JP4917208B2 - 脱硝装置用液体還元剤の供給方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ディーゼル機関用脱硝装置等の排ガス脱硝装置における液体還元剤の供給方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関等から排出される排ガスは窒素酸化物（ＮＯx）を含んでおり、この排ガスを還元剤を用いて脱硝する処理が一般的に行われている。
排ガス脱硝装置における液体還元剤の供給方法としては、例えば、特開平３−８６２１２号公報や特開平６−２７２５３９号公報に開示された技術が知られている。
【０００３】
特開平３−８６２１２号公報の技術は、液体還元剤としてアンモニア水を用いた事例であるが、気化器の加熱源として排ガスを用いてアンモニアのみを発生させ、水は蒸発させずに系外へ排出させることにより、最小限のエネルギーで気化できることを特徴としている。
また、特開平６−２７２５３９号公報の技術は、液体還元剤としてガソリン、軽油、灯油等の炭化水素を用いるもので、排気熱を利用して液体還元剤を気化させる事例であるが、液体還元剤を予熱することにより排気管内へ噴射された還元剤が液体のまま運ばれることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平３−８６２１２号公報の技術では、液体還元剤として灯油等の炭化水素を用いることは困難である。すなわち、灯油等の炭化水素はアンモニア水に比べて蒸発温度が高いため、霧化させずに排ガス熱のみで蒸発させることは困難である。
また、特開平６−２７２５３９号公報の技術は、排気熱を利用して液体還元剤を予熱するシステムであるが、予熱部に液体還元剤を噴霧する機構等を備えておらず、予熱部内で液体還元剤を効率良く気化できず、ほぼ完全に気化した還元剤を排気管へ供給できるシステムではない。また、予熱部内にキャリアガスとして排ガスの一部を導入する構成ではなく、液体還元剤の気化を促進させることができない。また、排気ガス温度が低い場合に、触媒の前段に予熱部を設置する構成では排気熱のみで液体還元剤を十分に気化させることができない。
【０００５】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、排ガス脱硝装置における液体還元剤の供給システムにおいて、噴霧機構と加熱機構を組み合わせた二流体ノズルを有する気化器を用いて液体還元剤を効率的に気化させることにより、液体還元剤を気化器内でほぼ完全に気化でき、排気管の脱硝反応部には気化した還元剤を供給することができる脱硝装置用液体還元剤の供給方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、気化器を排気管内の適当な位置に設置し加熱源として排ガスを利用することにより、ヒータ等の特別な加熱源を使用しなくても液体還元剤をほぼ完全に気化させることが可能となる脱硝装置用液体還元剤の供給方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、気化器内の二流体ノズルの霧化用ガス及び気化ガスのキャリアガスとして排ガスを使用することにより、キャリアガスの加熱・加圧装置が不要となり、キャリアガスである排ガスの熱を利用して液体還元剤の気化を促進させることができる脱硝装置用液体還元剤の供給方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の脱硝装置用液体還元剤の供給方法は、液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、液体還元剤を排ガスに供給するに際し、液体還元剤を噴霧して霧化させた状態で加熱することにより効率良く気化させ、ほぼ完全に気化した還元剤を排ガスに供給するように構成されている（図１〜図９、図１４〜図２２参照）。
【０００７】
また、本発明の方法は、液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、液体還元剤を排ガスに供給するに際し、二流体ノズルを備えた気化器を使用して、液体還元剤及び霧化用ガスを二流体ノズルに導入して液体還元剤を二流体ノズルにより霧化し、霧化した液体還元剤を気化器内で加熱することにより効率良く気化させ、ほぼ完全に気化した還元剤を排ガスに供給することを特徴としている（図１〜図９、図１４〜図２２参照）。
