CN112007507A - 火力发电厂的废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废气处理装置，公开了一种火力发电厂的废气处理装置。本发明的火力发电厂的废气处理装置包括以下部分：扩散模块部，其用于控制设置在火力发电厂的燃气轮机后端的管道与燃气轮机之间的废气流量，并引导至所述管道的内壁侧；多个分散喷嘴，其安装在从扩散模块部引导至管道内壁侧的废气的所述管道内流动区间，从所述管道的内壁突出形成；流体供应管，其与分散喷嘴相连并延长至管道外部；流体供应部，其用于将液相的污染物质处理用流体通过流体供应管供应到分散喷嘴；以及催化剂模块，其设置在分散喷嘴后端。通过本发明，可以非常有效且高效地处理火力发电厂的废气。

Description

火力发电厂的废气处理装置
技术领域
本发明涉及废气处理装置，更具体地涉及一种火力发电厂的废气处理装置。
技术背景
电力通常在大型发电设备中产生。在发电厂，主要通过燃烧燃料发电的火力发电方式、利用核能的核能发电方式以及利用流体落差的水力发电方式等进行发电，在其他发电设备等中也使用利用太阳能、潮汐能、风能等的发电方式。
其中，火力发电方式作为至今都非常活跃地使用着的发电方式，是通过燃烧燃料来驱动轮机的方式。为了通过火力发电获取电力，必须连续地消耗燃料，燃料在燃气轮机中燃烧并产生大量的废气(排气气体)。这些废气含有通过燃料的燃烧反应和高温热反应等产生的污染物质等，需要特殊处理。
因此，多种类型的处理设备被应用于火力发电厂(例如，韩国注册专利公布10-1563079等)，但是，利用现有的处理设备无法令人满意地处理废气。特别是火力发电厂中轮机的运转状态会随时变动，因此废气的流量、速度、温度等条件也会随之变化，特别是启动时条件会急剧地发生变化，对此需要技术上的对策，但是至今令人满意的处理技术的开发仍然不足。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国注册专利公布第10-1563079号(2015.10.30)，说明书
发明内容
本发明的课题是，为解决此类问题提供一种火力发电厂的废气处理装置，尤其是提供一种即使在火力发电设备启动时也能够高效地处理废气的火力发电厂的废气处理装置。
本发明的技术课题不限于上述提及的课题，本领域技术人员将从以下的记载中清楚地理解未提及到的其他技术课题。
作为本发明一个实施例的火力发电厂的废气处理装置，其包括以下部分：扩散模块部，其用于控制设置在火力发电厂的燃气轮机(gas turbine)后端的管道与所述燃气轮机之间的废气流量，并引导至所述管道的内壁侧；多个分散喷嘴，其安装在从所述扩散模块部引导至管道内壁侧的废气的所述管道内流动区间，从所述管道的内壁突出形成；流体供应管，其与所述分散喷嘴相连并延长至所述管道外部；流体供应部，其用于将液相的污染物质处理用流体通过所述流体供应管供应到所述分散喷嘴；以及催化剂模块，其设置在所述分散喷嘴后端。
所述扩散模块部可以包括：向内部通过废气的外侧气缸部和插入到所述外侧气缸部的中心部并将废气向离心方向引导的轮毂(hub)。
所述火力发电厂的废气处理装置中，所述轮毂进一步包括将废气的流动方向引导至所述管道的内壁侧的流量控制构件。
所述分散喷嘴与从所述轮毂的外周面向所述轮毂的纵向方向延长的延长线可以不相交。
所述分散喷嘴的末端距所述管道的内壁的距离可以为所述垂线a的长度的5/6以下，垂线a为从所述轮毂的外周面向所述轮毂的纵向方向平行地延长的延长线上向所述管道的内壁所作的垂线。
所述分散喷嘴从第1延长线与第2延长线的交点沿第1延长线位于c的7/8以下，其中c为从所述轮毂至连接在所述管道的后端部的管道扩管的直线距离，第1延长线为从所述管道内壁向所述管道的纵向方向平行延长的延长线，第2延长线为从所述轮毂的末端延长的与所述第1延长线垂直相交的延长线。
所述催化剂模块可以包括选择性催化还原催化剂。
所述选择性催化还原催化剂可以包括沸石基选择性催化还原催化剂。
所述沸石基选择性催化还原催化剂可以包括选自铁沸石基选择性催化还原催化剂和铜沸石基选择性催化还原催化剂中的至少一种。
所述火力发电厂的废气处理装置可以进一步包括设置在所述分散喷嘴后端的热交换模块，所述催化剂模块可以设置在所述分散喷嘴与所述热交换模块的废气流出侧末端之间。
所述热交换模块可以包括第1热交换模块和第2热交换模块，所述第1热交换模块设置在所述分散喷嘴与所述第2热交换模块之间，所述催化剂模块可以设置在所述第1热交换模块与第2热交换模块之间或者所述分散喷嘴与所述第1热交换模块之间。
可以进一步包括设置在所述催化剂模块后端的附加催化剂模块。
所述附加催化剂模块可以包括选自金属氧化物选择性催化还原催化剂和氧化催化剂中的至少一种。
所述的火力发电厂的废气处理装置可以进一步包括设置在所述分散喷嘴后端的热交换模块，所述热交换模块包括第1热交换模块和第2热交换模块，所述第1热交换模块设置在所述分散喷嘴与所述第2热交换模块之间，所述催化剂模块设置在所述第1热交换模块与第2热交换模块之间或者所述分散喷嘴与所述第1热交换模块之间，所述附加催化剂模块设置在所述第2热交换模块的后端。
所述热交换模块可以进一步包括设置在所述第2热交换模块后端的第3热交换模块，所述附加催化剂模块设置在所述第3热交换模块后端。
在所述第2热交换模块与所述第3热交换模块之间可以设置有注入气相的污染物质处理用流体的气相流体注入部。
所述附加催化剂模块可以包括包含金属氧化物选择性催化还原催化剂的第1附加催化剂模块和包含氧化催化剂的第2附加催化剂模块，所述第1附加催化剂模块后端设置有所述第2附加催化剂模块。
发明效果
根据本发明，可以非常有效且高效地处理火力发电厂的废气。本发明尤其可以对联合循环发电厂产生和排放的废气发挥优异的处理效果，而且即使在联合循环发电厂的启动时也可以发挥优异的处理效果。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的火力发电厂的废气处理装置的布局结构示意图。
图2是图1的废气处理装置中安装有分散喷嘴的管道部分的A-A'截面图。
图3是图2中分散喷嘴的安装结构的放大图。
图4是将图1的布局结构中一部分扩大的局部放大图。
图5至图7是用于说明图4的分散喷嘴内部构造的截面图。
图8是形成在轮毂上的流量控制构件的示例的示意图。
图9是图1的废气处理装置的运转图。
图10是图1的废气处理装置的第1变形例的布局结构示意图。
图11是图1的废气处理装置的第2变形例的布局结构示意图。
附图标记说明
1：燃气轮机 2：扩散模块部
3：管道 3a：第一管道部
3b：第二管道部 4：管道扩管
5：阵列回收锅炉部 6：烟囱
7：催化剂模块 8：热交换模块
9：附加催化剂模块 10，10-1，10-2：废气处理装置
