JP2583966Y2 - 排気ガス浄化用触媒装置 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒装置

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JP2583966Y2
JP2583966Y2 JP1992067685U JP6768592U JP2583966Y2 JP 2583966 Y2 JP2583966 Y2 JP 2583966Y2 JP 1992067685 U JP1992067685 U JP 1992067685U JP 6768592 U JP6768592 U JP 6768592U JP 2583966 Y2 JP2583966 Y2 JP 2583966Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、ディーゼルエンジン発
電機等において、排気ガスを酸化・還元反応によって浄
化する触媒装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン発電機からの排気ガ
スには窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化炭素、炭化水
素、パーティキュレート等大気汚染物質が多く含まれ、
大気中放出に先立ち、浄化する必要がある。このような
排気ガスの浄化方法としては、各種の方法が提案され、
また一部実用化されているが、そのうち、特に実用的に
有価値な方法として触媒方式のものが注目されている。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】しかし、この触媒方式
においても、例えば、排気ガス中の成分による劣化等性
能や耐久性に関し、触媒自体に問題があり、触媒の改良
対策が進められているが、一方、対策が困難で、致命的
ともいえる触媒使用時における煤の堆積による触媒目詰
まりの問題を残している。
【0004】排気ガス中に含まれる煤は、触媒表面に付
着して触媒の性能を低下させるのみならず、触媒粒子間
に堆積して通気抵抗を高めるものである。即ち、煤の堆
積は触媒層における排気背圧を上昇させ、エンジンの出
力低下等の悪影響をもたらすため、長期間にわたるこの
触媒装置の連続運転は不可能とされ、このため、触媒方
式の排気ガス浄化システムにおいては、定期的に触媒装
置の運転を休止して煤の除去を行うか、たまは、触媒装
置を2系列に設置して運転と休止掃除を交互に行う手段
がとられている状況にある。前者の手段は触媒装置のみ
ならず排気ガス発生源となるエンジンの稼働率の低下を
招くし、後者の手段は設備が大きく且つ複雑になり経済
性に問題がある。
【0005】本考案は、上記の問題に鑑み、簡単な構造
で触媒への煤の堆積を少なくすることができ、従って触
媒性能の低下を来すことなく、通気抵抗の増加が抑えら
れ、長期の安定使用に耐えられる経済性の高い、ディー
ゼルエンジン排気ガス浄化用として好適な触媒装置の提
供を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案は、排気ガス入口および排気ガス出口を有す
る容器内に酸化・還元触媒を収納する触媒収納部を設け
た触媒装置において、前記容器内には、この容器中央に
設けた前記排気ガス入口に接続され、この排気ガス入口
より断面積が広がる空間の中央路と、この中央路を
中心に対称に配置された前記触媒収納部の外側と容器内
壁との間に形成される空間の外側路と、この外側
に連配置され、前記触媒収納部の上部と容器内壁との
間に、前記排気ガス出口に接続する空間の上部流路とを
備え、この容器内に耐熱性を有する吸音材を貼着する
とともに、この吸音材をパンチングメタルによって保持
固定し、前記触媒収納部を容器底板に載置したことを特
徴とし、また、前記容器の外観形状を直方体とするこ
と、および前記容器の外観形状を円筒体とすることを特
徴とし、さらに、前記触媒収納部の中央路側および外
路側の両端面を金網により被い触媒を保持すること
を特徴とするものである。
【0007】
【作用】ディーゼルエンジンからの排気ガスは容器の排
気ガス入口から容器内の中央流路に入り、この中央流路
より外側流路に向かって触媒内を流れる。この触媒通過
中に排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等
の酸化・還元反応が行われ、この際の反応熱によって排
気ガスの温度が上昇し、同時に触媒が加熱される。従っ
て、触媒の温度は外側になる程高くなり、中央流路側の
触媒は外側流路側の触媒により常に保温され、中央流路
側の触媒表面の温度は接触する排気ガスの温度よりも高
い状態となる。
【0008】一般に知られているように、排気ガス中の
煤は温度が低い箇所に付着し易く、排気ガス温度が低下
するにつれて大きい粒子に成長するものであり、この触
媒装置の中央流路側触媒表面には煤が付着し難く、ま
た、触媒収納部内の触媒粒子間においても煤の堆積ある
いは成長は殆どない。この結果、煤の付着乃至堆積によ
る触媒の性能低下や排気背圧の上昇が起こらず、触媒は
長期間安定した性能を維持できる。
【0009】
【実施例】以下、実施例を示す図面によって本考案の排
気ガス浄化用触媒装置について説明する。図1は本考案