【０００８】
上記の本発明の方法において、二流体ノズルの霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスの一部を使用することができる（図１等参照）。
また、上記の本発明の方法において、気化器を排気管内に設置し、排ガスの熱を利用して液体還元剤を気化させることが好ましい（図１〜図９、図１４、図１５、図１７〜図２２参照）。
この場合、気化器内温度と排ガス温度との差により、還元剤が燃焼しているか否かを検知し、燃焼している場合には液体還元剤の供給を遮断できるようにする（図１参照）。
【０００９】
本発明の脱硝装置用液体還元剤の供給装置は、液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、排気管内に触媒を備えた脱硝反応部が設けられ、各触媒の前段に還元剤供給手段が配置され、還元剤供給手段が液体還元剤の噴霧機構と加熱機構とを有する気化器に接続され、ほぼ完全に気化した還元剤が排ガスに供給できるようにしたことを特徴としている（図１、図９、図１４〜図２２参照）。
上記の本発明の装置において、液体還元剤及び霧化用ガスを導入して液体還元剤を霧化する機構を備えた二流体ノズルを気化器に設ける（図１〜図８、図１４〜図２２参照）。この場合、二流体ノズルに霧化用ガス（キャリアガス）を導入する配管を排気管又は排気管と連通する配管と接続し、二流体ノズルの霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスを使用することが好ましい（図１等参照）。
【００１０】
これらの本発明の装置において、気化器を排気管内に設置して、液体還元剤の加熱源として排ガスを利用することが好ましい（図１、図９、図１４、図１５、図１７〜図２２参照）。
特に排ガス温度が低い場合には、触媒の後流側に気化器を設置して、反応熱により温度が上昇した排ガスを加熱源として利用することが好ましい（図２０、図２１参照）。この場合、気化器を各触媒の後流側にそれぞれ設置することもできる（図２１参照）。
また、触媒の上流側に気化器を設置することも勿論可能であり（図１、図９、図１４、図１５、図１７〜図１９、図２２参照）、気化器を各触媒の前段にそれぞれ設置することもできる（図１５、図２２参照）。
【００１１】
また、これらの本発明の装置において、気化器に温度制御機構を設けることができる（図１、図３〜図７、図９、図２２参照）。
例えば、排ガス温度が高い場合は、気化器の外壁を冷却媒体が流せるジャケット構造として、外壁を冷却することにより気化器内の温度上昇を防止することが可能である（図３参照）。
また、排ガス温度が低い場合は、気化器を、外壁に伝熱面となるフィンを有する構造、内部に伝熱面となる貫通孔を有する構造、及び内部に伝熱面となるフィンを備えた貫通孔を有する構造等として、伝熱面により気化器内の温度上昇を促進させることが可能である（図４〜図７参照）。
【００１２】
また、これらの本発明の装置において、気化器内に、還元剤の液滴を捕捉するミスト捕集器を設けることができる（図８参照）。
また、これらの本発明の装置において、二流体ノズルにガス（キャリアガス及び霧化用ガス）を供給する配管を排気管内に通すことで、キャリアガスを排ガス熱を利用して加熱することができる（図２２参照）。
また、これらの本発明の装置において、還元剤供給手段と気化器とを接続する還元剤供給配管に安全弁を設け、その吐出口を還元剤供給手段側に接続する構成とすることができる（図１参照）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置の概略構成を示している。エンジンから排出される排気ガスは、シリンダ１０から排気マニホールド１２に入り、過給機１４を経由して脱硝反応部１６に送られる。脱硝反応部１６には、複数段（図１では、一例として３段）の触媒槽１８（又は触媒層）が設置されており、各触媒槽１８の前段に還元剤供給ノズル２０が設けられている。脱硝反応部１６に導入された排ガスに還元剤供給ノズル２０から還元剤が供給され触媒槽１８にて脱硝反応が行われる。反応熱により触媒を通った後にガス温度が上昇するので、脱硝反応に適したガス温度を維持するために各触媒の間に冷却器を設けるが、図１では冷却器の図示を省略している。なお、脱硝用の触媒としては、一例として、白金を担持したゼオライトもしくはアルミナ、又は銅、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、銀、インジウムからなる群のうち、少なくとも一種を含有させたゼオライトもしくはアルミナ等が挙げられる。これらの触媒は、ハニカム状等の成形体、又はペレット状物の充填層として用いられる。
