WO2019146348A1 - 噴霧ノズル及び噴霧方法 - Google Patents

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WO2019146348A1
WO2019146348A1 PCT/JP2018/047575 JP2018047575W WO2019146348A1 WO 2019146348 A1 WO2019146348 A1 WO 2019146348A1 JP 2018047575 W JP2018047575 W JP 2018047575W WO 2019146348 A1 WO2019146348 A1 WO 2019146348A1
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gas
pipe
spray nozzle
mist
water
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PCT/JP2018/047575
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English (en)
French (fr)
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大久保　雅章
智之 黒木
英勝 藤島
弘樹 平松
志郎 中井
柱 山本
良太 辻
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公立大学法人大阪府立大学
株式会社いけうち
日本山村硝子株式会社
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    • 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
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • 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
    • B01D53/76—Gas phase processes, e.g. by using aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/10—Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/24—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device
    • B05B7/26—Apparatus in which liquids or other fluent materials from different sources are brought together before entering the discharge device

Definitions

  • the present invention relates to a spray nozzle and a spray method.
  • this treatment is performed after the gas to be treated is cooled to a temperature below the thermal decomposition temperature.
  • an exhaust gas treatment method is known in which a combustion exhaust gas is treated with ozone gas having a chemical property of thermal decomposition at a temperature of 150 ° C. or higher (see, for example, Patent Document 1).
  • the combustion exhaust gas is purified by supplying ozone gas to the combustion exhaust gas sufficiently cooled in the showering chamber.
  • a large-scale cooling device is required to cool the flue gas.
  • the gas to be treated is oxidized by the oxidant gas utilizing the local cooling zone of the mist
  • the oxidant gas is diffused to the outside of the local cooling zone and thermally decomposed, so the treatment gas is efficiently oxidized. It is difficult.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can suppress the thermal decomposition of the oxidant gas, and can efficiently perform the oxidation treatment of the gas to be treated with the oxidant gas. I will provide a.
  • the present invention includes a first ejection hole provided at an end portion of the first pipe and a second ejection hole provided to surround the first pipe, and the second ejection hole is used for spraying water or an aqueous solution.
  • the first jet hole is provided so as to be jetted from the second jet hole while being swirled with the gas, and the first jet hole is an oxidant that is jetted from the first jet hole into mist containing water or an aqueous solution jetted from the second jet hole
  • a spray nozzle characterized in that it is provided to supply a gas.
  • the spray nozzle of the present invention is provided with a second spray hole provided so that water or an aqueous solution spouts while swirling with the gas for spraying.
  • a mist having a swirling flow can be formed by two-fluid spraying of water or an aqueous solution and a gas for spraying from the second jet holes.
  • a localized cooling zone can be formed in the mist by the heat of vaporization of water or an aqueous solution.
  • the spray nozzle of the present invention comprises a first jet hole provided at the end of the first pipe.
  • the first jetted hole is provided to supply the oxidant gas jetted from the first jetted hole into the mist containing the water or the aqueous solution jetted from the second jetted hole.
  • the swirling flow formed in the mist is a flow that flows in the jetting direction while rotating about the swirling axis, and has a velocity component in the jetting direction and a velocity component in the rotating direction. For this reason, it is considered that the oxidant gas supplied from the first ejection holes in the vicinity of the swirling axis flows in the jetting direction in the vicinity of the swirling axis of the swirling flow. Further, it is considered that the gas to be treated outside the mist is caught in the peripheral flow of the swirling flow, and is cooled by the vaporization heat of the mist while flowing along the swirling flow. It is considered that this cooled to-be-treated gas comes into contact with the oxidant gas in the mist and is oxidized. Therefore, by using the spray nozzle of the present invention, it is possible to suppress the thermal decomposition of the oxidant gas, and the treatment gas can be efficiently oxidized by the oxidant gas.
  • FIG. 3 is a schematic end view of the spray nozzle viewed from the direction indicated by arrow B in FIG. 2;
  • (A) is a schematic cross-sectional view of the spray nozzle at the dashed line CC in FIG. 2
  • (b) is a schematic cross-sectional view of the spray nozzle at the dashed line DD in FIG.
  • (A) is an enlarged end view in a range E surrounded by a broken line in FIG. 3
  • (b) to (d) are schematic end views of a spray nozzle of a modification.
  • the spray nozzle according to the present invention includes a first ejection hole provided at an end of the first pipe and a second ejection hole provided to surround the first pipe, and the second ejection hole is water or an aqueous solution Is spouted from the second ejection port while swirling with the gas for atomization, and the first ejection port is ejected from the first ejection port into mist containing water or an aqueous solution ejected from the second ejection port. It is characterized in that it is provided to supply an oxidant gas.
  • the second jet holes included in the spray nozzle of the present invention preferably have an annular shape. By this, it is possible to increase the velocity component in the rotational direction of the swirling flow of the mist, and it is possible to suppress that the oxidant gas jetted from the first jet hole diffuses to the outside of the mist and is thermally decomposed.
  • the first pipe, the second pipe and the third pipe included in the spray nozzle of the present invention have a structure in which the first pipe is located inside the second pipe and the second pipe is located inside the third pipe. Is preferred.
  • the communication flow path included in the spray nozzle of the present invention is provided to connect the flow path between the first pipe and the second pipe and the flow path between the second pipe and the third pipe.
  • the internal flow passage of the first pipe is preferably an oxidant gas flow passage through which an oxidant gas flows.
  • the flow path between the second pipe and the third pipe is preferably a gas flow path for flowing the gas for atomizing, and the flow path between the first pipe and the second pipe is a water flow for flowing water or an aqueous solution
  • the gas-liquid mixing unit is preferably provided to generate a swirling flow while mixing with water or an aqueous solution supplied from the water flow channel and a gas for atomization blown from the communication flow channel, and the second jet hole It is preferable that the swirling gas-liquid mixture formed by the mixing unit be provided so as to be ejected from the second ejection hole.
  • the mist can be formed by swirling water or an aqueous solution with the gas for spraying from the second jetting hole, and mist can be formed, and the oxidant gas can be supplied from the first jetting hole into the mist. it can.
  • the spray nozzle of the present invention preferably comprises a swirl flow forming portion.
  • the swirling flow forming unit is preferably provided so that a swirling flow is formed in water or an aqueous solution flowing in the water flow path, and the gas-liquid mixing unit is the same as the rotational direction of the swirling flow formed by the swirling flow forming unit. Preferably, it is provided such that a rotational flow in the rotational direction is formed.
  • water or an aqueous solution having a swirling flow can be supplied from the water flow path to the gas-liquid mixing unit, and the swirling speed of the swirling flow of the gas-liquid mixture formed in the gas-liquid mixing unit can be increased. .
  • the first jet holes included in the spray nozzle of the present invention are preferably disposed on the same plane as the second jet holes, or preferably disposed so as to project in the jet direction more than the second jet holes.
  • the oxidant gas can be supplied to the vicinity of the turning axis of the mist, and the oxidant gas can be prevented from diffusing to the outside of the mist and being thermally decomposed.
  • the spray nozzle of the present invention preferably comprises an air discharge hole, and the air discharge hole is provided to discharge air from the air discharge hole to the outside of the spray nozzle, and water, an aqueous solution or a spray to the second jet hole. It is preferable to be provided so as to surround the flow passage for supplying the gas or the second ejection holes.
  • the oxidant gas is preferably an ozone-containing gas. Since ozone has strong oxidizing properties, it can oxidize the gas contained in the gas to be treated.
  • mist is generated in the gas to be treated while swirling water or an aqueous solution with the gas for spraying from the second jet holes into the gas to be treated flowing in the gas flow path to which the spray nozzle of the present invention is attached.
  • a spraying method including the steps of forming and discharging an oxidant gas from the first ejection holes and supplying the oxidant gas into the mist.
  • to-be-processed gas is waste gas containing NOx, and it is preferable that oxidizing agent gas is ozone containing gas.
  • FIGS. 1-8 are drawings regarding the spray nozzle of this embodiment.
  • the description of the drawings is similar to that described above.
  • the spray nozzle 30 according to the present embodiment includes a first ejection hole 3 provided at an end of the first pipe 4 and a second ejection hole 2 provided so as to surround the first pipe 4.
  • the holes 2 are provided such that water or an aqueous solution is jetted from the second jet holes 2 while swirling with the gas for atomization, and the first jet holes 3 are mists containing water or an aqueous solution jetted from the second jet holes 2. It is characterized in that it is provided so as to supply the oxidant gas jetted from the first jet holes 3 in 24.
  • the water or the aqueous solution is spouted while swirling with the gas for spraying from the second ejection holes 2 into the to-be-treated gas flowing through the to-be-treated gas flow path 21 to which the spray nozzle 30 of this embodiment is attached.
  • a mist 24 is formed in the gas to be treated, and an oxidant gas is ejected from the first ejection holes 3 to supply the oxidant gas into the mist 24.
  • the mist refers to one in which a large number of water droplets 23 are suspended in the gas.
  • the water droplets 23 contained in the mist can have an average particle size of 100 ⁇ m or less.
  • the configuration of the spray nozzle 30 is not particularly limited as long as the spray nozzle 30 includes the second jet holes 2 and the first jet holes 3.
  • the first pipe 4 is located inside the second pipe 5, and
  • the two tubes 5 can have a structure located inside the third tube 6.
  • the spray nozzle 30 may have a triple pipe structure including the first pipe 4, the second pipe 5 and the third pipe 6, and the first pipe 4, the second pipe 5, the third pipe 6, and the fourth pipe It may have a four-fold tube structure consisting of seven or may have a five-fold tube structure.
  • the triple pipe structure, the quadruple pipe structure or the quintuple pipe structure may be coaxial.
  • the spray nozzle 30 has a structure in which the second pipe 5 is coaxially inserted into the third pipe 6 and the first pipe 4 is coaxially inserted into the second pipe 5. It can have. Also, the first pipe 4, the second pipe 5, the third pipe 6 or the fourth pipe 7 may have a cylindrical shape.
  • the spray nozzle 30 may have a structure in which at least one of an adapter, a mixing sleeve, a core, a nozzle tip, and a cap is attached to the tip of a triple, quadruple or quintuple tube.
