(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分配本管（２）、複数の分配支管（３）、複数のベンチュリー分配器（４）及び複数の三角翼（５）を含み、
前記複数の分配支管（３）が、分配本管（２）から並列分岐して導出され、前記複数のベンチュリー分配器（４）が、分配支管（３）に等間隔で配置され、前記ベンチュリー分配器（４）の拡張部に逆三角錐台状の三角翼（５）が連通設置され、前記三角翼（５）と前記ベンチュリー分配器（４）が、前記三角翼（５）と一体的に構成されたクランプによって接続され、クランプがベンチュリー分配器におけるスロート部に係止され、前記三角翼（５）は、前記ベンチュリー分配器（４）から噴出されたオゾンに乱流を生じさせることを特徴とする煙道オゾン分配器。
【請求項２】
前記分配支管（３）は、２つの部分に分けられ、前分配支管（３―１）が分配本管（２）から導出され、接続フランジ（６）によって後分配支管（３―２）に接続され、
前記前分配支管（３―１）に調節弁（７）が設置され、
前記複数の分配支管（３）同士の間隔が同じであり、
隣接する分配支管（３）の間隔が３００〜５００ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の煙道オゾン分配器。
【請求項３】
前記分配本管（２）内の気流速度が３０ｍ／ｓ以下であり、
前記分配支管（３）内の気流速度が２０〜２５ｍ／ｓであるように制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の煙道オゾン分配器。
【請求項４】
隣接するベンチュリー分配器（４）の間隔が５０〜１００ｍｍである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の煙道オゾン分配器。
【請求項５】
前記ベンチュリー分配器（４）の収縮角が７０〜９０°であり、
前記ベンチュリー分配器（４）の拡張角が２５〜５０°であり、
前記ベンチュリー分配器（４）のスロートの高さ直径比が１．０〜１．５であり、
前記ベンチュリー分配器（４）のスロートにおける気流速度が８〜１２ｍ／ｓである、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の煙道オゾン分配器。
【請求項６】
前記三角翼（５）は、三角形断面が等辺三角形であり、内接円の直径がベンチュリー分配器（４）の拡張部の出口直径の１．１〜１．５倍である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の煙道オゾン分配器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の煙道オゾン分配器の配置方式であって、前記煙道オゾン分配器を煙道（１）に配置する際に、複数の分配支管（３）の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道（１）の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道（１）の両側に対称して位置ずれて取り付けられ、前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されたオゾンの流れ方向が煙道ガスの流れ方向と一致していることを特徴とする煙道オゾン分配器の配置方式。
【請求項８】
煙道（１）に請求項１〜７のいずれか一項に記載の煙道オゾン分配器が設置されていることを特徴とする煙道。
【請求項９】
前記煙道オゾン分配器における複数の分配支管（３）の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道（１）の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道（１）の両側に対称して位置ずれて取り付けられ、前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されたオゾンの流れ方向が煙道ガスの流れ方向と一致していることを特徴とする請求項８に記載の煙道。