JP5141199B2 - 排煙脱硝装置 - Google Patents

Description

本発明は排煙中に含まれる煤塵、塵塊を捕集し、脱硝触媒での目詰りを防止した排煙脱硝装置に関するものである。

火力発電設備等に設備される石炭焚きボイラ、石油焚きボイラからの排ガスは、最終熱交換器である節炭器から垂直煙道を経て排煙脱硝装置に導かれる。該排煙脱硝装置は、板或はハニカム形状の触媒を有し、排ガスを触媒に通過させることで、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を除去して排煙する様になっている。

排ガス中には煤塵、塵塊等の固形物が含まれ、特に粒径の大きな固形物、例えば粒径が５ｍｍより大きなものについては、前記触媒に引っ掛かり、該触媒の目詰りを起す。目詰りは排ガスの流動を妨げ、目詰りが進行するとボイラ運転に支障を来すので、固形未燃物が触媒に至る前に除去する必要がある。

従来、排ガス中の固形物、特に触媒の目詰りを起す大径の塵塊（ポップコーン灰）を除去する様にした排煙脱硝装置として、特許文献１に示されるものがある。

特許文献１に於いては、垂直煙道に流路を横断する様に網目状のスクリーンを設け、又垂直煙道の下部にホッパを設け、前記スクリーンに塵塊を衝突させることで落下させ、前記ホッパに捕集する様にしている。

ところで、垂直煙道を流動する排ガスは大きな流速を持っており、塵塊がスクリーンに衝突することによる該スクリーンの摩耗は避けられない。この為、前記スクリーンの摩耗が進行した場合、交換しなければならないが、スクリーンの交換は大掛りな補修作業となり、コストと時間が掛るものであった。

特開平２−９５４１５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、触媒に至る固形物を効果的に捕集、除去すると共に長期的に捕集機能が維持され、而も保守が容易で、保守費用の低減を図り得る排煙脱硝装置を提供するものである。

本発明は、節炭器からの排ガスが煙道を介して脱硝装置に導かれ、該脱硝装置は前記煙道との境界部に所要枚数のガス案内羽根から構成されるガイドベーンを具備し、前記ガス案内羽根の上流側の複数枚分に対応する開口幅の捕集口を有する塵塊捕集装置を具備し、前記ガス案内羽根から落下する塵塊を捕集する様構成した排煙脱硝装置に係り、又前記塵塊捕集装置は、上方に開口する前記捕集口を有する塵塊捕捉部と該塵塊捕捉部の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、前記塵塊捕捉部は、捕捉した塵塊を下方に導く傾斜面を有し、該傾斜面は網体である排煙脱硝装置に係り、又前記塵塊捕集装置は、上方に開口する前記捕集口を有する塵塊捕捉部と該塵塊捕捉部の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、該塵塊回収部は前記塵塊捕捉部より落下する塵塊を貯溜する捕集カゴを有し、該捕集カゴは排煙脱硝装置外に取出し可能である排煙脱硝装置に係り、又前記塵塊回収部は、前記捕集カゴに貯溜した塵塊を確認可能な覗き窓を具備する排煙脱硝装置に係り、更に又前記塵塊捕集装置は、上方に開口する前記捕集口を有する塵塊捕捉部と該塵塊捕捉部の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、該塵塊回収部は前記塵塊捕捉部より落下する塵塊を貯溜する塵塊貯溜容器を有し、該塵塊貯溜容器の底面には塵塊取出し用の塵塊取出し口を有する排煙脱硝装置に係るものである。

本発明によれば、節炭器からの排ガスが煙道を介して脱硝装置に導かれ、該脱硝装置は前記煙道との境界部に所要枚数のガス案内羽根から構成されるガイドベーンを具備し、前記ガス案内羽根の上流側の複数枚分に対応する開口幅の捕集口を有する塵塊捕集装置を具備し、前記ガス案内羽根から落下する塵塊を捕集する様構成したので、塵塊の速度が小さい状態で捕捉でき、塵塊の衝突による摩耗が少なくなり、塵塊捕集装置を設ける範囲は限定された範囲でよく、小規模で効果的に塵塊の捕集が可能となる。

