CN111818986A - 排气处理装置 - Google Patents

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CN111818986A CN201980015852.9A CN201980015852A CN111818986A CN 111818986 A CN111818986 A CN 111818986A CN 201980015852 A CN201980015852 A CN 201980015852A CN 111818986 A CN111818986 A CN 111818986A
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谷口幸久
矢野胜美
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    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
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    • B01D—SEPARATION
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Abstract

水平管道(8)的前端与燃煤锅炉的排气出口连通，水平管道(8)的后端与垂直管道(9)的下端连通。管道(17)划分出使从燃煤锅炉排出的排气从水平管道(8)向垂直管道(9)的上方流通并引导至脱硝装置的管道内空间(18)。贮槽(15)设于垂直管道(9)的下方，经由贮槽上端开口(19)而与管道内空间(18)连通。多个屏风状碰撞板(31)固定在从贮槽上端开口(19)的前端缘(20)起连续地向前方延伸而划分出管道内空间(18)的下方的管道(17)的底面(23)并立起，在相互分离的状态下沿与排气的流通方向交叉的方向排列成线状。

Description

排气处理装置
技术领域
本发明涉及一种利用脱硝装置对从燃煤锅炉排出的排气中的氮氧化物进行还原的排气处理装置。
背景技术
为了去除燃煤火力发电用锅炉的燃烧排气中的氮氧化物(NOx)，通常采用向排气中注入还原剂(例如氨)并通过脱硝催化剂将NOx还原成N2的脱硝装置，公知有将从燃煤锅炉排出的排气经由水平管道和垂直管道引导至脱硝装置的排气处理装置。另外，当通过煤的燃烧而生成的粉尘或者灰分(以下，总称为灰粒子)与排气一起飞至脱硝装置时，有可能堆积于催化剂层而阻碍排气的流通，因此提出了在脱硝装置的上游捕集排气中的灰粒子的排气处理装置。
例如，在专利文献1中记载了一种排气处理装置，具有：水平管道，与燃煤锅炉的排气出口连接；垂直管道，与水平管道连接；以及贮槽，设于水平管道与垂直管道的连接部的下部。在水平管道中流动的排气中的灰粒子(通过燃烧而生成的粉尘或者灰分)被贮槽捕集。
进而，在该文献中记载有如下内容：将用于捕集偏置于水平管道的下部而与排气相伴的大粒径的灰粒子的碰撞板设于贮槽的上端开口部，使排气中的灰粒子与碰撞板碰撞而下落到贮槽内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-198701号公报
发明内容
发明所要解决的课题
例如，若使用像印度产的煤那样灰分较多的煤，则在排气中含有较多大粒径(100μm以上)的灰粒子。在像这样使用灰分较多的煤的情况下，通过设置专利文献1所记载的碰撞板，能够提高贮槽的大粒径的灰粒子的捕集率，能够抑制脱硝装置的脱硝催化剂的损耗。
但是，在专利文献1的装置中，必须以横穿贮槽的上端开口部的方式设置碰撞板，有可能导致排气的流通阻力增大。另外，有时需要用于抑制振动声等的加强。
