JPH1057767A - 排ガス脱硝システムにおけるアンモニア注入装置 - Google Patents

排ガス脱硝システムにおけるアンモニア注入装置

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JPH1057767A
JPH1057767A JP8220887A JP22088796A JPH1057767A JP H1057767 A JPH1057767 A JP H1057767A JP 8220887 A JP8220887 A JP 8220887A JP 22088796 A JP22088796 A JP 22088796A JP H1057767 A JPH1057767 A JP H1057767A
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ammonia
pipe
duct
injection pipe
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JP8220887A
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Masatoshi Komai
雅敏 駒井
Nobuo Matsumoto
信夫 松本
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Hitachi Zosen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールが必要な貫通部分をダクト両側壁に多
数設けないようにして、構造を簡単にし、製作を容易に
する。多数の伸縮継手を用いなくてすむようにする。熱
膨張によるアンモニア注入管の破損を確実に防止する。
気化アンモニアガスをダクト内に均一に注入できるよう
にする。 【解決手段】 アンモニア注入装置1 は、水平ヘッダ管
3 と、これに垂下状に接続されかつ多数の注入ノズル41
を有する複数本のアンモニア注入管4 とよりなる２つの
アンモニア注入管ユニット2A,2B を、排ガスダクト100
内に多段状に配置してなる。下段のヘッダ管3 およびダ
クト100 底部に水平に配置したガイド固定部材5 に、複
数の上向き筒状のガイド9 を所定間隔で設け、ガイド9
にアンモニア注入管4 の各下端部を上下移動可能に挿入
する。各アンモニア注入管4 の多数の注入ノズル41を、
下方にいくに従って漸次大きな口径を有するものとす
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、ガスタービンやボ
イラ等の排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択
的接触還元によって除去する排ガス脱硝システムにおい
て、還元剤としてのアンモニアを排ガスダクト内に注入
するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排ガス脱硝システムにおいて、アンモニ
ア注入装置は、図６に示すように、ＮＯｘ含有排ガス発
生源（ボイラ、加熱炉、ガスタービン等）と反応器との
間に配設された排ガスダクト内において、排ガス温度が
適切となる所定位置に設置されて、アンモニア発生装置
から供給された還元剤としての気化アンモニアガスをダ
クト内に供給するものである。
【０００３】従来のアンモニア発生装置は、図７に示す
ように、排ガスダクト(100) の両側壁(101) の外側に配
置された垂直な一対のヘッダ管(201) と、両端部がダク
ト両側壁(101) を貫通するようにダクト(100) 内に水平
に配置されかつ多数の注入ノズル（図示略）を有する複
数本のアンモニア注入管(202) と、両ヘッダ管(201)に
各アンモニア注入管(202) の両端を接続する複数の伸縮
継手(203) とからなるものであった。そして、各アンモ
ニア注入管(202) は、ダクト(100) 内に配置された複数
本の垂直支持部材(204) に固定されて、撓みや振れが生
じないようになされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のアンモニア注入装置の場合、次のような問題点
があった。
【０００５】即ち、各アンモニア注入管(202) は、これ
らの両端部がダクト両側壁(101) を貫通するようになさ
