TWI778501B - 脫硝裝置及鍋爐 - Google Patents

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Abstract

脫硝裝置及鍋爐，具備：選擇還原型觸媒，其設在氣體通路；分隔板，其設在氣體通路中比選擇還原型觸媒還靠氣體流動方向的上游側，將氣體通路區劃成與氣體流動方向正交之方向的複數個區域；以及還原劑供給裝置，其設在比前述選擇還原型觸媒還靠氣體流動方向的上游側，供給與在複數個區域流動之氣體的氮氧化物濃度對應之量的還原劑。

Description

脫硝裝置及鍋爐
本發明，關於將排氣所含的氮氧化物予以去除的脫硝裝置、具備脫硝裝置的鍋爐。
燃煤鍋爐等之大型的鍋爐，具有呈中空形狀於鉛直方向設置的火爐，在火爐壁使複數個燃燒噴燃器沿著火爐的周邊方向來配設。鍋爐，在火爐的鉛直方向上方連結有煙道，在煙道配置有用來產生蒸氣的熱交換器。燃燒噴燃器對火爐內噴射燃料與空氣(氧化氣體)的混合氣體藉此形成火炎，並產生燃燒氣體流往煙道。熱交換器，是由多數個傳熱管所構成，燃燒氣體將流動於多數個傳熱管內的水或蒸氣予以加熱來產生過熱蒸氣。
煙道，連結有氣體通道，在氣體通道設有脫硝裝置。以熱交換器產生過熱蒸氣後的排氣，是藉由脫硝裝置來去除氮氧化物。脫硝裝置，對於排氣供給氨等之還原劑，在排氣與還原劑通過觸媒時，促進氮氧化物與還原劑的反應，來去除排氣中的氮氧化物。
作為這種脫硝裝置，有著下述專利文獻所記載者。專利文獻1所記載之排煙脫硝裝置，是在觸媒層的 上游側設置整流格子，藉此使排氣的流速成為均勻。專利文獻2所記載之脫硝裝置，是在氨注入噴嘴的上游側設置整流板，而使氨在排氣中均勻地分布。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-255324號公報
[專利文獻2]日本特開平09-024246號公報
在煙道流動而流入脫硝裝置的排氣，其含有之氮氧化物的濃度並不均勻。燃燒噴燃器，對火爐內噴射燃料與空氣的混合氣體藉此燃燒，並產生上升的燃燒氣體流。且，煙道，在氣體通路具有熱交換器等，且，在途中彎曲。因此，流入脫硝裝置的排氣，在與流入方向正交的面內，氮氧化物的濃度並不均勻，會使脫硝裝置所致之脫硝性能產生偏差。以往，是因應排氣所含有之氮氧化物的濃度來調整還原劑的供給量。但是，排氣所含有之氮氧化物的濃度，在與流入方向正交的面內並不均勻，故在對於排氣而言還原劑的供給量較少的區域，並無法充分去除氮氧化物。另一方面，在對於排氣而言還原劑的供給量過多的區域，會使殘留的還原劑流往脫硝裝置的下游側，與氧化硫反應而產生硫酸銨，有著堵塞排氣通道的課題。
本發明，是解決上述課題者，其目的在於提供謀求性能提升的脫硝裝置及鍋爐。
為了達成上述目的之本發明的脫硝裝置，具備：選擇還原型觸媒，其設在氣體通路；分隔板，其設在前述氣體通路中比前述選擇還原型觸媒還靠氣體流動方向的上游側，將前述氣體通路區劃成與氣體流動方向正交之方向的複數個區域；以及還原劑供給裝置，其設在比前述選擇還原型觸媒還靠氣體流動方向的上游側，供給與在前述複數個區域流動之氣體的氮氧化物濃度對應之量的還原劑。
且，本發明的鍋爐，具備：火爐，其沿著鉛直方向來設置；燃燒裝置，其配置於前述火爐；煙道，其配置於前述火爐之燃燒氣體之流動方向的下游側；熱交換器，其配置於前述煙道；以及前述脫硝裝置，其配置在前述煙道之比前述熱交換器還下游側。
根據本發明的脫硝裝置及鍋爐，可謀求性能的提升。
以下參照圖式，詳細說明本發明之適合的實施形態。又，本發明不限定於該實施形態，且，實施形態有複數的情況時，亦包含組合各實施形態的構造。且，實施形態的構成要件，亦包含該業者容易想到者、實質相同者，亦即均等之範圍者。
[第1實施形態] 圖1，是表示第1實施形態之鍋爐的概略圖。
[鍋爐的構造] 第1實施形態的燃煤鍋爐10，是將粉碎煤(含碳的固體燃料)之後的煤粉作為微粉燃料來使用，以燃燒噴燃器來燃燒微粉燃料，可藉由燃燒所發生的熱來與供水或蒸氣進行熱交換而產生過熱蒸氣。在以下的說明，上或上方表示鉛直方向上側，下或下方表示鉛直方向下側。
第1實施形態中，如圖1所示般，燃煤鍋爐10，具有火爐11、燃燒裝置12、燃燒氣體通路13。火爐11，呈四角筒的中空形狀，沿著鉛直方向來設置。構成火爐11的火爐壁(傳熱管)11a，是由複數個蒸發管、將複數個蒸發管予以連接的連管片所構成，將因微粉燃料的燃燒而發生的熱與供水或蒸氣進行熱交換，藉此抑制火爐壁的溫度上升。
燃燒裝置12，設在火爐壁11a的下部側。燃燒裝置12，具有安裝在火爐壁11a的複數個燃燒噴燃器21、22、23、24、25。燃燒噴燃器21、22、23、24、25，將沿著火爐11的周邊方向空出任意的間隔來配設者作為一組，而沿著鉛直方向配置複數段(在本實施形態為五段)。但是，火爐11的形狀、一段之燃燒噴燃器的數量、燃燒噴燃器的段數，並不限定於該構造。