11：分散喷嘴 11a：流体移送路
11b：加压气体流路 11c：绝热流路
11c’：附加绝热流路 11d：流体排出口
12：流体供应管 12a，16a:泵
12b，15，16b：控制阀 13：流体供应部
14：分支管 16：废气移送管
21：外侧气缸部 22：轮毂
23：支架 31：缓冲连接部
41：气相流体注入部 42：气相流体供应管
43：化油器 81：第1热交换模块
83：第2热交换模块 85：第3热交换模块
87：第4热交换模块 91：第1附加催化剂模块
93：第2附件催化剂模块 111：主体
112：结合法兰 113：垫片
114：法兰贯通管 221：流量控制构件
E：废气 F：污染物质处理用流体
G：加压气体 H：绝热流体
具体实施方式
结合附图，参考后述详细说明的实施例，本发明的优点和特征以及实现它们的方法将变得显而易见。然而，本发明不限于以下公开的实施例，而是可以以互不相同的多种形式来体现，本实施例仅用于使本发明的公开完整，并向本发明所属技术领域中具有通常知识的人完整地传达本发明的范围而提供的，本发明仅由权利要求书定义。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的构成要素。
在下文中，将参照图1至图9根据本发明的一个实施例对火力发电厂的废气处理装置(在下文中，被称为废气处理装置)进行详细地说明。
图1是根据本发明的一个实施例的火力发电厂的废气处理装置的布局结构示意图，图2是图1的废气处理装置中安装有分散喷嘴的管道部分的A-A'截面图，图3是图2的分散喷嘴的安装结构的放大图，图4是将图1的布局结构中一部分扩大的局部放大图。
参照图1至图4，本发明的废气处理装置10按照可以利用火力发电厂的废气的气流有效地处理废气而构成。本发明的废气处理装置10由可以通过与燃气轮机(gas turbine)1相连的扩散模块部2将废气引导至管道3内壁侧而形成。分散喷嘴11不需要如在废气流动的空间内部架设的网格状的结构，其从管道3内壁直接突起，既不阻碍管道3内的废气气流，又可以容易地向废气中注入污染物质处理用流体。
特别地，设置有分散喷嘴11的管道3内壁的区域作为通过扩散模块部2沿离心方向引导的废气气流的形成及维持区域，是管道3内相对而言废气高浓度分布的区域。因此，通过将污染物质处理用流体集中注入到设置在这种区域内的分散喷嘴11中，可以更加有效地与废气中的污染物质接触，污染物质在与污染物质处理用流体充分接触的状态下到达催化剂模块7中含有的催化剂表面，可以通过催化反应更加容易地被处理。以这种方式，考虑到废气的气流，在特定点将污染物质处理用流体集中分散，并在与废气中污染物质充分接触的状态下到达催化剂表面引起催化反应，其结果可以大大提升废气整体的污染物质处理效率。
这种处理构造即使在燃气轮机1启动阶段的温度尚未充分升高的废气中，也可以集中注入污染物质处理用流体，发挥非常优异的处理效果，因此它可以特别有效地应用于燃气轮机1的运行状态会随时改变且启动相对频繁的联合循环发电厂中。即，本发明处理对象的废气可以优选联合循环发电厂的废气，即使是处理在联合循环发电厂的燃气轮机1启动时产生的废气，本发明也是有用的。特别地，使用本发明的处理结构，也可以非常有效地处理现有的这种启动初期时废气中含有的产生黄烟(yellow gas)的原因物质(例如二氧化碳)，本发明在联合循环发电厂的黄烟等的去除上可以是非常有用的。
根据本发明的一个实施例的废气处理装置10具体如下构成。废气处理装置10包括：扩散模块部2，其用于控制设置在火力发电厂的燃气轮机1后端的管道3与燃气轮机1之间的废气流量，并引导至管道3的内壁侧；多个分散喷嘴11，其安装在从扩散模块部2引导至管道3内壁侧的废气的管道3内流动区间，从管道3的内壁突出形成；流体供应管12，其与分散喷嘴11相连并延长至管道3外部；流体供应部13，其用于将液相的污染物质处理用流体通过流体供应管12供应到分散喷嘴11；以及催化剂模块7，其设置在分散喷嘴11的后端。在下文中，将参照各个附图更详细地说明这种废气处理装置10的具体设置构造和每个组件的特征等。
首先说明由燃气轮机1、管道3、管道扩张管4和烟囱6组成的废气排气构造与扩散模块部2之间的设置关系。在下文中，前端和后端是以废气行进方向为基准的相对位置，因此，在图1中，由于废气沿横向右侧行进，因此每个组件右侧的末端侧方向可以是后端。参照图1详细来说明，燃气轮机1是燃烧燃料以使轮机旋转，并将燃烧时产生的废气向后端排放。燃气轮机1是利用高温高压的燃烧气体来启动轮机的旋转式热力发动机，通常包括压缩机、燃烧器和轮机。燃气轮机1的后端设置有管道3。管道3位于燃气轮机1的后端，但是可以不与燃气轮机1直接相连。扩散模块部2可以形成在燃气轮机1和管道3之间。扩散模块部2可以流入从燃气轮机1排出的废气，调节压力进行扩散，并从管道3侧排出。扩散模块部2可以使废气通过，并向废气添加离心方向的速度分量，从而将废气引导至扩散模块部2后端的管道3内壁侧。
管道3后端再连接管道扩管4。管道扩管4是宽度逐渐增加的漏斗形结构，其与后端的阵列回收锅炉部5相连。阵列回收锅炉部5包括比管道3的宽度宽的废气流动通路，并且可以在其内部安装用于回收废气热能的热交换模块8。热交换模块8可以包括管子，该管子的内部流过用于交换废气热的如水之类的热交换流体，且热交换模块8可以包括多个子热交换模块。即，例如，热交换模块8可以包含第1热交换模块81、第2热交换模块83、第3热交换模块85和第四热交换模块87等的子热交换模块组成。尽管在图1中仅示出了第1热交换模块至第4热交换模块，但是第5热交换模块、第6热交换模块等也可以附加地包含在热交换模块中。热交换模块8可以包括过热器管束，并且每个子热交换模块也可以包括过热器管束。尽管在图中未示出，但是每个子热交换模块的上端和下端可以彼此连接，并且连接部位可以安装有用于存储和循环高压蒸汽或热交换流体的罐等。子热交换模块使流体从后端的(例如，第4热交换模块)向前端的(例如，第1热交换模块)顺序地循环，并可以产生高压蒸汽等。子热交换模块的温度可以从前端的(例如，第1热交换模块)向后端的(例如，第4热交换模块)依次降低。
阵列回收锅炉部5的后端与在垂直方向上延长的烟囱6相连，废气最终通过烟囱6排出。
