JP2002048329A - 整流装置を有する排ガス処理装置 - Google Patents
整流装置を有する排ガス処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒層上での偏流を防止する。
【解決手段】排ガスが流入する入口ダクト１と排ガス浄
化触媒を配置した触媒ダクト９がベンド部２で接続する
ことにより構成され、かつ触媒ダクト９入口の断面方向
に高さＡの整流格子３を配置した排ガス処理装置におい
て、整流格子３を支持するために整流格子上面と同一位
置になるように配置した高さＢの整流格子外枠７と、該
整流格子外枠７を支持するため、該整流格子３と平行に
設置された整流格子支持梁６とを備え、式Ａ＜Ｂを満足
する整流装置を有する排ガス処理装置。
化触媒を配置した触媒ダクト９がベンド部２で接続する
ことにより構成され、かつ触媒ダクト９入口の断面方向
に高さＡの整流格子３を配置した排ガス処理装置におい
て、整流格子３を支持するために整流格子上面と同一位
置になるように配置した高さＢの整流格子外枠７と、該
整流格子外枠７を支持するため、該整流格子３と平行に
設置された整流格子支持梁６とを備え、式Ａ＜Ｂを満足
する整流装置を有する排ガス処理装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、整流装置を有する
排ガス処理装置に係り、特に触媒装置入口に整流格子を
有し、その排ガス流速分布を改善した排ガス処理装置、
特に排ガス脱硝装置に関する。
排ガス処理装置に係り、特に触媒装置入口に整流格子を
有し、その排ガス流速分布を改善した排ガス処理装置、
特に排ガス脱硝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、火力発電所用の大型ボイラ等には
脱硝装置のような大型の排ガス処理装置が設置されてい
る。図３は、このような燃焼装置の排ガスダクトに設置
された脱硝装置近辺の構成を示す一部拡大部分を含む説
明図である。この装置は、排ガスＧが流入する入口ダク
ト１と、脱硝触媒層４を配置した触媒ダクト９がベンド
部２と、触媒ダクト９入口の断面方向に配設された整流
格子３と、これを支持する支持梁６とからなる。この装
置では、排ガスＧは、入口ダクト１を経て排ガスダクト
の途中に形成したベンド部２に至り、その流れを９０度
変更して触媒ダクト９の触媒層４に整流格子を通して流
入し、脱硝された後出口ダクト５に至るが、このような
構造においては、触媒層４入口における流速分布が均一
であることが望ましい。すなわち、（１）触媒層４に対
してできるだけ均一に排ガスが流入すること、（２）触
媒層４に流入する排ガスの流れが、触媒層４での排ガス
流れとできるだけ一致すること、つまり触媒層に形成さ
れた排ガス流路と、触媒層４に入る直前の排ガスの流れ
が一致していることが望ましいが、これらは次の理由に
よるものである。
脱硝装置のような大型の排ガス処理装置が設置されてい
る。図３は、このような燃焼装置の排ガスダクトに設置
された脱硝装置近辺の構成を示す一部拡大部分を含む説
明図である。この装置は、排ガスＧが流入する入口ダク
ト１と、脱硝触媒層４を配置した触媒ダクト９がベンド
部２と、触媒ダクト９入口の断面方向に配設された整流
格子３と、これを支持する支持梁６とからなる。この装
置では、排ガスＧは、入口ダクト１を経て排ガスダクト
の途中に形成したベンド部２に至り、その流れを９０度
変更して触媒ダクト９の触媒層４に整流格子を通して流
入し、脱硝された後出口ダクト５に至るが、このような
構造においては、触媒層４入口における流速分布が均一
であることが望ましい。すなわち、（１）触媒層４に対
してできるだけ均一に排ガスが流入すること、（２）触
媒層４に流入する排ガスの流れが、触媒層４での排ガス
流れとできるだけ一致すること、つまり触媒層に形成さ
れた排ガス流路と、触媒層４に入る直前の排ガスの流れ
が一致していることが望ましいが、これらは次の理由に
よるものである。
【０００３】すなわち、（１）の触媒層４に対してでき
るだけ均一に排ガスが流入することが要求されるのは、
触媒層４の排ガス接触面積を有効に利用するためであ
り、排ガスの流入が不均一であると、触媒層４内の特定
の部分が大量の排ガスと接触することになり、触媒全体
としては触媒性能が低下することになる。また大量に排
