气体称作“排气”。因此，气体含有燃烧反应中(燃烧过程)的气体和燃烧反应结束的气体，可以称作燃烧气体。这里，当上述催化剂沿着气流多级地设置时，“气体”是指完全通过最终级催化剂之前的气体，“排气”是指通过最终级的催化剂后的气体。

[0089] “催化剂的初级侧”是指相对于催化剂设有燃烧器的一侧，只要无特别说明，是指气体通过该催化剂之前，“催化剂的次级侧”是指与催化剂的初级侧的相反侧。 [0090] 另外，“不含碳氢化合物”并非是指在燃烧反应的过程中完全不产生碳氢化合物，而是指在燃烧反应的过程中虽然产生了若干的碳氢化合物，但在燃烧反应结束的阶级、即流入上述催化剂的气体中基本不含将氮氧化物还原的碳氢化合物(测定界限以下)。 [0091] 而且，空气比m定义为m＝21/(21-[O2]。但是，[O2]表示氧化催化剂的次级侧的排气中的氧浓度，但计算空气比时使用的[O2]在氧过量区域中表示过量氧浓度，在燃料过量区域中将以空气比m＝1使一氧化碳等未燃气体燃烧所必需的不足氧浓度作为负值表示。

[0092] 接着，说明本发明的实施方式。本发明使用小型贯流锅炉等水管锅炉、热水器、吸收式冷冻机的再生器等燃烧装置(也可以称作热机器或燃烧机器)。

[0093] (实施方式1)

[0094] 适用本发明含氮氧化物气体的处理方法的实施方式的锅炉等的燃烧装置，作为主要部分典型地具备：燃烧器；含有从使用该燃烧器产生的气体进行吸热的吸热装置的导热管(水管)群的罐体；以规定浓度比分别含有通过上述导热管群后的氧、氮氧化物和一氧化碳的气体所接触、通过的，将一氧化碳氧化的同时将氮氧化物还原的氧化催化剂；向上述燃烧器供供气体燃料的燃料供给装置；在向上述燃烧器供给燃烧空气的同时将燃烧气体和燃料预混合的燃烧空气供给装置；在上述氧化催化剂的下游，检测氧浓度的传感器；输入该传感器等信号、控制上述燃料供给装置和上述燃烧空气供给装置等的控制器。 [0095] 优选实施于这种燃烧装置的本发明的实施方式1为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上 述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；使上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比调整至上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度基本为零或规定值以下、一氧化碳浓度基本为零或规定值以下的规定浓度比的浓度比调整步骤。

[0096] (实施方式2)

[0097] 本发明的实施方式1可以使用下面的实施方式2表现。本发明的实施方式2为使利用燃烧器使燃料燃烧而产生的气体与氧化催化剂接触，减少上述气体中所含氮氧化物的含氮氧化物气体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧，产生不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳的气体的燃烧步骤；使上述气体与氧化催化剂接触，利用氧将上述气体所含的一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原的有害物质减少步骤；调整上述氧化催化剂的初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比K的浓度比调整步骤，上述浓度比调整步骤为下述调整0～调整2的任一种。

[0098] 调整0：调整至使上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零的标准规定浓度比K0。

[0099] 调整1：将上述浓度比K调整至使上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度基本为零、同时使一氧化碳浓度为规定值以下的第一规定浓度比K1。

[0100] 调整2：将上述浓度比K调整至使上述氧化催化剂的次级侧的一氧化碳浓度基本为零、同时使氮氧化物浓度为规定值以下的第二规定浓度比K2。

[0101] 而且，上述催化剂具有以下特性：在进行上述调整0时，使上述催化剂的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度分别基本为零；当进行上述调整1时，使上述氧化催化剂的次级侧的氮氧化物浓度基本为零、同时使一氧化碳浓度为规定值以下；当进行上述调整2时，使上述氧化催化剂的次级侧的一氧化碳浓度基本为零、同时使氮氧化物浓度为规定值以下。

[0102] 在该实施方式2中，浓度比是指一氧化碳浓度、氮氧化物浓度和氧 浓度的相互关系。上述调整0的标准规定浓度比K0优选用下式(1)的判定式判定，优选满足下式(2)进行设定，使得上述第一规定浓度比K1小于上述标准规定浓度比K0、上述第二规定浓度比K2大于上述标准规定浓度比K0。

[0103] ([NOx]+2[O2])/[CO]＝K…(1)

[0104] 1.0≦K＝K0≦2.0…(2)

[0105] (式(1)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示一氧化碳浓度、氮氧化物浓度和氧浓度，满足[O2]>0的条件。)

[0106] 上述标准规定浓度比K0为分别使上述氧化催化剂的次级侧的氧浓度、氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零的上述氧化催化剂的初级侧的氧浓度、氮氧化物浓度和一氧化碳浓度的浓度比。上述式(1)为用于判定上述标准规定浓度比K0的判定式，式(2)表示分别使上述氧化催化剂的次级侧的氧浓度、氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零的条件。理论上，在K0＝1.0的条件下，可以使各浓度为零。但是，根据实验结果，在上述式(2)的范围内虽然确认了使各浓度基本为零，但上述K0的上限2.0由于上述催化剂的特性不同，采用大于2.0的值。

[0107] 当调整上述氧化催化剂的初级侧的浓度比K(上述调整1)使得低于上述标准规定浓度比K0的值、即式(1)的K小于K0的上述第一规定浓度比K1时，上述氧化催化剂的次级侧的氧浓度和氮氧化物浓度基本为零、同时一氧化碳浓度达到规定值以下。该一氧化碳浓度的规定值优选设定在排出标准值(该值在不同国家中不同，可以每个国家地变更)以下。当决定该规定值时，在实验上可以决定上述第一规定浓度比K1。按照达到上述浓度比K的值小于K0的上述第一规定浓度比K1的浓度比K的调整，具体地说可以通过使相对于上述氧化催化剂的初级侧的一氧化碳浓度的氧浓度的比例，小于满足上述标准规定浓度比K0的相对于一氧化碳浓度的氧浓度的比例实现。

[0108] 另外，当调整上述氧化催化剂的初级侧的浓度比K(上述调整2)使得达到上述浓度比K大于K0的上述第二规定浓度比K2时，上述氧化催化剂的次级侧的一氧化碳浓度基本为零、同时氮氧化物浓度为规定值以下。此时，上述氧化催化剂的次级侧的氧浓度成为规定浓度。该氮氧化物浓度的规定值与一氧化碳浓度的上述规定值不同，优选为各国规 定的排出标准值以下。当决定该规定值时，实验上可以决定上述第二浓度比K2。用于达到上述第二规定浓度比K2的浓度比K的调整具体可以通过使相对于上述氧化催化剂的初级侧的一氧化碳浓度的氧浓度的比例大于满足上述标准规定浓度比K0的相对于一氧化碳浓度的氧浓度的比例实现。

