JP2021171674A - 検査用触媒と実反応器における着脱構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】固定床反応器から触媒を容易にサンプリングすることができ、且つサンプリングした触媒によって固定床反応器全体に亘る触媒の性能評価を正確に行うことができる、触媒反応器を提供する。【解決手段】燃焼排ガスを垂直ダウンフローとなるように流すことができる反応器ダクト、少なくとも二つの第二触媒ユニット１０２、および少なくとも二つのサンプリング触媒ユニット１０２Ｓを有し、第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて設置されている。【選択図】図５
Description
本発明は、触媒サンプリングの技術に関する。より詳細に、本発明は、触媒の性能評価などをするために固定床反応器から触媒をサンプリングするための触媒構造および反応器構造に関する。
固定床反応器から触媒をサンプリングするための触媒構造および反応器構造が、種々、提案されている。
例えば、特許文献１は、脱硝反応器内の触媒層を排ガスが通過するときに脱硝を行うようにした脱硝装置における上記脱硝反応器の周辺部の適宜箇所に、ガス流れに平行に配した仕切板にて区画室を形成し、該区画室の入口と出口にガス流を遮断できる蓋を開閉自在に備え、且つ上記区画室に入れたサンプル触媒のバスケットが接する部分の反応器ケーシングに、上記サンプル触媒バスケットを取り出せる取出口を設け、該取出口の蓋を反応器ケーシングの外側に設けたことを特徴とする脱硝装置におけるサンプル触媒の抜き出し装置を開示している。
特許文献２は、触媒を収容した反応器、同反応器内のガス流を横切る方向に対向する反応器の両側外部にそれぞれ設けられた触媒収容部と触媒取り出し部、および上記触媒収納部と触媒取り出し部間にガス流を横切って延びガス流を横切る方向に移動可能であり、かつ、ガス流路より長く配置されたサンプル触媒をもつサンプル触媒装置を備えたことを特徴とする触媒のサンプリング装置を開示している。
特許文献３は、排煙脱硝装置の内部にケース挿入部を備え、且つ、サンプル触媒を充填したサンプル触媒ケースが、前記ケース挿入部に出し入れ可能に収納されていて前記サンプル触媒にも排煙の一部が流通可能になっていることを特徴とする、排煙脱硝装置性能検査用触媒取り出し装置を開示している。
特許文献４は、筒状のサンプルホルダ内にサンプル触媒が収容され、脱硝装置の触媒層に設けられた配設穴に、前記サンプルホルダが正面を露出して挿入された状態において、前記サンプル触媒を抜き取るためのサンプル触媒抜き取り補助具であって、略門型で、上辺部が前記サンプルホルダの正面と対向して配置される基台と、前記サンプルホルダの正面側に接続される連結部材と、前記基台に配設され、前記連結部材および前記サンプルホルダを前記基台の上辺部側に引き寄せる固着解除手段と、を備え、前記固着解除手段による引き寄せ長さは、前記サンプルホルダを前記配設穴から引き抜くのに要する長さよりも短く、前記サンプルホルダの前記配設穴への固着を解除するのに要する長さに設定されている、ことを特徴とするサンプル触媒抜き取り補助具を開示している。
特許文献５は、反応器内の一角に配置され吊下げ金物が取り付けられた蓋、同蓋の下方に設けられた保温材、同保温材の下方に取り付けられたフレーム、同フレームの下端部に設けられたストッパ、前記フレーム内に取り付けられて上下に触媒室を形成する棚、前記フレームの同棚が取り付けられた位置に形成されてストッパが取り付けられる切り欠き、内部に触媒が挿入され両端部に把手をもち前記触媒室内に挿入されるボックスからなることを特徴とする触媒サンプル装置を開示している。
特許文献６は、燃焼ガス通過部に配置した触媒層の性能を検知するものにおいて、触媒テストピースを収納した１以上のブラケットを、燃焼ガス通過部外部から着脱可能なよう同燃焼ガス通過部内に配置したことを特徴とする触媒サンプリング装置を開示している。
特許文献７は、ダストを含有する排ガス中の有害物を除去するために用いる触媒の摩耗量検知方法において、摩耗することによって消失するマーカを有する触媒を、反応器内の一部に充填し、その消失状況を定期的に検査し、その消失状況と摩耗量との関係から触媒の摩耗量を知ることを特徴とする触媒の摩耗量検知方法を開示している。この方法において、上記触媒を、多層に積み重ねた触媒層の上層および下層に、かつ断面方向に１つ以上配置することが好ましいようである。
本発明の課題は、固定床反応器から触媒を容易にサンプリングすることができ、且つサンプリングした触媒によって固定床反応器全体に亘る触媒の性能評価を正確に行うことができる、触媒反応器を提供することである。
上記課題を解決するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔１〕 燃焼排ガスを垂直ダウンフローとなるように流すことができる反応器ダクト、 少なくとも二つの第二触媒ユニット、および 少なくとも二つのサンプリング触媒ユニットを有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されており、
上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットに隣接して設置された第二触媒ユニットを抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットを順次抜き取ることができる、
触媒反応器。
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されており、
