特開 2024-145456 還元剤注入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024145456

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】還元剤注入装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/90 20060101AFI20241004BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20241004BHJP

   F23J 15/00 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

B01D53/90 ZAB

B01D53/86 222

F23J15/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057815

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】戸▲高▼ 心平

(72)【発明者】

【氏名】加古 博

【テーマコード（参考）】

3K070

4D148

【Ｆターム（参考）】

3K070DA02

3K070DA14

3K070DA22

3K070DA25

3K070DA73

4D148AA06

4D148AA08

4D148AB02

4D148AB03

4D148AC03

4D148AC04

4D148BA07Y

4D148BA41Y

4D148BB02

4D148BB04

4D148CC23

4D148CC32

4D148CC44

4D148CC54

4D148CC61

4D148DA03

4D148DA20

(57)【要約】

【課題】ダクト内を流通するガスに対する還元剤の濃度を均一化することを目的とする。
【解決手段】アンモニア注入部２０は、ダクト３内を流通する排ガスに対して、排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を注入する。アンモニア注入部２０は、ダクト３内を流通する排ガスに対してアンモニアガスを注入する複数の噴射ノズル２１と、複数の噴射ノズル２１が設けられ、内部をアンモニアガスが流通する複数の母管２２と、ダクト３内であって母管２２のガス流れにおける下流側に設けられ、複数の母管２２に還元剤を供給するヘッダ２３と、を備えている。母管２２からヘッダ２３までの距離Ｄは、母管２２の外径ｄの３倍よりも長い距離とされている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダクト内を流通するガスに対して、ガスに含まれる窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を注入する還元剤注入装置であって、
前記ダクト内を流通するガスに対して還元剤を注入する複数の注入部と、
複数の前記注入部が設けられ、内部を還元剤が流通する複数の母管と、
前記ダクト内であって前記母管のガス流れにおける下流側に設けられ、複数の前記母管に還元剤を供給する供給部と、を備え、
前記母管から前記供給部までの距離は、前記母管の外径の３倍よりも長い距離とされている還元剤注入装置。

【請求項2】

前記供給部は、複数の前記母管が接続され複数の前記母管へ還元剤を供給するヘッダと、前記ダクトの外部から前記ヘッダへ還元剤を導く供給管と、を有し、
前記母管から前記ヘッダ及び前記供給管までの距離は、前記母管の外径の３倍よりも長い距離とされている請求項１に記載の還元剤注入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、還元剤注入装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）は、ガスタービン等から排出される排ガスがダクト（煙道）内を通過し、排ガスと伝熱管内の水又は蒸気とが熱交換することによって、蒸気を生成する。排熱回収ボイラのダクト内部には、水や蒸気が流通する多数の伝熱管を有する複数の熱交換器や、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を取り除く（脱硝する）脱硝装置等が設置される。

【0003】

脱硝装置は、例えば、ダクト内を流通する排ガスに対して複数の注入ノズルから、窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤（例えば、アンモニアや尿素水）を噴射する。そして、脱硝装置は、還元剤が注入された排ガスを、反応装置（例えば、脱硝触媒）を通過させることで排ガス中の窒素酸化物を取り除く。
還元剤を噴射する複数の注入ノズルは、排ガスが流通する煙道内に設けられる母管に所定の間隔で取付けられている。母管にはヘッダ等を介して供給管が接続されており、ヘッダ及び供給管を介して母管に還元剤が供給される。各注入ノズルの噴射量を均一化するためには、母管内で還元剤の温度が変化しないことが望ましい。このため、ヘッダ及び供給管を煙道内に設け、母管に供給する還元剤を供給管内で十分に昇温させる場合がある（例えば、特許文献１）。特許文献１には、排ガスにアンモニア稀釈ガスを注入するノズル母管に対して、排ガスダクト内に設けられたアンモニア供給管を経由してアンモニア稀釈ガスを供給する装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６－１３４２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

煙道内にアンモニア供給管やヘッダが配置されている場合、煙道内を流通する排ガスの一部がアンモニア供給管の影響で流速が遅くなる。これにより、アンモニア供給管の下流側では、他の領域よりも流速が遅い領域（ウェイク）が生じる。
したがって、特許文献１のように、アンモニア供給管等を母管の上流側に設置した場合、母管に設けられた注入ノズルから噴射されるアンモニアのうちの一部がウェイクに噴射されることとなる。このため、ダクト内を流通する排ガスに対するアンモニアの濃度にバラつきが生じる可能性があった。注入されるアンモニア濃度にバラつきが生じた場合、母管の下流に設けられた反応装置に均一にアンモニアが到達せずに、反応装置において排ガス中の窒素酸化物を好適に取り除くことができない可能性があった。

