WO2016186193A1 - 排ガス混合装置 - Google Patents

排ガス混合装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016186193A1
WO2016186193A1 PCT/JP2016/064985 JP2016064985W WO2016186193A1 WO 2016186193 A1 WO2016186193 A1 WO 2016186193A1 JP 2016064985 W JP2016064985 W JP 2016064985W WO 2016186193 A1 WO2016186193 A1 WO 2016186193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
exhaust gas
flow path
partition plate
gas flow
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/064985
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝美 矢野
佐々木　郷紀
政治 森井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
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
Priority to ES201790047A priority Critical patent/ES2653937B2/es
Application filed by Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd filed Critical Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Priority to KR1020177033328A priority patent/KR102017485B1/ko
Priority to CN201680029061.8A priority patent/CN107614091B/zh
Priority to US15/574,084 priority patent/US10343116B2/en
Publication of WO2016186193A1 publication Critical patent/WO2016186193A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • B01D53/92—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
    • 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
    • B01D53/74—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

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas mixing device, and more particularly, a flow path of an exhaust gas duct on the upstream side of a denitration catalyst layer of a denitration device into which combustion exhaust gas to which a reducing agent for reducing nitrogen oxides in combustion exhaust gas is added is introduced.
  • the present invention relates to an exhaust gas mixing apparatus including a plurality of gas mixers provided in a cross section.
  • a denitration device is generally used to treat nitrogen oxides in combustion exhaust gas generated from combustion facilities.
  • the combustion facility is a combustion facility such as a gas turbine in addition to boilers such as coal burning, gas burning, and oil burning.
  • the denitration device adds a reducing agent such as ammonia and ammonia compounds to the exhaust gas upstream, and reacts the reducing agent with nitrogen oxides in the exhaust gas on the denitration catalyst provided in the denitration device to reduce it to nitrogen.
  • the reducing agent is basically supplied as a gas, or the solution is sprayed directly into the exhaust gas. In the case of solution spraying, since it is heated and vaporized by high-temperature exhaust gas, it is eventually added in a gaseous state.
  • the amount of exhaust gas to be denitrated reaches 3 million m 3 N / h in the case of a 1000 MW class power generation facility, for example.
  • the reducing agent is 9000 m 3 N / h including the air for dilution. That is, since the amount of exhaust gas is about 300 times that of the reducing agent gas, it is necessary to uniformly disperse a very small amount of reducing agent gas in a large amount of exhaust gas in order to increase the denitration efficiency. In particular, restrictions on the emission of nitrogen oxides (NOx) to the outside tend to be strengthened, and for example, a denitration rate of 90% or more is required.
  • NOx nitrogen oxides
  • the slip ammonia concentration at which unreacted ammonia as a reducing agent flows out from the denitration apparatus is regulated to several ppm or less.
  • the flow passage cross section of the exhaust gas duct is divided into a plurality of regions, a plurality of ammonia injection nozzles are arranged in each region, and the ammonia injection amount is controlled independently for each region. It has been proposed. According to this, it is possible to make a fine adjustment by actually measuring the NOx concentration or slip ammonia concentration in the flow passage cross section at the outlet of the desulfurization catalyst and feedback-controlling the ammonia injection amount for each region.
  • Patent Document 2 it is generally performed to use a gas mixer as shown in Patent Document 2. This is installed in an exhaust gas duct between the ammonia injection nozzle and the denitration catalyst, and an effect of mixing exhaust gas and ammonia gas is expected.
  • Patent No. 4069196 Japanese Patent No. 4539930 Japanese Utility Model Publication No. 6-31826
  • the site where the increase / decrease in the ammonia injection amount varies depending on the laying shape such as the direction of the exhaust gas duct, the presence or absence of guide vanes, the exhaust gas duct size, etc. Adjustment is not easy.
  • the exhaust gas flow velocity and the NOx concentration vary in each part of the cross section of the exhaust gas duct.
  • the ammonia concentration in the portion on the extension does not necessarily increase or decrease.
  • CV standard deviation / average value
  • a mixer as shown in Patent Document 2 generally improves the rectification effect by increasing the pressure loss, and makes the NH 3 / NOx molar ratio uniform by the effect of equalizing the exhaust gas flow rate upstream of the ammonia nozzle. To make it easier.
  • the effect of homogenizing by mixing the portions having different nitrogen oxide concentrations with each other occurs, and the molar ratio can be made uniform at a relatively short distance.
  • the pressure loss is high and the fan power increases.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a compact exhaust gas mixing device that can increase the pressure loss and accelerate the mixing of the exhaust gas.
  • the present invention provides an exhaust gas duct on the upstream side of a denitration apparatus including a denitration catalyst into which the combustion exhaust gas to which a reducing agent for reducing nitrogen oxides in the combustion exhaust gas is added is introduced.
  • the gas mixer is configured such that one of two parallel surfaces of the rectangular parallelepiped space serves as a gas inflow surface and the other serves as a gas outflow surface.
  • Said of the surface And characterized in that it comprises a gas flow path partition plate for guiding the region.
  • the combustion exhaust gas flowing into each region of the exhaust gas inflow surface is centered between the gas inflow surface and the gas outflow surface by the gas flow path partition plate.
  • the gas flow direction is deviated by one region and flows out from the gas outflow surface.
  • the combustion exhaust gas flowing through the gas mixer of the present invention receives a turning force with respect to the main flow and is discharged from the gas outflow surface.
  • the exhaust gas mixing apparatus of the present invention can also be applied to a case where a plurality of denitration catalyst layers are provided in the flow direction of the exhaust gas, and a case where the exhaust gas mixing device is provided in the cross section of the flow path between the denitration catalyst layers.
  • the gas flow path partition plate is formed of at least four partition plate elements having a common line connecting the center of the gas inflow surface and the gas outflow surface, and the partition plate element includes the gas What is formed by the bending board which interrupts
  • the gas flow path preferably divides the gas inflow surface and the gas outflow surface into four regions by orthogonal straight lines parallel to the sides of the surfaces and passing through the centers of the surfaces. According to this, a swirl flow is effectively formed with respect to the main flow of the combustion exhaust gas flowing into the gas mixer of the present invention. Moreover, an increase in pressure loss can be suppressed.
  • the gas flow path is divided into four rectangular regions by orthogonal straight lines in which the gas inflow surface and the gas outflow surface are parallel to the sides of the surfaces and pass through the centers of the surfaces.
  • the gas flow path partition plate is arranged by rotating four partition plate elements having a common side line segment connecting the center of the gas inflow surface and the gas outflow surface at a 90 ° pitch around the common side.
  • the partition plate element is preferably formed by a bent plate that blocks the gas flow between the rectangular regions at symmetrical positions of the gas inflow surface and the gas outflow surface.
  • the partition plate element calculates the three-dimensional coordinates [xyz] of each vertex of the rectangular area of the gas inflow surface from the intersection of the orthogonal two straight lines. [000], [100], [110], [010] respectively in the clockwise direction, and the three-dimensional coordinates [xyz] of each vertex of the rectangular area of the gas outflow surface at the symmetrical position of these vertices are orthogonal to each other.
