JP3296069B2 - 流体の混合装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流体の混合装置に係り、
特に低い圧力損失で流体の混合を大幅に促進する必要が
ある高効率の排ガス脱硝装置などにも適用し得る、流体
の混合装置の構造に関する。
特に低い圧力損失で流体の混合を大幅に促進する必要が
ある高効率の排ガス脱硝装置などにも適用し得る、流体
の混合装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ、加熱炉などの燃焼装置から排出
される排ガスには有害な窒素酸化物（ＮＯx）が含まれ
ている。現在、排ガス中の窒素酸化物を除去する一般的
な装置としては、選択接触還元法による排ガス脱硝装置
がある。還元剤としてはアンモニア（ＮＨ3）が一般的
であるが、尿素など他の物質が使われる場合もある。従
来の排ガス脱硝装置の例を図６に示す。排ガスダクト１
に接続された反応器３の内部には脱硝触媒４が配置され
ている。反応器３の上流には還元剤であるＮＨ3を注入
するためのヘッダー５およびヘッダー５に付設されたノ
ズル６が配置される。なお、ヘッダー５に至る配管には
ＮＨ3の流量を調整するための弁７などが設けられてい
る。ノズル６から噴出されたＮＨ3噴流９は反応器３の
上流に位置する混合空間３４を通過する間に拡散し、Ｎ
Ｏxを含んだ排ガス３５と混合され、混合ガス３６とな
り、混合ガス３６は反応器３に供給される。ここで、混
合ガス３６中のＮＯxは、反応器３内の脱硝触媒４の作
用により下記（１）式および（２）式で示される化学式
に基づき、ＮＨ3と選択的に反応して窒素（Ｎ2）と水
（Ｈ2Ｏ）になり、無害な出口排ガス３７として後流装
置に送られる。 ４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ （１） ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ （２） 通常、ボイラや加熱炉などの排ガス中に含まれる窒素酸
化物としてはＮＯが大部分であり、脱硝反応としては
（１）式の反応が主である。
される排ガスには有害な窒素酸化物（ＮＯx）が含まれ
ている。現在、排ガス中の窒素酸化物を除去する一般的
な装置としては、選択接触還元法による排ガス脱硝装置
がある。還元剤としてはアンモニア（ＮＨ3）が一般的
であるが、尿素など他の物質が使われる場合もある。従
来の排ガス脱硝装置の例を図６に示す。排ガスダクト１
に接続された反応器３の内部には脱硝触媒４が配置され
ている。反応器３の上流には還元剤であるＮＨ3を注入
するためのヘッダー５およびヘッダー５に付設されたノ
ズル６が配置される。なお、ヘッダー５に至る配管には
ＮＨ3の流量を調整するための弁７などが設けられてい
る。ノズル６から噴出されたＮＨ3噴流９は反応器３の
上流に位置する混合空間３４を通過する間に拡散し、Ｎ
Ｏxを含んだ排ガス３５と混合され、混合ガス３６とな
り、混合ガス３６は反応器３に供給される。ここで、混
合ガス３６中のＮＯxは、反応器３内の脱硝触媒４の作
用により下記（１）式および（２）式で示される化学式
に基づき、ＮＨ3と選択的に反応して窒素（Ｎ2）と水
（Ｈ2Ｏ）になり、無害な出口排ガス３７として後流装
置に送られる。 ４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ （１） ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ （２） 通常、ボイラや加熱炉などの排ガス中に含まれる窒素酸
化物としてはＮＯが大部分であり、脱硝反応としては
（１）式の反応が主である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】排ガスの脱硝反応に必
要なＮＨ3は（１）式および（２）式に基づいて、排ガ
ス中のＮＯx濃度に対応した所定の量が必要がある。Ｎ
Ｈ3の量が不足すれば未反応のＮＯxが流出することにな
り、脱硝率（ＮＯx濃度差／入口ＮＯx濃度）は低下す
る。過剰にＮＨ3を注入すれば脱硝率は上がるが、出口
排ガス中の未反応のＮＨ3すなわちリークＮＨ3の量が増
える。リークＮＨ3の生成量を極力抑えながら高い脱硝
率を得るためには、反応器３入口のダクト１断面全域に
わたって、局所的にもＮＯxとＮＨ3の濃度を量論比に近
づける必要がある。このことは、特に、排ガス中のＮＯ
xを極限まで除去することを考えた高効率脱硝装置にお
いて必要とされる重要な技術課題である。
