JP2009136716A - ガス混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスの流速を低下させることなく、混合を促進して均一に分散する。
【解決手段】ダクト１１内に軸心Ｏと平行に配置されて混合ガスＣを加速するレジューサー１２と、レジューサー１２の出口１２ｏに対向して設けられた分散空間１３と、分散空間１３内でレジューサー１２の出口１２ｏに対向して配置されて混合ガスを外周側に分散する攪拌部材１４と、分散空間１３から攪拌部材１４の外周部に形成された攪拌通路１５を介して連通されて混合ガスＣを減圧し攪拌部材１４の背面側にうず流を形成する攪拌空間１６とを具備し、攪拌部材１４は、ダクト１１の軸心位置に配置され頂部から下流側外方に傾斜する４枚の案内板１４ａを有する正四角錐形に形成され、攪拌通路１５の開口面積を、レジューサー１２の出口１２ｏの開口面積の０．９〜１．１倍とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、たとえば排ガス中にアンモニアガスを吹き込んで脱硝触媒に接触させ、排ガス中のＮＯ_ｘを分解除去する排ガス脱硝装置などにおいて、排ガス中に吹き込まれたアンモニアガスを均一に混合分散させるために使用されるガス混合装置に関する。

たとえば排ガスのＮＯ_ｘなどを除去する場合、排ガス中にアンモニアガスを吹き込んで、後段の脱硝触媒が内装された反応器に導入し、脱硝触媒により排ガス中のＮＯ_ｘを分解除去して無害化する脱硝触媒法が実施されている。

ここで、反応器に導入される排ガス中のアンモニア濃度にムラがあると、脱硝効率が低下して、窒素酸化物が分解されずに排出されたり、あるいはアンモニアガスがそのまま排出されたりすることがあった。

このため、排ガスに吹き込んだアンモニアガスの混合を促進するガス混合装置として、たとえば特許文献１が提案されている。このガス混合装置は、還元剤供給ノズルの下流側に大径の混合室を形成し、この混合室の軸心位置に、先端部に流体を周囲に分流する導入流路形成部材を有する内壁管を配置し、内壁管の周囲に、分流された流体を流入させる複数の噴出口を形成したものである。
特開平７−２２７５２８号公報

しかしながら、上記構成では、アンモニアガスが混合された排ガスを、混合室の外周部に一旦分流して迂回させ、さらに噴出口を介して内壁管に導入するので、混合室でガスの流速が一旦低下して、排ガスに同伴されたダストなどが混合室に堆積するおそれがあった。

本発明は上記問題点を解決して、ガスに同伴されたダストなどを堆積させることなく、混合ガスの混合攪拌を促進して均一に分散させることができるガス混合装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、ダクト内に、当該ダクトの軸心上に配置され入口から出口に流路断面積が漸次絞られて混合ガスを加速するレジューサーと、当該レジューサーの出口に対向して設けられた分散空間と、前記分散空間内でレジューサーの出口に対向して配置されて混合ガスを外周側に分散させる攪拌部材と、前記分散空間から前記攪拌部材の外周部に形成された攪拌通路を介して連通され混合ガスを減圧し前記攪拌部材の背面側にうず流を形成する混合空間とを具備し、前記攪拌部材は、ダクトの軸心上に頂部が配置され下流側外方に傾斜する案内面を有する錐形に形成され、前記攪拌通路の開口面積を、レジューサーの出口の開口面積の０．９〜１．１倍としたものである。

請求項２記載の発明は、ダクト内に、当該ダクトの軸心と平行でかつ互いに接して並設され入口から出口に流路断面積が漸次絞られて混合ガスを加速する複数のレジューサーと、当該レジューサーの出口に対向して設けられた分散空間と、当該分散空間内で各レジューサーの出口にそれぞれ対向して配置されて混合ガスを外周側に分散させる攪拌部材と、前記分散空間から前記攪拌部材の外周部に形成された攪拌通路を介して連通され混合ガスを減圧し前記攪拌部材の背面側にうず流を形成する混合空間とを具備し、前記攪拌部材は、レジューサーの軸心上に頂部が配置され下流側外方に傾斜する案内面を有する錐形に形成され、前記攪拌通路の開口断面積を、レジューサーの出口の開口面積の０．９〜１．１倍としたものである。