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温酸化脱硝用の煙道オゾン分配器及びその配置方式に関し、環境工学の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電、鉄鋼等の産業において排出された煙道ガス中の汚染物質がいろいろ存在し、国内企業が使用する従来の煙道ガス浄化装置は、ほとんどＳＯ２を処理するものである。しかしながら、主な大気汚染物質の１種として、ＮＯｘも人間の健康、環境、生態系及び社会経済に深刻な被害をもたらす。新たに発布された「火力発電、鉄鋼等に係わる煙道ガス排出標準」は、ＮＯｘの排出に対して厳しい要求を提出した。ＮＯ２は、ＳＯ２と類似する性質を有し、いずれも酸性ガスであり、アルカリ性物質と結合して反応しやすいことによって、それを除去する目的が達成する。煙道ガス中のＮＯｘのうち、ＮＯの割が９０％以上であるので、予めＮＯをＮＯ２に酸化させる必要がある。酸化除去技術は、複数種存在している。例えば、ＣＮ  １９２３３３７Ａに、ボイラ煙道ガスにおける複数種の汚染物質のオゾン酸化・同時除去装置及びその方法が開示されており、その酸化除去の手段として、ボイラ煙道にオゾンが噴射された後、オゾンによって処理されたボイラ煙道ガスがアルカリ洗浄塔に送入されて洗浄される。例えば、発明者による先願（中国特許出願番号２０１３１０４８２３５８．８）は、循環流動床（ＣＦＢ）による半乾式同時脱硫・脱硝・脱水銀装置及び方法に関し、その除去手段は、ＣＦＢ浄化装置の前煙道にオゾンが噴射され、さらにオゾンによって処理された煙道ガスがＣＦＢ装置に送入されて除去反応させる。なお、Ｏ３は、温度が１５０℃を超えると分解率が高くなるので、煙道ガスの温度が高すぎるのはよろしくない。
【０００３】
現在、低温オゾン酸化脱硝は、除去効果や投資・稼動コスト等の点から、いくつかの利点を有し、関連産業又は企業のＮＯｘ排出制御について注目されている。
【０００４】
「低温オゾン酸化脱硝」とは、煙道ガスを浄化装置に導入する前に、煙道へＯ３を噴射してＮＯをＮＯ２に酸化した後に、後続の吸収ステップを行なうことである。煙道において、Ｏ３と煙道ガス中のＮＯとの接触効果は、酸化効率と後続の吸収効果を直接に決めるので、２種のガスの混合効果は当該技術の発展の要点となり、したがって、煙道における気流分布に影響をもたらすオゾン分配器の開発はホットスポットとなっている。
【０００５】
オゾン分配器の開発は、ＳＣＲ脱硝の反応装置の前煙道内でのアンモニア噴射グリッドの応用経験を参照することができる。アンモニア噴射グリッドの主要役割は、噴射されたアンモニア又はアンモニア含有空気、および煙道ガスがＳＣＲ触媒と接触する前の混合均一性を促進させ、ＳＣＲ触媒による反応効率を向上させることである。報告によると、アンモニア噴射グリッドの実際応中に、ノズルの詰まり、混合均一性が低いなどの現象が度々発生するため、それらの問題に対応するように特定のアンモニア噴射グリッドが開発されており、例えば、ＣＮ  １０３４８０２５４Ａに開示された詰まり防止型アンモニア噴射グリッド、ＣＮ  ２０３２０８９００Ｕに開示されたダイナミックアンモニア噴射グリッド等が挙げられる。オゾン分配器の設計要点として、層流状態下で気流の混合効果が劣るという問題に対処すべき、これによって酸化反応が行われる煙道の距離を短縮させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記設計要点に対応して、工程において短時間内でオゾンと煙道ガスとの最適な均一混合を実現させ、煙道内でＮＯの酸化効率を確保できる低温酸化脱硝用の煙道オゾン分配器及びその配置方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その目的を達成するために、本発明は、下記のように構成される。
【０００８】
本発明の第１目的は、分配本管、複数の分配支管、複数のベンチュリー分配器及び複数の三角翼を含む、煙道オゾン分配器を提供することであり、
前記複数の分配支管が、分配本管から並列分岐して導出され、前記複数のベンチュリー分配器が、分配支管に等間隔で配置され、前記ベンチュリー分配器の拡張部に三角翼が設置されている。
