JP2018069191A - 多段式脱硝装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新しい触媒の脱硝性能を十分に発揮させられる多段式脱硝装置のメンテナンス方法を提供する。
【解決手段】本発明のメンテナンス方法は、複数の触媒層を備え、排ガス中の窒素酸化物を分解する多段式脱硝装置のメンテナンス方法であって、交換対象の触媒層を抜き出す工程と、入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層を設置する工程とを備えることを特徴とする。上記抜き出し工程後、上流側の触媒層を下流側に移動する工程をさらに備えるとよい。また、上記設置工程で、新しい触媒層を最上流側の段に設置するとよい。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、多段式脱硝装置のメンテナンス方法に関する。

石油、石炭、ガスなどを燃料として用いる火力発電所等から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）は、硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）や煤塵と並んで代表的な大気汚染物質であり、その排出が法令などで規制されている。そのため、火力発電所のボイラ、都市ゴミ焼却装置等には排煙脱硝装置が設けられる。このような排煙脱硝装置として、複数層の脱硝触媒を内蔵する多段式脱硝装置が多く用いられている。

上記脱硝触媒として、例えばハニカム状のものが使用される。このような触媒は、経時的に脱硝性能を劣化させる物質が表面に付着する。例えば石炭焚きボイラでは、触媒表面へのＳｉＯ_２の経時的な付着の進行によって触媒の脱硝性能が低下するので、多段式脱硝装置の脱硝性能を維持するために、劣化した脱硝触媒を新しい脱硝触媒に交換する必要がある。

多段式脱硝装置において劣化した脱硝触媒を新しい脱硝触媒に交換する際、脱硝装置の排ガスの入口側から順に劣化した触媒層を抜き出すと共に、交換しない触媒層を順序を変えずにそのまま入口側へ移動させ、新しい触媒層を出口側に充填するメンテナンス方法が提案されている（特開２００４−３３０１３２号公報参照）。このメンテナンス方法の発明者は、触媒交換時に触媒層を入口側へ順次ずらし、出口側に新しい触媒層を充填することにより脱硝装置の脱硝能力を高く維持できることを見出したとしている。

一方、本発明者らは、脱硝触媒の交換に関し脱硝能力を更に効果的に発揮させるべく鋭意取組んだ結果、触媒層入口での窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ未満の場合、新しい触媒では、その触媒の有する脱硝性能が十分に発揮されないことを見出した。

特開２００４−３３０１３２号公報

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、新しい触媒の脱硝性能を十分に発揮させられる多段式脱硝装置のメンテナンス方法の提供を目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、新しい脱硝触媒を用いる場合、触媒入口での窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ未満では脱硝性能が十分に発揮されないことを見出した。具体的には、触媒入口での窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の場合の新しい触媒による反応速度をＡ５０、約１４０００時間使用した劣化触媒による反応速度をＢ５０とし、触媒入口での窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍの場合の新しい触媒による反応速度をＡ３０、上記劣化触媒による反応速度をＢ３０としたとき、下記式（１）が成立することを見出した。つまり、触媒入口での窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ未満の場合、新しい触媒は劣化触媒と比較して相対的に脱硝性能が低いといえる。なお、上記劣化触媒は、触媒入口での窒素酸化物濃度に依存することなく脱硝性能が発揮されることを確認した。
Ａ５０／Ｂ５０＞Ａ３０／Ｂ３０ ・・・（１）

すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、複数の触媒層を備え、排ガス中の窒素酸化物を分解する多段式脱硝装置のメンテナンス方法であって、交換対象の触媒層を抜き出す工程と、入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層を設置する工程とを備えることを特徴とするメンテナンス方法である。