請求項３記載の発明は、ダクト内に、当該ダクトの軸心と平行でかつバイパス通路をあけて並設され入口から出口に流路断面積が漸次絞られて混合ガスを加速する複数のレジューサーと、当該レジューサーの出口に対向して設けられた分散空間と、当該分散空間内でレジューサーの出口にそれぞれ対向して配置されて混合ガスを外周側に分散させる攪拌部材と、前記分散空間から前記攪拌部材の外周部に形成された攪拌通路を介して連通され混合ガスを減圧し前記攪拌部材の背面側にうず流を形成する混合空間とを具備し、前記攪拌部材は、レジューサーの軸心上に頂部が配置され下流側外方に傾斜する案内面を有する錐形に形成され、前記攪拌通路を、各レジューサーの出口の開口面積の０．９〜１．１倍に、前記バイパス通路の流路断面積を加算した開口断面積としたものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、レジューサーの出口の開口面積／レジューサーの入口の開口面積により求められる開口率を０．２〜０．４の範囲とし、攪拌部材は、案内面が、レジューサーの軸心に垂直な面に対して頂部から下流側外方に４０°〜６０°の範囲で傾斜されたものである。

請求項５記載の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載の構成において、ダクト内で混合ガスの流速が速い部位に、レジューサーの出口の開口面積／レジューサーの入口の開口面積により求められる開口率が大きいレジューサーを配置するとともに、混合ガスの流速が遅い部位に開口率が小さいレジューサーを配置することにより、各レジューサーの出口の混合ガスの流速を均一化するように構成したものである。

請求項１記載の発明によれば、レジューサーにより混合ガスを加速して出口から分散空間に噴出させ、分散空間で錐形の攪拌部材に衝突させて外周側に分散させる。さらに混合ガスの流速を低下させることなく、攪拌部材外周の攪拌通路から混合空間に排出して急激に減圧減速し、混合空間で攪拌部材の背面側にうず流を形成させて混合ガスを効果的に攪拌混合し、均一に分散させることができる。

請求項２記載の発明によれば、大口径のダクト内に送られる混合ガスを、複数のレジューサーによりそれぞれ加速して出口から分散空間に噴出させ、分散空間で錐形の攪拌部材に衝突させて外周側に分散させる。さらに混合ガスの流速を低下させることなく、攪拌部材外周の攪拌通路から混合空間に排出して急激に減圧減速し、混合空間で攪拌部材の背面側にうず流を形成させて、大量の混合ガスを効果的に攪拌混合し均一に分散させることができる。

請求項３記載の発明によれば、大口径のダクト内に送られる混合ガスの一部をバイパス通路に流送し、残りを複数のレジューサーによりそれぞれ加速して出口から分散空間に噴出させ、分散空間で錐形の攪拌部材に衝突させて外周側に分散させる。さらに、攪拌部材外周の攪拌通路から混合空間に排出して減圧減速し、混合空間で攪拌部材の背面側にうず流を形成し、大量の混合ガスを効果的に攪拌混合して均一に分散させることができ、また混合ガスの一部をバイパス通路を通過させることで圧力損失を小さくすることができる。

請求項４記載の発明によれば、レジューサーの開口率を０．２〜０．４とすることで、圧力損失を少なくして、混合ガスを十分に加速し攪拌部材に衝突させることができる。また攪拌部材の案内面を下流側外方に４０°〜６０°で傾斜させることにより、分散空間内で、流路抵抗を増大させることなく、レジューサーから噴出された混合ガスを周方向に均一に分散させることができる。

請求項４記載の発明によれば、ダクト内で混合ガスの流速が異なる部位では、流速に対応してレジューサーの開口率を変化させ、出口の混合ガスの流速を均一化して攪拌部材に衝突させることにより、均一な分散と効果的な攪拌混合を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明に係るガス混合装置３は、たとえば排ガス脱硝装置１に設けられるもので、排ガス脱硝装置１は、ダクト１１内の排ガス（流送ガス）Ｂ中に還元剤であるアンモニアガス（添加ガス）Ａを吹き込む単数または複数の注入ノズル２ａを有する還元剤注入装置２と、還元剤注入装置２の下流側に配置されるガス混合装置３と、ガス混合装置３の下流側に配置されて混合ガスを脱硝触媒に接触反応させる触媒反応器４とで構成されている。
［実施の形態１］
ガス混合装置３の実施の形態１を図２〜図４を参照して説明する。

このガス混合装置３は、たとえば流路断面積が１ｍ^２以下の小口径で、たとえば正方形断面の角筒形ダクト１１内に、ダクト１１の軸心Ｏ上に配置され入口１２ｉから出口１２ｏに流路断面が漸次絞られて混合ガスＣを加速するレジューサー１２と、レジューサー１２の出口１２ｏが開口された分散空間１３と、この分散空間１３内でレジューサー１２の出口１２ｏに対向して配置されて混合ガスＣを分散する攪拌部材１４と、攪拌部材１４の外周部に形成された攪拌通路１５と、攪拌部材１４の背面側で分散空間１３から攪拌通路１５を介して連通されて混合ガスＣを混合する混合空間１６とを具備している。

