(57)【要約】【課題】  排ガスＧ中への還元剤Ｒの混合を均一に行うことができる混合促進器、ひいてはそれを備えた脱硝装置を提供する。【解決手段】  排ガスＧに窒素酸化物の還元剤Ｒを注入する還元剤注入器４と、この還元剤注入器４により還元剤Ｒが注入された排ガスＧが通され、その排ガスＧ中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器３とを備える脱硝装置に適用され、脱硝反応器４へ排ガスＧを送る煙道２内に設けられ、排ガスＧへの還元剤Ｒの混合を図る傾斜材６１、垂直材６９、または多孔材６５から構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、
この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器と、を備える脱硝装置に適用され、
前記脱硝反応器へ排ガスを送る煙道内に設けられ、排ガスへの還元剤の混合を図る傾斜材、垂直材、または多孔材から構成される
ことを特徴とする脱硝装置用混合促進器。
【請求項２】
前記還元剤注入器による前記煙道内への還元剤の噴出部よりも上流に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置用混合促進器。
【請求項３】
前記還元剤注入器による前記煙道内への還元剤の噴出部よりも下流に設けられると共に、前記煙道の内壁から噴出される還元剤が、排ガスの流れにより前記煙道の内壁に沿って移動するのを防止するよう設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脱硝装置用混合促進器。
【請求項４】
前記噴出部よりも下流には、前記噴出部が設けられた側の前記煙道内の約半分を覆う板材を備え、この板材には多数の開口が貫通して形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の脱硝装置用混合促進器。
【請求項５】
前記噴出部よりも下流には、前記噴出部が設けられた側の内壁に設けられ、下流へ行くに従って前記内壁から浮くよう傾斜する傾斜材を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の脱硝装置用混合促進器。
【請求項６】
前記板材または前記傾斜材の上流側であって、前記噴出部が設けられた側の内壁に山形鋼が設けられた
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の脱硝装置用混合促進器。
【請求項７】
前記還元剤注入器、前記脱硝反応器、および請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の混合促進器を備える
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、アンモニアまたは尿素を還元剤として用いつつ、排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝装置に関するものである。特に、排ガス中への前記還元剤の混合を均一に行うための混合促進器とそれを備える脱硝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示されるように、排ガスボイラ施設における触媒脱硝装置への排ガス用ダクトであって、排ガスの入口と出口とがほぼ９０°位相を異にして配置され、出口側での排ガスの偏流を防止して触媒効率を高めた排ガス用ダクト構造が提案されている。
【特許文献１】特開平８−３２７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、排ガス用ダクトの設置上の制約により、ダクト内において排ガスに歪みを生じるおそれがあった。また、排ガスの速度分布を揃えても、還元剤の噴霧方式と方向および設置に制約がある場合、排ガス用ダクト内において、還元剤が排ガスに均一に混合されずに、偏りを生じてしまうおそれがあった。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、排ガス中への還元剤の混合を均一に行うことができる混合促進器を提供し、ひいてはそれを備えた脱硝装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、排ガスに窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物の還元を図る脱硝触媒を有する脱硝反応器と、を備える脱硝装置に適用され、前記脱硝反応器へ排ガスを送る煙道内に設けられ、排ガスへの還元剤の混合を図る傾斜材、垂直材、または多孔材から構成されることを特徴とする脱硝装置用混合促進器である。