TWI634940B - Exhaust gas mixing device - Google Patents

Exhaust gas mixing device Download PDF

Info

Publication number
TWI634940B
TWI634940B TW105115791A TW105115791A TWI634940B TW I634940 B TWI634940 B TW I634940B TW 105115791 A TW105115791 A TW 105115791A TW 105115791 A TW105115791 A TW 105115791A TW I634940 B TWI634940 B TW I634940B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
exhaust gas
flow path
mixing device
mixer
Prior art date
Application number
TW105115791A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201703845A (zh
Inventor
矢野勝美
佐佐木郷紀
森井政治
Original Assignee
三菱日立電力系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱日立電力系統股份有限公司 filed Critical 三菱日立電力系統股份有限公司
Publication of TW201703845A publication Critical patent/TW201703845A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI634940B publication Critical patent/TWI634940B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
    • B01F25/4321—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa the subflows consisting of at least two flat layers which are recombined, e.g. using means having restriction or expansion zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006—Layout of treatment plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

為了提供壓力損失的增加較小且能促進排氣混合之排氣混合裝置。
一種具備有氣體混合器(1)之排氣混合裝置，添加有用於將燃燒排氣中的氮氧化物還原之還原劑之燃燒排氣(G)被導入氣體混合器(1)，其特徵在於，氣體混合器(1)具有氣體流路，該氣體流路是以長方體空間(3)之平行的二個面之一方作為氣體流入面、且以另一方作為氣體流出面而讓燃燒排氣(G)流通，氣體流路之氣體流入面和氣體流出面，分別藉由通過各面的中心(7、8)之直線(9a、9b)、(10a、10b)區分成對稱且相同面積的至少四個區域，氣體混合器(1)係具備氣體流路隔板(6a~6d)，氣體流路隔板(6a~6d)，係將流入氣體流入面的各區域之燃燒排氣(G)導引到：在連結氣體流入面的中心和氣體流出面的中心之線段(L3)的周圍與區域逐一錯開的位置之氣體流出面的各區域。

Description

排氣混合裝置
本發明係關於排氣混合裝置，特別是關於具備複數個氣體混合器之排氣混合裝置，該等氣體混合器設置於脫硝裝置的脫硝觸媒層之前游側的排氣導管之流路剖面，添加有用於將燃燒排氣中的氮氧化物還原的還原劑之燃燒排氣被導入前述脫硝裝置。
在發電廠等，為了處理從燃燒設備產生的燃燒排氣中之氮氧化物，一般是使用脫硝裝置。燃燒設備，除了燃煤、燃氣、燃油等的鍋爐以外，還包括燃氣渦輪機等的燃燒設備。脫硝裝置，係在上游側將氨及氨化合物等的還原劑添加於排氣中，在設置於脫硝裝置內之脫硝觸媒上讓還原劑和排氣中的氮氧化物反應而還原處理成氮。還原劑基本上是以氣體形式供給，或是將溶液朝向排氣中直接噴霧。在溶液噴霧的情況，因為會被高溫排氣予以加熱而氣化，結果仍以氣體狀添加。