分散喷嘴11安装在从扩散模块部2引导至管道3的内壁侧的废气的管道3内的流动区间上。如上所述，扩散模块部2流入废气，调节压力使其扩散并排出，在此过程中，废气获得离心方向上的速度分量，并被引导至位于后端的管道3的内壁侧。由于分散喷嘴11直接从管道3的内壁突出形成，像这样，将污染物质处理用流体直接注入到被引导至管道3的内壁侧形成的高浓度的废气气流中，从而可以与废气中的污染物质更加有效地接触。流动区间是指通过扩散模块部2向管道3的内壁侧引导的废气流动的空间，但不限于此，优选地，它可以是从后述轮毂22的外周面向轮毂22的纵向方向平行地延长的延长线与管道3的内壁之间形成的空间。更加优选地，该空间可以为距管道3的内壁的距离为垂线a(参照图4)的长度的5/6以下，所述垂线a为从轮毂22的外周面向轮毂22的纵向方向平行地延长的延长线上向管道3的内壁所作的垂线；且该空间可以为直线距离c(参照图4)的7/8以下，其中c为从第1延长线(参照图4的L1)与第2延长线(参照图4的L2)的交点沿第1延长线从轮毂22至连接在管道3的后端部的管道扩管的直线距离，第1延长线为从管道3内壁向管道3的纵向方向平行延长的延长线，第2延长线为从轮毂22的末端延长的与第1延长线垂直相交的延长线。
扩散模块部2是由包括向内部通过废气的外侧气缸部21和插入到外侧气缸部21中心部的将废气向离心方向引导的轮毂22形成的，其可以使废气气流向管道3内壁侧的流入更加容易。外侧气缸部21具有圆形横截面。位于外侧气缸部21中心部的轮毂22对废气起到一种抵抗体机能，将废气的流向向轮毂22外部方向变更，从而在通过轮毂22时可以更大地增加废气在离心方向的速度分量。轮毂22的长度或直径等可以根据需要改变。轮毂22可通过支架23连接并固定到外侧气缸部21。
管道3可以由扩散模块部2和管道扩管4之间的配管制成，并且可以包括用于在一侧上缓冲振动的缓冲连接部31。分散喷嘴11可以位于缓冲连接部31的后端。例如，如图所示，管道3可以是由第1管道部3a、第2管道部3b以及在第1管道部3a和第2管道部3b之间缓冲连接部31组成的结构，而缓冲连接部31可以是吸收振动以防止振动传播到后端的结构。由于分散喷嘴11位于这种缓冲连接部31的后端，分散喷嘴11可以将燃气轮机1的机械性振动等带来的影响最小化，并且可以在正常位置更顺利地向废气中注入污染物质处理用流体。但是，本发明并不限于此，也可以根据需要，将分散喷嘴11安装在管道3内的任意位置，而与缓冲连接部31的前端或后端等无关。然而，在本实施例中，将说明设置在缓冲连接部31后端上的示例，但是不必限定于此来理解。缓冲连接部31可以由包括各种类型的缓冲装置形成，例如，并且可以由包括像波纹管的吸收振动的皱纹管之类的结构来形成。第1管道部3a和第2管道部3b的大小不是固定的，可以根据缓冲器连接部31的位置或设置状态适当地变更大小或设置状态。例如，可以通过使缓冲连接部31向靠近燃气轮机1的方向移动来设置，从而使第1管道部3a侧的长度比第2管道部3b侧短。
流体供应管12与分散喷嘴11相连并延长到管道3的外部。流体供应管12可以将污染物质处理用流体从管道3外部的流体供应构造供应到结合在管道3上的分散喷嘴11，其可以由各种形态构造而成。因此，由于图示的流体供应管12的形成方式是示例性的，因此不必将流体供应管12的形态限定于此进行理解。流体供应管12由包含用于使流体流动的泵12a和用于打开和关闭管路以控制流入和流出的控制阀12b等的流体控制构造或多样的形态形成。例如，泵12a可以包括能够定量注入的计量泵，且控制阀12b可以由包括像能够控制流入和流出的截止阀、防止回流的止回阀以及可以调节压力的PRV(pressure regulatingvalve)等各种形态的阀结构中的一种或一种以上组合而成，此外，也可以安装其他阀门。另外，可以根据需要改变阀的位置，也可以根据需要安装用于引入流体的主管路或分支到各分散喷嘴11的分支管等。
流体供应部13通过流体供应管12向分散喷嘴11供应液相的污染物质处理用流体。流体供应部13可以是用于储藏污染物质处理用流体的储藏所，例如可以包含储液罐等结构。流体供应部13中可以储藏液相的污染物质处理用流体并向流体供应管12供应。污染物质处理用流体可以是能够处理废气中多种污染物质(例如：氮氧化物，硫氧化物等)的物质。根据污染物质的种类，所述物质也会变化，所述物质可以是单一物质或者一种以上物质的混合物。通过将这种污染物质处理用流体从管道3内壁上突出形成的分散喷嘴11分散，可以使其更有效地与被引导至管道3内壁侧的废气接触。
污染物处理用流体例如可以是用于还原废气中氮氧化物的液相还原剂，特别是可以将在燃气轮机1启动初期产生的废气中可能含有的二氧化氮等黄烟的原因物质进行还原处理的物质。例如，污染物处理用流体可以是氮基的还原剂。氮基还原剂包括氨、尿素等，并且可以在催化剂表面上将氮氧化物进行还原处理。通过这种氮基还原剂和催化剂，可以将如二氧化氮的氮氧化物还原成更稳定且无害的氮的形态并将其去除。但是，污染物处理用流体并不限于氮基还原剂，也可以包括非氮基还原剂。非氮基还原剂可以是选自例如碳氢化合物、含氧碳氢化合物和碳水化合物中的一种或多种，其在一个分子中包含羟基(OH)、醚基、醛基或酮基中的至少一种，且可以是液相。更优选的非氮基还原剂可以是例如选自乙醇(Ethanol)、乙二醇(Ethylene glycol)和甘油(Glycerin)中的一种或多种，且可以是液相。
如图2所示，分散喷嘴11贯通并连接在管道3上。分散喷嘴11的一端可以位于管道3内部，另一端可以暴露于管道3的外部。即，分散喷嘴11可以以非常简便的方式贯通管道3进行安装，而无需如上所述的防止废气在管道3内部流动的结构等的帮助。用于供应污染物质处理用流体的流体供应管12可以连接在分散喷嘴11的暴露于管道3外部的另一端上。
分散喷嘴11可以按照如图3所示的构造非常方便地安装。例如，分散喷嘴11可以插入在法兰贯通管114的内侧，该法兰贯通管是贯通管道3且在管道3外部的末端上形成法兰的，分散喷嘴11至少一部分可以与法兰相连固定。例如，可以在分散喷嘴11的主体111周围突出形成结合法兰112，且结合法兰112可以在法兰贯通管114的法兰(图3的法兰贯通管114在管道3外侧末端形成的弯曲部)上相连固定。此时，可以代替结合法兰112与法兰贯通管114的法兰直接相连，也可以在它们之间插入垫片113，形成堵住间隙且可以缓冲的结构。通过这种结构，如图3(a)所示，将分散喷嘴11插入到法兰贯通管114中，不仅可以非常方便地固定，而且如图3(b)所示，它还可以从法兰贯通管114中抽出并非常方便地分离。当固定分散喷嘴11时，例如，可以使用如螺栓或螺母的可拆卸的结合构件(未图示)等，此外可以形成如凸起和凹槽的构造来增加固定性。通过这种结构，可以将分散喷嘴11可以非常方便地安装在管道3上。
管道3可以与分散喷嘴11突出的平面形状互不相同的内壁相连，且由截面形成多边形的多边形管道制成。但是，并不一定限定于此，管道3也可以由具有圆形截面的形状形成。但是，在本实施例中，以多边形管道的情况为例进行说明，但在这种情况下，还可以附加地具有以下特征。但是，由于该实施例只是一个例子，因此，在其他实施例中，管道3的形状可以根据需要变更为其他形状。管道3可以比具有圆形截面的外侧气缸部21的最大直径宽。例如，如图2所示，可以形成为宽度比外侧气缸部21的最大直径宽的延伸的矩形管道。在管道3的多个不同的各个内壁上，可以排列至少一个分散喷嘴11。然而，管道3的形状不限于图示形状，并且分散喷嘴11的排列也不限于图示。根据需要，管道3也可以为非矩形的其他多边形，并且可以根据管道3的形状或设置来改变分散喷嘴11的排列。例如，考虑到废气的流速分布等，分散喷嘴11可以适当地改变安装在每个不同内壁上的数量或相邻喷嘴之间的间隔等。