上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットに隣接して設置された第二触媒ユニットを抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットを順次抜き取ることができる、
触媒反応器。
〔２〕 燃焼排ガスを垂直ダウンフローとなるように流すことができる反応器ダクト、 少なくとも一つの第一触媒ブロック、および 少なくとも一つの第二触媒ブロックを有し、
第一触媒ブロックおよび第二触媒ブロックは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第一触媒ブロックおよび第二触媒ブロックは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置されており、
第一触媒ブロックは、第一枠状ケースと少なくとも二つの第一触媒ユニットとからなり、
第一触媒ユニットは、それの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第一触媒ユニットは、第一枠状ケース内に、各上面または各下面の高さレベルが相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置されており、
第二触媒ブロックは、第二枠状ケースと少なくとも二つの第二触媒ユニットと少なくとも二つのサンプリング触媒ユニットとからなり、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、第二枠状ケース内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されており、
上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットに隣接して設置された第二触媒ユニットを抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットを順次抜き取ることができる、
触媒反応器。
第一触媒ブロックおよび第二触媒ブロックは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第一触媒ブロックおよび第二触媒ブロックは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置されており、
第一触媒ブロックは、第一枠状ケースと少なくとも二つの第一触媒ユニットとからなり、
第一触媒ユニットは、それの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第一触媒ユニットは、第一枠状ケース内に、各上面または各下面の高さレベルが相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置されており、
第二触媒ブロックは、第二枠状ケースと少なくとも二つの第二触媒ユニットと少なくとも二つのサンプリング触媒ユニットとからなり、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、第二枠状ケース内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されており、
上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットに隣接して設置された第二触媒ユニットを抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットを順次抜き取ることができる、
触媒反応器。
〔３〕 サンプリング触媒ユニットの上面に、抜き取り用治具に対応する、治具取り付け機構を有する、〔１〕または〔２〕に記載の触媒反応器。
本発明の触媒反応器は、触媒の性能評価などをするために固定床反応器から、触媒を迅速に且つ容易にサンプリングすることができる。
図面に基づき本発明の実施形態を示して、本発明をより詳細に説明する。
（実施形態１）
本発明の触媒反応器の一例は、反応器ダクト2、および少なくと一つの第二触媒ブロック20bを有し、必要に応じて少なくとも一つの第一触媒ブロック20aを有する。なお、一例として示す図９の触媒反応器において、第I段目および第III段目は、第一触媒ブロック20aと第二触媒ブロック20bとで構成されており、第II段目は、第一触媒ブロック20aと別形態の第二触媒ブロック20cとで構成されている。
本発明の触媒反応器の一例は、反応器ダクト2、および少なくと一つの第二触媒ブロック20bを有し、必要に応じて少なくとも一つの第一触媒ブロック20aを有する。なお、一例として示す図９の触媒反応器において、第I段目および第III段目は、第一触媒ブロック20aと第二触媒ブロック20bとで構成されており、第II段目は、第一触媒ブロック20aと別形態の第二触媒ブロック20cとで構成されている。
反応器ダクト2は、燃焼排ガスを垂直ダウンフローとなるように流すことができる垂直流路を有する。ガス流れ方向から見た反応器ダクトの流路の断面形状は、特に制限されないが、矩形であることが好ましい。反応器ダクトの流路断面の大きさは、反応器ダクトの入口から反応器ダクトの出口まで、ほぼ同じであることが好ましい。反応器ダクトの入口には、ボイラなどの燃焼装置の排気ダクトを経て燃焼排ガスGを流すことができる入口ダクト1が繋がる。反応器ダクトの出口には、触媒層にて処理された燃焼排ガスを流し出すことができる出口ダクト5が繋がる。入口ダクトは水平流路を有するものであってもよい。水平流路と垂直流路とを繋ぐ下向き傾斜流路を有する継手ダクトを水平流路を有する入口ダクトと垂直流路を有する反応器ダクト2との間に設けてもよい。入口ダクト1および出口ダクト5の流路断面の大きさは、反応器ダクトのそれに比べて小さくても、同じでも、大きくてもよい。反応器ダクト内には、燃焼排ガスを各触媒ブロックに均等に流すための装置（例えば、スクリーンプレート、整流板など）を設けることができる。さらに、アンモニアなどの還元剤を供給するための装置を、触媒ブロックの手前、例えば、反応器ダクト2の上部、入口ダクト、または継手ダクトの中に、設けることができる。