（レジューサー）
レジューサー１２は混合ガスＣを加速するためのもので、開口率［出口１２ｏの開口面積／入口１２ｉの開口面積］が０．２〜０．４の範囲に設定されている。これは、開口率が０．２未満では、流路抵抗が大きくなって混合ガスＣの圧力損失が大きくなるからであり、また開口率が０．４を越えると、混合ガスＣの加速が少なく十分な流速が得られず、攪拌混合が十分に行えないからである。

またダクト１１の内面に対向して配置されてレジューサー１２を形成する４枚の傾斜板１２ａは、軸心Ｏ上の頂部から下流側外方にそれぞれテーパ角θ１で傾斜されている。ここでテーパ角θ１は、θ１＝１０°〜４５°の範囲に設定されており、好ましくはθ１＝１０°〜２０°の範囲である。これは、θ１＝２０°以下であれば、損失係数が０．１以下となって混合ガスＣの圧力損失を十分に小さくできるが、θ１＝１０°未満となると、レジューサー２２の長さＬ１が長くなりすぎてダクト１１が長く必要となるからである。またダクト１１の長さが特に短く制限される場合には、θ１＝４０°〜４５°としても、損失係数が０．２程度とそれほど大きくならずに使用することができるが、θ１＝４５°を越えると流路抵抗が大きくなって混合ガスＣの圧力損失が増大するからである。

（分散空間と攪拌部材）
分散空間１３は、レジューサー１２の出口１２ｏに対向して設けられて出口１２ｏから噴出される混合ガスＣを、攪拌部材１４に衝突させて外周部に均一に分散させる空間であり、ここではダクト１１（レジューサー１２の入口１２ｉ）と同一流路断面積に形成されている。

攪拌部材１４は、レジューサー１２の軸心Ｏ上に頂部１４ｃが位置するように出口１２ｏに対向して配置され、ダクト１１の４つの内面にそれぞれ対向して、頂部１４ｃから下流側外方に傾斜する４枚の案内板（案内面）１４ａにより形成されている。これら案内板１４ａは、レジューサー１２の出口１２ｏから噴出される混合ガスＣに、軸心Ｏ方向の速度成分Ｆｙ１に対して、軸心Ｏに直角な面上の速度成分Ｆｘを付与するもので、速度成分Ｆｘ１が大きいほど混合効果が大きくなる。ここでは、Ｆｙ１：Ｆｘ１＝１：１となるように、軸心Ｏに垂直な面に対する案内板１４ａの傾斜角α１を４５°に設定しており、この傾斜角α１はα１＝４０°〜６０°の範囲が好適である。これはα１が４０°未満になると流路抵抗が大きくなりすぎるからであり、また傾斜角α１が６０°を越えて大きくなると、攪拌混合効果が小さくなり、ダクト１１の占有容積が増加するからである。

また、レジューサー１２の出口１２ｏから攪拌部材１４までの距離Ｄ１は、レジューサー１２の開口率により異なり、開口率が０．２０以上、０．２５未満における距離Ｄ１が、レジューサー１２の出口１２ｏの開口幅Ｅ１×（２／３〜３）の範囲に設定される。また開口率が０．２５以上、０．３５未満における距離Ｄ１が、レジューサー１２の出口１２ｏの開口幅Ｅ１×（１／２〜２）の範囲に設定され、さらに開口率が０．３５以上、０．４０以下における距離Ｄ１が、レジューサー１２の出口１２ｏの開口幅Ｅ１×（１／３〜３／２）の範囲に設定されている。

これは、開口率が０．２０以上、０．２５未満で、距離Ｄ１が開口幅Ｅ１×２／３未満、または開口率が０．２５以上、０．３５未満で、距離Ｄ１が開口幅Ｅ１×１／２未満、あるいは開口率が０．３５以上、０．４０以下で、距離Ｄ１が開口幅Ｅ１×１／３未満とすると、出口１２ｏから攪拌部材１４までの距離が接近し過ぎて流路抵抗が大きくなり混合ガスＣの圧力損失が大きくなるからである。また開口率が０．２０以上、０．２５未満で、距離Ｄ１が開口幅Ｅ１×３を越え、または開口率が０．２５以上、０．３５未満で、距離Ｄ１が開口幅Ｅ１×２を越え、あるいは開口率が０．３５以上、０．４０以下で、距離Ｄ１が開口幅Ｅ１×３／２を越えると、出口１２ｏから攪拌部材１４までの距離が離れ過ぎて、混合ガスＣが攪拌部材１４に衝突する十分な流速が得られず、攪拌混合が十分に行えないからである。

