JPH0621555B2 - 脱硝装置におけるアンモニア混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ ディーゼルエンジン等の排気ガスを排出するエンジンで
は，排気ガス中のＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）が法令に定めら
れた量以下にして排出するため，第３図に示すような脱
硝装置を備える必要がある。

同図において，１はディーゼルエンジン等のエンジン、
２は触媒反応器である。３ はエルボ４，アンモニア水噴霧ノズル５より成るアン
モニア混合装置、６，７はそれぞれ供給管、８は排気管
で，エンジン１から供給管６を経て排出される排気ガス
は混合装置３において噴霧化されたアンモニア水と混合
されることによりアンモニアガスを混入した気体となっ
て供給管７を経て触媒反応器２に供給され，同反応器２
内で触媒のもとでかなりの量のＮＯ_Ｘは窒素と水に還元
されてＮＯ_Ｘの量を適正値に低下させて排気管から，排
出するようにしている。

ところで，このような脱硝装置におけるアンモニア混合
装置３は次に述べるように構成上の問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するように改良した脱
硝装置に適用されるアンモニア混合装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来のものは，第２図に示すように，アンモニア混合装
置３は，第３図示の供給管６，７の中間に配設されるエ
ルボ４の略中央部に相当する屈曲部において，当該アン
モニア水噴霧ノズルの先端部がエルボ４の上方空所に臨
むように垂直方向に設けたアンモニア水噴霧ノズル５と
を連結して構成していた。

なお，５ａはアンモニア水の供給口，５ｂは圧縮空気の
供給口で，圧縮空気は図示しないコンプレッサーより加
圧されて供給される。

以上の構成において，エルボ４の右方端４ａ側からエン
ジンの排気ガス（高温）を供給し，一方，アンモニア水
噴霧ノズル５から上方に向けて噴霧化したアンモニア水
を供給すると，このアンモニア水は高温の排気ガスと接
触することによってアンモニアガスへと気化され，即ち
エルボ４の中で排気ガスはアンモニアガスが混入された
状態となって，上方口４ｂを経て触媒反応器２（第３
図）側へと向かう。

［発明が解決しようとする課題］ ところで，アンモニア混合装置３のエルボ４の右方端４
ａから供給される排気ガスは、エルボ４内の圧力が約 3
00mmＡｑの場合 20 m/sec 位の流速となるため，アンモ
ニア水噴霧ノズル５から噴霧状となって噴射されるアン
モニア水が，排気ガスの流速におされてエルボ４の壁に
液状となって付着してしまう。

即ち，アンモニア水を噴霧ノズル５から噴射させる場
合，近距離の区間では大粒の液状状態のいわゆる層流状
態となっているものが，近距離にゆく程，噴霧化されて
約５μ位の霧状の粒となる。

ところが，エルボ４内で噴射されたアンモニア水は，前
記のように噴射後の近距離の層流状態にある区間に排気
ガスの流速を受けて，エルボ４の壁にたたきつけられ
て，再液化されるか，又は大粒のかたまりのまま触媒反
応器２内に供給されることになる。

このため，触媒反応器２内では，アンモニア濃度の大の
ところと，小のところが混在した状態でアンモニアを帯
びた排出ガスが通過することになり，脱硝作用が均一に
行われず，排気ガス中のＮＯ_Xが所望の値まで低下しな
いという欠点（課題）があった。

本発明は上記従来のものの課題を解決するようにした脱
硝装置におけるアンモニア混合装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は当該エルボの右方端部をエンジンの排気ガスの
入口側に，又上方端を触媒反応器側に供給する出口側を
配置したエルボ、このエルボ内に先端部を突出させ，そ
の先端部から噴射されるアンモニア水の方向が上記排気
ガスの流れと同方向となるように配設したアンモニア水
噴霧ノズル、このアンモニア水噴霧ノズルの先端部の延
長方向に余分の長さを有し，アンモニア水噴霧ノズルを
囲むようにした筒状の気化促進用のガイドとを備えて構
成したことを特徴とする脱硝装置におけるアンモニア混
合装置に関するものである。

［実施例］ 以下第１図に示す一実施例により本発明を具体的に説明
する。

同図において，第２図と同等な部分には同一の符号を付
して示した。

６は筒状に形成された気化促進用のガイドで，図示のよ
うにエルボ４の内壁にその基部をおき，アンモニア水噴
霧ノズル５のエルボ４内の突出部５ｃを囲み，突出部５
ｃの先端の延長方向に余分の長さを有しアンモニア水噴
霧ノズルを囲むように設け，噴霧ノズル５から噴出され
た噴霧化されたアンモニア水がその噴射直後の大粒の層
流状態の段階で排気ガスによって乱されないように保護
するものである。