因此，本发明的目的在于提供一种能够一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率的排气处理装置。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明为一种排气处理装置，利用脱硝装置对从燃煤锅炉排出的排气中的氮氧化物进行还原，具备管道和贮槽。管道具有沿大致水平方向延伸的水平管道和沿大致铅垂方向延伸的垂直管道。水平管道的前端与燃煤锅炉的排气出口连通，水平管道的后端与垂直管道的下端连通。管道划分出使从燃煤锅炉排出的排气从水平管道向垂直管道的上方流通并引导至脱硝装置的管道内空间。贮槽设于垂直管道的下方，经由贮槽上端开口而与管道内空间连通。
本发明的第一方式的排气处理装置具备多个屏风状碰撞板。多个屏风状碰撞板固定在从贮槽上端开口的前端缘起连续地向前方延伸而划分出管道内空间的下方的管道的底面并立起，在相互分离的状态下沿与排气的流通方向交叉的方向排列成线状。
为了一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率，优选的是，屏风状碰撞板相对于管道的底面的立起方向大致垂直，屏风状碰撞板从管道的底面起的突出量(突出高度)为水平管道的高度方向上的宽度的10％～15％。另外，屏风状碰撞板的位置优选为管道的底面中的比前后方向上的中央靠后侧(贮槽上端开口侧)，更加优选为从贮槽上端开口的前端缘起1m～1.5m。
在上述结构中，通过在管道的底面设置屏风状碰撞板这样的简单的结构，能够使偏置于水平管道的下部而与排气相伴的大粒径的灰粒子与屏风状碰撞板碰撞，从而将其捕集到贮槽，能够一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率。
本发明的第二方式的排气处理装置具备倾斜碰撞板。倾斜碰撞板固定在从贮槽上端开口的后端缘起连续地向上方延伸而划分出管道内空间的后方的管道的后表面，并从后表面向前下方倾斜地延伸。
为了一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率，优选的是，倾斜碰撞板从管道的后表面起的突出量为垂直管道的进深长度(前表面与后表面的距离)的5％～15％。
在上述结构中，通过在管道的后表面设置倾斜碰撞板这样的简单的结构，能够使偏置于水平管道的下部而与排气相伴的大粒径的灰粒子与倾斜碰撞板的下表面碰撞，从而将其捕集到贮槽，能够一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率。
根据第一方式或者第二方式的排气处理装置，本发明的第三方式具备多个导向叶片和倾斜碰撞面。多个导向叶片配置于贮槽的上方的管道内空间，以固定于管道而相互分离的状态上下重叠，将从水平管道向垂直管道流入的排气向铅垂上方引导。倾斜碰撞面固定地设置于多个导向叶片中的最下方的导向叶片的水平管道侧的端部，并向后下方倾斜地延伸。
在上述结构中，通过在最下方的导向叶片上固定地设置倾斜碰撞面这样的简单的结构，能够使偏置于水平管道的下部而与排气相伴的大粒径的灰粒子与倾斜碰撞面碰撞，从而将其捕集到贮槽，大粒径的灰粒子的捕集率进一步提高。
发明效果
根据本发明，能够一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率，能够抑制由大粒径的灰粒子引起的脱硝催化剂的损耗。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的排气处理装置的整体结构图。
图2是图1的主要部分放大图。
图3是图2的屏风状碰撞板的立体图。
图4是图2的屏风状碰撞板的放大图。
图5是图2的倾斜碰撞板的放大图。
图6是表示屏风状碰撞板的变形例的图。
图7是表示倾斜碰撞板的变形例的图，(a)表示配置为两段的例子，(b)表示设为弯曲板状的例子。
