排気ガス

排気ガスは、暖炉、オーブン、炉、ボイラー、蒸気発生器などからの排気ガスを運ぶためのパイプまたはチャネルである煙道を介して大気中に排出されるガスです。これは、発電所での燃焼による排気ガスを指すことがよくあります。発電所の排気ガスから汚染物質を除去する技術が利用可能です。

化石燃料の燃焼は、排気ガスの一般的な発生源です。化石燃料は通常、周囲の空気とともに燃焼し、ほとんどの化石燃料燃焼による排気ガスの大部分は窒素、二酸化炭素、水蒸気です。

排気ガスは、暖炉、オーブン、炉、ボイラー、蒸気発生器などの燃焼による排気ガスを運ぶためのパイプまたはチャネルである煙道を介して大気中に排出されるガスです。^[1]

多くの場合、排気ガスは発電所で発生する燃焼排ガスを指します。その成分は燃焼するものによって異なりますが、通常は空気の燃焼から生成される窒素（通常3分の2以上）、二酸化炭素（CO ₂）、水蒸気、および過剰酸素（これも燃焼空気から生成される）で構成されます。さらに、粒子状物質（すすなど）、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物などのいくつかの汚染物質が少量含まれています。[ ^2]

発電所では、排ガスは一連の化学処理とスクラバーで処理され、汚染物質が除去されることが多い。電気集塵機や繊維フィルターは粒子状物質を除去し、排ガス脱硫は化石燃料、特に石炭の燃焼によって生成される二酸化硫黄を捕捉する。 ^[3]窒素酸化物は、その生成を防ぐために燃焼プロセスを変更するか、高温またはアンモニアや尿素との触媒反応によって処理される。いずれの場合も、目的は窒素酸化物ではなく窒素ガスを生成することである。米国では、排ガスから水銀を除去する技術が急速に導入されている。通常は吸着剤による吸収、または排ガス脱硫生成物の一部としての不活性固体への捕捉による。このようなスクラビングにより、硫黄を回収して工業的にさらに利用することができる。^[4]

アミンによる再生回収に基づく排ガスからのCO2除去技術は、食品産業への高純度CO2ガスの供給や石油回収の強化に利用されてきた_。現在_、温室効果ガスの浄化手段としての長期貯蔵のためのCO2回収_法として活発に研究されており、限定的に商業的に導入され始めている（例えば、1996年から操業している北海のスレイプナーウェスト油田）。^[5]

現在、発電所から排出される汚染物質を除去する実証済みの技術が数多く存在します。また、さらに多くの大気汚染物質を除去する技術の研究も進められています。^[要出典]

化石燃料のほとんどは、周囲の空気で燃焼します（純粋な酸素による燃焼とは異なります）。周囲の空気には、本質的に不燃性の窒素ガス（N2 _）が約79体積パーセント含まれているため、^{[6] [7] 、ほとんどの化石燃料燃焼からの排気ガスの大部分は未燃焼の窒素です。排気ガスの次に多い}二酸化炭素（CO2 _）は、排気ガスの10〜25体積パーセント以上になることがあります。これに次いで多いのが、燃料中の水素と大気中の酸素の燃焼によって生成される水蒸気（H2O _）です。排気ガススタックから噴出する「煙」の多くはこの水蒸気であり、冷たい空気と接触して雲を形成します。

化石燃料の燃焼から生じる典型的な排気ガスには、微量の窒素酸化物（NO _x）、二酸化硫黄（SO ₂）、粒子状物質が含まれています。^[8]窒素酸化物は、周囲の空気中の窒素だけでなく、化石燃料に含まれる窒素含有化合物からも生成されます。二酸化硫黄は、燃料に含まれる硫黄含有化合物から生成されます。粒子状物質は、非常に小さな固体粒子と非常に小さな液滴で構成されており、排気ガスに煙のような外観を与えます。

大規模発電所の蒸気発生器や、大規模製油所、石油化学・化学工場、焼却炉のプロセス炉では、大量の化石燃料が燃焼し、大量の排気ガスが大気中に排出されます。以下の表は、天然ガス、燃料油、石炭などの化石燃料の燃焼によって通常発生する排気ガスの総量を示しています。データは、化学量論的計算^{[9]によって得られました。 [10]}

石炭燃焼によって生成される湿性排ガスの総量は、天然ガス燃焼によって生成される排ガスよりわずか 10 パーセント多いだけです (乾性排ガスの比率の方が高くなります)。

m ^{3 は}0 °C および 101.325 kPa における標準立方メートルであり、scf は 60 °F および 14.696 psia における標準立方フィートです。

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