第一触媒ブロック20aは、第一枠状ケース21aと少なくとも二つの第一触媒ユニット101とを有してなる(図４参照）。第一触媒ブロック20aは、それの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有する。図４に示す第一触媒ブロック20aは、サンプル触媒ユニットを具備していない。
第一枠状ケース21aは、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。第一枠状ケースは、燃焼排ガスが、第一触媒ユニットへ流入および第一触媒ユニットから流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。第一触媒ユニットは、それの流入口および流出口が、第一枠状ケースの流入口および流出口と同じ側となるように、第一枠状ケース内に組み込まれ、一体化されていることが好ましい。
第一触媒ユニット101は、第一枠状ケース21a内に、各上面または各下面の高さレベルが相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置される。第一触媒ユニット101は、一つの第一触媒ユニットの上に他の一つの第一触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて設置されることが好ましい。なお、本願において「隣接して」とは、隣との間にすき間が開いている態様を包含する。また、本願において「積み重ね」は、上段と下段との間にすき間が開いている態様を包含する。
第一触媒ユニット101は、例えば、触媒体12を第一枠体13a内に収容してなるもの（図１）または第一枠体13aと同様な形状の触媒体12そのものである。
第一枠体13aは、触媒体12を収容することができるものであれば、形状において、特に制限されないが、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。第一枠体13aは、燃焼排ガスが、触媒体の収容された域（触媒層）へ流入および触媒層から流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。
触媒体12は、格子状、ハニカム状、コルゲート状、板状などの形状を成していることができる。脱硝反応に用いられる触媒体12には、脱硝触媒活性成分が含まれる。脱硝触媒活性成分としては、チタンの酸化物、モリブデンおよび／またはタングステンの酸化物、ならびにバナジウムの酸化物を含有して成るもの（チタン系触媒）； ＣｕやＦｅなどの金属が担持されたゼオライトなどのアルミノケイ酸塩を主に含有して成るもの（ゼオライト系触媒）； チタン系触媒とゼオライト系触媒とを混合して成るものなどを挙げることができる。これらのうちチタン系触媒が好ましい。
チタン系触媒の例としては、Ｔｉ−Ｖ−Ｗ触媒、Ｔｉ−Ｖ−Ｍｏ触媒、Ｔｉ−Ｖ−Ｗ−Ｍｏ触媒等を挙げることができる。
Ｔｉ元素に対するＶ元素の割合は、Ｖ2Ｏ5／ＴｉＯ2の重量百分率として、好ましくは２重量％以下、より好ましくは１重量％以下である。Ｔｉ元素に対するＭｏ元素および／またはＷ元素の割合は、（ＭｏＯ3＋ＷＯ3）／ＴｉＯ2の重量百分率として、好ましくは１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下である。
触媒体には、助触媒または添加物として、Ｐの酸化物、Ｓの酸化物、Ａｌの酸化物（例えば、アルミナ）、Ｓｉの酸化物（例えば、ガラス繊維）、Ｚｒの酸化物（例えば、ジルコニア）、石膏（例えば、二水石膏など）、ゼオライトなどが含まれていてもよい。これらは、粉末、ゾル、スラリ、繊維などの形態で、触媒調製時に用いることができる。
チタン系触媒の例としては、Ｔｉ−Ｖ−Ｗ触媒、Ｔｉ−Ｖ−Ｍｏ触媒、Ｔｉ−Ｖ−Ｗ−Ｍｏ触媒等を挙げることができる。
Ｔｉ元素に対するＶ元素の割合は、Ｖ2Ｏ5／ＴｉＯ2の重量百分率として、好ましくは２重量％以下、より好ましくは１重量％以下である。Ｔｉ元素に対するＭｏ元素および／またはＷ元素の割合は、（ＭｏＯ3＋ＷＯ3）／ＴｉＯ2の重量百分率として、好ましくは１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下である。
触媒体には、助触媒または添加物として、Ｐの酸化物、Ｓの酸化物、Ａｌの酸化物（例えば、アルミナ）、Ｓｉの酸化物（例えば、ガラス繊維）、Ｚｒの酸化物（例えば、ジルコニア）、石膏（例えば、二水石膏など）、ゼオライトなどが含まれていてもよい。これらは、粉末、ゾル、スラリ、繊維などの形態で、触媒調製時に用いることができる。
第二触媒ブロック20bは、第二枠状ケース21bと少なくとも二つのサンプリング触媒ユニット102sと少なくとも二つの第二触媒ユニット102とを有し、必要に応じて少なくとも二つの第一触媒ユニット101とを有してなる。第二触媒ブロック20bは、それの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有する。
