(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に延びた筒状の脱硫入口煙道と、
鉛直方向に延びた筒状をなし、上部側面に前記脱硫入口煙道と接続された排ガス入口部が形成され、前記脱硫入口煙道から前記排ガス入口部を介して排ガスが流入し下方に流れる脱硝反応器と、
前記脱硝反応器内に、前記排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて触媒目ピッチが大きくなるよう複数の触媒が排ガス流を横切る方向に配設された触媒群と、を備え、
前記触媒群の排ガス下流側に、前記触媒目ピッチの違いに対応して、前記排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて圧損が高くなる抵抗手段を備えることを特徴とする排煙脱硝装置。
【請求項２】
前記触媒群は、前記触媒目ピッチの違いに対応して、前記排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて前記触媒の排ガス流方向の長さを長く形成したことを特徴とする請求項１記載の排煙脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚ボイラに設けられる排煙脱硝装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚ボイラには、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアと反応させ無害化するための排煙脱硝装置が設置されている。当該排煙脱硝装置はハニカム形状や平板形状からなる触媒がブロック状に複数配設された触媒群を備えており、当該触媒内を排ガスが流通することで排ガス中の窒素酸化物が還元・無害化される。
しかし、排ガス中にはボイラでの燃焼により生じた多様な灰が含まれており、これらのうち外形の大きな灰が存在する場合に触媒を目詰まりさせるという問題がある。
【０００３】
そこで、ボイラから排煙脱硝装置に至る途中に排ガスを上昇させる垂直煙道を設け、当該垂直煙道内に灰落とし用の邪魔板を設置することで、排煙脱硝装置に至る前の垂直煙道中で排ガス中の灰を除去する構成が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１１７５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、排ガス中には比較的外形が大きくかさ密度の低いいわゆるポップコーン灰と呼ばれる塊状灰が含まれており、このような塊状灰は上記特許文献１のような垂直煙道においても除去されず排煙脱硝装置内へと流入してしまうという問題がある。
塊状灰は、排ガス流に乗って垂直煙道の壁伝いに移動し、排煙脱硝装置内に流入する際には当該排煙脱硝装置の排ガス入口側に多く分布する傾向がある。そして、外形の大きい塊状灰は触媒を流通せず触媒を目詰まりさせるため、当該触媒入口の排ガス入口側から灰が堆積していく。このように触媒入口に灰が堆積すると、排ガスが流通しない分触媒の活性が低下し、且つ排ガスの流通する範囲が偏ることで排煙脱硝装置内に圧損が生じて、排ガス偏流が生じ触媒摩耗を起こす等の問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、塊状灰による目詰まりを防止しつつ圧損を抑制し、触媒の脱硝性能を良好に維持することのできる排煙脱硝装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１の排煙脱硝装置では、横方向に延びた筒状の脱硫入口煙道と、鉛直方向に延びた筒状をなし、上部側面に前記脱硫入口煙道と接続された排ガス入口部が形成され、前記脱硫入口煙道から前記排ガス入口部を介して排ガスが流入し下方に流れる脱硝反応器と、前記脱硝反応器内に、前記排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて触媒目ピッチが大きくなるよう複数の触媒が排ガス流を横切る方向に配設された触媒群と、を備え、前記触媒群の排ガス下流側に、前記触媒目ピッチの違いに対応して、前記排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて圧損が高くなる抵抗手段を備えることを特徴としている。
