WO2020158146A1 - 還元剤供給装置及び脱硝装置 - Google Patents

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WO2020158146A1
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exhaust gas
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心平 戸▲高▼
英雄 宮西
和彦 世良
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a reducing agent supply device and a denitration device.
  • a NOx removal catalyst such as ammonia is mixed into the exhaust gas and a NOx removal catalyst (for example, SCR catalyst) is used to accelerate the reaction.
  • a NOx removal catalyst for example, SCR catalyst
  • SCR catalyst for example, SCR catalyst
  • the ammonia supply pipe extending in the exhaust gas flow path is formed into a shape having a sharp end toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, whereby ammonia is efficiently mixed into the exhaust gas.
  • the denitration catalyst as described above is generally arranged over the entire width of the exhaust gas passage in the width direction. Therefore, in order to make the concentration distribution of ammonia in the direction intersecting with the flow direction of the exhaust gas uniform and to pass the catalyst, the ammonia supply pipe is provided with a plurality of nozzles at intervals in the extending direction of the supply pipe. There is. However, ammonia having a temperature generally lower than that of the high temperature exhaust gas is supplied into the supply pipe, and the ammonia flowing in the supply pipe is heated and expanded by the heat from the exhaust gas.
  • Patent Document 1 does not disclose any knowledge about the influence of the heat of the exhaust gas being transferred to the ammonia in the ammonia supply pipe extending into the exhaust gas passage.
  • At least one embodiment of the present invention provides a reducing agent supply device or a denitration device that can make the concentration distribution of the reducing agent supplied into the flow path of the exhaust gas uniform in the direction intersecting the flow direction.
  • the purpose is to do.
  • the reducing agent supply device is A reducing agent supply device for supplying a reducing agent to an upstream side of an SCR catalyst in a channel of exhaust gas, At least one header tube that is configured to be flowable through the reducing agent while extending in the flow path, A plurality of injection nozzles configured to be capable of injecting the reducing agent in the flow path while being provided in the header tube at intervals along the extending direction of the header tube.
  • a heat shield plate While being provided on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas with respect to the header pipe, a heat shield plate having a longitudinal direction along the extending direction of the header pipe, At least one fixing portion that abuts each of the heat shield plate and the header pipe, and fixes the heat shield plate to the header pipe, Equipped with The at least one fixing portion is provided at at least one position in the extending direction of the header pipe.
  • the heat shield plate for the header pipe is also provided.
  • the fixing portion for fixing at least one position in the extending direction of the header pipe the heat directly or indirectly transferred from the exhaust gas to the header pipe can be significantly reduced.
  • the heat transferred to the reducing agent in the header tube can be significantly reduced, so that the temperature unevenness of the reducing agent on the base end side and the tip end side of the header tube can be reduced.
  • the concentration distribution of the reducing agent in the direction intersecting with the flow direction of the exhaust gas can be made uniform, so that the reduction of the denitration performance of the SCR catalyst arranged downstream of the reducing agent supply device in the exhaust gas passage can be suppressed. can do.
  • the at least one fixing portion may include at least one spot welding portion that fixes the heat shield plate and the header pipe by spot-shaped welding marks.
  • the fixing portion that connects the heat shield plate and the header pipe is configured to include a spot weld portion that fixes the heat shield plate and the header pipe by spot-like welding marks.
  • the at least one fixing portion fixes at least one of the heat shield plate and the header pipe by connecting one end and the other end in the lateral direction of the heat shield plate so as to straddle the header pipe. It may include two band parts.
  • the heat shield plate and the header pipe are connected to the header pipe at the band portion at one end and the other end of the heat shield plate in the lateral direction.
  • the contact area with can be reduced. Therefore, the heat transmitted from the heat shield plate to the header pipe can be reduced, and the temperature rise of the reducing agent flowing in the header pipe can be suppressed.
  • the heat shield plate may be formed in a flat plate shape.
  • the heat shield is One side flat plate portion inclined to one side intersecting with the flow direction in the extending direction of the header pipe, When viewed in the extending direction of the header pipe, an upstream side end in the flow direction may be continuous with the one side flat plate part, and the other side flat plate part inclined to the other side intersecting the flow direction may be included.
  • the heat shield plate is sharp toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, that is, toward the downstream side in the flow direction by including the one side flat plate portion and the other side flat plate portion. It is connected to the header pipe in an expanded form. Thereby, the pressure loss of the exhaust gas due to the heat shield plate can be reduced.
  • the heat shield is It may be formed in an arc shape that is convex toward the upstream side in the flow direction.
  • the arc-shaped heat shield plate is connected to the header pipe so as to be convex toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, so that the pressure loss of the exhaust gas due to the heat shield plate is reduced. It can be reduced.
  • the heat shield is A first flat plate portion along a direction intersecting the flow direction in the extending direction of the header pipe, A second flat plate portion that is continuous with one end of the first flat plate portion in a direction intersecting with the flow direction and is inclined from the one end to a downstream side in the flow direction; A third flat plate portion that is continuous with the other end of the first flat plate portion in a direction intersecting the flow direction and inclines from the other end toward the downstream side in the flow direction may be included.
  • the second flat plate portion and the third flat plate portion are inclined toward the downstream side in the flow direction so as to expand toward the downstream side in the flow direction, so that the heat shield plate is formed. It is possible to reduce the pressure loss of the exhaust gas due to.
  • the heat shield may be wider than the header tube in a direction orthogonal to the flow direction and the extending direction of the header tube.
  • the exhaust gas that directly collides with the header pipe in the exhaust gas passage can be significantly reduced. Therefore, the heat transferred from the exhaust gas, which is generally higher in temperature than the reducing agent flowing in the header pipe, to the header pipe can be significantly reduced.
  • the at least one header pipe may include a plurality of header pipes arranged at intervals in a direction orthogonal to the flow direction and the extending direction of the header pipe.
  • the plurality of header pipes are arranged at intervals in the direction intersecting with the flow direction of the exhaust gas, so that in the flow passage of the exhaust gas, in the direction intersecting with the flow direction of the exhaust gas.
  • the concentration distribution of the reducing agent can be made uniform.
  • the plurality of injection nozzles are arranged downstream of the first injection nozzle in the extending direction of the header pipe in the flowing direction of the reducing agent with respect to the first injection nozzle and the nozzle diameter of the first injection nozzle. And a second injection nozzle having a larger nozzle diameter.
  • a large amount of reducing agent can be injected into the exhaust gas flow passage on the downstream side in the header pipe in the reducing agent flow direction from the upstream side.
  • the reducing agent from the injection nozzle on the upstream side Since the amount of the reducing agent injected and the amount of the reducing agent injected from the downstream injection nozzle can be made uniform, the concentration distribution of the reducing agent injected from the injection nozzle intersects with the exhaust gas flow direction. Can be made uniform in the direction.
  • At least one of the header pipe and the heat shield plate may be configured such that the downstream side in the flowing direction of the reducing agent in the extending direction of the header pipe has a higher thermal conductivity than the upstream side.
