JPH02503764A - 排ガス中の汚染物質濃度の減少のための方法と注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 トガス中の　染物　酒庁の ２小のための　法と注　装置 １血欠ヱ この発明は、炭素質の燃料や廃棄物の燃焼により生じる排ガス中の窒素酸化物な どの汚染物質の減少に関する。

より詳しくは、この発明はそのための方法と注入器に関する。

北！じども量 汚染物質を最大に除去するために設計される排ガス処理システムは、処理流体が 燃焼排ガスの通路のいくっがの異なるポイントにおいて注入されるところの、多 段注入システムを用いるであろう、このことは、同時係属で、本願出願人の所有 にかかる、エベリー、ピーター−ホブリン、シュロフ及びサリバン名義で出願さ れな「排ガス中の汚染物質濃度を減少するための多段プロセス」という名称の、 出願番号０２２．７１６の米国特許出願及び、１９８７年５月１４日に二ベリー 、オーレアリー及びサリバンの名義で出願された「窒素酸化物の減少及び他の汚 染物質の生成の最少化のための方法」という名称の出願番号０５０゜１９８に開 示されており、これらの明細書は引用してここに組み入れる。各段階は、排ガス が燃焼室を通って進み、そして、いくつかの熱交換器を通過するにつれて、汚染 物質濃度及び排ガス温度が変化するのに伴って、異なる処理流体要件を有するこ とになるであろう、処理システムの各段階は処理流体の流速及び燃焼室の条件に 適した処理流体及び処理流体注入器を必要とする。

ある位置についての注入器システムを設計するに当たって遭遇するきわたった問 題は、排ガスの通路の全域に処理流体を均一に分配することである。典型的な後 から取り付ける適用において、注入器は、一つの選ばれたサイズ（大きさ）の範 囲内にある液滴を生じ、かつ、それらをボイラーの断面の全域に分配できるもの でなければならない。

比較的低い流速で処理流体が注入されている場合、例えば、排ガス中にごく僅か の汚染物質しかない、処理システムの第３段階または第４段階においては、処理 流体の均一な分配は、最も困離である。この情況においては、十分な量の処理流 体を、汚染物質を減少すべき排ガス全体と接触させることが必要であり、放出を 減少させるべき汚染物質との反応の代りに、汚染物質水準を増加させうる化合物 をガス流の一部にさえ飽和させないことが必要である０例えば、もし、過剰な量 の尿素処理流体が注入されると、排カス中に過剰のアンモニアを生じさせうる。

処理流体の流速が低いときに、薬剤を少量噴射して、高い深度をもたらすために 用いられるビンジェット（ｐｉｎ　ｊｅｔ　）注入器のような、従来技術の注入 器においては、排ガス通路全域及び特に、そこから注入器が延び出している排ガ ス通路壁に近いところへの処理流体の分散が不十分である。

排ガス中に組成物を注入するための、成功した方法及び装置が面する問題は多い ２例えば、排ガスの熱は、大部分のノズルまたはその支持部材の構造的な完全性 を損なわせる。注入されるべき組成物が溶液である場合、しばしば、沈澱した溶 質がノズルの端部にたまり、ノズルを閉塞させてしまうことがある。処理流体注 入器の閉塞したノズルは、単に、役に立たないのみではなく：そのような閉塞は 燃焼システムが環境規制に適合しないなどのように、処理システムの効果を失わ せ、生産設備の停止や時間と費用の損失を余儀なくさせたりする。さらにまた、 沈澱した溶質はボイラーの内側を刺激したり損傷したりする。液滴の大きさの変 化、分散の度合い及び貫入の深度は、注入器により規定され、ボイラーの構造及 びボイラーの負荷に依存する。これらの問題は先行技術によってはうまく解決さ れていない。

注入装置やノズルに関する先行技術は、そのような注入装置が特定の流体と使用 環境のために設計されていることを示している。典型的には、先行技術は、ノズ ルの先端またはその近くにおいて、噴霧流体により液体を混合することを教示し ており、液体は噴Ｎ流体導管内の同軸上の位置で噴霧液体中に注入される。この 外部での液体と噴霧流体との混合は、閉塞の問題を低減することを可能にする。

しかし、このタイプの構造は液体流速が低いときに、広い帯域にわたるサイズの 液滴を室内に深く貫入させることができない０例えば、ルドルフの米国特許Ｎｏ 、１，６２５，０９８　　（噴霧洗浄器）、ドイヤー（Ｄｗｙｅｒ）の米国特許 Ｎｏ、３，８７６．１５０（塗料スプレーノズル）及びマゴワンの米国特許ＮＧ 　１，９６５，４６５（液体燃料バーナ）はこのタイプの注入器の構造を示して いる。