【００１４】
上記のような排ガス脱硝装置の液体還元剤の供給システムとして、本実施の形態では、噴霧機構と加熱機構を備えた気化器２２で液体還元剤をほぼ完全に気化させ、気化した還元剤が還元剤供給ノズル２０から排ガスに供給されるようにする。気化器２２のスプレーノズルには二流体ノズル２４が用いられ、液体還元剤は二流体ノズル２４により霧化された上で加熱される。図２に示すように、気化器２２の二流体ノズル２４には液体還元剤がキャリアガス（霧化用ガス）とともに導入され、二流体ノズル２４からは微粒化して気化しやすくなった液体還元剤が噴霧される。これにより、気化器２２内で液体還元剤は効率良く気化される。なお、液体還元剤としては、灯油、ガソリン、軽油、重油等の液体燃料や、これらの構成成分である炭化水素、例えば、プロピレン、ブタン、ブテン、オクタン、オクテン、ノナン、デカン、テトラデカン、ヘキサデカン等が用いられる。
【００１５】
また、図１に示すように、気化器２２は排気管内に設置されており、液体還元剤を気化させる加熱源として排ガスが利用できる構成となっている。このように、加熱源として排ガスを利用するので、ヒータ等の特別な加熱源が不要である。ただし、排ガス温度が低い場合にはヒータ等を補助的に使用する必要がある。
また、図１に示すように、排ガスの一部を分岐排ガス導管２６から抜き出して、二流体ノズル２４の霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスが使用できる構成となっている。キャリアガスとして排ガスの一部を使用するので、キャリアガスの加圧装置が不要であり、かつ、液体還元剤の加熱も行えることから、気化を促進できる。
【００１６】
キャリアガスとして排ガスを使用する際には、排ガス中に酸素が残存していることから、気化した還元剤が燃焼する可能性が考えられる。そこで、気化器２２内の温度及び排ガス温度をそれぞれ温度検出器２８、３０で検出し、演算器３２において、気化器内と排ガスとの温度差により還元剤が燃焼しているか否かを判別し、燃焼している場合には、液体還元剤供給管３４に設けられた流量制御弁３６を閉として液体還元剤の供給が遮断されるようにする。３８はポンプである。さらに、還元剤が急激に燃焼した場合等に備えて、還元剤供給配管４０には安全弁４２等の安全装置を設けられ、安全弁４２の吐出口が還元剤供給ノズル２０の入口部に接続された構成として、システムに異常が生じないようにしている。４４は流量調節弁である。また、排ガス温度が高い場合には、分岐排ガス導管２６に設けられた冷却器４６でキャリアガスとなる排ガスを減温するが、その温度制御は水等の冷却媒体の量を流量制御弁４８で調整することで行う。５０は流量調節弁である。
また、図１では図示していないが、排気ガス温度が低く、液体還元剤が排ガスのみで十分に気化しない場合には、液体還元剤を電気ヒータ等で加熱する構成とする。
【００１７】
図３〜図８は、本実施の形態における気化器の構成例を示している。図３は、排ガス温度が高い場合の気化器の構造の一例を示しており、気化器２２ａの外壁はジャケット構造５２となっており、冷却媒体、例えば、冷却水を流してウォータージャケットとすることにより外壁を冷却し、気化器２２ａの内部の温度上昇を防止する。５４は流量調節弁である。
また、図４、図５は、排ガス温度が低い場合の気化器の構造の一例を示しており、気化器２２ｂの外壁には伝熱面となる多数のフィン５６が設けられている。さらに、気化器２２ｂを貫通して横断する通気孔５８が設けられており、伝熱面の増加に寄与している。通気孔５８に排ガスが通ることで気化器２２ｂ内の加熱が促進される。また、通気孔５８にも多数のフィン６０が設けられている。
また、図６、図７は、排ガス温度が低い場合の気化器の構造の他の例を示しており、気化器２２ｃを貫通して横断する通気孔５８ａを方向を変えて複数個設けることで、伝熱面を増やすことができ、これらの通気孔５８ａに排ガスが通ることで気化器２２ｃ内の加熱が促進される。