要なＮＨ3は（１）式および（２）式に基づいて、排ガ
ス中のＮＯx濃度に対応した所定の量が必要がある。Ｎ
Ｈ3の量が不足すれば未反応のＮＯxが流出することにな
り、脱硝率（ＮＯx濃度差／入口ＮＯx濃度）は低下す
る。過剰にＮＨ3を注入すれば脱硝率は上がるが、出口
排ガス中の未反応のＮＨ3すなわちリークＮＨ3の量が増
える。リークＮＨ3の生成量を極力抑えながら高い脱硝
率を得るためには、反応器３入口のダクト１断面全域に
わたって、局所的にもＮＯxとＮＨ3の濃度を量論比に近
づける必要がある。このことは、特に、排ガス中のＮＯ
xを極限まで除去することを考えた高効率脱硝装置にお
いて必要とされる重要な技術課題である。
【０００４】前記従来技術では、ＮＨ3の排ガスへの混
合は主として排ガス流が備えている乱流拡散作用によっ
ている。このため、ＮＨ3濃度の均一化を図るために
は、混合空間３４は排ガスの流れ方向に長い距離を備え
たものが必要となり、装置の大型化あるい配置上の制約
などの問題を生じていた。かかる事態を防ぐための従来
技術における第一の工夫は、ＮＨ3注入ノズル６の数を
増やすことである。すなわち、ＮＨ3注入部のダクト１
の断面に多くのノズル６を配置し、ＮＨ3を当初から分
散注入すれば、拡散混合に必要な距離を短縮することが
できる。しかしながら、ノズル６の数を増すことは設備
費の増加を招く。さらに、ヘッダー５に付設された各ノ
ズル６から噴出するＮＨ3の流量が全て同じであるとい
う保証はない。また、排ガスダクト１における排ガス流
３５は必ず断面内で流速に分布があり、局所的な排ガス
流量または局所的なＮＯx流量に応じてＮＨ3注入量を制
約しなければ意味がない。しかし、多数のノズル６に個
々に流量調整弁７を付設することは、さらに設備費の増
加をもたらす。
合は主として排ガス流が備えている乱流拡散作用によっ
ている。このため、ＮＨ3濃度の均一化を図るために
は、混合空間３４は排ガスの流れ方向に長い距離を備え
たものが必要となり、装置の大型化あるい配置上の制約
などの問題を生じていた。かかる事態を防ぐための従来
技術における第一の工夫は、ＮＨ3注入ノズル６の数を
増やすことである。すなわち、ＮＨ3注入部のダクト１
の断面に多くのノズル６を配置し、ＮＨ3を当初から分
散注入すれば、拡散混合に必要な距離を短縮することが
できる。しかしながら、ノズル６の数を増すことは設備
費の増加を招く。さらに、ヘッダー５に付設された各ノ
ズル６から噴出するＮＨ3の流量が全て同じであるとい
う保証はない。また、排ガスダクト１における排ガス流
３５は必ず断面内で流速に分布があり、局所的な排ガス
流量または局所的なＮＯx流量に応じてＮＨ3注入量を制
約しなければ意味がない。しかし、多数のノズル６に個
々に流量調整弁７を付設することは、さらに設備費の増
加をもたらす。
【０００５】この点における第二の工夫は、多数のノズ
ル６を複数の群に分けて、各群毎にＮＨ3流量調整弁７
を配設することである。しかしながら、ボイラなどの負
荷が変化すれば、排ガス流量やＮＯｘ濃度が変化するば
かりでなく、大幅でないにしても、その分布状態は変化
する。また、経時的な排ガス流量やＮＯｘ濃度の分布状
態の変動は常に起きている。脱硝率８０％程度の従来型
脱硝装置であれば、この第２の従来技術で十分対処でき
るが、それ以上の高効率脱硝装置では上述の排ガス流
量、ＮＯｘ濃度およびそれらの分布状態の小さな変化に
も追従することが必要であり、該第２の従来技術では十
分対応できない。第３の従来技術として、脱硝反応器４
とその上流のＮＨ3注入設備３８の間の混合空間３４に
排ガス混合器（図示せず）を設置するものがある。排ガ
ス混合器は、混合性能が優れていることだけでなく、圧
力損失が低いこと、構造が簡単で設備費の大幅な上昇を
招かないことが要求される。
ル６を複数の群に分けて、各群毎にＮＨ3流量調整弁７
を配設することである。しかしながら、ボイラなどの負
荷が変化すれば、排ガス流量やＮＯｘ濃度が変化するば
かりでなく、大幅でないにしても、その分布状態は変化
する。また、経時的な排ガス流量やＮＯｘ濃度の分布状
態の変動は常に起きている。脱硝率８０％程度の従来型
脱硝装置であれば、この第２の従来技術で十分対処でき
るが、それ以上の高効率脱硝装置では上述の排ガス流
量、ＮＯｘ濃度およびそれらの分布状態の小さな変化に
も追従することが必要であり、該第２の従来技術では十
分対応できない。第３の従来技術として、脱硝反応器４
とその上流のＮＨ3注入設備３８の間の混合空間３４に
排ガス混合器（図示せず）を設置するものがある。排ガ
ス混合器は、混合性能が優れていることだけでなく、圧
