阅读说明：本技术 喷雾喷嘴及喷雾方法 (Spray nozzle and spraying method ) 是由 大久保雅章 黑木智之 藤岛英胜 平松弘树 中井志郎 山本柱 辻良太 于 2018-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可以抑制氧化剂气体热分解、可以利用氧化剂气体高效地对被处理气体进行氧化处理的喷雾喷嘴。本发明的喷雾喷嘴,其特征在于,其具备：设置在第一管的端部的第一喷出孔,以及以包围第一管的方式设置的第二喷出孔,第二喷出孔以水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边从第二喷出孔喷出的方式设置,第一喷出孔以向从第二喷出孔喷出的含有水或水溶液的雾中供给从第一喷出孔喷出的氧化剂气体的方式设置。(The invention provides a spray nozzle which can inhibit thermal decomposition of an oxidant gas and can efficiently oxidize a gas to be treated with the oxidant gas. The spray nozzle of the present invention is characterized by comprising: the first ejection hole is provided at an end portion of the first pipe, and the second ejection hole is provided so as to surround the first pipe, the second ejection hole is provided so that water or an aqueous solution is ejected from the second ejection hole while rotating together with the atomizing gas, and the first ejection hole is provided so that the oxidizing gas ejected from the first ejection hole is supplied to the mist containing water or an aqueous solution ejected from the second ejection hole.)

喷雾喷嘴及喷雾方法

技术领域

本发明涉及喷雾喷嘴及喷雾方法。

背景技术

在利用具有热分解的化学性质的氧化剂气体对被处理气体进行氧化处理的情况下，在将被处理气体冷却到热分解温度以下的温度后进行该处理。

例如，已知有利用具有在150℃以上的温度下热分解的化学性质的臭氧气体来处理燃烧废气的废气处理方法(例如，参照专利文献1)。在该方法中，通过向在喷淋室中充分冷却的燃烧废气中供给臭氧气体，来净化燃烧废气。在该方法中，为了冷却燃烧废气，需要大规模的冷却装置。

另外，已知有利用雾的局部冷却区域利用臭氧气体处理燃烧废气的废气处理方法(例如，参照专利文献2)。在该方法中，由于仅将雾的局部冷却区域冷却到臭氧气体的热分解温度以下的温度，用臭氧气体处理燃烧废气，因此不需要大规模的冷却装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-137537号公报

专利文献2：日本特开2015-016434号公报

发明内容

但是，在利用雾的局部冷却区域通过氧化剂气体对被处理气体进行氧化处理的情况下，氧化剂气体向局部冷却区域的外部扩散而热分解，因此难以高效地对被处理气体进行氧化处理。

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种可以抑制氧化剂气体热分解、可以利用氧化剂气体高效地对被处理气体进行氧化处理的喷雾喷嘴。

本发明提供一种喷雾喷嘴，其特征在于，该喷雾喷嘴具备：设置于第一管的端部的第一喷出孔，以及以包围第一管的方式设置的第二喷出孔，第二喷出孔以水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边从第二喷出孔喷出的方式设置，第一喷出孔以向从第二喷出孔喷出的含有水或水溶液的雾中供给从第一喷出孔喷出的氧化剂气体的方式设置。

本发明的喷雾喷嘴具有第二喷出孔，该第二喷出孔以水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边喷出的方式设置。通过从该第二喷出孔将水或水溶液与喷雾用气体进行双流体喷雾，可以形成具有旋转流的雾。另外，可以利用水或水溶液的气化热在雾中形成局部冷却区域。

本发明的喷雾喷嘴具备设置在第一管的端部的第一喷出孔。该第一喷出孔以向从第二喷出孔喷出的含有水或水溶液的雾中供给从第一喷出孔喷出的氧化剂气体的方式设置。通过从该第一喷出孔喷出氧化剂气体，可以向具有旋转流的雾的旋转轴附近供给氧化剂气体。

形成在雾中的旋转流是一边以旋转轴为中心旋转一边向喷出方向流动的气流，具有喷出方向的速度分量和旋转方向的速度分量。因此，可以认为从第一喷出孔供给到旋转轴附近的氧化剂气体在旋转流的旋转轴附近朝向喷出方向流动。另外，可以认为雾外侧的被处理气体被卷入旋转流的外周的气流中，在随着旋转流流动期间，被雾的气化热冷却。可以认为该冷却后的被处理气体在雾中与氧化剂气体接触而被氧化。

因此，通过使用本发明的喷雾喷嘴，可以抑制氧化剂气体热分解，可以利用氧化剂气体有效地对被处理气体进行氧化处理。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的喷雾喷嘴的概略剖视图。

