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公開番号2025145075
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045067
出願日2024-03-21
発明の名称排ガス処理装置
出願人帝人エンジニアリング株式会社
代理人個人,個人
主分類F01N 3/08 20060101AFI20250926BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】排ガスを均一に分散することができる排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】脱硝装置3は、N₂O等のNOxが含まれる排ガスに用いる排ガス処理装置であって、排ガス用の流入口3aと流出口3bとを有する筒体は、流入口3a側から第1領域51と第2領域52とを有し、第2領域53には、還元剤吐出用の第2吐出部531と、第2吐出部513の下流側の第1板部533と、第1板部533の下流側の第2板部535と、第2板部535の下流側の第2触媒部537とが設けられ、第1板部533と第2板部535は、第2領域53の中心軸59と直交し、第1板部533の中心軸59と直交する第1方向の両端側に第1開口533aが形成され、第2板部535は、第1板部533よりも小さい第2開口535aを第1方向の両側の第1開口533aの間に有する。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関から排出され且つＮＯｘが含まれる排ガスに用いる排ガス処理装置であって、
前記排ガスが流入する流入口と前記流入口から流入した排ガスが流出する流出口とを有する筒体を備え、
前記筒体は、前記流入口側と前記流出口との間に、前記流入口側から第１領域と第２領域とをこの順で有し、
前記第１領域には、還元剤を吐出するための第１吐出部と、前記第１領域に流入してきた前記排ガスを旋回させる旋回部と、前記第１吐出部及び前記旋回部に対して前記第２領域側に配された第１触媒部とが設けられ、
前記第２領域には、還元剤を吐出するための第２吐出孔を１個又は複数個有する第２吐出部と、前記第２吐出部に対して前記流出口側に配された第１板部と、前記第１板部に対して前記流出口側に配された第２板部と、前記第２板部に対して前記流出口側に配された第２触媒部とが設けられ、
前記第１板部と前記第２板部は、前記第２領域の中心軸と直交し、
前記第１板部における前記中心軸と直交する第１方向の両端側に第１開口が形成され、
前記第２板部は、前記第１板部よりも小さい第２開口を、前記第１方向の両側の第１開口の間に有する、
排ガス処理装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１方向の両側の前記第１開口の合計の開口面積は、前記第２領域の断面積に対して、１０～３０％の範囲内にある、
請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記第２開口の開口面積は、前記第２領域の断面積に対して、６～２０％の範囲内にある、
請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記第２領域を前記流入口側から前記流出口側に向かって投影したときに、前記第２開口は前記第１板部の外周縁内に位置する、
請求項１又は３に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第２領域を前記流入口側から前記流出口側に向かって投影したときに、前記第１板部と前記第２板部とが重なっている部分の面積が、前記第２領域の断面積に対して、５０～８４％の範囲内にある、
請求項１又は４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記筒体は、前記第２領域を形成する第２筒部を有し、
前記第２筒部は、前記第１方向と前記第２領域の中心軸とに直交する第２方向に長い矩形状又は当該矩形状に似た形状をし、
前記第１開口及び前記第２開口は、前記第２方向に長い矩形状又は当該矩形状に似た形状をしている、
請求項１、４又は５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記第２領域の中心軸が延伸する第２中心軸方向において、前記第２領域の入り口から前記第１板部との距離は、前記第２領域における前記第２中心軸方向と直交する断面積に対して、３．０×１０
－５
～１５．１×１０
－５
の範囲内にある、
請求項１又は６に記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記第２領域の中心軸が延伸する前記第２中心軸方向において、前記第１板部と前記第２板部との距離は、前記第２領域における前記第２中心軸方向と直交する断面積に対して、６．３×１０
