(57)【要約】【課題】  排ガスダクト内の固形物の生成を抑制して、脱硝率の低下を軽減することにある。【解決手段】  横方向に延在する排ガスダクト１内に、排ガスダクト１の上方から挿入されるアンモニア注入管３と、アンモニア注入管３に備えられアンモニア水を噴霧するアンモニア水注入ノズル１１と、アンモニア注入管３の排ガスの流れ方向の後流に設けられる脱硝触媒層５を有する脱硝装置であって、アンモニア注入管３の下方の排ガスダクト１の底面に向けて気体を噴射する気体噴射ノズル１５により、排ガスダクト１内の底面に堆積するダストを飛散させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に延在する排ガスダクト内に、該排ガスダクトの上方から挿入されるアンモニア注入管と、該アンモニア注入管に備えられアンモニア水を噴霧するアンモニア水注入ノズルと、前記アンモニア注入管の排ガスの流れ方向の後流に設けられる脱硝触媒層を有する脱硝装置であって、
前記アンモニア注入管の下方の前記排ガスダクトの底面に向けて気体を噴射する気体噴射手段を有することを特徴とする脱硝装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱硝装置において、
前記アンモニア注入管は、内管と該内管を包囲して設けられた外管とを有し、
前記内管は、上端がアンモニア水の供給源に接続され、下端が閉塞され、前記排ガスダクトのガス下流側の管壁にアンモニア水注入ノズルが設けられてなり、
前記外管は、上端が気体の供給源に接続され、前記排ガスダクトのガス下流側の管壁に前記アンモニア水注入ノズルを包囲して前記気体を噴出する気体噴出筒が設けられてなり、
前記気体噴射手段は、前記アンモニア注入管の下端に設けられた気体噴射ノズルであることを特徴とする脱硝装置。
【請求項３】
請求項１に記載の脱硝装置において、
前記気体噴射手段は、前記気体の供給源に接続され前記排ガスダクトの前記アンモニア注入管の下方に挿入されたヘッダー管と、前記アンモニア注入管の下方の前記排ガスダクトの底面に向けて前記ヘッダー管に設けられた気体噴射ノズルとを有してなることを特徴とする脱硝装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の脱硝装置において、
前記気体噴射ノズルは、前記排ガスダクト内の排ガスの流れに対して下方に傾斜させて設けられてなることを特徴とする脱硝装置。
【請求項５】
請求項４に記載の脱硝装置において、
前記気体噴射ノズルの傾斜角度はアンモニア注入管の中心軸に対して又は前記ヘッダー管の断面中心の鉛直方向に対して３０度から６０度であることを特徴とする脱硝装置。
【請求項６】
請求項１に記載の脱硝装置において、
前記気体噴射手段から噴射される気体の動圧は前記排ガスダクト底面において６７０Ｐａから８８０Ｐａであることを特徴とする脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの脱硝装置に係り、特に、還元剤としてアンモニア水を直接排ガスダクト内にて噴霧する脱硝装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の脱硝装置としては、石炭又は重油などを燃焼させるプラントから排出される排ガスが流通する排ガスダクト内に、複数のアンモニア注入ノズルを有するアンモニア注入管を複数本列設し、還元剤であるアンモニアを排ガスダクト断面全域に噴出した後、脱硝触媒の存在下で窒素酸化物を還元する脱硝装置が知られている（例えば、特許文献１）。特に、特許文献１の脱硝装置によれば、アンモニア注入ノズルの側面から空気または蒸気を吹き付けて、アンモニア注入ノズルに付着するダストなどを除去してアンモニア注入ノズルの閉塞を防止している。
【０００３】
他方、脱硝装置内に脱硝触媒を担持させたフィルタを設け、フィルタの上流から脱硫剤とアンモニア水を供給して、１つの装置で脱硫と脱硝と除塵ができる脱硝装置が知られている。これによれば、フィルタに堆積した反応生成物及びダストを、フィルタの後流に設けられた逆洗ノズルから供給される圧縮空気により払い落とすことが記載されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１３８９１号公報
【特許文献２】特開平３−１２２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１、２の脱硝装置により、アンモニア水を排ガスダクトに直接噴霧したときに、未蒸発のアンモニア水が落下され、横方向に延在させた排ガスダクトの底面に溜まったダストを固化するという問題については考慮されていない。すなわち、排ガスダクト内にアンモニア水を直接噴霧する方式は、排ガスの熱を利用してアンモニア水を蒸発するようにしているが、排ガスダクトの底部に近いアンモニア注入ノズルから噴霧されるアンモニア水は滞留時間が短いために完全に蒸発しない場合がある。このアンモニア水の未蒸発分がアンモニア注入管の下方の排ガスダクト底面に落下し、堆積しているダストと接触して反応などすることによりセメント状の固形物が生成される。この固形物が排ガスダクト内で成長すると、排ガスの流通を阻害し、脱硝触媒層への排ガスの流れが不均一となり脱硝率が低下するという問題がある。  