力損失が低いこと、構造が簡単で設備費の大幅な上昇を
招かないことが要求される。
【０００６】従来の排ガス混合器としては、図７〜図１
３に示したものが知られている。図７、図８（図７の排
ガス混合器のＦ−Ｆ’矢視図）に示す例は、ダクト１の
断面を、まず横方向に平板状の仕切部材４０を挿入して
断面の縦方向を複数に分割し、次に断面の縦方向に平板
状の仕切部材４１および４２を挿入して断面の横方向を
複数に分割したものである。この時、仕切部材４１、４
２はダクト１のガス流動方向軸３６に対してθまたは−
θの角度だけ傾けてある（図８参照）。すなわち、仕切
部材４０の上部に位置する仕切部材４１の取付角度がθ
であれば、仕切部材４０の下部に位置する仕切部材４２
の取付角度は−θになっている。このような構造の混合
器においては、例えば混合器の入口で、Ｐ点（上、左
部）にあった排ガスは、混合器の出口ではそれより右部
に位置するＱ点に移動する。Ｐ点の下の段では逆に入口
断面の右部から出口断面の左部に移動する。図７および
図８に示す場合は、断面の縦方向で、交互に上述の移動
があるため、主として左右方向（横方向）の混合が促進
されることになる。このような構造の混合器は以下の欠
点を有する。すなわち、断面の一方向の混合、言い換え
れば、二次元的な混合を促進するだけである。ダクト断
面の全域にわたって混合を促進するには、ガス流動方向
軸３６に対して混合方向を変えた複数の混合器を配置す
る必要があり、結局のところ、長い混合空間を必要とす
ることになる。また、取付角度θが大きいほど、流体の
移動が大幅に行われるため混合促進効果も大きくなる
が、圧力損失が増大する。従って、実用的な圧力損失の
範囲では取付角度θが限られ、ダクトの全断面を対象と
した混合促進は行われず、その混合作用は部分的な領域
に限られる。
３に示したものが知られている。図７、図８（図７の排
ガス混合器のＦ−Ｆ’矢視図）に示す例は、ダクト１の
断面を、まず横方向に平板状の仕切部材４０を挿入して
断面の縦方向を複数に分割し、次に断面の縦方向に平板
状の仕切部材４１および４２を挿入して断面の横方向を
複数に分割したものである。この時、仕切部材４１、４
２はダクト１のガス流動方向軸３６に対してθまたは−
θの角度だけ傾けてある（図８参照）。すなわち、仕切
部材４０の上部に位置する仕切部材４１の取付角度がθ
であれば、仕切部材４０の下部に位置する仕切部材４２
の取付角度は−θになっている。このような構造の混合
器においては、例えば混合器の入口で、Ｐ点（上、左
部）にあった排ガスは、混合器の出口ではそれより右部
に位置するＱ点に移動する。Ｐ点の下の段では逆に入口
断面の右部から出口断面の左部に移動する。図７および
図８に示す場合は、断面の縦方向で、交互に上述の移動
があるため、主として左右方向（横方向）の混合が促進
されることになる。このような構造の混合器は以下の欠
点を有する。すなわち、断面の一方向の混合、言い換え
れば、二次元的な混合を促進するだけである。ダクト断
面の全域にわたって混合を促進するには、ガス流動方向
軸３６に対して混合方向を変えた複数の混合器を配置す
る必要があり、結局のところ、長い混合空間を必要とす
ることになる。また、取付角度θが大きいほど、流体の
移動が大幅に行われるため混合促進効果も大きくなる
が、圧力損失が増大する。従って、実用的な圧力損失の
範囲では取付角度θが限られ、ダクトの全断面を対象と
した混合促進は行われず、その混合作用は部分的な領域
に限られる。
【０００７】図９および図１０（図９のＧ−Ｇ’線矢視
図）に示す排ガス混合器の例は、仕切部材として波板４
５、４６を用いたものであり、基本的な構造、作用は、
前述図７および図８の従来技術と同等なものであり、ま
たその欠点も同じである。図１１に示す排ガス混合器の
例は、粗混合ガス１８と混合ガス３６の間に位置する排
ガスダクト１内の混合空間３４（図６）に小孔５１を有
する多孔板５０を配置した例である。多孔板５０は構造
が簡単であるが、狭い領域の混合しか行われず、その割
には圧力損失が大きい欠点がある。図１２に示す排ガス
混合器の例は、混合空間３４（図６）内に柱状部材５２
ａ、５２ｂを互いに直交するように配置したものであ
り、柱状部材５２ａ、５２ｂの後流に渦流を発生させ
て、排ガスとＮＨ3の混合を促進しようとするものであ
る。図１２の例のように、ガス流れ方向に多段に配置し
た柱状部材５２ａと５２ｂとが互いにほぼ直角になって
いれば、断面の縦および横方向のいずれの方向にでも、
混合促進の効果がある。しかしながら、その効果のおよ
ぶ範囲は狭く、局所的な混合しか行われない。
図）に示す排ガス混合器の例は、仕切部材として波板４
