TW202305238A - 燃燒氣體冷卻裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題] 提供可不增加製造成本就使觸媒部發揮所期望之性能的燃燒氣體冷卻裝置。 [解決手段] 提供脫硝裝置(100)，具備：混合通道(10)，其具備：供燃燒氣體流入的流入部(10a)、供從流入部(10a)流入之前述燃燒氣體流出的流出部(10b)；冷卻通道(40)，其使比燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至混合通道(10)內，產生使燃燒氣體與冷卻氣體混合而成的混合氣體；以及擴大通道(20)，其具備：連接於混合通道(10)且供混合氣體流入的流入部(20a)、供從流入部(20a)流入之混合氣體流出的流出部(20b)，混合通道(10)，具有從流入部(10a)朝向流出部(20b)之各位置的剖面積為相等的形狀，擴大通道(20)，具有從流入部(20a)朝向流出部(20b)使剖面積逐漸擴大的形狀。

Description

燃燒氣體冷卻裝置
本發明，關於燃燒氣體冷卻裝置。
以往，已知有脫硝裝置，其分解從燃氣輪機等之燃燒機關排出之燃燒氣體所含有的氮氧化物，防止對大氣環境造成不良影響。且，已知當超過容許溫度的燃燒氣體流入至具備分解氮氧化物之觸媒部的脫硝裝置的話，會發生脫硝裝置的性能降低，或脫硝裝置的故障。為了防止這種狀況，已知有在觸媒部的上游側設置冷卻燃燒氣體之冷卻裝置的脫硝裝置(例如參照專利文獻1及專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 美國專利第9890672號說明書 [專利文獻2] 美國專利第9644511號說明書
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1及專利文獻2所揭示之脫硝裝置中，使冷卻氣體混合於燃燒氣體用的混合通道，是成為從燃燒氣體之流通方向的上游側朝向下游側使剖面積逐漸擴大的形狀。但是，流入混合通道的燃燒氣體是沿著流通方向直線地流動，故燃燒氣體難以擴展到剖面積逐漸擴大之混合通道之寬度方向(與流通方向正交的方向)的端部附近。因此，與混合通道的中央部相較之下，混合通道之寬度方向的端部附近的溫度變低，會在寬度方向的溫度分布產生偏差。
使燃燒氣體與冷卻氣體混合而成的混合氣體，雖透過擴大通道被導引至觸媒部，但為了使觸媒部發揮所期望的性能，有必要使被導引至觸媒部的混合氣體之最高溫度成為觸媒部的適合溫度範圍。若寬度方向的溫度分布偏差越大，則混合氣體的最高溫度就越高，為了使燃燒氣體的溫度降低至觸媒部的適合溫度範圍，會需要較多必要的冷卻氣體流量。為了使冷卻氣體的流量變多，必須使供給冷卻氣體的風扇數量變多，或是設置高性能的風扇，而會增加脫硝裝置的製造成本。
本發明，是有鑑於這種情形而完成者，其目的在於提供燃燒氣體冷卻裝置，可不增加製造成本就使觸媒部發揮所期望的性能。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣的燃燒氣體冷卻裝置，具備：第1通道，其具備：供燃燒氣體流入的第1流入部、供從該第1流入部流入之前述燃燒氣體流出的第1流出部；冷卻通道，其使比前述燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至前述第1通道內，產生使前述燃燒氣體與前述冷卻氣體混合而成的混合氣體；以及第2通道，其具備：連接於前述第1通道且供前述混合氣體流入的第2流入部、供從該第2流入部流入之前述混合氣體流出的第2流出部，前述第1通道，具有從前述第1流入部朝向前述第1流出部之各位置的剖面積為相等的形狀，前述第2通道，具有從前述第2流入部朝向前述第2流出部使剖面積逐漸擴大的形狀。 [發明之效果]
根據本發明，可提供燃燒氣體冷卻裝置，可不增加製造成本就使觸媒部發揮所期望的性能。
以下，針對本發明之一實施形態的脫硝裝置(燃燒氣體冷卻裝置)100，參照圖式進行說明。圖1，是表示本實施形態之脫硝裝置100的立體圖。圖2，是從上方觀看本實施形態之脫硝裝置100的俯視圖。圖3，是從側方觀看本實施形態之脫硝裝置100的側視圖。圖1-3所示之箭頭，表示氣體(燃燒氣體、混合氣體)的流通方向。