然而，例如1000MW等級的發電設備的情況，脫硝處理對象的排氣量高達300萬m3N/h。相對於 此，就算包含稀釋用空氣等，還原劑也只有9000m3N/h。亦即，排氣量為還原劑氣體之300倍左右，為了提高脫硝效率，必須讓極少量的還原劑氣體在多量的排氣中均一分散。特別是氮氧化物(NOx)排放到系統外的規定有變嚴格的傾向，例如要求脫硝率90%以上。另一方面，作為還原劑之未反應氨從脫硝裝置流出之釋出(slip)氨濃度規定為數ppm以下。為了滿足這樣的規定，在脫硝觸媒上游，將氨(NH3)對氮氧化物(NOx)的莫耳比控制成不超過1是重要的。
例如，在專利文獻1提出，將排氣導管的流路剖面分割成複數個區域，在各區域分別配置複數個氨注入噴嘴，將各區域的氨注入量分別獨立地控制。如此，可實際測量在脫硝觸媒出口的流路剖面之NOx濃度、或釋出氨濃度，對各區域將氨注入量進行反饋控制而予以微調。
此外，一般是使用專利文獻2所示般的氣體混合器。該氣體混合器設置於氨注入噴嘴和脫硝觸媒間之排氣導管，可期待將排氣和氨氣予以混合的效果。
[專利文獻1]日本特許第4069196號
[專利文獻2]日本特許第4539930號
[專利文獻3]日本實開平6-31826號公報
然而，縱使採用專利文獻1的方法，按照排氣導管的配置方向等的鋪設形狀、導流片的有無、排氣導管尺寸等，反映氨注入量的增減的部位會改變，因此氨注入量的調整並不容易。此外，在排氣導管剖面的各部位之排氣流速及NOx濃度會發生不均一。再者，縱使讓某一區域內的氨注入量增減，在其延長上的部位之氨濃度並不一定會增減。因此，縱使在將氨噴嘴數極盡增多的狀況也是同樣的，要對應於導管剖面的各部位之排氣流速及NOx濃度的不均一來調整氨(NH3)注入量乃是困難的作業。
基於上述理由，為了滿足NOx的出口濃度且防止剩餘的NH3排出，在脫硝觸媒的入口側之排氣流路剖面的整體區域，必須以高比例將NH3/NOx的莫耳比均一化。此外，如果發電負載改變的話氣體流速、NOx濃度也會改變，因此必須想像各種狀況來決定調整條件。因此，NH3/NOx的莫耳比變動率(CV=標準偏差/平均值)必須設定為7%以下。而且必須以限定的較短導管長度來達成。此外，如果設備的發電負載改變的話氣體流速、氮氧化物濃度也會改變，因此必須想像各種狀況來決定調整條件。
此外，專利文獻2所示的混合器，一般是藉由提高壓力損失來提高整流效果，利用將氨噴嘴上游的排氣流速均一化的效果，容易使NH3/NOx的莫耳比均一化。而且，藉由將氮氧化物濃度之不同部位互相混合會產生均一化效果，能在較短距離謀求莫耳比的均一化。然而，仍有壓力損失高而造成風扇動力增加的問題存在。
專利文獻3所記載的氣體混合器，難以期待利用回旋流所產生的氣體混合。於是，期望能利用較短的導管長度使排氣導管之流路剖面之排氣流速均等化，以及將脫硝觸媒的入側之NH3/NOx的莫耳比變動率(CV=標準偏差/平均值)充分降低。然而，如此會使壓力損失變大，而有用於導引排氣之風扇動力增加的問題。
本發明所欲解決的課題，是為了提供壓力損失的增加較小且能促進排氣混合之小型(compact)的排氣混合裝置。
為了解決本發明的課題，本發明的排氣混合裝置，係具備設置於脫硝裝置的脫硝觸媒層之前游側的排氣導管之流路剖面之複數個氣體混合器，添加有用於將燃燒排氣中的氮氧化物還原的還原劑之前述燃燒排氣被導入前述脫硝裝置，其特徵在於，前述氣體混合器具有氣體流路，該氣體流路是以長方體空間之平行的二個面之一方作為氣體流入面且以另一方作為氣體流出面而讓前述燃燒排氣流通；前述氣體流路之前述氣體流入面和前述氣體流出面，分別藉由通過各面的中心之直線區分成對稱且相同面積之至少四個區域，前述氣體混合器係具備氣體流路隔板，該氣體流路隔板係將流入前述氣體流入面的前述各區域之前述燃燒排氣導引到：在連結前述氣體流入面的中心和前述氣體流出面的中心之線段的周圍與前述區域逐一錯 開的位置之前述氣體流出面的前述各區域。
藉由採用上述構造，依據本發明的氣體混合器，流入排氣流入面的各區域之燃燒排氣，藉由氣體流路隔板，在連結氣體流入面的中心和氣體流出面的中心之線段的周圍(例如，沿順時針方向或逆時針方向)，一個區域接著一個區域使氣體流動方向偏流而從氣體流出面流出。結果，通過本發明的氣體混合器之燃燒排氣，受到相對於主流的回旋力而從氣體流出面排出。利用該回旋流，促進燃燒排氣和還原劑的混合，在脫硝裝置的上游，將供應給排氣導管(煙道)內之少量的還原劑等在短距離內均一地分散。而且，所流入的燃燒排氣之偏流角頂多為90°，因此可抑制燃燒排氣的回旋流所帶來之壓力損失的增加。如果氣體流入面和氣體流出面的區分區域超過四個的話，回旋力雖會減弱，但可進一步抑制壓力損失的增加。本發明的排氣混合裝置也能適用於：脫硝觸媒層沿排氣的流動方向設置複數層的情況、設置於脫硝觸媒層和脫硝觸媒層之間的流路剖面的情況。
在此較佳為，前述氣體流路隔板，係由以連結前述氣體流入面的中心和前述氣體流出面的中心之線段為共用邊之至少四個隔板要素所形成，前述隔板要素，係由阻擋前述氣體流入面和前述氣體流出面的對稱位置之前述區域間的氣流之曲折板所形成。
特別較佳為，前述氣體流路之前述氣體流入面和前述氣體流出面，分別藉由與該各面的邊平行且通過 該各面的中心之正交二直線區分成四個矩形區域。如此，對於流入本發明的氣體混合器之燃燒排氣的主流，可有效地形成回旋流。此外，能夠抑制壓力損失的增加。