請求項２の排煙脱硝装置では、請求項１において、前記触媒群は、前記触媒目ピッチの違いに対応して、前記排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて前記触媒の排ガス流方向の長さを長く形成したことを特徴としている。このように触媒の排ガス流方向の長さに違いを持たせることで、反応器内の圧損を略均一に保ち、触媒目ピッチの違いにより生じる圧損を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いる本発明の排煙脱硝装置によれば、排煙脱硝装置内において、排ガス入口側ほど外形の大きい塊状灰が分布するのに対応し、排ガス流を横切る方向に排ガス入口部に対して奥側から手前側に向けて段階的に触媒目ピッチを大きくした触媒群を備えることで、塊状灰を触媒内に詰まらせることなく流通させることができる。
これらのことから本発明の排煙脱硝装置は、塊状灰による目詰まりを防止しつつ圧損を抑制し、触媒の浄化性能を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る排煙脱硝装置の第１実施形態における概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る排煙脱硝装置の第２実施形態における概略構成図である。
【図４】本発明に係る排煙脱硝装置の変形例における概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まず、第１実施形態について図１の概略構成図及び図２の断面図に基づき説明する。
図１に示すボイラ１は石炭焚ボイラであり、当該ボイラ１の下部には節炭器２が設けられている。当該節炭器２には横方向に延びる水平煙道４の一端が接続されており、当該節炭器２出口下部には節炭器出口ホッパー６が設けられている。
【００１２】
水平煙道４の他端は鉛直方向上方に延びる垂直煙道８と接続されており、垂直煙道８の下部には煙道ホッパー１０が設けられている。垂直煙道８の上端は横方向に延びる脱硝入口煙道１２と接続されている。
そして、脱硝入口煙道１２は排煙脱硝装置１４に接続されている。
詳しくは、排煙脱硝装置１４は、外殻をなす脱硝反応器１６が鉛直方向に延びた断面矩形の筒状をなしており、当該脱硝反応器１６の一側面の上部に脱硝入口煙道１２と接続された排ガス入口部１６ａが形成されている。また、脱硝反応器１６内には排ガス流を横切る方向にブロック状に配設された複数の触媒１８からなる触媒群２０が設けられている。
【００１３】
当該触媒群２０を構成する各触媒１８は、例えばアンモニアを還元剤として排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に選択的に還元する触媒である。当該各触媒１８はハニカム形状をなしており、触媒群２０は触媒目ピッチの大きさに応じた３種の触媒１８ａ、１８ｂ、１８ｃから構成されている。
詳しくは、当該触媒群２０において、触媒１８は脱硝反応器１６の奥行方向に９列配設されており、排ガス入口部１６ａに対し奥側から手前側に向かうにつれて触媒目ピッチが大きくなるよう構成されている。図１に示すように、排ガス入口１６ａに対し手前側の３列は触媒目ピッチが比較的大きい第１の触媒１６ａ、中間部分の３列は触媒目ピッチが比較的中程度の第２の触媒１６ｂ、奥側の３列は触媒目ピッチが比較的小さい第３の触媒１６ｃが配設されている。
【００１４】
具体的には、いわゆるポップコーン灰と呼ばれる塊状灰の外形は５．０〜１５．０ｍｍであり、外形の大きい塊状灰ほど排ガス入口部１６ａに対して手前側を通る傾向に基づき、塊状灰の外形に応じて、第１の触媒の目ピッチは比較的大きな塊状灰より大きい１０．０〜１５．０ｍｍ、第２の触媒の目ピッチは比較的中程度の塊状灰より大きい７．５〜１０．０ｍｍ、第３の目ピッチは比較的小さい塊状灰より大きい６．０〜７．５ｍｍとするのが好ましい。なお、当該塊状灰の大きさは燃料性状やボイラの運用方法等により変化するものであり、触媒目ピッチはこれに限られるものではなく、ボイラの種類等に応じて変更可能である。
【００１５】
また、これら３種の触媒１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、触媒目ピッチに応じて排ガス流れ方向の長さが異なっており、触媒目ピッチが大きいほど長く形成されている。つまり、触媒目ピッチが大きく排ガスが流通しやすい第１の触媒１８ａの長さは長く、触媒目ピッチが小さく排ガスが流通しにくい第３の触媒１８ｃの長さは短く形成されている。
また、図２に示すように、触媒群２０は、脱硝反応器１６の幅方向に対して各触媒１８が１４列配設されている。
【００１６】
さらに、図示しないが脱硝反応器１６の下部には、触媒群２０を通過した排ガス中の灰を収容するホッパーが設けられている。
以下、このように構成された第１実施形態に係る排煙脱硝装置１４の作用について説明する。
ボイラ１での燃焼により生じた排ガスは節炭器２から、水平煙道４へと流れる。ここで節炭器出口ホッパー６において、比較的比重の大きい灰が収容される。
【００１７】