  • [001], [101], [111], and [011] are respectively clockwise from the intersection of two straight lines, it is preferable to form four triangular plates A to D described below.
  • the triangular plate A has a line segment L 1 connecting the vertex [100] and the vertex [011] as a base, and a point P 1 on the line segment L 2 connecting the vertex [110] and the vertex [111].
  • Triangular plate B is a base of the common sides L 3, a flat plate of a triangle whose vertices point P 2 on the line L 1.
  • Triangular plate C is the line segment L 4 of the apex [000] and connecting the vertices [100] and bottom, and flat triangles as vertices the points P 2.
  • Triangular plate D is a line segment L 5 connecting the vertices [001] and the apex [011] and bottom, and flat triangles as vertices the points P 2.
  • the present invention is not limited to the gas flow path partition plate that imparts a clockwise turning force, and may apply a counterclockwise turning force to the flow of inflowing combustion exhaust gas.
  • the combustion exhaust gas flowing into the upper left region of the 1 ⁇ 4 region on the gas inflow surface side is converted into the lower left portion of the 1 ⁇ 4 region on the gas outflow surface side.
  • the flue gas flowing out from the upper right region and flowing into the lower left region of the 1 ⁇ 4 region on the gas inflow surface side is made to flow out from the lower right upper left region of the 1 ⁇ 4 region on the gas outflow surface side
  • the gas flow path partition plate is formed by partition plates composed of four triangular plates that are sequentially shifted.
  • the present invention it is possible to provide an exhaust gas mixing device that can increase the pressure loss and accelerate the mixing of the exhaust gas. Moreover, since the exhaust gas mixing device of the present invention is compact without requiring a space in the traveling direction of the exhaust gas, it can be additionally installed in a narrow portion of the exhaust gas duct.
  • Example 1 of the gas mixer of this invention It is a perspective view explaining the structure of Example 1 of the gas mixer of this invention. It is a figure which shows the structure of the exhaust gas mixing apparatus which has arrange
  • FIG. 1A shows a perspective configuration diagram of a gas mixer 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the gas mixer 1 according to the first embodiment includes a flow path of an exhaust gas duct on the upstream side of a denitration apparatus including a denitration catalyst into which a combustion exhaust gas to which a reducing agent that reduces nitrogen oxides in the combustion exhaust gas is added is introduced.
  • a denitration apparatus including a denitration catalyst into which a combustion exhaust gas to which a reducing agent that reduces nitrogen oxides in the combustion exhaust gas is added is introduced.
  • the flow passage section of a denitration apparatus equipped with a denitration catalyst used in a large power generation facility is rectangular, and the flow passage section of an exhaust gas duct for introducing exhaust gas into the denitration apparatus is often rectangular.
  • the gas mixer 1 of the present embodiment is configured by dividing the cross-section of the exhaust gas duct into a plurality of rectangular regions, and stacking gas mixers of sizes corresponding to the rectangular regions in multiple stages and arranging a plurality of rows. It demonstrates as what is applied to an exhaust gas mixing apparatus.
  • the gas mixer 1 of the first embodiment has a gas flow path in a rectangular parallelepiped space 3 through which the combustion exhaust gas G flowing in from the direction shown by the arrow 2 in the drawing is circulated.
  • the gas flow path of the present embodiment is formed by a rectangular flow path wall 4 having a rectangular cross section in which flat plates 4 (a to d) are arranged on a plane parallel to the gas inflow direction 2 of the cuboid space 3.
  • the opening surface on the near side of the rectangular flow path wall 4 having a rectangular cross section is a gas inflow surface
  • the opening surface on the back side is a gas outflow surface.
  • a gas flow path partition plate 6 composed of four partition plate elements 6a to 6d formed in the same shape is disposed inside the rectangular flow path wall 4 having a rectangular cross section.
  • the partition plate elements 6a to 6d are all formed in the same shape.
  • the gas inflow surface and the gas outflow surface of the gas flow path of the first embodiment are parallel to the sides of the gas inflow surface and the gas outflow surface, respectively, and are orthogonal straight lines passing through the centers 7 and 8 of the gas inflow surface and the gas outflow surface ( 9a, 9b) and (10a, 10b) are divided into four rectangular regions each having the same symmetrical area.
  • Gas flow path partition plate 6, the combustion exhaust gas G flowing into the respective regions of the gas inlet side, around the line L 3 connecting the centers 7,8 gas entry surface and gas exit surface, timepiece in this embodiment It is formed so as to lead to each region of the gas outflow surface at a position where the regions are shifted one by one around. That is, the partition plate elements 6a ⁇ 6d, the line segment L 3 as common sides, at 90 ° pitch around a common sides, in the present embodiment is installed by rotating clockwise.
  • the partition plate elements 6a to 6d are formed of bent plates that block the gas flow between the rectangular regions at symmetrical positions of the gas inflow surface and the gas outflow surface.
  • FIG.1 (b) the structure of the partition plate element 6a is demonstrated in detail.
  • the partition plate element 6a is composed of four triangular plates A to D.
  • the three-dimensional coordinates [xyz] of each vertex of the rectangular area of the gas inflow surface are set to [000], [100], [110], and [010], respectively, clockwise from the intersection 7 of the orthogonal straight lines 9a and 9b.
  • the three-dimensional coordinates [xyz] of each vertex of the rectangular region of the gas outflow surface at the symmetrical position of these vertices are respectively [001], [101], [101], [101], [111] and [011].
  • Triangular plate A is to the bottom of the line segment L 1 connecting the vertices [011] and apex [100], the apex [110] and apex [111] of the triangle whose vertices P 1 point on a line segment L 2 connecting the It is a flat plate.
  • Triangular plate B is a base of the common sides L 3, is a flat plate of a triangle whose vertices point P 2 on the line segment L 1.
  • Triangular plate C is the base of the line segment L 4 connecting the vertices [100] and apex [000], a flat triangle the point P 2 and the vertex.
  • Triangular plate D has a bottom line segment L 5 connecting the vertices [001] and apex [011], a flat triangle the point P 2 and the vertex. Position on the line segment L 2 of the point P 1 of the triangle plate A may cause the back and forth within 1/3 of the line segment L 2 length from the center of the line segment L 2. The position of the triangular plates B ⁇ point P 2 of D also may be back and forth within 1/3 of the length of the line L 1 from the center of the line segment L 1.
  • the partition plate device 6b ⁇ 6d like the partition plate element 6a, are formed from triangular plates A ⁇ D in the same shape, a line segment L 3 as a common side, the common sides In this embodiment, it is rotated clockwise at a pitch of 90 °.
  • the edge portions of the partition plate elements 6a to 6d that are in contact with the flat plates 4 (a to d) are respectively fixed to the flat plates 4 (a to d) by welding or the like.
  • the edges of the partition plate elements 6a to 6d that do not contact the flat plate 4 (ad) are orthogonal straight lines (9a, 9b), (10a, 10b) and a line segment L 3. Are fixed to a rod-like support member 11 such as a pipe installed by welding or the like.
  • FIG. 2 shows an example of an exhaust gas mixing apparatus in which the gas mixer 1 of the first embodiment is configured as a lattice element.
  • the gas mixer 1 is arranged on the entire cross section in the exhaust gas duct 25 on the upstream side of the denitration apparatus so as to be adjacent to each other.