在此情況較佳為，前述氣體流路之前述氣體流入面和前述氣體流出面，分別藉由與該各面的邊平行且通過該各面的中心之正交二直線區分成四個矩形區域；前述氣體流路隔板配置成，讓以連結前述氣體流入面的中心和前述氣體流出面的中心之線段為共用邊之四個隔板要素在前述共用邊的周圍以90°節距旋轉；前述隔板要素，係由阻擋前述氣體流入面和前述氣體流出面之對稱位置的前述矩形區域間的氣流之曲折板所形成。
再者，具體而言較佳為，如圖1(b)所示般，當將前述氣體流入面之前述矩形區域的各頂點的三維座標[xyz]以前述正交二直線的交點為基準沿順時針方向分別設定為[000]、[100]、[110]、[010]，且將該等頂點的對稱位置之前述氣體流出面之前述矩形區域的各頂點的三維座標[xyz]以前述正交二直線的交點為基準沿順時針方向分別設定為[001]、[101]、[111]、[011]時，前述隔板要素是由下述三角形板A、三角形板B、三角形板C及三角形板D所形成。
三角形板A，是以連結前述頂點[100]和前述頂點[011]的線段L1作為底邊、且以連結前述頂點[110]和前述頂點[111]的線段L2上的點P1作為頂點之三角形平板；三角形板B，是以連結前述頂點[000]和前述頂點[001]的線段L3作為底邊、且以前 述線段L1上的點P2作為頂點之三角形平板；三角形板C，是以連結前述頂點[000]和前述頂點[100]的線段L4作為底邊、且以前述點P2作為頂點之三角形平板；三角形板D，是以連結前述頂點[011]和前述頂點[001]的線段L5作為底邊、且以前述點P2作為頂點之三角形平板。
依據由上述三角形板A~D的隔板要素所構成之氣體流路隔板，可對流入的燃燒排氣流賦予順時針方向的回旋力。然而，本發明並不限定於賦予順時針方向的回旋力之氣體流路隔板，也可以是對流入的燃燒排氣流賦予逆時針方向的回旋力。在此情況，參照圖1(b)來說明的話，是由依序錯開之4片三角形板所構成的隔板要素來形成氣體流路隔板，而讓流入氣體流入面側的1/4區域(左上區域)之燃燒排氣從氣體流出面側的1/4區域(右上區域)流出，且讓流入氣體流入面側的1/4區域(左下區域)之燃燒排氣從氣體流出面側的1/4區域(左上區域)流出。
依據本發明，能夠提供壓力損失的增加較小且能促進排氣混合之排氣混合裝置。此外，本發明的排氣混合裝置，由於在排氣的行進方向不占空間而較小型，縱使是在排氣導管的窄小部位也能進行增設。
1‧‧‧氣體混合器
3‧‧‧長方體空間
4‧‧‧矩形流路壁
6‧‧‧氣體流路隔板
6a~6d‧‧‧隔板要素
7‧‧‧氣體流入面的中心
8‧‧‧氣體流出面的中心
9a、9b‧‧‧正交二直線
10a、10b‧‧‧正交二直線
A~D‧‧‧三角形板
L1~L5‧‧‧線段
P1、P2‧‧‧點
圖1(a)(b)係說明本發明的氣體混合器之實施例1的構造之立體圖。
圖2係顯示將實施例1的氣體混合器配置於排氣導管的流路剖面全面之排氣混合裝置的構造。
圖3係說明本發明的氣體混合器之實施例2的構造之立體圖。
圖4係說明本發明的氣體混合器之實施例3的構造之立體圖。
圖5(a)(b)係顯示比較例3的氣體混合器、以及將該氣體混合器配置於排氣導管的流路剖面全面之排氣混合裝置的構造。
以下，根據實施例來說明本發明。
[實施例1]
圖1(a)顯示本發明的實施例1之氣體混合器1的立體構造圖。本實施例1的氣體混合器1，係設置於具備脫硝觸媒之脫硝裝置的前游側的排氣導管之流路剖面，添加有用於將燃燒排氣中的氮氧化物還原的還原劑之燃燒排氣被導入該脫硝裝置。
一般而言，大型發電設備所使用的具備脫硝觸媒之脫 硝裝置的流路剖面是呈方形，用於將排氣導入該脫硝裝置之排氣導管的流路剖面也大多呈矩形。於是，本實施例的氣體混合器1是運用於以下的排氣混合裝置，亦即將排氣導管的流路剖面區分成複數個矩形區域，並將尺寸對應於該矩形區域之氣體混合器重疊多段且排列複數列而構成排氣混合裝置。
本實施例1的氣體混合器1，如圖1(a)所示般，係形成為具有讓從圖示箭頭2所示方向流入之燃燒排氣G流通的長方體空間3之氣體流路。本實施例的氣體流路是由剖面矩形的矩形流路壁4所形成，該矩形流路壁4是在長方體空間3之與氣體流入方向2平行的面上配置平板4(a~d)而構成。圖中，剖面矩形之矩形流路壁4的手邊側之開口面成為氣體流入面，裡側之開口面成為氣體流出面。在剖面矩形的矩形流路壁4之內部配置：形成為同一形狀之4個隔板要素6a~6d所構成之氣體流路隔板6。隔板要素6a~6d全都形成為同一形狀。
本實施例1的氣體流路之氣體流入面和氣體流出面，分別藉由與氣體流入面和氣體流出面的邊平行且通過氣體流入面和氣體流出面的中心7、8之正交二直線(9a、9b)、(10a、10b)，而區分成對稱且同一面積之4個矩形區域。氣體流路隔板6形成為，將流入氣體流入面的各區域之燃燒排氣G導引到：在連結氣體流入面和氣體流出面的中心7、8的線段L3之周圍(在本實施例為沿順時針方向)與區域逐一錯開的位置之氣體流出面的各區域。 亦即，將隔板要素6a~6d設置成，以線段L3作為共用邊，在共用邊的周圍以90°節距(在本實施例為沿順時針方向)旋轉。