[0109] 在该处理方法的实施方式1中，首先在上述燃烧步骤中，上述燃烧器产生含有氮氧化物和一氧化碳、不含碳氢化合物的气体。而且，上述催化剂的初级侧的上述气体的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比K通过上述浓度比调整步骤利用上述调整0、上述调整1、上述调整2的任何一个，分别调整至上述标准规定浓度比K0、上述第一规定浓度比K1、上述第二规定浓度比K2。而且，在上述有害物质减少步骤中，上述气体与上述催化剂相接触，通过上述气体中的氧将一氧化碳氧化、利用一氧化碳将氮氧化物还原。在进行了上述调整0或上述调整1时的有害物质减少步骤的氧的作用在于一氧化碳浓度的调整，即消耗、减少将氮氧化物还原、使其浓度基本为零所需量以上的一氧化碳量。通过该有害物质减少步骤，将该气体中的氮氧化物的排出量减少至基本为零，将一氧化碳排出量减少至基本为零或规定值以下。

[0110] 上述调整0的标准规定浓度比K0和上述调整1的第一规定浓度比K1包含、显示在下式(3)中。即，当满足式(3)时，使上述催化剂的次级侧的氮氧化物浓度基本为零，使一氧化碳浓度基本为零或减少。为了使一氧化碳浓度的减少为上述规定值以下，调整上述氧化催化剂的初级侧的上述浓度比K使得式(3)的左边值小于K0，达到上述第一规定浓度比K1。

[0111] ([NOx]+2[O2])/[CO]≦2.0 …(3)

[0112] (式(3)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示CO浓度、NOx浓度和O2浓度，满足[O2]>0的条件。)

[0113] 接着对上述有害物质减少步骤的减少作用进行说明。该减少作用认为如下进行。在上述氧化催化剂下，作为主反应发生将一氧化碳氧化的第一反应和用一氧化碳将氮氧化物还原的第二反应。在上述氧化催化剂的反应(催化反应)中，在氧存在下，上述第一反应优先于上述第二反应，根据上述第一反应，一氧化碳被氧消耗，经过浓度调整后，通过上 述第二反应将氮氧化物还原。省略该说明。实际上，上述第一反应为与上述第二反应的竞争反应，但由于一氧化碳和氧的反应在氧存在下比上述第二反应表观上更快地进行，因此认为在第一阶级中进行一氧化碳的氧化(第一反应)、在第二阶级中将氮氧化物还原(第二反应)。

[0114] 概括地说，在上述氧化催化剂下，在氧的存在下通过CO+1/2O2→CO2的上述第一反应，氧被消耗，使用剩余的CO，通过2CO+2NO→N2+2CO2的上述第二反应，将氮氧化物还原，降低排出氮氧化物浓度。

[0115] 这里，([NOx]+2[O2])/[CO]的值(浓度比的值)如上所述，为2.0以下、优选为1.5以下。另外，上述式(1)的[NOx]是一氧化氮浓度：[NO]和二氧化氮浓度：[NO2]的总浓度。在上述反应式的说明中，不使用NOx、使用NO的原因在于在高温度环境下的产生氮氧化物的组成由于主成分为NO、NO2不过为数％，因此可以相类似地说明。认为NO2即便存在，也同样被CO还原。

[0116] 上述([NOx]+2[O2])/[CO]的值(浓度比K的值)为1.0时，理论上可以使从上述催化剂排出的氧浓度、氮氧化物浓度和一氧化碳浓度为零。但是，实验上可知，仅稍稍排出了一氧化碳。而且，([NOx]+2[O2])/[CO]＝1是指考虑到实验结果，由上述第一反应和第二反应理论上导出的。

[0117] 这里，说明如何导出([NOx]+2[O2])/[CO]＝1。该式由于是典型地满足上述标准规定浓度比K0的式子，因此称作标准规定浓度充足式。

[0118] 已知在上述催化剂内，上述第一反应(I)作为主反应发生。

[0119] CO+1/2O2→CO2 …(I)

[0120] 另外，在使用Pt等贵金属的催化剂内，在不存在氧的气氛下，上述第二反应(II)的利用CO的NO还原反应进行。

[0121] CO+NO→CO2+1/2N2 …(II)

[0122] 因此，如果着眼于对上述第一反应(I)、上述第二反应(II)的反应起作用的物质浓度，则可导出上述标准浓度充足式。

[0123] 即，使CO浓度、NO浓度、O2浓度分别为[CO]ppm、[NO]ppm、[O2]ppm时，根据上述式(I)可以用CO除去的氧浓度用下式(III)表示。

[0124] 2[O2]＝[CO2] …(III)

[0125] 另外，为了引起上述式(II)的反应，CO有必要与NO等量，为下 式(IV)的关系。 [0126] [CO]b＝[NO]…(IV)

[0127] 当在上述催化剂内连续地发生上述式(I)、(II)反应时，有必要的是通过满足上述式(III)和上述式(IV)而获得的下式(V)的浓度关系。

[0128] [CO]a+[CO]b＝2[O2]+[NO]…(V)

[0129] [CO]a+[CO]b由于为相同成分，因此作为上述催化剂的次级侧的气体中的CO浓度，可以用[CO]表示。

[0130] 因此可以导出上述标准规定浓度比充足式，即[CO]＝2[O2]+[NO]的关系。 [0131] 上述浓度比K的值小于1.0时，一氧化碳的浓度为上述氮氧化物的还原所需的浓度以上，因此排出氧浓度为零、在上述催化剂通过后的气体中残留一氧化碳。 [0132] 另外，超过上述浓度比K的值1.0的2.0为实验上获得的值，认为其原因如下。在上述催化剂下发生的反应还不完全明确，除了上述第一反应和上述第二反应的主反应之外，还发生了副反应。作为该副反应之一，认为是通过蒸汽与一氧化碳的反应产生了氢，通过该氢，将氮氧化物和氧还原的反应。

[0133] 上述燃烧步骤通过使用上述燃烧器使含碳氢化合物的燃料燃烧而进行，产生不含碳氢化合物、含有氮氧化物、一氧化碳和氧的气体。该燃烧为在锅炉等通常燃烧装置内进行的燃烧，由于不伴有内燃机等的剧烈冷却，因此在排气中不含碳氢化合物。而且，优选使上述空气比为1.1以下。由此，通过低空气比燃烧，实现节能。

