JPH0295415A - 排ガス脱硝装置 - Google Patents

排ガス脱硝装置

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JPH0295415A
JPH0295415A JP63244562A JP24456288A JPH0295415A JP H0295415 A JPH0295415 A JP H0295415A JP 63244562 A JP63244562 A JP 63244562A JP 24456288 A JP24456288 A JP 24456288A JP H0295415 A JPH0295415 A JP H0295415A
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正吾 長峯
Shunji Emoto
柄本 俊二
Yoshimichi Mori
喜通 森
Masato Mukai
正人 向井
Toshimichi Wada
敏通 和田
Joshi Mizoguchi
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は燃焼排ガスの乾式脱硝装置に係り、特に排ガス
中に含まれるスラブ(溶融灰)やクリンカ(未燃分と溶
融灰の混合物)などの大粒径ダストによる触媒層の目詰
まりおよび性能低下を防止するのに好適なダクト構造を
有する排ガス脱硝装置に関する。 (従来の技術〕 石炭などの燃焼排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去
する方法として、アンモニアを排ガス中に注入し、しか
る後に、アンモニアを含む排ガスを脱硝触媒に接触させ
てNOXを還元し、無害な窒素と水素に変換する方法、
いわゆる選択的接触還元法は、今日では国内外を問わず
燃焼排ガスの乾式脱硝技術の主流をなしている。 この従来の乾式脱硝装置にセットされている脱硝反応器
は、例えば第9図に示すごとく、下降流式のものが多く
採用されており、この脱硝反応器3に充填されるNOx
還元用触媒は、例えば第11図または第12図に示すご
とく、板状もしくはハニカム状の、いわゆるパラレルフ
ロー型の触媒充填層がよく知られている。このパラレル
フロー型の触媒充填層は、圧力損失が小さく、また排ガ
ス中に高濃度のダスト(灰など)を含む石炭焚ボイラ、
木材チップ焚ボイラなどの脱硝系において、ダストによ
る触媒層の目詰まりによる閉塞のトラブルが生じないの
で、通常の場合、長期間の運転が可能である。しかしな
がら、このパラレルフロー型触媒充填層は、目開きが5
〜6mm程度のパラレルフロー型触媒充填物を用いてい
るので、通常の大きさの灰あるいはスラグやクリンカな
どのダストであれば特に問題は生じないが、例えばスー
トブロワによる伝熱管の清掃操作時に、ボイラチューブ
などの伝熱管に付着し堆積したスラグまたはクリンカの
剥難によって、直径が5〜10mm程度の大粒径のダス
トが生じ、この大粒径ダストが排ガス中に飛散し混入さ
れる結果、これがパラレルフロー型触媒充填層の目開き
よりも大きいため、触媒層の表面部に大粒径ダストが堆
積し、排ガス流を妨げ脱硝反応を阻害するという問題が
生じる。 このため、脱硝反応器の上流側の水平ダクト部に簡易集
塵機を設ける排ガス処理法(特公昭58−24174号
公報)、脱硝反応器の上流で排ガスの流速を制限して堆
積したダストを水平ダクトの底部から抜き出す排ガス処
理is!、(特開昭58−6235号公報)あるいは脱
硝触媒充填層の上流側に所定メツシュの金網を設けて大
粒径のスラグやクリンカなどの焼塊を濾過する排ガス脱
硝装置(特開昭55−84525号公報)などが提案さ
れている。 〔発明が解決しようとする課題〕 上述したごとく、例えば石炭焚ボイラでは、定期的にス
ートブロワによるボイラの伝熱チューブに付着したスラ
グまたはクリンカなどの剥離が生じ、数alIIIオー
ダ以上の粒径を持つ大粒径ダストが排ガス中に混入し、