如图2所示，分散喷嘴11可以在面向轮毂22的方向上不与轮毂22重叠地形成。即，如上所述，扩散模块部2包括插入到外侧气缸部21的中心部的轮毂22，分散喷嘴11与在轮毂22的外周面上沿轮毂22的纵向方向延长而成的延长线不相交(参考图4)。在下文中，将参考图4更加详细地说明分散喷嘴11的设置结构。
参照图4，分散喷嘴11的末端距管道3的内壁的距离可以为垂线a的长度的5/6以下，其中垂线a为从轮毂22的外周面向轮毂22的纵向方向平行地延长的延长线上向管道3的内壁所作的垂线。通过将分散喷嘴11的末端位置设定在该范围，可以将分散喷嘴11的末端更精确地定位在向管道3内壁侧引导的废气气流上，且可以更有效地将污染物质处理用流体注入和混合到向管道3内侧引导的废气气流中。实验例证实了这一点。如上所述，分散喷嘴11的设置只要在不与轮毂22的外周面上沿轮毂22的纵向方向延长的延长线相交的限度内，分散喷嘴11的末端位置就可以在上述范围内进行适当调整。
另外，分散喷嘴11从第1延长线L1与第2延长线L2的交点沿第1延长线L1位于c的7/8以下的位置，其中c为从轮毂22至连接在管道3的后端部的管道扩管的直线距离，第1延长线L1为从管道3内壁向管道3的纵向方向平行延长的延长线，第2延长线L2为从轮毂22的末端延长的与第1延长线L1垂直相交的延长线。分散喷嘴11能够在位于管道3上的限度内在上述范围内适当地调整位置。即，不仅可以调节分散喷嘴11末端的位置，而且可以调节整体的安装位置。在所述范围内，可以更有效地将污染物质处理用流体注入并混合到向管道3内侧引导的废气气流中，这也通过实验例得到了证实。实验例将在后面详细说明。
在下文中，将参照图5至图7更详细地说明分散喷嘴的内部结构。图5至图7是为说明图4中分散喷嘴的内部结构的截面图。每个截面图示出了形成有流体排出口的分散喷嘴的末端，在图面的每个示例中，左侧的纵截面图和右侧的横截面图设置在一起，以易于确认流路结构等。
这种分散喷嘴11可以在内部形成如图5至图7所示的流路结构。分散喷嘴11可以包括流体移送路11a和绝热流路11c，其中流体移送路11a是与末端的流体排出口11d相连的用于移送污染物质处理用流体F的流体移送路，绝热流路11c是与流体排出口11d不相连的用于包围流体移送路11a且容纳绝热流体H的绝热流路。因此，通过绝热流路11c的绝热作用，污染物质处理用流体F不会被废气的高热所汽化，可以安全地向分散喷嘴11内部移动并排出。在下文中，将更加详细地说明这种流路结构的示例。
分散喷嘴11可以如图5(a)、(b)所示形成。分散喷嘴11可以包括使污染物质处理用流体F流动的流体移送路11a和使绝热流体H流动且包围流体移送路11a而形成的绝热流路11c，且在末端可以形成与流体移送路11a向连通的流体排出口11d。绝热流体H可以用于防止污染物质处理用流体的蒸发。例如，如图所示，在中央设置有流体移送路11a，并且在流体移送路11a的周围设置有绝热流路11c，使流路可以形成同心圆结构。分散喷嘴11可以通过多重流路结构使污染物质处理用流体位于内部并对其进行保护，且可以阻挡外部的高温，由此可以有效地防止污染物质处理用流体在喷嘴内部蒸发等问题。即，在直接连接到燃气轮机的扩散模块部后端，废气相对处于非常高的温度，因此利用这样的喷嘴构造，可以顺利地防止在喷嘴内部的污染物质处理用流体被排出之前由废气的热引起的蒸发等问题。
如图5(a)所示，这种分散喷嘴11可以形成绝热流路11c的末端向流体排出口11d周边开放的构造，如图5(b)所示，可以形成在绝热流路11c的一侧和另一侧流入流出绝热流体H的循环构造。绝热流体H可以由气体或液体形成，当绝热流体H是气体时，如图5(a)的结构可能更有效。即，可以使用空气等气体作为绝热流体H，并且通过将其向绝热流路11c内部持续地通过并排放，可以使外部的热无法到达内部，从而有效地进行绝热。另外，当绝热流体H由水等液体形成时，如图5(b)所示，在绝热流路11c的一侧和另一侧上开设绝热流体H进出的流路，可以使绝热流体H向绝热流路11c的内部循环后排出。特别地，在这种结构中，即使不使用后述的加压气体等，也可以通过分散喷嘴将液相的污染物质处理用流体分散并有效地注入废气中。但是，由于不需要像如上所述地限制本发明中分散喷嘴11的结构，因此将进一步说明根据需要可以适用的其他结构。
根据需要，分散喷嘴11可以进一步包括与流体排出口11d相连且移送加压气体G的加压气体流路11b。在这种情况下，也可以将污染物质处理用流体形成微粒子形态的泡沫并分散。此时，分散喷嘴11如图6(a)、(b)所示，可以包括：使污染物质处理用流体F流动的流体移送路11a、使绝热流体H流动并将流体移送路11a包围而形成的绝热流路11c、以及使加压气体G流动的加压气体流路11b，且可以形成在末端与流体移送路11a、加压气体流路11b连通的流体排出口11d。优选地，在流体移送路11a与绝热流路11c之间可以设置有加压气体流路11b，如图所示，加压气体流路11b可以设置在流体移送路11a的外部周围。例如，如图所示，可以在中央设置流体移送路11a，在流体移送路11a的周围依次设置加压气体流路11b和绝热气体流路11c，使各流路形成同心圆状的结构。
尽管没有图示，通过将空气压缩机和与空气压缩机相连的供应线路等连接在分散喷嘴11，可以得到加压气体G或绝热流体的供应。绝热流体H可以列举出空气或水，加压气体G可以列举出压缩空气。绝热流体H可以是液体或者气体。绝热流体H由气体形成时，可以使用这种空气压缩机。当绝热流体H是液体时，可以连接使用附加的循环泵等。
这种分散喷嘴11的形态可以如图7所示，流路的设置或结构可以进行多种变形。例如，如图7(a)的流体移送路11a可以设置在加压气体流路11b的外周部周围。即，流路可以形成同心圆状的结构，在中央设置加压气体流路11b，在其周围设置流体移送路11a，并再次以将流体移送路11a包围的形态形成绝热流路11c。另外，如图7(b)、(c)所示，流路也可以不按照同心圆状的形态形成，这样的情况下，例如，可以如图7(b)一样，加压气体流路11b与流体移送路11a相离，且加压气体流路11b被绝热流路11c包围。也就是说，绝热流路11c并不限定于特定的形态，可以广泛地利用分散喷嘴11的内部空间，并形成将流体移送路11a和加压气体流路11b整体包围的形态的绝热流路11c。例如，如图7(c)所示，加压气体流路11b与流体移送路11a相离，并形成将加压气体流路11b包围的附加绝热流路11c’。即，利用分散喷嘴11的内部空间，可以形成分别将相离的流体移送路11a和加压气体流路11b的各自外周部包围的绝热流路11c和附加绝热流路11c’。此时，可以在绝热流路11c和附加绝热流路11c’上分别形成使绝热流体H流入流出并循环的结构。像这样，可以形成多种形态的使污染物质处理用流体F、加压气体G和绝热流体H等在内部流动的喷嘴结构，且利用喷嘴内绝热流体H可以隔离外部的高热。由此还可以非常有效地防止污染物质处理用流体等在喷嘴内部的蒸发等问题。
