JP2013240784A - 流れ制御グリッド - Google Patents

Abstract

【課題】流体の流れ方向を変化させ、流体の出口において実質的に均一な速度分布を生じることができる、よりコンパクトで有効な流れ制御グリッドを提供する。
【解決手段】流れ制御グリッド４０であって、互いに接続された複数のチャネルアセンブリ５１〜６６を備え、複数のチャネルアセンブリのそれぞれは、流れ直線化セクション４２および流れ変向セクションを形成しており、流れ変向セクション４４は、円弧状セグメントと、第１の実質的に平坦なセグメントとを有し、第１の実質的に平坦なセグメントは、流れ直線化セクションに配置されており、円弧状セグメントは、流れ直線化セクションから外方へ延びている。
【選択図】図１

Description

開示された主体は、流れ制御グリッド、特に、流れ制御グリッドであって、複数の流れチャネルアセンブリを有する流れ直線化セクションと、複数の変向ベーンを有する流れ変向セクションとを備え、前記複数の変向ベーンは、流体流れの方向を変化させかつ流れ制御グリッドの出口にわたって均一な流体速度分布を生ぜしめるために、流体直線化セクション内へ延びておりかつ流体直線化セクションと協働する、流れ制御グリッドに関する。

世界で利用されるエネルギのほとんどは、石炭、油および天然ガスなどの、炭素および水素を含有する燃料を燃焼させることから得られる。炭素および水素に加え、これらの燃料は、酸素、水分および汚染物を含んでいる。煙道ガスは、燃料の燃焼の副産物であり、灰、硫黄（しばしば"ＳＯｘ"と称される硫黄酸化物の形態である）、窒素化合物（しばしば"ＮＯｘ"と称される窒素酸化物の形態である）、塩素、水銀およびその他の微量元素を含むおそれがある。燃焼中に放出される汚染物の損傷効果に関する認識は、発電プラント、精製所およびその他の工業プロセスからの排気に対するより一層厳しい制限を課すきっかけとなる。汚染物の排出をほぼゼロにするという、これらのプラントの運転者への要求は高まっている。

汚染物の排出をほぼゼロにするという要求に応じ、多くのプロセスおよびシステムが開発されてきた。これらのシステムおよびプロセスは、選択的触媒還元（ＳＣＲ）システム、脱硫システム（湿式煙道ガス脱硫"ＷＦＧＤ"および乾式煙道ガス脱硫"ＤＦＧＤ"として知られる）、微粒子フィルタ（たとえば、バッグハウス、微粒子収集器および同様のものを含む）、および煙道ガスから汚染物を吸収する１つ以上の吸着材の使用を含むが、これらに限定されない。

商用ＳＣＲシステムの固体触媒表面における化学反応は、ＮＯｘをＮ₂に変換する。一般的に、固体触媒は、煙道ガスをグリッドに流過させ、触媒と反応させるように構成されたグリッドに形成されたサブストレートに配置されている。ＳＣＲシステムにおける１つの問題は、触媒の作用が温度および煙道ガス成分に依存し、時間がたつにつれて劣化するということである。たとえば、触媒は、グリッドの部分を通る煙道ガスの局所的に高い速度によって生じる腐食により、早期の交換を要求することがある。しかしながら、グリッドに入る煙道ガスの速度を制御するのは困難である恐れがある。なぜならば、一般的に、煙道ガスは側部からほぼ水平にＳＣＲに入り、グリッドの入口において変向し、下方へ変向しなければならないからである。煙道ガスの方向を変化させ、グリッドに入る煙道ガスの均一な速度分布を達成しようとするための装置は、一般的に大きく、ＳＣＲの高さを著しく増大する。このような装置は、重く、据え付けるのが困難であり、増大したＳＣＲ高さはコストを増大させる。したがって、流体の流れ方向を変化させ、流体の出口において実質的に均一な速度分布を生じることができる、よりコンパクトで有効な流れ制御グリッドが必要とされている。

したがって、本発明の課題は、流体の流れ方向を変化させ、流体の出口において実質的に均一な速度分布を生じることができる、よりコンパクトで有効な流れ制御グリッドを提供することである。