【０００９】
本発明に係る煙道オゾン分配器は、ベンチュリー分配器と三角翼とを組み合わせるような分布構造に構成され、使用中に、煙道ガスとオゾンの乱流を強化でき、酸化効率を向上させ、有効反応が行われる煙道の長さを短縮させた。実際工程での応用において明らかに有利である。分配本管から並列分岐して導出された複数の分配支管及び等間隔で配置されたベンチュリー分配管により、煙道におけるオゾンの分布をより均一にさせ、オゾンと煙道ガスとの混合効果を更に確保できる。
【００１０】
当業者は、需要に応じて各部材の形態及び寸法を選択でき、分配支管同士、ベンチュリー分配器同士、三角翼同士の間隔も需要に応じて選択できる。本発明において、各部材の材料は特に限定されない。
【００１１】
以下、本発明に係る煙道オゾン分配器の好ましい形態を説明するが、本発明を限定するものではない。
【００１２】
前記分配支管は、２つの部分に分けられ、前分配支管が分配本管から導出され、接続フランジによって後分配支管に接続され、モジュール化設計及び取り付けを実現し、取り付けやメンテナンスが容易である。
【００１３】
前記前分配支管に調節弁が設置され、実際の操作において、煙道ガス中のＮＯの濃度に応じてオゾンの導入量を調整することができる。
【００１４】
前記複数の分配支管同士の間隔は同じである。好ましくは、隣接する分配支管の間隔が、３００〜５００ｍｍであり、例えば３００．０２〜４９９ｍｍ、３１０〜４８２ｍｍ、３２８〜４５０ｍｍ、３５０〜４２７．５ｍｍ、３８５ｍｍ等であってもよい。
【００１５】
前記分配本管内の気流速度が３０ｍ／ｓ以下であり、２５〜２７ｍ／ｓであることが好ましい。前記分配支管内の気流速度が２０〜２５ｍ／ｓであるように制御され、例えば２０．０３〜２４．８ｍ／ｓ、２１〜２３．４ｍ／ｓ、２１．５〜２３ｍ／ｓ、２２．８ｍ／ｓ等であってもよく、２０ｍ／ｓであることが好ましい。本発明において、分配本管と分配支管の管径は、管内の気流速度に応じて選択される。
【００１６】
隣接するベンチュリー分配器の間隔が５０〜１００ｍｍであり、例えば５０．０２〜９９．８ｍｍ、５６〜９０ｍｍ、６８〜８１．５ｍｍ、７３〜７９ｍｍ、７５．４ｍｍ等であってもよく、５０〜７５ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
前記ベンチュリー分配器の収縮角が７０〜９０°であり、例えば７０．０１〜８８．９°、７３〜８６．４°、７６．４〜８２°、７７〜８０°、７９．４°等であってもよく、８０°であることが好ましい。
【００１８】
前記ベンチュリー分配器の拡張角が２０〜５０°であり、例えば２０．０３〜４８．６°、２３〜４５．３°、２６．４〜４２．３°、２８〜４０°、３０．５〜３７°、３３．７°等であってもよく、４０°であることが更に好ましい。
【００１９】
前記ベンチュリー分配器のスロートの高さ直径比が１．０〜１．５であり、例えば１．０１〜１．４８、１．０８〜１．４１、１．２〜１．３４、１．２３〜１．３、１．２７等であってもよく、１．２であることが更に好ましい。
【００２０】
前記ベンチュリー分配器のスロートにおける気流速度が８〜１２ｍ／ｓであり、例えば８．０２〜１１．８ｍ／ｓ、８．６〜１１．３ｍ／ｓ、９〜１０．７ｍ／ｓ、９．６ｍ／ｓ等であってもよく、１２ｍ／ｓであることが更に好ましい。
【００２１】
ベンチュリー分配器の拡張部と、対応した三角翼との垂直間隔が８〜１２ｃｍであり、例えば８．０１〜１１．８ｃｍ、８．８〜１１．２ｃｍ、９．４〜１０．７ｃｍ、１０ｃｍ等であってもよく、１０ｃｍであることが好ましい。
【００２２】
隣接する分配支管における三角翼の傾斜角度は９０°である。このような設計により、オゾンの分布区域を広がり、オゾンと煙道ガスとの混合効果を向上させることができる。
【００２３】
前記三角翼は、その断面が等辺三角形であり、内接円の直径がベンチュリー分配器の拡張部の出口直径の１．１〜１．５倍であり、１．２〜１．３倍であることが好ましい。
【００２４】
前記三角翼とベンチュリー分配器が、三角翼と一体的に構成されたクランプによって接続され、クランプがベンチュリー分配器におけるスロート部に係止されている。三角翼は、ベンチュリー分配器から噴出されたオゾンに乱流を生じさせる。