れているが、シールが必要な管貫通部分をダクト両側壁
(101) に多数設けるのは、構造が複雑となるうえ、製作
に手間を要する。しかも、高熱の排ガスに晒される各ア
ンモニア注入管(202) と、ダクト(100) の外側に位置す
るヘッダ管(201 )との熱膨張量の差を吸収するために、
上記のように多数の伸縮継手(203) を用いる必要があっ
た。
【０００６】また、装置全体が大型化するにつれて、支
持部材(204) の熱膨張量もかなり大きくなるため、同部
材(204) に固定された各アンモニア注入管(202) が熱膨
脹した支持部材(204) に圧迫されて破損するおそれがあ
った。
【０００７】さらに、還元剤としての気化アンモニアガ
スは、ダクト(100) 内に均一に注入される必要がある
が、装置が大型化してアンモニア注入管(202) が長くな
ると、同管(202) におけるヘッダ管(201) に近い注入ノ
ズルからのアンモニア注入量に比べて、ヘッダ管(201)
から隔った注入ノズルからのアンモニア注入量がかなり
少なくなり、均一な注入を行なうことができないという
問題があった。
【０００８】本発明の課題は、上記の各問題点を解決す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の発明は、水平なヘッダ管(3) と、これに垂下状に接
続されかつ多数の注入ノズル(41)を有する複数本のアン
モニア注入管(4) とよりなる複数のアンモニア注入管ユ
ニット(2A,2B) が、排ガスダクト(100) 内に多段状に配
置されてなり、２段目以降のヘッダ管(3) とダクト(10
0) の底部に水平に配置されたガイド固定部材(5) と
に、複数の上向き筒状のガイド(9) が所定間隔で設けら
れ、これらのガイド(9) に上記アンモニア注入管(4) の
各下端部が上下移動可能に挿入されている、排ガス脱硝
システムにおけるアンモニア注入装置である。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、水平なヘッ
ダ管と、これに垂下状に接続されかつ多数の注入ノズル
を有する複数本のアンモニア注入管とよりなるアンモニ
ア注入管ユニットが、排ガスダクト内に配置されてな
り、ダクトの底部に水平に配置されたガイド固定部材
に、複数の上向き筒状のガイドが所定間隔で設けられ、
これらのガイドに上記アンモニア注入管の各下端部が上
下移動可能に挿入されている、排ガス脱硝システムにお
けるアンモニア注入装置である。
【００１１】このように水平なヘッダ管(3) と垂直なア
ンモニア注入管(4) とからなるアンモニア注入管ユニッ
ト(2A,2B) を用いれば、水平なヘッダ管(3) の両端部の
みをダクト(100) の両側壁に貫通させればよいので、構
造が複雑化せず、したがって製作が容易である。
【００１２】しかも、ヘッダ管(3) およびアンモニア注
入管(4) はいずれもダクト内に位置し、両者の熱膨張量
には差がなく、したがって、従来技術のようにヘッダ管
とアンモニア注入管との接続に伸縮継手を用いる必要が
ない。
【００１３】また、各アンモニア注入管(4) の下端部
は、２段目以降のヘッダ管(3) やダクト(100) の底部に
水平に配置されたガイド固定部材(5) に上向きに設けら
れたガイド(9) に、上下移動可能に挿入されているの
で、アンモニア注入管(4) の熱膨張を容易に吸収するこ
とができる。したがって、従来技術のように支持部材を
設ける必要がなく、同部材の熱膨張によるアンモニア注
入管の破損のおそれもない。また、ガイド(9) により、
アンモニア注入管(4) の振れを確実に防止することがで
きる。
【００１４】次に、本発明のうち請求項３記載の発明
は、請求項１または２記載のアンモニア注入装置におい
て、各アンモニア注入管(4) の多数の注入ノズル(41)
が、下方にいくに従って漸次大きな口径を有するもので
ある。
【００１５】このようにすれば、アンモニア注入管(4)
におけるヘッダ管(3) に近い上端寄りの注入ノズル(41)
からのアンモニア注入量と、ヘッダ管(3) から隔った下
端寄りの注入ノズル(41)からのアンモニア注入量の差を
減少することができる。したがって、アンモニア注入管
(4) が長い場合でも、ダクト(100) 内に気化アンモニア
ガスをほぼ均一に注入することができる。
【００１６】また、本発明のうち請求項４記載の発明
は、請求項１ないし３記載のアンモニア注入装置におい