の排気ガス浄化用触媒装置の部分破断斜視図で、図2は
排気ガスの流れ方向を示した図1の触媒装置の縦断面図
である。
【0010】本考案に係る図示の触媒装置Aは、エンジ
ン馬力が78PSで、発電機容量が60KVAのディー
ゼルエンジン駆動形発電機の排気ガス浄化装置であり、
ディーゼルエンジンからの排気ガス量200Nm3 /時
間の排気ガスを触媒によって浄化処理する。容器1は、
鋼板で縦、横及び幅をそれぞれ約370mm、900m
m及び310mmの直方形につくられ、下面と上面のそ
れぞれ中央部分にはダクト2,3に接続する内径約50
mmの排気ガス入口4と排気ガス出口5が設けられてい
る。また、容器1の内壁には耐熱性を有するセラミック
ファイバによる吸音材6を貼着し、パンチングメタル7
で保持固定し、エンジンからの騒音の吸収が図れるよう
にしてある。
【0011】横方向(図2左右方向)を左右方向とし
て、さらに説明すると、容器1の中央部に排気ガス入口
4に連通する全幅寸法の空間を設けて中央流路8とし、
この中央流路8を隔てて左右に対象的に全幅寸法で縦3
00mmと長さ300mmの触媒収納部である触媒収納
室9A,9Bを設け、それぞれ触媒10を収納してあ
る。この触媒収納室9A,9Bは、前記中央流路8と共
に上面を鋼板11で被い、容器1内天井面との間に空
間を設けて上部流路12とし、前記排気ガス出口5に連
通させてある。また、左右方向の両端面と容器1内壁間
に空間を設けて外側流路13A,13Bとしてある。各
触媒収納室9A,9Bはそれぞれの両端面を金網14
A,14B,14C,14Dで被い、触媒10を保持さ
せると共に排気ガスの流通を自在にしてある。
【0012】従って、エンジンからの排気ガスは、図示
矢印のように、ダクト2から下部中央の排気ガス入口4
より中央流路8に入り、左右に分かれて触媒収納室9
A,9B内の触媒10を通過し、酸化・還元反応により
窒素酸化物等有害ガスが浄化され、左右の外側流路13
A,13Bから上部流路12を経て合流し上面中央の排
気ガス出口5からダクト3を経て排出される。
【0013】上記の触媒装置A内の温度分布について、
実機運転において測定した結果を表1に示す。測定個所
は長さ300mmの触媒収納室9Aの縦断面中心部分
で、排気ガス流入側端面を 0mmとして外側方向にそ
れぞれ75,150,225,及び300mmとなる個
所とした。
【0014】
【表1】
【0015】即ち、排気ガス入口4部分における排気ガ
ス温度が444℃のとき、触媒収納室9Aの排気ガス流
入側端部の温度は448℃に上昇し、中間部分で481
℃、そして排気ガス流出側端面部で560℃となり、触
媒収納室9Aの排気ガス流入端面部には煤の付着は認め
られなかった。また、触媒収納室9Aの排気ガス流入側
端面と、流出側端面間の圧力損失は500mmH2
で、運転開始後500時間経過後も変化がなく、触媒間
における煤の発生付着は認められなかった。
【0016】比較例として、図5に示すように、排気ガ
ス入口30を装置上面側に設け、排気ガス出口31を装
置下面側に設けた他は、前記の触媒装置Aと殆ど同様に
構成した触媒装置Cを用い、実機試験において排気ガス
を装置上面の排気ガス入口30から上部流路32に導入
し、図示左右の外側流路33A,33Bを経て両触媒収
納室34A,34B内を通過させ、中央流路35から装
置下面の排気ガス出口31より排出させた。この比較例
の場合について、前記の実施例と同様に、触媒温度、圧
力損失、煤付着状況を調査し、その結果を表1に併せて
記載した。
【0017】この比較例の場合、排気ガスの温度は、排
気ガス入口部において450℃であったが、触媒収納室
34Aの排気ガス流入端面部においては447℃に低下
し、その後、触媒層内の通過距離に応じて上昇し、排気
ガス流出端面部において570℃となった。そして、排
気ガス流入端面部には4〜5mm厚さの煤36の付着が
みられ、また、排気ガス流入端と排出端間の圧力損失
は、運転開始時に500mmH2 Oであったが、経過時
間に略比例して上昇し、50時間後には2100mmH
2 Oとなり、通常の使用限度1000mmH2 Oを遙か
に超過し、排気ガス流入端面側における触媒間の煤の生
成堆積を示した。
【0018】本考案の触媒装置Aにおいては、排気ガス
入口4から導入された排気ガスは、直ちに触媒収納室9
A,9Bに入り、触媒層内をガスの酸化・還元による反
応熱でさらに触媒を加熱しながら通過する。即ち、排気
ガスは、装置両外側の比較的高温の触媒層によって囲繞
された中央流路8から直接触媒収納室9A,9Bに入る
ことにより、実質的に冷却されることなく従って煤の生
成なく流入されるものと考えられる。これに対して、排
気ガスの流れ方向が逆となる触媒装置Cにおいては、触
媒収納室34A,34Bの中央流路35側が高温とな
り、外側流路33A,33B側即ち排気ガス流入端部に
おいて低温となり、排気ガス入口30から導入された排
気ガスは、この低温の排気ガス流入端部に接触してさら
に冷却され、煤36を付着させ、堆積させるものと考え
られる。
【0019】図3は、他の実施例による本考案の触媒装
置Bの縦断面図で、図4は、図3のIV−IV線に沿う
断面図である。鋼板製の円筒容器15は内壁全面にセラ
ミックファイバによる吸音材16を貼着してパンチング
メタル17を施してあり、下面中央にダクト18を嵌合