  • the spray nozzle 30 has a first ejection hole 3 provided to eject the oxidant gas.
  • the first jet holes 3 are provided at the end of the first pipe 4.
  • the first jet holes 3 may be central jet holes.
  • the oxidant gas is supplied to the first jet holes 3 through the oxidant gas flow passage 10 which is an internal flow passage of the first pipe 4.
  • the oxidant gas flow path 10 includes the internal flow path of the first pipe 4.
  • the oxidant gas flow channel 10 may be a flow channel in which the internal flow channel of the first pipe 4 and the internal flow channels of other members are connected.
  • the first pipe 4 can be the innermost pipe of the multi-pipe structure.
  • the oxidant gas is not particularly limited as long as it functions as an oxidant, and is, for example, an ozone-containing gas.
  • the oxidant gas channel 10 may be an ozone gas channel.
  • the ozone-containing gas can be produced using, for example, air, oxygen gas, etc. as a raw material by a discharge method, an electrolysis method, an ultraviolet lamp method or the like. Further, the oxidant gas may be a thermal decomposition gas.
  • the spray nozzle 30 has a second injection hole 2 provided so that fine particles (water droplets 23) of water or an aqueous solution spout while swirling with the gas for atomization.
  • the second jet hole 2 may be an annular jet hole.
  • the second jet holes 2 are provided so as to surround the first jet holes 3 or the oxidant gas flow path 10.
  • the mist 24 can be formed by ejecting water or an aqueous solution and the gas for atomization from the second ejection holes 2, and the oxidant gas is supplied from the first ejection holes 3 into the mist 24.
  • the first jet holes 3 and the second jet holes 2 can be provided, for example, as shown in FIG.
  • the water or the aqueous solution supplied from the water flow channel 11 and the gas for atomization supplied from the gas flow channel 12 can be internally mixed and ejected from the second ejection holes 2.
  • the second jet hole 2 can be an annular hole whose inner wall is the first pipe 4 and whose outer wall is the second pipe 5 or the third pipe 6.
  • the spray nozzle 30 has a support 18 fixed at one end to the first pipe 4 and at the other end to the outer pipe (second pipe 5 or third pipe 6) of the first pipe 4 Can.
  • the support 18 can be provided such that the first tube 4 is fixed at the center of its outer tube. By this, it can suppress that the 1st pipe
  • the spray nozzle 30 can have a plurality of support portions 18.
  • the support portion 18 may be provided in the second ejection hole 2.
  • a plurality of support portions 18 can be provided in the second jet holes 2.
  • the second ejection holes 2 can have a shape in which the annular ejection holes are divided by the support portion 18.
  • 5 (b) to 5 (d) are end views corresponding to FIG. 5 (a) which is an end view in a range E surrounded by a broken line in FIG.
  • the initial velocity at which the water or the aqueous solution and the gas for atomization are ejected from the second ejection holes 2 can be, for example, 30 m / s or more and 340 m / s or less.
  • the velocity component in the ejection direction and the velocity component in the rotational direction of the swirl flow of the mist 24 can be increased, and the oxidant gas ejected from the first ejection holes 3 diffuses to the outside of the mist 24 and is thermally decomposed. Can be suppressed.
  • the water flow passage 11 can be provided, for example, in a flow passage having a circular tubular flow passage cross section between the first pipe 4 and the second pipe 5.
  • the water or the aqueous solution flowing through the water channel 11 may be, for example, cooling water or an alkaline aqueous solution.
  • the water or the aqueous solution supplied from the water flow channel 11 is jetted from the second jet holes 2 and becomes a plurality of water droplets 23 constituting the mist 24.
  • the gas flow channel 12 can be provided, for example, in a flow channel having a circular tubular flow channel cross section between the second pipe 5 and the third pipe 6.
  • the atomizing gas flowing through the gas flow channel 12 is a gas used to atomize water or an aqueous solution supplied from the water flow channel 11.
  • air, nitrogen gas, oxygen gas or the like can be used as the atomizing gas.
  • the spray nozzle 30 is a communication flow channel 13 provided to connect the flow channel between the first pipe 4 and the second pipe 5 and the flow channel between the second pipe 5 and the third pipe 6.
  • a portion where the gas for spraying flows into the flow path between the first pipe 4 and the second pipe 5 is a gas-liquid mixing unit 16.
  • the gas-liquid mixing unit 16 can be provided so that the gas for spraying can be blown from the communication flow channel 13 into the flow channel having a ring-shaped flow channel cross section.
  • the water or the aqueous solution supplied from the water flow channel 11 and the gas for spraying blown from the communication flow channel 13 collide and mix, and the water or the aqueous solution is pulverized and atomized by the high speed gas of the gas for spraying.
  • a gas-liquid mixture containing fine particles (water droplets 23) of water or an aqueous solution formed in this manner and a gas for ejection flows through the gas-liquid mixture flow path 15, and is ejected from the second ejection holes 2.
  • the communication flow channel 13 can be provided so that the gas for spraying can be blown in the circumferential direction of the flow channel between the first pipe 4 and the second pipe 5.
  • the communication flow channel 13 can be provided so that the gas for spraying can be blown in the circumferential direction of the flow channel between the first pipe 4 and the second pipe 5.
  • the rotational flow can be speeded up, and fine particles of water or an aqueous solution can be formed.
  • the spray nozzle 30 can also include a plurality of communication channels 13.
  • the speed of the swirling flow in the gas-liquid mixing unit 16 can be made faster, and the fine particles (water droplets) of water or an aqueous solution can be further miniaturized.
  • the swirling speed of the swirling flow of the mist 24 can be increased.
  • the plurality of communication channels 13 can be provided so as to blow the gas for spraying in the same circumferential direction.
  • the plurality of communication channels 13 can be provided, for example, as shown in FIGS. 2 and 4.
  • four communication channels 13a to 13d are provided so as to blow the gas for spraying in the same circumferential direction of the gas-liquid mixing unit 16 respectively.
  • the four communicating flow paths 13e to 13h blow spray gas in the same circumferential direction of the gas-liquid mixing unit 16 respectively. It is provided.
  • the communication flow channels 13a to 13d and the communication flow channels 13e to 13h are provided so that the blowing ports do not overlap, and are provided so as to blow the gas for spraying in the same circumferential direction.
  • the swirling speed of the swirling flow formed in the gas-liquid mixing unit 16 can be increased, and the particles of water or an aqueous solution can be further miniaturized.
  • the swirling speed of the swirling flow of the mist 24 can be increased.
  • the first jet holes 3 are provided to supply an oxidant gas into the mist 24 containing fine particles (water droplets 23) of water or an aqueous solution jetted while being swirled from the second jet holes 2.
  • the oxidant gas supplied from the first ejection holes 3 near the swirling axis of the swirling flow of the mist 24 can be made to flow in the jetting direction near the swirling axis of the swirling flow of the mist 24. It can be reacted with the gas to be treated in the local cooling zone.
  • the spray nozzle 30 sprays, for example, into the gas to be treated while swirling water or an aqueous solution and a gas for spraying from the second jet holes 2 to form a mist 24, and an oxidant gas in the mist 24 from the first jet holes 3.
  • Can be used to supply For example, it can be sprayed as shown in FIG.
  • the swirling flow formed in the mist 24 is a flow that flows in the jetting direction while rotating about the swirling axis, and has a velocity component in the jetting direction and a velocity component in the rotating direction. Therefore, it is considered that the oxidant gas supplied from the first ejection holes 3 in the vicinity of the swirling axis flows in the vicinity of the swirling axis of the swirling flow in the jetting direction.
  • the gas to be treated outside the mist 24 is caught in the flow on the outer periphery of the swirling flow and is cooled by the heat of vaporization of the mist 24 while flowing along the swirling flow. It is considered that the cooled to-be-treated gas comes into contact with the oxidant gas in the mist 24 and is oxidized. Therefore, thermal decomposition of the oxidant gas can be suppressed, and the gas to be treated can be efficiently oxidized by the oxidant gas.
  • the exhaust gas to be treated is not particularly limited as long as it is a gas oxidized by an oxidant gas, and can be, for example, a combustion exhaust gas containing NOx.
  • the oxidant gas can be an ozone containing gas.
  • the exhaust gas to be treated may be an exhaust gas containing NOx and SOx.
  • Ozone gas has strong oxidizing properties and functions as an oxidizing agent. Therefore, by mixing the combustion exhaust gas containing NOx and the ozone gas, it is possible to oxidize the NO gas which is hardly soluble in water contained in the combustion exhaust gas into the NO 2 gas which easily reacts with water and the reducing agent. Further, the NO 2 gas in the combustion exhaust gas can be removed by a reducing agent or the like.
  • the oxidation process of NO gas by ozone gas can be utilized for the removal process of NOx in combustion exhaust gas.
  • ozone gas is thermally decomposable, and if it exceeds 150 ° C., the rate of thermal decomposition is increased. Therefore, the oxidation treatment of the combustion exhaust gas with ozone gas needs to be performed at a temperature of 150 ° C. or less.
  • mist 24 is formed in the combustion exhaust gas by the spray nozzle 30 of the present invention and the ozone-containing gas (oxidant gas) is supplied into the mist 24, ozone gas and combustion exhaust gas are efficiently mixed in the local cooling zone in the mist 24. As a result, the ozone gas utilization efficiency can be increased.
  • the first jet holes 3 can be disposed on the same plane (on the jet orifice surface) as the second jet holes 2 like the spray nozzle 30 shown in FIGS. As a result, the gas-liquid mixture ejected from the second ejection holes 2 and the oxidant gas ejected from the first ejection holes 3 can be appropriately mixed externally, and the gas to be treated and the oxidant gas are mixed.
  • the reaction area can be broadened.
  • the first jet holes 3 can be disposed so as to protrude in the jet direction from the second jet holes 2 (the injection port surface).
  • the oxidant gas can be supplied to the vicinity of the turning axis of the mist 24, and the oxidant gas can be prevented from diffusing to the outside of the mist 24 and being thermally decomposed.