如图1所示，分散喷嘴11的后端设置催化剂模块7。如上所述，通过分散喷嘴11与扩散模块部2的复合作用，污染物质处理用流体可以更顺利地与污染物质接触，且通过在催化剂模块7中包含的催化剂表面上的催化反应，可以更容易地处理污染物质。催化剂模块7可以包括外壳和位于外壳内部的催化剂。催化剂可以是可以通过废气的蜂巢等形态。催化剂模块7中包括的催化剂可以列举出选择性催化还原催化剂，更具体地，可以是沸石基选择性催化还原催化剂。沸石基选择性催化还原催化剂主要包含用于氨基-SCR(选择性催化还原法)反应的催化剂中的金属(例如：铁、铜、锰、铈)进行离子交换的沸石催化剂，其可以通过离子交换法，干式浸渍法等已知的方法制备或通过购买得到。由于此类沸石基选择性催化还原催化剂的使用温度范围广，因此从可将其应用于多种操作条件和位置的角度来看，是更优选的。在现有火力发电厂中，在使用了用于处理氮氧化物的包含钒的金属氧化物选择性催化还原催化剂的情况下，存在催化剂在高温下劣化的问题，因此可供催化剂设置的位置被限制在离燃气轮机相当远的位置。即使在这样的位置，在燃气轮机稳定运行的状态下{例如，燃气轮机的功率为100％的满负荷(或基本负荷)运行状态}，维持催化反应所需的温度没有大的问题，但是在燃气轮机初期启动时，在与之相同的位置上难以维持催化反应所需的温度。实际上，金属氧化物选择性催化还原催化剂很难应用于热交换模块的前端，但沸石基选择性还原催化剂在高温下劣化的可能性相对较低，因此在正常运行条件下也可以作用于产生高温范围的热交换模块的前端。另外，即使整体上废气温度相对不高且温度变化剧烈的燃气轮机初期启动时，在温度相对较高的热交换模块前端位置上沸石基选择性还原催化剂的催化作用也是可能的，因此可以将氮氧化物除去。沸石基选择性催化还原催化剂并不限于此，比如，是选自铁沸石基选择性催化还原催化剂和铜沸石基选择性催化还原催化剂中的一种或多种。铁沸石基选择性催化还原催化剂的使用温度范围为200～650摄氏度，且在400～650摄氏度范围内可以脱氮80％以上，铜沸石基选择性催化还原催化剂的使用温度范围为200至500摄氏度，且在250至450度范围内可以脱氮80％以上，因此不仅从在低温下同样适用的角度来看是优选的，而且通过将铁沸石基选择性催化还原催化剂和铜沸石基选择性催化还原催化剂一起使用，可以在更广的温度范围(例如：200～650摄氏度)有效地脱氮。像这样，在使用2种以上的催化剂时，各个催化剂可以一起或单独使用，并且在单独使用时，也可以设置成将每种催化剂包含在横穿废气气流的每一层中。另外，考虑到由于高温引起的催化剂的劣化，与金属氧化物选择性催化还原催化剂相比，沸石基选择性催还原催化剂是优选的，因此与金属氧化物选择性催化还原催化剂不同，其可应用于热交换模块8的前端。因此，如图1所示，催化剂模块7可以安装在热交换模块8的前端，此外也可以设置在热交换模块后端等多个位置，从而有效地去除如氮氧化物之类的污染物质。优选地，催化剂模块7可以设置在分散喷嘴11和热交换模块8的废气流出侧末端之间。热交换模块8的废气流出侧末端是指废气经过热交换模块8向着远离热交换模块方向的热交换模块的末端，如果以图1为基准，是指第4热交换模块87的右侧末端。图1示出了催化剂模块7设置在分散喷嘴11与第1热交换模块81之间，但并不限于此，可以设置在第一热交换模块81和第2热交换模块83之间等多个位置。就温度基准而言，可以将催化剂模块7设置在废气温度优选为650摄氏度以下、更加优选为200至650摄氏度的位置。因为当废气温度超过650摄氏度时，氮氧化物处理效率等会降低，且当废气温度低于200摄氏度时，氮氧化物处理效率也会降低。因此，优选地，根据燃气轮机的运行条件，催化剂模块可以设置在废气温度超过650摄氏度以外的位置上。更加优选地，催化剂模块7可以设置在分散喷嘴11与第2热交换模块83之间的温度超过650摄氏度的位置以外的位置，且不能达到200摄氏度的位置以外的位置上。在后述的一个变形例中，将更详细地说明在第1热交换模块81和第2热交换模块83之间设置有催化剂模块7的示例。另外，还可以根据运行条件来调节设置催化剂模块的位置。例如，在燃气轮机启动后10分钟以内，催化剂模块7可以设置在优选为废气温度达到200至650摄氏度的位置、更优选为达到200至600摄氏度的位置。
在下文中，将参照图8对可以形成在轮毂中的流量控制构件进行更详细地说明。图8是形成在轮毂上的流量控制构件的示例的示意图。
如图8所示，在上述轮毂22上可以形成有流量控制构件221。即，在轮毂22上可以进一步形成有将废气的流动方向向管道3的内壁侧引导的流量控制构件221。流量控制构件221可以形成为引导废气的气流并在后端加强离心方向上的速度分量，且可以由多种形式来实现。例如，可以是由曲面形状的板材或流体引导面形成在外面的块状的构成物等。因此，图示的流量控制构件221仅是一个示例，不需要限定于此来理解。流动控制构件221的大小、设置状态和形状等可以考虑废气的气流等而适当地改变。
在下文中，将参照图9来说明废气处理装置的运转过程。图9是图1的废气处理装置的运转图。
本发明的废气处理装置10如图9所示进行操作。当燃气轮机1驱动时，废气E被放出，其通过后端的扩散模块部2且调节气流。即，如上所示，在通过扩散模块部2的期间，废气E得到离心方向的速度并被引导至后端的管道3内壁。尤其是，插入到扩散模块部2中央的轮毂22就会形成朝向外侧气缸部21的放射状的气流，可以将向管道3内壁侧的气流更有效地引导。
在燃气轮机1驱动期间，废气E经过这样的过程被连续地引导至管道3内壁侧，因此形成沿管道3内壁行进的高浓度的废气气流。利用管道3内壁上突出的分散喷嘴11，将污染物质处理用流体F集中地注入到在这样引导至管道3内壁的废气E气流中。污染物质处理用流体F在流体供应部13中以液相贮藏后，通过流体供应管12供应至各分散喷嘴11，向分散喷嘴11末端排出并随时注入到废气E中。尤其是，通过向持续引导至管道3内壁而形成的高速流动的高浓度废气E气流中，集中注入液相的污染物质处理用流体F，因此可以大幅度增加污染物质处理用流体F与废气E的混合率，即使不单独经过对污染物质处理用流体F进行汽化等过程，也可以在废气E和污染物质处理用流体F充分地混合的状态下到达催化剂模块7，并通过催化剂表面的催化反应更有效地处理污染物质。