  • At least one of the header pipe and the heat shield plate is configured such that the thermal conductivity of the downstream side is higher than that of the upstream side in the flowing direction of the reducing agent.
  • the temperature difference of the reducing agent can be reduced.
  • a denitration device is A reducing agent supply device according to any one of (1) to (11) above; An SCR catalyst configured to remove NOx components in exhaust gas by the reducing agent supplied from the reducing agent supply device; Equipped with.
  • the reducing agent supply device configured to inject the reducing agent such that the concentration distribution becomes uniform in the direction intersecting the flow direction of the exhaust gas, the reducing agent supply is performed. It is possible to provide a denitration device that can suppress a reduction in the denitration performance of an SCR catalyst located downstream of the device.
  • the concentration distribution of the reducing agent supplied into the flow path of the exhaust gas uniform in the direction intersecting the flow direction of the exhaust gas.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a reducing agent supply device according to one embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view showing a heat shield plate and a fixing portion in one embodiment, which is an enlarged view of a IV portion shown in FIG. 3.
  • It is a top view showing a heat shield plate and a fixed part in one embodiment.
  • It is a top view which shows the heat shield plate and fixing part in other embodiment.
  • an expression representing a shape such as a quadrangle or a cylindrical shape does not only represent a shape such as a quadrangle or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or A shape including a chamfered portion and the like is also shown.
  • the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one element are not exclusive expressions excluding the existence of other elements.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration on a downstream side of an exhaust gas passage of a boiler system to which a denitration device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the boiler 4 includes a furnace 5 and a combustion device (not shown) shown in FIG. 1, and a flue 6 continuing to the exhaust gas passage 2.
  • the denitration device 1 has a downstream side in the exhaust gas passage 2 that guides the exhaust gas G discharged from the boiler 4, in a direction intersecting the flow direction of the exhaust gas G (that is, the width of the exhaust gas passage 2).
  • Direction a reducing agent
  • a reducing agent supply device 10 for supplying a mixed gas of one and air.
  • the SCR catalyst 3 is a denitration catalyst used in a selective catalytic reduction (SCR) denitration device, for example, nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas G produced by combustion of a carbon-containing fuel, and reduction. It is configured to accelerate the reaction with the reducing agent supplied from the agent supply device 10 to remove the NOx component in the exhaust gas G. Although a detailed description of the SCR catalyst 3 is omitted, the SCR catalyst 3 is configured by using, for example, various ceramics or titanium oxide as a carrier.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the reducing agent supply device 10 is a device for spraying the above-described reducing agent into the exhaust gas passage 2.
  • the reducing agent supply device 10 described in the present disclosure is configured to inject ammonia such that the concentration distribution of ammonia becomes uniform in the direction intersecting the flow direction of the exhaust gas G.
  • the reducing agent supply device 10 configured to uniformly inject the concentration of ammonia in the direction intersecting the flow direction of the exhaust gas G
  • the reducing agent supply device 10 is located downstream of the reducing agent supply device 10.
  • the denitration device 1 capable of suppressing the deterioration of the denitration performance caused by the imbalance of the ammonia concentration distribution.
  • FIG. 2 is a side sectional view schematically showing the configuration of the reducing agent supply device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the reducing agent supply device according to the embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • the reducing agent supply device 10 according to at least one embodiment of the present invention is a device that is also called an ammonia injection device or an ammonia injection grid (AIG), and has an internal structure.
  • AIG ammonia injection grid
  • At least one header pipe 12 that is configured to allow ammonia to flow therethrough and that extends into the exhaust gas flow channel 2, and that is configured to be able to inject ammonia into the exhaust gas flow channel 2 along the extension direction of the header pipe 12.
  • a plurality of injection nozzles 14 provided on the header pipe 12 at intervals, and having a longitudinal direction along the extension direction of the header pipe 12 and provided on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas G with respect to the header pipe 12.
  • the heat shield plate 20 is provided with at least one fixing portion 30 that contacts the heat shield plate 20 and the header pipe 12 and fixes the heat shield plate 20 to the header pipe 12.
  • the header pipe 12 is a conduit for guiding the above-mentioned reducing agent from the outside of the exhaust gas flow path 2 into the exhaust gas flow path 2 and supplying it to the plurality of injection nozzles 14.
  • the header pipe 12 is a hollow tubular pipe, and extends in the exhaust gas flow passage 2 so as to be orthogonal to the pipe wall of a duct forming the exhaust gas flow passage 2, for example.
  • the header pipe 12 may extend in the exhaust gas flow passage 2 over the entire width of the exhaust gas flow passage 2, or the tip 12B (in the header pipe 12, the reduction flowing inside the exhaust gas flow passage 2). It may be provided so that the downstream end of the agent in the flow direction) is located.
  • the plurality of injection nozzles 14 are respectively arranged in the header pipe 12 on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas G with respect to the header pipe 12, and are arranged so as to inject the reducing agent toward the downstream. ..
  • the plurality of injection nozzles 14 may be arranged at equal intervals along the extending direction of the header tube 12.
  • the heat shield plate 20 is made of a material having a lower thermal conductivity than the header tube 12 and the injection nozzle 14 (for example, ceramic plate, stainless steel, etc.).
  • the heat shield plate 20 may have various shapes and modes described later.
  • the heat shield plate 20 is designed to prevent the exhaust gas G flowing from the upstream side in the exhaust gas passage 2 from directly colliding with the header pipe 12.
  • the at least one fixing portion 30 described above is provided at at least one location in the extending direction of the header tube 12.
  • the fixing portion 30 has a length or width along the extending direction of the header tube 12 that is shorter than the length of the header tube 12, and if a plurality of fixing portions 30 are provided, they should be continuous with each other in the extending direction of the header tube 12. Instead, they are separated from each other and placed at scattered positions.
  • the fixing portion 30 may be provided at one place or at several places along the extending direction of the header tube 12 so that the heat shield plate 20 is supported by the header tube 12.
  • the fixing portion 30 may be provided at one position in the extending direction of the header tube 12 when the heat shield plate 20 is mainly configured to be supported by a structure inside or outside the flue, for example.
  • the fixing portion 30 may include a plurality of fixing portions 30 that are arranged at the same position in the extending direction of the header tube 12 and different positions in the circumferential direction of the header tube 12 at intervals, as necessary. You may stay.
  • the heat shield for the header pipe 12 is performed.
  • the fixing portion 30 for fixing the plate 20 at least at one position in the extending direction of the header tube 12 the heat transferred from the exhaust gas G to the header tube 12 directly or indirectly can be significantly reduced. ..
  • the heat transferred to the ammonia in the header tube 12 can be significantly reduced, so that the temperature unevenness of the ammonia on the base end 12A side and the tip end 12B side of the header tube 12 can be reduced.
  • At least one header pipe 12 intersects the flow direction of the exhaust gas G and the extending direction of the header pipe 12 as illustrated in FIG. 3, for example. It may include a plurality of header tubes 12 arranged at intervals in orthogonal directions. In this case, the plurality of header tubes 12 may be arranged at equal intervals along the direction intersecting the flow direction and the extending direction of the header tubes 12, for example, and are arranged in parallel with each other. May be.