  • the first spray holes 3 are disposed on the inner side with respect to the spray holes (injection port surface) in which the plurality of water droplets 23 and the spray gas are sprayed to the outside of the spray nozzle 30. be able to.
  • the outer wall of the second ejection hole 2 can be provided to project in the ejection direction more than the first ejection hole 3.
  • the water droplets ejected from the second ejection holes 2 to the outside of the nozzle can be prevented from becoming coarse and fine mists 24 can be formed. For this reason, the cooling efficiency of the mist 24 can be improved.
  • the first jet hole 3 the tip of the first pipe 4
  • the first jet holes 3 can be arranged so as to be supplied (external mixing) into the mist 24 at a point of time.
  • the oxidant gas can be supplied to the vicinity of the pivot axis of the mist 24 having a swirl flow, and thermal decomposition of the oxidant gas can be suppressed.
  • the tip (first injection hole 3) of the first pipe 4 can be slightly recessed from the injection hole surface.
  • the distance (the depth of the recess) between the tip 19 (the nozzle surface) of the outer wall of the second jet hole 2 and the first jet hole 3 (the tip of the first pipe 4) is 0.01 mm or more and 2 mm or less be able to.
  • the depth of a dent can also be 0.01 mm or more and 1 mm or less.
  • the spray nozzle 30 can include a swirling flow forming unit 17 provided to form a swirling flow in water or an aqueous solution flowing in the water flow passage 11.
  • the swirling flow forming unit 17 can be provided to generate a swirling flow in the same rotational direction as the swirling flow formed by the gas-liquid mixing unit 16.
  • water or an aqueous solution having a swirling flow can be supplied from the water flow passage 11 to the gas-liquid mixing unit 16, and the swirling speed of the swirling flow of the gas-liquid mixture formed by the gas-liquid mixing unit 16 can be increased. be able to.
  • the particles (water droplets) of water or an aqueous solution can be further refined.
  • the swirling speed of the swirling flow of the mist 24 can be increased.
  • the swirling flow forming portion 17 can have, for example, a screw-shaped blade. Water or an aqueous solution can flow along the blade to form a swirling flow in the water or the aqueous solution flowing through the water channel 11.
  • This blade can be provided, for example, on the outer peripheral surface of the first pipe 4.
  • the spray nozzle 30 can include an air discharge hole 8 provided to discharge air to the outside of the spray nozzle 30.
  • the air release holes 8 can be provided so as to surround the flow path for supplying water, an aqueous solution or a gas for atomizing to the second jet holes 2 or the second jet holes 2.
  • the air can be supplied to the outer periphery of the swirling flow of the mist 24 and the periphery thereof.
  • the gas to be treated is mixed with the supplied air around the swirling flow of the mist 24, and the gas to be treated is cooled.
  • a to-be-processed gas can be cooled and it can suppress that the oxidizing agent gas in the mist 24 thermally decomposes.
  • the air release holes 8 it is possible to prevent the dust from adhering to the tip of the spray nozzle 30. Moreover, it can suppress that the temperature of the front-end
  • the air release hole 8 may be a single discharge hole or may be composed of a plurality of discharge holes.
  • the air release hole 8 may be an annular release hole.
  • the air release holes 8 can be provided as shown in FIGS.
  • the air flow path 14 can be provided between the third pipe 6 and the fourth pipe 7.
  • the air supplied from the air flow path 14 can be released from the air release hole 8.
  • the spray nozzle 30 for example, air in the atmosphere flows through the air flow path 14 and is discharged from the air release hole 8 to the flow path 21 due to the difference between the atmospheric pressure inside the flow path 21 through which the process gas flows and the atmospheric pressure. Can be provided.
  • FIG. 9 is a schematic configuration view of an exhaust gas processing device 80 in which the spray nozzle 30 of the present embodiment is incorporated.
  • the exhaust gas containing NOx discharged from the glass melting furnace 41 is treated in the exhaust gas passage 45.
  • the exhaust gas flow path 45 is a flow path through which the exhaust gas flows from the exhaust gas source to the atmosphere.
  • the reaction tower 42 and the electrostatic precipitator 43 can be provided in the exhaust gas channel 45.
  • the exhaust gas processing device 80 may process exhaust gas from a boiler, exhaust gas from a waste incinerator, and the like.
  • the spray nozzle 30 spouts the fine particles of the cooling water 71 from the second ejection holes 2 into the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 45 while swirling with air (gas for atomizing) to form a first mist 24 in the exhaust gas.
  • the spray nozzle 30 is provided so as to eject the ozone-containing gas from the first ejection holes 3 and supply the ozone-containing gas into the first mist 24. It is possible to suppress the diffusion of ozone gas to the outside of the first mist 24 by the swirling flow of the first mist 24, and in the local cooling region of 150 ° C. or less in the first mist 24, the NO gas and the ozone gas contained in the exhaust gas And can be efficiently reacted.
  • the NO gas in the exhaust gas can be efficiently converted to the NO 2 gas.
  • the temperature of the exhaust gas upstream of the first mist 24 is 150 ° C. or more.
  • the temperature of the exhaust gas upstream of the first mist 24 may be 200 ° C. or higher.
  • the plurality of spray nozzles 30 are disposed such that the plurality of spray nozzles 30 surround the exhaust gas flow path 45 and each spray nozzle 30 ejects the cooling water 71, the ozone-containing gas, etc. toward the central portion of the exhaust gas flow path 45. You may Further, the plurality of spray nozzles 30 can be provided such that one first mist 24 formed by combining the cooling water 71 and the ozone-containing gas and the like from the plurality of spray nozzles 30 is formed. As a result, most of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 45 can pass through the first mist 24, and the NO gas in the exhaust gas can be efficiently converted to the NO 2 gas.
  • the exhaust gas processing apparatus 80 includes a spray nozzle 67 provided to spray an aqueous solution 72 in which at least NaOH is dissolved in the exhaust gas downstream of the first mist 24 of the exhaust gas flow path 45 to form a second mist 47.
  • the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 45 may contain SOx.
  • the second mist 47 can be formed by spraying the NaOH aqueous solution 72 into the exhaust gas containing SOx and NO 2 downstream of the first mist 24 using the spray nozzle 67.
  • the spray nozzle 67 is, for example, a two-fluid spray nozzle.
  • the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 45 contains SO 2 , and the micro water droplets contained in the second mist 47 contain NaOH, so that the chemical reaction shown in the following formula (1) can be advanced in the second mist 47 . Therefore, SO 2 contained in the exhaust gas can be removed (the exhaust gas can be desulfurized), and the reducing agent Na 2 SO 3 can be generated in the microdroplets of the second mist 47. SO 2 +2 NaOH ⁇ Na 2 SO 3 + H 2 O (1) Further, since the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 45 contains NO 2 generated by oxidation of NO by ozone, it is possible to advance the gas-liquid reaction as shown in the following equation (2).
  • the spray nozzle 67 may be provided to spray a mixed aqueous solution in which NaOH and a reducing agent (eg, Na 2 SO 3 ) are dissolved into the exhaust gas.
  • a mixed aqueous solution in which NaOH and a reducing agent (eg, Na 2 SO 3 ) are dissolved into the exhaust gas.
  • the spray nozzle 67 may be provided to spray a mixed aqueous solution in which NaOH and a reducing agent are dissolved when NO 2 can not be sufficiently reduced to N 2 with only Na 2 SO 3 generated from SOx in exhaust gas. it can.
  • the spray nozzle 67 can be provided to spray the aqueous NaOH solution 72 into the exhaust gas after the first mist 24 disappears to form the second mist 47.
  • the first mist 24 and the second mist 47 can be separated and formed, and the reaction between the reducing agent in the second mist 47 and the ozone gas in the first mist 24 can be suppressed.
  • the spray nozzle 30 is provided to form the first mist 24 inside the reaction tower 42, and the spray nozzle 67 receives the second mist 47 inside the reaction tower 42.
  • the exhaust gas processing device 80 sprays the cooling water (sealing water 64) into the exhaust gas flowing through the reaction tower 42 to form the third mist 48 by the spray nozzle 68.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into 43 can be 350 ° C. or less or 230 ° C. or less.
  • the exhaust gas processing device 80 can include a dust collector 43 downstream of the first mist 24 and the second mist 47 in the exhaust gas flow path 45. By providing the dust collector 43, the dust of Na 2 SO 4 generated in the exhaust gas passage 45 can be removed from the exhaust gas.
  • the dust collector 43 may be an electric dust collector or a bag filter.
  • the exhaust gas discharged from the glass melting furnace was treated by an exhaust gas treatment apparatus as shown in FIG. Further, as the spray nozzle 30, a spray nozzle as shown in FIGS. 1 to 4 was used.
  • the duct diameter of the reaction tower is 3.5 m.
  • the amount of exhaust gas was about 13000 Nm 3 / h, and the flow rate of the exhaust gas at an exhaust gas temperature of about 360 ° C. in the reaction tower was about 0.8 m / sec.
  • the concentration of NOx at the inlet of the reaction column (concentration when converted to 15% oxygen) is about 220 ppm
  • the concentration of SOx concentration when converted to 15% oxygen
  • the concentration of oxygen is about 8% there were.
  • Seven spray nozzles 30 are installed at equal intervals on the inner periphery of the reaction tower, and a gas-liquid mixture in which cooling water and air are internally mixed in each spray nozzle 30 is discharged from the second jet holes into the exhaust gas flowing through the reaction tower
  • the first mist was formed by spraying together.
  • the first mist ejected from each spray nozzle 30 has a swirling flow, respectively.
  • the ozone-containing gas generated by the ozonizer was supplied from the first ejection holes of the spray nozzles 30 into the first mist.
  • air in the atmosphere was made to flow into the reaction tower from the air discharge hole of each spray nozzle 30.
  • an exhaust gas treatment experiment was conducted by ejecting the first mist and the ozone-containing gas from the spray nozzle 30 under the spray conditions 1 to 3 shown in Table 1, respectively.