[0134] 上述燃烧器为连续地供给燃料和燃烧空气使其连续燃烧的燃烧装置，不含内燃机。汽车用的引擎等内燃机由于进行燃料和燃烧空气的不连续供给和燃烧，因此作为未燃成分大量地产生碳氢化合物或一氧化碳、含有在排气中，因而不适于本发明的含氮氧化物的气体处理方法。

[0135] 另外，上述燃烧器优选为使气体燃料预混合燃烧的全初级空气式的预混合燃烧器。在使用上述催化剂有效地发生上述第一反应和上述第二反应时，重要的是氧、氮氧化物和一氧化碳有关的上述(2)(3)式所示浓度比K的调整。通过使上述燃烧器为预混合燃烧器，可以在低空气比区域内较容易地获得上述标准规定浓度比K0。但是，上述催化剂的 初级侧的气体中的氧、氮氧化物和一氧化碳被均匀地混合，将各个浓度控制为上述规定浓度比，从而可以成为预混合燃烧器以外的部分预混合燃烧器或先混合燃烧器。 [0136] 上述浓度比调整步骤为将上述氧化催化剂的初级侧的浓度比K调整至上述标准规定浓度比K0、上述第一规定浓度比K1或上述第二规定浓度比K2的步骤，可以使用以下第一～第四浓度比调整方法进行。

[0137] 上述第一浓度比调整方法为利用上述燃烧器的浓度比特性进行上述浓度比K的调整。该第一浓度比调整方法优选通过设定上述燃烧器的空气比进行。使用该第一浓度比调整方法进行上述浓度比K的调整时，由于不需要上述燃烧器以外的浓度比调整装置，因此可以简化装置的构成。上述燃烧器的浓度比特性是指变更空气比使上述燃烧器燃烧，从而所产生的一氧化碳量和氮氧化物量发生变化的特性。

[0138] 该第一浓度比调整方法可以为以下构成：在上述燃烧器内注入一氧化碳、在上述燃烧器内部分地注入燃料，结果增大上述气体中的一氧化碳浓度，从而调整上述浓度比K。 [0139] 上述第二浓度比调整方法在利用上述燃烧器的浓度比特性的同时，利用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间从上述气体吸热的吸热装置的浓度比特性，即利用上述燃烧器和上述吸热装置的浓度比特性。该浓度比特性是指通过变更空气比使上述燃烧器燃烧而产生的、通过上述吸热装置的全部或一部分后的一氧化碳量和氮氧化物量发生变化的特性。另外，该浓度比特性基本由上述燃烧器的浓度比特性决定，上述吸热装置典型地具有部分变更上述燃烧器浓度比特性或者保持其浓度比特性的功能。使上述吸热装置为上述第一方式时，在引起一氧化碳浓度增加的同时，抑制氮氧化物浓度。当使上述吸热装置为上述第二方式时，典型地基本不变更上述燃烧器的浓度比特性并保持。

[0140] 上述吸热装置可以制成构成锅炉等罐体的水管群。该吸热装置优选制成构成锅炉等罐体的水管群。作为该吸热装置的形态，包括：在上述燃烧器附近基本没有燃烧空间、在燃烧空间内配置水管群的第一方式(相当于上述专利文献1～4)；在上述燃烧器和水管群之间具有燃烧空间的第二方式。当使吸热装置为上述第一方式时，在引起一氧化碳浓度增加的同时，抑制氮氧化物浓度。当使上述吸热装置为上述第二方式时，典型地为基本不变更上述燃烧器的浓度比特性并保持。上述水管群为与 来自上述燃烧器的气体热交换的多个水管，如热水器的水管，通过使1根水管S形弯曲，可以构成多个水管。 [0141] 上述吸热装置通过抑制上述燃烧器的燃烧气体温度，抑制生成氮氧化物浓度，从而可以保持上述浓度比K的调整功能。另外，该吸热装置在抑制上述气体温度上升至900℃以上、抑制一氧化碳的氧化、不变更来自上述燃烧器的气体的浓度比的意义上，按照调整上述浓度比K而构成。另外，可以使该吸热装置具有以下功能：在从使用上述燃烧器产生的气体吸热、利用该热量的同时，将上述气体的温度抑制在上述氧化催化剂活化温度以上、且防止热劣化的温度以下。

[0142] 使用该第二浓度比调整方法进行浓度比K的调整时，由于除了上述燃烧器和上述吸热装置之外不需要浓度比调整装置，因此可以简化装置的构成。另外，能够达成以下效果：可以利用上述吸热装置抑制上述气体的温度、可以提高上述氧化催化剂的持久性。 [0143] 上述第三浓度比调整方法在利用上述燃烧器的浓度比特性的同时，使用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间的辅助调整上述浓度比的辅助调整装置进行上述浓度比K的调整。

[0144] 上述辅助调整装置处于上述燃烧器和上述氧化催化剂之间(包括上述吸热装置的途中)，通过注入一氧化碳、吸附除去氧，增加相对于氧浓度的一氧化碳浓度的比例，辅助地进行上述调整。作为该辅助调整装置可以为CO产生器、能够调整排气的氧或CO的量的辅助燃烧器。

[0145] 当使用该第三浓度比调整方法进行浓度比K的调整时，上述燃烧器的浓度比特性，再加上利用上述辅助调整装置进行上述浓度比调整，因此可以不限于特定结构的燃烧器，来拓宽上述燃烧器的适用范围。

[0146] 上述第四浓度比调整方法在利用上述燃烧器与配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间的由上述气体吸热的吸热装置的浓度比特性的同时，利用配置在上述燃烧器和上述氧化催化剂之间的上述辅助调整装置进行上述浓度比K的调整。

[0147] 使用该第四浓度比调整方法进行浓度比的调整时，上述燃烧器和上述吸热装置的浓度比特性，再加上利用上述辅助调整装置进行上述浓度比调整，因此，可以不限于特定结构的燃烧器，来拓宽上述燃烧器和上述吸热装置的适用范围。

[0148] 上述催化剂为具有在上述气体中不含碳氢化合物的状态下高效地 还原上述氮氧化物的功能的催化剂。该催化剂设置在上述吸热装置的下游或上述吸热装置的途中，制成在具有透气性的基材上担载催化活性物质的构成，构造并无特别限定。作为上述基材，使用不锈钢等金属、陶瓷，实施增大与排气的接触面积的表面处理。作为催化活性物质，一般使用铂，但根据实施可以使用铂所代表的贵金属(Ag、Au、Rh、Ru、Pt、Pd)或金属氧化物。当在上述吸热装置的途中设置上述催化剂时，可以设置在多个吸热装置间的空隙中，或者制成以水管等吸热装置为基材、在其表面担载有催化活性物质的构成。

