JP5696064B2

JP5696064B2 - 排ガス用触媒装置

Info

Publication number: JP5696064B2
Application number: JP2012021895A
Authority: JP
Inventors: 篤藤井; 福田　憲弘; 憲弘福田; 紀人香月; 増田　具承; 具承増田; 智裕松尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: JP2013158682A

Description

本発明は、排熱回収ボイラなどに使用されて排ガス中の有害物質を除去可能な排ガス用触媒装置に関するものである。

例えば、複合発電設備は、ガスタービン設備にて、燃焼器が圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、この燃焼ガスによりタービンを回転して発電機を駆動する一方、蒸気タービン設備にて、供給された蒸気によりタービンを回転して発電機を駆動する。この場合、排熱回収ボイラは、タービンから排出された排ガスから熱を回収して蒸気を生成し、この蒸気を蒸気タービン設備のタービンに供給している。

上述した排熱回収ボイラは、例えば、縦型をなし、ケーシング内に上部伝熱管群と脱硝装置と下部伝熱管群が上下方向に沿って配列され、下方から上方に向けて排ガスが通過するように構成されている。そして、脱硝装置は、ケーシングに吊下げ支持された枠体上に固定されており、ケーシングと枠体との間にシールプレートが配置され、排ガスの漏洩を防止している。この場合、ケーシング内に高温の排ガスが通過することから、ケーシングには断熱材が貼り付けられており、ケーシングと枠体とは、両者の熱伸び差を考慮する必要から、固定せずに弾性変形可能なシールプレートにより連結されている。

なお、従来の排熱回収ボイラとしては、下記特許文献１に記載され、シールプレートとしては、下記特許文献２に記載されている。

特開平１０−２６７２０６号公報特開平１０−１３７５４９号公報

上述した特許文献２に記載されたシールプレートは、ガラス繊維でなる耐熱布であり、高効率の脱硝性能の確保が必要な場合は耐熱布に触媒を塗布することで、耐熱布を通過してリークした排ガスの脱硝処理を行うことが記載されている。しかし、このように耐熱布に触媒を塗布してシールプレートを構成した場合、触媒が排ガスに直接接触することとなり、耐熱布から触媒が剥離しやすいという問題がある。また、このシールプレートは、ボイラが停止状態から起動するときに熱伸びが発生し、繰り返し伸縮されることでも耐熱布からの触媒の剥離が助長される。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、高いシール性能を確保すると共に耐久性の向上を図る排ガス用触媒装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の排ガス用触媒装置は、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、前記ケーシング内に吊下げ支持される枠体と、前記枠体の内側に支持される触媒と、前記ケーシングの内面と前記枠体との間に介装されるシール部材と、を備え、前記シール部材は、ガラス繊維からなる第１板材の表面及び裏面に触媒層が設けられ、前記表面の触媒層に密着してガラス繊維からなる第２板材が設けられると共に、前記裏面の触媒層に密着してガラス繊維からなる第３板材が設けられる、ことを特徴とするものである。

従って、ケーシングと枠体との間に介装されるシール部材は、ガラス繊維からなる第１板材の表面及び裏面に触媒層を設け、各触媒層に密着してガラス繊維からなる第２、第３板材を設けて構成されており、各触媒層は、第２、第３板材により被覆されていることから、排ガスに直接接触することはなく、また、繰り返される変形に対して剥離しにくくなり、高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記ケーシングは、角筒形状をなし、前記シール部材は、前記ケーシングと前記枠体との間の直線部に介装される第１シール部材と、前記ケーシングと前記枠体との間の角部に介装される第２シール部材とを有することを特徴としている。

従って、ケーシングが角筒形状をなす場合には、ケーシングと枠体との間の直線部の隙間が第１シール部材により閉塞され、ケーシングと枠体との間の角部の隙間が第２シール部材により閉塞されることで、ケーシングの形状に拘わらず、ケーシングと枠体との間の隙間を確実にシールすることができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記ケーシングは、内周にわたって水平フランジが固定され、前記枠体は、前記水平フランジより上方に吊下げ支持されると共に下部外周にわたって取付フランジが固定され、前記シール部材は、一端部が前記水平フランジに固定され、他端部が前記取付フランジに固定されることを特徴としている。

