JP5735973B2 - 二次燃焼排気を用いて含水尿素(尿素水溶液)をアンモニア蒸気に気化させるシステムおよび方法 - Google Patents
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- 含水尿素をアンモニア蒸気に変換するための反応器であって、
(a)エンクロージャと、
(b)前記エンクロージャ内に配置された反応器とを備えてなり、
前記エンクロージャが、第1ガスストリームが入るガス流入口と、第3ガスストリームが出るガス流出口と、前記ガス流入口と前記ガス流出口との間に形成された第1内部空間を画定する1つ以上のエンクロージャ壁を備えてなるものであり、
前記反応器が、
(i)ハウジングと、
(ii)含水尿素入口とを備えてなり、
前記ハウジングが、第2内部空間を画定し、前記第1内部空間に露出する第1外部表面をさらに画定する1つ以上の反応器壁と、前記ハウジング内の第1開口とを備えてなり、
前記第1外部表面の少なくとも一部が、前記第2内部空間と前記第1内部空間との間に差圧区域を形成する三角形断面、円形断面、正方形断面、又は長方形断面を備えてなり、
前記第1開口が、前記第1外部表面にあり、前記第1外部表面の35%未満である断面領域を有してなり、かつ、前記差圧区域に隣接して配置されてなるものであり、
前記含水尿素入口が、前記第2内部空間と流体が通るように連結されてなるものである、反応器。 - 前記ガス流入口が、入口主軸線を備えてなり、かつ、前記ハウジングが、前記入口主軸線に直角な反応器主軸線を備えてなり、前記反応器主軸線に対する三角形プロファイルを有することを特徴とする、請求項1に記載の反応器。
- 前記三角形プロファイルが、先端頂点、第1末端頂点、および第2末端頂点を備えてなり、
前記先端頂点が、前記第1末端頂点、第2末端頂点に比べて前記ガス流入口に隣接して配置されてなり、
前記第1外部表面が、前記先端頂点に対向することを特徴とする、請求項2に記載の反応器。 - 前記三角形プロファイルが二等辺であり、
前記先端頂点が60°未満の内角を有し、
前記入口主軸線が、前記先端頂点を二分することを特徴とする、請求項3に記載の反応器。 - 前記ガス流出口が前記入口主軸線に平行な出口主軸線を備えてなり、
前記ガス流出口が前記三角形プロファイルの他の表面に比べて前記第1外部表面に隣接することを特徴とする、請求項1に記載の反応器。 - 前記ハウジングが、第1端と第2端とを備えてなり、
前記第1端及び前記第2端が、前記反応器主軸線に沿って位置する中心を有してなり、
前記第1端が、前記ガス流出口に比べて前記ガス流入口に隣接してなり、
前記第2端が、前記ガス流入口に比べて前記ガス流出口に隣接していることを特徴とする、請求項5に記載の反応器。 - 前記第1開口が、第1主方向と第1副方向とを備えてなり、
前記主方向が、前記反応器の主方向に平行であり、前記第1末端頂点に隣接して別途に位置することを特徴とする、請求項6に記載の反応器。 - 前記第1開口が、前記第2端に比べて前記第1端に隣接することを特徴とする、請求項7に記載の反応器。
- 前記第1外部表面に形成された第2開口をさらに備えてなり、
前記第2開口が、前記第1外部表面の35%未満の断面領域を備えてなり、かつ、第2主方向と第2副方向とを備えてなり、
前記主方向が、前記反応器主軸線に平行であり、前記第2末端頂点に隣接して別途に配置されてなることを特徴とする、請求項8に記載の反応器。 - (c)主燃焼排気導管と、
(d)SCR触媒と、
(e)燃焼排気副流導管とをさらに備えてなり、
前記副流導管が、
(i)第1部分と、
(ii)第2部分とを備えてなり、
前記第1部分が、前記ガス流入口の上流に配置され、前記ガス流入口および第1配置の前記燃焼排気導管に流体連通可能なように連結されてなり、
前記第2部分が、前記ガス流出口の下流に配置され、前記ガス流出口および第2配置の前記燃焼排気導管に流体連通可能なように連結されてなり、
前記第2部分が、前記主燃焼排気導管を通る燃焼排気の流れに対して、前記第1配置の下流および前記SCR触媒の上流に配置されてなることを特徴とする、請求項1に記載の反応器。 - 前記ガス流入口と前記第2配置との間の直線流れ距離が前記副流導管の平均直径の25倍未満であることを特徴とする、請求項10に記載の反応器。
- (c)前記第1外部表面に形成された第3開口と、
(d)突出部材をさらに備えてなり、
前記第3開口が、前記第1開口及び前記第2開口の前記断面領域より大きい断面領域を有してなり、
前記第3開口が、前記第1開口及び前記第2開口から分離されてなるものであり、
前記突出部材が、前記第1外部表面から突出してなり、かつ、前記第1内部空間に配置されてなり、前記第2内部空間の外側であり、前記第3開口に隣接するものであることを特徴とする、請求項1に記載の反応器。 - アンモニア蒸気を生成する方法であって、
(a)加熱燃焼排気副流を反応器の少なくとも一部の周囲に流し、少なくとも371.1℃の温度で前記反応器を対流的に加熱し、
(b)前記加熱された反応器に含水尿素を注入し、(b)が(a)と一緒に行われ、
(c)前記尿素の大部分がアンモニア蒸気に変換されるまで、前記加熱された反応器内で前記含水尿素を熱分解し、(c)が(a)と一緒に行われ、
(d)前記加熱された反応器から前記アンモニア蒸気を抜き取り、(d)が(a)と一緒に行われ、及び、
(e)前記抜き取られたアンモニア蒸気を加熱ガスの一部と混合することを含んでなることを特徴とする、アンモニア蒸気生成のための方法。 - (a)、(b)、(c)、(d)および(e)が、連続的に行われることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 前記抜き取ることが、前記加熱ガスを流すこととアンモニア蒸気と、各々の間で圧力勾配を形成することによって行われることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記圧力勾配が、前記反応器の少なくとも一部の周囲に前記加熱ガスを流すことによって形成されることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- 前記尿素の少なくとも99重量%が(c)で気化することを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- (a)、(b)、(c)、(d)および(e)が、エンクロージャ内で行われることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- アンモニア蒸気をNOx含有排ガスストリームに導入するためのシステムであって、
(a)請求項1に記載の反応器と、
(b)前記含水尿素入口に連続的に注入される含水尿素ストリームと、
(c)前記反応器ハウジングの少なくとも一部の周囲において、前記ガス流入口内に連続的に流れる加熱ガスを含む第1ストリームと、
(d)アンモニア蒸気を主に含み、前記第1開口を経て存在する、第2ストリームと、
(e)前記加熱ガスと前記アンモニア蒸気との混合物を含んでなり、前記ガス流出口を経て存在する、第3ストリームと、
(f)前記第3ストリームを、NOx含有排ガスストリームを含む第4ストリームに導入し、SCR触媒の上流に存在する、ポートを備えてなることを特徴とする、システム。 - 前記加熱ガスが、前記ポートの上流で前記排ガスストリームから抽出される副流であることを特徴とする、請求項19に記載のシステム。
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