图2是图1的虚线包围的范围A中的喷雾喷嘴的概略剖视图。

图3是从图2的箭头B所示的方向观察的喷雾喷嘴的概略端面图。

图4中(a)是图2的虚线C-C处的喷雾喷嘴的概略剖视图，图4中(b)是图2的虚线D-D处的喷雾喷嘴的概略剖视图。

图5中(a)是图3的虚线包围的范围E的放大端面图，(b)～(d)是变形例的喷雾喷嘴的概略端面图。

图6是本发明的一个实施方式的喷雾喷嘴的概略局部剖视图。

图7是本发明的一个实施方式的喷雾喷嘴的概略局部剖视图。

图8是使用本发明的一个实施方式的喷雾喷嘴对被处理气体进行处理的方法的概念图。

图9是组装有本发明的一个实施方式的喷雾喷嘴的废气处理装置的概略结构图。

图10是表示第一喷雾实验中的雾的平均流速的测定位置的说明图。

图11是表示从臭氧管的前端的不同位置的喷雾喷嘴喷出气液混合体及含有臭氧的气体时的含有臭氧的气体的供给压力差的图表。

图12是表示通过从臭氧管的前端的不同位置的喷雾喷嘴喷出气液混合体及含有臭氧的气体而形成的雾中含有的液滴的索特平均粒径的变化率的图表。

具体实施方式

本发明的喷雾喷嘴，其特征在于，该喷雾喷嘴具备：设置在第一管的端部的第一喷出孔，以及以包围第一管的方式设置的第二喷出孔，第二喷出孔以水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边从第二喷出孔喷出的方式设置，第一喷出孔以向从第二喷出孔喷出的含有水或水溶液的雾中供给从第一喷出孔喷出的氧化剂气体的方式设置。

本发明的喷雾喷嘴所包括的第二喷出孔优选具有圆环形状。由此，可以增大雾的旋转流的旋转方向的速度分量，可以抑制从第一喷出孔喷出的氧化剂气体向雾的外部扩散而热分解。

本发明的喷雾喷嘴中包括的第一管、第二管和第三管，优选具有第一管位于第二管的内部、第二管位于第三管的内部的结构。优选地，本发明的喷雾喷嘴中包括的连通流路以将第一管与第二管之间的流路以及第二管与第三管之间的流路连通的方式设置，优选第一管的内部流路为氧化剂气体流动的氧化剂气体流路。第二管与第三管之间的流路优选为喷雾用气体流动的气体流路，第一管与第二管之间的流路优选包括水或水溶液流动的水流路和气液混合部。气液混合部优选以一边混合从水流路供给的水或水溶液与从连通流路吹入的喷雾用气体，一边产生旋转流的方式设置，第二喷出孔优选以由气液混合部形成的旋转的气液混合体从第二喷出孔喷出的方式设置。根据这样的结构，可以从第二喷出孔使水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边喷出而形成雾，可以从第一喷出孔向雾中供给氧化剂气体。

本发明的喷雾喷嘴优选具备旋转流形成部。优选地，旋转流形成部以在水流路中流动的水或水溶液中形成旋转流的方式设置，优选地，所述气液混合部以形成旋转方向与由旋转流形成部形成的旋转流的旋转方向相同的旋转流的方式设置。由此，可以将具有旋转流的水或水溶液从水流路供给到气液混合部，可以加快由气液混合部形成的气液混合体的旋转流的旋转速度。其结果是，可以使从第二喷出孔喷出的多个水滴更加微细化。另外，可以加快雾的旋转流的旋转速度。

本发明的喷雾喷嘴包括的第一喷出孔优选与第二喷出孔配置在相同的面上，或者优选配置为比第二喷出孔更向喷出方向突出。由此，可以向雾的旋转轴附近供给氧化剂气体，可以抑制氧化剂气体向雾的外部扩散而热分解。

本发明的喷雾喷嘴优选具备空气排出孔，所述空气排出孔优选以从空气排出孔将空气排出到喷雾喷嘴的外部，并且包围向第二喷出孔供给水、水溶液或喷雾用气体的流路或第二喷出孔的方式设置。通过从该空气排出孔排出空气，可以向雾的旋转流的外周及其周围供给空气。由此，在雾的旋转流的周围，从空气排出孔供给的空气与被处理气体混合，被处理气体被冷却。因此，可以抑制雾中的氧化剂气体热分解。

所述氧化剂气体优选为含有臭氧的气体。由于臭氧具有强氧化性，因此可以将被处理气体中含有的气体氧化。

本发明还提供一种喷雾方法，其包括以下步骤：向在安装有本发明的喷雾喷嘴的被处理气体流路中流动的被处理气体中，使水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边从第二喷出孔喷出，从而在被处理气体中形成雾，使氧化剂气体从第一喷出孔喷出，从而向雾中供给氧化剂气体。通过本发明的喷雾方法，可以抑制氧化剂气体热分解，可以利用氧化剂气体高效地对被处理气体进行氧化处理。

在本发明的喷雾方法中，优选使水或水溶液以及喷雾用气体以30m/s以上且340m/s以下的初速度从第二喷出孔喷出。另外，被处理气体优选为含有NOx的废气，氧化剂气体优选为含有臭氧的气体。