[0149] 实施例1

[0150] 接着，根据附图说明将本发明燃烧装置适用于蒸汽锅炉的实施例。图1为本实施例1的蒸汽锅炉的纵剖面的示意图、图2为沿着图1的II-II线的剖面图、图3为表示从排气流动方向观察图2氧化催化剂的要部构成的图、图4为表示本实施例1的空气比-NOx·CO特性的图、图5为同实施例1的风门位置调整装置的使用状态的一部分剖面的示意图、图6为风门位置调整装置的使用状态的一部分剖面的示意图、图7为说明本实施例1的燃烧器和吸热装置特性和催化剂的特性的模式图、图8为说明本实施例1的传感器输出特性的图、图9为说明本实施例1的发动机控制特性的图、图10为说明本实施例1的NOx和CO减少特性的图。

[0151] 首先，说明本实施例1的蒸汽锅炉。作为主要部分，该蒸汽锅炉具备：燃烧器1；含有作为从该燃烧器1产生的气体进行吸热的吸热装置的导热管(水管)群2的罐体3；以规定浓度比分别含有通过上述导热管群2后的氧、氮氧化物和一氧化碳的气体所接触、通过的，将一氧化碳氧化的同时、将氮氧化物还原的氧化催化剂(下文也仅称为“催化剂”)4；向上述燃烧器1供供气体燃料的燃料供给装置5；在向上述燃烧器1供给燃烧空气的同时将燃烧气体和燃料预混合的燃烧空气供给装置6；在上述催化剂4的下游，检测氧浓度的传感器7；输入该传感器7等的信号、控制上述燃料供给装置5和上述燃烧空气供给装置6等的作为锅炉控制器的控制器8。

[0152] 上述燃烧器1为具有平面状燃烧面(预混合气的喷出面)的完全预混合式燃烧器。该燃烧器1与专利文献1上述燃烧器具有相同的构成。

[0153] 上述罐体3具备上部集管9和下部集管10，在该两集管之间配置构成上述水管群2的多个内侧水管11、11、...。而且，如图2所示，在上述罐体3的长度方向的两侧部设置用连接构件13、13、...连接外侧水管12、12...而构成的一对水管壁14、14，在该两水管壁
14、14与上述上部集管9和上述下部集管10之间形成来自上述燃烧器1的气体基本直线地流通的第一气体通路15。在上述第一气体通路15的一端上设置上述燃烧器1，在另一端排气出口16上连接排气流通的第二气体通路(烟道)17。在该实施例1中，上述燃烧器1和上述罐体3使用公知品。

[0154] 上述第二气体通路17含有水平路18和垂直部19，在上述水平部18上安装有上述催化剂4。在上述垂直部19上安装有作为排热回收器的给水预热器20使得位于上述催化剂4的下游侧，在上述催化剂4和上述给水预热器20之间配置有上述传感器7。 [0155] 上述燃烧器1的包括前水管群2的上述燃烧器1～上述催化剂4的构成要素(特别是燃烧器1和水管群2为其主要部分)具有将上述催化剂4的初级侧气体的上述浓度比K调整至上述规定浓度比K0、K1的功能。即，它们利用后述空气比调整装置28调整至设定空气比时，获得如图4所示的空气比-NOx·CO特性。该空气比-NOx·CO特性控制是上述空气比调整装置28、变更空气比使其燃烧时，获得的上述催化剂4的初级侧空气比-NOx·CO特性(以下称作初级特性)。而且，上述催化剂4具有通过使具有上述初级特性的上述气体接触于上述催化剂4而获得的上述催化剂4的次级侧空气比-NOx·CO特性(以下称作次级特性)。上述初级特性为上述燃烧1～上述催化剂4的构成要素的浓度比特性，上述次级特性为上述催化剂4的特性。上述初级特性在将上述设定空气比调整至1.0时，使上述催化剂4的次级侧NOx浓度和一氧化碳浓度基本为零。此时，上述催化剂4的初级侧气体的标准规定浓度比K0成为特异标准规定浓度比K0X(参照图7)。

[0156] 图4的纵轴、横轴的刻度不同，但为扩大图15的低空气比区域Z2的模式图。该图4中，第一线(特性线)E表示上述催化剂4的初级侧的CO浓度，第二线F同样表示初级侧的NOx浓度。另外，第三线J表示上述催化剂4的次级侧的CO浓度，具有以下特性：在空气比1.0以上时，CO浓度基本变为零，随着空气比小于1.0，浓度急剧地增加。另外，第四线U表示上述催化剂4的次级侧的NOx浓度，具有以下特性： 在空气比1.0以下的规定区域内，NOx浓度基本变为零，随着空气比超过1.0，浓度从基本为零而增加，达到基本与上述催化剂4的初级侧浓度相同。将该上述催化剂4的次级侧NOx浓度与初级侧的浓度相等的空气比以下的区域称作NOx·CO减少区域。该NOx·CO减少区域的下限可以为上述催化剂
4的次级侧CO浓度达到300ppm(日本的CO排出标准)的空气比。该低空气比区域的空气比-NOx·CO特性是之前未进行过研究的新型特性。

[0157] 上述催化剂4具有将通过上述水管群2后的不含碳氢化合物的上述气体所含一氧化碳氧化(第一反应)、同时将氮氧化物还原(第二反应)的功能，在本实施例1中，使用催化活性物质为铂的催化剂。如上述“具体实施方式”所说明，当考虑实验结果理论上进行考察时，认为通过满足上述式(3)的浓度比式的上述气体与上述催化剂4的催化活性物质的接触，主要发生使一氧化碳氧化的第一反应和利用一氧化碳使氮氧化物还原的第二反应。上述第一反应利用氧浓度来决定反应是否进行，在该催化剂4下，上述第一反应优先于上述第二反应。

[0158] 更为具体地说明上述催化剂4时，该催化剂为图3所示的结构，例如如下形成。在作为上述基材的均为不锈钢制的平板21和波板22的各个表面上形成多个微小凹凸，在其表面上担载催化活性材料(省略图示)。接着，重叠规定宽度的上述平板21和波板22，从而卷绕成螺旋状，形成辊筒状。还可以使用侧板23包围该辊筒状物质进行固定而形成催化剂4。作为上述催化活性材料，使用铂。应说明的是，图3中仅表示上述平板21和上述波板22的一部分。

