JP2014066219A - 排ガス脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】触媒エレメントを、異形の断面空間に十分な充填面積率で設置する。
【解決手段】円筒状の反応容器１１内に、隔壁１４を介して中空部１５を軸心Ｏ方向に沿って形成し、中空部１５を除く反応容器１１内を反応室２０とし、反応室２０に、触媒エレメントが収納された複数の触媒ユニットで、組み立てられたユニット群３０を設置し、ユニット群３０の外周部を、反応容器１１の胴部１１Ｂに略内接する正八角形の部分外側面で構成するとともに、当該ユニット群３０の外周部で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの外面で構成される外側面に対して、所定の角度を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺に対応する外面で構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、レシプロエンジンから排出される排ガスを脱硝処理する排ガス脱硝装置に関する。
従来、圧力の高いたとえばディーゼルエンジンの排気系に設けられる脱硝装置には、耐圧性の高い円筒状の反応容器が設けられる。たとえば特許文献１の反応容器では、セラミックシートを円筒形に巻き付けて触媒エレメントを形成し、円筒状の反応容器内に挿入しやすいように、この触媒エレメントを半径方向に沿って扇形断面に分割し、円柱状に組み合わせたものが使用されている。
ここで、レシプロエンジンとは、往復駆動されるピストンを有するディーゼルエンジンやガソリンエンジンを含むものとする。
特開平０７−２４２５９号公報
上記従来構成では、反応器と略同じ大きさとなるように、セラミックスシートを円筒状に巻き付けて触媒エレメントを形成した場合、触媒エレメントが大型化するため、その切断装置が大型になるという問題がある。さらに、船舶用などの大型のディーゼルエンジンの排ガス脱硝装置に使用する場合、単に分割したエレメントを容器に組み込むだけでは、エンジンの振動に対する耐久性に問題が生じる。
本発明は上記問題点を解決して、触媒エレメントを小型化できて、反応容器内中空部を有する異形の断面空間にも、十分な充填面積率で設置することができ、しかも十分な強度が得られて、振動などに対する耐久性を向上できる排ガス脱硝装置を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明は、
レシプロエンジンから排出された排ガスが導入される反応容器内に、触媒エレメントを設置した排ガス脱硝装置であって、
円筒状に形成された反応容器内に、隔壁を介して中空部を、当該反応容器の軸心方向に沿って形成するとともに、この中空部を除く反応容器内を反応室とし、
前記反応室に、触媒エレメントが収納されるとともに、少なくとも正方形断面、長方形断面および台形断面に形成された複数の触媒ユニットが組み立てられたユニット群を設置し、
ユニット群の外周部を、反応容器の胴部に略内接する多角柱の外側面、または部分外側面で構成するとともに、当該ユニット群の外周部で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニットの外面で構成される外側面に対して、所定の角度を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニットの斜辺に対応する外面で構成したものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、
中空部を円柱状に形成するとともに、隔壁を中空部に略外接する多角筒、または部分多角筒状に形成し、
ユニット群の内周部を、隔壁に外嵌される相似形の多角筒、または部分多角筒状に形成するとともに、当該内周部で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニットの外側面に対して、所定の角度を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニットの斜辺に対応する外側面で構成したものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、
中空部は、反応容器の軸心から所定距離離れた偏心位置に配置されるとともに、胴部に臨んで形成されたものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、
触媒ユニットは、収納枠体内にハニカム状の触媒エレメントが積層されて収納されるとともに、収納枠体の前後に形成された前側案内部と後側案内部とが嵌合されて、排ガスの流送方向に複数個が接続され、
ユニット群は、収納枠体の各側面が互いに接するようにして組み立てられたものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、
中空部は、レシプロエンジンの排ガスが導入される排気レシーバタンク、排ガス中に還元剤が噴射される蒸発室、排ガスと還元剤の混合ガスを混合・攪拌する混合室、熱交換部、単数または複数のガスを流送するガス通路が選択的に配置されたものである。