以下，使用附图对本发明的一个实施方式进行说明。在附图和以下的记述中所示的结构仅是例示，本发明的范围并不限定于在附图和以下的记述中所示的结构。

图1-8是与本实施方式的喷雾喷嘴相关的图。附图的说明与上述说明相同。

本实施方式的喷雾喷嘴30，其特征在于，该喷雾喷嘴具备：设置于第一管4的端部的第一喷出孔3，以及以包围第一管4的方式设置的第二喷出孔2，第二喷出孔2以水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边从第二喷出孔2喷出的方式设置，第一喷出孔3以向从第二喷出孔2喷出的含有水或水溶液的雾24中供给从第一喷出孔3喷出的氧化剂气体的方式设置。

本实施方式的喷雾方法包括如下步骤：向在安装有本实施方式的喷雾喷嘴30的被处理气体流路21中流动的被处理气体中，使水或水溶液与喷雾用气体一起一边旋转一边从第二喷出孔2喷出，从而在被处理气体中形成雾24，使氧化剂气体从第一喷出孔3喷出，从而向雾24中供给氧化剂气体。

雾是指多个水滴23浮游在气体中的物质。雾中含有的水滴23可以具有100μm以下的平均粒径。

喷雾喷嘴30只要具有第二喷出孔2和第一喷出孔3即可，其结构没有特别限定，例如可以具有第一管4位于第二管5的内部、第二管5位于第三管6的内部的结构。喷雾喷嘴30可以具有由第一管4、第二管5以及第三管6构成的三重管结构，也可以具有由第一管4、第二管5、第三管6、第4管7构成的四重管结构，也可以具有五重管结构。另外，三重管结构、四重管结构或五重管结构可以为同轴型。例如，喷雾喷嘴30可以具有在第三管6中同轴地***第二管5，在该第二管5中同轴地***第一管4的结构。另外，第一管4、第二管5、第三管6或第4管7可具有圆筒形状。

喷雾喷嘴30可以具有在三重管、四重管或五重管的前端部安装适配器、混合套筒、芯、喷嘴头、盖中的至少一个的结构。

喷雾喷嘴30具有以喷出氧化剂气体的方式设置的第一喷出孔3。第一喷出孔3设置在第一管4的端部。第一喷出孔3可以为中心喷出孔。另外，氧化剂气体经由作为第一管4的内部流路的氧化剂气体流路10被供给到第一喷出孔3。氧化剂气体流路10包括第一管4的内部流路。另外，氧化剂气体流路10可以是将第一管4的内部流路与其他部件的内部流路连结的流路。第一管4可以为多重管结构的最内侧的管。

氧化剂气体只要是作为氧化剂起作用的气体则没有特别限定，例如为含臭氧的气体。在氧化剂气体为含臭氧的气体的情况下，氧化剂气体流路10可以为臭氧气体流路。含臭氧的气体例如可以通过放电法、电解法、紫外线灯法等以空气、氧气等为原料进行制备。另外，氧化剂气体也可以为热分解性气体。

喷雾喷嘴30具有第二喷出孔2，该第二喷出孔2以水或水溶液的微粒(水滴23)与喷雾用气体一起一边旋转一边喷出的方式设置。第二喷出孔2可以为圆环状喷出孔。第二喷出孔2以包围第一喷出孔3或氧化剂气体流路10的方式设置。由此，通过从第二喷出孔2喷出水或水溶液和喷雾用气体可以形成雾24，并且可以从第一喷出孔3向雾24中供给氧化剂气体。第一喷出孔3和第二喷出孔2例如可以如图3所示地设置。

例如，可以将从水流路11供给的水或水溶液与从气体流路12供给的喷雾用气体进行内部混合，并从第二喷出孔2喷出。第二喷出孔2可以是内壁为第一管4、外壁为第二管5或第三管6的圆环状的孔。

喷雾喷嘴30可具有支撑部18，该支撑部18的一端固定在第一管4上，另一端固定在第一管4的外侧的管(第二管5或第三管6)上。支撑件18可以以第一管4固定在其外侧的管的中心的方式设置。由此，可以抑制在喷雾时第一管4振动而破损。另外，喷雾喷嘴30可以具有多个支撑部18。

支撑部18可以设置在第二喷出孔2上。例如，如图5中(b)～(d)所示，可以将多个支撑部18设置在第二喷出孔2上。在这种情况下，第二喷出孔2可以具有圆环状的喷出孔被支撑部18截断的形状。此外，图5中(b)～(d)是与图5中(a)对应的端面图，图5中(a)是图3的虚线包围的范围E的端面图。

使水或水溶液以及喷雾用气体从第二喷出孔2喷出的初速度例如可以设为30m/s以上且340m/s以下。由此，可以增大雾24的旋转流的喷出方向的速度分量以及旋转方向的速度分量，可以抑制从第一喷出孔3喷出的氧化剂气体向雾24的外部扩散而热分解。