[0159] 该催化剂4在低温区具有氧化活性，同时配置在为上述第二气体通路17途中的上述水平部18的，排气温度约100℃～350℃、优选150℃～350℃左右的位置上。而且，该催化剂4装卸自如地安装在上述第二气体通路17上使得在性能恶化时能够更换。 [0160] 上述燃料供给装置5含有气体燃料供给管24、设置在该气体燃料供给管24上的调整燃料流量的流量调整阀25而构成。上述流量调整阀25具有将燃料供给量控制为高燃耗用流量和低燃耗用流量的功能。

[0161] 上述燃烧空气供给装置6含有送风机26、从该送风机26向上述燃烧器1供给燃烧空气的供气通路27、通过调整流经该供气通路27的燃烧空气量而调整上述燃烧器1的空气比的空气比调整装置28而构成。 连接在上述供气通路27内，使得上述气体燃料供给管24将燃料气体喷出。

[0162] 上述空气比调整装置28含有作为调整上述供气通路27的开度(流路剖面积)的流量调整装置的风门29、用于调整该风门29的开度位置的风门位置调整装置30和控制该风门外置调整装置30的动作的上述控制器8而构成。

[0163] 上述风门位置调整装置30如图5所示，具备装卸自如地连接于上述风门29的旋转轴31的驱动轴32，该驱动轴32可以介由减速机33用发动机34旋转。作为该发动机34，使用能够将旋转停止位置任意调整的发动机。本实施例中，使用步进发动机(脉冲发动机)。

[0164] 上述驱动轴32通过介由联轴节35与上述风门29的旋转轴31连接，能够在大致相同轴线上一体地旋转。上述联轴节35为阶梯圆柱形，在其中央部上贯通轴方向形成小径孔穴36和大径孔穴37。在该小径孔穴36中插入上述驱动轴32，该驱动轴32使用装配螺钉38与上述联轴节35一体化。另一方面，在上述大径孔穴37中可以插入上述风门29的旋转轴31，该旋转轴31介由键39与上述联轴节35一体地旋转。因此，上述旋转轴31和上述联轴节35的上述大径孔穴37上分别形成键槽40、41。

[0165] 这种联轴节35在一端部内插入有上述驱动轴32的状态下，另一端部介由轴承42能够旋转地保持在上述风门位置调整装置30的外壳43上。成为下述结构：在该外壳43上以上述减速机33和上述发动机34保持在一端部上、上述联轴节35的带键槽41的上述大径孔穴37露出至另一端部的状态下，内部密封有上述联轴节35和旋转异常检测装置44。 [0166] 上述旋转异常检测装置44具备被检测板45和检测器46。上述被检测板45向半径方向外侧延伸、固定在上述联轴节35的轴方向中央部的阶梯部。该被检测板45与上述联轴节35或上述驱动轴32同轴地设置。上述被检测板45的外周部的一部分上设有圆周方向等间隔形成有多个夹缝47、47...的夹缝形成区域48。本实施例中，仅四分之一(90度)的圆弧部分上设有上述夹缝形成区域48。形成在于该夹缝形成区域48的上述各夹缝47为相同形状和大小。本实施例中，沿着上述被检测板45的半径方向的细长矩形状的是沿着圆周方向等间隔地冲裁形成的。

[0167] 用于检测上述夹缝47的上述检测器46固定在上述外壳43上。该检测器46包括透射型光电断路器，以介由上述被检测板45的外周部的状态，安装在发光元件49和受光元件50之间。通过在上述检测器46的上述发光元件49和上述受光元件50之间存在上述被检测板45，可通过上述被检测板45的上述夹缝47是否配置在对应于上述检测器46的位置(对应于上述发光元件49至上述受光元件50的光路的位置)，来切换有无来自上述受光元件50的上述发光元件49的受光。由此，能够检测上述风门29的开度位置。 [0168] 上述风门位置调整装置30，在图6中上述夹缝形成区域48的顺时针方向的端部夹缝51配置在对应于上述检测器46的位置的状态下，按照上述风门29使上述供气通路27为全封闭状态进行位置决定，安装在上述风门29的上述旋转轴31上。

[0169] 而且，上述夹缝形成区域48仅形成于上述被检测板45的90度部分。因此该夹缝形成区域48的顺时针方向的端部夹缝51在配置于对应于上述检测器46的位置上的状态下，如上所述，上述气门29使上述供气通路27为全封闭，另一方面上述夹缝形成区域48的逆时针方向的端部夹缝52在配置于对应于上述检测器46的位置的状态下，上述风门29将上述供气通路27全部打开。

[0170] 上述风门位置调整装置30成为如下构成：上述发动机34和上述检测器46与上述控制器8相连、在监视上述风门29的旋转异常的同时可以控制上述发动机34的旋转。即，为了控制上述发动机34，该风门位置调整装置30具有包含向上述发动机34发出的驱动脉冲的控制信号的生成电路，可以将该生成的控制信号输出至上述发动机34。由此，当上述发动机34正转或倒转时，对应于驱动量、即驱动脉冲数，任意地控制其旋转角。另外，通过变更驱动脉冲的间隔(传送速度)，可以控制发动机34的旋转速度。

[0171] 实际上，当开关控制上述风门29时，上述控制器8首先为了以上述风门29的全关闭位置作为原点进行原点检测动作。首先，在图5中，向逆时针方向旋转上述被检测板45。此时，当在该被检测板45的上述夹缝形成区域48内配置上述检测器46时，由于随着上述被检测板45的旋转，上述检测器46定期地检测上述夹缝47，因此该检测脉冲作为检测信号被输入到上述控制器8中。而且，当旋转上述被检测板45至上述检测器46配置于上述夹缝形成区域48外时，则无法检测到脉冲。当未检测到规定时间脉冲时，上述控制器8识别上述检测器46处于上述夹缝形成区域48外，将旋转方向切换成相反方向。即，本实施例中，使上述被检测板45顺时针方向地旋转，将最初检测到脉冲(顺时针方向的端部夹缝51)的位置作为原点。利用该顺时针方向旋转所进行的原点确认比旋转方向切换前的逆时针方向旋转速度更低。

[0172] 如此检测的原点由于对应于上述风门29的全关闭位置，因此以该状态为标准，上述控制器8向上述发动机34输出驱动信号，可以控制上述风门29的开关。上述控制器8如果为了上述风门29的开关而驱动上述发动机34时，与此同时从上述检测器46作为脉冲获得上述夹缝47的检测信号。因此，上述控制器8可将来自上述检测器46的检测信号与向上述发动机34的控制信号相比较，监视上述风门29的旋转异常。具体地说，比较含有向上述发动机34发出的驱动脉冲的控制信号与含有利用上述检测器46的上述夹缝47的检测脉冲的检测信号，监视有无旋转异常。