燃燒噴燃器21、22、23、24、25，透過煤粉供給管26、27、28、29、30連結於複數個粉碎機(磨碎機)31、32、33、34、35。粉碎機31、32、33、34、35，雖未圖示，但例如在外殼內被旋轉平台支撐成可旋轉驅動，在旋轉平台的上方使複數個輥與旋轉平台的旋轉連動而被支撐成可旋轉來構成。若煤被投入至複數個輥與旋轉平台之間的話，在這被粉碎成既定的煤粉大小，藉由搬運用氣體(一次空氣、氧化氣體)來搬運至分級機而在既定的尺寸範圍內分級。在既定的尺寸範圍內分級過的微粉燃料，是從煤粉供給管26、27、28、29、30被供給至燃燒噴燃器21、22、23、24、25。
火爐11，在燃燒噴燃器21、22、23、24、25的安裝位置設有風箱36，在風箱36連結有空氣通道(風道)37的一端部。空氣通道37，在另一端部連結有吹入通風機(FDF：Forced Draft Fan)38。火爐11，在比燃燒噴燃器21、22、23、24、25的安裝位置還上方設有額外空氣通口39。在額外空氣通口39連結有從空氣通道37分歧之額外空氣通道40的端部。
燃燒氣體通路13，連結於火爐11之鉛直方向的上部。燃燒氣體通路13，作為用來回收燃燒氣體之熱的熱交換器，而設有過熱器51、52、53、再加熱器54、55、省煤器56。過熱器51、52、53、再加熱器54、55、省煤器56，是使在火爐11燃燒所發生的燃燒氣體與流通於傳熱管的供水或蒸氣之間進行熱交換。
燃燒氣體通路13，在下游側連結有將進行過熱交換的燃燒氣體予以排出的煙道41。煙道41，在與空氣通道37之間設有空氣加熱器(空氣預熱器)42。流動於空氣通道37的空氣，是與流動於煙道41的燃燒氣體之間進行熱交換，使供給至燃燒噴燃器21、22、23、24、25的燃燒用空氣升溫。
煙道41，在比空氣加熱器42還上游側的位置設有脫硝裝置43。脫硝裝置43，將氨、尿素水等之具有還原氮氧化物(NOx)作用的還原劑供給至煙道41內。供給了還原劑的燃燒氣體，會促進氮氧化物與還原劑的反應，將燃燒氣體中的氮氧化物去除、減少。煙道41，在下游側連結有氣體通道44。氣體通道44，在比空氣加熱器42還下游側的位置設有電氣集塵機等之集塵裝置45、吸引通風機(IDF：Induced Draft Fan)46、脫硫裝置47等，在下游端部設有煙囪48。
[鍋爐的作用]
複數個粉碎機31、32、33、34、35驅動時，所產生的微粉燃料會與搬運用氣體(一次空氣、氧化氣體)一起通過煤粉供給管26、27、28、29、30來供給至燃燒噴燃器21、22、23、24、25。且，從煙道14排出的排氣與在空氣加熱器42藉由熱交換而被加熱過的燃燒用空氣(氧化氣體)，是從空氣通道37透過風箱36而供給至各燃燒噴燃器21、22、23、24、25。如此一來，燃燒噴燃器21、22、23、24、25，將混合有微粉燃料與搬運用氣體的微粉燃料混合氣體給吹入火爐11，並將燃燒用空氣給吹入火爐11。此時，使微粉燃料混合氣體點火藉此形成火炎。在火爐11內的下部 產生火炎，使高溫的燃燒氣體上升，而排出至燃燒氣體通路13。
火爐11，在下部的區域A，燃燒微粉燃料混合氣體與燃燒用空氣(二次空氣、氧化氣體)來產生火炎。火爐11，在區域A將空氣的供給量對煤粉的供給量設定成未達理論空氣量，藉此使內部保持在還原環境。亦即，藉由煤粉的燃燒而發生的氮氧化物(NOx)會在火爐11的區域B還原，從額外空氣通口39追加供給額外空氣，藉此使煤粉的氧化燃燒結束，使煤粉之燃燒所致之NOx的發生量降低。
在火爐11內上升的燃燒氣體，是在配置於燃燒氣體通路13的第2過熱器52、第3過熱器53、第1過熱器51、第2再加熱器55、第1再加熱器54、省煤器56進行熱交換。之後，燃燒氣體，藉由脫硝裝置43來還原去除氮氧化物，以配置在氣體通道44的集塵裝置45來去除粒子狀物質，在脫硫裝置47去除氧化硫之後，從煙囪48排出至大氣中。
[脫硝裝置的構造]
圖2，是表示第1實施形態之脫硝裝置的概略構造圖，圖3，是表示第1實施形態之脫硝裝置之作用的概略圖，圖4，是表示第1分隔板之配置的立體圖。
煙道(氣體通路)41，是將第1水平煙道部41a、第1鉛直煙道部41b、第2水平煙道部41c、第2鉛直煙 道部41d、第3水平煙道部(水平通路)41e、第3鉛直煙道部(鉛直通路)41f予以連續設置來構成。煙道41，在第1水平煙道部41a及第1鉛直煙道部41b，配置有過熱器51、52、53、再加熱器54、55、省煤器56。且，煙道41，從第2鉛直煙道部41d透過第3水平煙道部41e遍及第3鉛直煙道部41f，配置有脫硝裝置43。