第二枠状ケース21bは、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。第二枠状ケースは、燃焼排ガスが、第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット102およびサンプリング触媒ユニット102sへ流入および第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット102およびサンプリング触媒ユニット102sから流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット102およびサンプリング触媒ユニット102sは、それらの流入口および流出口が、第二枠状ケースの流入口および流出口と同じ側となるように、第二枠状ケース内に組み込まれ、一体化されていることが好ましい。また、第二枠状ケース21bには、サンプリング触媒ユニット102sを第二触媒ブロック20bから引き抜きやすくするための機構、例えば、上下２段以上に積み重ねるサンプリング触媒ユニット102sを収納する部分を囲む枠など、を有することが好ましい。その枠によって、隣接する第二触媒ユニット102や第一触媒ユニット101が、サンプリング触媒ユニット102sの抜き取りを妨げ無いように、区分することができる。第二枠状ケース21bは、その大きさが、第一枠状ケース21aと同じであってもよいし、第一枠状ケースと異なってもよい。製造コストの観点から、第二枠状ケースは、その大きさが、第一枠状ケースと同じであることが好ましい。
第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット102およびサンプリング触媒ユニット102sは、第二枠状ケース21b内に、各上面または各下面の高さレベルが相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置される。第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット102およびサンプリング触媒ユニット102sの第二枠状ケース21b内における位置は特に制限されない。第一触媒ユニット101は、一つの第一触媒ユニットの上に他の一つの第一触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されることが好ましい。第二触媒ユニット102は、一つの第二触媒ユニットの上に他の一つの第二触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されることが好ましい。サンプリング触媒ユニット102sは、一つのサンプリング触媒ユニット102sの上に他の一つのサンプリング触媒ユニット102sが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置される。
第二触媒ユニット102は、例えば、触媒体12を第二枠体13b内に収容してなるもの（図２）または第二枠体13bと同様な形状の触媒体12そのものである。
第二枠体13bは、触媒体12を収容することができるものであれば、形状において、特に制限されないが、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。第二枠体13bは、燃焼排ガスが、触媒体の収容された域（触媒層）へ流入および触媒層から流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。
サンプリング触媒ユニット102sは、例えば、触媒体12をサンプリング枠体13s内に収容してなるもの（図３）またはサンプリング枠体13sと同様な形状の触媒体12そのものである。
サンプリング枠体13sは、触媒体12を収容することができるものであれば、形状において、特に制限されないが、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。サンプリング枠体13sは、燃焼排ガスが、触媒体の収容された域（触媒層）へ流入および触媒層から流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。
サンプリング枠体13sは、サンプリング触媒ユニットの取り出しやすさの観点から、他の枠体よりも小さいことが好ましく、相似形状の他の枠体（例えば、第二枠体13b）よりも小さいことがより好ましい。図３に示すサンプリング枠体13sは、サンプリング触媒ユニット102sを第二触媒ブロック20bから引き抜くための把持部を有するが、これに限定されない。
サンプリング枠体13sは、サンプリング触媒ユニットの取り出しやすさの観点から、他の枠体よりも小さいことが好ましく、相似形状の他の枠体（例えば、第二枠体13b）よりも小さいことがより好ましい。図３に示すサンプリング枠体13sは、サンプリング触媒ユニット102sを第二触媒ブロック20bから引き抜くための把持部を有するが、これに限定されない。
第二触媒ユニット102およびサンプリング触媒ユニット102sにおいて用いられる触媒体12は、第一触媒ユニットにおいて用いられる触媒体12と、大きさ、形状、構造、組成などが、同じであってもよいし、異なってもよい。サンプリング触媒ユニット102sにおいて用いられる触媒体12またはサンプリング枠体13sには、サンプリング用であることを示す何らかの印が付いていることが好ましい。印としては、ノッチなどのような切り欠き、隅欠き、タブなどのような出っ張り、刻印、凸点などのような凹凸のある線条や点などを挙げることができる。