[0173] 例如，即便向上述发动机34输送驱动脉冲，当从上述检测器46未检测到检测脉冲时，上述控制器8判定为旋转异常。此时，来自上述检测器46的检测脉冲通常与向上述发动机34发出的驱动脉冲的频率数不同，因此考虑该差别进行控制。例如，当即便经过了驱动信号的规定脉冲部分的时间、仍然一个检测信号的脉冲都检测不到时，则首先按照判定为旋转异常进行控制。上述控制器8在判定为旋转异常时，进行异常的报告或停止燃烧等的处置。相反，当未向上述发动机34输送驱动脉冲、但从上述检测器46检测到脉冲时，也可以检测旋转异常。

[0174] 上述控制器8通过预先记忆的空气比控制程序，根据上述传感器7的检测信号，控制上述发动机34使得上述燃烧器1的空气比为设定空气比(第一控制条件)、且该设定空气比中上述催化剂4的初级侧的上述气体的浓度比K满足下式(3)(第二控制条件)。 [0175] ([NOx]+2[O2])/[CO]≦2.0…(3)

[0176] (式(3)中，[CO]、[NOx]和[O2]分别表示CO浓度、NOx浓度和O2浓度，满足[O2]>0的条件。)

[0177] 在实施例1中，直接控制的是上述第一控制条件，通过满足该第一 控制条件，自动满足上述第二控制条件。以下根据图4和图7说明该方面。

[0178] 图4的空气比-NOx·CO特性根据含有上述燃烧器1和上述水管群2的构成要素的上述初级特性及上述催化剂4的上述次级特性表现。另外，图7根据相对于上述催化剂4的初级侧的氧浓度的上述构成要素的上述初级特性和上述催化剂4的特性表现图4的空气比-NOx·CO特性。

[0179] 上述催化剂4的特性如图7所示，使用与上述催化剂4的初级侧的上述标准规定浓度比K0相关的第五条线L(次级侧[NOx]＝0、[CO]＝0线)表现其特征。该第五条线L是当上述催化剂4的初级侧的上述浓度比K位于(承载)上述线上时，使上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零、即满足上述标准规定浓度比K0的线。该第五条线L对应于上述式(3)的上述规定浓度比为1的情况。即，该第五条线为表示下式(3A)的线。

[0180] [NOx]+2[O2]＝[CO]…(3A)

[0181] 2

[0182] 这里，[NOx]如图10所示，为[CO]的1/30～1/50左右，因此图7中，在省略相对于氧浓度的NOx浓度特性的同时，可以忽略式(3A)的[NOx]。在该第五条线L中，当使初级侧的氧浓度为X1时，初级侧的一氧化碳浓度Y1成为Y1＝2X1+[NOx]。应说明的是，由于确认在上述浓度比K的值为超过1.0达到2.0的范围内，能够达到使上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度为基本为零的上述标准规定浓度比K0，因此上述第五条线L并非限定于图示的线L，可以是满足上述式(2)的线。

[0183] 而且，将表示上述燃烧器1和上述水管群2的上述初级特性曲线的第六条线M与上述第五条线L的交点的氧、氮氧化物和一氧化碳的标准规定浓度比K0称作特异标准规定浓度比(下文称作特异标准浓度)K0X。上述催化剂4具有以下特性：在使该初级侧的上述浓度比K为上述标准浓度比K0X时，使上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零。进行该上述标准浓度比K0X的调整相当于本发明的调整0。 [0184] 而且，上述催化剂4具有以下特性：当进一步提高初级侧氧浓度使 其高于对应上述特异标准浓度比K0X的标准氧浓度SK时，在上述催化剂4的次级侧处检测到对应初级侧氧浓度与标准氧浓度之差的浓度的氧，同时使上述催化剂4的次级侧的一氧化碳浓度基本为零，通过还原反应使上述催化剂的次级侧的氮氧化物浓度降低至低于初级侧的氮氧化物浓度。将该在上述催化剂4的次级侧处检测到氧的同时、减少至低于初级侧氮氧化物浓度的区域称作次级侧NOx泄露区域R1。该次级侧NOx泄露区域R1为实现本发明调整2的区域，上述燃烧器1的空气比超过1.0。

[0185] 另外，具有以下特性：当降低初级侧氧浓度至低于上述标准氧浓度SK时，在上述催化剂4的次级侧处检测到对应初级侧氧浓度与标准氧浓度SK之差的浓度的一氧化碳、同时在规定范围内使上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度基本为零。将该在上述催化剂4的次级侧处检测到一氧化碳的同时、使氮氧化物浓度基本为零的特性的区域称作次级侧CO泄露区域R2。该次级侧CO泄露区域R2为实现本发明调整1的区域，上述燃烧器1的空气比小于1.0。即便将上述燃烧器1的空气比设定为小于1.0，也可以在上述催化剂4的初级侧处在不含碳氢化合物、含有氧的范围内设定。将上述次级侧NOx泄露区域R1与上述次级侧CO泄露区域R2的加和区域称作NOx·CO减少区域R3。

[0186] 如此图7所示催化剂4的特性符合图4所示的空气比-NOx·CO特性。由该图7可知，当控制上述空气比调整装置28使得检测上述催化剂4的次级侧的氧浓度和/或一氧化碳浓度、该氧浓度和/或一氧化碳浓度达到零时，可以将上述催化剂4的初级侧的上述浓度比K控制为上述特异标准浓度比K0X、将上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度控制成基本为零。如此，当满足上述第一控制条件时，则满足上述第二控制条件。 [0187] 上述第一控制条件不满足时，则产生碳氢化合物等的未燃分。如此，成为在消耗能量的同时，无法有效地进行上述催化剂4的NOx减少。

[0188] 上述第二控制条件是为了使排出氮氧化物浓度基本为零所必需的条件。为了使上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度和一氧化碳浓度为零，通过实验和理论考察发现，由于上述第一反应和上述第二反应，可以使([NOx]+2[O2])/[CO]的浓度比K基本为1.0。但是也确认，即便是上述浓度比K为1以上的1.0～2.0，也可以使排出氮氧化物浓度基本 为零。