請求項１記載の発明によれば、正方形断面、長方形断面、台形断面に形成された複数の触媒ユニットに、触媒エレメントをそれぞれ収納し、これら触媒ユニットを、反応容器内で中空部を除く異形の反応室に組み込んでユニット群を形成する。このユニット群の外周部を、反応容器の胴部に略内接する多角形、または部分多角形とし、この多角形の傾斜する斜辺部分を、台形断面の触媒ユニットの斜辺に対応する傾斜面で形成する。これにより、胴部に略内接する多角形のユニット群を介して、十分な充填面積率で触媒エレメントを設置することができる。しかも、触媒エレメントが触媒ユニット内に収納されていることから、十分な強度が得られて、船舶などに設置した場合の振動などに対する耐久性を向上させることができる。
請求項２記載の発明によれば、隔壁を、中空部に略外接する多角筒または部分多角筒に形成するとともに、ユニット群の内周部を、この隔壁に外嵌される相似形の多角筒、または部分多角筒の外側面に形成し、長方形断面および正方形断面の触媒ユニットの外面に対して傾斜する傾斜面を、台形断面の触媒ユニットの斜辺を形成する面で構成したので、多角形のユニット群を介して、十分な充填面積率で触媒エレメントを設置することができる。
請求項３記載の発明によれば、中空部を胴部に接して設置することにより、中空部に対して、排ガスや熱交換流体、薬剤などの供給や排出を容易に行うことができ、中空部の利用の自由度を拡張することができる。
請求項４記載の発明によれば、触媒ユニットを前後方向に接続することで、ユニット群の大きさを任意に設定することができる。また、触媒ユニットを接して組み立てることにより、十分な強度と耐久性を確保することができる。
請求項５記載の発明によれば、反応容器の中空部に、排気レシーバタンク、蒸発室、混合室、熱交換部、ガス通路を選択的に配置することにより、反応容器内に排ガス脱硝装置の構成部を集約することができ、コンパクト化を図ることができる。
本発明に係る排ガス脱硝装置の実施例１を示し、反応容器の横断面図である。 反応容器の概略部分斜視図である。 排ガス脱硝装置の構成図である。 正方形断面の触媒ユニットを示す斜視図である。 長方形断面の触媒ユニットを示す斜視図である。 台形断面の触媒ユニットを示す斜視図である。 ユニット群の組立構造を示す平面視の断面図である。 本発明に係る排ガス脱硝装置の実施例２を示し、反応容器の横断面図である。 反応容器の構成図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
本発明に係る排ガス脱硝装置を図１〜図７を参照して説明する。この排ガス脱硝装置は、たとえば船舶用の大型ディーゼルエンジンの排ガス経路に設けられるもので、図３に示すように、ディーゼルエンジン１０と、本発明に係る反応容器１１と、ディーゼルエンジン１０の排ガスにより駆動される過給機１２と、過給機１２により圧縮された燃焼空気を一端貯留してディーゼルエンジン１０に供給する掃気レシーバタンク１３とを具備している。
（反応容器）
前記反応容器１１は、円筒状の胴部１１Ｂと、胴部１１Ｂの一端側および他端側をそれぞれ閉鎖する湾曲状の端板１１Ｌ，１１Ｒとで形成された横置き円筒状の耐圧容器で、容器軸心Ｏから所定距離離れた偏心軸心Ｏｅを中心とする半径Ｒで中空円弧部Ｃｓに沿う柱状の中空部１５が確保でき、かつ中空部１５が胴部１１Ｂに臨むように形成されている。そして、この中空部１５に略外接する部分多角筒状の隔壁１４が設置されて、中空部１５と反応室２０が区画されている。
前記中空部１５は、中央部が排気レシーバタンク１６に形成され、排気レシーバタンク１６の一端側に排気レシーバタンク１６に連続して蒸発室１７が形成されている。また他端側に、反応室２０に連通する連通部２２が形成されている。
排気レシーバタンク１６に対応する胴部１１Ｂに、図２に示すように、ディーゼルエンジン１０の燃焼室から排ガスを排出する排ガス管が接続される複数の排ガス入口１９が貫設されている。蒸発室１７は、排気レシーバタンク１６から流入された排ガス中に、還元剤である尿素水（またはアンモニア水）を吹き込むスプレーノズル１８が端板１１Ｌに貫設されている。また一方、脱硝処理しないで排ガスを排出する未処理ガス出口２１が形成されている。連通部２２は、排気レシーバタンク１６を横断面に沿って遮蔽する区画壁２３と、隔壁１４と他端の端板１１Ｒとの間に形成される中間通路部２４と、区画壁２３に形成されたガス出口開口部２５とを具備している。なお、仮想線で示すように、このガス出口開口部２５を開閉する還元ガス出口弁２６を設け、区画壁２３に、反応室２０と排気レシーバタンク１６の圧力を均等に保持する調圧口２７を設けてもよい。隔壁１４は、偏心軸心Ｏｅを中心とする円弧状で、熱応力を吸収するために、所定隙間をあけた二重壁により構成されている。
（ユニット群）
