JP3510557B2 - 脱硝用のアンモニア供給装置 - Google Patents
脱硝用のアンモニア供給装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Chimneys And Flues (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種燃焼設備から
排出された排ガスの中のＮＯｘを脱硝するための脱硝用
のアンモニア供給装置に関し、特に、省スペースかつ省
コストにアンモニアを供給すること等のできるアンモニ
ア供給装置に関する。
排出された排ガスの中のＮＯｘを脱硝するための脱硝用
のアンモニア供給装置に関し、特に、省スペースかつ省
コストにアンモニアを供給すること等のできるアンモニ
ア供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ、ガスタービン及びディーゼルエ
ンジン等の各種燃焼設備から排出されてボイラに導入さ
れる排ガスには、窒素酸化物（ＮＯｘ：ＮＯまたはＮＯ
2）が含まれる。このＮＯｘは、光化学スモッグの原因
物質となることから、ボイラの外部に排出される前に除
去することが求められる。特に、これらの燃焼設備が配
置される地域や国によっては、排ガス中におけるＮＯｘ
の許容レベルが監督機関等によって厳格に規定されてお
り、この許容レベル以下になるようにＮＯｘを除去する
ことが、燃焼設備を導入するための必須条件として求め
られる。
ンジン等の各種燃焼設備から排出されてボイラに導入さ
れる排ガスには、窒素酸化物（ＮＯｘ：ＮＯまたはＮＯ
2）が含まれる。このＮＯｘは、光化学スモッグの原因
物質となることから、ボイラの外部に排出される前に除
去することが求められる。特に、これらの燃焼設備が配
置される地域や国によっては、排ガス中におけるＮＯｘ
の許容レベルが監督機関等によって厳格に規定されてお
り、この許容レベル以下になるようにＮＯｘを除去する
ことが、燃焼設備を導入するための必須条件として求め
られる。
【０００３】このような排ガス中のＮＯｘを効果的に除
去するため、今日においては種々のＮＯｘ除去方法（脱
硝法）が提案され実用化されている。この脱硝法は乾式
法と湿式法に大別され、このうち、乾式法の一種である
選択的接触還元法（ＳＣＲ法）が最も多く用いられてい
る。この選択的接触還元法は、一般的に、還元剤として
アンモニア（ＮＨ3）、触媒としては酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2）系の触媒担体上に、活性成分としてバナジウム
（Ｖ）、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）
等の金属の酸化物を担持させた触媒（たとえば、Ｖ2Ｏ5
／ＷＯ3／ＴｉＯ2）を使用し、ＮＯｘを無害な窒素ガス
（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解するものである。
去するため、今日においては種々のＮＯｘ除去方法（脱
硝法）が提案され実用化されている。この脱硝法は乾式
法と湿式法に大別され、このうち、乾式法の一種である
選択的接触還元法（ＳＣＲ法）が最も多く用いられてい
る。この選択的接触還元法は、一般的に、還元剤として
アンモニア（ＮＨ3）、触媒としては酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2）系の触媒担体上に、活性成分としてバナジウム
（Ｖ）、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）
等の金属の酸化物を担持させた触媒（たとえば、Ｖ2Ｏ5
／ＷＯ3／ＴｉＯ2）を使用し、ＮＯｘを無害な窒素ガス
（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解するものである。
【０００４】このように、選択的接触還元法において
は、還元剤としてのアンモニアを排ガス中に注入する必
要がある。一般的には、純粋なアンモニアは高圧下で液
化されていて取り扱いが難しいことから、アンモニアを
水によって２５％程度の濃度に希釈したアンモニア水溶
液が適用されることが多く、このアンモニア水を供給す
るための各種のアンモニア供給装置が従来から提案され
ている。このような従来のアンモニア供給装置は、アン
モニア水溶液（アンモニア水）を排ガス通路中に直接的
に噴霧して当該排ガス通路中において蒸発させる方式
（直接噴霧方式）、アンモニア水を電気ヒータ等にて加
熱して蒸発させてから排ガス通路中に注入する方式（電
気加熱方式）、抽気した排ガスによってアンモニア水を
蒸発気化させてから排ガス通路中に注入する方式（排ガ
ス加熱方式）、アンモニア水を蒸発室の液溜部等におい
て加熱して蒸発させてから排ガス通路中に注入する方式
（間接加熱方式）に大別することができる。
は、還元剤としてのアンモニアを排ガス中に注入する必
要がある。一般的には、純粋なアンモニアは高圧下で液
化されていて取り扱いが難しいことから、アンモニアを
水によって２５％程度の濃度に希釈したアンモニア水溶
液が適用されることが多く、このアンモニア水を供給す
るための各種のアンモニア供給装置が従来から提案され
ている。このような従来のアンモニア供給装置は、アン
モニア水溶液（アンモニア水）を排ガス通路中に直接的
に噴霧して当該排ガス通路中において蒸発させる方式
（直接噴霧方式）、アンモニア水を電気ヒータ等にて加
熱して蒸発させてから排ガス通路中に注入する方式（電
気加熱方式）、抽気した排ガスによってアンモニア水を
蒸発気化させてから排ガス通路中に注入する方式（排ガ
ス加熱方式）、アンモニア水を蒸発室の液溜部等におい
て加熱して蒸発させてから排ガス通路中に注入する方式
（間接加熱方式）に大別することができる。
【０００５】図６には、従来の直接噴霧方式のアンモニ
ア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。この図６
において、アンモニア供給装置は、アンモニア水タンク
１００、ポンプ１０１、および、注入ノズル１０３を備
えて構成されている。そして、アンモニア水タンク１０
０に貯溜されたアンモニア水が、ポンプ１０１によって
注入ノズル１０３に供給される。この注入ノズル１０３
は、燃焼設備等に連結された排ガスダクト１０４の内部
に配置されており、排ガスダクト１０４の内部を流れる
排ガス中にアンモニア水が噴霧される。ここでアンモニ
ア水は排ガスにて加熱されることで蒸発し、排ガスダク
ト１０４中の触媒１０５において排ガス中のＮＯｘを脱
硝反応させる。なお、ポンプ１０１の回転数を別途装置
にて制御して、その供給量が調整される。
ア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。この図６
において、アンモニア供給装置は、アンモニア水タンク
１００、ポンプ１０１、および、注入ノズル１０３を備
えて構成されている。そして、アンモニア水タンク１０
０に貯溜されたアンモニア水が、ポンプ１０１によって
注入ノズル１０３に供給される。この注入ノズル１０３
は、燃焼設備等に連結された排ガスダクト１０４の内部
に配置されており、排ガスダクト１０４の内部を流れる
排ガス中にアンモニア水が噴霧される。ここでアンモニ
ア水は排ガスにて加熱されることで蒸発し、排ガスダク
ト１０４中の触媒１０５において排ガス中のＮＯｘを脱
硝反応させる。なお、ポンプ１０１の回転数を別途装置
にて制御して、その供給量が調整される。
【０００６】また、図７には、従来の電気加熱方式のア
ンモニア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。こ
の図７において、アンモニア供給装置は、ファン１１
０、電気ヒータ１１１、蒸発器１１２、および、注入ノ
ズル１１３を備えて構成されている。そして、ファン１
１０を介して供給された空気が電気ヒータ１１１にて加
熱され、蒸発器１１２に導入される。この蒸発器１１２
にはアンモニア水が注入ノズル１１３にて注入され、こ
のアンモニア水が加熱空気によって加熱されることで蒸
発し、注入ノズル１０３を介して排ガスダクト１０４に
注入される。
ンモニア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。こ
の図７において、アンモニア供給装置は、ファン１１
０、電気ヒータ１１１、蒸発器１１２、および、注入ノ
ズル１１３を備えて構成されている。そして、ファン１
１０を介して供給された空気が電気ヒータ１１１にて加
熱され、蒸発器１１２に導入される。この蒸発器１１２
にはアンモニア水が注入ノズル１１３にて注入され、こ
のアンモニア水が加熱空気によって加熱されることで蒸
発し、注入ノズル１０３を介して排ガスダクト１０４に
注入される。
【０００７】また、図８には、従来の排ガス加熱方式の
アンモニア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。
この図８において、アンモニア供給装置は、ファン１１
０、蒸発器１１２、および、注入ノズル１１３を備えて
構成されている。そして、排ガスダクト１０４から抽気
管１２３を介して抽気された排ガスが、ファン１１０を
介して蒸発器１１２に導入される。この蒸発器１１２に
はアンモニア水が注入ノズル１１３にて注入され、この
アンモニア水が排ガスによって加熱されることで蒸発
し、注入ノズル１０３を介して排ガスと共に排ガスダク
ト１０４に注入される。
アンモニア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。
この図８において、アンモニア供給装置は、ファン１１
０、蒸発器１１２、および、注入ノズル１１３を備えて
構成されている。そして、排ガスダクト１０４から抽気
管１２３を介して抽気された排ガスが、ファン１１０を
介して蒸発器１１２に導入される。この蒸発器１１２に
はアンモニア水が注入ノズル１１３にて注入され、この
アンモニア水が排ガスによって加熱されることで蒸発
し、注入ノズル１０３を介して排ガスと共に排ガスダク
ト１０４に注入される。
【０００８】さらに、図９には、従来の間接加熱方式の
アンモニア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。
この図９において、アンモニア供給装置は、アンモニア
水タンク１００、ポンプ１０１、制御弁１０２、アンモ
ニアガス発生装置１３３、ファン１３４、および、注入
ノズル１０３を備えて構成されている。そして、アンモ
ニア水タンク１００に貯溜されたアンモニア水が、ポン
プ１０１によってアンモニアガス発生装置１３３に供給
される。このアンモニアガス発生装置１３３は、アンモ
ニアガス発生室１３３ａと排水路１３３ｂを備えて構成
されており、アンモニアガス発生室１３３ａには、アン
モニア水の入口側から堰板１３３ｃとじゃま板１３３ｄ
とが交互に配置されており、その最終段には電気ヒータ
等の熱源１３３ｅが設けられている。このアンモニアガ
ス発生装置１３３の内部において、アンモニアガス発生
室１３３ａに導入されたアンモニア水は、堰板１３３ｃ
とじゃま板１３３ｄの間を順次通過して最終段に至り、
熱源１３３ｅにて加熱されてアンモニアが蒸発し、残り
の排水が排水路１３３ｂから排水される。この排水の
際、排水路１３３ｂを流れる排水とアンモニアガス発生
室１３３ａを流れるアンモニア水との間で熱交換が行わ
れることによって、このアンモニア水が加熱され、アン
モニアの蒸発が促進される。
アンモニア供給装置等の全体構成を側面方向から示す。
この図９において、アンモニア供給装置は、アンモニア
水タンク１００、ポンプ１０１、制御弁１０２、アンモ
ニアガス発生装置１３３、ファン１３４、および、注入
ノズル１０３を備えて構成されている。そして、アンモ
ニア水タンク１００に貯溜されたアンモニア水が、ポン
プ１０１によってアンモニアガス発生装置１３３に供給
される。このアンモニアガス発生装置１３３は、アンモ
ニアガス発生室１３３ａと排水路１３３ｂを備えて構成
されており、アンモニアガス発生室１３３ａには、アン
モニア水の入口側から堰板１３３ｃとじゃま板１３３ｄ
とが交互に配置されており、その最終段には電気ヒータ
等の熱源１３３ｅが設けられている。このアンモニアガ
ス発生装置１３３の内部において、アンモニアガス発生
室１３３ａに導入されたアンモニア水は、堰板１３３ｃ