又本発明によれば、前記塵塊捕集装置は、上方に開口する前記捕集口を有する塵塊捕捉部と該塵塊捕捉部の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、前記塵塊捕捉部は、捕捉した塵塊を下方に導く傾斜面を有し、該傾斜面は網体であるので、塵塊の回収が容易となり、又塵塊捕集装置を設けることで、ガス流を邪魔することがない。

又本発明によれば、前記塵塊捕集装置は、上方に開口する前記捕集口を有する塵塊捕捉部と該塵塊捕捉部の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、該塵塊回収部は前記塵塊捕捉部より落下する塵塊を貯溜する捕集カゴを有し、該捕集カゴは排煙脱硝装置外に取出し可能であるので、適宜塵塊を排出でき、又排煙脱硝装置の稼働を停止させる必要がない。

又本発明によれば、前記塵塊回収部は、前記捕集カゴに貯溜した塵塊を確認可能な覗き窓を具備するので、塵塊の貯溜状態を確認でき、最適な時期に塵塊の回収が可能であり、無駄の少ない塵塊の回収が可能となる。

更に又本発明によれば、前記塵塊捕集装置は、上方に開口する前記捕集口を有する塵塊捕捉部と該塵塊捕捉部の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、該塵塊回収部は前記塵塊捕捉部より落下する塵塊を貯溜する塵塊貯溜容器を有し、該塵塊貯溜容器の底面には塵塊取出し用の塵塊取出し口を有するので、簡単な構成で塵塊の回収が行える等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明に係る排煙脱硝装置の概略を説明する。

図１中、１はボイラ（図示せず）出口に設けられた節炭器であり、該節炭器１に垂直煙道２を介して脱硝装置３が設けられる。

前記節炭器１の下部には節炭器出口ホッパ４が設けられ、該節炭器出口ホッパ４と前記垂直煙道２の下部とは節炭器出口煙道５を介して連続し、前記脱硝装置３と前記垂直煙道２の上部とは脱硝入口煙道６を介して連続している。

前記脱硝装置３は、水平方向に横断する様に設けられた脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを複数段、図示では３段備えており、前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃは上述した様に多数の開口（流路）が集合する板、或はハニカム形状であり、通風抵抗が小さく、且つ排ガスとの接触面積が大きくなる様に形成されている。一般的に、前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを構成する開口の最大径は、５ｍｍ程度となっている。

前記脱硝入口煙道６と前記脱硝装置３とが接続される境界部には、前記脱硝入口煙道６の内側の角（上流側の角）９から外側の角（下流側の角）１０に掛渡ってガイドベーン８が設けられている。該ガイドベーン８は、所定間隔で配設された複数のガス案内羽根１１から構成され、該ガス案内羽根１１は排ガス流に対して傾斜し、更に対向する面が凹曲面となっている短冊板形状であり、流路を横断する様に対向壁面間に掛渡って設けられている。

最上段の前記脱硝触媒７ａと前記ガイドベーン８との間に、又前記脱硝装置３の上流側壁部（前記内側の角に続く壁部）１２に塵塊捕集装置１３が設けられる。

該塵塊捕集装置１３は、上方に開口する捕集口１４及び塵塊回収部１５を有し、前記捕集口１４の開口幅Ｗは、前記ガス案内羽根１１の内、内側の複数枚目、例えば２枚目のガス案内羽根１１ｂの下端の位置迄となっている。尚、前記塵塊捕集装置１３は排ガスの流れを妨げない様に、網、網板、パンチングメタル等によって構成されている。

以下、作用について説明する。

前記節炭器１を通過した排ガス中の比重の大きな塵塊は、節炭器出口の前記節炭器出口ホッパ４によって捕集され、更に該節炭器出口ホッパ４から適宜系外に排出される。該節炭器出口ホッパ４で捕集されなかった比重の小さい塵塊は、排ガスの流れに乗って前記垂直煙道２を上昇する。

前記脱硝入口煙道６を経て前記脱硝装置３に至った排ガスは、前記ガイドベーン８によって下向流に偏向されると共に前記脱硝装置３全域に均一に分散され、均一な流れとなって下降する。又、前記脱硝入口煙道６から前記脱硝装置３に流入することで流路断面は大幅に増大し、排ガスの流速も大幅に減少する。