また、図８は、気化器にミスト捕集器を設けた例を示しており、気化器２２ｄ内に金網等のミスト捕集器６２を設けることで、還元剤の液滴が捕捉され、気化していない液体還元剤が供給されるのを防止できる。
【００１８】
図９は、本発明の実施の第２形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、図９に示す脱硝試験装置を用いて本発明の液体還元剤の供給方法について検討したものである。
図９に示すように、エンジン６４（試験機関）からの排ガスは、排ガス温度コントロールシステム６６で脱硝反応に適した温度域に調整された後、排気管６８に設けられた脱硝反応部に導入される。排気管６８内には気化器７０が設置されており、気化器７０内に液体還元剤及びキャリアガスが導入される。還元剤である液体燃料は燃料油タンク７２からポンプ７４、フィルタ７６、マスフローコントローラ７８等を経由して気化器７０の二流体ノズル（図示略）に導入される。キャリアガスである窒素ガスは窒素ガスボンベ８０から供給ユニット８２、マスフローメータ８４、ヒータ８６等を経由して同じく気化器７０の二流体ノズル（図示略）に導入される。また、キャリアガスの配管８７を排気管６８内に通すことでキャリアガスが排ガス熱で加熱される。なお、本試験装置では、キャリアガスである窒素ガスに炭化水素（図９では、一例として、プロピレン）を還元剤として混合することが可能である。８８はプロピレンタンク、９０は供給ユニット、９２はマスフローメータである。
【００１９】
気化器７０内では二流体ノズルにより霧化された液体還元剤が加熱されて効率良く気化され、ほぼ完全に気化した還元剤が還元剤供給ノズル９４、９６から排気管６８内の排ガスに供給される。気化器７０は排気管６８内に設置されているので、液体還元剤の加熱源として排ガスが利用できる。また、排気管６８の外部に気化器９８を設置する場合もあり、この場合は必要に応じて気化器９８に加熱手段や保温手段等が設けられる。１００はマスフローコントローラ、１０２はマスフローメータ、１０４はヒータであり、気化器９８自体の構成及び気化器９８への液体還元剤及びキャリアガスの供給系統等は、気化器７０の場合と同様である。気化器９８内で気化した還元剤は還元剤供給ノズル９６から排気管６８内の排ガスに供給される。
【００２０】
排気管６８の脱硝反応部には、脱硝用の触媒１０６からなる第１触媒槽１０８、第２触媒槽１１０が設けられており、還元剤供給ノズル９４により気化した還元剤が供給された排ガスは、第１触媒槽１０８にて脱硝反応が行われた後、さらに還元剤供給ノズル９６により気化した還元剤が供給され、第２触媒槽１１０にて脱硝反応が行われる。この場合、反応熱により触媒を通った後にガス温度が上昇するので、脱硝反応に適したガス温度を維持するために第１触媒槽１０８の後流側に冷却器１１２を設けて、第２触媒槽１１０に供給される排ガスの温度を調整している。なお、本試験装置では、キャリアガスとして不活性ガスである窒素ガスを使用しており、排ガスを使用していないので、気化器内で気化した還元剤が燃焼することを考慮しなくてもよい。
他の構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００２１】
図９に示す脱硝試験装置において、液体還元剤を二流体ノズルにより霧化して気化器内に供給する場合と、同じ液体還元剤を直接気化器内に供給する場合とでは、二流体ノズルを使用することにより液体還元剤が微粒化し気化しやすくなるのに対し、直接供給では液体還元剤の気化が不完全となりやすい。両者の場合について排ガスの脱硝率を調べたところ、図１０及び図１１に示すように、二流体ノズルを用いて還元剤を霧化することで液体還元剤を気化器内で効率よく気化させ、ほぼ完全に気化した還元剤を排ガスに供給する方が、脱硝率が向上することがわかる。
また、図９に示す脱硝試験装置において、図１２の模式図のように、触媒槽１１４の入口温度と出口温度を測定したところ、図１３に示すように、脱硝率が高くなっている時間帯、すなわち、触媒において反応が行われているときは、反応熱により触媒を通った後に排ガス温度が上昇していることがわかる。したがって、図９に示す脱硝試験装置においては、一例として、第１触媒槽の前段に気化器を設けているが、排気ガス温度が低い場合には、触媒槽の後流側に気化器を設置する構成とすれば良い。
【００２２】
図１４は、本発明の実施の第３形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、気化器を排気管内の１箇所に設置し液体還元剤を気化させ、各所へ配分するものである。