ここに例示された態様では、互いに接続された複数のチャネルアセンブリを有する流れ制御グリッドが提供される。複数のチャネルアセンブリのそれぞれは、流れ直線化セクションと、流れ変向セクションとを形成する。流れ変向セクションは、円弧状セグメントと、第１の実質的に平坦なセグメントとを有する。第１の実質的に平坦なセグメントは、流れ直線化セクションに配置されている。円弧状セグメントは、流れ直線化セクションから外方へ延びている。

ここに開示された別の態様では、フードセクションと流体接続した入口ダクトを有する、流体速度を制御するための導管が提供される。導管は、段状の構成でフードセクションを横切って延びる流れ制御グリッドを有する。導管は、互いに接続された複数のチャネルアセンブリも有する。複数のチャネルアセンブリのそれぞれは、流れ直線化セクションと、流れ変向セクションとを有する。流れ変向セクションは、円弧状セグメントと、実質的に平坦なセグメントとを有する。実質的に平坦なセグメントは、流れ直線化セクションに位置決めされており、円弧状セグメントは、流れ直線化セクションから外方へ延びている。

上述の特徴およびその他の特徴は以下の図面および詳細な説明によって例示される。

ここで、例示的な実施の形態でありかつ同じ要素が同じ符号で示されている図面を参照する。

選択的触媒還元（ＳＣＲ）反応器を有する発電プラントシステムの概略図である。 据え付けられた流れ制御グリッドを有するＳＣＲの側面図である。 図２の断面３−３に沿って見た、図２の流れ制御グリッドの一部の上面図である。 図３の流れ制御グリッドの一部の拡大図である。 入口からグリッドまでの距離に関する、流れ制御グリッドから出る流体流れの標準化された速度の速度分布グラフである。 入口からグリッドまでの距離に関する、流れ制御グリッドから出る流体のアプローチ角度のグラフである。

ここで図１を参照すると、たとえば石炭火力発電プラント等の発電プラントが概して符号１０で示されている。発電プラント１０は、燃焼室１４と、燃焼室の下流に配置された煙道ガス排出セクション１６とを形成した炉１２を有する。煙道ガス排出セクション１６は、導管２０によって選択的触媒還元（ＳＣＲ）反応器１８と流体接続（流体が流れるように接続）しており、かつ連結されている。導管２０は、排出セクション１６の出口２２と、ＳＣＲ反応器１８の入口２４との間に接続されている。ＳＣＲ反応器１８は、空気予熱器２８と流体接続した出口２６を形成している。静電集塵器３０は、空気予熱器２８と流体接続しており、かつ空気予熱器２８の下流に配置されている。煙道ガス脱硫システム（ＦＧＤＳ）３２は、静電集塵器３０と流体接続しており、かつ静電集塵器３０の下流に配置されている。煙突３４は、ＦＧＤＳ３２と流体接続しており、かつＦＧＤＳ３２および誘引ファン３３の下流に配置されている。

ＳＣＲ反応器１８は、出口２６に隣接して配置されかつ出口２６と流体接続した下側下流端部を有する本体セクション１８Ａを形成している。ＳＣＲ反応器１８は、入口２４に隣接して配置されかつ入口２４と流体接続したフードセクション１８Ｂをも形成している。２つの触媒グリッド３６は、ＳＣＲ反応器１８によって形成された内部領域１８Ｃに配置されている。触媒グリッド３６を複数の流路３６Ａが貫通している。触媒材料３６Ｂは触媒グリッド３６の表面に配置されており、これにより、別のグリッド４６から噴射されたアンモニアとともに触媒グリッド３６を流過する煙道ガスは触媒材料に曝されて触媒材料と反応し、煙道ガスからＮＯｘのような汚染物を除去する。