５、４６を用いたものであり、基本的な構造、作用は、
前述図７および図８の従来技術と同等なものであり、ま
たその欠点も同じである。図１１に示す排ガス混合器の
例は、粗混合ガス１８と混合ガス３６の間に位置する排
ガスダクト１内の混合空間３４（図６）に小孔５１を有
する多孔板５０を配置した例である。多孔板５０は構造
が簡単であるが、狭い領域の混合しか行われず、その割
には圧力損失が大きい欠点がある。図１２に示す排ガス
混合器の例は、混合空間３４（図６）内に柱状部材５２
ａ、５２ｂを互いに直交するように配置したものであ
り、柱状部材５２ａ、５２ｂの後流に渦流を発生させ
て、排ガスとＮＨ3の混合を促進しようとするものであ
る。図１２の例のように、ガス流れ方向に多段に配置し
た柱状部材５２ａと５２ｂとが互いにほぼ直角になって
いれば、断面の縦および横方向のいずれの方向にでも、
混合促進の効果がある。しかしながら、その効果のおよ
ぶ範囲は狭く、局所的な混合しか行われない。
【０００８】図１３に示す排ガス混合器の例は、実公平
３−２８８９８号公報に開示されたもので、並行二本管
５３ａ，５３ｂ内の流体を合流混合させる装置であり、
両管５３ａ，５３ｂを対向する方向から合流させるに際
して、各々の管５３ａ，５３ｂを同一方向に棚板状態に
分割し、有効流路面積を各管からの棚板層５４区画から
の流れが対向流とすれ違うようにして、面接触混合させ
ながら、合流管５３ｃへ導入する流体を合流させるもの
である。しかし、この方法は各管５３ａ，５３ｂからの
棚板層５４区画からの流れが対向流とすれ違うように配
置する必要上、有効流路面積は限られたものになり、そ
の分、棚板層５４の厚みを十分大きくする必要があり、
各管５３ａ，５３ｂでの流体の受ける圧力損失は大きく
なる。また、棚板層５４区画からの対向流がすれ違うよ
うな構造であるため、対向流同士の衝突がなく、流体の
混合効率が良くない。
３−２８８９８号公報に開示されたもので、並行二本管
５３ａ，５３ｂ内の流体を合流混合させる装置であり、
両管５３ａ，５３ｂを対向する方向から合流させるに際
して、各々の管５３ａ，５３ｂを同一方向に棚板状態に
分割し、有効流路面積を各管からの棚板層５４区画から
の流れが対向流とすれ違うようにして、面接触混合させ
ながら、合流管５３ｃへ導入する流体を合流させるもの
である。しかし、この方法は各管５３ａ，５３ｂからの
棚板層５４区画からの流れが対向流とすれ違うように配
置する必要上、有効流路面積は限られたものになり、そ
の分、棚板層５４の厚みを十分大きくする必要があり、
各管５３ａ，５３ｂでの流体の受ける圧力損失は大きく
なる。また、棚板層５４区画からの対向流がすれ違うよ
うな構造であるため、対向流同士の衝突がなく、流体の
混合効率が良くない。
【０００９】本発明の目的は、圧力損失の大幅な増加を
招くことなく、排ガス流路断面における排ガス組成や温
度などの均一化を図るための流体の混合装置を提供する
こと、さらには、この混合装置を装備した高効率の排ガ
ス脱硝装置を提供することにある。
招くことなく、排ガス流路断面における排ガス組成や温
度などの均一化を図るための流体の混合装置を提供する
こと、さらには、この混合装置を装備した高効率の排ガ
ス脱硝装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成により達成される。（１）組成、温度が不均質である混合不十分な流体の流
路内部に、流体の流れの上流側に向かって流れに対して
斜めになる傾斜部を有する山形部材を配置し、該傾斜部
に流体噴出口を設けた流体の混合装置。 前記流れに対し
て斜めになる傾斜部を有する山形部材を、該山形部材の
稜線が互いに直交するように、流体流路内の流体の流れ
に沿って直列に複数設置することができる。 （２）組成、温度が不均質である混合不十分な流体の流
体流路内部に、流体の流れの上流側に向かって流れに向
かって鋭角状の先端部を有する四角錐状の傾斜面を設け
た流体導入流路形成部材を設け、該流体導入流路形成部
材の傾斜面には相対向させて一対以上の流体噴出口を設
けたことを特徴とする流体の混合装置。 また、本発明の
上記目的は還元剤注入装置と触媒反応器よりなる排ガス
脱硝装置において、前記還元剤注入装置と触媒反応器の
間に前記（１）又は（２）記載の流体の混合装置を配し
た排ガス脱硝装置により達成される。
構成により達成される。（１）組成、温度が不均質である混合不十分な流体の流
路内部に、流体の流れの上流側に向かって流れに対して
斜めになる傾斜部を有する山形部材を配置し、該傾斜部
に流体噴出口を設けた流体の混合装置。 前記流れに対し