  • the exhaust gas G in the flow path 2 is exhausted.
  • the concentration distribution of ammonia in the direction intersecting the G flow direction can be made uniform.
  • FIG. 4 is a plan view showing the heat shield plate and the fixing portion in the embodiment, and is an enlarged view of the IV portion shown in FIG.
  • at least one fixing portion 30 fixes the heat shield plate 20 and the header pipe 12 by spot-shaped welding marks.
  • At least one spot weld portion 32 may be included.
  • the fixing portion 30 that connects the heat shield plate 20 and the header pipe 12 is configured to include the spot weld portion 32 that fixes the heat shield plate 20 and the header pipe 12 by spot-like welding marks.
  • FIG. 5 is a plan view showing the heat shield plate and the fixing portion in the embodiment.
  • at least one fixing portion 30 includes one end in the lateral direction of the heat shield plate 20 so as to straddle the header tube 12.
  • At least one band portion 34 that fixes the heat shield plate 20 and the header tube 12 by connecting the portion 20A and the other end portion 20B may be included.
  • the band portion 34 may be a U-shaped member, a U-shaped member, or a horseshoe-shaped member when viewed in the extending direction of the header tube 12.
  • the band portion 34 is configured such that the length in the extending direction of the header tube 12 is significantly shorter than the length of the header tube 12 and has a width as short as possible in the extending direction of the header tube 12. May be. Further, the band portions 34 may be arranged at equal intervals along the extending direction of the header tube 12, for example. Furthermore, the band portion 34 may be formed of a material having a lower thermal conductivity than the header tube 12. Both ends of the band portion 34 may be connected to the heat shield plate 20 by the above-described spot welds 32.
  • the heat shield plate 20 is provided.
  • the contact area between the header tube 12 and the header tube 12 can be reduced. Therefore, the heat transferred from the heat shield plate 20 to the header tube 12 can be reduced, and the temperature rise of ammonia flowing in the header tube 12 can be suppressed.
  • the heat shield plate 20 may be formed in a flat plate shape, as illustrated in FIGS. 3 to 5, for example.
  • the heat shield plate 20 may extend in the exhaust gas flow passage 2 such that the lateral direction thereof is orthogonal to the pipe walls of the flue or the ducts forming the exhaust gas flow passage 2, for example.
  • the plate thickness of the heat shield plate 20 is not particularly limited.
  • the heat shield plate 20 may have a plate thickness smaller than the outer diameter of the header tube 12.
  • the heat shield plate 20 may be configured to be arranged symmetrically with respect to an imaginary line connecting the upstream side and the downstream side of the exhaust gas flow path 2 through the pipe axis of the header pipe 12, for example.
  • the heat shield plate 20 that functions as a heat shield material for the exhaust gas G can be obtained with a simple configuration.
  • FIG. 6 is a plan view showing a heat shield plate and a fixing portion in another embodiment.
  • the heat shield plate 20 is inclined to one side intersecting the flow direction of the exhaust gas G with respect to the flow direction of the exhaust gas G when viewed in the extending direction of the header pipe 12, as illustrated in FIG. 6, for example.
  • the upstream end in the flow direction of the exhaust gas G is continuous with the upstream side end 21A of the one side flat plate portion 21, and with respect to the above flow direction.
  • the other side flat plate portion 22 inclined to the other side intersecting with the flow direction may be included.
  • the heat shield plate 20 may include a V-shaped or L-shaped member (for example, an angle member) that widens toward the downstream side in the flow direction of the exhaust gas G when viewed in the extension direction of the header pipe 12. ..
  • the heat shield plate 20 may be arranged symmetrically with respect to an imaginary line connecting the upstream side and the downstream side of the exhaust gas flow path 2 through the pipe axis of the header pipe 12, for example.
  • the heat shield plate 20 includes the one-side flat plate portion 21 and the other-side flat plate portion 22
  • the heat shield plate 20 expands toward the downstream side in the flow direction of the exhaust gas G, that is, It is connected to the header pipe 12 in a sharp form toward the upstream side in the flow direction.
  • the pressure loss of the exhaust gas G due to the heat shield plate 20 can be reduced.
  • FIG. 7 is a plan view showing a heat shield plate and a fixing portion in another embodiment.
  • the heat shield plate 20 may be formed in an arc shape that is convex toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas G, as illustrated in FIG. 7, for example. That is, the heat shield plate 20 may be an arcuate, U-shaped, U-shaped, or horseshoe-shaped member that is opened downstream in the flow direction of the exhaust gas G when viewed in the extending direction of the header tube 12. Good.
  • the heat shield plate 20 may be arranged symmetrically with respect to an imaginary line passing through the pipe axis of the header pipe 12 along the flow direction of the exhaust gas G, for example.
  • FIG. 8 is a plan view showing a heat shield plate and a fixing portion in another embodiment.
  • the heat shield plate 20 has a first flat plate portion 23 along a direction intersecting with the flow direction of the exhaust gas G when viewed in the extending direction of the header pipe 12, as illustrated in FIG. 8, for example.
  • the second flat plate portion 24 continuous to the end 23A of the first flat plate portion 23 in the direction intersecting the direction and inclined from the one end 23A toward the downstream side in the flow direction.
  • a third flat plate portion 25 that is continuous with the other end 23B and is inclined from the other end 23B toward the downstream side in the flow direction may be included.
  • the first flat plate portion 23 may be arranged so that the lateral direction thereof is orthogonal to the pipe wall of the duct forming the exhaust gas passage 2. That is, in the heat shield plate 20, both ends in the width direction (widthwise direction) intersecting the flow direction of the exhaust gas G incline toward the downstream in the flow direction of the exhaust gas G when viewed in the extending direction of the header pipe 12. It may have a V-shape or a U-shape. Further, the heat shield plate 20 may be arranged symmetrically with respect to the imaginary line passing through the pipe axis of the header pipe 12 along the flow direction of the exhaust gas, for example.
  • the second flat plate portion 24 and the third flat plate portion 25 are formed.
  • the heat shield plate extends in only one direction (short direction) intersecting the flow direction of the exhaust gas G by being inclined toward the downstream side in the flow direction so as to expand toward the downstream side in the flow direction. As compared with 20, the pressure loss of the exhaust gas G due to the heat shield plate 20 can be reduced.
  • the heat shield plate 20 is orthogonal to the flow direction of the exhaust gas G and the extending direction of the header pipe 12 as illustrated in, for example, FIGS. 2 to 8. It may be wider than the header tube 12 in the direction in which it runs.
  • the heat shield plate 20 may be provided over the entire extension range of the header tube 12 in the extension direction of the header tube 12. That is, the heat shield plate 20 may have a size equal to or larger than that of the header pipe 12 at least in the lateral direction, and cover the entire header pipe 12 when viewed from the upstream side in the flow direction of the exhaust gas G. Can be configured to a size that allows
  • the heat shield plate 20 may be arranged at a position upstream of the header pipe 12 and close to the header pipe 12 in the flow direction of the exhaust gas G so as to hide the entire header pipe 12 from the flow of the exhaust gas G.