（攪拌通路）
攪拌部材１４の外周部には、ダクト１１内面との間に一定の間隙ｄに形成された攪拌通路１５が設けられており、この攪拌通路１５の開口面積Ｓｔ１は、レジューサー１２の出口１２ｏの開口面積Ｓｏ１とほぼ等しいＳｔ１≒Ｓｏ１に設定され、攪拌通路１５の開口面積Ｓｔ１は、Ｓｔ１＝Ｓｏ１×０．９〜１．１の範囲となる。これにより、分散空間１３において混合ガスＣを外周部に均等に分散して、流速を低下させることなく、攪拌通路１５から混合通路１６に噴出させることができ、排ガスＢに同伴されたダストが分散空間１３に堆積するのを防止することができる。

（混合空間）
攪拌部材１４の背面側に形成された混合空間１６に攪拌通路１５が開口されて、ダクト１１（レジューサー１２の入口１２ｉ）と同一流路断面積に形成されている。そして攪拌通路１５から噴出された高速の混合ガスＣを、ダクト１１の内面に衝突させるとともに急激に減圧減速し、さらに攪拌部材１４の背面側に多数のうず流を形成させ、効果的に攪拌混合するように構成されている。

（作用）
上記構成において、ダクト１１内に送られる排ガスＢ中に、注入ノズル２ａからアンモニアガスＡが吹き込まれ、この混合ガスＣがガス混合装置３に送られる。ガス混合装置３では、混合ガスＣがレジューサー１２に導入されて加速され、出口１２ｏから分散空間１３に噴出される。そして混合ガスＣが攪拌部材１４の案内板１４ａに衝突して四方に均一に分散され、これら分散流が、速度が低下されることなく攪拌通路１５に送られる。またこの分散空間１３の前部では、分散流の傍流として混合ガスＣのうず流が形成されて混合が促進される。さらに攪拌通路１５から混合空間１６に噴出された混合ガスは、ダクト１１の内面に衝突されるとともに急激に減圧減速され、さらに攪拌部材１４の背面側に回り込むうず流を多数形成し、これにより混合ガスＣがさらに効果的に混合攪拌されて、排ガスＢ中にアンモニアガスＡが均一に分散される。

（効果）
上記実施の形態１によれば、混合ガスＣをレジューサー１２に導入して加速し、出口１２ｏから分散空間１３に噴出させて錐形の攪拌部材１４に衝突させることにより、混合ガスＣを外周側に分散させて攪拌し、さらに攪拌部材１４の外周部に形成された攪拌通路１５から混合空間１６に噴出させることにより、急激に減圧減速して攪拌部材１４の背面側に回り込むうず流を多数形成させ、混合ガスＣを効果的に攪拌混合して、アンモニアガスＡを排ガスＢ中に均一に分散させることができる。また、混合ガスＣを高速で攪拌混合できることから、排ガスに同伴されたダストなどの堆積を未然に防止することができる。

（変形例１および２）
実施の形態１では、直状（同一流路断面積）の角筒状ダクト１１内にガス混合装置３を設置したが、図５に示すように、ダクト１１を形成する外壁板を折り曲げて、レジューサー１２’を形成し、レジューサー１２’の出口１２ｏから外周側に垂直に広がる端板１３ａを取り付けて分散空間１３’を形成することもできる。

また図６に示すように、円筒形ダクト１１”では、円錐形のレジューサー１２”と円錐形の攪拌部材１４”とを設けて同様に構成することにより、同一の作用効果を奏することができる。これら図５および図６には実施の形態１と同一の作用効果を奏する部材には、同一符号を付して説明を省略する。

［実施の形態２］
流路断面積が１ｍ^２を越える大口径のダクトに設置されるガス混合装置を図７〜図９を参照して説明する。

大口径で矩形断面のダクト２１には、アンモニアガスＡを吹き込む注入ノズル２ｂが所定間隔をあけて複数本横断方向に並設され、各注入ノズル２ｂの背面に複数の吹込み孔がそれぞれ穿設されている。