図５に示す第二触媒ブロック20bでは、一つの第二触媒ブロック20bの中に、上下２つのサンプル触媒ユニット102sと上下四つの第二触媒ユニット102とが左下２番目の位置に配されているが、他の位置に配してもよい。図５に示す第二触媒ブロック20bにおいては、二つの第二触媒ユニット102と一つのサンプリング触媒ユニット102sとの組み合わせが占める体積が、一つの第一触媒ユニット101が占める体積とほぼ同じになっている。
図２０に示す別形態の第二触媒ブロック20cは、別形態の第二枠状ケース21cと少なくとも四つのサンプリング触媒ユニット102sと少なくとも四つの別形態の第二触媒ユニット114とを有し、必要に応じて少なくとも二つの第一触媒ユニット101とを有してなる。第二触媒ブロック20cは、それの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有する。
第二枠状ケース21cは、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。第二枠状ケース21cは、燃焼排ガスが、第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット114、およびサンプリング触媒ユニット102sへ流入および第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット114、およびサンプリング触媒ユニット102sから流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット114、およびサンプリング触媒ユニット102sは、それらの流入口および流出口が、第二枠状ケース21cの流入口および流出口と同じ側となるように、第二枠状ケース21c内に組み込まれ、一体化されていることが好ましい。また、第二枠状ケース21cには、サンプリング触媒ユニット102sを第二触媒ブロック20cから引き抜きやすくするための機構、例えば、上下２段以上に積み重ねるサンプリング触媒ユニット102sを収納する部分を囲む枠など、を有することが好ましい。その枠によって、隣接する第二触媒ユニット114や第一触媒ユニット101が、サンプリング触媒ユニット102sの抜き取りを妨げ無いように、区分することができる。第二枠状ケース21cは、その大きさが、第一枠状ケース21aと同じであってもよいし、第一枠状ケース21aと異なってもよい。製造コストの観点から、第二枠状ケース21cは、その大きさが、第一枠状ケース21aと同じであることが好ましい。
第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット114、およびサンプリング触媒ユニット102sは、第二枠状ケース21c内に、各上面または各下面の高さレベルが相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置される。第一触媒ユニット101、第二触媒ユニット114、およびサンプリング触媒ユニット102sの第二枠状ケース21c内における位置は特に制限されない。第一触媒ユニット101は、一つの第一触媒ユニットの上に他の一つの第一触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されることが好ましい。第二触媒ユニット114は、一つの第二触媒ユニット114の上に他の一つの第二触媒ユニット114が載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されることが好ましい。サンプリング触媒ユニット102sは、一つのサンプリング触媒ユニット102sの上に他の一つのサンプリング触媒ユニット102sが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置される。
第二触媒ユニット114は、例えば、触媒体12を別形態の第二枠体13d内に収容してなるものである（図１９）または第二枠体13dと同様な形状の触媒体12そのものである。
第二枠体13dは、触媒体12を収容することができるものであれば、形状において、特に制限されないが、全体的に、直方体若しくは立方体を成していることが好ましい。第二枠体13dは、燃焼排ガスが、触媒体の収容された域（触媒層）へ流入および触媒層から流出できるように、流入口および流出口を少なくとも有する。
第二触媒ユニット114において用いられる触媒体12は、第一触媒ユニットにおいて用いられる触媒体12と、大きさ、形状、構造、組成などが、同じであってもよいし、異なってもよい。
図２０に示す第二触媒ブロック20cでは、一つの第二触媒ブロック20cの中に、上下四つのサンプル触媒ユニット102sと上下四つの第二触媒ユニット114とが左下２番目および右上２番目の位置に配されているが、他の位置に配してもよい。図２０に示す第二触媒ブロック20cにおいては、一つの第二触媒ユニット114と一つのサンプリング触媒ユニット102sとの組み合わせが占める体積が、一つの第一触媒ユニット101が占める体積とほぼ同じになっている。
図９に示すように、第I段目および第III段目における第一触媒ブロック20aおよび第二触媒ブロック20bは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有する。そして、第一触媒ブロック20aおよび第二触媒ブロック20bは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置される。