水流路11例如可以设置在第一管4和第二管5之间的具有圆管状流路截面的流路中。在水流路11中流动的水或水溶液例如可以是冷却水，也可以是碱性水溶液。从水流路11供给的水或水溶液从第二喷出孔2喷出，成为构成雾24的多个水滴23。

气体流路12例如可以设置在第二管5和第三管6之间的具有圆管状流路截面的流路中。在气体流路12中流动的喷雾用气体是用于使从水流路11供给的水或水溶液微粒化的气体。作为喷雾用气体，例如可以使用空气、氮气、氧气等。

喷雾喷嘴30可以具有连通流路13，该连通流路13以将第一管4和第二管5之间的流路，与第二管5和第三管6之间的流路连通的方式设置。气体流路12和连通流路13可以以使流过气体流路12的喷雾用气体流入连通流路13，并流入第一管4和第二管5之间的流路的方式设置。喷雾用气体流入第一管4和第二管5之间的流路的部分成为气液混合部16。气液混合部16可以以从连通流路13向具有圆环形状的流路截面的流路中吹入喷雾用气体的方式设置。

在气液混合部16，从水流路11供给的水或水溶液与从连通流路13吹入的喷雾用气体冲撞混合，水或水溶液被喷雾用气体的高速气流粉碎而微粒化。包含这样形成的水或水溶液的微粒(水滴23)和喷出用气体的气液混合体在气液混合体流路15流动，从第二喷出孔2喷出。

连通流路13可以以向第一管4和第二管5之间的流路的圆周方向吹入喷雾用气体的方式设置。由此，可以将在连通流路13中流动的喷雾用气体的速度分量转换为圆周方向(旋转方向)的速度分量，从而可以在气液混合部16产生旋转流。另外，可以使该旋转流高速化，可以形成水或水溶液的微细的微粒。另外，可以使从第二喷出孔2喷出气液混合体而形成的雾24产生旋转流。另外，喷雾喷嘴30可以具备多个连通流路13。由此，可以进一步加快气液混合部16中的旋转流的速度，可以使水或水溶液的微粒(水滴)更加微细化。另外，可以加快雾24的旋转流的旋转速度。另外，多个连通流路13可以以在相同的圆周方向吹入喷雾用气体的方式设置。

多个连通流路13例如可以如图2、图4那样设置。在图4中(a)所示的图2的虚线C-C的剖面中，4个连通流路13a～13d分别以向气液混合部16的相同的圆周方向吹入喷雾用气体的方式设置。另外，在图4中(b)所示的图2的虚线D-D的剖面中，4个连通流路13e～13h分别以向气液混合部16的相同的圆周方向吹入喷雾用气体的方式设置。另外，连通流路13a～13d与连通流路13e～13h以吹入口不重叠的方式设置，并且以向相同的圆周方向吹入喷雾用气体的方式设置。通过这样设置多个连通流路13，可以加快在气液混合部16形成的旋转流的旋转速度，可以使水或水溶液的微粒更加微细化。另外，可以加快雾24的旋转流的旋转速度。

第一喷出孔3以向含有从第二喷出孔2一边旋转一边喷出的水或水溶液的微粒(水滴23)的雾24中供给氧化剂气体的方式设置。由此，可以使从第一喷出孔3供给到雾24的旋转流的旋转轴附近的氧化剂气体在雾24的旋转流的旋转轴附近朝向喷出方向流动，可以在雾24的局部冷却区域中与被处理气体反应。

喷雾喷嘴30例如可以以如下方式使用：从第二喷出孔2使水或水溶液以及喷雾用气体一边旋转一边向被处理气体中喷出，形成雾24，从第一喷出孔3向雾24中供给氧化剂气体。例如，可以如图8所示进行喷雾。

在雾24中形成的旋转流是一边以旋转轴为中心旋转一边向喷出方向流动的气流，具有喷出方向的速度分量和旋转方向的速度分量。因此，可以认为，从第一喷出孔3供给到旋转轴附近的氧化剂气体在旋转流的旋转轴附近朝向喷出方向流动。另外，雾24外侧的被处理气体被卷入旋转流的外周的气流中，在随着旋转流流动期间，被雾24的气化热冷却。该冷却后的被处理气体在雾24中与氧化剂气体接触而被氧化。因此，可以抑制氧化剂气体热分解，可以利用氧化剂气体高效地对被处理气体进行氧化处理。

被处理废气只要是被氧化剂气体氧化处理的气体即可，没有特别的限定，例如可以是含有NOx的燃烧废气。在这种情况下，氧化剂气体可以是含有臭氧的气体。另外，被处理废气也可以是含有NOx和SOx的废气。

臭氧气体具有强氧化性，作为氧化剂起作用。因此，通过混合含有NOx的燃烧废气和臭氧气体，可以将燃烧废气中含有的难溶于水的NO气体氧化成容易与水、还原剂反应的NO₂气体。另外，燃烧废气中的NO₂气体可以通过还原剂等除去。这样，利用臭氧气体对NO气体进行的氧化处理可以用于燃烧废气中的NOx的除去处理。