続いて、排ガスは水平煙道４から垂直煙道８へと流れ、当該垂直煙道８内を上昇する。当該垂直煙道８内を上昇する間に排ガス流から落下した灰は煙道ホッパー１０に収容される。外形が大きくかさ密度の低い塊状灰（ポップコーン灰）は、水平煙道４から流入する排ガスにより垂直煙道８の奥側の内壁に押し付けられつつ壁伝いに上方へと移動する。
さらに、排ガスは、垂直煙道８から脱硝入口煙道１２を介して排ガス入口部１６ａから排煙脱硝装置１４の脱硝反応器１６内に流入する。このとき壁伝いに移動してきた塊状灰は排ガス入口部１６ａの底部から脱硝反応器１６内へと飛散する。
【００１８】
当該塊状灰は、外形の大きいものほど脱硝反応器１６内において排ガス入口部１６ａに対し手前側に分布する。このような塊状灰の分布に対応して、脱硝反応器１６内の触媒群２０は排ガス入口部１６ａに対し手前側には当該塊状灰よりも触媒目ピッチの大きい第１の触媒１８ａが配設されていることから、塊状灰は第１の触媒１８ａ内に詰まることなく触媒群２０の排ガス下流まで流通する。
【００１９】
一方で、外形の大きな塊状灰が届きにくい排ガス入口部３２ａに対し奥側には、触媒目ピッチが小さく排ガス方向長さも短いコンパクトな形状の第３の触媒１８ｃが配設されており、効率よく脱硝反応が行われる。
そして、触媒群２０を通過した排ガス中の灰は脱硝反応器１６の下部のホッパーに収容される。
【００２０】
このように塊状灰を触媒１８内に詰まらせることなく流通させることができることで、触媒入口部分における灰の堆積等を防止し、触媒群２０の脱硝性能を良好に維持することができる。
ここで、触媒１８は触媒目ピッチが大きいほど排ガスが流通しやすく圧損が低いが、本実施形態における触媒群２０では、触媒目ピッチの大きい第１の触媒１８ａは排ガス流方向に長く、触媒目ピッチの小さい第３の触媒１８ｃは排ガス流方向に短く形成されていることから、触媒群２０の全体としての圧損はほぼ均一となっている。このように、触媒群２０全体としての圧損を均一にすることで脱硝反応器１６内の排ガス偏流を抑制し、触媒摩耗等を防ぐことができる。
【００２１】
以上のことから、本実施形態に係る排煙脱硝装置１４は、塊状灰による触媒１８の目詰まりを防止しつつ圧損を抑制し、触媒１８の脱硝性能を良好に維持することができる。
次に第２実施形態について説明する。
図３には第２実施形態に係る排煙脱硝装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、当該第２実施形態は排煙脱硝装置以外の構成は上記第１実施形態と同様であり、同様の構成については同じ符号を付し詳しい説明は省略する。
【００２２】
当該第２実施形態における排煙脱硝装置３０は、脱硝反応器３２の一側面の上部に排ガス入口部３２ａが形成されており、脱硝反応器３２内には排ガス流を横切る方向にブロック状に配設された複数の触媒３４からなる触媒群３６が設けられている。
触媒群２０を構成する各触媒３４はハニカム形状をなしており、当該触媒群３６は触媒目ピッチの大きさに応じた３種の触媒３４ａ、３４ｂ、３４ｃから構成されている。
【００２３】
詳しくは、当該触媒群３６は、脱硝反応器３２の奥行方向に９列、幅方向に１４列配設されており、排ガス入口部３２ａに対し奥側から手前側に向かうにつれて触媒目ピッチが大きくなるよう構成されている。図３に示すように、排ガス入口部３２ａに対し手前側３列は触媒目ピッチが比較的大きい第１の触媒３４ａ、中間部分３列は触媒目ピッチが比較的中程度の第２の触媒３４ｂ、奥側３列は触媒目ピッチが比較的小さい第３の触媒３４ｃが配設されている。
【００２４】
これら３種の触媒３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、上記第１実施形態と異なり、排ガス流れ方向に対する長さは全て同じである。一方で、触媒群３６の排ガス下流側には排ガス流を横切る方向に延びた抵抗板３８（抵抗手段）が設けられている。当該抵抗板３８は例えばパンチングメタル等の多孔板であり、排ガス入口部３２ａ側の内壁面から第２の触媒３４ｂの排ガス下流位置まで延びている。当該抵抗板３８に穿設された複数の孔は、触媒３４の触媒目ピッチに対応しており、排ガス入口部３２ａに対し手前側ほど孔の数が少なく形成されている。つまり、抵抗板３８は、図３に示すように、第１の触媒３４ａの下流側に位置し孔数が少ない高抵抗部３８ａ、及び第２の触媒３４ｂの下流側に位置し孔数が多い低抵抗部３８ｂから構成されている。また、抵抗板３８は、第３の触媒３４ｃの排ガス下流側まで延びておらず、当該第３の触媒３４ｃの下流側は圧損のない無抵抗部分をなしている。
【００２５】
以下、このように構成された第２実施形態に係る排煙脱硝装置３０の作用について説明する。