とじゃま板１３３ｄの間を順次通過して最終段に至り、
熱源１３３ｅにて加熱されてアンモニアが蒸発し、残り
の排水が排水路１３３ｂから排水される。この排水の
際、排水路１３３ｂを流れる排水とアンモニアガス発生
室１３３ａを流れるアンモニア水との間で熱交換が行わ
れることによって、このアンモニア水が加熱され、アン
モニアの蒸発が促進される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の各
種アンモニア供給装置においては、いずれの方式におい
てもそれぞれ種々の問題を生じさせていた。まず、図６
に示した直接噴霧方式のアンモニア供給装置において
は、排ガスダクト１０４においてアンモニア水を蒸発さ
せているために、この排ガスダクト１０４にアンモニア
水の蒸発用のスペースが必要となる。すなわち、排ガス
ダクト１０４に噴霧されたアンモニア水は、未蒸発のま
ま触媒１０５に付着すると当該触媒１０５の劣化を促進
させる等の問題を生じさせるため、この触媒１０５に至
る前に完全に蒸発している必要がある。このためには、
注入ノズル１０３から触媒１０５までの距離をある程度
（通常は８ｍ以上）確保する必要があり、したがって、
排ガスダクト１０４が長大化したり、あるいは、設置ス
ペースの狭いプラント等においてはこの方式の供給装置
を設置することができないという問題があった。
種アンモニア供給装置においては、いずれの方式におい
てもそれぞれ種々の問題を生じさせていた。まず、図６
に示した直接噴霧方式のアンモニア供給装置において
は、排ガスダクト１０４においてアンモニア水を蒸発さ
せているために、この排ガスダクト１０４にアンモニア
水の蒸発用のスペースが必要となる。すなわち、排ガス
ダクト１０４に噴霧されたアンモニア水は、未蒸発のま
ま触媒１０５に付着すると当該触媒１０５の劣化を促進
させる等の問題を生じさせるため、この触媒１０５に至
る前に完全に蒸発している必要がある。このためには、
注入ノズル１０３から触媒１０５までの距離をある程度
（通常は８ｍ以上）確保する必要があり、したがって、
排ガスダクト１０４が長大化したり、あるいは、設置ス
ペースの狭いプラント等においてはこの方式の供給装置
を設置することができないという問題があった。
【００１０】また、排ガスを均一に脱硝するためには、
排ガスに対してアンモニア水を均一に分散させる必要が
ある。したがって、特に排ガスダクト１０４の経路断面
積が大きい（排ガスの処理量が大きい）場合には、この
断面内に沿って多数の注入ノズル１０３を分散配置させ
る必要がある。この場合には、注入ノズル１０３自体の
機構や、注入ノズル１０３にアンモニア水を供給するた
めの供給系統が複雑化し、特に、各注入ノズル１０３に
均一にアンモニア水を供給するための分配量制御が難し
く複雑になるため、設備コストが上昇するという問題が
あった。
排ガスに対してアンモニア水を均一に分散させる必要が
ある。したがって、特に排ガスダクト１０４の経路断面
積が大きい（排ガスの処理量が大きい）場合には、この
断面内に沿って多数の注入ノズル１０３を分散配置させ
る必要がある。この場合には、注入ノズル１０３自体の
機構や、注入ノズル１０３にアンモニア水を供給するた
めの供給系統が複雑化し、特に、各注入ノズル１０３に
均一にアンモニア水を供給するための分配量制御が難し
く複雑になるため、設備コストが上昇するという問題が
あった。
【００１１】また、図７に示した従来の電気加熱方式の
アンモニア供給装置においては、アンモニア水が蒸気化
されてから注入されるために、上述のような排ガスダク
ト１０４の長大化の問題は生じないが、電気ヒータ１１
１によってアンモニア水を加熱する必要があるために、
この電気ヒータ１１１を運転するための大きな電力が必
要となり、アンモニア供給装置のランニングコストが膨
大になるという問題があった。なお、アンモニア水を蒸
気化するためには、約３００℃程度以上の加熱空気が必
要となるが、この温度の加熱空気を生成し得る高温蒸気
は一般的には入手し難いため、電気の代わり蒸気によっ
てアンモニア水を加熱させることは実用上考えられな
い。したがって、上述のように電気ヒータ１１１にて加
熱する必要があり、ランニングコストの増大を回避する
ことは困難であった。
アンモニア供給装置においては、アンモニア水が蒸気化
されてから注入されるために、上述のような排ガスダク
ト１０４の長大化の問題は生じないが、電気ヒータ１１
１によってアンモニア水を加熱する必要があるために、
この電気ヒータ１１１を運転するための大きな電力が必
要となり、アンモニア供給装置のランニングコストが膨
大になるという問題があった。なお、アンモニア水を蒸
気化するためには、約３００℃程度以上の加熱空気が必
要となるが、この温度の加熱空気を生成し得る高温蒸気
は一般的には入手し難いため、電気の代わり蒸気によっ
てアンモニア水を加熱させることは実用上考えられな
い。したがって、上述のように電気ヒータ１１１にて加
熱する必要があり、ランニングコストの増大を回避する
ことは困難であった。
【００１２】また、図８に示した従来の排ガス加熱方式
のアンモニア供給装置においては、排ガスの熱を利用し
てアンモニア水を加熱することができるためにランニン
グコストを低減することができるが、燃焼設備等の煙源
に硫黄分を含む燃料を使用している場合には、排ガス中
に硫黄分が存在することになるため、別の問題が生じ
る。すなわち、蒸発器１１２の出口側の排ガス温度は比
較的に低く（通常は２２０℃以下）、アンモニアと排ガ
ス中の硫黄分とが反応して酸性硫安が生成される温度条
件を満たしてしまうため（酸性硫安の生成温度は約２４
０℃以下）、この酸性硫安が多量に生成されて配管内面
や注入ノズル１０３等に付着し、この注入ノズル１０３
の閉塞等を生じさせるという問題があった。したがっ
て、この方式のアンモニア供給装置は、硫黄分を含まな
い燃料（例えば、天然ガス）を煙源とする燃焼設備にし
か設置することができなかった。
のアンモニア供給装置においては、排ガスの熱を利用し
てアンモニア水を加熱することができるためにランニン
グコストを低減することができるが、燃焼設備等の煙源
に硫黄分を含む燃料を使用している場合には、排ガス中
に硫黄分が存在することになるため、別の問題が生じ
る。すなわち、蒸発器１１２の出口側の排ガス温度は比
較的に低く（通常は２２０℃以下）、アンモニアと排ガ
ス中の硫黄分とが反応して酸性硫安が生成される温度条
件を満たしてしまうため（酸性硫安の生成温度は約２４
０℃以下）、この酸性硫安が多量に生成されて配管内面
や注入ノズル１０３等に付着し、この注入ノズル１０３
の閉塞等を生じさせるという問題があった。したがっ
て、この方式のアンモニア供給装置は、硫黄分を含まな
い燃料（例えば、天然ガス）を煙源とする燃焼設備にし
か設置することができなかった。
【００１３】またさらに、図９に示した従来の間接加熱
方式のアンモニア供給装置においては、アンモニアガス
発生装置１３３のアンモニアガス発生室１３３ａ内に貯
溜されたアンモニア水からアンモニア蒸気が発生するよ
うに構成されており、蒸発源となるアンモニア水の滞留
が常に多量に有るため、その蒸発量の変化要求に対する
応答性が極めて緩慢であり、その蒸発量を短時間で変化
させたい要求信号に対して、実際の蒸発量の変化が良好
に追従することが困難であった。したがって、負荷変化
の激しい煙源を有する燃焼設備には設置することができ
ないという問題があった。
方式のアンモニア供給装置においては、アンモニアガス
発生装置１３３のアンモニアガス発生室１３３ａ内に貯
溜されたアンモニア水からアンモニア蒸気が発生するよ
うに構成されており、蒸発源となるアンモニア水の滞留
が常に多量に有るため、その蒸発量の変化要求に対する
応答性が極めて緩慢であり、その蒸発量を短時間で変化
させたい要求信号に対して、実際の蒸発量の変化が良好
に追従することが困難であった。したがって、負荷変化
の激しい煙源を有する燃焼設備には設置することができ
ないという問題があった。
【００１４】この他、上述したような従来の電気加熱方
式、排ガス加熱方式、あるいは、間接加熱方式のアンモ
ニア供給装置においては、いずれもアンモニア水を蒸気
化させてから排ガス中に注入しているが、アンモニア水
の蒸気化が完全に行われなかった場合の配慮が充分にな
されているとは言い難かった。すなわち、アンモニア水
の一部が蒸気化されずに残った場合、単にアンモニア水
を排水等するものとして構成されているが、このアンモ
ニア水の排水には充分な希釈や中和を行って無害化する
必要があり、これらの付帯設備が必要となるため、アン
モニア水を外部へ排水しないシステムが要望されてい
た。また、このようにアンモニア水を蒸気化させてから
注入する場合、注入経路の途中でアンモニア蒸気が冷え
て凝縮し、アンモニア水に戻ってしまうことが考えられ
る。特に、大規模設備においてはアンモニア供給装置か
ら排ガスダクトまでの経路が長くなる傾向にあるため、
この問題は顕著になる。しかしながら、従来のアンモニ
ア供給装置においては、このようなアンモニア蒸気の凝
縮化に関する考慮が充分なされていなかった。
式、排ガス加熱方式、あるいは、間接加熱方式のアンモ
ニア供給装置においては、いずれもアンモニア水を蒸気
化させてから排ガス中に注入しているが、アンモニア水
の蒸気化が完全に行われなかった場合の配慮が充分にな
されているとは言い難かった。すなわち、アンモニア水
の一部が蒸気化されずに残った場合、単にアンモニア水
を排水等するものとして構成されているが、このアンモ
ニア水の排水には充分な希釈や中和を行って無害化する
必要があり、これらの付帯設備が必要となるため、アン
モニア水を外部へ排水しないシステムが要望されてい
た。また、このようにアンモニア水を蒸気化させてから
注入する場合、注入経路の途中でアンモニア蒸気が冷え
て凝縮し、アンモニア水に戻ってしまうことが考えられ
る。特に、大規模設備においてはアンモニア供給装置か
ら排ガスダクトまでの経路が長くなる傾向にあるため、
この問題は顕著になる。しかしながら、従来のアンモニ
ア供給装置においては、このようなアンモニア蒸気の凝
縮化に関する考慮が充分なされていなかった。
【００１５】この発明は、従来の脱硝用のアンモニア供
給装置における上記のような問題点に鑑みてなされたも
のであって、省スペースで構成が簡易であり、ランニン
グコストが安価であり、煙源の成分に影響されることな
く、さらに応答性に優れる等の多くの利点を有する脱硝
用のアンモニア供給装置を提供することを目的とする。
給装置における上記のような問題点に鑑みてなされたも
のであって、省スペースで構成が簡易であり、ランニン
グコストが安価であり、煙源の成分に影響されることな
く、さらに応答性に優れる等の多くの利点を有する脱硝
用のアンモニア供給装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる脱硝用のアンモニア供給装置
は、燃焼設備から排出された排ガスに含まれる窒素酸化
物を脱硝するため、この排ガスが通過する排ガス経路に
対してアンモニアを供給するための脱硝用のアンモニア
供給装置であって、アンモニア水を注入するアンモニア
水注入手段と、このアンモニア水注入手段にて注入され
たアンモニア水を加熱エレメントによって直接的に加熱
するアンモニア水加熱手段と、このアンモニア水加熱手
段にて加熱されて蒸発したアンモニア蒸気を上記排ガス
経路に注入するアンモニア蒸気注入手段と、アンモニア
水注入手段にて注入されアンモニア水加熱手段にて未蒸
発となったアンモニア水を回収するアンモニア水回収手
段と、アンモニア水回収手段にて回収されたアンモニア
水をアンモニア水加熱手段に向けて再度注入可能とする
アンモニア水再注入手段とを備えて構成されている。
めに、請求項１にかかる脱硝用のアンモニア供給装置
は、燃焼設備から排出された排ガスに含まれる窒素酸化
物を脱硝するため、この排ガスが通過する排ガス経路に
対してアンモニアを供給するための脱硝用のアンモニア
供給装置であって、アンモニア水を注入するアンモニア
水注入手段と、このアンモニア水注入手段にて注入され
たアンモニア水を加熱エレメントによって直接的に加熱
するアンモニア水加熱手段と、このアンモニア水加熱手
段にて加熱されて蒸発したアンモニア蒸気を上記排ガス
経路に注入するアンモニア蒸気注入手段と、アンモニア
水注入手段にて注入されアンモニア水加熱手段にて未蒸
発となったアンモニア水を回収するアンモニア水回収手
段と、アンモニア水回収手段にて回収されたアンモニア