隔板要素6a~6d，是由阻擋氣體流入面和氣體流出面的對稱位置之矩形區域間的氣流之曲折板所形成。參照圖1(b)詳細地說明隔板要素6a的構造。如圖示般，隔板要素6a是由4片三角形板A~D所構成。將氣體流入面的矩形區域之各頂點的三維座標[xyz]以正交二直線9a、9b的交點7為基準沿順時針方向分別設定為[000]、[100]、[110]、[010]。此外，將該等頂點的對稱位置之氣體流出面的矩形區域之各頂點的三維座標[xyz]以正交二直線10a、10b的交點8為基準沿順時針方向分別設定為[001]、[101]、[111]、[011]。
三角形板A，是以連結頂點[100]和頂點[011]的線段L1作為底邊、且以連結頂點[110]和頂點[111]的線段L2上的點P1作為頂點之三角形平板。三角形板B，是以共用邊L3作為底邊、且以線段L1上的點P2作為頂點之三角形平板。三角形板C，是以連結頂點[000]和頂點[100]的線段L4作為底邊、且以點P2作為頂點之三角形平板。三角形板D，是以連結頂點[011]和頂點[001]的線段L5作為底邊、且以點P2作為頂點之三角形平板。三角形板A之點P1在線段L2上的位置，可在線段L2的中心到線段L2長度1/3以內的範圍做前後調整。此外，三角形板B~D之點P2的位置也是，可在線段L1的中心到線段 L1長度1/3以內的範圍做前後調整。
此外，雖省略圖示，隔板要素6b~6d是與隔板要素6a的同樣的，由三角形板A~D形成為同一形狀且設置成，以線段L3作為共用邊，在共用邊的周圍以90°節距(在本實施例為沿順時針方向)旋轉。隔板要素6a~6d之與平板4(a~d)接觸的緣部，分別藉由熔接等固定於平板4(a~d)。如圖1(b)所示般，不接觸平板4(a~d)之隔板要素6a~6d的緣部，是藉由熔接等固定於沿著正交二直線(9a、9b)、(10a、10b)及線段L3設置之管子等之棒狀的支承構件11。
圖2顯示，使用本實施例1的氣體混合器1作為格子要素而構成之排氣混合裝置的一例。如圖示般，是將氣體混合器1以相鄰的方式配置於脫硝裝置的前游側之排氣導管25內的剖面全面。在實施例1，是藉由配置平板4(a~d)而構成之剖面矩形的矩形流路壁4來包圍氣體流路隔板6a~6d的構造體，但當未設置剖面矩形的矩形流路壁4的情況則是成為圖示的構造。
又圖2為其一例，本發明的排氣混合裝置，是在脫硝裝置之前游側的排氣導管25之流路剖面的至少一部分，將複數個氣體混合器1配置複數段、複數列而構成。亦即，當將氣體混合器1配置2段、複數列的情況，係設置水平隔板14和垂直隔板15，氣體混合器1全體的外周壁則是利用排氣導管25的外周壁。
大型發電設備所使用的具備脫硝觸媒之脫硝 裝置的流路剖面呈方形，其上游的排氣導管之剖面也大多呈矩形。因此，氣體混合器1之氣體流路的剖面尺寸，宜配合排氣導管的剖面之長寬尺寸當中之短邊的尺寸來決定。例如，在本實施例1，排氣導管的尺寸假定為18.4m×4.6m。考慮到便於製造、維修性，氣體混合器1的剖面尺寸是以短邊的尺寸4.6m×1/2=2.3m為基準。氣體混合器1的尺寸，可按照氣體流速、莫耳比的分布方式、還原劑注入噴嘴的調整區域之尺寸而適宜地設定。例如，本發明的氣體混合器1是屬於產生回旋流的型式，從氣體流動方向觀察宜為正方剖面。然而，按照排氣導管的尺寸將長寬比稍微改變亦可。在本實施例1，藉由設定成2.3×2.3m的正方形，甚至連排氣導管的寬度尺寸也能適當地配合。
依據以上所說明之實施例1的氣體混合器1，流入排氣流入面的4個矩形區域之燃燒排氣G，藉由氣體流路隔板6(a~d)，在連結氣體流入面的中心和氣體流出面的中心之線段L3的周圍(例如沿順時針方向)，一個區域接著一個區域使氣體流動方向偏流而從氣體流出面流出。結果，流過本實施例的氣體混合器1之燃燒排氣G的主流，受到回旋力成為回旋流而從氣體流出面排出。藉由該回旋流，可促進燃燒排氣G和還原劑(例如氨)的混合。結果，在脫硝裝置的上游，供應給排氣導管(煙道)內之少量的還原劑等能在較短距離均一地分散。而且，因為流入的燃燒排氣G之偏流角為90°，可抑制燃燒排氣G的回旋流所帶 來之壓力損失的增加。如果將氣體流入面和氣體流出面之分割數設定成超過4個區域的話，雖回旋力減弱，但能進一步抑制壓力損失的增加。
例如，藉由使用本實施例的氣體混合器1來構成排氣混合裝置，能使NH3/NOx莫耳比的變動率CV(標準偏差/平均值)成為7%以下，氣體流速的變動率CV(標準偏差/平均值)成為15%以下。而且，可抑制氣體混合器1的壓力損失之增大。
[實施例2]
