JPH1030431A - 遮蔽板を備えた脱硝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱硝装置の反応器内に流入する排気ガスの偏
流とか乱流によるガス密度の不均一に起因する脱硝効果
の低下を防止することができる脱硝装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 反応器１内部にハニカム状に構成された
触媒で成る脱硝剤２を積層配置し、導入部６から排気ガ
スＧを流入すると同時にノズル３から還元剤を噴霧し
て、接触還元法に基づいて排気ガス中の窒素酸化物を除
去する脱硝装置における上記反応器１内にあって、排気
ガスＧの導入部６と対向する部位に、流入する排気ガス
が衝突した際に後流渦を生成して一次整流する遮蔽板１
１を配設し、更に該遮蔽板１１と脱硝剤２との間に、多
数の孔部を通過する際に二次整流する多孔板１２を配設
した脱硝装置の構成にしてある。遮蔽板１１として円板
状もしくは楕円形板状のものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関等における
排気ガス中に含まれている窒素酸化物（ＮＯ_X）を除去
するための脱硝装置に関し、特に内方に遮蔽板を備えた
脱硝装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＯ_X処理技術は種々の分野で必要とさ
れてきており、例えばディーゼル機関等の排気ガス中に
存在するＮＯ_Xは人体に有害であって酸性雨の発生原因
ともなるので、これら排気ガス中のＮＯ_Xを効果的に処
理する技術が望まれている。

【０００３】一般に上記ＮＯ_Xの処理方法は排煙脱硝技
術として実用化されている。この排煙脱硝技術は乾式法
と湿式法に大別されるが、現在では乾式法の一つである
選択接触還元法が技術的に先行しており、有力な脱硝方
法として注目されている。

【０００４】上記選択接触還元法の主反応は以下の通り
である。

【０００５】 ４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ₂ → ４Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ・・・・・・・・・・・・・（１） この反応は還元剤としてアンモニア，炭化水素，一酸化
炭素が使用され、特にアンモニアは酸素が共存しても選
択的にＮＯ_Xを除去するため、ディーゼル機関等の排気
ガス中に含まれているＮＯ_Xの除去に用いて有効であ
る。

【０００６】上記脱硝装置の一例として、図１０に示し
たように密閉型の反応器１内部にハニカム状に構成され
た触媒で成る脱硝剤２，２を多数個並べて積層してお
き、該反応器１の上方から排気ガスＧが流入されるのと
同時にノズル３からタンク４に貯留された還元剤を散布
して、上記（１）式に基づく接触還元を行う手段が多用
されている。尚、脱硝剤２を構成する触媒としてプラチ
ナ等の貴金属とかアルミナ，酸化チタン（ＴｉＯ₂）等
に担持された各種金属酸化物が使用される。

【０００７】図１０の例では、脱硝剤２，２の上方に空
間部１５が形成されていて、この空間部１５によって流
入する排気ガスＧと還元剤の混合効果を高めるとともに
排気ガスＧの偏流とか乱流を抑制する作用を持たせてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の脱硝装置例では、反応器１内に流入する排気ガ
スＧの偏流とか乱流に伴うガス密度の不均一に起因し
て、該排気ガスＧの拡散状態が不十分になり易く、排気
ガス全体に対して触媒に基づく均一な脱硝効果を得るこ
とができない場合があるという難点がある。

【０００９】前記反応器１に流入する排気ガスは、発電
機等の周辺機器との関係から曲がった状態で配置された
配管を通って流入する場合が多いため、前記空間部１５
を形成しただけでは偏流とか乱流を抑制する効果が不十
分であり、且つこの抑制作用と還元剤の混合効果を高め
るためには、空間部１５を上下に延長して現行のものよ
りも更に大きくしなければならず、その結果反応器１自
体が大型化して広い設置スペースが要求されるという難
点が生じる。