水をアンモニア水加熱手段に向けて再度注入可能とする
アンモニア水再注入手段とを備えて構成されている。
【００１７】上述した従来のアンモニア供給装置におい
ては、アンモニア水を排ガスに直接供給し、あるいは、
加熱空気や抽気ガス中にアンモニア水を注入することに
よって蒸気化させてから注入し、あるいは、アンモニア
水を貯溜した状態で蒸気化させてから注入していた。こ
れに対して本装置では、従来のいずれの方式とも異な
り、アンモニア水を加熱エレメントによって直接的に加
熱することによって蒸発させ、この結果得られたアンモ
ニア蒸気を排ガス中に注入するようにしている。
ては、アンモニア水を排ガスに直接供給し、あるいは、
加熱空気や抽気ガス中にアンモニア水を注入することに
よって蒸気化させてから注入し、あるいは、アンモニア
水を貯溜した状態で蒸気化させてから注入していた。こ
れに対して本装置では、従来のいずれの方式とも異な
り、アンモニア水を加熱エレメントによって直接的に加
熱することによって蒸発させ、この結果得られたアンモ
ニア蒸気を排ガス中に注入するようにしている。
【００１８】この場合には、従来の直接噴霧方式に見ら
れるような問題点を解消することができる。すなわち、
アンモニア水が蒸気化されてから排ガス中に注入される
ために、このアンモニア蒸気注入手段と触媒との距離は
比較的短くてよいため、排ガス経路の省スペース化を達
成することができ、排ガス経路の長大化等の問題を解消
することができる。また、蒸気の形態でアンモニアを供
給することができるので、拡散性が向上され、注入ノズ
ル等を簡易化することができ、設備コストを低減するこ
とができる。
れるような問題点を解消することができる。すなわち、
アンモニア水が蒸気化されてから排ガス中に注入される
ために、このアンモニア蒸気注入手段と触媒との距離は
比較的短くてよいため、排ガス経路の省スペース化を達
成することができ、排ガス経路の長大化等の問題を解消
することができる。また、蒸気の形態でアンモニアを供
給することができるので、拡散性が向上され、注入ノズ
ル等を簡易化することができ、設備コストを低減するこ
とができる。
【００１９】また、本装置によれば、従来の電気加熱方
式に見られるような問題点を解消することができる。す
なわち、本装置ではアンモニア水を直接蒸発させてお
り、この蒸発に要する熱エネルギー量は、約３００℃以
上もの高温の加熱空気を生成する場合に比べて低量でよ
い。したがって、加熱エレメントとして電気ヒータを用
いた場合であっても、従来に比べてランニングコストを
大幅に低減することができる。また、従来よりも低温度
域の熱源で足りるため、工場内の既設の蒸気ラインから
供給される蒸気や、排ガスからの抽気によってアンモニ
ア水を充分に蒸発させることができ、これらの場合には
設備が一層簡易化されると共に、ランニングコストを低
減することができる。
式に見られるような問題点を解消することができる。す
なわち、本装置ではアンモニア水を直接蒸発させてお
り、この蒸発に要する熱エネルギー量は、約３００℃以
上もの高温の加熱空気を生成する場合に比べて低量でよ
い。したがって、加熱エレメントとして電気ヒータを用
いた場合であっても、従来に比べてランニングコストを
大幅に低減することができる。また、従来よりも低温度
域の熱源で足りるため、工場内の既設の蒸気ラインから
供給される蒸気や、排ガスからの抽気によってアンモニ
ア水を充分に蒸発させることができ、これらの場合には
設備が一層簡易化されると共に、ランニングコストを低
減することができる。
【００２０】また、本装置によれば、従来の排ガス加熱
方式に見られるような問題点を解消することができる。
すなわち、アンモニア水が加熱エレメントを介して加熱
されるので、例えば加熱エレメントの熱源として抽気ガ
スを用いた場合であっても、この抽気ガスがアンモニア
水中のアンモニアと直接接触することがないので、酸性
硫安が生成されることがない。したがって、酸性硫安に
よって配管や注入ノズルが閉塞されることがないので、
硫黄分を含んだ燃料を煙源とする燃焼設備においても何
ら問題なく導入することができる。
方式に見られるような問題点を解消することができる。
すなわち、アンモニア水が加熱エレメントを介して加熱
されるので、例えば加熱エレメントの熱源として抽気ガ
スを用いた場合であっても、この抽気ガスがアンモニア
水中のアンモニアと直接接触することがないので、酸性
硫安が生成されることがない。したがって、酸性硫安に
よって配管や注入ノズルが閉塞されることがないので、
硫黄分を含んだ燃料を煙源とする燃焼設備においても何
ら問題なく導入することができる。
【００２１】さらに、本装置によれば、従来の間接加熱
方式に見られるような問題点についても解消することが
できる。すなわち、本装置においてはアンモニア水を注
入して加熱蒸発させているので、アンモニア水の注入量
を調整することによってアンモニア蒸気の供給量を容易
に調整することができ、負荷変化の激しい煙源を有する
燃焼設備においても何ら問題なく導入することができ
る。
方式に見られるような問題点についても解消することが
できる。すなわち、本装置においてはアンモニア水を注
入して加熱蒸発させているので、アンモニア水の注入量
を調整することによってアンモニア蒸気の供給量を容易
に調整することができ、負荷変化の激しい煙源を有する
燃焼設備においても何ら問題なく導入することができ
る。
【００２２】なお、加熱エレメントは、アンモニア水を
熱伝導によって加熱して蒸発させ得る限りにおいて任意
に構成することができ、例えば、加熱気体や加熱流体を
その内部に通過（場合によって停止・滞留）させる管路
や、電気ヒータとして構成することができる。この加熱
気体や加熱流体を用いる場合、その種類は任意である
が、例えば、上述したように工場内の既設の蒸気ライン
から供給される蒸気や、排ガスからの抽気を用いること
ができる。
熱伝導によって加熱して蒸発させ得る限りにおいて任意
に構成することができ、例えば、加熱気体や加熱流体を
その内部に通過（場合によって停止・滞留）させる管路
や、電気ヒータとして構成することができる。この加熱
気体や加熱流体を用いる場合、その種類は任意である
が、例えば、上述したように工場内の既設の蒸気ライン
から供給される蒸気や、排ガスからの抽気を用いること
ができる。
【００２３】
【００２４】アンモニア水注入手段にて注入されたアン
モニア水は、アンモニア水加熱手段にてその大部分が蒸
気化されるが、温度条件等によっては蒸気化されずにそ
の一部がアンモニア水のまま残ってしまう可能性があ
る。この場合に本装置においては、アンモニア水がアン
モニア水回収手段にて回収され、アンモニア水再注入手
段にて再度注入される。したがって、アンモニア水を排
水等する必要がなく希釈化等の手間が省けるため、ラン
ニングコストを一層低減することができると共に、環境
性を高めることができる。
モニア水は、アンモニア水加熱手段にてその大部分が蒸
気化されるが、温度条件等によっては蒸気化されずにそ
の一部がアンモニア水のまま残ってしまう可能性があ
る。この場合に本装置においては、アンモニア水がアン
モニア水回収手段にて回収され、アンモニア水再注入手
段にて再度注入される。したがって、アンモニア水を排
水等する必要がなく希釈化等の手間が省けるため、ラン
ニングコストを一層低減することができると共に、環境
性を高めることができる。
【００２５】なお、アンモニア水再注入手段は、アンモ
ニア水注入手段とは完全に独立して設けることも可能で
あり、あるいは、アンモニア水注入手段とその一部を共
有することもできる。また、アンモニア水再注入手段
は、回収されたアンモニア水を少なくとも再注入可能な
状態にできるものであればよく、回収されたアンモニア
水をアンモニア水加熱手段に向けて注入する注入ノズル
等として構成できる他、回収されたアンモニア水をアン
モニア水タンク等に戻す循環経路として構成することも
できる。
ニア水注入手段とは完全に独立して設けることも可能で
あり、あるいは、アンモニア水注入手段とその一部を共
有することもできる。また、アンモニア水再注入手段
は、回収されたアンモニア水を少なくとも再注入可能な
状態にできるものであればよく、回収されたアンモニア
水をアンモニア水加熱手段に向けて注入する注入ノズル
等として構成できる他、回収されたアンモニア水をアン
モニア水タンク等に戻す循環経路として構成することも
できる。
【００２６】また、請求項２にかかる脱硝用のアンモニ
ア供給装置は、燃焼設備から排出された排ガスに含まれ
る窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通過する排
ガス経路に対してアンモニアを供給するための脱硝用の
アンモニア供給装置であって、アンモニア水を注入する
アンモニア水注入手段と、このアンモニア水注入手段に
て注入されたアンモニア水を加熱エレメントによって直
接的に加熱するアンモニア水加熱手段と、このアンモニ
ア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニア蒸気を
上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気注入手段と、
アンモニア蒸気を搬送するための所定の気体を加熱する
搬送気体加熱手段と、この搬送気体加熱手段にて加熱さ
れた気体を用いて、上記アンモニア水加熱手段にて加熱
されて蒸発したアンモニア蒸気を上記アンモニア蒸気注
入手段に搬送するアンモニア蒸気搬送手段と、上記搬送
気体加熱手段および上記アンモニア水加熱手段の加熱エ
レメントの熱源を、これら搬送気体加熱手段とアンモニ
ア水加熱手段とを直列的に循環させる直列循環手段を備
えて構成されている。また、請求項３にかかる脱硝用の
アンモニア供給装置は、燃焼設備から排出された排ガス
に含まれる窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通
過する排ガス経路に対してアンモニアを供給するための
脱硝用のアンモニア供給装置であって、アンモニア水を
注入するアンモニア水注入手段と、このアンモニア水注
入手段にて注入されたアンモニア水を加熱エレメントに
よって直接的に加熱するアンモニア水加熱手段と、この
アンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニ
ア蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気注入
手段と、アンモニア水注入手段にて注入されアンモニア
水加熱手段にて未蒸発となったアンモニア水を回収する
アンモニア水回収手段と、アンモニア水回収手段にて回
収されたアンモニア水をアンモニア水加熱手段に向けて
再度注入可能とするアンモニア水再注入手段と、このア
ンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニア
蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気注入手
段と、アンモニア蒸気を搬送するための所定の気体を加
熱する搬送気体加熱手段と、この搬送気体加熱手段にて
加熱された気体を用いて、上記アンモニア水加熱手段に
て加熱されて蒸発したアンモニア蒸気を上記アンモニア
蒸気注入手段に搬送するアンモニア蒸気搬送手段と、上
記搬送気体加熱手段および上記アンモニア水加熱手段の
加熱エレメントの熱源を、これら搬送気体加熱手段とア
ンモニア水加熱手段とを直列的に循環させる直列循環手
段を備えて構成されている。
ア供給装置は、燃焼設備から排出された排ガスに含まれ
る窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通過する排
ガス経路に対してアンモニアを供給するための脱硝用の
アンモニア供給装置であって、アンモニア水を注入する
アンモニア水注入手段と、このアンモニア水注入手段に
て注入されたアンモニア水を加熱エレメントによって直
接的に加熱するアンモニア水加熱手段と、このアンモニ
ア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニア蒸気を
上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気注入手段と、
アンモニア蒸気を搬送するための所定の気体を加熱する
搬送気体加熱手段と、この搬送気体加熱手段にて加熱さ
