JPH01228525A

JPH01228525A - 脱硝反応器

Info

Publication number: JPH01228525A
Application number: JP63053781A
Authority: JP
Inventors: Shuya Nagayama; 永山　脩也; Toshihiko Imamoto; 今本　敏彦; Misao Yamamura; 山村　三左夫; Katsuo Hashizaki; 克雄橋崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1989-09-12
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JP2516656B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は小型化を計ることができ設置空間を減縮できる
小型ガスタービン、小型ディーゼルなどの小規模電熱併
給システム（以下、コジェネと記す。）用の脱硝反応器
に関する。

〔従来の技術〕

従来の脱硝反応器には内部のガス流れガス流入および、
流出方向が第４図〜第６図に示したようなものがある。

第４図は、触媒層２を通過するガス流が水平流の場合で
あり、脱硝反応器１内に触媒層２が収納され、ガス入口
ダクト５およびガス出口ダクト６は脱硝反応器１の水平
方向の前後に設けられている。

第５図は、触媒層２を通過するガス流が下降流の場合で
あり、ガス入口ダクト５が脱硝反応器１の上部側壁に水
平方向く向けて開口し、これと対向する側壁下部に出口
ダクト６が水平方向に向けて開口している。

第６図も触媒層２を通過するガス流が下降流の場合であ
る。脱硝反応器１の上方にガス入口ダクト５が設けられ
排ガス３ｔ−を下降流となって触媒層２を通過し、脱硝
反応器１の下部側壁に水平方向に向けて開口し九ガス出
口ダクト６より排出される。

ま念、第７図により従来の脱硝装置におけるＮＨ，の注
入および混合器について説明する。

脱硝装置はＮＯｘ規制の適用から大型プラントに設置さ
れてきておシ自ずと広い空間が確保されているため、コ
ンパクト化の要求は特に無く、第７図に示すようにＮＨ
，注入器７およびＮＨ，／排ガス混合器８が触媒層２を
内蔵する容器である脱硝反応器１とは別々に配置されて
きた。そして、従来方法によれば各構成要素（ＮＨ。

注入器、ＮＨ，／排ガス混合器、脱硝反応器）間は充分
に自然な拡散・混合効果を得るため、通常、２ｍ以上の
間隔が保たれている。依って、　　　・大きな設置面積
を必要とし脱硝装置をコンパクトに納めることができな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来の脱硝反応器にはつぎのような問題点がある
。

（１）触媒層を通過するガス流れが１方向流れのみ（第
４図は水平流、第５図・第６図は下降流）で処理しよう
とすると水平流の場合は長さが、下降流の場合は高さが
非常に大きくなり設置空間が限られている場合は脱硝反
応器の配置が困難となる。

（２）排ガス出口が床面近くに有り、かつ、ガス出口方
向が水平方向であると排ガス出口の配管のレイアウトが
困難である。（地上のスペースを排ガスダクトが使用す
ることとなる）（３）第５図〜第６図の場合、触媒層か
らガス出口までの距離を触媒層内ガス流れの均一性を確
保するために所要長さ（４）をとらざるを得す、必然的
に高いスペース高さΦ）が必要となる。

したがって、全高（Ｏが更に高くなって好ましくない。

なお、触媒層２＠流の空間は触媒層２人口前のＮＯｘ　
　還元剤（通常、ＮＨｓガス）と排ガスとの充分な混合
の九めに所定の空間が必要である。

ま念新友なＮＯｘ規制施行により、煙源規模として比較
的小さなガスタービンおよびディーゼルへの脱硝装置の
必要性が生じてきた。

しかし、これらの中でも特に小型のものについては配置
スペースの制約が厳しく脱硝装置のコンパクト化は必須
条件となっている。

本発明はか＼る現状に鑑みなされ友もので、脱硝反応器
の小型化を計ることができ脱硝装置の設置空間を減縮で
きる脱硝反応器を提供することを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段）本発明は１、触媒の存在下ＮＨ，等の還元剤によシ排ガス中の窒
素酸化物を窒素ガスに還元して無害化する脱硝反応器に
おいて、箱体の反応器本体内に゛その下端と前記反応器
本体の底面との間に間隙を設けて立役され九仕切板と、
前記仕切板によって前記反応器本体内に形成された■室
の上部側壁に水平方向に向けて開口した排ガス入口と、
前記■室内に前記排ガス入口近傍に空間を設けて同室内
下部に内設された触媒層と、前記仕切板の下方の間隙を
介して前記１室とＵ字型に連通ずる■室の上壁に垂直方
向に向けて開口し几排ガス出口と、前記■室内に内設さ
れた触媒層とを備え九ことを特徴とする脱硝反応器。