また、第II段目における第一触媒ブロック20aおよび第二触媒ブロック20cは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有する。そして、第一触媒ブロック20aおよび第二触媒ブロック20cは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置される。
また、第II段目における第一触媒ブロック20aおよび第二触媒ブロック20cは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有する。そして、第一触媒ブロック20aおよび第二触媒ブロック20cは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置される。
反応器ダクト内に、好ましくは、ビーム33が水平にはり渡される。そして、図６に示すように、各触媒ブロックを、２本のビーム間に架け渡し２本のビームによって支えて、枠状ケースの前面と後面が相対し隣接し且つ枠状ケースの右側面と左側面が相対し隣接するように、反応器ダクト内に複数並べて設置することができる。ビーム33は、断面が、通常、ボックス形状、Ｈ字形状、またはＴ字形状を成している。
図示しないが、各枠状ケースの下部には、最下段の各触媒ユニットの底面がビームの上面よりも高い位置になるように、脚が設けられていてもよい。脚は、その形状によって制限されず、枠状ケースを構成する枠部材の下部を下方に伸ばした筒状または格子状のものであってもよいし、筒状または格子状の脚部材を枠状ケースの底面に取り付けてもよい。
また、第二触媒ブロック内または反応器ダクト内でのサンプリング触媒ユニットの収納位置を明らかにするために、図５のように、上面に出っ張りを設けることもできる。出っ張りの形状は特に限定されない。反応器内の触媒性能の代表値をできるだけ正確に知ることができるように、サンプリング触媒ユニットを反応器ダクト内において均等に配するように、サンプリング触媒ユニットを有する触媒ブロック（例えば、第二触媒ブロック20b、20c）を配置することが好ましい。
本発明の触媒反応器は、図７および図８ならびに図２１に示すように、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニット102sに隣接して上下二段以上で設置された第二触媒ユニット114、第二触媒ユニット102または第一触媒ユニット101を抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニット102sを順次抜き取ることができる。反応器ダクトに触媒ブロックを新規に設置し、脱硝反応に使用し、新しいものに交換するまでの期間は、一般的に数年間である。本発明の触媒反応器においては、その期間中に、サンプリング触媒ユニットをぬき出して、触媒性能を分析することができる。
例えば、サンプリング枠体には、サンプリング触媒ユニットを枠状ケースから取り出しやすくするために、把持機構若しくは治具取付機構を有することが好ましい。把持機構若しくは治具取付機構はサンプリング触媒ユニットの枠状ケースからの取り出しに適したものであれば特に限定されない。治具取付機構52は、鉤、鎖、ワイヤなどの抜き取り用の治具51を取り付けることができる構造を成しておれば、特に限定されない。治具取付機構の構造としては、例えば、孔、鉤などを有するものを挙げることができる。
上段のサンプリング触媒ユニットと下段のサンプリング触媒ユニットとの間を所定の間隔をあけて、上段のサンプリング触媒ユニットを支持できるように、下段のサンプリング触媒ユニットまたはサンプリング枠体の上部に、支持部を設けることが好ましい。支持部の構造は上段のサンプリング触媒ユニットを支えることができれば特に限定されない。支持部の構造は、例えば、十字状、井桁状をしたものを挙げることができる。下段に在るサンプリング触媒ユニットの取り出しの妨げになる、例えば、上段の触媒ユニットを支持するビームなどを、枠状ケースのサンプリング触媒ユニットの収納部分に設けないことが好ましい。
（実施形態２）
図１０〜１４は、本発明の触媒反応器に用いることができる第二触媒ブロックの別の一例を示すものである。この触媒反応器は、サンプリング触媒ユニット102sの代わりに、図１０および１１に示すような、大きさの異なる第二触媒ユニット113およびサンプリング触媒ユニット112sを用いた以外は上記の実施形態１と同じである。図１３に示す第二触媒ブロックにおいては、二つの第二触媒ユニット102と二つの別形態の第二触媒ユニット113と一つのサンプリング触媒ユニット112sとの組み合わせが占める体積が、一つの第一触媒ユニット101が占める体積とほぼ同じになっている。
図１０〜１４は、本発明の触媒反応器に用いることができる第二触媒ブロックの別の一例を示すものである。この触媒反応器は、サンプリング触媒ユニット102sの代わりに、図１０および１１に示すような、大きさの異なる第二触媒ユニット113およびサンプリング触媒ユニット112sを用いた以外は上記の実施形態１と同じである。図１３に示す第二触媒ブロックにおいては、二つの第二触媒ユニット102と二つの別形態の第二触媒ユニット113と一つのサンプリング触媒ユニット112sとの組み合わせが占める体積が、一つの第一触媒ユニット101が占める体積とほぼ同じになっている。
サンプリング触媒ユニット112sは、図１２に示すように治具取付機構52が鉤になっていて、治具51の水平に拡がった部分を引っ掛けることができる。鉤は、サンプリング触媒ユニット112sの引き上げができるかぎり、その構造、設置位置などにおいて特に制限されない。
（実施形態３）