【００２５】
本発明の第２目的は、前記煙道オゾン分配器の配置方式を提供することであり、前記煙道オゾン分配器を煙道に配置する際に、複数の分配支管の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道の両側に対称して位置ずれて取り付けられ、前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されるオゾンの流れ方向が煙道ガスの流れ方向と一致している。
【００２６】
本発明の第３目的は、煙道を提供することであり、前記煙道に前記煙道オゾン分配器が設置されている。オゾンが煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射され、煙道における煙道ガスと十分に混合し、ＮＯをＮＯ２に酸化させ、後続の浄化ステップに進む。
【００２７】
前記煙道オゾン分配器における複数の分配支管の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道の両側に対称して位置ずれて取り付けられることにより、一組のオゾン分配器に要求される圧力を低下させるとともに、煙道におけるオゾンの分布均一性を向上させることができる。
【００２８】
前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されたオゾンの流れ方向が煙道ガスの流れ方向と一致し、スート堆積による詰まりの問題を回避した。
【発明の効果】
【００２９】
従来の解決手段に比べ、本発明は以下の有益な効果を有する。
【００３０】
１、本発明に係る煙道オゾン分配器は、ベンチュリー分配器と三角翼とを組み合わせるような分布構造に構成され、ベンチュリー構造によってオゾンの分布範囲を拡張させ、更に三角翼によって乱流を生じさせ、煙道ガスとオゾンとの混合効果を向上させ、酸化反応を促進させた。
【００３１】
２、煙道オゾン分配器を介して煙道内に噴射されたオゾンの流れ方向を煙道ガスの流れ方向と一致させることにより、噴射経路の詰まりの虞がない。
【００３２】
３、分配支管は、２つの部分に分けられ、１つの部分が本管から導出され、両部分の支管がフランジによって接続され、三角翼とベンチュリー分配器がクランプによって固定接続されているので、構成が簡単であり、取り付けやメンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る煙道オゾン分配器の構造の正面模式図である。
【図２】本発明に係る煙道オゾン分配器における三角翼の構造模式図である。
【図３】本発明に係る煙道オゾン分配器におけるベンチュリー分配器と三角翼との接続構造の模式図である。
【図４】本発明に係る煙道オゾン分配器が取り付けられた煙道の模式図である。
【図５】本発明に係る２組の煙道オゾン分配器が煙道に配置された形態を示す側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を更に詳しく説明する。しかしながら、下記の実例は、本発明の簡単な例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を代表したり限定したりするものではなく、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に準じる。
【００３５】
以下、図面を参照しながら具体的な実施の形態によって本発明の解決手段を更に説明する。
【００３６】
本発明をより良好に説明し、本発明の解決手段を理解しやすくするために、以下のように本発明の代表的な実施例を説明するが、本発明はそれら実施例に限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
煙道オゾン分配器は、分配本管、複数の分配支管、複数のベンチュリー分配器及び複数の三角翼を含み、前記複数の分配支管が、分配本管から並列分岐して導出され、前記複数のベンチュリー分配器が、分配支管に等間隔で配置され、前記ベンチュリー分配器の拡張部に三角翼が設置されている。
【００３８】