ガスが接触する触媒部分はその劣化が著しく、触媒の寿
命が短くなるという問題がある。
るだけ均一に排ガスが流入することが要求されるのは、
触媒層４の排ガス接触面積を有効に利用するためであ
り、排ガスの流入が不均一であると、触媒層４内の特定
の部分が大量の排ガスと接触することになり、触媒全体
としては触媒性能が低下することになる。また大量に排
ガスが接触する触媒部分はその劣化が著しく、触媒の寿
命が短くなるという問題がある。
【０００４】次に（２）の触媒層４に流入する排ガスの
流れが、触媒層４内の排ガスの流れとできるだけ一致す
る必要があるのは、例えば排ガス流中にフライアッシ
ュ、未燃分等のダストを含有する場合には、触媒の間に
形成された排ガス流路に対して排ガスが斜めに流入する
ことがあり、これによって触媒にダストが直接衝突して
触媒を摩耗させ、また先端部にこれらのダストが付着堆
積して排ガスの流路を阻害することになる。
流れが、触媒層４内の排ガスの流れとできるだけ一致す
る必要があるのは、例えば排ガス流中にフライアッシ
ュ、未燃分等のダストを含有する場合には、触媒の間に
形成された排ガス流路に対して排ガスが斜めに流入する
ことがあり、これによって触媒にダストが直接衝突して
触媒を摩耗させ、また先端部にこれらのダストが付着堆
積して排ガスの流路を阻害することになる。
【０００５】上述の（１）、（２）の問題を解決するた
めに、触媒ダクト９入口に整流格子３を設置する方法
（特許第２６３７１１９号）および反応器入口の支持梁
の、上流側と下流側に整流板を設置する方法（実開昭５
９−１０２１３４号）が提案されている。
めに、触媒ダクト９入口に整流格子３を設置する方法
（特許第２６３７１１９号）および反応器入口の支持梁
の、上流側と下流側に整流板を設置する方法（実開昭５
９−１０２１３４号）が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前者の方法において
は、整流格子３の配置位置は触媒層ダクト９入口とし、
その整流格子３には同一高さの外枠７が設置され（図４
参照）、さらに整流格子３の支持及び反応器の変形防止
のための整流格子支持梁６が、図３に示すようにその整
流格子３の下面と整流格子支持梁６の上面とが同一とな
るように整流格子３と平行に設置される。しかしながら
この構造では、図５に示すように整流格子支持梁６が整
流格子３内の排ガス流路を局所的に塞ぐことになる。ま
た、脱硝装置のベンド部２において、入口ダクトにおけ
る排ガスの流れ方向に対する流路が減少するため、上記
方向へ排ガスは流れにくくなる。結果として、整流格子
支持梁６によって塞がれた流路を流れるべき排ガスは、
整流格子支持梁６の入口ダクト側に流れ込み、触媒層上
で局所的な高流速域が生じる（図５の流速分布参照）。
一方、反応器入口の支持梁の上下面に整流板を設置する
方法では、整流効果が不十分であり、また他の整流装置
との組み合せに関する考慮はされていなかった。そこで
本発明の課題は、触媒層上での偏流を防止することにあ
る。
は、整流格子３の配置位置は触媒層ダクト９入口とし、
その整流格子３には同一高さの外枠７が設置され（図４
参照）、さらに整流格子３の支持及び反応器の変形防止
のための整流格子支持梁６が、図３に示すようにその整
流格子３の下面と整流格子支持梁６の上面とが同一とな
るように整流格子３と平行に設置される。しかしながら
この構造では、図５に示すように整流格子支持梁６が整
流格子３内の排ガス流路を局所的に塞ぐことになる。ま
た、脱硝装置のベンド部２において、入口ダクトにおけ
る排ガスの流れ方向に対する流路が減少するため、上記
方向へ排ガスは流れにくくなる。結果として、整流格子
支持梁６によって塞がれた流路を流れるべき排ガスは、
整流格子支持梁６の入口ダクト側に流れ込み、触媒層上
で局所的な高流速域が生じる（図５の流速分布参照）。
一方、反応器入口の支持梁の上下面に整流板を設置する
方法では、整流効果が不十分であり、また他の整流装置
との組み合せに関する考慮はされていなかった。そこで
本発明の課題は、触媒層上での偏流を防止することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）排ガスが流入する入口ダクトと排ガス浄化触媒を
配置した触媒ダクトがベンド部で接続することにより構
