JPH0416216A - 排ガス中への液体還元剤の添加方法 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、内燃機関の排ガス中に含まれる窒素酸化物
を、選択接触還元触媒を用い、還元剤として液体還元剤
を使用して除去する形式の排ガス脱硝方法に関し、さら
に詳しくは、排ガス中に液体還元剤を添加する際の添加
方法の改良に関するものである。

【従来の技術】

ディーゼルエンジンのごとき内燃機関がらの排ガス中に
は環境汚染の原因となる窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれ
ているため、大気へ放出する前に排ガス中のＮＯを分解
する脱硝処理を施す必要がある。かような脱硝処理のた
めに従来から慣用されている代表的な脱硝装置を第１図
を７照して説明する。 内燃機関例えばディーゼルエンジン１の排ガス出口から
排出される排ガスは、煙道２を介して排ガス消音器３、
さらには脱硝反応器４へ導かれ、最終的に煙突５から大
気へ放出される。 煙道２には煙道バイパス６が設けられ、必要に応じてバ
ルブ７．８を操作することにより消音器３から出た排ガ
スをバイパス６を通して煙突５へ直接導けるようになっ
ている。消音器３と脱硝反応器４との間でかつ脱硝反応
器４の近傍の煙道２には、還元剤注入装置ｔ１７の還元
剤注入口１０が設けられている。還元剤注入装置１７は
、流量測定器１１、流量制御弁１２およびこれらの配管
系から構成され、還元剤発生装置９からの還元剤を流量
測定器１１および流量制御弁１２を介して煙道中を流れ
る排ガスに注入するようになっている。煙道中の排ガス
量および排ガス中のＮｏ　　濃度は、上記還元剤注入口
１０上流に検出端がそれぞれ設けられた排ガス流量測定
器１４およびＮｏ　　濃度計１３により測定され、これ
らの測定値を基にして制御信号が制御袋［１５から還元
剤流量制御弁１２へ送られ、還元剤注入口１０からの還
元剤注入量が制御される。 還元剤としてはアンモニアガスのごとき気体還元剤や、
アンモニア水、尿素水のごとき液体還元剤が使用されて
おり、かような還元剤を添加された排ガスは、脱硝反応
器４内で触媒と接触し、排ガス中のＮＯは還元反応によ
り無害なＮ２とＮ２０に転換されたのち、排ガスととも
に煙突５から大気へ放出されることになる。

【発明が解決しようとする問題点］ 上記したような装置を用いる排ガス脱硝方法においては
、還元剤注入口１０から注入された還元剤と排ガスとを
均一に効果的に混合するために、種々の工夫か必要とな
る。 この場合、気体還元剤と異なり液体還元剤は液滴のため
、排ガスとの均一混合か難しい。そのため従来から、こ
のような液体還元剤を添加する場合には、蒸発用媒体を
用いてアンモニア水のごとき液体還元剤をいったん蒸発
させて気化せしめたのち排ガス中に注入したり（特開昭
６１−２４２６２１号公報）、排ガスダクトの稜線近傍
に配置したノスルおよびダクト壁面の中間に設けたノズ
ルについて、それぞれ特定の角度を定める（特開昭５８
−２２３４２７号公報）等の工夫を施している。 しかしながら、前者の方法においては、蒸発器を設ける
必要があるため装置が複雑となると共に装置コストも高
価になる欠点がある。また後者の場合には、排ガス中に
添加される液体還元剤は依然として液滴状態であるため
、排ガスとの均一混合がし難いことに変わりがない。 そこでこの発明は、上述したような問題点を解消し、排
ガス中に添加された液体還元剤が排ガス中に速やかに分
散し、排ガスと均一に混合することができるような、排
ガス中への液体還元剤の添加方法を提供することを目的
としてなされたものである。 【問題点を解決するための手段１ すなわちこの発明は、内燃機関の排ガス中に液体還元剤
を添加した後、触媒に接触させて排ガス中のＮ０ＩＫを
還元する排ガス脱硝方法において、前記液体還元剤を粒
径５ｏμｍ以下の粒子として排ガス中に噴霧することを
特徴とする排ガス中への液体還元剤の添加方法である。 この発明において使用される液体還元剤としては、例え
ばアモニア水や尿素水などが挙げられる。 また、液体還元剤を粒径５０μｍ以下の粒子として排ガ
ス中に噴霧するためには、高圧噴霧ノズルや二流体噴霧
ノズルといった従来から使用されている噴霧ノズルを使
用することかできる。 【作　用】 排ガス中に噴霧された液体還元剤の液滴は、排ガスの温
度により気化してアンモニア水はアンモニアとなり、あ
るいは尿素水は分解気化して炭酸ガスとアンモニアにな
り、ついて排ガス中に分散することになる。 この場合、排ガス中に噴霧される液体還元剤液層はその
粒径か大きいと排ガス温度において速やかに気化できず
、その結果、還元剤と排ガスとの均一な混合かなされな
いまま脱硝反応器へ送られてしまい、所望の脱硝反応が
効果的になされないこともある。 これに対してこの発明におけるように、液体還元剤を粒
径５０μｍ以下の粒子として排ガス中に噴霧すれば、排
ガス温度により瞬時に気化あるいは分解気化され、速や
かに排ガス中に分散して排ガスとの均一混合が達成され
る。そして還元剤が均一に混合された排ガスが脱硝反応
器へ送られる結果、十分に高い脱硝効率が得られること
になる。

