JP2010017661A - Apparatus for accelerating diffusion of fluid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路に配置されて流体の拡散を促進するための拡散促進装置に関するものである。 The present invention relates to a diffusion accelerating device that is arranged in a flow path to promote diffusion of fluid.
焼却炉などから排出される排ガスには窒素酸化物などが含まれており、この排ガスに含まれている窒素酸化物を除去するために還元剤が触媒の上流側で排ガス中に噴霧されているが、この還元剤をできるだけ、排ガス中に均一に拡散させて触媒による脱硝作用を効果的に行わせる必要がある。 The exhaust gas discharged from an incinerator or the like contains nitrogen oxides, and a reducing agent is sprayed into the exhaust gas upstream of the catalyst in order to remove the nitrogen oxides contained in the exhaust gas. However, it is necessary to diffuse the reducing agent as uniformly as possible in the exhaust gas so as to effectively perform the denitration action by the catalyst.
ところで、排ガス中に噴霧された還元剤などを均一に拡散させるものとしては、例えば多数の三角形状の板体が整然として配置されたミキサーなどがある(例えば、特許文献1参照)。このミキサーにおいては、三角形状の板体が多数配置されるとともに、流れ方向に対して所定の傾斜角度でもって一列ごとにその頂部が互いに逆向きとなるように且つその傾斜方向も逆向きにされて、流体の混合の促進が図られている。
しかし、上述した従来のミキサーによると、三角形状の板体が多数配置されるとともに、流れ方向に対して所定の傾斜角度でもって一列ごとにその頂部が互いに逆向きとなるように且つその傾斜方向も逆向きにされて、流体の混合、すなわち流体の拡散が図られているが、さらなる拡散が望まれている。 However, according to the above-described conventional mixer, a large number of triangular plate bodies are arranged, and the tops thereof are opposite to each other at a predetermined inclination angle with respect to the flow direction, and the inclination direction thereof. Is also reversed to allow fluid mixing, i.e., fluid diffusion, but further diffusion is desired.
そこで、本発明は、流体の一層の拡散を図り得る流体の拡散促進装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the diffusion promotion apparatus of the fluid which can aim at the further spreading | diffusion of a fluid.
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る流体の拡散促進装置は、流路内に、複数の三角形状の板体を、それぞれの底辺部が流路における流れ方向と直交する平面上に位置するように且つその底辺部が当該流路の壁面に沿うように所定間隔でもって配置するとともに、これら各板体の頂部が流れの上流側に位置するように且つこれら各頂部が各底辺部で囲まれる内側空間部内に位置するように各板体を傾斜させたものである。
In order to solve the above-described problem, a fluid diffusion promoting apparatus according to
また、請求項2に係る流体の拡散促進装置は、請求項1に記載の流体促進装置における板体の傾斜角度が、内側空間部の中心線に対して10〜50度の範囲内となるようにしたものである。
The fluid diffusion promoting device according to
また、請求項3に係る流体の拡散促進装置は、請求項1または2に記載の流体促進装置の板体におけるその底辺部と平行な横断面形状を、内側空間部の外側に膨らむ湾曲状としたものである。
In addition, the fluid diffusion promoting device according to claim 3 has a cross-sectional shape parallel to the bottom portion of the plate of the fluid promoting device according to
また、請求項4に係る流体の拡散促進装置は、請求項1乃至3のいずれかに記載の流体促進装置における任意の板体の傾斜角度を調節し得るようにしたものである。
また、請求項5に係る流体の拡散促進装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の流体促進装置における流路の断面を円形状にしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fluid diffusion promoting device capable of adjusting an inclination angle of an arbitrary plate in the fluid promoting device according to any one of the first to third aspects.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fluid diffusion promoting device having a circular cross section of the flow path in the fluid promoting device according to any one of the first to fourth aspects.
また、請求項6に係る流体の拡散促進装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の流体促進装置における流路の断面を矩形状にするとともに、板体を、流路を形成する四方の壁面に対応して4個配置したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a fluid diffusion promoting apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the cross section of the flow path in the fluid promoting apparatus according to any one of the first to fourth aspects is rectangular. Four pieces are arranged corresponding to the wall surface.
また、請求項7に係る流体の拡散促進装置は、請求項6に記載の流体の拡散促進装置における4個の板体を一組とする拡散組体を、流路における流れ方向に沿って複数個配置したものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a fluid diffusion promoting apparatus including a plurality of diffusion assemblies, each having a set of four plates in the fluid diffusion promoting apparatus according to the sixth aspect, along a flow direction in the flow path. They are arranged.
また、請求項8に係る流体の拡散促進装置は、請求項6に記載の流体の拡散促進装置における4個の板体を一組とする拡散組体を、流路における流れ方向と直交する平面内に複数個配置したものである。 A fluid diffusion promoting apparatus according to claim 8 is a plane perpendicular to the flow direction in the flow path, wherein the diffusion assembly is a set of four plates in the fluid diffusion promoting apparatus according to claim 6. A plurality are arranged inside.
