JP2726332B2

JP2726332B2 - 燃焼工程の排ガス流中の酸化窒素の濃度低減のための方法および装置

Info

Publication number: JP2726332B2
Application number: JP2322216A
Authority: JP
Inventors: ヨゼフエドモンドマルティンヨハネス
Original assignee: Marutein Hyua Umueruto Unto Enerugiitekuniiku GmbH
Current assignee: Marutein Hyua Umueruto Unto Enerugiitekuniiku GmbH
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1998-03-11
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: EP0430144B1; ATE118175T1; DK0430144T3; ES2069660T3; DE3939197A1; DE3939197C3; JPH03217216A; BR9005976A; US5123363A; EP0430144A1; CA2030823C; DE3939197C2; CA2030823A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、燃焼工程の排ガス流における酸化窒素の
濃度低減のための方法に関するものであり、それによっ
て排ガス流へ処理媒体が導入され、追加的、強制的に発
生させた乱流、ならびに濃縮および、引続き膨張および
安定排ガス流が、支配下に置かれる。この発明は、この
方法の実施のための装置に関したものである。

〔従来の技術〕

燃焼工程の排ガス流における酸化窒素濃度の低減に関
しては、よく知られた種々の化学薬品がある。例えば燃
焼装置の排ガス流へ、アンモニア、塩化アンモニウム、
尿素、石灰窒素が導入されている。これらのすべての方
法により、これまで、所定の温度範囲内における化学薬
品の導入に注目が置かれていた。これに関して、使用可
能な結果に到達するために、より多くの位置で化学薬品
が採用されていた。そこでは、化学溶液、あるいは化学
懸濁液の合成と濃度が、さまざまな採用範囲内に支配的
な温度条件へと同調されていた。採用された化学薬品の
良い配分を達成するために、多数の導入位置ならびに導
入ノズルを配慮していた。これらの措置は、構造的な浪
費であるばかりでなく、また、大きな制御技術上の浪費
の結果となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の方法において、それは、DE35 10669A1からよく
知られている。記述された条件の改良のために、先ず断
面において、円形状の発生室における煙道ガスの接線状
の発生によって、回転形状の流れが惹起されており、内
部で確実に乱流が提示されている。この室に、ベンチュ
リ装置が接続されており、そのKonfusor（濃縮器）の中
で煙道ガスは濃縮され、そして垂直に上向きに加速され
ている。ベンチュリ装置の頚部を通して形成される最高
の加速と、濃縮の位置で処理媒体が導入され、その上で
それに引続いて拡散器の中で、混合気が膨張し、そのあ
とで上方に向う管状縦穴の方へ導かれ、その中で本来の
反応が発生する。この濃縮と上方への加速によって、ス
パイラル状の流れが分散され、ほゞ一様な流れへと導か
れる。それ故になお媒体導入前の確実な乱流発生は、期
待通りの量において最早や作用していない。その濃縮ゾ
ーンは、非常に短いので、協定通りの安定した流の中
で、最初にスタートとした反応は全く生じない。このよ
く知られた処理法は、炉に無関係な装置の中で行われて
いるので、追加的な構造上の措置が特に煙道ガス処理に
対して必要である。

この発明の目的は、一方では構造上および制御技術上
の措置を低減させ、また他方では、酸化窒素の濃度低減
を更に推進することにある。

この目的は、請求項１に記載された方法手段によって
解決される。

この発明によると、直接的に更に上述の既知の方法と
は対照的に、濃縮前および乱流発生前の排ガス中へ処理
媒体が導入される。

比較のために、これに対して、既知の方法の中では先
ずある適度の乱流が造出され、それは次に更に再び高め
られ、その際非常に短い濃縮ゾーンの中へ処理媒体が運
びこまれ、そのために反応は先ず安定した排ガス流の中
で行われた。この発明により、酸化窒素の濃度低減は改
良された反応を通して高められる。これに加えて、一方
では処理媒体が濃縮前に排ガス流の中へ導入される事実
を有する。排ガス流の濃縮によって、気体容積に関して
化学薬品により影響を受ける分子の密度がより高くな
り、それにより影響を受ける分子上へ導入された化学薬
品の作用の確率が、より大きくなってくる。この領域の
中で既に処理媒体と排ガス流間での反応が行われ、そし
てなお次に本質的な乱流の増強でもって実施される膨張
によって高められる。それ故に、排ガス流の中での強い
乱流の発生が特別に大きな構造上の措置を必要とせず、
これは更に下記で詳しく説明されるように、この特許に
基いて導入位置ならびに導入ノズル数およびそれによっ
て結合された上記に説明した措置が、低減されている。