図１に示すように、反応室２０には、複数の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃが積み重ねて組み立てられたユニット群３０が設置されており、各触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃには、ハニカム状の触媒エレメント３２が積み重ねて充填されている。触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃは、図４に示す正方形断面の触媒ユニット３０Ａと、図５に示す長方形断面の触媒ユニット３０Ｂと、図６に示す台形（直角台形）断面の触媒ユニット３０Ｃから構成されている。これら触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃは、上下方向に積み重ねられるとともに左右方向に並設され、さらに前後に同一断面のものが接続されている。そして、前方から流入した排ガスを後方の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃに送り出すとともに、後方左右に配置した触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃにも拡散して送り出せるように構成されている。
上記３つの断面形状の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃは、断面形状以外は同一構造である。図４〜図６に示すように、各触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃは、触媒エレメント３２を収納した収納枠体３１Ａ〜３１Ｃからなり、各断面形状に形成された本体部３３Ａ〜３３Ｃと、本体部３３Ａ〜３３Ｃから前方に突出されるとともに、本体部３３Ａ〜３３Ｃの口径（対角線の長さをいう）より小さく形成された前側案内部３４Ａ〜３４Ｃと、本体部３３Ａ〜３３Ｃから後方に突出されるとともに、本体部３３Ａ〜３３Ｃの口径（対角線の長さをいう）より小さく形成され、かつ前側案内部３４Ａ〜３４Ｃに外嵌可能な後側案内部３５Ａ〜３５Ｃとで構成されている。
前記本体部３３Ａ〜３３Ｃは、前部空間を残して触媒エレメント３２が充填されており、前部空間を囲む４つの側壁部に、排ガスの拡散を行う第１切欠穴３３ａが形成されるとともに、充填された触媒エレメント３２に対応して、互いに対向する２つの側壁に、重量を軽減するための複数の第２切欠穴３３ｂがそれぞれ形成されている。また、これら第２切欠穴３３ｂには、触媒エレメント３２の表面を覆い保護するとともに、触媒エレメント３２を挟持する緩衝材（たとえばセラミックペーパなどのガスケット材）３７が設置されている。
前記前側案内部３４Ａ〜３４Ｃは、本体部３３Ａ〜３３Ｃの前端部から、錐台周面状の傾斜接続部３４ｂを介して、直筒状のフランジ部３４ａが設けられている。また前記後側案内部３５Ａ〜３５Ｃは、本体部３３Ａ〜３３Ｃの後端部から、錐台周面状の傾斜接続部３５ｂを介して、前側案内部３４Ａ〜３４Ｃのフランジ部３４ａに外嵌可能な直筒状のフランジ部３５ａが設けられている。さらに、このフランジ部３５ａに、前側案内部３４Ａ〜３４Ｃを案内するために、後部ほど拡張された拡開案内部３５ｃが形成されている。
図７に示すように、前方に配置される触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃの後側案内部３５Ａ〜３５Ｃが、後方に配置される触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃの前側案内部３４Ａ〜３４Ｃに外嵌されて、同一断面形状の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃが前後に複数個接続される。さらに、同一形状または断面形状の異なる触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃの本体部３３Ａ〜３３Ｃの側壁全面が接するように上下方向、幅方向に組み合わされ、ユニット群３０が組み立てられる。
したがって、前方から前部の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃに流入した排ガスは、後部の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃに流入されるとともに、第１切欠穴３３ａを介して後方左右に隣接する触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃにも流入されて、拡散させることにより、反応効率を向上させることができる。
このユニット群３０は、胴部１１Ｂとの間に、複数の外周支持具３６により伸縮可能に支持され、図示しないが、前部に配置された固定具と、押さえ具とにより容器軸心Ｏ方向に位置決めされている。
また、図１および図２に示すように、ユニット群３０の外周面が、反応容器１１の胴部１１Ｂに略内接する正八角形（多角形）の部分外側面で形成されている。そして、当該外側面では、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平面および鉛直面）に対して、所定の傾斜角を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺の面で形成している。このように、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺の面を傾斜面としたユニット群３０により、胴部１１Ｂに略内接する多角形を容易に形成することができ、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃを介して反応室２０内に設置することができる。これは、正方形断面や長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂのみを組み合わせて、斜辺を階段状に形成するのに比較して、充填面積率をより向上させることができる。