脫硝裝置43，具備：選擇還原型觸媒61、複數個(本實施形態為3個)第1分隔板62、63、64、還原劑供給裝置65。
如圖2至圖4所示般，選擇還原型觸媒61為脫硝觸媒，且設在煙道41的第3鉛直煙道部41f。選擇還原型觸媒61，對於排氣來供給氨或尿素水等之還原劑，藉此促進被供給有還原劑的排氣與氮氧化物與還原劑的反應，而還原氮氧化物，來去除、降低排氣中的氮氧化物。
第1分隔板62、63、64，遍及煙道41的第2鉛直煙道部41d與第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f來設置。第1分隔板62、63、64，在煙道41比選擇還原型觸媒61還設在氣體流動方向的上游側。第1分隔板62、63、64，將煙道41的氣體通路區劃成：與氣體流動方向正交之寬度方向的複數個(本實施形態為4個)混合通路(區域)70a、70b、70c、70d。
混合通路70a、70b、70c、70d，在第2鉛直煙道部41d與第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f，配置成沿著氣體流動方向且在寬度方向並行。在此，寬度方 向，是指與第3水平煙道部41e的氣體流動方向正交的水平方向。且，混合通路70a、70b、70c、70d，其氣體流動方向的長度L為相同尺寸。在此，氣體流動方向的長度L，是煙道41之中心的長度。
混合通路70a、70b、70c、70d，其與氣體流動方向正交之寬度方向的長度W1、W2、W3、W4為相同尺寸。混合通路70a、70b、70c、70d，在氣體流動方向上，寬度方向的長度W1、W2、W3、W4為固定。又，寬度方向的長度W1、W2、W3、W4為不同尺寸亦可。當排氣到達混合通路70a、70b、70c、70d時，排氣，在寬度方向之氮氧化物的濃度會有偏差。因此，混合通路70a、70b、70c、70d之寬度方向的長度W1、W2、W3、W4，是因應氣體之氮氧化物的濃度分布或煙道41的規格設計等來適當設定為佳。
且，混合通路70a、70b、70c、70d，其氣體流動方向的長度L是比與氣體流動方向正交之寬度方向的長度W1、W2、W3、W4還長的尺寸。
又，第1分隔板62、63、64，是配合煙道41之第2鉛直煙道部41d與第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f的形狀而成的形狀。因此，第2鉛直煙道部41d與第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f的形狀改變的話，第1分隔板62、63、64形狀亦改變。且，第1分隔板62、63、64，雖遍及第2鉛直煙道部41d與第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f，但亦可僅設在第3鉛直煙道部41f，或僅設在第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f，或僅設在第3水平煙道部41e。此外，第1分隔板62、63、64的數量，並不限定於3個，為1個或4個以上亦可。
還原劑供給裝置65，是設在煙道41的第3鉛直煙道部41f且在第1分隔板62、63、64與選擇還原型觸媒61之間。亦即，還原劑供給裝置65，是配置在比第1分隔板62、63、64還下游側，比選擇還原型觸媒61還上游側。還原劑供給裝置65，將氨或尿素水等之具有還原氮氧化物之作用的還原劑供給至第3鉛直煙道部41f。
還原劑供給裝置65，具有：還原劑供給泵71、複數個(本實施形態為4個)還原劑供給管72a、72b、72c、72d。還原劑供給管72a、72b、72c、72d，配置在第3鉛直煙道部41f。還原劑供給管72a、72b、72c、72d，安裝有複數個噴嘴73a、73b、73c、73d。複數個噴嘴73a、73b、73c、73d，雖朝向氣體流動方向的下游側來配置，但朝向氣體流動方向的上游側來配置亦可。還原劑供給管72a、72b、72c、72d，在端部連結有還原劑供給泵71。
還原劑供給管72a、72b、72c、72d及噴嘴73a、73b、73c、73d，對應於混合通路70a、70b、70c、70d來配置。還原劑供給裝置65，配置於混合通路70a、70b、70c、70d的出口部，對於從混合通路70a、70b、70c、70d排出的排氣來供給還原劑，使還原劑擴散至流入選擇還原型觸媒61之前的排氣。又，作為還原劑，可使用氨水、氨氣、尿素水等。