图8是表示比较例的灰粒子的回收比例的图。
图9是表示第一实施例的灰粒子的回收比例的图。
图10是表示第二实施例的灰粒子的回收比例的图。
图11是表示第三实施例的灰粒子的回收比例的图。
图12是表示实施例3的排气的流动的图。
图13是表示实施例3的大粒径的灰粒子的流动的图。
图14是表示本发明的第二实施方式所涉及的导向叶片保护器的图。
图15是表示导向叶片保护器的变形例的图。
具体实施方式
参照图1～图5，说明本发明所涉及的第一实施方式的排气处理装置。此外，以下，将水平管道8中的排气的流通方向的上游侧以及下游侧(图2中的左侧以及右侧)作为前侧以及后侧来进行说明。
如图1所示，燃煤锅炉1构成为具备利用燃烧用气体3使被研磨机等粉碎机(省略图示)粉碎后的煤2燃烧的燃烧器4。在燃煤锅炉1的火炉内以及排气流路内设有供水流通的多个热回收导热管5，在燃煤锅炉1的下游侧的排气流路内设有作为热回收导热管之一的节能器(节煤器)6。由此，燃煤锅炉1产生驱动发电涡轮(省略图示)的蒸汽。
在节能器6的下方的锅炉侧壁设有燃煤锅炉1的排气出口7，在排气出口7以连通状态连接有水平管道8的前端(上游端)。水平管道8呈大致水平地延伸的矩形筒状，水平管道8的后端(下游端)以连通的状态与垂直管道9连接。垂直管道9是沿大致铅垂方向延伸的矩形筒状，垂直管道9的上端与脱硝装置10的入口管道10a连接。水平管道8和垂直管道9构成管道17，管道17划分出管道内空间18，该管道内空间18使在燃煤锅炉1中燃烧煤而产生的排气从排气出口7经由水平管道8向垂直管道9的上方流通并引导至脱硝装置10的顶部。在脱硝装置10的内部填充有脱硝催化剂10b，作为还原剂，从设于垂直管道9的中途的氨供给喷嘴10c注入氨。由此，脱硝装置10将排气中含有的氮氧化物(NOx)还原并排出。从脱硝装置10排出的去除了NOx的排气经由对燃烧用气体进行加热的空气加热器11、集尘器12、脱硫装置13而从烟囱14向大气中放出。
在垂直管道9的大致铅直下方，经由矩形状的贮槽上端开口19设有与管道内空间18(水平管道8以及垂直管道9)连通的后贮槽(贮槽)15。后贮槽15的上游侧内表面从贮槽上端开口19的前端缘向后下方倾斜。另外，在燃煤锅炉1的下方设有与锅炉内以及水平管道8连通的前贮槽16。在前贮槽16以及后贮槽15中，排气中的灰粒子落下而被捕集。
如图2所示，从管道内空间18中的排气出口7(参照图1)大致水平地向后方延伸的上游侧空间被顶面22、底面23以及一对侧面24(图2中仅示出一方)划分，从上游侧空间的后端起连续地向大致铅垂上方延伸的下游侧空间被前表面25、后表面26以及一对侧面27(图2中仅示出一方)划分。划分出管道内空间18的上游侧空间的下方的底面23从贮槽上端开口19的前端缘20起连续地向前方延伸，划分出管道内空间18的下游侧空间的后方的后表面26从贮槽上端开口19的后端缘21起连续地向上方延伸。
在后贮槽15(贮槽上端开口19)的上方的管道内空间18设有多个(在图2的例子中为四片)导向叶片28。导向叶片28是以从水平管道8的后端附近向后下方鼓出的方式弯曲并向后上方延伸的曲面板状体，被配置为以相互分离的状态上下重叠。在各导向叶片28的上下缘部通过焊接固定有棒状或者管状的导向固定部件29，各导向固定部件29的两端通过焊接固定于管道17的上游侧的一对侧面24或者下游侧的一对侧面27。导向叶片28被设为遍及导向固定部件29的长度方向(管道宽度方向)上的大致整个区域。这样，导向叶片28分别在后贮槽15的上方固定于管道17，将从水平管道8向垂直管道9流入的排气向铅垂上方引导。
如图2～图4所示，在管道17的底面23设有多个(在本实施方式中为三个)矩形平板状的屏风状碰撞板31。设置屏风状碰撞板31的底面23既可以是水平管道8的底面，也可以是水平管道8与垂直管道9的连接部分中的垂直管道9侧的底面。