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、傾斜材、垂直材、または多孔材により、排ガスへの還元剤の混合を均一に図ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記煙道の内壁からの還元剤の噴出が排ガスの流れにより妨げられないように前記還元剤注入器による前記煙道内への還元剤の噴出部よりも上流に設けられることを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置用混合促進器である。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、煙道の内壁からの還元剤の噴出を円滑に行うことができ、排ガス中の還元剤の偏流を防止することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記還元剤注入器による前記煙道内への還元剤の噴出部よりも下流に設けられると共に、前記煙道の内壁から噴出される還元剤が、排ガスの流れにより前記煙道の内壁に沿って移動するのを防止するよう設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脱硝装置用混合促進器である。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、煙道の内壁から噴出される還元剤の偏流を防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記噴出部よりも下流には、前記噴出部が設けられた側の前記煙道内の約半分を覆う板材を備え、この板材には多数の開口が貫通して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の脱硝装置用混合促進器である。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、煙道の内壁から煙道の径方向の中心へ噴出される還元剤の偏流を、多孔板により是正することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記噴出部よりも下流には、前記噴出部が設けられた側の内壁に設けられ、下流へ行くに従って前記内壁から浮くよう傾斜する傾斜材を備えることを特徴とする請求項３に記載の脱硝装置用混合促進器である。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、煙道の内壁から噴出される還元剤の偏流を、傾斜材により是正することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記板材または前記傾斜材の上流側であって、前記噴出部が設けられた側の内壁に山形鋼が設けられたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の脱硝装置用混合促進器である。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、山形鋼（Ｌ字アングル）により、排ガスへの還元剤の混合を一層促進することができる。
【００１７】
さらに、請求項７に記載の発明は、前記還元剤注入器、前記脱硝反応器、および請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の混合促進器を備えることを特徴とする脱硝装置である。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の発明による作用効果を奏する脱硝装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の脱硝装置用混合促進器とそれを備える脱硝装置によれば、混合促進器により、排ガス中への還元剤の混合を均一に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明にかかる脱硝装置の実施の形態について説明する。
この脱硝装置は、例えば発電機に備えられる燃焼機器からの排ガスの経路に設けられる。また、脱硝装置は、排ガスに窒素酸化物の還元剤を注入する還元剤注入器と、この還元剤注入器により還元剤が注入された排ガスが通され、その排ガス中の窒素酸化物を還元する脱硝触媒が装填された脱硝反応器とを備えている。そして、前記燃焼機器から排出される排ガスに前記注入器から還元剤が注入され、この還元剤が前記脱硝反応器において排ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に分解されて無害化される。前記還元剤としては、例えば尿素水、アンモニア、重炭酸アンモニウムなどが好適に用いられる。前記脱硝反応器に装填される脱硝触媒としては、例えばバナジウム、タングステン系のものが好適に用いられる。この脱硝触媒は、前記還元剤と排ガス中のＮＯｘとの反応を促進できる。
【００２１】
前記還元剤注入器としては、例えばストローク式のポンプが用いられ、このポンプの吐出側先端にノズルを取り付けて、このノズルから還元剤を前記排ガスに注入する。
【００２２】