還原劑供給裝置65，連接有控制裝置66。控制裝置66，控制還原劑供給裝置65，藉此供給因應流動於混合通路70a、70b、70c、70d之排氣之氮氧化物之濃度之量的還原劑。該情況時，流動於混合通路70a、70b、70c、70d之排氣之氮氧化物之濃度是藉由事前的實驗、測量、推算等來求得為佳。且，在混合通路70a、70b、70c、70d設置測量排氣之氮氧化物之濃度的計測器，來線上測量氮氧化物的濃度亦可。在此，控制裝置66，因應所要求的脫硝率，來調整還原劑供給裝置65供給至混合通路70a、70b、70c、70d的還原劑之供給量。
[脫硝裝置的作用] 脫硝裝置43中，如圖2及圖3所示般，流動於煙道41的排氣，於第2鉛直煙道部41d上升之後，於第3水平煙道部41e往水平方向流動，於第3鉛直煙道部41f下降。此時，排氣，被第1分隔板62、63、64給分配至於寬度方向區劃而成的4個混合通路70a、70b、70c、70d，在混合通路70a、70b、70c、70d流動既定的長度L。
流動於煙道41的排氣，是藉由在燃燒氣體通路13產生之燃燒氣體流的迴旋流、配置在煙道41的熱交換器、煙道41的中途形狀等，例如會在寬度方向使排氣所含有之氮氧化物的濃度有著偏差。例如，排氣所含有之氮氧化物的濃度C0(參照圖3)，在混合通路70a、70b、70c、70d的上游側，是寬度方向的混合通路70a側較低，越往混合通路70d側越高。
在煙道41之寬度方向有氮氧化物之濃度差的排氣，流入至混合通路70a、70b、70c、70d，在混合通路70a、70b、70c、70d流動既定長度L的期間混合。然後，在混合通路70a、70b、70c、70d個別流動的排氣，是在混合通路70a、70b、70c、70d的出口部，使氮氧化物的濃度差幾乎成為均勻。亦即，在沒有配置第1分隔板62、63、64的寬廣的煙道，即使排氣流動既定長度L亦無法充分混合，會在寬度方向產生氮氧化物的濃度差。另一方面，在以第1分隔板62、63、64區劃出之寬度狹窄的混合通路70a、70b、70c、70d，排氣會在流動既定長度L的期間充分混合，而難以在寬度方向產生氮氧化物的濃度差。若比較各自流動於混合通路70a、70b、70c、70d的排氣彼此的話，排氣所含有之氮氧化物的濃度C1、C2、C3、C4(參照圖3)有著濃度差(C1＜C2＜C3＜C4)。但是，若在寬度方向僅比較流動於混合通路70a、70b、70c、70d各自之排氣的話，排氣所含有之氮氧化物的濃度C1、C2、C3、C4(參照圖3)，在寬度方向幾乎沒有濃度差。
流動於混合通路70a、70b、70c、70d的排氣，若排出至第3鉛直煙道部41f的話，會從還原劑供給裝置65供給還原劑。此時，控制裝置66，控制還原劑供給裝置65，藉此對於流動於混合通路70a、70b、70c、70d的排氣，來供給因應所含有之氮氧化物之濃度之量的還原劑。亦即，對於從混合通路70a、70b、70c、70d排出且氮氧化物之濃度C1、C2、C3、C4不同的排氣，從還原劑供給管72a、72b、72c、72d的噴嘴73a、73b、73c、73d噴射不同量的還原劑。具體來說，對於從混合通路70a排出且氮氧化物之濃度較低的排氣，從還原劑供給管72a的噴嘴73a噴射最小量的還原劑。另一方面，對於從混合通路70d排出且氮氧化物之濃度較高的排氣，從還原劑供給管72d的噴嘴73d噴射最大量的還原劑。
若對於排氣從還原劑供給裝置65供給還原劑的話，排氣，會以混合有還原劑的狀態流入至選擇還原型觸媒61。選擇還原型觸媒61，促進排氣之氮氧化物與還原劑的反應，還原氮氧化物，而去除、降低排氣中的氮氧化物。此時，對於濃度C1、C2、C3、C4不同的排氣，供給有與氮氧化物之含量對應之量的還原劑之後，流入至選擇還原型觸媒61，故藉由選擇還原型觸媒61來效率良好地還原去除氮氧化物。亦即，可抑制還原劑對於排氣的供給量較少所致之氮氧化物的去除不充分的情況。且，可抑制還原劑對於排氣的供給量較多所致之殘留的還原劑與氧化硫反應而產生硫酸銨的情況。
[第2實施形態] 圖5，是表示第2實施形態之脫硝裝置的概略構造圖，圖6，是表示第2實施形態之脫硝裝置的概略俯視圖。又，對具有與上述第1實施形態相同功能的構件，附上相同的符號而省略詳細的說明。
第2實施形態中，如圖5及圖6所示般，脫硝裝置43A，具備：選擇還原型觸媒61、複數個第1分隔板62、63、64、還原劑供給裝置65、混合促進裝置81。在此，選擇還原型觸媒61與第1分隔板62、63、64與還原劑供給裝置65，是與第1實施形態相同，故省略詳細說明。
選擇還原型觸媒61，設在煙道41的第3鉛直煙道部41f。第1分隔板62、63、64，遍及煙道41的第2鉛直煙道部41d與第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f來設置。第1分隔板62、63、64，在煙道41比選擇還原型觸媒61還設在氣體流動方向的上游側。第1分隔板62、63、64，將煙道41的氣體通路區劃成與氣體流動方向正交之寬度方向的4個混合通路70a、70b、70c、70d。還原劑供給裝置65，是設在煙道41的第3鉛直煙道部41f且在第1分隔板62、63、64與選擇還原型觸媒61之間。