この大粒径ダストによってパラレルフロー型触媒充填層
の目詰まりを引き起こすという問題が生じる。この触媒
充填層の目詰まりが起こると、触媒充填層内の脱硝処理
ガス流に偏流が生じて、排ガスが触媒に有効に接触しな
くなり、脱硝性能が低下したり、触媒充填層の圧力損失
が増大することになり、ボイラの効率的、かつ経済的な
運転ができなくなるというトラブルが発生する。また、
木材チップを燃料とするボイラにおいては、数IIII
Ilオーダの粒径を持ち、しかも未燃分を多く含む大粒
径ダストが排ガス中に含まれる。このため、上記石炭焚
ボイラと同様の問題が生ずると共に、触媒充填層の目詰
まりを起こした未燃分を含む灰が触媒充填層内で燃焼し
、そのため触媒を焼損させて、脱硝性能の低下および火
災の危険性が生じるという問題があった。 また、従来技術において、マルチサイクロンや簡易集塵
機を設ける方法は、装置が大型化し高価になること、お
よび圧力損失が増大するなどの問題があり、さらに脱硝
触媒層の上流側に金網を設ける方式は、大粒径ダストを
濾過する点では効果があるが、長期間運転の場合に、金
網が目詰まりを起こしたり、濾過された大粒径ダストの
ダクト外部への連続的排出が困難であって、定期的にプ
ラントを停止し、金網部に堆積したダストの除去作業を
行う必要があるなどの問題があった。 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、簡単
なダクト構造で、燃焼排ガス中に含まれるスラグやクリ
ンカなどの大粒径ダストを連続的に、かつ効果的に分離
除去し得るダクト構造となし、脱硝触媒充填層の目詰ま
りおよび性能低下を防止することによって、長期にわた
り連続して安定運転が可能な乾式排ガス脱硝装置を提供
することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記本発明の目的は、乾式排ガス脱硝装置において、脱
硝触媒層が設けられている反応器の上流側において、燃
焼炉からの排ガスの煙道を、排ガスの流れが水平から垂
直方向に変わる立ち上がりダクト構造となし、水平部の
ダクト(水平ダクト)の断面積もしくは水力直径を、垂
直部のダクト(垂直ダクト)の断面積もしくは水力直径
よりも小さくして、垂直ダクト部における排ガスの流れ
を遅くして、排ガス中に含まれるスラグやクリンカなど
の脱硝触媒層の目開きよりも大きい大粒径のダストが落
下し易い構造となし、上記垂直ダクトの下部には、上記
大粒径ダストを捕集するホッパ部と、該ホッパ部で捕集
した大粒径ダストをダクト系外に排出する手段を設ける
か、もしくは上記脱硝反応器の下流側のダクトに設けら
れているダスト排出系に、大粒系ダストを抜き出すため
の流量制御手段を有するダスト抜出し管路を設けること
により、達成される。 そして、上記本発明の排ガス脱硝装置において。 さらに、必要に応じて、下記に示す(1)〜(3)の大
粒径ダストの落下手段のうちの少なくとも1種の手段を
設けたことを特徴とするものである。 (1)垂直ダクト部に、脱硝触媒層の目開きよりも大き
い大粒径ダストを濾過分級する金網状もしくはスリット
状の網目状スクリーンを設けて、大粒径ダストをホッパ
部へ落下させる手段。 (2)水平ダクト部に、脱硝触媒層の目開きよりも大き
い大粒径ダストの飛散を抑制する網目状スクリーンを、
上記水平ダクトの垂直断面に対してダクト内の上部側に
のみ設けて下部側を開放し、大粒径のダストを垂直ダク
トの下部に設けられているホッパ部へ落下誘導する手段
。 (3)垂直ダクトに接続されている水平ダクトの排ガス
流が、垂直ダクトの内壁部に衝突する位置近傍に、水平
ダクトの排ガス流に対し所定の角度の傾斜を持って配列
された複数枚の板状部材よりなるルーバー状板を配置し
、」−記垂直ダクトの下部に設けられているホッパ部へ
大粒径のダストを衝突落下させる手段。 〔作用〕 上述したごとく、本発明の排ガス脱硝装置のダクト構造
において、水平方向のダクトの断面積あるいは水力直径
を、垂直方向のダクトよりも小さくすることにより、水