て斜めになる傾斜部を有する山形部材を、該山形部材の
稜線が互いに直交するように、流体流路内の流体の流れ
に沿って直列に複数設置することができる。 （２）組成、温度が不均質である混合不十分な流体の流
体流路内部に、流体の流れの上流側に向かって流れに向
かって鋭角状の先端部を有する四角錐状の傾斜面を設け
た流体導入流路形成部材を設け、該流体導入流路形成部
材の傾斜面には相対向させて一対以上の流体噴出口を設
けたことを特徴とする流体の混合装置。 また、本発明の
上記目的は還元剤注入装置と触媒反応器よりなる排ガス
脱硝装置において、前記還元剤注入装置と触媒反応器の
間に前記（１）又は（２）記載の流体の混合装置を配し
た排ガス脱硝装置により達成される。
【００１１】
【作用】本発明によれば、山形部材又は導入流路形成部
材の流体噴出口から噴出する混合流体の噴流が直接衝突
あるいは干渉し、その周囲に極めて乱れの激しい領域を
生じる。そのため、組成や温度などが不均質な流体であ
っても、この領域を通過することにより、ほぼ均質に混
合される。該領域は流路の全断面に及ぶため、局所的で
はなく、流路の全断面にわたって混合が促進される。本
発明の、混合器の山形部材又は導入流路形成部材構造が
簡単であり、製作も容易であるという特徴がある。この
混合装置を排ガス脱硝装置のアンモニア注入部の直後の
排ガス流路に装備すると排ガスとアンモニアの混合率が
向上して高効率の排ガス脱硝を達成することができる。
材の流体噴出口から噴出する混合流体の噴流が直接衝突
あるいは干渉し、その周囲に極めて乱れの激しい領域を
生じる。そのため、組成や温度などが不均質な流体であ
っても、この領域を通過することにより、ほぼ均質に混
合される。該領域は流路の全断面に及ぶため、局所的で
はなく、流路の全断面にわたって混合が促進される。本
発明の、混合器の山形部材又は導入流路形成部材構造が
簡単であり、製作も容易であるという特徴がある。この
混合装置を排ガス脱硝装置のアンモニア注入部の直後の
排ガス流路に装備すると排ガスとアンモニアの混合率が
向上して高効率の排ガス脱硝を達成することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本発明になる流体混合装置を排ガス脱硝装置に
適用した例を図１〜図３に示す。図１〜図３に示す流体
混合装置は図６に示す排ガスダクト１内に配置され排ガ
ス脱硝装置の一部を構成する。
明する。本発明になる流体混合装置を排ガス脱硝装置に
適用した例を図１〜図３に示す。図１〜図３に示す流体
混合装置は図６に示す排ガスダクト１内に配置され排ガ
ス脱硝装置の一部を構成する。
【００１３】図１〜図３に示す混合器２の内部隔壁１０
は矩形断面を呈しており、第１の実施例を図１、図２に
示す。図１は排ガスダクトの中央部を通るガス流方向に
沿った混合器２の断面面、図２は図１の混合器２の斜視
図である。本実施例は、四角錐状の導入流路形成部材１
１に噴出口１２ａ〜１２ｄを設けたものである。噴流は
真正面から衝突せず、角度をもって衝突することにな
る。本実施例では排ガスダクトが混合器外郭壁２０を兼
ねており、混合器２の構造を非常に簡単にすることがで
きる。さらに、排ガスダクトの断面が広い場合や混合器
２の長さを短縮する必要がある場合には、本実施例に示
した噴出口１２ａ〜１２ｄを設けた四角錐状の導入流路
形成部材１１をダクト内の同一断面に複数配設する。
は矩形断面を呈しており、第１の実施例を図１、図２に
示す。図１は排ガスダクトの中央部を通るガス流方向に
沿った混合器２の断面面、図２は図１の混合器２の斜視
図である。本実施例は、四角錐状の導入流路形成部材１
１に噴出口１２ａ〜１２ｄを設けたものである。噴流は
真正面から衝突せず、角度をもって衝突することにな
る。本実施例では排ガスダクトが混合器外郭壁２０を兼
ねており、混合器２の構造を非常に簡単にすることがで
きる。さらに、排ガスダクトの断面が広い場合や混合器
２の長さを短縮する必要がある場合には、本実施例に示
した噴出口１２ａ〜１２ｄを設けた四角錐状の導入流路
形成部材１１をダクト内の同一断面に複数配設する。
【００１４】第２の実施例を図３に示す。混合器外郭壁
２０を兼ねた排ガスダクト中に、平板を折り曲げるか、
二つの平板部材２４ａと２４ｂを角度をもって接続して
成る山形部材２３ａを挿入する。同様に、山形部材２３
ｂを前記山形部材２３ａの下流側に配置する。この時、
山形部材２３ａと２３ｂとは排ガスダクト内粗混合ガス
１８の流動方向から見てそれぞれの稜線４４ａと４４ｂ
とがほぼ垂直に交わって見えるように配置する。山形部