このダクト２１内を上下方向に３等分、左右方向に２等分して６つの空間部を区画し、各空間部にそれぞれ実施の形態１と同一構造のガス混合装置２０を配置している。
このガス混合装置２０は、各空間部内に、ダクト２１の軸心Ｏと平行に配置されて入口２２ｉから出口２２ｏに流路断面が漸次絞られて混合ガスＣを加速する複数のレジューサー２２と、各レジューサー２２の出口２２ｏが開口された分散空間２３と、この分散空間２３内で各レジューサー２２の出口２２ｏにそれぞれ対向して配置されて混合ガスＣを外周側に分散する攪拌部材２４と、各攪拌部材２４の外周部にそれぞれ形成された攪拌通路２５と、攪拌通路２５から噴出された混合ガスＣを減圧減速して攪拌部材２４の背面側に多数のうず流を形成し攪拌混合する混合空間２６とを具備している。

（レジューサー）
ダクト２１内に、ダクト２１の軸心Ｏと平行で同一構造の６個のレジューサー２２が、ダクト２１内面に入口２２ｉが接するとともに、入口２２ｉが互いに接するように配設されている。各レジューサー２２は混合ガスＣを加速するためのもので、開口率［出口２２ｏの開口面積／入口２２ｉの開口面積］が０．２〜０．４の範囲に設定されている。これは、開口率が０．２未満では、流路抵抗が大きくなって混合ガスＣの圧力損失が大きくなるからであり、また開口率が４０％を越えると、混合ガスＣの加速が少なく十分な流速が得られないために、攪拌混合効果が十分に得られないからである。

またレジューサー２２を形成する４枚の傾斜板２２ａの軸心Ｏに対するテーパ角θ２は、θ２＝１０°〜４５°の範囲とされ、好ましくはθ２＝１０°〜２０°の範囲に設定されている。これはθ２＝２０°以下であると、損失係数が０．１以下となって圧力損失を十分に小さくできるが、θ２＝１０°未満となると、レジューサー２２の長さＬ２が長くなりすぎてダクト２１が長く必要となるからである。またダクト２１の長さが制限される場合には、θ２＝４０°〜４５°としても、損失係数が０．２程度とそれほど大きくならず、使用可能な範囲となるが、θ２＝４５°を越えると流路抵抗が大きくなって混合ガスＣの圧力損失が増大するからである。

（分散空間と攪拌部材）
分散空間２３は、各レジューサー２２の出口２２ｏからそれぞれ噴出される混合ガスＣを、攪拌部材２４に衝突させて外周部に均一に分散させる空間であって、ダクト２１（レジューサー２２の入口２２ｉ）と同一流路断面積に形成されている。

各攪拌部材２４は、各レジューサー２２の軸心Ｏ上に頂部２４ｃが位置するように出口２２ｏに対向してそれぞれ配置され、支持部材２４ｂを介してダクト２１内に支持されている。そしてダクト２１の４つの内面にそれぞれ対向して、頂部２４ｃから下流側外方に傾斜する４枚の案内板（案内面）２４ａがそれぞれ設けられている。これら案内板２４ａは、レジューサー２２の出口２２ｏから噴出される混合ガスＣに、軸心Ｏ方向の速度成分Ｆｙ２に対して、軸心Ｏに直角な面上の速度成分Ｆｘ２を付与するもので、速度成分Ｆｘ２が大きいほど混合効果が大きくなる。ここでは、速度成分Ｆｙ２：速度成分Ｆｘ２＝１：１となるように、案内板２４ａの軸心Ｏに垂直な面に対する傾斜角α２を、α２＝４５°に設定しており、α２＝４０°〜６０°の範囲に好適である。これはα２＝４０°未満なると流路抵抗が大きくなりすぎるからであり、α２＝６０°を越えて大きくなると、攪拌混合効果が小さくなるからである。

また、レジューサー１２の出口１２ｏから攪拌部材１４までの距離Ｄ２は、レジューサー１２の開口率により異なり、開口率が０．２０以上、０．２５未満における距離Ｄ２が、レジューサー１２の出口１２ｏの開口幅Ｅ２×（２／３〜３）の範囲に設定される。また開口率が０．２５以上、０．３５未満における距離Ｄ２が、レジューサー１２の出口１２ｏの開口幅Ｅ２×（１／２〜２）の範囲に設定され、さらに開口率が０．３５以上、０．４０以下における距離Ｄ２が、レジューサー１２の出口１２ｏの開口幅Ｅ２×（１／３〜３／２）の範囲に設定されている。