平方向のダクト内の排ガス流速よりも、垂直方向のダク
ト内の排ガス流速の方が遅くなる。したがって、排ガス
中に含まれるダストの流速も垂直方向のダクト部分で遅
くなる。 このため、直径数mmオーダの大粒径ダストについては
、飛散するエネルギよりも重力によって落下しようとす
るエネルギの方が強く作用する。したがって、大粒径ダ
ストは後流側に設けられている脱硝反応器に到る前に落
下し、垂直方向のダクト下部に設けられたホッパ内に堆
積される。そしてホッパ内に落下して溜った大粒径ダス
トを定期的に抜出し、ダクト系外に排出することにより
、脱硝操作を長期にわたり安定して継続させることがで
きる。また、燃焼炉が木材チップ焚ボイラのような場合
、発生するダストは、嵩比重が小さく、上記した垂直ダ
クト内の排ガス流速を遅くするようなダクト構造のみで
は、大粒径ダストを十分に除去することができない場合
もあり得る。そのような場合には、垂直方向のダクトの
途中に金網状、スリット状などの網目状スクリーンを設
けて、大粒径ダストが通過しないようにすればよい。 また、水平ダクトから垂直ダクトに立ち上がる部分で、
大粒径のダストの動きは、例えば第10図に示すように
、水平ダクト1の下部を流れる大粒径のダスト5bは、
垂直ダクト2に衝突した後。 この部分(第10図の斜線部分)では、L向きのガス流
速が遅いため、大粒径のダスト5bはホッパ6内に落下
するが、水平ダクト1の上部を飛散している大粒径のダ
スト5aは、垂直ダクト2に衝突後、速い上向きのガス
流に乗り飛散する。そこで、第5図に示すごとく、水平
ダクト1内の上部のみに、大粒径ダスト5aの飛散を抑
制する網目状スクリーン4を設置し、排ガス流を妨げず
に大粒径のダストのみ水平ダクト1の下部に集め、最終
的には、垂直ダクト2の下部のホッパ6内に落下させる
ことで、大粒径のダスト5aを分離除去することができ
る。 さらに、水平ダクトから垂直ダクトに立ち上がる部分で
、大粒径のダストの動きは、第10図に示すごとく、慣
性力により燃焼排ガスから分離し、垂直ダクト2の内壁
面に衝突した後、大粒径ダスト5a、5bが垂直ダクト
2の内壁面に衝突した角度、または衝突位置により、ホ
ッパ6内に落下するものと、再び上向きの燃焼排ガス流
に乗って飛散するものとに分かれる。したがって、第7
図および第8図に示すように、ホッパ6の上部で、垂直
ダクト2の内壁に水平ダクl−1の排ガス流が衝突する
位置近傍に、ルーバー状板14を設置することで、ダク
ト立ち上がり部で、燃焼ガスから分離した大粒径ダスト
5a、5bは、その飛散の方向により、上記ルーバー状
板14に衝突するものと、ルーバー状板14を通過する
ものとに分かれる。この時、ルーバー状板14がガスの
流れに対し、所定の角度を持って設置されているため、
ルーバー状板14に衝突した大粒径ダスト5bには下向
きの力が作用し、ホッパ6内に落下する。また、ルーバ
ー状板14を通過した大粒径ダスト5aも垂直ダクト2
の内壁面に下向きの角度で衝突するため、ホッパ6内に
落下することになる。 〔実施例〕 以下に、本発明の一実施例を挙げ、図面に基づいて、さ
らに詳細に説明する。 第1図に、本発明による排ガス脱硝装置の構造の一例を
示す。燃焼炉16より排出された排ガス17は、まず水
平ダクト1を通り、次に垂直ダクト2へ流れる。そして
、ダクト内の排ガス17中に、アンモニア注入ノズル9
によって、アンモニアが注入された後、排ガスはパラレ
ルフロー型の触媒充填層8によって脱硝される。上記排
ガス17の流れにおいて、垂直ダクト2内のガスの流速
は水平ダクト1内のガス流速よりも遅いため、大粒径ダ
ストは垂直ダクト2内を降下してホッパ6に集められる
。このため、大粒径ダストが、パラレルフロー型の触媒
充填層8に達することがない。また、ホッパ6に集めら
れた大粒径ダストはダスト抜出し器7によって定期的に
排出することができる。 第2図に1本発明による排ガス脱硝装置の他の実施例を
示す。本実施例では、垂直ダクト2の内部に金網状ある