そこにおいて、ノズルの先端から出る前に液体が噴霧流体と接触する内部混合注 入ノズルは、低い液体流速における貫入をより細かくコントロールすることを可 能にする。しかし、商業的に利用可能な内部混合注入ノズルは、ノズル中の処理 薬剤の沈澱のなめに、燃焼室への応用においては、極めて早く閉塞する傾向があ る。

したがって、先行技術は、燃焼室や排ガス通路中のような重い負荷に適した注入 装置であって、排ガス流中の汚染物質の処理のためのプロセスにおいて低い処理 流体流速での均一な供給のために有効なもの、は教示していない。

それゆえ、処理流体、例えば、炭素質燃料の燃焼排ガスにＮ　Ｏｘ減少組成物の 水溶液を注入するための注入装置であって、注入流体の良好な分散と貫入をもた らし、かつ、注入器の閉塞の間Ｕを減少しまたは除去するもの、への必要性が現 に存在する。

九肌立皿工 炭素質材料の燃焼からの排ガス中の窒素酸化物等の汚染物質の濃度を減少させる ための方法と注入装置とを提供する。その方法は、注入器が注入ノズル及びノズ ルの上流の噴霧導管の壁を貫通する少なくとも一つの噴出口を有する噴霧導管及 び供給導管を含むところの注入器を、排ガス通路の中に配置すること；供給導管 を経てそして少なくとも一つの噴き出し口を経て、排ガス処理流体を供給するこ と、そして、排ガス通路に溶液を注入するためのそして望ましくは注入の前に溶 液のさらなる噴霧をもならすためのｏｆ［霧導管を経て、担体及び噴Ｎ流体を供 給すること、を具備している。

好ましくは、供給導管は噴霧導管と同軸でその周囲に設けられる。少なくとも一 つの噴出口は、好ましくは、噴霧導管の内径の約３２倍までに相当する距離、最 も好ましくは、噴霧導管の内径の約５から１６倍に相当する距離だけノズルの端 部より上流に配置される。好ましくは、２またはそれ以上の上記噴出口があり、 最も好ましくは二つの噴出口がある。処理流体は好ましくは、尿素、アンモニア 、窒素化炭化水素、酸素化炭化水素、炭化水素またはそれらの組み合わせの水溶 液を含む。

注入装置は：ａ）排ガス通路内に達するノズルを有する噴霧流体供給手段：ｂ） 排ガス通路に排ガス処理流体を供給する手段、及びＣ）ノズルの上流で少なくと も一つの噴出口により噴霧流体供給手段に接続される処理流体供給手段を備えて いる。

好ましくは、噴霧流体供給手段は噴霧導管を備えており、そして、少なくとも一 つの噴出口は噴霧導管の壁を貫通している。排ガス処理流体供給手段は、好まし く番よ、噴霧導管と同軸でその周りに設けられた供給導管を備えている。好まし くは、二つまたはそれ以上の噴出口があり、その各々は噴霧導管の内径の約３２ 倍まで６；相当する距離、最も好ましくは、噴霧導管の内径の約５から１６倍に 相当する距離だけノズルより上流の噴霧導管内に配置されている。最も好ましく は、二つの噴出口はｐｉｇ導管に入る処理流体の流れが互いに衝突し、さらに、 液滴の形成を促進するように配置される。ｏｊｉ霧流体番よ好ましくは、−秒当 り約２００から約８００フイートの間の流量で供給され、排ガス処理流体は、− 秒当り約２から約６０フイートの速度で噴出口を経て供給される。

１１立１主皇旦！ この発明は、以下の詳細な記述を参酌し、特に添付図面を参照して読むとき、よ く理解され、その有利性がより明瞭になるであろう： 第１図は、用役ボイラー内に配置された、この発明の装置の、部分的に破断した 設置概略斜視図；第２図は、この発明の装置の部分的に破断した側面図：第３図 は第２図の３−３緑によるこの発明の装置の断面図； 第４図は、この発明の噴霧及び供給導管の端面図；第５図は、この発明の装置の 他の実施例の側面図；第６図は、第５図の６−６線による断面図である。

ここで用いられる用語「前部」は、排ガスに達するところの装置の端部をいい； 用語「後部」はそこから流体及び溶液が供給されるところの装置の端部をいう、 この明細書は酸素リッチな排ガス中の窒素酸化物濃度の減少に関して記述されて いるが、この発明の装置が、高温環境への噴霧された流体の注入が必要であるあ らゆる場合に対して、等しく適用可能であるということが認識されるべきである 。さらに、いくつかのまたは全ての図面は説明の目的のなめに概略的に表現した ものであり、必ずしも示されている要素の寸法や配置の現実の関係を示すもので はないということを認識すべきである。