【００１０】又、反応器１内に充填された脱硝剤２，２
内へは均一な流速で排気ガスＧを流すことが望ましい
が、図１１のハニカム内流速分布図に示したように、排
気ガスＧの偏流の影響から脱硝剤２，２の中心部分での
が流速が大きく、周辺部の流速が小さくなる傾向があ
り、脱硝効果の均一性が阻害される要因となっている。

【００１１】そこで本発明はこのような従来の脱硝装置
が有している課題を解消して、反応器内に流入する排気
ガスの偏流とか乱流によるガス密度の不均一に起因する
脱硝効果の低下を防止することができる脱硝装置を提供
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、密閉型の反応器内部にハニカム状に構成さ
れた触媒で成る脱硝剤を積層配置し、導入部から該反応
器内に内燃機関の排気ガスを流入すると同時に該排気ガ
ス中に還元剤を噴霧して、接触還元法に基づいて排気ガ
ス中の窒素酸化物を除去し、排出部から放出するように
した脱硝装置において、請求項１により、上記反応器内
にあって排気ガスの導入部と対向する部位に、流入する
排気ガスが衝突した際に後流渦を生成して一次整流する
遮蔽板を配設し、更に該遮蔽板と脱硝剤との間に、多数
の孔部を通過する際に二次整流する多孔板を配設した遮
蔽板を備えた脱硝装置を提供する。

【００１３】請求項２により、上記反応器内にあって排
気ガスの導入部と対向する部位に、流入する排気ガスが
衝突した際に後流渦を生成して整流する遮蔽板を配設し
た脱硝装置構成にしてある。

【００１４】請求項４として、上記排気ガスの導入部に
曲がりダクトを採用するとともに、円板状の遮蔽板を、
排気ガスの風圧中心と遮蔽板の中心点とが一致するよう
に該曲がりダクトの曲がり方向外側方向に一定長だけ偏
位した位置に配設してある。上記円板状の遮蔽板に代え
て楕円形板状の遮蔽板を配設した構成も提案する。

【００１５】かかる請求項１記載の脱硝装置によれば、
内燃機関からガス密度が不均一な偏流及び乱流状態とし
て送り込まれた排気ガスは、導入部で噴霧された還元剤
のガスと一体となり、反応器に流入するのと同時に導入
部と対向する部位に配設された遮蔽板に衝突した後、こ
の遮蔽板によって後流渦を生成して一次整流され、更に
多孔板に開口された多数の孔部を通過する際に二次整流
されてから脱硝剤を通過し、選択接触還元法の均一な主
反応に基づいて排気ガスＧ中に含まれている窒素酸化物
（ＮＯ_X）が除去されてから外方に放出される。この時
に導入部から流入する排気ガスに偏流とか乱流が存在し
ても、遮蔽板による一次整流作用と多孔板による二次整
流作用によって整流効果が得られてガス密度が平均化さ
れるという作用が得られる。

【００１６】請求項２記載の脱硝装置によれば、排気ガ
スが導入部と対向する部位に配設された円板状の遮蔽板
に衝突した後、該遮蔽板の下流側で後流渦が発生して偏
流とか乱流が整流されてから脱硝剤内を通過する。従っ
て多孔板を使用しないことにより反応器の小型化が図れ
る。

【００１７】請求項３，４，５記載の脱硝装置によれ
ば、排気ガスが曲がりダクトの曲がり方向外側部分に集
中し、曲がり方向内側部分に滞留部が生じて偏流を伴っ
て還元剤のガスと一体に反応器内に流入した際に、導入
部と対向する部位に配設された円板状もしくは楕円形板
状の遮蔽板に衝突することによって該遮蔽板の下流側で
後流渦が発生して整流効果が得られ、ガス密度が平均化
されてから脱硝剤内を通過する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明にかか
る遮蔽板を備えた脱硝装置の各種実施例を、前記従来の
構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述す
る。図１は本発明の第１実施例にかかる脱硝装置１０の
構成を示す要部断面図であって、１は密閉型の反応器で
あり、この反応器１内部にはハニカム状に構成された多
数個の触媒で成る脱硝剤２，２が積層配置されている。
各脱硝剤２，２の間には、断熱性と耐衝撃性を持たせる
ためのスペーサ５，５が挿入されている。６は排気ガス
Ｇの導入部、８は同排出部である。

