JP7208037B2 - 還元剤供給装置及び脱硝装置 - Google Patents

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Description

本開示は、還元剤供給装置及び脱硝装置に関する。
従来、例えば化石燃料等の燃焼排ガスからＮＯｘを除去するために、排ガス中にアンモニア等の還元剤を混入し、脱硝触媒（例えばＳＣＲ触媒など）を用いて反応を促進させるように構成された脱硝装置が知られている。例えば特許文献１には、排ガス流路内に延在するアンモニア供給管を、排ガスの流れ方向の上流に向けて先鋭な端部を有する形状とすることで、排ガス中にアンモニアを効率よく混入させるようにした技術が開示されている。
米国特許第７３８３８５０号公報
ところで、上記のような脱硝触媒は、概して排ガス流路の幅方向の全幅に亘って配置される。このため、排ガスの流れ方向と交差する方向におけるアンモニアの濃度分布を均一にして触媒を通過させるべく、アンモニア供給管には該供給管の延在方向に間隔を隔てて複数のノズルが配置されている。しかし、上記供給管内には、高温の排ガスに比べて概して低温のアンモニアが供給され、供給管内を流通するアンモニアが排ガスからの熱により昇温及び膨張する。このような場合、供給管の先端側のノズルからは同基端側のノズルから噴射されるアンモニアよりも高温且つ低濃度のアンモニアが噴射される。よって、排ガス流路内における供給管の下流では排ガス流路の幅方向におけるアンモニアの濃度分布が不均一となり、排ガス流路の下流側に配置された脱硝触媒の脱硝性能が低下する虞がある。
この点、特許文献１には、排ガス流路内に延在するアンモニア供給管内のアンモニアに排ガスの熱が伝達されることによる影響に関する知見は開示されていない。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、排ガスの流路内に供給する還元剤の、流れ方向と交差する方向における濃度分布を均一化できる還元剤供給装置又は脱硝装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置は、
排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、
前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、
前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、
前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、
を備え、
前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられている。
上記（１）の構成によれば、排ガスの流路内に延在するヘッダー管に対して排ガスの流れ方向の上流側に遮熱板を設けたことに加え、ヘッダー管に対して遮熱板を固定する固定部をヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けたことにより、排ガスから直接又は間接的にヘッダー管に伝達される熱を大幅に低減することができる。これにより、ヘッダー管内の還元剤に伝達される熱を大幅に低減することができるから、ヘッダー管の基端側と先端側とにおける還元剤の温度ムラを低減することができる。よって、排ガスの流れ方向に交差する方向における還元剤の濃度分布を均一化することができるから、排ガスの流路内において還元剤供給装置の下流に配置されるＳＣＲ触媒の脱硝性能の低下を抑制することができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記少なくとも一つの固定部は、前記遮熱板と前記ヘッダー管とをスポット状の溶接痕により固定する少なくとも一つの点溶接部を含んでいてもよい。
上記（２）の構成によれば、遮熱板とヘッダー管とを接続する固定部を、上記遮熱板とヘッダー管とをスポット状の溶接痕により固定する点溶接部を含むように構成することにより、例えば遮熱板とヘッダー管とをヘッダー管の延在方向に連続する溶接痕で固定する場合に比べて、遮熱板からヘッダー管に伝達される熱を大幅に低減することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管を跨ぐように前記遮熱板の短手方向の一端部と他端部とを接続することで前記遮熱板と前記ヘッダー管とを固定する少なくとも一つのバンド部を含んでいてもよい。
上記（３）の構成によれば、遮熱板が、該遮熱板の短手方向の一端部と他端部とにおいてバンド部でヘッダー管に接続されることにより、遮熱板とヘッダー管との接触面積を低減することができる。よって、遮熱板からヘッダー管に伝達される熱を低減して、ヘッダー管内を流れる還元剤の温度上昇を抑制することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
前記遮熱板は、平板状に形成されていてもよい。
上記（４）の構成によれば、平板状の遮蔽板を採用することにより、排ガスに対する遮熱材として機能する遮熱板を簡易な構成で得ることができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
前記遮熱板は、
前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する一方側に傾斜した一方側平板部と、
前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向の上流側端が前記一方側平板部に連続し、前記流れ方向と交差する他方側に傾斜した他方側平板部と、を含んでいてもよい。