これは、開口率が０．２０以上、０．２５未満で、距離Ｄ２が開口幅Ｅ２×２／３未満、または開口率が０．２５以上、０．３５未満で、距離Ｄ２が開口幅Ｅ２×１／２未満、あるいは開口率が０．３５以上、０．４０以下で、距離Ｄ２が開口幅Ｅ２×１／３未満とすると、出口１２ｏから攪拌部材１４までの距離が接近し過ぎて流路抵抗が大きくなり混合ガスＣの圧力損失が大きくなるからである。また開口率が０．２０以上、０．２５未満で、距離Ｄ２が開口幅Ｅ２×３を越え、または開口率が０．２５以上、０．３５未満で、距離Ｄ２が開口幅Ｅ２×２を越え、あるいは開口率が０．３５以上、０．４０以下で、距離Ｄ２が開口幅Ｅ２×３／２を越えると、出口１２ｏから攪拌部材１４までの距離が離れ過ぎて、混合ガスＣが攪拌部材１４に衝突する十分な流速が得られず、攪拌混合が十分に行えないからである。

（攪拌通路）
攪拌部材２４の外周部には、ダクト２１内面との間の一定の間隙ｄ２、または攪拌部材２４同士の間の一定の間隙２×ｄ２により形成された攪拌通路２５が設けられており、この攪拌通路２５の全開口面積Ｓｏ２は、全レジューサー２２の出口２２ｏの合計開口面積Ｓｔ２とほぼ等しいＳｔ２＝Ｓｏ２×０．９〜１．１の範囲に形成されている。これにより、分散空間２３における混合ガスＣを、外周部に均等に分散して、流速を低下または加速させることなく、攪拌通路２５から混合通路２６に噴出させ、排ガスＢに同伴されたダストの堆積を防止することができる。

（混合空間）
攪拌部材２４の背面側で攪拌通路２５が開口された混合空間２６は、ダクト２１と同一流路断面積に形成されている。ここでは、攪拌通路２５から噴出された高速の混合ガスＣを、急激に減圧減速して攪拌部材２４の背面側にうず流を形成させ、効果的に混合するように構成されている。

（作用）
上記構成において、ダクト２１内に送られる排ガスＢ中に、注入ノズル２ｂからアンモニアガスＡが吹き込まれ、この混合ガスＣがガス混合装置２０に送られる。ガス混合装置２０では、混合ガスＣが全てレジューサー２２にそれぞれ導入されて加速され、各出口２２ｏから分散空間２３に噴出される。そして混合ガスＣが各攪拌部材２４の案内板２４ａに衝突してそれぞれ四方に均一に分散され、これら分散流は速度が低下されることなく攪拌通路２５に導入され、混合空間２６に噴出される。また分散空間２３の前部には、分散流の傍流としてうず流が形成されて混合が促進される。さらに攪拌通路２５から混合空間２６に噴出された混合ガスＣは、急激に減圧減速されて攪拌部材２４の背面側に回り込むうず流が多数形成され、混合ガスＣがさらに効果的に混合攪拌されて排ガスＢ中にアンモニアガスＡが均一に分散される。

（効果）
上記実施の形態２によれば、大口径のダクト２１において、混合ガスＣを複数のレジューサー２２に導入して加速し、出口２２ｏから分散空間２３に噴出させて錐形の攪拌部材２４にそれぞれ衝突させることにより、混合ガスＣを外周側に分散させて攪拌し、さらに攪拌部材２４の外周部に形成された攪拌通路２５から混合空間２６に噴出させることにより、急激に減圧減速されて攪拌部材２４の背面側にうず流を形成させ、混合ガスＣを効果的に攪拌混合して、排ガスＢ中にアンモニアガスＡを均一に分散させることができる。

［実施の形態３］
さらに流路断面積が１ｍ^２を越える大口径のダクトに設置されるガス混合装置の実施の形態３を図１０〜図１２を参照して説明する。なお、実施の形態２と同一部材には、同一符号を付して説明を省略する。

このガス混合装置３０は、実施の形態２におけるダクト２１内の圧力損失を軽減するために、ダクト３１内のレジューサー２２間にバイパス通路３２を形成し、攪拌通路３５にもバイパス通路３２の幅分を拡張したものである。

すなわち、ダクト３１内に支持部材２２ｂを介して配置されたレジューサー２２とダクト３１の内面の間にそれぞれ幅ｅのバイパス通路３２を形成するとともに、隣接するレジューサー２２との間にそれぞれ幅ｅの２倍のバイパス通路３２を形成している。また攪拌通路３５は、ダクト３１内面と攪拌部材２４との間の攪拌通路３５の幅ｄ２は、実施の形態２の攪拌通路２５の幅ｄ１にバイパス通路３２の幅を加算してｄ２＝ｄ１＋ｅとし、また隣接する攪拌部材２４間の攪拌通路３５の幅ｄ２を２倍として、ｄ２＝２（ｄ１＋ｅ）とし、これにより、攪拌通路３５の流路断面積は、レジューサー２２の出口２２ｏの開口面積×（０．９〜１．１）に、バイパス通路３２の流路断面積を加算したものとなる。