本實施形態的脫硝裝置100，如圖1所示般，例如使在燃氣輪機(圖示略)燃燒所產生之550℃以上的高溫燃燒氣體(排氣氣體)從入口通道1流入，使燃燒氣體與冷卻氣體在混合通道10內混合而產生混合氣體，使通過擴大通道20的混合氣體流入觸媒部30。
如圖1-圖3所示般，脫硝裝置100，具備：入口通道1、混合通道(第1通道)10、擴大通道(第2通道)20、觸媒部30、冷卻通道40。
入口通道1，是藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成，作為燃燒氣體的流通流路來發揮功能。入口通道1，具備：流入部1a，其供從燃氣輪機排出之燃燒氣體流入；以及流出部1b，其供流入流入部1a的燃燒氣體流出。流入部1a，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之方向的剖面形狀例如為大致圓形。
另一方面，流出部1b，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之方向的剖面形狀為矩形。入口通道1，從流入部1a朝向流出部1b，成為與燃燒氣體之流通方向FD正交之方向的剖面積逐漸擴大的形狀。例如，入口通道1內之從燃氣輪機排出之燃燒氣體的流速，是50m/s至100m/s。
混合通道10，是藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成，作為使燃燒氣體與冷卻氣體混合而成之混合氣體的流通流路來發揮功能。混合通道10，具有：流入部(第1流入部)10a，其供從入口通道1之流出部1b排出的燃燒氣體流入；以及流出部(第1流出部)10b，其供從流入部10a流入的燃燒氣體流出。
流入部10a及流出部10b，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之方向的剖面形狀為矩形。混合通道10的流入部10a，是與入口通道1的流出部1b為相同形狀，連結成不會發生燃燒氣體的洩漏。又，流入部10a及流出部10b的剖面形狀，不限於矩形，亦可為橢圓或圓形等。
如圖2所示般，混合通道10，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之寬度方向WD的長度，是從流入部10a到流出部10b為止固定為W1。且，如圖3所示般，混合通道10，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之高度方向HD的長度，是從流入部10a到流出部10b為止固定為H1。於是，混合通道10，具有從流入部10a朝向流出部10b之各位置的剖面積為相等的形狀。
又，混合通道10，是寬度方向WD的長度固定為W1，且高度方向HD的長度固定為H1而成的形狀，但只要是從流入部10a朝向流出部10b之各位置的剖面積為實質相等的形狀的話，亦可為其他形狀。例如，高度方向HD的長度固定為H1，寬度方向WD的長度是從流入部10a朝向流出部10b稍微增加的形狀亦可。如圖2的虛線所示般，例如，對於燃燒氣體的流通方向FD，使寬度方向WD的兩端部以角度θw來使寬度方向WD的長度擴大的形狀亦可。在此，角度θw，是設定成比0°大且比8°小的角度。
擴大通道20，是藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成，作為使燃燒氣體與冷卻氣體混合而成之混合氣體的流通流路來發揮功能。擴大通道20，具有：流入部(第2流入部)20a，其供從混合通道10之流出部10b排出的燃燒氣體流入；以及流出部(第2流出部)20b，其供流入流入部20a的燃燒氣體流出。
流入部20a，其與燃燒氣體之流通方向FD大致正交之方向的剖面形狀為矩形。流出部20b，其與燃燒氣體之流通方向FD大致正交之方向的剖面形狀為縱長的長方形。擴大通道20的流入部20a，是與混合通道10的流出部10b為相同形狀，連結成不會發生混合氣體的洩漏。又，流入部20a及流出部20b的剖面形狀，不限於正方形或長方形，亦可為橢圓或圓形等。
如圖2所示般，擴大通道20，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之寬度方向WD的長度，是從流入部20a到流出部10b為止以一定的斜率逐漸從W1增加到W2的形狀。且，如圖3所示般，混合通道10，其與燃燒氣體之流通方向FD正交之高度方向HD的長度，是從流入部20a到流出部20b為止以一定的斜率逐漸從H1增加到H2的形狀。於是，擴大通道20，具有從流入部20a朝向流出部20b使剖面積以一定的斜率逐漸擴大的形狀。
