(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維からなる板材の表裏両面に触媒層が設けられている触媒担持シール部材と、
前記触媒層を各々覆うように密着して接着固定されたガラス繊維からなる触媒未担持シール部材と、を備え、
前記触媒未担持シール部材は、前記触媒担持シール部材より大きな寸法形状を有し、前記触媒未担持シール部材の端部を内側に折り返した折り返し部を互いに重ね合わせてなる縫合部が、全周にわたって耐熱糸により複数列に縫合され、前記触媒担持シール部材の端部は折り返されていないことを特徴とするシール部材。
【請求項２】
前記縫合部が、前記触媒担持シール部材の端部を共縫いしたことを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
【請求項３】
上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に吊下げ支持される枠体と、
前記枠体の内側に支持される触媒と、
前記ケーシングの内面と前記枠体との間に介装される請求項１または２に記載のシール部材と、を備えていることを特徴とする排ガス用触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収ボイラなどに使用されて排ガス中の有害物質を除去可能な排ガス用触媒装置に適用されるシール部材に係り、特に、排ガス用触媒装置に用いられる脱硝機能を有するシール部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複合発電設備は、ガスタービン設備にて、燃焼器が圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、この燃焼ガスによりタービンを回転して発電機を駆動する一方、蒸気タービン設備にて、供給された蒸気によりタービンを回転して発電機を駆動する。この場合、排熱回収ボイラは、例えば下記の特許文献１に開示されているように、タービンから排出された排ガスから熱を回収して蒸気を生成し、この蒸気を蒸気タービン設備のタービンに供給している。
【０００３】
上述した排熱回収ボイラは、例えば、縦型をなし、ケーシング内に上部伝熱管群と脱硝装置と下部伝熱管群が上下方向に沿って配列され、下方から上方に向けて排ガスが通過するように構成されている。そして、脱硝装置は、例えば下記の特許文献２に開示されているように、ケーシングに吊下げ支持された枠体上に固定されており、ケーシングと枠体との間にシール部材となるシールプレートが配置され、排ガスの漏洩を防止している。
【０００４】
また、下記の引用文献３には、排熱回収ボイラにおいて排ガスのショートパスを防止するシール構造が記載されている。このシール構造で使用されるシール部材は、触媒担持シール部材と、触媒担持シール部材の両表面を覆うように設けられた触媒未担持シール部材とにより構成される積層構造となる。触媒担持シール部材は、ガラス繊維からなる板材の両表面に担持した触媒層が設けられている。一方、触媒未担持シール部材は、触媒担持シール部材の両表面に形成された触媒層を覆うように密着し、接着剤により固定されたガラス繊維からなる板材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６７２０６号公報
【特許文献２】特開平１０−１３７５４９号公報
【特許文献３】特開２００１−２３５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のシール部材は、触媒担持シール部材を挟み込んだ触媒未担持シール部材の貼り合わせ方に問題があると、具体的には、触媒未担持シール部材の縫合による端部接合に不具合があると、炉内の圧力変動（起動時と運転中の変動）が繰り返されることや熱伸び等の影響を受けることにより、特に触媒未担持シール部材の端部からほつれが発生し、最悪の場合は破断に至ることが懸念される。
すなわち、強度的に不十分な端部縫合がなされていると、炉内圧力による負荷を受けて触媒未担持シール部材を形成するガラス繊維端部の糸や縫合糸にほつれを生じる可能性がある。また、炉内圧力のゆらぎにより未担持シール部材の端部がばたつくと、未担持シール部材の端部どうしが擦れあうことになるので、これによっても縫合糸やガラス繊維端部の糸にほつれを生じる可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、振動や擦れによってシール部材の端部がほつれることを防止または抑制し、高いシール性能及び耐久性を備えたシール部材を提供することにある。