成され、かつ触媒ダクト入口の断面方向に高さＡの整流
格子を配置した排ガス処理装置において、整流格子を支
持するために整流格子上面と同一位置になるように配置
した高さＢの整流格子外枠と、該整流格子外枠を支持す
るため、該整流格子と平行に設置された整流格子支持梁
とを備え、前記高さＡと高さＢの関係が下式を満たすよ
うに構成されていることを特徴とする整流装置を有する
排ガス処理装置。
め、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）排ガスが流入する入口ダクトと排ガス浄化触媒を
配置した触媒ダクトがベンド部で接続することにより構
成され、かつ触媒ダクト入口の断面方向に高さＡの整流
格子を配置した排ガス処理装置において、整流格子を支
持するために整流格子上面と同一位置になるように配置
した高さＢの整流格子外枠と、該整流格子外枠を支持す
るため、該整流格子と平行に設置された整流格子支持梁
とを備え、前記高さＡと高さＢの関係が下式を満たすよ
うに構成されていることを特徴とする整流装置を有する
排ガス処理装置。
【数１】 Ａ＜Ｂ （２）整流格子支持梁の上下面、上面のみ、または下面
のみに、整流格子支持梁上面または下面となす角度αが
０°＜α＜９０°で整流板を設置したことを特徴とす
る、（１）に記載の排ガス処理装置。
のみに、整流格子支持梁上面または下面となす角度αが
０°＜α＜９０°で整流板を設置したことを特徴とす
る、（１）に記載の排ガス処理装置。
【０００８】本発明の排ガス処理装置において、触媒層
の配置された触媒ダクトに設けられる整流格子は、触媒
ダクト入口の断面方向に配列されるものであれば、その
構成は格子状、ハニカム状等どのような形でもよい。ま
た本発明の触媒ダクト６の触媒層４は、脱硝触媒に限定
されず、ダイオキシン類のような有害ハロゲン化合物含
有排ガスの除去触媒等他の触媒層でもよい。
の配置された触媒ダクトに設けられる整流格子は、触媒
ダクト入口の断面方向に配列されるものであれば、その
構成は格子状、ハニカム状等どのような形でもよい。ま
た本発明の触媒ダクト６の触媒層４は、脱硝触媒に限定
されず、ダイオキシン類のような有害ハロゲン化合物含
有排ガスの除去触媒等他の触媒層でもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施例
によりさらに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
例を示す脱硝装置近辺の構成を示す、一部拡大部分を含
む説明図である。この装置は、排ガスＧが流入する入口
ダクト１と、これにベンド部を介して接続された、脱硝
触媒層４が配置された触媒ダクト９と、触媒ダクト９入
口の断面方向に配置された高さＡの整流格子３と、該高
さＡよりも高い高さＢの整流格子外枠７と、その整流格
子枠７を支持するため、整流格子３と平行に設置した整
流格子支持梁７とからなる。
によりさらに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
例を示す脱硝装置近辺の構成を示す、一部拡大部分を含
む説明図である。この装置は、排ガスＧが流入する入口
ダクト１と、これにベンド部を介して接続された、脱硝
触媒層４が配置された触媒ダクト９と、触媒ダクト９入
口の断面方向に配置された高さＡの整流格子３と、該高
さＡよりも高い高さＢの整流格子外枠７と、その整流格
子枠７を支持するため、整流格子３と平行に設置した整
流格子支持梁７とからなる。
【００１０】触媒層４を配置した触媒層ダクト９は、入
口ダクト１に対してに直交するように配置され、かつこ
の両ダクトはベンド部２により接続した構成となってい
る。即ち、ベンド部出口ダクト２'と入口ダクト床面１
ａの延長線との交点Ｘと、ベンド部出口ダクト２'の延
長線と入口ダクト１の天井部との交点Ｙとを直線で結ぶ
ようにベンド部外側ケーシング２ａを配置する。このベ
ンド部外側ケーシング２ａの角度は、入口ケーシング天
井部１ｂとベンド部外側ケーシング２ａとのなす角度で
あり、次の式により表すことができる。 θ＝ｔａｎ-1（Ｃ／Ｄ） ここでＣは入口ダクト１の幅、Ｄは触媒層ダクト９の幅
を示す。
口ダクト１に対してに直交するように配置され、かつこ
の両ダクトはベンド部２により接続した構成となってい