そして、前記燃焼機器から排出される排ガスを脱硝反応器へ送る煙道内に、還元剤を排ガスに均一に混合させる混合促進器を設ける。この混合促進器としては、傾斜材や垂直材および多孔材が用いられる。
【００２３】
前記混合促進器は、還元剤注入器による煙道内への還元剤の噴出部より上，下流側の何れかに設けられる。噴出部の上流側に設ける場合は、混合促進器として垂直材が用いられ、この垂直材が前記還元剤注入器による煙道内への還元剤の噴出部よりも上流側で、この噴出部が設けられた煙道の内壁側から煙道の径方向の中心に向かって垂直状に突設される。このようにすれば、前記煙道の内壁側から煙道の径方向の中心に向かって噴出される還元剤が排ガスの流れによって妨げられることなく、還元剤の円滑な噴出が行え、また、噴出された還元剤の偏流も防止されて、還元剤と排ガスの均一な混合が行える。
【００２４】
また、前記混合促進器は、還元剤注入器による煙道内への還元剤の噴出部よりも下流側に設けることもでき、この場合、混合促進器として傾斜材や多孔材が用いられ、これらは噴出部が設けられた煙道の内壁側から煙道の径方向の中心に向かうように設けられる。このようにすれば、前記煙道の内壁側から煙道の径方向の中心へ向かって噴出される還元剤が、排ガスの流れにより前記噴出部が設けられた側の煙道の内壁に沿って移動するのが防止され、かつ、噴出された還元剤の偏流が防止される。
【００２５】
前記混合促進器として傾斜材を用いる場合、この傾斜材は、前記噴出部より下流側で、前記噴出部が設けられた側の煙道の内壁に取り付けられる。また、この傾斜材は、複数の取付脚を介して下流へ行くに従って前記内壁から浮いて、後部側が煙道の径方向の中心に向かうように取り付けられる。このようにすれば、還元剤の偏流が傾斜材により是正され、排ガス中への還元剤の均一な混合が可能となる。また、傾斜材により煙道内において排ガスの流れに渦流が発生し、この渦流により煙道内に噴出された還元剤が拡散され、還元剤の排ガスに対する低圧損での均一な混合が可能となる。
【００２６】
また、前記混合促進器としては、還元剤の噴出部が設けられた側の煙道内の下半分を覆うように、多数の開口を有する多孔の板材を用い、この板材を前記噴出部よりも下流側に配置してもよい。このようにすると、還元剤が噴出された排ガスが煙道内を通るとき、前記煙道内の下半分の圧損が高く、板材の上方に向かって流れるので、このときに排ガスと還元剤が混合され均一化が図られる。以上の傾斜材や板材および垂直材は、噴出部よりも下流側に離れた位置、例えば約１ｍ以上程度離れた位置に設置される。これにより噴出された還元剤が直接付着するのが防止される。
【００２７】
さらに、前記混合促進器として山形鋼を用い、これを前記板材または傾斜材の上流側に、前記噴出部が設けられた煙道の内壁から煙道の径方向の中心へ沿って設けるようにしてもよい。この構成によれば、排ガスが山形鋼を通過するとき、その両壁部分により排ガスが分流されて後部に渦流が発生し、この渦流により排ガスと還元剤が攪拌されて混合し、この混合状態で前記板材または傾斜材に至って、これらによりさらに混合されるので、排ガスと還元剤がより均一に混合される。
実施例１
【００２８】
以下、本発明にかかる脱硝装置の具体例を図面に基づいて説明する。図１は本発明にかかる脱硝装置の制御ブロック図である。この図の実施例では、ＮＯｘの排出源となる燃焼機器を備えた発電機１と、この発電機１から延びる煙道２に接続され、内部に例えばバナジウム系の脱硝触媒が装填された脱硝反応器３と、煙道２における発電機１の下流側に配置され、煙道２内を通る排ガスＧに、これに含まれるＮＯｘを還元する例えば尿素水(還元剤)を注入する噴霧ノズル４１を備えたポンプからなる還元剤注入器４と、発電機１の発電量に基づき、還元剤注入器４による還元剤Ｒの注入量を制御する制御手段５とを備えている。
【００２９】
制御手段５は、発電機１の出力部１１からの信号を検出し、発電機１の発電量に応じて予め定められた関数マップの注入量に基づき注入器４からの注入量を制御する。
【００３０】
図２は内部に注入器４から注入される還元剤Ｒと排ガスＧとを混合させるための混合促進器６を設けた煙道２の側面図、図３はその平面図である。この図では、煙道２が複数の円形状の管体２１，２２により形成され、これら管体２１，２２のそれぞれの外周から突出された管継ぎ手２３，２３を介して互いにボルト止めされている。そして、排ガスＧの流れ方向上流側に位置する第１管体２１の上流部で下部位置に注入器４のノズル４１が上向きに取り付けられ、また、このノズル４１よりも下流側で第２管体２２のほぼ中間位置に、本発明にかかる混合促進器６が取り付けられている。
【００３１】
図４は混合促進器６を拡大して示す側面図、図５はその平面図である。この実施例では、促進器６として平面視概略三角形状の傾斜材６１を用い、この傾斜材６１をその角部が上流側を指向するようにノズル４１よりも下流側の第２管体２２に取り付ける。このとき、傾斜材６１は、その裏面前後位置に取り付けた高低位の取付脚６２，６３を介して第２管体２２の内部に、上流側が低位となり、下流側が高位となって煙道２の内壁面から上方に浮くように、ノズル４１の取付側と同一側の第１管体２１の内壁面下部に取り付けられている。