如圖2所示般，燃燒氣體的流通方向FD中，混合通道10具有長度L1，擴大通道20具有長度L2。長度L1與長度L2，設定成滿足下述式(1)為佳。 0.5≦L1/L2≦1.5(1)
觸媒部30，將混合氣體所含的氮氧化物予以分解，將分解了氮氧化物之後的混合氣體排出至脫硝裝置100的外部(大氣中)。在擴大通道20，配置有吹入部(未圖示)，其對擴大通道20內吹入用來使通過觸媒部30的混合氣體進行還原反應的還原劑。吹入部，例如具備設有複數個孔的圓管形狀之流路者，使通過該流路的氨透過複數個孔吹入至擴大通道20內。又，氨是還原劑的代表例，但亦可使用其他種類的還原劑。而且，被吹入部吹入過還原劑的混合氣體，是透過擴大通道20的流出部20b而流入觸媒部30。
觸媒部30，是作為脫硝裝置來發揮功能，其將被吹入部吹入過還原劑的燃燒氣體所含的氮氧化物，分解成水與氮。第1實施形態中，是使用以氨作為還原劑來分解氮氧化物的選擇性觸媒還原(SCR：Selective Catalytic Reduction)法。
觸媒部30，與混合通道10或擴大通道20同樣地，是藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成，作為使燃燒氣體與冷卻氣體混合而成之混合氣體的流通流路來發揮功能。與混合通道10或擴大通道20不同的是，在流路中鋪設配置有複數個觸媒包(未圖示)這點。觸媒包，是填充有觸媒的觸媒構件，該觸媒用來使混合氣體與氨反應，將排氣氣體中的氮氧化物(一氧化氮、二氧化氮等)分解成水與氮。觸媒包，藉由格子狀或板狀的觸媒來構成，而可在其內部供混合氣體流通。觸媒的成分，以TiO 2為主成分，添加有活性成分的釩、鎢等。
促進以觸媒將混合氣體分解成氮與水之反應的溫度，是300℃以上500℃以下為佳，特別是300℃以上470℃以下的範圍較佳。在比300℃還低的溫度，觸媒的活性會變低，為了提升脫硝性能會需要更多的觸媒量。另一方面，若比470℃還高溫的話，氨(NH 3)會氧化，伴隨於此而會發生氨(NH 3)減少而使脫硝性能降低的問題。且，若為500℃以上的高溫時，不但不是適合還原反應的溫度，還會超過觸媒本身的耐熱溫度，有觸媒損壞的可能性。於是，供給至觸媒的混合氣體之溫度，以500℃以下為佳，特別是300℃以上470℃以下的範圍較佳。
冷卻通道40，是藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成，使比燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至混合通道10內，產生使燃燒氣體與冷卻氣體混合的混合氣體。在本實施形態，例如是使四個冷卻通道(從下方開始依序為40a、40b、40c、40d)，在混合通道10的高度方向空出間隔來配置。
在本實施形態是在混合通道10的高度方向空出間隔來配置，但並不限於此，例如，在混合通道10的寬度方向空出間隔來配置等，在與燃燒氣體之流通方向FD交差的方向來配置亦可。作為冷卻氣體，雖可使用比燃燒氣體還低溫的各種氣體，但在本實施形態，是將大氣中的空氣用來作為冷卻氣體。又，以下，在不區分四個冷卻通道來進行說明的情況，是附上符號40來說明，在區分各冷卻通道來說明的情況，是附上符號40a、符號40b、符號40c、符號40d中的任一個符號來說明。
如圖2所示般，冷卻通道40，具備與燃燒氣體之流通方向FD大致正交之兩方向的冷卻氣體流入部41a、41b，從兩個冷卻氣體流入部41a、41b流入冷卻氣體。兩個冷卻氣體流入部分別連接於連結通道(圖示略)，其在流路內部具備空氣風扇(圖示略)。空氣風扇，藉由馬達等之驅動的動力使大氣中的空氣流入連結通道內部，透過連結通道將作為冷卻氣體來發揮功能的空氣，導引至冷卻氣體流入部41a、41b。
圖4，是從圖2中的箭頭A方向觀看冷卻通道40的前視圖。如圖4所示般，四個冷卻通道40a、40b、40c、40d，沿著混合通道10的高度方向HD空出一定間隔來配置。各冷卻通道40，以螺栓等固定在混合通道10的側壁面。又，四個冷卻通道40a、40b、40c、40d，沒有一定要在高度方向空出一定的間隔來配置，該等間隔亦可有所變化。