上記第１実施形態と同様に、排ガス入口部３２ａから排煙脱硝装置３０の脱硝反応器３２内に排ガスが流入し、塊状灰は外形の大きいものほど排ガス入口部３２ａに対し手前側に分布する。このような塊状灰の分布に対応して、脱硝反応器３２内の触媒群３６は排ガス入口部３２ａに対し手前側には触媒目ピッチの大きい第１の触媒３４ａが配設されていることから、塊状灰は第１の触媒３４ａ内に詰まることなく触媒群３６の排ガス下流まで流通する。
【００２６】
一方で、外形の大きな塊状灰が届きにくい排ガス入口部３２ａに対し奥側には、触媒目ピッチが小さく排ガス方向長さも短いコンパクトな形状の第３の触媒３４ｃが配設されており、効率よく排ガス浄化が行われる。
また、触媒３４の触媒目ピッチが大きいほど排ガスが流通しやすく圧損が低いが、本実施形態では、触媒群３６の排気下流側に抵抗板３８が設けられており、触媒目ピッチの大きい第１の触媒３４ａの排気下流側には抵抗板３８の高抵抗部３８ａが、触媒目ピッチが中程度の第２の触媒３４ｂの排気下流側には抵抗板３８の低抵抗部３８ｂが、触媒目ピッチの小さい第３の触媒３４ｃの排気下流側には無抵抗部分がそれぞれ位置していることから、触媒群３６及び抵抗板３８全体としての圧損はほぼ均一となっている。このように、触媒群３６における圧損を抵抗板３８により調整することで、圧損を均一として脱硝反応器３２内の排ガス偏流を抑制し、触媒摩耗等を防ぐことができる。
【００２７】
これらのことから、本実施形態に係る排煙脱硝装置３０についても、塊状灰による触媒３４の目詰まりを防止しつつ圧損を抑制し、触媒３４の脱硝性能を良好に維持することができる。
以上で本発明に係る排煙脱硝装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００２８】
例えば、上記実施形態では触媒群２０、３６を触媒目ピッチの大きさに応じた３種類の触媒１８、３４から構成しているが、当該触媒目ピッチの種類は３段階に限られるものではない。
具体的には変形例として図４に示すように、排煙脱硫装置４０の脱硝反応器４２内に触媒目ピッチの大きさに応じた２種類の触媒４４ａ、４４ｂから構成された触媒群４６を設けた構成としても構わない。この場合の触媒目ピッチは、排ガス入口部４２ａに対し手前側の第１の触媒４４ａは８．５〜１５ｍｍ、奥側の第２の触媒４４ｂは６．０〜８．５ｍｍであることが好ましい。なお、当該変形例では第１の触媒４４ａを排ガス入口部４２ａに対し手前側に４列、第２の触媒４４ｂを排ガス入口部４２ａに対し奥側に４列、配設されている。
【００２９】
また、脱硝反応器内の圧損を調整するために、第１実施形態のように触媒の排ガス方向長さを異ならせるとともに、第２実施形態のように触媒群の排ガス下流側に抵抗板を設ける構成としても構わない。
例えば図４の変形例のように、第１の触媒４４ａの排ガス方向長さを第２の触媒４４ｂよりも長くするとともに、触媒群４６の排ガス下流側に抵抗板４８を設けた構成としても構わない。なお、当該抵抗板４８は、第１の触媒４４ａ側が孔数の少ない高抵抗部４８ａをなし、第２の触媒４４ｂ側が孔数の多い低抵抗部４８ｂをなしている。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、触媒群２０、３６は脱硝反応器１６、３２の奥行方向に触媒目ピッチが異なる配置であるが、脱硝反応器の幅方向に触媒目ピッチの異なる配置としても構わない。例えば幅方向端部まで外形の大きい塊状炭が届きにくい場合には、幅方向端部には触媒目ピッチの小さい触媒を配置することで、より塊状炭の分布に応じた効率のよい配置とすることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、触媒群２０、３６は脱硝反応器１６、３２の奥行方向に９列、幅方向に１４列配設されているが、触媒の配列はこれに限られるものではない。
また、上記第２実施形態及び変形例における抵抗板３８、４８は、孔数に応じて高抵抗部３８ａ、４８ａ及び低抵抗部３８ｂ、４８ｂが形成されているが、圧損を調整する構成はこれに限られるものではなく、例えば抵抗板の孔の大きさを異ならせることで圧損を調整しても構わない。
【符号の説明】
【００３２】
１２  脱硝入口煙道
１４、３０、４０  排煙脱硝装置
１６、３２、４２  脱硝反応器
１６ａ、３２ａ、４２ａ  排ガス入口部
１８ａ、３４ａ、４４ａ  第１の触媒
１８ｂ、３４ｂ、４４ｂ  第２の触媒
１８ｃ、３４ｃ  第３の触媒
２０、３６、４６  触媒群
３８、４８  抵抗板（抵抗手段）
３８ａ、４８ａ  高抵抗部
３８ｂ、４８ｂ  低抵抗部
【図１】
0005692509.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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