JPH07121375B2 - 噴霧用ノズル - Google Patents

噴霧用ノズル

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JPH07121375B2
JPH07121375B2 JP5180704A JP18070493A JPH07121375B2 JP H07121375 B2 JPH07121375 B2 JP H07121375B2 JP 5180704 A JP5180704 A JP 5180704A JP 18070493 A JP18070493 A JP 18070493A JP H07121375 B2 JPH07121375 B2 JP H07121375B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液剤と気体とを混合して
外部に噴霧するための噴霧用ノズルに関し、特にボイラ
などの燃焼装置の排気中に生じる窒素酸化物(NOx)
を除去するべく、その燃焼室若しくは排気通路に尿素水
溶液を噴霧するためのインジェクタに用いるのに適した
噴霧用ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボイラなどの燃焼装置に於ける排気中の
窒素酸化物(NOx)の濃度を可及的に低減する方法が
種々提案されている。例えば、特表昭63−50208
6号公報には、排気中に尿素水溶液を噴霧することによ
り窒素酸化物と尿素とを反応させて窒素ガス、炭酸ガス
及び水に分解する方法が示されている。この方法によれ
ば、触媒等を用いずに尿素水溶液を排気中に噴霧すると
云う比較的簡単な作業のみで排気温度の高い領域に於け
る窒素酸化物の除去率(以下、脱硝率と記す)を容易に
向上することができる。従来、このような噴霧ノズルに
は通常、所謂外部混合型のノズルが用いられていた。
【0003】上記したように尿素水溶液を排気中に噴霧
する場合、噴霧ノズルから広角に噴霧し、かつ均一な粒
径の液粒が一様に分布しているほど脱硝率が高くなる
が、通常の噴霧ノズルでは噴霧の角度がある程度以上に
は広くできず、例えば噴霧ノズルの数を増やすなどして
所望の脱硝率を確保する必要があることから、その管理
などが厄介であると共にコストが高騰化しがちであっ
た。
【0004】一方、上記方式の脱硝装置に於て、噴霧直
前に液剤と気体とを混合する場合、例えば2重管などを
用いて液剤及び気体をその混合位置まで送ることから、
管の外径が大きくなる。ところが、例えばボイラは外壁
に沿って水管が微小間隔で配設されているため、噴霧ノ
ズルを互いに隣接する水管の間に通してボイラ内に挿入
させなければならず、特にこの脱硝装置が後付けされる
場合、噴霧ノズルをボイラ内に挿入させる作業が厄介に
なる問題があるばかりでなく、水管等ボイラ本体側の曲
げ加工が必要になり、コストが高騰し、しかも長期間を
有すると云う問題があった。また、その際に伝熱面積が
変更されるとその認可などに一層長期間を要することと
なる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、均一な粒径の液粒
が一様に分布する混合気を広角に噴霧することができ、
更にボイラ等の燃焼装置に対する脱硝装置に用いて炉内
に容易に挿入可能な噴霧ノズルを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば液剤と気体とを混合して噴霧するための噴霧用ノ
ズルであって、前記液剤と気体とを内部混合すると共に
該内部混合位置と混合気を噴霧するべく所望の形状に形
成された開口とが延長管部により離間しており、前記延
長管部の内径が、前記内部混合位置の内径以下となって
いることを特徴とする噴霧用ノズル、または燃焼装置の
排気中に生じる窒素酸化物(NOx)を除去するべく、
前記燃焼装置の燃焼室若しくは排気通路に尿素水溶液を
噴霧するためのインジェクタに用いられる噴霧用ノズル
であって、前記液と気体とを内部混合すると共に該内部
混合位置と混合気を噴霧するべく所望の形状に形成され
た開口とが延長管部により離間しており、前記延長管部
が、前記燃焼室若しくは排気通路の外部から内部に達す
る長さであり、かつその外径が、前記内部混合位置から
基端側に比較して細くなっていることを特徴とする噴霧
用ノズルを提供することにより達成される。
【0007】
【作用】このように、液剤と気体とを内部混合すると共
にこの内部混合位置と混合気を外部に噴霧するべく所望
の形状に絞られた開口とを延長管部により離間させ、更
に延長管部の内径を内部混合位置のノズル口径以下とす
ることにより、延長管部に液剤の粒径が均一になると共
に液粒と気体とが均一に混合される。また、この延長管
部の外径は内部混合位置の基端側に比較して細くするこ
とができることから、狭い隙間にも挿入することができ
る。また、開口が、1mm以下の幅を有するスリット状
をなし、延長管部先端が一流体型スプレーヘッドをなす
ようにすれば、例えば気体の供給が停止した場合でも液
体が該ヘッドで霧化される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。図1は、本発明が適用された重油