排気管に設けられた脱硝反応部１１６には、複数段（図１４では、一例として３段）の触媒槽１１８（又は触媒層）が設置されており、各触媒槽１１８の前段に還元剤供給ノズル１２０が設けられている。脱硝反応部１１６に導入された排ガスに還元剤供給ノズル１２０から還元剤が供給され触媒槽１１８にて脱硝反応が行われる。この場合、反応熱により触媒を通った後にガス温度が上昇することから、脱硝反応に適したガス温度を維持するために各触媒槽１１８の間に冷却器１２２が設けられている。また、脱硝反応部１１６の入口部に排ガス温度をコントロールするための冷却器１２４が設けられている。
気化器１２６は触媒槽１１８の上流側に１個設置されており、二流体ノズル１２８により霧化された液体還元剤が気化器１２６内にて排ガス熱で加熱され、気化器１２６内でほぼ完全に気化した還元剤が還元剤供給ノズル１２０により排ガスに供給される。１３０は流量調節弁である。本実施の形態は、排ガス温度が還元剤の気化温度以上又は気化温度に近い場合に有効である。なお、本実施の形態においても、二流体ノズルの霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスの一部を使用することができる。
他の構成及び作用等は、実施の第１、第２形態の場合と同様である。
【００２３】
図１５は、本発明の実施の第４形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、気化器を排気管内の各触媒の前にそれぞれ設置するものである。
気化器１２６ａは各段の触媒槽１１８の前段にそれぞれ設置されており、それぞれの気化器１２６ａからほぼ完全に気化した還元剤が還元剤供給ノズル１２０により排ガスに供給される。
他の構成及び作用等は、実施の第１、第２、第３形態の場合と同様である。
【００２４】
図１６は、本発明の実施の第５形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、各触媒ごとに設けた気化器を排気管の外部に別置きとし、各気化器から気化ガスを供給する場合である。
気化器１２６ｂは各段の触媒槽１１８ごとに排気管の外部に設置されており、それぞれの気化器１２６ｂからほぼ完全に気化した還元剤が還元剤供給ノズル１２０により排ガスに供給される。本実施の形態では、気化器１２６ｂが排気管の外部に設置されており、通常は、ヒータ等の加熱源が必要となる。ただし、二流体ノズル１２８のキャリアガスとして排ガスを用いることで、排ガスを加熱源として利用できるので、排ガス温度が十分に高い場合にはヒータ等の特別な加熱源を使用する必要がなくなる。なお、排気管の外部に気化器を１個設置し気化ガスを各所へ配分する構成とすることも可能である。
他の構成及び作用等は、実施の第１〜第４形態の場合と同様である。
【００２５】
図１７〜図１９は、本発明の実施の第３形態における還元剤供給ノズルの構成の一例を示している。図１７のａ−ａ線断面を示したのが図１８であり、図１７のｂ−ｂ線断面を示したのが図１９である。脱硝反応部１１６内の触媒槽１１８の前段に設置された還元剤供給手段１３２は、複数本（図１８、図１９では、一例として４本）の還元剤供給ノズル１２０ａで構成されており、複数本の還元剤供給ノズル１２０ａにより気化した還元剤が排ガスに効率よく供給され、触媒槽１１８での脱硝反応が効率よく行われる。
図１７〜図１９に示す還元剤供給ノズルの構成は、本発明の実施の第１形態、第２形態、第４形態、第５形態に適用することも勿論可能であり、後述する本発明の実施の第６〜第８形態にも適用可能である。
【００２６】
図２０は、本発明の実施の第６形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、気化器を排気管内の下流側に１箇所設置し液体還元剤を気化させ、各所へ配分するものである。
気化器１２６ｃは触媒槽１１８の後流側に１個設置されており、二流体ノズル１２８により霧化された液体還元剤が気化器１２６ｃ内にて排ガス熱で加熱され、気化器１２６ｃ内でほぼ完全に気化した還元剤が還元剤供給ノズル１２０により排ガスに供給される。本実施の形態は、触媒での反応熱により排ガス温度が上昇し、触媒槽１１８の後流側で排ガス温度が高くなることから、供給される排ガスの温度が還元剤の気化温度より低い場合に有効である。