ム　ガス入口ダクトとガス出口ダクトを有し触媒の存在
下ＮＨ８等の還元剤により排ガス中の窒素酸化物を窒素
ガスに還元して無害化する脱硝反応器において、反応器
本体内の触媒層の上方側壁を貫通しその端部が同反応器
本体の前記側壁に対向する側壁ま九は同反応器本体内に
立設された仕切板に近接するまで延設されその周壁に開
口した複数個のＮＨｓノズルを有するガス入口ダクトと
、前記ガス入口ダクトと前記触媒層の間の空間に内設さ
れ念案内板とを備えたことを特徴とする脱硝反応器。

〔作用〕

（１）　　脱硝反応器を仕切板により区切り、排ガスを
下降流および上昇流を併用するＵ字型流路とし友ので反
応域が長くなる。

（２）排ガス流入方向を上部側壁からの水平方向として
排ガス入口近傍に空間部を投は九ことによりＮＯｘ還元
剤と排ガスとの混合スペースが確保される。

（３）また、排ガス流入方向が水平の念め同一床面に設
置されている小型タービンまたは小型ディーゼル機関と
の排気管の連結が容易で、かつ、排ガス流出方向は垂直
なため一般的に上部に設置される煙突その他後流慢器（
サイレンサ、熱回収装置、集じん器等）との連結も容易
でめシ、点検時等の人の出入シにも邪魔にならない。

（４）排ガス流出方向を上方への垂直方向とするので触
媒層から排ガス出口までの距離が短くても徘ガス流れの
均一性が確保される。ガス流れをＵ字型流れとすると共
に、排ガス出口方向を上向きとすることにより最終触媒
ｊ％ｉの後流スペースを小さくすることが可能で、平面
寸法を余り大きくせず全体の高さを低くできる。（通常
、高さは２ｍ以下）（５）混合器の目的は排ガス中に均一に含まれるが、し
かし、極めて微量のＮＯｘ　　（通常２０００ｐｐｍ以
下）と対等に、ＭＨＩを排ガス中に拡散・混合すること
にありこの拡散・混合を良好に行うために排ガス入口ダ
クトの周壁に複数個のＮＨ，ノズルを設けるとともに衝
突壁、案内板ｔ”設けている。

排ガスの入口ダクトの周壁の複数個の（６ケ所以上が望
ましい）のＮＨ，ノズルからＮＨ。

を注入スルーこ一九にＪ、Ｄ、、ＮＨ，ガスを排ガス流
れの中にほぼ軸対称でリング状のＮＨ，ガス拡散層を形
成させ端部へ導く。

（６）壁に衝突させる構造とし念ことによりＮＨｓガス
（分子ｔ１７）と排ガス（平均分子魚釣３０）との質量
差により衝突および直角曲がりによる混合、並びに外周
方向へのガス流れの方向転換に伴なうガス渦流による混
合がほぼ軸対称に行なわれるため排ガス中へのＮＨｓガ
スの充分な均一分散ができる。

（７）案内板を設けたことくより、一部混合が不充分で
ある混合ガスを反転・走行させて拡散・混合効果を上げ
、よシ完全な均一混合を実現することが可能となる。

〔実施例〕第１図により本発明の請求項の１に係わる１実施例の脱
硝反応器（ついて説明する。

第１図において、１０は箱体の反応器本体、１１は反応
器本体１０内にその下端と反応器本体１０の底面との間
に間隙を設けて立設された仕切板、１２ｉ１を仕切板１
１によシ反応器本体１０内く形成された■室、１３はＩ
室１２の上部側壁に水平方向く向けて開口し念排ガス入
口、１４はＩ室１２内に排ガス入口１３近傍に空間を設
けて同室内下部に内設された触媒層、１５は１室１２と
仕切板１１の下方の間隙を介してＵ字型に連通する■室
、１６は■室１５の上壁に垂直方向に向けて開口し次排
ガス出口、１７は■室１５内に内設された触媒層でおる
。