圖3顯示本發明的實施例2之氣體混合器30的立體構造圖。在本實施例2，與實施例1的氣體混合器1之不同點在於，僅在長方體空間3之與氣體流入方向2平行的上下2面配置平板4a,4c，省略垂直方向的2面隔板而形成氣體流路。換言之，在與流入長方體空間之氣流平行的四個面當中，對置的一對的二個面是由平板所形成，另一對的二個面是開放的。其他則是與實施例1相同，因此賦予相同的符號而省略其說明。
[實施例3]
圖4顯示本發明的實施例3之氣體混合器40的立體構造圖。在本實施例3，與實施例1的氣體混合器1或實施例2的氣體混合器30之不同點在於，將與長方體空間3之氣體流入方向2平行的四個面之平板4a~4d全 都省略。亦即，與流入長方體空間3的氣流平行的四個面是開放的。此外，雖未圖示，氣體流路隔板6之隔板要素6a~6d的緣部是藉由熔接等固定於管子等之棒狀的支承構件，藉此確保強度。
接下來，如表1所示，將本發明的實施例1~3之NH3/NOx莫耳比的變動率CV[%]、氣體流速的變動率CV[%]及壓力損失[Pa]的數值解析結果和比較例1~3的數值解析結果進行對比。
比較例1，係未設置各實施例1~3的氣體混合器之排氣導管的例子。比較例2，係設置專利文獻2的氣體混合器而構成排氣混合裝置的例子。比較例3，係將圖5(a)所示之專利文獻3的氣體混合器如圖5(b)所示般設置於排氣導管25而構成排氣混合裝置的例子。
表1所示的數值解析，是使用數值解析軟體FLUENT Ver6，以入口面的氣體流速的變動率CV=20%的方式賦予初期值，藉由實機規模的排氣混合裝置來進行。此外，氨噴嘴也是採用實機尺寸的構造，按照入口氣體流速而改變氨注入量。
如表1所示般，相較於不具備氣體混合器的比較例1，實施例1~3都是壓力損失增高40Pa左右，但NH3/NOx的莫耳比CV較低，可知混合性較優異。亦即，比較例1由於不具備氣體混合器，在氣體流速CV方面雖沒有問題，但NH3/NOx的莫耳比CV為最高的9.2%，無法滿足一般要求的7%。
此外，相較於比較例2，實施例1~3都是壓力損失較低，NH3/NOx莫耳比CV、氣體流速CV較低，因此可知混合性及整流性能均較優異。亦即，比較例2之NH3/NOx莫耳比CV，相較於比較例1幾乎沒有改變，可知其效果比本實施例1~3差。
相較於比較例3，實施例1~3都是壓力損失、NH3/NOx莫耳比CV較低，可知混合性較優異。比較例3的氣體混合器構成為，讓二片的三角形板17、18組合在頂點部互相錯開地面對面，讓從入口流入的氣流藉由上游側的二片三角形板17而一度朝2方向分散之後，由於接下來的二片三角形板18存在於錯開的位置，因此會進行合流而從出口面流出。亦即，主要是發揮將氣流集中的效果，並不是對氣流賦予強大回旋流的構造。因此可知，本發明的實施例1~3之氣體混合器相較於比較例1~3係具有更優異的效果。
以上，是根據實施例來說明本發明，但本發明並不限定於此，能以在本發明主旨的範圍內進行變形或變更後的形態來實施，這是所屬技術領域具有通常知識者 所明白的，這種變形或變更後的形態當然也屬於本發明的技術範圍。
例如，在上述實施例1~3，氣體流路隔板6之隔板要素6a~6d係將三角形板A~D組合而形成，但並不限定於此。也能使用加工成平緩的曲面之平板來形成，而將流入氣體流入面的各區域之燃燒排氣G導引到：在連結氣體流入面的中心和氣體流出面的中心之線段L3的周圍與區域逐一錯開的位置的氣體流出面之各區域。
此外，上述實施例1~3的氣體流路隔板6是形成為，將流入氣體流入面的各區域之燃燒排氣G導引到：在連結氣體流入面的中心和氣體流出面的中心之線段周圍沿順時針方向與區域逐一錯開的位置之氣體流出面的各區域。然而，本發明也能形成為，將流入氣體流入面的各區域之燃燒排氣G導引到：在連結氣體流入面的中心和氣體流出面的中心之線段沿逆時針方向與區域逐一錯開的位置之氣體流出面的各區域，而發揮相同的技術效果。
再者，本發明的氣體流路，是讓複數個等邊三角形的板材之邊彼此接合而形成，前述板材的接合部形成為，讓凹狀或凸狀的接合部相鄰接，或是讓凹部和凸部沿著氣體流動方向依序交互。

Claims (10)

  1. 一種排氣混合裝置，係具備設置於脫硝裝置的脫硝觸媒層之前游側的排氣導管之流路剖面之複數個氣體混合器，添加有用於將燃燒排氣中的氮氧化物還原的還原劑之前述燃燒排氣被導入前述脫硝裝置，其特徵在於，前述氣體混合器具有氣體流路，該氣體流路是以長方體空間之平行的二個面之一方作為氣體流入面且以另一方作為氣體流出面而讓前述燃燒排氣流通；前述氣體流路之前述氣體流入面和前述氣體流出面，分別藉由通過各面的中心之直線區分成對稱且相同面積之至少四個區域，前述氣體混合器係具備氣體流路隔板，該氣體流路隔板係將流入前述氣體流入面的前述各區域之前述燃燒排氣導引到：在連結前述氣體流入面的中心和前述氣體流出面的中心之線段的周圍與前述區域逐一錯開的位置之前述氣體流出面的前述各區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之排氣混合裝置，其中，前述氣體流路隔板，係由以連結前述氣體流入面的中心和前述氣體流出面的中心之線段為共用邊之至少四個隔板要素所形成，前述隔板要素，係由阻擋前述氣體流入面和前述氣體流出面的對稱位置之前述區域間的氣流之曲折板所形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之排氣混合裝置，其中， 