【0006】

煙道内において、母管の下流側では、噴射ノズルから噴射されたアンモニアを拡散する効果を奏するカルマン渦が発生する。しかしながら、母管の下流側であって母管の近傍にアンモニア供給管等が設けられている場合、アンモニア供給管等によってカルマン渦の発達が阻害される。このため、母管の下流側においてカルマン渦が発達し難くなり、アンモニアの拡散が抑制される可能性があった。アンモニアの拡散が抑制されることで、ダクト内を流通する排ガスに対するアンモニアの濃度にバラつきが生じる可能性があった。よって、反応装置に均一にアンモニアが到達せずに、反応装置において排ガス中の窒素酸化物を好適に取り除くことができない可能性がある。

【0007】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ダクト内を流通するガスに対する還元剤の濃度を均一化することができる還元剤注入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】

【0008】

上記課題を解決するために、本開示の還元剤注入装置は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る還元剤注入装置は、ダクト内を流通するガスに対して、ガスに含まれる窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を注入する還元剤注入装置であって、前記ダクト内を流通するガスに対して還元剤を注入する複数の注入部と、複数の前記注入部が設けられ、内部を還元剤が流通する複数の母管と、前記ダクト内であって前記母管のガス流れにおける下流側に設けられ、複数の前記母管に還元剤を供給する供給部と、を備え、前記母管から前記供給部までの距離は、前記母管の外径の３倍よりも長い距離とされている。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ダクト内を流通するガスに対する還元剤の濃度を均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態に係る排熱回収ボイラを示す概略構成図である。

【図2】本開示の実施形態に係る脱硝装置を示す概略構成図である。

【図3】本開示の実施形態に係るアンモニア注入部を示す模式的な水平断面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。

【図5】本開示の実施形態に係るアンモニア注入部のおけるアンモニアの分布を示す図である。

【図6】本開示の比較例に係るアンモニア注入部のおけるアンモニアの分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態に係る脱硝装置について、図１から図６を用いて説明する。以下の説明及び図面において、上下方向をＺ軸方向と称し、水平方向のうち排ガスが流通する方向をＸ軸方向と称し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と称する。また、図２から図６において排ガスの流通方向を矢印Ｅで示している。

【0012】

まず、図１を参照して、本実施形態に係る排熱回収ボイラ２について説明する。
本実施形態に係る排熱回収ボイラ２は、図１に示すように、排ガスがＸ軸方向（所定方向）に流れる横型の排熱回収ボイラである。本実施形態では、排ガスが流れる方向であるＸ軸方向は水平方向とされている。

【0013】

本実施形態に係る排熱回収ボイラ２は、Ｘ軸方向に延設され内部を排ガスが流通するダクト３と、ダクト３の内部に設けられて排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する脱硝装置１０と、ダクト３の内部に設けられる第１熱交換部４及び第２熱交換部５と、を備える。

【0014】

第１熱交換部４及び第２熱交換部５は、排ガス流れ方向と交差するように延設された複数の伝熱管（図示省略）を有する。第１熱交換部４及び第２熱交換部５は、伝熱管の内部を流通する熱媒体（例えば、水や蒸気）と排ガスとの熱交換により、排ガスの熱を回収する。
第１熱交換部４は、脱硝装置１０よりも上流側に設けられている。第１熱交換部４は、例えば、伝熱管の内部を流通する熱媒体を過熱する過熱器であってもよい。第２熱交換部５は、脱硝装置１０よりも下流側に設けられている。第２熱交換部５は、例えば、伝熱管の内部を流通する熱媒体を蒸発させる蒸発器であってもよい。

【0015】

燃焼機関１から排出された高温の燃焼排ガス（排ガス）は、ダクト３の入口からダクト３内に導入され、第１熱交換部４、脱硝装置１０及び第２熱交換部５を順次通過した後にダクト３の出口を介して煙突７から排出される。