前記ガイドベーン８に到達した排ガス中には固形物として、微細な粉末（塵）、或は前記節炭器出口ホッパ４で捕集できなかった塵塊が含まれている。上記した様に、排ガスは前記ガイドベーン８によって下向流に偏向されるが、塵は比重が軽い為、多くは排ガスの流れに乗って前記脱硝入口煙道６の上側を流動し、下流側迄運ばれる。一方、塵塊は、塵より比重が大きく、前記脱硝入口煙道６の下側を流動し、内側のガス案内羽根１１ａ、ガス案内羽根１１ｂ等によって、排ガスと共に下降流に偏向される。

前記ガス案内羽根１１ａ，１１ｂで偏向され、塵塊を含む排ガス流は、前記塵塊捕集装置１３を通過し、該塵塊捕集装置１３は塵塊のみ、具体的には前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを目詰りさせる大きさ以上の塵塊を捕集し、捕集された塵塊は前記塵塊回収部１５に貯まる。前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃの目詰りを起させない小さい塵塊或は塵は、排ガスと共に前記塵塊捕集装置１３を通過する。

尚、該塵塊捕集装置１３は前記ガイドベーン８の内側の複数枚のガス案内羽根１１に対応して設けられたが、経験的に前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを目詰りさせる大きな塵塊は、内側の複数枚のガス案内羽根１１に対応する部分にのみに限られ堆積することが分っており、既存の排煙脱硝装置では、内側の２枚分のガス案内羽根１１に対応する以外には堆積されていない、或は捕捉されているものが殆ど見られない。

前記ガス案内羽根１１ａ，１１ｂ以外のガス案内羽根１１で偏向された排ガス、及び前記塵塊捕集装置１３を通過した排ガスは、前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを通過し、通過する過程で、排ガス中の窒素酸化物が除去される。更に、前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを通過する排ガスの中には、該脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃを目詰りさせる塵塊は含まれてなく、該脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃから塵塊を除去する保守作業は必要なくなる。尚、前記塵塊の速度は小さくなっているので、前記脱硝装置３が塵塊を捕捉する際の塵塊の衝突による摩耗は少ない。

又、前記塵塊回収部１５に貯まった塵塊は、適宜排出する。排出は、自動で行ってもよく或は、人作業により行ってもよい。

次に、図２〜図７により前記塵塊捕集装置１３の第１の実施の形態について説明する。

該塵塊捕集装置１３は、上流側壁部１２の全幅に亘って捕集口１４が隣接する様に所要数設けられている。

又、前記塵塊捕集装置１３は、主に塵塊捕捉部１６、塵塊回収部１５から構成される。尚、図中、１７は脱硝装置３の強度部材である。

前記塵塊捕捉部１６は一面が前記上流側壁部１２と平行な垂直面１６ａであり、下端を頂点とする３角錐形状であり、上面が開放され前記捕集口１４となっており、下端頂部も開口され、塵塊回収口１８となっている。前記塵塊捕捉部１６の他の２面の斜面１６ｂ，１６ｃの水平に対する傾斜角は塵塊の安息角に対して所要角度小さく設定されている。例えば、塵塊の安息角が４５°であると斜面の傾斜は３０°程度に設定される。

前記斜面１６ｂ，１６ｃは、網、又はパンチングメタル等の多孔板材によって構成され、１つの孔の最大径は、塵塊の最小径より小さく設定される。

前記塵塊捕捉部１６の頂部、前記塵塊回収口１８に対向して前記塵塊回収部１５が設けられる。

該塵塊回収部１５は、捕集カゴ支持部１９と捕集カゴ２１を有し、前記捕集カゴ支持部１９は筒形状であり、前記上流側壁部１２に取付けられる。前記捕集カゴ２１は、一部が網体となった略筒形状であり、前記捕集カゴ支持部１９に装脱可能となっている。

前記捕集カゴ支持部１９について、図４、図５を参照して説明する。

保持筒２２が水平に対して所定の角度を有する様に前記上流側壁部１２に設けられ、内端は垂直に切落されている。前記保持筒２２の外端には、封止蓋２３が蓋軸２４を介して回転自在に設けられ、前記封止蓋２３にはガラス等の透明部材から成る覗き窓２５が設けられている。前記封止蓋２３の内面（脱硝装置３中心側の面）には封止用のパッキン２６が設けられ、該パッキン２６は前記封止蓋２３の閉鎖時に前記保持筒２２の外端に圧接する様になっている。又前記封止蓋２３の外周面の所要等分（図示では３等分）した位置に係止片２７が突設される。

