JPH0413010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は燃焼空気を予熱し、かつ排ガス中の有
害物質を接触還元する方法および装置に関する。

従来の技術： 西ドイツ国特許出願公開第3335917号から熱交
換要素の排ガス側表面がNO_X還元の触媒として
作用する被覆を備えている蓄熱形または換熱形構
造の空気予熱器が公知である。この公報の第５図
に示される回転ドラムおよび半径方向ガス流を有
する蓄熱形空気予熱器の場合、蓄熱材料は触媒層
を備える球、中空球、鞍形体の形の多数の個個の
可動要素からなる。ドラムは個々の要素を収容す
るため半径方向に個々の室に分割される。NO_X
反応器を空気予熱器へ集積することによつてとく
に系の所要空間が減少する。第６図によれば管ま
たは板式空気予熱器および塔形熱交換器の形の空
気予熱器が直列接続されている。塔形熱交換器は
輸送装置を介して循環する個々に可動の多数の要
素からなる蓄熱材料を含む。しかし板または管式
熱交換器の熱交換要素のみが触媒被覆を備える。
両方の場合触媒被覆を備える要素は静的またはほ
ぼ静的構造部材を形成し、この部材はその寿命に
わたつて触媒活性が低下するため、発電所の作業
に経済的に引合うたとえば３年までの寿命を可能
にするには理論的に必要なより著しく大きく設定
しなければならない。たとえば３層に分割した触
媒は理論的所要量より約35％多い被覆材料を備え
るにも拘らず、層ごとに約1.3年の平均寿命しか
達成されない。この過大量選択のほかに、活性下
限到達後、触媒被覆した要素の全部または部分的
交換のため全系を作業停止しなければならない事
実が加わる。

発明が解決しようとする問題点： 本発明の目的は前記技術水準から出発して作業
時間にわたる装置内の触媒活性の減退をほぼ防止
し、このような装置の所要スペースをさらに減少
しうる方法を開示し、かつこの方法に適する装置
を提案することである。

問題点を解決するための手段： この目的を方法的に解決するため特許請求の範
囲第１項の特徴部に記載の手段が提案される。こ
の方法を実施する装置は特許請求の範囲第６項に
記載される。従属請求項には有利は実施態様が記
載される。

作用： 本発明により熱交換器の排ガスに負荷される部
分を所要の触媒材料のための理論値をごく僅かし
か超えないように設定することが達成される。触
媒活性が少し減退した場合、触媒被覆した使用済
蓄熱要素は再び初めの全活性に達するまで、作業
を中断することなく新しいものと交換される。サ
イズ、形または重量による分級によつてつねに一
定種類の消耗した要素のみを取出し、他の種類の
新しい蓄熱要素を新たに供給することが達成され
る。

この過程の制御は有利に装置を去つた後の排ガ
ス中のNO_XおよびNH₃のような残留有害物質の
含量に応じて実施される。それによつてこの残留
有害物質をできるだけ低く、いずれにせよ所定限
界値より低く維持することが保証される。消耗し
た蓄熱要素は取出後再生し、次に再び使用するこ
とができる。さらに循環の途中で個々の蓄熱要素
に熱交換器の排ガス負荷部を去つた後たとえば振
動による浄化法を実施することができる。

実施例： 次に本発明の実施例を図面により説明する。

第１図によればガス透過性内壁１ａを有する２
分割熱交換器１を多数のばらばらに動く蓄熱要素
２が上から下へ貫流し、この要素はたとえば球形
であり、その少なくとも一部は触媒被覆される。
熱交換器１の上部３は燃焼空気４が直交流で１回
流れ、その際たとえば20℃から200℃に加熱され、
それに応じて蓄熱要素は冷却される。次に蓄熱要
素２は燃焼空気４と排ガス６の間に漏洩流れを防
ぐ気密ゲート５を介して熱交換器１の下部７へ達
し、そこで排ガスに含まれる有害物質（NO_X）
はアンモニア８の添加のもとに還元され、その際
排ガス６はたとえば350℃から180℃へ冷却され、
同時に蓄熱要素は加熱される。

熱交換器１の下部７で多数回の負荷（ここでは
たとえば２回の直交流−向流）によつて異なる温
度レベル７ａ，７ｂに応ずる有害物質還元は、蓄
熱要素２の温度レベル７ａ，７ｂに適する異なる
触媒被覆およびそれに調節したアンモニア添加８
と関連して最適化することができる。排ガス６は
熱交換器下部７を去つた後、電気フイルタおよび
排ガス脱硫装置（図示されず）のような他の浄化
装置に送られる。

