JPS62171735A - 燃焼ガスへの反応剤混合装置 - Google Patents

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、炉からの高温の燃焼ガス中に微量の反応剤を
迅速に混合させて脱硫、無触媒脱硝などの を行な袂に採用される燃焼ガスへの反ｒ；６剤混合装置
に関するものである。

従来の技術 高温の炉内で起る脱硫、脱塩化水素、脱弗化水素、脱硝
などの反応は適正な温度範囲が比較的せまく、かつ迅速
（１秒のオーダ）であるために、炭酸カルシウム（Ｃａ
Ｃｏ　ｓ　）とかアンモニア（Ｎｌ２）などの９ｆｆｉ
の反応剤を、適正な温度のガス流に迅速に、かつ均一に
混合させることが重要であるが、従来では、適切な混合
方法が行なわれないために充分な成果が得られなかった
。

発明が解決しようとする問題点 ４００〜５００°Ｃの比較的低い温度のガス流の場合に
は、炉の燃焼ガス路中に細かなメツシュ状にノズルを配
置し、これらノズルからガス流れ中に微量の反応剤を注
入する方式が行なわれているが、７００〜１３００°Ｃ
の高温領域ではノズル群を含む構造物をガス流れ中に設
けることは、構造物の材料上の制約と、微量反応剤の安
定性に由来する制約のために不可能である。

本発明の目的とするところは、広い流路に流れている高
温の燃焼ガス中に微量の反応剤を均一かつ迅速に混合し
得る燃焼ガスへの反応剤混合装置を捉供する点にある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決すべく本発明における燃焼ガスへの反
応剤混合装置は、炉の燃焼ガス路形成壁に、燃焼ガスの
流れ方向とは交差する方向に向く噴流口を、流れ方向に
間隔を置いて複数箇所形成し、これら噴流口から反応剤
含有ガスを、上流部側ほど到達距離を長くして噴射すべ
く構成している。

作用 かかる本発明構成によると、各噴流口から噴射された反
応剤含有ガスは、やがては燃焼ガス流の方向に偏向して
燃焼ガスの中に拡散して行く。その際に反応含有ガスの
到達距離は噴流口の径と噴射初速度によって決まるが、
このとき直切速度の噴流口が流れ方向の上流部に位置し
、そして順次減速状態となって低初速度の噴流口が最下
流部に位置していることから、各噴流口から噴射される
反応含有ガスは噴流が互に干渉し合わないように噴射さ
れ、かつ偏向されることになる。また偏向される各噴流
は拡散されていることから、燃焼ガス流中においてほぼ
均一に分布され、かつ噴流の一部が互に重なシ合って速
度分布および反応剤の＃度分布がほぼ一様になる。

実施例 以下に本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

（１）は炉の燃焼ガス路形成壁で、四側壁部（ＬＡＸＩ
Ｂ）（ＩＣ）（ＩＤ）によって断面矩形の燃焼ガス路（
２）を形成する。相対向する一対の側ＪｕｆｆｉＳ（Ｉ
Ａ）（Ｉｃ）には、燃焼ガス（３）の流れ方向とは交差
する方向に向く噴流口が、流れ方向に間隔を置いて複数
箇所形成される。すなわち流れ方向の上流部には大径噴
流口（４）が形成され、この大径噴流口（４）は横方向
において所定ピッチ（ｐ、）置きに複数が配列形成され
る。そして大径噴流口（４）よりも所定間隔（１１）を
置いた下流部には中径噴流口（５）が形成され、この中
径噴流口（５）は横方向において所定ピッチ（ｐ２）［
きに複数が配列形成される。さらに中径噴流口（５）よ
シも所定間隔（１２）を置いた下流部には小径噴流口（
６）が形成され、この小径噴流口（６）は所定ピッチ（
ｐ３）置きに複数が配列形成される。これら噴流口（４
１（５）　（６）は同質の反応剤含有ガス（７）を噴射
するもので、Ｃａω。

ヤＮＩ（３などの微量の反応剤をキャリヤーガスで稀釈
含有させている。大径噴流口（４）群、中径噴流口（５
）群、小径噴流口（６）群の外側には、それぞれグルー
プ別にダク）　（８）　（９）αｑが配設され、これら
ダクト（８）　（９）（ＪＱには供給管α１）　０２　
Ｑ３が接続されている。各噴流口（４１（５１（６１を
形成した（ｔｉｌｌ壁（ＬＡ）（ＩＣ）は、噴流口形成
部の少し下流部において内方への突出壁部Ｑ４　Ｑ４）
に形成され、以って縮少ガス路（２ａ）を形成している
。