当該メンテナンス方法は、入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層を設置するので、触媒入口での窒素酸化物濃度が低すぎることによる脱硝性能の低下を抑制でき、窒素酸化物濃度の規制条件が厳しい場合も新しい触媒層の脱硝性能を十分に発揮させられる。その結果、多段式脱硝装置の窒素酸化物濃度の脱硝率を向上できる。ここで、「新しい触媒層」とは、活性の高い触媒を有する触媒層を意味し、バージン触媒及び活性の高い再生触媒を含む。「活性が高い」とは、例えば再生触媒の活性度をＫ（１／ｈ）、バージン触媒の活性度をＫ０（１／ｈ）としたとき、Ｋ／Ｋ０が０．９５以上である触媒を意味する。なお、活性度Ｋは、以下の式（２）により求められる。
Ｋ＝−ＳＶ×ｌｎ（１−η／α） ・・・（２）
ここで、ＳＶは空間速度（１／ｈ）を示し、排ガス流量（Ｎｍ^３／ｈ）／触媒容積（ｍ^３）で求められる。ηは脱硝率を示し、（入口ＮＯ_ｘ濃度（ｐｐｍ）−出口ＮＯ_ｘ濃度（ｐｐｍ））／入口ＮＯ_ｘ濃度（ｐｐｍ）で求められる。αは入口でのＮＨ_３とＮＯ_ｘとのモル比である。

上記抜き出し工程後、上流側の触媒層を下流側に移動する工程をさらに備えるとよい。多段式脱硝装置では、上流側の方が、触媒層の入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が高い。これに対し、このように上流側の触媒層を下流側に移動することにより、移動した触媒層の設置されていた段に新しい触媒層を設置でき、上記触媒層の移動先の段よりも入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が高い段に新しい触媒層を設置できる。その結果、より確実に新しい触媒層の脱硝性能を十分に発揮させられる。

上記設置工程で、新しい触媒層を最上流側の段に設置するとよい。多段式脱硝装置では、上流側の方が触媒層の入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が高いので、触媒層を最上流側の段に設置した場合に上記窒素酸化物濃度が最も高くなる。従って、このように新しい触媒層を最上流側の段に設置することで、より確実に新しい触媒層の脱硝性能を十分に発揮させられる。

以上説明したように、本発明の多段式脱硝装置のメンテナンス方法により、新しい触媒の脱硝性能を十分に発揮させられる。

本発明の第一実施形態に係る脱硝装置を示す模式図である。 図１の脱硝装置の触媒層を示す模式的斜視図である。 図２Ａの触媒層を構成する触媒単体の模式的斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るメンテナンス方法における交換対象の触媒層抜き出し前の脱硝装置の状態を示す図である。 図３Ａのメンテナンス方法における新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示す図である。 図３Ａのメンテナンス方法において、図３Ａとは異なる触媒層を交換する場合の交換対象の触媒層抜き出し前の脱硝装置の状態を示す図である。 図４Ａのメンテナンス方法における新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示す図である。 図４Ａのメンテナンス方法において、図４Ｂとは異なる段に新しい触媒層を設置する場合の新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係るメンテナンス方法における交換対象の触媒層抜き出し前の脱硝装置の状態を示す図である。 図５Ａのメンテナンス方法における新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示す図である。 図５Ａのメンテナンス方法において、図５Ｂとは異なる段に新しい触媒層を設置する場合の新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示す図である。 図５Ａのメンテナンス方法において、図５Ｂ及び図５Ｃとは触媒層の移動位置が異なる場合の新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示す図である。

以下、本発明に係るメンテナンス方法及びこのメンテナンス方法を用いる脱硝装置の実施形態について説明する。

〔第一実施形態〕
［脱硝装置］
当該メンテナンス方法を用いる脱硝装置は、複数の触媒層を備える多段式脱硝装置であり、排ガス中の窒素酸化物を分解し、窒素酸化物濃度を低下させる。

図１の脱硝装置は、排ガスＧが上から下へ流れる反応容器１内に、上下方向に所定の間隔をおいて４段の触媒層２を備える。また、この脱硝装置は、これらの触媒層２の上流側にアンモニア（ＮＨ_３）を注入する複数のＮＨ_３注入ノズル３を備える。

この脱硝装置は、ＮＨ_３注入ノズル３で排ガスＧ中にアンモニアを注入し、所定の温度で触媒層２を通過させることにより、次の化学反応式（３）及び（４）に従って窒素酸化物とアンモニアとを反応させる。この反応により、排ガスＧ中の窒素酸化物を無害な窒素及び水蒸気に分解する。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ ・・・（３）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ ・・・（４）

