(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器内に設置されると共に通過するガスの脱硝処理、脱硫処理、又はその他の浄化処理を行う触媒層と、前記触媒層の目を通らない大きさを有すると共に前記ガスに運ばれて飛来する粗粒灰、焼塊その他の飛来物を、前記触媒層の上流側にて捕集する捕集部材と、前記触媒層の上流側に配置されて前記触媒層へのガス流れを整流する整流格子と、前記触媒層を配置するための柱材と、前記反応器の上部側方から前記ガスを吹き出す入口ダクトとを含み、且つ、
前記捕集部材が、前記整流格子の上流側であって前記整流格子から離れた位置に配置されると共に前記柱材上に敷設され、前記入口ダクトの吹出口より下流に設置され、前記整流格子の上流側であって前記整流格子の前記吹出口寄りの範囲のみを覆い設置されることにより被覆しない範囲にてガスの流路を確保することを特徴とする浄化装置。
【請求項２】
前記捕集部材は、前記ガスを通す目開き部を有する請求項１に記載の浄化装置。
【請求項３】
前記捕集部材は、前記触媒の目を通る大きさを有する飛来物が通過できる目開き部を有する請求項１または２に記載の浄化装置。
【請求項４】
前記捕集部材を複数段設置すると共に、前記飛来物を上流側から段階的に捕集する段階捕集手段を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の浄化装置。
【請求項５】
前記捕集部材は、交換可能に設置される請求項１〜４のいずれか１つに記載の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浄化装置および浄化方法に関し、更に詳しくは、浄化対象であるガスに伴い飛来する飛来物が、触媒上に堆積する問題を解消でき、また、捕集部材の抵抗によるガス流の圧力損失を抑制できる浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電プラント等のボイラやガスタービンにおける工業プロセスにて排出されるガスを浄化する装置として、脱硝装置や脱硫装置などがある。図７は、従来の脱硝装置の全体構成を示す側面断面図である。この脱硝装置１００は、反応器１１０と、入口ダクト１２０と、出口ダクト１３０と、立上りダクト１４０を含み構成される。反応器１１０は、筒型構造を有し、ガスの出入口を鉛直に立てて設置される。入口ダクト１２０は、ガスの吹出口１２１を水平方向に向けて反応器１１０の上部に接続する。出口ダクト１３０は、反応器１１０の下部に接続する。立上りダクト１４０は、入口ダクト１２０に接続し、反応器１１０の側方にて鉛直に立てて設置される。また、立上りダクト１４０の底部には、ホッパー１４１が設置される。反応器１１０内部には、鋼材からなる柱材１１３が縦横に組まれ、この柱材１１３上に複数の触媒パックを配置して触媒層１１１が形成される。触媒層１１１は、反応器１１０内にて複数段形成される。また、触媒層１１１の上方には、触媒層１１１へのガス流れを整流する鋼製の整流格子１１２が設置される。
【０００３】
この従来技術において、ガスは、立上りダクト１４０を上昇して入口ダクト１２０を通り、その吹出口１２１から反応器１１０の上部に水平に吹き出す。そして、ガスは、反応器１１０内に流入し、整流格子１１２にて整流された後、複数段の触媒層１１１を通過して脱硝処理される。これにより、ガスは、浄化されて出口ダクト１３０から排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ガスは、反応器１１０に流入するにあたり、上流側のボイラ（図示省略）が排出した粗粒灰や焼塊などの飛来物を伴い、吹出口１２１から吹き出す。これらの飛来物は、反応器１１０内にて触媒層１１１や整流格子１１２の目に詰まり、さらにその上に粉上の飛来物が堆積して触媒層１１１の摩耗やガス流の圧力損失、脱硝機能の低下など多くの問題を生じる。そこで、上記従来の脱硝装置１００では、立上りダクト１４０にて飛来物を落下させてホッパー１４１で回収したり、入口ダクト１２０内に飛来物の通行を阻害する邪魔板（図示省略）を設けたりして、かかる飛来物の堆積を抑制していた。しかしながら、かかる構成では十分な効果を得られず、なお上記のような問題が生じていた。