JPH0416221A - 気体混合装置 - Google Patents

気体混合装置

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JPH0416221A
JPH0416221A JP2120660A JP12066090A JPH0416221A JP H0416221 A JPH0416221 A JP H0416221A JP 2120660 A JP2120660 A JP 2120660A JP 12066090 A JP12066090 A JP 12066090A JP H0416221 A JPH0416221 A JP H0416221A
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duct
fluid
orifice
exhaust gas
reducing agent
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JP2120660A
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Hiroshi Suzuki
博 鈴木
Noboru Yamashita
登 山下
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Niigata Engineering Co Ltd
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Niigata Engineering Co Ltd
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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】
この発明は、異種の流体を効果的に均一混合するための
流体混合装置に関するものである。 かような流体混合装置は、例えば内燃機関の排ガス中に
含まれる窒素酸化物を、還元剤および選択接触還元触媒
を用いて除去する形式の排ガス脱硝装置において、排ガ
ス中に還元剤を均一に混合させるために好ましく使用す
ることができる。
【従来の技術】
ディーゼルエンジンのごとき内燃機関からの排ガス中に
は環境メダ染の原因となる窒素酸化物(No  )か含
まれているため、大気へ放出する前に排ガス中のNOを
分解する脱硝処理を施す必要がある。かような脱硝処理
のために従来から慣用されている代表的な排ガス脱硝装
置を第6図を参照して説明する。 内燃機関例えばディーゼルエンジン1の排ガス出口から
排出される排ガスは、ダクト2を介して排ガス消音器3
、さらには脱硝反応器4へ導かれ、最終的に煙突5から
大気へ放出される。 ダクト2にはバイパス6が設けられ、必要に応じてバル
ブ7.8を操作することにより消音器3から出た排ガス
をバイパス6を通して煙突5へ直接導けるようになって
いる。消音器3と脱硝反応器4との間でかつ脱硝反応器
4の近傍のダクト2には、還元剤注入袋W17の還元剤
注入口10が設けられている。還元剤注入装置17は、
流量測定器11、流量制御弁12およびこれらの配管系
から構成され、還元剤注入口W9からの還元剤を流量測
定器11および流量制御弁12を介して還元剤注入口1
0からダクト2中を流れる排ガスに注入するようになっ
ている。ダクト中の排ガス量および排ガス中のNO濃度
は、上記還元剤注入口10上流に検出端がそれぞれ設け
られた排ガス流量測定器14およびNO濃度計13によ
り測定され、これらの測定値を基にして制御信号が制御
装置15から還元剤流量制御弁12へ送られ、還元剤注
入口10からの還元剤注入量が制御される。 還元剤としてはアンモニアガスのごとき気体還元剤や、
アンモニア水、尿素水のごとき液体還元剤が使用されて
おり、かような還元剤を注入された排ガスは、脱硝反応
器4内で触媒と接触し、排ガス中のNOは還元反応によ
り無害なN2とN20に転換されたのち、排ガスととも
に煙突5から大気へ放出されることになる。
【発明が解決しようとする問題点】
上記したような脱硝装置では、還元剤注入口10から注
入された還元剤と排ガスとを均一に効果的に混合するた
めに、種々の工夫が必要となる。 例えば、ダクト内のガス流れ方向に垂直な面に、複数の
管を配置した管列を少なくとも2重に、かつこれらの管
列の方向が互いに交差するように配置したガス混合器を
設けること、またこの管列の個々の管の形状を断面三角
形にすること(実公昭60−36331号公報)などが
提案されている。 さらには、還元剤注入装置の注入部の構造として、煙道
内のガスの流れ方向と直交する方向に沿って配置された
母管と、この母管の後面に取り付けられて母管の後流領
域内に噴出口(注入口)を有するノズルとからなる混合
器W(特公昭59−15006)も提案されている。 また気体還元剤を用いる場合には、第6図に示したよう
に、送風機16により気体還元剤を予混合することによ
って排ガスとの混合を完全にする工夫を還元剤注入装置
に施すことも多い。 しかしなから、上述したような特殊構造のガス混合器を
設置したり特殊形状の噴出ノズルを作製することは、そ
れたけ脱硝装置コストを増加させることになるため、装
置コストを増加させずに還元剤と排ガスとの効果的な均
一混合かできる工夫が望まれるところである。 そこでこの発明は、還元剤と排ガスのごとき異種の流体
を効果的に均一混合することができる、極めて簡単な構