  • a 2% NaOH aqueous solution (containing no reducing agent) is sprayed into the exhaust gas flowing through the reaction tower by seven spray nozzles 67 installed at equal intervals on the inner circumference of the reaction tower downstream of the spray nozzle 30. A mist was formed. Total spray volume of the spray nozzle 67 were each spray conditions 1 ⁇ 3 0.35m 3 /h,0.47m 3 /h,0.45m 3 / h. Further, the spraying by the spray nozzle 68 is not performed. Moreover, the electrostatic precipitator was used for the precipitator.
  • the measurement results of the temperature of the local cooling zone of the first mist in the exhaust gas treatment experiment conducted under each of the spraying conditions 1 to 3 and the oxidation efficiency ( ⁇ NO / O 3 ) of NO by the ozone gas are shown in Table 2.
  • the exhaust gas temperature at the inlet of the reaction column was about 360 ° C.
  • the exhaust gas temperature at the outlet of the reaction column was about 210 ° C.
  • the oxidation efficiency ( ⁇ NO / O 3 ) of NO by ozone gas is a molar ratio of the amount ⁇ NO of NO gas oxidized in the reaction tower and the amount of ozone gas injected from the first ejection holes into the first mist.
  • ⁇ NO / O 3 when the value of ⁇ NO / O 3 is small, it is considered that the amount of ozone which has been pyrolyzed without being used for oxidation of NO among the injected ozone is large.
  • the temperature of the local cooling zone of the first mist is 100 ° C.
  • ⁇ NO / O 3 The value of ⁇ NO / O 3 was 50% or less under conditions 1 and 2, but was 80% or more under condition 3. In conditions 2 and 3, the spray amount of the cooling water is almost the same, and the supply pressure of the gas for spraying (air) is higher in condition 3 than in condition 2. Therefore, it was found that the oxidation efficiency of NO by ozone gas can be improved by increasing the supply pressure of air.
  • the average flow velocity at point A and point B was faster in condition 2 than in condition 1 and faster in condition 3 than in condition 2. This is considered to be because the higher the air pressure and the water pressure, the faster the average flow velocity of the plurality of water droplets. In addition, it is considered that the higher the air pressure and the water pressure, the faster the swirling speed of the swirling flow of the first mist. In addition, since the average particle diameter of the water droplets in the mist is 70 ⁇ m or less, it is considered that the water droplets ejected from the second ejection holes float along the flow of gas.
  • the spray nozzle (the distance from the nozzle face to the tip of the ozone tube) in which the tip (first jet hole 3) of the first pipe 4 (ozone pipe) is located at the nozzle face.
  • d 0 mm
  • a spray nozzle (d 2 mm) in which the tip (first jet hole 3) of the first pipe 4 (ozone pipe) protrudes from the injection hole surface like the spray nozzle shown in Figure 6;
  • Five spray nozzles (d -1 mm, -2 mm, -3 mm) disposed at a position where the tip (first jet hole 3) of the first pipe 4 (ozone pipe) is recessed from the injection port surface like a spray nozzle.
  • -4 mm, -5 mm were produced.
  • the change rate of the Sauter average particle size shown in Table 4 and FIG. 12 is the change rate of the average particle size D from this reference average particle size.
  • the distance from the nozzle surface to the tip of the ozone tube was approximately the same as the supply pressure Po (reference pressure) of It has been found that the supply pressure difference ⁇ Po becomes larger as the value of V i becomes larger (as the tip of the ozone tube is located deeper).
  • the supply pressure Po of the ozone-containing gas is considered to be large because the first ejection hole 3 is affected by the ejection pressure of the gas-liquid mixture ejected from the second ejection hole 2 .
  • the supply pressure was approximately the same as the supply pressure Po (reference pressure) of the ozone-containing gas.
  • the ozone-containing gas jetted from the first jet holes 3 is not mixed (internally mixed) with the gas-liquid mixture jetted from the second jet holes 2 inside the spray nozzle. It is considered that mixing with the gas-liquid mixture (external mixing) is performed outside the spray nozzle.
  • Second mist 48 third mist 49: water seal tank 52, 52a, 52b, 52c: pump 55, 55a, 55b, 55c, 55d: thermometer 56, 56a, 56b, 56c: gas concentration measuring device 58: ORP Total 62: Dust 64: Sealed water Cooling water) 66: ozone generator 67: second spray nozzle 68:

Abstract

本発明は、酸化剤ガスが熱分解することを抑制することができ、酸化剤ガスで効率よく被処理ガスを酸化処理することができる噴霧ノズルを提供する。　本発明の噴霧ノズルは、第１管の端部に設けられた第１噴出孔と、第１管を囲むように設けられた第２噴出孔とを備え、第２噴出孔は、水又は水溶液が噴霧用ガスと共に旋回しながら第２噴出孔から噴出するように設けられ、第１噴出孔は、第２噴出孔から噴出させた水又は水溶液を含むミスト中に、第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられたことを特徴とする。