但是，臭氧气体具有热分解性，若超过150℃，则热分解速度变快。因此，利用臭氧气体对燃烧废气进行的氧化处理需要在150℃以下的温度下进行。

利用本发明的喷雾喷嘴30在燃烧废气中形成雾24，并向该雾24中供给含臭氧的气体(氧化剂气体)时，由于在雾24中的局部冷却区域中，可以将臭氧气体与燃烧废气高效地混合，因此可以提高臭氧气体的利用效率。

第一喷出孔3如图1-4所示的喷雾喷嘴30那样，可以配置在与第二喷出孔2相同的面上(喷口面上)。由此，可以将从第二喷出孔2喷出的气液混合体与从第一喷出孔3喷出的氧化剂气体适度地进行外部混合，可以扩大被处理气体与氧化剂气体反应的区域。

第一喷出孔3如图6所示的喷雾喷嘴30那样，可以比第二喷出孔2(喷口面)更向喷出方向突出地配置。由此，可以向雾24的旋转轴附近供给氧化剂气体，可以抑制氧化剂气体向雾24的外部扩散而热分解。

第一喷出孔3如图7所示的喷雾喷嘴30那样，可以配置在比多个水滴23和喷雾用气体向喷雾喷嘴30的外部喷出的喷出孔(喷口面)靠内部侧。另外，如图7所示的喷雾喷嘴30那样，第二喷出孔2的外壁可以以比第一喷出孔3更向喷出方向突出的方式设置。由此，可以抑制从第二喷出孔2向喷嘴外部喷出的水滴粗大化，可以形成微细的雾24。因此，可以提高雾24的冷却效率。

另外，即使在第一喷出孔3(第一管4的前端)配置于比喷出面更靠喷嘴内侧的情况下，也可以以从第一喷出孔3喷出的氧化剂气体在喷雾喷嘴30的外部被供给到雾24中(外部混合)的方式配置第一喷出孔3。由此，可以向具有旋转流的雾24的旋转轴附近供给氧化剂气体，可以抑制氧化剂气体被热分解。

例如，如图7所示的喷雾喷嘴30那样，可以使第一管4的前端(第一喷出孔3)从喷口面稍稍凹陷。例如，可以使第二喷出孔2的外壁的前端19(喷口面)与第一喷出孔3(第一管4的前端)之间的距离(凹部的深度)为0.01mm以上且2mm以下。另外，也可以将凹部的深度设为0.01mm以上且1mm以下。

喷雾喷嘴30可以具备旋转流形成部17，所述旋转流形成部17以在水流路11中流动的水或水溶液中形成旋转流的方式设置。旋转流形成部17可以以产生与由气液混合部16形成的旋转流的旋转方向相同的旋转方向的旋转流的方式设置。由此，可以将具有旋转流的水或水溶液从水流路11供给到气液混合部16，可以加快由气液混合部16形成的气液混合体的旋转流的旋转速度。其结果是，可以使水或水溶液的微粒(水滴)更加微细化。另外，可以加快雾24的旋转流的旋转速度。

旋转流形成部17例如可以具有螺杆状的叶片。通过使水或水溶液沿该叶片流动，可以在水流路11中流动的水或水溶液中形成旋转流。该叶片例如可以设置在第一管4的外周面上。

喷嘴30可以包括空气排出孔8，空气排出孔8以将空气排出到喷嘴30的外部的方式设置。空气排出孔8可以包围向第二喷出孔2供给水、水溶液或喷雾用气体的流路或第二喷出孔2的方式设置。通过从该空气排出孔8排出空气，可以向雾24的旋转流的外周及其周围供给空气。由此，在雾24的旋转流的周围，被处理气体与供给的空气混合，被处理气体被冷却。因此，可以在被处理气体与雾24混合之前冷却被处理气体，可以抑制雾24中的氧化剂气体热分解。另外，通过从空气排出孔8排出空气，可以防止灰尘附着于喷雾嘴30的前端部。另外，可以抑制喷雾喷嘴30的前端部的温度变高。

空气排出孔8可以是一个排出孔，也可以由多个排出孔构成。空气排出孔8也可以是圆环状的排出孔。例如，空气排出孔8可以如图1～3所示设置。在该情况下，可以在第三管6与第4管7之间设置空气流路14。可以将从该空气流路14供给的空气从空气排出孔8排出。

喷雾喷嘴30例如可以以利用被处理气体流动的流路21的内部的气压与大气压之差，使大气中的空气在空气流路14中流动并从空气排出孔8向流路21排出的方式设置。

图9是组装有本实施方式的喷雾喷嘴30的废气处理装置80的概略结构图。在废气处理装置80中，在废气流路45中对从玻璃熔解炉41排出的含有NOx的废气进行废气处理。废气流路45是从废气源到向大气中排出的废气流动的流路。在废气流路45上可以设置反应塔42以及电集尘器43。另外，废气处理装置80也可以是对锅炉的废气、垃圾焚烧炉的废气等进行废气处理的装置。