また、高いシール性能及び耐久性を備えたシール部材を採用し、信頼性や耐久性を向上させた排ガス用触媒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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係るシール部材は、ガラス繊維からなる板材の表裏両面に触媒層が設けられている触媒担持シール部材と、前記触媒層を各々覆うように密着して接着固定されたガラス繊維からなる触媒未担持シール部材と、を備え、前記触媒未担持シール部材は、前記触媒担持シール部材より大きな寸法形状を有し、前記触媒未担持シール部材の端部を内側に折り返した折り返し部を互いに重ね合わせてなる縫合部が、全周にわたって耐熱糸により複数列に縫合され、前記触媒担持シール部材の端部は折り返されていないことを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明のシール部材によれば、触媒未担持シール部材が触媒担持シール部材より大きな寸法形状を有し、触媒未担持シール部材の端部を内側に折り返した折り返し部を互いに重ね合わせてなる縫合部が、全周にわたって耐熱糸により複数列に縫合されているので、十分な強度を有する端部縫合がなされている。しかも、端部を折り込んで重ねあわせた状態の縫合部を縫合するので、炉内圧力のゆらぎによる端部のばたつきが防止され、端部どうしが擦れあって耐熱糸やガラス繊維端部の糸にほつれを生じることもない。
【００１０】
上記の発明において、前記縫合部は、前記触媒担持シール部材の端部を共縫いすることが好ましく、これにより、触媒担持シール部材が触媒未担持シール部材に固定され、触媒担持シール部材が設置作業や運転中に位置ずれすることを防止できる。
【００１１】
本発明に係る排ガス用触媒装置は、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、前記ケーシング内に吊下げ支持される枠体と、前記枠体の内側に支持される触媒と、前記ケーシングの内面と前記枠体との間に介装される請求項１または２に記載のシール部材と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
このような排ガス用触媒装置によれば、請求項１または２に記載のシール部材を備えているので、シール部材端部のほつれや破損を防止または抑制して信頼性や耐久性が向上するので、これを備えた排ガス用触媒装置の信頼性や耐久性も向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のシール部材及び排ガス用触媒装置によれば、振動や擦れによってシール部材の端部がほつれることを防止または抑制し、高いシール性能及び耐久性を備えたシール部材を提供することができる。また、高いシール性能及び耐久性を備えたシール部材を採用した排ガス用触媒装置は、装置自体の信頼性や耐久性が向上するという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス用触媒装置が適用された複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図１の排ガス用触媒装置としての排熱回収ボイラの概略構成図である。
【図３】排熱回収ボイラの内部構造を表す概略図である。
【図４】シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの要部平面図である。
【図５】シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの縦断面図である。
【図６】シール部材の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るシール部材の端部接合構造例を示す図で、（ａ）はシール部材の端部接合構造を示す要部の平面図、（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図７の変形例を示す図で、（ａ）はシール部材の端部接合構造を示す要部の平面図、（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】シール部材の貫通孔のアイレット加工を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る排ガス用触媒装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス用触媒装置が適用された複合発電設備の概略構成図、図２は、本実施形態の排ガス用触媒装置としての排熱回収ボイラの概略構成図、図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す概略図、図４は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの要部平面図、図５は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの縦断面図、図６は、シール部材の断面図、図７（ａ）は、シール部材の端部接合構造を示す要部の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図、図８（ａ）は、図７（ａ）に示す端部接合構造の変形例を示す要部の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図９は、シール部材の貫通孔のアイレット加工を示した側断面図である。
【００１７】