日を　　　るなめの最　のノ態 発明の方法と装置は、燃料それ自体と屍棄物を含む、炭素質素材の燃焼排ガス中 の窒素酸化物または他の汚染物質の濃度を低減することを可能にする０代表的な 燃料は燃料オイル、ガス、石炭、亜炭及びそれに類するものである。

第１図から第４図に示すように、この発明の装置２０は、的に適したどのような 導管でもよいが、好ましくは金属、特に耐温度ステンレス鋼などの温度及び腐蝕 に耐えられる材料のシームレス管である。供給導管３０を経て注入さ供給され、 好ましくは、注入される流体の量を注意深くコントロールできる計測装置を経て 供給される０例えば、処理流体はパルプ３４より、処理流体の放出圧を監視する ための圧力計３８を有する取付部材３６に供給される。

さらに、この発明の注入器２１は、第３図に示すように、そこを経てキャリアと 噴震流体を供給するための噴霧導管４０を備えている。噴霧導管４０は噴Ｎ流体 を供給することが可能で、これに適したものであればどのような導管であっても よく、そして、好ましくは金属、特に耐温度ステンレス鋼などの温度及び腐蝕に 耐えられる材料のシームレス管である。噴霧導管４０を経て供給されるべきキャ リア及び噴霧流体は処理流体の液滴のためのキャリアとして作用するどのような 流体でもよく、好ましくは供給導管３０を経て供給される処理流体のＯＪｌ霧を 生じさせるものである。この発明はまた、分離した、同軸でない導管を用いて実 施することができるが、供給導管３０は好ましくは噴霧導管４０と同軸でその周 囲に設けられる。

少なくとも一つの噴出口４２は、処理流体を供給導管３０から噴霧導管４０内の 空間４３に供給するために、噴霧導管４２は二つまたはそれ以上ある。最も好ま しくは、二つの噴出口４２を噴霧導管２４の対向する側部に配置する。好ましい 実施例においては、噴出口４２は空間４３において処理流体の流れが互いに衝突 するように配置される。噴出口４２は噴震導管４０の壁に単なるオリフィスとし て示されているが、それは供給導管３０及び噴霧導管４０の間のどのような連絡 導管でもよいと理解すべきである。

噴霧はおもに処理流体が噴出口４２を通過するときのその速度の作用である。噴 霧は、そこを通過する処理流体の流れが互いに衝突するように噴出口４２を配置 することにより、そしてさらに、それが噴出口４２から出るときにｌｌ１１霧流 体を処理流体に接触させる力により促進される。

噴出口４２を経た処理流体の速度は、異なるサイズの噴出口を用いることにより 、噴出口４２に供給される処理流体の圧力を変えることにより、そして、噴霧流 体の流量を変えることにより変化させることができる。処理流体を接触させる噴 霧流体の力は、例えば、バルブ４４のような手段などにより、噴霧導管４０を経 なＯｊｉ霧流体流体速を変えることによって変えることができる。

典型的には、キャリア及び噴；流体は、水蒸気または空気などのガスであり、そ れは図示しているように、バルブ４４及び取付部材４６を経て従来の手段（図示 せず）から噴霧導管４０に供給され、その流量はゲージ４８により測定される。

最も好ましくは、ＯＸ霧流体は水蒸気である。

噴霧流体は、好ましくは、１平方インチ当り約５から約２０ポンドのゲージ圧で 、１秒当り約２００から約８００フイートの流速で供給する。処理流体は好都合 には、一つの流速で、そして、噴震導管内の圧力よりも高い圧力で供給し、そし て、それは、噴出口４２を経て１秒当り約２から約６０フイートの間の速度で処 理流体の流れを生じさせるのに十分な圧力で、供給されるべきである；昔通、処 理流体は１平方インチ当り約１０から約１００ボンドのゲージ圧力で供給される 。この速度において、処理流体の噴霧（Ｎ化）は噴霧導管４０内への導入後ただ ちに起こる。

もし、噴出口４２を通過する処理流体の流れが互いに衝突するように噴出口４２ が配置されると、噴霧が促進される。

また、キャリアと噴霧流体が、より高い速度で供給されるとき噴霧を促進する。

キャリアと噴霧流体は、第１図に示すように、好ましくは処理流体の液滴の少な くとも一部を注入点において流れているガス通路の幅の少なくとも約７５％の距 離まで噴出させる。注入器を流れているカス流の二つの側に配置することが可能 な場合、注入か流れているガス流の幅の約５０％までにだけ達することが望まし い。