て、各アンモニア注入管(4) の長さ中間部に、両端部に
長さ方向に長い長孔(11)を有する水平板状のフランジ(1
0)が設けられ、隣り合うアンモニア注入管(4) のフラン
ジ(10)の端部同士が、互いに重ね合わされて長孔(11)に
挿通されたボルトおよびナットによって摺動可能に連結
されているものである。
【００１７】このようにすれば、アンモニア注入管(4)
が長い場合であっても、複数のフランジ(10)の連結体が
同注入管(4) の支持部材として働き、管(4) の振動を確
実に防止することができる。しかも、フランジ(10)は、
これらが熱膨脹したさいに、ボルトおよびナットとの摩
擦力に抗して長孔(11)の長径の範囲内で摺動し得るの
で、破損の問題も生じない。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照して説明する。
【００１９】図１は、本発明によるアンモニア注入装置
(1) の全体を示す図であって、同装置(1) は、水平なヘ
ッダ管(3) と、これに垂下状に接続された複数のアンモ
ニア注入管(4) とよりなる２つのアンモニア注入管ユニ
ット(2A,2B) が、排ガス発生源であるガスタービンと触
媒層を有する反応器との間に設けられた排ガスダクト(1
00) 内（図６参照）に、多段状に配置されてなる。
【００２０】ヘッダ管(3) の両端部は、それぞれダクト
(100) の左右両側壁(101) を貫通して外側に露出してい
る。ヘッダ管(3) の両端部は、ダクト左右両側壁(101)
の外側に配置されたアンモニア供給管(6) の分岐部の出
口端部にそれぞれ接続されている。アンモニア供給管
(6) には、複数の伸縮継手(7) が、所要箇所に設けられ
ている。
【００２１】上下両ユニット(2A,2B) のヘッダ管(3) の
下側には、図２に示すように、各アンモニア注入管(4)
の上端部が、ヘッダ管(3) と連通するように、当て板
(8) を介して溶接されている。アンモニア注入管(4) の
下端部は、閉鎖プレート(42)により塞がれている。
【００２２】各アンモニア注入管(4) の左右両側部分に
は、同管(4) にあけられた円孔よりなる多数の注入ノズ
ル(41)が、長さ方向に等間隔おきに形成されている（図
２参照）。アンモニア発生装置からアンモニア供給管
(6) およびヘッダ管(3) を介してアンモニア注入管(4)
に流入した気化アンモニアガスは、各注入ノズル(41)か
らダクト(100) 内に注入される。多数のノズル(41)のピ
ッチは適宜設定されるが、通常は約２０ｍｍとなされ
る。
【００２３】これら注入ノズル(41)は、下方にいくに従
って漸次大きな口径を有するものとなされている。これ
により、各アンモニア注入管(4) におけるヘッダ管(3)
に近い上端寄りのノズル(41)からのアンモニア注入量
と、ヘッダ管(3) から隔った下端寄りのノズル(41)から
のアンモニア注入量の差を減少することができ、したが
って、ダクト(100) 内に気化アンモニアガスをほぼ均一
に注入することができる。ノズル(41)の口径を大きくし
ていく割合は適宜設定されるが、通常は、例えば最小の
ノズル口径が５．８５ｍｍであれば約０．０３ｍｍずつ
大きくなされる。
【００２４】下段のアンモニア注入管ユニット(2B)の下
方には、管状のガイド固定部材(5)が、ダクト(100) の
底壁(102) に沿うように水平に配置されている。ガイド
固定部材(5) の両端部は、それぞれダクト両側壁(101)
を貫通して外側に露出している。
【００２５】そして、下段のユニット(2B)のヘッダ管
(3) およびガイド固定部材(5) の各上側面には、各ユニ
ット(2A,2B) のアンモニア注入管(4) と同数の上向き筒
状のガイド(9) が溶接せられている。ガイド(9) の内径
は、アンモニア注入管(4) の外径よりもやや大きくなさ
れている。そして、これらのガイド(9) に、アンモニア
注入管(4) の各下端部が挿入されている。アンモニア注
入管(4) の各下端部と、ヘッダ管(3) およびガイド固定
部材(5) の上側面との間には、やや間隔がある。したが
って、各アンモニア注入管(4) が長さ方向に熱膨張して
も、同管(4) の下端部はガイド(9) 内を下行することが
でき、これによって熱膨張が吸収される。また、これら
のガイド(9) によって、各アンモニア注入管(4) の振れ
が防止される。
【００２６】ガイド(9) の左右両側上部には、アンモニ