いはスリット状の網目状スクリーン4を設け、大粒径ダ
ストを濾過分級し、下部に設けられているホッパ6に落
下するように構成されている。本実施例においては、木
材チップ焚ボイラの排ガス中のダストのように、嵩比重
が比較的小さい場合に適している。また、排ガス脱硝装
置のH[スペースが十分に取れず、垂直ダクト2の断面
積あるいは水力直径を十分に大きくすることができない
場合でも、本実施例に示す構造のダクト装置を用いれば
、十分に大粒径ダストを排ガス中から容易に除去するこ
とができる。 上記2つの実施例は、いずれも本発明の主要部の構成を
示す一例であって、第3図に、本発明のさらに実用的に
望ましい構造の一例を示す。第3図に示す実施例では、
第2図のダスト抜出し器7の代わりに、第3図に示すよ
うにダスト抜出し管路11を設け、さらにダスト抜出し
管路11に、抵抗ダンパIOを設置している。ダスト抜
出し管路11は、ホッパ6部から脱硝反応器3の下部ま
での間を連通して設けられている。通常、ホッパ6内部
の圧力と、脱硝反応器3の内部の圧力差は約50mm水
柱程度あって、特別な搬送装置を使用しなくても、大粒
径ダストは、抵抗ダンパ10を開けるのみで圧力差によ
ってホッパ6から脱硝反応器3側に向かって流れる。そ
の際、排ガス17の一部も上記の方向に流れるため、そ
の流量を制御する装置が必要であり、本実施例において
は、抵抗ダンパ10を設けている。また、本実施例では
、灰の抜出しが自動的に行えるため、人手があまり必要
でないという効果がある。なお、第3図のように、垂直
ダクト2とパラレルフロー型の触媒充填層8の位置が真
横に配置されるものは少なく、通常の場合は、垂直ダク
ト2よりも下部位置に、パラレルフロー型の触媒充填層
8が位置する場合が多い。そうすると、ダスト抜出し管
路11は斜めに接続し連通されることになる。 また、本発明の他の実施例として、第4図に示すごとく
、燃焼炉16から導かれた排ガス17は、水平ダク1−
1から、垂直ダクト2に導かれ、その後、脱硝反応器3
に入る。この時、水平ダクト1のサイズは、高さ約3m
、幅約5mであるが、水平ダクト1の上部、約半分の部
分、すなわち約1.5mの部分にまで、ピッチ5III
I!1、線径1mm(目開き4mm)の網目状スクリー
ン4を、後流側に傾斜角度O(例えば45°)傾けて設
置している。水平ダクト1内の上部を飛散する直径4m
m以上のスラグまたはクリンカなどの大粒径ダスト5は
、網目状スクリーン4に妨げられ、斜めに配置した網目
状スクリーン4に衝突してダクトの下側に移動し。 網目状スクリーン4の下部の空間を通過して、水平ダク
ト1内を飛散する。しかし、この大粒径ダスト5は、垂
直ダクト2の内壁面に慣性力で衝突後、この部分の上向
きガス流が遅いため、下部に設けられているホッパ6部
に落下する。ホッパ6内に溜まった灰および大粒径ダス
ト5は、定期的にダスト抜出し器7により、ダクトの外
部に排出される。 脱硝反応器3に充填されている触媒充填層8は。 目開き5IIII11の板状触媒であり、したがって網
目状スクリーン4を通過する粒径4mm以下のダストで
は、触媒充填層8の目詰まりは生じないことになり安定
運転を継続することができる。 第5図は、第4図に示した網目状スクリーン4の下部に
、ピンチ20ml11.線径4mmの目開きの大きいガ
ス流緩衝網12を、水平ダクト1の底部まで連続して斜
めに設置した場合を示す。 第4図の構造では、設置した網目状スクリーン4による
抵抗のため、水平ダクト1の下部の流速が速くなり、大
粒径ダスト5が垂直ダクト2の内壁部に衝突した後、ホ
ッパ6内に落下しにくくなる場合がある。そこで、第5
図に示すごとく、水平ダクト1の下部にもガス流に抵抗
を与えるガス流緩衝網12を設置したものである。ただ
し、水平ダクト1の下部で、大粒径ダスト5がガス流緩
衝網12で捕獲されるようでは、この部分で目詰まりを
生じプラントの運転が不能となるため、大粒径ダスト5
が100%通過する目開き(この場合16n+m)の金