各冷卻通道40，在冷卻通道40的長邊方向(混合通道10的寬度方向WD)的不同位置設有複數個冷卻氣體流出孔60。針對冷卻通道40a來說明的話，冷卻通道40a，在冷卻通道40a之長邊方向的不同位置，設有60a～60p等16個冷卻氣體流出孔。如圖4所示般，冷卻氣體流出孔(開口孔)60，沿著寬度方向WD具有長度L3。
16個冷卻氣體流出孔之中，冷卻氣體流出孔60b、60d、60f、60h、60i、60k、60m、60o這八個(第1冷卻氣體流出部)，朝向混合通道10之高度方向HD的下方開口。另一方面，冷卻氣體流出孔60a、60c、60e、60g、60j、60l、60n、60p這八個(第2冷卻氣體流出部)，朝向高度方向HD的上方開口。
如圖4的箭頭所示般，從朝向混合通道10之高度方向HD的下方開口的冷卻氣體流出孔60b、60d、60f、60h、60i、60k、60m、60o，使冷卻媒體朝向高度方向HD的下方流出。另一方面，從朝向混合通道10之高度方向HD的上方開口的冷卻氣體流出孔60a、60c、60e、60g、60j、60l、60n、60p，使冷卻媒體朝向高度方向HD的上方流出。
複數個冷卻氣體流出孔60a～60p，含有往不同方向開口的冷卻氣體流出孔。且，朝向鉛直方向(混合通道10的高度方向)的下方開口的冷卻氣體流出孔、朝向混合通道10之高度方向HD的上方開口的冷卻氣體流出孔，是沿著與燃燒氣體之流通方向FD正交的寬度方向WD交互地配置。
使複數個冷卻氣體流出孔60a～60p沿著寬度方向WD交互地配置，藉此促進冷卻氣體與燃燒氣體的混合，可使供給至觸媒部30的混合氣體在寬度方向WD的溫度分布均勻化。又，朝向混合通道10之高度方向HD的上方開口的冷卻氣體流出孔之數量不限於八個，朝向混合通道10之高度方向HD的下方開口的冷卻氣體流出孔之數量不限於八個。
圖5，是圖4所示之冷卻通道40的B-B箭頭剖面圖。圖6，是圖4所示之冷卻通道40的C-C箭頭剖面圖。圖7，是圖4所示之冷卻通道40的D-D箭頭剖面圖。圖8，是圖4所示之冷卻通道40的E-E箭頭剖面圖。如圖5至圖7所示般，冷卻通道40，是由沿著寬度方向WD延伸且與寬度方向WD正交的剖面為圓形狀的複數根圓管所形成的通道。
如圖5所示般，從朝向混合通道10之高度方向HD的上方開口的冷卻氣體流出孔60p，使冷卻媒體朝向高度方向HD的斜上方流出。該流出的冷卻氣體，具備朝向高度方向HD之上方的速度成分、朝向燃燒氣體之流通方向FD的速度成分之雙方。
且，如圖7所示般，從朝向混合通道10之高度方向HD的下方開口的冷卻氣體流出孔60o，使冷卻媒體朝向高度方向HD的斜下方流出。該流出的冷卻氣體，具備朝向高度方向HD之下方的速度成分、朝向燃燒氣體之流通方向FD的速度成分之雙方。
如圖6所示般，在朝向混合通道10之高度方向HD的上方開口的冷卻氣體流出孔60p與朝向高度方向HD的下方開口的冷卻氣體流出孔60o之間，配置有分隔板61a。該分隔板將流動分離成，從鄰接之冷卻氣體流出孔60p、60o流出的冷卻氣體彼此不會在冷卻通道40內混合。且，藉由該分隔板61a將冷卻氣體均等地分配於鄰接之兩處的冷卻氣體流出孔60p、60o，而從各冷卻氣體流出孔60p、60o流出大致相同流量的冷卻氣體。
接著，使用圖8，說明冷卻通道40a所具備之冷卻氣體流入部(41a、41b)、複數個冷卻氣體流出孔(60a～60p)、分配流路(42a、42b)。又，以下雖針對冷卻通道40a進行說明，但其他冷卻通道(40b、40c、40d)亦為相同構造，故在以下省略說明。
圖8，是圖4所示之冷卻通道40a的E-E箭頭剖面圖。在圖8所示之冷卻通道40a，沿著流通方向FD流通有燃燒氣體。冷卻通道40a，具備與燃燒氣體之流通方向大致正交之兩方向的冷卻氣體流入部41a、41b，從兩個冷卻氣體流入部41a、41b沿著與燃燒氣體之流通方向FD大致正交的寬度方向WD流入冷卻氣體。在冷卻通道40a，在寬度方向WD之彼此不同的位置，配置有複數個冷卻氣體流出孔(62a～62p)。
從配置在圖8之右側的冷卻氣體流入部(第1冷卻氣體流入部)41a，使冷卻氣體往從圖8的右方朝向左方的方向(第1方向)流入。從冷卻氣體流入部41a流入冷卻通道40a的冷卻氣體，流入分配流路(第1分配流路)42a。分配流路42a，是沿著寬度方向WD延伸，且使流入冷卻氣體流入部41a的冷卻氣體分配至複數個冷卻氣體流出孔(60a～60h)之各者用的流路。