図１５〜１８は、本発明の触媒反応器に用いることができる第二触媒ブロックの別の一例を示すものである。この触媒反応器は、サンプリング触媒ユニット102sの代わりに、図１５および１６に示すような、大きさの異なる第二触媒ユニット122およびサンプリング触媒ユニット122sを用いた以外は上記の実施形態１と同じである。図１７に示す第二触媒ブロックにおいては、二つの第二触媒ユニット102と一つの別形態の第二触媒ユニット122と一つのサンプリング触媒ユニット122sとの組み合わせが占める体積が、一つの第一触媒ユニット101が占める体積とほぼ同じになっている。サンプリング触媒ユニット122sは、治具取付機構52が両側に孔が穿たれており、棒状の治具をその孔に通して引っ掛けることができる。
図１５〜１８は、本発明の触媒反応器に用いることができる第二触媒ブロックの別の一例を示すものである。この触媒反応器は、サンプリング触媒ユニット102sの代わりに、図１５および１６に示すような、大きさの異なる第二触媒ユニット122およびサンプリング触媒ユニット122sを用いた以外は上記の実施形態１と同じである。図１７に示す第二触媒ブロックにおいては、二つの第二触媒ユニット102と一つの別形態の第二触媒ユニット122と一つのサンプリング触媒ユニット122sとの組み合わせが占める体積が、一つの第一触媒ユニット101が占める体積とほぼ同じになっている。サンプリング触媒ユニット122sは、治具取付機構52が両側に孔が穿たれており、棒状の治具をその孔に通して引っ掛けることができる。
（実施形態４）
上述の本発明の触媒反応器においては、各触媒ユニットを枠状ケースに収納して成る触媒ブロックを反応器ダクト内に設置しているが、各触媒ユニットを枠状ケースに収納せず、そのまま上述したような配置にて反応器ダクト内に積み重ねて設置することができる。反応器ダクト内に各触媒ユニットをそのまま設置する場合には、反応器ダクト内に、各触媒ユニットの設置位置を決めるための枠を、取り付けてもよい。このような設置方法によっても、本発明の効果を奏することは当業者において容易に理解できることであると思量する。各触媒ユニットをそのまま反応器ダクトに設置する形態は小型の触媒反応器において好ましく用いることができる。
上述の本発明の触媒反応器においては、各触媒ユニットを枠状ケースに収納して成る触媒ブロックを反応器ダクト内に設置しているが、各触媒ユニットを枠状ケースに収納せず、そのまま上述したような配置にて反応器ダクト内に積み重ねて設置することができる。反応器ダクト内に各触媒ユニットをそのまま設置する場合には、反応器ダクト内に、各触媒ユニットの設置位置を決めるための枠を、取り付けてもよい。このような設置方法によっても、本発明の効果を奏することは当業者において容易に理解できることであると思量する。各触媒ユニットをそのまま反応器ダクトに設置する形態は小型の触媒反応器において好ましく用いることができる。
（実施形態５）
図２２は、本発明の触媒反応器に用いることができる第二触媒ブロックの別の一例を示すものである。図２３は、本発明の触媒反応器に用いることができる第一触媒ブロックの別の一例を示すものである。図２２に示す第二触媒ブロック20dおよび図２３に示す第一触媒ブロックは、枠状ケース21dおよび21aに、第一吊り金具22、第二吊り金具23、スペーサ部材25、上部シール部材32および下部シール部材26をそれぞれ有する。
図２２は、本発明の触媒反応器に用いることができる第二触媒ブロックの別の一例を示すものである。図２３は、本発明の触媒反応器に用いることができる第一触媒ブロックの別の一例を示すものである。図２２に示す第二触媒ブロック20dおよび図２３に示す第一触媒ブロックは、枠状ケース21dおよび21aに、第一吊り金具22、第二吊り金具23、スペーサ部材25、上部シール部材32および下部シール部材26をそれぞれ有する。
第一吊り金具22および第二吊り金具23に、玉掛け用具（例えば、ワイヤロープ、ワイヤスリングなど）を掛けてホイスト等で、若しくは専用器具で触媒ブロックを吊ることができる。
第一吊り金具22および第二吊り金具23は、玉掛け用具を掛けることができれば、その形状によって、特に制限されない。例えば、Ｌ字フック、Ｊ字フック、Ｕ字フック、Ｃ字フック、Ｏ字リング、Ｄ字リングなどを挙げることができる。
スペーサ部材25は、枠状ケースの右側面と左側面とが相対し隣接するように、触媒ブロックを反応器ダクト内に複数並べて設置したときに、すき間を枠状ケースの右側面と左側面との間に確保するものである。
図２２および図２３に示す触媒ブロックには、下部シール部材26が枠状ケースの右側面の下部（好ましくは下端）に、上部シール部材32が枠状ケースの左側面の上部（好ましくは上端）に、それぞれ取り付けられている。触媒ブロックを反応器ダクト内に並べて設置したとき、前面と後面との間に在るすき間の下部はビームによってシールされる。右側面と左側面との間に在るすき間の下部は下部シール部材26によってシールされ、右側面と左側面との間に在るすき間の上部は上部シール部材32によってシールされる。これにより、触媒層を通らずに、触媒ブロック間のすき間をすり抜ける燃焼排ガスの量を減らすことができる。また、触媒ブロックへの燃焼灰などの侵入を防ぐことができる。なお、枠状ケースの右側面と左側面との間に在るすき間をシールすることができるかぎり、各シール部材を左右入れ替えて取り付けてもよい。シール部材の長さおよび幅は、隣接するビーム間の距離および隣接する触媒ブロックの右側面と左側面との間のすき間の大きさに応じて、燃焼排ガスのすり抜けを抑制できるように、それぞれ、適宜、設定できる。なお、触媒ブロックが、右側面または左側面がビームに対して平行になるように架け渡されている場合には、前面または後面の下部または上部に、シール部材を取り付けることができる。シール部材の形状は、燃焼排ガスをシールすることができれば特に制限されず、例えば、平板状、Ｌ字板（アングル材など）などであることができる。