Description

噴霧ノズル及び噴霧方法
　本発明は、噴霧ノズル及び噴霧方法に関する。
　熱分解する化学的性質を有する酸化剤ガスで被処理ガスを酸化処理する場合、被処理ガスを熱分解温度以下の温度まで冷却した後この処理を行う。
　例えば、１５０℃以上の温度で熱分解する化学的性質を有するオゾンガスで燃焼排ガスを処理する排ガス処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、シャワーリング室で十分に冷却した燃焼排ガス中にオゾンガスを供給することにより、燃焼排ガスを浄化している。この方法では、燃焼排ガスを冷却するために大規模な冷却装置が必要である。
　また、ミストの局所冷却域を利用してオゾンガスで燃焼排ガスを処理する排ガス処理方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ミストの局所冷却域だけをオゾンガスの熱分解温度以下の温度に冷却して燃焼排ガスをオゾンガスで処理するため、大規模な冷却装置を必要としない。
特開平１０－１３７５３７号公報 特開２０１５－０１６４３４号公報
　しかし、ミストの局所冷却域を利用して酸化剤ガスにより被処理ガスを酸化処理する場合、酸化剤ガスが局所冷却域の外部へ拡散し熱分解するため、効率よく被処理ガスを酸化処理することが難しい。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、酸化剤ガスが熱分解することを抑制することができ、酸化剤ガスで効率よく被処理ガスを酸化処理することができる噴霧ノズルを提供する。
　本発明は、第１管の端部に設けられた第１噴出孔と、第１管を囲むように設けられた第２噴出孔とを備え、第２噴出孔は、水又は水溶液が噴霧用ガスと共に旋回しながら第２噴出孔から噴出するように設けられ、第１噴出孔は、第２噴出孔から噴出させた水又は水溶液を含むミスト中に、第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられたことを特徴とする噴霧ノズルを提供する。
　本発明の噴霧ノズルは、水又は水溶液が噴霧用ガスと共に旋回しながら噴出するように設けられた第２噴出孔を備える。この第２噴出孔から水又は水溶液と噴霧用ガスとを二流体噴霧することにより、旋回流を有するミストを形成することができる。また、水又は水溶液の気化熱によりミスト中に局所冷却域を形成することができる。
　本発明の噴霧ノズルは、第１管の端部に設けられた第１噴出孔を備える。この第１噴出孔は、第２噴出孔から噴出させた水又は水溶液を含むミスト中に、第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられる。この第１噴出孔から酸化剤ガスを噴出させることにより、旋回流を有するミストの旋回軸付近に酸化剤ガスを供給することができる。
　ミストに形成される旋回流は、旋回軸を中心として回転しながら噴出方向に流れる流れであり、噴出方向の速度成分と回転方向の速度成分とを持っている。このため、第１噴出孔から旋回軸付近に供給された酸化剤ガスは、旋回流の旋回軸付近を噴出方向に向かって流れると考えられる。また、ミストの外側の被処理ガスは、旋回流の外周の流れに巻き込まれ、旋回流にのって流れる間にミストの気化熱により冷却されると考えられる。この冷却された被処理ガスがミスト中において酸化剤ガスと接触し酸化されると考えられる。
　従って、本発明の噴霧ノズルを用いることにより、酸化剤ガスが熱分解されることを抑制することができ、酸化剤ガスで効率よく被処理ガスを酸化処理することができる。
本発明の一実施形態の噴霧ノズルの概略断面図である。 図１の破線で囲んだ範囲Ａにおける噴霧ノズルの概略断面図である。 図２の矢印Ｂで示した方向から見た噴霧ノズルの概略端面図である。 （ａ）は図２の破線Ｃ－Ｃにおける噴霧ノズルの概略断面図であり、（ｂ）は図２の破線Ｄ－Ｄにおける噴霧ノズルの概略断面図である。 （ａ）は図３の破線で囲んだ範囲Ｅにおける拡大端面図であり、（ｂ）～（ｄ）は変形例の噴霧ノズルの概略端面図である。 本発明の一実施形態の噴霧ノズルの概略部分断面図である。 本発明の一実施形態の噴霧ノズルの概略部分断面図である。 本発明の一実施形態の噴霧ノズルを用いて被処理ガスを処理する方法の概念図である。 本発明の一実施形態の噴霧ノズルが組み込まれた排ガス処理装置の概略構成図である。 第１噴霧実験におけるミストの平均流速の測定位置を示す説明図である。 オゾン管の先端の位置が異なる噴霧ノズルから気液混合体及びオゾン含有ガスを噴出させた際のオゾン含有ガスの供給圧力差を示すグラフである。 オゾン管の先端の位置が異なる噴霧ノズルから気液混合体及びオゾン含有ガスを噴出させることにより形成したミストに含まれる液滴のザウター平均粒子径の変化率を示すグラフである。
　本発明の噴霧ノズルは、第１管の端部に設けられた第１噴出孔と、第１管を囲むように設けられた第２噴出孔とを備え、第２噴出孔は、水又は水溶液が噴霧用ガスと共に旋回しながら第２噴出孔から噴出するように設けられ、第１噴出孔は、第２噴出孔から噴出させた水又は水溶液を含むミスト中に、第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられたことを特徴とする。
　本発明の噴霧ノズルに含まれる第２噴出孔は、円環形状を有することが好ましい。このことにより、ミストの旋回流の回転方向の速度成分を大きくすることができ、第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスがミストの外部に拡散し熱分解することを抑制することができる。
　本発明の噴霧ノズルに含まれる第１管、第２管及び第３管は、第１管が第２管の内部に位置し、第２管が第３管の内部に位置する構造を有することが好ましい。本発明の噴霧ノズルに含まれる連通流路は、第１管と第２管との間の流路と、第２管と第３管との間の流路とを連通するように設けられることが好ましく、第１管の内部流路は、酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路であることが好ましい。第２管と第３管との間の流路は、噴霧用ガスを流す気体流路であることが好ましく、第１管と第２管との間の流路は、水又は水溶液を流す水流路と、気液混合部とを含むことが好ましい。気液混合部は、水流路から供給される水又は水溶液と連通流路から吹き込まれる噴霧用ガスと混合しながら旋回流を生じさせるように設けられることが好ましく、第２噴出孔は、気液混合部により形成された旋回する気液混合体が第２噴出孔から噴出するように設けられたことが好ましい。このような構成によれば、第２噴出孔から水又は水溶液を噴霧用ガスと共に旋回させながら噴出させミストを形成することができ、第１噴出孔からミスト中に酸化剤ガスを供給することができる。
　本発明の噴霧ノズルは、旋回流形成部を備えることが好ましい。旋回流形成部は、水流路を流れる水又は水溶液に旋回流が形成されるように設けられることが好ましく、前記気液混合部は、旋回流形成部により形成される旋回流の回転方向と同じ回転方向の旋回流が形成されるように設けられることが好ましい。このことにより、旋回流を有する水又は水溶液を水流路から気液混合部に供給することができ、気液混合部で形成される気液混合体の旋回流の旋回速度を速くすることができる。この結果、第２噴出孔から噴出させる複数の水滴をより微細化することができる。また、ミストの旋回流の旋回速度を速くすることができる。
　本発明の噴霧ノズルに含まれる第１噴出孔は、第２噴出孔と同一面上に配置されることが好ましく、又は第２噴出孔よりも噴出方向に突出して配置されることが好ましい。このことにより、ミストの旋回軸付近に酸化剤ガスを供給することができ、酸化剤ガスがミストの外部に拡散し熱分解することを抑制することができる。
　本発明の噴霧ノズルは、空気放出孔を備えることが好ましく、前記空気放出孔は、空気放出孔から空気を噴霧ノズルの外部に放出するように設けられかつ第２噴出孔に水、水溶液又は噴霧用ガスを供給する流路又は第２噴出孔を囲むように設けられたことが好ましい。この空気放出孔から空気を放出することにより、ミストの旋回流の外周及びその周囲に空気を供給することができる。このことにより、ミストの旋回流の周囲において空気放出孔から供給された空気が被処理ガスと混合し、被処理ガスが冷却される。このため、ミスト中の酸化剤ガスが熱分解することを抑制することができる。
　前記酸化剤ガスは、オゾン含有ガスであることが好ましい。オゾンは強力な酸化性を有するため、被処理ガスに含まれるガスを酸化することができる。
　本発明は、本発明の噴霧ノズルが取り付けられた被処理ガス流路を流れる被処理ガス中に第２噴出孔から水又は水溶液を噴霧用ガスと共に旋回させながら噴出させ被処理ガス中にミストを形成し、第１噴出孔から酸化剤ガスを噴出させミスト中に酸化剤ガスを供給するステップを含む噴霧方法も提供する。本発明の噴霧方法により、酸化剤ガスが熱分解されることを抑制することができ、酸化剤ガスで効率よく被処理ガスを酸化処理することができる。
　本発明の噴霧方法において、第２噴出孔から水又は水溶液及び噴霧用ガスを３０ｍ／ｓ以上３４０ｍ／ｓ以下の初速度で噴出させることが好ましい。また、被処理ガスはＮＯｘを含む排ガスであることが好ましく、酸化剤ガスはオゾン含有ガスであることが好ましい。
　以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
　図１～８は、本実施形態の噴霧ノズルに関する図面である。図面の説明は上述の説明と同様である。
　本実施形態の噴霧ノズル３０は、第１管４の端部に設けられた第１噴出孔３と、第１管４を囲むように設けられた第２噴出孔２とを備え、第２噴出孔２は、水又は水溶液が噴霧用ガスと共に旋回しながら第２噴出孔２から噴出するように設けられ、第１噴出孔３は、第２噴出孔２から噴出させた水又は水溶液を含むミスト２４中に、第１噴出孔３から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられたことを特徴とする。
　本実施形態の噴霧方法は、本実施形態の噴霧ノズル３０が取り付けられた被処理ガス流路２１を流れる被処理ガス中に第２噴出孔２から水又は水溶液を噴霧用ガスと共に旋回させながら噴出させ被処理ガス中にミスト２４を形成し、第１噴出孔３から酸化剤ガスを噴出させミスト２４中に酸化剤ガスを供給するステップを含む。
　ミストとは、多数の水滴２３が気体中に浮遊しているものをいう。ミストに含まれる水滴２３は、１００μｍ以下の平均粒子径を有することができる。