れた気体を用いて、上記アンモニア水加熱手段にて加熱
されて蒸発したアンモニア蒸気を上記アンモニア蒸気注
入手段に搬送するアンモニア蒸気搬送手段と、上記搬送
気体加熱手段および上記アンモニア水加熱手段の加熱エ
レメントの熱源を、これら搬送気体加熱手段とアンモニ
ア水加熱手段とを直列的に循環させる直列循環手段を備
えて構成されている。また、請求項３にかかる脱硝用の
アンモニア供給装置は、燃焼設備から排出された排ガス
に含まれる窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通
過する排ガス経路に対してアンモニアを供給するための
脱硝用のアンモニア供給装置であって、アンモニア水を
注入するアンモニア水注入手段と、このアンモニア水注
入手段にて注入されたアンモニア水を加熱エレメントに
よって直接的に加熱するアンモニア水加熱手段と、この
アンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニ
ア蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気注入
手段と、アンモニア水注入手段にて注入されアンモニア
水加熱手段にて未蒸発となったアンモニア水を回収する
アンモニア水回収手段と、アンモニア水回収手段にて回
収されたアンモニア水をアンモニア水加熱手段に向けて
再度注入可能とするアンモニア水再注入手段と、このア
ンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニア
蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気注入手
段と、アンモニア蒸気を搬送するための所定の気体を加
熱する搬送気体加熱手段と、この搬送気体加熱手段にて
加熱された気体を用いて、上記アンモニア水加熱手段に
て加熱されて蒸発したアンモニア蒸気を上記アンモニア
蒸気注入手段に搬送するアンモニア蒸気搬送手段と、上
記搬送気体加熱手段および上記アンモニア水加熱手段の
加熱エレメントの熱源を、これら搬送気体加熱手段とア
ンモニア水加熱手段とを直列的に循環させる直列循環手
段を備えて構成されている。
【００２７】アンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発
したアンモニア蒸気は、搬送気体加熱手段にて加熱され
た加熱気体によってアンモニア蒸気注入手段に向けて搬
送される。したがって、この搬送経路が長い場合であっ
ても、アンモニア蒸気が加熱気体によって保温されつつ
搬送されるので、アンモニア蒸気が冷えて凝縮すること
がない。したがって、一層効率よくアンモニアの供給を
行うことができる。
したアンモニア蒸気は、搬送気体加熱手段にて加熱され
た加熱気体によってアンモニア蒸気注入手段に向けて搬
送される。したがって、この搬送経路が長い場合であっ
ても、アンモニア蒸気が加熱気体によって保温されつつ
搬送されるので、アンモニア蒸気が冷えて凝縮すること
がない。したがって、一層効率よくアンモニアの供給を
行うことができる。
【００２８】アンモニア蒸気を搬送するための所定の気
体とは、任意であるが、例えば、空気や、その他の不活
性ガス等を用いることができる。また、搬送気体加熱手
段における加熱構造は任意であるが、例えば、蒸気等を
熱源とする加熱エレメントや、従来の電気加熱方式より
も小容量の電気ヒータ等によって気体を加熱することが
できる。
体とは、任意であるが、例えば、空気や、その他の不活
性ガス等を用いることができる。また、搬送気体加熱手
段における加熱構造は任意であるが、例えば、蒸気等を
熱源とする加熱エレメントや、従来の電気加熱方式より
も小容量の電気ヒータ等によって気体を加熱することが
できる。
【００２９】
【００３０】この装置においては、上述のようにアンモ
ニア水をアンモニア水加熱手段に直接注入している。こ
の場合、比較的温度の低いアンモニア水が、比較的温度
の高い加熱エレメントに繰り返し接触することにより、
加熱エレメントが熱衝撃及び熱疲労等によって破損等す
るおそれがある。この熱衝撃及び熱疲労等を低減するに
は、加熱エレメントを必要最低限の温度に保持すればよ
いが、特に既設の蒸気ラインから蒸気を導入して加熱エ
レメントの熱源としている場合には、蒸気温度に融通が
利かないために高温蒸気を導入せざるをえない場合があ
る。このような場合においても本装置によれば、まず蒸
気等の熱源によって搬送気体加熱手段における加熱が行
われるので、この蒸気等の温度が低下する。そして、そ
の後に同じ蒸気等が加熱エレメントに導入されて加熱が
行われるので、加熱エレメントの熱疲労を低減すること
ができる。したがって、設備寿命を長期化させることが
できる。
ニア水をアンモニア水加熱手段に直接注入している。こ
の場合、比較的温度の低いアンモニア水が、比較的温度
の高い加熱エレメントに繰り返し接触することにより、
加熱エレメントが熱衝撃及び熱疲労等によって破損等す
るおそれがある。この熱衝撃及び熱疲労等を低減するに
は、加熱エレメントを必要最低限の温度に保持すればよ
いが、特に既設の蒸気ラインから蒸気を導入して加熱エ
レメントの熱源としている場合には、蒸気温度に融通が
利かないために高温蒸気を導入せざるをえない場合があ
る。このような場合においても本装置によれば、まず蒸
気等の熱源によって搬送気体加熱手段における加熱が行
われるので、この蒸気等の温度が低下する。そして、そ
の後に同じ蒸気等が加熱エレメントに導入されて加熱が
行われるので、加熱エレメントの熱疲労を低減すること
ができる。したがって、設備寿命を長期化させることが
できる。
【００３１】ここで、熱源とは、配管内を循環可能な任
意の流体であり、例えば、蒸気や抽気ガス等の気体を用
いることができる。また、直列的な循環とは、搬送気体
加熱手段に導入された熱源が、さらにアンモニア水加熱
手段に導入され得る状態をいい、その途中において他の
手段を経由する場合、熱源の一部が分岐される場合、あ
るいは、熱源に他の気体や流体等が混合される場合をも
含む概念である。また、直列的な循環として、アンモニ
ア水加熱手段に導入された熱源が、さらに搬送気体加熱
手段に導入され得る状態であっても構わない。
意の流体であり、例えば、蒸気や抽気ガス等の気体を用
いることができる。また、直列的な循環とは、搬送気体
加熱手段に導入された熱源が、さらにアンモニア水加熱
手段に導入され得る状態をいい、その途中において他の
手段を経由する場合、熱源の一部が分岐される場合、あ
るいは、熱源に他の気体や流体等が混合される場合をも
含む概念である。また、直列的な循環として、アンモニ
ア水加熱手段に導入された熱源が、さらに搬送気体加熱
手段に導入され得る状態であっても構わない。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる脱硝用の
アンモニア供給装置の実施の形態につき図面を参照しつ
つ詳細に説明する。以下の実施の形態においては、本ア
ンモニア供給装置を、ボイラに適用した例を示す。しか
しながら、排ガスの発生源はボイラ以外の任意の燃焼設
備であってよく、また、排ガス中のＮＯｘを除去するた
めの全ての燃焼設備に適用することができる。また、本
発明は、その他の各構成要素および各方法についても、
以下の実施の形態により限定されるものではない。
アンモニア供給装置の実施の形態につき図面を参照しつ
つ詳細に説明する。以下の実施の形態においては、本ア
ンモニア供給装置を、ボイラに適用した例を示す。しか
しながら、排ガスの発生源はボイラ以外の任意の燃焼設
備であってよく、また、排ガス中のＮＯｘを除去するた
めの全ての燃焼設備に適用することができる。また、本
発明は、その他の各構成要素および各方法についても、
以下の実施の形態により限定されるものではない。
【００３３】（実施の形態１）図１は実施の形態１にか
かる脱硝用のアンモニア供給装置等の全体構成を側面方
向より示す図である。本実施の形態は概略的に、空気を
加熱する空気加熱系統と、アンモニア水を加熱気化させ
るアンモニア水加熱系統とを備え、これら系統間に加熱
源である蒸気を直列的に循環させるように構成されたア
ンモニア供給装置にかかるものである。
かる脱硝用のアンモニア供給装置等の全体構成を側面方
向より示す図である。本実施の形態は概略的に、空気を
加熱する空気加熱系統と、アンモニア水を加熱気化させ
るアンモニア水加熱系統とを備え、これら系統間に加熱
源である蒸気を直列的に循環させるように構成されたア
ンモニア供給装置にかかるものである。
【００３４】まず、本アンモニア供給装置（以下、本装
置）が導入される脱硝反応器１について説明する。図１
において脱硝反応器１は、ボイラ等の任意の燃焼設備に
連結されて、この燃焼設備から排出される排ガスに含ま
れるＮＯｘを脱硝するためのもので、ケーシング２と、
このケーシング２内部に設けた触媒３とを備えて構成さ
れている。この触媒３は、例えば、ＴｉＯ2系の触媒担
体上に活性成分としてＶ、ＷまたはＭｏ等の金属の酸化
物を担持させて構成することができる（例えば、Ｖ2Ｏ5
／ＷＯ3／ＴｉＯ2）。このような構成において、燃焼設
備の排ガスはケーシング２の排ガス入口ダクト２ａから
導入され、触媒３を通過してケーシング２の排ガス出口
ダクト２ｂに至る。
置）が導入される脱硝反応器１について説明する。図１
において脱硝反応器１は、ボイラ等の任意の燃焼設備に
連結されて、この燃焼設備から排出される排ガスに含ま
れるＮＯｘを脱硝するためのもので、ケーシング２と、
このケーシング２内部に設けた触媒３とを備えて構成さ
れている。この触媒３は、例えば、ＴｉＯ2系の触媒担
体上に活性成分としてＶ、ＷまたはＭｏ等の金属の酸化
物を担持させて構成することができる（例えば、Ｖ2Ｏ5
／ＷＯ3／ＴｉＯ2）。このような構成において、燃焼設
備の排ガスはケーシング２の排ガス入口ダクト２ａから
導入され、触媒３を通過してケーシング２の排ガス出口
ダクト２ｂに至る。
【００３５】ここで、排ガス入口ダクト２ａには、本装
置の一部を構成する注入ノズル（アンモニア蒸気注入手
段）１８が配置されており、この注入ノズル１８からア
ンモニア蒸気が注入される。なお、脱硝反応器１の構成
は任意であり、例えば、排ガスを追い炊きするためのダ
クトバーナーや、排ガスの廃熱を回収するための蒸発器
等を設けることができる。また、注入ノズル１８の構成
についても任意であり、例えば、比較的狭い排ガス入口
ダクト２ａに対してはその経路断面の中心位置にノズル
を一つのみ配置するように構成してもよく、あるいは、
広い排ガス入口ダクト２ａに対してはさらに多くのノズ
ルを分散配置してもよい。
置の一部を構成する注入ノズル（アンモニア蒸気注入手
段）１８が配置されており、この注入ノズル１８からア
ンモニア蒸気が注入される。なお、脱硝反応器１の構成
は任意であり、例えば、排ガスを追い炊きするためのダ
クトバーナーや、排ガスの廃熱を回収するための蒸発器
等を設けることができる。また、注入ノズル１８の構成
についても任意であり、例えば、比較的狭い排ガス入口
ダクト２ａに対してはその経路断面の中心位置にノズル
を一つのみ配置するように構成してもよく、あるいは、
広い排ガス入口ダクト２ａに対してはさらに多くのノズ
ルを分散配置してもよい。
【００３６】次に、本装置について説明する。本装置に
は、空気加熱系統、アンモニア水加熱系統、ドレン水回
収系統、アンモニア水蒸発器パージ系統、および、アン
モニア水再注入系統が設けられている。まず、空気加熱
系統について説明する。この空気加熱系統はアンモニア
蒸気を搬送等するための加熱空気を作り出す搬送気体加
熱手段であり、図１に示すように、主として、空気加熱
器１０、空気管１１、空気ファン１２、調整ダンパ１
３、蒸気管１４、開閉弁１５、および、空気加熱エレメ
ント１６を備えて構成されている。このうち、空気加熱
器１０は加熱空気を作り出す中空容器として形成されて
おり、この空気加熱器１０には、上記の空気管１１が空
気ファン１２および調整ダンパ１３を直列的に備えて連
結されている。そして、空気ファン１２によって吸気さ
れた空気が調整ダンパ１３による流量調整を経て空気加
熱器１０の内部に導入される。
は、空気加熱系統、アンモニア水加熱系統、ドレン水回
収系統、アンモニア水蒸発器パージ系統、および、アン
モニア水再注入系統が設けられている。まず、空気加熱
系統について説明する。この空気加熱系統はアンモニア
蒸気を搬送等するための加熱空気を作り出す搬送気体加