噴出口４２のサイズの選択において、実施者は排ガスを処理するための処理流体 の十分な流量をもたらすことができるだけ大きく、そして、流体の速度が一部当 り約２から約６０フイートの範囲になるのに足りるだけ小さい噴出口を設けなけ ればならない、３７８インチの内径を有する、１７２インチの直径の噴震導管に ついては、噴出口４２の直径は約１７３２から約１７４インチの範囲にあるべき である。

排ガス全体にわたっての処理流体の分散は、ノズルの先端４１に対する噴出口４ ２の隔たりと、それが噴出口４２から出るときに、処理流体を接触させる噴霧流 体の力の作用による０例えば、噴霧導管４０の内径の約３２倍に相当する距ＭＸ だけノズルの先端８２より上流の位置に噴出口４２を配置することにより、狭い 分散が得られる。この噴出口からノズルへの距離は、ビンジェット（ｐｉｎ　ｊ ｅｔ　）によりもならされるのに類似した処理流体の狭い流れをもたらし；噴霧 流体の流速を変えることにより流れの貫通深さを変えることができる。もし、距 ａＸが噴霧導管４０の内径の約１６倍になるように選ばれると、ノズルに隣接し 主として小さな液滴からなる円すい状の第１スプレ一部と、ノズルからさらに離 れ大きい液滴からなる円柱状の第２スプレ一部を有する、静止空気中のスプレー パターンがもたらされる。到達距離の短い、非常に広いスプレーパターンは、ノ ズルの先端４１に隣接して噴出口４２を配置することにより得られる。

もし、実施者が望むなら、第４図に示すように、この発明の注入器２１は供給導 管３０内の中心に配設された噴霧導管４０を保持するための芯合わせ片２３を有 していてもよい、芯合わせ片２３は噴霧導管４０の長手方向に沿って、間欠的に 置いてもよい、芯合わせ片２３は好ましくは、供給導管３０の内側あるいは、よ り好ましくは、噴霧導管４０の外側のどちらかに設けられ、それは溶接により都 合よく取り付けられる。

この発明の他の一つの実施例１２０においては、注入器１２１は供給導管１３０ の一部分の外側の周囲に設けられた冷却導管１５０を有する。ボイラーの高温環 境下にある露化導管１４０及び供給導管１３０を冷たく保つなめ、空気、水ある いは水蒸気などの適当な冷却流体を環状の空間１５８に循環させてもよい、当業 者にとってよく知られているように、冷却流体は、適当な供給源から〈図示せず ）図に示すように、適当なバルブ１５４及び取付部材１５６を軽で、冷却導管１ ５０に供給し、ゲージ１５８で測定してもよい、また、望ましいときには、第６ 図に示すように、芯合わせ片１５４を噴霧導管１３０と冷却導管１５０の間に設 けてもよい。

この発明の重要な有利性は、注入器が液滴の広い分散、例えば、霧をもたらすと ともに、ある範囲内のサイズの液滴をもたらすことである。さらに、噴霧流体の 流れは、注入器２１を閉寒させ、そして／またはボイラー１０の内側に衝突し、 損傷を引き起こすなどして破損させるかもしれないところの、噴霧導管４０内へ の、処理流体からの粒子の沈澱と集中を防止するように作用する。また、噴霧流 体の流れは供給導管の破損の機会を減少させるなめに供給導管３０を冷却する作 用をする。