  • the rectangular flow path wall 4 having a rectangular cross section in which the flat plates 4 (a to d) are arranged surrounds the structure of the gas flow path partition plates 6a to 6d. When not provided, it is as illustrated. Note that FIG.
  • the exhaust gas mixing apparatus of the present invention includes a plurality of gas mixers 1 in a plurality of stages and a plurality of rows in at least part of the flow path cross section of the exhaust gas duct 25 on the upstream side of the denitration apparatus. , Arranged and configured. That is, when the gas mixers 1 are arranged in a plurality of stages in two stages, the horizontal partition plate 14 and the vertical partition plate 15 are provided, and the outer peripheral wall of the gas mixer 1 uses the outer peripheral wall of the exhaust gas duct 25. .
  • a denitration apparatus equipped with a denitration catalyst used in a large power generation facility has a square cross section of the flow path, and a cross section of an exhaust gas duct upstream thereof is often rectangular. Therefore, it is desirable to determine the cross-sectional dimension of the gas flow path of the gas mixer 1 according to the shorter dimension of the cross-sectional dimension of the exhaust gas duct.
  • the size of the exhaust gas duct was assumed to be 18.4 m ⁇ 4.6 m.
  • the cross-sectional size of the gas mixer 1 was set to 2.3 m which is a half of the short dimension of 4.6 m in consideration of ease of manufacture and maintainability.
  • the size of the gas mixer 1 is appropriately set according to the gas flow rate, the molar ratio distribution, and the size of the adjustment region of the reducing agent injection nozzle.
  • the gas mixer 1 of the present invention is a type that causes a swirl flow, it is desirable that the gas mixer 1 has a square cross section when viewed from the gas flow direction.
  • the aspect ratio may be slightly changed according to the size of the exhaust gas duct. In the first embodiment, a square of 2.3 ⁇ 2.3 m is used, so that the horizontal dimension of the exhaust gas duct can be sufficiently entered.
  • the combustion exhaust gas G flowing into the four rectangular regions of the exhaust gas inflow surface is separated from the gas inflow surface and the gas by the gas flow path partition plates 6 (a to d). around the line segment L 3 connecting the centers of the outflow surface (e.g., clockwise) to one by one area gas flow direction is flowing out from the gas outlet surface is drift.
  • the main flow of the combustion exhaust gas G flowing through the gas mixer 1 of the present embodiment receives a swirling force and is discharged from the gas outflow surface as a swirling flow.
  • a reducing agent such as ammonia
  • the variation rate CV (standard deviation / average value) of the molar ratio of NH 3 / NOx is 7% or less, and the variation rate of the gas flow rate.
  • CV (standard deviation / average value) can be 15% or less.
  • the increase in the pressure loss of the gas mixer 1 can be suppressed.
  • FIG. 3 shows a perspective configuration diagram of the gas mixer 30 according to the second embodiment of the present invention.
  • the difference between the second embodiment and the gas mixer 1 of the first embodiment is that the flat plates 4a and 4c are arranged only on two upper and lower surfaces parallel to the gas inflow direction 2 of the rectangular parallelepiped space 3, and the other 2 in the vertical direction.
  • the difference is that the gas flow path is formed by omitting the surface partition plate.
  • a pair of two opposing faces among the four faces parallel to the gas flow flowing into the rectangular parallelepiped space is formed by a flat plate, and the other pair of two faces are open. Since the other points are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • FIG. 4 is a perspective configuration diagram of the gas mixer 40 according to the third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment is different from the gas mixer 1 of the first embodiment or the gas mixer 30 of the second embodiment in that all four flat plates 4a to 4d parallel to the gas inflow direction 2 of the rectangular parallelepiped space 3 are omitted. It is to have done. That is, four surfaces parallel to the gas flow flowing into the rectangular parallelepiped space 3 are opened.
  • the partition plate elements 6a to 6d of the gas flow path partition plate 6 have their edges secured to a bar-like support member such as a pipe by welding or the like to ensure strength.
  • Comparative Example 1 is an example of an exhaust gas duct in which the gas mixers of Examples 1 to 3 are not installed.
  • Comparative Example 2 is an example in which an exhaust gas mixing apparatus is configured by installing the gas mixer of Patent Document 2.
  • Comparative Example 3 is an example in which the exhaust gas mixing device is configured by installing the gas mixer of Patent Document 3 shown in FIG. 5A in the exhaust gas duct 25 as shown in FIG. 5B.
  • the ammonia nozzle also used a structure that reproduced the actual machine size, and the ammonia injection amount was changed according to the inlet gas flow rate.
  • each of Examples 1 to 3 has a pressure loss of about 40 Pa higher than that of Comparative Example 1 that does not include a gas mixer, but the NH 3 / NOx molar ratio CV is low. It can be seen that the properties are excellent. That is, in Comparative Example 1, since there is no gas mixer, there is no problem with the gas flow rate CV, but the NH 3 / NOx molar ratio CV is the highest at 9.2%, and the normally required 7% was not satisfied. .
  • Examples 1 to 3 each have a low pressure loss and a low NH 3 / NOx molar ratio CV and a gas flow rate CV as compared with Comparative Example 2, so that both mixing and rectifying performance are excellent. That is, in Comparative Example 2, the NH 3 / NOx molar ratio CV hardly changes compared to Comparative Example 1, and it is considered that the effect is small as compared with Examples 1 to 3.
  • the gas mixer of Comparative Example 3 has a structure in which a pair of two triangular plates 17 and 18 are opposed to each other at the apex portion, and the gas flow entering from the inlet is two upstream triangular plates. After 17 are once dispersed in two directions, the next two triangular plates 18 are in alternate positions so that they merge and exit from the exit surface. That is, the effect is mainly to restrict the gas flow, and it is not a structure that gives a large swirl flow to the gas flow. From these results, it was found that the gas mixers of Examples 1 to 3 of the present invention were highly effective for Comparative Examples 1 to 3.
  • the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited thereto, and can be implemented in a form that is modified or changed within the scope of the gist of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that such variations or modifications are naturally within the scope of the present invention.
  • the partition plate elements 6a to 6d of the gas flow path partition plate 6 are formed by combining the triangular plates A to D, but the present invention is not limited to this.
  • the combustion exhaust gas G flowing into the respective regions of the gas inlet surface, each of the gas exit surface of the position shifted one by one region around the line L 3 connecting the centers of the gas inlet side and the gas outlet surface You may form using the flat plate processed into the gentle curved surface so that it may guide
  • the gas flow path partition plate 6 of the first to third embodiments allows the combustion exhaust gas G flowing into each region of the gas inflow surface to rotate clockwise in a line segment connecting the center of the gas inflow surface and the gas outflow surface.
  • the region was formed so as to be led to each region of the gas outflow surface at a position shifted by one.
  • the combustion exhaust gas G flowing into each region of the gas inflow surface is disposed at a position where the regions are shifted one by one in the counterclockwise direction of the line segment connecting the center of the gas inflow surface and the gas outflow surface. Even if it is formed so as to lead to each region of the outflow surface, the technical effect is the same.
  • the gas flow path of the present invention is formed by joining the sides of a plurality of isosceles triangular plate materials, and the joint portions of the plate materials are adjacent to each other in a concave shape or a convex shape, or the concave portion and the convex portion are adjacent to each other. It may be formed so as to be alternately alternated with respect to the gas flow direction.