本发明的废气处理装置不限于本发明的一个实施例，可以进行各种变形。参照图10和图11，将更详细地说明本发明的一个实施例的第1变形例10-1和第2变形例10-2。
图10是图1的废气处理装置的第1变形例的布局结构示意图。为使说明简洁明了，以下将重点说明与上述实施例不同的部分，未单独说明的构成要素由上述说明代替。
参考图10，作为一个实施例的第1变形例的废气处理装置10-1，除催化剂模块7外进一步包含附加催化剂模块9。通过这样的结构，可以利用在催化剂模块7中未充分反应而剩余的污染物质处理用流体，在附加催化剂模块9中通过催化反应额外地对污染物质进行处理。例如，催化剂模块7含有沸石基选择性催化还原催化剂，附加催化剂模块9含有金属氧化物选择性催化还原催化剂，从而利用如氨或尿素的污染物质处理用流体，通过选择性催化还原反应，可以更有效地处理氮氧化物。即，在催化剂模块7中未能处理的氮氧化物可以在附加催化剂模块9中被处理，且催化剂模块7和催化剂模块9中使用的催化剂特性不同，因此可以对应多种运行条件更加有效地处理氮氧化物。金属氧化物选择性催化还原催化剂可以列举为氨基-SCR反应催化剂中包含钒的金属氧化物催化剂，可以是通过已知的方法制备或购买的。这样的金属氧化物选择性催化还原催化剂的优选使用温度范围可以为200至450摄氏度。
另外，附加的催化剂模块9中还可以包括氧化催化剂，其用于与如醛的碳氢化合物、如一氧化碳的不完全燃烧物质、未反应的氨和不能进行反应而剩余的还原剂一起通过氧化方式或者分解方式对可处理物质进行处理。即，将在燃气轮机初期启动时由于不完全燃烧而生成的一氧化碳等在氧化催化剂的使用下，通过氧化方式或分解方式等进行处理。氧化催化剂也没有限定，只要是可以通过氧化方式或分解方式作用于可处理的物质上的催化剂即可，例如，可以是包含铂和/或钯等的氧化催化剂等。氧化催化剂也可以是通过已知方法制备或购买的。
因此，附加催化剂模块9包括选自金属氧化物选择性催化还原催化剂和氧化催化剂中的至少一种，可以更有效地处理污染物。当相互不同种类的催化剂一起使用时，可以将其按照使每种催化剂形成相互不同的层，以横穿废气气流方向设置。
只要将附加催化剂模块9设置在催化剂模块7的后端，其位置则不受其他限制，如图10所示，附加催化剂模块9可以设置在第2热交换模块83的后端。更具体地，催化剂模块7可以设置在第1热交换模块81与第2热交换模块83之间，附加催化剂模块9可以设置在第3热交换模块85后端的第3热交换模块85与第4热交换模块87之间，且在第2热交换模块83和第3热交换模块85之间可以设置注入气相的污染物质处理用流体的气相流体注入部41。
附加催化剂模块9中包含的催化剂的使用温度的上限可以比催化剂模块7中包含的催化剂低。这样，通过将含有比催化剂模块7的使用温度上限低的催化剂的附加催化剂9设置在催化剂模块7的后端，即使存在劣化损伤问题的催化剂，也可以容易地使用，并且可以更顺利地处理随着热交换作用等而温度逐渐降低的废气中所包含的污染物质。例如，按照温度基准，附加催化剂模块9可以设置在优选为废气温度在450摄氏度以下的位置，更加优选为废气温度在200至450摄氏度的位置。这是因为，当废气温度超过450摄氏度时，由于劣化等会存在氮氧化物的处理效率等降低的问题，当不足200摄氏度时，会存在氮氧化物处理效率低的问题。因此，根据燃气轮机的运行条件，在废气温度超过450摄氏度的位置以外的位置上设置附加催化剂模块9是优选的。更加优选地，附加催化剂模块9可以配置在第2热交换模块83和烟囱6相连的出口之间，超过450摄氏度的位置以外的位置上，且不能到达200摄氏度的位置以外的位置上。另外，根据运转条件，可以调节附加催化剂模块9的设置位置。例如，在燃气轮机正常运转(基本负载)的条件下，优选地在废气温度为200摄氏度至450摄氏度的位置上设置附加催化剂模块9。
此时，催化剂模块7不仅可以设置在前面一个实施例中描述的位置，而且可以如图所示，设置在第1热交换模块81与第2热交换模块83之间。
另外，可以在附加催化剂模块9的前端设置气相流体注入部41。通过气相流体注入部41可以将与液相相比分散性强的气相状态的污染物质处理用流体直接注入到废气中，因此可以容易地在更宽的范围内与污染物质接触。气相流体注入部41可以设置在分散喷嘴11的后端，可以向流动的废气中注入气相状态的污染物质处理用流体。在处理对象如氧化氮的情况下，为将其处理需要进行还原反应，此时气相的污染物质处理用流体可以列举为氮基还原剂和/或非氮基还原剂。气相流体注入部41可以向流动的废气中供应气相的污染物质处理用流体，为了注入气相的污染物质处理用流体，一般可以由包括适用的喷嘴和网格等来实现。气相的污染物质处理用流体可以是提前与废气混合并汽化的。即，气相流体注入部41可以与将液相的污染物质处理用流体进行汽化的化油器43相连，化油器43可以位于废气流动通路的外部，并可以将在燃气轮机1和烟囱6的出口之间流动的废气与液相的污染物质处理用流体混合并进行汽化。在化油器43中与废气混合并汽化的还原剂和废气的混合气体向气相流体注入部41供应。通过这样的结构，即使没有附加的热源，也可以再次利用废气将液相的污染物质处理用流体在化油器43中进行汽化，向气相流体注入部41提供汽化的污染物质处理用流体和废气的混合气体，可以更有效地处理废气整体的氮氧化物等。具体地，可以通过从流体供应管12分支出来的分支管14，从流体供应部13向化油器43流入液相的污染物质处理用流体，并利用由废气移送管16向化油器43移送的废气，将液相的污染物质处理用流体汽化，汽化的污染物质处理用流体通过气相流体供应管42向气相流体注入部41供应。废气移送管16上安装有控制阀16b和泵16a，可以控制废气的流量，且分支管14上也安装有控制阀15，可以控制流入化油器43的液相的污染物质处理用流体的流量。但是，图10中仅是一个使用流体供应部13的示例示意图，但并不限于此，当然也可以在化油器43上连接并使用与流体供应部13独立的附加流体供应部(未图示)。特别地，在向分散喷嘴11供应的液相的污染物质处理用流体与向气相流体注入部41供应的气相的污染物质处理用流体包含有相互不同的物质的情况下，除流体供应部以外，将附加流体供应部用连接管直接连接在化油器上并使用是优选的。
另外，图11是图1的废气处理装置的第2变形例的布局结构示意图。为使说明简洁明了，以下将重点说明一个实施例与第1变形例不同的部分，未单独说明的构成要素由上述说明代替。