ＳＣＲ反応器１８は、入口２４の下流でかつ触媒グリッド３６の上流および上方においてフードセクション１８Ｂに配置された流れ制御グリッド４０をも有する。流れ制御グリッド４０は、流れ制御グリッド４０の下側セグメント（例えば下流）に配置された流れ直線化セクション４２を形成している。流れ制御グリッド４０は、流れ変向セクション４４をも有する。流れ変向セクション４４は、流れ直線化セクション４２から外方に延びておりかつ流れ直線化セクション４２の上方（例えば上流）に配置された第１のセグメント４４Ａと、直線化セクション４２に配置されておりかつ直線化セクション４２の一部を構成している第２のセグメント４４Ｂとを有する。流れ制御グリッド４０は、流体流れの方向を９０°だけ変化させかつ流れ制御グリッドの出口４０Ｂにわたって均一な流速分布を提供するように構成されている。例えば、図２を参照すると、流体流れの方向は、導管２０におけるＸ軸として示された軸線に対してほぼ平行な第１の方向Ｆ１から、流れ制御グリッド４０の下方における第２の方向Ｆ２に変化させられる。流体は、導管２０と出口４０Ｂとの間において概して矢印Ｆ３の方向に流れる。第１の方向Ｆ１は、第２の方向から９０°に向けられており、概してＺ軸として示された軸線に対して平行である。流れ制御グリッド４０は、流れの方向の９０°の変更を行うように示されかつ説明されているが、本開示は、これに関して限定されない。なぜならば、流れ制御グリッドは、９０°よりも大きいまたは９０°よりも小さい大きさを有するものを含むがこれに限定されないその他の大きさの流れ方向の変化のために構成されてよいからである。

図２を参照すると、制御グリッド４０が示されており、この制御グリッド４０は、第１の基準線Ｒ１と第２の基準線Ｒ２との間の角度Ｓによって規定された傾斜を有する段状の構成においてフードセクション１８Ｂに配置された１６のチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６を有する。１つの実施の形態において、角度Ｓは約８〜約１２度である。チャネルアセンブリ５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６のそれぞれは、チャネルアセンブリ５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６のそれぞれ１つの入口２４側において隣接したチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４および６５のそれぞれ１つから、矢印Ｔの方向に（例えば上方に）ずれている。例えば、チャネルアセンブリ５２は、チャネルアセンブリ５１から矢印Ｔによって示された方向に距離Ｇだけずれている。制御グリッド４０は、フードセクション１８Ｂに配置された１６のチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６を有するように示されかつ説明されているが、本開示は、これに関して制限されない。なぜならば、あらゆる数のチャネルアセンブリが用いられてよいからである。角度Ｓは、実際のダクト寸法に応じて変化してよい。

図３に示したように、流れチャネル５１，５２，５３および５４は、ＳＣＲ反応器１８の第１の側１８Ｆから延びており、ＳＣＲ反応器１８の第１の側Ｆに固定されており、ＳＣＲ反応器の第２の側１８Ｒにおいて終わっており、ＳＣＲ反応器の第２の側１８Ｒに固定されている。流れチャネル５１，５２，５３および５４に関して図３に示されたものと同様に、チャネルアセンブリ５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６も、ＳＣＲ反応器１８の第１の側１８Ｆから延びており、ＳＣＲ反応器１８の第１の側Ｆに固定されており、ＳＣＲ反応器の第２の側１８Ｒにおいて終わっており、ＳＣＲ反応器の第２の側１８Ｒに固定されている。図２に示したように、チャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６は、入口２４に隣接した領域４０Ｓから始まる段状構成に配置されている。チャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６の各面６８は、ほぼ矢印Ｕの方向でフードセクション１８Ｂの第１の側１８Ｆおよび第２の側１８Ｒを横切って斜めに配置されており、フードセクション１８Ｂの角４０Ｔに隣接して終わっている。図２および図３に示したように、２つのプレート７２が、チャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６を横切って横方向に延びており、かつチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６を支持している。各プレート７２の１つのエッジ７２Ｅは、フードセクション１８Ｂによって形成された内面１８Ｔに固定されている。