従って、取付フランジと水平フランジの上下位置をずらして両者にシール部材を介装することで、ケーシングと枠体との間の隙間を確実にシールすることができる。

本発明の排ガス用触媒装置では、前記ケーシングは、内周面に断熱材が設けられることを特徴としている。

従って、ケーシングの内周面に断熱材が設けられることで、排ガスの温度低下を抑制することができると共に、低コスト化を可能とすることができる。

本発明の排ガス用触媒装置によれば、ケーシングと触媒を支持する枠体との間にシール部材を介装し、ガラス繊維からなる第１板材の表面及び裏面に触媒層を設け、各触媒層に密着してガラス繊維からなる第２、第３板材を設けてシール部材を構成しており、排ガスに直接接触することはなく、また、繰り返される変形に対して剥離しにくくなり、高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る排ガス用触媒装置が適用された複合発電設備の概略構成図である。図２は、本実施例の排ガス用触媒装置としての排熱回収ボイラの概略構成図である。図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す概略図である。図４は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの要部平面図である。図５は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの縦断面図である。図６は、シール部材の断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る排ガス用触媒装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の一実施例に係る排ガス用触媒装置が適用された複合発電設備の概略構成図、図２は、本実施例の排ガス用触媒装置としての排熱回収ボイラの概略構成図、図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す概略図、図４は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの要部平面図、図５は、シール部材の支持構造を表す排熱回収ボイラの縦断面図、図６は、シール部材の断面図である。

本実施例の複合発電設備において、図１に示すように、ガスタービン設備１１は、圧縮機１２、燃焼器１３、タービン１４を有しており、圧縮機１２とタービン１４は、回転軸１５により連結されている。燃焼器１３は、圧縮機１２から圧縮空気供給ライン１６が接続されると共に、燃料ガス供給ライン１７が接続され、タービン１４に燃焼ガス供給ライン１８が接続されている。また、蒸気タービン設備１９は、ガスタービン設備１１における回転軸１５に連結されるタービン２０を有しており、発電機２１がこの回転軸１５の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２２は、ガスタービン設備１１（タービン１４）からの排ガスライン２３に設けられており、空気と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２２は、蒸気タービン設備１９のタービン２０との間に蒸気供給ライン２４が設けられると共に、蒸気回収ライン２５が設けられ、蒸気回収ライン２５に復水器２６が設けられている。

従って、燃焼器１３では、圧縮機１２から供給された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン１４にて、発生した燃焼ガスにより回転軸１５を回転する。また、排熱回収ボイラ２２から供給された蒸気によりタービン２０が駆動し、回転軸１５を回転する。そして、この回転軸１５が回転することで、発電機２１を駆動することができる。

そして、排熱回収ボイラ２２で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置２７により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突２８から大気へ放出される。

排熱回収ボイラ２２において、図２に示すように、角筒形状をなすケーシング３１が上下方向に沿って配置され、支持鉄骨３２により支持されている。このケーシング３１は、内部に下部伝熱管群３３と脱硝装置（触媒）３４と上部伝熱管群３５が下方から上方に向かって所定間隔で配置されており、下部に排ガスライン２３が接続されている。この場合、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５は、ケーシング３１に支持され、脱硝装置３４は、ケーシング３１に吊下げ支持されている。

即ち、図３から図５に示すように、ケーシング３１は、上下方向に貫通する筒形状をなし、下部に下部伝熱管群３３が配置され、この下部伝熱管群３３を構成する下部伝熱管３３ａ，３３ｂの各側部が支持部材４１によりケーシング３１に固定されている。また、ケーシング３１は、上部に上部伝熱管群３５が配置され、この上部伝熱管群３５を構成する上部伝熱管３５ａ，３５ｂ，３５ｃの各側部が支持部材４２によりケーシング３１に固定されている。