材２３ａおよび２３ｂには、それぞれに対向して、対を
成す噴出口１２が設けられている。本例では、まず上流
の山形部材２３ａにより断面の上下方向の排ガスとＮＨ
3を混合し、次に下流の山形部材２３ｂにより左右方向
の排ガスとＮＨ3を混合する。本実施例は、混合器２の
構造が簡単であり、製作も容易であるという特徴があ
る。
２０を兼ねた排ガスダクト中に、平板を折り曲げるか、
二つの平板部材２４ａと２４ｂを角度をもって接続して
成る山形部材２３ａを挿入する。同様に、山形部材２３
ｂを前記山形部材２３ａの下流側に配置する。この時、
山形部材２３ａと２３ｂとは排ガスダクト内粗混合ガス
１８の流動方向から見てそれぞれの稜線４４ａと４４ｂ
とがほぼ垂直に交わって見えるように配置する。山形部
材２３ａおよび２３ｂには、それぞれに対向して、対を
成す噴出口１２が設けられている。本例では、まず上流
の山形部材２３ａにより断面の上下方向の排ガスとＮＨ
3を混合し、次に下流の山形部材２３ｂにより左右方向
の排ガスとＮＨ3を混合する。本実施例は、混合器２の
構造が簡単であり、製作も容易であるという特徴があ
る。
【００１５】本実施例は上記構成であり、以下のように
作用する。ダクト１（図６参照）内に入口排ガス３５が
流入され、ノズル６から噴出されたＮＨ3噴流９と部分
的に混合される。この粗混合ガス１８は混合器２の導入
流路を通過し、混合器２に設けられた噴出口１２からそ
れぞれ噴流１３として、混合空間１６に噴出される。二
組の噴流１３ａ、１３ｂは互いに干渉し合うため、非常
に強い乱れの領域は混合空間１６の断面全体におよび、
噴流１３の衝突による混合空間１６の断面全体における
混合と並行して局所的な混合も促進される。
作用する。ダクト１（図６参照）内に入口排ガス３５が
流入され、ノズル６から噴出されたＮＨ3噴流９と部分
的に混合される。この粗混合ガス１８は混合器２の導入
流路を通過し、混合器２に設けられた噴出口１２からそ
れぞれ噴流１３として、混合空間１６に噴出される。二
組の噴流１３ａ、１３ｂは互いに干渉し合うため、非常
に強い乱れの領域は混合空間１６の断面全体におよび、
噴流１３の衝突による混合空間１６の断面全体における
混合と並行して局所的な混合も促進される。
【００１６】この様に、混合器２の出口では均一混合ガ
ス１９になり、下流の反応器３（図６参照）に至る。反
応器３内では脱硝触媒４の働きにより、（１）、（２）
式の脱硝反応が起こる。反応器３に供給される排ガス中
のＮＨ3とＮＯｘの濃度比はいずれの場所でも一定とな
っているため、ＮＨ3の供給量をＮＯｘ濃度に対応した
量論値に近づけることができ、リークＮＨ3を大幅に抑
制した高効率の排ガス脱硝装置となる。
ス１９になり、下流の反応器３（図６参照）に至る。反
応器３内では脱硝触媒４の働きにより、（１）、（２）
式の脱硝反応が起こる。反応器３に供給される排ガス中
のＮＨ3とＮＯｘの濃度比はいずれの場所でも一定とな
っているため、ＮＨ3の供給量をＮＯｘ濃度に対応した
量論値に近づけることができ、リークＮＨ3を大幅に抑
制した高効率の排ガス脱硝装置となる。
【００１７】前記本発明の各実施例の噴流１３を低い圧
力損失で安定に噴出させるには、図４に示すように、内
部隔壁１０に設けられる噴流１３の噴出口１２に平行部
２７と拡大部２８を設けた構造を採用することが望まし
い。また、図５に示す様に、入口部３０の断面が徐々に
縮小された口金２９を内部隔壁１０に設けられる噴流１
３の噴出口１２に取り付けても良い。さらに、必要に応
じて対向する噴出口１２の形状、口径および数などを変
化させ、噴流の安定化や混合促進性能を増すことは本発
明の範疇である。以上の実施例では、排ガス脱硝装置を
例に取り、主として気体を混合する場合について述べて
いるが、本発明の混合装置は気体流だけでなく、液体流
や混相流など、流体全般に応用できる。
力損失で安定に噴出させるには、図４に示すように、内
部隔壁１０に設けられる噴流１３の噴出口１２に平行部
２７と拡大部２８を設けた構造を採用することが望まし
い。また、図５に示す様に、入口部３０の断面が徐々に
縮小された口金２９を内部隔壁１０に設けられる噴流１
３の噴出口１２に取り付けても良い。さらに、必要に応
じて対向する噴出口１２の形状、口径および数などを変
化させ、噴流の安定化や混合促進性能を増すことは本発
明の範疇である。以上の実施例では、排ガス脱硝装置を
例に取り、主として気体を混合する場合について述べて
いるが、本発明の混合装置は気体流だけでなく、液体流
や混相流など、流体全般に応用できる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、混合不十分な流体を対向に噴