【実施例】

以下に実施例を挙げてこの発明を詳述する。 この発明方法を実施するに際しては、内燃機関からの排
ガスを脱硝反応器へ導く煙道のごとき排ガス通路の脱硝
反応器上流側で、排ガス通路内に挿入された噴霧ノズル
からアンモニア水または尿素水といった液体還元剤を噴
霧すればよい。第１図に示した代表的な排ガス脱硝装置
においては、従来と同様に還元剤注入口１０に設置され
た噴霧ノズルから液体還元剤を排ガス中に噴霧すること
ができる。 液体還元剤を粒径５０μｍ以下の粒子として噴霧するた
めには、高圧噴霧ノズル、あるいは圧縮空気を使用する
二流体噴霧ノズルが好ましく使用できる。 第２図および第３図は、代表的な高圧噴霧ノズル２０の
構造を示すものであって、ノズル本体２１の先端部にノ
ズル用チップ２２がキャップ２３により取り付けられて
いる。図示の例では、略長方形の長孔が噴霧孔２４とし
て形成してあり、これによって噴霧された液体還元剤粒
子は略長方形に排ガス中に拡散されることになる。 第４図および第５図は、代表的な二流体噴霧ノズル３０
の構造を示すものである。第４図は高圧の圧縮空気を駆
動流体として空気流路３１゜３１ａ、３１ｂに流してい
る状態を示しており、この状態でφ内部のピストン３２
が上昇し液体還元剤流路３３，３３ａ、３３ｂを通って
液体還元剤が流れ、圧縮空気に伴って２つの噴霧孔３４
ａ、３４１）から液体還元剤が噴霧される。 第５図は圧縮空気の送入を止めた状態であり、この状態
ではスプリング力によってピストン３２が下降して液体
還元剤が通路３３．３３ａ。 ３３ｂに流れなくされ、噴霧は停止する。この二流体噴
霧ノスル３０から噴霧される流体の粒径を変えるには、
二のノズル自身をその粒径に適したものと取り替える方
法と、駆動流体である圧縮空気の圧力を変えることによ
ってその粒径を変える方法とがある。 これらの噴霧ノズル２０’、３０を排ガス脱硝装置の排
ガス通路内に挿入、設置する場合の噴霧ノズルの方向は
、液体還元剤粒子の噴射方向か排ガスの流れ方向と同し
方向となるか、あるいは排ガスの流れと逆の方向となる
ようにするのが望ましい。 なお第１図の例では、脱硝反応器４と排ガス消音器３と
の間の排ガス通路２に還元剤注入口１０を設けたが、排
ガス消音器３の上流側の排ガス通路２に還元剤注入口１
０を設けてもよい。 実験例 ５００ＫＷデイーゼルエンジン（−新潟鐵工所製、６Ｌ
１９ＣＸ型）に第１図に示した排ガス脱硝装置を設置し
、第４図に示した二流体噴霧ノズルを取り付けた還元剤
注入口１０から液体還元剤を排ガス中に噴霧した。 排ガス性状等は下表の通りである。 ディーゼル燃料　　　へ重油 排　　　ガ　　　ス　　　量　　　　　　　３．５００
　　Ｎｍ”　　／Ｈ排ガス温度　　　３５０℃ Ｎｏ　　　　　濃　　　度　　　　　　　１，０００　
　ｐｐ■液　体　還　元　剤　　　　アンモニア水煙　
　道　　直　　径　　　　　　　　３５０■脱硝触媒量
　　　１− 脱硝反応器ＳＶ値　　　　３．５００１／Ｈ（排ガス空
塔速度） 実験は、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比が　１．０゜０．７　
、０．５となるようにＮＯに対するアンモニア水の注入
量を変えて行い、かつ上記二流体噴霧ノズルの圧縮空気
の圧力を減圧弁によって変えることによりアンモニア水
の噴霧粒子の粒径を３０ｐｍ、５０μｍ、１００　μｍ
、２００　μｍとして行った。結果を第６図に示す。 第６図かられかるように、ＮＨ３／ＮＯｘが同じ場合に
は、アンモニア水の噴霧粒子の粒径を５０μｍとするこ
とにより、それより大きい粒径の場合に比べて脱硝率が
向上し、粒径３０μｍの場合と同じ脱硝率を示している
。このことから、液体還元剤を排ガス中に噴霧する場合
に、噴霧粒子の粒径を５０μｍ以下とすることによって
、液体還元剤の気化が速やかになされ、還元剤と排ガス
との均一混合が達成されることがわかる。