注入されるべき処理流体は、典型的には、注入条件の下で、ＮＯｘ及び／または ＳＯＸを減少させるのに有効な少なくとも一つの添加化合物を含む溶液を含んで いる。

注入点での排ガス温度、溶液中の添加化合物の濃度、及び分散における液滴のサ イズは、排ガス中の窒素酸化物または他の汚染物質の水準の減少を達成するよう に選ばれる０発明は、尿素、アンモニアまたは窒素化された炭化水素処理溶液を 注入することにより、約１３５０″Ｆから約２２００’Ｆの範囲の、より高温の 排ガスの処理を提供するものであり、その処理溶液は、同時係属で譲渡光共通の 、ボワース名義で１９８５年１０月４日に出願された「尿素溶液を用いる窒素及 び炭素ベースの汚染物質の減少」という名称の、出１ｆＪ１号７８４，８２６の 米国特許出願、同時係属で譲渡光共通の、ボワーズ名義で１９８６年９月１０日 に出願された「酸素化炭化水素溶剤を含む尿素溶液を用いる窒素及び炭素ベース の汚染物質の減少」という名称の、出願番号９０６．６７１の米国特許出願、同 時係属で譲渡光共通の、サリバンとエベリーの名義で１９８７年４月１５日に出 願された［ヒドロキシアミノ炭化水素を用いる排ガス中の窒素酸化物の減少方法 」という名称の、出願番号０３９，０１３の米国特許出願、同時係属で譲渡光共 通の、エベリー、サリバン及びスプレイブの名義で１９８７年９月２３日に出願 された「排ガス中の窒素酸化物の減少方法」という名称の、出願番号１（ｔｏ、 　１２ｇの米国特許出願、エベリー、サリバン及びスプレイブの名義で１９８７ 年８月２８日に出願された「排ガス中の窒素酸化物の減少方法」という名称の、 出願番号０９０．９６２の米国特許出願に開示され記述されており、これらの明 細書を、引用して、ここに組み込む、また、そのような溶液は、同時係属で譲渡 光共通の、ボワーズ名義で１９８５年１２月２０日に出願された「窒素及び炭素 ベースの汚染物質の減少」という名称の、出願番号８１１゜５３２の米国特許出 願、エベリー等の名義で１９８７年２月１３日に出願された「排ガス中の窒素酸 化物の減少方法」という名称の出願番号０１４，４３１の米国特許出願、及びボ ワーズの米国特許番号４，７１９，０９２　、により教示されているような、ヘ キサメチレンテトラミン及び／またはエチレングリコール及び／または酸素化炭 化水素などの増進剤を含んでもよく；これらの明Ａ［Ｌｌを全体として引用して ここに組み込む０本発明の他の実施例は、明細書を引用してここに組み込む、同 時係属で譲渡光共通の、サリバン名義で１９８７年３月６日に出願された「炭化 水素または過酸化水素を用いる排ガス中の窒素酸化物の減少方法」という名称の 、出願番号８２２．７９９の米国特許出願に教示されているような、エチレング リコール、フルフラールまたは過酸化水素などの炭化水素を注入することによる 低温の排ガスの処理を提供する。

排ガス中への単一または複数の添加化合物の濃度は、窒素酸化物、いおう酸化物 、あるいは他の指定汚染物質の減少をもたらすのに十分であるべきである。典型 的には、ＮＯＸを減少するための尿素、アンモニア、または窒素化炭化水素溶液 の場合において、活性化合物は、添加化合物中の窒素対排ガス中のベースライン 窒素酸化物水準のモル比的１：１０から５：１で用いられ、そして、より好まし くは、約１＝４から３：２の範囲内である。

炭化水素溶液の場合、活性化合物は処理流体中の炭化水素対排ガス中の窒素酸化 物レベルで重量比的０．０５：１がら約２５＝１で用いられる。しかし、この化 合物の正確な濃度は、プロセスの全体的な経済性に依存し、さらに、液滴のサイ ズ、液滴を均一に分散するための注入器の能力、そして、高い温度条件の下にお ける、排ガス中での液滴の寿命を考慮しなければならない。

いおう含有燃料が燃焼され、排ガスがＮ　Ｏｘ減少のために尿素により処理され るとき、酸素化物質、特に、酸素化炭化水素を、好ましくは引用して明細書をこ こに組み込むところの、同時係属で譲渡光共通の、１９８５年１０月４日に出願 された出願番号７８４，８２８号の米国特許出願により教示されているように、 尿素溶液の一部として用いることにより、最終排ガス中のアンモニアの水準を減 少させることが重要である。遊離アンモニアは硫黄含有燃焼生成物と反応して、 固体として沈澱し、ボイラーと岨み合わされた熱交換器の効率を急激に低下させ るところの！！アンモニウム及び／または！！硫酸アンモニウムを生成し、さら にまた、未反応アンモニアはそれ自体排ガス組成物として望ましくないものであ る。

この発明の注入器は、米国特許出ＭＬ　０２２．７９９に開示されているような 、炭化水素または酸素化炭化水素の処理流体を用いる、約８００″Ｆから約１４ ００″Ｆの範囲の低温排ガスを処理するのに特に有効である。

水溶液はその経済性により代表的なものであり、多くの情況において適当な有効 性を伴って用いることかできる。有効な溶液は、飽和から稀薄にまでわたる、水 は大部分の応用分野において有効な溶剤であるが、他の溶剤が水との組み合わせ において有利である場合がある。

処理流体は、排ガスが望ましい添加物を特定の濃度と液滴サイズにおいて用いる 汚染物質減少にとって有効な温度である位置で、排ガス流内に均一に分散しなけ ればならない。

好ましくは、処理流体は間隔をおいた複数の位置において、均一な混合を達成す るために、流れている排ガス流内に、処理流体の液滴を均一に形成し分散するの に効果的な態様で注入される。