濃縮の領域内で、処理媒体と煙道ガスとの間の接触を
増加させるために、この発明の形成の中で側面加速の濃
縮によって、排ガス流が支配下に置かれており、そのた
めにこれによって両媒体の強力な混合を生ずることが可
能である。

排ガス流の濃縮は、好都合な方法において、それの絞
りならびに狭窄によって、特別簡単な方法で達成され
る。

ある高乱流を達成するための特別な好都合な措置は、
この発明に従うと乱流が排ガス流全体の２つの方向変換
によって、発生ゾーンから出発して膨張ゾーンに至るま
で呼び起されること、第２の方向変換前に排ガス流の濃
縮が行われること、および処理媒体の導入が第２の方向
変換前に行われるということの中に存在する。排ガス流
の方向変換は、燃焼室ならびに排ガス煙道のそれに応じ
た形成によって簡単な方法で達成されるので、特別に強
力な乱流の達成措置はきわめて減少する。

しかしまた排ガス流への追加ガスの導入による乱流を
発生させることも可能である。

更に簡単な手段でもって、排ガスの流路内の構成要素
によって乱流を発生することが可能である。

もしも更にこの発明の形態の中で水溶液中の処理媒体
が、一成分系ノズルによって導入されるならば、それに
よる処理媒体の導入に対するエネルギ消費は、２成分系
ノズルを用いた処理媒体の導入に対して低下する。そこ
では追加的な搬送および撤布媒体の必要がないので、そ
の用意に対しては対応するエネルギ措置を必要とする。

処理媒体の作用を、減少していく分子上で高めるため
に、もしも排ガス流中の処理媒体が水滴のような大きさ
で導入されるならば、溶剤ならびに搬送媒体の爆発的気
化を可能にすることが好都合である。

装置すなわちこの方法の実施における燃焼装置は、燃
焼材供給とクリンカー放出を有する燃焼格子上で上方に
向う煙道と排ガス流に対する反転室および、下方に向う
排ガス煙道を有し、上向きの排ガス煙道は３つの部分に
下位分割され、それによってクリンカー除去に向う境界
壁が、最初の部分では垂直線ではじまってクリンカー放
出の方に傾斜し、第２部分では、本質的に垂直線で実施
されており、そして、第３部分では垂直線からはじまっ
て燃焼材供給の方へ傾斜し、第１部分の断面は、第２部
分の方向へやや拡大されており、また第３部分の断面
は、第２部分の断面に対して強く狭められており、また
第３部分の領域内では、処理媒体の導入に対する噴霧ノ
ズルが配置されているという特徴をもっている。

この簡単な構造によって、燃焼格子にはじまり、下方
に向う排ガス煙道に至るまで、本質的にはＳ字状の排ガ
ス流の流れ過程が達成されており、それによって排ガス
煙道の下方領域における方向変換が、反転室内で降下す
るよりも、更に格段に弱まる結果となる。排ガス煙道の
第３部分の強力な狭窄との結合の中で、方向反転により
強力な乱流と、排ガス流の強力な混合およびそれと共
に、化学薬品の作用に対する好都合な前提条件が、酸化
窒素上に造出されている。

もしも前記の壁すなわち排ガス煙道の燃焼材供給に向
う壁が、建設の簡素化のために垂直線で実施されるなら
ば、この発明の引続く形成の中で排ガス煙道の第１部分
の入口に、少くとも１つのバイパス用空気の吹出し開口
を、燃焼材供給に向う境界壁の方に向って計画すること
を推奨する。

それによって、本質的に排ガス流のＳ字状流れ過程が
支援される。

この発明は図面に示された実施例に基いて、ある燃焼
装置が更に詳しく説明されており、それは添付の各図の
中で示されている。

第１図には、かなり簡略化した形でこの発明の燃焼装
置１の断面が示されており、それは、供給ホッパー２、
供給台３およびその上であちらこちらへ移動可能な供給
プランジャ４も包含している。供給プランジャ４によ
り、燃焼材、例えば下方から燃焼空気と共に供給される
くずが、燃焼格子上へ装入され、その空気は格子上へ送
風機６を用いて供給管７を越えて補給される。