上記実施の形態２によれば、レジューサー２２間に形成したバイパス通路３２と、十分な幅の攪拌通路３５とにより、混合ガスＣの圧力損失を十分に軽減することができ、またレジューサー２２と攪拌部材２５とにより混合ガスＣを十分に攪拌混合して排ガスＢ中のアンモニアガスＡを均一に分散させることができる。

（実施の形態２，３の変形例）
図１３は実施の形態２，３の変形例を説明する縦断面図である。Ｕ字形ダクト４１やエルボ形ダクトの出口側、あるいはダクト内に障害物があった場合の下流側では、ダクト４１内にガス流速が早い部分と遅い部分が生じる。このダクト４１に設置されるガス混合装置４０は、ガス流速が遅い内径側に、開口率（出口の開口面積／入口の開口面積）を小さいレジューサー４３ａを配置して混合ガスＣを他より加速し、ガス流速が高速となる外径側に開口率が漸次大きくなるレジューサー４３ｂ〜４３ｄを配置して混合ガスＣの加速を小さくし、各レジューサー４３ａ〜４３ｄの出口からそれぞれ噴出される混合ガスＣをほぼ均等な流速で攪拌部材２４に衝突させるように構成されている。これにより、混合ガスＣの流速を均一化させて攪拌混合を効果的に促進させることができる。なお、図１１は実施の形態２のガス混合装置２０を適用したが、実施の形態３のガス混合装置３０であってもよい。

（攪拌部材の他の実施例）
なお、図１４に示すように、攪拌部材５４の案内板５４ａを、一定間隔ごとに多数の貫通孔５４ｂが形成されたパンチングメタルにより形成したものでもよく、多数の貫通孔５４ｂを通過する混合ガスＣにより、混合ガスＣの攪拌をさらに促進することができる。

また、上記実施の形態１〜３では、正四角錐形の攪拌部材１４，２４，５４としたが、円錐などの他の錐形としてもよい。またここで、「錐形」とは、頂部に球面や平面などの頭部を有する截頭錐形を含むものとする。

（レジューサーの他の実施例）
図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、レジューサー５２Ａ〜５２Ｃの傾斜板５２ａ，５２ｃ，５２ｅの内面に混合ガスＣを攪拌する混合部材を取り付けたり、混合形状に形成して混合を促進することもできる。（ａ）は傾斜板５２ａをプレス加工などにより凹凸部５２ｂ（混合形状）を形成したレジューサー５２Ａであり、（ｂ）は傾斜板５２ｃの内面に平面状または曲面状の混合板５２ｄ（混合部材）を取り付けたレジューサー５２Ｂであり、（ｃ）は傾斜板５２ｅの内面に多数の突起物５２ｆ（混合部材）を取り付けたレジューサー５２Ｃである。

（大口径の円筒形ダクト用の他の実施例）
図１６および図１７に示すように、流路断面積が１ｍ^２を越える大口径の円筒形ダクト５１の場合、円形断面にレジューサー２２と混合部材２５とを複数組並設することにより構成することができる。たとえば円筒形ダクト５１内に、実施の形態２のガス混合装置２０や、実施の形態３のガス混合装置３０をそれぞれ必要組数配置すれば、実施の形態２および３と同様の作用効果を奏することができる。