ユニット群３０の外周部と同様に、円弧状の隔壁１４に対応する内周面（内周部）も、隔壁１４に略外接する正八角形（多角形）の外周面部分で形成されている。そして、当該内周面で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平方向および鉛直方向）に対して、所定の傾斜角を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺の面で形成している。これにより、台面断面の触媒ユニット３０Ｃを有するユニット群３０により、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を反応室２０内に設置することができる。
ここで、ユニット群３０の外周部および内周部を、正八角形の部分で構成したが、正八角形に限るものではなく、たとえば六角形から十二角形以上に及び、反応容器１１の大きさに合わせて、選択することができる。また、台面断面の触媒ユニット３０Ｃを直角台形としたが、他の台形断面であってもよい。さらに、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺に替えて、直角三角形断面の触媒ユニットの斜辺を使用することもできる。
（排ガス脱硝装置）
反応容器１１の脱硝ガス出口２８に脱硝ガス排出管４１が接続され、未処理ガス出口２１と過給機１２のタービン部１２Ｔのガス入口との間にバイパス管４２が接続されている。そして、前記脱硝ガス排出管４１がバイパス管４２の出口近傍に接続されている。さらに、脱硝ガス排出管４１の出口近傍に、脱硝ガスをオン−オフする脱硝ガス出口弁４３が介装され、またバイパス管４２の入口近傍に、過給機１２のタービン部１２Ｔへ導入する排ガスを、未処理排ガスか、脱硝済み排ガスに切り替え可能な排ガス切換弁４４が介装されている。
過給機１２のタービン部１２Ｔの出口は、排ガスを排出する煙突に接続されている。コンプレッサ部１２Ｃの入口には、フィルタ４５を介して大気を吸引する吸入管４６が接続され、コンプレッサ部１２Ｃの出口から掃気レシーバタンク１３に、エアクーラ４７を具備した圧縮エア供給管４８が接続されている。また掃気レシーバタンク１３とディーゼルエンジン１０の燃焼室の間に、圧縮された燃焼空気を供給する掃気管４９が接続されている。
したがって、ディーゼルエンジン１０から排出される排ガスを脱硝処理する場合、脱硝ガス出口弁４３を操作して脱硝ガス排出管４１を開放し、排ガス切換弁４４を操作してバイパス管４２を閉じる。そして蒸発室１７では、スプレーノズル１８から還元剤である尿素水を排ガス中に噴射され、この排ガスが連通部２２を介して反応室２０に導入される。そして触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃ内の触媒エレメント３２と接触されて脱硝処理される。さらに脱硝ガス出口２８から脱硝ガス排出管４１を介して過給機１２のタービン部１２Ｔに導入され、タービンを駆動した後、煙突を介して排出される。そして、フィルタ４５を介して吸入管４６からコンプレッサ部１２Ｃに吸引された大気が圧縮され、圧縮エア供給管４８でエアクーラ４７により冷却された後、掃気レシーバタンク１３に導入される。さらにこの燃焼空気は、掃気レシーバタンク１３から掃気管４９を介してディーゼルエンジン１０の各燃焼室に供給される。
またディーゼルエンジン１０から排出される排ガスを脱硝処理しない場合、脱硝ガス出口弁４３を操作して脱硝ガス排出管４１を閉鎖し、排ガス切換弁４４を操作してバイパス管４２を開く。そしてスプレーノズル１８からの尿素水の噴射を停止する。これにより、排気レシーバタンク１６に導入された排ガスが、未処理ガス出口２１からバイパス管４２を介してタービン部１２Ｔのガス入口に導入され、タービンを駆動した後、煙突から排出される。
上記構成において、中空部１５を円柱状で、円形断面とすることにより、排気レシーバタンク１６のクッション性が高くなり、排ガスを効果的に緩衝することができる。また蒸発室１７において、スプレーノズル１８の噴霧形状が円錐状であるため、スプレーノズル１８から噴射された尿素水が、隔壁１４に付着して堆積するのを効果的に防止することができる。