  • the amount of the exhaust gas G that directly collides with the header pipe 12 in the flow path of the exhaust gas G can be significantly reduced. Therefore, the heat transferred from the exhaust gas G, which is generally higher in temperature than the ammonia flowing in the header tube 12, to the header tube 12 can be significantly reduced.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an injection nozzle according to another embodiment.
  • the plurality of injection nozzles 14 includes the first injection nozzle 14A and the first injection nozzle 14 in the extending direction of the header pipe 12.
  • the second injection nozzle 14B which is arranged downstream of the nozzle 14A in the flowing direction of the reducing agent and has a nozzle diameter larger than the nozzle diameter of the first injection nozzle 14A, may be included. That is, the plurality of injection nozzles 14 are configured so that the injection nozzles 14 arranged on the downstream side have larger nozzle diameters.
  • the injection nozzle 14 (first injection nozzle 14A) arranged on the base end 12A side of the header pipe 12 in the extending direction of the header pipe 12.
  • the nozzle diameter of the injection nozzle 14 (second injection nozzle 14B) arranged on the tip 12B side may be set larger than the nozzle diameter of (4).
  • the upstream side injection nozzle 14 Since the amount of ammonia injected from the (first injection nozzle 14A) and the amount of ammonia injected from the downstream injection nozzle 14 (second injection nozzle 14B) can be made uniform, injection from the injection nozzle 14 is performed.
  • the concentration distribution of the generated ammonia can be made uniform in the direction intersecting the flow direction of the exhaust gas G.
  • At least one of the header pipe 12 and the heat shield plate 20 is disposed such that, in the extending direction of the header pipe 12, the downstream side in the flowing direction of the reducing agent is higher than the upstream side.
  • the conductivity may be increased.
  • the tip 12B side may have a higher thermal conductivity than the base end 12A side.
  • the header tube 12 and the heat shield plate 20 configuring at least one of the header tube 12 and the heat shield plate 20 so that the thermal conductivity of the tip end 12B side is higher than that of the base end 12A side, ammonia flowing in the header tube 12 is While more heat is transferred on the base end 12A side, the transferred heat becomes smaller as it approaches the front end 12B, so that the temperature difference of ammonia in the extending direction of the header tube 12 can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these forms as appropriate.
  • the case where the boiler system 100 to which the reducing agent supply device 10 of the present disclosure is provided includes the coal-fired boiler 4 has been described as an example. It may be a boiler that uses petroleum coke, petroleum residue, etc. as a solid fuel. Further, not only solid fuel but also oil-fired boiler using heavy oil or the like as fuel can be used, and further gas (byproduct gas) can be used as fuel. And, it can be applied to mixed combustion of these fuels. Further, the boiler 4 may be, for example, a heat recovery steam generator (HRSG) or a gas turbine.
  • HRSG heat recovery steam generator
  • Denitration device Exhaust gas flow path (flow path/flue) 3 SCR catalyst (DeNOx catalyst) 4 Boiler 5 Furnace 6 Flue 10 Reductant supply device 12 Header pipe 12A Base end 12B Tip 12C Upstream end 14 Injection nozzle 14A First injection nozzle 14B Second injection nozzle 20 Heat shield plate 20A One end 20B One end 21 One end Side flat plate part 21A One end 21B Other end 22 Other side flat plate part 23 First flat plate part 24 Second flat plate part 25 Third flat plate part 30 Fixed part 32 Point welded part 34 Band part 100 Boiler system G Exhaust gas

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Abstract

排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置は、前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、を備えている。前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられる。

Description

還元剤供給装置及び脱硝装置
　本開示は、還元剤供給装置及び脱硝装置に関する。
