JP4858727B2

JP4858727B2 - 排煙脱硝装置

Info

Publication number: JP4858727B2
Application number: JP2009118813A
Authority: JP
Inventors: 典寛洞口; 正博竹内; 明憲幸村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: JP2010264401A

Description

本発明は、石炭などの化石燃料をボイラで燃焼させる際に排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を除去するのに用いられる排煙脱硝装置に関するものである。

上記したような排煙脱硝装置は、例えば、石炭焚きボイラ（化石燃料の燃焼器）からの垂直煙道に続いて配置され、石炭焚きボイラから排出される石炭の燃焼排ガスが、垂直煙道を経てこの排煙脱硝装置が有するハニカム形状の脱硝触媒層を上方から下方に通過する過程において、脱硝装置入口部で注入されたＮＨ_３と排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）との脱硝反応が進むことで窒素酸化物を除去するようになっている。

ここで、排ガス中には、煤塵（フライアッシュ）や塊状灰などの固定物が含まれており、特に粒径の大きな塊状灰（ポップコーン灰）は脱硝触媒で目詰まりを発生させ易く、また、このような塊状灰が脱硝触媒に堆積した場合には、脱硝触媒の目詰まりによって排ガスの流動が妨げられて、ボイラプラントの運転に支障を来たす。
従来において、このような脱硝触媒の目詰まりの原因となる大粒の塊状灰を除去するようにした排煙脱硝装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、垂直煙道にその流路を横断するようにして網目状のスクリーン（金網）を配置すると共に、垂直煙道の下部にホッパを配置したものがあり、この排煙脱硝装置では、排ガスがその流路を横断するスクリーンを通過する際に、排ガスの流れに乗った大粒の塊状灰のみを捕集し、これにより垂直煙道を落下する塊状灰をホッパで捕集するようになっている。

特開平02-95415号公報

ところが、上記した排煙脱硝装置にあっては、大きな流速の排ガスに乗った大粒の塊状灰をスクリーンで捕集するようにしているので、このスクリーンで摩耗による不具合が生じる可能性があり、このスクリーンの交換に手間隙が掛かってしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、保守管理コストの低減を図ったうえで、排ガス中に含まれる大粒の塊状灰を効果的に捕集することができると共に、捕集した塊状灰を自動的に排出することが可能な排煙脱硝装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に係る発明は、化石燃料を燃焼器で燃焼させる際に該燃焼器から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する排煙脱硝装置であって、脱硝触媒と、この脱硝触媒の上流側において前記排ガスの流れに対して傾斜した状態で配置されて、該排ガスに乗って運ばれる塊状灰の進む方向を変えるガイドベーンと、このガイドベーンと脱硝触媒との間に位置して、前記排ガスを流しつつ前記ガイドベーンにより進む方向が変えられた前記塊状灰のみを捕らえる捕捉部と、前記脱硝触媒の上流側及び下流側の間に生じる圧力差を用いて、前記捕捉部で捕らえた前記塊状灰を前記排ガスの系統外に移送する移送機構を備え、前記移送機構は、前記排ガスの系統外に配置した容器と前記捕捉部とを結ぶ移送配管と、一端が前記容器に接続し且つ他端が前記脱硝触媒の下流側で開口する連通管を具備している構成としたことを特徴としており、この排煙脱硝装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明の請求項２に係る排煙脱硝装置において、前記容器に、前記捕捉部から移送された前記塊状灰を該容器外に排出する排出口を設けた構成とすることができる。

本発明に係る排煙脱硝装置において、脱硝触媒としては、ハニカム形状を成すものを使用し、触媒エレメント１つの開口の径を５ｍｍ程度として通風抵抗を小さくしつつ通過する排ガスとの接触面積が大きくなるように形成したものを採用する。
このような脱硝触媒は、排ガスの流路を横断するようにして複数段設置され、これらの脱硝触媒を排ガスが通過することで生じる圧力損失が、脱硝触媒の上流側及び下流側の間に生じる圧力差であり、脱硝触媒を３段設置した場合には、１００ｍｍＡｑ程度の圧力差が生じる。

また、本発明に係る排煙脱硝装置において、ガイドベーンや捕捉部には、金網のほか、パンチングメタルなどの排ガスをほとんど滞りなく流し得る部材を用いることが望ましい。この際、金網やパンチングメタルの１つの網目や１つの孔の大きさが、捕捉しようとしている塊状灰や触媒エレメント１つの開口径よりも小さく設定されるのは言うまでもない。

本発明に係る排煙脱硝装置では、石炭などの化石燃料をボイラなどの燃焼器で燃焼させる際に生じる排ガスが、脱硝触媒を通過する過程において、この排煙脱硝装置の入口で注入されるＮＨ_３と排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）との脱硝反応を進行させることで窒素酸化物を除去する。
この間、排ガスに乗って運ばれる塊状灰の進む方向が、脱硝触媒の上流側に位置しているガイドベーンによって変えられ、進む方向が変えられた塊状灰は、捕捉部に捕らえることとなり、捕捉部で捕らえた塊状灰は、移送機構により排ガスの系統外に移送されることとなる。