【００１９】上記排気ガスＧの導入部６の近傍部分に
は、外方から壁部を貫通して還元剤の流通管７が挿通さ
れ、この流通管７の内方先端部にノズル３が固定されて
いるとともに該流通管７の他端部に還元剤が貯留された
タンク４が配置されている。尚、ノズル３に連結された
還元剤の流通管７に加えて、圧縮空気の流通管をも連結
した２流体タイプのものを用いることも可能である。

【００２０】第１実施例の場合、上記反応器１内にあっ
て排気ガスＧの導入部６と対向する部位に遮蔽板１１が
配設され、更にこの遮蔽板１１と脱硝剤２，２との間に
多孔板１２が配設されている。この遮蔽板１１は図２
（Ａ）（Ｂ）に示したように中心部に取付用の孔部１１
ａが開口された円盤状の部材で構成され、多孔板１２は
図３に示したように多数の孔部１２ａ，１２ａが開口さ
れたプレート状部材で構成されている。

【００２１】尚、遮蔽板１１の固定手段としては、反応
器１の外方から壁部を貫通して設けた図外の支持杆の先
端部に前記取付用の孔部１１ａを固定すればよく、多孔
板１２の固定手段としては、該多孔板１２の周縁部を反
応器１の内壁部に固定する等の手段を用いればよい。

【００２２】かかる構成に基づく本第１実施例の動作を
以下に説明する。即ち、内燃機関から発生する排気ガス
Ｇが導入部６からガス密度が不均一な偏流もしくは乱流
状態として反応器１内に送り込まれた際に、還元剤の流
通管７を介してタンク４内に貯留された還元剤をノズル
３に供給することにより、この還元剤を排気ガスＧの下
流側に向けて噴霧する。

【００２３】すると排気ガスＧは還元剤のガスと一体と
なり、導入部６と対向する部位に配設された遮蔽板１１
に衝突した後、この遮蔽板１１によって後流渦を生成し
て一次整流され、更に多孔板１２に開口された多数の孔
部１２ａ，１２ａを通過する際に二次整流されてから脱
硝剤２，２内を通過する。そして選択接触還元法の主反
応（前記の１式を参照）に基づいて、排気ガスＧ中に含
まれている窒素酸化物（ＮＯ_X）が均一な脱硝反応によ
り除去され、排出部８から外方に放出される。

【００２４】従って反応器１の導入部６から流入する排
気ガスＧに偏流とか乱流が存在しても、遮蔽板１１によ
る一次整流作用と多孔板１２による二次整流作用によっ
て排気ガスＧの持つ偏流とか乱流の整流効果が得られ、
ガス密度が平均化されるという動作態様が得られる。
尚、遮蔽板１１の後流渦による整流作用の実際は以下の
第２実施例によって説明する。

【００２５】図４は本発明の第２実施例を示す要部断面
図であって、基本的な構成は前記第１実施例と一致して
いるため、同一の符号を付して表示してある。この第２
実施例では、反応器１内にあって排気ガスＧの導入部６
と対向する部位に円板状の遮蔽板１１が配設されてい
て、この遮蔽板１１によって整流された排気ガスＧが直
ちに脱硝剤２，２に供給されるようになっている。他の
構成要素及び遮蔽板１１の固定手段等は前記多孔板１２
を除いて第１実施例と同一である。

【００２６】かかる構成に基づく第２実施例によれば、
内燃機関から発生する排気ガスＧが導入部６からガス密
度が不均一な偏流もしくは乱流状態として反応器１内に
送り込まれ、ノズル３から下流側に向けて噴霧された還
元剤のガスと一体となって導入部６と対向する部位に配
設された円板状の遮蔽板１１に衝突する。するとこの遮
蔽板１１の下流側で後流渦Ａが発生し、この後流渦Ａに
よって偏流とか乱流の整流作用が得られ、ガス密度が平
均化されてから脱硝剤２，２内を通過する。