　従来、例えば化石燃料等の燃焼排ガスからＮＯｘを除去するために、排ガス中にアンモニア等の還元剤を混入し、脱硝触媒（例えばＳＣＲ触媒など）を用いて反応を促進させるように構成された脱硝装置が知られている。例えば特許文献１には、排ガス流路内に延在するアンモニア供給管を、排ガスの流れ方向の上流に向けて先鋭な端部を有する形状とすることで、排ガス中にアンモニアを効率よく混入させるようにした技術が開示されている。
米国特許第７３８３８５０号明細書
　ところで、上記のような脱硝触媒は、概して排ガス流路の幅方向の全幅に亘って配置される。このため、排ガスの流れ方向と交差する方向におけるアンモニアの濃度分布を均一にして触媒を通過させるべく、アンモニア供給管には該供給管の延在方向に間隔を隔てて複数のノズルが配置されている。しかし、上記供給管内には、高温の排ガスに比べて概して低温のアンモニアが供給され、供給管内を流通するアンモニアが排ガスからの熱により昇温及び膨張する。このような場合、供給管の先端側のノズルからは同基端側のノズルから噴射されるアンモニアよりも高温且つ低濃度のアンモニアが噴射される。よって、排ガス流路内における供給管の下流では排ガス流路の幅方向におけるアンモニアの濃度分布が不均一となり、排ガス流路の下流側に配置された脱硝触媒の脱硝性能が低下する虞がある。
　この点、特許文献１には、排ガス流路内に延在するアンモニア供給管内のアンモニアに排ガスの熱が伝達されることによる影響に関する知見は開示されていない。
　上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、排ガスの流路内に供給する還元剤の、流れ方向と交差する方向における濃度分布を均一化できる還元剤供給装置又は脱硝装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置は、
　排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
　前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、
　前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、
　前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、
　前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、
を備え、
　前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられている。
　上記（１）の構成によれば、排ガスの流路内に延在するヘッダー管に対して排ガスの流れ方向の上流側に遮熱板を設けたことに加え、ヘッダー管に対して遮熱板を固定する固定部をヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けたことにより、排ガスから直接又は間接的にヘッダー管に伝達される熱を大幅に低減することができる。これにより、ヘッダー管内の還元剤に伝達される熱を大幅に低減することができるから、ヘッダー管の基端側と先端側とにおける還元剤の温度ムラを低減することができる。よって、排ガスの流れ方向に交差する方向における還元剤の濃度分布を均一化することができるから、排ガスの流路内において還元剤供給装置の下流に配置されるＳＣＲ触媒の脱硝性能の低下を抑制することができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
　前記少なくとも一つの固定部は、前記遮熱板と前記ヘッダー管とをスポット状の溶接痕により固定する少なくとも一つの点溶接部を含んでいてもよい。
　上記（２）の構成によれば、遮熱板とヘッダー管とを接続する固定部を、上記遮熱板とヘッダー管とをスポット状の溶接痕により固定する点溶接部を含むように構成することにより、例えば遮熱板とヘッダー管とをヘッダー管の延在方向に連続する溶接痕で固定する場合に比べて、遮熱板からヘッダー管に伝達される熱を大幅に低減することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
　前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管を跨ぐように前記遮熱板の短手方向の一端部と他端部とを接続することで前記遮熱板と前記ヘッダー管とを固定する少なくとも一つのバンド部を含んでいてもよい。
　上記（３）の構成によれば、遮熱板が、該遮熱板の短手方向の一端部と他端部とにおいてバンド部でヘッダー管に接続されることにより、遮熱板とヘッダー管との接触面積を低減することができる。よって、遮熱板からヘッダー管に伝達される熱を低減して、ヘッダー管内を流れる還元剤の温度上昇を抑制することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
　前記遮熱板は、平板状に形成されていてもよい。
　上記（４）の構成によれば、平板状の遮蔽板を採用することにより、排ガスに対する遮熱材として機能する遮熱板を簡易な構成で得ることができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
　前記遮熱板は、
　　前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する一方側に傾斜した一方側平板部と、
　　前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向の上流側端が前記一方側平板部に連続し、前記流れ方向と交差する他方側に傾斜した他方側平板部と、を含んでいてもよい。
　上記（５）の構成によれば、一方側平板部と他方側平板部とを含むことにより、遮熱板は、排ガスの流れ方向の上流に向けて先鋭、すなわち上記流れ方向の下流に向けて拡開する形態でヘッダー管に接続される。これにより、遮熱板による排ガスの圧力損失を低減することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
　前記遮熱板は、
　　前記流れ方向の上流に向けて凸となる円弧状に形成されていてもよい。
　上記（６）の構成によれば、円弧状の遮熱板が、排ガスの流れ方向の上流に向けて凸となるようにヘッダー管に接続されることにより、遮熱板による排ガスの圧力損失を低減することができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか一つの構成において、
　前記遮熱板は、
　　前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部と、
　　前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の一端に連続して該一端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部と、
　　前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の他端に連続して該他端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部と、を含んでいてもよい。
　上記（７）の構成によれば、第２平板部と第３平板部とが流れ方向の下流に向けて拡開するようにして流れ方向の下流側に傾斜していることにより、遮熱板による排ガスの圧力損失を低減することができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の何れか一つの構成において、
　前記遮熱板は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向において前記ヘッダー管より幅広であってもよい。
　上記（８）の構成によれば、排ガスの流路内においてヘッダー管に直接的に衝突する排ガスを大幅に低減することができる。よって、ヘッダー管内を流れる還元剤よりも一般的に高温である排ガスからヘッダー管に伝達される熱を大幅に低減することができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）～（８）の何れか一つの構成において、
　前記少なくとも一つのヘッダー管は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向に間隔を隔てて配置された複数のヘッダー管を含んでいてもよい。
　上記（９）の構成によれば、排ガスの流れ方向と交差する方向に間隔を隔てて複数のヘッダー管が配置されることにより、排ガスの流路内において該排ガスの流れ方向と交差する方向における還元剤の濃度分布を均一化することができる。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）～（９）の何れか一つの構成において、
　前記複数の噴射ノズルは、第１噴射ノズルと、前記ヘッダー管の延在方向において前記第１噴射ノズルよりも前記還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに前記第１噴射ノズルのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズルと、を含んでいてもよい。
