JP2015085230A - 排ガス用触媒装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス用触媒装置において、高いシール性能を確保すると共に耐久性の向上を図る。【解決手段】上下方向に貫通する筒形状をなすケーシング３１と、ケーシング３１内に吊下げ支持される枠体４４と、枠体４４に支持される脱硝装置３４と、ケーシング３１の内面と枠体４４との間に介装されるステンレスシートからなるシール部材５１とを設ける。【選択図】図５

Description

本発明は、排熱回収ボイラなどに使用されて排ガス中の有害物質を除去可能な排ガス用触媒装置に関するものである。

例えば、複合発電設備は、ガスタービン設備にて、燃焼器が圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、この燃焼ガスによりタービンを回転して発電機を駆動する一方、蒸気タービン設備にて、供給された蒸気によりタービンを回転して発電機を駆動する。この場合、排熱回収ボイラは、タービンから排出された排ガスから熱を回収して蒸気を生成し、この蒸気を蒸気タービン設備のタービンに供給している。

上述した排熱回収ボイラは、例えば、縦型をなし、ケーシング内に上部伝熱管群と脱硝装置と下部伝熱管群が上下方向に沿って配列され、下方から上方に向けて排ガスが通過するように構成されている。そして、脱硝装置は、ケーシングに吊下げ支持された枠体上に固定されており、ケーシングと枠体との間にシールプレートが配置され、排ガスの漏洩を防止している。この場合、ケーシング内に高温の排ガスが通過することから、ケーシングには断熱材が貼り付けられており、ケーシングと枠体とは、両者の熱伸び差を考慮する必要から、固定せずに弾性変形可能なシールプレートにより連結されている。

なお、従来の排熱回収ボイラは、例えば、下記特許文献１に記載され、シールプレートは、下記特許文献２，３，４に記載されている。

特開平１０−２６７２０６号公報 特開平１０−１３７５４９号公報 特開２００１−２３５１３７号公報 特開２０１３−１５８６８２号公報

上述した従来のシールプレートは、ガラス繊維でなる耐熱布であり、高効率の脱硝性能の確保が必要な場合は耐熱布に触媒を塗布することで、耐熱布を通過してリークした排ガスの脱硝処理を行うことが記載されている。ところで、ボイラは、起動時や運転中に火炉内で圧力変動が発生する。この圧力変動は、煙道を通してシールプレートに作用することとなるが、このシールプレートがガラス繊維でなる耐熱布であることから、高度な耐久性を確保することが難しいという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、高いシール性能を確保すると共に耐久性の向上を図る排ガス用触媒装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の排ガス用触媒装置は、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、前記ケーシング内に吊下げ支持される枠体と、前記枠体に支持される触媒と、前記ケーシングの内面と前記枠体との間に介装されるステンレスシートからなるシール部材と、を有することを特徴とするものである。

従って、ケーシングの内面と枠体との間に介装されるシール部材をステンレスシートとすることで、排ガスの漏洩を抑制して高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記シール部材は、複数のステンレス箔がメッシュ部材により挟持されて構成され、周方向に一部重複されて設けられることを特徴としている。

従って、複数のステンレス箔をメッシュ部材により挟持してシール部材を構成することで、十分な強度を確保することができ、また、これを周方向に一部重複して設けてシール部材を構成することで、ケーシングの内面と枠体との間にシール部材を適正に介装することができ、シール性を向上することができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記シール部材は、前記ケーシングの内面側に取付けられる第１取付部と、前記枠体側に取付けられる第２取付部と、前記第１取付部と前記第２取付部との間に設けられて上方に湾曲する湾曲部とを有することを特徴としている。

従って、シール部材の第１取付部と第２取付部との間に湾曲部を設けたことで、ケーシングや枠体の熱変形に対して湾曲部が撓むことでその変形量を吸収することができ、耐久性を向上することができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記シール部材の上方に前記シール部材の飛散を防止する第１カバーが設けられることを特徴としている。

従って、シール部材が破損したとき、シール部材の破片が第１カバーに捉えられ、シール部材の破片の飛散を防止することができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記シール部材の下方に前記シール部材への排ガスの直接接触を防止する第２カバーが設けられることを特徴としている。

従って、排ガスが第２カバーに衝突し、シール部材に直接接触することがなく、このシール部材の劣化が抑制され、耐久性を向上することができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記ケーシングの内面にＬ字形断面を有する第１シール金物が固定され、前記第１シール金物に前記シール部材の第１取付部がパッキンを介して締結され、前記枠体の下面にＬ字形断面を有する第２シール金物が固定され、前記第２シール金物に前記シール部材の第２取付部がパッキンを介して締結されることを特徴としている。