触媒層２は、図２Ａに示すように、フレーム４中に複数の触媒単体５が整列充填されている。触媒単体５は、図２Ｂに示すように、四角形の貫通孔が格子状に設けられた角柱形状を有する。つまり、触媒単体５は、ハニカム形状をなしている。

触媒単体５の断面を形成する２辺の長さＬ１、Ｌ２の下限としては、例えば５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。

上記２辺の長さＬ１、Ｌ２は、同一であることが好ましい。つまり、触媒単体５の形状が正四角柱であることが好ましい。図２Ａに示すように、複数の触媒単体５は、水平面において直交する２方向に整列充填される。従って、触媒単体５を正四角柱とすることにより、上記直交する２方向における触媒単体５の配置密度を等しくでき、触媒層２の平面方向について均一な脱硝性能を発揮させ易い。

触媒単体５の高さＨの下限としては、２００ｍｍが好ましく、５００ｍｍがより好ましい。一方、高さＨの上限としては、１２００ｍｍが好ましく、９００ｍｍがより好ましい。高さＨが上記下限に満たないと、触媒単体５の貫通孔内の壁面に接触せずに通過する排ガスＧの割合が多くなり、十分な脱硝率が得られないおそれがある。逆に、高さＨが上記上限を超えると、触媒単体５の入口からの距離に従って排ガスＧが層流となり易く、触媒単体５の出口側で脱硝反応が生じ難くなるおそれがある。

触媒単体５の目開きｄの下限としては、２ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。一方、目開きｄの上限としては、１０ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。目開きｄが上記下限に満たないと、触媒単体５の断面積に対する開口面積が小さくなり、触媒単体５の断面積当たりの脱硝率が十分に得られないおそれがある。逆に、目開きｄが上記上限を超える場合、触媒単体５内を流通する排ガスＧと触媒との接触面積が小さくなり、触媒単体５の体積当たりの脱硝率が十分に得られないおそれがある。

なお、触媒単体５の２辺の長さＬ１、Ｌ２を１５０ｍｍ程度とし、高さＨを７０００ｍｍ程度とすることが好ましい。触媒単体５をこのようなサイズとすることにより、触媒単体５の質量が１０ｋｇ程度となるため手作業による運搬が容易となり、メンテナンス時の触媒層２の設置及び移動がし易くなる。

触媒単体５の形成材料として、従来公知の脱硝触媒を用いることができる。これらの脱硝触媒の中で、チタン−バナジウム系触媒が好ましく、特にＴｉＯ_２−ＷＯ_３−Ｖ_２Ｏ_５系触媒が好ましい。

１つの触媒層２に充填する触媒単体５の本数としては、例えば３０００本以上１５０００本以下とすることができる。

図１の脱硝装置は４段の触媒層２を備えるが、脱硝装置が備える触媒層２の段数はこれに限定されるものではなく、要求される排ガスＧ中の窒素酸化物の低減濃度によって適宜設定される。窒素酸化物濃度を１４．５ｐｐｍ以下にする場合、通常、３段以上の触媒層が必要となる。

［メンテナンス方法］
当該メンテナンス方法は、図１のような複数の触媒層２を備え、排ガスＧ中の窒素酸化物を分解する多段式脱硝装置のメンテナンス方法であって、交換対象の触媒層２を抜き出す工程（抜き出し工程）と、入口での排ガスＧ中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段（以下、高濃度段ということがある）に新しい触媒層２を設置する工程（設置工程）とを備える。また、当該メンテナンス方法は、上記抜き出し工程後、上流側の触媒層２を下流側に移動する工程（移動工程）をさらに備えてもよい。ここで「交換対象の触媒層」とは、取り外しが必要になった触媒層のことであり、例えば経時的な脱硝性能の低下により触媒層の脱硝率が所定の脱硝率を下回るようになった場合、もしくは触媒層の設置後一定時間経過した場合にその触媒層の交換が必要となる。

＜抜き出し工程＞
上記抜き出し工程では、交換対象の触媒層２を抜き出す。具体的には、交換対象の触媒層２の段に充填されている触媒単体５を例えば作業者が１本ずつ取り外す。