この際、排ガスに乗って運ばれる塊状灰の進む方向を変えるガイドベーンは、脱硝触媒の上流側において排ガスの流れに対して傾斜した状態で配置されているので、ガイドベーンに生じる塊状灰との接触による摩耗の度合いは少なくなり、ガイドベーンの交換や修理の頻度が減る分だけ、保守管理コストの低減が図られることとなる。
また、移送機構では、脱硝触媒の上流側及び下流側の間に生じる圧力差によって、捕捉部で捕らえた塊状灰を排ガスの系統外に自動的に移送するようにしていることから、捕捉部に塊状灰が堆積することがなくなり、その結果、ボイラユニット停缶時に人力にて清掃する必要がなくなると共に、捕捉部に堆積した塊状灰が漏れ落ちて脱硝触媒の目詰まりを引き起こすなどといった不具合が皆無となる。

本発明の請求項１に係る排煙脱硝装置では、上記した構成としているので、保守管理コストの低減を実現できるのは勿論のこと、構造の複雑化を招くことなく、排ガス中に含まれる大粒の塊状灰を高効率且つ確実に除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

また、本発明の請求項２に係る排煙脱硝装置では、上記した構成としたため、捕集した塊状灰の処理を簡単に行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施例による排煙脱硝装置を含む排ガス処理を示す概略構成説明図である。図１における排煙脱硝装置の外観拡大説明図である。図１における排煙脱硝装置をボイラ側から見た外観説明図である。図１における排煙脱硝装置の側方からの部分断面説明図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施例による排煙脱硝装置を示している。
図１に示すように、この排煙脱硝装置１０は、石炭焚きボイラ（燃焼器）Ｂの節炭部Ｂａに垂直煙道１を介して接続しており、この垂直煙道１には、排ガスにアンモニアを注入することでＮＯ_Ｘを還元して窒素と水に変換する図示しないアンモニア注入ノズルが配置されている。一方、この排煙脱硝装置１０から煙突Ｐに至るまでの排ガス処理煙道２の下流側には、エアヒータ３、集塵装置４、誘引ファン５、熱交換器６、脱硫部７及び押込みファン８が順次配置されており、エアヒータ３は、押込みファン９により導入される外部空気を排煙脱硝装置１０から排出される排ガスの熱で暖めて石炭焚きボイラＢに送り込み、熱交換器６は、誘引ファン５により導かれる集塵装置４通過後の排ガスと押込みファン８により導入される脱硫部７通過後の排ガスとの熱交換を行うものとなっている。

この排煙脱硝装置１０は、図２にも示すように、垂直煙道１に沿って配置されており、垂直煙道１の上端連結煙道１ａから導入される排ガスが、ダクト１１の内部を上から下に向けて流れるようになっている。
この排煙脱硝装置１０は、図３にも示すように、触媒エレメント１つの開口の径を５ｍｍ程度としたハニカム形状を成す脱硝触媒１２、すなわち、通風抵抗を小さくしつつ通過する排ガスとの接触面積が大きくなるように形成した脱硝触媒１２を具備しており、このような脱硝触媒１２は、ダクト１１の内部において、排ガスの流路を横断するようにして複数段（この実施例では３段）設置されている。

この場合、これらの脱硝触媒１２の上流側には、図４にも示すように、金網から成るガイドベーン１３が、上端連結煙道１ａにおける排ガスの水平な流れに対して傾斜した状態で配置されている。このガイドベーン１３は、排ガスを矢印Ｇに沿って滞りなく脱硝触媒１２側に流す一方で、排ガスに乗って上端連結煙道１ａを水平に運ばれる塊状灰の進む方向を白抜き矢印Ｋに示すように下向きに変えるようになっている。

また、このガイドベーン１３と最上段の脱硝触媒１２との間には、ガイドベーン１３で進む方向が下向きに変えられた塊状灰のみを捕らえる捕捉部１４が配置されている。
この捕捉部１４は、ボイラＢ側に位置するダクト１１の壁面１１ａと、この壁面１１ａに斜めに取付けられた２枚の金網製傾斜板１４ａとで構成される逆三角錐ボックス１４ｂを複数有しており、これらの逆三角錐ボックス１４ｂは、ダクト１１の壁面１１ａの幅方向に互いに隣接させた状態で配置されている。

さらに、この排煙脱硝装置１０は、捕捉部１４で捕らえた塊状灰を排ガスの系統外に移送する移送機構２０を備えている。
この実施例において、移送機構２０は、排ガスの系統外であるダクト１１の外部に配置した２個の容器２１と捕捉部１４の各逆三角錐ボックス１４ｂとを結ぶ複数本の移送配管２２を具備していると共に、一端が２個の容器２１の上端共通空間に接続し且つ他端が最下段の脱硝触媒１２の下流側で開口する連通管２３を具備しており、この移送機構２０は、３段の脱硝触媒１２を排ガスが通過することで生じる圧力損失、すなわち、３段の脱硝触媒１２の上流側及び下流側の間に生じる圧力差を用いて、捕捉部１４で捕らえた塊状灰を２個の容器２１に自動的に移送するようになっている。