従って、ケーシングと枠体との間にシール部材を容易に装着することができ、組付性を向上することができる。

本発明の排ガス用触媒装置によれば、下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、筒形状をなすケーシングの内面とケーシング内に吊下げ支持されて触媒を支持する枠体との間にステンレスシートからなるシール部材を介装するので、排ガスの漏洩を抑制して高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。

図１は、本実施形態の排ガス用触媒装置が適用された複合発電設備の概略構成図である。 図２は、本実施形態の排ガス用触媒装置としての排熱回収ボイラの概略構成図である。 図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す概略図である。 図４は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの要部平面図である。 図５は、シール部材の支持構造を表す図４のＶ−Ｖ縦断面図である。 図６は、シール部材の支持構造を表す斜視図である。 図７は、角部に設けられるシール部材の斜視図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る排ガス用触媒装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の排ガス用触媒装置が適用された複合発電設備の概略構成図である。

本実施形態の複合発電設備において、図１に示すように、ガスタービン設備１１は、圧縮機１２、燃焼器１３、タービン１４を有しており、圧縮機１２とタービン１４は、回転軸１５により連結されている。燃焼器１３は、圧縮機１２から圧縮空気供給ライン１６が接続されると共に、燃料ガス供給ライン１７が接続され、タービン１４に燃焼ガス供給ライン１８が接続されている。また、蒸気タービン設備１９は、ガスタービン設備１１における回転軸１５に連結されるタービン２０を有しており、発電機２１がこの回転軸１５の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２２は、ガスタービン設備１１（タービン１４）からの排ガスライン２３に設けられており、空気と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２２は、蒸気タービン設備１９のタービン２０との間に蒸気供給ライン２４が設けられると共に、蒸気回収ライン２５が設けられ、蒸気回収ライン２５に復水器２６が設けられている。

従って、燃焼器１３では、圧縮機１２から供給された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン１４にて、発生した燃焼ガスにより回転軸１５を回転する。また、排熱回収ボイラ２２から供給された蒸気によりタービン２０が駆動し、回転軸１５を回転する。そして、この回転軸１５が回転することで、発電機２１を駆動することができる。

そして、排熱回収ボイラ２２で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置２７により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突２８から大気へ放出される。

図２は、本実施形態の排ガス用触媒装置としての排熱回収ボイラの概略構成図である。

排熱回収ボイラ２２において、図２に示すように、角筒形状をなすケーシング３１が上下方向に沿って配置され、支持鉄骨３２により支持されている。このケーシング３１は、内部に下部伝熱管群３３と脱硝装置（触媒）３４と上部伝熱管群３５が下方から上方に向かって所定間隔で配置されており、下部に排ガスライン２３が接続されている。この場合、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５は、ケーシング３１に支持され、脱硝装置３４は、ケーシング３１に吊下げ支持されている。

図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す概略図である。

図３に示すように、ケーシング３１は、上下方向に貫通する筒形状をなし、下部に下部伝熱管群３３が配置され、この下部伝熱管群３３を構成する下部伝熱管３３ａ，３３ｂの各側部が支持部材４１によりケーシング３１に固定されている。また、ケーシング３１は、上部に上部伝熱管群３５が配置され、この上部伝熱管群３５を構成する上部伝熱管３５ａ，３５ｂ，３５ｃの各側部が支持部材４２によりケーシング３１に固定されている。

また、ケーシング３１は、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５との間に位置して脱硝装置３４が配置されている。この脱硝装置３４は、ケーシング３１の上部から複数の吊金物４３により吊下げ支持された枠体４４に載置された状態で固定されている。この枠体４４は、ケーシング３１の内壁面との間に所定の隙間が確保されるように、その大きさがケーシング３１の内側の大きさより小さいものに設定されている。そして、脱硝装置３４は、この枠体４４の上部に載置されており、図示しないボルトなどにより固定されている。そして、ケーシング３１は、内面と枠体４４との間に弾性変形可能なシール部材５１が介装されている。

図４は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの要部平面図、図５は、シール部材の支持構造を表す図４のＶ−Ｖ縦断面図、図６は、シール部材の支持構造を表す斜視図、図７は、角部に設けられるシール部材の斜視図である。

図４から図６に示すように、シール部材５１は、ケーシング３１の内面と枠体４４との間に介装されるステンレスシートであって、具体的には、ステンレス箔５１ａが両面から一対のメッシュ部材（例えば、ステンレス製の金網）５１ｂにより挟持され、ホッチキスなどの固定具により一体に形成されて構成されている。このシール部材５１は、複数のシール部材５１Ａ，５１Ｂとからなり、ケーシング３１の周方向に一部が重複され、且つ、ホッチキスなどの固定具により連結され配置されている。ここで、シール部材５１Ａは、直線部に配置され、シール部材５１Ｂは、角部に配置される。