混合促進裝置81，設在：以第1分隔板62、63、64所區劃之4個混合通路70a、70b、70c、70d的氣體流入部。混合促進裝置81，具有複數個(本實施型態為4個)混合促進器81a、81b、81c、81d。混合促進器81a、81b、81c、81d，配置在：以第1分隔板62、63、64所區劃之4個混合通路70a、70b、70c、70d之氣體流動方向的上游側端部。也就是說，混合促進器81a、81b、81c、81d，配置在被第1分隔板62、63、64之氣體流動方向之上游側端部給夾住的位置。
混合促進裝置81(混合促進器81a、81b、 81c、81d)，例如為迴旋流發生裝置，對流入至混合通路70a、70b、70c、70d的排氣賦予迴旋力。流入至混合通路70a、70b、70c、70d的排氣，被賦予迴旋力而促進混合，使氮氧化物的濃度差消失，使寬度方向或高度方向之氮氧化物的濃度成為均勻。
又，混合促進裝置81，並不限定於迴旋流發生裝置。例如，設置供排氣碰撞的複數個抵抗板，而在混合通路70a、70b、70c、70d形成亂流亦可，為其他裝置亦可。且，雖將混合促進器81a、81b、81c、81d配置在混合通路70a、70b、70c、70d的上游側端部，但亦可不在混合通路70a、70b、70c、70d內，而是配置在混合通路70a、70b、70c、70d的近上游側。
因此，脫硝裝置43A中，流動於煙道41的排氣，於第2鉛直煙道部41d上升之後，於第3水平煙道部41e往水平方向流動，於第3鉛直煙道部41f下降。此時，排氣，被分配至以第1分隔板62、63、64於寬度方向區劃而成的4個混合通路70a、70b、70c、70d。然後，排氣在流入至混合通路70a、70b、70c、70d時，是被混合促進器81a、81b、81c、81d賦予有迴旋力藉此促進混合，而在混合通路70a、70b、70c、70d使氮氧化物的濃度差降低。然後，在混合通路70a、70b、70c、70d流動了既定長度L的排氣，在混合通路70a、70b、70c、70d的出口部，氮氧化物的濃度差幾乎成為均勻。
對於從混合通路70a、70b、70c、70d排出至第3鉛直煙道部41f的排氣，從還原劑供給裝置65供給還原劑。此時，控制裝置66，控制還原劑供給裝置65，藉此對於流動於混合通路70a、70b、70c、70d的排氣，來供給因應所含有之氮氧化物之濃度之量的還原劑。如此一來，排氣會以混合有還原劑的狀態流入至選擇還原型觸媒61。選擇還原型觸媒61，促進排氣之氮氧化物與還原劑的反應，還原氮氧化物，而去除、降低排氣中的氮氧化物。此時，對於濃度不同的排氣，供給有與氮氧化物之含量對應之量的還原劑之後，流入至選擇還原型觸媒61，故藉由選擇還原型觸媒61來效率良好地還原去除氮氧化物。
[第3實施形態] 圖7，是表示第3實施形態之脫硝裝置的概略前視圖，圖8，是表示第3實施形態之脫硝裝置的概略俯視圖。又，對具有與上述第1實施形態相同功能的構件，附上相同的符號而省略詳細的說明。
第3實施形態中，如圖7及圖8所示般，脫硝裝置43B，具備：選擇還原型觸媒61、複數個(本實施形態為3個)第2分隔板91、92、93、還原劑供給裝置65。在此，選擇還原型觸媒61與還原劑供給裝置65，是與第1實施形態相同，故省略詳細說明。
選擇還原型觸媒61是脫硝觸媒，且設在煙道41的第3鉛直煙道部41f。
第2分隔板91、92、93，設在煙道41的第3鉛直煙道部41f。第2分隔板91、92、93，設在煙道41之比選擇還原型觸媒61還靠氣體流動方向的上游側。第2分隔板91、92、93，將煙道41的氣體通路區劃成：與氣體流動方向正交之深度方向的複數個(本實施形態為4個)混合通路(區域)94a、94b、94c、94d。
混合通路94a、94b、94c、94d，在第3鉛直煙道部41f，配置成沿著氣體流動方向且在深度方向並行。在此，所謂深度方向，是指與第3鉛直煙道部41f之氣體流動方向及寬度方向正交的水平方向(圖7的左右方向)。且，混合通路94a、94b，其氣體流動方向的長度為相同尺寸，混合通路94c、94d之氣體流動方向的長度(鉛直方向的長度)，不是依照第3鉛直煙道部41f之頂部的傾斜，而是考慮到煙道41的規格設計、脫硝效率、要求性能等之適當的長度亦可。
又，雖將第2分隔板91、92、93設在煙道41的第3鉛直煙道部41f，但亦可設在第2鉛直煙道部41d或第3水平煙道部41e。
還原劑供給裝置65，是設在煙道41的第3鉛直煙道部41f且在分隔板91、92、93與選擇還原型觸媒61之間。亦即，還原劑供給裝置65，是配置在比分隔板91、92、93還下游側，比選擇還原型觸媒61還上游側。還原劑供給裝置65，將氨或尿素水等之具有還原氮氧化物之作用的還原劑供給至第3鉛直煙道部41f。