上記実施例において、燃焼ガス路（２）を流れている燃
焼ガス（３）に対して、各噴流口（４）　（５）　（６
）から反応剤含有ガス（７）が噴射される。このとき大
径噴流口（４）から噴射される大口径噴流Ｑ９は燃焼ガ
ス路（２）の中心近くにまで到達し、やがて燃焼カス（
３）流の方向に偏向して燃焼ガス（３）中に拡散して行
く。また中径噴流口（５）から噴射される中口径噴流α
Ｑは、大口径噴流Ｑｆ９よりも到達距離が短かく、かつ
下流部からの噴射であることから、大口径噴流Ｑ９と互
に干渉されることなく噴射され、かつ燃焼ガス（３）流
の方向に偏向して燃焼ガス（３）中に拡散して行く。

そして小径噴流口（６）から噴射される小口径噴流ｑ′
？）は、中口径噴流α呻よりも到達距離が短かく、かつ
さらに下流部からの噴射であることから、中口径噴流α
匈と互に干渉されることなく噴射され、かつ燃焼ガス（
３）流の方向に偏向して燃焼ガス（３）中に拡散して行
く。各噴流（へ）α６Ｑ７）が偏向を終え、燃焼ガス（
３）中に拡散することによって、噴流ｕｓ　ｕｎ　ａη
に含まれている１１に量の反応剤を燃焼ガス（３）中に
ほぼ均一にかつ迅速に混合させることができる。

上記実施例では大中小と口径の異なる噴流口（４）（５
）　（６）を、燃焼ガス流れの上流から下流に向って順
に配置することによって均一な混合を行うものであるが
、同様の効果は第４図に示すように、同口径の噴流口（
１ａＡＸ１８ＢＸ１８Ｃ）を用いても得られる。この場
合に上流部の噴流口（１ａＡ）からは直切速度の噴流（
１９Ａ）を、中間部の噴流口（１８Ｂ）からは生籾速度
の噴流（１９Ｂ）を、下流部の噴流口（１８Ｃ）からは
低初速度の１１向流（１９Ｃ）をそれぞれＩＩ（を躬さ
せればよい。

また噴流口径と噴流初速度の組み合わせによっても互い
の噴流を干渉させることなく、微量反応剤を均一に混合
させることができる。

たとえば第１図〜第３図において、噴流ｑ９α００ηの
分布は、噴流口（４１（５）　（６１を形成していない
一対の側壁部（ＩＢ）（ＬＤ）間の方向、すなわち（Ｙ
１方向に対しては均一である。しかし、側壁部（ＩＡ）
（ＩＣ）間の方向、すなわち（Ｘｉ力方向対しては各種
サイズの噴流ＱＧ　Ｃ１１ａηが合成されたものであり
、また噴流０５　ＱＧ　ＣＪηの偏向のために噴流Ｑ５
　（ｌｔ９　（ｌηの分布は不均一であるし、また噴流
速度分布も一様でない。つま＃）（Ｘ１方向には、かな
シの程度の反応剤の濃度むらが生じることになる。これ
を均一化するために突出壁部０４を設け、縮少ガス路（
２ａ）を形成している。これにより各噴流Ｑ５　ＩＩ　
（１７）は、偏向後の位置で燃焼ガス（３）とともに縮
少され、以って開方向の混合を促進できる。なお縮少割
合は大きいほどその効果は大きいが、縮少ガス路（２ａ
）を燃焼ガス路（２）の６０％ぐらいにするだけでも有
効な混合促進効果が得られる。