出させ、該噴流の相互衝突あるいは干渉を利用して、混
合空間の撹乱および乱れの増加を図って、混合を促進さ
せるものである。したがって、圧力損失が低く、均質な
混合流体を得ることができる。また、本発明の流体の混
合器の構造を非常に簡単なものであるので、流体流路の
断面が広い場合や流体混合装置の長さを短縮する必要が
ある場合に有効である。 さらに、本発明になる混合器を
排ガス脱硝装置に付設すれば、還元剤であるＮＨ3のリ
ーク量を大幅に抑制した高効率の排ガス脱硝装置を得る
ことができる。
出させ、該噴流の相互衝突あるいは干渉を利用して、混
合空間の撹乱および乱れの増加を図って、混合を促進さ
せるものである。したがって、圧力損失が低く、均質な
混合流体を得ることができる。また、本発明の流体の混
合器の構造を非常に簡単なものであるので、流体流路の
断面が広い場合や流体混合装置の長さを短縮する必要が
ある場合に有効である。 さらに、本発明になる混合器を
排ガス脱硝装置に付設すれば、還元剤であるＮＨ3のリ
ーク量を大幅に抑制した高効率の排ガス脱硝装置を得る
ことができる。
【図１】 本発明の一実施例になる混合器の構造図。
【図２】 本発明の一実施例になる混合器の構造図。
【図３】 本発明の一実施例になる混合器の構造図。
【図４】 本発明の一実施例になる混合器の噴出口の構
造図。
造図。
【図５】 本発明の一実施例になる混合器の噴出口の構
造図。
造図。
【図６】 従来の排ガス脱硝装置を示す図。
【図７】 従来の混合器の例を示す図。
【図８】 図７のＦ−Ｆ’線矢視図。
【図９】 従来の混合器の例を示す図。
【図１０】 図９のＧ−Ｇ’線矢視図。
【図１１】 従来の混合器の例を示す図。
【図１２】 従来の混合器の例を示す図。
【図１３】 従来の混合器の例を示す図。
１…排ガスダクト、２…混合装置、３…反応器、４…脱
硝触媒、９…アンモニア噴流、１０…内部隔壁、１１…
導入流路形成部材、１２…噴出口、１３…噴流、１８…
粗混合ガス、１９…均一混合器ガス、２０…混合器外
壁、２２…循環流、２６…旋回噴流、３５…入口排ガ
ス、３８…アンモニア注入設備
硝触媒、９…アンモニア噴流、１０…内部隔壁、１１…
導入流路形成部材、１２…噴出口、１３…噴流、１８…
粗混合ガス、１９…均一混合器ガス、２０…混合器外
壁、２２…循環流、２６…旋回噴流、３５…入口排ガ
ス、３８…アンモニア注入設備
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 鉄太 大阪市北区中之島三丁目３番22号 関西 電力株式会社内 (72)発明者 吉田 邦勝 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (72)発明者 吉廻 秀久 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (72)発明者 加来 宏行 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (72)発明者 向井 正人 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (56)参考文献 特開 昭47−3588（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−61020（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01F 3/02 B01F 5/02 B01D 53/34,53/36
Claims (5)
- 【請求項１】 組成、温度が不均質である混合不十分な
流体の流体流路内部に、流体の流れの上流側に向かって
流れに対して斜めになる傾斜部を有する山形部材を配置
し、該傾斜部に流体噴出口を設けたことを特徴とする流
体の混合装置。 - 【請求項２】 流れに対して斜めになる傾斜部を有する
山形部材を、該山形部材の稜線が互いに直交するよう
に、流体流路内の流体の流れに沿って直列に複数設置す
ることを特徴とする請求項１記載の流体の混合装置。 - 【請求項３】 組成、温度が不均質である混合不十分な
流体の流体流路内部に、流体の流れの上流側に向かって
流れに向かって鋭角状の先端部を有する四角錐状の傾斜
面を設けた流体導入流路形成部材を設け、該流体導入流
路形成部材の傾斜面には相対向させて一対以上の流体噴
出口を設けたことを特徴とする流体の混合装置。 - 【請求項４】 還元剤注入装置と触媒反応器よりなる排
ガス脱硝装置において、前記還元剤注入装置と触媒反応