【0016】

次に、脱硝装置１０について、図１から図５を用いて詳細に説明する。
脱硝装置１０は、窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤（アンモニア、尿素水等）を、ダクト３内を流通する排ガスに供給し、還元剤が供給された排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤との反応を脱硝触媒４０の触媒作用により促進させることで、排ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。以下の説明では、還元剤としてアンモニアガスを用いた例について説明する。なお、本開示に係る還元剤は、アンモニアガスに限定されない。例えば、液体状のアンモニアであってもよく、また、アンモニア以外であってもよい。

【0017】

図１及び図２に示すように、脱硝装置１０は、ダクト３内に排ガス流れの上流側から順番に配置されているアンモニア注入部（還元剤注入装置）２０と、混合器３０と、脱硝触媒４０と、アンモニア分解触媒５０と、を備えている。

【0018】

アンモニア注入部２０は、複数の噴射ノズル２１からダクト３内にＸ軸方向に沿ってアンモニアガスを噴射することで、ダクト３内を流通する排ガスに対してアンモニアガスを注入する。アンモニア注入部２０の詳細については後述する。

【0019】

混合器３０は、ダクト３の流路断面の略全域を覆うように配置されている。混合器３０には、アンモニア注入部２０から噴射されたアンモニアガス及び排ガスが流入する。混合器３０は、Ｘ軸方向に延在する中心軸線を中心として旋回する旋回流を形成する。混合器３０を通過した排ガス（詳細には、アンモニアを注入された排ガス）は、混合器３０の下流側の空間において、単数又は複数の旋回流となり流通する。このように、混合器３０は、旋回流を形成することでダクト３内を流通する排ガスとアンモニアとを混合する。

【0020】

脱硝触媒４０は、ダクト３の流路断面の略全域を覆うように配置されている。脱硝触媒４０は、例えば、矩形筒状の矩形枠部（図示省略）と、矩形枠部の内部に設けられる複数の触媒（図示省略）と、を有する。触媒の形状としては、排ガスがＸ軸方向に通過可能なハニカム形状や波板形状のものが例示されるが、これらに限定されない。触媒は、内部を通過する排ガス（燃焼排ガス）に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の還元反応を促して、ＮＯｘの少なくとも一部を除去する。触媒の成分は、例えば、酸化チタンがベースとされている。

【0021】

アンモニア分解触媒５０は、ダクト３の流路断面の略全域を覆うように配置されている。アンモニア分解触媒５０は、排ガスに含まれるアンモニアを分解することで、排ガス中からアンモニアを除去する。本実施形態では、脱硝触媒４０の下流側にアンモニア分解触媒５０が設けられているので、脱硝触媒４０で反応し切らなかった排ガス中のアンモニアをアンモニア分解触媒５０によって分解することができる。

【0022】

次に、アンモニア注入部２０の詳細について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、アンモニア注入部２０を上面視した図である。また、図４は、アンモニア注入部２０の縦断面図である。詳細には、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。

【0023】

図３及び図４に示されているように、アンモニア注入部２０は、アンモニアガスを噴射する複数の噴射ノズル（注入部）２１と、噴射ノズル２１が設けられＹ軸方向に延在する複数の母管２２と、母管２２にアンモニアガスを供給する供給部２７とを有する。

【0024】

複数の噴射ノズル２１は、母管２２の延在方向（すなわち、Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔で並んで配置されている。噴射ノズル２１は、母管２２の排ガス流れにおける下流側の面に設けられている。噴射ノズル２１は、母管２２の側面に形成された穴であってもよい。噴射ノズル２１は、所定の噴射圧力でアンモニアガスを噴射する。詳細には、噴射ノズル２１は、排ガス流れのおける下流側に向かってアンモニアガスを噴射する。噴射ノズル２１の噴射孔の径は、例えば、３ｍｍ～６ｍｍである。噴射ノズル２１は、アンモニアガスを円錐状に噴射する。なお、上記の噴射ノズル２１の噴射孔の径や、噴射態様は一例であり、これに限定されない。

【0025】

母管２２は、Ｙ軸方向に沿って延在している。母管２２は、内部にアンモニアガスが流通している。母管２２は、円管状を為している。母管２２の外径ｄは、所定の長さとされている。また、母管２２には、接続管２４が接続されている。
母管２２は、複数設けられている。複数の母管２２は、図４に示すように、Ｚ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。

【0026】

供給部２７は、図３及び図４に示すように、ダクト３内であって母管２２のガス流れにおける下流側に設けられ、複数の母管２２に還元剤を供給する。供給部２７は、複数の母管２２に接続されるヘッダ２３と、母管２２とヘッダ２３とを接続する接続管２４と、ヘッダ２３にアンモニアガスを外部から供給する供給管２５と、を有する。