蓄熱要素２は熱交換器１の通過した後その下端
で取出部９およびダスト排出口１０ａを有する浄
化装置１０を介して、格子１１ａを有する選別装
置１１の取出装置１２．１〜１２．ｎを過ぎ、循
環装置１３により再び上向きに送られ、熱交換器
１の上部３に充てん装置１５を介して新たに供給
される。

加熱装置１４により、蓄熱要素２の直接または
間接加熱を介してボイラ装置１８（第３図）の部
分負荷および始動状態の場合にも熱交換器１の下
部７の温度レベルの安定化が保証される。同様と
くに部分負荷または始動状態の場合、同じ大きさ
の熱量を３と７で伝達するにも拘らず、たとえば
７ａ，７ｂで接触還元のための最適温度を負荷変
動の際にも維持するように、バイパス１７と関連
して３および７の温度レベルを変化することがで
きる。そのため要素２の一部をバイパス１７を介
して熱交換器１の上部３と下部７の間のゲート５
に供給し、要素２の他の部分は充てん装置１５に
供給する。

被覆した蓄熱要素２の触媒効果は熱交換器内の
連続的循環によつて生ずる自己浄化効果のためい
ずれにせよ静的系より長く維持されるけれど、長
期にわたる有害物質の一定の還元を維持するた
め、蓄熱要素の連続的部分更新が必要である。蓄
熱要素を連続的に循環する場合（平均的に系内で
１時間当り蓄熱要素の約１〜３回の循環を考慮し
なければならない。）、新しい蓄熱要素が直接再び
取出されることを避けるため、そのつど（摩滅等
による後充てんもレベル制御を介して行われる）
１６の位置から取出装置１２．１〜１２．ｎで取
出されるクラスと異なるクラスの蓄熱要素が供給
される。もつとも簡単な場合、蓄熱要素２は球形
を有し、個々のクラスは異なる球径によつて互い
に区別される。選別装置１１は１つまたは多数の
格子１１ａを含み、この格子は種々の直径の球を
互いに分離し、それぞれの取出装置１２．１〜１
２．ｎに分級して送り、これを介して球を取出す
ことができる。

取出装置１２．１〜１２．ｎの取出過程の制御
および１６からの新球の供給は排ガス熱交換器下
部７を去つた後、排ガス６中の有害物質残量を測
定する測定部Ｍによつて制御される。

例 ： 装置は始動の際、触媒被覆を備えたセラミツク
または金属からなる15〜35mm程度の均一直径ｘの
蓄熱要素が充てんされる。次に充てん内容物は１
６から直径ｘ＋ｙの蓄熱要素が補充され、必要の
場合直径ｘの蓄熱要素のみが１２から取出され
る。直径Ｘの蓄熱要素の内容物が完全に取出され
た場合には、逆に、直径Ｘの蓄熱要素を補充しな
がら直径Ｘ＋Ｙの直径要素が取出される。２つ以
上の異なる蓄熱要素２の場合、これと同様にたと
えばｘおよびｘ＋ｙの取出、ｘ＋ａおよびｘ＋ｂ
の供給、さらに後にはこの逆が行われる。この例
は本発明の方法によればいかに変化可能性が大き
いかを示す。

公知装置を示す第２図はボイラ装置１８の後方
に触媒１９および空気予熱器２９を配置したこれ
まで常用の代表的接続を示す。空気予熱器２０は
排ガス流６の中で触媒１９の後方にあるので、空
気予熱器２０内の温度レベルの変化は触媒１９に
影響しないことが指摘される。部分負荷および始
動状態の際の作業温度の制御は給水予熱器２１を
迂回するバイパス２２および（または）触媒１９
を迂回するバイパス２３を介してのみ可能である
にすぎない。

第３図から触媒１９および空気予熱器２０の代
りに本発明の装置すなわち熱交換器１を組込む場
合、小さい所要スペースのほかに部分負荷および
始動状態の際の接触還元のための温度レベル制御
の可能性も拡大および改善されることが明らかで
ある。これは現在まで第２図に示すように給水予
熱器バイパス２２および触媒バイパス２３を介し
てしか可能でなかつたけれど、今や選択的に他の
可能性すなわち空気予熱器バイパス２４、蓄熱要
素バイパス１７および蓄熱要素加熱装置１４が単
独または組合せで加わる。