上記（５）の構成によれば、一方側平板部と他方側平板部とを含むことにより、遮熱板は、排ガスの流れ方向の上流に向けて先鋭、すなわち上記流れ方向の下流に向けて拡開する形態でヘッダー管に接続される。これにより、遮熱板による排ガスの圧力損失を低減することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
前記遮熱板は、
前記流れ方向の上流に向けて凸となる円弧状に形成されていてもよい。
上記（６）の構成によれば、円弧状の遮熱板が、排ガスの流れ方向の上流に向けて凸となるようにヘッダー管に接続されることにより、遮熱板による排ガスの圧力損失を低減することができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
前記遮熱板は、
前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部と、
前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の一端に連続して該一端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部と、
前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の他端に連続して該他端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部と、を含んでいてもよい。
上記（７）の構成によれば、第２平板部と第３平板部とが流れ方向の下流に向けて拡開するようにして流れ方向の下流側に傾斜していることにより、遮熱板による排ガスの圧力損失を低減することができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の何れか一つの構成において、
前記遮熱板は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向において前記ヘッダー管より幅広であってもよい。
上記（８）の構成によれば、排ガスの流路内においてヘッダー管に直接的に衝突する排ガスを大幅に低減することができる。よって、ヘッダー管内を流れる還元剤よりも一般的に高温である排ガスからヘッダー管に伝達される熱を大幅に低減することができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）～（８）の何れか一つの構成において、
前記少なくとも一つのヘッダー管は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向に間隔を隔てて配置された複数のヘッダー管を含んでいてもよい。
上記（９）の構成によれば、排ガスの流れ方向と交差する方向に間隔を隔てて複数のヘッダー管が配置されることにより、排ガスの流路内において該排ガスの流れ方向と交差する方向における還元剤の濃度分布を均一化することができる。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）～（９）の何れか一つの構成において、
前記複数の噴射ノズルは、第１噴射ノズルと、前記ヘッダー管の延在方向において前記第１噴射ノズルよりも前記還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに前記第１噴射ノズルのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズルと、を含んでいてもよい。
上記（１０）の構成によれば、ヘッダー管内における還元剤の流通方向の下流側では、上流側より大量の還元剤を排ガスの流路内に噴射することができる。これにより、仮にヘッダー管内を通過する還元剤が排ガスの熱により加熱され、上流側の還元剤に比べて下流側の還元剤が低濃度になった場合であっても、上流側の噴射ノズルから噴射される還元剤の量と下流側の噴射ノズルから噴射される還元剤の量とを均一化することができるから、噴射ノズルから噴射される還元剤の濃度分布を排ガスの流れ方向に交差する方向において均一化することができる。
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）～（１０）の何れか一つの構成において、
前記ヘッダー管又は前記遮熱板の少なくとも一方は、前記ヘッダー管の延在方向において前記還元剤の流通方向の下流側が上流側より熱伝導率が高く構成されていてもよい。
上記（１１）の構成によれば、ヘッダー管又は遮熱板の少なくとも一方が、還元剤の流通方向の上流側より下流側の熱伝導率が高く構成されることにより、ヘッダー管の延在方向における還元剤の温度差を低減することができる。
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る脱硝装置は、
上記（１）～（１１）の何れか一つに記載の還元剤供給装置と、
前記還元剤供給装置から供給された還元剤によって排ガス中のＮＯｘ成分を除去するように構成されたＳＣＲ触媒と、
を備えている。
上記（１２）の構成によれば、排ガスの流れ方向に交差する方向において濃度分布が均一となるように還元剤を噴射するように構成された還元剤供給装置を備えることにより、該還元剤供給装置の下流に位置するＳＣＲ触媒の脱硝性能の低下を抑制できる脱硝装置を提供することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、排ガスの流路内に供給する還元剤の、排ガスの流れ方向と交差する方向における濃度分布を均一化することができる。