【0027】

ヘッダ２３は、母管２２の排ガス流れにおける下流側に設けられている。ヘッダ２３は、図４に示すように、Ｚ軸方向に沿って延在している。ヘッダ２３には、接続管２４が接続されている。ヘッダ２３は、接続管２４を介して、複数の母管２２が接続されている。
ヘッダ２３は、複数設けられている。複数のヘッダ２３は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。なお、図３及び図４では、図示の関係上、ヘッダ２３を１本のみ図示している。各ヘッダ２３には、供給管２５が１本ずつ接続されている。

【0028】

母管２２からヘッダ２３までの距離Ｄは、母管２２の外径ｄの３倍よりも長い距離とされている。すなわち、以下の（１）式が成立する。なお、距離Ｄとは、母管２２の下流端からヘッダ２３の中心軸線までの最短距離であってもよい。

【0029】

Ｄ＞３ｄ・・・（１）

【0030】

接続管２４は、母管２２の排ガス流れにおける下流側に設けられている。接続管２４は、Ｘ軸方向に沿って延在している。接続管２４は、母管２２とヘッダ２３とを接続している。
接続管２４は、複数設けられている。複数の接続管２４は、Ｚ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。

【0031】

供給管２５は、ヘッダ２３の下流側に設けられている。供給管２５の内部にはアンモニアガスが流通している。供給管２５は、ダクト３の外部に設けられたアンモニアガス供給部（図示省略）から供給されるアンモニアガスをヘッダ２３へ導く。供給管２５の上流端が、アンモニアガス供給部に接続されている。供給管２５の下流端は、ヘッダ２３の下流側の面に接続されている。供給管２５の下流端は、ヘッダ２３のＺ軸方向の略中央部に接続される。各供給管２５は、供給管２５内を流通するアンモニアガスが供給管２５の外部を流通する排ガスと熱交換することで排ガスの温度と同程度の温度まで昇温するように全長が設定されている。

【0032】

供給管２５は、複数設けられている。なお、図３及び図４では、図示の関係上、供給管２５を１本のみ図示している。各供給管２５は、全長が略同じ長さとされている。複数の供給管２５は、各々、ヘッダ２３に接続されている。供給管２５とヘッダ２３とは、１対１対応とされている。

【0033】

次に、本実施形態に係るアンモニア注入部２０におけるアンモニアガスの流れについて説明する。
ダクト３の外部に設けられたアンモニアガス供給部は、供給管２５にアンモニアガスを導入する。供給管２５に導入されたアンモニアガスは、供給管２５内を流通する。このとき、アンモニアガスは、供給管２５の外部を流通する排ガスと熱交換することで、排ガスの温度と同程度の温度まで昇温する。供給管２５内を流通したアンモニアガスは、ヘッダ２３に導入される。ヘッダ２３に導入されたアンモニアガスは、ヘッダ２３内を流通するとともに、接続管２４を介して各母管２２に分配される。母管２２に導入されたアンモニアガスは、母管２２内を流通するとともに、各噴射ノズルからダクト３内に噴射される。なお、アンモニアガスは、供給管２５及びヘッダ２３内で十分に昇温していることから、母管２２内を流通する際には温度変化をほとんどしない。

【0034】

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、ヘッダ２３や供給管２５が母管２２の下流側に設けられている。すなわち、母管２２がヘッダ２３や供給管２５の上流側に設けられている。これにより、母管２２に設けられた噴射ノズル２１からダクト３内に噴射されるアンモニアガスが、ヘッダ２３の下流に生じるウェイク（低流速領域）の影響を受けないようにすることができる。したがって、噴射したアンモニアガスの流速が均一化されるので、ダクト３内を流通する排ガスに対するアンモニアガスの濃度を均一化することができる。よって、アンモニア注入部２０の下流に設けられた混合部や脱硝触媒４０に到達するアンモニアガスを均一化することができる。よって、脱硝触媒４０において排ガス中の窒素酸化物を好適に取り除くことができる。