　噴霧ノズル３０は、第２噴出孔２と第１噴出孔３とを備えるものであれば、その構成は特に限定されないが、例えば、第１管４が第２管５の内部に位置し、第２管５が第３管６の内部に位置する構造を有することができる。噴霧ノズル３０は、第１管４、第２管５及び第３管６からなる３重管構造を有してもよく、第１管４、第２管５、第３管６、第４管７からなる４重管構造を有してもよく、５重管構造を有してもよい。また、３重管構造、４重管構造又は５重管構造は、同軸型とすることができる。例えば、噴霧ノズル３０は、第３管６の中に第２管５が同軸となるように挿入され、その第２管５の中に第１管４が同軸となるように挿入された構造を有することができる。また、第１管４、第２管５、第３管６又は第４管７は、円筒形状を有することができる。
　噴霧ノズル３０は、３重管、４重管又は５重管の先端部にアダプタ、混合スリーブ、コア、ノズルチップ、キャップのうち少なくとも１つを取り付けた構造を有してもよい。
　噴霧ノズル３０は、酸化剤ガスが噴出するように設けられた第１噴出孔３を有する。第１噴出孔３は、第１管４の端部に設けられる。第１噴出孔３は、中心噴出孔であってもよい。また、酸化剤ガスは、第１管４の内部流路である酸化剤ガス流路１０を介して第１噴出孔３に供給される。酸化剤ガス流路１０は、第１管４の内部流路を含む。また、酸化剤ガス流路１０は、第１管４の内部流路と他の部材の内部流路とが連結された流路であってもよい。また、第１管４は、多重管構造の最も内側の管とすることができる。
　酸化剤ガスは、酸化剤として機能するガスであれば特に限定されないが、例えばオゾン含有ガスである。酸化剤ガスがオゾン含有ガスである場合、酸化剤ガス流路１０はオゾンガス流路であってもよい。オゾン含有ガスは、例えば、放電法、電解法、紫外線ランプ法などにより空気、酸素ガスなどを原料として製造することができる。また、酸化剤ガスは熱分解性ガスであってもよい。
　噴霧ノズル３０は、水又は水溶液の微粒子（水滴２３）が噴霧用ガスと共に旋回しながら噴出するように設けられた第２噴出孔２を有する。第２噴出孔２は円環状噴出孔であってもよい。第２噴出孔２は、第１噴出孔３又は酸化剤ガス流路１０を囲むように設けられる。このことにより、第２噴出孔２から水又は水溶液と噴霧用ガスとを噴出させることによりミスト２４を形成することができ、第１噴出孔３からミスト２４の中に酸化剤ガスを供給することができる。第１噴出孔３及び第２噴出孔２は、例えば、図３のように設けることができる。
　例えば、水流路１１から供給される水又は水溶液と、気体流路１２から供給される噴霧用ガスとを内部混合し第２噴出孔２から噴出させることができる。第２噴出孔２は、内壁が第１管４であり外壁が第２管５又は第３管６である円環状の孔とすることができる。
　噴霧ノズル３０は、一方の端が第１管４に固定され、他方の端が第１管４の外側の管（第２管５又は第３管６）に固定された支持部１８を有することができる。支持部１８は、第１管４がその外側の管の中心に固定されるように設けることができる。このことにより、噴霧の際に第１管４が振動し破損することを抑制することができる。また、噴霧ノズル３０は、複数の支持部１８を有することができる。
　支持部１８は、第２噴出孔２に設けられてもよい。例えば、図５（ｂ）～（ｄ）のように、複数の支持部１８を第２噴出孔２に設けることができる。この場合、第２噴出孔２は、円環状の噴出孔が支持部１８で分断された形状を有することができる。なお、図５（ｂ）～（ｄ）は、図３の破線で囲んだ範囲Ｅにおける端面図である図５（ａ）に対応する端面図である。
　第２噴出孔２から水又は水溶液及び噴霧用ガスを噴出させる初速度は、例えば、３０ｍ／ｓ以上３４０ｍ／ｓ以下とすることができる。このことにより、ミスト２４の旋回流の噴出方向の速度成分及び回転方向の速度成分を大きくすることができ、第１噴出孔３から噴出させた酸化剤ガスがミスト２４の外部に拡散し熱分解することを抑制することができる。
　水流路１１は、例えば、第１管４と第２管５との間の円管状流路断面を有する流路に設けることができる。水流路１１を流れる水又は水溶液は、例えば冷却水であってもよく、アルカリ性水溶液であってもよい。水流路１１から供給される水又は水溶液は、第２噴出孔２から噴出し、ミスト２４を構成する複数の水滴２３となる。
　気体流路１２は、例えば、第２管５と第３管６との間の円管状流路断面を有する流路に設けることができる。気体流路１２を流れる噴霧用ガスは、水流路１１から供給される水又は水溶液を微粒化するために用いられる気体である。噴霧用ガスには、例えば、空気、窒素ガス、酸素ガスなどを用いることができる。
　噴霧ノズル３０は、第１管４と第２管５との間の流路と、第２管５と第３管６との間の流路とを連通するように設けられた連通流路１３を有することができる。気体流路１２及び連通流路１３は、気体流路１２を流れてきた噴霧用ガスが連通流路１３に流入し、第１管４と第２管５との間の流路に流入するように設けることができる。噴霧用ガスが第１管４と第２管５との間の流路に流入する部分は、気液混合部１６となる。気液混合部１６は、円環形状の流路断面を有する流路に連通流路１３から噴霧用ガスが吹き込まれるように設けることができる。
　気液混合部１６では、水流路１１から供給される水又は水溶液と連通流路１３から吹き込まれる噴霧用ガスとが衝突混合し、噴霧用ガスの高速気流により水又は水溶液が粉砕され微粒化する。このようにして形成される水又は水溶液の微粒子（水滴２３）と噴出用ガスとを含む気液混合体が気液混合体流路１５を流れ、第２噴出孔２から噴出する。
　連通流路１３は、第１管４と第２管５との間の流路の円周方向に噴霧用ガスが吹き込まれるように設けることができる。このことにより、連通流路１３を流れる噴霧用ガスの速度成分を円周方向（回転方向）の速度成分に変換することができ、気液混合部１６に旋回流を生じさせることができる。また、この旋回流を高速化することができ、水又は水溶液の微細な微粒子を形成することができる。また、第２噴出孔２から気液混合体を噴出させて形成するミスト２４に旋回流を生じさせることができる。また、噴霧ノズル３０は、複数の連通流路１３を備えることができる。このことにより、気液混合部１６における旋回流の速度をより速くすることができ、水又は水溶液の微粒子（水滴）をより微細化することができる。また、ミスト２４の旋回流の旋回速度を速くすることができる。また、複数の連通流路１３は同じ円周方向に噴霧用ガスを吹き込むように設けることができる。
　複数の連通流路１３は、例えば、図２、図４のように設けることができる。図４（ａ）に示した図２の破線Ｃ－Ｃにおける断面においては、４つの連通流路１３ａ～１３ｄがそれぞれ気液混合部１６の同じ円周方向に噴霧用ガスを吹き込むように設けられている。また、図４（ｂ）に示した図２の破線Ｄ－Ｄにおける断面においては、４つの連通流路１３ｅ～１３ｈがそれぞれ気液混合部１６の同じ円周方向に噴霧用ガスを吹き込むように設けられている。また、連通流路１３ａ～１３ｄと連通流路１３ｅ～１３ｈとは、吹き込み口が重ならないように設けられ、同じ円周方向に噴霧用ガスを吹き込むように設けられている。このように複数の連通流路１３を設けることにより、気液混合部１６に形成される旋回流の旋回速度を速くすることができ、水又は水溶液の微粒子をより微細化することができる。また、ミスト２４の旋回流の旋回速度を速くすることができる。
　第１噴出孔３は、第２噴出孔２から旋回しながら噴出させた水又は水溶液の微粒子（水滴２３）を含むミスト２４中に酸化剤ガスを供給するように設けられる。このことにより、第１噴出孔３からミスト２４の旋回流の旋回軸付近に供給した酸化剤ガスを、ミスト２４の旋回流の旋回軸付近を噴出方向に向かって流すことができ、ミスト２４の局所冷却域において被処理ガスと反応させることができる。
　噴霧ノズル３０は、例えば、第２噴出孔２から水又は水溶液及び噴霧用ガスを旋回させながら被処理ガス中に噴出させミスト２４を形成し、第１噴出孔３からミスト２４中に酸化剤ガスを供給するように使用することができる。例えば、図８のように噴霧することができる。
　ミスト２４に形成される旋回流は、旋回軸を中心として回転しながら噴出方向に流れる流れであり、噴出方向の速度成分と回転方向の速度成分とを持っている。このため、第１噴出孔３から旋回軸付近に供給された酸化剤ガスは、旋回流の旋回軸付近を噴出方向に向かって流れると考えられる。また、ミスト２４の外側の被処理ガスは、旋回流の外周の流れに巻き込まれ、旋回流にのって流れる間にミスト２４の気化熱により冷却されると考えられる。この冷却された被処理ガスがミスト２４中において酸化剤ガスと接触し酸化されると考えられる。このため、酸化剤ガスが熱分解されることを抑制することができ、酸化剤ガスで効率よく被処理ガスを酸化処理することができる。
　被処理排ガスは、酸化剤ガスにより酸化処理される気体であれば特に限定されないが、例えば、ＮＯｘを含む燃焼排ガスとすることができる。この場合、酸化剤ガスは、オゾン含有ガスとすることができる。また、被処理排ガスは、ＮＯｘ及びＳＯｘを含む排ガスであってもよい。
　オゾンガスは強力な酸化性を有し、酸化剤として機能する。このため、ＮＯｘを含む燃焼排ガスとオゾンガスとを混合することにより、燃焼排ガスに含まれる水に溶けにくいＮＯガスを水や還元剤と反応しやすいＮＯ2ガスに酸化することができる。また、燃焼排ガス中のＮＯ2ガスは、還元剤などにより除去することができる。このように、オゾンガスによるＮＯガスの酸化処理は、燃焼排ガス中のＮＯｘの除去処理に利用することができる。
　しかし、オゾンガスは熱分解性を有し、１５０℃を超えると熱分解速度が速くなる。このため、オゾンガスによる燃焼排ガスの酸化処理は１５０℃以下の温度で行う必要がある。
　本発明の噴霧ノズル３０により燃焼排ガス中にミスト２４を形成しこのミスト２４中にオゾン含有ガス（酸化剤ガス）を供給すると、ミスト２４中の局所冷却域においてオゾンガスと燃焼排ガスとを効率よく混合することができるため、オゾンガスの利用効率を高くすることができる。
　第１噴出孔３は、図１～４に示した噴霧ノズル３０のように、第２噴出孔２と同一面上（噴口面上）に配置することができる。このことにより、第２噴出孔２より噴出させた気液混合体と第１噴出孔３から噴出させた酸化剤ガスとを適度に外部混合することができ、被処理ガスと酸化剤ガスとが反応する領域を広くすることができる。
　第１噴出孔３は、図６に示した噴霧ノズル３０のように、第２噴出孔２（噴口面）よりも噴出方向に突出して配置することができる。このことにより、ミスト２４の旋回軸付近に酸化剤ガスを供給することができ、酸化剤ガスがミスト２４の外部に拡散し熱分解することを抑制することができる。
　第１噴出孔３は、図７に示した噴霧ノズル３０のように、複数の水滴２３と噴霧用ガスとが噴霧ノズル３０の外部へ噴出する噴出孔（噴口面）よりも内部側に配置することができる。また、図７に示した噴霧ノズル３０のように、第２噴出孔２の外壁は、第１噴出孔３よりも噴出方向に突出するように設けることができる。このことにより、第２噴出孔２からノズル外部へ噴出させた水滴が粗大化することを抑制することができ、微細なミスト２４を形成することができる。このため、ミスト２４の冷却効率を向上させることができる。
　また、第１噴出孔３（第１管４の先端）が噴出面よりもノズル内側に配置された場合であっても、第１噴出孔３から噴出させた酸化剤ガスが噴霧ノズル３０の外部においてミスト２４中に供給される（外部混合）ように第１噴出孔３を配置することができる。このことにより、旋回流を有するミスト２４の旋回軸付近に酸化剤ガスを供給することができ、酸化剤ガスが熱分解されることを抑制することができる。