[0189] 上述传感器7使用排出氧浓度的分解能为50ppm、响应时间为2sec以下的响应性良好的二氧化锆式空燃比传感器。该传感器7的输出特性如图8所示，输出E在正侧成为与氧浓度有关的输出、在负侧成为与一氧化碳浓度等有关的输出。即，由测定的氧浓度(氧过量区域)和一氧化碳浓度等(燃料过量区域)计算空气比m，获得对应该空气比m的电流或电压的输出。图8中，Q1表示氧浓度检测带，Q2表示一氧化碳浓度检测带。 [0190] 而且，上述空气比控制程序为根据上述传感器7的输出信号进行控制使得上述燃烧器的空气比m成为设定空气比m0，具体地如下构成。即，如图9所示，根据来自上述传感器7的输出值E与对应设定空气比m0的设定值之差，设置变更上述发动机34的输送速度V(每单位时间的驱动量)的第一控制带C1、位于该第一控制带C1外侧分别使输送速度V为第一设定值V1、第二设定值V2的第二控制带C2A、C2B，包含控制上述发动机34驱动量的控制顺序。图9中，P1表示风门打开区域、P2表示风门关闭区域。

[0191] 上述第一控制带C1的设定范围通过氧浓度N1(例如100ppm)和一氧化碳浓度等N2(例如50ppm)设定，为了使空气比基本上为1的设定空气m0(对应于上述标准氧浓度SK)进行控制。

[0192] 上述第一控制带C1的输送速度V用下式(4)计算。上述输送速度V为每单位时间的驱动量。本实施例1的上述发动机34每1步骤地旋转角度为0.075度、换算成O2时，相当于约30ppm的变动。

[0193] V＝K×△X…(4)

[0194] (K为增益，△X为(上述传感器7的上述输出值)-(上述设定值)之差。) [0195] 接着，说明具有以上构成的上述蒸汽锅炉的动作。首先，关于蒸汽锅炉的概略动作，由上述送风机26供给的燃烧空气(外部气体)在上述供气通路27内与由上述气体燃料供给管24供给的燃料气体预先混合。该预混合气体从上述燃烧器1喷向上述罐体3内的上述第一气体通路15。预混合气体通过点火装置(未图示)点燃，燃烧。该燃烧以1.0附近的低空气比进行。

[0196] 伴随该燃烧产生的气体与上游侧水管群2交叉、被冷却后，与下游 侧的水管群2进行热交换被吸热，成为约100℃～350℃气体。该气体不含碳氢化合物、含有氧、氮氧化物和一氧化碳，在使用上述催化剂进行处理、氮氧化物浓度和一氧化碳浓度基本为零后，作为排气从上述第二气体通路17排出至大气中。

[0197] 接着，说明利用上述空气比调整装置28的空气比控制。本实施例的锅炉交替运行高燃耗和低燃耗。因此，上述风门29选择高燃耗风量位置和低燃耗风量位置的任一个来定位。

[0198] 该风门29的位置调整根据来自上述控制器8的指令、利用上述风门位置调整装置30进行。即，上述控制器8输入高燃耗或低燃耗的选择信号以及对应于上述传感器7的检测空气比的输出值，输出上述发动机34的驱动信号，调整上述风门29的开度位置。上述控制器8以来自原点的脉冲数将成为对应于高燃耗时和低燃耗时的各设定空气比m0的设定值的上述风门29的设定开度位置分别作为初始值记忆。

[0199] 首先，说明高燃耗时的控制。上述控制器8在判定目前的上述风门29的开度位置相对于上述设定开度位置为开放侧(必须向关闭方向进行控制的一侧)还是关闭侧(必须向开放方向进行控制的一侧)的同时，演算上述发动机34的驱动脉冲数。同时，判定上述输出值在图9中属于上述第一控制带C1和上述第二控制带C2A、C2B的哪一个。 [0200] 属于上述第二控制带C2A时，以第一设定输送速度V2且以所演算的驱动脉冲驱动上述发动机34，快速地关闭上述风门29。属于上述第二控制带C2B时，以第二设定输送速度V1且以所演算的驱动脉冲驱动上述发动机34，快速地打开上述风门29。如此，当较偏离对应于标准设定空气比m0的设定值时，由于快速地进行使对应于检测空气比的输出值接近对应于标准设定空气比m0的设定值的控制，因此可以进行响应性良好的空气比控制。 [0201] 另外，属于上述第一控制带C1时，在判定旋转方向的基础上，根据上述式(4)，演算上述发动机34的输送速度，以所演算的输送速度和所演算的驱动脉冲驱动上述发动机34。该第一控制带C1的控制随着远离对应于标准设定空气比m0的设定值而加速输送速度。
通过如此控制，可以迅速地接近对应于目标标准设定空气比m0的设定值。另外，通过利用确实地进行旋转位置控制的步进发动机和进行随着对应于检测空气比的输出值接近于标准设定空气比m0的设定值而减慢输送速 度，可以控制对应于标准设定空气比m0的设定值附近的空气比的过冲和波动。

[0202] 通过如此的空气比控制，可以使上述燃烧器1的空气比为接近1.0的低空气比m0、且将上述催化剂4的初级侧的气体浓度比变化幅度控制在很小、稳定地满足上述式(2)。结果，可以在使上述催化剂4的次级侧的氮氧化物浓度基本为零的同时，降低一氧化碳浓度达到基本为零。当使设定空气比m0小于1.0时，在使次级侧氮氧化物浓度基本为零的同时，可将一氧化碳浓度降低至实用范围的规定值以下。

[0203] (实施例1)

[0204] 说明在每单位时间的蒸发量为800kg的罐体3(申请人制造的型号：称作SQ-8003
的罐体)内利用燃烧量45.2mN/h的预混合燃烧器1使其燃烧、作为催化活性物质使用以
2.0g/L的比例担载有Pt的体积10L、内径360mm的催化剂时的试验结果。当将上述标准设定空气比m0为1时，上述催化剂4的初级侧(通过上述催化剂4之前)的一氧化碳浓度、氮氧化物浓度、氧浓度，以各个10分钟的平均值计，被调整至2295ppm、94ppm、1655ppm，上述催化剂4的次级侧(通过上述催化剂4之后)的各个浓度，以10分钟平均值计，为13ppm、
0.3ppm、100ppm不到。这里，上述催化剂4的次级侧的氧浓度100ppm是氧浓度的测定界限。
另外，上述催化剂4前后的气体温度分别为302℃、327℃。在本实施例1和以下实施例2、
3中，将上述催化剂4配置在上述给水预热器20的稍上游位置，在其前后配置测定装置，使用株式会社堀场制作所制PG-250测定通过上述催化剂4后的各浓度和气体温度，使用株式会社堀场制作所制COPA-2000测定通过前的各浓度。当然，即便将上述催化剂4配置在图
1所示位置上，也可认为测定浓度值基本没有变化。

[0205] (实验例2)