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、浄化対象であるガスに伴い飛来する飛来物が、触媒上に堆積する問題を解消でき、また、捕集部材の抵抗によるガス流の圧力損失を抑制できる浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明にかかる浄化装置は、反応器内に設置されると共に通過するガスの脱硝処理、脱硫処理、又はその他の浄化処理を行う触媒層と、前記触媒層の目を通らない大きさを有すると共に前記ガスに運ばれて飛来する粗粒灰、焼塊その他の飛来物を、前記触媒層の上流側にて捕集する捕集部材と、前記触媒層の上流側に配置されて前記触媒層へのガス流れを整流する整流格子と、前記触媒層を配置するための柱材と、前記反応器の上部側方から前記ガスを吹き出す入口ダクトとを含み、且つ、前記捕集部材が、前記整流格子の上流側であって前記整流格子から離れた位置に配置されると共に前記柱材上に敷設され、前記入口ダクトの吹出口より下流に設置され、前記整流格子の上流側であって前記整流格子の前記吹出口寄りの範囲のみを覆い設置されることにより被覆しない範囲にてガスの流路を確保する。
【０００７】
この発明にかかる浄化装置では、捕集部材が整流格子の上流側に配置されるので、捕集部材の下流側にある整流格子および触媒層における飛来物による目詰まりが抑制される。また、反応器内にて捕集部材が上記の位置に配置されるので、反応器内にてガス流路が確保されて、捕集部材の抵抗によるガス流の圧力損失が抑制される。なお、触媒層の目を通らない大きさには、触媒層の目より小さい場合のみならず、触媒層の目と同程度の大きさを有する場合も含まれる。
【０００８】
また、この発明にかかる浄化装置では、上記浄化装置において、前記捕集部材は、前記ガスを通す目開き部を有する。この発明において、捕集部材は、飛来物を捕集すると共にガスを通すので、目開き部を有さない捕集部材と比較して抵抗が小さい。これにより、捕集部材の抵抗によるガスの圧力損失を減少できる。なお、目開き部を有する捕集部材には、例えば、網、多孔板、多孔格子、グレイチング等が含まれる。
【０００９】
また、この発明にかかる浄化装置では、上記浄化装置において、前記捕集部材は、前記触媒の目を通る大きさを有する飛来物が通過できる目開き部を有する。この発明において、捕集部材は、触媒層の目を通らない大きな飛来物は捕集するが、触媒層の目を通る小さな飛来物は捕集しないので、捕集する飛来物の量が目開き部を有しない部材等と比較して少ない。これにより、捕集部材の寿命が向上して交換・清掃等のメンテナンス負担を軽減できる。
【００１０】
また、この発明にかかる浄化装置では、上記浄化装置において、前記捕集部材を複数段設置すると共に、前記飛来物を上流側から段階的に捕集する段階捕集手段を含む。
【００１１】
この発明において、段階捕集手段は、複数段の捕集部材により飛来物を段階的に捕集する。これにより、単一の捕集部材により捕集する場合と比較して、飛来物をより効率的に捕集できる。なお、段階的に捕集するとは、例えば、目開き部を有する捕集部材を複数段設置し、且つ、目開き部の大きさを上流側から徐々に小さくすることにより、大きな飛来物から小さな飛来物を段階的に捕集する構成を含む。
【００１２】
また、この発明である浄化装置では、上記浄化装置において、前記捕集部材は、交換可能に設置される。これにより、捕集した飛来物を捕集部材ごと交換して回収できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。
【００１４】
（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態にかかる脱硝装置を示す断面図である。図２は、図１に記載した脱硝触媒の詳細を示す斜視図である。これらの図において、上記従来の脱硝装置と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この脱硝装置１０は、反応器１１０と、入口ダクト１２０と、出口ダクト１３０と、立上りダクト１４０を含み構成される。ここで、入口ダクト１２０は、反応器１１０に上部側方にて接続し、その吹出口１２１を水平に向けて設置される。また、入口ダクト１２０の断面積は、反応器１１０の断面積より大きい。反応器１１０内部には、柱材１１３が縦横に組まれ、この柱材１１３上に複数の触媒パックを配置して触媒層１１１が形成される。反応器１１０の底部には、ホッパー１１４が設置されて触媒層１１１を通過した飛来物を回収する。