＜設置工程＞
上記設置工程では、入口での排ガスＧ中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層２を設置する。

＜移動工程＞
上記抜き出し工程では、脱硝装置に既設の触媒層２を他の段に移動する。具体的には、移動対象の触媒層２の段に充填されている触媒単体５を例えば作業者が１本ずつ取り外し、その取り外した触媒単体５を他の段に１本ずつ設置し、触媒層２を移動する。この移動工程は、上記設置工程において交換対象の触媒層２を抜き出した段以外の段に新しい触媒層２を設置する場合に行う。一方、上記設置工程において交換対象の触媒層２を抜き出した段に新しい触媒層２を設置する場合、本移動工程は行わない。移動工程を行う場合、上記設置工程は、移動工程後に行う。つまり、移動工程により触媒単体５を取り外した段に、設置工程により新しい触媒単体５を設置する。

次に、図１の脱硝装置を用いて当該メンテナンス方法を具体的に説明する。上述したように、図１の脱硝装置は、４段の触媒層２を備える。この触媒装置に流入する排ガスＧの上流側から順に、各触媒層が設置される脱硝装置内の位置を１段目、２段目、３段目及び４段目とする。また、図３Ａに示すように、この脱硝装置の１段目、２段目、３段目及び４段目に設置されている触媒層をそれぞれ触媒層Ａ、触媒層Ｂ、触媒層Ｃ、触媒層Ｄとする。

この脱硝装置は、排ガスＧ中の窒素酸化物濃度を１５ｐｐｍ以下に低減するものであり、触媒層Ａ及び触媒層Ｂの入口での排ガスＧ中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上であり、触媒層Ｃ及び触媒層Ｄの入口での排ガスＧ中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ未満である。また、当該脱硝装置が触媒層Ａ〜Ｃの３層構造を有する場合、例えば触媒層Ａにより、排ガスＧ中の２００ｐｐｍ程度の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ程度に低減され、触媒層Ｂにより、５０ｐｐｍ程度の窒素酸化物濃度がさらに２０ｐｐｍ程度に低減され、触媒層Ｃにより、２０ｐｐｍ程度の窒素酸化物濃度がさらに１５ｐｐｍ以下に低減される。

本実施形態では、高濃度段に配置される触媒層が交換対象の場合における当該メンテナンス方法について説明する。

＜最上流側の段の触媒層の交換＞
最初に、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、最上流側の段（１段目）の触媒層が交換対象である場合について説明する。

図３Ａは、交換対象の触媒層抜き出し前の脱硝装置の状態を示しており、交換対象の触媒層に網掛けを付している。つまり、最上流側の段に設置されている触媒層Ａが交換対象の触媒層である。

この場合、最上流側の段に設置されている交換対象の触媒層Ａを新しい触媒層Ｅに置き換える。これにより、図３Ｂのように新しい触媒層Ｅが最上流側の段に設置される。図３Ｂは、新しい触媒層設置後の脱硝装置の状態を示しており、新しい触媒層Ｅに斜線を付している。以下、図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄも同様である。具体的には、まず抜き出し工程により、図３Ａの触媒層Ａを抜き出す。次に、設置工程により、触媒層Ａを抜き出した１段目に新しい触媒層Ｅを設置する。この場合、他の段の触媒層を移動しなくてもよい。つまり、移動工程を行わなくてもよい。

このように交換対象が最上流側の段に設置されている触媒層Ａである場合、新しい触媒層Ｅを最上流側の段に設置すると他の触媒層を移動しなくてもよいので、触媒層の交換に要する作業量が小さくてすむ。また、脱硝性能の高い新しい触媒層Ｅを入口での窒素酸化物濃度が最も高い最上流側の段に設置するので、脱硝装置の脱硝率を向上できる。