網よりなるガス流緩衝網12を設置したものである。 第6図は、本発明のダクト装置に使用する網目状スクリ
ーン4として、金網の代わりに用いられる、同−目開き
のスリット状の網目状スクリーン4の一例を示すもので
、線径(
【))が約1mm、隙間の幅(W)が約5m+
n、隙間の長さ(L)が約25mmのものである。なお
本発明のダクト装置に使用する網目状スクリーンは、そ
の網目の形状を特定するものではなく、任意の形状のも
のを用いることができる。 さらに、本発明の他の実施例を第7図および第8図に示
す。図に示すごとく、石炭などの燃焼炉から導かれた排
ガス17は、水平ダクト1から、垂直ダクト2に導かれ
、その後、脱硝反応器3に尋人される。この時、水平ダ
クト】の口径は約2mX6mで、垂直ダクト2の口径は
約2.5m X 7 mとした。また、この時の垂直ダ
クト2内の平均流速は10m/sであった。図に示すご
とく、垂直ダクト2の下部にホッパ6を設置し、ホッパ
6の上部にルーバー状板14を設置しである。この時、
ルーバー状板14の形状は1幅50(bomの薄板を9
枚、350mmピッチで垂直ダクト2の壁面より200
mmの位置に並べ、各々の薄板は、水平の排ガス流に対
して、45″の角度をなしている。 大粒径ダスト5a、5bを含んだ排ガス17は、水平ダ
クト1.から垂直ダクト2に立ち上がる部分で、慣性力
により排ガス17から分離し、ルーバー状板14に衝突
、またはルーバー状板14を通過後、垂直ダクト2の内
壁面に衝突する。その後、再び」二向きの排ガス流に乗
り飛散するものもあるが、直径が約4mm〜5mm程度
以上の大粒径のダスト5a。 5bは、はとんど下部に設けられているホッパ6内に落
下する。ホッパ6に溜まった灰および大粒径ダスト5a
、5bは、定期的にダスト抜出し器7により、ダクト外
に排出される。 脱硝反応器3に設けられている触媒充填層8け、目開き
5mmの板状触媒であるので、4〜5mm以下の細粒径
のスラグ、クリンカおよび灰などのダストによっては触
媒充填層8の目詰まりは生じることなく安定運転が可能
となる。 〔発明の効果〕 以上詳細に説明したごとく、燃焼排ガスの乾式脱硝装置
において5本発明の排ガス中に含まれる大粒径ダストを
分離除去するダクト装置を用いることにより、脱硫反応
器に設置されている触媒充填層の目詰まりを効率的に防
止することができるので、脱硝反応器の圧力損失の上昇
あるいは脱硝反応の性能低下を招くことなく、長期間安
定して高能率の排ガス脱硝運転を継続することができる
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図、第4図、および第7図は本発
明の実施例において例示した排ガス脱硝装置の構造を示
す模式図、第5図は第4図の要部拡大図、第6図は本発
明の排ガス脱硝装置に用いるスリット状スクリーンの構
成の一例を示す模式図、第8図は第7図の要部拡大図、
第9図は従来の排ガス脱硝装置の構造を示す模式図、第
10図は従来のダクト装置における大粒径ダストの飛散
状凪 況の一例を示す説明図、第11図および第12.!ま板
状およびハニカム状のパラレルフロー型の触媒充填物の
形状を示す斜視図である。 1・・・水平ダクト   2・・垂直ダク1へ3・・脱
硝反応器   4・・・網口状スクリーン5.5a、5
b−大粒径ダスト 6・・・ホッパ     7・ダスト抜出し器8・・・
触媒充填層 9・・・アンモニア注入ノズル 10・・・抵抗ダンパ   11・・・ダスト抜出し管
路12・・・ガス流緩衝網 13・・スリット状スクリーン 14・・・ルー /(−状g   15・・・マルチサ
イクロン16・・燃焼炉     17・・・排ガス1
8・・・アンモニア   D・・・m径W・・・隙間の
幅    L・・・隙間の長さ0・・・傾斜角度 代理人弁理士  中 村 純之助 1−J8 3−−一娩#天応番 8−−−アシモニア 3−一一綬功に九番 4−−−を目目A人フフリー〉 6−−−オ・・リハ゛ 7−−−ダヌト寸々とし」3 図 トl8 2−4F直夕゛′勺ト 3−−一月テ名j(万)こ(; 6−−−ホー・ハ。 9−−−アニモ:7j主入/ス゛°ル 6−−−恣燻ズア 7−一塘1−jJ) 一7i 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元して無害な窒素と