また縮少に代えて、燃焼ガス路（２）を大きな角度で曲
げることによシ混合を促進することもできる。

この場合には９０度以上の曲げが好ましい、。

前述した噴流αＱαｆ１９Ｑηの混合は、反応時間が１
秒オーダであるため、１秒オーダの時間内で迅速に行う
ことが必要である。また反応剤を噴流として噴射させる
に際して、反応剤をキャリヤーガスで稀釈するが、キャ
リヤーガスの量は、炉内のパフンスを考慮すると、燃焼
ガス（３）の１０％以下、好ましくは５％以下となるよ
うにする必要があるが、そのためには噴流初速度は少な
くとも１００′／ｓｅｅ以上、好ましくは約３００ｖＸ
／ｓｅｃの亜音速にする必要がある。なお噴流Ｑ５Ｑｆ
９０ηの到達距Ｍ　（Ｊ＋、到達時１ｌＪ（ｔ）は、噴
流口径（ノズル径）（ｄ）、噴流初速ｆｆ（Ｕｏ）、燃
焼ガス流速（Ｕ、）によって決まる。以上の条件を満た
すために、第１図〜第３図の実施例では燃焼ガス（３）
流の上流部に大径噴流口（４）を設け、その下流部に順
をおって口径の小さな噴流口（５）　（６）をｉｄ置す
る。また第４図の実施例では、上流部に高靭速度噴流（
１９Ａ）を、下流部に順をおって初速度の低い噴流（１
９８Ｘ１９Ｃ）を流す。

上述したように大径噴流口（４）からの噴射量が最も多
く、小径噴流口（６）からの噴射量が最も少ないことか
ら、拡散分布の均一化をはかるために、大径噴流口（４
）の数を少なく、かつ小径噴流口（６）の数を多くして
いる。すなわち所定ピッチは（ｐ、＞ｐ２〉ｐ５〉・・
・ｐｏ）になるように設定しである。

寸法関係においては、たとえば大型炉で開方向の長さが
１５ｍ１（至）方向の長さが２０ｍであったときには、
ｄ＝０．００６”φ、　　０．０１”φ、　０．０１８
”φ、　０．０３”φ。

０．０５１１１φの５種類の口径をもった噴流口を側壁
部（ＩＡ）（ＩＣ）に次のように配列する。

最上流部にｐ、　＝　３３ｍ　　ピッチでｄ＝０．０５
両噴流口を６個、ソ（Ｄ　下流ｍ　／、＝３．２”Ｋ　
ｐ２＝ｚ、ｏ“’　ヒラｆ　テｄ　＝０．０３ｎ″φ”
１１　ｆＪｒｉ　口ｆ　１０個、サラＫ　下流ｇｆｓ　
ｅ　２＝２−１”Ｋ　ｐ　２＝１．２５？／ｌ　　ピッ
チでｄ＝０．０１８“′φ噴流口を１６個、さらに下ｔ
Ａｔ　ＨＳ　ｅ２＝１．Ｉ　Ｋ　ｐａ＝ｏ、７　　ヒラ
ｆ　テｄ＝ｏ、０１ｒｎφＩＩＤ　ｆＡｔ　口ｔ５０個
、最下流部の０．００６”’φ噴流口の下流部をＹ方向
に７ｍ縮少しＹ方向の長さ’ｅ１３ｍとし、この流路の
中を燃焼ガスがＵ、＝５　／ｓｅｃの平均流速で流れて
いるとき、これらの噴流口からそれぞれＵ。＝　２００
’％痕の初速度で反応剤を含んだキャリヤーガスを噴射
するとｔ−１〜２秒以内に燃焼ガス路（２）の全域に亘
ってほぼ均一な混合状憩が見られる。このように噴流口
の個数、段数は火炉の規模、形状などによって最適に設
定されるものである。

