JP2830015B2 - 脱硝装置におけるアンモニア水噴霧ノズル装置およびこれを組み込んだアンモニア混合装置 - Google Patents

脱硝装置におけるアンモニア水噴霧ノズル装置およびこれを組み込んだアンモニア混合装置

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JP2830015B2
JP2830015B2 JP1045423A JP4542389A JP2830015B2 JP 2830015 B2 JP2830015 B2 JP 2830015B2 JP 1045423 A JP1045423 A JP 1045423A JP 4542389 A JP4542389 A JP 4542389A JP 2830015 B2 JP2830015 B2 JP 2830015B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はとくに排気ガスが低温となるエンジン用の脱
硝装置に好適なアンモニア水噴霧ノズル装置およびこの
ノズル装置を組み込んだアンモニア混合装置に関するも
のである。
[従来の技術] まず,本発明のアンモニア水噴霧ノズル装置,したが
って,アンモニア混合装置が適用される脱硝装置の構成
の概要について第2図により説明する。
同図において,1はディーゼルエンジン等のエンジン、
2は触媒反応器、3はエルボ4,アンモニア水噴霧ノズル
5より成るアンモニア混合装置、6,7はそれぞれ供給
管、8は排気管で,エンジン1から供給管6を経て排出
される排気ガスは混合装置3において噴霧化されたアン
モニア水と混合されることによりアンモニアガスを混入
した気体となって供給管7を経て触媒反応器2に供給さ
れ,同反応器2内で触媒のもとでかなりの量のNOxは窒
素と水に還元されてNOxの量を適正値に低下させて排気
管8から,排出するようにしている。
なお,第2図に示すように,アンモニア混合装置3
は,供給管6,7の中間に配設されるエルボ4の略中央部
に相当する屈曲部において,当該噴霧ノズルの先端部が
エルボ4の上方空所に臨むように垂直方向に設けたアン
モニア水噴霧ノズル5とを連結して構成し,噴霧ノズル
から噴射されるアンモニア水と排気ガスとが同方向とな
るようにしている。
また,5aはアンモニア水の供給口,5bは圧縮空気の供給
口で,圧縮空気は図示しないコンプレッサーより加圧さ
れて供給される。
以上の構成において,エルボ4の右方端4a側からエン
ジンの排気ガス(高温)を供給し,一方,アンモニア水
噴霧ノズル5から上方に向けて噴霧化したアンモニア水
を供給すると,このアンモニア水は高温の排気ガスと接
触することによってアンモニアガスへと気化され,即ち
エルボ4の中で排気ガスはアンモニアガスが混入された
状態となって,上方口4bを経て触媒反応器2側へと向か
い,同反応器2内で還元作用でNOxの値を低下させるよ
うにしていた。
[発明が解決しようとする課題] ところで、エンジン駆動の発電機の容量がたとえば,5
00kW以下の容量の場合には,排気ガスの温度は,たとえ
ば350〜500℃と高温となっているため,上記したアンモ
ニア混合装置で噴射されたアンモニア水が排気ガスとの
ミキシングの際に容易に気化されアンモニアガスとなる
が,発電機の容量がさらに大容量となった場合には,排
気ガスの温度がたとえば300℃以下の低温となるため,
噴射されたアンモニア水と排気ガスとがミキシングして
もアンモニア水の気化が不十分となる。
このため,このような気化が不十分なアンモニア水が
混在した排気ガスが触媒反応器へ供給された場合には,
前記した触媒反応器での還元作用は不完全となり,排出
される排気ガス中のNOxは所望の値まで低下しないとい
う欠点(課題)があった。
本発明は従来のもののこのような課題を解決するよう
にした脱硝装置におけるアンモニア混合装置を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の脱硝装置におけるアンモニア水噴霧ノズル装
置は,エンジン,アンモニア水噴霧ノズル装置,触媒反
応器を備え,上記エンジンから供給される排気ガスに対
して,別途供給されるアンモニア水を圧縮空気により加
圧して噴射して上記アンモニア水噴霧ノズル装置中で噴
霧化したアンモニア水と混合してアンモニアガスとして
触媒反応器に供給し,この触媒反応器で触媒のもとでNO
xは窒素と水に還元してNOxの量を適正値に低下させて排
出させるようにした脱硝装置において,上記アンモニア
水噴霧ノズル装置を,外部筒に対して空隙を隔てて同心
的に配置された内部筒の二重構造で構成し,外部筒と内
部筒間に形成される通路には圧縮空気を供給し,内部筒
内に形成される通路にはアンモニア水を供給し,内部筒
の中間位置の壁面内に予熱用のコイルを収納し,このコ