多个屏风状碰撞板31固定在管道17的底面23并立起，在相互分离的状态下沿与排气的流通方向(前后方向)交叉的方向排列成线状。本实施方式的屏风状碰撞板31沿与排气的流通方向大致正交的方向排列成直线状。屏风状碰撞板31通过在底面23焊接棒状或者管状的碰撞板固定部件32(焊接部33)，在碰撞板固定部件32的前侧焊接屏风状碰撞板31(焊接部34)而固定于底面23。此外，屏风状碰撞板31的数量并不局限于三个，可以是任意数量。
为了一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高基于后贮槽15的大粒径的灰粒子的捕集率，屏风状碰撞板31相对于底面23大致垂直地立起，屏风状碰撞板31从底面23起的突出量(突出高度)H1被设定为水平管道8的高度方向上的宽度(从底面23到顶面22的铅垂方向上的距离)H2的10％～15％，屏风状碰撞板31的前表面的位置L1被设定为底面23中的比前后方向的中央靠后侧(贮槽上端开口19侧)、且是从贮槽上端开口19的前端缘20起1m～1.5m。
如图4中双点划线所示，在向前下方倾斜的屏风状碰撞板31A中，灰粒子滞留于屏风状碰撞板31A与底面23之间的空间35而易于成为排气的流通阻力，如图4中虚线所示，在向后上方倾斜的屏风状碰撞板31B中，屏风状碰撞板31B的上表面以远离后贮槽15的方式将灰粒子向上方引导，因此屏风状碰撞板31的立起方向优选相对于底面23大致垂直。另外，若屏风状碰撞板31的突出高度H1过大(过高)，则排气的流通阻力增大，若过小(过低)，则大粒径的灰粒子的捕集效果的提高幅度不大，因此屏风状碰撞板31的突出高度H1优选为上述范围。
另外，多个屏风状碰撞板31中的位于两端的屏风状碰撞板31被配置为与管道17的侧面24分离。其理由在于，若屏风状碰撞板31与侧面24接触，则灰粒子滞留在屏风状碰撞板31与侧面24之间而成为排气的流通阻力。
如图2以及图5所示，在管道17的后表面26的下部(垂直管道9的后表面的下部)固定有矩形平板状的倾斜碰撞板36。通过在后表面26焊接棒状或者管状的碰撞板固定部件37(焊接部38)并在后表面26以及碰撞板固定部件37焊接倾斜碰撞板36(焊接部39)而将倾斜碰撞板36固定于后表面26。倾斜碰撞板36在导向叶片28的后方被配置为遍及管道宽度方向的大致整个区域，从后表面26向前下方倾斜地延伸。
为了一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高基于后贮槽15的大粒径的灰粒子的捕集率，倾斜碰撞板36从管道17的后表面26起的突出量L3被设定为垂直管道9的进深长度(前表面25与后表面26的距离)L4的5％～15％。
如图5中双点划线所示，在大致水平地突出的倾斜碰撞板36A中，在上表面积存有灰粒子，需要利用上升流对倾斜碰撞板36A的振动进行加强，相反地，在如图5中虚线所示那样过度地倾斜而从后表面26起的突出量较小的倾斜碰撞板36B中，灰粒子难以与倾斜碰撞板36B接触，因此优选使倾斜碰撞板36在上述突出量的范围内向斜下方倾斜。
此外，在本实施方式中，将屏风状碰撞板31配置成一列，但是如图6所示，也可以将屏风状碰撞板31以交错状配置成多列(在图6的例子中为两列)。
另外，在本实施方式中，将平板状的倾斜碰撞板36配置为一段，但是既可以如图7的(a)所示，将倾斜碰撞板36以不同的高度配置为多段(在图7的(a)的例子中为两段)，进而也可以使倾斜碰撞板36从后表面26起的突出量在各段间(例如在两段的情况下为上段和下段)不同。另外，如图7的(b)所示，也可以是上表面凸出的弯曲板状的倾斜碰撞板40。
接着，说明使用灰分较多、难以进行微粉碎的品质的煤2来运转燃煤锅炉1的情况。
