JP4788392B2 - 脱硝反応装置におけるアンモニアガス均一混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、還元剤としてアンモニアガスを用い、排ガス中の窒素酸化物を脱硝触媒の存在下に選択的に接触還元除去するのに用いられる脱硝反応装置に関し、より詳しくは、還元剤アンモニアガスを排ガスと均一に混合することができる、脱硝反応装置におけるアンモニアガス均一混合装置に関するものである。

一般に、上流側排ガス流路に反応塔を設置するには、排ガス流路と反応塔の断面積の差違を解消するべくこれらの間に断面積を漸増する四角錐台状の拡大部が介在されている。拡大部の広がり角度が大きいと、排ガス流れが拡大部の表面から大きく剥離し、反応塔内で排ガス流れが乱れる。その結果、アンモニアガス吹込み装置から吹込まれるアンモニアガスと排ガスとの混合が不均一となり、その下流に設けられた触媒充填層における選択的接触還元反応が効率よく進行しない。

排ガス流れの大きな剥離を防ぐには、拡大部の排ガス流れ方向の長さを十分長くし拡大部の広がり角度を小さく方法や、反応塔の入口に金網ないしは整流板を配設し、反応塔内での排ガス流れを整流する方法が考えられる。しかし、前者の方法は脱硝装置には高さに制限があるため現実的ではない。また、後者の方法は反応塔の入口が金網ないしは整流板を設けられる構造になっていないと採用できない。

本発明は、上記の点に鑑み、排ガス流れが拡大部の表面から大きく剥離するのを効果的に防止し、これにより、反応塔に吹込まれる還元剤アンモニアガスを排ガスと均一に混合することができる、脱硝反応装置におけるアンモニアガス均一混合装置を提供することを課題とする。

本発明は、断面方形の上流側排ガス流路（２）に、断面積を漸増する四角錐台状の拡大部（３）を介して断面方形の反応塔（４）が接続され、反応塔（４）にアンモニアガス吹込み装置（６）およびその下流の触媒充填層（７）が設けられてなる脱硝反応装置において、上流側排ガス流路（２）における、拡大部（３）との接続端部にはその四隅にそれぞ れ同じサイズのボルテックスジェネレータ（８）が設けられていることを特徴とする脱硝反応装置におけるアンモニアガス均一混合装置に関する。

ボルテックスジェネレータは上流側排ガス流路における、拡大部との接続端部、または拡大部の上端部に設けられるのが好ましい。ボルテックスジェネレータの形状は特に限定されないが、通常は平板、直方体等である。ボルテックスジェネレータの縦横サイズは特に限定されないが、上流側排ガス流路の縦横サイズに対し好ましくは１〜１０％である。このサイズ割合が１％未満であるとボルテックスジェネレータによる排ガスの渦が生成しにくく剥離が小さ過ぎ、整流効果が得られない。このサイズ割合が１０％を越えると剥離による整流効果は得られるがガス流れの抵抗が増大する嫌いがある。

本発明によれば、断面方形の上流側排ガス流路（２）に、断面積を漸増する四角錐台状 の拡大部（３）を介して断面方形の反応塔（４）が接続され、反応塔（４）にアンモニアガス吹込み装置（６）およびその下流の触媒充填層（７）が設けられてなる脱硝反応装置において、上流側排ガス流路（２）における、拡大部（３）との接続端部にはその四隅に それぞれ同じサイズのボルテックスジェネレータ（８）が設けられているので、上流側排ガス流路（２）からの排ガス流れは、拡大部（３）との接続端部の四隅にそれぞれ設けら れた同じサイズのボルテックスジェネレータ（８）によって拡大部（３）の内面から小さく剥離される。この結果、剥離領域が安定化し、反応塔（４）内における排ガス流れが対称になる。排ガス流れはついでアンモニアガス吹込み装置（６）を通過する。排ガス流れが対称になっていると、この流速分布に合わせてアンモニアガス吹込み装置（６）からのアンモニアガスの吹込み量を容易に調整することができる。このようにしてアンモニアガスの吹込み量を調整することにより、同ガスとアンモニアガスを均一に混合することができ、その下流の触媒充填層（７）における選択的接触還元反応を効率的に進行させることができる。