イルを外部電源で励磁することにより,アンモニア水と
圧縮空気の両者を予熱した状態で噴射するように構成し
た。
この場合,上記アンモニア水噴霧ノズル装置を構成す
る内部筒内に形成されるアンモニア水の通路は,その先
端部が噴射孔となるように先端に向かって段階的に小径
となる通路に形成し,アンモニア水の供給通路の略中間
に相当する位置に補助通路を介してアンモニア水の通路
へ連通させるためのアンモニア水のガイドを設け,さら
に予熱用のコイルは上記補助通路の外方に相当する内部
筒の肉厚部内に形成した凹所に収納するように構成した
脱硝装置におけるアンモニア水噴霧ノズル装置とするこ
とが望ましい。
さらに,エンジンの排気ガスを供給する供給管と,触
媒反応器に対してアンモニアガスを供給するアンモニア
水噴霧ノズル装置の供給管とを連結する連結手段として
のエルボを,そのエルボの右方端部を上記エンジンの排
気ガスの供給管に,又上記エルボの上方端を上記触媒反
応器側に供給する供給管に夫々連通するように配置し,
このエルボ内に上記触媒反応器側に向かって突出する先
端部を形成し,この先端部から噴射されるアンモニア水
の方向が上記エンジンから供給される排気ガスの流れと
同方向になるように構成した脱硝装置におけるアンモニ
ア水噴霧ノズル装置を組み込むようにしたアンモニア混
合装置とすることが望ましい。
[実施例] 以下第1図に示す一実施例により本発明を具体的に説
明する。
同図において,92は本発明のアンモニア水噴霧ノズ
ル装置で,これは第2図に示したエンジン1の排気ガス
を,供給管6,エルボ4,供給管7を介して触媒反応器2へ
供給する径路中のエルボ4に対して,第2図のアンモニ
ア水噴霧ノズル5と代って組み込まれるように配置さ
れ,その基本構成としては,基本的には外部筒10と空隙
を隔てて同心的に配置された内部筒11の二重構造から成
る。
10aは外部筒10の下方左端部に形成した圧縮空気の供
給口,10bは外部筒10の先端部に形成したアンモニア水噴
射用の開口部,10cは外部筒10と内部筒11間に形成される
圧縮空気の通路である。
11a〜11cは内部筒11の中に形成した第1〜第3のアン
モニア水供給通路で,第1〜第3の通路の順序で段階的
に細くなっており,第3の通路11cはノズルの噴射孔と
なっている。
12は第1の通路11aよりも小径のアンモニア水のガイ
ドで,内部筒11の第1の通路11aから第2の通路11bへと
移行する段部にたとえば,先端部をねじ込んで取り付け
られている。
なお,ガイド12には図示のように連絡通路12aが形成
されている。ガイド12を設けたことによりアンモニア水
の補助通路12bが形成される。13はアンモニア水供給管
(図示せず)を嵌着するための取付部材で,アンモニア
水の供給口13aが内部に形成されている。
したがって,アンモニア水は供給口13a→第1の通路1
1a→補助通路12b→連絡通路12a→第2の通路11bを経
て,第3の通路11cから噴射されることになる。
14は予熱用のコイルで,補助通路12bの外方に相当す
る内部筒11の壁面の肉厚部に形成した凹所14aに収納さ
れる。15は断熱材からなる保護板である。
なお,コイル14はリード線14bを介して図示しない外
部電源(たとえば,100Vまたは200Vの商用電源又は自家
発電の電源)に接続されているものとする。
また,脱硝装置を構成する触媒反応器等の他の構成に
ついては,第2図のものと同様で良いので,説明は省略
するが,第2図中に対応する部分の符号9,10aおよび13a
の符号を括弧をつけて表示してある。
[作用] 本発明のアンモニア混合装置を適用した脱硝装置にお
いても,第2図に示すように,エンジン1からの排気ガ
スは供給管6を経て,アンモニア混合装置3の屈曲され
たエルボ4の右方端4aから上方口4bに向って供給され,
一方アンモニア水と圧縮空気も同様にアンモニア混合装
7に組み込まれたアンモニア水噴霧ノズル装置9の各供
給口13a,10aから供給され,エルボ4内に噴霧化された
アンモニア水が噴射される。
ところで,本発明のアンモニア水噴霧ノズル装置9
は、予熱用のコイル14とガイド12が特に設けてあり,コ
イル14の励磁によってガイド12を設けたことにより形成
された補助通路12bの区間を通過するアンモニア水を加
熱すると共にコイル14の外方に当たる通路10c部分を通
過する圧縮空気をも加熱するようにしているため,ノズ
ル装置9の開口部10bからエルボ4内に噴射されるアンモ
ニア水は気化する直前の温度となるまで加熱されて噴射
される。
したがって,エンジン1からの排気ガスが低温の状態
であっても,アンモニア混合装置3におけるミキシング
の過程でアンモニアガスへと気化され,このようなアン
モニアガスが混入された排気ガスが触媒反応器2へ供給
されるので,触媒反応器2では排気ガス中のNOxを還元