　上記（１０）の構成によれば、ヘッダー管内における還元剤の流通方向の下流側では、上流側より大量の還元剤を排ガスの流路内に噴射することができる。これにより、仮にヘッダー管内を通過する還元剤が排ガスの熱により加熱され、上流側の還元剤に比べて下流側の還元剤が低濃度になった場合であっても、上流側の噴射ノズルから噴射される還元剤の量と下流側の噴射ノズルから噴射される還元剤の量とを均一化することができるから、噴射ノズルから噴射される還元剤の濃度分布を排ガスの流れ方向に交差する方向において均一化することができる。
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）～（１０）の何れか一つの構成において、
　前記ヘッダー管又は前記遮熱板の少なくとも一方は、前記ヘッダー管の延在方向において前記還元剤の流通方向の下流側が上流側より熱伝導率が高く構成されていてもよい。
　上記（１１）の構成によれば、ヘッダー管又は遮熱板の少なくとも一方が、還元剤の流通方向の上流側より下流側の熱伝導率が高く構成されることにより、ヘッダー管の延在方向における還元剤の温度差を低減することができる。
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る脱硝装置は、
　上記（１）～（１１）の何れか一つに記載の還元剤供給装置と、
　前記還元剤供給装置から供給された還元剤によって排ガス中のＮＯｘ成分を除去するように構成されたＳＣＲ触媒と、
を備えている。
　上記（１２）の構成によれば、排ガスの流れ方向に交差する方向において濃度分布が均一となるように還元剤を噴射するように構成された還元剤供給装置を備えることにより、該還元剤供給装置の下流に位置するＳＣＲ触媒の脱硝性能の低下を抑制できる脱硝装置を提供することができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、排ガスの流路内に供給する還元剤の、排ガスの流れ方向と交差する方向における濃度分布を均一化することができる。
本発明の一実施形態に係る脱硝装置が適用されるボイラシステムの排ガス流路下流側の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す側断面図である。 一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。 一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図であり、図３に示すＩＶ部の拡大図である。 一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。 他の実施形態における噴射ノズルを概略的に示す図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　まず、本発明の少なくとも一実施形態に係る脱硝装置について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る脱硝装置が適用されるボイラシステムの排ガス流路下流側の構成を示す概略図である。
　なお、以下の説明では、一例として石炭炊きボイラ（ボイラ４）の排ガス流路２内に脱硝装置１が配置された場合について説明する。ボイラ４は、図１に示す火炉５及び燃焼装置（図示略）と、排ガス流路２に続く煙道６とを備えている。
　図１に例示するように、脱硝装置１は、ボイラ４から排出される排ガスＧを導く排ガス流路２内の下流側に、排ガスＧの流れ方向と交差する方向（すなわち排ガス流路２の幅方向）に沿って延在するように配置されたＳＣＲ触媒３と、排ガス流路２内におけるＳＣＲ触媒３の上流に還元剤（例えば無水のアンモニア、アンモニア水、尿素、尿素水、又はこれらの少なくとも一つと空気との混合気体等）を供給するための還元剤供給装置１０と、を備えている。なお、以下の説明では、還元剤の一例としてアンモニア（より詳細にはアンモニアと空気との混合気体）を排ガスＧ中に噴霧するものとする。
　ＳＣＲ触媒３は、選択式触媒還元（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＳＣＲ）脱硝装置に用いられる脱硝触媒であり、例えば炭素含有燃料等が燃焼して生じた排ガスＧ中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と、還元剤供給装置１０から供給された還元剤との反応を促進して、排ガスＧ中のＮＯｘ成分を除去するように構成されている。なお、ＳＣＲ触媒３の詳細な説明は省略するが、該ＳＣＲ触媒３は、例えば種々のセラミックスや酸化チタン等を担体として用いて構成される。
　還元剤供給装置１０は、上述した還元剤を排ガス流路２内に噴霧するための装置である。本開示で述べる還元剤供給装置１０は、排ガスＧの流れ方向に交差する方向においてアンモニアの濃度分布が均一になるようにアンモニアを噴射するように構成されている。
　このように、排ガスＧの流れ方向に交差する方向においてアンモニアの濃度を均一に噴射するように構成された還元剤供給装置１０を備えた構成によれば、還元剤供給装置１０の下流に位置するＳＣＲ触媒３において、アンモニア濃度分布のアンバランスに起因して生じる脱硝性能の低下を抑制可能な脱硝装置１を提供することができる。
　続いて本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０について説明する。
　図２は一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す側断面図である。図３は一実施形態に係る還元剤供給装置の構成を概略的に示す図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。
　図２及び図３に例示するように、本発明の少なくとも一実施形態に係る還元剤供給装置１０は、アンモニア注入装置又はアンモニア注入グリッド（ａｍｍｏｎｉａ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｇｒｉｄ：ＡＩＧ）とも称される装置であり、内部にアンモニアを流通可能に構成されて排ガス流路２内に延在する少なくとも一つのヘッダー管１２と、排ガス流路２内にアンモニアを噴射可能に構成されてヘッダー管１２の延在方向に沿って間隔を隔てて該ヘッダー管１２に設けられた複数の噴射ノズル１４と、ヘッダー管１２の延在方向に沿って長手方向を有するとともにヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の上流側に設けられた遮熱板２０と、遮熱板２０及びヘッダー管１２の夫々と当接するとともに遮熱板２０をヘッダー管１２に対して固定する少なくとも一つの固定部３０と、を備えている。
　ヘッダー管１２は、上述した還元剤を排ガス流路２外から排ガス流路２内に案内して複数の噴射ノズル１４に供給するための導管である。このヘッダー管１２は、中空筒状の配管であり、例えば排ガス流路２を構成するダクトの管壁に直交するようにして排ガス流路２内に延在している。なお、ヘッダー管１２は、排ガス流路２内に該排ガス流路２の全幅に亘って延在していてもよいし、排ガス流路２内に先端１２Ｂ（ヘッダー管１２において、内部を流れる還元剤の流通方向の下流側の端部）が位置するように設けられていてもよい。
　複数の噴射ノズル１４は夫々、ヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の下流側において該ヘッダー管１２に配設されており、当該下流に向けて還元剤を噴射するように設けられている。例えば複数の噴射ノズル１４は、ヘッダー管１２の延在方向に沿って等間隔に離れて配置されていてもよい。
　遮熱板２０は、ヘッダー管１２や噴射ノズル１４よりも熱伝導性の低い材料（例えばセラミック板、ステンレスなど）で構成される。この遮熱板２０は、後述する種々の形状や態様が採用され得る。そして、遮熱板２０は、排ガス流路２において上流から流れてくる排ガスＧがヘッダー管１２に直接衝突することを防ぐようになっている。
　上述した少なくとも一つの固定部３０は、ヘッダー管１２の延在方向における少なくとも１箇所に設けられている。この固定部３０は、ヘッダー管１２の延在方向に沿う長さ乃至幅が該ヘッダー管１２の長さに比べて短く、複数個設けられる場合はヘッダー管１２の延在方向において互いが連続せずに離隔され、飛び飛びの位置に配置される。例えば固定部３０は、遮熱板２０がヘッダー管１２に支持されるようにヘッダー管１２の延在方向に沿って１箇所又は数箇所に設けられていてもよい。また、固定部３０は、例えば遮熱板２０が主として煙道内又は煙道外の構造物に支持されるように構成される場合、ヘッダー管１２の延在方向において１箇所に設けられていてもよい。つまり、遮熱板２０からヘッダー管１２に伝達される熱量を可能な限り抑制することができるように、ボイラシステム１００の運転に支障がない範囲で可能な限り少ない数の固定部３０が設けられ得る。なお、固定部３０は、必要に応じて、ヘッダー管１２の延在方向における同一位置であってヘッダー管１２の周方向の異なる位置に間隔を隔てて配置された複数の固定部３０を含んでいてもよい。
　上記のように、排ガスＧの流路２内に延在するヘッダー管１２に対して排ガスＧの流れ方向の上流側に遮熱板２０を設けたことに加え、ヘッダー管１２に対して遮熱板２０を固定する固定部３０をヘッダー管１２の延在方向における少なくとも１箇所に設けたことにより、排ガスＧから直接又は間接的にヘッダー管１２に伝達される熱を大幅に低減することができる。これにより、ヘッダー管１２内のアンモニアに伝達される熱を大幅に低減することができるから、ヘッダー管１２の基端１２Ａ側と先端１２Ｂ側とにおけるアンモニアの温度ムラを低減することができる。よって、アンモニアの濃度分布が排ガス流路２（排気ダクト乃至煙道）の管幅方向に不均一になることを抑制して、排ガスＧの流れ方向に交差する方向におけるアンモニアの濃度分布を均一化することができるから、排ガスＧの流路２内において還元剤供給装置１０の下流に配置されるＳＣＲ触媒３の脱硝性能の低下を抑制することができるのである。