【００２７】図５は本発明の第３実施例の要部断面図で
あって、基本的な構成は前記第１，第２実施例と一致し
ており、同一の符号を付して表示してある。一般に反応
器１内に排気ガスＧを送り込む配管は、周囲のスペース
とかレイアウトの都合上から直管状に形成することはほ
とんどなく、通常は配管の中途部が曲折されているのが
通例である。この第３実施例では排気ガスＧの導入部６
として曲がりダクトを用いた例である。

【００２８】この第３実施例の場合も第２実施例と同様
に反応器１内の排気ガスＧの導入部６と対向する部位に
円板状遮蔽板１１が配設されていて、この遮蔽板１１に
よって整流された排気ガスＧが脱硝剤２，２に供給され
るようになっている。

【００２９】通常排気ガスＧが導入部６としての曲がり
ダクトを通って反応器１内に送り込まれる際には、図５
の矢印Ｂに示したように曲がり方向外側部分にガス流が
集中してしまい、曲がり方向内側部分には矢印Ｃに示す
滞留部が生じる。このようなガス流の滞留部に起因する
偏流を伴って排気ガスＧが還元剤のガスと一体となって
反応器１内に流入しても、導入部６と対向する部位に配
設された遮蔽板１１に衝突することにより該遮蔽板１１
の下流側で後流渦Ａが発生し、この後流渦Ａによって偏
流の整流効果が得られ、ガス密度が平均化されてから脱
硝剤２，２内を通過するという動作態様が得られる。

【００３０】図８は第３実施例におけるハニカム内流速
分布図であり、遮蔽板１１の存在に伴って図１１の従来
例に比較して中心部分での流速突出部が消滅しており、
全体的に流速分布が平坦となっていることにより、排気
ガスＧの偏流の影響をなくして脱硝効果の均一性がはか
れることが理解される。

【００３１】図６は本発明の第４実施例の要部断面図で
あって、基本的な構成は前記第３実施例と一致してお
り、同一の符号を付して表示してある。この第４実施例
では排気ガスＧの導入部６として曲がりダクトを用いる
とともに反応器１内の排気ガスＧの導入部６と対向する
部位に円板状の遮蔽板１１が配設された構造は第３実施
例と一致しているが、第４実施例では導入部６を構成す
る曲がりダクトの中心線Ｌと遮蔽板１１の中心点Ｏとが
一致していないように遮蔽板１１を配設したことが特徴
となっている。

【００３２】即ち、遮蔽板１１は曲がりダクトの曲がり
方向外側方向に一定長だけ偏位した位置に配設されてい
て、これに伴って導入された排気ガスＧの風圧中心と遮
蔽板１１の中心点Ｏとが一致するように設定されてい
る。この偏位された位置にある遮蔽板１１によって整流
された排気ガスＧが脱硝剤２，２に供給されるようにな
っている。尚、第４実施例では前記した還元剤の流通管
７と該流通管７の内方先端部に固定されたノズル３の図
示は省略してある。

【００３３】かかる第４実施例によれば、排気ガスＧが
曲がりダクトを通って反応器１内に送り込まれる際に、
曲がり方向外側部分にガス流が集中し、曲がり方向内側
部分に滞留部Ｃが生じることによる偏流を伴って排気ガ
スＧが還元剤のガスと一体となって反応器１内に流入し
ても、排気ガスＧの風圧中心と遮蔽板１１の中心点Ｏと
が一致しているため、該遮蔽板１１の下流側で均等に後
流渦Ａが発生し、この後流渦Ａによって偏流の整流効果
が得られてガス密度が平均化されてから脱硝剤２，２内
を通過するという動作態様が得られる。