前記保持筒２２の外端外周面の所要等分（図示では円周３等分）した位置にブラケット２８が突設され、該ブラケット２８にレバー軸２９を介して２股フォーク状のロックレバー３１が回転自在に設けられ、該ロックレバー３１の先端にはハンドル付ボルト３２が螺合されている。又、前記保持筒２２の内側には、外端から所要位置にストッパ３３が設けられ、該ストッパ３３は前記捕集カゴ２１の抜止を行う。

該捕集カゴ２１について、図６、図７を参照して説明する。

該捕集カゴ２１は、内端が閉塞された筒体３５について、外端部を残して上半円筒部を除去し、更に残置された下半円筒部の内、前記上流側壁部１２より内側に突出する部分を、網体３６としたものである。該網体３６については、多孔板材である網を貼設してもよく、或は、パンチングメタルを貼設してもよい。尚、前記網体３６の１つの開口について、最大径は前記塵塊捕捉部１６と同様、塵塊の最小径より小さく設定される。

前記筒体３５の外端には係止リング３７が外嵌され、前記筒体３５の外端部を横切る様に直径方向に取手３８が設けられている。前記係止リング３７は前記ストッパ３３（図４参照）と係合可能となっており、該ストッパ３３と前記係止リング３７とが係合した状態では、前記筒体３５の外端が前記保持筒２２の外端より内側に入込み、又前記網体３６が下側になる様に回止される。

前記捕集カゴ２１を前記捕集カゴ支持部１９に装填する場合は、前記封止蓋２３を開放し、前記捕集カゴ２１を前記捕集カゴ支持部１９に挿入する。前記捕集カゴ２１は前記係止リング３７が前記ストッパ３３に突当って係止され、又回止される。

前記封止蓋２３を閉じ、前記ロックレバー３１を回転して前記係止片２７に嵌合させる。前記ハンドル付ボルト３２を回転して、該ハンドル付ボルト３２により前記係止片２７を押圧して、前記封止蓋２３を前記保持筒２２の外端に押付ける。尚、前記蓋軸２４の貫通孔は、前記封止蓋２３が前記保持筒２２に密着できる様、前記蓋軸２４に対して遊びがあるか、或は長孔となっていることが好ましい。

前記捕集カゴ２１が前記捕集カゴ支持部１９に装填されることで、飛来する塵塊の捕集、回収が可能となる。

排ガスに乗って前記脱硝装置３に飛来した塵塊は、前記ガス案内羽根１１ａ，１１ｂによって、下方に向けられ、前記捕集口１４を経て前記塵塊捕捉部１６に捕集される。該塵塊捕捉部１６は網体であり、又傾斜しているので、前記脱硝触媒７ａ，７ｂ，７ｃの開口より大きい塵塊のみが捕捉される。塵塊は、斜面に沿って転がり、落下し、前記塵塊回収口１８より前記捕集カゴ２１に落下し、集められる。該捕集カゴ２１は傾斜しているので、捕捉された塵塊は該捕集カゴ２１の内端側から順次溜っていく。

尚、前記塵塊捕捉部１６の前記斜面１６ｂ，１６ｃの角度は、塵塊の安息角より小さいが、排ガスが流動している環境下であり、塵塊は前記斜面１６ｂ，１６ｃに留まることなく、転がり落下する。

前記捕集カゴ２１での塵塊の溜り具合は、前記覗き窓２５を通して確認することができ、溜ったことが確認されると、前記ハンドル付ボルト３２を緩め、又前記ロックレバー３１を回転させ、前記係止片２７の係合を解除し、前記封止蓋２３を開放する。解放後、前記取手３８を掴んで引出し、更に溜った塵塊を捨てる。

空となった前記捕集カゴ２１を再び前記保持筒２２に装填して、塵塊の捕集が続行される。

図８は、塵塊捕捉部の他の例を示しており、図８に示される塵塊捕捉部４０は直方体形状の底面４１ａ，４１ｂが幅中心に向って下り傾斜し、更に該底面４１ａ，４１ｂが接合して形成される稜線が壁に向って下り傾斜する形状を有している。又、塵塊回収口１８は前記塵塊捕捉部４０の下端頂部に形成される。