熱手段であり、図１に示すように、主として、空気加熱
器１０、空気管１１、空気ファン１２、調整ダンパ１
３、蒸気管１４、開閉弁１５、および、空気加熱エレメ
ント１６を備えて構成されている。このうち、空気加熱
器１０は加熱空気を作り出す中空容器として形成されて
おり、この空気加熱器１０には、上記の空気管１１が空
気ファン１２および調整ダンパ１３を直列的に備えて連
結されている。そして、空気ファン１２によって吸気さ
れた空気が調整ダンパ１３による流量調整を経て空気加
熱器１０の内部に導入される。
【００３７】また、空気加熱器１０には、上記の空気加
熱エレメント１６が内蔵されていると共に、この空気加
熱エレメント１６には、蒸気管１４が開閉弁１５を備え
て連結されている。空気加熱エレメント１６は、本実施
の形態においては蒸気を通過させる屈曲状の管路として
形成されており、任意の蒸気供給源から供給された蒸気
（加熱蒸気または飽和蒸気）が、開閉弁１５を介して空
気加熱エレメント１６に導入され、この空気加熱エレメ
ント１６によって空気が加熱されて加熱空気となる。こ
の加熱空気は、希釈アンモニア管１７（アンモニア蒸気
搬送手段）に流入し、この希釈アンモニア管１７におい
てアンモニア蒸気と混合されて、注入ノズル１８にて排
ガス入口ダクト２ａに注入される。
熱エレメント１６が内蔵されていると共に、この空気加
熱エレメント１６には、蒸気管１４が開閉弁１５を備え
て連結されている。空気加熱エレメント１６は、本実施
の形態においては蒸気を通過させる屈曲状の管路として
形成されており、任意の蒸気供給源から供給された蒸気
（加熱蒸気または飽和蒸気）が、開閉弁１５を介して空
気加熱エレメント１６に導入され、この空気加熱エレメ
ント１６によって空気が加熱されて加熱空気となる。こ
の加熱空気は、希釈アンモニア管１７（アンモニア蒸気
搬送手段）に流入し、この希釈アンモニア管１７におい
てアンモニア蒸気と混合されて、注入ノズル１８にて排
ガス入口ダクト２ａに注入される。
【００３８】次に、アンモニア水を加熱するためのアン
モニア水加熱系統について説明する。このアンモニア水
加熱系統は、主として、アンモニア水蒸発器２０、アン
モニア水主ノズル（アンモニア水注入手段）２１、ポン
プ２２、アンモニア水管２３、アンモニア水加熱エレメ
ント（アンモニア水加熱手段）２４、開閉弁２５、およ
び、蒸気管２６を備えて構成されている。このアンモニ
ア水蒸発器２０は、アンモニア水を加熱して蒸発させる
ためのもので、概略的には中空容器として形成されてい
る。このアンモニア水蒸発器２０には、アンモニア水主
ノズル２１が挿入されていると共に、このアンモニア水
主ノズル２１には、ポンプ２２を備えるアンモニア水管
２３が連結されている。そして、アンモニア水タンク等
の任意のアンモニア水供給源から供給されたアンモニア
水がポンプ２２によって搬送され、アンモニア水主ノズ
ル２１からアンモニア水蒸発器２０の内部に噴霧注入さ
れる。なお、アンモニア水供給源としてのアンモニア水
タンクを本装置内に設けてもよい。
モニア水加熱系統について説明する。このアンモニア水
加熱系統は、主として、アンモニア水蒸発器２０、アン
モニア水主ノズル（アンモニア水注入手段）２１、ポン
プ２２、アンモニア水管２３、アンモニア水加熱エレメ
ント（アンモニア水加熱手段）２４、開閉弁２５、およ
び、蒸気管２６を備えて構成されている。このアンモニ
ア水蒸発器２０は、アンモニア水を加熱して蒸発させる
ためのもので、概略的には中空容器として形成されてい
る。このアンモニア水蒸発器２０には、アンモニア水主
ノズル２１が挿入されていると共に、このアンモニア水
主ノズル２１には、ポンプ２２を備えるアンモニア水管
２３が連結されている。そして、アンモニア水タンク等
の任意のアンモニア水供給源から供給されたアンモニア
水がポンプ２２によって搬送され、アンモニア水主ノズ
ル２１からアンモニア水蒸発器２０の内部に噴霧注入さ
れる。なお、アンモニア水供給源としてのアンモニア水
タンクを本装置内に設けてもよい。
【００３９】また、アンモニア水蒸発器２０には、アン
モニア水加熱エレメント２４が内蔵されていると共に、
このアンモニア水加熱エレメント２４には、開閉弁２５
を備える蒸気管２６を介して、上述の空気加熱エレメン
ト１６が接続されている。すなわち、空気加熱エレメン
ト１６とアンモニア水加熱エレメント２４が蒸気管（直
列循環手段）２６を介して直列的に接続されている。
モニア水加熱エレメント２４が内蔵されていると共に、
このアンモニア水加熱エレメント２４には、開閉弁２５
を備える蒸気管２６を介して、上述の空気加熱エレメン
ト１６が接続されている。すなわち、空気加熱エレメン
ト１６とアンモニア水加熱エレメント２４が蒸気管（直
列循環手段）２６を介して直列的に接続されている。
【００４０】アンモニア水加熱エレメント２４は、本実
施の形態においては蒸気を通過させる屈曲状の管路とし
て形成されており、空気加熱エレメント１６から排出さ
れた蒸気は、開閉２５弁を経てこのアンモニア水加熱エ
レメント２４に導入され、このアンモニア水加熱エレメ
ント２４によってアンモニア水が加熱されてアンモニア
蒸気となる。このアンモニア蒸気は、希釈アンモニア管
１７に流入し、この希釈アンモニア管１７において上述
のように加熱空気と混合されて、注入ノズル１８にて排
ガス入口ダクト２ａに注入される。
施の形態においては蒸気を通過させる屈曲状の管路とし
て形成されており、空気加熱エレメント１６から排出さ
れた蒸気は、開閉２５弁を経てこのアンモニア水加熱エ
レメント２４に導入され、このアンモニア水加熱エレメ
ント２４によってアンモニア水が加熱されてアンモニア
蒸気となる。このアンモニア蒸気は、希釈アンモニア管
１７に流入し、この希釈アンモニア管１７において上述
のように加熱空気と混合されて、注入ノズル１８にて排
ガス入口ダクト２ａに注入される。
【００４１】これらアンモニア水蒸発器２０やアンモニ
ア水加熱エレメント２４については、熱疲労の低減や安
全性の向上等を図るための種々の工夫を施すことができ
る。例えば、アンモニア水加熱エレメント２４について
は、単に直線状の管路として構成するのではなく、ベン
ド部を有する屈曲状の管路として構成し、熱による膨張
伸縮自在性を高めることによって、熱応力を軽減するこ
とができる。
ア水加熱エレメント２４については、熱疲労の低減や安
全性の向上等を図るための種々の工夫を施すことができ
る。例えば、アンモニア水加熱エレメント２４について
は、単に直線状の管路として構成するのではなく、ベン
ド部を有する屈曲状の管路として構成し、熱による膨張
伸縮自在性を高めることによって、熱応力を軽減するこ
とができる。
【００４２】また、アンモニア水蒸発器２０には、器内
圧力を計測するための圧力計を設けてもよい。そして、
圧力計にて計測された圧力が所定の圧力以上になった場
合には、圧力異常が生じたと判断してアンモニア水の供
給を手動または自動にて停止したり、あるいは、圧力開
放弁を起動させる等の措置を講じてもよい。例えば、使
用圧力が1000mmAqの場合に、1500mmAq以上の圧力が計測
された際にポンプ２２の運転を停止するようにしてもよ
い。この場合には、圧力異常によってアンモニア水蒸発
器２０が破壊すること等を防止することができ、システ
ムの安全性を高めることができる。
圧力を計測するための圧力計を設けてもよい。そして、
圧力計にて計測された圧力が所定の圧力以上になった場
合には、圧力異常が生じたと判断してアンモニア水の供
給を手動または自動にて停止したり、あるいは、圧力開
放弁を起動させる等の措置を講じてもよい。例えば、使
用圧力が1000mmAqの場合に、1500mmAq以上の圧力が計測
された際にポンプ２２の運転を停止するようにしてもよ
い。この場合には、圧力異常によってアンモニア水蒸発
器２０が破壊すること等を防止することができ、システ
ムの安全性を高めることができる。
【００４３】あるいは、アンモニア水蒸発器２０には、
未蒸発のアンモニア水を滞留させるための機構や、その
過剰滞留を監視等するための機構を設けてもよい。具体
的には、アンモニア水蒸発器２０の近傍には、アンモニ
ア水蒸発器２０にて未蒸発となったアンモニア水を滞留
させるドレンポットを設けてもよい。また、このドレン
ポットや、アンモニア水蒸発器２０の底部には、アンモ
ニア水の量を視察するための透明板（サイトグラス）を
設けたり、アンモニア水の滞留量を検知するための検知
器（レベルスイッチ等）を設けてもよい。
未蒸発のアンモニア水を滞留させるための機構や、その
過剰滞留を監視等するための機構を設けてもよい。具体
的には、アンモニア水蒸発器２０の近傍には、アンモニ
ア水蒸発器２０にて未蒸発となったアンモニア水を滞留
させるドレンポットを設けてもよい。また、このドレン
ポットや、アンモニア水蒸発器２０の底部には、アンモ
ニア水の量を視察するための透明板（サイトグラス）を
設けたり、アンモニア水の滞留量を検知するための検知
器（レベルスイッチ等）を設けてもよい。
【００４４】次に、蒸気のドレン水を回収するためのド
レン水回収系統について説明する。このドレン水回収系
統は、ドレン管３０、３１、ドレントラップ（ドレン排
出器）３２、３３、および、ドレン溜部３４を備えて構
成されている。このうち、ドレン管３０は、上述の蒸気
管２６から下方側に向けて分岐されており、また、ドレ
ン管３１は、上述のアンモニア水加熱エレメント２４に
接続されている。そして、空気加熱エレメント１６また
はアンモニア水加熱エレメント２４等において蒸気が凝
縮液化されることによってドレン水が発生すると、この
ドレン水を含む蒸気がドレン管３０、３１に流入する。
このドレン水は、ドレントラップ３２、３３によって蒸
気から分離され、ドレン溜部３４に貯溜される。
レン水回収系統について説明する。このドレン水回収系
統は、ドレン管３０、３１、ドレントラップ（ドレン排
出器）３２、３３、および、ドレン溜部３４を備えて構
成されている。このうち、ドレン管３０は、上述の蒸気
管２６から下方側に向けて分岐されており、また、ドレ
ン管３１は、上述のアンモニア水加熱エレメント２４に
接続されている。そして、空気加熱エレメント１６また
はアンモニア水加熱エレメント２４等において蒸気が凝
縮液化されることによってドレン水が発生すると、この
ドレン水を含む蒸気がドレン管３０、３１に流入する。
このドレン水は、ドレントラップ３２、３３によって蒸
気から分離され、ドレン溜部３４に貯溜される。
【００４５】次に、アンモニア水蒸発器２０のパージ系
統について説明する。このアンモニア水蒸発器２０のパ
ージ系統は、アンモニア水蒸発器２０内の予備加熱、空
気および残留アンモニア蒸気の排出を行うためのもの
で、蒸気管４０、開閉弁４１、および、パージ用座４２
を備えて構成されている。この蒸気管４０は、蒸気管１
４から分岐されており、この蒸気管４０にて導入された
蒸気が開閉弁４１を介してパージ用座４２に供給され
る。このパージ用座４２は、供給された蒸気を、当該蒸
気の圧力を利用してアンモニア水蒸発器２０の内部に噴
射するものである。
統について説明する。このアンモニア水蒸発器２０のパ
ージ系統は、アンモニア水蒸発器２０内の予備加熱、空
気および残留アンモニア蒸気の排出を行うためのもの
で、蒸気管４０、開閉弁４１、および、パージ用座４２
を備えて構成されている。この蒸気管４０は、蒸気管１
４から分岐されており、この蒸気管４０にて導入された
蒸気が開閉弁４１を介してパージ用座４２に供給され
る。このパージ用座４２は、供給された蒸気を、当該蒸
気の圧力を利用してアンモニア水蒸発器２０の内部に噴
射するものである。
【００４６】また、アンモニア水再注入系統は、未蒸発
のアンモニア水を回収して再注入するためのものであ
り、蒸気管５０、開閉弁５１、エゼクタ（気流搬送器
（アンモニア水回収手段）)５２、アンモニア水ドレン
管５３、再注入管５４、および、アンモニア水補助ノズ
ル（アンモニア水再注入手段）５５を備えて構成されて
いる。
のアンモニア水を回収して再注入するためのものであ
り、蒸気管５０、開閉弁５１、エゼクタ（気流搬送器
（アンモニア水回収手段）)５２、アンモニア水ドレン
管５３、再注入管５４、および、アンモニア水補助ノズ
ル（アンモニア水再注入手段）５５を備えて構成されて
いる。
【００４７】蒸気管５０は、蒸気管４０から分岐されて
おり、この蒸気管５０にて導入された蒸気が開閉弁５１
を介してエゼクタ５２に導入される。一方、アンモニア
水蒸発器２０の内部において未蒸発のアンモニア水は、