    水素に変換する触媒層を内蔵する脱硝反応器を備えた乾
    式排ガス脱硝装置において、上記脱硝反応器の上流側に
    おける排ガスの煙道を、上記排ガスの流れがほぼ水平方
    向から垂直方向に変わる立ち上がり部を有するダクト構
    造となし、上記水平部のダクト(水平ダクト)の断面積
    もしくは水力直径を、上記垂直部のダクト(垂直ダクト
    )の断面積もしくは水力直径よりも小さくして、垂直ダ
    クトにおける排ガスの流れを遅くして、排ガス中に含ま
    れるスラグやクリンカなどの上記触媒層の目開きよりも
    大きい大粒径ダストが落下し易い構造となし、上記垂直
    ダクトの下部には、上記大粒径ダストを捕集するホッパ
    部と、該ホッパ部で捕集した大粒径ダストをダクト系外
    に排出する手段を設けるか、もしくは上記脱硝反応器の
    下流側のダクトに設けられているダスト排出系に、大粒
    径ダストを抜き出すための流量制御手段を有するダスト
    抜出し管路を設けたことを特徴とする排ガス脱硝装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の排ガス脱硝装置におい
    て、垂直ダクト部に、脱硝反応器に設けられている触媒
    層の目開きよりも大きい大粒径ダストを濾過分級する金
    網状もしくはスリット状の網目状スクリーンを設け、大
    粒径ダストをホッパ部に落下させる手段を有することを
    特徴とする排ガス脱硝装置。 3、特許請求の範囲第1項記載の排ガス脱硝装置におい
    て、水平ダクト部に、脱硝反応器に設けられている触媒
    層の目開きよりも大きい大粒径ダストの飛散を抑制する
    網目状スクリーンを、上記水平ダクトの垂直断面に対し
    てダクト内の上部側にのみ設置し、上記水平ダクト内の
    下部側を開放するか、もしくは上記水平ダクト内の下部
    側に、上記大粒径ダストが通過するガス流緩衝部材を設
    けて、大粒径ダストを垂直ダクトの下部に設けられてい
    るホッパ部へ落下誘導させる手段を有することを特徴と
    する排ガス脱硝装置。 4、特許請求の範囲第1項記載の排ガス脱硝装置におい
    て、垂直ダクトに接続されている水平ダクトの排ガス流
    が、上記垂直ダクトの内壁部に衝突する位置近傍に、上
    記水平ダクトの排ガス流の流れ方向に対し所定の角度傾
    斜させて配列した複数枚の板状部材よりなるルーバー状
    板を配置し、上記垂直ダクトの下部に設けられているホ
    ッパ部へ大粒径ダストを衝突落下させる手段を有するこ
    とを特徴とする排ガス脱硝装置。 5、特許請求の範囲第1項記載の排ガス脱硝装置におい
    て、 (1)特許請求の範囲第2項記載の垂直ダクト部に大粒
    径ダストを濾過分級する網目状スクリーンを設ける手段
    、 (2)特許請求の範囲第3項記載の大粒径ダストの飛散
    を抑制する網目状スクリーンを、水平ダストの上部側に
    のみ設ける手段、 (3)特許請求の範囲第4項記載の水平ダクトの排ガス
    流が、垂直ダクトの内壁部に衝突する位置近傍に、大粒
    径ダストを衝突落下させる複数のルーバー状板を設ける
    手段、 上記(1)ないし(3)の大粒径ダストの落下手段のう
    ちの少なくとも2種の手段を備えたことを特徴とする排
    ガス脱硝装置。
JP63244562A 1988-09-30 1988-09-30 排ガス脱硝装置 Expired - Lifetime JP2724176B2 (ja)

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