図９、図１０は塵塊捕集装置１３の第２の実施の形態を示している。

該塵塊捕集装置１３では、塵塊捕捉部４３を形成する面の内、上流側壁部１２に対峙する面４３ａのみが、傾斜する構成を有し、該面４３ａは網体となっている。前記塵塊捕捉部４３の下端頂部に、塵塊貯溜容器４４を具備する塵塊回収部４５が設けられる。

前記塵塊貯溜容器４４の底面は、幅中心に向って下り傾斜し、中心部に塵塊取出し口４６が設けられる。

前記塵塊捕捉部４３では、ボイラ、或は排煙脱硝装置の定期点検時に、例えば１年毎の点検時に、前記塵塊貯溜容器４４に溜った塵塊を回収するものであり、該塵塊貯溜容器４４は１年分の塵塊を貯溜可能な容積を有している。

石油焚きボイラでは、燃焼で生じる塵塊の量は少なく、塵塊貯溜容器４４の容量は小さくてよい。

尚、上流側壁部１２に前記塵塊回収部４５に貯溜された塵塊の量を確認できる覗き窓を設けてもよい。

尚、上記した塵塊捕集装置１３に於いて、捕集した塵塊を回収する場合、塵塊回収口１８にベルトコンベア等の回収装置を連設し、該回収装置を定期的、或は所定時間間隔で駆動し、捕集した塵塊を自動的に回収する様にしてもよい。

本発明の実施の形態を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に於ける塵塊捕集装置を示す側面図である。 同前第１の実施の形態に於ける塵塊捕集装置を示す正面図である。 第１の実施の形態に於ける塵塊回収部の捕集カゴ支持部を示す側断面図である。 該塵塊回収部の正面図である。 第１の実施の形態に於ける捕集カゴの側面図である。 該捕集カゴの正面図である。 （Ａ）は第１の実施の形態に於ける塵塊捕捉部の他の例を示す正面図、（Ｂ）は側面図である。 本発明の第２の実施の形態に於ける塵塊捕集装置を示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態に於ける塵塊捕集装置を示す正面図である。

符号の説明

１ 節炭器
６ 脱硝入口煙道
７ 脱硝触媒
８ ガイドベーン
１１ ガス案内羽根
１２ 上流側壁部
１３ 塵塊捕集装置
１４ 捕集口
１５ 塵塊回収部
１６ 塵塊捕捉部
１８ 塵塊回収口
１９ 捕集カゴ支持部
２１ 捕集カゴ
２５ 覗き窓
４０ 塵塊捕捉部
４３ 塵塊捕捉部
４４ 塵塊貯溜容器
４６ 塵塊取出し口

Claims (3)

1. 節炭器に接続された垂直煙道の上部と脱硝装置の上部とが脱硝入口煙道を介して連続され、前記脱硝装置は前記脱硝入口煙道との境界部に設けられたガイドベーンと該ガイドベーンの下方に設けられた塵塊捕集装置とを具備し、
   前記ガイドベーンは前記垂直煙道側を上流とし、上流から下流に掛渡って所定間隔で設けられた所要枚数のガス案内羽根を有し、
   前記塵塊捕集装置は、前記ガス案内羽根の上流側の複数枚分に対応する開口幅の捕集口を有する塵塊捕捉部と、前記塵塊捕集装置の下部に設けられた塵塊回収部とを具備し、
   前記塵塊捕捉部は前記複数枚分のガス案内羽根から落下する塵塊を前記捕集口より捕集し、
   前記塵塊回収部は前記塵塊捕捉部より落下する塵塊を貯溜する捕集カゴを有し、該捕集カゴは排煙脱硝装置外に取出し可能であることを特徴とする排煙脱硝装置。
2. 前記塵塊捕捉部は、捕捉した塵塊を下方に導く傾斜面を有し、該傾斜面は網体である請求項１の排煙脱硝装置。
3. 前記塵塊回収部は、前記捕集カゴに貯溜した塵塊を確認可能な覗き窓を具備する請求項１又は請求項２の排煙脱硝装置。

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