８で示される燃焼材の燃焼は、同時にそれ自体が低減
すべき酸化窒素の発生域である格子５の上で行なわれ、
ほゞ格子長さの半分に亘って広がっている。燃焼格子の
残りの部分は、クリンカーの冷却用に使用され、燃焼格
子の末端ではクリンカー放出部９へと降下している。

燃焼格子５は燃焼材供給からはじまってクリンカー放
出部９の方向に傾斜しており、そして優先的に逆供給格
子として設計されている。

燃焼格子５の燃焼域に亘って、排ガス煙道10が上向き
に延長されており、それは反転室11の中へ流れこみ、そ
こで下方に向う排ガス煙道12と接続している。この排ガ
ス煙道に再び上方に向う排ガス煙道13が接続し、そこで
は強力な反転に基いて、最も粗いちりが下方に向って格
子上へ送付されてくる。

第１上向煙道10は、その下方領域で燃焼によって生ず
る火焔を受け入れ、同時に燃焼室として役立っており、
また本質的に、３つの部分14,15,16に下位区分されてい
て、線17,18,19で境界が設けられている。燃焼材供給11
に向う排ガス煙道の境界壁は20で示され、また後方のク
リンカー放出部９に向う境界壁は21で示されている。

排ガス煙道の後方境界壁は、排ガス煙道の第１部分14
の中で22でもって示され、垂直線ではじまってクリンカ
ー放出部９の方向に向って傾斜し、それ故に第１部分14
の断面拡大は、第２部分15の方向に向って生じている。
第２部分15は、本質的に平行な壁によって境界が設けら
れているが、一方第３部分16の後壁は23で示され、比較
的強く垂直線から燃焼材供給１の方向に向って傾斜し、
それ故に、第３部分16の断面の狭窄は次第に強まってい
る。第３部分16の断面は第２部分15の断面に比べて狭め
られている。これによって排ガス流の強力な濃縮が生じ
ている。後方の境界壁23の端部は、反転室11の中に突入
している。この排ガス流はそこで鋭いカーブで境界壁23
の角24のまわりで回転し、そして下方に向う煙道12に入
る。それ故に、後方境界壁23は同時にまた下方に向う排
ガス煙道12のための境界壁でもあり、これはそのもっと
下部よりも更に上部において、排ガス煙道12の上部領域
が上方に向う排ガス煙道の第３部分16の領域よりも断面
が大きい。これによって角24に沿った流れは、排ガス流
の膨張と安定に入る。

上記の建設上の形状に基いて、本質的に排ガス流のＳ
字状の流れ過程は、燃焼格子からはじまって下方に向け
られた排ガス煙道12の方に至るまでとなり、そこではそ
の流れは、破線で描かれた線25を通って示されている。
そこでは排ガス流のこのＳ字状過程に基いて、２つの方
向変換が支配下におかれており、第１の方向変換は、第
１部分14から第２部分15への移行によって生じており、
一方第２の方向変換は既に第３部分16の中で開始され、
そして次に鋭いカーブで反転室11の中に続いている。こ
の流れの過程は、それ故に上部領域よりも、更に少い方
向変換の下方領域の中で支配下に置かれている。

第３部分16の下方領域において、排ガス流の濃縮は傾
斜した境界壁23によって生じて噴霧ノズル26が配置さ
れ、それによって水溶液ならびに懸濁液の中に存在する
化学薬品が、排ガス煙道へ微細に分散した形状で撤布さ
れ、１成分系ノズルとして噴霧ノズルが優先的に設計さ
れている。ノズルによって作用された水溶性化学薬品溶
液ならびに懸濁液が、爆発的な水の気化へと導かれ、そ
のために直接的に噴霧の後で導入された化学薬品が、よ
り速やかな形で煙道ガス中に存在する。既に前述したよ
うに、アンモニア、塩化アンモニウム、尿素あるいは、
石灰窒素は、一酸化窒素の低減を招来するために、水溶
液ならびに懸濁液の中で噴霧可能である。第３部分16の
中で起された方向変換に基いて、排ガス流の強力な濃縮
と、角24のまわりの非常にはげしい方向変換が結合し
て、排ガス流に特別に強い乱流が押込まれ、その中で一
酸化窒素減少のための条件が良好となり、その際部分16
の中で濃縮によって、ガス容積に関連して影響を受ける
分子の密度が、その他の排ガス流よりも大きくなり、同
時に一酸化窒素の低減に対する条件の改善へと導かれ
る。部分15において流路25のカーブ形成過程に基いて、
ガス分子は境界壁23の方向に向って加速され、加速に対
してこの境界壁23によって招来された方向変換と結合し
て、ガスの小部分は反対方向へと導かれ、それによって
強力に導入された化学薬品のガス分子の混合が招来され
る。ガス流の濃縮および特別に強力な乱流の造出は、こ
れまでに通常の方法によって可能であったものよりも、
なお一層強力に排ガス流中の酸化窒素含有量の濃縮へと
導いている。