本発明の一実施形態に係る脱硝装置が適用されるボイラシステムの排ガス流路下流側の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す側断面図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。 一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図であり、図３に示すＩＶ部の拡大図である。 一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における噴射ノズルを概略的に示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
まず、本発明の少なくとも一実施形態に係る脱硝装置について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る脱硝装置が適用されるボイラシステムの排ガス流路下流側の構成を示す概略図である。
なお、以下の説明では、一例として石炭炊きボイラ（ボイラ４）の排ガス流路２内に脱硝装置１が配置された場合について説明する。ボイラ４は、図１に示す火炉５及び燃焼装置（図示略）と、排ガス流路２に続く煙道６とを備えている。
図１に例示するように、脱硝装置１は、ボイラ４から排出される排ガスＧを導く排ガス流路２内の下流側に、排ガスＧの流れ方向と交差する方向（すなわち排ガス流路２の幅方向）に沿って延在するように配置されたＳＣＲ触媒３と、排ガス流路２内におけるＳＣＲ触媒３の上流に還元剤（例えば無水のアンモニア、アンモニア水、尿素、尿素水、又はこれらの少なくとも一つと空気との混合気体等）を供給するための還元剤供給装置１０と、を備えている。なお、以下の説明では、還元剤の一例としてアンモニア（より詳細にはアンモニアと空気との混合気体）を排ガスＧ中に噴霧するものとする。
ＳＣＲ触媒３は、選択式触媒還元（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＳＣＲ）脱硝装置に用いられる脱硝触媒であり、例えば炭素含有燃料等が燃焼して生じた排ガスＧ中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と、還元剤供給装置１０から供給された還元剤との反応を促進して、排ガスＧ中のＮＯｘ成分を除去するように構成されている。なお、ＳＣＲ触媒３の詳細な説明は省略するが、該ＳＣＲ触媒３は、例えば種々のセラミックスや酸化チタン等を担体として用いて構成される。
還元剤供給装置１０は、上述した還元剤を排ガス流路２内に噴霧するための装置である。本開示で述べる還元剤供給装置１０は、排ガスＧの流れ方向に交差する方向においてアンモニアの濃度分布が均一になるようにアンモニアを噴射するように構成されている。
このように、排ガスＧの流れ方向に交差する方向においてアンモニアの濃度を均一に噴射するように構成された還元剤供給装置１０を備えた構成によれば、還元剤供給装置１０の下流に位置するＳＣＲ触媒３において、アンモニア濃度分布のアンバランスに起因して生じる脱硝性能の低下を抑制可能な脱硝装置１を提供することができる。
続いて本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０について説明する。
図２は一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す側断面図である。図３は一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。
図２及び図３に例示するように、本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０は、アンモニア注入装置又はアンモニア注入グリッド（ａｍｍｏｎｉａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｇｒｉｄ：ＡＩＧ）とも称される装置であり、内部にアンモニアを流通可能に構成されて排ガス流路２内に延在する少なくとも一つのヘッダー管１２と、排ガス流路２内にアンモニアを噴射可能に構成されてヘッダー管１２の延在方向に沿って間隔を隔てて該ヘッダー管１２に設けられた複数の噴射ノズル１４と、ヘッダー管１２の延在方向に沿って長手方向を有するとともにヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の上流側に設けられた遮熱板２０と、遮熱板２０及びヘッダー管１２の夫々と当接するとともに遮熱板２０をヘッダー管１２に対して固定する少なくとも一つの固定部３０と、を備えている。
ヘッダー管１２は、上述した還元剤を排ガス流路２外から排ガス流路２内に案内して複数の噴射ノズル１４に供給するための導管である。このヘッダー管１２は、中空筒状の配管であり、例えば排ガス流路２を構成するダクトの管壁に直交するようにして排ガス流路２内に延在している。なお、ヘッダー管１２は、排ガス流路２内に該排ガス流路２の全幅に亘って延在していてもよいし、排ガス流路２内に先端１２Ｂ（ヘッダー管１２において、内部を流れる還元剤の流通方向の下流側の端部）が位置するように設けられていてもよい。
複数の噴射ノズル１４は夫々、ヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の下流側において該ヘッダー管１２に配設されており、当該下流に向けて還元剤を噴射するように設けられている。例えば複数の噴射ノズル１４は、ヘッダー管１２の延在方向に沿って等間隔に離れて配置されていてもよい。
遮熱板２０は、ヘッダー管１２や噴射ノズル１４よりも熱伝導性の低い材料（例えばセラミック板、ステンレスなど）で構成される。この遮熱板２０は、後述する種々の形状や態様が採用され得る。そして、遮熱板２０は、排ガス流路２において上流から流れてくる排ガスＧがヘッダー管１２に直接衝突することを防ぐようになっている。