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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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

【課題】圧力損失の増加が小さく、排ガスの混合を促進できる排ガス混合装置を提供する。 【解決手段】燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤が添加された燃焼排ガスＧが導入されるガス混合器１を備えた排ガス混合装置において、ガス混合器１は、直方体空間３の平行な２つの面の一方をガス流入面とし、他方をガス流出面として燃焼排ガスＧが流通されるガス流路を有し、ガス流路は、ガス流入面とガス流出面が、それぞれ各面の中心７、８を通る直線（９ａ、１０ａ）、（９ｂ、１０ｂ）によって対称な同一面積の少なくとも四つの領域に区分され、ガス流入面の各領域に流入される燃焼排ガスＧを、ガス流入面とガス流出面の中心を結ぶ線分Ｌ３の回りに領域を一つずつずらした位置のガス流出面の各領域に導くガス流路仕切板６（ａ～ｄ）を備えてなることを特徴とする。

Description

排ガス混合装置
　本発明は、排ガス混合装置に係り、特に、燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤が添加された燃焼排ガスが導入される脱硝装置の脱硝触媒層の前流側の排ガスダクトの流路断面に設けられる複数のガス混合器を備えた排ガス混合装置に関する。
　発電所等において、燃焼設備から発生する燃焼排ガス中の窒素酸化物を処理するために、一般に脱硝装置が用いられる。燃焼設備は、石炭焚き、ガス焚き、油焚き等のボイラの他、ガスタービンなどの燃焼設備である。脱硝装置は、上流側で排ガスにアンモニア及びアンモニア化合物等の還元剤を添加し、脱硝装置内に設けられた脱硝触媒上で還元剤と排ガス中の窒素酸化物を反応させて窒素に還元処理する。還元剤は基本的にはガスで供給するか、あるいは溶液を排ガス中に直接噴霧する。溶液噴霧の場合も高温排ガスにより加熱気化されるため、結局ガス状で添加されることになる。
　ところで、脱硝処理対象の排ガス量は、例えば１０００ＭＷクラスの発電設備の場合、３００万ｍ３Ｎ/ｈに達する。これに対し、還元剤は希釈用空気などを含めても９０００ｍ３Ｎ／ｈである。つまり、排ガス量は還元剤ガスに対して３００倍ほどであるから、脱硝効率を高めるためには、極少量の還元剤ガスを多量の排ガス中に均一に分散させる必要がある。特に、窒素酸化物（ＮＯｘ）の系外への排出規制が強化される傾向にあり、例えば脱硝率９０％以上が要求されている。一方で、還元剤である未反応のアンモニアが脱硝装置から流出するスリップアンモニア濃度が数ｐｐｍ以下に規制されている。このような規制を満たすためには、脱硝触媒上流でアンモニア（ＮＨ３）対窒素酸化物（ＮＯｘ)のモル比が１を超えないように制御することが重要である。
　例えば、特許文献１には、排ガスダクトの流路断面を複数の領域に分割し、各々の領域毎に複数のアンモニア注入ノズルを配置して、各領域毎にアンモニア注入量を独立して制御することが提案されている。これによれば、脱硫触媒出口の流路断面におけるＮＯｘ濃度、あるいはスリップアンモニア濃度を実測し、領域ごとにアンモニア注入量をフィードバック制御して微調整することが可能である。
　また、特許文献２に示すようなガス混合器を用いることが一般的に行われている。これはアンモニア注入ノズルと脱硝触媒との間の排ガスダクトに設置され、排ガスとアンモニアガスを混合する効果が期待される。
特許第４０６９１９６号 特許第４５３９９３０号 実開平６－３１８２６号公報
　しかし、特許文献１の方法によっても、排ガスダクトの取り回し方向等の敷設形状、ガイドベーンの有無、排ガスダクトサイズ等によって、アンモニア注入量の増減が反映される部位が変動するため、アンモニア注入量の調整は容易ではない。また、排ガスダクト断面の各部位における排ガス流速及びＮＯｘ濃度にバラツキが生じる。さらに、ある領域内のアンモニア注入量を増減させても、必ずしもその延長上の部位のアンモニア濃度が増減するわけではない。したがって、アンモニアノズル数を極限まで増やしても状況は同じで、ダクト断面の各部位の排ガス流速及びＮＯｘ濃度のバラツキに対応してアンモニア（ＮＨ３）注入量を調整するのは困難な作業である。
　これらのことから、ＮＯｘの出口濃度を満足し、かつ余剰のＮＨ３を排出しないためには、脱硝触媒の入口側の排ガス流路断面の全領域において、高い割合でＮＨ３／ＮＯｘのモル比を均一にしなくてはならない。また、発電負荷が変わればガス流速、ＮＯｘ濃度も変動するため、それぞれの状況を想定して調整条件を決める必要がある。それには、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比変動率(ＣＶ＝標準偏差／平均値)が７％以下となるようにする必要があった。しかも限られた短いダクト長で達成する必要があった。また、設備の発電負荷が変わればガス流速、窒素酸化物濃度も変動するため、それぞれの状況を想定して調整条件を決める必要があった。
　また、特許文献２に示すような混合器は、一般的には圧力損失を高めることで整流効果を高め、アンモニアノズル上流の排ガス流速を均一化する効果により、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比を均一化しやすくする。しかも、窒素酸化物濃度の異なる部位を互いにかき混ぜることで均一化する効果が起こり、比較的短距離でモル比の均一化が図れる。しかし、圧力圧損が高くファン動力が増加する問題が残っている。
　特許文献３に記載のガス混合器は、旋回流によるガスの混合があまり期待できない。そこで、短いダクト長で排ガスダクトの流路断面における排ガス流速を均等化すること、および脱硝触媒の入側におけるＮＨ３／ＮＯｘのモル比変動率(ＣＶ＝標準偏差／平均値)を十分に低くすることが望まれる。しかし、そのようにすると、圧力損失が大きくなり、排ガスを誘引するファン動力が増加する問題がある。
　本発明が解決しようとする課題は、圧力損失の増加が小さく、排ガスの混合を促進できるコンパクトな排ガス混合装置を提供することにある。
　本発明の課題を解決するため、本発明は、燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤が添加された前記燃焼排ガスが導入される脱硝触媒を備えた脱硝装置の前流側の排ガスダクトの流路断面に設けられる複数のガス混合器を備えた排ガス混合装置において、前記ガス混合器は、直方体空間の平行な２つの面の一方をガス流入面とし、他方をガス流出面として前記燃焼排ガスが流通されるガス流路を有し、前記ガス流路は、前記ガス流入面と前記ガス流出面が、それぞれ各面の中心を通る直線によって対称な同一面積の少なくとも四つの領域に区分され、前記ガス流入面の前記各領域に流入される前記燃焼排ガスを、前記ガス流入面と前記ガス流出面の前記中心を結ぶ線分の回りに前記領域を一つずつずらした位置の前記ガス流出面の前記各領域に導くガス流路仕切板を備えてなることを特徴とする。
　このように構成されることから、本発明のガス混合器によれば、排ガス流入面の各領域に流入される燃焼排ガスは、ガス流路仕切板によって、ガス流入面とガス流出面の中心を結ぶ線分の回り（例えば、時計回りまたは反時計回り）に、一つの領域ずつガス流れ方向が偏流されてガス流出面から流出される。その結果、本発明のガス混合器を流通する燃焼排ガスは、主流に対して旋回力を受けてガス流出面から排出される。この旋回流により、燃焼排ガスと還元剤との混合が促進され、脱硝装置の上流にて排ガスダクト（煙道）内に供給される少量の還元剤等を短い距離で均一に分散することができる。しかも、流入される燃焼排ガスの偏流角は最大でも９０°であるから、燃焼排ガスの旋回流に伴う圧力損失の増加を抑制できる。ガス流入面とガス流出面の区分領域を四つを超えるようにすれば、旋回力は弱くなるが、圧力損失の増加をより抑制することができる。なお、本発明の排ガス混合装置は、脱硝触媒層が排ガスの流れ方向に複数設けられる場合、脱硝触媒層と脱硝触媒層との間に流路断面に設けられる場合にも適用可能である。