る。即ち、ベンド部出口ダクト２'と入口ダクト床面１
ａの延長線との交点Ｘと、ベンド部出口ダクト２'の延
長線と入口ダクト１の天井部との交点Ｙとを直線で結ぶ
ようにベンド部外側ケーシング２ａを配置する。このベ
ンド部外側ケーシング２ａの角度は、入口ケーシング天
井部１ｂとベンド部外側ケーシング２ａとのなす角度で
あり、次の式により表すことができる。 θ＝ｔａｎ-1（Ｃ／Ｄ） ここでＣは入口ダクト１の幅、Ｄは触媒層ダクト９の幅
を示す。
【００１１】整流格子３は触媒層ダクト９の入口部にに
おいて入口ダクト床面1aとほぼ同一の高さとなるように
配置してある。整流格子３は、高さＡの格子が各々平行
に配置してあり、その外側に高さＢの整流格子外枠７が
設置してある。整流格子外枠７の配置は、上面が整流格
子３の上面と同一となるようにしており、外枠高さＢ
は、図２に示すように整流格子３の高さＡよりも大とさ
れている。
おいて入口ダクト床面1aとほぼ同一の高さとなるように
配置してある。整流格子３は、高さＡの格子が各々平行
に配置してあり、その外側に高さＢの整流格子外枠７が
設置してある。整流格子外枠７の配置は、上面が整流格
子３の上面と同一となるようにしており、外枠高さＢ
は、図２に示すように整流格子３の高さＡよりも大とさ
れている。
【００１２】整流格子３を支持するための整流格子支持
梁６は、整流格子３と平行に整流格子外枠７の底面と整
流格子支持梁６の上面が一致するように設置され、整流
格子外枠７をその整流格子支持梁６で支持する構造とな
っている。整流格子支持梁６の上下面に角度αの整流板
８が整流格子外枠７と接触する範囲を除いて設置してあ
る。整流板の角度αは０°＜α＜９０°を満たす範囲と
なる。
梁６は、整流格子３と平行に整流格子外枠７の底面と整
流格子支持梁６の上面が一致するように設置され、整流
格子外枠７をその整流格子支持梁６で支持する構造とな
っている。整流格子支持梁６の上下面に角度αの整流板
８が整流格子外枠７と接触する範囲を除いて設置してあ
る。整流板の角度αは０°＜α＜９０°を満たす範囲と
なる。
【００１３】図５に従来技術による装置の排ガス流れ状
況、図６に上記構成における装置の排ガス流れの状態を
示す。即ち、以上に示した構成の装置に排ガスを流して
流動状況を観察したとろ、従来の装置（図５）では、整
流格子支持梁６と整流格子間３に隙間がないため、整流
格子間の排ガスの流路が整流格子支持梁６によって閉塞
され、その排ガスが整流格子支持梁の入口ダクト側に流
れ込み、結果として触媒層入口で局所的な高流速域が生
じる。一方、本発明による装置（図６）では、整流格子
３と整流格子支持梁間６に隙間があるため、排ガスは流
路を塞がれることなく整流格子内を通過し、更に整流格
子支持梁６の上下に整流板８を設置しているため、整流
格子支持梁６による影響も緩和され、非常に均一な流速
分布を得ることができる。
況、図６に上記構成における装置の排ガス流れの状態を
示す。即ち、以上に示した構成の装置に排ガスを流して
流動状況を観察したとろ、従来の装置（図５）では、整
流格子支持梁６と整流格子間３に隙間がないため、整流
格子間の排ガスの流路が整流格子支持梁６によって閉塞
され、その排ガスが整流格子支持梁の入口ダクト側に流
れ込み、結果として触媒層入口で局所的な高流速域が生
じる。一方、本発明による装置（図６）では、整流格子
３と整流格子支持梁間６に隙間があるため、排ガスは流
路を塞がれることなく整流格子内を通過し、更に整流格
子支持梁６の上下に整流板８を設置しているため、整流
格子支持梁６による影響も緩和され、非常に均一な流速
分布を得ることができる。
【００１４】整流格子支持梁６の整流板８の効果を評価
するため、図１に示す構造の装置において、整流格子支
持梁６の上下に整流板８を設置したもの、整流格子支持
梁６上部のみに整流板８を設置したもの、および整流格
子支持梁６下部のみに整流板８を設置したもの、および
整流板８なしの条件において流動状況を確認した。その
結果を図６、７、８および９に示す。またその結果と従
来技術での結果を表１に示す。表中の変動係数（ξ）、
最大偏差(ε1)、最小偏差(ε2)は以下の式により定義さ
れる。
するため、図１に示す構造の装置において、整流格子支
持梁６の上下に整流板８を設置したもの、整流格子支持
梁６上部のみに整流板８を設置したもの、および整流格