在燃煤锅炉1的运转中，向燃煤锅炉1的燃烧器4供给煤2和燃烧用气体(空气)3而使煤燃烧。利用通过煤的燃烧反应而产生的热，对在热回收导热管5、节能器6等中流通的水进行加热而产生蒸气，利用涡轮发电机进行发电。
由于在燃煤锅炉1中燃烧的煤2是灰分较多且难以进行微粉碎的品质，因此在排气中含有大量粒径(直径)为100μm以上的灰，通过煤2的燃烧而产生的排气从排气出口7排出。排出的排气中的大粒径(直径100μm以上)的灰粒子在水平管道8中流通的期间沉入水平管道8的底部，偏置于底部而流动。并且，偏置于水平管道8的下部而与排气相伴的大粒径的灰粒子的一部分在后贮槽15的上游与从管道17的底面23立起的屏风状碰撞板31碰撞而流速降低，并向后贮槽15下落。另外，未从管道17的底面23上下落到后贮槽15、被导向叶片28引导而在垂直管道9内朝向上方的大粒径的灰粒子的一部分与倾斜碰撞板36碰撞而下落到后贮槽15。这样，排气中的大粒径的灰粒子被屏风状碰撞板31以及倾斜碰撞板36高效地捕集到后贮槽15，大部分被从排气中去除。
去除了大部分大粒径的灰粒子的排气在从氨供给喷嘴10c被供给了氨之后被引导至脱硝催化剂10b，排气中的NOx在通过脱硝催化剂10b的期间被还原而分解为氮和水。如上所述，由于排气中的大粒径的灰粒子在通过脱硝催化剂10b之前其大部分被去除，因此能够抑制脱硝催化剂10b的损耗。并且，通过脱硝催化剂10b的排气在空气加热器11中与燃烧用空气进行热交换而形成为低温，在集尘器12中被去除灰粒子，在脱硫装置13中被去除硫氧化物，之后，被从烟囱14向大气中放出。
接着，参照图8～图13说明基于屏风状碰撞板31以及倾斜碰撞板36的大粒径的灰粒子的捕集效果。此外，在图8～图11中，将前贮槽16标记为贮槽1，将后贮槽15标记为贮槽2。
图8～图11是通过分析求出基于前贮槽(贮槽1)16和后贮槽(贮槽2)15的每个粒径(37μm、65μm、115μm、200μm、360μm)的灰粒子的回收比例(捕集率％)的结果。图8(比较例1)是未设置屏风状碰撞板31以及倾斜碰撞板36这双方的情况下的结果，图9(实施例1)是未设置倾斜碰撞板36而设置了一列屏风状碰撞板31的情况下的结果，图10(实施例2)是未设置屏风状碰撞板31而设置了一段平板状的倾斜碰撞板36的情况下的结果，图11(实施例3)是设置了一列屏风状碰撞板31和一段平板状的倾斜碰撞板36的情况下的结果。另外，图12是对实施例3(设置了一列屏风状碰撞板31和一段平板状的倾斜碰撞板36)的情况下的排气从排气出口7至脱硝催化剂10b的流动进行分析的结果，图13是对实施例3的情况下的大粒径(360μm)的灰粒子从排气出口7至脱硝催化剂10b的流动进行分析的结果。
根据图8～图11，判断为通过设置屏风状碰撞板31、倾斜碰撞板36而基于后贮槽15的大粒径的灰粒子的捕集率提高、以及即使在仅设置屏风状碰撞板31或者仅设置倾斜碰撞板36的情况下捕集率也提高。另外，根据图12以及图13，判断为能够一边抑制排气的流动的紊乱(流通阻力的增大)一边通过后贮槽15良好地捕集大粒径的灰粒子。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够一边抑制排气的流通阻力的增大一边提高大粒径的灰粒子的捕集率。
此外，在图1所示的实施方式中，说明了设置屏风状碰撞板31以及倾斜碰撞板36这双方的情况，但是也可以仅设置它们中的任意一方。
接着，参照图14说明本发明的第二实施方式。本实施方式在第一实施方式中追加了倾斜碰撞面41，其它结构与第一实施方式共通，因此省略与第一实施方式重复的说明。
如图14所示，在导向叶片28的下端部(水平管道8侧的端部)固定有遍及管道宽度方向的大致整个区域地配置并覆盖导向固定部件29的前方以及下方的导向叶片保护器42。导向叶片保护器42是L状截面的板材，一体地具有在导向固定部件29的前方向前下方倾斜的平板状的保护器前板部43和从保护器前板部43的下端缘向后下方倾斜地延伸的平板状的保护器下板部44。保护器下板部44经由支撑件45固定于导向叶片28。