上述した少なくとも一つの固定部３０は、ヘッダー管１２の延在方向における少なくとも１箇所に設けられている。この固定部３０は、ヘッダー管１２の延在方向に沿う長さ乃至幅が該ヘッダー管１２の長さに比べて短く、複数個設けられる場合はヘッダー管１２の延在方向において互いが連続せずに離隔され、飛び飛びの位置に配置される。例えば固定部３０は、遮熱板２０がヘッダー管１２に支持されるようにヘッダー管１２の延在方向に沿って１箇所又は数箇所に設けられていてもよい。また、固定部３０は、例えば遮熱板２０が主として煙道内又は煙道外の構造物に支持されるように構成される場合、ヘッダー管１２の延在方向において１箇所に設けられていてもよい。つまり、遮熱板２０からヘッダー管１２に伝達される熱量を可能な限り抑制することができるように、ボイラシステム１００の運転に支障がない範囲で可能な限り少ない数の固定部３０が設けられ得る。なお、固定部３０は、必要に応じて、ヘッダー管１２の延在方向における同一位置であってヘッダー管１２の周方向の異なる位置に間隔を隔てて配置された複数の固定部３０を含んでいてもよい。
上記のように、排ガスＧの流路２内に延在するヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の上流側に遮熱板２０を設けたことに加え、ヘッダー管１２に対して遮熱板２０を固定する固定部３０をヘッダー管１２の延在方向における少なくとも１箇所に設けたことにより、排ガスＧから直接又は間接的にヘッダー管１２に伝達される熱を大幅に低減することができる。これにより、ヘッダー管１２内のアンモニアに伝達される熱を大幅に低減することができるから、ヘッダー管１２の基端１２Ａ側と先端１２Ｂ側とにおけるアンモニアの温度ムラを低減することができる。よって、アンモニアの濃度分布が排ガス流路２（排気ダクト乃至煙道）の管幅方向に不均一になることを抑制して、排ガスＧの流れ方向に交差する方向におけるアンモニアの濃度分布を均一化することができるから、排ガスＧの流路２内において還元剤供給装置１０の下流に配置されるＳＣＲ触媒３の脱硝性能の低下を抑制することができるのである。
上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図３に例示するように、少なくとも一つのヘッダー管１２は、排ガスＧの流れ方向とヘッダー管１２の延在方向とに交差乃至直交する方向に間隔を隔てて配置された複数のヘッダー管１２を含んでいてもよい。この場合、複数のヘッダー管１２は、例えば上記流れ方向及びヘッダー管１２の延在方向と交差する方向に沿って等間隔に間隔を隔てて配置されていてもよく、互いが平行に配置されていてもよい。
このように、排ガスＧの流れ方向とヘッダー管１２の延在方向とに交差する方向に間隔を隔てて複数のヘッダー管１２を配置した構成によれば、排ガスＧの流路２内において該排ガスＧの流れ方向と交差する方向におけるアンモニアの濃度分布を均一化することができる。
図４は一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図であり、図３に示すＩＶ部の拡大図である。
上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図４に例示するように、少なくとも一つの固定部３０は、遮熱板２０とヘッダー管１２とをスポット状の溶接痕により固定する少なくとも一つの点溶接部３２を含んでいてもよい。
このように、遮熱板２０とヘッダー管１２とを接続する固定部３０を、上記遮熱板２０とヘッダー管１２とをスポット状の溶接痕により固定する点溶接部３２を含むように構成することにより、例えば遮熱板２０とヘッダー管１２とをヘッダー管１２の延在方向に連続する溶接痕で固定する場合に比べて、遮熱板２０からヘッダー管１２に伝達される熱を大幅に低減することができる。
図５は一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図５に例示するように、少なくとも一つの固定部３０は、ヘッダー管１２を跨ぐように遮熱板２０の短手方向の一端部２０Ａと他端部２０Ｂとを接続することで遮熱板２０とヘッダー管１２とを固定する少なくとも一つのバンド部３４を含んでいてもよい。
バンド部３４は、ヘッダー管１２の延在方向視にてＵ字状、コ字状又は馬蹄形状をなす部材であってもよい。このバンド部３４は、ヘッダー管１２の延在方向における長さが上記ヘッダー管１２の長さに比べて大幅に短く、ヘッダー管１２の延在方向において可能な限り短い幅を有するように構成されてもよい。また、バンド部３４は、例えばヘッダー管１２の延在方向に沿って等間隔に配置されていてもよい。さらに、バンド部３４は、ヘッダー管１２に比べて熱伝導率の低い材料で形成されていてもよい。なお、バンド部３４の両端は夫々、上述した点溶接部３２により遮熱板２０に接続されていてもよい。
このように、遮熱板２０が、該遮熱板２０の短手方向の一端部２０Ａと他端部２０Ｂとにおいてバンド部３４でヘッダー管１２に接続される構成によれば、遮熱板２０とヘッダー管１２との接触面積を低減することができる。よって、遮熱板２０からヘッダー管１２に伝達される熱を低減して、ヘッダー管１２内を流れるアンモニアの温度上昇を抑制することができる。
幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図３～図５に例示するように、平板状に形成されてもよい。
この場合、遮熱板２０は、例えば排ガス流路２を構成する煙道乃至ダクトの管壁に短手方向が直交するようにして排ガス流路２内に延在していてもよい。遮熱板２０の板厚は特に限定されない。例えば遮熱板２０は、ヘッダー管１２の外径よりも薄い板厚を有していてもよい。また、遮熱板２０は、例えばヘッダー管１２の管軸を通って排ガス流路２の上流と下流とを結ぶ仮想線に対して対称に配置されるように構成されていてもよい。
このように平板状の遮熱板２０を採用することにより、排ガスＧに対する遮熱材として機能する遮熱板２０を簡易な構成で得ることができる。