－５
～１４．２×１０
－５
の範囲内にある、
請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記第２領域の中心軸が延伸する前記第２中心軸方向において、前記第２板部と前記第２触媒部との距離は、前記第２領域における前記第２中心軸方向と直交する断面積に対して、５．４×１０
－５
～１５．７×１０
－５
の範囲内にある、
請求項８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記第２吐出部は、前記第２吐出孔が前記第２方向に間隔をおいて複数形成された２本の第２パイプを、前記第１方向に間隔をおいて備え、
前記２本の前記第２パイプの中心間距離は、前記第２領域の前記第１方向の距離に対して、１４～６５％の範囲内にある、
請求項１、６、９のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアを燃料又は燃料の一部とする内燃機関から排出される排ガスに用いる排ガス処理装置に関するものである。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
アンモニアを燃焼させた際に発生するＮＯ，ＮＯ
２
，Ｎ
２
Ｏ，Ｎ
２
Ｏ
３
等のＮＯｘを含む排ガスを処理する装置として、「脱硝装置４３は、燃焼ガス中の窒素酸化物を取り除く脱硝装置４３である。脱硝装置４３は、筐体４７の内部に設けられ、燃焼ガスが通過する第１触媒パック１１０と、筐体４７の内部であって第１触媒パック１１０の下方に設けられ、第１触媒パック１１０を通過した燃焼ガスが通過する第２触媒パック１２０と、第１触媒パック１１０と第２触媒パック１２０との間に設けられ、第１触媒パック１１０を第２触媒パック１２０に支持させる架台１４０と、第２触媒パック１２０を筐体４７に対して支持する鉄骨部１５０と、を備えている脱硝装置４３」が提案されている（特許文献１）。
また、触媒パック等に供給される流体を均一に分散させる技術として、例えば、「ガスが流れる流路となる断面角型のダクト１内に、前記ガスとは別種のガスまたは液体を注入するノズル２を備え、ノズル２近傍における一組の相対向するダクト内壁面にそれぞれ混合板４、４を内壁面から突出させ、さらに、混合板４を設置していない側の一組の相対向するダクト内壁面の混合板４よりも下流側の位置にもそれぞれ混合板５、５を内壁面から突出させた流体混合装置」が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１２１１２７号公報
特開２００４－２９８８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記流体混合装置の技術においても流体（ノズルから注入するガス又は液体）を均一に分散できるが、より一層均一に分散したいとの要望がある。
本発明は、排ガス中に還元剤等を均一に分散することができる排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る排ガス処理装置は、内燃機関から排出され且つ窒素の酸化物であるＮＯｘ（ＮＯ，ＮＯ
２
，Ｎ
２
Ｏ，Ｎ
２
Ｏ
３
等）が含まれる排ガスに用いる排ガス処理装置であって、前記排ガスが流入する流入口と前記流入口から流入した排ガスが流出する流出口とを有する筒体を備え、前記筒体は、前記流入口側と前記流出口との間に、前記流入口側から第１領域と第２領域とをこの順で有し、前記第１領域には、還元剤を吐出するための第１吐出部と、前記第１領域に流入してきた前記排ガスを旋回させる旋回部と、前記第１吐出部及び前記旋回部に対して前記第２領域側に配された第１触媒部とが設けられ、前記第２領域には、還元剤を吐出するための第２吐出孔を１個又は複数個有する第２吐出部と、前記第２吐出部に対して前記流出口側に配された第１板部と、前記第１板部に対して前記流出口側に配された第２板部と、前記第２板部に対して前記流出口側に配された第２触媒部とが設けられ、前記第１板部と前記第２板部は、前記第２領域の中心軸と直交し、前記第１板部における前記中心軸と直交する第１方向の両端側に第１開口が形成され、前記第２板部は、前記第１板部よりも小さい第２開口を、前記第１方向の両側の第１開口の間に有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中に還元剤等を均一に分散することができる。
なお、これにより、還元剤等が均一に分散された排ガスを触媒に供給できるため、高い処理能力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態の概念図である。
実施形態の脱硝装置の斜視図であり、（ａ）は第１方向の一方側から見た図であり、（ｂ）は第１方向の他方側から見た図である。