ボルテックスジェネレータはどの様な形状および構造のものでもよく、設置のための手間およびコストが掛からない。

つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例を挙げる。

実施例１
図１において、還元剤としてアンモニアガスを用い、排ガス中の窒素酸化物を脱硝触媒の存在下に選択的に接触還元除去するのに用いられる脱硝反応装置（１）は、断面方形の上流側排ガス流路（２）に四角錐台状の拡大部（３）を介して接続された断面方形の反応塔（４）を主体とする。四角錐台状の拡大部（３）は上流側排ガス流路（２）の断面と反応塔（４）の断面の差違を解消するべくこれらの間に設けられたもので、断面積を漸増する四角錐台状をなす。反応塔（４）の頂部には水平に配された複数本のガス吹込み管（５）からなるアンモニアガス吹込み装置（６）が設けられ、反応塔（４）の下半部には複数の脱硝触媒ブロックが充填され、触媒充填層（７）が形成されている。反応塔（４）の下端には下流側排ガス流路が接続されている。

上流側排ガス流路（２）における、拡大部（３）との接続端部にはその四隅にそれぞれ同じサイズのボルテックスジェネレータ（８）が設けられている。ボルテックスジェネレータ（８）の縦横サイズ（Ｉ１）（Ｉ２）は上流側排ガス流路（２）の縦横サイズ（Ｌ１）（Ｌ２）の１〜１０％である。

上記構成において、上流側排ガス流路（２）から拡大部（３）を経て反応塔（４）へ排ガスを供給すると、排ガス流れはボルテックスジェネレータ（８）によって拡大部（３）の内面から小さく剥離される。この結果、剥離領域が安定化し、反応塔内における排ガス流れが対称になる。排ガス流れはついでアンモニアガス吹込み装置（６）を通過する。この時の反応塔（４）上端における排ガスの流速分布を図２に示す。排ガス流れは上述したように対称になっているので、この流速分布に合わせてアンモニアガス吹込み装置（６）からのアンモニアガスの吹込み量を容易に調整することができる。このようにしてアンモニアガスの吹込み量を調整することにより、同ガスとアンモニアガスを均一に混合することができ、その下流の触媒充填層における選択的接触還元反応を効率的に進行させることができる。

図３および図４は、ボルテックスジェネレータ設置前における脱硝反応装置（１）の内部全域における流速分布を示すものであり、流速分布が不安定であることが分かる。

ボルテックスジェネレータを備えた脱硝反応装置を概略的に示す斜視図である。 ボルテックスジェネレータを備えた脱硝反応装置の反応塔内の上端における流速分布を示す図である。 ボルテックスジェネレータを備えない脱硝反応装置内における流速分布を示す図である。 図４（ａ）は図３中のａ−ａに沿う断面における流速分布を示す図である。図４（ｂ）は図３中のｂ−ｂに沿う断面における流速分布を示す図である。図４（ｃ）は図３中のｃ−ｃに沿う断面における流速分布を示す図である。

（１）脱硝反応装置
（２）上流側排ガス流路
（３）拡大部
（４）反応塔
（５）ガス吹込み管
（６）アンモニアガス吹込み装置
（７）触媒充填層
（８）ボルテックスジェネレータ

Claims (2)

1. 断面方形の上流側排ガス流路（２）に、断面積を漸増する四角錐台状の拡大部（３）を介して断面方形の反応塔（４）が接続され、反応塔（４）にアンモニアガス吹込み装置（６ ）およびその下流の触媒充填層（７）が設けられてなる脱硝反応装置において、上流側排ガス流路（２）における、拡大部（３）との接続端部にはその四隅にそれぞれ同じサイズ のボルテックスジェネレータ（８）が設けられていることを特徴とする、脱硝反応装置におけるアンモニアガス均一混合装置。
2. 上記ボルテックスジェネレータ（８）の縦横サイズ（Ｉ１）（Ｉ２）は、上流側排ガス流 路（２）の縦横サイズ（Ｌ１）（Ｌ２）の１〜１０％であることを特徴とする、請求項１ に記載の脱硝反応装置におけるアンモニアガス均一混合装置。

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