【0035】

ダクト３内では、母管２２の近傍を通過した排ガスによるカルマン渦が母管２２の下流側で発生する。カルマン渦は、ダクト３内を流通する排ガス中に、母管２２から注入されるアンモニアガスを拡散させる効果を奏する。一方で、母管２２とヘッダ２３との距離が３ｄ以下の場合には、ヘッダ２３によってカルマン渦の発達が阻害されることから、カルマン渦が安定して形成されない。これにより、ヘッダ２３が設けられている箇所の下流領域では、カルマン渦が安定して形成されない可能性がある。
一方で、母管２２の外径の長さの３倍よりも長い距離母管２２から離間した領域においては、安定したカルマン渦列（連関した渦放出）が形成される。カルマン渦が形成されることで、アンモニアの拡散が促進される。
本実施形態では、母管２２からヘッダ２３までの距離が、母管２２の外径の３倍よりも長い距離とされている。すなわち、母管２２とヘッダ２３との距離が３倍よりも長い距離とされている。これにより、ヘッダによるカルマン渦の阻害が抑制されるので、カルマン渦が形成され易くすることができる。したがって、ダクト３内を流通する排ガス中に母管２２から注入されるアンモニアガスを拡散させることができる。よって、ダクト３内を流通する排ガスに対するアンモニアガスの濃度を均一化することができる。よって、脱硝触媒４０において排ガス中の窒素酸化物を好適に取り除くことができる。

【0036】

カルマン渦によるアンモニアガスの濃度の均一化効果について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。図５及び図６では、同等のアンモニア濃度とされている箇所を線で繋いだ図である。また、黒色が濃い線ほどアンモニア濃度が高い状態を表している。

【0037】

図５では、母管２２とヘッダ２３とが、母管２２の外径ｄの１２倍の距離離れて配置されている状態を示している。すなわち、図５では、以下の（２）式が成立するようにヘッダ２３と母管２２とを配置している。

【0038】

Ｄ＝１２ｄ・・・（２）

【0039】

図５に示すように、母管２２とヘッダ２３とが十分な距離離間している場合には、母管２２の下流側で母管２２の延在方向（Ｙ軸方向）の略全域においてカルマン渦が発生する。このため、Ｙ軸方向の略全域において、カルマン渦によって排ガスとアンモニアガスとが混合されるので、図５に示されているように、排ガス中のアンモニア濃度が好適に均一化される。

【0040】

また、図５に示す例では、Ｙ軸方向において、発生したカルマン渦が略均等に減衰していく。これにより、母管２２のＹ軸方向において排ガス中のアンモニアガスの濃度のバラつきが抑制される。
また、排ガスとアンモニアガスとがある程度混合した状態でヘッダ２３の近傍を通過するので、ヘッダ２３に起因する排ガス中のアンモニアガスの濃度のバラつきが抑制される。

【0041】

このように、母管２２とヘッダ２３とが十分な距離離間している場合には、ダクト３内を流通する排ガスに対するアンモニアガスの濃度を均一化することができる。よって、脱硝触媒４０において排ガス中の窒素酸化物を好適に取り除くことができる。すなわち、脱硝触媒４０において脱硝効率を向上させることができる。

【0042】

一方、図６の比較例では、母管２２とヘッダ２３との距離が３ｄ以下とされている。すなわち、以下の（３）式が成立するようにヘッダ２３と母管２２とを配置している。

【0043】

Ｄ≦３ｄ・・・（３）

【0044】

図６に示すように、母管２２とヘッダ２３とが十分な距離離間していない場合には、ヘッダ２３の周辺において、Ｙ軸方向にアンモニアガスが拡大する流れが生じ、噴射ノズル２１から噴射されたアンモニアガスが排ガスに十分に混合される前にヘッダ２３によって分断されている。

【0045】

また、ヘッダ２３によってカルマン渦の発生が阻害される。このため、ヘッダ２３の下流側においてカルマン渦が発生し難いことから、アンモニアの拡散が抑制される。このため、図６に示すように、カルマン渦が発生しない領域において、好適に排ガスとアンモニアガスとが混合されない。このため、アンモニア濃度にバラつきが発生する。

【0046】

このように、母管２２とヘッダ２３とが十分な距離離間していない場合には、ダクト３内を流通する排ガスに対するアンモニアガスの濃度にバラつきが生じる。よって、脱硝触媒４０における脱硝効率が低減する可能性がある。

【0047】

また、本実施形態では、供給管２５が、ヘッダ２３の下流側に設けられている。すなわち、母管２２から供給管２５までの距離も、母管２２の外径ｄの３倍よりも長い距離とされている。これにより、供給管２５もカルマン渦の発生を阻害しない。よって、ヘッダ２３及び供給管２５の両方を母管２２から３ｄよりも離れた位置に設けることで、より好適にカルマン渦を発生させることができる。したがって、ダクト３内を流通する排ガス中に母管２２から注入されるアンモニアガスをより好適に拡散させることができる。よって、ダクト３内を流通する排ガスに対するアンモニアガスの濃度をより好適に均一化することができる。