上記実施例１によれば、触媒エレメント３２を複数の触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃの収納枠体３１Ａ〜３１Ｃにそれぞれ収納するとともに、これら収納枠体３１Ａ〜３１Ｃを正方形断面、長方形断面、台形断面とし、これら触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃを、中空部１５を除く反応容器１１内で略三日月形に形成された反応室２０に、上下、左右、前後方向にそれぞれ組み込んでユニット群３０を形成する。このユニット群３０の外周部を、胴部に略内接する正八角形の部分外周面とし、この正八角形の斜辺を、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺で構成したので、胴部１１Ｂに略内接する正八角形のユニット群３０を介して、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を設置することができる。しかも、触媒エレメント３２が触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃの収納枠体３１Ａ〜３１Ｃ内に収納されていることから、十分な強度が得られて、船舶などに設置した場合の振動などに対する耐久性を向上させることができる。
また、ユニット群３０の内周部は、隔壁１４に接する、または所定の隙間をあけて外嵌する相似形の部分正八角形に形成されている。またユニット群３０の内周部で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの外側面で形成できない傾斜面を、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺を構成する面で形成している。したがって、円形断面の胴部１１Ｂ内に偏心して中空部１５を形成した異形の三日月形断面のような反応室２０であっても、正方形断面、長方形断面、台形断面の収納枠体３１Ａ〜３１Ｃを介して、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を設置することができる。
また、反応容器１１内で中空部１５を偏心させるとともに、胴部１１Ｂに接して設置したので、中空部１５に排気レシーバタンク１６を設けた場合、排ガスの供給や排出を容易に行うことができ、中空部１５の利用の自由度を拡張することができる。
さらに、触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃを前後方向に接続し、さらに触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃを組み合わせることにより、任意の大きさや断面形状のユニット群３０を形成することができる。また、触媒エレメント３２を収納した触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃを接して組み立てることにより、十分な強度と耐久性を確保することができる。
さらにまた、反応容器１１の中空部１５に、排気レシーバタンク１６と蒸発室１７を配置することにより、反応容器１１内に排ガス脱硝装置の構成部を集約することができ、コンパクト化を図ることができる。
［実施例２］
この実施例２は、中空部５０を反応容器１１の容器軸心Ｏ上に配置したもので、図８，図９を参照して説明する。なお、実施例１と同一部材は、同一符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、反応容器１１の容器軸心Ｏ上に、円筒状の隔壁５１を介して円柱形の中空部５０が形成されている。反応容器１１の一端側に、隔壁５１の端部と胴部１１Ｂとを連結した横断方向の仕切り壁５２により、蒸発室・排気レシーバタンク兼用の蒸発・レシーバ室５３が形成されている。この蒸発・レシーバ室５３には、端板１１Ｌにスプレーノズル１８が設けられ、また胴部１１Ｂに未処理ガス出口２１が形成されている。中空部５０は、ガス通路５４と、攪拌翼５５ａを有するスタティックミキサ（混合室）５５に構成され、他端側出口に、熱交換器５６が配置されている。
隔壁５１の外周部が反応室２０に構成され、図９に示すように、リング状断面のユニット群３０が設置され、各触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃにハニカム状の触媒エレメント３２が充填されている。触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃは、正方形断面の触媒ユニット３０Ａと、長方形断面の触媒ユニット３０Ｂと、台形（直角台形）断面の触媒ユニット３０Ｃから構成されており、上下方向に積み重ねられるとともに、左右方向に並設され、さらに前後に同一断面のものが係合して接続される。
ユニット群３０の外周は、反応容器１１の胴部１１Ｂに略内接する正八角形（多角形）の外周面で形成されている。そして、当該外周面で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平方向および鉛直方向）に対して、所定の傾斜角（４５°）を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺の面で形成している。このように、台面断面の触媒ユニット３０Ｃを利用したユニット群３０により、外周面を正八角形断面に形成して、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を反応室２０内に設置することができる。これは、正方形断面や長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂのみを組み合わせた場合、斜辺が階段状に形成されるのに比較すれば、充填面積率がより向上されているのがわかる。