発明の効果 上記構成の本発明によると、各噴流口から噴射された反
応剤含有ガスは、噴流口径と噴射初速度とによって決ま
る到達距離の変位と、上流部から下流部へと順次形成位
＠を変位させることにより、互に干渉し合わないように
１賞射され、やがては燃焼ガス流の方向に偏向して燃焼
ガス中に拡散して行き、はぼ均一に分布させることがで
きる。これによシ、たとえば７００〜１３００°Ｃの高
温燃焼ガス中に微量の反応剤を均一かつ迅速に混合させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本弁明の一実施例を示し、第１図は概
略斜視図、第２図は縦断面図、第３図は横力ｒ面図、第
４図は別の実施例を示すＭ断面図である。 （１）・・・燃焼ガス路形成壁、（ＩＡ）（ＩＢ）（Ｉ
Ｃ）（ＩＤ）・・・側壁部、（２）・・・燃焼ガス路、
（２ａ）・・・縮少ガス路、（３）・・・燃焼ガス、（
４）・・・大径噴流口、（５）・・・中径噴流口、（６
）・・・小径噴流口、（７）・・・反応剤含有ガス、（
８）　（９１０１・・・ダクト、αＤ（２）曽・・・供
給管、嘱・・・突出壁部、αＧ・・・大口径噴流、αＧ
・・・中口径噴流、α力・・・小口径噴流、（１訊）（
１８ＢＸ１８ｃ）・・・噴流口、（１９Ａ）（１９ＢＸ
１９Ｃ）・・・噴流代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 ’　　刺Ｌ４；ＬＯ ７；　−−ノ）・桧ｇ１；１胤口 第２ヌ 第３図 羊、−答 第４図 手続補正書（町Ｃ １、事件の表示 昭和　６１　　年特　許　願第　　　１３９９４　　　
　号２、発明の名称 燃焼ガスへの反応剤混合ｆ　５２ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　（５１１）日立造船株式会社 ４、代　理　人 氏名　　（６８０ｇ）弁理士森　本　義　弘５、　　　
　　　　　　の日付（発送日）昭和　　年　　月　　日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ８、補正の内容 １、明ａｌ　ｉＭの発明の詳細な説明の欄０第９頁第１
０行目 「設定しである。」の後に次の文を押入する。 １次に具体的な２つの実施例中（９１ｔ−述べる。 （１）０寸法関係においては、たとえば大型炉で開方向
の長さが９　ｍ　、　（Ｙ１方向の鈍さが１４ｍであっ
たときには、ｄ＝０１）０６””’　、　０．０１”φ
、ｏ、ｏｔｍ’悦０．０３″２−の４種類の口径をもっ
た噴流口を側壁部（ＩＡ）（ＩＣ）に、それぞれ次のよ
うに配列する。 最上流部にｐ、＝２．０Ｗ′ピツチでｄ＝０．０３“′
φ噴流口を７個、その下流部／、＝２．１“′にｐ２＝
１２５“′ピッチでｄ＝ｏＩ）１８”φ噴流口を１１個
、さらに下流部１２＝１−にｐ、＝０．７”ピッチでｄ
＝ｏ、ｏｌ”１φ唱流口を２０個、さらに下流部／　３
＝　ＯＢ”にｐ、＝　０．４７／／ピツチでｄ　＝　０
．００６”φ噴流口を３５個、最下流部の（）ｐ０６／
／Ｊφ噴流口の下流部をＸ方向に３ｍ権少しＸ方向の長
さ６６ｍとし、この流路の中を燃焼ガスがＵ、＝５”７
ｓｅｃの平均ｉ’ｉＩｆ速でｊＡｊ　ｎているとき、こ
れらの噴流口からそれぞれＵｏ＝２００”／ｓｅｃの初
速度で反応剤を含んだキャリヤーガスを噴射するとｔ＝
０５秒以内に燃焼ガス路（２）の全域に亘ってほぼ均一
な混合状！ｂかえられる。」 Ｏ第９負第１１行目 「寸法関係」とあるをｊ　ｆｌｌ、寸法関係」と訂正す
る。 ０均１９頁第１５行目 ｒ（ＩＡ）（ｔｃ）に次の」とあるをｒ　（ＩＡ）（Ｉ
Ｃ）に、それぞれ次の」と訂正する。 ０　クダ　９　に支’／’：１８　イ１　目ｒ　ｐ２＝
　Ｊとあるをｒ　ｐ３＝　Ｊと訂正する。 ｏ４に９頁末行 ｒ／２＝１１″’Ｊとあるを「ｔ２５＝ＩＪｌｌ　Ｊと
訂正する。 ０・７ジ１０頁第２行目から第３行目 「下流部をＹ方向・・・１３７Ｆ＋とし、」とあるをｒ
下流部をＸ方向に５　ｍ８１：少しＸ方向の畏さを１０
ｍとし、」と、１丁正する。 手続補正書（自制 １．事件の表示 昭Ｔｏ　６１　　年ｔ、？　３１　　願第　　１３９９
４　　　号２、発明の名称 燃焼ガスへの反応剤混合装Ｕ ３、補正をする者 甲（′１・との関係　　　１１ｆご「出願人名称　（５
