JP2003164729A

JP2003164729A - 浄化装置および浄化方法

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Publication number: JP2003164729A
Application number: JP2001365240A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nakamura; 仁士中村; Masanori Idemoto; 昌則出本; Toyoaki Amatsu; 豊明天津; Takafuru Kobayashi; 敬古小林
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-10
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP4523745B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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る浄化装置および
浄化方法を提供すること。【解決手段】ガスを触媒層１１１に通過させて脱硝処
理を行う脱硝装置１０において、触媒層１１１の上流側
に、浄化対象であるガスに伴い飛来する粗粒炭、焼塊そ
の他の飛来物を捕集する捕集部材１１を設置する。そし
て、触媒層１１１の目を通らない大きさを有する飛来物
を、触媒層１１１の上流側にて捕集する。これにより、
飛来物の堆積による触媒層１１１の目詰まりが抑制さ
れ、触媒層１１１の寿命を延ばせる利点がある。

Description

【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
きる浄化装置および浄化方法に関する。

【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８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１
２０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１
１２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）が排出した粗粒炭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１１
０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１
４１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る浄化装置お
よび浄化方法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
粗粒炭、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を含む。

【０００７】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。
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、前記反応器の上部側方から前記ガス
を吹き出す入口ダクトを有し、且つ、前記捕集部材は、
前記入口ダクトの吹出口より下流に設置されると共に、
前記触媒層の上流側であって前記吹出口寄りのみを覆い
設置される。

【００１３】この発明において、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。これにより、捕集部
材の抵抗によるガス流の圧力損失を抑制できる。

【００１４】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。

【００１５】また、この発明である浄化方法は、ガスを
触媒層に通過させて脱硝処理、脱硫処理、又はその他の
浄化処理を行う浄化方法において、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
る粗粒炭、焼塊その他の飛来物を、前記触媒層の上流側
にて捕集する捕集処理を含む。これにより、飛来物によ
る触媒層の目詰まりを抑制できる。

【００１６】また、この発明である浄化方法は、上記浄
化方法において、前記捕集処理は、前記飛来物を前記ガ
スの上流側から段階的に捕集する段階捕集処理を含む。
これにより、飛来物を分別して段階的に捕集できるの
で、単一の捕集部材により捕集する場合と比較して、よ
り効率的に飛来物を捕集できる。

【００１７】

【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。

【００１８】（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１
１０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１
１０の底部には、ホッパー１１４が設置されて触媒層１
１１を通過した飛来物を回収する。

【００１９】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。

【００２０】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１２
０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１１
０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。

【００２１】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。

【００２２】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１１
１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。

【００２３】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１
１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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】また、この実施の形態では、捕集部材１１
を入口ダクト１２０の吹出口１２１寄りのみを覆うよう
に設置したが、これに限らず、反応器１１０内全面を覆
い設置してもよい。これにより、例えば、触媒層１１１
の全面に飛来物の堆積する脱硝装置にも適用できる。ま
た、捕集部材１１の設置範囲は、飛来物による触媒層１
１１の目詰まりが生じないように、当業者自明の範囲内
で適宜変更することが好ましい。

【００２９】また、この実施の形態では、捕集部材１１
を柱材１１３の最上部に設置したが、これに限らず、触
媒層１１１より上流であればよい。これにより、触媒層
１１１における飛来物の堆積を抑制できるからである。
例えば、捕集部材１１は、触媒層１１１の上に敷設して
もよく、また、整流格子１１２上よりさらに上流に設置
してもよい。ただし、触媒面の直前では灰堆積が生じ易
く、また捕集部材１１をガス流速の高い場所へ設置する
と、捕集部材１１に灰摩耗が生じるので、適切な条件の
場所へ設置する要注意が必要である。

【００３０】（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。
図７は、この実施の形態にかかる脱硝装置の変形例を示
す側面断面図である。この脱硝装置２０では、捕集部材
２１、２２を柱材１１３の最上部および整流格子１１２
上に設置する。最上部の捕集部材２１の目開き部は、触
媒層１１１の目よりやや大きく、整流格子１１２上の捕
集部材２２の目開き部は、触媒層１１１の目よりやや小
さい。これにより、捕集部材２１、２２は、触媒層１１
１および整流格子１１２の上流にて目開き部を段階的に
小さくした飛来物の捕集手段を構成する。

【００３１】この変形例において、捕集部材２１、２２
は、大きな飛来物から段階的に分別して捕集する。ま
た、下流側の捕集部材２２を通過した飛来物は、整流格
子１１２および触媒層１１１を通過して反応器１１０底
部のホッパー１１４に溜まる。

【００３２】この変形例によれば、飛来物を複数の捕集
部材２１、２２で段階的に捕集するので、単一の捕集部
材１１により捕集する場合と比較して、より効率的に飛
来物を捕集できる。また、飛来物を複数の捕集部材２
１、２２で段階的に捕集するので、１段あたりの飛来物
の堆積量を抑制できる。これにより、捕集部材２１、２
２の寿命を延ばし、その清掃や交換等にかかるメンテナ
ンス負担を軽減できる。

【００３３】なお、この変形例において、捕集部材２
１、２２の目開き部は、上流側を大きく下流側を小さく
形成したが、これに限らず、その大きさ並びに大きさの
比率は、当業者自明の範囲で適宜変更することが好まし
い。例えば、上流側を触媒層１１１の目より大きくする
と共に、下流側を触媒層の目より小さくする構成として
もよい。これにより、飛来物が溜まり易い上流側の捕集
部材２１の負担を軽減し、両方の捕集部材２１、２２の
寿命を均等に向上できる利点がある。

【００３４】

【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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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】図１に記載した脱硝装置の変形例を示す側面断
面図である。

【図８】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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者天津豊明長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者小林敬古東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D048 AA02 AA06 BC08 CC22

Claims

【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炭、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、を含む浄
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】前記反応器の上部側方から前記ガスを吹
き出す入口ダクトを有し、且つ、前記捕集部材は、前記入口ダクトの吹出口より下流に設
置されると共に、前記触媒層の上流側であって前記吹出
口寄りのみを覆い設置される請求項１〜４のいずれか１
つに記載の浄化装置。
【請求項６】前記捕集部材は、交換可能に設置される
請求項１〜５のいずれか１つに記載の浄化装置。
【請求項７】ガスを触媒層に通過させて脱硝処理、脱
硫処理、又はその他の浄化処理を行う浄化方法におい
て、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炭、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処理を含む浄化方
法。
【請求項８】前記捕集処理は、前記飛来物を前記ガス
の上流側から段階的に捕集する段階捕集処理を含む請求
項７に記載の浄化方法。