造の流体混合装置を提供することを目的としてなされた
ものである。
【問題点を解決するための手段1 すなわちこの発明は、第1の流体が流れるダクトに設け
られた第2の流体を注入する注入口と、この注入口の下
流側ダクト内に配設された該ダクト直径より小さいオリ
フィスを有するオリフィス板とからなることを特徴とす
る流体混合装置である。 この発明において使用する第2の流体の注入口は、流体
か流れているダクト内に異種の流体を注入するためのも
のであれば、どのように形成してもよく、異種流体を注
入するために従来から慣用されている構造のダクト内に
配設された各種の注入手段や吐出手段等において形成さ
れた注入口でもよく、単に注入管をダクト内に挿入して
該注入管先端を開口した状態で設けた注入口やダクトの
側壁に注入管先端口を接続連通した状態の単に側壁に設
けた注入口でもよい。 またオリフィス板のダクト内への設置は、例えばダクト
のフランジ部にオリフィス板を挟み込み固定することに
よって簡単に行うことかできる。 この発明の流体混合装置は、第6図に示したような内燃
機関の排ガス脱硝装置に組み込んで、第1の流体を内燃
機関からの排ガスとし、第2の流体をこの排ガスに混合
する還元剤とした場合に、特に好ましく使用することが
できる。 【作 用】 ダクト内を流れる第1の流体に、注入口から第2の流体
が注入されると、2種の流体は均一に混合されないまま
ダクト内を下流へと流れ、オリフィス板に到達する。 このオリフィス板に設けられたオリフィスはダクト直径
よりも小さいため、流体がオリフィスを通過する際に流
体の流速は急激に高められる。その結果、流体は激しい
乱流状態となり、2種の流体は完全混合されることにな
る。 また、第6図に示したような内燃機関の排ガス脱硝装置
においてダクト内で排ガスと還元剤との混合を行う場合
には、内燃機関の排ガスには脈動が生ずるため、オリフ
ィスによる乱流と排ガスの脈動とにより相乗的に混合が
促進される。
【実施例】
以下に図面に示す実施例を参照してこの発明を説明する
。 第1図〜第3図はこの発明の流体混合装置の1つの実施
例を示すものであり、ダクト2内に挿入された注入ノズ
ル20に設けられた注入口21とオリフィス板22とか
ら構成されている。 すなわち、第1の流体(例えば排ガス)が矢印A方向に
流れているダクト2内に、第2の流体(例えば還元剤)
の注入口21を6個配列した注入ノズル(注入管)20
を挿入し、この注入ノズル20の下流側のダクト・フラ
ンジ31に、ダクト2直径より小さいオリフィス23を
備えたオリフィス板22を挾み込んで固定しである。 図示の例では、注入口形成部とオリフィス板固定部とを
具備したダクト部分2aからなる流体混合装置が、フラ
ンジ32.33を介してダクト本体部分2に着脱自在と
されている。 注入口21とオリフィス板22との距離およびオリフィ
ス23内径は、この発明の流体混合装置を実際に適用す
るダクト2の寸法、流体の種類や流量等によって変動す
るため、簡単な実験により完全混合に適した最適値を決
定すればよい。 オリフィス23内径が小さくなればダクト2内を流れる
流体のオリフィス23通過時の圧損か大きくなり、流体
混合効果も犬となる。しかしながら、内燃機関の排ガス
に還元剤を注入、混合するような場合には、オリフィス
23での圧損が過大になると、内燃機関の排ガス出口さ
らには内燃機関自体に負荷がかかって好ましくない。従
ってオリフィス23での圧損の上限値は、各内燃機関の
排ガス出口圧力の限度によって決められる。一般的には
、オリフィス23での流体の圧損が約30■1^qまた
はそれ以上となるようなオリフィス内径とすることによ
り、効果的な混合が達成できることが判明している。 なお、排ガス脱硝装置において還元剤としてアンモニア
ガスのごとき気体還元剤を排ガス中に混合する場合には
、この発明の流体混合装置を用いるのに加えて、第6図
に示した予混合用の送風機16を設置してもよく、種々
の混合促進手段を併設することができる。 以下に実験例を挙げてこの発明の流体混合装置の効果を
具体的に説明する。 実験例 1 第1図に示した流体混合装置を用いて、ダクト2内を流
れる空気の中に炭酸ガスを注入、混合し、流体混合試験
を行った。装置寸法、実験条件などは次の通りである。 ダク ト内径:    450 wm オリフィス内径 オリフィス板(1)  400 sm オリフィス板1)  300■■ 炭酸ガス注入口:直径 6v++X6個注入口とオリフ
ィス板との間隔:350am空  気  流  量 :
      89   Na3 /win炭酸ガス添加
量:  約1000 pp。 混合効果の判定は、オリフィス板22設置箇所より下流
側に1〜5m隔てた箇所でダクト2内空気流中の炭酸ガ
ス濃度を測定し、炭酸ガス濃度測定値が略一定を示した
箇所で完全混合が達成されたものとした。結果を第4図
A−Cに示す。図中、横軸はダクト内空気流中の炭酸ガ
ス濃度を測定した箇所を示し、オリフィス板設置箇所か
らの距離(混合距離)で表わしている。 縦軸はその測定箇所における空気流中の炭酸ガス濃度を
示す。 第4図Aはオリフィス板なしの場合であり、オリフィス
通過後4mの箇所で完全混合が達成されているが、3m
の箇所では炭酸ガス濃度の測定値にかなりの振れが認め
られ、均一な混合が達成されていないことを示している
。 第4図Bはオリフィス板(1)を用いた結果であり、オ
リフィスでの圧損は5−請^qを示した。 オリフィス通過後3mの箇所では炭酸ガス濃度測定値の