前記煙道オゾン分配器を煙道に配置する際に、複数の分配支管の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道の両側に対称して位置ずれて取り付けられ、前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されたオゾンの流れ方向が煙道ガスの流れ方向と一致している。
【００３９】
実施例２
図１〜図３に示すように、煙道オゾン分配器は、分配本管２、複数の分配支管３、複数のベンチュリー分配器４及び複数の三角翼５を含み、前記複数の分配支管３が、分配本管２から並列分岐して導出され、前記複数のベンチュリー分配器４が、分配支管３に等間隔で配置され、前記ベンチュリー分配器４の拡張部に三角翼５が設置されている。
【００４０】
前記分配支管３は、２つの部分に分けられ、前分配支管３―１が分配本管２から導出され、接続フランジ６によって後分配支管３―２に接続され、前記分配支管３―１に、煙道ガス中のＮＯの濃度に応じてオゾン導入量を調節できる調節弁７が設置される。前記複数の分配支管３同士の間隔が同じであり、隣接する分配支管３同士の間隔が５００ｍｍである。
【００４１】
前記オゾン分配本管２及び分配支管３の管径が、管内の気流速度によって決められ、前記分配本管２内の気流速度が３０ｍ／ｓであり、前記分配支管３内の気流速度が２５ｍ／ｓであるように制御する。
【００４２】
隣接するベンチュリー分配器４の間隔が１００ｍｍである。
【００４３】
前記ベンチュリー分配器４は、収縮角が９０°であり、拡張角が５０°である。
【００４４】
前記ベンチュリー分配器４は、スロートの高さ直径比が１．５であり、スロートにおける気流速度が１２ｍ／ｓである。
【００４５】
ベンチュリー分配器の拡張部と、対応した三角翼との垂直間隔が１２ｃｍであり、隣接する分配支管３において、三角翼５の傾斜角度が９０°であり、オゾンの分布区域を拡張させ、オゾンと煙道ガスとの混合効果を向上させる。
前記三角翼５は、断面が等辺三角形であり、内接円の直径がベンチュリー分配器４の拡張部の出口直径の１．５倍である。
【００４６】
前記三角翼５とベンチュリー分配器４が、三角翼５と一体的に構成されたクランプによって接続されている。
【００４７】
前記煙道オゾン分配器を煙道１に配置する際に、複数の分配支管３の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道１の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道１の両側に対称して位置ずれて取り付けられ、前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されたオゾンの流れ方向が煙道ガスの流れ方向と一致している。
【００４８】
実施例３
本実施例と実施例２との相違点は、下記の通りである。
隣接する分配支管３の間隔が３００ｍｍである。
前記分配本管２内の気流速度が２０ｍ／ｓであり、前記分配支管３内の気流速度が２０ｍ／ｓであるように制御する。
隣接するベンチュリー分配器４の間隔が５０ｍｍである。
前記ベンチュリー分配器４は、収縮角が７０°であり、拡張角が２５°である。
前記ベンチュリー分配器４は、スロートの高さ直径比が１．０であり、スロートにおける気流速度が８ｍ／ｓである。
ベンチュリー分配器の拡張部と、対応した三角翼との垂直間隔が８ｃｍである。
前記三角翼５は、断面が等辺三角形であり、内接円の直径がベンチュリー分配器４の拡張部の出口直径の１．１倍である。
【００４９】
実施例４
本実施例と実施例２との相違点は、下記の通りである。
隣接する分配支管３の間隔が４００ｍｍである。
前記分配本管２内の気流速度が２５ｍ／ｓであり、前記分配支管３内の気流速度が２０ｍ／ｓであるように制御する。
隣接するベンチュリー分配器４の間隔が７５ｍｍである。
前記ベンチュリー分配器４は、収縮角が８０°であり、拡張角が４０°である。
前記ベンチュリー分配器４は、スロートの高さ直径比が１．２であり、スロートにおける気流速度が１２ｍ／ｓである。
ベンチュリー分配器の拡張部と、対応した三角翼との垂直間隔が１０ｃｍである。
前記三角翼５は、断面が等辺三角形であり、内接円の直径がベンチュリー分配器４の拡張部の出口直径の１．２倍である。