子支持梁６下部のみに整流板８を設置したもの、および
整流板８なしの条件において流動状況を確認した。その
結果を図６、７、８および９に示す。またその結果と従
来技術での結果を表１に示す。表中の変動係数（ξ）、
最大偏差(ε1)、最小偏差(ε2)は以下の式により定義さ
れる。
【００１５】
【数２】ξ=σ/Va ×100 （σ：標準偏差、Va：平均流
速）
速）
【数３】ε1= (max-Va)/Va×100 （max：流速最大値）
【数４】ε2= (min-Va)/Va×100 （min：流速最小値）
試験結果より整流格子支持梁の上下に整流板８を設置
（図６）、同上部のみに整流板８を設置（図７）、同下
部のみ整流板８を設置（図８）、整流板なし（図９）、
従来技術（図３）の順に整流効果が高いことをが確認で
きた。
試験結果より整流格子支持梁の上下に整流板８を設置
（図６）、同上部のみに整流板８を設置（図７）、同下
部のみ整流板８を設置（図８）、整流板なし（図９）、
従来技術（図３）の順に整流効果が高いことをが確認で
きた。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、整流格子
支持梁による触媒層入口での局所的高流速域を防止し、
触媒層入口における排ガスの偏流を防止することができ
る。また請求項２記載の発明によれば、触媒層入口にお
ける整流効果をさらに高めることができる。
支持梁による触媒層入口での局所的高流速域を防止し、
触媒層入口における排ガスの偏流を防止することができ
る。また請求項２記載の発明によれば、触媒層入口にお
ける整流効果をさらに高めることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す脱硝装置近辺の一部拡
大部分を含む説明図。
大部分を含む説明図。
【図２】図１の装置に用いた整流格子外枠の斜視図。
【図３】従来の脱硝装置近辺の一部拡大部分を含む説明
図。
図。
【図４】図３の脱硝装置に用いた整流格子外枠の斜視
図。
図。
【図５】図３に示した従来装置における排ガスの流速分
布を示した説明図。
布を示した説明図。
【図６】図１の装置による排ガスの流速分布の状況を示
した図１と同様な説明図。
した図１と同様な説明図。
【図７】整流格子支持梁の上部のみに整流板を設置した
図６と同様な説明図。
図６と同様な説明図。
【図８】整流格子支持梁の下部のみに整流板を設置した
図６と同様な説明図。
図６と同様な説明図。
【図９】整流格子支持梁に整流板を設置しない図６と同
様な説明図。
様な説明図。
１…入口ダクト、２…ベンド部、３…整流格子、４…触
媒層、５…出口ダクト、６…整流格子支持梁、７…整流
格子外枠、８…整流板、９…触媒層ダクト。Ｇ…排ガ
ス。
媒層、５…出口ダクト、６…整流格子支持梁、７…整流
格子外枠、８…整流板、９…触媒層ダクト。Ｇ…排ガ
ス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 正人 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 (72)発明者 矢代 克洋 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Ｆターム(参考） 3K070 DA02 DA22 DA26 4D048 AA06 AB02 CA03 CC22
Claims (2)
- 【請求項１】 排ガスが流入する入口ダクトと排ガス浄
化触媒を配置した触媒ダクトがベンド部で接続すること
により構成され、かつ触媒ダクト入口の断面方向に高さ
Ａの整流格子を配置した排ガス処理装置において、整流
格子を支持するために整流格子上面と同一位置になるよ
うに配置した高さＢの整流格子外枠と、該整流格子外枠
を支持するため、該整流格子と平行に設置された整流格
子支持梁とを備え、前記高さＡと高さＢの関係が下式を
満たすように構成されていることを特徴とする整流装置
を有する排ガス処理装置。 【数１】 Ａ＜Ｂ - 【請求項２】 整流格子支持梁の上下面、上面のみ、ま
たは下面のみに、整流格子支持梁上面または下面となす
角度αが０°＜α＜９０°で整流板を設置したことを特
徴とする、請求項１に記載の排ガス処理装置。
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