参考图11，作为一个实施例第2变形例的废气处理装置10-2进一步包括除催化剂模块7以外的附加催化剂模块9，且附加催化剂模块9包括第1附加催化剂模块91和第2附加催化剂模块93。第1附加催化剂模块91和第2附加催化剂模块93可以分别包含相同或不同种类的催化剂。当包含同一种类的催化剂时，与上述第1变形例相同，附加催化剂模块中含有的催化剂的反应面积增大，从而可以增加被处理的废气的量和速度。另外，当第1附加催化剂模块91与第2附加催化剂模块93包含各不相同种类的催化剂时，通过各个催化剂的作用来可以处理多种物质。例如，第1附加催化剂模块91中包含金属氧化物选择性催化还原催化剂，第2附加催化剂模块中包含金属氧化物催化剂的情况下，不仅可以利用在催化剂模块7中未充分反应剩下的污染物质处理用流体，在第1附加催化剂模块91中通过催化反应更高效率地处理污染物质，而且可以将如一氧化碳的可以通过氧化方式处理的污染物质利用第2附加催化剂模块93来进行处理。
附加催化剂模块9可以设置在催化剂模块7的后端，但并不限于于此位置，如图11所示，第1附加催化剂模块91可以设置在第2热交换模块83的后端，第2附加催化剂模块93可以设置在第1附加催化剂模块91的后端。更具体地，催化剂模块7可以设置在分散喷嘴11与第1热交换模块81之间，第1附加催化剂模块91可以设置在第2热交换模块83与第3热交换模块85之间，第2附加化剂模块93可以设置在第3热交换模块85与第4热交换模块87之间。此外，第2变形例当然也可以在附加催化剂模块9的前端设置气相流体注入部(未图示)。
以下，将通过几个实验例对本发明的效果进行更详细地说明。以下，在各实验例的描述中，对上述构成部分不另行改变其附图标记来进行指代说明。
<实验例1>废气处理实验
以图11所示的形式，在联合循环发电厂的简化模型中安装废气处理装置，并使用分散喷嘴以与氮氧化物相同的摩尔比注入液相还原剂(氨)，进行废气处理实验。此时，催化剂模块的催化剂使用沸石基选择性催化还原催化剂{在蜂窝载体上将Fe-β沸石(Zeolyst公司)清洗涂层的催化剂}，第1附加催化剂模块的催化剂使用以V2O5为主要成分的钒基选择性催化还原催化剂，第2附加催化剂模块的催化剂使用属于氧化催化剂的铂催化剂。在这种情况下，管道内的分散喷嘴位于从轮毂至上述直线距离c的3/8处对应的位置，且分散喷嘴的末端位置为从管道内壁至上述垂线a的1/6处对应的位置。在模拟联合循环发电厂的燃气轮机输出变化的条件下，测量烟囱中还原剂注入前后的氮氧化物(NOx：包含NO和NO2的氮氧化物)浓度和一氧化碳浓度。在催化剂模块和第1热交换模块之间以及在烟囱处测量注入还原剂之后的氮氧化物浓度和氨浓度，在烟囱处测量注入还原剂之后的一氧化碳浓度。一氧化碳浓度是除了一氧化碳之外，还参考如醛等的未燃碳氢化合物的不完全燃烧副产物的指标来测量。其结果如表1所示。在表1中，燃气轮机输出100％表示燃气轮机在满负荷状态下运行。
表1
使用分散喷嘴的在还原剂注入前后被测物质浓度的变化
燃气轮机输出(％) 5 10 20 40 60 80 100
还原剂注入前烟囱N0<sub>X</sub>浓度(ppm) 20 48 53 58 55 34 26
还原剂注入前烟囱CO浓度(ppm) 10 30 120 400 500 20 未检出
还原剂注入后催化剂模块后端N0<sub>X</sub>浓度(ppm) 5 3 3 4 4 4 3
还原剂注入后催化剂模块后端NH<sub>3</sub>浓度(ppm) 1 3 3 2 3 3 1
还原剂注入后烟囱N0<sub>X</sub>浓度(ppm) 未检出 未检出 未检出 1 1 未检出 未检出
还原剂注入后烟囱NH<sub>3</sub>浓度(ppm) 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
还原剂注入后烟囱CO浓度(ppm) 未检出 未检出 未检出 1 未检出 未检出 未检出
如表1所示，可以看出与运转时间无关，在还原剂注入后催化剂模块后端的NOx浓度为3～5ppm，显示氮氧化物得到了处理。此氮氧化物的浓度为完全不会出现黄烟的浓度，因此可以得知，通过本发明，即使是在联合循环发电厂中特别成问题的黄烟等也可以被有效地处理。特别地，可以看出，即使在燃气轮机低输出的启动初期，也可以处理包括引起黄烟的原因物质在内的所有氮氧化物，即使在燃气轮机的启动初期，温度相对较低而污染物质处理困难的运转条件下，也可以通过本发明容易地处理污染物质。这可能是因为，根据本发明，管道内污染物质处理用流体与被处理对象在顺利地混合的状态下在催化剂表面进行反应。另外，发现最终排放到烟囱中的废气中不含或非常少量地含有氮氧化物和过量的还原剂或不完全燃烧的副产物等。这可能是由于催化剂模块和附加催化剂模块的复合作用。结果，可以看出通过本发明可以非常有效且高效地处理火力发电厂的废气。
在下文中，通过确认管道内分散喷嘴的位置和分散喷嘴末端的位置变化而引起的污染物质处理用流体分布的变化，来了解对混合的影响和由此对废气处理带来的影响。
<实验例2>确认根据管道内分散喷嘴的位置变化，管道后端的污染物质处理用流体的分布变化
为确认根据管道内分散喷嘴的位置变化，污染物质处理用流体的混合分布变化，进行了如下实验。如图1至图4所示，向管道内部通过分散喷嘴分散氨水，在管道后端上连接的管道扩管侧测定氨的浓度分布。此时，在燃气轮机位置注入空气以模拟在启动时从燃气轮机流出的流体条件。分散喷嘴在管道的横断面上如图2所示设置，沿着管道的纵向方向对上述图4的直线距离c，以一定的比例增加距轮毂的距离来进行实验。分散喷嘴末端的位置固定在从管道内壁到上述垂线a的3/6处的位置上。在管道扩管的末端部(管道扩管和阵列回收锅炉连接的地方)上形成有可以靠近管道内部的凹槽，通过所述凹槽插入检测装置并在管道扩管的末端部上部侧3个点、中央侧3个点和下部侧3个点的共9个点上测定氨的浓度，如以下表2所示，根据测定结果，计算上部侧3个点的平均浓度及其标准偏差、中央侧3个点的平均浓度及其标准偏差、下部侧3个点的平均浓度及其标准偏差、以及整体9个点上的整体平均浓度及其标准偏差。调节从分散喷嘴分散的氨水，以使在测定部上氨的理论浓度为9±1ppm。由此，得到了如下列表2所示的结果。
表2
根据管道内分散喷嘴的位置变化，管道后端的污染物质处理用流体的分布变化(浓度单位为ppm)
Figure BDA0002380742610000261
如表2所示，可以确认分散喷嘴的管道内位置超过从轮毂开始为直线距离c的7/8的位置时，整体平均浓度的标准偏差会大大上升。由此，可以看出在这种情况下，存在污染物质处理用流体无法均一地在废气内混合的问题。这可以解释为是由于下部侧的平均浓度、中央侧的平均浓度和上部侧的平均浓度之间存在较大差异差引起的，由此，可以看出，管道内分散喷嘴的位置在从轮毂开始直线距离c的7/8以内是更加优选的。特别地，可以看出，污染物质处理用流体和废气的均匀混合也会影响利用催化作用的对废气的处理，因此通过分散喷嘴在管道内的位置为在从轮毂开始直线距离c的7/8以内，可以引导废气与污染物质处理用流体的均一混合并更加稳定地处理废气。
<实验例3>确认根据分散喷嘴末端位置的变化，管道后端的污染物质处理用流体的分布变化