アンモニア水蒸発器２０においてアンモニア水ドレン管
５３に流入し、エゼクタ５２に導入される。このエゼク
タ５２は、蒸気の噴流の勢いを利用して液体を液滴状に
して搬送する搬送器であり、このアンモニア水が搬送用
蒸気と共に再注入管５４を介してアンモニア水補助ノズ
ル５５からアンモニア水蒸発器２０の内部に噴霧され
る。
おり、この蒸気管５０にて導入された蒸気が開閉弁５１
を介してエゼクタ５２に導入される。一方、アンモニア
水蒸発器２０の内部において未蒸発のアンモニア水は、
アンモニア水蒸発器２０においてアンモニア水ドレン管
５３に流入し、エゼクタ５２に導入される。このエゼク
タ５２は、蒸気の噴流の勢いを利用して液体を液滴状に
して搬送する搬送器であり、このアンモニア水が搬送用
蒸気と共に再注入管５４を介してアンモニア水補助ノズ
ル５５からアンモニア水蒸発器２０の内部に噴霧され
る。
【００４８】次に、本装置の運転動作について説明す
る。まず、開閉弁１５、５１を閉じ、開閉弁４１が開か
れる。すると、蒸気管４０および開閉弁４１を順次介し
てパージ用座４２に蒸気が供給される。そして、パージ
用座４２からアンモニア水蒸発器２０の内部に対して蒸
気が噴射されることにより、アンモニア水蒸発器２０の
パージが行われる。このパージは、約１０〜２０分程度
行われ、アンモニア水蒸発器２０の内部に存在する空気
を排出すると共に、不活性ガスとしての蒸気を充満して
おく。これによって、その後生成するアンモニア蒸気と
空気との高濃度混合による爆発の要因を除去することが
できる。また、このパージ蒸気によって、アンモニア水
蒸発器２０の全体、すなわち、そのケーシングやアンモ
ニア水加熱エレメント２４等を予備的に加熱してアンモ
ニア水注入開始時のこれらの熱衝撃による熱疲労を軽減
できる。
る。まず、開閉弁１５、５１を閉じ、開閉弁４１が開か
れる。すると、蒸気管４０および開閉弁４１を順次介し
てパージ用座４２に蒸気が供給される。そして、パージ
用座４２からアンモニア水蒸発器２０の内部に対して蒸
気が噴射されることにより、アンモニア水蒸発器２０の
パージが行われる。このパージは、約１０〜２０分程度
行われ、アンモニア水蒸発器２０の内部に存在する空気
を排出すると共に、不活性ガスとしての蒸気を充満して
おく。これによって、その後生成するアンモニア蒸気と
空気との高濃度混合による爆発の要因を除去することが
できる。また、このパージ蒸気によって、アンモニア水
蒸発器２０の全体、すなわち、そのケーシングやアンモ
ニア水加熱エレメント２４等を予備的に加熱してアンモ
ニア水注入開始時のこれらの熱衝撃による熱疲労を軽減
できる。
【００４９】その後、開閉弁４１を閉じると共に、開閉
弁１５、２５、５１が開かれ、空気ファン１２およびポ
ンプ２２が運転される。すると、蒸気管１４および開閉
弁１５を順次介して蒸気が空気加熱エレメント１６に導
入され、この蒸気が蒸気管２６および開閉弁２５を介し
てさらにアンモニア水加熱エレメント２４に導入され
る。また、空気ファン１２によって空気管１１に空気が
吐出され、調整ダンパ１３による流量調整を経て、空気
加熱器１０に導入される。また一方では、アンモニア水
がポンプ２２によって吐出されてアンモニア水主ノズル
２１に供給され、このアンモニア水主ノズル２１からア
ンモニア水蒸発器２０に噴霧注入される。
弁１５、２５、５１が開かれ、空気ファン１２およびポ
ンプ２２が運転される。すると、蒸気管１４および開閉
弁１５を順次介して蒸気が空気加熱エレメント１６に導
入され、この蒸気が蒸気管２６および開閉弁２５を介し
てさらにアンモニア水加熱エレメント２４に導入され
る。また、空気ファン１２によって空気管１１に空気が
吐出され、調整ダンパ１３による流量調整を経て、空気
加熱器１０に導入される。また一方では、アンモニア水
がポンプ２２によって吐出されてアンモニア水主ノズル
２１に供給され、このアンモニア水主ノズル２１からア
ンモニア水蒸発器２０に噴霧注入される。
【００５０】この状態において、空気加熱器１０の内部
では、空気加熱エレメント１６によって空気が加熱され
て、希釈アンモニア管１７に流入する。また、アンモニ
ア水蒸発器２０の内部では、アンモニア水加熱エレメン
ト２４によってアンモニア水が加熱されて蒸気化し、こ
のアンモニア蒸気が希釈アンモニア管１７に流入する。
そして、アンモニア蒸気が加熱空気によって希釈される
と共に保温された状態で注入ノズル１８に搬送され、こ
の注入ノズル１８から排ガス入口ダクト２ａ内に噴霧注
入される。
では、空気加熱エレメント１６によって空気が加熱され
て、希釈アンモニア管１７に流入する。また、アンモニ
ア水蒸発器２０の内部では、アンモニア水加熱エレメン
ト２４によってアンモニア水が加熱されて蒸気化し、こ
のアンモニア蒸気が希釈アンモニア管１７に流入する。
そして、アンモニア蒸気が加熱空気によって希釈される
と共に保温された状態で注入ノズル１８に搬送され、こ
の注入ノズル１８から排ガス入口ダクト２ａ内に噴霧注
入される。
【００５１】ここで、これら加熱空気とアンモニア蒸気
との混合比率（アンモニア蒸気の希釈度）の調整、ある
いは、注入ノズル１８から最終的に注入されるアンモニ
ア蒸気の量は、ポンプ２２の回転数、あるいは、調整ダ
ンパ１３の開度を調整することによって、手動または自
動で行うことができる。
との混合比率（アンモニア蒸気の希釈度）の調整、ある
いは、注入ノズル１８から最終的に注入されるアンモニ
ア蒸気の量は、ポンプ２２の回転数、あるいは、調整ダ
ンパ１３の開度を調整することによって、手動または自
動で行うことができる。
【００５２】このような運転状態において、熱源となる
蒸気は、空気加熱エレメント１６で空気との熱交換によ
ってその温度を低下させた後、アンモニア水加熱エレメ
ント２４に導入される。したがって、アンモニア水加熱
エレメント２４が必要以上に加熱されることが防止され
るので、アンモニア水が接触することによる熱疲労を軽
減することができる。また、運転中において、蒸気が凝
縮液化されることによってドレン水が発生すると、この
ドレン水を含む蒸気がドレン管３０、３１に流入し、こ
のドレン水がドレントラップ３２、３３によって蒸気か
ら分離排出されてドレン溜部３４に貯溜される。
蒸気は、空気加熱エレメント１６で空気との熱交換によ
ってその温度を低下させた後、アンモニア水加熱エレメ
ント２４に導入される。したがって、アンモニア水加熱
エレメント２４が必要以上に加熱されることが防止され
るので、アンモニア水が接触することによる熱疲労を軽
減することができる。また、運転中において、蒸気が凝
縮液化されることによってドレン水が発生すると、この
ドレン水を含む蒸気がドレン管３０、３１に流入し、こ
のドレン水がドレントラップ３２、３３によって蒸気か
ら分離排出されてドレン溜部３４に貯溜される。
【００５３】あるいは、運転中において、アンモニア水
蒸発器２０の内部で未蒸発のアンモニア水が発生する
と、このアンモニア水はアンモニア水ドレン管５３を介
してエゼクタ５２に流入し、このエゼクタ５２によって
搬送され、再注入管５４を介してアンモニア水補助ノズ
ル５５からアンモニア水蒸発器２０の内部に噴霧注入さ
れる。なお、上述のようにアンモニア水の滞留量を自動
検知できる場合には、滞留量が所定量以上になった時に
のみ、開閉弁５１を開いて蒸気をエゼクタ５２に導入し
てもよい。この場合には、蒸気の無駄を省いて、システ
ム効率をさらに向上させることができる。
蒸発器２０の内部で未蒸発のアンモニア水が発生する
と、このアンモニア水はアンモニア水ドレン管５３を介
してエゼクタ５２に流入し、このエゼクタ５２によって
搬送され、再注入管５４を介してアンモニア水補助ノズ
ル５５からアンモニア水蒸発器２０の内部に噴霧注入さ
れる。なお、上述のようにアンモニア水の滞留量を自動
検知できる場合には、滞留量が所定量以上になった時に
のみ、開閉弁５１を開いて蒸気をエゼクタ５２に導入し
てもよい。この場合には、蒸気の無駄を省いて、システ
ム効率をさらに向上させることができる。
【００５４】（実施の形態２）図２は実施の形態２にか
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態１と同じであり、同じ構成を同符号にて示
す。本実施の形態は、概略的に、空気加熱系統とアンモ
ニア水加熱系統とに対して、蒸気を並列的に循環させる
ように構成されたアンモニア供給装置にかかるものであ
る。
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態１と同じであり、同じ構成を同符号にて示
す。本実施の形態は、概略的に、空気加熱系統とアンモ
ニア水加熱系統とに対して、蒸気を並列的に循環させる
ように構成されたアンモニア供給装置にかかるものであ
る。
【００５５】図２に示すように、空気加熱エレメント１
６は、その出口側において、蒸気管２６に接続されるこ
となくドレン管３０にのみ接続されている。一方、蒸気
管２６には、蒸気管２７が接続されている。このような
構成において、蒸気管１４および開閉弁１５を介して供
給された蒸気は、空気加熱エレメント１６にて空気との
熱交換を行った後、ドレン管３０に導入される。一方、
蒸気管４０、２７、２６および開閉弁２５を介して供給
された蒸気は、アンモニア水加熱エレメント２４にてア
ンモニア水との熱交換を行った後、ドレン管３１に導入
される。
６は、その出口側において、蒸気管２６に接続されるこ
となくドレン管３０にのみ接続されている。一方、蒸気
管２６には、蒸気管２７が接続されている。このような
構成において、蒸気管１４および開閉弁１５を介して供
給された蒸気は、空気加熱エレメント１６にて空気との
熱交換を行った後、ドレン管３０に導入される。一方、
蒸気管４０、２７、２６および開閉弁２５を介して供給
された蒸気は、アンモニア水加熱エレメント２４にてア
ンモニア水との熱交換を行った後、ドレン管３１に導入
される。
【００５６】このように本装置においては、空気加熱エ
レメント１６の熱源とアンモニア水加熱エレメント２４
の熱源とを、必ずしも直列的に循環させる必要はなく、
並列的に循環させることができる。この構成は、特にア
ンモニア水加熱エレメント２４における熱疲労が問題と
ならない場合、例えば、本装置に供給される蒸気の温度
が比較的低い場合に用いることができ、このような場合
には並列的な循環を行うことによって蒸気温度を必要以
上に低下させることなくアンモニア水加熱エレメント２
４に導入することができるという利点を有する。
レメント１６の熱源とアンモニア水加熱エレメント２４
の熱源とを、必ずしも直列的に循環させる必要はなく、
並列的に循環させることができる。この構成は、特にア
ンモニア水加熱エレメント２４における熱疲労が問題と
ならない場合、例えば、本装置に供給される蒸気の温度
が比較的低い場合に用いることができ、このような場合
には並列的な循環を行うことによって蒸気温度を必要以
上に低下させることなくアンモニア水加熱エレメント２
４に導入することができるという利点を有する。
【００５７】（実施の形態３）図３は実施の形態３にか
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態２と同じであり、同じ構成を同符号にて示
す。本実施の形態は、概略的に、アンモニア水蒸発器の
底部を蒸気にて加熱する底部加熱系統を備えたアンモニ
ア供給装置にかかるものである。
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態２と同じであり、同じ構成を同符号にて示
す。本実施の形態は、概略的に、アンモニア水蒸発器の
底部を蒸気にて加熱する底部加熱系統を備えたアンモニ
ア供給装置にかかるものである。
【００５８】図３に示すように、底部加熱系統は、開閉
弁６０、底部加熱エレメント６１、ドレン管６２、およ
び、ドレントラップ６３を順次接続して構成されてい
る。このうち、底部加熱エレメント６１は、アンモニア
水蒸発器２０の底部を加熱させて当該底部に滞留してい
る未蒸発のアンモニア水を蒸気化させるものであり、本
実施の形態においては蒸気を通過させる屈曲状の管路と
して形成されている。また、ドレントラップ６３は、上
述のドレントラップ３３と同様に構成される。
弁６０、底部加熱エレメント６１、ドレン管６２、およ
び、ドレントラップ６３を順次接続して構成されてい
る。このうち、底部加熱エレメント６１は、アンモニア
水蒸発器２０の底部を加熱させて当該底部に滞留してい