ユニット群３０で隔壁５１に対応する内周面も、隔壁５１に略外接する正八角形（多角形）に形成されている。そして、当該内周面で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平方向および鉛直方向）に対して、所定の傾斜角（４５°）を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺の面で形成している。これにより、台面断面の触媒ユニット３０Ｃを有するユニット群３０により、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を反応室２０内に設置することができる。
もちろん、ユニット群３０の外周部および内周部を、他の多角形に形成してもよい。
実施例２によれば、反応容器１１の中空部５０に、混合室、熱交換部、ガス通路を配置することにより、反応容器内に排ガス脱硝装置の構成部を集約することができ、コンパクト化を図ることができる。
Ｏ 容器軸心
Ｏｅ 偏心軸心
１０ ディーゼルエンジン
１１ 反応容器
１１Ｂ 胴部
１１Ｌ，１１Ｒ 端板
１２ 過給機
１２Ｔ タービン部
１２Ｃ コンプレッサ部
１３ 掃気レシーバタンク
１４ 隔壁
１５ 中空部
１６ 排気レシーバタンク
１７ 蒸発室
１８ スプレーノズル
１９ 排ガス入口
２０ 反応室
２１ 未処理ガス出口
２２ 連通部
２３ 区画壁
２４ 中間通路部
２５ ガス出口開口部
２６ 還元ガス出口弁
２７ 調圧口
２８ 脱硝ガス出口
３０ ユニット群
３０Ａ〜３０Ｃ 触媒ユニット
３１Ａ〜３１Ｃ 収納枠体
３２ 触媒エレメント
３３Ａ〜３３Ｃ 本体部
３３ａ 第１切欠穴
３３ｂ 第２切欠穴
３４Ａ〜３４Ｃ 前側案内部
３４ａ フランジ部
３４ｂ 接続部
３５Ａ〜３５Ｃ 後側案内部
３５ａ フランジ部
３５ｂ 接続部
３５ｃ 拡開案内部
３６ 外周支持具
請求項１記載の発明は、
レシプロエンジンから排出された排ガスが導入される反応容器内に、触媒エレメントを設置した排ガス脱硝装置であって、
円筒状に形成された反応容器内に、中空部と反応室とを、隔壁を介して当該反応容器の軸心方向に形成し、
前記反応室に、触媒エレメントが収納されるとともに、少なくとも正方形断面、長方形断面および台形断面に形成された複数の触媒ユニットが組み立てられたユニット群を設置し、
ユニット群の外周部を、反応容器の胴部に略内接する多角柱の外側面または部分外側面に形成するとともに、正方形断面および長方形断面の触媒ユニットの辺を形成する面と、これらの面に対して所定角度傾斜する台形断面の触媒ユニットの斜辺を形成する面で構成したものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、
中空部を円柱状に形成するとともに、隔壁を中空部に略外接する多角筒断面または多角筒部分断面に形成し、
ユニット群の内周部を、隔壁に外嵌され、かつ隔壁と相似形の多角筒の外側面または部分外側面に形成するとともに、正方形断面および長方形断面の触媒ユニットの辺を形成する面と、これらの面に対して所定角度傾斜する台形断面の触媒ユニットの斜辺を形成する面で構成したものである。
また、図１および図２に示すように、ユニット群３０の外周部が、反応容器１１の胴部１１Ｂに略内接する正八角形（多角形）の部分外側面で形成されている。そして、当該外周部は、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺を形成する面（図では水平面および鉛直面）と、これらの面に対して、所定の傾斜角を有する傾斜面を、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺を形成する面で構成している。このように、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺の面を傾斜面としたユニット群３０により、胴部１１Ｂに略内接する多角形を容易に形成することができ、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を、触媒ユニット３０Ａ〜３０Ｃを介して反応室２０内に設置することができる。これは、正方形断面や長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂのみを組み合わせて、斜辺を階段状に形成するのに比較して、充填面積率をより向上させることができる。
ユニット群３０の外周部と同様に、円弧状の隔壁１４に対応する内周面（内周部）が、隔壁１４に略外接する正八角形（多角形）の外周面部分で形成されている。そして、当該内周部は、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平方向および鉛直方向）と、これらの面に対して、所定の傾斜角を有する傾斜面を、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺を形成する面で構成している。これにより、台形断面の触媒ユニット３０Ｃを有するユニット群３０により、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を反応室２０内に設置することができる。