本実施形態の複合発電設備において、図１に示すように、ガスタービン設備１１は、圧縮機１２、燃焼器１３、タービン１４を有しており、圧縮機１２とタービン１４は、回転軸１５により連結されている。燃焼器１３は、圧縮機１２から圧縮空気供給ライン１６が接続されると共に、燃料ガス供給ライン１７が接続され、タービン１４に燃焼ガス供給ライン１８が接続されている。
また、蒸気タービン設備１９は、ガスタービン設備１１における回転軸１５に連結されるタービン２０を有しており、発電機２１がこの回転軸１５の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２２は、ガスタービン設備１１（タービン１４）からの排ガスライン２３に設けられており、水と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２２は、蒸気タービン設備１９のタービン２０との間に蒸気供給ライン２４が設けられると共に、蒸気回収ライン２５が設けられ、蒸気回収ライン２５に復水器２６が設けられている。
【００１８】
従って、燃焼器１３では、圧縮機１２から供給された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、発生した燃焼ガスの供給を受けるタービン１４にて、燃焼ガスのエネルギにより回転軸１５を回転する。また、排熱回収ボイラ２２から供給された蒸気によりタービン２０が駆動し、回転軸１５を回転する。このようにして回転軸１５が回転することで、発電機２１を駆動することができる。
【００１９】
そして、排熱回収ボイラ２２で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置２７により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突２８から大気へ放出される。
【００２０】
上述した排熱回収ボイラ２２において、図２に示すように、角筒形状をなすケーシング３１が上下方向に沿って配置され、ケーシング３１の周囲は支持鉄骨３２により支持されている。このケーシング３１内には、内部に下部伝熱管群３３と脱硝装置（触媒）３４と上部伝熱管群３５が下方から上方に向かって所定間隔で配置されており、下部に排ガスライン２３が接続されている。この場合、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５は、ケーシング３１に支持され、脱硝装置３４は、ケーシング３１に吊下げ支持されている。
【００２１】
すなわち、図３から図５に示すように、ケーシング３１は、上下方向に貫通する筒形状をなし、下部に下部伝熱管群３３が配置され、この下部伝熱管群３３を構成する下部伝熱管３３ａ，３３ｂの各側部が支持部材４１によりケーシング３１に固定されている。
また、ケーシング３１は、上部に上部伝熱管群３５が配置され、この上部伝熱管群３５を構成する上部伝熱管３５ａ，３５ｂ，３５ｃの各側部が支持部材４２によりケーシング３１に固定されている。
【００２２】
また、ケーシング３１内には、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５との間に位置して脱硝装置３４が配置されている。この脱硝装置３４は、ケーシング３１の上部から複数の吊金物４３により吊下げ支持された枠体４４に載置された状態で固定されている。この枠体４４は、４本の支柱４５の各端部を連結して四角形状をなすように形成され、内側に複数の補強部材（図示略）が連結されて構成されている。この枠体４４は、ケーシング３１の内壁面との間に所定の隙間が確保されるように、その大きさがケーシング３１の内側の大きさより小さいものに設定されている。そして、脱硝装置３４は、この枠体４４の上部で、４本の支柱４５により形成された四角形状の内側を閉塞するように載置されており、図示しないボルトなどにより固定されている。
【００２３】
また、ケーシング３１の内面と枠体４４との間には、弾性変形可能なシール部材１が介装されている。このシール部材１は、図６に詳細に示すように、触媒担持シール部材２と触媒未担持シール部材３とにより構成される。
触媒担持シール部材２は、ガラス繊維からなる第１板材２ａの表裏両面に触媒層２ｂ，２ｃが設けられ、これらの触媒層２ｂ，２ｃを各々覆うように密着して、ガラス繊維からなる触媒未担持シール部材（第２板材）３，４が図示しない接着剤により固定されている。すなわち、本実施形態のシール部材１は積層構造とされ、触媒担持シール部材２の両面に形成された触媒層２ｂ，２ｃが、ガラス繊維からなる触媒未担持シール部材３，４を接着して覆われた構造となっている。
【００２４】
板状となる触媒未担持シール部材３，４の端部（外周部）は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、触媒担持シール部材２より一回り大きな寸法形状を有している。このような触媒未担持シール部材３，４は、触媒担持シール部材２の外周部において、端部３ａ，４ａを内側に折り返してなる折り返し部３ｂ，４ｂを互いに重ね合わせることで、４枚のシール部材を重ねた状態の縫合部５が形成される。すなわち、触媒未担持シール部材３，４の寸法形状は、端部３ａ，４ａを折り返して折り返し部３ｂ，４ｂを形成し、この折り返し部３ｂ，４ｂにより縫合部５を形成できる程度だけ、触媒担持シール部材２より大きくすればよい。