作用で所望値以下に低下して排気管8から排出できる。
[発明の効果] 本発明は上記のようにアンモニア混合装置に組み込ま
れるアンモニア水噴霧ノズル装置内に予熱用のコイルと
ガイドを付加し,ノズル装置内を通過する際にアンモニ
ア水と圧縮空気との両者を加熱し噴射されるアンモニア
水が気化直前の状態まで加熱するようにしたものである
から,次のような優れた効果を有する。
エンジンからの排気ガスが,たとえば,300℃以下の低
温のものであっても,ミキシングされるアンモニア水が
気化直前の状態まで加熱されているので,アンモニア混
合器内でのミキシングの過程でアンモニアガスへと完全
に気化される。
したがって,本発明の噴霧ノズル装置を使用すれば,
低温の排気ガスの脱硝を高温の排気ガスの場合と同様に
効果的に行うことができる。
しかも,従来のものに対して予熱用コイルとガイドと
を付加し,アンモニア水供給口と圧縮空気供給口の位置
をずらすだけの簡単な構造で良いので,装置の製作も容
易で,安価とできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すアンモニア水噴霧ノズ
ル装置の縦断正面図,第2図はこのアンモニア水噴霧ノ
ズル装置を適用した脱硝装置の構成を示す系統図であ
る。 2:触媒反応器3 :アンモニア混合器 4:エルボ9 :アンモニア水噴霧ノズル装置 10:外部筒 11:内部筒 10a:圧縮空気の供給口 10b:アンモニア水噴射用の開口部 10c:圧縮空気の通路 13a:アンモニア水供給口 11a〜11c:アンモニア水供給通路 12:ガイド 12a:連絡通路 12b:補助通路 14:予熱用のコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−223625(JP,A) 実開 昭63−149222(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/08 B01D 53/94

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン,アンモニア水噴霧ノズル装置,
    触媒反応器を備え,上記エンジンから供給される排気ガ
    スに対して,別途供給されるアンモニア水を圧縮空気に
    より加圧して噴射して上記アンモニア水噴霧ノズル装置
    中で噴霧化したアンモニア水と混合してアンモニアガス
    として触媒反応器に供給し,この触媒反応器で触媒のも
    とでNOxは窒素と水に還元してNOxの量を適正値に低下さ
    せて排出させるようにした脱硝装置において, 上記アンモニア水噴霧ノズル装置を,外部筒に対して空
    隙を隔てて同心的に配置された内部筒の二重構造で構成
    し,外部筒と内部筒間に形成される通路には圧縮空気を
    供給し,内部筒内に形成される通路にはアンモニア水を
    供給し,内部筒の中間位置の壁面内に予熱用のコイルを
    収納し,このコイルを外部電源で励磁することにより,
    アンモニア水と圧縮空気の両者を予熱した状態で噴射す
    るようにしたことを特徴とする脱硝装置におけるアンモ
    ニア水噴霧ノズル装置。
  2. 【請求項2】上記アンモニア水噴霧ノズル装置を構成す
    る内部筒内に形成されるアンモニア水の通路は,その先
    端部が噴射孔となるように先端に向かって段階的に小径
    となる通路に形成し,アンモニア水の供給通路の略中間
    に相当する位置に補助通路を介してアンモニア水の通路
    へ連通させるためのアンモニア水のガイドを設け,さら
    に予熱用のコイルは上記補助通路の外方に相当する内部
    筒の壁面の肉厚部内に形成した凹所に収納するようにし
    たことを特徴とする請求項1記載の脱硝装置におけるア
    ンモニア水噴霧ノズル装置。
  3. 【請求項3】エンジンの排気ガスを供給する供給管と,
    触媒反応器に対してアンモニアガスを供給するアンモニ
    ア水噴霧ノズル装置の供給管とを連結する連結手段とし
    てのエルボを,そのエルボの右方端部を上記エンジンの
    排気ガスの供給管に,又上記エルボの上方端を上記触媒
    反応器側に供給する供給管に夫々連通するように配置
    し,このエルボ内に上記触媒反応器側に向けて突出する
    先端部を形成し,この先端部から噴射されるアンモニア
    水の方向がエンジンから供給される排気ガスの流れと同
    方向になるように構成した請求項1または2のいずれか
    に記載の脱硝装置におけるアンモニア水噴霧ノズル装置
    を組み込むようにしたことを特徴とするアンモニア混合
    装置。
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