他の構成及び作用等は、実施の第１、第２、第３形態の場合と同様である。
【００２７】
図２１は、本発明の実施の第７形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、気化器を排気管内の各触媒の下流側にそれぞれ設置するものである。
気化器１２６ｄは各段の触媒槽１１８の後流側にそれぞれ設置されており、それぞれの気化器１２６ｄからほぼ完全に気化した還元剤が還元剤供給ノズル１２０により排ガスに供給される。本実施の形態は、上述した実施の第６形態の場合と同様に、排ガス温度が低い場合の構成であり、各気化器１２６ｄは冷却器１２２の上流側に設けられる。
他の構成及び作用等は、実施の第１〜第４、第６形態の場合と同様である。
【００２８】
図２２は、本発明の実施の第８形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、気化器のノズルへ供給するキャリアガスを排気熱で加熱する場合である。
気化器１２６ａは各段の触媒槽１１８の前段にそれぞれ設置されており、気化器１２６ａの二流体ノズル１２８にキャリアガスを導入する配管１３４を排気管内に通すことで、キャリアガスが排ガス熱で加熱される構成となっている。また、キャリアガスの配管１３４にヒータ１３６を設けて、排ガス温度が低い場合にキャリアガスをさらに加熱できる構成とする。なお、図２２では、図１５に示す実施の第４形態の基本構成が用いられているが、本実施の形態におけるキャリアガスを排気熱で加熱する構成は、本発明の実施の第１〜第７形態すべてに適用することが可能である。
他の構成及び作用等は、実施の第１〜第７形態の場合と同様である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 排ガス脱硝装置における液体還元剤の供給システムにおいて、噴霧機構と加熱機構を組み合わせた二流体ノズルを有する気化器を用いて液体還元剤を効率的に気化させることにより、液体還元剤を気化器内でほぼ完全に気化でき、排気管の脱硝反応部には気化した還元剤を供給することができ、これにより、脱硝率の向上が図れる。
（２） 気化器を排気管内の適当な位置に設置し加熱源として排ガスを利用することにより、ヒータ等の特別な加熱源を使用しなくても液体還元剤をほぼ完全に気化させることが可能となる。
（３） 気化器内の二流体ノズルの霧化用ガス及び気化ガスのキャリアガスとして排ガスを使用することにより、キャリアガスの加熱・加圧装置が不要となり、キャリアガスである排ガスの熱を利用して液体還元剤の気化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態における気化器の一例を示す概略構成断面図である。
【図３】本発明の実施の第１形態における気化器の他の例（排ガス温度が高い場合）を示す概略構成断面図である。
【図４】本発明の実施の第１形態における気化器の他の例（排ガス温度が低い場合）を示す概略構成断面図である。
【図５】図４に示す気化器の概略横断面図である。
【図６】本発明の実施の第１形態における気化器の他の例（排ガス温度が低い場合）を示す概略構成断面図である。
【図７】図６に示す気化器の概略横断面図である。
【図８】本発明の実施の第１形態における気化器のさらに他の例（ミスト捕集器を設けた場合）を示す概略構成断面図である。
【図９】本発明の実施の第２形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す系統的概略構成説明図である。
【図１０】気化器内への液体還元剤の供給方法として二流体ノズルを用いた場合と直接供給した場合とで排ガスの脱硝率を比較したグラフである。
【図１１】ほぼ完全に気化した還元剤を排ガスに供給した場合と気化が不完全な還元剤を排ガスに供給した場合とで脱硝率を比較したグラフである。
【図１２】本発明の実施の第２形態における脱硝試験装置を模式的に示す概略図である。
【図１３】脱硝反応時等における触媒槽の入口温度と出口温度との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の第３形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す概略構成説明図である。
【図１５】本発明の実施の第４形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す概略構成説明図である。