図２から図４までを参照すると、入口２４に隣接した流れチャネルアセンブリ５１は、変向ベーン５１Ａと、互いに実質的に平行に配置されかつ互いから距離Ｗ１だけ離間した５つの流れプレート５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅおよび５１Ｆとを有する。流れプレート５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅおよび５１Ｆのそれぞれは、実質的に平坦であり、高さＨおよび厚さＷ３を有する。変向ベーン５１Ａは、（１）第１の箇所７７と第２の箇所７５との間に延びる第１の実質的に直線的なセクション５１Ｊと、（２）第２の箇所７５と第３の箇所７４との間に延びておりかつ曲率半径Ｒ５を有する円弧状セグメント５１Ｋと、（３）第３の箇所７４から延びておりかつ第４の箇所７６（すなわち平坦なセクション５１Ｌの遠位端部）において終わっている第２の実質的に平坦なセクション５１Ｌと、によって形成されている。第２の実質的に平坦なセクション５１Ｌは、基準線Ｒ３に対して角度Ａ２で流れプレート５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅおよび５１Ｆから離れるように傾斜させられている。第２の実質的に平坦なセクション５１Ｌと、円弧状セグメント５１Ｋとは、流れプレート５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅおよび５１Ｆ上を矢印Ｔ２によって示された方向に入口２４に向かって距離Ｗ２だけ延びている。１つの実施の形態において、距離Ｇは高さＨの約３分の１である。１つの実施の形態において、距離Ｗ２は、距離Ｗ１の５倍に、厚さＷ３の約５倍を足したものにほぼ等しい。１つの実施の形態において、角度Ａ２は約１０度である。１つの実施の形態において、距離Ｗ１は約４インチである。角度Ａ２は約１０度として説明されているが、本発明はこれに関して制限されない。なぜならば、角度Ａ２は、１０度よりも大きいまたは１０度よりも小さい角度を含むその他の大きさであってよいからである。距離Ｗ１は、約４インチであると説明されているが、距離Ｗ１は４インチよりも大きいまたは小さいその他の大きさであってよい。

流れプレート５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅおよび５１Ｆの隣接する対は、それらの間に流路７０（たとえば、矩形の横断面を有する流路）を形成している。第１の実質的に直線的なセクション５１Ｊおよび流れプレート５１Ｂは、それらの間に別の流路７０を形成している。各流路７０は、入口平面７９と出口平面８０との間に延びている。第２の実質的に平坦なセクション５１Ｌおよび円弧状セグメント５１Ｋと、入口平面７９との間に、変向領域７８が形成されている。変向領域７８において、方向Ｆ１に流れる流体は、矢印Ｆ３によって示したように、方向Ｆ２へ９０°変向させられる。

第４の箇所７６は、入口平面７９から、矢印Ｔによって示された方向に、入口平面に対して垂直な線に沿って測定された距離Ｈ２だけ間隔を置かれている。流れチャネルアセンブリ５１は、距離Ｈ２と、流れプレート５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅおよび５１Ｆの高さＨとの合計に等しい全体高さＨ３を有する。

図２〜図４を参照すると、流れチャネルアセンブリ５１および５３の間に位置決めされた流れチャネルアセンブリ５２は、変向ベーン５２Ａと、実質的に互いに平行に配置されかつ距離Ｗ１だけ互いから離間した８つの流れプレート５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈおよび５２Ｉとを有する。各流れプレート５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈおよび５２Ｉは、実質的に平坦であり、高さＨを有する。変向ベーン５２Ａは、（１）第１の箇所７７と第２の箇所７５との間に延びる第１の実質的に直線的なセクション５２Ｊと、（２）第２の箇所７５と第３の箇所７４との間に延びておりかつ曲率半径Ｒ５を有する円弧状セグメント５２Ｋと、（３）第３の箇所７４から延びておりかつ第４の箇所７６において終わっている第２の実質的に平坦なセクション５２Ｌと、によって形成されている。第２の実質的に平坦なセクション５２Ｌは、基準線Ｒ３に対して角度Ａ２で流れプレート５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅおよび５２Ｆから離れる方向に傾斜させられている。第２の実質的に平坦なセクション５２Ｌおよび円弧状セグメント５２Ｋは、流れプレート５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅおよび５２Ｆ上に入口２４に向かって距離Ｗ２だけ延びている。