還原劑供給管72a、72b、72c、72d及噴嘴73a、73b、73c、73d，對應於混合通路94a、94b、94c、94d來配置。還原劑供給裝置65，配置於混合通路94a、94b、94c、94d的出口部，對於從混合通路94a、94b、94c、94d排出的排氣來供給還原劑，使還原劑擴散至流入選擇還原型觸媒61之前的排氣。
還原劑供給裝置65，連接有控制裝置66。控制裝置66，控制還原劑供給裝置65，藉此供給因應流動於混合通路94a、94b、94c、94d之排氣之氮氧化物之濃度之量的還原劑。在此，控制裝置66，因應所要求的脫硝率，來調整還原劑供給裝置65供給至混合通路70a、70b、70c、70d的還原劑之供給量。
因此，在脫硝裝置43B中，流動於煙道41的排氣，於第3鉛直煙道部41f下降，被分配至以第2分隔板91、92、93在深度方向區劃而成的4個混合通路94a、94b、94c、94d，在混合通路94a、94b、94c、94d流動既定的長度。
在煙道41的高度(深度)方向有氮氧化物之濃度差的排氣，流入至混合通路94a、94b、94c、94d，在混合通路94a、94b、94c、94d流動既定長度的期間混合。然後，在混合通路94a、94b、94c、94d個別流動的排氣，是在混合通路94a、94b、94c、94d的出口部，使氮氧化物的濃度差幾乎成為均勻。亦即，若比較各自流動於混合通路94a、94b、94c、94d的排氣彼此的話，排氣所含有之氮氧化物的濃度有著差異。但是，若在寬度方向僅比較流動於混合通路94a、94b、94c、94d各自之排氣的話，排氣所含有之氮氧化物的濃度，在深度方向幾乎沒有濃度差。
流動於混合通路94a、94b、94c、94d的排氣，若排出至第3鉛直煙道部41f的話，會從還原劑供給裝置65供給還原劑。此時，控制裝置66，控制還原劑供給裝置65，藉此對於流動於混合通路94a、94b、94c、94d的排氣，來供給因應所含有之氮氧化物之濃度之量的還原劑。亦即，對於從混合通路94a、94b、94c、94d排出且氮氧化物之濃度不同的排氣，從還原劑供給管72a、72b、72c、72d的噴嘴73a、73b、73c、73d噴射不同量的還原劑。具體來說，對於從混合通路94a排出且氮氧化物之濃度較低的排氣，從還原劑供給管72a的噴嘴73a噴射最小量的還原劑。另一方面，對於從混合通路70d排出且氮氧化物之濃度較高的排氣，從還原劑供給管72d的噴嘴73d噴射最大量的還原劑。
若對於排氣從還原劑供給裝置65供給還原劑的話，排氣，會以混合有還原劑的狀態流入至選擇還原型觸媒61。選擇還原型觸媒61，促進排氣之氮氧化物與還原劑的反應，還原氮氧化物，而去除、降低排氣中的氮氧化物。此時，對於濃度不同的排氣，供給有與氮氧化物之含量對應之量的還原劑之後，流入至選擇還原型觸媒61，故藉由選擇還原型觸媒61來效率良好地還原去除氮氧化物。
[本實施形態的作用效果] 第1態樣的脫硝裝置，具備：選擇還原型觸媒61，其設在煙道(氣體通路)41；分隔板62、63、64、91、92、93，其設在煙道41中比選擇還原型觸媒61還靠氣體流動方向的上游側，將煙道41區劃成與氣體流動方向正交之方向的複數個混合通路(區域)70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d；以及還原劑供給裝置65，其設在比選擇還原型觸媒61還靠氣體流動方向的上游側，供給與在複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d流動之氣體的氮氧化物濃度對應之量的還原劑。
第1態樣的脫硝裝置，流動於煙道41的排氣，在流動於被分隔板62、63、64、91、92、93區劃出的複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d之後，藉由還原劑供給裝置65來供給：與流動於混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的氣體之氮氧化物濃度對應之量的還原劑。因此，對於氮氧化物濃度較高的排氣，供給多量的還原劑，對於氮氧化物濃度較低的排氣，供給少量的還原劑，選擇還原型觸媒61，可有效率地還原去除排氣中的氮氧化物，可謀求性能的提升。亦即，將因應氮氧化物濃度之適量的還原劑供給至排氣，故還原氮氧化物之後殘留之還原劑與氧化硫反應而產生硫酸銨的情況受到抑制。因此，不需要硫酸銨的去除作業等，可抑制保養成本的增大。