　例えば、図７に示した噴霧ノズル３０のように、第１管４の先端（第１噴出孔３）を噴口面からわずかに凹ませることができる。例えば、第２噴出孔２の外壁の先端１９（噴口面）と第１噴出孔３（第１管４の先端）との間の距離（凹みの深さ）を０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。また、凹みの深さを０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることもできる。
　噴霧ノズル３０は、水流路１１を流れる水又は水溶液に旋回流を形成するように設けられた旋回流形成部１７を備えることができる。旋回流形成部１７は、気液混合部１６により形成される旋回流の回転方向と同じ回転方向の旋回流を生じさせるように設けることができる。このことにより、旋回流を有する水又は水溶液を水流路１１から気液混合部１６に供給することができ、気液混合部１６で形成される気液混合体の旋回流の旋回速度を速くすることができる。この結果、水又は水溶液の微粒子（水滴）をより微細化することができる。また、ミスト２４の旋回流の旋回速度を速くすることができる。
　旋回流形成部１７は、例えば、スクリュー形状のブレードを有することができる。水又は水溶液がこのブレードに沿って流れることにより、水流路１１を流れる水又は水溶液に旋回流を形成することができる。このブレードは、例えば、第１管４の外周面上に設けることができる。
　噴霧ノズル３０は、空気を噴霧ノズル３０の外部に放出するように設けられた空気放出孔８を備えることができる。空気放出孔８は、第２噴出孔２に水、水溶液又は噴霧用ガスを供給する流路又は第２噴出孔２を囲むように設けることができる。この空気放出孔８から空気を放出させることにより、ミスト２４の旋回流の外周及びその周囲に空気を供給することができる。このことにより、ミスト２４の旋回流の周囲において被処理ガスが供給した空気と混合され、被処理ガスが冷却される。このため、被処理ガスがミスト２４と混合される前に被処理ガスを冷却することができ、ミスト２４中の酸化剤ガスが熱分解することを抑制することができる。また、空気放出孔８から空気を放出することにより、噴霧ノズル３０の先端部にダストが付着することを防止することができる。また、噴霧ノズル３０の先端部の温度が高くなることを抑制することができる。
　空気放出孔８は、１つの放出孔であってもよく、複数の放出孔から構成されてもよい。空気放出孔８は、円環状の放出孔であってもよい。例えば、空気放出孔８は、図１～３に示したように設けることができる。この場合、第３管６と第４管７との間に空気流路１４を設けることができる。この空気流路１４から供給される空気を空気放出孔８から放出することができる。
　噴霧ノズル３０は、例えば、被処理ガスが流れる流路２１の内部の気圧と、大気圧との差により大気中の空気が空気流路１４を流れ空気放出孔８から流路２１に放出するように設けることができる。
　図９は、本実施形態の噴霧ノズル３０が組み込まれた排ガス処理装置８０の概略構成図である。排ガス処理装置８０では、ガラス溶解炉４１から排出されるＮＯｘを含む排ガスを排ガス流路４５において排ガス処理する。排ガス流路４５は、排ガス源から大気中への放出までに排ガスが流れる流路である。排ガス流路４５には、反応塔４２及び電気集塵器４３を設けることができる。また、排ガス処理装置８０はボイラの排ガス、ごみ焼却炉の排ガスなどを排ガス処理するものであってもよい。
　噴霧ノズル３０は、排ガス流路４５を流れる排ガス中に第２噴出孔２から冷却水７１の微粒子を空気（噴霧用ガス）と共に旋回させながら噴出させ排ガス中に第１ミスト２４を形成するように設けられる。また、噴霧ノズル３０は、第１噴出孔３からオゾン含有ガスを噴出させ第１ミスト２４中にオゾン含有ガスを供給するように設けられる。第１ミスト２４の旋回流によりオゾンガスが第１ミスト２４の外部に拡散することを抑制することができ、第１ミスト２４中の１５０℃以下の局所冷却域において、排ガスに含まれるＮＯガスとオゾンガスとを効率的に反応させることができる。この結果、排ガス中のＮＯガスをＮＯ2ガスに効率的に変換することができる。また、第１ミスト２４よりも上流の排ガスの温度は１５０℃以上である。また、第１ミスト２４よりも上流の排ガスの温度は２００℃以上であってもよい。
　複数の噴霧ノズル３０が排ガス流路４５を囲み、それぞれの噴霧ノズル３０が排ガス流路４５の中心部に向けて冷却水７１、オゾン含有ガスなどを噴出するように、複数の噴霧ノズル３０を配置してもよい。また、複数の噴霧ノズル３０からそれぞれ冷却水７１、オゾン含有ガスなどを噴出させ合わさった１つの第１ミスト２４が形成されるように複数の噴霧ノズル３０を設けることができる。このことにより、排ガス流路４５を流れる排ガスのほとんどを第１ミスト２４中を通過させることができ、排ガス中のＮＯガスを効率よくＮＯ2ガスに変換することができる。
　排ガス処理装置８０は、排ガス流路４５の第１ミスト２４よりも下流側の排ガス中に少なくともＮａＯＨが溶解した水溶液７２を噴霧し第２ミスト４７を形成するように設けられた噴霧ノズル６７を備えることができる。また、排ガス流路４５を流れる排ガスは、ＳＯｘを含んでもよい。この噴霧ノズル６７を用いて、第１ミスト２４よりも下流側のＳＯｘ及びＮＯ2を含む排ガス中にＮａＯＨ水溶液７２を噴霧することにより第２ミスト４７を形成することができる。噴霧ノズル６７は、例えば二流体噴霧ノズルである。
　排ガス流路４５を流れる排ガスはＳＯ2を含み、第２ミスト４７に含まれる微小水滴はＮａＯＨを含むため、第２ミスト４７において次の式（１）のような化学反応を進行させることができる。このため、排ガスに含まれるＳＯ2を除去できる（排ガスを脱硫できる）と共に第２ミスト４７の微小液滴中に還元剤であるＮａ2ＳＯ3を生成することができる。
　ＳＯ2＋２ＮａＯＨ　→　Ｎａ2ＳＯ3＋Ｈ2Ｏ・・・（１）
　また、排ガス流路４５を流れる排ガスはＮＯがオゾンにより酸化され生成したＮＯ2を含むため、次の式（２）のような気液反応を進行させることができる。
　２ＮＯ2＋４Ｎａ2ＳＯ3　→　Ｎ2＋４Ｎａ2ＳＯ4・・・（２）
　従って、第２ミスト４７中においてＮＯ2をＮ2に還元することができ、排ガス中のＮＯｘを除去することができる。式（１）、（２）の化学反応は、第２ミスト４７の微小水滴中又は微小水滴と排ガスとの気液界面において進行すると考えられるため、微小水滴の存続期間を、これらの化学反応が進行するために必要な時間（約１秒間必要と考えられる）以上とすることができる。
　式（２）の化学反応が進行すると、還元剤であるＮａ2ＳＯ3からＮａ2ＳＯ4が生成し、Ｎａ2ＳＯ4のダストが排ガス中に生じる。
　噴霧ノズル６７は、ＮａＯＨと還元剤（例えば、Ｎａ2ＳＯ3）が溶解した混合水溶液を排ガス中に噴霧するように設けてもよい。この場合、排ガス中のＮＯ2を還元剤によりＮ2に還元することができるため、ＳＯｘを含まない排ガス又はＳＯｘ濃度が十分に低い排ガスが排ガス流路４５を流れていてもよい。また、排ガス中のＳＯｘから生成されるＮａ2ＳＯ3だけではＮＯ2を十分にＮ2に還元できない場合に、ＮａＯＨと還元剤が溶解した混合水溶液を噴霧するように噴霧ノズル６７を設けることができる。
　噴霧ノズル６７は、第１ミスト２４が消失した後の排ガス中にＮａＯＨ水溶液７２を噴霧して第２ミスト４７を形成するように設けることができる。このことにより、第１ミスト２４と第２ミスト４７とを分離して形成することができ、第２ミスト４７中の還元剤と、第１ミスト２４中のオゾンガスとが反応することを抑制することができる。
　図９に示した排ガス処理装置８０のように、噴霧ノズル３０が反応塔４２の内部に第１ミスト２４を形成するように設けられ、噴霧ノズル６７が反応塔４２の内部に第２ミスト４７を形成するように設けられている場合、排ガス処理装置８０は、反応塔４２を流れる排ガス中に冷却水（封水６４）を噴霧して第３ミスト４８を形成するように設けられた噴霧ノズル６８を有することができる。噴霧ノズル６８を設けることにより、第１～第３ミストにより排ガスを冷却することができ、高温の排ガス（例えば、反応塔４２の流入口における温度が４５０℃以上）であっても、集塵器４３に流入する排ガスの温度を３５０℃以下又は２３０℃以下とすることができる。
　排ガス処理装置８０は、排ガス流路４５の第１ミスト２４及び第２ミスト４７よりも下流側に集塵器４３を備えることができる。集塵器４３を設けることにより、排ガス流路４５で生じたＮａ2ＳＯ4のダストを排ガスから除去することができる。集塵器４３は、電気集塵器であってもよく、バグフィルタであってもよい。
排ガス処理実験
　図９に示したような排ガス処理装置によりガラス溶解炉から排出される排ガスを処理した。また、噴霧ノズル３０には、図１～４に示したような噴霧ノズルを用いた。反応塔のダクト径は３．５ｍである。排ガス量は約１３０００Nm3/hであり、反応塔内の約３６０℃の排ガス温度における排ガスの流速は約０．８m/secであった。また、反応塔入口におけるＮＯｘ濃度（酸素濃度１５％に換算時の濃度）は約２２０ppmでありＳＯｘ濃度（酸素濃度１５％に換算時の濃度）は約１８０ppmであり、酸素濃度は約８％であった。
　反応塔の内周に等間隔で７本の噴霧ノズル３０を設置して、各噴霧ノズル３０において冷却水と空気とを内部混合した気液混合体を第２噴出孔から反応塔を流れる排ガス中に噴霧し合わさった第１ミストを形成した。各噴霧ノズル３０から噴出させた第１ミストはそれぞれ旋回流を有している。また、各噴霧ノズル３０の第１噴出孔から第１ミスト中に、オゾナイザで生成したオゾン含有ガスを供給した。また、各噴霧ノズル３０の空気放出孔から大気中の空気を反応塔中に流入させた。また、表１に示した噴霧条件１～３のそれぞれで噴霧ノズル３０から第１ミスト及びオゾン含有ガスを噴出させ排ガス処理実験を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　噴霧ノズル３０よりも下流側の反応塔の内周に等間隔で設置した７本の噴霧ノズル６７により２％ＮａＯＨ水溶液（還元剤を含んでいない）を反応塔を流れる排ガス中に噴霧し第２ミストを形成した。噴霧ノズル６７の総噴霧量は、噴霧条件１～３でそれぞれ０．３５m3/h、０．４７m3/h、０．４５m3/hであった。
　また、噴霧ノズル６８による噴霧は行っていない。また、集塵器には電気集塵器を用いた。
　噴霧条件１～３のそれぞれで行った排ガス処理実験における第１ミストの局所冷却域の温度の測定結果と、オゾンガスによるＮＯの酸化効率（ΔＮＯ／Ｏ3）を表２に示す。また、反応塔入口の排ガス温度は約３６０℃であり、反応塔出口の排ガス温度は約２１０℃であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　オゾンガスによるＮＯの酸化効率（ΔＮＯ／Ｏ3）は、反応塔において酸化されたＮＯガスの量ΔＮＯと、第１噴出孔から第１ミスト中に注入したオゾンガスの量とのモル比である。ΔＮＯ／Ｏ3の値が大きいほどオゾンにより酸化されたＮＯガスの量が多いことを示す。また、ΔＮＯ／Ｏ3の値が小さいと、注入したオゾンのうちＮＯの酸化に利用されずに熱分解したオゾンの量が多いと考えられる。