喷雾喷嘴30以从第二喷出孔2使冷却水71的微粒与空气(喷雾用气体)一起一边旋转一边喷出到在废气流路45中流动的废气中，从而在废气中形成第一雾24的方式设置。另外，喷雾喷嘴30以从第一喷出孔3喷出含有臭氧的气体，并向第一雾24中供给含有臭氧的气体的方式设置。可以通过第一雾24的旋转流抑制臭氧气体扩散到第一雾24的外部，在第一雾24中的150℃以下的局部冷却区域中，可以使废气中含有的NO气体与臭氧气体高效地反应。其结果是，可以有效地将废气中的NO气体转换为NO₂气体。另外，比第一雾24更靠上游的废气的温度为150℃以上。另外，比第一雾24更靠上游的废气的温度也可以为200℃以上。

多个喷雾喷嘴30可以以围绕废气通道45，并且使得各个喷雾喷嘴30朝向废气通道45的中心部分喷雾冷却水71、含臭氧的气体等的方式配置。另外，可以以从多个喷雾喷嘴30分别喷出冷却水71、含有臭氧的气体等而合并形成1个第一雾24的方式设置多个喷雾喷嘴30。由此，可以使在废气流路45中流动的废气的大部分通过第一雾24中，可以将废气中的NO气体高效地转换为NO₂气体。

废气处理装置80可以具备喷雾喷嘴67，该喷雾喷嘴67以将在比废气流路45的第一雾24更靠下游侧的废气中喷雾至少溶解有NaOH的水溶液72而形成第二雾47的方式设置。另外，在废气流路45中流动的废气也可以含有SOx。使用该喷雾喷嘴67，向比第一雾24更靠下游侧的含有SOx和NO₂的废气中喷雾NaOH水溶液72，由此可以形成第二雾47。喷雾喷嘴67例如是双流体喷嘴。

由于在废气流路45中流动的废气含有SO₂，第二雾47中含有的微小水滴含有NaOH，可以在第二雾47中进行如下的式(1)所示的化学反应。因此，可以除去废气中含有的SO₂(可以对废气进行脱硫)，并且可以在第二雾47的微小液滴中生成作为还原剂的Na₂SO₃。

SO₂+2NaOH→Na₂SO₃+H₂O···(1)

另外，由于在废气流路45中流动的废气含有NO被臭氧氧化而生成的NO₂，可以进行如下式(2)所示的气液反应。

2NO₂+4Na₂SO₃→N₂+4Na₂SO₄···(2)

因此，可以在第二雾47中将NO₂还原成N₂，可以除去废气中的NOx。由于认为式(1)、(2)的化学反应在第二雾47的微小水滴中或微小水滴与废气的气液界面中进行，可以将微小水滴的存续时间设为用于进行这些化学反应所需要的时间(需要约1秒钟)以上。

随着式(2)的化学反应的进行，由还原剂Na₂SO₃生成Na₂SO₄，并且在废气中产生Na₂SO₄粉尘。

喷雾嘴67也可以以将溶解有NaOH和还原剂(例如Na₂SO₃)的混合水溶液喷雾到废气中的方式设置。在这种情况下，由于可以利用还原剂将废气中的NO₂还原成N₂，因此不含SOx的废气或SOx浓度足够低的废气也可以在废气流路45中流动。另外，在仅通过由废气中的SOx生成的Na₂SO₃不能将NO₂充分还原成N₂的情况下，可以设置喷雾喷嘴67，以喷雾溶解有NaOH和还原剂的混合水溶液。

喷雾喷嘴67可以以向第一雾24消失后的废气中喷雾NaOH水溶液72而形成第二雾47的方式进行。由此，可以分离形成第一雾24和第二雾47，可以抑制第二雾47中的还原剂与第一雾24中的臭氧气体发生反应。

如图9所示的废气处理装置80那样，在喷雾喷嘴30以在反应塔42的内部形成第一雾24的方式设置，喷雾喷嘴67以在反应塔42的内部形成第二雾47的方式设置的情况下，废气处理装置80可以具有以向在反应塔42中流动的废气中喷雾冷却水(密封水64)而形成第三雾48的方式设置的喷雾喷嘴68。通过设置喷雾喷嘴68，可以利用第一～第三雾冷却废气，即使是高温的废气(例如，反应塔42的流入口的温度为450℃以上)，也可以使流入集尘器43的废气的温度为350℃以下或230℃以下。

废气处理装置80可以在比废气流路45的第一雾24以及第二雾47更靠下游侧的位置具备集尘器43。通过设置集尘器43，可以从废气中除去在废气流路45中产生的Na₂SO₄粉尘。集尘器43可以是电集尘器，也可以是袋式过滤器。

