(57)【要約】【課題】  ハニカム構造触媒１６を充填する脱硝管１７への混合ガスの流速分布を安定させた脱硝効率のよい脱硝反応器１８を提供する。【解決手段】  排ガス管１１内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズル１２、排ガス管１１の出口に設置された、排ガスと還元剤とが混合した混合ガスを渦流にする遮蔽板１３、脱硝管１７内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒１６、を有する脱硝反応器１８において、排ガス管１１の出口から脱硝管入口１４までの配管の径を、脱硝管１７よりも大きくし、脱硝管入口１４とハニカム構造触媒充填面１５との間に一定の距離を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス管と、この排ガス管から導入される排ガスを脱硝する脱硝管と、当該排ガス管と脱硝管との間に設けられた空間部配管とを備える脱硝反応器であって、
前記排ガス管内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズルと、
前記排ガス管の出口に設置された、遮蔽板と、
前記脱硝管内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒と、を有しており、
前記空間部配管の径を、前記脱硝管の径よりも大きくしたことを特徴とする脱硝反応器。
【請求項２】
排ガス管と、この排ガス管から導入される排ガスを脱硝する脱硝管と、当該排ガス管と脱硝管との間に設けられた空間部配管とを備える脱硝反応器であって、
前記排ガス管内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズルと、
前記排ガス管の出口に設置された、遮蔽板と、
前記脱硝管内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒と、を有しており、
前記脱硝管入口とハニカム構造触媒の充填面との間に一定の距離を設けたことを特徴とする脱硝反応器。
【請求項３】
排ガス管と、この排ガス管から導入される排ガスを脱硝する脱硝管と、当該排ガス管と脱硝管との間に設けられた空間部配管とを備える脱硝反応器であって、
前記排ガス管内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズルと、
前記排ガス管の出口に設置された、遮蔽板と、
前記脱硝管内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒と、を有しており、
前記空間部配管の径を、前記脱硝管の径よりも大きくし、
前記脱硝管入口とハニカム構造触媒の充填面との間に一定の距離を設けたことを特徴とする脱硝反応器。
【請求項４】
前記請求項３において、
前記排ガス管の直径をα、
前記脱硝管の直径をβ、
前記空間部配管の半径と前記脱硝管の半径との差をＡ、  前記脱硝管入口からハニカム構造触媒充填面までの距離の値をＢ、
前記遮蔽板の直径をＤ、
前記脱硝管出口から前記遮蔽板までの距離をＨ、
前記空間部配管の長さをＬとしたとき、
Ｄ≧α
πＤＨ≧πα2／４
Ａ≧β−α
Ｌ≧２Ａ＋Ｈ
の全ての条件式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の脱硝反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン発電機等の排気ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する技術に係り、特に、排気ガス導入管と脱硝反応器との間にガス混合と整流機能を備えた装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯX処理技術は種々の分野で必要とされてきており、例えばディーゼル機関等の排気ガス中に存在するＮＯXは人体に有害であって酸性雨の発生原因ともなるので、これら排気ガス中のＮＯXを効果的に処理する技術が望まれている。
【０００３】
一般に上記ＮＯXの処理方法は排煙脱硝技術として実用化されている。この排煙脱硝技術は乾式法と湿式法に大別されるが、現在では乾式法の一つである選択接触還元法が技術的に先行しており、有力な脱硝方法として注目されている。
【０００４】
上記選択接触還元法の主反応は以下の通りである、
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ
この反応は還元剤としてアンモニア、炭化水素、一酸化炭素が使用され、特にアンモニアは酸素が共存しても選択的にＮＯXを除去するため、ディーゼル機関等の排気ガス中に含まれているＮＯXの除去に用いて有効である。
【０００５】
上記脱硝装置の一例として、図５に示したように密閉型の反応器の脱硝管内にハニカム状に構成された触媒で成る脱硝剤を多数個並べて積層しておき、反応器の上方から排気ガスが流入されるのと同時にノズルからタンクに貯留された還元剤を散布して、上記式に基づく接触還元を行う手段が多用されている。尚、脱硝剤を構成する触媒としてプラチナ等の貴金属とかアルミナ，酸化チタン（ＴｉＯ2）等に担持された各種金属酸化物が使用される。
【０００６】
図５の例では、脱硝剤の上方に空間部が形成されていて、この空間部によって流入する排気ガスと還元剤の混合効果を高めるとともに排気ガスの偏流とか乱流を抑制する作用を持たせている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平１０−３０４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、脱硝管の径は排ガス管の径よりも大きいため、脱硝管の上流側にハニカム構造触媒を有さない一定の空間を設けて、この空間で排気ガスとノズルから噴霧された還元剤を混合させ、さらにハニカム構造触媒への均一な流入をもたらすための構造が提案されている。
【０００８】
図６に示すように、排ガス管１１内を移動する排気ガスに、ノズル１２が還元剤噴霧を行い混合ガスとする。この混合ガスが遮蔽板１３を経て渦流となりハニカム構造触媒充填面１５と一致する脱硝管入口１４に流入する。
【０００９】