前述氣體流路之前述氣體流入面和前述氣體流出面，分別藉由與該各面的邊平行且通過該各面的中心之正交二直線區分成四個矩形區域，前述氣體流路隔板配置成，讓以連結前述氣體流入面的中心和前述氣體流出面的中心之線段為共用邊之四個隔板要素在前述共用邊的周圍以90°節距旋轉，前述隔板要素，係由阻擋前述氣體流入面和前述氣體流出面之對稱位置的前述矩形區域間的氣流之曲折板所形成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之排氣混合裝置，其中，當將前述氣體流入面之前述矩形區域的各頂點的三維座標[xyz]以前述正交二直線的交點為基準沿順時針方向分別設定為[000]、[100]、[110]、[010]，且將該等頂點的對稱位置之前述氣體流出面之前述矩形區域的各頂點的三維座標[xyz]以前述正交二直線的交點為基準沿順時針方向分別設定為[001]、[101]、[111]、[011]時，前述隔板要素是由三角形板A、三角形板B、三角形板C及三角形板D所形成，前述三角形板A，是以連結前述頂點[100]和前述頂點[011]的線段L1作為底邊，且以連結前述頂點[110]和前述頂點[111]的線段L2上的點P1作為頂點；前述三角形板B，是以連結前述頂點[000]和前述頂點[001]的線段L3作為底邊，且以前述線段L1上的點P2作 為頂點；前述三角形板C，是以連結前述頂點[000]和前述頂點[100]的線段L4作為底邊，且以前述點P2作為頂點；前述三角形板D，是以連結前述頂點[011]和前述頂點[001]的線段L5作為底邊，且以前述點P2作為頂點。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之排氣混合裝置，其中，前述氣體混合器之與流入前述長方體空間的氣流平行的面，是利用平板形成為筒狀。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之排氣混合裝置，其中，前述氣體混合器之與流入前述長方體空間的氣流平行的四個面當中，對置之一對的二個面是由平板所形成，另一對的二個面是開放的。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之排氣混合裝置，其中，前述氣體混合器之與流入前述長方體空間的氣流平行的四個面是開放的。
  8. 如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之排氣混合裝置，其中，前述隔板要素，其與前述長方體空間的外表面之平板接觸的緣部是固定於該平板，其與前述長方體空間的外表面之平板不接觸的緣部是固定於棒狀的支承構件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之排氣混合裝置，其 中，在前述脫硝裝置的前游側的排氣導管之流路剖面的至少一部分，將前述氣體混合器配置成複數段、複數列。
  10. 一種排氣混合裝置，係具備設置於脫硝裝置的脫硝觸媒層之前游側的排氣導管之流路剖面之複數個氣體混合器，添加有用於將燃燒排氣中的氮氧化物還原的還原劑之前述燃燒排氣被導入前述脫硝裝置，其特徵在於，前述氣體混合器具有氣體流路，該氣體流路是以長方體空間之平行的二個面之一方作為氣體流入面且以另一方作為氣體流出面而讓前述燃燒排氣流通；前述氣體流路，是讓複數個等邊三角形的板材之邊彼此接合而形成，前述板材的接合部形成為，讓凹狀或凸狀的接合部相鄰接，或是讓凹部和凸部沿著氣體流動方向成為依序交互。
TW105115791A 2015-05-21 2016-05-20 Exhaust gas mixing device TWI634940B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015103605A JP6591197B2 (ja) 2015-05-21 2015-05-21 排ガス混合装置
JP2015-103605 2015-05-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201703845A TW201703845A (zh) 2017-02-01
TWI634940B true TWI634940B (zh) 2018-09-11

Family