シール部材５１は、第１取付部５２と第２取付部５３と湾曲部５４とを有している。第１取付部５２は、平坦形状をなし、ケーシング３１の周方向及び鉛直方向に沿って配置されている。第２取付部５３は、平坦形状をなし、ケーシング３１の周方向及び水平方向に沿って配置されている。湾曲部５４は、第１取付部５２と第２取付部５３との間に設けられ、上方に湾曲した形状をなし、弾性変形可能となっている。

ケーシング３１は、内面にＬ字形断面を有する第１シール金物６１が固定されている。この第１シール金物６１は、ケーシング３１の周方向に沿って配置されており、水平な第１フランジ６１ａの端部がケーシング３１の内面に溶接により固定され、第２フランジ６１ｂが鉛直方向における下方に延出している。

一方、枠体４４は、下面にＬ字形断面を有する第２シール金物６２が固定されている。この第２シール金物６２は、枠体４４の周方向に沿って配置されており、鉛直な第１フランジ６２ａの端部が枠体４４の下面に溶接により固定され、第２フランジ６２ｂが水平方向における枠体４４の内方に延出している。

また、第１シール金物６１は、第２フランジ６１ｂにバッフルプレート（第２カバー）６３が固定されている。このバッフルプレート６３は、第１シール金物６１と同様に、枠体４４の周方向に沿って配置されており、第２フランジ６１ｂに溶接により固定される取付部６３ａと、この取付部６３ａから枠体４４の内方側に水平に延出する被覆部６３ｂとを有している。

第１シール金物６１は、第２フランジ６１ｂにおけるケーシング３１の内側に向けてバッフルプレート６３の取付部６３ａが固定され、取付部６３ａにシール部材５１の第１取付部５２が密着し、第１取付部５２にパッキン６４を介して押え板６５が密着している。そして、締結ボルト６６が第１シール金物６１側から貫通し、ナット６７が螺合している。そのため、シール部材５１は、第１取付部５２が第１シール金物６１を介してケーシング１１の内面に固定されることとなる。

また、第２シール金物６２は、第２フランジ６２ｂにおける下面に向けてシール部材５１の第２取付部５３が密着し、第２取付部５３にパッキン６８を介して押え板６９が密着している。そして、締結ボルト７０が第２シール金物６２側から貫通し、ナット７１が螺合している。そのため、シール部材５１は、第２取付部５３が第２シール金物６２を介して枠体４４の下面に固定されることとなる。

カバープレート（第１カバー）７２は、シール部材５１の上方でシール部材５１の飛散を防止するものである。カバープレート７２は、水平部７２ａの基端部が枠体４４の下面に固定され、水平部７２ａの先端部がケーシング３１側に延出してシール部材５１の上方側を被覆し、下方に湾曲する湾曲部７２ｂが設けられている。

上述したバッフルプレート６３は、シール部材５１の下方でシール部材５１への排ガスの直接接触を防止するものである。バッフルプレート６３は、前述したように、取付部６３ａが第２フランジ６１ｂに固定され、水平方向に屈曲した被覆部６３ｂが枠体４４の内方側に延出してシール部材５１の下方側を被覆している。

なお、ケーシング３１と枠体４４の間で、角部に配置されるシール部材５１Ｂは、図７に示すように、各取付部５２，５３が屈曲位置で切られた後に重ねて固定されている。

従って、図２及び図３に示すように、排ガスが排ガスライン２３を通って排熱回収ボイラ２２に至ると、この排ガスが下部伝熱管群３３を通過するときに熱交換が行われ、脱硝装置３４を通過するときに窒素酸化物が除去され、上部伝熱管群３５を通過するときに再び熱交換が行われる。このとき、排ガスは、ケーシング３１と枠体４４との間の隙間にも流れようとするが、この隙間を塞ぐようにシール部材５１が配置されていることから、排ガスの隙間の通過が抑制される。

このとき、シール部材５１は、ステンレス箔５１ａがメッシュ部材５１ｂにより挟持されて構成されていることから、十分な強度が確保され、また、複数のシール部材５１Ａ，５１Ｂがケーシング３１の周方向に一部が重複して連結されることで、排ガスの漏れが適正に抑制される。

また、ケーシング３１と枠体４４との間で熱伸びが発生しても、シール部材５１は、湾曲部５４が撓むことができることから、このシール部材５１自体が変形したり、伸縮したりすることで、ケーシング３１と枠体４４との間で発生する熱伸び差が吸収され、ケーシング３１と枠体４４との間に隙間が発生することはなく、また、シール部材５１が損傷することもない。

このように本実施形態の排ガス用触媒装置にあっては、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシング３１と、ケーシング３１内に吊下げ支持される枠体４４と、枠体４４に支持される脱硝装置３４と、ケーシング３１の内面と枠体４４との間に介装されるステンレスシートからなるシール部材５１とを設けている。