しかしながら、上記の構造では滑らかな渦流が形成されないため、図７に示すように脱硝管入口１４の流速分布にはばらつきがあり、脱硝管入口１４の流速分布は均一にならず、排気ガスと還元剤との混合が十分行われないので脱硝効率が低いという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、上記課題を解決し、脱硝効率のよい脱硝反応器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、排ガス管と、この排ガス管から導入される排ガスを脱硝する脱硝管と、当該排ガス管と脱硝管との間に設けられた空間部配管とを備える脱硝反応器であって、前記排ガス管内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズルと、前記排ガス管の出口に設置された、遮蔽板と、前記脱硝管内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒と、を有しており、前記空間部配管の径を、前記脱硝管の径よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１では、排ガスに還元剤が噴霧されて混合ガスとなり、この混合ガスは遮蔽板により空間部配管にて渦流となる。そして、空間部配管の径を脱硝管の径よりも大きくしたことにより、滑らかな渦流を形成することができ、脱硝管入口の流速分布を一定にすることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、排ガス管と、この排ガス管から導入される排ガスを脱硝する脱硝管と、当該排ガス管と脱硝管との間に設けられた空間部配管とを備える脱硝反応器であって、前記排ガス管内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズルと、前記排ガス管の出口に設置された、遮蔽板と、前記脱硝管内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒と、を有しており、前記脱硝管入口とハニカム構造触媒の充填面との間に一定の距離を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２では、渦流とハニカム構造触媒充填面との間に緩衝空間が形成されるので、ハニカム構造触媒充填面での流速分布をさらに均一にすることが可能となる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、排ガス管と、この排ガス管から導入される排ガスを脱硝する脱硝管と、当該排ガス管と脱硝管との間に設けられた空間部配管とを備える脱硝反応器であって、前記排ガス管内に設置された、排ガスに還元剤を噴霧するノズルと、前記排ガス管の出口に設置された、遮蔽板と、前記脱硝管内に設置された、ハニカム状に構成されたハニカム構造触媒と、を有しており、前記空間部配管の径を、前記脱硝管の径よりも大きくし、前記脱硝管入口とハニカム構造触媒の充填面との間に一定の距離を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３では、請求項１および２の発明の作用を奏する。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３において、前記排ガス管の直径をα、前記脱硝管の直径をβ、前記空間部配管の半径と前記脱硝管の半径との差をＡ、前記脱硝管入口からハニカム構造触媒充填面までの距離の値をＢ、前記遮蔽板の直径をＤ、前記脱硝管出口から前記遮蔽板までの距離をＨ、
前記空間部配管の長さをＬとしたとき、
Ｄ≧α
πＤＨ≧πα2／４
Ａ≧β−α
Ｌ≧２Ａ＋Ｈ
の全ての条件式を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、排ガスに還元剤を混合した混合ガスについて、滑らかな渦流を形成させることができ、ハニカム構造触媒の導入口においてもその流速分布を均一にすることができるので、排ガスと還元剤とを効率よく均一に混合でき、その結果として脱硝効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は本実施形態である脱硝反応器１８の構成図および一部拡大図である。図１に示すように、従来の脱硝反応器を改良して、混合ガスが遮蔽板１３を経て渦流となり脱硝管入口１４に流入するまでの流路(空間部配管)の径を脱硝管入口１４よりも一定値ほど大きくする。このような構造によれば図２に示すように滑らかな渦流を形成することができ、図３に示すように脱硝管入口１４の流速分布を一定にすることができる。従って、排気ガスと還元剤との混合を十分に行うことができ、脱硝効率を向上させることができる。
【００２１】
また、図１の拡大図に示すように、脱硝管入口１４とハニカム構造触媒充填面１５との間に一定値以上の距離を設けることにより、渦流とハニカム構造触媒充填面１５との間に緩衝空間が形成されるので、ハニカム構造触媒充填面１５での流速分布をさらに均一にすることが可能となり、この結果排気ガスと還元剤との混合を十分に行うことができ、脱硝効率を向上させることができる。
【００２２】
次に、上記のように流速分布を一定にするための寸法条件について説明する。
【００２３】
ここで、図４に示すように、排気ガス管１１の直径の値をα、脱硝管１７の直径の値をβ、排ガス管１１の出口から脱硝管入口１４までの配管(空間部配管)の半径と脱硝管１７の半径との差の値をＡ、脱硝管入口１４からハニカム構造触媒充填面１５までの距離の値をＢ、排ガス管１１の出口と脱硝管入口１４との距離(空間部配管の長さ)の値をＬ、排ガス管１１の出口と遮蔽板１３との距離の値をＨ、遮蔽板１３の直径の値をＤとする。
【００２４】
遮蔽板１３の直径の値Ｄとしては混合ガスがハニカム構造触媒１６へ直接流入しないための条件式である
Ｄ≧α
を満たすことが必要である。
【００２５】
また遮蔽板の取付位置としては、圧力損失が大きくならないようにすること、および、渦流の駆動力を得るための条件式である
πＤＨ≧πα2／４
からＨの寸法を求める。
【００２６】
渦流形成の条件式は
Ａ≧β−α
であるから、この条件式から寸法Ａを決定する。
【００２７】
寸法Ｌは、滑らかな渦流発生(正方形状)の条件式である
Ｌ≧２Ａ＋Ｈ
から決定する。
【００２８】
なお、上記の説明では脱硝装置が円筒形状であることを前提にしたが、本実施形態は方形形状であっても同様にして寸法を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】脱硝装置の構成図。
【図２】脱硝装置内の気体の流路を示す図。
【図３】ハニカム構造触媒入口の流速分布図。
【図４】脱硝装置内の気体の流路および寸法を示す図。
【図５】脱硝装置の構成図。
【図６】脱硝装置の構成図。
【図７】ハニカム構造触媒入口の流速分布図。
【符号の説明】
【００３０】
１１…排ガス管
１２…ノズル
１３…遮蔽板
１４…脱硝管入口
１５…ハニカム構造触媒充填面
１６…ハニカム構造触媒
１７…脱硝管
１８…脱硝反応器
【図１】
2006077576.tif 000003
【図２】
2006077576.tif 000004
【図３】
2006077576.tif 000005
【図４】
2006077576.tif 000006
【図５】
2006077576.tif 000007
【図６】
2006077576.tif 000008
【図７】
2006077576.tif 000009