第2態樣的脫硝裝置，分隔板，具有第1分隔板62、63、64，其將煙道41區劃成寬度方向的複數個混合通路70a、70b、70c、70d。藉此，在寬度方向有氮氧化物之濃度差的排氣，可在每個混合通路70a、70b、70c、70d使氮氧化物的濃度均勻化。
第3態樣的脫硝裝置，複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d，其氣體流動方向的長度比與氣體流動方向正交之方向的長度還長。藉此，可確保混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d，其為了使具有氮氧化物之濃度差的排氣均勻混合，而可確保充分長度的流路寬度或對於流路面積的流路長度。
第4態樣的脫硝裝置，在複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的氣體流入部設有混合促進裝置81。藉此，混合促進裝置81將流入至混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的排氣予以混合，藉此促進流動於混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d之排氣的混合，可使氮氧化物的濃度適當地均勻化。
第5態樣的脫硝裝置，複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d鄰接之方向的混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的長度，是因應流動之排氣之氮氧化物的濃度分布來設定。藉此，可因應排氣之氮氧化物的濃度分布來設置充分長度的混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d，可將流動於複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的排氣予以適當地混合。
第6態樣的脫硝裝置，分隔板，具有第2分隔板91、92、93，其將煙道41區劃成深度方向的複數個混合通路94a、94b、94c、94d。藉此，在深度方向有氮氧化物之濃度差的排氣，可在每個混合通路94a、94b、94c、94d使氮氧化物的濃度均勻化。
第7態樣的脫硝裝置，煙道41，具有第3水平煙道部(水平通路)41e與第3鉛直煙道部(鉛直通路)41f，選擇還原型觸媒61，設在第3鉛直煙道部(鉛直通路)41f，分隔板62、63、64、91、92、93，至少設在第3鉛直煙道部(鉛直通路)41f。藉此，可謀求流動於複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d之排氣之氮氧化物濃度的均勻化，並可謀求分隔板62、63、64、91、92、93的儉樸化。
第8態樣的脫硝裝置，分隔板62、63、64、91、92、93，遍及第3水平煙道部41e與第3鉛直煙道部41f來設置。藉此，可確保較長的複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的流路長度，可促進流動於複數個混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d之排氣的混合。
第9態樣的鍋爐，具備：火爐11，其沿著鉛直方向來設置；燃燒裝置12，其配置於火爐11；煙道41，其配置於火爐11之燃燒氣體之流動方向的下游側；作為熱交換器的過熱器51、52、53、再加熱器54、55、省煤器 56，其配置於煙道41；以及脫硝裝置43、43A、43B，其配置在煙道41之比熱交換器還靠下游側。藉此，在脫硝裝置43、43A、43B，將與氮氧化物濃度對應之適量的還原劑供給至排氣，選擇還原型觸媒61，可有效率地還原去除排氣中的氮氧化物，可謀求性能的提升。然後，使還原氮氧化物之後殘留的還原劑與氧化硫反應而產生硫酸銨的情況受到抑制，不需要硫酸銨的去除作業等，可抑制保養成本的增大，並可抑制燃煤鍋爐10之運轉效率的降低。
又，在上述實施形態，雖在分隔板62、63、64、91、92、93(混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d)與選擇還原型觸媒61之間設置還原劑供給裝置65，但並不限定於該構造。例如，在混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d之氣體流動方向的下游側端部(被分隔板62、63、64、91、92、93之氣體流動方向的下游側端部給夾住的位置)設置還原劑供給裝置65亦可。且，使分隔板62、63、64、91、92、93(混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d)之氣體流動方向的下游側端部延伸至選擇還原型觸媒61的流入部為止，在混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d之氣體流動方向的下游側端部設置還原劑供給裝置65亦可。