図６は他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図６に例示するように、ヘッダー管１２の延在方向視において、排ガスＧの流れ方向に対して該流れ方向と交差する一方側に傾斜した一方側平板部２１と、ヘッダー管１２の延在方向視において、排ガスＧの流れ方向における上流側端部が一方側平板部２１の上流側端２１Ａに連続するとともに、上記流れ方向に対して該流れ方向と交差する他方側に傾斜した他方側平板部２２と、を含んでいてもよい。
すなわち、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向視において排ガスＧの流れ方向下流側に向けて拡開するＶ字状又はＬ字状の部材（例えばアングル部材）を含んでいてもよい。この場合、遮熱板２０は、例えばヘッダー管１２の管軸を通って排ガス流路２の上流と下流とを結ぶ仮想線に対して対称に配置されるように構成されていてもよい。
このように、遮熱板２０が一方側平板部２１と他方側平板部２２とを含む構成によれば、遮熱板２０は、排ガスＧの流れ方向の下流に向けて拡開する形態、すなわち上記流れ方向の上流に向けて先鋭な形態でヘッダー管１２に接続される。これにより、遮熱板２０による排ガスＧの圧力損失を低減することができる。
図７は他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図７に例示するように、排ガスＧの流れ方向の上流に向けて凸となる円弧状に形成されていてもよい。
すなわち、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向視にて、排ガスＧの流れ方向下流側に開放された円弧状、Ｕ字状、コ字状又は馬蹄形状をなす部材であってもよい。この場合、遮熱板２０は、例えば排ガスＧの流れ方向に沿ってヘッダー管１２の管軸を通る仮想線に対して対称に配置されてもよい。
このように、軸線方向がヘッダー管１２の延在方向に沿う半円筒状の遮熱板２０を、排ガスＧの流れ方向の上流に向けて凸となるようにヘッダー管１２に接続することにより、遮熱板２０による排ガスＧの圧力損失を低減することができる。
図８は他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図８に例示するように、ヘッダー管１２の延在方向視において排ガスＧの流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部２３と、流れ方向と交差する方向における第１平板部２３の一端２３Ａに連続して該一端２３Ａから流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部２４と、流れ方向と交差する方向における第１平板部２３の他端２３Ｂに連続して該他端２３Ｂから流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部２５と、を含んでいてもよい。
より詳細には、例えば第１平板部２３は、その短手方向が排ガス流路２を構成するダクトの管壁に直交するように配置されていてもよい。
つまり、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向視にて、排ガスＧの流れ方向に交差する幅方向（短手方向）の両端が排ガスＧの流れ方向の下流に向けて傾斜したＵ字状又はコ字状の形状を有していてもよい。また、遮熱板２０は、例えば上記排ガスの流れ方向に沿ってヘッダー管１２の管軸を通る上記仮想線に対して対称に配置されてもよい。
このように、流れ方向に交差する幅方向における遮熱板２０の両端が、排ガスＧの流れ方向の下流に向けて傾斜した構成によれば、第２平板部２４と第３平板部２５とが流れ方向の下流に向けて拡開するようにして流れ方向の下流側に傾斜していることにより、例えば排ガスＧの流れ方向に交差する一方向（短手方向）のみに延在する遮熱板２０に比べて、遮熱板２０による排ガスＧの圧力損失を低減することができる。
上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図２～図８に例示するように、遮熱板２０は、排ガスＧの流れ方向とヘッダー管１２の延在方向とに直交する方向においてヘッダー管１２より幅広であってもよい。なお、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向において該ヘッダー管１２の延在範囲の全域に亘って設けられてもよい。
つまり、遮熱板２０は、少なくとも短手方向においてヘッダー管１２と同等又はそれ以上の大きさを有していてもよく、排ガスＧの流れ方向の上流側からみてヘッダー管１２全体を覆い隠すことができるサイズに構成され得る。
このように、排ガスＧの流れ方向において、ヘッダー管１２の上流側且つ該ヘッダー管１２に近接する位置に、ヘッダー管１２全体を排ガスＧの流れから隠すような形態で遮熱板２０を配置すれば、排ガスＧの流路内においてヘッダー管１２に直接的に衝突する排ガスＧの量を大幅に低減することができる。よって、ヘッダー管１２内を流れるアンモニアよりも一般的に高温である排ガスＧからヘッダー管１２に伝達される熱を大幅に低減することができる。
図９は他の実施形態における噴射ノズルを概略的に示す図である。
上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図９に例示するように、複数の噴射ノズル１４は、第１噴射ノズル１４Ａと、ヘッダー管１２の延在方向において第１噴射ノズル１４Ａよりも還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに第１噴射ノズル１４Ａのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズル１４Ｂと、を含んでいてもよい。