また、ケーシング３１は、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５との間に位置して脱硝装置３４が配置されている。この脱硝装置３４は、ケーシング３１の上部から複数の吊金物４３により吊下げ支持された枠体４４に載置された状態で固定されている。この枠体４４は、４本の支柱４５の各端部を連結して四角形状をなすように形成され、内側に複数の補強部材（図示略）が連結されて構成されている。この枠体４４は、ケーシング３１の内壁面との間に所定の隙間が確保されるように、その大きさがケーシング３１の内側の大きさより小さいものに設定されている。そして、脱硝装置３４は、この枠体４４の上部で、４本の支柱４５により形成された四角形状の内側を閉塞するように載置されており、図示しないボルトなどにより固定されている。

また、ケーシング３１の内面と枠体４４との間には、弾性変形可能なシール部材５１が介装されている。このシール部材５１は、図６に詳細に示すように、ガラス繊維からなる第１板材５２の表面と裏面に触媒層５３，５４が設けられ、表面の触媒層５３を覆うように密着してガラス繊維からなる第２板材５５が図示しない接着剤により固定されると共に、裏面の触媒層５４を覆うように密着してガラス繊維からなる第３板材５６が図示しない接着剤により固定されている。

そして、ケーシング３１は、内壁面の全周にわたって水平フランジ６１が溶接により固定される一方、枠体４４は、下部外周部の全周にわたって断面がＬ字形状をなす取付フランジ６２が固定されている。この場合、取付フランジ６２は、水平フランジ６１より上方に配置されており、シール部材５１は、一端部が水平フランジ６１に複数のボルト６３により固定され、他端部が取付フランジ６２に複数のボルト６４により固定されている。なお、シール部材５１は、断面がＳ字形状をなすように屈曲された状態で取付けられる。

このシール部材５１は、ケーシング３１と枠体４４との間の水平方向に沿った直線部に介装される第１シール部材５１ａと、ケーシング３１の隅部と枠体４４の角部との間に介装される第２シール部材５１ｂとから構成されており、第２シール部材５１ｂは、第１シール部材５１ａの端部同士が隣接するその間に配置され、第１シール部材５１ａと第２シール部材５１ｂとが隙間なく配置されている。

また、ケーシング３１は、下部伝熱管群３３と脱硝装置３４と上部伝熱管群３５とが対向する内壁面に断熱材７１が固定されている。

従って、排ガスが排ガスライン２３を通って排熱回収ボイラ２２に至ると、この排ガスが下部伝熱管群３３を通過するときに熱交換が行われ、脱硝装置３４を通過するときに窒素酸化物が除去され、上部伝熱管群３５を通過するときに再び熱交換が行われる。このとき、排ガスは、ケーシング３１と枠体４４との間の隙間にも流れようとするが、この隙間を塞ぐようにシール部材５１が配置されていることから、排ガスの隙間の通過が抑制されると共に、通過したとしてもシール部材５１の触媒層５３，５４により窒素酸化物が除去される。

また、ケーシング３１は、内壁面に断熱材７１が設けられていることから、ケーシング３１と枠体４４との間で熱伸び差が発生する。この場合、シール部材５１は、弾性変形可能であることから、このシール部材５１自体が変形したり、伸縮したりすることで、ケーシング３１と枠体４４との間で発生する熱伸び差が吸収され、ケーシング３１と枠体４４との間に隙間が発生することはなく、また、シール部材５１が損傷することもない。更に、シール部材５１は、第１板材５２の表面と裏面に設けられた触媒層５３，５４が第２、第３板材５５，５６により被覆されていることから、触媒層５３，５４が剥離することもない。

このように本実施例の排ガス用触媒装置にあっては、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシング３１と、ケーシング３１内に吊下げ支持される枠体４４と、枠体４４の内側に支持される脱硝装置３４と、ケーシング３１の内面と枠体４４との間に介装されるシール部材５１とから構成され、シール部材５１は、ガラス繊維からなる第１板材５２の表面及び裏面に触媒層５３，５４を設け、表面の触媒層５３に密着してガラス繊維からなる第２板材５５を設けると共に、裏面の触媒層５４に密着してガラス繊維からなる第３板材５６を設けて構成されている。