振れは、第4図Aに比べてかなり小さくなり、オリフィ
ス板の設置により混合効果が向上していることがわかる
。 第4図Cはオリフィス板(n)を用いた結果であり、オ
リフィスての圧損は30I−^qを示した。オリフィス
通過後2mの箇所で完全混合が成されていることがわか
る。なお、オリフィス板のオリフィス内径を3001■
より小さくしても、完全混合の距離は変化しなかった。 従ってこの実験では、オリフィス内径300 as、圧
損30v++^qで十分な完全混合が達成できることが
判明した。 実験例 2 500KWデイーゼルエンジン(■新潟鐵工所製、BL
lQCX型)に第6図の排ガス脱硝装置を取り付け、上
記実験例1で用いたオリフィス板(II)を具備した流
体混合装置を設置した場合と設置しない場合の還元剤と
排ガスとの混合状態を、脱硝率を測定することによって
調べた。 排ガス性状などは下表の通りである。 ディーゼル燃料   A重油 排   ガ   ス   量       3.500
  Na3 /H排ガス温度   350℃ No     濃   度       1.000 
 ppH還   元   剤    アンモニアガスダ
クト直径   350■ 脱硝触媒量   1− 脱硝反応器SV値    3,5001/11(排ガス
空塔速度) 実験は、目標脱硝率を50%と80%に変えてそれぞれ
行った。結果を第5図に示す。 第5図かられかるように、目標脱硝率5096.80%
のいずれも、オリフィス板を設置していない場合には脱
硝率が低く目標値に達していないのに対し、オリフィス
板を設置した場合には目標脱硝率を達成し、還元剤と排
ガスとは効果的に混合されていることがわかる。
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の流体混合装置は、注入口
の下流側のダクト内にダクト直径より小さいオリフィス
を有するオリフィス板を配設するという極めて簡単な構
成によって、ダクト内を流れる流体と注入された流体と
の完全な混合を効率よく達成することができる。 従って、内燃機関の排ガス中へ還元剤を注入するに際し
てこの発明の流体混合装置を用いる場合には、還元剤の
注入後に下流側の比較的短い距離内で還元剤と排ガスと
の完全混合か達成できることになり、その結果、還元剤
注入口と脱硝反応器との間の距離を短くでき、脱硝装置
全体のコンパクト化が図れることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の流体混合装置の実施例を示す説明図
、第2図は第1図の■−■線に沿う断面図、第3図は第
1図の■−■線に沿う断面図、第4図Aはこの発明の流
体混合装置を設置せずに空気流中に炭酸ガスを注入した
場合の混合効果を示すグラフ、第4図Bはこの発明の流
体混合装ft(オリフィス内径400層m)を設置した
場合の混合効果を示すグラフ、第45UCはこの発明の
流体混合装置(オリフィス内径300 as)を設置し
た場合の混合効果を示すグラフ、第5図は内燃機関の排
ガス脱硝装置にこの発明の流体混合装置を設置した場合
と設置しない場合の脱硝率の変化を示すグラフ、第6図
は従来の排ガス脱硝装置の代表例を示す説明図である。 2・・・ダクト、 21・・・注入口、 22・・・オリフィス板、 23・・・オリフィス。 代 理 人 尾 股 4丁 雄 距 離(m> 混合 距 離(m) ぜに口 距 離(m> 第 図 第2図 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の流体が流れるダクトに設けられた第2の流体
    を注入する注入口と、該注入口の下流側ダクト内に配設
    された該ダクト直径より小さいオリフィスを有するオリ
    フィス板とからなることを特徴とする流体混合装置。 2、前記第1の流体が内燃機関からの排ガスであり、前
    記第2の流体が還元剤であることを特徴とする請求項1
    記載の流体混合装置。
JP2120660A 1990-05-10 1990-05-10 気体混合装置 Expired - Lifetime JPH0775658B2 (ja)

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JP2120660A JPH0775658B2 (ja) 1990-05-10 1990-05-10 気体混合装置

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JP2120660A JPH0775658B2 (ja) 1990-05-10 1990-05-10 気体混合装置

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JPH0416221A true JPH0416221A (ja) 1992-01-21
JPH0775658B2 JPH0775658B2 (ja) 1995-08-16

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JP2120660A Expired - Lifetime JPH0775658B2 (ja) 1990-05-10 1990-05-10 気体混合装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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