本発明が解決しようとする課題は、排ガスダクト内の固形物の生成を抑制して、脱硝率の低下を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の脱硝装置は、横方向に延在する排ガスダクト内に、排ガスダクトの上方から挿入されるアンモニア注入管と、アンモニア注入管に備えられアンモニア水を噴霧するアンモニア水注入ノズルと、アンモニア注入管の排ガスの流れ方向の後流に設けられる脱硝触媒層を有する脱硝装置であって、アンモニア注入管の下方の排ガスダクトの底面に向けて気体を噴射する気体噴射手段を有することを特徴とする。
【０００７】
これによれば、気体噴射手段によって、アンモニア注入管の下方の排ガスダクトに堆積するダストが飛散されるから、未蒸発のアンモニア水が落下しても排ガスダクトの底面で蒸発されることにより、排ガスダクト内の固形物の生成を抑制でき、脱硝率の低下を軽減できる。この場合において、気体噴射手段から噴射される気体の動圧は排ガスダクト底面において、６７０Ｐａ（７０ｍｍＨ２Ｏ）から８８０Ｐａ（９０ｍｍＨ２Ｏ）となるように調整することができる。
【０００８】
ここで、気体噴射手段は、未蒸発のアンモニア水が落下する排ガスダクトの底面のダストを飛散できればよく、例えば、アンモニア水注入ノズルを備える内管と、その内管を包囲する外管を有するアンモニア注入管の下端に、気体噴射ノズルを設けて外管の上端から供給される気体を噴射してダストを飛散させることができる。また、アンモニア注入管の下方に気体噴射ノズルを有するヘッダー管を挿入して、この気体噴射ノズルから気体を噴射してダストを飛散させることができる。
【０００９】
この場合において、気体噴射ノズルは排ガスダクト内の排ガスの流れに対して下方に傾斜させて設けるのが好ましく、その傾斜角度はアンモニア注入管の中心軸に対して又はヘッダー管の断面中心の鉛直方向に対して３０度から６０度にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排ガスダクト内の固形物の生成を抑制でき、脱硝率の低下を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の脱硝装置の全体構成図を示し、図２に本発明の実施形態１の要部を排ガスダクトの側面から見た断面図を示す。図１、２に示すように実施形態１の脱硝装置は、排ガスが流通する横方向に延在する排ガスダクト１内に、排ガスダクト１の上方からアンモニア注入管３が挿入され、アンモニア注入管３の排ガスの流れ方向の後流には脱硝触媒層５設けられている。
【００１２】
アンモニア注入管３は、内管７と内管７を包囲する外管９を有している。内管７は、下端が閉塞され、上端には図示しないアンモニア水の供給源が接続されている。内管７の排ガスダクト１のガス下流側の管壁には、アンモニア水注入ノズル１１が複数設けられている。アンモニア水注入ノズル１１は、例えば、圧縮空気とともにアンモニア水を噴霧する二流体ノズルであり、アンモニア水を排ガスダクト１内に均一に噴霧できるようになっている。内管７を包囲する外管９は、下端が閉塞され、上端には図示しない気体、例えば、空気の供給源が接続されている。外管９の排ガスダクト１のガス下流側の管壁には、アンモニア水注入ノズル１１を包囲して内部を空気が噴出する気体噴出筒１３が設けられている。なお、アンモニア注入管３やアンモニア水注入ノズル１１の数は、排ガスダクト１内の断面積などに応じて適宜設定でき、例えば、複数のアンモニア水注入ノズル１１を有するアンモニア注入管３を複数本列設することができる。
【００１３】
次に、実施形態１の特徴構成について説明する。外管９の下端には気体噴射ノズル１５が設けられている。気体噴射ノズル１５は、外管９の上端から供給され外管９内を流通する空気を、アンモニア注入管３の下方の排ガスダクト１内の底面に向けて噴射できるようになっている。
【００１４】
このように構成される実施形態１の脱硝装置の動作を説明する。排ガス、例えば、石炭や重油を燃料とする火力発電所などから排出される多量のダストを含む排ガスは、排ガスダクト１内を流通して脱硝装置に導かれる。脱硝装置に導かれた排ガスには、アンモニア水注入ノズル１１からアンモニア水が噴霧される。噴霧されたアンモニア水は、排ガスの持つ熱により蒸発、気化して、排ガスに同伴されて脱硝触媒層５に導入される。これにより、光化学スモッグや酸性雨の原因物質である排ガス中の窒素酸化物は、次式１に示すとおりアンモニアを還元剤として選択的接触還元反応により排ガス中から除去される。
【００１５】
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２  →  ４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・（１）
窒素酸化物が除去された排ガスは、適宜必要な排ガス浄化処理がなされて煙突などから排出される。
【００１６】