【図１６】本発明の実施の第５形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す概略構成説明図である。
【図１７】気化した還元剤を排気管内の排ガスに供給する構成の一例を示す概略構成説明図である。
【図１８】図１７におけるａ−ａ線断面概略説明図である。
【図１９】図１７におけるｂ−ｂ線断面概略説明図である。
【図２０】本発明の実施の第６形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す概略構成説明図である。
【図２１】本発明の実施の第７形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す概略構成説明図である。
【図２２】本発明の実施の第８形態による脱硝装置用液体還元剤の供給方法を実施する試験装置を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ シリンダ
１２ 排気マニホールド
１４ 過給機
１６、１１６ 脱硝反応部
１８、１１４、１１８ 触媒槽
２０、９４、９６、１２０、１２０ａ 還元剤供給ノズル
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、７０、９８、１２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄ 気化器
２４、１２８ 二流体ノズル
２６ 分岐排ガス導管
２８、３０ 温度検出器
３２ 演算器
３４ 液体還元剤供給管
３６、４８ 流量制御弁
３８、７４ ポンプ
４０ 還元剤供給配管
４２ 安全弁
４４、５０、５４、１３０ 流量調節弁
４６、１１２、１２２、１２４ 冷却器
５２ ジャケット構造
５６、６０ フィン
５８、５８ａ 通気孔
６２ ミスト捕集器
６４ エンジン
６６ 排ガス温度コントロールシステム
６８ 排気管
７２ 燃料油タンク
７６ フィルタ
７８、１００ マスフローコントローラ
８０ 窒素ガスボンベ
８２、９０ 供給ユニット
８４、９２、１０２ マスフローメータ
８６、１０４、１３６ ヒータ
８７、１３４ 配管
８８ プロピレンタンク
１０６ 触媒
１０８ 第１触媒槽
１１０ 第２触媒槽
１３２ 還元剤供給手段

Claims (13)

1. 液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、液体還元剤を排ガスに供給するに際し、二流体ノズルを備えた気化器を使用して、液体還元剤及び霧化用ガスを二流体ノズルに導入して液体還元剤を二流体ノズルにより霧化し、霧化した液体還元剤を気化器内で加熱することにより効率良く気化させ、ほぼ完全に気化した還元剤を排ガスに供給し、二流体ノズルの霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスの一部を使用し、気化器内温度と排ガス温度との差により、還元剤が燃焼しているか否かを検知し、燃焼している場合には液体還元剤の供給を遮断することを特徴とする脱硝装置用液体還元剤の供給方法。
2. 液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、液体還元剤を排ガスに供給するに際し、二流体ノズルを備えた気化器を使用して、液体還元剤及び霧化用ガスを二流体ノズルに導入して液体還元剤を二流体ノズルにより霧化し、霧化した液体還元剤を気化器内で加熱することにより効率良く気化させ、ほぼ完全に気化した還元剤を排ガスに供給し、気化器を排気管内に設置して排ガスの熱を利用して液体還元剤を気化させ、気化器内温度と排ガス温度との差により、還元剤が燃焼しているか否かを検知し、燃焼している場合には液体還元剤の供給を遮断することを特徴とする脱硝装置用液体還元剤の供給方法。
3. 液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、排気管内に触媒を備えた脱硝反応部が設けられ、各触媒の前段に還元剤供給手段が配置され、還元剤供給手段が液体還元剤及び霧化用ガスを導入して液体還元剤を霧化する噴霧機構を備えた二流体ノズルと加熱機構とを有する気化器に接続され、ほぼ完全に気化した還元剤が排ガスに供給できるようにし、気化器が排気管内に設置され、液体還元剤の加熱源として排ガスが利用できるようにし、触媒の後流側に気化器を設置して、反応熱により温度が上昇した排ガスを加熱源として利用するようにしたことを特徴とする脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