　ここで、前記ガス流路仕切板は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の前記中心を結ぶ線分を共通辺とする少なくとも四つの仕切板要素から形成され、前記仕切板要素は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の対称位置の前記領域間のガス流れを遮る曲折板により形成されてなるものが好ましい。
　特に、前記ガス流路は、前記ガス流入面と前記ガス流出面を、各面の辺に平行でかつ各面の中心を通る直交二直線によりそれぞれ四つの領域に区分することが好ましい。これによれば、本発明のガス混合器に流入する燃焼排ガスの主流に対して、効果的に旋回流が形成される。また、圧力損失の増加を抑制できる。
　この場合の前記ガス流路は、前記ガス流入面と前記ガス流出面が、当該各面の辺に平行でかつ当該各面の中心を通る直交二直線によりそれぞれ四つの矩形領域に区分され、前記ガス流路仕切板は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の前記中心を結ぶ線分を共通辺とする四つの仕切板要素を、前記共通辺の周りに９０°ピッチで回転させて配置されてなり、前記仕切板要素は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の対称位置の前記矩形領域間のガス流れを遮る曲折板によりに形成されてなるものが好ましい。
　さらに、具体的には、前記仕切板要素は、図1（ｂ）に示すように、前記ガス流入面の前記矩形領域の各頂点の三次元座標［ｘｙｚ］を、前記直交二直線の交点から時計回りにそれぞれ［０００］、［１００］、［１１０］、［０１０］とし、これらの頂点の対称位置の前記ガス流出面の前記矩形領域の各頂点の三次元座標［ｘｙｚ］を、前記直交二直線の交点から時計回りにそれぞれ［００１］、［１０１］、［１１１］、［０１１］としたとき、次に述べる四つの三角形板Ａ～Ｄから形成することが好ましい。
　三角形板Ａは、前記頂点［１００］と前記頂点［０１１］を結ぶ線分Ｌ１を底辺とし、前記頂点［１１０］と前記頂点［１１１］を結ぶ線分Ｌ２上の点Ｐ１を頂点とする三角形の平板とする。三角形板Ｂは、共通辺Ｌ３を底辺とし、前記線分Ｌ１上の点Ｐ２を頂点とする三角形の平板とする。三角形板Ｃは、前記頂点［０００］と前記頂点［１００］を結ぶ線分Ｌ４を底辺とし、前記点Ｐ２を頂点とする三角形の平板とする。三角形板Ｄは、前記頂点［０１１］と前記頂点［００１］を結ぶ線分Ｌ５を底辺とし、前記点Ｐ２を頂点とする三角形の平板とする。
　上記の三角形板Ａ～Ｄの仕切板要素からなるガス流路仕切板によれば、流入される燃焼排ガスの流れに、時計回りの旋回力が付与される。しかし、本発明は、時計回りの旋回力を付与するガス流路仕切板に限られるものではなく、流入される燃焼排ガスの流れに、反時計回りの旋回力を付与するようにしてもよい。この場合は、図1（ｂ）を参照して説明すれば、ガス流入面側の１／４の領域の左上の領域に流入した燃焼排ガスを、ガス流出面側の１／４の領域の左下右上の領域から流出させ、ガス流入面側の１／４の領域の左下の領域に流入した燃焼排ガスを、ガス流出面側の１／４の領域の右下左上の領域から流出させるように、順次ずらして四枚の三角形板からなる仕切板要素によりガス流路仕切板を形成する。
　本発明によれば、圧力損失の増加が小さく、排ガスの混合を促進できる排ガス混合装置を提供することができる。また、本発明の排ガス混合装置は、排ガスの進行方向にスペースを要さずコンパクトであるので、排ガスダクトの狭い箇所にも追設することが可能である。
本発明のガス混合器の実施例１の構造を説明する斜視図である。 実施例１のガス混合器を排ガスダクトの流路断面の全面に配置した排ガス混合装置の構成を示す図である。 本発明のガス混合器の実施例２の構造を説明する斜視図である。 本発明のガス混合器の実施例３の構造を説明する斜視図である。 比較例３のガス混合器と、そのガス混合器を排ガスダクトの流路断面の全面に配置した排ガス混合装置の構成を示す図である。
　以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
　図１（ａ）に本発明の実施例１のガス混合器１の斜視構成図を示す。本実施例１のガス混合器１は、燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤が添加された燃焼排ガスが導入される脱硝触媒を備えた脱硝装置の前流側の排ガスダクトの流路断面に設けられる。一般に、大型発電設備に用いられる脱硝触媒を備えた脱硝装置の流路断面は角形であり、その脱硝装置に排ガスを導入する排ガスダクトの流路断面も矩形であることが多い。そこで、本実施例のガス混合器１は、排ガスダクトの流路断面を複数の矩形領域に分け、その矩形領域に対応させたサイズのガス混合器を多段に重ねて、かつ複数列並べて構成した排ガス混合装置に適用するものとして説明する。
　本実施例１のガス混合器１は、図１（ａ）に示すように、図示矢印２に示す方向から流入される燃焼排ガスＧが流通される直方体空間３のガス流路を有して形成されている。本実施例のガス流路は、直方体空間３のガス流入方向２に平行な面に平板４（ａ～ｄ）を配置してなる断面矩形の矩形流路壁４により形成されている。図において断面矩形の矩形流路壁４の手前側の開口面がガス流入面とされ、奥側の開口面がガス流出面とされている。断面矩形の矩形流路壁４の内部には、同一形状に形成された４つの仕切板要素６ａ～６ｄからなるガス流路仕切板６が配置されている。仕切板要素６ａ～６ｄは、全て同一形状に形成されている。
　本実施例１のガス流路のガス流入面とガス流出面は、それぞれガス流入面とガス流出面の辺に平行でかつガス流入面とガス流出面の中心７、８を通る直交二直線（９ａ、９ｂ）、（１０ａ、１０ｂ）によって対称な同一面積のそれぞれ四つの矩形領域に区分されている。ガス流路仕切板６は、ガス流入面の各領域に流入される燃焼排ガスＧを、ガス流入面とガス流出面の中心７、８を結ぶ線分Ｌ３の回りに、本実施例では時計回りに領域を一つずつずらした位置のガス流出面の各領域に導くように形成されている。つまり、仕切板要素６ａ～６ｄを、線分Ｌ３を共通辺として、共通辺の周りに９０°ピッチで、本実施例では時計回りに回転させて設置されている。
　仕切板要素６ａ～６ｄは、ガス流入面とガス流出面の対称位置の矩形領域間のガス流れを遮る曲折板によりに形成されている。図１（ｂ）を参照して、仕切板要素６ａの構成を詳細に説明する。仕切板要素６ａは、図示のように、４枚の三角形板Ａ～Ｄで構成されている。いま、ガス流入面の矩形領域の各頂点の三次元座標［ｘｙｚ］を直交二直線９ａ、９ｂの交点７から時計回りにそれぞれ［０００］、［１００］、［１１０］、［０１０］とする。また、これらの頂点の対称位置のガス流出面の矩形領域の各頂点の三次元座標［ｘｙｚ］を、直交二直線１０ａと１０ｂの交点８から時計回りにそれぞれ［００１］、［１０１］、［１１１］、［０１１］とする。
　三角形板Ａは、頂点［１００］と頂点［０１１］を結ぶ線分Ｌ１を底辺とし、頂点［１１０］と頂点［１１１］を結ぶ線分Ｌ２上の点Ｐ１を頂点とする三角形の平板である。三角形板Ｂは、共通辺Ｌ３を底辺とし、線分Ｌ１上の点Ｐ２を頂点とする三角形の平板である。三角形板Ｃは、頂点［０００］と頂点［１００］を結ぶ線分Ｌ４を底辺とし、点Ｐ２を頂点とする三角形の平板である。三角形板Ｄは、頂点［０１１］と頂点［００１］を結ぶ線分Ｌ５を底辺とし、点Ｐ２を頂点とする三角形の平板である。三角形板Ａの点Ｐ１の線分Ｌ２上の位置は、線分Ｌ２の中心から線分Ｌ２の長さの１／３以内で前後させてもよい。また、三角形板Ｂ～Ｄの点Ｐ２の位置も、線分Ｌ１の中心から線分Ｌ１の長さの１／３以内で前後させてもよい。
　また、図示を省略しているが、仕切板要素６ｂ～６ｄは、仕切板要素６ａと同様に、三角形板Ａ～Ｄから同一の形状に形成され、線分Ｌ３を共通辺として、共通辺の周りに９０°ピッチで、本実施例では時計回りに回転させて設置されている。仕切板要素６ａ～６ｄは、平板４（ａ～ｄ）に接する縁部はそれぞれ平板４（ａ～ｄ）に溶接等で固定されている。平板４（ａ～ｄ）に接しない仕切板要素６ａ～６ｄの縁部は、図1（b）に示すように、直交二直線（９ａ、９ｂ）、（１０ａ、１０ｂ）および線分Ｌ３に沿って設置されたパイプなどの棒状の支持部材１１に溶接等で固定されている。