さらに、請求項9に係る流体の拡散促進装置は、請求項8に記載の流体の拡散促進装置における拡散組体が流路における流れ方向と直交する平面内に複数個配置されてなる平面拡散組体を、流路における流れ方向に沿って複数個配置したものである。 Furthermore, the fluid diffusion promoting apparatus according to claim 9 is a planar diffusion assembly in which a plurality of diffusion assemblies in the fluid diffusion promoting apparatus according to claim 8 are arranged in a plane perpendicular to the flow direction in the flow path. A plurality of bodies are arranged along the flow direction in the flow path.
上記拡散促進装置の構成によると、流路内に、複数の三角形状の板体を、それぞれの底辺部が流路における流れ方向と直交する平面上に位置するように且つその底辺部が当該流路の壁面に沿うように所定間隔でもって配置するとともに、これら各板体の頂部が流れの上流側に位置するように且つこれら各頂部が各底辺部で囲まれる内側空間部内に位置するように各板体を傾斜させたので、すなわち、三角形状の板体を角錐体の側面上に位置するように配置したので、流路を流れる流体は、まず三角形の頂部側の細い部分にて衝突して板体を回り込むような渦が発生した後、幅が広い板体の底辺部側に沿って流れる際に速度が増大し、しかも、この速度が増大した流体は、板体同士の間から複数の板体にて囲まれた内側空間部内に流れ込むため、流体が一層攪拌される。つまり、流体に還元剤などの噴霧状物質が吹き込まれている場合、その拡散がより一層促進される。 According to the configuration of the diffusion facilitating device, a plurality of triangular plates are placed in the flow path so that each bottom side is located on a plane perpendicular to the flow direction in the flow path, and the bottom side is the flow. It is arranged at a predetermined interval along the wall surface of the road, and the tops of these plates are positioned on the upstream side of the flow, and the tops are positioned in the inner space surrounded by the bases. Since each plate is tilted, that is, because the triangular plate is arranged on the side of the pyramid, the fluid flowing through the flow path first collides with the narrow part on the top side of the triangle. After a vortex that circulates around the plates, the velocity increases as it flows along the bottom side of the wide plate, and moreover, the fluid with this increased speed is a number of fluids between the plates. To flow into the inner space surrounded by the plate Fluid is further stirred. That is, when an atomized substance such as a reducing agent is blown into the fluid, the diffusion is further promoted.
例えば、従来のミキサーのように、三角形状の板体を多数配置するとともに、流れ方向に対して所定の傾斜角度でもって一列ごとにその頂部が互いに逆向きとなるように且つその傾斜方向も逆向きにして、流体の混合を行うようにしたものに比べて、流体の拡散を、より一層行うことができる。 For example, like a conventional mixer, a large number of triangular plates are arranged, and the tops of the rows are opposite to each other at a predetermined inclination angle with respect to the flow direction, and the inclination directions are also reversed. Compared to the one in which the fluid is mixed in the direction, the fluid can be further diffused.
また、三角形状の板体を角錐体の側面上に配置されてなる拡散組体を、複数個並列におよび/または流れに沿って配置することにより、各拡散組体にて発生した渦が互いに干渉することにより、強さの異なる渦が発生するため、さらなる拡散が行われる。 Further, by arranging a plurality of diffusion assemblies in which triangular plate bodies are arranged on the side surface of the pyramid in parallel and / or along the flow, vortices generated in each diffusion assembly can be mutually connected. Interference results in vortices of different strengths, and further diffusion takes place.
以下、本発明の実施の形態に係る流体の拡散促進装置を図面に基づき説明する。
本実施の形態においては、例えば脱硝用の還元剤を噴霧するのに用いられる拡散促進装置として説明する。
A fluid diffusion promoting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the present embodiment, for example, a diffusion promoting apparatus used for spraying a reducing agent for denitration will be described.
すなわち、この拡散促進装置は、被脱硝流体、例えば焼却炉からの排ガスに含まれている窒素酸化物を除去するために還元剤が触媒の上流側で排ガス中に噴霧される(吹き込まれる)が、この還元剤を、一層、均一に拡散させて触媒による脱硝作用を効果的に行わせるために用いられるものである。 That is, in this diffusion promoting device, a reducing agent is sprayed (injected) into the exhaust gas upstream of the catalyst in order to remove nitrogen oxides contained in the denitration fluid, for example, exhaust gas from the incinerator. The reducing agent is used to diffuse the catalyst more uniformly to effectively perform the denitration action by the catalyst.