ここで、ユニット群３０の外周部および内周部を、正八角形の部分で構成したが、正八角形に限るものではなく、たとえば六角形から十二角形以上に及び、反応容器１１の大きさに合わせて、選択することができる。また、台形断面の触媒ユニット３０Ｃを直角台形としたが、他の台形断面であってもよい。さらに、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺に替えて、直角三角形断面の触媒ユニットの斜辺を使用することもできる。
ユニット群３０の外周部は、反応容器１１の胴部１１Ｂに略内接する正八角形（多角形）の外周面で形成されている。そして、当該外周部は、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平方向および鉛直方向）と、これらの面に対して、所定の傾斜角（４５°）を有する傾斜面を、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺を形成する面で構成している。このように、台形断面の触媒ユニット３０Ｃを利用したユニット群３０により、外周面を正八角形断面に形成して、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を反応室２０内に設置することができる。これは、正方形断面や長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂのみを組み合わせた場合、斜辺が階段状に形成されるのに比較すれば、充填面積率がより向上されているのがわかる。
ユニット群３０で隔壁５１に対応する内周面も、隔壁５１に略外接する正八角形（多角形）に形成されている。そして、当該内周面で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニット３０Ａ，３０Ｂの各辺で構成される面（図では水平方向および鉛直方向）と、これらの面に対して、所定の傾斜角（４５°）を有する傾斜面を、台形断面の触媒ユニット３０Ｃの斜辺を形成する面で構成している。これにより、台形断面の触媒ユニット３０Ｃを有するユニット群３０により、十分な充填面積率で触媒エレメント３２を反応室２０内に設置することができる。

Claims (5)

  1. レシプロエンジンから排出された排ガスが導入される反応容器内に、触媒エレメントを設置した排ガス脱硝装置であって、
    円筒状に形成された反応容器内に、隔壁を介して中空部を、当該反応容器の軸心方向に沿って形成するとともに、この中空部を除く反応容器内を反応室とし、
    前記反応室に、触媒エレメントが収納されるとともに、少なくとも正方形断面、長方形断面および台形断面に形成された複数の触媒ユニットが組み立てられたユニット群を設置し、
    ユニット群の外周部を、反応容器の胴部に略内接する多角柱の外側面、または部分外側面で構成するとともに、当該ユニット群の外周部で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニットの外面で構成される外側面に対して、所定の角度を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニットの斜辺に対応する外面で構成した
    ことを特徴とする排ガス脱硝装置。
  2. 中空部を円柱状に形成するとともに、隔壁を中空部に略外接する多角筒、または部分多角筒状に形成し、
    ユニット群の内周部を、隔壁に外嵌される相似形の多角筒、または部分多角筒状に形成するとともに、当該内周部で、正方形断面および長方形断面の触媒ユニットの外側面に対して、所定の角度を有する傾斜面を、台面断面の触媒ユニットの斜辺に対応する外側面で構成した
    ことを特徴とする請求項１記載の排ガス脱硝装置。
  3. 中空部は、反応容器の軸心から所定距離離れた偏心位置に配置されるとともに、胴部に臨んで形成された
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス脱硝装置。
  4. 触媒ユニットは、収納枠体内にハニカム状の触媒エレメントが積層されて収納されるとともに、収納枠体の前後に形成された前側案内部と後側案内部とが嵌合されて、排ガスの流送方向に複数個が接続され、
    ユニット群は、収納枠体の各側面が互いに接するようにして組み立てられた
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス脱硝装置。
  5. 中空部は、レシプロエンジンの排ガスが導入される排気レシーバタンク、排ガス中に還元剤が噴射される蒸発室、排ガスと還元剤の混合ガスを混合・攪拌する混合室、熱交換部、単数または複数のガスを流送するガス通路が選択的に配置された
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス脱硝装置。
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