多段排ガス処理システムにおける、この発明の方法及び装置の使用は下記の実施 例により示される。

民１立り 第１図に概略的に示す、用役ボイラー６０は約１４５　ＭＷの発電量に相当する 供給速度の亜炭により、過剰酸素７％で燃焼されている。プローブを有し、排ガ ス通路に隣接して配置された燃料ガスモニター６２は排ガス中の汚染物質の濃度 を測定する。

この発明の注入器２１は２１７２インチの直径と３７８インチの管内径を有し、 ノズルの先端４１より６インｆ　上＆　ノ噴霧導管を貫遣する直径１７８インチ の二つの噴出口４２を備えた０１霧導管と、噴霧導管と同軸でその周りに配設さ れた、３インチの内径を有する供給導管を備えており、挿入口を経てボイラー壁 内に挿入されている。注入器はノズルの端部２１が排ガス通路の内側に約１２イ ンチ伸び出すように挿入されている。挿入点は、第１図に示すように、温度が１ １８４’Ｆになるように定められた、ボイラー菅６６の下流に対応している。

エチレングリコールと糖蜜の混合物を含む処理流体は、調製され、そして、約１ ４Ｓ　ＣＦ　Ｍの割合で供給される噴震流体として空気を用いて、流量計により 定められた１秒当り約４７０フイートの速度で、この発明の注入器を経て注入さ れる。処理流体は１時間当り約２００ガロンの割合で供給され、１秒当り約４４ フイートの線速度で噴出口４２を通過する。

注入された溶液のスプレーパターンは、約２０度の分散角を有し、ノズルの先端 から排ガス通路内に約５フイートに達する円錐状の第１の部分と、円錐状の第１ の部分を越えて約５フィート延び出した円柱状の第２の部分を示す、排ガス中の Ｎ　Ｏｘ濃度は１２０ｐｐｍから１１０７ｐｐに減少し、減少率は１１％である 。

この発明の好ましい実施例は、上述され、添付図面に図示されているが、他の実 施例は発明の意図するところの範囲内にあり、そして、発明は示した実施例に限 定されるものではないと認識すべきである。特に、この発明は高温かつ高汚染物 質帯域並びに低温かつ低汚染物質帯域における排ガスを処理するために用いるこ とができる。