流れプレート５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈおよび５２Ｉの隣接する対は、それらの間に流路７０を形成する。第１の実質的に直線的なセクション５２Ｊおよび流れプレート５２Ｂは、それらの間に別の流路７０を形成しており、第１の実質的に直線的なセクション５１Ｊおよび流れプレート５２Ｉは、それらの間に別の流路７０を形成している。各流路７０は、入口平面７９と出口平面８０との間に延びている。変向領域７８は、第２の実質的に平坦なセクション５２Ｌおよび円弧状セグメント５２Ｋと、入口平面７９との間に形成されている。変向領域７８において、方向Ｆ１に流れる流体は、方向Ｆ２へ９０°変向させられる。第４の箇所７６は、入口平面７９から離れる方向に、矢印Ｔによって示された方向に、入口平面に対して垂直な線に沿って測定された距離Ｈ２だけ間隔を置かれている。流れチャネルアセンブリ５２は、距離Ｈ２と、流れプレート５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈおよび５２Ｉの高さＨとの合計に等しい全体高さＨ３を有する。

各流れチャネルアセンブリ５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４および６５は、流れチャネルアセンブリ５２と同様に構成されている。流れチャネルアセンブリ６６は、流れチャネルアセンブリ５１と同様に構成されている。したがって、同じ要素は、同じ要素番号および文字が割り当てられている。たとえば、流れチャネルアセンブリ５３は、変向ベーン５３Ａと、互いに実質的に平行に配置されかつ互いから距離Ｗ１だけ間隔を置かれた８つの流れプレート５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈおよび５３Ｉとを有する。各流れプレート５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈおよび５３Ｉは、実質的に平坦であり、高さＨを有する。変向ベーン５３Ａは、（１）第１の箇所７７と第２の箇所７５との間に延びる第１の実質的に直線的なセクション５３Ｊと、（２）第２の箇所７５と第３の箇所７４との間に延びる、曲率半径Ｒ５を有する円弧状セグメント５３Ｋと、（３）第３の箇所７４から延びかつ第４の箇所７６において終わっている第２の実質的に平坦なセクション５３Ｌと、によって形成されている。第２の実質的に平坦なセクション５３Ｌは、基準線Ｒ３に対して角度Ａ２で流れプレート５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅおよび５３Ｆから離れる方向に傾斜させられている。第２の実質的に平坦なセクション５３Ｌおよび円弧状セグメント５３Ｋは、流れプレート５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅおよび５３Ｆ上に入口２４に向かって距離Ｗ２だけ延びている。各流れチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６は、距離Ｈ２と高さＨとの合計に等しい全体高さＨ３を有する。

図２および図４を参照すると、各流れチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６は、高さＨを距離Ｗ１で割ったものに等しい第１のアスペクト比Ａ１を形成している。１つの実施の形態では、第１のアスペクト比Ａ１は、約３〜約４．５に等しい。第１のアスペクト比Ａ１は、約３〜約４．５に等しいと記載されているが、本開示は、これに関して限定されない。なぜならば、第１のアスペクト比Ａは、以下の範囲、すなわち２〜９を含むがこれに限定されないその他の大きさであってよいからである。

実質的な計算流体動的分析が、発明者たちによって行われた。発明者たちは、慣用の論理とは反対に、約３〜約４．５に等しい第１のアスペクト比Ａ１を有するチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６が、より高いアスペクト比を有するグリッドと比較して、より均一な流速分布および流れ角度を生じることを突き止めた。