（その他の実施形態）
従来技術で構成された触媒反応器の触媒ブロックの一部を本発明に用いられる触媒ブロックに置き換えてもよい。また、各触媒ユニットの形状および大きさならびに枠状ケースの形状および大きさは、反応器ダクトの形状や大きさに応じて、適宜変更することができる。
従来技術で構成された触媒反応器の触媒ブロックの一部を本発明に用いられる触媒ブロックに置き換えてもよい。また、各触媒ユニットの形状および大きさならびに枠状ケースの形状および大きさは、反応器ダクトの形状や大きさに応じて、適宜変更することができる。
1：入口ダクト
2：反応器ダクト
5：出口ダクト
G：脱硝前の燃焼排ガス
33：ビーム
101：第一触媒ユニット
12：触媒体
13a：第一枠体
102：第二触媒ユニット
13b：第二枠体
102s：サンプリング触媒ユニット
13s：サンプリング枠体
20a：第一触媒ブロック
21a：第一枠状ケース
20b：第二触媒ブロック
21b：第二枠状ケース
113：別形態の第二触媒ユニット
112s：別形態のサンプリング触媒ユニット
122：別形態の第二触媒ユニット
122s：別形態のサンプリング触媒ユニット
51: 抜き取り用の治具
52：治具取付機構
20c：別形態の第二触媒ブロック
21c：別形態の第二枠状ケース
114：別形態の第二触媒ユニット
20d：別形態の第二触媒ブロック
21d：別形態の第二枠状ケース
22：第一吊り金具
23：第二吊り金具
24：螺子穴
25：スペーサ部材
26：下部シール部材
32：上部シール部材
2：反応器ダクト
5：出口ダクト
G：脱硝前の燃焼排ガス
33：ビーム
101：第一触媒ユニット
12：触媒体
13a：第一枠体
102：第二触媒ユニット
13b：第二枠体
102s：サンプリング触媒ユニット
13s：サンプリング枠体
20a：第一触媒ブロック
21a：第一枠状ケース
20b：第二触媒ブロック
21b：第二枠状ケース
113：別形態の第二触媒ユニット
112s：別形態のサンプリング触媒ユニット
122：別形態の第二触媒ユニット
122s：別形態のサンプリング触媒ユニット
51: 抜き取り用の治具
52：治具取付機構
20c：別形態の第二触媒ブロック
21c：別形態の第二枠状ケース
114：別形態の第二触媒ユニット
20d：別形態の第二触媒ブロック
21d：別形態の第二枠状ケース
22：第一吊り金具
23：第二吊り金具
24：螺子穴
25：スペーサ部材
26：下部シール部材
32：上部シール部材
Claims (3)
- 燃焼排ガスを垂直ダウンフローとなるように流すことができる反応器ダクト、
少なくとも二つの第二触媒ユニット、および
少なくとも二つのサンプリング触媒ユニット
を有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されており、
上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットに隣接して設置された第二触媒ユニットを抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットを順次抜き取ることができる、
触媒反応器。 - 燃焼排ガスを垂直ダウンフローとなるように流すことができる反応器ダクト、
少なくとも一つの第一触媒ブロック、および
少なくとも一つの第二触媒ブロック
を有し、
第一触媒ブロックおよび第二触媒ブロックは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第一触媒ブロックおよび第二触媒ブロックは、反応器ダクト内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置されており、
第一触媒ブロックは、第一枠状ケースと少なくとも二つの第一触媒ユニットとからなり、
第一触媒ユニットは、それの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第一触媒ユニットは、第一枠状ケース内に、各上面または各下面の高さレベルが相互に実際的に同じになるように隣接して並べて設置されており、
第二触媒ブロックは、第二枠状ケースと少なくとも二つの第二触媒ユニットと少なくとも二つのサンプリング触媒ユニットとからなり、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、それらの上面および下面に垂直ダウンフローが流入および流出することができる開口をそれぞれ有し、
第二触媒ユニットおよびサンプリング触媒ユニットは、第二枠状ケース内に、各上面または各下面の高さレベルがそれぞれ相互に実際的に同じになるように隣接して並べて、且つ一つのサンプリング触媒ユニットの上に他の一つのサンプリング触媒ユニットが載るように上下二段以上で積み重ねて、設置されており、
上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットに隣接して設置された第二触媒ユニットを抜き取らなくても、上下二段以上で設置されたサンプリング触媒ユニットを順次抜き取ることができる、
触媒反応器。 - サンプリング触媒ユニットの上面に、抜き取り用治具に対応する、治具取り付け機構を有する、請求項１または２に記載の触媒反応器。
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