分配流路42a，具備藉由四個圓管來分隔的四個冷卻氣體流路42aA、42aB、42aC、42aD，各冷卻氣體流路形成彼此獨立的流路。且，分配流路42a，在各冷卻氣體流路的各者具備圖6所示的分隔板61a。分隔板61a，是朝向各冷卻氣體流路(圓管)之高度方向HD的上方配置成大致水平之藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成的板狀構件。
分隔板61a藉由焊接來與各冷卻氣體流路接合，使冷卻氣體不會在接合部分漏出。在各冷卻氣體流路(圓管)，設有兩處的冷卻氣體流出孔，流入各冷卻氣體流路的冷卻氣體，從兩處的冷卻氣體流出孔流出至混合通道10。
從配置在圖8之左側的冷卻氣體流入部(第2冷卻氣體流入部)41b，使冷卻氣體往從圖8的左方朝向右方的方向(第2方向)流入。從冷卻氣體流入部41b流入冷卻通道40a的冷卻氣體，流入分配流路(第2分配流路)42b。分配流路42b，是使流入冷卻氣體流入部41b的冷卻氣體分配至複數個冷卻氣體流出孔(60i～60p)之各者用的流路。
分配流路42b，具備藉由四個圓管來分隔的四個冷卻氣體流路42bA、42bB、42bC、42bD，各冷卻氣體流路形成彼此獨立的流路。且，分配流路42b，在各冷卻氣體流路的各者具備與圖6所示的分隔板61a同樣的分隔板(圖示略)。分隔板，是朝向各冷卻氣體流路(圓管)之高度方向HD的上方配置成大致水平之藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成的板狀構件。
分隔板藉由焊接來與各冷卻氣體流路接合，使冷卻氣體不會在接合部分漏出。在各冷卻氣體流路(圓管)，設有兩處的冷卻氣體流出孔，流入各冷卻氣體流路的冷卻氣體，從兩處的冷卻氣體流出孔流出至混合通道10。
分配流路42a與分配流路42b，中介有分隔板62a、62b而分離。分隔板62a、62b，是配置成與冷卻氣體流路(圓管)大致水平之藉由鐵等之金屬素材或耐熱性素材所形成的板狀構件。分隔板62a、62b分別藉由焊接來與冷卻通道40a的內周面接合成塞住冷卻氣體流路(圓管)的流路，使冷卻氣體不會在接合部分漏出。又，在分隔板62a、62b之間，考慮到燃燒氣體所致之冷卻通道40的熱膨脹而事先設有間隙。
在此，針對冷卻通道40所具有的冷卻氣體流出孔60之形狀，參照圖9～圖11來進行說明。圖9，是構成圖5所示之冷卻通道40a的冷卻氣體流路42bD的部分擴大圖。如圖9所示般，冷卻氣體流路42bD，是沿著中心軸X1延伸之形成圓形狀的流路。在冷卻氣體流路42bD，形成有冷卻氣體流出孔60p。雖在圖9示出冷卻氣體流出孔60p，但冷卻氣體流出孔60a、60c、60e、60g、60j、60l、60n也是一樣。
如圖9所示般，冷卻氣體流出孔60p形成為，在與寬度方向WD正交的平面，以對於流通方向FD往上方側傾斜的傾斜角度θd，使冷卻氣體流出至混合通道10內。冷卻氣體流出孔60p是沿著冷卻氣體流路42bD之繞中心軸X1的圓周方向CD從第1端部P1形成到第2端部P2。傾斜角度θd，在圓周方向CD是通過第1端部P1及第2端部P2之中間部P3的角度。
圖9中，通過中心軸X1與第1端部P1的直線跟流通方向FD所夾的角度為θe1，通過中心軸X1與第2端部P2的直線跟流通方向FD所夾的角度為θe2。傾斜角度θd、θe1、θe2，是設定成滿足以下的式(2)。 θd=(θe1+θe2)/2(2)
且，θd，設定成滿足以下的式(3)之範圍的值。 45°＜θd＜90°(3) θd，較佳為設定成滿足以下的式(4)之範圍的值。 45°＜θd≦60°(4)
圖10，是構成圖7所示之冷卻通道40a的冷卻氣體流路42bD的部分擴大圖。如圖10所示般，冷卻氣體流路42bD，是沿著中心軸X2延伸之形成圓形狀的流路。在冷卻氣體流路42bD，形成有冷卻氣體流出孔60o。雖在圖10示出冷卻氣體流出孔60o，但冷卻氣體流出孔60b、60d、60f、60h、60i、60k、60m也是一樣。
如圖10所示般，冷卻氣體流出孔60o形成為，在與寬度方向WD正交的平面，以對於流通方向FD往下方側傾斜的傾斜角度θf，使冷卻氣體流出至混合通道10內。冷卻氣體流出孔60o是沿著冷卻氣體流路42bD之繞中心軸X2的圓周方向CD從第1端部P4形成到第2端部P5。傾斜角度θf，在圓周方向CD是通過第1端部P4及第2端部P5之中間部P6的角度。