废气处理实验

利用图9所示的废气处理装置对从玻璃熔解炉排出的废气进行处理。另外，喷雾喷嘴30使用如图1-4所示的喷雾喷嘴。反应塔的管道直径为3.5m。废气量约为13000Nm³/h，反应塔内的约360℃的废气温度下的废气的流速约为0.8m/sec。另外，反应塔入口的NOx浓度(换算成氧浓度15％时的浓度)约为220ppm，SOx浓度(换算成氧浓度15％时的浓度)约为180ppm，氧浓度约为8％。

在反应塔的内周以等间隔设置7根喷雾喷嘴30，在各喷雾喷嘴30中，将内部混合了冷却水和空气的气液混合体从第二喷出孔喷雾到在反应塔中流动的排出气体中，合并形成了第一雾。从各喷雾喷嘴30喷出的第一雾分别具有旋转流。另外，从各喷雾喷嘴30的第一喷出孔向第一雾中供给由臭氧发生器生成的含有臭氧的气体。另外，使大气中的空气从各喷雾喷嘴30的空气排出孔流入反应塔中。另外，在表1所示的喷雾条件1-3的各个条件下从喷雾喷嘴30喷出第一雾以及含臭氧的气体，进行废气处理实验。

[表1]

	条件1	条件2	条件3
				冷却水的总量	0.46m<sup>3</sup>/h	0.78m<sup>3</sup>/h	0.80m<sup>3</sup>/h
喷嘴的根数	7根	7根	7根
				每个喷嘴的水量	66L/h	112L/h	114L/h
水压	0.12MPa	0.14MPa	0.14MPa
				气压(喷雾用气体)	0.16MPa	0.17MPa	0.20MPa
臭氧注入量	约36mol/h	约36mol/h	约36mol/h

利用在比喷雾喷嘴30更靠下游侧的反应塔的内周以等间隔设置的7根喷雾喷嘴67，将2％NaOH水溶液(不含还原剂)向在反应塔中流动的废气中喷雾，形成第二雾。喷雾喷嘴67的总喷雾量在喷雾条件1-3下分别为0.35m³/h、0.47m³/h、0.45m³/h。

另外，不进行喷雾喷嘴68的喷雾。另外，集尘器使用电集尘器。

将分别在喷雾条件1-3下进行的废气处理实验中的第一雾的局部冷却区域的温度的测定结果以及臭氧气体对NO的氧化效率(ΔNO/O₃)示于表2。另外，反应塔入口的废气温度约为360℃，反应塔出口的废气温度约为210℃。

[表2]

	条件1	条件2	条件3
				温度计的测量温度	约95℃	约70℃	约70℃
ΔNO/O<sub>3</sub>	39.2％	44.3％	83.2％

臭氧气体对NO的氧化效率(ΔNO/O₃)是在反应塔中被氧化的NO气体的量ΔNO与从第一喷出孔注入到第一雾中的臭氧气体的量的摩尔比。ΔNO/O₃的值越大，表示被臭氧氧化的NO气体的量越多。另外，可以认为，若ΔNO/O₃的值小，则注入的臭氧中未被用于NO的氧化而热分解的臭氧的量多。

第一雾的局部冷却区域的温度在条件1-3的任一条件下均为100℃以下，认为局部冷却区域中的臭氧的热分解被抑制。在条件1中，冷却水的量比条件2、3少，因此认为局部冷却区域的温度比条件2、3高。

ΔNO/O₃的值在条件1、2下为50％以下，与此相对，在条件3下为80％以上。条件2和条件3的冷却水的喷雾量大致相同，条件3的喷雾用气体(空气)的供给压力比条件2高。因此，可知通过提高空气的供给压力，可以提高臭氧气体对NO的氧化效率。

第一喷雾实验

使用图1-4所示的喷雾喷嘴，从第二喷出孔喷出内部混合有冷却水和空气的气液混合体而形成第一雾，测定第一雾内的多个水滴的平均流速及水滴的粒径。该测定中的喷雾条件与表1所示的条件1-3的水压、气压相同，测定图10所示的A点、B点的多个水滴的X方向的平均流速，测定B点的水滴的粒径。测定结果如表3所示。

[表3]

	条件1	条件2	条件3
				在A点的平均流速	25.3m/s	28.9m/s	31.8m/s
在B点的平均流速	12.0m/s	14.5m/s	16.1m/s
				水滴的最大粒径	115μm	185μm	180μm
水滴的平均粒径	43.9μm	64.6μm	56.8μm

关于在A点和B点的平均流速，条件2比条件1快，条件3比条件2快。这是因为气压和水压越高，多个水滴的平均流速越快。另外，可以认为气压和水压越高，第一雾的旋转流的旋转速度也越快。另外，由于雾内的水滴的平均粒径为70μm以下，因此，从第二喷出孔喷出的水滴随着气体的流动而浮游。

在废气处理实验中，在条件3下ΔNO/O₃的值变高的原因并不清楚，但认为在条件3下第一雾的旋转流的旋转速度最快，因此，可以利用第一雾的旋转流抑制臭氧气体扩散到第一雾的外部，可以抑制臭氧气体热分解。