【発明の効果】

以上説明したようにこの発明の液体還元剤添加方法によ
れば、液体還元剤を噴霧粒子の粒径が５０μｍ以下とな
るように排ガス中に噴霧することにより、還元剤と排ガ
スとの均一混合が効果的になされ、その結果、排ガスの
脱硝効率を向上させることができる。 従って、排ガス中への液体還元剤の添加に際して、排ガ
ス脱硝装置コストを増加させるような液体還元剤の蒸発
器を使用する必要もなく、また噴霧ノズルの設置角度を
厳しく規定する必要もなく、噴霧ノズルから噴射される
液体還元剤の噴霧粒子〇粒径を制御するという簡単な操
作で、より効果的な排ガス脱硝効率を得ることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な排ガス脱硝装置の１例を示す説明図、
第２図はこの発明を実施するに際して使用できる高圧噴
霧ノズルの１例を示す断面図、第３図は第２図の■−■
線による視図、第４図はこの発明を実施するに際して使
用できる二流体噴霧ノズルの１例の噴霧状態を示す断面
図、第５図は第４図の二流体噴霧ノズルの噴霧停止状態
を示す断面図、第６図は液体還元剤の噴霧粒子の粒径と
脱硝率との関係を調べた結果を示すグラフである。 １・・・内燃機関、　２・・・煙道（排ガス通路）、４
・・・脱硝反応器、　１０・・・還元剤注入口、２０・
・・高圧噴霧ノズル、 ３０・・・二流体噴霧ノズル。 第　１ｒＸＪ ｆ１ｇ４　図 第５図 ｆＲ２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排ガス中に液体還元剤を添加した後、触
   媒に接触させて排ガス中のＮＯ＿ｘを還元する排ガス脱
   硝方法において、前記液体還元剤を粒径５０μｍ以下の
   粒子として排ガス中に噴霧することを特徴とする排ガス
   中への液体還元剤の添加方法。 ２、前記液体還元剤としてアンモニア水または尿素水を
   用いる請求項１記載の液体還元剤の添加方法。 ３、高圧噴霧ノズルまたは二流体噴霧ノズルを用いて液
   体還元剤を噴霧する請求項１または２記載の液体還元剤
   の添加方法。