ID=57320499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105115791A TWI634940B (zh) 2015-05-21 2016-05-20 Exhaust gas mixing device

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10343116B2 (zh)
JP (1) JP6591197B2 (zh)
KR (1) KR102017485B1 (zh)
CN (1) CN107614091B (zh)
ES (1) ES2653937B2 (zh)
TW (1) TWI634940B (zh)
WO (1) WO2016186193A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103877837B (zh) * 2014-02-26 2016-01-27 中国科学院过程工程研究所 一种应用于低温氧化脱硝技术的烟道臭氧分布器及其布置方式
GB2550130B (en) * 2016-05-09 2021-01-27 James Muggleton Kevin System including passive blender for use with gas from an unconventional source
JP7182956B2 (ja) * 2018-08-31 2022-12-05 三菱重工業株式会社 排ガス浄化装置
JP2020044461A (ja) * 2018-09-14 2020-03-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 脱硝装置
CN109289514B (zh) * 2018-11-28 2023-11-17 长沙凯天工研院环保服务有限公司 一种scr脱硝烟气混合器及其系统
CN109499358A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司 烟气混合升温装置和中低温scr脱硝系统
CN109966899B (zh) * 2019-05-07 2024-01-26 华能国际电力股份有限公司 一种实现煤粉锅炉烟气高效sncr脱硝的槽式混合器装置
CN113351009B (zh) * 2020-03-06 2022-11-11 大唐环境产业集团股份有限公司 一种scr烟气混合装置和scr烟气脱硝系统
CN111420541A (zh) * 2020-04-29 2020-07-17 华能国际电力股份有限公司 一种适用于煤粉锅炉高温烟气sncr脱硝的新型混合器结构
CN113975949B (zh) * 2021-12-28 2022-03-08 山东东源新材料科技有限公司 一种石化行业烟气脱硝装置及其使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0975673A (ja) * 1995-09-11 1997-03-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 排ガス脱硝装置
JP2001252545A (ja) * 2000-03-10 2001-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体混合装置
JP2011106360A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の尿素還元式ｓｃｒ装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60140618U (ja) * 1984-02-28 1985-09-18 バブコツク日立株式会社 集塵装置
DE3515300A1 (de) * 1985-04-27 1986-10-30 Gerd Dr Wilhelm Pyramidenpackung fuer die verfahrenstechnik
JP2724176B2 (ja) * 1988-09-30 1998-03-09 バブコツク日立株式会社 排ガス脱硝装置
JPH0631825U (ja) * 1992-10-08 1994-04-26 三菱重工業株式会社 流体流れの混合装置
JPH0631826U (ja) 1992-10-08 1994-04-26 三菱重工業株式会社 流体流れの混合装置
JP4069196B2 (ja) 1998-06-09 2008-04-02 バブコック日立株式会社 排ガス脱硝装置
TW443941B (en) 1999-02-12 2001-07-01 Sulzer Chemtech Ag Filler body with a cross channel structure