焚きボイラ用の窒素酸化物除去装置の構成を示す。ボイ
ラ1の内部の燃焼室2のやや下流位置には図示されない
バーナが設けられている。この燃焼室2の炉壁2a内面
には多数の水管3が微小間隔をもって配設されている。
【0009】このようなボイラ1と離間する任意の位置
には、尿素水溶液の貯留タンク4が設けられ、その下端
部は、管5を介してポンプ6に接続されている。また、
このポンプ6は、管7を介して複数のミキシングユニッ
ト8、9に並列に接続されている。尚、管7には余剰液
剤をタンク4に戻すための戻し管10が接続されてい
る。
【0010】各ミキシングユニット8、9は同様の構造
を有しており、コントローラ11に制御されるようにな
っている。また、その内部には、混合タンクが設けら
れ、管7の分岐管7aが電磁弁(図示せず)を介してそ
の上部に開口している。プラント水供給管12の分岐管
12aも電磁弁(図示せず)を介して混合タンクの上部
に開口している。そして、この混合タンクはポンプを介
して燃焼室2のやや下流側位置に設けられた各噴霧ノズ
ル13〜16に各々互いに並列に接続されている。これ
ら噴霧ノズル13〜16にはプラントエアの供給管17
の分岐管17aも圧力調整弁、電磁弁及び逆止弁等を介
して接続されており、上記水と尿素水溶液との混合液剤
をエアと共に各噴霧ノズル13〜16から噴射するよう
になっている。
【0011】実際に、この窒素酸化物除去装置を作動さ
せると、コントローラ11にボイラ1の負荷、排気温
度、アンモニア濃度、窒素酸化物濃度、酸素濃度、一酸
化炭素濃度、各管の流量、圧力等を検知するセンサ(図
示せず)による検知結果が入力され、これに応じて噴霧
ノズル13〜16から尿素水溶液をボイラ1内に連続的
に、または間欠的にその濃度、噴射圧等を調整しつつ噴
霧することとなる。
【0012】次に各噴霧ノズル13〜16について説明
する。各噴霧ノズル13〜16は各々同様の構造を有し
ているので、ここでは噴霧ノズル13についてのみ説明
する。図2に示すように、噴霧ノズル13は内部混合型
であり、上記混合液剤を流すための内管20と、プラン
トエアを流すべく内管20を外囲する外管21とを有し
ている。また、噴霧ノズル13の中間部の内部混合位置
13aにて上記混合液剤とエアとを混合するようになっ
ている。更に、噴霧ノズル13の内部混合位置13aか
ら遊端側に向けて内孔24aを有する延長管部24が設
けられ、その先端にはボイラ1内に混合気を噴射するた
めの先端部25が設けられている。
【0013】図3及び図4に併せて示すように、先端部
25は半球状をなし、内孔24aの径3mmよりも狭い
1.3mm幅のスリット25aが切設され、先端部25
近傍で閉じている内孔24aと連通している。ここで、
スリット25aの幅を1mm以下とし、先端部25が一
流体型スプレーヘッドをなすようにすれば、例えば気体
の供給が停止した場合でも液体が該ヘッドで霧化される
ことから、液剤のみが霧化されずに噴射される心配がな
く監視装置や液剤を供給する側の非常停止装置などの構
造を簡便にできる。
【0014】ここで、延長管部24の外径は5mm程度
であり、内部混合位置13aよりも基端側の外径17.
3mmに比較して著しく細くなっており、互いに隣接す
る水管3同士の間隔が狭くても容易にボイラ1の炉内に
この延長管部24を挿入することができるようになって
いる。また、延長管部24の内径は3mm、内部混合位
置13aの内径dは3mmであり、互いに等しくなって
いる。更に、延長管部24の長さは100mmとなって
おり、延長管部24の内径と延長管部24の長さとの比
は3:100〜1:500の間となっている。これによ
り、延長管部にて液剤の粒径が均一になると共に液粒と
気体とが均一に混合され、噴霧時の特性が改善されてい
る。
【0015】表1に従来の外部混合型の噴霧ノズルと、
本発明が適用された噴霧ノズルの噴霧時の特性を比較す
る。ここで、空気圧、水圧の単位はkgf/cm2、空
気量の単位はNl/min、液剤量の単位はl/hr、
粒径は噴霧ノズル先端から1m離れた位置に於ける粒径
(μm)、θは噴霧角度範囲(度)、Hは最大スプレー
幅(mm)、L1は噴霧ノズル先端からの下側スプレー
端の飛翔距離(mm)、L2は噴霧ノズル先端からの上
側スプレー端の飛翔距離(mm)である(図5)。
【0016】
【表1】
【0017】このように、本発明が適用された噴霧ノズ
ルは、液剤圧が低いほど粒径が大きくなり、液剤圧が高
いほど粒径が小さくなる。即ち、液剤が少ないほどゆっ
くりと蒸発し、液剤が多いほど速く蒸発することから、
状況に応じて液剤の流量を減らしてもその環境で最も効
率良く窒素酸化物の除去が可能となる。また、噴霧角度
範囲が従来に比較して広くなっていることからも効率良
く窒素酸化物の除去が可能となる。このように本発明が
適用された噴霧ノズルが従来の外部混合型の噴霧ノズル
に比較してその特性が向上していることが分かる。
【0018】尚、本発明は上記実施例に限定されず様々
な応用が可能であることは云うまでもなく、例えば上記
実施例では重油焚きボイラの窒素酸化物除去装置に本発
明を適用したが、例えば各種ボイラ、公知の熱電供給装
