JP2516656B2 - 脱硝反応器 - Google Patents

脱硝反応器

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JP2516656B2
JP2516656B2 JP63053781A JP5378188A JP2516656B2 JP 2516656 B2 JP2516656 B2 JP 2516656B2 JP 63053781 A JP63053781 A JP 63053781A JP 5378188 A JP5378188 A JP 5378188A JP 2516656 B2 JP2516656 B2 JP 2516656B2
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敏彦 今本
三左夫 山村
克雄 橋崎
脩也 永山
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三菱重工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は小型化を計ることができ設置空間を減縮でき
る小型ガスタービン、小型ディーゼルなどの小規模電熱
供給システム(以下、コジエネと記す。)用の脱硝反応
器に関する。
〔従来の技術〕
従来の脱硝反応器には内部のガス流れガス流入およ
び、流出方向が第3図〜第5図に示したようなものがあ
る。
第3図は、触媒層2を通過するガス流が水平流の場合
であり、脱硝反応器1内に触媒層2が収納され、ガス入
口ダクト5およびガス出口ダクト6は脱硝反応器1の水
平方向の前後に設けられている。
第4図は、触媒層2を通過するガス流が下降流の場合
であり、ガス入口ダクト5が脱硝反応器1の上部側壁に
水平方向に向けて開口し、これと対向する側壁下部に出
口ダクト6が水平方向に向けて開口している。
第5図も触媒層2を通過するガス流が下降流の場合で
ある。脱硝反応器1の上方にガス入口ダクト5が設けら
れ排ガス3は下降流となって触媒層2を通過し、脱硝反
応器1の下部側壁に水平方向に向けて開口したガス出口
ダクト6より排出される。
また、第6図により従来の脱硝装置におけるNH3の注
入および混合器について説明する。
脱硝装置はNOX規制の適用から大型プラントに設置さ
れてきており自ずと広い空間が確保されているため、コ
ンパクト化の要求は特に無く、第6図に示すようにNH3
注入器7およびNH3/排ガス混合器8が、触媒層2を内蔵
する容器である脱硝反応器1とは別々に配置されてき
た。そして、従来方法によれば各構成要素(NH3注入
器、NH3/排ガス混合器、脱硝反応器)間は充分に自然な
拡散・混合効果を得るため、通常、2m以上の間隔が保た
れている。依って、大きな設置面積を必要とし脱硝装置
をコンパクトに納めることができない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の従来の脱硝反応器にはつぎのような問題点があ
る。
(1) 触媒層を通過するガス流れが1方向流れのみ
(第3図は水平流、第4図・第5図は下降流)で処理し
ようとすると水平流の場合は長さが、下降流の場合は高
さが非常に大きくなり設置空間が限られている場合には
脱硝反応器の配置が困難となる。
(2) 排ガス出口が床面近くに有り、かつ、ガス出口
方向が水平方向であると排ガス出口の配管のレイアウト
が困難である(地上のスペースを排ガスダクトが使用す
ることとなる)。
(3) 第4図〜第5図の場合、触媒層からガス出口ま
での距離を触媒層内ガス流れの均一性を確保するために
所要長さ(A)をとらざるを得ず、必然的に高いスペー
ス高さ(B)が必要となる。したがって、全高(C)が
更に高くなって好ましくない。
なお、触媒層2前流の空間は触媒層2入口前のNOX
元剤(通常、NH3ガス)と排ガスとの充分な混合のため
に所定の空間が必要である。
また新たなNOX規制施行により、煙源規模として比較
的小さなガスタービンおよびディーゼルへの脱硝装置の
必要性が生じてきた。
しかし、これらの中でも特に小型のものについては配
置スペースの制約が厳しく脱硝装置のコンパクト化は必
須条件となっている。
本発明はかゝる現状に鑑みなされたもので、脱硝反応
器の小型化を計ることができ脱硝装置の設置空間を減縮
できる脱硝反応器を提供することを目的とするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、前記目的のため次の構成の脱硝反応器を提
供する。
1.触媒の存在下で還元剤により排ガス中の窒素酸化物を