第４図の曲線Ａは第２図装置の触媒活性度低下
を％で示す。曲線Ｂは本発明適用の際の作業時間
にわたる触媒活性を示し、排ガス中の有害物質の
規定された限界値を示す線に沿つて延びている。
曲線ＡとＢとの比較から曲線Ａによる公知装置の
場合に、この上廻つてはならない規定された限界
値の維持を保証するためには、曲線Ｂによる本発
明方法の場合よりも約25％多い触媒材料を使用し
なければならないことが認められる。さらに、曲
線Ａの場合のこの大きい触媒材料消費は、大きい
触媒１９（第２図）および大きい触媒層深さによ
り煙道ガス流６の高い圧力損失を生じる。触媒被
覆した蓄熱要素の形の使用済触媒材料の新しいま
たは再生した要素によるほぼ連続的の交換によつ
て装置内の活性はほぼ一定に留まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蓄熱要素循環装置を備える本発明の装
置、第２図はボイラ装置後方に空気予熱器および
触媒を備える公知装置、第３図は第１図の本発明
装置を適用した第２図の装置、第４図は作業時間
と触媒活性の関係を示す図である。 １……熱交換器、１ａ……内壁、２……蓄熱要
素、３……熱交換器上部、４……燃焼空気、５…
…ゲート、６……排ガス、７……熱交換器下部、
８……アンモニア、９……取出部、１０……浄化
装置、１１……選別装置、１２，１〜１２，ｎ…
…取出装置、１３……循環装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上から下へ多数の個々に動く蓄熱要素が貫流
   する２分割した熱交換器を使用し、この蓄熱要素
   にその運動方向と直角に熱交換器の一部で予熱す
   べき燃焼空気を負荷し、熱交換器の他部で排ガス
   を負荷し、さらに循環装置により蓄熱要素を循環
   的に導き、その際 ａ 少なくとも一部が触媒被覆を備えた蓄熱要素
   ２を使用する、 燃焼空気を予熱し、かつ排ガス中の有害物質
   を接触還元する方法において、 ｂ 触媒被覆を備える蓄熱要素２をそのサイズ、
   形または重量が互いに異なる多数のクラスに分
   級し、それによつて蓄熱要素を互いに分離する
   ことができ、 ｃ 接触還元後の排ガス中の有害物質の含量に応
   じて触媒被覆を備える１つのクラスの蓄熱要素
   を回路から取出し、他のクラスの未使用のまた
   は再生した蓄熱要素と入替える ことを特徴とする燃焼空気を予熱し、かつ排ガス
   中の有害物質を接触還元する方法。 ２ 熱交換器１通過後、蓄熱要素２の少なくとも
   一部から沈着物を浄化する特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 始動過程の間または排ガス温度が変動する
   際、蓄熱要素２を接触還元前に直接または間接的
   に反応温度へ予熱する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ４ 循環する蓄熱要素２を還流の途中で分割し、
   一部を排ガスに負荷される熱交換器下部７に直
   接、他の部分を燃焼空気に負荷される熱交換器上
   部３に供給する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ５ 接触還元後の排ガス中の残留有害物質の所定
   含量に応じて蓄熱要素２の交換を特許請求の範囲
   第１項のｃに記載の過程により実施する特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ６ 個々に動く蓄熱要素２の収容および貫流のた
   めのガス透過性内壁１ａおよび予熱する燃焼空気
   ４の導入および導出のための接続口を有する２分
   割した熱交換器１ならびに蓄熱要素２を熱交換器
   １の下端から取出して再び熱交換器に供給するた
   めの循環装置１３を有する燃焼空気を予熱し、か
   つ排ガス中の有毒物質を接触還元する装置におい
   て、 ａ 熱交換器１の下端の蓄熱要素２の取出部９
   に、異なるサイズ、形または重量の蓄熱要素２
   を互いに分離する選別装置１１，１１ａを備
   え、 ｂ 選別装置１１，１１ａにより互いに分離した
   畜熱要素を回路から取り出す取出装置１２．１
   〜１２．ｎならびに選別装置１１，１１ａによ
   り分離した蓄熱要素を熱交換器１に再び供給す
   る循環装置１３を備え、蓄熱要素の運動方向に
   見て熱交換器の排ガス負荷部７の後方に、蓄熱
   要素上の沈着物および摩滅物を分離および除去
   するための排出口１０ａを有する浄化装置１０
   を備えていることを特徴とする燃焼空気を予熱
   し、かつ排ガス中の有害物質を接触還元する装
   置。 ７ ａ 排ガスのため直交流−向流熱交換器７が
   少なくとも２つの異なる温度範囲７ａ，７ｂを
   有し、 ｂ 反応温度が異なる温度範囲７ａ，７ｂに相当
   する少なくとも２つの異なる触媒被覆を有する
   蓄熱要素２を使用する特許請求の範囲第６項記
   載の装置。