圖10中，通過中心軸X2與第1端部P4的直線跟流通方向FD所夾的角度為θg1，通過中心軸X2與第2端部P5的直線跟流通方向FD所夾的角度為θg2。傾斜角度θf、θg1、θg2，是設定成滿足以下的式(5)。 θf=(θg1+θg2)/2(5)
且，θf，設定成滿足以下的式(6)之範圍的值。 45°＜θf＜90°(6) θf，較佳為設定成滿足以下的式(7)之範圍的值。 45°＜θf≦60°(7)
圖11，是圖9所示之冷卻氣體流路42bD的立體圖。如圖11所示般，從冷卻氣體流入部41b被導引至冷卻氣體流路42bD的冷卻氣體，是沿著寬度方向WD被導引至冷卻氣體流出孔60o及冷卻氣體流出孔60p。在寬度方向WD中，在冷卻氣體流出孔60p與冷卻氣體流出孔60o之間，在高度方向HD的上方側配置有分隔板61a。
因此，在冷卻氣體流路42bD之上方側流通的冷卻氣體，會碰到分隔板61a而從冷卻氣體流出孔60p往混合通道10朝向上方側流出。另一方面，在冷卻氣體流路42bD之上方側流通的冷卻氣體，會通過分隔板61a的下方而從冷卻氣體流出孔60o往混合通道10朝向下方側流出。
以上說明之實施形態所記載的燃燒氣體冷卻裝置，例如把握成如下。 本發明之燃燒氣體冷卻裝置，具備：第1通道(10)，其具備：供燃燒氣體流入的第1流入部(10a)、供從該第1流入部流入之前述燃燒氣體流出的第1流出部(10b)；冷卻通道(40)，其使比前述燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至前述第1通道內，產生使前述燃燒氣體與前述冷卻氣體混合而成的混合氣體；以及第2通道(20)，其具備：連接於前述第1通道且供前述混合氣體流入的第2流入部(20a)、供從該第2流入部流入之前述混合氣體流出的第2流出部(20b)，前述第1通道，具有從前述第1流入部朝向前述第1流出部之各位置的剖面積為相等的形狀，前述第2通道，具有從前述第2流入部朝向前述第2流出部使剖面積逐漸擴大的形狀。
根據本發明之燃燒氣體冷卻裝置，從第1流入部流入第1通道的燃燒氣體與從冷卻通道流出至第1通道內的冷卻氣體會混合，成為比燃燒氣體還低溫的混合氣體。第1通道，具有從第1流入部朝向第1流出部之各位置的剖面積為相等的形狀。因此，與使第1通道的剖面積逐漸擴大之形狀的情況相較之下，沿著流通方向直線地流動的燃燒氣體與冷卻氣體，會在與流通方向正交之寬度方向的各位置良好地混合，防止在寬度方向的溫度分布發生偏差的情況。
在第1通道內沒有在寬度方向的溫度分布發生偏差就混合的混合氣體，會流入第2通道的第2流入部，在剖面積逐漸擴大的第2通道內促進混合，從第2流出部流出。如上述般，根據本發明的燃燒氣體冷卻裝置，可不增加製造成本就使觸媒部發揮所期望的性能。
本發明的燃燒氣體冷卻裝置，較佳為，前述冷卻通道，具有：冷卻氣體流入部(41a、41b)，其供前述冷卻氣體流入；複數個冷卻氣體流出部(60a～60p)，其使從前述冷卻氣體流入部流入的前述冷卻氣體流出至前述第1通道內；以及冷卻氣體流路(41a、41b)，其沿著與前述燃燒氣體的流通方向交叉的寬度方向(WD)來延伸，並將前述冷卻氣體從前述冷卻氣體流入部導引至前述冷卻氣體流出部，前述冷卻氣體流出部，在與前述寬度方向正交的平面，形成為對於前述流通方向以大於45度且小於90度的傾斜角度來使前述冷卻氣體流出至前述第1通道內的構造。
根據本構造的燃燒氣體冷卻裝置，使冷卻氣體流出至第1通道內的複數個冷卻氣體流出部，是在與寬度方向正交的平面，對於流通方向以大於45度的傾斜角度來使冷卻氣體流出至第1通道內。因此，與45度以下之傾斜角度的情況相較之下，燃燒氣體的流通方向與冷卻氣體的流出方向所夾的角度夠大，可充分促進燃燒氣體與冷卻氣體的混合。
且，根據本構造的燃燒氣體冷卻裝置，使冷卻氣體流出至第1通道內的複數個冷卻氣體流出部，是在與寬度方向正交的平面，對於流通方向以小於90度的傾斜角度來使冷卻氣體流出至第1通道內。因此，與90度以上之傾斜角度的情況相較之下，可抑制燃燒氣體流入冷卻氣體流出部的不良情形。
上述構造的燃燒氣體冷卻裝置中，前述傾斜角度，以60度以下的樣態為佳。 使冷卻氣體的流出方向對於流通方向的傾斜角度為60度以下，藉此可確實抑制燃燒氣體流入冷卻氣體流出部的不良情形。