　上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図３に例示するように、少なくとも一つのヘッダー管１２は、排ガスＧの流れ方向とヘッダー管１２の延在方向とに交差乃至直交する方向に間隔を隔てて配置された複数のヘッダー管１２を含んでいてもよい。この場合、複数のヘッダー管１２は、例えば上記流れ方向及びヘッダー管１２の延在方向と交差する方向に沿って等間隔に間隔を隔てて配置されていてもよく、互いが平行に配置されていてもよい。
　このように、排ガスＧの流れ方向とヘッダー管１２の延在方向とに交差する方向に間隔を隔てて複数のヘッダー管１２を配置した構成によれば、排ガスＧの流路２内において該排ガスＧの流れ方向と交差する方向におけるアンモニアの濃度分布を均一化することができる。
　図４は一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図であり、図３に示すＩＶ部の拡大図である。
　上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図４に例示するように、少なくとも一つの固定部３０は、遮熱板２０とヘッダー管１２とをスポット状の溶接痕により固定する少なくとも一つの点溶接部３２を含んでいてもよい。
　このように、遮熱板２０とヘッダー管１２とを接続する固定部３０を、上記遮熱板２０とヘッダー管１２とをスポット状の溶接痕により固定する点溶接部３２を含むように構成することにより、例えば遮熱板２０とヘッダー管１２とをヘッダー管１２の延在方向に連続する溶接痕で固定する場合に比べて、遮熱板２０からヘッダー管１２に伝達される熱を大幅に低減することができる。
　図５は一実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
　上述した何れか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図５に例示するように、少なくとも一つの固定部３０は、ヘッダー管１２を跨ぐように遮熱板２０の短手方向の一端部２０Ａと他端部２０Ｂとを接続することで遮熱板２０とヘッダー管１２とを固定する少なくとも一つのバンド部３４を含んでいてもよい。
　バンド部３４は、ヘッダー管１２の延在方向視にてＵ字状、コ字状又は馬蹄形状をなす部材であってもよい。このバンド部３４は、ヘッダー管１２の延在方向における長さが上記ヘッダー管１２の長さに比べて大幅に短く、ヘッダー管１２の延在方向において可能な限り短い幅を有するように構成されてもよい。また、バンド部３４は、例えばヘッダー管１２の延在方向に沿って等間隔に配置されていてもよい。さらに、バンド部３４は、ヘッダー管１２に比べて熱伝導率の低い材料で形成されていてもよい。なお、バンド部３４の両端は夫々、上述した点溶接部３２により遮熱板２０に接続されていてもよい。
　このように、遮熱板２０が、該遮熱板２０の短手方向の一端部２０Ａと他端部２０Ｂとにおいてバンド部３４でヘッダー管１２に接続される構成によれば、遮熱板２０とヘッダー管１２との接触面積を低減することができる。よって、遮熱板２０からヘッダー管１２に伝達される熱を低減して、ヘッダー管１２内を流れるアンモニアの温度上昇を抑制することができる。
　幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図３～図５に例示するように、平板状に形成されてもよい。
　この場合、遮熱板２０は、例えば排ガス流路２を構成する煙道乃至ダクトの管壁に短手方向が直交するようにして排ガス流路２内に延在していてもよい。遮熱板２０の板厚は特に限定されない。例えば遮熱板２０は、ヘッダー管１２の外径よりも薄い板厚を有していてもよい。また、遮熱板２０は、例えばヘッダー管１２の管軸を通って排ガス流路２の上流と下流とを結ぶ仮想線に対して対称に配置されるように構成されていてもよい。
　このように平板状の遮熱板２０を採用することにより、排ガスＧに対する遮熱材として機能する遮熱板２０を簡易な構成で得ることができる。
　図６は他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
　幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図６に例示するように、ヘッダー管１２の延在方向視において、排ガスＧの流れ方向に対して該流れ方向と交差する一方側に傾斜した一方側平板部２１と、ヘッダー管１２の延在方向視において、排ガスＧの流れ方向における上流側端部が一方側平板部２１の上流側端２１Ａに連続するとともに、上記流れ方向に対して該流れ方向と交差する他方側に傾斜した他方側平板部２２と、を含んでいてもよい。
　すなわち、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向視において排ガスＧの流れ方向下流側に向けて拡開するＶ字状又はＬ字状の部材（例えばアングル部材）を含んでいてもよい。この場合、遮熱板２０は、例えばヘッダー管１２の管軸を通って排ガス流路２の上流と下流とを結ぶ仮想線に対して対称に配置されるように構成されていてもよい。
　このように、遮熱板２０が一方側平板部２１と他方側平板部２２とを含む構成によれば、遮熱板２０は、排ガスＧの流れ方向の下流に向けて拡開する形態、すなわち上記流れ方向の上流に向けて先鋭な形態でヘッダー管１２に接続される。これにより、遮熱板２０による排ガスＧの圧力損失を低減することができる。
　図７は他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
　幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図７に例示するように、排ガスＧの流れ方向の上流に向けて凸となる円弧状に形成されていてもよい。
　すなわち、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向視にて、排ガスＧの流れ方向下流側に開放された円弧状、Ｕ字状、コ字状又は馬蹄形状をなす部材であってもよい。この場合、遮熱板２０は、例えば排ガスＧの流れ方向に沿ってヘッダー管１２の管軸を通る仮想線に対して対称に配置されてもよい。
　このように、軸線方向がヘッダー管１２の延在方向に沿う半円筒状の遮熱板２０を、排ガスＧの流れ方向の上流に向けて凸となるようにヘッダー管１２に接続することにより、遮熱板２０による排ガスＧの圧力損失を低減することができる。
　図８は他の実施形態における遮熱板及び固定部を示す平面図である。
　幾つかの実施形態において、遮熱板２０は、例えば図８に例示するように、ヘッダー管１２の延在方向視において排ガスＧの流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部２３と、流れ方向と交差する方向における第１平板部２３の一端２３Ａに連続して該一端２３Ａから流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部２４と、流れ方向と交差する方向における第１平板部２３の他端２３Ｂに連続して該他端２３Ｂから流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部２５と、を含んでいてもよい。
　より詳細には、例えば第１平板部２３は、その短手方向が排ガス流路２を構成するダクトの管壁に直交するように配置されていてもよい。
　つまり、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向視にて、排ガスＧの流れ方向に交差する幅方向（短手方向）の両端が排ガスＧの流れ方向の下流に向けて傾斜したＵ字状又はコ字状の形状を有していてもよい。また、遮熱板２０は、例えば上記排ガスの流れ方向に沿ってヘッダー管１２の管軸を通る上記仮想線に対して対称に配置されてもよい。
　このように、流れ方向に交差する幅方向における遮熱板２０の両端が、排ガスＧの流れ方向の下流に向けて傾斜した構成によれば、第２平板部２４と第３平板部２５とが流れ方向の下流に向けて拡開するようにして流れ方向の下流側に傾斜していることにより、例えば排ガスＧの流れ方向に交差する一方向（短手方向）のみに延在する遮熱板２０に比べて、遮熱板２０による排ガスＧの圧力損失を低減することができる。
　上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図２～図８に例示するように、遮熱板２０は、排ガスＧの流れ方向とヘッダー管１２の延在方向とに直交する方向においてヘッダー管１２より幅広であってもよい。なお、遮熱板２０は、ヘッダー管１２の延在方向において該ヘッダー管１２の延在範囲の全域に亘って設けられてもよい。
　つまり、遮熱板２０は、少なくとも短手方向においてヘッダー管１２と同等又はそれ以上の大きさを有していてもよく、排ガスＧの流れ方向の上流側からみてヘッダー管１２全体を覆い隠すことができるサイズに構成され得る。
　このように、排ガスＧの流れ方向において、ヘッダー管１２の上流側且つ該ヘッダー管１２に近接する位置に、ヘッダー管１２全体を排ガスＧの流れから隠すような形態で遮熱板２０を配置すれば、排ガスＧの流路内においてヘッダー管１２に直接的に衝突する排ガスＧの量を大幅に低減することができる。よって、ヘッダー管１２内を流れるアンモニアよりも一般的に高温である排ガスＧからヘッダー管１２に伝達される熱を大幅に低減することができる。