为确认根据分散喷嘴末端位置的变化，污染物质处理用流体的分布变化，进行了如下实验。具体而言，将上述实验例2的条件中分散喷嘴的管道内位置固定在从轮毂至直线距离c的3/8处，通过对于垂线a以一定比例改变分散喷嘴的末端位置的方式来改变条件并进行实验。调节从分散喷嘴分散的氨水在测定部上氨的理论浓度为10±1ppm，其余实验条件维持一致。由此，得到了如下列表3所示的结果。
表3
根据分散喷嘴末端位置的变化，管道后端的污染物质处理用流体的分布变化(浓度单位为ppm)
Figure BDA0002380742610000271
如图3所示，可以确认在分散喷嘴的末端位置超过从管道内部开始垂线a的5/6的位置时，整体平均浓度的标准偏差会大大上升。因此，可以看出，在这种情况下也会存在污染物质处理用流体不能均一地混合到废气内的问题。这可以解释为是由于下部侧的平均浓度、中央侧的平均浓度和上部侧的平均浓度之间存在较大差异差引起的，因此，分散喷嘴的末端位置在从管道内壁开始垂线a的5/6以内是更加优选的。特别地，可以看出，污染物质处理用流体和废气的均匀混合也会影响通过催化作用的对废气的处理，分散喷嘴的末端位置在从管道内壁开始在垂线a的5/6以内，可以引导废气与污染物质处理用流体的均一混合并更加稳定地处理废气。
整理实验例2和3的结果来看，分散喷嘴的管道内位置在从轮毂开始至直线距离c的7/8以内，且分散喷嘴的末端位置在从管道内壁至垂线a的5/6以内时，废气处理更加有效。
尽管以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，本发明领域内的具有通常知识的人可以理解的是，不改变本发明的技术性思想或必要特征，可以按照其他具体形态进行实施。因此，应当理解的是，上述实施例在所有方面的示例都不是限定性的。

Claims (15)

1.一种火力发电厂的废气处理装置，其包括：
扩散模块部，其用于控制设置在火力发电厂的燃气轮机后端的管道与所述燃气轮机之间的废气流量，并引导至所述管道的内壁侧；
多个分散喷嘴，其安装在从所述扩散模块部引导至管道内壁侧的废气的所述管道内流动区间，从所述管道的内壁突出形成；
流体供应管，其与所述分散喷嘴相连并延长至所述管道外部；
流体供应部，其用于将液相的污染物质处理用流体通过所述流体供应管供应到所述分散喷嘴；
以及催化剂模块，其设置在所述分散喷嘴后端，
其中，所述扩散模块部包括：向内部通过废气的外侧气缸部和插入到所述外侧气缸部中心部并将废气向离心方向引导的轮毂，所述分散喷嘴与从所述轮毂的外周面向所述轮毂的纵向方向延长的延长线不相交。
2.根据权利要求1所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述轮毂还包括将废气的流动方向引导至所述管道的内壁侧的流量控制构件。
3.根据权利要求1所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述分散喷嘴的末端距所述管道的内壁的距离为所述垂线a的长度的5/6以下，垂线a为从所述轮毂的外周面向所述轮毂的纵向方向平行地延长的延长线上向所述管道的内壁所作的垂线。
4.根据权利要求1所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述分散喷嘴从第1延长线与第2延长线的交点沿第1延长线位于c的7/8以下的位置，其中c为从所述轮毂至连接在所述管道的后端部的管道扩管的直线距离，第1延长线为从所述管道内壁向所述管道的纵向方向平行延长的延长线，第2延长线为从所述轮毂的末端延长的与所述第1延长线垂直相交的延长线。
5.根据权利要求1所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述催化剂模块包括选择性催化还原催化剂。
6.根据权利要求5所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述选择性催化还原催化剂包括沸石基选择性催化还原催化剂。
7.根据权利要求6所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述沸石基选择性催化还原催化剂包括选自铁沸石基选择性催化还原催化剂和铜沸石基选择性催化还原催化剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，进一步包括设置在所述分散喷嘴后端的热交换模块，所述催化剂模块设置在所述分散喷嘴与所述热交换模块的废气流出侧末端之间。
9.根据权利要求8所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述热交换模块包括第1热交换模块和第2热交换模块，所述第1热交换模块设置在所述分散喷嘴与所述第2热交换模块之间，所述催化剂模块设置在所述第1热交换模块与第2热交换模块之间或者所述分散喷嘴与所述第1热交换模块之间。
10.根据权利要求1所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，进一步包括设置在所述催化剂模块后端的附加催化剂模块。
11.根据权利要求10所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述附加催化剂模块包括选自金属氧化物选择性催化还原催化剂和氧化催化剂中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，进一步包括设置在所述分散喷嘴后端的热交换模块，所述热交换模块包括第1热交换模块和第2热交换模块，所述第1热交换模块设置在所述分散喷嘴与所述第2热交换模块之间，所述催化剂模块设置在所述第1热交换模块与第2热交换模块之间或者所述分散喷嘴与所述第1热交换模块之间，所述附加催化剂模块设置在所述第2热交换模块的后端。
13.根据权利要求12所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述热交换模块进一步包括设置在所述第2热交换模块后端的第3热交换模块，所述附加催化剂模块设置在所述第3热交换模块后端。
14.根据权利要求13所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，在所述第2热交换模块与所述第3热交换模块之间设置有注入气相的污染物质处理用流体的气相流体注入部。
15.根据权利要求10所述的火力发电厂的废气处理装置，其中，所述附加催化剂模块包括包含金属氧化物选择性催化还原催化剂的第1附加催化剂模块和包含氧化催化剂的第2附加催化剂模块，所述第1附加催化剂模块后端设置有所述第2附加催化剂模块。
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