[0206] 将使用与实施例1相同的燃烧器1和罐体3，使燃烧量与实施例1相同，作为催化活性物质使用以2.0g/L的比例担载有Pd的体积10L、内径360mm的催化剂时的一氧化碳浓度、氮氧化物浓度、氧浓度的各浓度比K的值示于图10。这里，由于使用与实施例1同样的氧浓度传感器测定通过催化剂后的氧浓度，因此实际即便为100ppm以下的值也以100ppm显示。上述催化剂4前后的气体温度分别约为323℃～325℃、约344℃～346℃。

[0207] 根据上述实施例1，通过调整燃烧空气与燃料比例的风门位置调整装置(空气比调整装置)30，将空气比控制为1.0，可以将上述催化剂4的初级侧的氧、氮氧化物和一氧化碳的浓度比控制为上述特异标准浓度K0X(上述调整0)，可以将排出NOx浓度和排出CO浓度降低至基本为零。因此，比较利用水/蒸汽添加的低NOx化技术和利用投入脱硝剂的低NOx化技术，利用使用空气比调整装置和催化剂的简易构成即可实现低NOx和低CO。 [0208] 另外，由于使空气比基本为1.0，因此可进行节能运行。顺便提一句，与通常锅炉的氧浓度4％(空气比约1.235)的运行和氧浓度0％(空气比约1.0)的运行相比，可以提高约1～2％的锅炉效率。在呼吁地球温暖化对策的今天，该锅炉效率提高达成的产业价值非常大。

[0209] 而且，由于在上述催化剂4的次级侧设置上述传感器7控制空气比，因此相比较于在上述催化剂4的初级侧设置传感器相比，可以更加稳定化控制。另外，由于以氧浓度100ppm以下的分解能控制空气比，因此可以应答性良好地稳定地进行CO量多、且空气比-CO特性中CO增加率高的区域的空气比控制。

[0210] 实施例2

[0211] 根据图11和图12说明本发明的其它实施例2。该实施例2并非将检测氧浓度的传感器7设置在上述催化剂4的次级侧，而是设置在初级侧。该传感器7是仅检测氧浓度的传感器。将基于该传感器7的上述发动机34的控制特性示于图12。以下，仅说明与上述实施例1不同的方面，共同部分省略说明。

[0212] 在该实施例2中，利用上述传感器7检测上述催化剂4的初级侧的氧浓度间接地控制空气比使得标准设定空气比m0为1.0(使上述催化剂4的次级侧的氧浓度为零)。根据各种实验结果可知，当将上述催化剂4的初级侧的氧浓度O2控制为0％

[0214] 上述第一控制带C1的设定范围包含在用氧浓度N1和氧浓度N2设定的范围内。上述第一控制带C1的输送速度V与上述实施例1同样用上述式(4)计算。

[0215] (实施例3)

[0216] 本实施例3是将上述设定空气比如图13所示地设定为上述次级特性中的NOx浓度为基本大于零、小于上述初级特性中的NOx浓度的值的例子。该值为上述设定空气比为基本大于1.0的上述次级特性的次级侧NOx泄露区域R1的空气比。本实施例3中的浓度比K的调整为上述调整2。

[0217] 本实施例3中的上述第一控制带C1，其控制范围的中心(目标空气比)为空气比1.005(O2浓度：约1000ppm)，左端为基本低于空气比1.0的区域的值，右端为空气比1.01(O2浓度：约2000ppm).通过图7进行说明，则通过上述催化剂4的初级侧的氧浓度高于上述标准氧浓度的上述次级侧NOx泄露区域(实现上述调整2的区域)R1进行空气比控制。

[0218] (实施例3)

[0219] 本实施例3中，当在与上述实施例1相同的条件下(除了设定空气比之外)进行实验时，将上述催化剂4的初级侧(通过上述催化剂4之前)的CO浓度、NOx浓度、O2浓度的各个10分钟平均值分别调整至1878ppm、78ppm、3192ppm，上述催化剂4的次级侧(通过上述催化剂4后)的各个浓度为10分钟的平均值0ppm、42ppm、1413ppm。 [0220] 由该实施例3可知，通过实施例3的空气比控制，利用上述催化剂4的还原作用，在排出NOx浓度降低至低于上述初级特性NOx浓度的值的同时，排除CO浓度降低至零。 [0221] 在该实施例3中，可以在上述次级侧NOx泄露区域R1的范围内自由地设定上述第一控制带。越使上述第一控制带C1接近于空气比1.0，则NOx的减少效果和节能效果越大。但是，由于处理的CO浓度很高(也有梯度陡的情况)，因此CO易于泄露、难以控制、有必要增多催化剂量。因此，当将上述第一控制带设置在右侧使得远离空气比1时，可以在控制变得容易的同时、减少上述催化剂4的量。

[0222] 具体地说，可以并非使上述第一控制带C1的左端为上述实施例3 的空气比1.0以下(图13)、而为空气比1.0。另外，还可以将上述第一控制带C1的左端设定为超过空气比1.0的值。

[0223] 实施例4

[0224] 本实施例4为参照图14，含有驱动上述送风机26的送风机用发动机52、控制该发动机52旋转数的变换器53而构成上述空气比控制装置28。该实施例4中，并非使用上述风门29进行空气比控制和上述浓度比恒定控制，而是形成为使用上述变换器53进行的构成。利用该控制器8的上述送风机用发动机52的控制可以是抑制上述实施例1的图9所示过冲和波动的控制。上述风门29在点燃时降低开度，当进入点燃后的稳定燃烧时，增大开度，进行高燃耗和低燃耗的风量控制。该风量控制可以使用上述变换器53进行，但并非局限于此，可以利用上述风门29和上述变换器53的任何一个进行燃烧时等的风量控制。该实施例4中，其它构成与上述实施例1同样，因此省略其说明。

[0225] 本发明并非限于上述实施例1～4。例如，图4和图13所示空气比-NOx·CO特性由于随燃烧装置的上述燃烧器1和上述罐体3的结构而曲线和浓度值不同，因此可以使用不同的特性。另外，在上述实施例1、2中将设定空气比设定为1.0以上，但只要在不损害燃烧特性、不产生碳氢化合物的范围内，可以设定为低于空气比1.0的值。 [0226] 另外，上述实施例2中使上述传感器7为O2浓度传感器，还可以为CO浓度传感器。另外，上述风门位置调整装置30的结构可以进行各种变形。另外，上述发动机34还可以为除了步进发动机之外的例如齿轮发动机(省略图示)。而且，可以使用单一的控制器(锅炉控制用的控制器8)控制上述风门位置调整装置30，但也可以为下述构成：除了该控制器
8以外，设置上述风门位置调整装置30用的其它控制器(省略图示)，连接该控制器与上述传感器7、上述控制器8，进行空气比控制。