　本実施例１のガス混合器１を格子要素として構成した排ガス混合装置の一例を図２に示す。図示のように、ガス混合器１を相隣るように、脱硝装置の前流側の排ガスダクト２５内の全断面に配置した例である。実施例１では平板４（ａ～ｄ）を配置してなる断面矩形の矩形流路壁４によりガス流路仕切板６ａ～６ｄの構造体を囲っているが、断面矩形の矩形流路壁４を設けない場合は、図示のようになる。なお、図２は一例であり、本発明の排ガス混合装置は、複数のガス混合器１を、脱硝装置の前流側の排ガスダクト２５の流路断面の少なくとも一部に、複数段、複数列、配置して構成している。すなわち、ガス混合器１を２段、複数列配置する場合は、水平仕切板１４と、垂直仕切板１５を設け、ガス混合器１の全体の外周壁は、排ガスダクト２５の外周壁を利用する。
　大型発電設備に用いられる脱硝触媒を備えた脱硝装置は流路断面が角形であり、その上流の排ガスダクトの断面も矩形であることが多い。したがって、ガス混合器１のガス流路の断面寸法は、排ガスダクトの断面の縦横寸法のうち、短い方の寸法に合わせて決定するのが望ましい。例えば、本実施例１では、排ガスダクトのサイズは、１８．４m×４．６mを想定した。ガス混合器１の断面サイズは製造し易さ、メンテナンス性を考え、短い方の寸法４．６mの２分の１の２．３ｍを基準とした。なお、ガス混合器１のサイズは、ガス流速やモル比の分布の仕方、還元剤注入ノズルの調整領域のサイズに応じて適宜設定する。例えば、本発明のガス混合器１は旋回流を起こすタイプであるため、ガス流れ方向から見て正方断面であることが望ましい。しかし、排ガスダクトのサイズに応じて若干縦横比を変えても構わない。本実施例１では２．３×２．３ｍの正方形とすることにより、排ガスダクトの横幅寸法にも過不足なく入る。
　以上説明した実施例１のガス混合器１によれば、排ガス流入面の四つの矩形領域に流入される燃焼排ガスＧは、ガス流路仕切板６（ａ～ｄ）によって、ガス流入面とガス流出面の中心を結ぶ線分Ｌ３の回り（例えば、時計回り）に、一つの領域ずつガス流れ方向が偏流されてガス流出面から流出される。その結果、本実施例のガス混合器１を流通する燃焼排ガスＧの主流は旋回力を受け、旋回流となってガス流出面から排出される。この旋回流により、燃焼排ガスＧと還元剤である例えばアンモニアとの混合が促進される。その結果、脱硝装置の上流にて排ガスダクト（煙道）内に供給される少量の還元剤等を短い距離で均一に分散することができる。しかも、流入される燃焼排ガスＧの偏流角は９０°であるから、燃焼排ガスＧの旋回流に伴う圧力損失の増加を抑制できる。なお、ガス流入面とガス流出面の区分数を四つを超える領域にすれば、旋回力は弱くなるが、圧力損失の増加を一層抑制することができる。
　例えば、本実施例のガス混合器１を用いて排ガス混合装置を構成することにより、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比の変動率ＣＶ（標準偏差／平均値)が７％以下、ガス流速の変動率ＣＶ（標準偏差／平均値)が１５％以下とすることができる。しかも、ガス混合器１の圧力損失の増大を抑えることができる。
　図３に、本発明の実施例２のガス混合器３０の斜視構成図を示す。本実施例２が、実施例１のガス混合器１と相違する点は、直方体空間３のガス流入方向２に平行な上下２面にのみ平板４ａ，ｃを配置し、他の垂直方向の２面の仕切板を省略してガス流路を形成している点が相違する。言い換えれば、直方体空間に流入するガス流に平行な４面のうち対向する一対の二つの面が平板により形成され、他の一対の二つの面が開放されている。その他の点は、実施例１と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。
　図４に、本発明の実施例３のガス混合器４０の斜視構成図を示す。本実施例３が、実施例１のガス混合器１あるいは実施例２のガス混合器３０と相違する点は、直方体空間３のガス流入方向２に平行な４面の平板４ａ～４ｄをすべて省略したことにある。つまり、直方体空間３に流入するガス流に平行な四つの面が開放されている。また、図示していないが、ガス流路仕切板６の仕切板要素６ａ～６ｄは、縁部をパイプなどの棒状の支持部材に溶接等で固定させて、強度を確保している。
　次に、表１に、本発明の実施例１～３のＮＨ３／ＮＯｘのモル比の変動率ＣＶ［％］、ガス流速の変動率ＣＶ［％］の数値解析結果を、圧力損失［Pa］を、比較例１～３の数値解析結果と対比して示す。比較例１は、各実施例１～３のガス混合器を設置しない排ガスダクトの例である。比較例２は、特許文献２のガス混合器を設置して排ガス混合装置を構成した例である。比較例３は、図５（ａ）に示す特許文献３のガス混合器を、図５（ｂ）に示すように、排ガスダクト２５に設置して排ガス混合装置を構成した例である。
　なお、表１に示す数値解析は、数値解析ソフトFLUENT Ver6を使用し、入口面のガス流速の変動率ＣＶ＝２０％となるような初期値を与えて、実機スケールの排ガス混合装置により行った。また、アンモニアノズルも実機サイズを再現した構造を用い、入口ガス流速に応じてアンモニア注入量を変化させた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表１に示すように、実施例１～３は、いずれもガス混合器を備えていない比較例１と比べて　圧力損失は４０Ｐａ程度高くなるが、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比ＣＶは低く、混合性は優れていることが判る。つまり、比較例１はガス混合器がないため、ガス流速ＣＶについては問題ないが、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比ＣＶが９．２％と最も高く、通常要求される７％は満足しなかった。
　また、実施例１～３は、いずれも比較例２と比べて　圧力損失が低く、ＮＨ３／ＮＯｘモル比ＣＶ、ガス流速ＣＶともに低いので混合性も整流性能も優れていることが判る。つまり、比較例２は、ＮＨ３／ＮＯｘのモル比ＣＶは比較例１と比べてほとんど変化せず、本実施例１～３に比べると効果は小さいと考えられる。
　実施例１～３は、いずれも比較例３と比べて　圧力損失、ＮＨ３／ＮＯｘモル比ＣＶともに低く、混合性に優れている。ところで、比較例３のガス混合器は、二枚の三角形板１７、１８の組を頂点部で互い違いに正対させた構造であり、入口から入ったガス流を上流側の二枚の三角形板１７が一旦２方向に分散させたのち、次の二枚の三角形板１８が互い違いの位置に存在するので合流して出口面より出ていく構造となっている。つまり、ガス流を絞る効果が主であり、ガス流に大きな旋回流を与える構造ではない。これらのことから、本発明の実施例１～３のガス混合器は、比較例１～３に対して効果が高いものであることが判った。
　以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本発明の技術的範囲に属することは当然である。
　例えば、上記実施例１～３では、ガス流路仕切板６の仕切板要素６ａ～６ｄを、三角形板Ａ～Ｄを組み合わせて形成したが、これに限られるものではない。要は、ガス流入面の各領域に流入される燃焼排ガスＧを、ガス流入面とガス流出面の中心を結ぶ線分Ｌ３の回りに領域を一つずつずらした位置のガス流出面の各領域に導くように、緩やかな曲面に加工した平板を用いて形成してもよい。
　また、上記実施例１～３のガス流路仕切板６は、ガス流入面の各領域に流入される燃焼排ガスＧを、ガス流入面とガス流出面の中心を結ぶ線分の時計回りに、領域を一つずつずらした位置のガス流出面の各領域に導くように形成した。しかし、本発明は、ガス流入面の各領域に流入される燃焼排ガスＧを、ガス流入面とガス流出面の中心を結ぶ線分の反時計回りに、領域を一つずつずらした位置のガス流出面の各領域に導くように形成しても、技術的効果は同じである。
　さらに、本発明のガス流路は、複数の二等辺三角形の板材の辺同士を接合させて形成され、前記板材の接合部が凹状または凸状となる接合部を隣り合わせ、あるいは凹部と凸部がガス流れ方向に対して順次交互となるように形成されてなるものでもよい。
　１　ガス混合器
　３　直方体空間
　４　矩形流路壁
　６　ガス流路仕切板
　６ａ～６ｄ　仕切板要素
　７　ガス流入面の中心
　８　ガス流出面の中心
　９ａ、９ｂ　直交二直線
　１０ａ、１０ｂ　直交二直線
　Ａ～Ｄ　三角形板
　Ｌ１～Ｌ５　線分
　Ｐ１、Ｐ２　点