次に、本発明の特徴動作を説明する。外管９を流通する空気は、気体噴射ノズル１５を介して、排ガスダクト１内の底面に向けて噴射される。この噴射された空気により、アンモニア注入管３の下方の排ガスダクト１内の底面に堆積したダストは飛散される。また、脱硝装置の運転中は外管９内に空気が連続して供給されることから、気体噴射ノズル１５からの空気の噴射が常時行われので、ダストが排ガスダクト１内の底面に堆積することが防止される。この噴射空気の動圧は、気体噴射ノズル１５の開口面積や外管９に供給される空気の圧力などを調整することにより、排ガスダクト１内の底面において、例えば、６７０Ｐａ（７０ｍｍＨ２Ｏ）から８８０Ｐａ（９０ｍｍＨ２Ｏ）にすることができる。
【００１７】
これによれば、還元剤としてアンモニア水を使用していることから、無水アンモニアを使用する場合に比べ、輸送や保管を安全に行うことができる。さらに、排ガスの熱を利用してアンモニア水を蒸発、気化していることから、アンモニア水を蒸発、気化させるためのヒーターなどの熱源や、気化させたアンモニアを希釈するための空気を供給するファンが不要となり、設備コストや運転コストを低減できる。
【００１８】
また、アンモニア水注入ノズル１１を包囲する気体噴出筒１３から空気を噴出していることから、アンモニア水注入ノズル１１にダストが付着、堆積して閉塞することを防止でき、脱硝率の低下を軽減できる。さらに、気体噴射ノズル１５によって、アンモニア注入管３の下方の排ガスダクト１に堆積するダストが飛散されるから、未蒸発のアンモニア水が落下しても排ガスダクト１内の底面で蒸発されることにより、アンモニア水とダストの接触を低減して固形物の生成を抑制でき、より一層脱硝率の低下を軽減できる。その結果、脱硝率の低下によるプラントの運転停止を予防でき、プラントを安定運転できる。
【００１９】
なお、実施形態１に使用するアンモニア水は、濃度１９〜２９％のものを使用することができる。
（実施形態２）
図３に実施形態１の他の実施形態の要部を、排ガスダクトの側面から見た断面図を示す。実施形態２が実施形態１と相違する点は、図示のように気体噴射ノズル１５を排ガスの流れに対して下方に傾斜させて設けている点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
これによれば、排ガスダクト１の底面の未蒸発のアンモニア水が落下する位置近傍のダストを飛散させやすいことから、効率よく固形物の生成を抑制できる。すなわち、未蒸発のアンモニア水はアンモニア注入管３のガス流れの下流側の排ガスダクト１内の底面に落下することから、気体噴射ノズル１５を排ガスの流れ下方に傾斜させることにより、アンモニア注入管３のガス流れ方向の下流側に空気を噴射でき、効率よくダストを飛散させることができる。なお、気体噴射ノズル１５の傾斜角度は、アンモニア注入管３の中心軸に対して３０度から６０度に設定することが望ましい。
（実施形態３）
図４、５に実施形態１、２の他の実施形態の要部構成を示す。図４は実施形態３の要部の正面図であり、図５は排ガスダクトの側面から見た断面図である。実施形態３が実施形態１、２と相違する点は、図示のように気体噴射ノズル１５をアンモニア注入管３の下端に設けず、アンモニア注入管３の下方の排ガスダクト１内にヘッダー管１８を挿入し、ヘッダー管１８の排ガスダクトの底面側の管壁に気体噴射ノズル１５を設け、ヘッダー管１８に供給される空気を気体噴射ノズル１５から噴射している点である。また、気体噴射ノズル１５は排ガスダクト１内の排ガス流れに対して下方に傾斜させて設けられている。その他の構成は実施形態１、２と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
これによれば、気体噴射ノズル１５から噴射する空気を、外管９への空気供給系から独立させて調整できることから、排ガス中のダスト量などに応じて噴射する空気の圧力などを調整でき、効率的にダストを飛散させることができる。この場合において、気体噴射ノズル１５から間欠的に空気を噴射するようにしてもよい。
【００２２】
また、気体噴射ノズル１５の傾斜角度はヘッダー管１８の断面中心の鉛直方向に対して３０度から６０度に設定することが望ましい。
【００２３】
なお、ヘッダー管１８の挿入位置は、実施形態３に限定されず、アンモニア注入管３の排ガス流れ方向の上流側や下流側に移動させてもよい。
【００２４】
また、排ガスダクト１の底面から必要な数のノズルを挿入して、堆積するダストを吹き飛ばすようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１の脱硝装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の脱硝装置の要部を排ガスダクトの側面から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態２の脱硝装置の要部を排ガスダクトの側面から見た断面図である。
【図４】本発明の実施形態３の脱硝装置の要部の正面図である。
【図５】本発明の実施形態３の脱硝装置の要部を排ガスダクト側面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  排ガスダクト
３  アンモニア注入管
７  内管
９  外管
１１  アンモニア水注入ノズル
１５  気体噴射ノズル
１８  ヘッダー管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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