図２および図３を参照すると、第１の流れ分配配列８２は、導管２０およびフードセクション１８Ｂに配置されており、第２の流れ分配配列８４は、入口２４の上流の導管２０に配置されている。第１の流れ分配配列８２は、それぞれ直径Ｄ９を有する管８６のような、しかしこれに限定されない、１２の実質的に円筒形の部材の第１の列８２Ａと、それぞれ直径Ｄ１０を有する管８６のような、しかしこれに限定されない、１３の実質的に円筒形の部材の第２の列８２Ｂとによって形成されている。管８６のうちの１つは、フードセクション１８Ｂに配置されている。列８２Ａおよび８２Ｂは、互いから距離Ｗ５だけ間隔を置かれており、基準線Ｒ９に対して角度Ｓ９で傾斜させられている。１つの実施の形態において、直径Ｄ９は約２インチであり、間隔Ｗ５は、約６インチであり、角度Ｓ９は、約４５°である。第２の流れ分配配列８４は、直径Ｄ１０を有する管８５のような、しかしこれに限定されない、４つの実質的に円筒形の部材によって形成されている。管８５は、２つの列８４Ａおよび８４Ｂに配置されており、列８４Ａにおける管８５のうちの２つは、列８４Ｂにおける管８５の上方に配置されている。管８６および８５は、導管２０の第１の側２０Ｆと第２の側２０Ｒとの間に延びており、第１の側２０Ｆおよび第２の側２０Ｒに固定されている。管８６のうちの１つは、フードセクション１８Ｂの第１の側１８Ｆと第２の側１８Ｒとの間に配置されており、第１の側１８Ｆおよび第２の側１８Ｒに固定されている。第１の流れ分配配列８２および第２の流れ分配配列８４は、入口２４に隣接した流れチャネルアセンブリ５１に入る速度を減じるために役立つ。管８６のうちの１つが、フードセクション１８Ｂに配置されているものとして説明および図示されているが、本開示は、これに関して限定されない。なぜならば、あらゆる数の管が、フードセクションおよび／または導管２０に配置されてよいからである。

ＳＣＲ反応器１８の運転中、煙道ガスは、排気セクション１６から導管２０内へ概して矢印Ｆ１の方向へ流れる。煙道ガスは、フードセクション１８Ｂを通って流れ制御グリッド内へ概して矢印Ｆ３の方向へ移動する。流れ分配配列８２および８４は、流れを実質的に均等に各流れチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６へ分配する。煙道ガスの流れの方向は、変向領域７８において９０°だけ変化させられ、次いで、流路７０を流過する。煙道ガスは、概して矢印Ｆ２の方向に流路７０から出る。流れチャネルアセンブリ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５および６６および／または流れ分配配列８２および８４は協働して、触媒グリッド３６への進入のために、箇所４０Ｖから別の箇所４０Ｗまで、流れチャネルアセンブリの下流において、実質的に均一な流速分布を生ぜしめる。均一な流速分布は、ここでは、各流路７０から出る煙道ガスの標準化された速度に関して説明される。標準化された速度は、特定の箇所における速度を、箇所４０Ｖと箇所４０Ｗとの間の複数の箇所における流体流れの速度の平均によって割ったものとしてここでは定義される。たとえば、図５に示したように、出口平面８０の近くにおいて流路７０から出る煙道ガスの標準化された速度は、Ｖ軸において示されており、箇所４０Ｖから箇所４０Ｗまでの距離の百分率がＸ軸に示されている。

１つの実施の形態において、出口平面８０の近くにおいて流路７０から出る煙道ガスの標準化された速度は、約０．８５〜１．３５である。特に、箇所４０Ｖから、箇所４０Ｖから箇所４０Ｗまでの距離Ｘ１の約１７％の距離に配置された箇所４０Ｘまでにおいて、出口平面８０の近くにおいて流路７０から出る煙道ガスの標準化された速度は、約０．８５〜１．３５である。箇所４０Ｘから箇所４０Ｗまでにおいて、出口平面８０の近くにおいて流路７０から出る煙道ガスの標準化された速度は、約０．８５〜約１．１または０．０９〜約１．１である。

図２、図４および図６を参照すると、１つの実施の形態において、出口平面８０の近くにおいて流路７０から出る煙道ガスの速度は、Ｚ軸に対して角度θを成している。角度θは、負のＸ成分Ｖｘ（−）およびＶｚ成分を有する流体ベクトルの場合は、負である。角度θは、正のＸ成分Ｖｘ（＋）およびＶｚ成分を有する流体ベクトルの場合は、正である。図６は、角度θがθ軸に示され、箇所４０Ｖから箇所４０Ｗまでの距離の百分率がＸ軸に示されたグラフである。１つの実施の形態において、出口平面８０の近くにおいて流路７０から出る煙道ガスの角度θは、大部分の箇所が、基準線（Ｖｚ）であるＺ軸（たとえば鉛直）の±１５°の範囲にある。