在固定于多个导向叶片28中的最下方的导向叶片28A(参照图2)的导向叶片保护器42的保护器下板部44设有越过与支撑件45的接合位置而向后下方延伸的保护器延长部46。包括保护器延长部46的保护器下板部44的下表面(前表面)构成固定地设置于最下方的导向叶片28A的下端部且向后下方倾斜地延伸的倾斜碰撞面41。
此外，导向叶片保护器42的形状并不局限于上述形状，也可以是其它形状(例如如图15所示，一体地具有沿导向固定部件29的前侧的外表面弯曲的半圆弧状的保护器前板部47和从保护器前板部47的下端缘向后下方倾斜地延伸的平板状的保护器下板部44的J状截面)。
根据本实施方式，通过在最下方的导向叶片28A的下端部固定地设置倾斜碰撞面41这样的简单的结构，能够使偏置于水平管道8的下部而与排气相伴的大粒径的灰粒子与倾斜碰撞面41碰撞，从而捕集到后贮槽15，大粒径的灰粒子的捕集率进一步提高。
另外，本发明并不局限于作为一个例子而说明的上述实施方式以及变形例，除了上述实施方式等以外，只要在不脱离本发明的技术思想的范围内，就能够根据设计等进行各种变更。
附图标记说明
1：燃煤锅炉
2：煤
7：排气出口
8：水平管道
9：垂直管道
15：后贮槽(贮槽)
16：前贮槽
17：管道
18：管道内空间
19：贮槽上端开口
20：贮槽上端开口的前端缘
21：贮槽上端开口的后端缘
23：管道的底面
26：管道的后表面
28：导向叶片
28A：最下的导向叶片
31：屏风状碰撞板
36、40：倾斜碰撞板
41：倾斜碰撞面

Claims (3)

1.一种排气处理装置，利用脱硝装置对从燃煤锅炉排出的排气中的氮氧化物进行还原，所述排气处理装置的特征在于，
所述排气处理装置具备：
管道，具有沿大致水平方向延伸的水平管道和沿大致铅垂方向延伸的垂直管道，所述水平管道的前端与所述燃煤锅炉的排气出口连通，所述水平管道的后端与所述垂直管道的下端连通，所述管道划分出使从所述燃煤锅炉排出的排气从所述水平管道向所述垂直管道的上方流通并引导至所述脱硝装置的管道内空间；
贮槽，设于所述垂直管道的下方，经由贮槽上端开口而与所述管道内空间连通；以及
多个屏风状碰撞板，固定在从所述贮槽上端开口的前端缘起连续地向前方延伸而划分出所述管道内空间的下方的所述管道的底面并立起，在相互分离的状态下沿与排气的流通方向交叉的方向排列成线状。
2.一种排气处理装置，利用脱硝装置对从燃煤锅炉排出的排气中的氮氧化物进行还原，所述排气处理装置的特征在于，
所述排气处理装置具备：
管道，具有沿大致水平方向延伸的水平管道和沿大致铅垂方向延伸的垂直管道，所述水平管道的前端与所述燃煤锅炉的排气出口连通，所述水平管道的后端与所述垂直管道的下端连通，所述管道划分出使从所述燃煤锅炉排出的排气从所述水平管道向所述垂直管道的上方流通并引导至所述脱硝装置的管道内空间；
贮槽，设于所述垂直管道的下方，经由贮槽上端开口而与所述管道内空间连通；以及
倾斜碰撞板，固定在从所述贮槽上端开口的后端缘起连续地向上方延伸而划分出所述管道内空间的后方的所述管道的后表面，并从所述后表面向前下方倾斜地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的排气处理装置，其特征在于，
所述排气处理装置具备：
多个导向叶片，配置于所述贮槽的上方的所述管道内空间，以固定于所述管道而相互分离的状态上下重叠，将从所述水平管道向所述垂直管道流入的排气向铅垂上方引导；以及
倾斜碰撞面，固定地设置于所述多个导向叶片中的最下方的导向叶片的所述水平管道侧的端部，并向后下方倾斜地延伸。
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