ア注入管(4) の下端部左右両側部分に開けられた注入ノ
ズル(41)からの気化アンモニアガスの注入が妨げられな
いように、切欠き(91)が設けられている（図２および図
３参照）。また、ガイド(9)の前後両側上部には、内方
凸部(92)が形成されている（図２および図３参照）。こ
れによって、アンモニア注入管(4) の前後方向（即ち、
排ガス流れ方向）の振れ幅を一層確実に減らすことがで
きる。
【００２７】図４および図５は、各アンモニア注入管
(4) の長さ中間部を拡大して示すものであり、各アンモ
ニア注入管(4) には、横長方形板状のフランジ(10)が固
着されている。フランジ(10)の長さは、各アンモニア注
入管(4) 間のピッチよりもやや長いものとなされ、隣り
合うアンモニア注入管(4) のフランジ(10)の端部同士が
重ね合わせられている。これらフランジ(10)の端部同士
の重ね合わせ部分の両側には、それぞれフランジ(10)の
長さ方向に長いボルト挿通用長孔(11)があけられている
（図４参照）。そして、これらの長孔(11)にボルト（図
示略）が挿通されるとともに、ボルトの先端にナット
（図示略）がねじ嵌められている。ボルトとナットの締
め付けの程度は、フランジ(10)が熱膨脹したさいに、ボ
ルトおよびナットとの摩擦力に抗してフランジ(10)が長
孔(11)の長径の範囲内で摺動し得るように設定される。
これにより、フランジ(10)が熱膨張しても、これらの連
結部分が破損するおそれがない。なお、各アンモニア注
入管(4) の長さに応じて、各注入管(4) に複数枚ずつフ
ランジ(10)を設けてもよい。
【００２８】ダクト両側壁(101) に最も近いアンモニア
注入管(4) のフランジ(10)の端部には、これら壁(101)
寄りの端部両側に係合用張出し部(10A) が形成されてい
る。一方、ダクト両側壁(101) 部分には、フランジ(10)
よりもやや上方に、フランジ連結用プレート(12)が水平
突出状に溶接せられ、同プレート(12)の先端部に、側面
よりみて略逆Ｕ形のフランジ係合部材(13)の水平取付部
(13A) が、２組のボルト・ナットで取り付けられてい
る。そして、フランジ係合部材(13)の前後両側の垂下状
係合部(13B) が、フランジ(10)の係合用張出し部(10A)
に係り合わせられている。各アンモニア注入管(4) の長
さ方向の熱膨脹量はほぼ同じであるため、同管(4) の長
さ方向の熱膨張によってフランジ(10)同士の連結部分が
破損することはないが、フランジ(10)とダクト側壁(10
1) に溶接されたプレート(12)とを固定状に連結してお
くと、同連結部分およびプレート(12)とダクト側壁(10
1) との溶接部分が破損するおそれがある。そこで、上
記のようにフランジ係合部材(13)を用いれば、フランジ
係合部材(13)とフランジ(10)とが相互に上下方向に摺動
することによって、係合状態を維持したままでアンモニ
ア注入管(4) の熱膨張を吸収することができるので、破
損の心配がない。
【００２９】なお、図示は省略したが、本発明によるア
ンモニア注入装置は、ダクト(100)の寸法等に応じて単
一のアンモニア注入管ユニットを排ガスダクト(100) 内
に配置して構成することも勿論可能である。
【００３０】
【発明の効果】本発明の排ガス脱硝システムにおけるア
ンモニア注入装置によれば、水平なヘッダ管(3) と垂直
なアンモニア注入管(4) とからなるアンモニア注入管ユ
ニット(2A,2B) を用いており、水平なヘッダ管(3) の両
端部のみをダクト(100) の両側壁に貫通させればよいの
で、構造が複雑化せず、したがって製作が容易である。
しかも、ヘッダ管(3) およびアンモニア注入管(4) はい
ずれもダクト内に位置しているので、両者の熱膨張量に
は差がなく、したがって、従来技術のようにヘッダ管と
アンモニア注入管との接続に伸縮継手を用いる必要がな
い。さらに、各アンモニア注入管(4) の下端部は、２段
目以降のヘッダ管(3) やダクト(100) の底部に水平に配
置されたガイド固定部材(5) に上向きに設けられたガイ
ド(9) に、上下移動可能に挿入されているので、アンモ
ニア注入管(4) の熱膨張を容易に吸収することができ
る。したがって、従来技術のように支持部材を設ける必
要がなく、同部材の熱膨張によるアンモニア注入管の破
損のおそれもないうえ、アンモニア注入管(4) の振れを
確実に防止することができる。