特表平’２−５０３７６４（９） Ｆ／６３ 国際調青報告 １＋ｎ＃ｍ１＾−＋＋ａｇａｂｍ″″　？Ｃ丁１０５８９１００７６１

Claims (57)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素質素材の燃焼排ガス中の汚染物質濃度の減少方法であって： ａ）排ガス通路内に注入器を配置すること、ただし、上記注入器は、 ｉ）その一端に注入ノズルを有し、かつ、上記ノズルの上流の噴霧導管の壁を貫 通する少なくとも一つの噴出口を有する噴霧導管と、 ｉｉ）排ガス処理流体を上記の少なくとも一つの噴出口に供給するための供給導 管とを含む；ｂ）供給導管を経て、そして、上記少なくとも一つの噴出口を経て 、上記排ガス中の汚染物質を減少するのに有効な排ガス処理流体を排ガス中に供 給すること；及び、ｃ）上記噴霧導管を経てキャリア及び噴霧流体を供給し、上 記排ガス処理流体を上記排ガス通路に注入すること を具備する方法。
2. ２．上記排ガス処理流体は、処理流体中の窒素対上記排ガス中の窒素酸化物のモ ル比を約１：１０から約５：１とするのに十分な量の、尿素、アンモニア、また は窒素化炭化水素を添加物として含む請求項１の方法。
3. ３．上記排ガス処理流体は、上記処理流体中の炭化水素対上記排ガス中の窒素酸 化物の重量比を約０．５：１から約２５：１にするのに十分な量の炭化水素を添 加物として含む請求項■の方法。
4. ４．上記処理流体がさらにヘキサメチレンテトラミンを含む請求項２の方法。
5. ５．上記処理流体がさらに酸素化炭化水素を含む請求項２の方法。
6. ６．上記排ガスの温度が約１３５０°Ｆから約２２００°Ｆの間にある請求項２ の方法。
7. ７．上記排ガスの温度が約８００°Ｆから約１４００°Ｆの間にある請求項３の 方法。
8. ８．上記少なくとも一つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約３２倍までに相当 する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項１の方法。
9. ９．上記少なくとも一つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約５倍から約１６倍 に相当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項１の方法。
10. １０．上記供給導管が上記噴霧導管と同軸である請求項１の方法。
11. １１．上記供給導管が上記噴霧導管の周囲に配置されている請求項１０の方法。 ′
12. １２．上記排ガス処理流体が上記少なくとも一つの噴出口を経て１秒当り約２か ら約６０フィートの間の速度で供給される請求項１の方法。
13. １３．上記噴出口を通過する上記処理流体の流れが互いに衝突するように配置さ れた２または２以上の噴出口がある請求項１の方法。
14. １４．上記噴霧導管の対向する側に配置された二つの上記噴出口がある請求項１ の方法。
15. １５．上記少なくとも一つの噴出口が約１／３２から約１／４インチの間の直径 を有する請求項１の方法。
16. １６．上記噴霧流体が水蒸気または空気を含む請求項１の方法。
17. １７．上記噴霧流体が一秒当り約２００から約８００フィートの速度で供給され る請求項１６の方法。
18. １８．上記噴霧流体が上記処理流体の噴霧をもたらすのに十分な速度で供給され る請求項１７の方法。
19. １９．さらに、上記噴霧及び上記供給導管と同軸でかつその周りに設けられた冷 却導管を設けることを具備する請求項１１の方法。
20. ２０．上記冷却導管には空気、水蒸気または水を含む冷却流体が供給される請求 項１９の方法。
21. ２１．炭素質素材の燃焼排ガス中の汚染物質濃度の減少方法であって： ａ）排ガス通路内に注入器を配置すること、ただし、上記注入器は ｉ）その一端に注入ノズルを有し、かつ、上記噴霧導管の内径の約３２倍までに 相当する距離だけ上記ノズルより上流の噴霧導管の壁を貫通する二つの噴出口を 有する噴霧導管と、 ｉｉ）排ガス処理流体を上記の二つの噴出口に供給するための供給導管であって 、上記供給導管は上記噴霧導管と同軸で、かつ、その周りに設けられているを含 み； ｂ）上記供給導管を経て、そして、上記二つの噴出口を経て、上記排ガス中の汚 染物質を減少するのに有効な排ガス処理流体を供給すること；及び、ｃ）上記噴 霧導管を経て空気または水蒸気を供給し、上記排ガス処理流体を上記排ガス通路 に注入することを具備する方法。
22. ２２．上記排ガス処理流体は、処理流体中の窒素対上記排ガス中の窒素酸化物の モル比を約１：１０から約５：１とするのに十分な量の、尿素、アンモニア、ま たは窒素化炭化水素を添加物として含む請求項２１の方法。
23. ２３．上記排ガス処理流体は、上記処理流体中の炭化水素対上記排ガス中の窒素 酸化物の重量比を約０．５：１から約２５：１にするのに十分な量の炭化水素を 添加物として含む請求項２１の方法。
24. ２４．上記排ガスの温度が約１３５０°Ｆから約２２００°Ｆの間にある請求項 ２２の方法。
25. ２５．上記排ガスの温度が約８００°Ｆから約１４００°Ｆの間にある請求項２ ３の方法。
26. ２６．上記二つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約５倍から約１６倍までに相 当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項２１の方法。
27. ２７．上記排ガス処理流体が上記二つの噴出口を経て１秒当り約２から約６０フ ィートの間の速度で供給される請求項２１の方法。
28. ２８．上記噴霧流体が一秒当り約２００から約８００フィートの速度で供給され る請求項２１の方法。
29. ２９．上記噴霧流体が上記処理流体の噴霧をもたらすのに十分な速度で供給され る請求項２８の方法。