Claims (10)

  1. 　燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤が添加された前記燃焼排ガスが導入される脱硝装置の脱硝触媒層の前流側の排ガスダクトの流路断面に設けられる複数のガス混合器を備えた排ガス混合装置において、
    　前記ガス混合器は、直方体空間の平行な２つの面の一方をガス流入面とし、他方をガス流出面として前記燃焼排ガスが流通されるガス流路を有し、
    　前記ガス流路は、前記ガス流入面と前記ガス流出面が、それぞれ各面の中心を通る直線によって対称な同一面積の少なくとも四つの領域に区分され、前記ガス流入面の前記各領域に流入される前記燃焼排ガスを、前記ガス流入面と前記ガス流出面の前記中心を結ぶ線分の回りに前記領域を一つずつずらした位置の前記ガス流出面の前記各領域に導くガス流路仕切板を備えてなることを特徴とする排ガス混合装置。
  2. 　前記ガス流路仕切板は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の前記中心を結ぶ線分を共通辺とする少なくとも四つの仕切板要素から形成され、
    　前記仕切板要素は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の対称位置の前記領域間のガス流れを遮る曲折板により形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の排ガス混合装置。
  3. 　前記ガス流路は、前記ガス流入面と前記ガス流出面が、当該各面の辺に平行でかつ当該各面の中心を通る直交二直線によりそれぞれ四つの矩形領域に区分され、
    　前記ガス流路仕切板は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の前記中心を結ぶ線分を共通辺とする四つの仕切板要素を、前記共通辺の周りに９０°ピッチで回転させて配置されてなり、
    　前記仕切板要素は、前記ガス流入面と前記ガス流出面の対称位置の前記矩形領域間のガス流れを遮る曲折板によりに形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の排ガス混合装置。
  4. 　前記仕切板要素は、前記ガス流入面の前記矩形領域の各頂点の三次元座標［ｘｙｚ］を前記直交二直線の交点から時計回りにそれぞれ［０００］、［１００］、［１１０］、［０１０］とし、これらの頂点の対称位置の前記ガス流出面の前記矩形領域の各頂点の三次元座標［ｘｙｚ］を、前記直交二直線の交点から時計回りにそれぞれ［００１］、［１０１］、［１１１］、［０１１］としたとき、
    　前記頂点［１００］と前記頂点［０１１］を結ぶ線分Ｌ１を底辺とし、前記頂点［１１０］と前記頂点［１１１］を結ぶ線分Ｌ２上の点Ｐ１を頂点とする三角形板Ａと、
    　前記共通辺Ｌ３を底辺とし、前記線分Ｌ１上の点Ｐ２を頂点とする三角形板Ｂと、
    　前記頂点［０００］と前記頂点［１００］を結ぶ線分Ｌ４を底辺とし、前記点Ｐ２を頂点とする三角形板Ｃと、
    　前記頂点［０１１］と前記頂点［００１］を結ぶ線分Ｌ５を底辺とし、前記点Ｐ２を頂点とする三角形板Ｄとから形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の排ガス混合装置。
  5. 　前記ガス混合器は、前記直方体空間に流入するガス流に平行な面が平板により筒状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排ガス混合装置。
  6. 　前記ガス混合器は、前記直方体空間に流入するガス流に平行な４面のうち対向する一対の二つの面が平板により形成され、他の一対の二つの面が開放されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排ガス混合装置。
  7. 　前記ガス混合器は、前記直方体空間に流入するガス流に平行な四つの面が開放されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排ガス混合装置。
  8. 　前記仕切板要素は、前記直方体空間の外面の平板に接する縁部は当該平板に固定され、前記直方体空間の外面の平板に接しない縁部は棒状の支持部材に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス混合装置。
  9. 　前記ガス混合器を、前記脱硝装置の前流側の排ガスダクトの流路断面の少なくとも一部に、複数段、複数列、配置してなることを特徴とする請求項１に記載の排ガス混合装置。
  10. 　燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤が添加された前記燃焼排ガスが導入される脱硝装置の脱硝触媒層の前流側の排ガスダクトの流路断面に設けられる複数のガス混合器を備えた排ガス混合装置において、
    　前記ガス混合器は、直方体空間の平行な２つの面の一方をガス流入面とし、他方をガス流出面として前記燃焼排ガスが流通されるガス流路を有し、
    　前記ガス流路は、複数の二等辺三角形の板材の辺同士を接合させて形成され、前記板材の接合部が凹状または凸状となる接合部を隣り合わせ、あるいは凹部と凸部がガス流れ方向に対して順次交互となるように形成されてなることを特徴とする排ガス混合装置。
PCT/JP2016/064985 2015-05-21 2016-05-20 排ガス混合装置 Ceased WO2016186193A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201790047A ES2653937B2 (es) 2015-05-21 2016-04-07 Aparato para mezclar gas de escape
KR1020177033328A KR102017485B1 (ko) 2015-05-21 2016-05-20 연도 가스 혼합 장치
CN201680029061.8A CN107614091B (zh) 2015-05-21 2016-05-20 废气混合装置
US15/574,084 US10343116B2 (en) 2015-05-21 2016-05-20 Flue gas mixing apparatus