【００３２】
さらに、この図の実施例では、ノズル４１による煙道２内への還元剤噴出部Ｆよりも下流側で傾斜材６１の上流側の直前位置に、混合促進器６としてＬ字アングルのような山形鋼６４をその三角状の角部が上流側を指向するように取り付けている。図６はこの山形鋼６４の側面図、図７は同平面図である。この山形鋼６４は、傾斜材６１の前方位置で第２管体２２の内壁におけるノズル４１の取付側と同一側に、第２管体２２の径方向の中心に向かって取り付ける。
【００３３】
以上の構成によれば、混合促進器６として傾斜材６１が用いられ、この傾斜材６１は、その一つの角部が上流側を指向するようにノズル４１よりも下流側で、第２管体２２におけるノズル４１の取付側と同一側に、複数の取付脚６２，６３を介して下流へ行くに従って煙道２の内壁面から浮くように取り付けられているので、この傾斜材６１によりノズル４１から噴出された排ガスＧ中における還元剤Ｒの偏流が是正され、還元剤Ｒの排ガスＧ中への均一な混合が可能となる。また、煙道２内における傾斜材６１の背後には渦流が発生するので、この渦流によりノズル４１から排ガスＧに向かって噴出された還元剤Ｒが拡散され、還元剤Ｒの排ガスＧに対する低圧損での均一な混合が可能となる。
実施例２
【００３４】
図８は混合促進器６のさらに別の実施例を示す正面図、図９はその側面図である。この実施例の混合促進器６は、ノズル４１よりも下流側で第１，第２管体２１，２２の管継ぎ手２３，２３の間に挟在される円形平板状の板材６５からなり、この板材６５は中央から上半分が開放部６６とされ、下半分である下半板部６７に多数の開口６８が貫通形成されている。また、板材６５の直ぐ前方には、図３，図４に示したＬ字アングルと同様の山形鋼６４が、その角部を上流側に向けて下半板部６７と開放部６６との間に跨って取り付けられている。開放部６６の外周は煙道２の内周に一致しており、板材６５の外周縁部には、管継ぎ手２３の間に挟在してボルト止めするための多数のボルト孔６５ａが形成されている。
【００３５】
板材６５を煙道２内のノズル４１の下流側に設けると、板材６５の多数の開口６８が設けられた下半板部６７側の圧損が高く、板材６５の開放部６６側の圧損が低いので、ノズル４１から噴出された還元剤Ｒは、排ガスＧとともに開放部６６側の上方に向かって流れる。これにより、排ガスＧと還元剤Ｒが煙道２内を通るとき均一に混合される。
実施例３
【００３６】
図１０は混合促進器６のさらに別の実施例を備えた煙道２の側面図、図１１はその平面図である。この実施例では、混合促進器６としてＬ字アングル状の垂直材６９を用い、この垂直材６９をノズル４１による煙道２内への還元剤噴出部Ｆよりも上流側で、ノズル４１が設けられた煙道の内壁側から煙道の径方向の中心に向かって垂直状に突設させている。このようにすれば、煙道２の内部で垂直材６９が設けられた背後の部分は排ガスＧの流れが止められ又は緩やかとなり、この垂直材６９の背後に沿って上方へ還元剤Ｒが噴出されるので、還元剤Ｒは排ガスＧの流れによって直ちに下流側に流されることなく煙道２の中心付近まで円滑に噴出され、噴出された還元剤Ｒの偏流が防止されて、還元剤Ｒと排ガスＧの煙道２内における均一な混合が行える。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる脱硝装置の実施例を示す配管ブロック図である。
【図２】本発明の混合促進器を適用した煙道を示す側面図である。
【図３】その平面図である。
【図４】本発明の混合促進器を拡大して示す側面図である。
【図５】その平面図である。
【図６】混合促進器の別の実施例を示す側面図である。
【図７】その平面図である。
【図８】混合促進器のさらに別の実施例を示す正面図である。
【図９】その平面図である。
【図１０】本発明のさらに別の混合促進器を備えた煙道の側断面図である。
【図１１】その平断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２  煙道
３  脱硝反応器
４  還元剤注入器
６  混合促進器
６１  傾斜材
６４  山形鋼
６５  板材
６８  開口
６９  垂直材
Ｇ  排ガス
Ｒ  還元剤
Ｆ  還元剤噴出部
【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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【図６】
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【図７】
2007330838.tif 000009
【図８】
2007330838.tif 000010
【図９】
2007330838.tif 000011
【図１０】
2007330838.tif 000012
【図１１】
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