【００５０】
実施例５
本実施例と実施例２との相違点は、下記の通りである。
隣接する分配支管３の間隔が４００ｍｍである。
前記分配本管２内の気流速度が２７ｍ／ｓであり、前記分配支管３内の気流速度が２３ｍ／ｓであるように制御する。
隣接するベンチュリー分配器４の間隔が８０ｍｍである。
前記ベンチュリー分配器４は、収縮角が７５°であり、拡張角が３０°である。
前記ベンチュリー分配器４は、スロートの高さ直径比が１．３であり、スロートにおける気流速度が１０ｍ／ｓである。
ベンチュリー分配器の拡張部と、対応した三角翼との垂直間隔が１１ｃｍである。
前記三角翼５は、断面が等辺三角形であり、内接円の直径がベンチュリー分配器４の拡張部の出口直径の１．３倍である。
【００５１】
実施例６
図４及び図５に示すように、煙道１に、実施例２の煙道オゾン分配器が設置されている。
【００５２】
前記煙道オゾン分配器における複数の分配支管３の末端と煙道の側壁との水平距離が煙道１の幅の１／２であり、偶数組の煙道オゾン分配器が煙道１の両側に対称して位置ずれて取り付けられることにより、一組のオゾン分配器に要求される圧力を低下させるとともに、煙道におけるオゾンの分布均一性を向上させることができる。前記煙道オゾン分配器を介して煙道に噴射されたオゾンの流れ方向を煙道ガスの流れ方向と一致させることにより、スート堆積による詰まりの問題を回避した。
【００５３】
本発明の実現プロセスは、以下の通りである。外部からのオゾンが分配本管２に導入され、調節弁７によって調節された後、分配支管３に導入され、ベンチュリー分配器４を介して煙道に噴射され、オゾンの噴射方向が煙道ガスの流れ方向と一致している。噴射されたオゾンと煙道ガスは、ベンチュリー分配器４の前方に固定された三角翼５によって乱流を生じ、十分に混合されて反応した後、後続の浄化ステップに進む。
【００５４】
本発明は、主として焦電気、鉄鋼等の産業における工業用ボイラー／キルンによる煙道ガスの低温オゾン酸化脱硝の分野に適用される。オゾンの噴射方向が煙道ガスの流れ方向と一致し、スート堆積による詰まりの虞がなく、特に煙道ガスとオゾンの乱流を強化させ、酸化効率を向上し、有効反応が行われる煙道距離を短縮させ、実際工程での応用において明らかに有利である。
【００５５】
上記実施例によって本発明の詳細な構成及び方法を説明したが、本発明は上記詳細な構成及び方法に限定されるものではなく、即ち、本発明は上記詳細な構成及び方法に依存しなければ実施できないものではないと、出願人は声明する。当業者にとって理解するであろうが、本発明に対するあらゆる改良、本発明に使用される各部材に対する等価な差替え、及び補助部材の追加、具体的な方式の選択等は、いずれも本発明の保護範囲と開示範囲に含まれる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳しく説明したが、本発明は上記実施形態の具体的な詳細に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、本発明の解決手段に対し様々な簡単変更を行うことができ、それらの簡単変更はいずれも本発明の保護範囲に含まれる。
【００５７】
なお、上記具体的な実施形態に説明された各具体的な技術的特徴は、矛盾しない場合、いずれかの適当な方式で組み合わせることができ、無駄な重複を回避するために、本発明はあらゆる組み合わせ可能な方式を別途に説明しない。
【００５８】
また、本発明の様々な実施形態を任意に組み合わせることができ、本発明の思想を逸脱しない限り、本発明に開示されている内容に見なされるべきである。
【符号の説明】
【００５９】
１      煙道
２      分配本管
３      分配支管
３―１  前分配支管
３―２  後分配支管
４      ベンチュリー分配器
５      三角翼
６      接続フランジ
７      調節弁
【図１】
0006267353.tif 000002
【図２】
0006267353.tif 000003
【図３】
0006267353.tif 000004
【図４】
0006267353.tif 000005
【図５】
0006267353.tif 000006