＜最上流側以外の段の触媒層の交換＞
次に、図４Ａ〜図４Ｃを用いて、最上流側以外の高濃度段に配置される触媒層が交換対象である場合について説明する。

図４Ａは、交換対象の触媒層抜き出し前の脱硝装置の状態を示している。高濃度段である２段目に設置されている触媒層Ｂが交換対象の触媒層である。

まず、交換対象の触媒層Ｂの段に新しい触媒層Ｅを設置する実施形態について説明する。この実施形態では、交換対象の触媒層Ｂを抜き出した高濃度段に新しい触媒層Ｅを設置する。これにより、各触媒層は図４Ｂに示す配置となる。具体的には、まず抜き出し工程により、図４Ａの触媒層Ｂを抜き出す。次に、設置工程により、触媒層Ｂを抜き出した２段目に新しい触媒層Ｅを設置する。

このように交換対象の触媒層Ｂが最上流側でない場合も、交換対象の触媒層Ｂを抜き出した高濃度段に新しい触媒層Ｅを設置すると他の触媒層を移動しなくてもよいので、移動工程が不要となり、触媒層の交換に要する作業量が小さくてすむ。また、新しい触媒層Ｅは高濃度段に設置されるので、新しい触媒層Ｅの脱硝性能を十分に発揮させることができる。

次に、新しい触媒層Ｅを最上流側の段に設置する実施形態について説明する。この実施形態では、交換対象の触媒層Ｂを抜き出し、交換対象の触媒層Ｂよりも上流側の１段目に設置されている触媒層Ａを下流側へ移動し、移動した触媒層Ａが設置されていた１段目に新しい触媒層Ｅを設置する。これにより、各触媒層は図４Ｃに示す配置となる。具体的には、まず抜き出し工程により、図４Ａの触媒層Ｂを抜き出す。次に、移動工程により、２段目の触媒層Ｂよりも上流側に設置されている１段目の触媒層Ａを下流側の２段目に移動する。最後に、設置工程により、移動した触媒層Ａが設置されていた１段目に新しい触媒層Ｅを設置する。

なお、ここでは、２段目の触媒層Ｂが交換対象の触媒層である場合について説明したが、高濃度段が３段以上ある脱硝装置において３段目以降の高濃度段に配置される触媒層が交換対象の触媒層である場合についても、この実施形態と同様の処理を行える。この場合、交換対象の触媒層の上流側に複数の触媒層が設置されているので、新しい触媒層を最上流側の段に設置するために、移動工程において複数の触媒層を移動してもよい。

このように最上流側以外の高濃度段に配置されている触媒層Ｂを抜き出した段へ触媒層Ｂよりも上流側に設置されていた触媒層Ａを移動することにより、入口での窒素酸化物濃度が最も高い最上流側の段に脱硝性能の高い新しい触媒層Ｅを設置できる。その結果、上述の図４Ｂを用いて説明した交換対象の触媒層の段に新しい触媒層を設置する実施形態に比べて脱硝装置の脱硝率を向上できる。

当該メンテナンス方法は、多段式脱硝装置において入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層を設置するので、新しい触媒層の脱硝性能を十分に発揮させられる。その結果、脱硝装置の窒素酸化物濃度の脱硝率を向上できる。

〔第二実施形態〕
次に、図１の脱硝装置を用いて第一実施形態とは異なる当該メンテナンス方法の実施形態について説明する。ここでは、入口での排ガスＧ中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ未満の段（以下、低濃度段ということがある）に配置される触媒層が交換対象の場合について説明する。

図５Ａは、交換対象の触媒層抜き出し前の脱硝装置の状態を示しており、交換対象の触媒層に網掛けを付している。つまり、最下流側の４段目に設置されている触媒層Ｄが交換対象の触媒層である。

まず、新しい触媒層Ｅを最上流側の段に設置する実施形態について説明する。この実施形態では、低濃度段である４段目に設置されている交換対象の触媒層Ｄを抜き出し、最上流側の段に設置されている触媒層Ａを触媒層Ｄが設置されていた４段目へ移動し、移動した触媒層Ａが設置されていた１段目に新しい触媒層Ｅを設置する。これにより、各触媒層は図５Ｂに示す配置となる。具体的には、まず抜き出し工程により、図５Ａの４段目の触媒層Ｄを抜き出す。次に、移動工程により、１段目の触媒層Ａを触媒層Ｄの抜き出し後の４段目に移動する。最後に、設置工程により、移動した触媒層Ａが設置されていた１段目に新しい触媒層Ｅを設置する。