【００３４】図７は本発明の第５実施例の要部断面図で
あって、基本的な構成は前記第４実施例と一致してお
り、同一の符号を付して表示してある。この第５実施例
では第４実施例で用いた円板状の遮蔽板１１に代えて楕
円形板状の遮蔽板１１ｂを用いており、この遮蔽板１１
ｂは第４実施例と同様に曲がりダクトの曲がり方向外側
方向に一定長だけ偏位した位置に配設されていて、これ
に伴って導入された排気ガスＧの風圧中心と遮蔽板１１
ｂの中心点とがほぼ一致するように設定されている。
尚、該遮蔽板１１ｂの孔部１１ａは中心点から若干ずれ
た位置にあり、この孔部１１ａと導入部６を構成する曲
がりダクトの中心線Ｌとが一致している。その他の構成
は第４実施例と同一である。

【００３５】かかる第５実施例によれば、排気ガスＧが
曲がりダクトを通って反応器１内に送り込まれる際に、
前記例と同様に曲がり方向内側部分の滞留部Ｃに起因す
る偏流を伴って反応器１内に流入しても、排気ガスＧの
風圧中心と楕円形板状の遮蔽板１１ｂの中心点Ｏとがほ
ぼ一致しているため、該遮蔽板１１ｂの下流側で均等に
後流渦Ａが発生して偏流の整流効果が得られるという動
作態様が得られる。

【００３６】図９は上記の各実施例１〜５におけるハニ
カム内流速分布の標準偏差の推移を表しており、横軸に
整流部の容積（ｍ³）を、縦軸に標準偏差（ｍ／ｓ）を
夫々示している。図示したように遮蔽板１１がない従来
例に比して、実施例１は遮蔽板１１と多孔板１２を配設
したことによって排気ガスＧの偏流防止効果が高くなっ
ている。実施例２は円板状の遮蔽板１１のみを使用して
多孔板１２を用いていない例であるが、整流性能は実施
例１は略同等である上、整流部の容積を約４０％小さく
して反応器１の小型化が可能になったことを示してい
る。

【００３７】更に実施例３〜５は排気ガスＧの導入部と
して曲がりダクトを用いた際の遮蔽板１１，１１ｂの形
状と設置場所に変化を持たせたことにより、偏流を防止
する上での最適化が行えることを示しており、この実施
例３〜５により曲がりダクトによる排気ガスの偏流の影
響をほとんど消滅することができる。

【００３８】尚、上記各実施例ではノズル３よりも下流
側に遮蔽板１１，１１ｂ及び多孔板１２を配設されてい
るが、これはガス流が乱れている状態の方が還元剤の混
合が効率良く行われることと、噴霧された還元剤が気化
するために必要とする時間を考慮すると、ノズル３はか
なり上流側に設置することがことが好ましく、混合ガス
が整流されるのと同時に還元剤との混合が促進されるこ
とからもノズル３は必然的に図１に示した導入部６側に
配置するのが良い。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる脱硝装置によれば、反応器に流入する排気ガスに偏
流とか乱流が存在しても、反応器に流入するのと同時に
導入部と対向する部位に配設された遮蔽板に衝突して後
流渦を生成することにより、整流されるとともにガスの
流速と密度がほぼ均一化されから脱硝剤を通過し、選択
接触還元法の均一な主反応に基づいて排気ガス中に含ま
れている窒素酸化物（ＮＯ_X）を除去することができ
る。

【００４０】従って周囲のスペースとかレイアウトの都
合上から反応器内に排気ガスを送り込む配管を曲折した
場合に生じやすい排気ガスの偏流もしくは乱流の状態に
も的確に対処可能となり、偏流，乱流状態が反応器の出
口まで残ることがなく、排気ガスがノズルから噴霧され
た還元剤と充分に混合されて脱硝剤内を通過するので、
還元剤濃度が均一となって脱硝効率を向上させることが
できる。尚、多孔板を併用した際の二次整流作用によっ
て整流効果が高められる。