このため，ガイド６の内径をＤ，ガイド６の先端とアン
モニア水噴霧ノズル５の先端間の距離をＳ，ノズル５の
噴射角をθ，ノズルから噴射された時にアンモニア水に
より形成される包絡線がガイド６の先端面を横切るとき
の交叉面の直径をｄとし，噴射角θをたとえば，15〜20
度の値に設定したとき，Ｄ≧ｄ，Ｓ＞2Ｄ の関係が成立するように構成することが望ましい。

即ち，本発明のアンモニア混合装置９は上記した気化促
進用のガイド６を備えたことにその特徴がある。

なお，同ガイド６は断面が円筒状のものが望ましいが，
これに限定されず，要するに広義の筒状で噴霧ノズル６
を囲むようにすれば良い。

また，脱硝装置を構成する触媒反応器等の他の構成につ
いては，第３図の従来のものと同様で良いので，説明は
省略する。

［作用］ 本発明のアンモニア混合装置を適用した脱硝装置におい
ても，第３図に示すように，エンジン１からの排気ガス
は供給管６を経て，アンモニア混合装置９のエルボ４の
右方端４ａに供給され，一方アンモニア水と圧縮空気も
同様にアンモニア混合装置９の各供給口５ａ，５ｂに供
給され，エルボ４内に噴霧化されたアンモニア水が噴射
される。

ところで，本発明のアンモニア混合装置９の場合には，
ガイド６が設けられており，ガイド６に囲まれた噴霧ノ
ズル５の先端部近傍Ａはエジエクター効果のために負圧
状態となっている。

即ち，この部分は排気ガスの気圧から全く保護されてお
り周囲の排気ガスの風圧より低い負圧の状態にあるた
め，噴霧ノズル５から噴射された直後の層流状態のアン
モニア水は排気ガスの流速におされることなく前方に直
進し，霧状になり，その時点で排気ガスと合流するため
アンモニアガスへの気化が促進され，さらに，エルボの
小径側と大径側を流れる排気ガスの流速Ｖ₁，Ｖ₂の流速
差によってＢ部分に生ずる乱流の作用も受けて一様なミ
キシングが行われる。

したがって，高温の排気ガスに接触し，アンモニアガス
となって排気ガス中に混入されるアンモニアの濃度は均
一な状態となる。

［発明の効果］ 本発明は上記のようにアンモニア混合装置のエルボ中に
突出した噴霧ノズルの外周を囲うように筒状のガイドを
設けるようにした脱硝装置におけるアンモニア混合装置
であるから，次に述べるような優れた効果を有する。

アンモニア水噴霧ノズルから噴射される噴霧化された
アンモニア水は，ガイドによって排気ガスから遮断され
ているので層流状態の区間で排気ガスによって供給管の
壁へたたきつけられて，再液化されることがない。

即ち，アンモニア水噴霧ノズルから噴射されたアンモ
ニア水を霧状の状態へと噴霧化が促進されるまでガイド
によって保護されるので，この噴霧状のアンモニア水が
排気ガスと混合されるときにはアンモニア濃度が均一に
分布された状態となっており，触媒反応器に供給される
アンモニアガスの濃度は均一となり，還元作用は有効に
行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アンモニア混合装置の一実施例を示す縦
断正面図，第２図は従来のものを示す縦断正面図，第３
図はこれらのアンモニア混合装置を適用する脱硝装置の
構成を示す系統図である。９ ：アンモニア混合装置 ４：エルボ ５：アンモニア水噴霧ノズル ６：気化促進用のガイド Ｄ：ガイドの内径 ｄ：ノズルから噴射された時にアンモニア水により形成
される包絡線がガイドの先端面を横切るときの交叉面の
直径 Ｓ：ガイドの先端とアンモニア水噴霧ノズルの先端間の
距離 θ：ノズルの噴射角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】当該エルボの右方端部をエンジンの排気ガ
   スの入口側に，又上方端を触媒反応器側に供給する出口
   側を配置したエルボ、このエルボ内に先端部を突出さ
   せ，その先端部から噴射されるアンモニア水の方向が上
   記排気ガスの流れと同方向となるように配設したアンモ
   ニア水噴霧ノズル、このアンモニア水噴霧ノズルの先端
   部の延長方向に余分の長さを有し，アンモニア水噴霧ノ
   ズルを囲むようにした筒状の気化促進用のガイドとを備
   えて構成したことを特徴とする脱硝装置におけるアンモ
   ニア混合装置。