置(コージェネレーション)、ディーゼル機関、ガスタ
ービンの窒素酸化物除去装置、都市ごみ焼却炉、金属加
熱炉、石油加熱炉、ガラス溶融炉の窒素酸化物除去装
置、または通常の農耕機械などに用いる噴霧装置に容易
に適用できる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による噴霧用ノズルによれば、液剤と気体とを内部混
合すると共にこの内部混合位置と混合気を外部に噴霧す
るべく所望の形状に絞られた開口とを延長管部により離
間させ、更に延長管部の内径を内部混合位置の内径以下
とすることにより、延長管部にて液剤の粒径が均一にな
ると共に液粒と気体とが均一に混合され、噴霧時の特性
が改善される。また、延長管部の外径は内部混合位置の
基端側に比較して細くすることができ、狭い隙間にも挿
入することができるようになり、例えばボイラ装置など
の燃焼装置への後付けが容易になる。また、開口が1m
m以下の幅を有するスリット状をなし、延長管部先端が
一流体型スプレーヘッドをなすようにすれば、例えば気
体の供給が停止した場合でも液体が該ヘッドで霧化され
ることから、液剤のみが霧化されずに噴射される心配が
なく監視装置や液剤を供給する側の非常停止装置などの
構造を簡便にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された好適実施例に於けるボイラ
装置の構成を示す模式的な配管図である。
【図2】本発明が適用された噴射ノズルの拡大側面図で
ある。
【図3】図2の要部拡大断面図である。
【図4】図3のIV-IV線について見た断面図である。
【図5】従来の噴霧ノズルと本発明が適用された噴霧ノ
ズルとの噴霧時の特性を比較するための説明図である。
【符号の説明】
1 ボイラ 2 燃焼室 2a 炉壁 3 水管 4 貯留タンク 5 管 6 ポンプ 7 管 7a 分岐管 8、9 ミキシングユニット 10 戻し管 11 コントローラ 12 プラント水供給管 12a 分岐管 13〜16 噴霧ノズル 13a 内部混合位置 17 プラントエア供給管 17a 分岐管 20 内管 21 外管 24 延長管部 24a 内孔 25 先端部 25a スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B05B 7/04 0420−4D (72)発明者 伊藤 新 東京都千代田区九段北2−3−9 北の丸 レジデンス3階 ブルーノックスジャパン 株式会社内 (72)発明者 佐藤 孝幸 千葉県成田市吾妻2−2−7 503号 (56)参考文献 特開 昭53−26258(JP,A) 特公 平3−58782(JP,B2) 特表 平2−503764(JP,A) 特表 平1−502495(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液剤と気体とを混合して噴霧するため
    の噴霧用ノズルであって、 前記液剤と気体とを内部混合すると共に該内部混合位置
    と混合気を噴霧するべく所望の形状に形成された開口と
    が延長管部により離間しており、 前記延長管部の内径が、前記内部混合位置の内径以下と
    なっていることを特徴とする噴霧用ノズル。
  2. 【請求項2】 前記延長管部の内径とその長さとの比
    が、3:100乃至1:500の間となっていることを
    特徴とする請求項1に記載の噴霧用ノズル。
  3. 【請求項3】 前記延長管部の外径が、前記内部混合
    位置よりも基端側に比較して細くなっていることを特徴
    とする請求項1若しくは請求項2に記載の噴霧用ノズ
    ル。
  4. 【請求項4】 燃焼装置の排気中に生じる窒素酸化物
    (NOx)を除去するべく、前記燃焼装置の燃焼室若し
    くは排気通路に尿素水溶液を噴霧するためのインジェク
    タに用いられる噴霧用ノズルであって、 前記液と気体とを内部混合すると共に該内部混合位置と
    混合気を噴霧するべく所望の形状に形成された開口とが
    延長管部により離間しており、 前記延長管部が、前記燃焼室若しくは排気通路の外部か
    ら内部に達する長さであり、かつその外径が、前記内部
    混合位置から基端側に比較して細くなっていることを特
    徴とする噴霧用ノズル。
  5. 【請求項5】 前記開口が、1mm以下の幅を有する
    スリット状をなし、前記延長管部先端が一流体型スプレ
    ーヘッドをなすことを特徴とする請求項4に記載の噴霧
    用ノズル。
  6. 【請求項6】 前記燃焼装置がボイラからなり、 前記延長管部が、外部から水管を横切り炉内に50mm
    以上突出する長さであることを特徴とする請求項4若し
    くは請求項5に記載の噴霧用ノズル。
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JP3315611B2 (ja) * 1996-12-02 2002-08-19 三菱電機株式会社 洗浄用2流体ジェットノズル及び洗浄装置ならびに半導体装置
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