この際、２個の容器２１には、排出口２１ａがそれぞれ設けられており、これらの排出口２１ａに吸引装置を連結することで、捕捉部１４から移送機構２０により移送された塊状灰を外部に排出するようにしている。
この排煙脱硝装置１では、石炭を石炭焚きボイラＢで燃焼させる際に生じる排ガスが、３段の脱硝触媒１２を順次通過する過程において、この排煙脱硝装置１の入口で注入されるＮＨ_３と排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）との脱硝反応を進行させることで窒素酸化物を除去する。

ここで、脱硝触媒１２の上流側に位置しているガイドベーン１３を排ガスが流れる際には、排ガス自体が矢印Ｇに沿って滞りなく脱硝触媒１２側に流れる一方で、上端連結煙道１ａを排ガスに乗って水平に運ばれる塊状灰の進む方向が白抜き矢印Ｋに示すように下向きに変えられ、このように進む方向が変えられた塊状灰は、捕捉部１４の複数の逆三角錐ボックス１４ｂに捕らえることとなり、捕捉部１４の各逆三角錐ボックス１４ｂで捕らえた塊状灰は、移送機構２０の複数本の移送配管２２により排ガスの系統外に位置する容器２１に移送される。

そして、２個の容器２１に塊状灰が溜まった場合には、容器２１の各排出口２１ａに吸引装置を連結して、捕捉部１４から移送機構２０により移送された塊状灰を外部に排出する。
この実施例において、排ガスに乗って運ばれる塊状灰の進む方向を下向きに変えるガイドベーン１３は、脱硝触媒１２の上流側において排ガスの流れに対して傾斜した状態で配置されているので、ガイドベーン１３に生じる塊状灰との接触による摩耗の度合いは少なくなり、ガイドベーン１３の交換や修理の頻度が減る分だけ、保守管理コストの低減が図られることとなる。

また、移送機構２０では、３段の脱硝触媒１２の上流側及び下流側の間に生じる圧力差によって、捕捉部１４で捕らえた塊状灰を排ガスの系統外の容器２１に自動的に移送するようにしていることから、捕捉部１４に塊状灰が堆積することがなくなって、従来必要としていた人力による清掃を行わなくて済み、加えて、捕捉部１４に堆積した塊状灰が漏れ落ちて脱硝触媒１２の目詰まりを引き起こすなどといった不具合が生じるのを回避し得ることとなる。

つまり、排ガス中に含まれる大粒の塊状灰を高効率且つ確実に除去し得ることとなる。
さらに、上記した排煙脱硝装置１０では、容器２１の各排出口２１ａに吸引装置を連結することで、２個の容器２１に溜まった塊状灰を外部に排出するようにしているので、捕集した塊状灰の処理を簡単に行い得ることとなる。
上記した実施例では、ガイドベーン１３及び捕捉部１４における逆三角錐ボックス１４ｂの傾斜板１４ａがいずれも金網から成るものとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、金網に代えてパンチングメタルを採用してもよい。

また、上記した実施例では、移送機構２０の移送配管２２が、容器２１と捕捉部１４とを結ぶよう構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、移送機構２０の移送配管２２が、石炭焚きボイラＢや脱硝触媒１２の下流側に配置される熱交換器（空気予熱器）３，６の出口などに付設される灰捕集部（ホッパ）で捕集された煤塵を移送する灰処理部と捕捉部１４とを結ぶよう構成してもよい。

１０排煙脱硝装置
１２脱硝触媒
１３ガイドベーン
１４捕捉部
２０移送機構
２１容器
２１ａ排出口
２２移送配管（移送機構）
２３連通管（移送機構）
Ｂ石炭焚きボイラ（燃焼器）

Claims

化石燃料を燃焼器で燃焼させる際に該燃焼器から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する排煙脱硝装置であって、
脱硝触媒と、
この脱硝触媒の上流側において前記排ガスの流れに対して傾斜した状態で配置されて、該排ガスに乗って運ばれる塊状灰の進む方向を変えるガイドベーンと、
このガイドベーンと脱硝触媒との間に位置して、前記排ガスを流しつつ前記ガイドベーンにより進む方向が変えられた前記塊状灰のみを捕らえる捕捉部と、
前記脱硝触媒の上流側及び下流側の間に生じる圧力差を用いて、前記捕捉部で捕らえた前記塊状灰を前記排ガスの系統外に移送する移送機構を備え、
前記移送機構は、前記排ガスの系統外に配置した容器と前記捕捉部とを結ぶ移送配管と、一端が前記容器に接続し且つ他端が前記脱硝触媒の下流側で開口する連通管を具備している
ことを特徴とする排煙脱硝装置。
前記容器に、前記捕捉部から移送された前記塊状灰を該容器外に排出する排出口を設けた請求項１に記載の排煙脱硝装置。