JPH09150037A - 排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置 - Google Patents

排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置

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JPH09150037A
JPH09150037A JP7314298A JP31429895A JPH09150037A JP H09150037 A JPH09150037 A JP H09150037A JP 7314298 A JP7314298 A JP 7314298A JP 31429895 A JP31429895 A JP 31429895A JP H09150037 A JPH09150037 A JP H09150037A
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JP
Japan
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pipe
urea water
supply pipe
exhaust
exhaust pipe
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JP7314298A
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Takeki Kobayashi
武城 小林
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N S ENG KK
Niigata Engineering Co Ltd
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N S ENG KK
Niigata Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea

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  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】尿素水の噴霧ノズルが閉塞した時に、尿素水の
供給管内で尿素水から生じる高圧のアンモニアが供給管
外に漏洩することを防止する。 【解決手段】排気管3の内部に突出した供給管6には、
噴霧ノズル7が設けられる。供給管6の枝管6aは、逆
止弁8、ポンプ11等を介して尿素水タンク12に接続され
る。枝管6bは、逆止弁14等を介して尿素水置換用の水の
供給源に接続される。両枝管6a,6b の各逆止弁8,14の下
流側には、安全弁16の受圧側が接続され、安全弁16の圧
力放出側は排気管3内に導かれた放出管17に接続され
る。エンジン1の運転中、何らかの原因で噴霧ノズル7
が閉塞すると、供給管6内の尿素水の温度は排気管3内
の高温の排ガスによって上昇し、尿素が分解して高圧の
アンモニアガスが発生する。安全弁16が作動して管路内
にある異常な高圧のアンモニアガスを放出管17から排気
管3内に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】本発明は、排ガスの浄化に用いられる還
元触媒を用いた排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等の排ガスにおける
NOX 低減は緊急かつ重要な問題となっている。現在で
はエンジン側の改良によるNOX 発生の低減化は限界に
達しており、排ガスの浄化、即ち還元触媒を用いた脱硝
(NOX の還元)が必要になってきている。
【0003】このような還元反応に使用される還元剤と
しては、アンモニアガス、アンモニア水、尿素水があ
る。アンモニアガスやアンモニア水は危険物であり、労
働安全衛生上からも取扱いの制限を受けるため、還元触
媒を用いた中小規模の脱硝装置には適用しにくく、この
種の脱硝には毒性のない尿素水が使われ始めている。
【0004】尿素水を還元剤に用いる場合には、脱硝反
応器に排ガスを導く排気管の内部に尿素水のノズルを設
け、高温の排ガスが流れる排気管内に尿素水を噴霧する
ノズルを備えた装置が用いられる。そして、排気管内に
噴霧された尿素水は排ガスの熱によって加水分解してア
ンモニアを生成し、このアンモニアが触媒上で排ガス中