且，在上述實施形態，分隔板62、63、64、91、92、93及混合通路70a、70b、70c、70d、94a、94b、94c、94d的數量，並不限定於實施形態，依照火爐11或煙道41等的形狀或大小等來適當設定即可。
且，雖在上述第1實施形態，以第1分隔板62、63、64來設置混合通路70a、70b、70c、70d，在第3實施形態，以第2分隔板91、92、93來設置混合通路94a、94b、94c、94d，但以第1分隔板62、63、64與第2分隔板91、92、93來設置格子狀的混合通路亦可。且，第1分隔板62、63、64或第2分隔板91、92、93的長度，各自為不同長度亦可，此外，片數不為1片，而是分割成複數片來構成亦可。
10:燃煤鍋爐(鍋爐) 11:火爐 12:燃燒裝置 13:燃燒氣體通路 21,22,23,24,25:燃燒噴燃器 41:煙道(氣體通路) 41a:第1水平煙道部 41b:第1鉛直煙道部 41c:第2水平煙道部 41d:第2鉛直煙道部 41e:第3水平煙道部(水平通路) 41f:第3鉛直煙道部(鉛直通路) 42:空氣加熱器 43,43A,43B:脫硝裝置 44:氣體通道 51,52,53:過熱器 54,55:再加熱器 56:省煤器 61:選擇還原型觸媒(脫硝觸媒) 62,63,64:第1分隔板(分隔板) 65:還原劑供給裝置 66:控制裝置 70a,70b,70c,70d:混合通路(區域) 71:還原劑供給泵 72a,72b,72c,72d:還原劑供給管 73a,73b,73c,73d:噴嘴 81:混合促進裝置 81a,81b,81c,81d:混合促進器 91,92,93:第2分隔板(分隔板) 94a,94b,94c,94d:混合通路(區域)
[圖1]，是表示第1實施形態之鍋爐的概略圖。 [圖2]，是表示第1實施形態之脫硝裝置的概略構造圖。 [圖3]，是表示第1實施形態之脫硝裝置之作用的概略圖。 [圖4]，是表示第1分隔板之配置的立體圖。 [圖5]，是表示第2實施形態之脫硝裝置的概略構造圖。 [圖6]，是表示第2實施形態之脫硝裝置的概略俯視圖。 [圖7]，是表示第3實施形態之脫硝裝置的概略前視圖。 [圖8]，是表示第3實施形態之脫硝裝置的概略俯視圖。
41:煙道(氣體通路)
41d:第2鉛直煙道部
41e:第3水平煙道部(水平通路)
41f:第3鉛直煙道部(鉛直通路)
43:脫硝裝置
61:選擇還原型觸媒(脫硝觸媒)
62,63,64:第1分隔板(分隔板)
65:還原劑供給裝置
66:控制裝置
71:還原劑供給泵
72a,72b,72c,72d:還原劑供給管
73a,73b,73c,73d:噴嘴

Claims (8)

  1. 一種脫硝裝置，具備：選擇還原型觸媒，其設在氣體通路；分隔板，其設在前述氣體通路中比前述選擇還原型觸媒還靠氣體流動方向的上游側，將前述氣體通路區劃成與氣體流動方向正交之方向的複數個區域；以及還原劑供給裝置，其設在比前述選擇還原型觸媒還靠氣體流動方向的上游側，供給與在前述複數個區域流動之氣體的氮氧化物濃度對應之量的還原劑，前述複數個區域鄰接之方向的前述區域的長度，是因應流動之氣體之氮氧化物的濃度分布來設定。
  2. 如請求項1所述之脫硝裝置，其中，前述分隔板具有第1分隔板，其將前述氣體通路區劃成寬度方向的複數個區域。
  3. 如請求項1或請求項2所述之脫硝裝置，其中，前述複數個區域，其氣體流動方向的長度比與氣體流動方向正交之方向的長度還長。
  4. 如請求項1所述之脫硝裝置，其中，在前述複數個區域的氣體流入部設有混合促進裝置。
  5. 如請求項1所述之脫硝裝置，其中，前述分隔板具有第2分隔板，其將前述氣體通路區劃成深度方向的複數個區域。
  6. 如請求項1所述之脫硝裝置，其中， 前述氣體通路，具有水平通路、在前述水平通路之氣體流動方向之下游側連續的鉛直通路，前述選擇還原型觸媒，設在前述鉛直通路，前述分隔板，至少設在前述鉛直通路。
  7. 如請求項6所述之脫硝裝置，其中，前述分隔板，遍及前述水平通路與前述鉛直通路來設置。
  8. 一種鍋爐，具備：火爐，其沿著鉛直方向來設置；燃燒裝置，其配置於前述火爐；煙道，其配置於前述火爐之燃燒氣體之流動方向的下游側；熱交換器，其配置於前述煙道；以及請求項1所述之脫硝裝置，其配置在前述煙道之比前述熱交換器還下游側。
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