る未蒸発のアンモニア水を蒸気化させるものであり、本
実施の形態においては蒸気を通過させる屈曲状の管路と
して形成されている。また、ドレントラップ６３は、上
述のドレントラップ３３と同様に構成される。
【００５９】このような構成において、必要に応じて開
閉弁６０が開状態とされることにより、蒸気管４０の蒸
気が底部加熱エレメント６１に導入され、アンモニア水
蒸発器２０に滞留しているアンモニア水が加熱されて蒸
気となる。この底部加熱エレメント６１を経た蒸気はド
レン管６２に流入して、ドレントラップ６３にて蒸気か
らドレン水のみが分離排出される。この構成によれば、
未蒸発のアンモニア水を直ちに蒸発させることができ
る。なお、この底部加熱系統を備えたことによって未蒸
発のアンモニア水を充分に蒸発させることができる場合
には、上述のアンモニア水再注入系統を省略することも
できる。また、この底部加熱系統は、実施の形態１及び
２の本装置に適用してもよい。
閉弁６０が開状態とされることにより、蒸気管４０の蒸
気が底部加熱エレメント６１に導入され、アンモニア水
蒸発器２０に滞留しているアンモニア水が加熱されて蒸
気となる。この底部加熱エレメント６１を経た蒸気はド
レン管６２に流入して、ドレントラップ６３にて蒸気か
らドレン水のみが分離排出される。この構成によれば、
未蒸発のアンモニア水を直ちに蒸発させることができ
る。なお、この底部加熱系統を備えたことによって未蒸
発のアンモニア水を充分に蒸発させることができる場合
には、上述のアンモニア水再注入系統を省略することも
できる。また、この底部加熱系統は、実施の形態１及び
２の本装置に適用してもよい。
【００６０】（実施の形態４）図４は実施の形態４にか
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態３と同じであり、同じ構成を同符号にて示
す。本実施の形態は、概略的に、空気加熱系統、アンモ
ニア水加熱系統、および、底部加熱系統の各熱源とし
て、蒸気に代えて電気ヒータを用いるように構成された
アンモニア供給装置にかかるものである。
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態３と同じであり、同じ構成を同符号にて示
す。本実施の形態は、概略的に、空気加熱系統、アンモ
ニア水加熱系統、および、底部加熱系統の各熱源とし
て、蒸気に代えて電気ヒータを用いるように構成された
アンモニア供給装置にかかるものである。
【００６１】図４において本装置は、空気加熱系統の空
気加熱エレメント１６、アンモニア水加熱系統のアンモ
ニア水加熱エレメント２４、および、底部加熱系統の底
部加熱エレメント６１が、それぞれ電気ヒータとして構
成されている（図４においては、電気ヒータの接続経路
を省略する）。そして、これら電気ヒータによって、空
気ファン１２によって吐出された空気が加熱され、アン
モニア水主ノズル２１によって注入されたアンモニア水
が加熱され、あるいは、アンモニア水蒸発器２０の底部
に溜まったアンモニア水が加熱される。一方、本装置に
おいて蒸気は、蒸気管４３を介してパージ用座４２およ
びエゼクタ５２にのみ供給されている。
気加熱エレメント１６、アンモニア水加熱系統のアンモ
ニア水加熱エレメント２４、および、底部加熱系統の底
部加熱エレメント６１が、それぞれ電気ヒータとして構
成されている（図４においては、電気ヒータの接続経路
を省略する）。そして、これら電気ヒータによって、空
気ファン１２によって吐出された空気が加熱され、アン
モニア水主ノズル２１によって注入されたアンモニア水
が加熱され、あるいは、アンモニア水蒸発器２０の底部
に溜まったアンモニア水が加熱される。一方、本装置に
おいて蒸気は、蒸気管４３を介してパージ用座４２およ
びエゼクタ５２にのみ供給されている。
【００６２】この構成においては、当然のことながら電
気が消費されることになるが、電気ヒータによってアン
モニア水を直接加熱しているために、従来の電気加熱方
式に比べて蒸発効率が向上し消費電力が少なくて済むの
で、ランニングコストを低減することができる。なお、
本装置は、熱源となる蒸気を循環させるための蒸気管が
不要となるので、配管経路が簡素化される。このように
空気加熱エレメント１６やアンモニア水加熱エレメント
２４等の熱源としては、蒸気に限らず電気ヒータを用い
ることができる。なお、この電気ヒータは、他の実施形
態においても同様に採用することができる。
気が消費されることになるが、電気ヒータによってアン
モニア水を直接加熱しているために、従来の電気加熱方
式に比べて蒸発効率が向上し消費電力が少なくて済むの
で、ランニングコストを低減することができる。なお、
本装置は、熱源となる蒸気を循環させるための蒸気管が
不要となるので、配管経路が簡素化される。このように
空気加熱エレメント１６やアンモニア水加熱エレメント
２４等の熱源としては、蒸気に限らず電気ヒータを用い
ることができる。なお、この電気ヒータは、他の実施形
態においても同様に採用することができる。
【００６３】（実施の形態５）図５は実施の形態５にか
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態３または４と同じであり、同じ構成を同符号
にて示す。本実施の形態は、概略的に、空気加熱系統、
アンモニア水加熱系統、および、底部加熱系統の各熱源
として、蒸気に代えて排ガスを抽気して用いるように構
成されたアンモニア供給装置にかかるものである。
かる脱硝用のアンモニア供給装置の全体構成を側面方向
より示す図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態３または４と同じであり、同じ構成を同符号
にて示す。本実施の形態は、概略的に、空気加熱系統、
アンモニア水加熱系統、および、底部加熱系統の各熱源
として、蒸気に代えて排ガスを抽気して用いるように構
成されたアンモニア供給装置にかかるものである。
【００６４】図５において本装置は、排ガスを抽気する
排ガス抽気管７０と、排ガスを抽気循環させる排ガスフ
ァン７１と、調整ダンパ７２とを備えて構成されてお
り、排ガス抽気管７０は入口側を排ガス入口ダクト２
ａ、出口側を排ガス管１４ａ、４０ａに接続されてい
る。また、空気加熱エレメント１６、アンモニア水加熱
エレメント２４、および、底部加熱エレメント６１の出
口側には、ドレン管に代えて排ガス戻り管７６が接続さ
れている。その他、新たに調整ダンパ７３〜７５が設け
られており、ドレントラップ、および、ドレン溜部は省
略されている。
排ガス抽気管７０と、排ガスを抽気循環させる排ガスフ
ァン７１と、調整ダンパ７２とを備えて構成されてお
り、排ガス抽気管７０は入口側を排ガス入口ダクト２
ａ、出口側を排ガス管１４ａ、４０ａに接続されてい
る。また、空気加熱エレメント１６、アンモニア水加熱
エレメント２４、および、底部加熱エレメント６１の出
口側には、ドレン管に代えて排ガス戻り管７６が接続さ
れている。その他、新たに調整ダンパ７３〜７５が設け
られており、ドレントラップ、および、ドレン溜部は省
略されている。
【００６５】このような構成において、排ガスファン７
１が運転されると排ガス抽気管７０を介して排ガスが排
ガス入口ダクト２ａから抽気され、この排ガスが空気加
熱エレメント１６、アンモニア水加熱エレメント２４、
および、底部加熱エレメント６１にてそれぞれの対象液
体の加熱を行った後、排ガス戻り管７６を介して排ガス
入口ダクト２ａに戻される。そして、各調整ダンパ７２
〜７５の開度を調整することによって、排ガスの流量を
調整することができる。
１が運転されると排ガス抽気管７０を介して排ガスが排
ガス入口ダクト２ａから抽気され、この排ガスが空気加
熱エレメント１６、アンモニア水加熱エレメント２４、
および、底部加熱エレメント６１にてそれぞれの対象液
体の加熱を行った後、排ガス戻り管７６を介して排ガス
入口ダクト２ａに戻される。そして、各調整ダンパ７２
〜７５の開度を調整することによって、排ガスの流量を
調整することができる。
【００６６】また、本装置においては、パージ用座４２
に対しては、蒸気管４３から導入された蒸気が供給され
る。これは、排ガスがアンモニア水と直接接触すること
を回避するためである。このようにパージ用座４２には
蒸気を用いることによって、排ガス中の硫黄分とアンモ
ニアとの反応を回避することができる。なお、このよう
な排ガスによる加熱は、空気加熱エレメント１６、アン
モニア水加熱エレメント２４、または、底部加熱エレメ
ント６１のうちの任意の一部のみに用いてもよい。ま
た、他の実施形態においても同様に適用することができ
る。
に対しては、蒸気管４３から導入された蒸気が供給され
る。これは、排ガスがアンモニア水と直接接触すること
を回避するためである。このようにパージ用座４２には
蒸気を用いることによって、排ガス中の硫黄分とアンモ
ニアとの反応を回避することができる。なお、このよう
な排ガスによる加熱は、空気加熱エレメント１６、アン
モニア水加熱エレメント２４、または、底部加熱エレメ
ント６１のうちの任意の一部のみに用いてもよい。ま
た、他の実施形態においても同様に適用することができ
る。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
脱硝用のアンモニア供給装置（請求項１）によれば、ア
ンモニア水を注入するアンモニア水注入手段と、このア
ンモニア水注入手段にて注入されたアンモニア水を加熱
エレメントによって直接的に加熱するアンモニア水加熱
手段と、このアンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発
したアンモニア蒸気を排ガス経路に注入するアンモニア
蒸気注入手段と、アンモニア水注入手段にて注入されア
ンモニア水加熱手段にて未蒸発となったアンモニア水を
回収するアンモニア水回収手段と、アンモニア水回収手
段にて回収されたアンモニア水をアンモニア水加熱手段
に向けて再度注入可能とするアンモニア水再注入手段と
を備えているので、アンモニア水がアンモニア水蒸発器
内で加熱エレメントにより強制的に蒸気化されるため
に、アンモニア水蒸発器のコンパクト化が計れ、省スペ
ース化を達成することができ、また、注入ノズル等を簡
易化することができ、設備コストを低減することがで
き、さらに、アンモニア水の外部への排水がないため、
希釈や中和のための付帯設備が不要となり、ランニング
コストを一層低減することができると共に、環境性を高
めることができる。従来に比べてランニングコストを大
幅に低減することができ、酸性硫安によって配管や注入
ノズルが閉塞されることがなく、さらには、負荷変化の
激しい煙源を有する燃焼設備においても何ら問題なく導
入することができる。
脱硝用のアンモニア供給装置（請求項１）によれば、ア
ンモニア水を注入するアンモニア水注入手段と、このア
ンモニア水注入手段にて注入されたアンモニア水を加熱
エレメントによって直接的に加熱するアンモニア水加熱
手段と、このアンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発
したアンモニア蒸気を排ガス経路に注入するアンモニア
蒸気注入手段と、アンモニア水注入手段にて注入されア
ンモニア水加熱手段にて未蒸発となったアンモニア水を
回収するアンモニア水回収手段と、アンモニア水回収手
段にて回収されたアンモニア水をアンモニア水加熱手段
に向けて再度注入可能とするアンモニア水再注入手段と
を備えているので、アンモニア水がアンモニア水蒸発器
内で加熱エレメントにより強制的に蒸気化されるため
に、アンモニア水蒸発器のコンパクト化が計れ、省スペ
ース化を達成することができ、また、注入ノズル等を簡
易化することができ、設備コストを低減することがで
き、さらに、アンモニア水の外部への排水がないため、
希釈や中和のための付帯設備が不要となり、ランニング
コストを一層低減することができると共に、環境性を高
めることができる。従来に比べてランニングコストを大
幅に低減することができ、酸性硫安によって配管や注入
ノズルが閉塞されることがなく、さらには、負荷変化の
激しい煙源を有する燃焼設備においても何ら問題なく導
入することができる。
【００６８】また、この発明にかかる脱硝用のアンモニ
ア供給装置（請求項２又は３）によれば、蒸気を搬送す
るための所定の気体を加熱する搬送気体加熱手段と、こ
の搬送気体加熱手段にて加熱された気体を用いて、上記
アンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニ
ア蒸気を上記アンモニア蒸気注入手段に搬送するアンモ
ニア蒸気搬送手段とを備えていると共に、上記搬送気体
加熱手段および上記アンモニア水加熱手段の加熱エレメ
ントの熱源を、これら搬送気体加熱手段からアンモニア
水加熱手段に至るように直列的に循環させる直列循環手
段を備えているので、アンモニア蒸気が冷えて凝縮する
ことがないので、一層効率よくアンモニア蒸気の供給を
行うことができ、さらにアンモニア水加熱エレメントの
熱疲労を低減することができる。したがって、設備寿命
を長期化させることができる。
ア供給装置（請求項２又は３）によれば、蒸気を搬送す
るための所定の気体を加熱する搬送気体加熱手段と、こ
の搬送気体加熱手段にて加熱された気体を用いて、上記
アンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアンモニ
ア蒸気を上記アンモニア蒸気注入手段に搬送するアンモ
ニア蒸気搬送手段とを備えていると共に、上記搬送気体
加熱手段および上記アンモニア水加熱手段の加熱エレメ
ントの熱源を、これら搬送気体加熱手段からアンモニア
水加熱手段に至るように直列的に循環させる直列循環手
段を備えているので、アンモニア蒸気が冷えて凝縮する
ことがないので、一層効率よくアンモニア蒸気の供給を
行うことができ、さらにアンモニア水加熱エレメントの
熱疲労を低減することができる。したがって、設備寿命
を長期化させることができる。
【００６９】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる脱硝用のアン
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
【図２】この発明の実施の形態２にかかる脱硝用のアン
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
【図３】この発明の実施の形態３にかかる脱硝用のアン
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
【図４】この発明の実施の形態４にかかる脱硝用のアン
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
【図５】この発明の実施の形態５にかかる脱硝用のアン
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
モニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図であ
る。
【図６】従来の排ガスダクトへの直接噴霧方式のアンモ
ニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図である。
ニア供給装置の全体構成を側面方向より示す図である。
【図７】従来の電気加熱方式のアンモニア供給装置の全
体構成を側面方向より示す図である。
体構成を側面方向より示す図である。
【図８】従来の排ガス加熱方式のアンモニア供給装置の
全体構成を側面方向より示す図である。
全体構成を側面方向より示す図である。
【図９】従来の間接加熱方式のアンモニア供給装置の全
体構成を側面方向より示す図である。
体構成を側面方向より示す図である。
１ 脱硝反応器
２ ケーシング
２ａ 排ガス入口ダクト
２ｂ 排ガス出口ダクト
３ 触媒
１０ 空気加熱器
１１ 空気管
１２ 空気ファン
１３ 調整ダンパ
１４、２６、２７、４０、５０ 蒸気管
１４ａ、１４ｂ 排ガス管
１５ 開閉弁
１６ 空気加熱エレメント
１７ 希釈アンモニア管
１８、１０３、１１３ 注入ノズル
２０ アンモニア水蒸発器
２１ アンモニア水主ノズル
２２ ポンプ
２３ アンモニア水管
２４ アンモニア水加熱エレメント
２５、４１、５１、６０ 開閉弁
３０、３１ ドレン管
３２、３３、６３ ドレントラップ
３４ ドレン溜部
４２ パージ用座
５２ エゼクタ
５３ アンモニア水ドレン管
５４ 再注入管
５５ アンモニア水補助ノズル
６１ 底部加熱エレメント
６２ ドレン管
７０ 排ガス抽気管
７１ 排ガスファン
７２〜７５ 調整ダンパ
７６ 排ガス戻り管
１００ アンモニア水タンク
１０１ ポンプ
１０２ 制御弁
１１０、１３４ ファン
１１１ 電気ヒータ
１１２ 蒸発器
１３３ アンモニアガス発生装置
フロントページの続き
(72)発明者 内藤 治
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
(72)発明者 永山 脩也
長崎市大谷町４番29号 株式会社九州技
研内
(56)参考文献 特開 昭53−11162（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−285336（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−157021（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−173786（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 53/00 - 53/96
F22B 37/00
F23J 15/00
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼設備から排出された排ガスに含まれ
る窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通過する排
ガス経路に対してアンモニアを供給するための脱硝用の
アンモニア供給装置であって、 アンモニア水を注入するアンモニア水注入手段と、この
アンモニア水注入手段にて注入されたアンモニア水を加
熱エレメントによって直接的に加熱するアンモニア水加
熱手段と、 このアンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアン
モニア蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気
注入手段と、 アンモニア水注入手段にて注入されアンモニア水加熱手
段にて未蒸発となったアンモニア水を回収するアンモニ
ア水回収手段と、 アンモニア水回収手段にて回収されたアンモニア水をア
ンモニア水加熱手段に向けて再度注入可能とするアンモ
ニア水再注入手段とを備える ことを特徴とする脱硝用の
アンモニア供給装置。 - 【請求項２】 燃焼設備から排出された排ガスに含まれ
る窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通過する排
ガス経路に対してアンモニアを供給するための脱硝用の
アンモニア供給装置であって、 アンモニア水を注入するアンモニア水注入手段と、この
アンモニア水注入手段にて注入されたアンモニア水を加
熱エレメントによって直接的に加熱するアンモニア水加
熱手段と、 このアンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアン
モニア蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気
注入手段と、 アンモニア蒸気を搬送するための所定の気体を加熱する
搬送気体加熱手段と、この搬送気体加熱手段にて加熱さ
れた気体を用いて、上記アンモニア水加熱手段にて加熱
されて蒸発したアンモニア蒸気を上記アンモニア蒸気注
入手段に搬送するアンモニア蒸気搬送手段と、 上記搬送気体加熱手段および上記アンモニア水加熱手段
の加熱エレメントの熱源を、これら搬送気体加熱手段と
アンモニア水加熱手段とを直列的に循環させる直列循環
手段を備えることを特徴とする 脱硝用のアンモニア供給
装置。 - 【請求項３】 燃焼設備から排出された排ガスに含まれ
る窒素酸化物を脱硝するため、この排ガスが通過する排
ガス経路に対してアンモニアを供給するための脱硝用の
アンモニア供給装置であって、 アンモニア水を注入するアンモニア水注入手段と、この
アンモニア水注入手段にて注入されたアンモニア水を加
熱エレメントによって直接的に加熱するアンモニア水加
熱手段と、 このアンモニア水加熱手段にて加熱されて蒸発したアン
モニア蒸気を上記排ガス経路に注入するアンモニア蒸気
注入手段と、 アンモニア水注入手段にて注入されアンモニア水加熱手
段にて未蒸発となったアンモニア水を回収するアンモニ
ア水回収手段と、 アンモニア水回収手段にて回収されたアンモニア水をア
ンモニア水加熱手段に向けて再度注入可能とするアンモ
ニア水再注入手段と、 アンモニア蒸気を搬送するための所定の気体を加熱する
搬送気体加熱手段と、この搬送気体加熱手段にて加熱さ
れた気体を用いて、上記アンモニア水加熱手段にて加熱
されて蒸発したアンモニア蒸気を上記アンモニア蒸気注
入手段に搬送するアンモニア蒸気搬送手段と、 上記搬送気体加熱手段および上記アンモニア水加熱手段
の加熱エレメントの熱源を、これら搬送気体加熱手段と
アンモニア水加熱手段とを直列的に循環させる直列循環
手段を備えることを特徴とする 脱硝用のアンモニア供給
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107137A JP3510557B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 脱硝用のアンモニア供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107137A JP3510557B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 脱硝用のアンモニア供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001286735A JP2001286735A (ja) | 2001-10-16 |
| JP3510557B2 true JP3510557B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18620173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000107137A Expired - Fee Related JP3510557B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 脱硝用のアンモニア供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510557B2 (ja) |
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| US20100175366A1 (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | General Electric Company | Ammonia injection system for peaker cycle |
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| WO2012035777A1 (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | バブコック日立株式会社 | 燃焼プラント |
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| JP6926961B2 (ja) * | 2017-11-02 | 2021-08-25 | 株式会社Ihi | ボイラ |
| CN115518515B (zh) * | 2022-09-14 | 2024-07-23 | 山东莱钢永锋钢铁有限公司 | 一种燃煤锅炉脱硝系统改进方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000107137A patent/JP3510557B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001286735A (ja) | 2001-10-16 |
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