上述構造的燃燒氣體冷卻裝置中，前述冷卻通道，是沿著前述寬度方向延伸且與前述寬度方向正交的剖面為圓形狀，前述冷卻氣體流出部，是沿著前述寬度方向具有既定長度的開口孔，前述開口孔，是沿著前述冷卻通道之繞中心軸的圓周方向從第1端部(P1)形成到第2端部(P2)，前述傾斜角度，是在前述圓周方向通過前述第1端部及前述第2端部之中間部(P3)的角度之樣態為佳。
根據本樣態的燃燒氣體冷卻裝置，可使冷卻氣體從開口孔往第1通道內流出來與燃燒氣體混合，該開口孔設在與寬度方向正交之剖面為圓形狀的冷卻通道。從開口孔往第1通道內流出之冷卻氣體的流出方向，是通過開口孔之圓周方向之第1端部及第2端部的中間部之方向，該方向與燃燒氣體的流通方向所夾的角度成為前述傾斜角度。
本發明之燃燒氣體冷卻裝置，具備：第1通道，其供燃燒氣體流通；以及冷卻通道，其使比前述燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至前述第1通道內，產生前述燃燒氣體與前述冷卻氣體混合而成的混合氣體，前述冷卻通道，具有：冷卻氣體流入部，其供前述冷卻氣體流入；複數個冷卻氣體流出部，其使從前述冷卻氣體流入部流入的前述冷卻氣體流出至前述第1通道內；以及冷卻氣體流路，其沿著與前述燃燒氣體的流通方向交叉的寬度方向來延伸，將前述冷卻氣體從前述冷卻氣體流入部導引至前述冷卻氣體流出部，前述冷卻氣體流出部，在與前述寬度方向正交的平面，形成為對於前述流通方向以大於45度且小於90度的傾斜角度來使前述冷卻氣體流出至前述第1通道內。
根據本發明之燃燒氣體冷卻裝置，從第1流入部流入第1通道的燃燒氣體與從冷卻通道流出至第1通道內的冷卻氣體會混合，成為比燃燒氣體還低溫的混合氣體。使冷卻氣體流出至第1通道內的複數個冷卻氣體流出部，是在與寬度方向正交的平面，對於流通方向以大於45度的傾斜角度來使冷卻氣體流出至第1通道內。因此，與45度以下之傾斜角度的情況相較之下，燃燒氣體的流通方向與冷卻氣體的流出方向所夾的角度夠大，可充分促進燃燒氣體與冷卻氣體的混合。
且，根據本發明的燃燒氣體冷卻裝置，使冷卻氣體流出至第1通道內的複數個冷卻氣體流出部，是在與寬度方向正交的平面，對於流通方向以小於90度的傾斜角度來使冷卻氣體流出至第1通道內。因此，與90度以上之傾斜角度的情況相較之下，可抑制燃燒氣體流入冷卻氣體流出部的不良情形。
上述構造的燃燒氣體冷卻裝置中，前述傾斜角度，以60度以下的樣態為佳。 使冷卻氣體的流出方向對於流通方向的傾斜角度為60度以下，藉此可確實抑制燃燒氣體流入冷卻氣體流出部的不良情形。
上述構造的燃燒氣體冷卻裝置中，前述冷卻通道，是沿著前述寬度方向延伸且與前述寬度方向正交的剖面為圓形狀，前述冷卻氣體流出部，是沿著前述寬度方向具有既定長度的開口孔，前述開口孔，是沿著前述冷卻通道之繞中心軸的圓周方向從第1端部形成到第2端部，前述傾斜角度，是在前述圓周方向通過前述第1端部及前述第2端部之中間部的角度之樣態為佳。
根據本樣態的燃燒氣體冷卻裝置，可使冷卻氣體從開口孔往第1通道內流出來與燃燒氣體混合，該開口孔設在與寬度方向正交之剖面為圓形狀的冷卻通道。從開口孔往第1通道內流出之冷卻氣體的流出方向，是通過開口孔之圓周方向之第1端部及第2端部的中間部之方向，該方向與燃燒氣體的流通方向所夾的角度成為前述傾斜角度。
本發明之燃燒氣體冷卻裝置，亦可為具備觸媒部的構造，該觸媒部將前述混合氣體所含的氮氧化物予以分解，將分解了該氮氧化物之後的前述混合氣體予以排出。 根據本構造的燃燒氣體冷卻裝置，可不增加製造成本就使觸媒部發揮所期望的性能。
1:入口通道 10:混合通道(第1通道) 10a:流入部 10b:流出部 20:擴大通道(第2通道) 20a:流入部 20b:流出部 30:觸媒部 40,40a,40b,40c,40d:冷卻通道 41a,41b:冷卻氣體流入部 42a,42b:分配流路 42aA,42aB,42aC,42aD,42bA,42bB,42bC,42bD:冷卻氣體流路 60:冷卻氣體流出孔 61a,62a,62b:分隔板 100:脫硝裝置(燃燒氣體冷卻裝置) CD:圓周方向 FD:流通方向 HD:高度方向 P1,P4:第1端部 P2,P5:第2端部 P3,P6:中間部 WD:寬度方向 X1,X2:中心軸 θd,θf:傾斜角度