のNOX を還元する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】尿素水は危険性もなく
取り扱いやすいことから、脱硝用の還元剤として尿素水
を使用する技術を確立することが強く望まれている。と
ころが、前記従来の脱硝装置には、次のような問題があ
った。すなわち、高温の排気ガスが流れる排気管内に尿
素水を噴霧している時、何らかの原因で噴霧ノズルが閉
塞してしまった場合、供給管内の尿素水の温度は排気管
内の高温の排ガスによって上昇する。尿素水の温度が1
60℃付近まで上昇すると供給管内の尿素が分解してア
ンモニアガスが発生し、その時の温度に対応する飽和圧
力に近い高圧を発生する。例えば、アンモニアの臨界温
度132℃における圧力は115kgf/cm2 であ
る。供給管の外の排気管内には300℃以上の排気ガス
が流れているから、噴霧ノズルが閉塞して流れが止まる
と供給管内は容易に160℃を越える温度になり、アン
モニアが発生して供給管に設けられた逆止弁と閉塞した
噴霧ノズルとの間に高圧のアンモニアが閉じ込められる
事態が発生することになる。このような事態になれば、
毒性のあるアンモニアが供給管外に漏れだす危険性は極
めて大きい。
【0006】本発明は、尿素水の噴霧ノズルが閉塞した
時に、尿素水の供給管内で尿素水から生じる高圧のアン
モニアが供給管外に漏洩することを防止することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された排
煙脱硝装置の還元剤噴霧装置は、脱硝反応器に排ガスを
導く排気管の内部に尿素水を供給する尿素水供給手段
と、前記尿素水供給手段に設けられて前記尿素水供給手
段内に発生する異常高圧を前記排気管の内部に放出する
圧力放出手段とを有することを特徴としている。
【0008】請求項2に記載された排煙脱硝装置の還元
剤噴霧装置は、脱硝反応器に排ガスを導く排気管の内部
に先端が突出して設けられた尿素水の供給管と、前記供
給管の先端に設けられた噴霧ノズルと、前記供給管内に
発生する異常高圧を前記排気管の内部に放出する圧力放
出手段とを有することを特徴としている。
【0009】請求項3に記載された排煙脱硝装置の還元
剤噴霧装置は、脱硝反応器に排ガスを導く排気管の内部
に先端が突出して設けられた尿素水の供給管と、前記供
給管の先端に設けられた噴霧ノズルと、前記供給管に接
続された尿素水の供給源と、前記供給源の尿素水を前記
供給管に送りだすポンプと、前記供給管内に発生する異
常高圧を検知する圧力センサと、前記供給管内に発生す
る異常高圧を前記排気管の内部に放出する安全弁と、前
記圧力センサが前記供給管内に異常高圧が発生したこと
を検知した時に前記ポンプの駆動を停止させる制御手段
とを有することを特徴としている。
【0010】尿素水の供給管の先端にある噴霧ノズルが
閉塞し、供給管内で異常高圧が発生すると、圧力センサ
がこれを検知し、制御手段がポンプの駆動を停止して供
給管への尿素水の供給を停止する。また、安全弁が作動
して供給管内の異常高圧を排気管内に放出する。排気管
内に放出されたアンモニアガスは、排気ガスに搬送され
て脱硝反応器に送り込まれる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1を参照して本発明の第1の実
施の形態を説明する。図1は、ディーゼルエンジン1
(以下、エンジン1と呼ぶ。)に設けられる排煙脱硝装
置2の構成を模式的に示している。排煙脱硝装置2は、
エンジン1の排気管3に設けられた還元触媒を有する脱
硝反応器4と、排気管3に設けられた還元剤噴霧装置5
を有する。還元剤噴霧装置5は、尿素水供給手段19と
圧力放出手段としての安全弁とを有する。尿素水供給手
段19は、排気管3の内部に還元剤である尿素水を供給
する。
【0012】尿素水供給手段19の構成を説明する。ま
ず、前記排気管3の内部には、尿素水の供給管6が突出
している。排気管3内にある供給管6の先端には、噴霧
ノズル7が噴霧方向を脱硝反応器4に向けて取り付けら
れている。噴霧ノズル7は一流体噴霧ノズル7であり、
尿素水の液圧のみで噴霧する。
【0013】排気管3の外の供給管6は2つに分岐して
いる。一方の枝管6aには、逆止弁8、電磁弁9、流量
計10及びポンプ11が順次直列に接続され、ポンプ1
1の吸い込み口は尿素水の供給源である尿素水タンク1
2に接続されている。流量計10とポンプ11の間から
さらに分岐した枝管は背圧弁13を介して尿素水タンク
12に戻されている。