接続した排気ガス入口19を設け、上面中央にはダクト
20を嵌合接続した排気ガス出口21を設けてある。
の円筒容器15内には中央部に円形孔状の中央流路22
を設けた円筒体状の触媒収納室23を設け触媒24を収
納してある。この触媒収納室23の外周面と円筒容器1
5内壁との間に空間を設けて外側流路25とし、この触
媒収納室23の上面は前記中央流路22共に鋼板26で
被い、円筒容器15内天井面との間に空間を設けて上部
流路27としてあり、また、円筒体状の触媒収納室23
の内周面と外周面は、それぞれ金網28A,28Bで被
装し、排気ガスの流通自在に形成してある。
【0020】この構成の触媒装置Bにおいては、図示矢
印のように、排気ガスは装置下面の排気ガス入口19よ
り装置内に導入され、中央流路22から放射状に触媒収
納室23に流入する。排気ガスはこの触媒収納室23内
で酸化・還元反応により浄化され、外周端面から外側流
路25に流出し、さらに装置上面の排気ガス出口21よ
り装置外に排気されるものであり、その作用効果は前記
触媒装置Aの場合と実質的に変わらない。本考案の排気
ガス浄化用触媒装置としては、中央流路及び触媒収納部
は、このような円形形状に限らず、四角形、六角形等多
角形状のものに形成することもできるのは勿論である。
【0021】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
の触媒装置においては、排気ガス温度と排気ガスの触媒
反応による生成熱との熱バランスを考慮し、前記生成熱
を有効に利用するべく排気ガス流入口を装置中央側流路
に設け、排気ガス流出口を装置外側流路に接続させて、
排気ガスを装置中央側から装置外側に通過させるように
したので、簡単な構造で煤が触媒に付着し難く、触媒の
通気抵抗の増加が抑えられ、長期間安定した触媒性能が
維持でき、従って、特に煤の堆積が致命的な問題となっ
ているディーゼルエンジン発電機用の大型排気ガス浄化
システムにおいて好適な排気ガス浄化用触媒装置を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の排気ガス浄化用触媒装置の部分破断斜
視図である。
【図2】排気ガスの流れ方向を示した図1の触媒装置の
縦断面図である。
【図3】他の実施例による本考案の触媒装置の縦断面図
である。
【図4】図4のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】排気ガスの流れ方向を逆にした図2相当触媒装
置の縦断面図である。
【符号の説明】
A 触媒装置 B 触媒装置 1 容器 2 ダクト 3 ダクト 4 排気ガス入口 5 排気ガス出口 6 吸音材 7 パンチングメタル 8 中央流路 9A,9B 触媒収納室 10 触媒 11 鋼板 12 上部流路 13A,13B 外側流路 14A,14B,14C,14D 金網 15 円筒容器 16 吸音材 17 パンチングメタル 18 ダクト 19 排気ガス入口 20 ダクト 21 排気ガス出口 22 中央流路 23 触媒収納室 24 触媒 25 外側流路 26 鋼板 27 上部流路 28A,28B 金網
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−107521(JP,A) 特開 昭49−113021(JP,A) 実開 昭50−115946(JP,U) 実開 昭48−87408(JP,U) 実開 平3−110118(JP,U) 実公 平1−13781(JP,Y2) 実公 昭59−19781(JP,Y2) 実公 昭50−46087(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/28

Claims (4)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガス入口および排気ガス出口を有する
    容器内に酸化・還元触媒を収納する触媒収納部を設けた
    触媒装置において、 前記容器内には、この容器中央に設けた前記排気ガス入
    口に接続され、この排気ガス入口より断面積が広がる
    間の中央路と、この中央路を中心に対称に配置され
    た前記触媒収納部の外側と容器内壁との間に形成される
    空間の外側路と、この外側路に連配置され、前記
    触媒収納部の上部と容器内壁との間に、前記排気ガス出
    口に接続する空間の上部流路とを備え、この容器内
    耐熱性を有する吸音材を貼着するとともに、この吸音材
    をパンチングメタルによって保持固定し、前記触媒収納
    部を容器底板に載置したことを特徴とする排気ガス浄化
    用触媒装置。
  2. 【請求項2】 前記容器の外観形状を直方体とすること
    を特徴とする、 請求項1記載の排気ガス浄化用触媒装置。
  3. 【請求項3】 前記容器の外観形状を円筒体とすること
    を特徴とする、 請求項1記載の排気ガス浄化用触媒装置。
  4. 【請求項4】前記触媒収納部の中央路側および外側
    路の両端面を金網により被い触媒を保持することを特徴
    とする請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
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