[圖1] 表示本發明之一實施形態之脫硝裝置的立體圖。 [圖2] 從上方觀看本發明之一實施形態之脫硝裝置的俯視圖。 [圖3] 從側方觀看本發明之一實施形態之脫硝裝置的側視圖。 [圖4] 從圖2中的箭頭A方向觀看冷卻通道的前視圖。 [圖5] 圖4所示之冷卻通道的B-B箭頭視角剖面圖。 [圖6] 圖4所示之冷卻通道的C-C箭頭視角剖面圖。 [圖7] 圖4所示之冷卻通道的D-D箭頭視角剖面圖。 [圖8] 圖4所示之冷卻通道的E-E箭頭視角剖面圖。 [圖9] 構成圖5所示之冷卻通道的冷卻氣體流路的部分擴大圖。 [圖10] 構成圖7所示之冷卻通道的冷卻氣體流路的部分擴大圖。 [圖11] 圖9所示之冷卻氣體流路的立體圖。
1:入口通道
1a:流入部
1b:流出部
10:混合通道(第1通道)
10a:流入部
10b:流出部
20:擴大通道(第2通道)
20a:流入部
20b:流出部
30:觸媒部
40,40a,40b,40c,40d:冷卻通道
100:脫硝裝置(燃燒氣體冷卻裝置)

Claims (8)

  1. 一種燃燒氣體冷卻裝置，具備： 第1通道，其具備：供燃燒氣體流入的第1流入部、供從該第1流入部流入之前述燃燒氣體流出的第1流出部； 冷卻通道，其使比前述燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至前述第1通道內，產生使前述燃燒氣體與前述冷卻氣體混合而成的混合氣體；以及 第2通道，其具備：連接於前述第1通道且供前述混合氣體流入的第2流入部、供從該第2流入部流入之前述混合氣體流出的第2流出部， 前述第1通道，具有從前述第1流入部朝向前述第1流出部之各位置的剖面積為相等的形狀， 前述第2通道，具有從前述第2流入部朝向前述第2流出部使剖面積逐漸擴大的形狀。
  2. 如請求項1所述之燃燒氣體冷卻裝置，其中， 前述冷卻通道，具有： 冷卻氣體流入部，其供前述冷卻氣體流入； 複數個冷卻氣體流出部，其使從前述冷卻氣體流入部流入的前述冷卻氣體流出至前述第1通道內；以及 冷卻氣體流路，其沿著與前述燃燒氣體的流通方向交叉的寬度方向來延伸，並將前述冷卻氣體從前述冷卻氣體流入部導引至前述冷卻氣體流出部， 前述冷卻氣體流出部，在與前述寬度方向正交的平面，形成為對於前述流通方向以大於45度且小於90度的傾斜角度來使前述冷卻氣體流出至前述第1通道內。
  3. 如請求項2所述之燃燒氣體冷卻裝置，其中，前述傾斜角度為60度以下。
  4. 如請求項2或請求項3所述之燃燒氣體冷卻裝置，其中， 前述冷卻通道，是沿著前述寬度方向延伸且與前述寬度方向正交的剖面為圓形狀， 前述冷卻氣體流出部，是沿著前述寬度方向具有既定長度的開口孔， 前述開口孔，是沿著前述冷卻通道之繞中心軸的圓周方向從第1端部形成到第2端部， 前述傾斜角度，是在前述圓周方向通過前述第1端部及前述第2端部之中間部的角度。
  5. 一種燃燒氣體冷卻裝置，具備： 第1通道，其供燃燒氣體流通；以及 冷卻通道，其使比前述燃燒氣體還低溫的冷卻氣體流出至前述第1通道內，產生使前述燃燒氣體與前述冷卻氣體混合而成的混合氣體， 前述冷卻通道，具有： 冷卻氣體流入部，其供前述冷卻氣體流入； 複數個冷卻氣體流出部，其使從前述冷卻氣體流入部流入的前述冷卻氣體流出至前述第1通道內；以及 冷卻氣體流路，其沿著與前述燃燒氣體的流通方向交叉的寬度方向來延伸，並將前述冷卻氣體從前述冷卻氣體流入部導引至前述冷卻氣體流出部， 前述冷卻氣體流出部，在與前述寬度方向正交的平面，形成為對於前述流通方向以大於45度且小於90度的傾斜角度來使前述冷卻氣體流出至前述第1通道內。
  6. 如請求項5所述之燃燒氣體冷卻裝置，其中，前述傾斜角度為60度以下。
  7. 如請求項5或請求項6所述之燃燒氣體冷卻裝置，其中， 前述冷卻通道，是沿著前述寬度方向延伸且與前述寬度方向正交的剖面為圓形狀， 前述冷卻氣體流出部，是沿著前述寬度方向具有既定長度的開口孔， 前述開口孔，是沿著前述冷卻通道之繞中心軸的圓周方向從第1端部形成到第2端部， 前述傾斜角度，是在前述圓周方向通過前述第1端部及前述第2端部之中間部的角度。
  8. 如請求項1至請求項3、請求項5、及請求項6中任一項所述之燃燒氣體冷卻裝置，其中，具備觸媒部，該觸媒部將前述混合氣體所含的氮氧化物予以分解，將分解了該氮氧化物之後的前述混合氣體予以排出。
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