30. ３０．ａ）一端にノズルを有する、噴霧流体を供給するための手段； ｂ）上記噴霧流体供給手段に排ガス処理流体を供給するための手段； ｃ）上記処理流体供給手段が、上記ノズルより上流の少なくとも一つの噴出口に より上記噴霧流体供給手段に接続されていること を具備する炭素質素材の燃焼排ガス通路内に噴霧された処理流体を供給するため の注入装置。
31. ３１．上記噴霧流体を供給するための手段が、一端に注入ノズルを有する噴霧導 管を備え、かつ、少なくとも一つの噴出口が上記噴霧導管の壁を貫通している請 求項３０の注入装置。
32. ３２．さらに、一秒当り約２００から約８００フィートの間の速度で上記噴霧流 体を供給するための手段を具備する請求項３１の注入器。
33. ３３．上記少なくとも一つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約３２倍までに相 当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項３１の注入器。
34. ３４．上記少なくとも一つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約５倍から約１６ 倍に相当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項３３の注入装置 。
35. ３５．上記処理流体供給手段が上記噴霧導管と同軸の供給導管を具備する請求項 ３０の注入器。
36. ３６．上記供給導管が上記噴霧導管の周りに設けられている請求項３５の注入器 。
37. ３７．さらに、上記排ガス処理流体を上記少なくとも一つの噴出口を経て一秒当 り約２から約６０フィートの間の速度で供給するための手段を具備する請求項３ ０の注入器。
38. ３８．噴出口を通過する上記処理流体の流れが上記噴霧導管内で互いに衝突する ように配置された２または２以上の噴出口がある請求項３０の注入器。
39. ３９．上記噴霧導管の対向する側に配置された二つの上記噴出口がある請求項３ ０の注入器。
40. ４０．上記少なくとも一つの噴出口が約１／３２から約１／４インチの間の直径 を有する請求項３０の注入器。
41. ４１．さらに、噴霧及び供給導管と同軸でかつその周りに設けられた冷却導管を 設けることを具備する請求項３６の注入器。
42. ４２．さらに、上記冷却導管に冷却流体を供給するための手段を具備する請求項 ４１の注入器。
43. ４３．ａ）一端に注入ノズルを有する噴霧導管；ｂ）上記噴霧導管の内径の約３ ２倍までに相当する距離だけ上記ノズルより上流の噴霧導管の壁を貫通する少な くとも一つの噴出口； ｃ）上記少なくとも一つの噴出口に排ガス処理流体を供給するための供給導管で あって、上記供給導管は上記噴霧導管と同軸で、かつ、その周りに設けられてい るを具備する炭素質素材の燃焼排ガス通路内に噴霧された処理流体を供給するた めの注入装置。
44. ４４．さらに、一秒当り約２００から約８００フィートの間の速度で噴霧流体の 流れを供給するための手段を具備する請求項４３の注入器。
45. ４５．上記二つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約５倍から約１６倍までに相 当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項４３の注入装置。
46. ４６．さらに、上記排ガス処理流体を上記少なくとも一つの噴出口を経て一秒当 り約２から約６０フィートの間の速度で供給するための手段を具備する請求項４ ３の注入器。
47. ４７．さらに、噴霧及び供給導管と同軸でかつその周りに設けられた冷却導管を 設けることを具備する請求項４３の注入器。
48. ４８．そこを通過する上記処理流体の流れが上記噴霧導管内で互いに衝突すろよ うに配置された２または２以上の噴出口がある請求項４３の注入器。
49. ４９．ａ）排ガスが約１３５０°Ｆから約２２００°Ｆまでの温度であるときに 、第１温度帯域で排ガスに尿素、アンモニアまたは窒素化炭化水素またはその混 合物を含む第１処理流体を注入し；そして、 ｂ）排ガスが約８００°Ｆから約１４００°Ｆまでの温度であるときに、第２温 度帯域で排ガスに炭化水素を含む第２処理流体を注入し、上記注入ステップは、 ｉ）注入器を排ガス通路内に配置すること、ただし、上記注入器は、 その一端に注入ノズルを有し、かつ、上記ノズルの上流の上記噴霧導管の壁を貫 通する少なくとも一つの噴出口を有する噴霧導管と、 上記第２の排ガス処理流体を上記少なくとも一つの噴出口に供給するための供給 導管とを含む；ｉｉ）上記第２の排ガス処理流体を上記供給導管を経て、そして 、上記の少なくとも一つの噴出口を経て、供給すること；及び、 ｉｉｉ｝上記噴霧導管を経てキャリア及び噴霧流体を供給し、上記第２の排ガス 処理流体を上記排ガス通路に注入すること；を含む を具備する炭素質素材の燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を減少するための多段方 法。
50. ５０．上記少なくとも一つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約３２倍までに相 当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項４９の方法。
51. ５１．上記少なくとも一つの噴出口が、上記噴霧導管の内径の約５倍から約１６ 倍に相当する距離だけ上記ノズルの上流に配置されている請求項４９の方法。
52. ５２．上記供給導管か上記噴霧導管と同軸である請求項４９の方法。
53. ５３．上記供給導管が前記噴霧導管の周りに設けられている請求項４９の方法。
54. ５４．排ガス処理流体が上記少なくとも一つの噴出口を経て１秒当り約２から約 ６０フィートの間の速度で供給される請求項４９の方法。
55. ５５．上記噴出口を通過する上記処理流体の流れが互いに衝突するように配置さ れた２または２以上の噴出口がある請求項４９の方法。
56. ５６．上記噴霧導管の対向する側に配置された二つの上記噴出口がある請求項４ ９の方法。
57. ５７．上記噴霧流体が一秒当り約２００から約８００フィートの速度で供給され る請求項１６の方法。