本発明に係るガス混合装置を備えた排ガス脱硝装置を示す構成図である。 ガス混合装置の実施の形態１を示す斜視図である。 ガス混合装置を説明する縦断面図である。 ガス混合装置を示し、（ａ）は図３に示すａ−ａ端面図、（ｂ）は図３に示すｂ−ｂ端面図、（ｃ）は図３に示すｃ−ｃ断面図である。 ガス混合装置の実施の形態１で、ダクトを変形した変形例１を示す縦断面図である。 ガス混合装置を円筒形ダクトに設けた変形例２を示す斜視図である。 実施の形態２のガス混合装置を示す縦断面図である。 ガス混合装置を示す斜視図である。 ガス混合装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。 本発明に係る排ガス脱硝装置の実施の形態３を示す概略構成図である。 ガス混合装置の斜視図である。 ガス混合装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。 実施の形態２，３の変形例を示し、ガス混合装置の縦断面図である。 混合部材の他の実施の形態を示す正面図である。 レジューサーの他の実施の形態を示す縦断面図で、（ａ）は傾斜板を凹凸状に形成したもの、（ｂ）は傾斜板の内面に混合板を取り付けたもの、（ｃ）は傾斜板の内面に多数の突起物を取り付けたものである。 大口径の円筒形ダクトに実施の形態２のガス混合装置の一部を設けた変形例３を示す斜視図である。 大口径の円筒形ダクトに実施の形態３のガス混合装置の一部を設けた変形例４を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ アンモニアガス
Ｂ 排ガス
Ｃ 混合ガス
１ 排ガス脱硝装置
２ 還元剤注入装置
３ ガス混合装置
４ 触媒反応器
１１ ダクト
１２ レジューサー
１２ｉ 入口
１２ｏ 出口
１３ 分散空間
１４ 攪拌部材
１４ａ 案内板
１４ｂ 支持部材
１４ｃ 頂部
１５ 攪拌通路
１６ 混合空間
２０ ガス混合装置
２１ ダクト
２３ 分散空間
２４ 攪拌部材
２５ 攪拌通路
３０ ガス混合装置
３１ ダクト
３２ バイパス通路
３５ 攪拌通路
４０ ガス混合装置
４１ Ｕ字形ダクト
４３ａ〜４３ｄ レジューサー

Claims (5)

1. ダクト内に、当該ダクトの軸心上に配置され入口から出口に流路断面積が漸次絞られて混合ガスを加速するレジューサーと、当該レジューサーの出口に対向して設けられた分散空間と、前記分散空間内でレジューサーの出口に対向して配置されて混合ガスを外周側に分散させる攪拌部材と、前記分散空間から前記攪拌部材の外周部に形成された攪拌通路を介して連通され混合ガスを減圧し前記攪拌部材の背面側にうず流を形成する混合空間とを具備し、
   前記攪拌部材は、ダクトの軸心上に頂部が配置され下流側外方に傾斜する案内面を有する錐形に形成され、
   前記攪拌通路の開口面積を、レジューサーの出口の開口面積の０．９〜１．１倍とした
   ことを特徴とするガス混合装置。
2. ダクト内に、当該ダクトの軸心と平行でかつ互いに接して並設され入口から出口に流路断面積が漸次絞られて混合ガスを加速する複数のレジューサーと、当該レジューサーの出口に対向して設けられた分散空間と、当該分散空間内で各レジューサーの出口にそれぞれ対向して配置されて混合ガスを外周側に分散させる攪拌部材と、前記分散空間から前記攪拌部材の外周部に形成された攪拌通路を介して連通され混合ガスを減圧し前記攪拌部材の背面側にうず流を形成する混合空間とを具備し、
   前記攪拌部材は、レジューサーの軸心上に頂部が配置され下流側外方に傾斜する案内面を有する錐形に形成され、
   前記攪拌通路の開口断面積を、レジューサーの出口の開口面積の０．９〜１．１倍とした
   ことを特徴とするガス混合装置。
3. ダクト内に、当該ダクトの軸心と平行でかつバイパス通路をあけて並設され入口から出口に流路断面積が漸次絞られて混合ガスを加速する複数のレジューサーと、当該レジューサーの出口に対向して設けられた分散空間と、当該分散空間内でレジューサーの出口にそれぞれ対向して配置されて混合ガスを外周側に分散させる攪拌部材と、前記分散空間から前記攪拌部材の外周部に形成された攪拌通路を介して連通され混合ガスを減圧し前記攪拌部材の背面側にうず流を形成する混合空間とを具備し、
   前記攪拌部材は、レジューサーの軸心上に頂部が配置され下流側外方に傾斜する案内面を有する錐形に形成され、
   前記攪拌通路を、各レジューサーの出口の開口面積の０．９〜１．１倍に、前記バイパス通路の流路断面積を加算した開口断面積とした
   ことを特徴とするガス混合装置。
4. レジューサーの出口の開口面積／レジューサーの入口の開口面積により求められる開口率を０．２〜０．４の範囲とし、
   攪拌部材は、案内面が、レジューサーの軸心に垂直な面に対して頂部から下流側外方に４０°〜６０°の範囲で傾斜された
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス混合装置。
5. ダクト内で混合ガスの流速が速い部位に、レジューサーの出口の開口面積／レジューサーの入口の開口面積により求められる開口率が大きいレジューサーを配置するとともに、混合ガスの流速が遅い部位に開口率が小さいレジューサーを配置することにより、各レジューサーの出口の混合ガスの流速を均一化するように構成した
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のガス混合装置。

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