第二喷雾实验

制作了如图2所示的喷雾喷嘴那样的第一管4(臭氧管)的前端(第一喷出孔3)位于喷口面的喷雾喷嘴(从喷口面到臭氧管的前端的距离d＝0mm)、如图6所示的喷雾喷嘴那样的第一管4(臭氧管)的前端(第一喷出孔3)从喷口面突出的喷雾喷嘴(d＝2mm)、以及如图7所示的喷雾喷嘴那样的第一管4(臭氧管)的前端(第一喷出孔3)配置在从喷口面凹陷的位置的五个喷雾喷嘴(d＝-1mm、-2mm、-3mm、-4mm、-5mm)。

使用制作的喷雾喷嘴，从第二喷出孔喷出内部混合有冷却水和空气的气液混合体，形成第一雾，从第一喷出孔喷出含有臭氧的气体。测定该形成的第一雾的图10的B点(距喷雾喷嘴30的前端的距离为1000mm的点)处的水滴的索特平均粒径D。另外，调节供给压力使得冷却水的供给流量Qw为150L/h，空气的供给流量Qa为500L/min，含臭氧的气体的供给流量Qo为100L/min。测定结果如表4、图11、图12所示。

[表4]

表4、图11所示的含有臭氧的气体的供给压力差ΔPo表示使用d＝0mm的喷雾喷嘴的测定中以臭氧供给压力Po为基准压力时与该基准压力的差。

表4所示的索特平均粒径D表示在使用d＝0mm的喷雾喷嘴的测定中测定的索特平均粒径D为基准(100％)，以百分比表示。表4、图12所示的索特平均粒径的变化率是平均粒径D从该基准平均粒径的变化率。

如表4、图11所示，可知在使用d＝-1mm、2mm的喷雾喷嘴的测定中的含臭氧的气体的供给压力Po与在使用d＝0mm的喷雾喷嘴的测定中含臭氧的气体的供给压力Po(基准压力)大致相同，但是在使用d＝-2mm、-3mm、-4mm、-5mm的喷雾喷嘴的测定中，从喷口面到臭氧管的前端的距离越大(臭氧管的前端越位于更深的位置)，供给压力差ΔPo越大。若臭氧管的前端位于较深的位置，则第一喷出孔3受到从第二喷出孔2喷出的气液混合体的喷出压力的影响，因此，含臭氧的气体的供给压力Po变大。

尽管d＝-1mm的喷雾喷嘴中臭氧管的前端配置在从喷口面凹陷的位置，但是含臭氧的气体的供给压力Po与在使用d＝0mm的喷雾喷嘴的测定中含臭氧的气体的供给压力Po(基准压力)大致相同。因此，认为在该喷雾喷嘴中，从第一喷出孔3喷出的含有臭氧的气体在喷雾喷嘴的内部不与从第二喷出孔2喷出的气液混合体混合(内部混合)，而是在喷雾喷嘴的外部与气液混合体混合(外部混合)。

如表4、图12所示，在使用d＝-1mm、-2mm、-3mm、-4mm和-5mm的喷雾喷嘴的测定中，测定的水滴的索特平均粒径D小，但是在使用d＝0mm的喷雾喷嘴的测定中，水滴的索特平均粒径D增大，而在使用d＝2mm的喷雾喷嘴的测定中，水滴的索特平均粒径D进一步增大。因此，可知臭氧管的前端的位置影响包含在雾中的水滴的平均粒径D。

因此，可知通过设为-2mm≤d＜0mm，可以抑制含有臭氧的气体的供给压力的上升，并且可以减小雾中含有的水滴的平均粒径D。此外，在空气流量Qa相同的情况下，雾的水滴的平均粒径D越小，冷却效率越高。

附图标记说明

2：第二喷出孔 3：第一喷出孔 4：第一管 5：第二管 6：第三管7：第四管 8：空气排出孔 10：氧化剂气体流路 11：水流路 12：气体流路 13、13a-13h：连通流路14：空气流路 15：气液混合体流路6：气液混合部 17：旋转流形成部 18：支撑部 19：第二喷出孔的外壁的前端 21：被处理气体流路 22：流路壁 23：水滴 24：第一雾 30：第一喷雾喷嘴 41：玻璃熔解炉 42：反应塔 43：集尘器 44：烟囱 45：废气流路 47：第二雾 48：第三雾 49：水封槽 52、52a、52b、52c：泵 55、55a、55b、55c、55d：温度计 56、56a、56b、56c：气体浓度测定装置 58：ORP计 62：灰尘 64：密封水(冷却水) 66：臭氧发生装置67：第二喷雾喷嘴 68：第三喷雾喷嘴 69：空气压缩机 71：冷却水 72：NaOH水溶液(或NaOH和Na₂SO₃的混合水溶液) 80：废气处理装置