【００１５】
また、この脱硝装置１０では、柱材１１３の最上部に捕集部材１１を敷設し、触媒層１１１および整流格子１１２の上流を被覆する。図３は、図１に記載した捕集部材１１を示す斜視図である。捕集部材１１は、鋼製の網状部材からなり、触媒層１１１の目より若干小さい目開き部を有する。例えば、図示する捕集部材１１の目開き部は、具体的には、触媒層１１１の目を約５％縮小した大きさおよび形状を有し、触媒層１１１の目を通らない飛来物を捕集できるように形成される。なお、この約５％という数値は単なる例示であり、目開き部の大きさおよび形状は、かかる数値に限定されるものではない。また、捕集部材１１は、反応器１１０内にて入口ダクト１２０の吹出口１２１寄りに位置し、吹出口１２１と対向する壁面１１５側を開放して設置される。
【００１６】
この実施の形態において、ガスは、飛来物を伴って立上りダクト１４０を上昇し、入口ダクト１２０を通って吹出口１２１から反応器１１０内に吹き出す。このとき、ガスの流速は、反応器１１０の断面積が入口ダクト１２０の断面積より大きいので、反応器１１０内にて一気に低下する。そして、ガスの一部は吹出口１２１寄りから捕集部材１１の目開き部を通り、他の一部は吹出口１２１に対向する反応器１１０の壁面１１５寄りを通って、整流格子１１２および触媒層１１１を通過する。
【００１７】
ここで、ガスに伴って吹出口１２１から吹き出した飛来物のうち、大きな飛来物は、失速して反応器１１０の吹出口１２１寄り付近に落下する。そして、触媒層１１１や整流格子１１２の目に詰まる程の大きな飛来物は、捕集部材１１の目開き部にて捕集される。また、捕集部材１１を抜けた飛来物は、反応器１１０内を整流格子１１２および触媒層１１１を通って下降し、反応器１１０底部のホッパー１１４に溜まる。また、小さな飛来物は、ガスに運ばれて吹出口１２１に対向する反応器１１０の壁面１１５寄りを通り、反応器１１０内を整流格子１１２および触媒層１１１を通って下降し、ホッパー１１４に溜まる。
【００１８】
この実施の形態によれば、捕集部材１１は、触媒層１１１の目より小さい目開き部を有するので、触媒層１１１や整流格子１１２を通らない程の大きな飛来物をこれらの上流にて捕集する。これにより、触媒層１１１や整流格子１１２における飛来物の堆積を抑制できる。また、捕集部材１１は、触媒層１１１や整流格子１１２を通る飛来物は捕集しないので、飛来物の堆積に伴う捕集部材１１の交換・清掃等のメンテナンス負担を軽減できる。また、捕集部材１１は、飛来物が堆積し易い入口ダクト１２０の吹出口１２１付近のみ覆い、被覆しない範囲にてガスの流路を確保する。これにより、捕集部材１１の抵抗によるガス流の圧力損失を抑制できる。また、大規模な脱硝装置１０では、触媒層１１１の上部全面に捕集部材１１を設置すると、合理的でなく、脱硝装置１０の総重量も増える。したがって、捕集部材１１を必要最小限の範囲で設置することは、脱硝装置１０の軽量化、低コスト化の観点からも有効である。
【００１９】
また、この実施の形態によれば、捕集部材１１を柱材１１３上に敷設して設置したので、捕集部材１１の清掃や交換が容易にできる。これにより、捕集した飛来物の回収が容易となり、メンテナンスの負担が軽減される。また、捕集部材１１を柱材１１３上に敷設し、整流格子１１２から離して設置したので、捕集部材１１の一部の目開き部に飛来物が詰まっても、ガスは他の目開き部から捕集部材１１を通過できる。これにより、ガス流の圧力損失を抑制できる。また、捕集部材１１を入口ダクト１２０より下流側に設置し、ガスの流速が低下したところで飛来物を捕集するので、飛来物の衝突による捕集部材１１の破損を抑止できる。
【００２０】
なお、この実施の形態では、浄化装置の一例として脱硝装置を採り上げ説明したが、これに限らず、脱硫装置等に適用してもよい。特に、この実施の形態は、飛来物により触媒層に目詰まりが発生する浄化装置に有効である。
【００２１】