窒素ガスに還元して無害化する脱硝反応器において、箱
体の反応器本体内にその下端と前記反応器本体の底面と
の間に間隙を設けて立設された仕切板と、前記仕切板に
よって前記反応器本体内に形成されたI室の上方側壁を
貫通しその端部が同反応器本体内に立設された前記仕切
板に近接するまで延設されその周壁に開口した複数個の
還元剤供給ノズルを有するガス入口ダクトと、前記I室
内に前記排ガス入口近傍に空間を設けて同室内下部に内
設された触媒層と、前記仕切板の下方の間隙を介して前
記I室と、U字型に連通するII室の上壁に垂直方向に向
けて開口した排ガス出口と、前記II室内に内設された触
媒層とを備えたことを特徴とする脱硝反応器。
2.ガス入口ダクトとガス出口ダクトを有し触媒の存在下
で還元剤により排ガス中の窒素酸化物を窒素ガスに還元
して無害化する脱硝反応器において、反応器本体内の触
媒層の上方側壁を貫通しその端部が同反応器本体の前記
側壁に対向する側壁に近接するまで延設されその周壁に
開口した複数個の還元剤供給ノズルを有するガス入口ダ
クトを備えたことを特徴とする脱硝反応器。
〔作用〕
(1) 脱硝反応器を仕切板により区切り、排ガスを下
降流および上昇流を併用するU字型流路としたので反応
域が長くなる。
(2) 排ガス流入方向を上部側壁からの水平方向とし
て排ガス入口近傍に空間部を設けたことによりNOX還元
剤と排ガスとの混合スペースが確保される。
(3) また、排ガス流入方向が水平のため同一床面に
設置されている小型タービンまたは小型ディーゼル機関
との排気管の連結が容易で、かつ、排ガス流出方向は垂
直なため一般的に上部に設置される煙突その他後流機器
(サイレンサ、熱回収装置、集じん器等)との連結も容
易であり、点検時等の人の出入りにも邪魔にならない。
(4) 排ガス流出方向を上方への垂直方向とするので
触媒層から排ガス出口までの距離が短くても排ガス流れ
の均一性が確保される。ガス流れをU字型流れとすると
共に、排ガス出口方向を上向きとすることにより最終触
媒層の後流スペースを小さくすることが可能で、平面寸
法を余り大きくせず全体の高さを低くできる(通常、高
さは2m以下)。
(5) 混合器の目的は、排ガス中に均一に含まれる
が、しかし、極めて微量のNOX(通常2000ppm以下)と対
等に還元剤を排ガス中に拡散・混合することにあり、こ
の拡散・混合を良好に行うために排ガス入口ダクトの周
壁に複数個の還元剤供給ノズルを設けている。
排ガスの入口ダクトの周壁の複数個(6ヶ所以上が望
ましい)の還元剤供給ノズルから還元剤を注入すること
により、還元剤を排ガス流れの中にほぼ軸対称でリング
状の還元剤拡散層を形成させ端部へ導く。
(6) 排ガスと還元剤を仕切板や側壁に衝突させる構
造としたことにより還元剤と排ガスとの質量差により衝
突および直角曲がりによる混合、並びに外周方向へのガ
ス流れの方向転換に伴なうガス渦流による混合がほぼ軸
対称に行なわれるため排ガス中への還元剤の充分な均一
分散ができる。
〔実施例〕
第1図により本発明の請求項の1に係わる第1実施例
の脱硝反応器について説明する。第1図(a)は側面
図、第1図(b)は縦断面図、第1図(c)は第1図
(b)のC−C線に沿う矢視図、第1図(d)は第1図
(b)のD−D線に沿う矢視図である。
第1図において、複数の触媒層20を内蔵する反応器本
体21は箱形で、そのほぼ中央部に仕切板22が設けられて
おり、その下端は反応器本体21の底面まで達せず間隙を
有しており、排ガスが反転できるようになっている。こ
の反応器本体21上部側壁には筒状のガス入口ダクト23が
貫設されその先端部は内部まで貫通しており、仕切板22
との間に環状吹出しギャップ24を設けて延設されてい
る。このガス入口ダクト23の外周部には二重管となって
いるNH3注入管25を設けた環状ノズル26が取り付けられ
ており、この内部のガス入口ダクト23にはNH3入口孔27
が複数個穿設されている。前述の環状吹出しギャップ24
の下方には排ガスが直接下方へ流れるのを防ぎ更に排ガ
スとNOX還元剤との混合を良くするための案内板28が設
けられている。ガス入口側と対向する側の上部にはガス
出口ダクト29が設けられ触媒層20において脱硝された排
ガスが排出される。
この反応器本体21内部に内蔵された触媒層20はガス入
口部の下方に1段、反転後に2段を設置しているが、そ
の必要に応じて変更しても良い。
第2図により本発明の請求項の2に係わる第2実施例
の脱硝反応器について説明する。
反応器本体30内部に触媒層31が1段内設されている小
型の脱硝反応器であり、下部側壁にはガス出口ダクト32