【0048】

なお、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、排ガスが水平方向に流れる横型のダクト内に脱硝装置を設ける例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、脱硝装置は、排ガスが鉛直方向に流れる縦型のダクト内に設けられてもよい。

【0049】

また、図５では、母管２２とヘッダ２３とが、母管２２の外径ｄの１２倍の距離離れて配置されている例を説明したが、本開示はこれに限定されない。母管２２とヘッダ２３とを、カルマン渦が自然に消滅する距離（母管２２の外径の３倍よりも長い距離）離れて配置すればよい。

【0050】

以上説明した実施形態に記載の還元剤注入装置は、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る還元剤注入装置は、ダクト（３）内を流通するガスに対して、ガスに含まれる窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を注入する還元剤注入装置（２０）であって、前記ダクト内を流通するガスに対して還元剤を注入する複数の注入部（２１）と、複数の前記注入部が設けられ、内部を還元剤が流通する複数の母管（２２）と、前記ダクト内であって前記母管のガス流れにおける下流側に設けられ、複数の前記母管に還元剤を供給する供給部（２７）と、を備え、前記母管から前記供給部までの距離は、前記母管の外径の３倍よりも長い距離とされている。

【0051】

上記構成では、供給部が母管の下流側に設けられている。すなわち、母管が供給部の上流側に設けられている。これにより、母管に設けられた注入部から注入される還元剤が、供給部の下流に生じるウェイク（低流速領域）の影響を受けないようにすることができる。したがって、ダクト内を流通するガスに対する還元剤の濃度を均一化することができる。

【0052】

ダクト内では、母管の近傍を通過したガスによるカルマン渦が母管の下流側で発生する。カルマン渦は、ダクト内を流通するガス中に、母管から注入される還元剤を拡散させる効果を奏する。一方で、母管と供給部との距離が３ｄ以下の場合には、供給部によってカルマン渦の発達が阻害されることから、カルマン渦が安定して形成されない。これにより、供給部が設けられている箇所の下流領域では、カルマン渦が安定して形成されない可能性がある。
一方で、母管の外径の長さの３倍よりも長い距離母管から離間した領域においては、安定したカルマン渦列（連関した渦放出）が形成される。カルマン渦が形成されることで、還元剤の拡散が促進される。

【0053】

上記構成では、母管から供給部までの距離が、母管の外径の３倍よりも長い距離とされている。すなわち、母管と供給部との距離が３倍よりも長い距離とされている。これにより、ヘッダによるカルマン渦の阻害が抑制されるので、カルマン渦が形成され易くすることができる。したがって、ダクト内を流通するガス中に母管から注入される還元剤を拡散させることができる。よって、ダクト内を流通するガスに対する還元剤の濃度を均一化することができる。

【0054】

本開示の第２態様に係る還元剤注入装置は、上記第１態様において、前記供給部は、複数の前記母管が接続され複数の前記母管へ還元剤を供給するヘッダと、前記ダクトの外部から前記ヘッダへ還元剤を導く供給管と、を有し、前記母管から前記ヘッダ及び前記供給管までの距離は、前記母管の外径の３倍よりも長い距離とされている。

【0055】

上記構成では、母管からヘッダ及び供給管までの距離が、母管の外径の３倍よりも長い距離とされている。このように、ヘッダ及び供給管の両方を母管から母管の外径の３倍よりの長い距離離れた位置に設けることで、より好適にカルマン渦を発生・維持させることができる。したがって、ダクト内を流通するガス中に母管から注入される還元剤をより好適に拡散させることができる。よって、ダクト内を流通するガスに対する還元剤の濃度をより好適に均一化することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ ：燃焼機関
２ ：排熱回収ボイラ
３ ：ダクト
４ ：第１熱交換部
５ ：第２熱交換部
７ ：煙突
１０ ：脱硝装置
２０ ：アンモニア注入部（還元剤注入装置）
２１ ：噴射ノズル（注入部）
２２ ：母管
２３ ：ヘッダ
２４ ：接続管
２５ ：供給管
２７ ：供給部
３０ ：混合器
４０ ：脱硝触媒
５０ ：アンモニア分解触媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】