従って、ケーシング３１と枠体４４との間に介装されるシール部材５１は、ガラス繊維からなる第１板材５２の表面及び裏面に触媒層５３，５４を設け、各触媒層５３，５４に密着してガラス繊維からなる第２、第３板材５５，５６を設けて構成されており、各触媒層５３，５４は、第２、第３板材５５，５６により被覆されていることから、排ガスに直接接触することはなく、また、繰り返される変形に対して剥離しにくくなり、高いシール性能を確保することができると共に、耐久性を向上することができる。

また、本実施例の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１は角筒形状をなし、シール部材５１は、ケーシング３１と枠体４４との間の直線部に介装される第１シール部材５１ａと、ケーシング３１と枠体４４との間の角部に介装される第２シール部材５１ｂとから構成されている。従って、ケーシング３１が角筒形状をなす場合には、ケーシング３１と枠体４４との間の直線部の隙間が第１シール部材５１ａにより閉塞され、ケーシング３１と枠体４４との間の角部の隙間が第２シール部材５１ｂにより閉塞されることとなり、ケーシング３１の形状に拘わらず、ケーシング３１と枠体４４との隙間を確実にシールすることができる。

また、本実施例の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１の内壁面に水平フランジ６１が固定され、枠体４４の外周部に水平フランジ６１より上方に位置して取付フランジ６２が固定され、シール部材５１の一端部が水平フランジ６１に固定され、他端部が取付フランジ６２に固定されている。従って、取付フランジ６２と水平フランジ６１の上下位置をずらして両者にシール部材５１を介装することで、ケーシング３１と枠体４４との間の隙間を確実にシールすることができる。

また、本実施例の排ガス用触媒装置では、ケーシング３１は、内壁面に断熱材７１を設けている。従って、ケーシング内を通過する排ガスの温度低下を抑制することができると共に、断熱材７１の損傷を防止することで低コスト化を可能とすることができる。

なお、上述した実施例では、本発明の排ガス用触媒装置を排熱回収ボイラ２２に適用して説明したが、熱交換機能を有しない単なる触媒装置であってもよい。また、ケーシング３１の形状を四角筒形状としたが、この形状に限定されるものではなく、円筒形状であってもよい。

２２排熱回収ボイラ（排ガス用触媒装置）
３１ケーシング
３３下部伝熱管群
３４脱硝装置（触媒）
３５上部伝熱管群
４４枠体
５１シール部材
５１ａ第１シール部材
５１ｂ第２シール部材
５２第１板材
５３，５４触媒層
５５第２板材
５６第３板材
６１水平フランジ
６２取付フランジ
７１断熱材

Claims

上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に吊下げ支持される枠体と、
前記枠体の内側に支持される触媒と、
前記ケーシングの内面と前記枠体との間に介装されるシール部材と、
を備え、
前記シール部材は、ガラス繊維からなる第１板材の表面及び裏面に触媒層が設けられ、前記表面の触媒層に密着してガラス繊維からなる第２板材が設けられると共に、前記裏面の触媒層に密着してガラス繊維からなる第３板材が設けられ、
前記ケーシングは、角筒形状をなし、前記シール部材は、前記ケーシングと前記枠体との間の直線部に介装される第１シール部材と、前記ケーシングと前記枠体との間の角部に介装される第２シール部材とを有し、
前記第２シール部材は、前記第１シール部材の端部同士が隣接する間に配置され、前記第１シール部材と前記第２シール部材とが隙間なく配置され、
前記シール部材は、水平な一端部が前記ケーシングの内面に固定され、水平な他端部が前記枠体に固定され、前記一端部と前記他端部との間の中間部が鉛直方向に沿った断面がＳ字形状をなす、
ことを特徴とする排ガス用触媒装置。
前記ケーシングは、内周にわたって水平フランジが固定され、前記枠体は、前記水平フランジより上方に吊下げ支持されると共に下部外周にわたって取付フランジが固定され、前記シール部材は、前記一端部が前記水平フランジに固定され、前記他端部が前記取付フランジに固定されることを特徴とする請求項１に記載の排ガス用触媒装置。
前記ケーシングは、内周面に断熱材が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス用触媒装置。