流れ制御グリッドは、流れ制御グリッドの出口における実質的に均一な速度分布を提供するように働く。１つの実施の形態において、実質的に均一な速度分布は、約０．８５〜１．１の大部分の値を有する標準化された速度の最大偏差よって決定される。１つの実施の形態において、出口４２における均一な速度分布は、基準線Ｖｚから約±１５°の範囲における方向を有する角速度ベクトルによって決定される。流れ制御グリッドは、石炭だき炉、より少ないが、油だき炉などの、煙道ガスを含有する灰を排出する炉における使用のための選択的触媒還元（ＳＣＲ）反応器において役立つ。このようなＳＣＲにおいて、流れ制御グリッドによって提供される均一な角速度分布は、ＳＣＲの効率を高め、高い局所的流速によって生ぜしめられる腐食を減じる。本発明の利点は、ＳＣＲ反応器の高さの減少であり、これは、構成材料および支持鋼をより少なくし、材料および人件費を実質的に節約する。

"第１"、"第２"という用語および同様のものは、ここでは、いかなる順序、量または重要性を示さず、むしろ１つの要素を別の要素と区別するために用いられている。ここで"ａ"および"ａｎ"という用語は、量の制限を示さず、むしろ、引用された部材の少なくとも１つの存在を示している。

発明は、様々な例示的な実施の形態に関して説明されているが、発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされてよく、また要素のために均等物が代用されてよことは、当業者によって理解されるであろう。さらに、発明の本質的な範囲から逸脱することなく発明の開示に対して特定の状況または材料を適応させるために、多くの変更がなされてよい。したがって、発明は、本発明を実施するために考えられる最良の態様として開示された特定の実施の形態に限定されるのではなく、発明は、添付の請求項の範囲に当てはまる全ての実施の形態を含むことが意図されている。

１０ 発電プラント、 １４ 燃焼室、 １６ 煙道ガス排出セクション、 １８ 選択的触媒還元（ＳＣＲ）反応器、 １８Ａ 本体セクション、 １８Ｂ フードセクション、 ２０ 導管、 ２２ 出口、 ２４ 入口、 ２６ 出口、 ２８ 空気予熱器、 ３０ 静電集塵器、 ３２ 煙道ガス脱硫システム（ＦＧＤＳ）、 ３３ 誘引ファン、 ３４ 煙突、 ３６ 触媒グリッド、 ３６Ａ 流路、 ３６Ｂ 触媒材料、 ４０ 流れ制御グリッド、 ４０Ｖ，４０Ｗ，４０Ｘ、 箇所、 ４２ 流れ直線化セクション、 ４４ 流れ変向セクション、 ４４Ａ 第１のセグメント、 ４４Ｂ 第２のセグメント、 ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６ 流れチャネルアセンブリ、 ５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ 変向ベーン、 ５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｉ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ 流れプレート、 ５１Ｊ，５２Ｊ，５３Ｊ 第１の実質的に直線的なセクション、 ５１Ｋ，５２Ｋ，５３Ｋ 円弧状セグメント、 ５１Ｌ，５２Ｌ，５３Ｌ 第２の実質的に平坦なセクション、 ７０ 流路、 ７８ 変向領域、 ８０ 出口平面、 ８２，８４ 流れ分配配列

Claims (19)