また、この実施の形態では、捕集部材１１を目開き部を有する網状構造としたが、これに限らず、格子状部材１２（図４参照）、グレイチング１３（図５参照）、多孔板１４（図６参照）その他の目開き部材により形成してもよい。これにより網状構造と同様の効果が得られる。
【００２２】
また、この実施の形態では、捕集部材１１を目開き部を有する網状構造としたが、これに限らず、目開き部を有しないトレー状形状でもよい。これにより、飛来物を触媒層１１１側に通すことなく確実に捕集できる。
【００２３】
また、この実施の形態では、目開き部を触媒層１１１の目より約５％縮小した大きさとしたが、これに限らず、触媒層１１１の目と同程度の大きさとしてもよい。目開き部をかかる大きさとしても、ある程度は触媒層１１１における飛来物の体積を抑制できるからである。また、目開き部は、触媒層１１１の目より小さいことが好ましい。これにより、飛来物の触媒層１１１への堆積をより確実に抑制できる。さらに、目開き部を触媒層１１１の目より約５％縮小した大きさとすれば、触媒層１１１の目に詰まらない飛来物を通すので、捕集される飛来物の量が減少して、捕集部材１１の清掃や交換等にかかるメンテナンス負担が軽減される。
【００２４】
（変形例）
また、この実施の形態では、捕集部材１１を柱材１１３の最上部のみに設置する１段構成としたが、これに限らず、複数段構成としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる浄化装置によれば、捕集部材が触媒層の目を通らない大きさを有する飛来物を触媒層の上流側にて捕集し、飛来物による触媒層の目詰まりを抑制するので、飛来物の触媒層における堆積を抑制できる。
【００２６】
また、この発明にかかる浄化装置によれば、捕集部材が飛来物を捕集すると共にガスを通すので、目開き部を有さない捕集部材と比較して抵抗を小さくできる。これにより、捕集部材の抵抗によるガスの圧力損失を減少できる。
【００２７】
また、この発明にかかる浄化装置によれば、段階捕集手段が複数段の捕集部材により飛来物を段階的に捕集するので、単一の捕集部材により捕集する場合と比較して、飛来物をより効率的に捕集できる。
【００２８】
また、この発明にかかる浄化装置によれば、捕集部材は、飛来物が堆積し易い入口ダクトの吹出口付近のみ覆い、被覆しない範囲にてガスの流路を確保するので、捕集部材の抵抗によるガス流の圧力損失を抑制できる。
【００２９】
また、この発明にかかる浄化装置によれば、捕集部材が交換可能に設置されるので、捕集した飛来物を捕集部材ごと交換して回収できる。
【００３０】
また、この発明にかかる浄化方法によれば、触媒層の目を通らない大きさを有する飛来物を、触媒層の上流側にて捕集するので、飛来物による触媒層の目詰まりを抑制できる。
【００３１】
また、この発明にかかる浄化方法によれば、飛来物を上流側から段階的に捕集するので、単一の捕集部材により捕集する場合と比較して、より効率的に飛来斑を捕集できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態にかかる脱硝装置を示す断面図である。
【図２】  図１に記載した脱硝触媒の詳細を示す斜視図である。
【図３】  図１に記載した捕集部材を示す斜視図である。
【図４】  図１に記載した捕集部材の変形例を示す斜視図である。
【図５】  図１に記載した捕集部材の変形例を示す斜視図である。
【図６】  図１に記載した捕集部材の変形例を示す斜視図である。
【図７】  従来の脱硝装置の全体構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１０  脱硝装置
１１  捕集部材
１２  格子状部材
１３  グレイチング
１４  多孔板
２０  脱硝装置
２１  捕集部材
２２  捕集部材
１１１  触媒層
１１６  脱硝触媒
【図１】
0004523745.tif 000002
【図２】
0004523745.tif 000003
【図３】
0004523745.tif 000004
【図４】
0004523745.tif 000005
【図５】
0004523745.tif 000006
【図６】
0004523745.tif 000007
【図７】
0004523745.tif 000008