器の間に請求項１記載の流体の混合装置を配したことを
特徴とする排ガス脱硝装置。 - 【請求項５】 還元剤注入装置と触媒反応器よりなる排
ガス脱硝装置において、前記還元剤注入装置と触媒反応
器の間に請求項３記載の流体の混合装置を配したことを
特徴とする排ガス脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02061894A JP3296069B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 流体の混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02061894A JP3296069B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 流体の混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227528A JPH07227528A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3296069B2 true JP3296069B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=12032237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02061894A Expired - Lifetime JP3296069B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 流体の混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3296069B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002306938A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-10-22 | Horiba Ltd | 流体混合装置 |
| JP4580580B2 (ja) * | 2001-04-12 | 2010-11-17 | 関西電力株式会社 | 流体混合装置 |
| JP4404123B2 (ja) | 2007-09-07 | 2010-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | 排気通路の添加剤分散板構造 |
| JP4859818B2 (ja) * | 2007-12-04 | 2012-01-25 | 日立造船株式会社 | ガス混合装置 |
| JP2012030207A (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-16 | Soken Kogyo Kk | 流体混合器、流体混合輸送路および流体混合方法 |
| JP2012055872A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 二温流体混合器 |
| JP6077741B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2017-02-08 | キヤノン株式会社 | 温度ばらつき低減用流体撹拌装置 |
| JP6166027B2 (ja) * | 2012-10-05 | 2017-07-19 | フタバ産業株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| JP5611387B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2014-10-22 | 株式会社御池鐵工所 | 微細化混合装置 |
| JP6542568B2 (ja) * | 2015-04-15 | 2019-07-10 | 三菱日立パワーシステムズインダストリー株式会社 | 流体の混合装置及び該流体の混合装置を備えた脱硝装置 |
-
1994
- 1994-02-17 JP JP02061894A patent/JP3296069B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07227528A (ja) | 1995-08-29 |
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