1. 流れ制御グリッドであって、
   互いに接続された複数のチャネルアセンブリを備え、
   該複数のチャネルアセンブリのそれぞれは、流れ直線化セクションおよび流れ変向セクションを形成しており、
   該流れ変向セクションは、円弧状セグメントと、第１の実質的に平坦なセグメントとを有し、
   該第１の実質的に平坦なセグメントは、前記流れ直線化セクションに配置されており、
   前記円弧状セグメントは、前記流れ直線化セクションから外方へ延びていることを特徴とする、流れ制御グリッド。
2. 前記チャネルアセンブリは、段状の構成に配置されている、請求項１記載の流れ制御グリッド。
3. 前記流れ直線化セクションは、複数の流れプレートを有し、該複数の流れプレートは、互いに実質的に平行に配置されており、かつ隣接する流れプレートの間に流路を形成するように互いから間隔を置かれている、請求項１記載の流れ制御グリッド。
4. 前記流れ直線化セクションは、第１の高さを有し、前記流れプレートは、第１の幅だけ互いから間隔を置かれており、前記第１の高さを前記第１の幅で割ったものがアスペクト比を規定し、該アスペクト比は、約３〜約４．５の大きさを有する、請求項３記載の流れ制御グリッド。
5. 前記流れ変向セクションは、前記円弧状セグメントから延びる第２の実質的に平坦なセクションを有する、請求項１記載の流れ制御グリッド。
6. 流過する流体の方向の約９０°の変更を行うように作用する、請求項１記載の流れ制御グリッド。
7. 前記流れ制御グリッドは、該流れ制御グリッドの出口において実質的に均一な速度分布を提供するように働き、該実質的に均一な速度分布は、約０．８５〜１．１０の大部分の値を有する標準化された速度によって規定される、請求項１記載の流れ制御グリッド。
8. 前記流れ制御グリッドの出口において実質的に均一な速度分布を提供するように働き、該実質的に均一な速度分布は、基準線の約±１５°の範囲の方向を有する角速度によって規定される、請求項１記載の流れ制御グリッド。
9. 流体速度を制御するための導管であって、
   フードセクションと流体接続した入口ダクトと、
   段状の構成でフードセクションにわたって延びる流れ制御グリッドと、
   互いに接続された複数のチャネルアセンブリと、を備え、
   該複数のチャネルアセンブリのそれぞれは、流れ直線化セクションと、流れ変向セクションとを有し、
   該流れ変向セクションは、円弧状セグメントと、実質的に平坦なセグメントとを有し、
   該実質的に平坦なセグメントは、前記流れ直線化セクションに配置されており、
   前記円弧状セグメントは、前記流れ直線化セクションから外方へ延びていることを特徴とする、流体速度を制御するための導管。
10. 前記流れ制御グリッドの上流に配置された少なくとも１つの流れ分配配列を備える、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
11. 少なくとも１つの流れ分配配列は、前記導管を横切って延びる少なくとも１つの円筒状部材を含む、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
12. 前記流れ制御グリッドは、基準線の約±１５°の範囲の方向を有する角速度ベクトルによって規定される、出口における実質的に均一な速度分布を提供するように働く、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
13. 前記流れ直線化セクションは、複数の流れプレートを有し、該複数の流れプレートは、互いに実質的に平行に配置されており、かつ隣接する流れプレートの間に流路を形成するように互いから離間させられている、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
14. 前記流れ直線化セクションは、第１の高さを有し、前記流れプレートは、第１の幅だけ互いから離間させられており、前記第１の高さを前記第１の幅で割ったものが、第１の比を規定し、該第１の比は、約３〜約４．５の大きさを有する、請求項１３記載の流体速度を制御するための導管。
15. 前記流れ変向セクションは、前記円弧状セグメントから延びる第２の実質的に平坦なセクションを有する、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
16. 選択的触媒還元反応器に配置されている、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
17. 前記流れ制御グリッドは、該流れ制御グリッドの出口において実質的に均一な速度分布を提供するように働き、該実質的に均一な速度分布は、約０．８５〜約１．１の大部分の値を有する標準化された速度によって規定される、請求項９記載の流体速度を制御するための導管。
18. 前記流れ直線化セクションは、第１の高さを有し、前記流れプレートは、第１の幅だけ互いから離間させられており、前記第１の高さを前記第１の幅で割ったものが、アスペクト比を規定し、該アスペクト比は、約２〜約９の大きさを有する、請求項３記載の流れ制御グリッド。
19. 前記流れ変向セクションは、第１の高さを有し、前記流れプレートは、第１の幅だけ互いから離間させられており、前記第１の高さを前記第１の幅で割ったものが、第１の比を規定し、該第１の比は、約２〜約９の大きさを有する、請求項１３記載の流体速度を制御するための導管。

Images