脱硝装置における第２方向と直交する断面図である。
図３の断面の斜視図である。
（ａ）は脱硝装置を第１方向から見た図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＸ－Ｘ断面を矢印方向から見た断面図であり（ｃ）は図４（ａ）のＹ－Ｙ断面を矢印方向から見た断面図である。
解析モデルを説明するための図であり、（ａ）は実施例Ａ及び比較例Ａ，Ｂの寸法を示し、（ｂ）は比較例Ｃの寸法を示す。
（ａ）は実施例Ａ及び比較例Ａ～Ｃの構成を示し、（ｂ）は解析結果を示す。
第１領域の第１吐出孔のピッチについての解析
第１領域の旋回部の翼角度についての解析
第１領域の旋回部の翼幅についての解析
第２領域の第１開口についての解析
第２領域の第２開口についての解析
第２領域の第２開口の第１方向の大きさについての解析
第２領域の第２開口の第２方向の大きさについての解析
第２領域の第１触媒部と第１板部との距離についての解析
第２領域の第１板部と第２板部との距離についての解析
第２領域の第２板部と第２触媒部との距離についての解析
第２領域の第２パイプ間の距離についての解析
第２領域の第２パイプの第２吐出孔のピッチについての解析
第２板部の第２開口を２個設けた場合の説明図である。
２個の第２開口の距離についての解析
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施形態＞
１．概略
本実施形態に係る排ガス処理装置は、図１に示すように、内燃機関１から排出される排ガスをクリーンなガスに変換するためのものである。
本装置の一例は、内燃機関１から排出され且つＮ
２
Ｏ等のＮＯｘが含まれる排ガスに用いられる脱硝装置３である。
ここでの内燃機関１は、化石燃料とアンモニアとを混合させた、所謂、アンモニア混焼燃料であり、排ガスにＮ
２
Ｏ等のＮＯｘが含まれる。
脱硝装置３は、還元剤を排ガスに混合し、混合された排ガスを脱硝触媒に供給することで、排ガス中のＮ
２
Ｏ等のＮＯｘを還元反応により除去して、クリーンなガス（排ガス）とする。
【０００９】
２．脱硝装置
（１）概略
脱硝装置３は、図２に示すように、排ガスが流入する流入口３ａと流入口３ａから流入した排ガスが流出する流出口３ｂとを有する筒体５を備える。
筒体５は、図３に示すように、流入口３ａと流出口３ｂとの間に、少なくとも、流入口３ａ側から第１領域５１と第２領域５３とをこの順で有している。ここでは、第２領域５３に対して第１領域５１と反対側（流出口３ｂ）側に第３領域５５を有している。なお、第３領域５５は、第２領域５３に含まれるとしてもよい。
図３及び図４に示すように、第１領域５１には、還元剤を吐出するための第１吐出部５１１と、第１領域５１に流入してきた排ガスを旋回させる旋回部５１３と、第１吐出部５１１及び旋回部５１３に対して第２領域５３側に配された第１触媒部５１５とが設けられている。
第２領域５３には、還元剤を吐出するための第２吐出部５３１と、第２吐出部５３１に対して流出口３ｂ側に配された第１板部５３３と、第１板部５３３に対して流出口３ｂ側に配された第２板部５３５と、第２板部５３５に対して流出口３ｂ側に配された第２触媒部５３７とが設けられている。
第１板部５３３は、図３及び図４に示すように、第２領域５３の中心軸（「第２中心軸」ともいう）と直交する第１方向の両端側に第１開口５３３ａが形成されるように設けられている。第２板部５３５は、第１板部５３３よりも小さい第２開口５３５ａを有する。
なお、第１領域５１は流入口３ａから第１触媒部５１５の流出口３ｂ側端までの領域であり、第２領域５３は、第１触媒部５１５の流出口３ｂ側端から第２触媒部５３７の流出口３ｂ側端までの領域であり、第３領域５５は第２触媒部５３７の流出口３ｂ側端から流出口３ｂまでの領域としている。
【００１０】
上記構成の脱硝装置３の流入口３ａから流入した排ガスは、第１領域５１の第１吐出部５１１から還元剤が吐出され、下流側の旋回部５１３を通過することで還元剤が拡散され、第１触媒部５１５に供給される。第１触媒部５１５では、排ガスに含まれていたＮＨ
３
等が分解されて、Ｎ
２
、Ｈ
２
Ｏが生成される。なお、生成されたＮ
２
、Ｈ
２
Ｏはそのまま流出口３ｂに向かう。
第１触媒部５１５を通過して第２領域５３に流入した排ガスは、第２吐出部５３１から還元剤が吐出され、第１板部５３３と筒体５との間の第１開口５３３ａ、第２板部５３５の第２開口５３５ａを通ることで還元剤が拡散され、第２触媒部５３７に供給される。第２触媒部５３７では、排ガスに含まれていたＮ
２
Ｏ等のＮＯｘが還元されて、Ｎ
２
、Ｈ
２
Ｏが生成される。なお、生成されたＮ
２
、Ｈ
２
Ｏはそのまま流出口３ｂに向かう。
以下各部について説明する
（【００１１】以降は省略されています）

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