この縫合部５は、４枚のシール部材が耐熱糸６により全周にわたって２本縫いされることで、強固に接合されている。すなわち、縫合部５は、内周側及び外周側の２列で耐熱糸６により縫合された端部縫合構造となっている。なお、本実施形態では耐熱糸６による２列縫合としたが、必要に応じて３列またはそれ以上としてもよい。
【００２５】
このようなシール部材１の端部縫合構造とすれば、縫合部５が複数列の耐熱糸６により縫合されているので、高い接合強度を得ることができる。この結果、上述したように所定位置に設置されたシール部材１は、炉内の圧力変動が繰り返されることや熱伸び等の影響を受けても、振動や擦れによって端部からほつれが発生することはなく、従って、破断に至ることもない。
また、端部３ａ，４ａを内側に折り込んだ状態で重なる４枚のシール部材が全て縫合されているので、触媒未担持シール部材３，４の端部は、振動や擦れの影響によりほつれることを防止できる。
【００２６】
すなわち、十分な強度を有する端部縫合がなされているので、炉内圧力による負荷を受けて耐熱糸６やガラス繊維端部の糸にほつれを生じることを防止または抑制できる。さらに、縫合部５は、端部３ａ，４ａを内側に折り込んだ状態にして縫合するので、炉内圧力のゆらぎによって触媒未担持シール部材３，４の端部３ａ，４ａがばたつくようなことはなく、従って、触媒未担持シール部材３，４の端部３ａ，４ａどうしが擦れあって耐熱糸６やガラス繊維端部の糸にほつれを生じることもない。
【００２７】
ところで、上述した実施形態の端部縫合構造は、触媒担持シール部材２と触媒未担持シール部材３，４との間は縫合されていないが、例えば図８（ａ），（ｂ）に示した変形例のように、折り返し部３ｂ，４ｂの間に触媒担持シール部材２の端部２ｄを挟み込んで一緒に縫い込む構造としてもよい。このような共縫いをすることで、触媒担持シール部材２が触媒未担持シール部材３，４に固定され、触媒担持シール部材２が設置作業や運転中に位置ずれすることを防止できる。
【００２８】
そして、上述したケーシング３１は、内壁面の全周にわたって水平フランジ６１が溶接により固定される一方、枠体４４は、下部外周部の全周にわたって断面がＬ字形状をなす取付フランジ６２が固定されている。この場合、取付フランジ６２は、水平フランジ６１より上方に配置されており、シール部材１は、一端部が水平フランジ６１に複数の固定具６３により固定され、かつ、他端部が取付フランジ６２に複数の固定具６４により固定されている。
なお、上述したシール部材１は、断面がＳ字形状をなすように屈曲された状態で取付けられ、固定具には、例えばボルト等が用いられる。
【００２９】
図５に示すように、シール部材１は、固定部６５により、ケーシング３１に設けられる水平フランジ６１と枠体４４に設けられる取付フランジ６２に対して固定されている。
【００３０】
シール部材１は、図９に示すように、シール部材１を固定する固定具６６が貫通される貫通部６８が形成され、貫通部６８には、貫通部６８の内周面を覆うように、固定具６６が挿通可能とされた金属製の保護部材６７が設けられている。金属製の保護部材６７は、例えば、アルミニウムなどのアイレットとされている。
【００３１】
このシール部材１は、ケーシング３１と枠体４４との間の水平方向に沿った直線部に介装される第１シール部材５１ａと、ケーシング３１の隅部と枠体４４の角部との間に介装される第２シール部材５１ｂとから構成されており、第２シール部材５１ｂは、第１シール部材５１ａの端部同士が隣接するその間に配置され、第１シール部材５１ａと第２シール部材５１ｂとが隙間なく配置されている。
【００３２】
また、ケーシング３１は、下部伝熱管群３３と脱硝装置３４と上部伝熱管群３５とが対向する内壁面に断熱材７１が固定されている。
【００３３】
従って、排ガスが排ガスライン２３を通って排熱回収ボイラ２２に至ると、この排ガスが下部伝熱管群３３を通過するときに熱交換が行われ、脱硝装置３４を通過するときに窒素酸化物が除去され、上部伝熱管群３５を通過するときに再び熱交換が行われる。このとき、排ガスは、ケーシング３１と枠体４４との間の隙間にも流れようとするが、この隙間を塞ぐようにシール部材１が配置されていることから、排ガスの隙間の通過が抑制されると共に、通過したとしてもシール部材１の触媒層２ｂ，２ｃにより窒素酸化物が除去される。
【００３４】
また、ケーシング３１は、内壁面に断熱材７１が設けられていることから、ケーシング３１と枠体４４との間で熱伸び差が発生する。この場合、シール部材１は、弾性変形可能であることから、このシール部材１自体が変形したり、伸縮したりすることで、ケーシング３１と枠体４４との間で発生する熱伸び差が吸収され、ケーシング３１と枠体４４との間に隙間が発生することはなく、また、シール部材１が損傷することもない。さらに、シール部材１は、第１板材２ａの表面と裏面に設けられた触媒層２ｂ，２ｃが触媒未担持シール部材３，４により被覆されていることから、触媒層２ｂ，２ｃが剥離することもない。また、シール部材１を固定する固定具６６が貫通される貫通部６８には、貫通部６８の内周面を覆うように、保護部材６７を設けることとしたので、熱伸びによって生じる振動やこすれでシール部材１が損傷することもない。