図1〜図3に示すように、この拡散促進装置1は、被脱硝流体である排ガスGを導く断面が正方形(矩形状の一例であり、勿論、長方形でもよい)で比較的口径の大きいダクト2の途中に配置され、4個の平面視形状(または正面視形状)が二等辺三角形(正三角でもよい)の薄い板体12が一組とされる拡散組体11が、複数個(複数組ともいえる)、例えば上下左右に4個配置されることにより構成されたものである。勿論、ダクト2の口径が小さい場合には、拡散組体11が1個だけ配置される場合もある。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, this
上記拡散組体11は、図4および図5に示すように、ダクト2内の所定位置に、4個の三角形状つまり二等辺三角形の板体12を、それぞれの底辺部12aがダクト2における同一断面すなわちダクト2における流れ方向と直交する平面上に位置するように且つその底辺部12aが当該ダクト2の内壁面2aに沿うように略同一間隔(コーナ部分を含んだ間隔であり、当然、同一間隔も含まれる)mでもって配置されるとともに、これら各板体12の頂部(二等辺三角形の頂点)12bが流れの上流側に位置するように且つこれら各頂部12bが4個の板体12にて囲まれる内側空間部P側に、正確にはその中心線a側に位置するように各板体12が、中心線aに対して所定角度θ(10〜50度の範囲内で、好ましくは、10〜30度の範囲内され、例えば20度にされている。なお、上記角度の下限未満では、排ガスGが板体12に衝突した際の渦の発生が十分でなく、上限を超えると、上記渦が乱されることにより、十分な拡散が行われない。)でもって傾斜されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
より分かり易く説明すると、仮想四角錐体(角錐体の一例)Kの4つの三角形状の各側面S内(側面上ともいえる)に板体12が配置された状態である。したがって、この仮想四角錐体Kの頂角は2θとなり、また各側面Sの底辺の長さをKLとすると、板体12の底辺部12aの長さLは、0.6KL〜0.9KLの範囲内とされ、高さHについては、底辺部12aの長さLに対して0.7〜2倍(つまり、0.7L〜2L)の範囲内とされる。
More specifically, the
そして、上記拡散組体11が、図3に示すように、ダクト2内に、上下左右に4個所定間隔δを有して配置されており、またこれら各拡散組体11とダクト2の内壁面2aとの間隔も、例えば拡散組体11同士の所定間隔δと同一にされている。なお、各板体12は、細い線材または棒材(図示せず)などにより、ダクト2内に固定される。
As shown in FIG. 3, the
上記構成において、ダクト2内を排ガスGが流れた場合、この拡散促進装置1の配置箇所にくると、排ガスGの流れは、図6に示すような状態となる。なお、図6の矢印は排ガスGの速度ベクトルを示しており、ベクトルの長さが大きさを表わしている。
In the above configuration, when the exhaust gas G flows through the
図6から、拡散促進装置1の配置箇所においては、上流側が細く且つ尖るようにされるとともに下流側が広くされた三角形状の板体12が、その頂部12b同士が近づくように傾斜して配置されているため、まず、頂部12bにおいて渦が発生し、そして各拡散組体11の中央部分を流れる一様流に近い排ガスGが板体12の表面に沿って外側に導かれるとともに、その外側に導かれるガス量についても下流側に行くにつれて漸次増えてその速度も増大し、したがって拡散組体11のコーナ部に対応する一対の板体12同士の間から、排ガスGが速い速度でもって内側空間部P内に流れ込んでいるのが、つまり逆向きに流れているのが良く分かる。
From FIG. 6, in the arrangement | positioning location of the spreading |
すなわち、この拡散組体11の存在により、排ガスGの流れに渦が発生するとともに、速度の大きさおよび方向が乱されるため、排ガスG中に噴霧された還元剤が効果的に、つまり従来のミキサーに比べて一層拡散されることになる。そして、さらに、上記の効果を有する拡散組体11が、流れと直交する平面内に4個配置されているため、各拡散組体11の外側に導かれた排ガスG同士が圧縮・衝突して、その後、一挙に、流れの障害となる物体が無い広い下流側の空間部に流れ込むため、ダクト2内に噴霧された還元剤が、より一層(より均一に)拡散される。
That is, the presence of this
言い換えると、ダクト2内に、複数の二等辺三角形の板体12を、それぞれの底辺部12aがダクト2における流れ方向と直交する平面上に位置するように且つその底辺部12aが当該ダクト2の内壁面2aに沿うように所定間隔でもって配置するとともに、これら各板体12の頂部12bが流れの上流側に位置するように且つこれら各頂部12bが各底辺部12aで囲まれる内側空間部P内に位置するように各板体12を傾斜させたので、すなわち、二等辺三角形の板体12を四角錐体の側面上に位置するように配置したので、ダクト2内を流れる排ガスGは、まず二等辺三角形の頂部12b側の細い部分にて衝突して渦が発生した後、幅が広い板体12の底辺部12a側に沿って流れる際に速度が増大し、しかも、この速度が増大した排ガスGは、板体12同士の間から4個の板体12にて囲まれた内側空間部P内に流れ込むため、排ガスGが一層攪拌される。つまり、排ガスGに還元剤などの噴霧状物質(または、他の流体)が吹き込まれている場合、その拡散がより一層促進される。
In other words, a plurality of isosceles
例えば、従来のミキサーのように、三角形状の板体を多数配置するとともに、流れ方向に対して所定の傾斜角度でもって一列ごとにその頂部が互いに逆向きとなるように且つその傾斜方向も逆向きにして、流体の流れ方向を層状に変化させるとともに単に頂部から発生した渦により流体の混合を行うようにしたものに比べて、流体の拡散を、より一層促進させることができる。 For example, like a conventional mixer, a large number of triangular plates are arranged, and the tops of the rows are opposite to each other at a predetermined inclination angle with respect to the flow direction, and the inclination directions are also reversed. It is possible to further promote the diffusion of the fluid as compared with the case where the fluid flow direction is changed to be laminar and the fluid is mixed only by the vortex generated from the top.