つまり、複数の噴射ノズル１４は、下流側に配置される噴射ノズル１４ほど大きなノズル径を有するように構成される。また、例えば、ヘッダー管１２が排ガス流路２内に先端１２Ｂを有する場合、ヘッダー管１２の延在方向において該ヘッダー管１２の基端１２Ａ側に配置される噴射ノズル１４（第１噴射ノズル１４Ａ）のノズル径に比べて先端１２Ｂ側に配置される噴射ノズル１４（第２噴射ノズル１４Ｂ）のノズル径が大きく設定されてもよい。
このように、ヘッダー管１２内における還元剤の流通方向の下流側に配置された噴射ノズル１４のノズル径が、上流側に配置された噴射ノズル１４のノズル径よりも大きい構成によれば、ヘッダー管１２の延在方向において還元剤の流通方向の下流側では上流側より大量のアンモニアを排ガス流路２内に噴射することができる。これにより、仮にヘッダー管１２内を通過するアンモニアが排ガスＧの熱により加熱され、上流側のアンモニアに比べて下流側のアンモニアが低濃度になった場合であっても、上流側の噴射ノズル１４（第１噴射ノズル１４Ａ）から噴射されるアンモニアの量と下流側の噴射ノズル１４（第２噴射ノズル１４Ｂ）から噴射されるアンモニアの量とを均一にすることができるから、噴射ノズル１４から噴射されるアンモニアの濃度分布を排ガスＧの流れ方向に交差する方向において均一化することができる。
上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、ヘッダー管１２又は遮熱板２０の少なくとも一方を、ヘッダー管１２の延在方向において、還元剤の流通方向の下流側が上流側より熱伝導率が高くなるように構成してもよい。例えば、ヘッダー管１２が排ガス流路２内に先端１２Ｂを有する場合、該先端１２Ｂ側が基端１２Ａ側より熱伝導率が高くなるように構成してもよい。
このように、ヘッダー管１２又は遮熱板２０の少なくとも一方を、基端１２Ａ側より先端１２Ｂ側の熱伝導率が高くなるように構成することにより、ヘッダー管１２内を流通するアンモニアには、基端１２Ａ側でより多くの熱が伝達される一方、先端１２Ｂに近づくにつれて伝達される熱が小さくなるから、ヘッダー管１２の延在方向におけるアンモニアの温度差を低減することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、本開示の還元剤供給装置１０が適用されるボイラシステム１００が石炭炊きのボイラ４を備えた場合を例に説明したが、ボイラ４は、例えばバイオマスや石油コークス、石油残渣などを固体燃料として使用するボイラであってもよい。また、固体燃料に限らず、重質油などを燃料として用いる油焚きボイラにも使用することができ、更には、燃料としてガス（副生ガス）も使用することができる。そして、これら燃料の混焼焚きにも適用することができる。
また、ボイラ４は、例えば排熱回収ボイラ（ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）やガスタービンであってもよい。
１ 脱硝装置
２ 排ガス流路（流路／煙道）
３ ＳＣＲ触媒（脱硝触媒）
４ ボイラ
５ 火炉
６ 煙道
１０ 還元剤供給装置
１２ ヘッダー管
１２Ａ 基端
１２Ｂ 先端
１２Ｃ 上流側端
１４ 噴射ノズル
１４Ａ 第１噴射ノズル
１４Ｂ 第２噴射ノズル
２０ 遮熱板
２０Ａ 一端部
２０Ｂ 他端部
２１ 一方側平板部
２１Ａ 一端
２１Ｂ 他端
２２ 他方側平板部
２３ 第１平板部
２４ 第２平板部
２５ 第３平板部
３０ 固定部
３２ 点溶接部
３４ バンド部
１００ ボイラシステム
Ｇ 排ガス

Claims (14)

  1. 排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
    前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、
    前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、
    前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、
    前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、
    を備え、
    前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられ、
    前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管を跨ぐように前記遮熱板の短手方向の一端部と他端部とを接続することで前記遮熱板と前記ヘッダー管とを固定する少なくとも一つのバンド部を含む還元剤供給装置。
  2. 排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
    前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、
    前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、
    前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、
    前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、
    を備え、
    前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられ、
    前記遮熱板は、
    前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部と、