　図９は他の実施形態における噴射ノズルを概略的に示す図である。
　上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、例えば図９に例示するように、複数の噴射ノズル１４は、第１噴射ノズル１４Ａと、ヘッダー管１２の延在方向において第１噴射ノズル１４Ａよりも還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに第１噴射ノズル１４Ａのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズル１４Ｂと、を含んでいてもよい。
　つまり、複数の噴射ノズル１４は、下流側に配置される噴射ノズル１４ほど大きなノズル径を有するように構成される。また、例えば、ヘッダー管１２が排ガス流路２内に先端１２Ｂを有する場合、ヘッダー管１２の延在方向において該ヘッダー管１２の基端１２Ａ側に配置される噴射ノズル１４（第１噴射ノズル１４Ａ）のノズル径に比べて先端１２Ｂ側に配置される噴射ノズル１４（第２噴射ノズル１４Ｂ）のノズル径が大きく設定されてもよい。
　このように、ヘッダー管１２内における還元剤の流通方向の下流側に配置された噴射ノズル１４のノズル径が、上流側に配置された噴射ノズル１４のノズル径よりも大きい構成によれば、ヘッダー管１２の延在方向において還元剤の流通方向の下流側では上流側より大量のアンモニアを排ガス流路２内に噴射することができる。これにより、仮にヘッダー管１２内を通過するアンモニアが排ガスＧの熱により加熱され、上流側のアンモニアに比べて下流側のアンモニアが低濃度になった場合であっても、上流側の噴射ノズル１４（第１噴射ノズル１４Ａ）から噴射されるアンモニアの量と下流側の噴射ノズル１４（第２噴射ノズル１４Ｂ）から噴射されるアンモニアの量とを均一にすることができるから、噴射ノズル１４から噴射されるアンモニアの濃度分布を排ガスＧの流れ方向に交差する方向において均一化することができる。
　上述したいずれか一つの構成において、幾つかの実施形態では、ヘッダー管１２又は遮熱板２０の少なくとも一方を、ヘッダー管１２の延在方向において、還元剤の流通方向の下流側が上流側より熱伝導率が高くなるように構成してもよい。例えば、ヘッダー管１２が排ガス流路２内に先端１２Ｂを有する場合、該先端１２Ｂ側が基端１２Ａ側より熱伝導率が高くなるように構成してもよい。
　このように、ヘッダー管１２又は遮熱板２０の少なくとも一方を、基端１２Ａ側より先端１２Ｂ側の熱伝導率が高くなるように構成することにより、ヘッダー管１２内を流通するアンモニアには、基端１２Ａ側でより多くの熱が伝達される一方、先端１２Ｂに近づくにつれて伝達される熱が小さくなるから、ヘッダー管１２の延在方向におけるアンモニアの温度差を低減することができる。
　本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
　例えば、上述した幾つかの実施形態では、本開示の還元剤供給装置１０が適用されるボイラシステム１００が石炭炊きのボイラ４を備えた場合を例に説明したが、ボイラ４は、例えばバイオマスや石油コークス、石油残渣などを固体燃料として使用するボイラであってもよい。また、固体燃料に限らず、重質油などを燃料として用いる油焚きボイラにも使用することができ、更には、燃料としてガス（副生ガス）も使用することができる。そして、これら燃料の混焼焚きにも適用することができる。
　また、ボイラ４は、例えば排熱回収ボイラ（ｈｅａｔ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｓｔｅａｍ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）やガスタービンであってもよい。
１　脱硝装置
２　排ガス流路（流路／煙道）
３　ＳＣＲ触媒（脱硝触媒）
４　ボイラ
５　火炉
６　煙道
１０　還元剤供給装置
１２　ヘッダー管
１２Ａ　基端
１２Ｂ　先端
１２Ｃ　上流側端
１４　噴射ノズル
１４Ａ　第１噴射ノズル
１４Ｂ　第２噴射ノズル
２０　遮熱板
２０Ａ　一端部
２０Ｂ　他端部
２１　一方側平板部
２１Ａ　一端
２１Ｂ　他端
２２　他方側平板部
２３　第１平板部
２４　第２平板部
２５　第３平板部
３０　固定部
３２　点溶接部
３４　バンド部
１００　ボイラシステム
Ｇ　排ガス

Claims (12)

  1. 　排ガスの流路内におけるＳＣＲ触媒の上流側に還元剤を供給するための還元剤供給装置であって、
    　前記流路内に延在するとともに、内部に前記還元剤を流通可能に構成された少なくとも一つのヘッダー管と、
    　前記ヘッダー管の延在方向に沿って間隔を隔てて前記ヘッダー管に設けられるとともに、前記流路内に前記還元剤を噴射可能に構成された複数の噴射ノズルと、
    　前記ヘッダー管に対して前記排ガスの流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記ヘッダー管の延在方向に沿って長手方向を有する遮熱板と、
    　前記遮熱板及び前記ヘッダー管の夫々と当接するとともに、前記遮熱板を前記ヘッダー管に対して固定する少なくとも一つの固定部と、
    を備え、
    　前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管の延在方向における少なくとも１箇所に設けられた
    還元剤供給装置。
  2. 　前記少なくとも一つの固定部は、前記遮熱板と前記ヘッダー管とをスポット状の溶接痕により固定する少なくとも一つの点溶接部を含む
    請求項１に記載の還元剤供給装置。
  3. 　前記少なくとも一つの固定部は、前記ヘッダー管を跨ぐように前記遮熱板の短手方向の一端部と他端部とを接続することで前記遮熱板と前記ヘッダー管とを固定する少なくとも一つのバンド部を含む
    請求項１に記載の還元剤供給装置。
  4. 　前記遮熱板は、平板状に形成される
    請求項１～３の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  5. 　前記遮熱板は、
    　　前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する一方側に傾斜した一方側平板部と、
    　　前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向の上流側端が前記一方側平板部に連続し、前記流れ方向と交差する他方側に傾斜した他方側平板部と、を含む
    請求項１～３の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  6. 　前記遮熱板は、前記流れ方向の上流に向けて凸となる円弧状に形成されている
    請求項１～３の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  7. 　前記遮熱板は、
    　　前記ヘッダー管の延在方向視において前記流れ方向と交差する方向に沿う第１平板部と、
    　　前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の一端に連続して該一端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第２平板部と、
    　　前記流れ方向と交差する方向における前記第１平板部の他端に連続して該他端から前記流れ方向の下流側に傾斜した第３平板部と、を含む
    請求項１～３の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  8. 　前記遮熱板は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向において前記ヘッダー管より幅広である
    請求項１～７の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  9. 　前記少なくとも一つのヘッダー管は、前記流れ方向と前記ヘッダー管の延在方向とに直交する方向に間隔を隔てて配置された複数のヘッダー管を含む
    請求項１～８の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  10. 　前記複数の噴射ノズルは、第１噴射ノズルと、前記ヘッダー管の延在方向において前記第１噴射ノズルよりも前記還元剤の流通方向の下流側に配置されるとともに前記第１噴射ノズルのノズル径よりも大きなノズル径を有する第２噴射ノズルと、を含む
    請求項１～９の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  11. 　前記ヘッダー管又は前記遮熱板の少なくとも一方は、前記ヘッダー管の延在方向において前記還元剤の流通方向の下流側が上流側より熱伝導率が高く構成されている
    請求項１～１０の何れか一項に記載の還元剤供給装置。
  12. 　請求項１～１１の何れか一項に記載の還元剤供給装置と、
    　前記還元剤供給装置から供給された還元剤によって排ガス中のＮＯｘ成分を除去するように構成されたＳＣＲ触媒と、
    を備える脱硝装置。
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