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 (1)

Publication Number Publication Date
WO2016186193A1 true WO2016186193A1 (ja) 2016-11-24

Family

ID=57320499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/064985 Ceased WO2016186193A1 (ja) 2015-05-21 2016-05-20 排ガス混合装置

Country Status (7)

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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111249904A (zh) * 2020-03-19 2020-06-09 中国华电科工集团有限公司 一种双三角翼型静态混合器及混合气体的方法
WO2021218076A1 (zh) * 2020-04-29 2021-11-04 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
CN113975949A (zh) * 2021-12-28 2022-01-28 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

Families Citing this family (9)

* 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
CN109499358B (zh) * 2018-12-26 2024-12-03 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
JP7371142B2 (ja) * 2022-01-14 2023-10-30 三菱重工業株式会社 脱硝装置及びボイラ並びに脱硝装置の設置方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4830792A (en) * 1985-04-27 1989-05-16 Gerd Wilhelm Vortex-inducing packing of pyramid-type elements and process for its assembly
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
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
JP2013180227A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体混合装置及び乾式排ガス処理装置
JP2016067985A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排ガス混合装置

Family Cites Families (7)

* 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
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
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
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4830792A (en) * 1985-04-27 1989-05-16 Gerd Wilhelm Vortex-inducing packing of pyramid-type elements and process for its assembly
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
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
JP2013180227A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体混合装置及び乾式排ガス処理装置
JP2016067985A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排ガス混合装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111249904A (zh) * 2020-03-19 2020-06-09 中国华电科工集团有限公司 一种双三角翼型静态混合器及混合气体的方法
WO2021218076A1 (zh) * 2020-04-29 2021-11-04 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
CN113975949A (zh) * 2021-12-28 2022-01-28 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

Also Published As

Publication number Publication date
US20180147529A1 (en) 2018-05-31
ES2653937A1 (es) 2018-02-09
KR102017485B1 (ko) 2019-09-03
CN107614091A (zh) 2018-01-19
KR20170138517A (ko) 2017-12-15
ES2653937B2 (es) 2018-10-25
US10343116B2 (en) 2019-07-09
JP2016215139A (ja) 2016-12-22
JP6591197B2 (ja) 2019-10-16
TW201703845A (zh) 2017-02-01
TWI634940B (zh) 2018-09-11
CN107614091B (zh) 2020-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6591197B2 (ja) 排ガス混合装置
TWI491435B (zh) 氣體混合裝置
CN103386251B (zh) 具有两级混合器的喷射器栅格
RU2347605C2 (ru) Смесительное устройство и способ смешивания текучей среды
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
CN103768938B (zh) 一种氨-烟气均混装置
US20120128540A1 (en) Air pollution control device
KR101480983B1 (ko) 암모니아 주입 장치
CN103239989A (zh) 用于将呈气态形式的还原剂供应到烟道气中的组件
US9561482B1 (en) Static mixer assembly suitable for use with injected gas in SCR and/or other applications
CN103968372A (zh) 用于混合气体的流体分配和混合栅格
JP6503173B2 (ja) 排ガス混合装置
EP1681089B1 (en) Fluid mixing apparatus with injection lance
CN100400146C (zh) 混合系统
JPH10151324A (ja) 排煙脱硝装置
CN216630330U (zh) 一种静态混合器
JP5812900B2 (ja) 流体混合装置及び乾式排ガス処理装置
TW202030015A (zh) 還原劑供給裝置、及還原劑供給裝置之運用方法
CN110721580A (zh) 导流装置、气体混合设备和气体处理系统
JP5835962B2 (ja) 排ガスダクト及びこれを備えた脱硝装置
WO2011020200A1 (en) Static mixer and its use, f. ex. for catalytic denitrification of exhaust gases and the like
JP2025145075A (ja) 排ガス処理装置
CN110772991A (zh) 导流装置、气体混合设备和气体处理系统
JPH0631826U (ja) 流体流れの混合装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16796586

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15574084

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177033328

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16796586

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1