【００３５】
このように本実施形態の排ガス用触媒装置にあっては、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシング３１と、ケーシング３１内に吊下げ支持される枠体４４と、枠体４４の内側に支持される脱硝装置３４と、ケーシング３１の内面と枠体４４との間に介装されるシール部材１とから構成され、シール部材１は、ガラス繊維からなる触媒担持シール部材２の表面及び裏面に触媒層２ｂ，２ｃを設け、表面の触媒層２ｂに密着してガラス繊維からなる触媒未担持シール部材３を設けると共に、裏面の触媒層２ｃに密着してガラス繊維からなる触媒未担持シール部材４を設けて構成されている。
【００３６】
従って、ケーシング３１と枠体４４との間に介装されるシール部材１は、ガラス繊維からなる触媒担持シール部材２の表面及び裏面に触媒層２ｂ，２ｃを設け、各触媒層２ｂ，２ｃに密着してガラス繊維からなる触媒未担持シール部材３，４を設けて構成されており、各触媒層２ｂ，２ｃｂは、触媒未担持シール部材３，４により被覆されていることから、排ガスに直接接触することはなく、また、繰り返される変形に対して剥離しにくくなり、高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。
【００３７】
シール部材１の固定部６５は、ボルトがシール部材１に接触する箇所を金属製の保護部材６７で覆っている。保護部材６７は、例えばアイレットとされ、貫通部６８とされるボルト穴にアイレット加工を施すことにより、ボルトと、貫通部６８とのこすれや振動によりガラス繊維からなるシール部材１が、損傷することを防ぐことができる。
【００３８】
また、本実施形態の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１は角筒形状をなし、シール部材１は、ケーシング３１と枠体４４との間の直線部に介装される第１シール部材５１ａと、ケーシング３１と枠体４４との間の角部に介装される第２シール部材５１ｂとから構成されている。従って、ケーシング３１が角筒形状をなす場合には、ケーシング３１と枠体４４との間の直線部の隙間が第１シール部材５１ａにより閉塞され、ケーシング３１と枠体４４との間の角部の隙間が第２シール部材５１ｂにより閉塞されることとなり、ケーシング３１の形状にかかわらず、ケーシング３１と枠体４４との隙間を確実にシールすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１の内壁面に水平フランジ６１が固定され、枠体４４の外周部に水平フランジ６１より上方に位置して取付フランジ６２が固定され、シール部材１の一端部が水平フランジ６１に固定され、他端部が取付フランジ６２に固定されている。従って、取付フランジ６２と水平フランジ６１の上下位置をずらして両者にシール部材１を介装することで、ケーシング３１と枠体４４との間の隙間を確実にシールすることができる。
【００４０】
また、本実施形態の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１は、内壁面に断熱材７１を設けている。従って、ケーシング内を通過する排ガスの温度低下を抑制することができると共に、断熱材７１の損傷を防止することで低コスト化を可能とすることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、本発明の排ガス用触媒装置を排熱回収ボイラ２２に適用して説明したが、熱交換機能を有しない単なる触媒装置であってもよい。また、ケーシング３１の形状を四角筒形状としたが、この形状に限定されるものではなく、円筒形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  シール部材
２  触媒担持シール部材
２ａ  第１板材
２ｂ，２ｃ  触媒層
３，４  触媒未担持シール部材（第２板材）
３ａ，４ａ  端部
３ｂ，４ｂ  折り返し部
５  縫合部
６  耐熱糸
２２  排熱回収ボイラ（排ガス用触媒装置）
３１  ケーシング
３３  下部伝熱管群
３４  脱硝装置（触媒）
３５  上部伝熱管群
４４  枠体
５１ａ  第１シール部材
５１ｂ  第２シール部材
６１  水平フランジ
６２  取付フランジ
６５  固定部
６６  固定具
６７  保護部材
６８  貫通部
７１  断熱材
【図１】
0005995814.tif 000002
【図２】
0005995814.tif 000003
【図３】
0005995814.tif 000004
【図４】
0005995814.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005995814.tif 000007
【図７】
0005995814.tif 000008
【図８】
0005995814.tif 000009
【図９】
0005995814.tif 000010