従って、ケーシング３１の内面と枠体４４との間に介装されるシール部材５１をステンレスシートとすることで、排ガスの漏洩を抑制して高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。

本実施形態の排ガス用触媒装置では、シール部材５１は、複数のステンレス箔５１ａがメッシュ部材５１ｂにより挟持されて構成され、周方向に一部重複されて設けられている。従って、シール部材に十分な強度を確保することができ、また、ケーシング３１の内面と枠体４４との間にシール部材５１Ａ，５１Ｂを適正に介装することができ、シール性を向上することができる。

本実施形態の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１の内面側に取付けられる第１取付部５１と、枠体４４側に取付けられる第２取付部５３と、第１取付部５２と第２取付部５３との間に設けられて上方に湾曲する湾曲部５４とによりシール部材５１を構成している。従って、第１取付部５２と第２取付部５３との間に弾性変形可能な湾曲部を設けたことで、ケーシング３１や枠体４４の熱変形に対して湾曲部５４が撓むことでその変形量を吸収することができ、シール部材５１の耐久性を向上することができる。

本実施形態の排ガス用触媒装置では、シール部材５１の上方にシール部材５１の飛散を防止するカバープレート７２を設けている。従って、排ガスの混入した異物がシール部材５１に衝突してシール部材５１が破損したとき、この破損したシール部材５１の破片がカバープレート７２に捉えられ、シール部材５１の破片の飛散を防止することができる。

本実施形態の排ガス用触媒装置では、シール部材５１の下方にシール部材５１への排ガスの直接接触を防止するバッフルプレート６３を設けている。従って、下方から流れる排ガスがバッフルプレート６３に衝突し、脱硝装置３４側に案内されることとなり、排ガスがシール部材５１に直接接触することがなく、シール部材の劣化が抑制され、耐久性を向上することができる。

本実施形態の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１の内面にＬ字形断面を有する第１シール金物６１を溶接により固定し、第１シール金物６１にシール部材５１の第１取付部５２をパッキン６４及び押え板６５を介して締結ボルト６６により締結し、枠体４４の下面にＬ字形断面を有する第２シール金物６２を溶接により固定し、第２シール金物６２にシール部材５１の第２取付部５３をパッキン６８及び押え板６９を介して締結ボルト７０により締結している。従って、ケーシング３１と枠体４４との間にシール部材５１を容易に装着することができ、組付性を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、本発明の排ガス用触媒装置を排熱回収ボイラ２２に適用して説明したが、熱交換機能を有しない単なる触媒装置であってもよい。また、ケーシング３１の形状を四角筒形状としたが、この形状に限定されるものではなく、円筒形状であってもよい。

２２ 排熱回収ボイラ（排ガス用触媒装置）
３１ ケーシング
３３ 下部伝熱管群
３４ 脱硝装置（触媒）
３５ 上部伝熱管群
４４ 枠体
５１，５１Ａ，５１Ｂ シール部材
５１ａ ステンレス箔
５１ｂ メッシュ部材
５２ 第１取付部
５３ 第２取付部
５４ 湾曲部
６１ 第１シール金物
６３ バッフルプレート（第２カバー）
６４，６８ パッキン
６５，６９ 押え板
６６，７０ 締結ボルト
６７，７１ ナット
７２ カバープレート（第１カバー）

Claims (6)

1. 上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、
   前記ケーシング内に吊下げ支持される枠体と、
   前記枠体に支持される触媒と、
   前記ケーシングの内面と前記枠体との間に介装されるステンレスシートからなるシール部材と、
   を有することを特徴とする排ガス用触媒装置。
2. 前記シール部材は、複数のステンレス箔がメッシュ部材により挟持されて構成され、周方向に一部重複されて設けられることを特徴とする請求項１に記載の排ガス用触媒装置。
3. 前記シール部材は、前記ケーシングの内面側に取付けられる第１取付部と、前記枠体側に取付けられる第２取付部と、前記第１取付部と前記第２取付部との間に設けられて上方に湾曲する湾曲部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス用触媒装置。
4. 前記シール部材の上方に前記シール部材の飛散を防止する第１カバーが設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排ガス用触媒装置。
5. 前記シール部材の下方に前記シール部材への排ガスの直接接触を防止する第２カバーが設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排ガス用触媒装置。
6. 前記ケーシングの内面にＬ字形断面を有する第１シール金物が固定され、前記第１シール金物に前記シール部材の第１取付部がパッキンを介して締結され、前記枠体の下面にＬ字形断面を有する第２シール金物が固定され、前記第２シール金物に前記シール部材の第２取付部がパッキンを介して締結されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の排ガス用触媒装置。

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