【0014】他方の枝管6bには、逆止弁14、電磁弁
15が順次直列に接続され、電磁弁15は図示しない水
の供給源に接続されている。この水の供給源から供給さ
れる水は、エンジン1停止時に前記噴霧ノズル7内の尿
素水を置換するためのものである。
【0015】前記両枝管6a,6bの各逆止弁8,14
の下流側(噴霧ノズル7側)には、圧力放出手段として
の安全弁16の受圧側が接続されている。安全弁16の
圧力放出側は、前記排気管3内に導かれた放出管17に
接続されている。安全弁16は、噴霧ノズル7と前記両
逆止弁8,14との間の管路に発生する圧力を受けて作
動する。即ち、噴霧ノズル7と前記両逆止弁8,14と
の間の管路に規定の圧力を越えた異常高圧が発生した場
合には、放出管17を介して異常圧力を排気管3内に放
出する。
【0016】本例の場合、噴霧ノズル7と前記両逆止弁
8,14との間の管路に発生する通常の圧力は3〜30
kgf/cm2 である。前記安全弁16の設定圧力は、
吹き始め圧力が35〜40kgf/cm2 、吹き止まり
圧力が30〜35kgf/cm2 とした。これらの数値
は装置の仕様や運転状態等に応じて任意に設定できる。
安全弁16の構造上の種類は任意であり、ばね式でも重
り式でもその他の形式でもよい。
【0017】安全弁16の受圧側の管路には圧力センサ
18が設けられている。噴霧ノズル7と前記両逆止弁
8,14との間の管路に異常圧力が発生したことを圧力
センサ18が検知した場合には、同圧力センサ18から
の信号を受けて図示しない制御手段が前記ポンプ9の駆
動を停止し、噴射ノズル7による尿素水の噴霧を停止す
る。
【0018】前記制御手段は、圧力センサ18からの信
号によってポンプ9の駆動を制御するだけでなく、本装
置全体の制御を行うようにしてもよい。例えば、エンジ
ン1に設けられた図示しない回転計や燃料の流量計等の
ような運転状態を検出する各種センサ類からの信号や、
前記尿素水の流量計10からの信号や、外部から操作者
が与える指示等を受け、前記ポンプ9とともに前記ポン
プ15及び前記電磁弁9,15の開閉制御等を行うよう
にしてもよい。
【0019】次に、前述の構成における本装置の作用に
ついて説明する。エンジン1が運転されている時は、電
磁弁15は閉止され、置換用の水は噴霧ノズル7には供
給されない。電磁弁9は開放され、ポンプ11が駆動さ
れ、噴霧ノズル7を介して排気管3内に尿素水が噴霧さ
れる。
【0020】排気管3内に噴霧された尿素水は排ガスの
熱によって加水分解してアンモニアを生成し、このアン
モニアが脱硝反応器4内にある触媒上で排ガス中のNO
X を還元する。
【0021】エンジン1の停止時には、まずポンプ10
が停止して尿素水の供給が止まり、次いで電磁弁15が
開かれて噴霧ノズル7に置換用の水が供給される。噴霧
ノズル7内に残った尿素水は水に置換されて排気管3内
に放出される。その後、制御装置に設定された所定の時
間が経過した後にエンジン1が停止される。
【0022】エンジン1の運転中、高温の排気ガスが流
れる排気管3内に尿素水を噴霧している時、何らかの原
因で噴霧ノズル7が閉塞してしまった場合、供給管6内
の尿素水の温度は排気管3内の高温の排ガスによって上
昇する。尿素水の温度が160℃付近まで上昇すると供
給管6内の尿素が分解してアンモニアガスが発生し、そ
の時の温度に対応する飽和圧力に近い高圧を発生する。
本装置の場合、供給管6に連通する2つの枝管6a,6
bにはそれぞれ逆止弁8,14が設けられているので、
何らかの不都合が生じて噴霧ノズル7が閉塞すると、噴
霧ノズル7と前記両逆止弁8,14との間の管路に前述
したような異常な高圧が発生する。
【0023】噴霧ノズル7と前記両逆止弁8,14との
間の管路に発生した異常な高圧が安全弁16の設定値を
越えると、安全弁16が作動して同管路内にある異常な
高圧のアンモニアガスを放出管17に吹き出す。このア
ンモニアガスは排気管3内に排出され、エンジン1から
の排気ガスによって搬送され、脱硝反応器4に送り込ま
れる。
【0024】図2を参照して本発明の第2の実施の形態
を説明する。図2は、エンジン1に設けられる排煙脱硝
装置2aの構成を模式的に示している。排煙脱硝装置2
aは、エンジン1の排気管3に設けられた還元触媒を有
する脱硝反応器4と、排気管3に設けられた尿素水供給
手段19aを有する。尿素水供給手段19aは、排気管
3の内部に還元剤である尿素水を供給する。
【0025】本例においては、尿素水供給手段19aの
噴霧ノズル27が二流体噴霧ノズルで構成されている。