なお、ここでは、最下流側の４段目に設置されている触媒層Ｄが交換対象の触媒層である場合について説明したが、低濃度段が複数ある脱硝装置において最下流側以外の低濃度段に設置されている触媒層が交換対象の触媒層である場合についても、この実施形態と同様の処理を行える。

このように、交換対象の触媒層Ｄを抜き出した低濃度段へ最上流側の段に設置されていた触媒層Ａを移動することにより、入口での窒素酸化物濃度が最も高い最上流側の段に脱硝性能の高い新しい触媒層Ｅを設置できるので、脱硝装置の脱硝率を向上できる。

次に、新しい触媒層Ｅを最上流側以外の段に設置する実施形態について説明する。この実施形態では、低濃度段である４段目に設置されている交換対象の触媒層Ｄを抜き出し、高濃度段である２段目に設置されている触媒層Ｂを触媒層Ｄが設置されていた４段目に移動し、移動した触媒層Ｂが設置されていた２段目に新しい触媒層Ｅを設置する。これにより、各触媒層は図５Ｃに示す配置となる。具体的には、まず抜き出し工程により、図５Ａの４段目の触媒層Ｄを抜き出す。次に、移動工程により、２段目の触媒層Ｂを触媒層Ｄの抜き出し後の４段目に移動する。最後に、設置工程により、移動した触媒層Ｂが設置されていた２段目に新しい触媒層Ｅを設置する。

なお、ここでは、最下流側の４段目に設置されている触媒層Ｄが交換対象の触媒層である場合について説明したが、低濃度段が複数ある脱硝装置において最下流側以外の低濃度段に設置されている触媒層が交換対象の触媒層である場合についても、この実施形態と同様の処理を行える。また、ここでは、高濃度段に配置される触媒層として２段目の触媒層Ｂを移動する場合について説明したが、高濃度段が３段以上ある脱硝装置において３段目以降の高濃度段に配置される触媒層を移動してもよい。

このように、交換対象の触媒層Ｄを抜き出した低濃度段へ高濃度段に設置されていた触媒層Ｂを移動することにより、新しい触媒層Ｅを高濃度段に設置でき、新しい触媒層Ｅの脱硝性能を十分に発揮させることができる。

例えば既設の触媒層Ａが比較的新しく使用期間が短い場合、この触媒層Ａを低濃度段である４段目に設置すると触媒層Ａの脱硝性能を十分に発揮させられない。このような場合に、この実施形態のように触媒層Ｂの移動及び新しい触媒層Ｅの設置を行うことで、新しい触媒層Ｅの脱硝性能を十分に発揮させられると共に、比較的新しい触媒層Ａの脱硝性能を十分に発揮させることができる。また、２段目以降の触媒層を下流側に移動する方が、最上流側の段の触媒層を同じ下流側の段へ移動するよりも触媒層の移動に要する作業量を小さくできる。

次に、交換対象の触媒層Ｄの上流側の触媒層を順次移動する実施形態について説明する。この実施形態では、低濃度段である４段目に設置されている交換対象の触媒層Ｄを抜き出し、抜き出した触媒層Ｄの上流側の触媒層Ａ〜Ｃを順次下流側に移動し、最上流側の段に新しい触媒層Ｅを設置する。これにより、各触媒層は図５Ｄに示す配置となる。具体的には、まず抜き出し工程により、図５Ａの４段目の触媒層Ｄを抜き出す。次に、移動工程により、３段目の触媒層Ｃを４段目に移動し、２段目の触媒層Ｂを３段目に移動し、１段目の触媒層Ａを２段目に移動する。最後に、設置工程により、移動した触媒層Ａが設置されていた１段目に新しい触媒層Ｅを設置する。

なお、ここでは、最下流側の４段目に設置されている触媒層Ｄが交換対象の触媒層である場合について説明したが、低濃度段が複数ある脱硝装置において最下流側以外の低濃度段に設置されている触媒層が交換対象の触媒層である場合についても、この実施形態と同様の処理を行える。例えば、図５Ａにおいて３段目の触媒層Ｃが交換対象の触媒層である場合、移動工程において、触媒層Ｃより下流側の触媒層Ｄは移動せずに、触媒層Ｃより上流側の触媒層Ｂ及び触媒層Ａを順次下流側へ移動する。