    前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の一端に連続して該一端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部と、
    前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の他端に連続して該他端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部と、
    を含む還元剤供給装置。
  3. 排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
    前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、
    前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、
    前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、
    前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、
    を備え、
    前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられ、
    前記複数の噴射ノズルは、
    第１噴射ノズルと、
    前記ヘッダー管の延在方向において前記第１噴射ノズルよりも前記還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに前記第１噴射ノズルのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズルと、
    を含む還元剤供給装置。
  4. 前記少なくとも一つの固定部は、前記遮熱板と前記ヘッダー管とをスポット状の溶接痕により固定する少なくとも一つの点溶接部を含む請求項２または３に記載の還元剤供給装置。
  5. 前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管を跨ぐように前記遮熱板の短手方向の一端部と他端部とを接続することで前記遮熱板と前記ヘッダー管とを固定する少なくとも一つのバンド部を含む請求項２または３に記載の還元剤供給装置。
  6. 前記遮熱板は、平板状に形成される請求項１または３に記載の還元剤供給装置。
  7. 前記遮熱板は、
    前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する一方側に傾斜した一方側平板部と、
    前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向の上流側端が前記一方側平板部に連続し、前記流れ方向と交差する他方側に傾斜した他方側平板部と、
    を含む請求項１または３に記載の還元剤供給装置。
  8. 前記遮熱板は、前記流れ方向の上流に向けて凸となる円弧状に形成されている請求項１または３に記載の還元剤供給装置。
  9. 前記遮熱板は、
    前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部と、
    前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の一端に連続して該一端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部と、
    前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の他端に連続して該他端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部と、
    を含む請求項１または３に記載の還元剤供給装置。
  10. 前記遮熱板は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向において前記ヘッダー管より幅広である請求項１～９の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  11. 前記少なくとも一つのヘッダー管は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向に間隔を隔てて配置された複数のヘッダー管を含む請求項１～９の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  12. 前記複数の噴射ノズルは、
    第１噴射ノズルと、
    前記ヘッダー管の延在方向において前記第１噴射ノズルよりも前記還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに前記第１噴射ノズルのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズルと、
    を含む請求項１または２に記載の還元剤供給装置。
  13. 前記ヘッダー管又は前記遮熱板の少なくとも一方は、前記ヘッダー管の延在方向において前記還元剤の流通方向の下流側が上流側より熱伝導率が高く構成されている請求項１～１２の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  14. 請求項１～１３の何れか一項に記載の還元剤供給装置と、
    前記還元剤供給装置から供給された還元剤によって排ガス中のＮＯｘ成分を除去するように構成されたＳＣＲ触媒と、
    を備える脱硝装置。

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