【００４１】又、偏流とか乱流を抑制するために反応器
内に格別大きな空間部を形成する必要がないので、反応
器自体の小型化がはかれると同時に広い設置スペースが
要求されないという効果がある。

【００４２】従って本発明によれば、偏流とか乱流に伴
うガス密度の不均一に起因する該排気ガスの拡散状態を
整えて、排気ガス全体に対して触媒に基づく均一な脱硝
効果が得られる脱硝装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を適用した脱硝装置の構成
を示す要部断面図。

【図２】図１の遮蔽板を示す（Ａ）側断面図及び（Ｂ）
平面図。

【図３】図１の多孔板を示す平面図。

【図４】本発明の第２実施例を適用した脱硝装置の構成
を示す要部断面図。

【図５】本発明の第３実施例を適用した脱硝装置の構成
を示す要部断面図。

【図６】本発明の第４実施例を適用した脱硝装置の構成
を示す要部断面図。

【図７】本発明の第５実施例を適用した脱硝装置の構成
を示す要部断面図。

【図８】第３実施例におけるハニカム内流速分布図。

【図９】各実施例１〜５におけるハニカム内流速分布の
標準偏差の推移を示すグラフ。

【図１０】従来の脱硝装置の構成を示す概要図。

【図１１】従来例におけるハニカム内流速分布図。

【符号の説明】

１…反応器 ２…脱硝剤 ３…ノズル ４…（還元剤の）タンク ５…スペーサ ６…導入部 ７…（還元剤の）流通管 ８…排出部 １０…脱硝装置 １１，１１ｂ…遮蔽板 １２…多孔板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉型の反応器内部にハニカム状に構成
   された触媒で成る脱硝剤を積層配置し、導入部から該反
   応器内に内燃機関の排気ガスを流入すると同時に該排気
   ガス中に還元剤を噴霧して、接触還元法に基づいて排気
   ガス中の窒素酸化物を除去し、排出部から放出するよう
   にした脱硝装置において、 上記反応器内にあって排気ガスの導入部と対向する部位
   に、流入する排気ガスが衝突した際に後流渦を生成して
   一次整流する遮蔽板を配設し、更に該遮蔽板と脱硝剤と
   の間に、多数の孔部を通過する際に二次整流する多孔板
   を配設したことを特徴とする、遮蔽板を備えた脱硝装
   置。
2. 【請求項２】 密閉型の反応器内部にハニカム状に構成
   された触媒で成る脱硝剤を積層配置し、導入部から該反
   応器内に内燃機関の排気ガスを流入すると同時に該排気
   ガス中に還元剤を噴霧して、接触還元法に基づいて排気
   ガス中の窒素酸化物を除去し、排出部から放出するよう
   にした脱硝装置において、 上記反応器内にあって排気ガスの導入部と対向する部位
   に、流入する排気ガスが衝突した際に後流渦を生成して
   整流する遮蔽板を配設したことを特徴とする、遮蔽板を
   備えた脱硝装置。
3. 【請求項３】 前記排気ガスの導入部として曲がりダク
   トを採用した請求項２記載の遮蔽板を備えた脱硝装置。
4. 【請求項４】 前記排気ガスの導入部として曲がりダク
   トを採用するとともに、円板状の遮蔽板を、排気ガスの
   風圧中心と遮蔽板の中心点とが一致するように該曲がり
   ダクトの曲がり方向外側方向に一定長だけ偏位した位置
   に配設した請求項２，３記載の遮蔽板を備えた脱硝装
   置。
5. 【請求項５】 上記円板状の遮蔽板に代えて、楕円形板
   状の遮蔽板を排気ガスの風圧中心と遮蔽板の中心点とが
   一致するように該曲がりダクトの曲がり方向外側方向に
   一定長だけ偏位した位置に配設した請求項２，３記載の
   遮蔽板を備えた脱硝装置。