このような交換対象の触媒層Ｄの上流側の触媒層Ａ〜Ｃを順次移動する実施形態のメンテナンス方法を繰り返すことにより、複数の触媒層は設置後の使用期間が長い順に下流側から配列される。一方、触媒層の入口での排ガスＧ中の窒素酸化物濃度は下流側ほど低いので、触媒入口での窒素酸化物濃度が低い場合における新しい触媒の脱硝性能の低下を最小限に抑制できる。その結果、脱硝装置の脱硝率を向上できる。

当該メンテナンス方法は、多段式脱硝装置において入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ未満の触媒層を抜き出す場合でも、新しい触媒層を確実に入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に設置でき、より確実に新しい触媒層の脱硝性能を十分に発揮させられる。

〔その他の実施形態〕
なお、本発明のメンテナンス方法は、上記実施形態に限定されるものではない。

つまり、上記実施形態では、４段の触媒層を備える多段式脱硝装置について説明したが、多段式脱硝装置が備える触媒層の段数に特に制限はなく、当該メンテナンス方法は、２段以上の多段式脱硝装置に用いることができる。

また、上記実施形態では、交換対象の触媒層が１段の場合について説明したが、２段以上の触媒層が交換対象である場合についても、当該メンテナンス方法を用いることができる。例えば２段の触媒層が交換対象である場合、２つの段に設置されている交換対象の触媒層を抜き出し、新しい触媒層を２つの段に設置する。このとき、新しい触媒層は、いずれも入口での窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上となる段に設置する。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明の効果を裏付けるために以下の試験を行った。まず、使用時間の異なる単体の触媒層を用いて、触媒層入口における窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）濃度とＮＨ_３とＮＯ_ｘとのモル比とを変化させて反応速度を測定した。得られた反応速度を入口ＮＯ_ｘ濃度が１８０ｐｐｍの場合を１．００とした比として表１に示す。

表１に示すように使用時間が１００００時間以下の比較的新しい触媒では、入口ＮＯ_ｘ濃度が５０ｐｐｍ以下となると反応速度が大きく低下することがわかる。

次に、１段目に６６００時間使用した触媒層、２段目に２００００時間使用した触媒層を有する多段式脱硝装置と、１段目に２００００時間使用した触媒層、２段目に６６００時間使用した触媒層を有する多段式脱硝装置とを用い、入口ＮＯ_ｘ濃度を変化させて装置出口のＮＯ_ｘ濃度を計測した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、入口のＮＯ_ｘ濃度が５０ｐｐｍ以上の段に比較的新しい触媒を用いた試験例１が、試験例２よりも脱硝率が優れている。

以上の結果から、触媒層の交換時に、入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層を設置することで、脱硝性能を向上できることがわかる。

以上説明したように、当該メンテナンス方法は、新しい触媒の脱硝性能を十分に発揮させられるので、窒素酸化物の厳しい低濃度化が要求される脱硝装置等に好適に用いることができる。

１ 反応容器
２ 触媒層
３ ＮＨ_３注入ノズル
４ フレーム
５ 触媒単体
ｄ 目開き
Ｇ 排ガス
Ｈ 高さ
Ｌ１、Ｌ２ 辺の長さ

Claims (3)

1. 複数の触媒層を備え、排ガス中の窒素酸化物を分解する多段式脱硝装置のメンテナンス方法であって、
   交換対象の触媒層を抜き出す工程と、
   入口での排ガス中の窒素酸化物濃度が５０ｐｐｍ以上の段に新しい触媒層を設置する工程と
   を備えることを特徴とするメンテナンス方法。
2. 上記抜き出し工程後、上流側の触媒層を下流側に移動する工程をさらに備える請求項１に記載のメンテナンス方法。
3. 上記設置工程で、新しい触媒層を最上流側の段に設置する請求項１又は請求項２に記載のメンテナンス方法。

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