１１）日立造船株式会社 ４、代　理　人 氏名　　（６８０８）弁理士森　本　義　弘５、　　　
　　　　　　の日付（発送日）１Ｎ′１　稍　　　　　
年　　　　　月　　　　　日６、補正により増加する発
明の数 ７、補正の対象　　　　　　　　　　　７−明、ｉｌｉ
話）・の発明の詳細な説明の欄　　　ｙ、−７，。 ＜−、・ ８、補正の内容 ・め皿　（）′ ○明細１１！ｒの発明の詳細な説明の欄０第３頁第１６
行目 「反応含有ガス」とあるを「反応剤含有ガス」と訂正す
る。 ０第３頁第１７行目 「高靭速度の」とあるをｒ高靭速度（大径）の」と訂正
する。 ０第３頁第１８行日から第４頁第１行目「そして順次・
・・互に干渉」と必るを「そして下流部になるにつれて
順次代納速度（小径）の噴流口が位置していることから
、各１００流口から噴射される反応剤含有ガスは噴流の
主軸が互に干渉」と訂正する。 ０第４頁第５行目 「一部が互に」とあるを「一部（周辺部）が互に」と訂
正する。 ０第４頁第１１行目 「断面矩形」とあるｔ「断面四辺形」と訂正する。 ０第６頁第３行目から第４行目 「大口径噴流０υと互に干渉される」とあるを「大口径
噴流αＧと噴流中心軸が互に干渉する」と訂正する。 ０第６頁第９行目 「噴流αＱと互に干渉される」とあるを「噴流αＱとｐ
ｃｔ流中心軸が互に干渉する」と訂正する。 ○第７Ｑ第５行目 「噴流を干渉」とあるを「噴流中心軸を干渉」と訂正す
る。 ０第９頁第９行目から第１２行目 ［すなわち所定ピッチ・・・長さが１５７１、」とある
ｔ［すなわち所定ピッチ濾ｐ、〉ｐ２＞ｐ、〉・・・ｐ
ｎ）になるように設定しである。 なお火炉内における燃焼ガスはマクロ的には入口から出
口に向って流れているが、火炉ｔｌＪｔ面における流速
分布は一様ではなく非常に複雑である。すなわち速い場
所もあり、遅い場所もあジ、また局部的には逆流する場
所さえもある。したがって実際の火炉壁にノヌ゛ル全配
置する場合には火炉断面における噴流の拡すに対するこ
のような燃焼ガス流速分布の影響を少くし燃焼ガス中に
おける反応剤の酸度分布を均一にするために、火炉内の
燃焼ガスフローパターンを参考にして、炉壁に対するノ
ズルの取付は角度上η・調節したり、ノス゛ルの取付は
位置を調節し九りする。 次に具体的な２つの実施例（１）（Ｉｎ−述べる。 （１）０寸法関係においては、たとえば大型炉で（力方
向の長さが９ｍ、（Ｙ）方向の長さが１４ｍ−”ｃｈっ
＊、！１ＫＩｒｌ、ｄ＝０．００６　ｒｎｄ′、０．０
１”　、０．０１８””。 ０．０３“１′の４キ・１１類の口径金も−・た口Ｃ１
流Ｌｌを側壁部（ＩＡ）（ＩＣ）に、それぞれ次のよう
に配列する。 最上流部にｐ、＝２．０　　ピッチでｄ＝０．０３”φ
噴流口を７個、その下流部／、＝２．１”に１）２＝１
．２５”ピッチでｄ＝ｏ、ｏ１８　　噴流口を用い１、
さらに下流部ｌっ＝１．１　　にｐ、＝０．７ピツチで
ｄ　＝０．０１　”　ＩＩＱ流（１２０個、さらに下流
部１．＝０．６　にｐ４＝０．４　　ヒツチでｄ＝０．
００６ｍｄ′噴ｆｆＦ、　口ｋ　３５１１ＡＩ、最下Ａ
　ｍ　（Ｄ　Ｏ，００６”　ＩＩＱ　流口の下流部をＸ
方向に３ｍ縮少しＸ方向の長さ’６６ｍとし、この流路
の中を燃焼ガスがＵ、　＝５　／ｓｅｃの平均流速で流
れているとき、これらの噴流口からそれぞれＵ。−２０
０”’／ｓｅｃの初速層で反応剤を含んだキャリヤーガ
スを噴Ｑ、ｔするとｔ＝０．５秒以内に燃焼ガス路（２
）の全域に亘ってほば均一な混合状態かえられる。 （璽）０寸法関係においては、たとえば大ｆｆ９．　ｉ
で〔力方向の長さが１５ｍ、Ｊと訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉の燃焼ガス路形成壁に、燃焼ガスの流れ方向とは
   交差する方向に向く噴流口を、流れ方向に間隔を置いて
   複数箇所形成し、これら噴流口から反応剤含有ガスを、
   上流部側ほど到達距離を長くして噴射すべく構成したこ
   とを特徴とする燃焼ガスへの反応剤混合装置。 ２、流れ方向に間隔を置いて複数箇所形成される噴流口
   を、流れ方向の上流部を大径にかつ下流部に行くにつれ
   て順次小径となるように形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の燃焼ガスへの反応剤混合装置
   。