排ガス流を直接的に燃焼格子５上で所望の方向へすな
わち境界壁21の方向に向って導くために、前述の境界壁
20の最下端で吹き出しノズル27がバイパス空気として計
画されており、これによって境界壁20は簡単な垂直線境
界壁として実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断正面図である。１……燃焼装置、９……クリンカー放出部 10……排ガス煙道、14……第１部分 15……第２部分、16……第３部分 20……境界壁、21……後方境界壁 27……吹き出しノズル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼装置の煙道ガス路内の排ガス流内に処
理媒体を導入し、燃焼プロセスの排ガス流中の酸化窒素
濃度を減らす酸化窒素濃度低減方法において、発生ゾー
ンで発生した排ガス流が収縮されたところで処理媒体と
混合し、その後この排ガス流と処理媒体との混合ガス流
が流動方向を変換することによって乱流となり、その後
この混合ガス流は最終的に膨張することを特徴とする酸
化窒素濃度低減方法。
【請求項２】排ガス流の収縮は、煙道ガス路が狭くなっ
ていくことによって達成されることを特徴する請求項１
に記載の酸化窒素濃度低減方法。
【請求項３】乱流となった混合ガス流は、排ガス流が上
昇排ガス煙道から、下降排ガス煙道に方向変換される際
に発生し、混合ガス流が乱流となる前に、排ガス流への
処理媒体の混合が行われることを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれか１項に記載の酸化窒素濃度低減方法。
【請求項４】排ガス流に補助ガスを導入することによっ
て乱流がつくりだされることを特徴とする請求項１−３
のいずれか１項による方法。
【請求項５】混合ガス流の上昇排ガス煙道と、下降排ガ
ス煙道との間に配置された境界壁によって乱流がつくり
だされることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項
による方法。
【請求項６】処理媒体がノズルによって水溶液で導入さ
れることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項によ
る方法。
【請求項７】処理媒体が溶媒あるいは基質媒体の爆発的
な蒸発を可能にするような程度の液滴として排ガス流内
に導入されることを特徴とする請求項１−６のいずれか
１項による方法。
【請求項８】燃焼工程の排ガス中の酸化窒素濃度低減装
置であって、燃焼材が供給されてクリンカーが放出され
る燃焼格子と、上昇排ガス煙道、下降排ガス煙道及びこ
れらの中間のガス流反転室を有する排ガス煙道を有し、
この排ガス煙道の上昇排ガス煙道が第1,第2,第３部分
（14），（15），（16）に区分され、これらの３部分
（14），（15），（16）には、第１部分（14）では垂直
部からはじまって、クリンカー（９）の方向に向って下
向きに傾斜し、第２部分（15）では垂直となっており、
そして第３部分（16）では、垂直部からはじまって、燃
焼材供給部（２）の方向に向って傾斜している境界壁
（21）が設けられており、第１部分（14）の断面は、燃
焼格子（５）から第２部分（15）の方向に向ってやゝ拡
大され、第３部分（16）の断面は、第３部分（16）が第
２部分（15）から離間するにつれて第２部分（15）の断
面より狭められており、第３部分（16）の排ガスの流動
方向下流領域に、処理媒体を導入する噴霧ノズル（26）
が配置されていることを特徴とする酸化窒素濃度低減装
置。
【請求項９】排ガス煙道（10）の第１部分（14）の入口
において、燃焼格子（５）の上方の境界壁（20）に、少
くとも１箇のバイパス用空気の吹き出しノズル（27）が
設けられていることを特徴とする請求項８に記載の酸化
窒素濃度低減装置。