このような構成の脱硝反応器において、排ガスは排ガス
人口１３を介して水平方向から入り、仕切板１１によシ
仕切られた１室に内設されている触媒層１４を下降流で
通過後、下部でＵターンし触媒層１７を上昇流で通過し
排ガス出口１６を排ガスは垂直上向きへ排出される。

本実施例の脱硝反応器によれば、下降流および上昇流を
併用するＵ字型流路とし九ので反応域が長くなる。

排ガス入口近傍に空間部を設けたのでＮＯｘ還元剤と排
ガスとの混合する空間が付与される。

排ガス入口を水平方向に、また排ガス出口を垂直方向に
開口したので、前流機器の小型タービンま友は小型ディ
ーゼル機関との連結および後流機器や煙突との連結が容
易である。

さらにま念、排ガス流出方向を上方垂直方向としたので
触媒層から排ガス出口までの距離が短かくても排ガス流
れの均一性が確保される。

このように脱硝反応器自体を合理的にフンパクト化でき
、出入口排気管のレイアウトを容易にできる。

第２図により本発明の請求項の２に係わる第１実施例の
脱硝反応器について説明する。第２図（ａ）は側面図、
第２図（ｂ）Ｆｉ縦断面図、第２図（ｃ）は第２図（ｂ
）のｅ　−ｅ線に沿う矢視図、第２図（ｄ）は第２図（
ｂ）のＤ−ＤＭＫ沿う矢視図である。第２図において、
複数の触媒１−２０を内蔵する反応器本体２１は箱形で
、そのほぼ中央部に仕切板２２が設けられており、その
下端は反応器本体２１の底面まで達せず間隙となってお
り、排ガスが反転できるようになっている。この反応器
本体２１上部側壁には筒状のガス入口ダクト２３が貫設
されその先端部は内部まで貫通しておシ、仕切板２２と
の間に環状吹出しギャップ２４を設けて延設されている
。このガス入口ダクト２３の外周部には二重管となって
いるＮＨ。

注入管２５７に設けた環状ノズル２６が取り付けられて
おり、この内部のガス入口ダクト２３にはＮＨ，入口孔
２７が複数個穿設されてｂる。前述の環状吹出しギャッ
プ２４０下方には排ガスＯｘが直接下方へ流れるのを防ぎ更に排ガスとＮ＝ｋｋ還元
剤との混合を良くする友めの案内板２８が設けられてい
る。ガス入口側と対向する側の上部にはガス出口ダクト
２９が設けられ触媒層２０において脱硝された排ガスが
排出される。

この反応器本体２１内部（内蔵され几触媒層２０はガス
入口部の下方に１段、反転後に２段を設置しているが、
その必要に応じて変更しても良い。

第３図により本発明の請求項の２に係わる第２実施例の
脱硝反応器につ込て説明する。

反応器本体３０内部に触媒層３１が１段内設されている
小型の脱硝反応器でめり、下部側壁にはガス出口ダクト
３２が取り付けられている。

また、上部側壁には、ガス入口ダクト３３が反応器本体
３０の側壁を貫通して、対向する側壁と環状吹出しギャ
ップ３４を設けて延設されている。

このガス入口ダクト３３の外周部に環状ノズル３５が設
けられＮＨ，注入管（図示せず）が連結されてお、９、
ＮＨ，入口孔３６からガス入口ダクト３３内にＮＨ，が
注入され排ガスと混合する。