ところで、上記実施の形態においては、拡散組体11を、流れ方向と直交する平面(同一または略同一断面ともいえる)内に4個配置したが、例えば図7に示すように、拡散組体11を流れ方向と直交する平面内に4個(図面では、手前の2個だけが示されている)配置してなる平面拡散組体13を前後に、つまり、拡散組体11を合計8個配置しても良く、さらに図8に示すように、拡散組体11を、前側に4個(2×2)配置するとともに後側に9個(3×3)配置したものでもよい。なお、9個配置する場合には、図8に示すように、前側の4個の拡散組体11が、後側に位置する拡散組体11同士の間にくるように(所謂、千鳥状に)配置される。なお、ダクトの断面積が狭い場合には、1個の拡散組体11を前後方向に複数個配置するようにしてもよい。
By the way, in the said embodiment, although the four
このように、拡散組体11を流れと直交する平面内に複数個および/または流れ方向に沿って複数個配置することにより(つまり、複数個の拡散組体11を並列におよび/または前後に配置することにより)、各拡散組体11にて発生した渦が互いに干渉して、強さの異なる渦が発生するため、さらなる拡散が行われる。
In this way, by arranging a plurality of
また、図9に示すように、三角形状の板体12′を、その底辺部12′aと平行な横断面形状がダクト2の内壁面2a側に膨らむようにされた湾曲状としてもよい(所謂、「反り」を付与してもよい)。
Further, as shown in FIG. 9, the
また、図10に示すように、任意のまたは全ての板体12の頂部12b近傍の両側縁部12cに、所定幅で且つ所定長さ(側縁部方向の長さ)の板材を渦安定板14として取り付けるようにしてもよい(勿論、図9に示す板体12′にも渦安定板を取り付けてもよい)。この渦安定板14により、頂部12b近傍で発生した渦を安定させて、渦が消滅するのを遅らせることができる。
Further, as shown in FIG. 10, a plate material having a predetermined width and a predetermined length (length in the side edge direction) is applied to both
また、図示しないが、任意のまたは全ての板体12(12′)の底辺部12a(12′a)をダクト2側に棒状部材を介して支持するとともに、この棒状部材を回転可能に構成することにより、板体12の傾斜角度を調節可能にしてもよい。
Although not shown, the
この構成により、実際の排ガスの流れに対して最適な傾斜角度にすることができるとともに、例えば板体にダストなどが付着した場合には、板体を揺動させることにより、その付着ダストを払い落とすことができる。 With this configuration, an optimum inclination angle can be obtained with respect to the actual exhaust gas flow. For example, when dust or the like adheres to the plate, the attached dust is removed by swinging the plate. Can be dropped.
さらに、上記実施の形態においては、ダクトの断面形状を正方形(または、矩形状)として説明したが、例えば円形である場合にも適用することができる。この場合、円形のダクトの内壁面に沿って、三角形状の板体が所定間隔置きに配置される。すなわち、各板体の底辺部が多角形の各辺に沿って配置されることになる。場合によっては、板体の底辺部を円形のダクトの内壁面に沿って湾曲させてもよい。 Furthermore, in the said embodiment, although the cross-sectional shape of the duct was demonstrated as square (or rectangular shape), it is applicable also when it is circular, for example. In this case, triangular plate bodies are arranged at predetermined intervals along the inner wall surface of the circular duct. That is, the bottom side portion of each plate is arranged along each side of the polygon. In some cases, the bottom side of the plate may be curved along the inner wall surface of the circular duct.
1 拡散促進装置
2 ダクト
2a 内壁面
11 拡散組体
12 板体
12a 底辺部
12b 頂部
12c 側縁部
13 平面拡散組体
14 渦安定板
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