噴霧ノズル27には、尿素水の供給管6と、霧化用の気
体を供給する気体供給管21が接続されている。供給管
6から噴霧ノズル27に供給された尿素水は、気体供給
管21から供給された気体によって霧化し、排気管3内
に噴霧される。気体供給管21には下流側から順に逆止
弁22と電磁弁23が接続され、さらに図示しない噴霧
用空気の供給源に接続されている。
【0026】その他の構成は前述した第1の例と実質的
に同一であり、第1の例と対応する部分には図1中の符
号と同一の符号を付してその説明を省略する。但し、本
例の場合、噴霧ノズル27と前記両逆止弁8,14との
間の管路に発生する圧力は1〜10kgf/cm2 であ
る。従って、本例の安全弁16の設定圧力は、吹き始め
圧力が15〜20kgf/cm2 、吹き止まり圧力が1
0〜15kgf/cm 2 とした。
【0027】本例においても、エンジン1の運転中、高
温の排気ガスが流れる排気管3内に尿素水を噴霧してい
る時、何らかの原因で噴霧ノズル27が閉塞してしまう
と、供給管6内の尿素が分解してアンモニアガスが発生
し、噴霧ノズル27と前記両逆止弁8,14との間の管
路に異常な高圧が発生する。この高圧が安全弁16の設
定値を越えると、安全弁16が作動して同管路内にある
異常な高圧のアンモニアガスを放出管17に吹き出す。
このアンモニアガスは排気管3内に排出され、エンジン
1からの排気ガスによって搬送され、脱硝反応器4に送
り込まれる。
【0028】
【発明の効果】本発明の排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置
によれば、噴霧ノズルが運転中に何らかの原因で閉塞す
る等して尿素水供給手段内にアンモニアガスの異常な高
圧が発生しても、これを安全弁等の圧力放出手段で排気
管内に放出することができ、有害なアンモニアガスの漏
洩を未然に防止することができるという効果があり、こ
の種の排煙脱硝装置の機能性乃至使用上の利便性を向上
させるという産業上顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を模式的に示す図で
ある。
【図2】本発明の第2の実施の形態を模式的に示す図で
ある。
【符号の説明】
2,2a 排煙脱硝装置 3 排気管 4 脱硝反応器 5,5a 還元剤噴霧装置 6 供給管 7 噴霧ノズル 11 ポンプ 16 圧力放出手段としての安全弁 19,19a 尿素水供給手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱硝反応器に排ガスを導く排気管の内部
    に尿素水を供給する尿素水供給手段と、前記尿素水供給
    手段に設けられて前記尿素水供給手段内に発生する異常
    高圧を前記排気管の内部に放出する圧力放出手段とを有
    する排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置。
  2. 【請求項2】 脱硝反応器に排ガスを導く排気管の内部
    に先端が突出して設けられた尿素水の供給管と、前記供
    給管の先端に設けられた噴霧ノズルと、前記供給管内に
    発生する異常高圧を前記排気管の内部に放出する圧力放
    出手段とを有する排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置。
  3. 【請求項3】 脱硝反応器に排ガスを導く排気管の内部
    に先端が突出して設けられた尿素水の供給管と、前記供
    給管の先端に設けられた噴霧ノズルと、前記供給管に接
    続された尿素水の供給源と、前記供給源の尿素水を前記
    供給管に送りだすポンプと、前記供給管内に発生する異
    常高圧を検知する圧力センサと、前記供給管内に発生す
    る異常高圧を前記排気管の内部に放出する安全弁と、前
    記圧力センサが前記供給管内に異常高圧が発生したこと
    を検知した時に前記ポンプの駆動を停止させる制御手段
    とを有する排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置。
JP7314298A 1995-12-01 1995-12-01 排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置 Pending JPH09150037A (ja)

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