環状吹出しギャップ３４の下方には案内板３７が設けら
れている。

上記の第１および第２実施例において、ガス入口ダクト
２３．３３から排ガスが導入され、一方ＮＨ，注入管を
介して環状ノズル２６．３５に入りＮＨ，入口孔３６か
ら排ガス中に注入される。排ガス流れの中にほぼ軸対称
でリング状のＮＨ，ガス拡散層が形成される。排ガスと
Ｎ　Ｈａの混合物は仕切板２２（第１実施例）や側壁（
第２実施例）に衝突し、直角に曲りさらに方向転換に伴
う渦流による混合が行なわれ、排ガス中へのＮＨ，ガス
の均一分散が行なわれる。その後か＝９元公ｖｃ汀なわ
几た恢愚嫌増て柘瀉かΔｈ８の作用により歯に還元され
ガス出口ダクトから排出される。

このよう（上記実施例の脱硝反応器によればＮＨ，注入
と混合の礪能を有する部分を内蔵した一体型に形成する
ので脱硝装置をコンパクトにすることができる。

〔発明の効果〕

本発明の脱硝反応器によれば（１）小規模コジェネ用の之め、脱硝反応器自体を合理
的にコンパクト化することができると共に、出入口排気
管のレイアウトを容易くし、総合的に脱硝反応器をコン
パクトくアレンジでき設置空間を減縮できる。

（２）ま几、脱硝反応器の上部にＮ　Ｌ注入器と混合器
とを内蔵し友一体型とすることによシ脱硝装ｒ１１１に
コンパクトに、することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の請求項ＩＫ係る実施例の説明図、第２
図は本発明の請求項２に係る第１実施例の説明図、第３
図は本発明の請求項２に係る第２実施例の説明図、第４
図は従来の脱硝反応器の説明図、第５図は従来の他の脱
硝反応器の説明図、第６図はさらに他の脱硝反応器の説
明図、第７図は従来のＮＨ，注入器、ＮＨ，／排ガス混
合器、脱硝反応器の説明図である。１０・・・反応器本体、１１・・・仕切板、１２・・・
Ｉ室、１３・・・排ガス入口、１４．１７・・・触媒層
、１５・・・■室、１６・・・排ガス出口、２０・・・
触媒層、２１・・・反応器本体、２２・・・仕切板、２
３・・・ガス入口ダクト、２４・・・環状吹出しギャッ
プ、２５・−・ＮＨ，注入管、２６・・・環状ノズル、
２７・・・ＮＨ。入口孔、２８・・・案内板、３０・−反応器本体、３１
・−触媒層、３２・・・ガス出口ダクト、３３・・・ガ
ス入口ダクト、３４・・・環状吹出しギャップ、３５−
・・環状ノズル、３６・・・ＮＨ，入口孔、３７・・・
案内板。代理人　弁理士　坂　関　　暁　　外２名Ａ１圓躬３扇差４閃Ｊ！、６呂七防ス、Ｕアーー／３手続補正書（自発）昭和６３年　５月１２日

Claims

【特許請求の範囲】１、触媒の存在下ＮＨ＿３等の還元剤により排ガス中の
窒素酸化物を窒素ガスに還元して無害化する脱硝反応器
において、箱体の反応器本体内にその下端と前記反応器
本体の底面との間に間隙を設けて立設された仕切板と、
前記仕切板によつて前記反応器本体内に形成された I
室の上部側壁に水平方向に向けて開口した排ガス入口と
、前記 I 室内に前記排ガス入口近傍に空間を設けて同
室内下部に内設された触媒層と、前記仕切板の下方の間
隙を介して前記 I 室と、Ｕ字型に連通するII室の上壁
に垂直方向に向けて開口した排ガス出口と、前記II室内
に内設された触媒層とを備えたことを特徴とする脱硝反
応器。２、ガス入口ダクトとガス出口ダクトを有し触媒の存在
下ＮＨ＿３等の還元剤により排ガス中の窒素酸化物を窒
素ガスに還元して無害化する脱硝反応器において、反応
器本体内の触媒層の上方側壁を貫通しその端部が同反応
器本体の前記側壁に対向する側壁または同反応器本体内
に立設された仕切板に近接するまで延設されその周壁に
開口した複数個のＮＨ＿３ノズルを有するガス入口ダク
トと、前記ガス入口ダクトと前記触媒層の間の空間に内
設された案内板とを備えたことを特徴とする脱硝反応器
。