　第１ミストの局所冷却域の温度は、条件１～３のいずれにおいても１００℃以下であり、局所冷却域におけるオゾンの熱分解は抑制されると考えられる。条件１では冷却水の量が条件２、３よりも少ないため、局所冷却域の温度が条件２、３よりも高くなったと考えられる。
　ΔＮＯ／Ｏ3の値は、条件１、２では５０％以下であったのに対し、条件３では８０％以上となった。条件２と条件３は、冷却水の噴霧量がほぼ同じであり、噴霧用ガス（空気）の供給圧力が条件２よりも条件３のほうが高い。従って、空気の供給圧力を高くすることによりオゾンガスによるＮＯの酸化効率を向上できることがわかった。
第１噴霧実験
　図１～４に示したような噴霧ノズルを用いて、冷却水と空気とを内部混合した気液混合体を第２噴出孔から噴出させ第１ミストを形成し、第１ミスト内の複数の水滴の平均流速及び水滴の粒子径を測定した。この測定における噴霧条件は表１に示した条件１～３の水圧、空気圧と同じであり、図１０に示したＡ点、Ｂ点における複数の水滴のＸ方向の平均流速を測定し、Ｂ点における水滴の粒子径を測定した。測定結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　Ａ点及びＢ点における平均流速は、条件１よりも条件２のほうが速く、条件２よりも条件３のほうが速かった。これは空気圧及び水圧が高いほど複数の水滴の平均流速が速くなるためと考えられる。また、空気圧及び水圧が高いほど第１ミストの旋回流の旋回速度も速くなると考えられる。また、ミスト内の水滴の平均粒径は７０μｍ以下であるため、第２噴出孔から噴出させた水滴は気体の流れにのって浮遊すると考えられる。
　排ガス処理実験において条件３でΔＮＯ／Ｏ3の値が高くなった原因は不明であるが、条件３で第１ミストの旋回流の旋回速度が最も速くなると考えられるため、第１ミストの旋回流により、オゾンガスが第１ミストの外部に拡散することが抑制され、オゾンガスが熱分解することが抑制されたためと考えられる。
第２噴霧実験
　図２に示した噴霧ノズルのように第１管４（オゾン管）の先端（第１噴出孔３）が噴口面に位置する噴霧ノズル（噴口面からオゾン管の先端までの距離ｄ＝０mm）、図６に示した噴霧ノズルのように第１管４（オゾン管）の先端（第１噴出孔３）が噴口面から突出した噴霧ノズル（ｄ＝２mm）、図７に示した噴霧ノズルのように第１管４（オゾン管）の先端（第１噴出孔３）が噴口面から凹んだ位置に配置された５つの噴霧ノズル（ｄ＝－１mm、－２mm、－３mm、－４mm、－５mm）を作製した。
　作製した噴霧ノズルを用いて、冷却水と空気とを内部混合した気液混合体を第２噴出孔から噴出させ第１ミストを形成し、オゾン含有ガスを第１噴出孔から噴出させた。この形成した第１ミストの図１０のＢ点（噴霧ノズル３０の先端からの距離が１０００ｍｍである点）における水滴のザウター平均粒子径Ｄを測定した。また、冷却水の供給流量Ｑｗが１５０L/hとなり、空気の供給流量Ｑａが５００Ｌ／minとなり、オゾン含有ガスの供給流量Ｑｏが１００Ｌ／minとなるように供給圧力を調節した。測定結果を表４、図１１、図１２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４、図１１に示したオゾン含有ガスの供給圧力差ΔＰｏはｄ＝０mmとした噴霧ノズルを用いた測定におけるオゾン供給圧力Ｐｏを基準圧とし、この基準圧との差を示している。
　表４に示したザウター平均粒子径Ｄは、ｄ＝０mmとした噴霧ノズルを用いた測定において測定されたザウター平均粒子径Ｄを基準（１００％）としてパーセントで表している。表４、図１２に示したザウター平均粒子径の変化率は、この基準平均粒子径からの平均粒子径Ｄの変化率である。
　表４、図１１に示したように、ｄ＝－１mm、２mmとした噴霧ノズルを用いた測定におけるオゾン含有ガスの供給圧力Ｐｏは、ｄ＝０mmとした噴霧ノズルを用いた測定おけるオゾン含有ガスの供給圧力Ｐｏ（基準圧）とほぼ同じであったが、ｄ＝－２mm、－３mm、－４mm、－５mmとした噴霧ノズルを用いた測定では、噴口面からのオゾン管の先端までの距離が大きいほど（オゾン管の先端がより深い位置に位置するほど）供給圧力差ΔＰｏは大きくなることがわかった。オゾン管の先端が深い位置にあると、第１噴出孔３が第２噴出孔２から噴出する気液混合体の噴出圧力の影響を受けるため、オゾン含有ガスの供給圧力Ｐｏが大きくなると考えられる。
　ｄ＝－１mmとした噴霧ノズルではオゾン管の先端が噴口面から凹んだ位置に配置されているにも関わらず、オゾン含有ガスの供給圧力Ｐｏは、ｄ＝０mmとした噴霧ノズルを用いた測定おけるオゾン含有ガスの供給圧力Ｐｏ（基準圧）とほぼ同じであった。このため、この噴霧ノズルでは、第１噴出孔３から噴出させたオゾン含有ガスは、噴霧ノズルの内部においては第２噴出孔２から噴出させた気液混合体とは混合（内部混合）されず、噴霧ノズルの外部において気液混合体と混合（外部混合）していると考えられる。
　表４、図１２に示したように、ｄ＝－１mm、－２mm、－３mm、－４mm、－５mmとした噴霧ノズルを用いた測定では、測定された水滴のザウター平均粒子径Ｄは小さかったが、ｄ＝０mmとした噴霧ノズルを用いた測定での水滴のザウター平均粒子径Ｄはより大きくなり、ｄ＝２mmとした噴霧ノズルを用いた測定での水滴のザウター平均粒子径Ｄはさらに大きくなった。このため、オゾン管の先端の位置がミストに含まれる水滴の平均粒径Ｄに影響を及ぼしていることがわかった。
　従って、－２mm≦ｄ＜０mmとすることにより、オゾン含有ガスの供給圧力の上昇を抑えることができ、かつ、ミストに含まれる水滴の平均粒子径Ｄを小さくすることができることがわかった。なお、エアー流量Ｑａが同じである場合、ミストの水滴の平均粒径Ｄが小さいほど冷却効率が高くなる。
　２：第２噴出孔　　３：第１噴出孔　　４：第１管　　５：第２管　　６：第３管　　７：第４管　　８：空気放出孔　　１０：酸化剤ガス流路　　１１：水流路　　１２：気体流路　　１３、１３ａ～１３ｈ：連通流路　　１４：空気流路　　１５：気液混合体流路　　１６：気液混合部　　１７：旋回流形成部　　１８：支持部　　１９：第２噴出孔の外壁の先端　　２１：被処理ガス流路　　２２：流路壁　　２３：水滴　　２４：第１ミスト　　３０：第１噴霧ノズル　　４１： ガラス溶解炉　　４２：反応塔　　４３：集塵器　　４４：煙突　　４５：排ガス流路　　４７：第２ミスト　　４８：第３ミスト　　４９：水封槽　　５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ：ポンプ　　５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ：温度計　　５６、５６ａ、５６ｂ、５６ｃ：ガス濃度測定装置　　５８：ＯＲＰ計　　６２：ダスト　　６４：封水（冷却水）　　６６：オゾン発生装置　　６７：第２噴霧ノズル　　６８：第３噴霧ノズル　　６９：エアコンプレッサ　　　７１：冷却水　　７２：ＮａＯＨ水溶液（又はＮａＯＨとＮａ2ＳＯ3の混合水溶液）　８０：排ガス処理装置

Claims (12)

  1. 　第１管の端部に設けられた第１噴出孔と、第１管を囲むように設けられた第２噴出孔とを備え、
    第２噴出孔は、水又は水溶液が噴霧用ガスと共に旋回しながら第２噴出孔から噴出するように設けられ、
    第１噴出孔は、第２噴出孔から噴出させた水又は水溶液を含むミスト中に、第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられたことを特徴とする噴霧ノズル。
  2. 　第２噴出孔は、円環形状を有する請求項１に記載の噴霧ノズル。
  3. 　第２管と、第３管と、連通流路とをさらに備え、
    第１管、第２管及び第３管は、第１管が第２管の内部に位置し、第２管が第３管の内部に位置する構造を有し、
    前記連通流路は、第１管と第２管との間の流路と、第２管と第３管との間の流路とを連通するように設けられ、
    第１管の内部流路は、酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路であり、
    第２管と第３管との間の流路は、噴霧用ガスを流す気体流路であり、
    第１管と第２管との間の流路は、水又は水溶液を流す水流路と、気液混合部とを含み、
    前記気液混合部は、前記水流路から供給される水又は水溶液と前記連通流路から吹き込まれる噴霧用ガスと混合しながら旋回流を生じさせるように設けられ、
    第２噴出孔は、前記気液混合部により形成された旋回する気液混合体が第２噴出孔から噴出するように設けられた請求項１又は２に記載の噴霧ノズル。
  4. 　旋回流形成部をさらに備え、
    前記旋回流形成部は、前記水流路を流れる水又は水溶液に旋回流が形成されるように設けられ、
    前記気液混合部は、前記旋回流形成部により形成される旋回流の回転方向と同じ回転方向の旋回流が形成されるように設けられた請求項３に記載の噴霧ノズル。
  5. 　第１噴出孔は、第２噴出孔と同一面上に配置された、又は第２噴出孔よりも噴出方向に突出して配置された請求項１～４のいずれか１つに記載の噴霧ノズル。
  6. 　第２噴出孔は、円環形状を有し、
    第２噴出孔の外壁は、第１噴出孔よりも噴出方向に突出するように設けられた請求項１～４のいずれか１つに記載の噴霧ノズル。
  7. 　第１噴出孔は、前記噴霧ノズルの外部において前記ミスト中に第１噴出孔から噴出させた酸化剤ガスを供給するように設けられた請求項６に記載の噴霧ノズル。
  8. 　第２噴出孔の外壁の先端と第１噴出孔との間の距離は０ｍｍより大きく２ｍｍ以下である請求項６又は７に記載の噴霧ノズル。
  9. 　空気放出孔をさらに備え、
    前記空気放出孔は、前記空気放出孔から空気を噴霧ノズルの外部に放出するように設けられかつ第２噴出孔に水、水溶液又は噴霧用ガスを供給する流路又は第２噴出孔を囲むように設けられた請求項１～８のいずれか１つに記載の噴霧ノズル。
  10. 　前記酸化剤ガスは、オゾン含有ガスである請求項１～９のいずれか１つに記載の噴霧ノズル。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１つに記載の噴霧ノズルが取り付けられた被処理ガス流路を流れる被処理ガス中に第２噴出孔から水又は水溶液を噴霧用ガスと共に旋回させながら噴出させ被処理ガス中にミストを形成し、第１噴出孔から酸化剤ガスを噴出させ前記ミスト中に酸化剤ガスを供給するステップを含む噴霧方法。
  12. 　前記被処理ガスは、ＮＯｘを含む排ガスであり、
    前記酸化剤ガスは、オゾン含有ガスである請求項１１に記載の噴霧方法。
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