SE527104C2 (sv) * 2004-05-21 2005-12-20 Alstom Technology Ltd Sätt och anordning för avskiljning av stoftpartiklar
JP5812900B2 (ja) * 2012-02-29 2015-11-17 三菱重工業株式会社 流体混合装置及び乾式排ガス処理装置
JP5984731B2 (ja) * 2013-04-05 2016-09-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 脱硝システム
JP6503173B2 (ja) * 2014-09-29 2019-04-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排ガス混合装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0975673A (ja) * 1995-09-11 1997-03-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 排ガス脱硝装置
JP2001252545A (ja) * 2000-03-10 2001-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体混合装置
JP2011106360A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の尿素還元式ｓｃｒ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10343116B2 (en) 2019-07-09
ES2653937A1 (es) 2018-02-09
TW201703845A (zh) 2017-02-01
KR102017485B1 (ko) 2019-09-03
CN107614091B (zh) 2020-11-20
ES2653937B2 (es) 2018-10-25
KR20170138517A (ko) 2017-12-15
US20180147529A1 (en) 2018-05-31
JP2016215139A (ja) 2016-12-22
CN107614091A (zh) 2018-01-19
WO2016186193A1 (ja) 2016-11-24
JP6591197B2 (ja) 2019-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI634940B (zh) Exhaust gas mixing device
TWI491435B (zh) 氣體混合裝置
JP4758768B2 (ja) ミキサー及びミキシング方法
EP1681089B1 (en) Fluid mixing apparatus with injection lance
KR101480983B1 (ko) 암모니아 주입 장치
CN103768938A (zh) 一种氨-烟气均混装置
CN102389727A (zh) 一种scr脱硝四角切圆式氨气-烟气均混装置
US9518734B2 (en) Fluid distribution and mixing grid for mixing gases
JP6542568B2 (ja) 流体の混合装置及び該流体の混合装置を備えた脱硝装置
TWI820288B (zh) 脫硝裝置
US20140134085A1 (en) Fluid flow mixer
CN104096477B (zh) 一种用于选择性催化还原烟气脱硝系统的静态混合器
US9561482B1 (en) Static mixer assembly suitable for use with injected gas in SCR and/or other applications
US10137421B2 (en) Static mixer
CN203725030U (zh) 一种scr脱硝系统及其喷氨装置
JP6503173B2 (ja) 排ガス混合装置
JP6025616B2 (ja) ガスタービン燃焼器
TW202133921A (zh) 脫硝裝置及鍋爐
WO2020007163A1 (zh) 一种臭氧均布装置
JP5835962B2 (ja) 排ガスダクト及びこれを備えた脱硝装置
TWI839753B (zh) 燃燒氣體冷卻裝置
CN217392054U (zh) 烟气导流均布装置和余热锅炉
JP7503913B2 (ja) 脱硝装置およびボイラ
CN116510511A (zh) 适用于scr脱硝的喷氨装置及喷氨混合装置
JP2018062885A (ja) 旋回流発生装置