が取り付けられている。また、上部側壁には、ガス入口
ダクト33が反応器本体30の側壁を貫通して、対向する側
壁と環状吹出しギャップ34を設けて延設されている。
このガス入口ダクト33の外周部に環状ノズル35が設け
られNH3注入管(図示せず)が連結されており、NH3入口
孔36からガス入口ダクト33内にNH3が注入され排ガスと
混合する。
環状吹出しギャップ34の下方には案内板37が設けられ
ている。
上記の第1および第2実施例において、ガス入口ダク
ト23,33から排ガスが導入され、一方、NH3注入管を介し
てNH3が環状ノズル26,35に入りNH3入口孔27,36から排ガ
ス中に注入される。排ガス流れの中にほぼ軸対称でリン
グ状のNH3ガス拡散層が形成される。排ガスとNH3の混合
物は仕切板22(第1実施例)や側壁(第2実施例)に衝
突し、直角に曲りさらに方向転換に伴う渦流による混合
が行なわれ、排ガス中へのNH2ガスの均一分散が行なわ
れる。その後、混合ガスは案内板28,37により反転・移
行されて混合がより完全に行なわれた後、触媒層でNOX
がNH3の作用によりN2に還元され、ガス出口ダクトから
排出される。
このように上記実施例の脱硝反応器によればNH3注入
と混合の機能を有する部分を内蔵した一体型に形成する
ので脱硝装置をコンパクトにすることができる。
〔発明の効果〕
本発明の脱硝反応器によれば (1) 小規模コジエネ用のため、脱硝反応器自体を合
理的にコンパクト化することができると共に、出入口排
気管のレイアウトを容易にし、総合的に脱硝反応器をコ
ンパクトにアレンジでき設置空間を減縮できる。
(2) また、脱硝反応器の上部にNH3注入器と混合器
とを内蔵した一体型とすることにより脱硝装置をコンパ
クトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の請求項1に係る第1実施例の説明図、
第2図は本発明の請求項2に係る第2実施例の説明図、
第3図は従来の脱硝反応器の説明図、第4図は従来の他
の脱硝反応器の説明図、第5図は従来のさらに他の脱硝
反応器の説明図、第6図は従来のNH3注入器、NH3/排ガ
ス混合器、脱硝反応器の説明図である。 20……触媒層、21……反応器本体、22……仕切板、 23……ガス入口ダクト、24……環状吹出しギャップ、25
……NH3注入管、 26……環状ノズル、27……NH3入口孔、28……案内板、 30……反応器本体、31……触媒層、32……ガス出口ダク
ト、 33……ガス入口ダクト、34…環状吹出しギャップ、35…
…環状ノズル、 36……NH3入口孔、37……案内板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋崎 克雄 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 昭57−168669(JP,A) 実開 昭53−162136(JP,U) 実開 昭62−35619(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒の存在下で還元剤により排ガス中の窒
    素酸化物を窒素ガスに還元して無害化する脱硝反応器に
    おいて、箱体の反応器本体内にその下端と前記反応器本
    体の底面との間に間隙を設けて立設された仕切板と、前
    記仕切板によって前記反応器本体内に形成されたI室の
    上方側壁を貫通しその端部が同反応器本体内に立設され
    た前記仕切板に近接するまで延設されその周壁に開口し
    た複数個の還元剤供給ノズルを有するガス入口ダクト
    と、前記I室内に前記排ガス入口近傍に空間を設けて同
    室内下部に内設された触媒層と、前記仕切板の下方の間
    隙を介して前記I室と、U字型に連通するII室の上壁に
    垂直方向に向けて開口した排ガス出口と、前記II室内に
    内設された触媒層とを備えたことを特徴とする脱硝反応
    器。
  2. 【請求項2】ガス入口ダクトとガス出口ダクトを有し触
    媒の存在下で還元剤により排ガス中の窒素酸化物を窒素
    ガスに還元して無害化する脱硝反応器において、反応器
    本体内の触媒層の上方側壁を貫通しその端部が同反応器
    本体の前記側壁に対向する側壁に近接するまで延設され
    その周壁に開口した複数個の還元剤供給ノズルを有する
    ガス入口ダクトを備えたことを特徴とする脱硝反応器。
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