4. 液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、排気管内に触媒を備えた脱硝反応部が設けられ、各触媒の前段に還元剤供給手段が配置され、還元剤供給手段が液体還元剤及び霧化用ガスを導入して液体還元剤を霧化する噴霧機構を備えた二流体ノズルと加熱機構とを有する気化器に接続され、ほぼ完全に気化した還元剤が排ガスに供給できるようにし、二流体ノズルに霧化用ガスを導入する配管を排気管又は排気管と連通する配管と接続して、二流体ノズルの霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスが使用できるようにし、気化器が排気管内に設置され、液体還元剤の加熱源として排ガスが利用できるようにし、触媒の後流側に気化器を設置して、反応熱により温度が上昇した排ガスを加熱源として利用するようにしたことを特徴とする脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
5. 液体還元剤として炭化水素を用いる排ガス脱硝装置において、排気管内に触媒を備えた脱硝反応部が設けられ、各触媒の前段に還元剤供給手段が配置され、還元剤供給手段が液体還元剤及び霧化用ガスを導入して液体還元剤を霧化する噴霧機構を備えた二流体ノズルと加熱機構とを有する気化器に接続され、ほぼ完全に気化した還元剤が排ガスに供給できるようにし、二流体ノズルに霧化用ガスを導入する配管を排気管又は排気管と連通する配管と接続して、二流体ノズルの霧化用ガス及び気化したガスのキャリアガスとして排ガスが使用できるようにし、気化器が排気管内に設置され、液体還元剤の加熱源として排ガスが利用できるようにし、触媒の後流側に気化器を設置して、反応熱により温度が上昇した排ガスを加熱源として利用するようにし、気化器を各触媒の後流側にそれぞれ設置したことを特徴とする脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
6. 触媒の上流側に気化器を設置した請求項３、４又は５記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
7. 気化器を各触媒の前段にそれぞれ設置した請求項６記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
8. 気化器に温度制御機構を設けた請求項３〜７のいずれかに記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
9. 気化器の外壁が冷却媒体を流せるジャケット構造であり、外壁を冷却することにより気化器内の温度上昇を防止できるようにした請求項３〜７のいずれかに記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
10. 気化器が、外壁に伝熱面となるフィンを有する構造、内部に伝熱面となる貫通孔を有する構造、及び内部に伝熱面となるフィンを備えた貫通孔を有する構造の少なくともいずれかであり、伝熱面により気化器内の温度上昇を促進できるようにした請求項３〜７のいずれかに記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
11. 気化器内に、還元剤の液滴を捕捉するミスト捕集器を設けた請求項３〜１０のいずれかに記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
12. 二流体ノズルにガスを供給する配管を排気管内に通して、キャリアガスを排ガス熱を利用して加熱できるようにした請求項３〜１１のいずれかに記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。
13. 還元剤供給手段と気化器とを接続する還元剤供給配管に安全弁を設け、その吐出口を還元剤供給手段側に接続した請求項３〜１２のいずれかに記載の脱硝装置用液体還元剤の供給装置。

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