【００３１】また、各アンモニア注入管(4) の多数の注
入ノズル(41)を、下方にいくに従って漸次大きな口径を
有するものとすることにより、アンモニア注入管(4) に
おけるヘッダ管(3) に近い上端寄りの注入ノズル(41)か
らのアンモニア注入量と、ヘッダ管(3) から隔った下端
寄りの注入ノズル(41)からのアンモニア注入量の差を減
少することができ、したがって、アンモニア注入管(4)
が長い場合でも、ダクト(100) 内に気化アンモニアガス
をほぼ均一に注入することができる。
【００３２】さらに、各アンモニア注入管(4) の長さ中
間部に、両端部に長さ方向に長い長孔(11)を有する水平
板状のフランジ(10)を設け、隣り合うアンモニア注入管
(4)のフランジ(10)の端部同士を、互いに重ね合わせて
長孔(11)に挿通されたボルトおよびナットによって摺動
可能に連結するようにすれば、アンモニア注入管(4)が
長い場合であっても、複数のフランジ(10)の連結体が同
注入管(4) の支持部材として働き、管(4) の振動を確実
に防止することができ、しかも、フランジ(10)は、これ
らが熱膨脹したさいに、ボルトおよびナットとの摩擦力
に抗して長孔(11)の長径の範囲内で摺動し得るので、破
損の問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すアンモニア注入装置の
正面図である。
【図２】図１のアンモニア注入装置の高さ中間部にある
ヘッダ管の一部を拡大して示す垂直縦断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】各アンモニア注入管の長さ中間部を拡大して示
す水平断面図である
【図５】各アンモニア注入管の長さ中間部を拡大して示
す正面図である。
【図６】排ガス脱硝システムの概略を示すフロー図であ
る。
【図７】従来のアンモニア注入装置を示す正面図であ
る。
【符号の説明】
(1)…アンモニア注入装置 (2A)…（上段の）アンモニア注入管ユニット (2B)…（下段の）アンモニア注入管ユニット (3)…ヘッダ管 (4)…アンモニア注入管 (41)…注入ノズル (5)…ガイド固定部材 (9)…ガイド (10)…フランジ (11)…長孔 (100)…排ガスダクト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水平なヘッダ管(3) と、これに垂下状に
    接続されかつ多数の注入ノズル(41)を有する複数本のア
    ンモニア注入管(4) とよりなる複数のアンモニア注入管
    ユニット(2A,2B) が、排ガスダクト(100) 内に多段状に
    配置されてなり、２段目以降のヘッダ管(3) とダクト(1
    00) の底部に水平に配置されたガイド固定部材(5) と
    に、複数の上向き筒状のガイド(9) が所定間隔で設けら
    れ、これらのガイド(9) に上記アンモニア注入管(4) の
    各下端部が上下移動可能に挿入されている、排ガス脱硝
    システムにおけるアンモニア注入装置。
  2. 【請求項２】 水平なヘッダ管と、これに垂下状に接続
    されかつ多数の注入ノズルを有する複数本のアンモニア
    注入管とよりなるアンモニア注入管ユニットが、排ガス
    ダクト内に配置されてなり、ダクトの底部に水平に配置
    されたガイド固定部材に、複数の上向き筒状のガイドが
    所定間隔で設けられ、これらのガイドに上記アンモニア
    注入管の各下端部が上下移動可能に挿入されている、排
    ガス脱硝システムにおけるアンモニア注入装置。
  3. 【請求項３】 各アンモニア注入管(4) の多数の注入ノ
    ズル(41)が、下方にいくに従って漸次大きな口径を有す
    る、請求項１または２記載のアンモニア注入装置。
  4. 【請求項４】 各アンモニア注入管(4) の長さ中間部
    に、両端部に長さ方向に長い長孔(11)を有する水平板状
    のフランジ(10)が設けられ、隣り合うアンモニア注入管
    (4) のフランジ(10)の端部同士が、互いに重ね合わされ
    て長孔(11)に挿通されたボルトおよびナットによって摺
    動可能に連結されている、請求項１ないし３記載のアン
    モニア注入装置。
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